CN105682980A - 防抱死制动器控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防抱死制动器控制装置，其在通过电动机驱动车轮的车辆中，不需要对制动各车轮的摩擦制动器追加促动器，能廉价地抑制车轮的锁定或降低锁定倾向。防抱死制动器控制装置(1)被用于具有电动机(3)、车轮用轴承以及摩擦制动器的车辆中，该电动机(3)用于驱动车轮，该车轮用轴承将该电动机(3)的旋转传达给车轮，并且进行旋转支承，该摩擦制动器通过将按压部件按压在设置于各车轮的制动器转子上，以摩擦力来制动各车轮。防抱死制动器控制装置(1)具有：滑移率监视机构(21)，其监视车轮的滑移率；驱动转矩附加机构(22)，其在滑移率监视机构(21)所监视的滑移率超过目标滑移率时，将驱动方向的转矩附加给电动机(3)的转矩指令值，在将驱动方向的转矩附加给电动机(3)的转矩指令值时，并不操作上述摩擦制动器。

Description

防抱死制动器控制装置

相关申请

本申请要求申请日为2013年11月18日、申请号为JP特愿2013-237726的申请的优先权，通过参照其整体，将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。

技术领域

本发明涉及一种用于在车辆制动时防止车轮锁定的防抱死制动器控制装置，特别涉及一种具有摩擦制动器的轮毂电动机驱动方式的车辆的防抱死制动器控制装置。

背景技术

在过去，作为在车辆制动时防止车轮锁定的防抱死制动器控制装置，人们提案出一种控制装置，其在油压式的摩擦制动器中具有液压调整机构，按照滑移率变为目标滑移率的方式来调整液压(比如专利文献1)。

另外，近年来，作为电动汽车的一个形态，开发出一种将电动机组入到车轮中，通过电动机直接驱动车轮的所谓的轮毂电动机方式的车辆。该轮毂电动机方式的车辆具有能分别控制赋予到各车轮的驱动转矩或者制动转矩的特征。人们提案出一种控制装置，其使机械式制动器与轮毂电动机的电气式制动器相互协作，从而进行防抱死制动器制动(比如专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开平9-328063号公报

专利文献2：JP特许第3972535号公报

发明内容

发明要解决的课题

如专利文献1那样的具有上述液压调整机构的防抱死制动器控制装置需要开闭动作电磁阀或线性线圈等的追加的促动器，会增加成本，该开闭动作电磁阀或线性线圈用于防抱死制动器控制，用于调整摩擦制动器的制动器液压。

在如专利文献2那样的使上述机械式制动器与轮毂电动机的电气式制动器相互协作以进行防抱死制动器制动的制动装置中，作为防抱死制动器控制，为了针对机械式制动器进行与驾驶员的制动器指令(制动器踏板踩踏力)不同的控制，需要追加的促动器，也会增加成本。

本发明的目的在于提供一种防抱死制动器控制装置，其在通过电动机对车轮进行驱动的车辆中，不需要向控制各车轮的摩擦制动器追加促动器，能够廉价地抑制车辆的锁定或者降低锁定倾向。

解决课题用的技术方案

以下，在本发明中，为了容易理解，方便起见参照实施方式的符号来进行说明。

本发明的防抱死制动器控制装置1处于具有电动机3、车轮用轴承5以及摩擦制动器7的车辆中，该电动机3用于驱动车轮2，该车轮用轴承5将该电动机3的旋转传达给上述车轮2，并且进行旋转支承，该摩擦制动器7通过将按压部件9按压在设置于各车轮2的制动器转子8上，以摩擦力来制动上述各车轮2，

该防抱死制动器控制装置1具有：

滑移率监视机构21，其监视上述车轮2的滑移率；

驱动转矩附加机构22，其在该滑移率监视机构21所监视的滑移率超过已设定的目标滑移率时，将驱动方向的转矩附加给上述电动机3的转矩指令值，

在将驱动方向的转矩附加给上述电动机3的转矩指令值时，并不操作上述摩擦制动器7。

上述“目标滑移率”比如适用与路面的摩擦系数为最大的滑移率。关于上述“驱动车轮2的电动机3”，只要是各车轮与电动机分别一对一连接即可，不包含所谓的单电动机类型。

根据上述构成，摩擦制动器7通过将按压部件9按压于设置于各车轮2的制动器转子8上，以摩擦力来制动上述各车轮2。虽然车轮2的滑移率随时变化，但滑移率监视机构21比如在平时监视已算出的车轮2的滑移率。驱动转矩附加机构22在所监视的滑移率超过目标的滑移率时，通过将正的转矩，也就是驱动方向的转矩附加给电动机3的转矩指令值，从而抑制车轮2的锁定。在附加上述驱动方向的转矩时，该防抱死制动器控制装置1比如为了防抱死制动器控制，通过设置于主气缸的液压调整机构等来调整制动器液的液压，因此无法操作摩擦制动器7。因此，在通过电动机3来驱动车轮2的车辆中，并不需要在制动各车轮2的摩擦制动器7中追加促动器等(比如，上述液压调整机构等)，比如，仅通过更新控制程序等，从而能廉价地控制车轮2的锁定或降低锁定倾向。

