CN109661335B - 车辆的制动控制装置 - Google Patents

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Abstract

制动控制装置通过电机将摩擦部件向固定于车轮的旋转部件按压并产生制动力。制动控制装置具备:车轮速度传感器,检测车轮的速度;旋转角传感器,检测电机的旋转角;驱动电路,驱动电机;以及控制器,控制驱动电路。控制器根据驱动电路的规格,设定电机的dq轴电流特性中的电流限制圆,根据旋转角,对dq轴电流特性中的电压限制圆进行运算,根据车轮速度执行减少车轮的滑动程度的滑动抑制控制,在开始执行滑动抑制控制时,根据电流限制圆和电压限制圆的交点,对d轴、q轴目标电流进行运算,根据d轴、q轴目标电流控制驱动电路。

Description

车辆的制动控制装置
技术区域
本发明涉及车辆的制动控制装置。
背景技术
在专利文献1中,以“不会将驱动电动控制力产生单元的电机大型化而提高制动力产生的应答性”为目的,而记载“目标制动器液压计算单元M1对从动液压缸应该产生的目标制动器液压进行计算,且微分单元M2对目标制动器液压进行时间微分并对目标制动器的变化率进行计算,磁场电流计算单元M3根据目标制动器液压的变化率对驱动从动液压缸的电机的磁场电流指令值进行计算,电机控制单元M4根据磁场电流指令值对电机进行磁场削弱控制。目标制动器液压的变化率大的时候是需要快速提升制动力的紧急的时候,此时通过增加磁场电流指定值使电机的磁场削弱量增加,从而增加电机的转速,使从动液压缸加速动作,可以提高产生制动力的应答性”。
在专利文献2中,以“通过简单的结构进一步提高由电动执行机构产生的制动力的应答性”为目的,而记载“将对车轮制动缸(wheel cylinder)赋予制动器液压的电机驱动缸13在根据制动器操作量而求得的目标电机角θt和实际电机角θm之间的偏差Δθ大的情况下进行磁场削弱控制并进行驱动控制。在例如使用电机角(旋转量)作为电机执行机构的动作量时,通过公知的简单且便宜的旋转传感器等就能进行高精度的检测,电机角的变动范围变宽,可以容易地提高制动应答性。并且,不会受到由于负荷刚性的变动带来的影响,而会在磁场削弱控制开始之后紧接着的过渡状态下产生电机角的偏差,能够继续执行磁场削弱控制,降低电机的应答特性的变动,可以获得稳定的应答特性”。
申请人开发了如下的车辆的制动控制装置:通过电机产生制动转矩,在对车轮开始执行滑动(slip)抑制控制时,抑制车轮的滑动变得过大。具体而言,如专利文献3所述,根据车轮的滑动状态量,执行控制电机以减少车轮的制动转矩的“车轮的滑动抑制控制”。并且,根据车轮的滑动状态量,执行急停上述电机的旋转运动的“急停控制”。以未执行车轮的滑动抑制控制为条件开始急停控制。作为急停控制,可以执行“将电机的通电量逐步变更为与电机的减速方向对应的预先设定的通电界限值的控制”。
在专利文献1、2中,对由于沿电机的d轴流入负的电流而引起的“磁场削弱控制(也称为弱磁通量控制)”进行了记载。在三相无刷电机中,能独立控制d轴电流和q轴电流。因此,通过适当地控制这些,从而在开始执行车轮滑动的抑制控制时,可以渴望获得进一步抑制车轮的滑动变得过大的装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-184057号公报
专利文献2:日本特开2012-131293号公报
专利文献3:日本特开2014-051198号公报
发明内容
本发明的目的在于提供:适用于使用了三相无刷电机的车辆的制动控制装置,开始抑制车轮滑动的车轮滑动抑制控制时,可以进一步有效地抑制过大的车轮滑动。
本发明涉及的车辆的制动控制装置根据与针对车辆的车轮(WH)的要求制动力相对应的目标按压力(Fpt)驱动电机(MTR),将摩擦部件(MS)向固定于所述车轮(WH)的旋转部件(KT)按压并在所述车轮(WH)产生制动力。车辆的制动控制装置具备:车轮速度传感器(VWA),检测所述车轮(WH)的速度(Vwa);旋转角传感器(MKA),检测所述电机(MTR)的旋转角(Mka);驱动电路(DRV),驱动所述电机(MTR);以及控制器(ECU),根据所述目标按压力(Fpt),控制所述驱动电路(DRV)。
本发明涉及的车辆的制动控制装置中,所述控制器(ECU)根据驱动电路(DRV)的规格,设定所述电机(MTR)的dq轴电流特性中的电流限制圆(Cis),根据所述旋转角(Mka),对所述dq轴电流特性中的电压限制圆(Cvs)进行运算,根据车轮(WH)的速度(Vwa)对表示所述车轮(WH)的滑动程度的滑动状态量(SIp)进行运算,并根据所述滑动状态量(SIp),执行减少所述车轮(WH)的滑动程度的滑动抑制控制,在开始执行所述滑动抑制控制时,根据所述电流限制圆(Cis)和所述电压限制圆(Cvs)的相互关系,对d轴目标电流(Idt)以及q轴目标电流(Iqt)进行运算,根据所述d轴目标电流(Idt)以及所述q轴目标电流(Iqt)控制所述驱动电路(DRV)。具体而言,所述控制器(ECU)对所述电流限制圆(Cis)和所述电压限制圆(Cvs)之间的交点(Pxb)进行运算,根据所述交点(Pxb),对所述d轴目标电流(Idt)以及所述q轴目标电流(Iqt)进行运算。
