CN109552061A - 车辆的控制系统及车辆的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆的控制系统及车辆的控制方法，即使在无法获取到电动发电机的控制参数的情况下也可靠地控制再生制动力。所述车辆的控制系统的特征在于，具备：检测部(420)，其检测施加于车轴的前后方向力和施加于上述车轴的转矩；电动发电机(110)，其通过再生制动器使上述车轴制动；再生制动力推断部(910)，其从上述前后方向力中减去与上述转矩相当的力而推断由上述再生制动器产生的制动力；以及再生制动控制部(920)，其基于推断出的上述制动力来控制上述电动发电机的上述再生制动器。

Description

车辆的控制系统及车辆的控制方法

技术领域

本发明涉及车辆的控制系统及车辆的控制方法。

背景技术

以往，例如在下述专利文献1中记载了直接检测作用于车轮的作用力，尝试进行摩擦制动与再生制动的协调控制的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-335647号公报

发明内容

技术问题

在进行像上述专利文献中记载的再生制动的情况下，为了控制再生制动力，边监视电动发电机的控制参数(电流值、电压值)边对控制参数进行控制。然而，在检测控制参数的传感器出现故障的情况下，无法对控制参数进行控制，难以控制再生制动力。

因此，本发明是鉴于上述问题而做出的，本发明的目的在于，提供即使在无法获取到电动发电机的控制参数的情况下也能够可靠地控制再生制动力的新型且经过改良的车辆的控制系统及车辆的控制方法。

技术方案

为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，提供一种车辆的控制系统，具备：检测部，其检测施加于车轴的前后方向力和施加于上述车轴的转矩；电动发电机，其通过再生制动器使上述车轴制动；再生制动力推断部，其从上述前后方向力中减去与上述转矩相当的力而推断由上述再生制动器产生的制动力；以及再生制动控制部，其基于推断出的上述制动力来控制上述电动发电机的上述再生制动器。

上述车辆的控制系统可以具备检测上述电动发电机的驱动参数的传感器，在上述传感器出现故障时，上述再生制动力推断部推断上述制动力。

另外，上述车辆的控制系统可以具备利用摩擦力使上述车轴制动的摩擦制动器，在上述摩擦制动器工作时，上述再生制动力推断部推断上述制动力。

另外，上述转矩可以相当于在上述摩擦制动器工作时由上述摩擦制动器产生的制动转矩。

与上述转矩相当的力是上述转矩除以轮胎半径而得到的值。

另外，为了解决上述课题，根据本发明的另一观点，提供一种车辆的控制方法，包括：检测施加于车轴的前后方向力和施加于上述车轴的转矩的步骤；通过再生制动器使上述车轴制动的步骤；从上述前后方向力中减去与上述转矩相当的力而推断由上述再生制动器产生的制动力的步骤；以及基于推断出的上述制动力来控制上述再生制动器的步骤。

发明效果

如上所说明，根据本发明，即使在无法获取到电动发电机的控制参数的情况下也能够可靠地控制再生制动力。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的车辆的控制系统的构成的示意图。

图2是表示在车辆的制动时用于确定摩擦制动器与再生制动器的制动力的比例的映射的一个例子的示意图。

图3是表示在车辆的制动时用于确定摩擦制动器与再生制动器的制动力的比例的映射的一个例子的示意图。

图4是表示通过控制装置进行的处理的流程图。

符号说明

110：电动发电机

120：电流传感器

420：检测部

900：控制装置

910：再生制动力推断部

920：再生制动控制部

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。应予说明，在本说明书和附图中，对实质上具有相同功能构成的构成要素标注相同的符号，并省略重复的说明。

图1是表示本发明的一个实施方式的车辆的控制系统1000的构成的示意图。如图1所示，车辆的控制系统1000构成为具有：驱动单元100、驱动轴200、立柱300、车身侧的轮毂400、轮胎侧的轮毂410、轴承412、制动盘500、制动钳600、车轮700、轮胎800和控制装置900。在图1中，除了控制装置900以外的各构成要素表示从车辆的前面观察时的状态。