上述驱动转矩附加机构22可通过基于上述所监视的滑移率与上述目标滑移率的偏差的PID控制来规定附加的转矩。在该场合，防抱死制动器控制装置1比如将PID运算值加到源自上位控制机构11的转矩指令值，从而算出电动机转矩。在来自上述上位控制机构11的转矩指令值为负时，即施加了再生制动的场合，将会舒缓该再生制动。在来自上述上位控制机构11的转矩指令值为零的场合，产生驱动转矩。由此，可抑制车轮2的锁定或降低锁定倾向。另外，摩擦制动器7根据与该防抱死制动器控制机构1相独立的制动器踏板14的踏入量等而被控制。

设置检测上述车辆的前后的加速度的加速度传感器19，上述驱动转矩附加机构22在算出基于上述偏差的上述PID控制所使用的微分值时，可使用通过上述加速度传感器19而检测出的加速度来取代车速的微分值。由于如此采用加速度传感器19所检测出的加速度来算出上述偏差的微分值，故能在车速信号的噪音较大的场合降低该影响。

设置推定路面的摩擦系数的路面摩擦系数推定机构20，上述驱动转矩附加机构22在通过上述路面摩擦系数推定机构20所推定的路面的摩擦系数小于已设定的路面摩擦系数时，可使比例增益以及积分增益小于已规定的各增益。另外，在设置有路面摩擦系数推定机构20时，上述驱动转矩附加机构22在通过上述路面摩擦系数推定机构20所推定的路面的摩擦系数大于已设定的路面摩擦系数时，可使比例增益以及积分增益大于已规定的各增益。上述“已设定的路面摩擦系数”通过试验、模拟等来规定。

在路面摩擦系数较大的路面，通过增大比例增益和积分增益来提高应答性，在路面摩擦系数较小的路面(低μ路面)，将比例增益以及积分增益降低到已规定的各增益之下，由此，可确保控制的稳定性。基于轮毂电动机的转矩的制动驱动力比如相比于基于油压式的摩擦制动器的液压调整机构的制动力，制动性优异，响应迅速。由此，可增大控制增益，制动精度得以提升。由于在低μ路面，具有增益较大而处于不稳定的场合，因此可通过减小增益来确保控制的稳定性。

上述滑移率监视机构21根据上述车轮2的角速度ω、车速V以及上述车轮2的半径r，监视以下述式λ＝(V－rω)/V求出的上述车轮2的滑移率λ，并且可采用与上述电动机3的控制用不同且与规定的频率相比截止频率更高的低通滤波器25而得到上述车轮的角速度ω。上述“规定的频率”通过试验、模拟等而设定。在该场合，在车轮2的角速度ω的测量、计算中，通过使用与上述电动机3的控制用不同且截止频率更高的低通滤波器25，与不采用上述低通滤波器25而得到的车轮速ω相比，可减小响应延迟。在防抱死制动器控制中，可减小响应延迟，提高滑移率控制的精度。

通过驾驶员的操作，在分别将上述按压部件9按压于各上述制动器转子8以使上述摩擦制动器7进行制动动作的状态下，通过上述驱动转矩附加机构22而将驱动方向的转矩附加给上述电动机3的转矩指令值。由此，在驾驶员的操作状态时，可抑制车轮的锁定或减轻锁定倾向。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图单纯用于图示和说明，不应用于限制定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。

图1为大致表示本发明的第一实施方式的防抱死制动器控制装置的系统构成的图；

图2为组合表示搭载了上述防抱死制动器控制装置的车辆中的轮毂电动机驱动装置的主视图以及控制系统的方框图的图；

图3为表示上述防抱死制动控制装置的控制系统的关键部位的方框图；

图4为表示本发明的其它实施方式的防抱死制动器控制装置的控制系统的关键部位的方框图；

图5为大致表示本发明的其它实施方式的防抱死制动器控制装置的系统构成的图。

具体实施方式

根据图1～图3对本发明的第一实施方式进行说明。图1为大致表示本发明的第一实施方式的防抱死制动器控制装置的系统构成的图。在图1中表示将防抱死制动器控制装置1搭载于四轮驱动车的例子。关于作为该四轮驱动车的车辆，车体前后方向的左右车轮2、2分别为驱动轮，各个车轮2、2通过独立的行驶用电动机3、3而被驱动。

如图2所示，电动机3的旋转通过减速机4和车轮用轴承5而传达给车轮2。该电动机3、减速机4以及车轮用轴承5构成相互为一个组装部件的轮毂电动机驱动装置6。另外，作为前轮的车轮2为操舵轮。在各车轮2中分别设置电动式或机械式的摩擦制动器7。该摩擦制动器7通过将作为按压部件的制动器垫9按压于设置于各车轮2的制动器转子8上，以摩擦力来制动上述各车轮2。另外，摩擦制动器7根据与该防抱死制动器控制机构1相独立的制动器踏板14的踏入量等而被控制。

对制动系统进行说明。如图1所示，在车体10中搭载有上位ECU11、防抱死制动器控制装置1以及逆变装置12。上位ECU11由计算机以及在其中运行的程序、以及各种电子电路等构成。防抱死制动器控制装置1以及逆变装置12中的弱电系统也通过计算机以及在其中运行的程序、以及各种电子电路而构成。

图2为组合表示搭载了上述防抱死制动器控制装置1的车辆中的轮毂电动机驱动装置6的主视图以及控制系统的方框图的图。上位ECU11为进行汽车整体的总体控制、协调控制的上位的电气控制组件。上位ECU11具有转矩分配机构11a，该转矩分配机构11a根据加速踏板13的冲程量和制动器踏板14的踏力等，将赋予各电动机3的加速/减速指令作为驱动或制动转矩指令值而生成，输出给防抱死制动器控制装置1的控制器15。制动转矩为负值。

逆变装置12具有：电源电路部16，其为设置于各电动机3的电力变换电路；电动机控制部17，其控制上述电源电路部16。电源电路部16具有：逆变器16a，其将电池26的直流电力转换为用于电动机3的驱动的三相的交流电力；PWM驱动器16b，其控制上述逆变器16a。

电动机3由三相的同步电动机，比如IPM型(埋入磁石型)同步电动机等构成。逆变器16a通过多个半导体开关元件构成，PWM驱动器16b对已输入的电流指令进行脉冲幅度调整，将开闭指令赋予上述各半导体开关元件。

防抱死制动器控制装置1具有控制器15、车速检测机构18以及加速度传感器19。图3为该防抱死制动器控制装置1的控制系统的关键部位的方框图。控制器15具有滑移率监视机构21、驱动转矩附加机构22、路面摩擦系数推定机构20、电动机输出限制机构23。滑移率监视机构21为监视车轮的滑移率的机构，根据车轮的角速度(车轮速)ω、车速V以及车轮的半径r，通过下述式(1)求出上述车轮的滑移率λ。

λ＝(V－rω)/V...(1)

电动机3中内置有检测电动机旋转速度的车轮速传感器24。根据该车轮速传感器24在平常检测出的电动机旋转速度，通过运算而获得车轮的角速度ω。车速检测机构18检测车速V。根据车轮速ω、车速V以及上述半径r，算出车轮的滑移率λ。

该驱动转矩附加机构22在滑移率监视机构21所监视的滑移率λ超过已设定的目标滑移率λ_t时，将驱动方向的转矩附加给电动机3的转矩指令值(在图3中，标记为“IWM转矩指令值”)。详细来说，通过驾驶员的制动器踏板的操作，在分别将制动器垫按压于各制动器转子而使摩擦制动器进行制动动作的状态下，通过驱动转矩附加机构22将上述驱动方向的转矩附加给电动机3的转矩指令值。此时，防抱死制动器控制装置1比如为了防抱死制动器控制，通过设置于主气缸的被称为ABS促动器的液压调整机构等对制动器液的液压进行调整，由此，无法操作摩擦制动器7。于是，本实施方式的车辆比如不具有上述液压调整机构等。另外，上述驱动方向的转矩附加可根据比如数毫秒的周期而周期性地进行。驱动转矩附加机构22具有制动器(PID)22a，该制动器22a根据下述式，进行基于源自滑移率监视机构21的滑移率λ与目标滑移率λ_t的偏差Δλ的PID(比例-积分-微分)运算，得到PID运算值K_PID。

[数1]K_PID＝K_PΔλ+K_IΣΔλ+K_D(Δλ(n-1)-Δλ(n))