驱动单元100具有电动发电机110。电动发电机110的驱动力介由驱动轴200传递到轮胎800。另外，从路面传递到轮胎800的驱动力作为再生驱动力从轮胎800向电动发电机110传递。应予说明，驱动单元100除了可以具有电动发电机110以外，还可以具有对电动发电机110的旋转进行减速并将其传递到驱动轴200的减速器。

在图1中，车身侧的轮毂400固定于立柱300。轮胎侧的轮毂410介由轴承412能够相对于车身侧的轮毂400旋转。制动盘500相对于轮胎侧的轮毂410固定。车轮700相对于轮胎侧的轮毂410或制动盘500固定。轮胎800安装于车轮700的外周。

驱动轴200贯穿设置于立柱300的孔302，进一步贯穿轮毂400的孔402而与轮毂410连结。在驱动轴200与立柱300的孔302之间设置有空隙，在驱动轴200与轮毂400的孔402之间也设置有空隙。因此，驱动轴200的旋转在不干扰到立柱300或轮毂400的情况下传递到轮毂410。

制动钳600固定于立柱300等车体侧的固定部件。制动钳600根据车辆的驾驶员(司机)所进行的制动踏板的操作而使制动盘500制动。由此，通过摩擦制动器来使车辆制动。

在轮毂410设置有检测部420。检测部420对作用于轮胎800的作用力进行检测。由检测部420检测到的作用力有包括前后方向力Fx、横向力Fy和上下方向力Fz这三个方向的分力、以及绕轮毂(车轴)410的轴的转矩Ty。前后方向力Fx是在轮胎800的接地面上产生的摩擦力中的与车轮中心面平行的方向(x轴)上产生的分力，横向力Fy是在与车轮中心面呈直角的方向(y轴)上产生的分力。另一方面，上下方向力Fz是作用于铅垂方向(z轴)的力，即所谓的垂直负载。转矩Ty是绕着轮胎800的车轴的转矩(扭转力)。

例如，检测部420以应变仪和信号处理电路为主体而构成，所述信号处理电路对从该应变仪输出的电信号进行处理，并生成与作用力相对应的检测信号。基于轮毂410所产生的应力与作用力成比例的关系，通过将应变仪埋设到轮毂410，从而直接检测出作用力。应予说明，对于检测部420的具体的构成而言，因为例如在日本特开平04-331336号公报和日本特开平10-318862号公报中进行了公开，所以如有必要参照即可。检测部420可以设置于驱动轴200。

在如上构成的车辆的控制系统1000中，如果车辆的驾驶员(司机)踩踏制动踏板，则制动钳600如上所述地使制动盘500制动。另外，如果车辆的驾驶员踩踏制动踏板，则从路面传递到轮胎800的驱动力向电动发电机110传递，通过电动发电机110的再生制动器(再生制动)使车辆制动。

这样，在车辆制动时并用摩擦制动器和再生制动器来进行制动。此时，摩擦制动器与再生制动器的制动力的比例(比率)根据车辆的行驶状态(车辆速度)、踩踏制动踏板时的行程等确定。图2和图3是表示在车辆制动时用于确定摩擦制动器与再生制动器的制动力的比例的映射的一个例子的示意图。

图2是表示规定了摩擦制动器与再生制动器的制动力的比例与踩踏制动踏板时的行程之间的关系的映射的一个例子的示意图。在图2中，横轴表示踩踏制动踏板时的行程S。另外，纵轴表示将摩擦制动器的制动力和再生制动器的制动力合计而得到的值(制动力目标值)。如图2所示，行程S越大，摩擦制动器的制动力的比率越大，再生制动器的制动力的比率越小。应予说明，可以根据行程S来使制动力目标值变化。

另外，图3是表示规定了摩擦制动器与再生制动器的制动力的比例与车辆速度V之间的关系的映射的一个例子的示意图。在图3中，横轴表示车辆速度V。另外，纵轴与图2同样地，表示将摩擦制动器的制动力和再生制动器的制动力合计而得到的值(制动力目标值)。如图3所示，车辆速度V越大，再生制动器的制动力的比率越大，摩擦制动器的制动力的比率越小。