此处，K_P、K_I、K_D分别为比例运算、积分运算、微分运算的增益定数。该PID运算值为零或正值(驱动转矩)。控制器15将PID运算值K_PID加到来自上述ECU11的IWM转矩指令值，从而算出电动机转矩(在图3中标记为“IWM转矩”)。不过，电动机输出限制机构23在上述已算出的IWM转矩比针对车轮速ω而规定的转矩大时，限制电动机输出。

根据遵照滑移率λ的上述监视结果的PID运算值K_PID的附加，在来自上述ECU11的IWM转矩指令值为负的场合，即施加再生制动的场合，该再生制动被缓和。来自上位ECU11的IWM转矩指令值为零或正的场合，产生驱动转矩。由此，在根据制动器踏板操作的制动时，可抑制车轮的锁定或减小锁定的倾向。

制动器22a在基于滑移率与目标滑移率的偏差Δλ的PID运算中，在如下那样算出偏差Δλ的微分值时，并不使用车速的微分值，而是使用通过加速度传感器19所检测出的加速度。偏差的微分值如下式表示。

[数2]

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\λ}\left(n\right)-\mathrm{\Δ}\mathrm{\λ}(n-1)=\frac{r\mathrm{\ω}\left(V\right(n-1)-V(n\left)\right)-r\left(\mathrm{\ω}\right(n-1)-\mathrm{\ω}(n\left)\right)V}{V^2}$

在上述式中，在相当车速的微分的V(n-1)-V(n)中，使用加速度传感器19的值来代替该车速值的差分。由此，在车速信号的噪音较大的场合，能减轻该噪音的影响。另外，控制器22a在路面摩擦系数推定机构20所推定的路面的摩擦系数小于已设定的路面摩擦系数(低μ)时，使比例增益K_P以及积分增益K_I低于已规定的各增益。由此，可确保控制的稳定性。在低μ的路面，如果增益值较大则会处于不稳定的场合，故通过如上述那样减小比例增益K_P以及积分增益K_I，从而可确保控制的稳定性。

基于轮毂电动机驱动装置6的转矩的制动驱动力相比于比如基于油压式的摩擦制动器的液压调整机构的制动力，控制性更优异，响应越迅速。由此，控制器22a在路面摩擦系数推定机构20所推定的路面的摩擦系数大于已设定的路面摩擦系数的路面，通过使比例增益K_P以及积分增益K_I大于已规定的各增益，从而能提高响应性。

根据以上说明的防抱死制动器控制装置1，摩擦制动器7通过将制动器垫9按压于设置于各车轮2的制动器转子8上，以摩擦力来制动各车轮2。虽然车轮2的滑移率时刻变化，但滑移率监视机构21在平时算出车轮2的滑移率并进行监视。驱动转矩附加机构22在该所监视的滑移率超过目标滑移率时，通过将正的转矩，即驱动方向的转矩附加给电动机3的转矩指令值，来抑制车轮2的锁定。附加上述驱动方式的转矩时，该防抱死制动器控制装置1比如为了防抱死制动器控制时，通过设置于主气缸的液压调整机构等来调整制动器液的液压，从而无法操作摩擦制动器7，由此不需要在摩擦制动器7上追加用于防抱死制动器控制的促动器等，比如，仅通过更新控制程序等，从而能廉价地控制车轮2的锁定或降低锁定倾向。

针对其它实施方式进行说明。在以下说明中，在各形态中，与上述的形态中说明的事项相对应的部分中附加同一参照符号，省略重复的说明。仅说明构成的一部分的场合，只要没有特别的记载，构成的其它部分与上述说明的形态相同。根据同一构成而起到同一作用效果。不仅仅指在实施例的各个形态中具体说明的部分组合，特别是在组合没有任何障碍的情况下，也可对实施形态之间进行部分组合。

如图4所示，滑移率监视机构21在上述车轮速ω的测量/算出中，可采用与电动机控制用不同且与规定的频率相比截止频率更高的低通滤波器25而得到上述车轮速ω。如此，通过采用与电动机3的控制用不同的截止频率更高的低通滤波器25而得到车轮速ω，与不采用上述低通滤波器25而得到的车轮速ω相比，可减小响应延迟。在防抱死制动器控制中，可减小响应延迟，提高滑移率控制的精度。

在第一实施方式中，示出了将防抱死制动器控制装置1搭载于四轮驱动车的例子，但并不仅限于此例子。比如，如图5所示，可将防抱死制动器控制装置1搭载于以左右的后轮2、2驱动的二轮驱动车。另外，也可将防抱死制动器控制装置1搭载于以左右的前轮2、2驱动的前轮驱动车(未图示)。

在具有通过电动促动器而将制动器垫按压于制动器转子的电动式的摩擦制动器的车辆中，在滑移率监视机构所监视的滑移率超过目标滑移率时，在上述驱动转矩控制中，与考虑PID运算值K_PID的思路一样，可与将驱动方向的转矩附加于IWM转矩指令值同时进行或者单独地进行协调控制，该协调控制进行基于上述电动促动器的制动器垫的、对应于防抱死制动器控制的比如上述周期性松弛动作。在该场合，不需要在摩擦制动器追加促动器，可廉价地抑制车轮2的锁定或降低锁定倾向。

在实施方式的轮毂电动机驱动装置6中，减速机可适用摆线式减速机、行星减速机、双轴并行减速机、其它减速机。另外，该实施方式的轮毂电动机驱动装置6也可为不采用减速机的所谓的直接驱动电动机类型。另外，关于搭载了防抱死制动器控制装置1的车辆，在上述说明书中通过轮毂电动机驱动装置6进行了说明，但也可为通过所谓的板载类型而将各车轮与驱动轴、电动机分别一对一连接的类型，也可理解为包含并用了轮毂电动机驱动装置6和内燃发动机的混合动力汽车等。

如上所述，参照附图对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在阅读了本申请说明书后会在显然的范围内，容易想到各种变更和修改方式。于是，对于这样的变更和修改方式，应被解释为属于根据权利要求书而确定的发明的范围内。

标号的说明：

标号1表示防抱死制动器控制装置；

标号2表示车轮；

标号3表示电动机；

标号5表示车轮用轴承；

标号8表示制动器转子；

标号9表示制动器垫(按压部件)；

标号7表示摩擦制动器；

标号19表示加速度传感器；

标号20表示路面摩擦系数推定机构；

标号21表示滑移率监视机构；

标号22表示驱动转矩附加机构；

标号25表示低通滤波器。

Claims (7)

1.一种防抱死制动器控制装置，其处于具有电动机、车轮用轴承以及摩擦制动器的车辆中，该电动机用于驱动车轮，该车轮用轴承将该电动机的旋转传达给上述车轮，并且进行旋转支承，该摩擦制动器通过将按压部件按压在设置于各车轮的制动器转子上，以摩擦力来制动上述各车轮，

该防抱死制动器控制装置具有：

滑移率监视机构，其监视上述车轮的滑移率；

驱动转矩附加机构，其在该滑移率监视机构所监视的滑移率超过已设定的目标滑移率时，将驱动方向的转矩附加给上述电动机的转矩指令值，

在将驱动方向的转矩附加给上述电动机的转矩指令值时，并不操作上述摩擦制动器。

2.根据权利要求1所述的防抱死制动器控制装置，其中，上述驱动转矩附加机构通过基于上述所监视的滑移率与上述目标滑移率的偏差的PID控制来规定附加的转矩。

3.根据权利要求2所述的防抱死制动器控制装置，其中，设置检测上述车辆的前后的加速度的加速度传感器，上述驱动转矩附加机构在算出基于上述偏差的上述PID控制所使用的微分值时，使用通过上述加速度传感器检测出的加速度来取代车速的微分值。

4.根据权利要求2或3所述的防抱死制动器控制装置，其中，设置推定路面的摩擦系数的路面摩擦系数推定机构，上述驱动转矩附加机构在通过上述路面摩擦系数推定机构所推定的路面的摩擦系数小于已设定的路面摩擦系数时，使比例增益以及积分增益小于已规定的各增益。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的防抱死制动器控制装置，其中，设置推定路面的摩擦系数的路面摩擦系数推定机构，上述驱动转矩附加机构在通过上述路面摩擦系数推定机构所推定的路面的摩擦系数大于已设定的路面摩擦系数时，使比例增益以及积分增益大于已规定的各增益。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的防抱死制动器控制装置，其中，上述滑移率监视机构根据上述车轮的角速度ω、车速V以及上述车轮的半径r，监视以下述式λ＝(V－rω)/V求出的上述车轮的滑移率λ，并且采用与上述电动机的控制用不同且与规定的频率相比截止频率更高的低通滤波器而得到上述车轮的角速度ω。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的防抱死制动器控制装置，其中，通过驾驶员的操作，在分别将上述按压部件按压于各上述制动器转子以使上述摩擦制动器进行制动动作的状态下，通过上述驱动转矩附加机构而将驱动方向的转矩附加给上述电动机的转矩指令值。