如上所述，摩擦制动器与再生制动器的制动力的比例是根据由图2和图3所示那样的多个映射构成的多维映射而被最终确定的。

为了便于说明，如果根据图2所示的映射来确定摩擦制动器与再生制动器的制动力的比例，则在行程为图2中所示的S1的情况下，再生制动器的制动力为图2中所示的F1。控制装置900以再生制动器的制动力成为F1的方式控制电动发电机110。此时，控制装置900通过电流传感器120来监视电动发电机110的电流值，以使电流值成为与制动力F1相对应的值的方式控制电动发电机110。换言之，预先确定与制动力F1相对应的电动发电机的电流值I，控制装置900以电流值I为指令值，以使由电流传感器120检测到的电流值成为指令值I的方式对电动发电机110的再生制动器进行控制。应予说明，控制装置900也可以以与制动力F1相对应的电动发电机110的电压值为指令值，以使由电压传感器检测到的电动发电机110的电压值成为指令值的方式控制电动发电机110的再生制动器。这样，控制装置900以与制动力F1相对应的电动发电机110的控制参数(电流值、电压值)为指令值，以使由传感器检测到的电动发电机110的控制参数的值成为指令值的方式控制电动发电机110的再生制动器。

然而，如果检测电动发电机110的电流的电流传感器120出现故障，则难以基于指令值I来控制电动发电机110。更具体而言，在利用电动发电机110进行行驶的电动车辆中，电动发电机110是基于来自与电动发电机110一起设置的逆变器的指令值(电压值或电流值)而被控制的，逆变器接受电动发电机110的电流值的反馈而对电动发电机进行反馈控制。但是，如果检测电动发电机110的电流值的电流传感器120出现故障，则无法计算所产生的转矩，因此无法适当地控制电动发电机110。

因此，在本实施方式中，基于检测部420的检测值推断由电动发电机110的再生制动器产生的再生制动力。然后，基于推断出的再生制动力，以使由电动发电机110产生的再生制动力成为目标值(图2所示的制动力F1)的方式控制电动发电机110。因此，控制装置900具备再生制动力推断部910和再生制动控制部920。应予说明，图1所示的控制装置900的各构成要素可以由电路(硬件)或者CPU等中央运算装置和用于使其发挥功能的程序(软件)构成。

再生制动力推断部910推断由电动发电机110的再生制动器产生的再生制动力。再生制动力推断部910基于检测部420检测到的前后方向力Fx和绕着轮胎800的车轴的转矩Ty来推断再生制动力P。

推断再生制动力P的具体的方法如下所述。首先，在车辆正在减速的状态，即，由驱动单元100产生的驱动力没有传递到轮胎800的状态下，检测部420检测前后方向力Fx。这里检测到的前后方向力Fx是由摩擦制动器产生的制动力和由再生制动器产生的制动力的总和。因此，以下的式(1)成立。

再生制动力P+摩擦制动器制动力＝前后方向力Fx···(1)

在式(1)中，通过检测部420检测处右边的前后方向力Fx。因此，如果得到左边的摩擦制动器制动力，则能够求出再生制动力P。在此，由于摩擦制动器制动力是相当于施加于车轴的转矩Ty(轮胎旋转转矩)的力，所以可以根据由检测部420检测到的转矩Ty而求出。具体而言，摩擦制动器制动力由以下的式(2)而求出。

摩擦制动器制动力＝转矩Ty/轮胎半径···(2)

因此，再生制动力P可以通过将式(2)代入式(1)，从而根据以下的式(3)求出。

再生制动力P＝前后方向力Fx-转矩Ty/轮胎半径···(3)

在此，在车辆的驾驶员未踩踏制动踏板，车辆正在以惯性行驶的状态下，轮胎800随着路面的移动而发生空转。在该状态下，由于轮毂410不产生形变，所以通过检测部420检测不到转矩Ty。

另一方面，在驾驶员踩踏制动踏板而由摩擦制动器产生制动力的情况下，如图1所示，由于制动钳600固定于立柱300等车辆侧的固定物，所以轮毂410产生形变。因此，在正由摩擦制动器产生制动力的状态下，在轮毂410产生形变，与形变相对应的转矩Ty被检测部420检测到。因此，由检测部420检测到的转矩Ty成为与摩擦制动器的制动力相对应的值，通过基于式(2)将转矩Ty变换为力，从而求出摩擦制动器制动力。

并且，如上所述，由于前后方向力Fx是摩擦制动器制动力和由再生制动器产生的再生制动力P的总和，所以如果求出摩擦制动器制动力，则能够根据式(1)求出再生制动力P。

如上所述，再生制动力推断部910可以基于检测部420检测到的前后方向力Fx和转矩Ty来推断再生制动力P。

再生制动控制部920基于推断出的再生制动力P来控制由电动发电机110产生的再生制动力。在基于上述图2的映射来控制再生制动力的情况下，根据踩踏制动踏板的行程S，确定由再生制动器产生的控制的目标值(制动力F1)。再生制动控制部920以使从检测部420的检测值推断出的再生制动力P成为作为目标值的制动力F1的方式对电动发电机110进行控制。再生制动控制部920可以介由与电动发电机110一起设置的逆变器来控制电动发电机110。应予说明，由再生制动力推断部910进行的再生制动力P的推断可以在电流传感器120没有出现故障的状态下进行。根据本实施方式，无论有无电流传感器120的故障，均能够基于推断出的再生制动力来控制再生制动器。

接下来，基于图4的流程图对通过控制装置900所进行的处理进行说明。首先，在步骤S10中，判定电流传感器120是否出现故障，在电流传感器120出现故障的情况下进入步骤S12。另一方面，在电流传感器没有出现故障的情况下结束处理(结束)。

在步骤S12中，判定制动器是否开启，即，制动踏板是否被踩踏。然后，在制动踏板被踩踏的情况下进入步骤S14。另一方面，在制动踏板没有被踩踏的情况下结束处理(结束)。制动踏板是否被踩踏可以根据设置于制动踏板的制动器传感器等来判定。如果制动踏板被踩踏，则基于图2和图3的映射，并用摩擦制动器和再生制动器来进行制动。

在步骤S14中，从检测部420获取施加于车轴的前后方向力Fx。在后续步骤S16中，获取施加于车轴的转矩Ty。在后续步骤S18中，基于式(3)计算出再生制动力P。

在步骤S20中，基于再生制动力P来控制电动发电机110的再生制动力。在步骤S20之后结束处理(结束)。

如上所说明，根据本实施方式，可以基于由检测部420检测到的前后方向力Fx和施加于车轴的转矩Ty来推断再生制动力P。因此，即使在无法获取到电动发电机110的控制参数(电流值、电压值)的情况下，也能够基于再生制动力P来控制再生制动器。

以上，参照附图对本发明的优选的实施方式进行了详细说明，但本发明不限于上述例子。只要是具有本发明所属技术领域的普通知识的人就会明确在权利要求书记载的技术思想的范围内会想到各种的变更例或修正例，这些当然也属于本发明的技术的范围。

Claims (6)

1.一种车辆的控制系统，其特征在于，具备：

检测部，其检测施加于车轴的前后方向力和施加于所述车轴的转矩；

电动发电机，其通过再生制动器使所述车轴制动；

再生制动力推断部，其从所述前后方向力中减去与所述转矩相当的力而推断由所述再生制动器产生的制动力；以及

再生制动控制部，其基于推断出的所述制动力来控制所述电动发电机的所述再生制动器。

2.根据权利要求1所述的车辆的控制系统，其特征在于，所述车辆的控制系统具备检测所述电动发电机的驱动参数的传感器，

在所述传感器出现故障时，所述再生制动力推断部推断所述制动力。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的控制系统，其特征在于，所述车辆的控制系统具备利用摩擦力使所述车轴制动的摩擦制动器，

在所述摩擦制动器工作时，所述再生制动力推断部推断所述制动力。

4.根据权利要求3所述的车辆的控制系统，其特征在于，所述转矩相当于所述摩擦制动器工作时由所述摩擦制动器产生的制动转矩。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的车辆的控制系统，其特征在于，与所述转矩相当的力是所述转矩除以轮胎半径而得到的值。

6.一种车辆的控制方法，其特征在于，包括：

检测施加于车轴的前后方向力和施加于所述车轴的转矩的步骤；

通过再生制动器使所述车轴制动的步骤；

从所述前后方向力中减去与所述转矩相当的力而推断由所述再生制动器产生的制动力的步骤；以及

基于推断出的所述制动力来控制所述再生制动器的步骤。