电机MTR在向正转方向以高速旋转的状态下,开始防滑控制等的车轮滑动抑制控制的状况下,通过电机MTR的转子的惯性力矩,电机MTR继续旋转。为了抑制过度的车轮滑动,需要瞬间将电机MTR的旋转速度设定为“0”,并进一步向反转方向驱动。
根据上述结构,根据电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs的交点Pxb(与反转方向的电流相对应)来确定d轴、q轴目标电流Idt、Iqt。交点Pxb是在电机MTR的反转反向上电机MTR的输出最大化的工作点。因此,可以高效率地停止电机MTR,开始反转运动。其结果是,可以提高车轮滑动抑制控制的应答性,可以抑制由于电机MTR的惯性力矩引起的过度的车轮滑动。
本发明涉及的车辆的控制制动装置中,所述控制器(ECU)在即使不执行所述滑动抑制控制的不执行时也根据所述电流限制圆(Cis)和所述电压限制圆(Cvs)的相互关系控制所述驱动电路(DRV),与所述不执行时的所述电流限制圆(Cis)相比,在开始所述执行时扩大所述电流限制圆(Cis)。
根据上述结构,电流限制圆Cis仅短时间地超过容许电流值iqm且扩大至扩大容许电流值iqn。因此,在抑制电机MTR以及驱动电路DRV的温度上升的基础上,进一步高效率地停止、反转电机MTR。其结果是,可以抑制过度的车轮滑动。
本发明涉及的车辆的控制制动装置中,所述车辆的制动控制装置具备电流传感器(IMA),所述电流传感器(IMA)检测流向所述驱动电路(DRV)的电流值(Ima),所述控制器(ECU)根据所述电流值(Ima)以及所述旋转角(Mka),对作为所述电流值(Ima)的d轴成分的d轴实际电流(Ida)以及作为所述电流值(Ima)的q轴成分的q轴实际电流(Iqa)进行运算,根据所述旋转角(Mka)对所述电机(MTR)的反电动势(ω·φ)进行运算,根据所述d轴目标电流(Idt)和所述d轴实际电流(Ida)之间的偏差(eId)、所述q轴目标电流(Iqt)和所述q轴实际电流(Iqa)之间的偏差(eIq)、以及所述反电动势(ω·φ),对目标电压(Edqs)进行运算,根据所述目标电压(Edqs)控制所述驱动电路(DRV)。
根据d轴目标电流Idt和d轴实际电流Ida之间的偏差eId、以及q轴目标电流Iqt和q轴实际电流Iqa之间的偏差eIq的电压控制(即,基于电流反馈控制的电压控制)来达成电机MTR的驱动。根据上述结构,在该电压控制中,可以补偿由于电机MTR旋转而产生的反电动势(反向电压)的影响。因此,可以更高效地达成电机MTR的急减速。
附图说明
图1是安装了本发明涉及的车辆的制动控制装置BCS的车辆的整体构成图。
图2是用于说明控制器ECU中的处理的功能框图。
图3是用于说明车轮滑动抑制控制模块FSC、以及目标按压力运算模块FPT中的处理的流程图。
图4是用于说明目标电流运算模块IMT中的第一处理例(尤其未执行车轮滑动抑制控制时的处理的流程)的流程图。
图5是用于说明目标电流运算模块IMT中的第一处理例(尤其执行车轮滑动抑制控制时的处理的流程)的流程图。
图6是用于说明目标电流运算模块IMT中的第一处理例的特性图。
图7是用于说明目标电流运算模块IMT中的第二处理例的流程图。
图8是目标电流运算模块IMT中的第二处理例的特性图。
图9是用于说明开关控制模块SWT中的处理以及三相无刷电机的驱动电路DRV的概略图。
图10是用于说明本发明涉及的车辆的制动控制装置BCS的作用/效果的时序线图。
具体实施方式
<本发明涉及的车辆的制动控制装置的整体结构>
参照图1的整体构成图,对本发明涉及的制动控制装置BCS进行说明。在以下的说明中,设定赋予同一符号的构成部件、运算处理、信号、特性以及值发挥相同的功能。因此,有时省略重复说明。
在具备制动控制装置BCS的车辆中具备制动操作部件BP、制动操作量传感器BPA、控制器ECU、主液压缸MC、行程模拟器SSM、模拟器截止阀VSM、加压单元KAU、切换阀VKR、主液压缸配管HMC、车轮制动缸配管HWC以及加压缸配管HKC。此外,在车辆的各个车轮具备有制动钳(brake caliper)CP、车轮制动缸WC、旋转部件KT以及摩擦部件MS。
制动操作部件(例如制动踏板)BP是驾驶员为了减速车辆而操作的部件。通过操作制动操作部件BP来调整对车轮WH的制动转矩,且对车轮WH产生制动力。具体而言,在车辆的车轮WH固定有旋转部件(例如制动盘)KT。以夹入旋转部件KT的方式配置有制动钳CP。并且,在制动钳(简称为钳)CP设置有车轮制动缸WC。通过调整(增加或减少)钳CP的车轮制动缸WC内的液压,从而车轮制动缸WC内的活塞相对于旋转部件KT移动(前进或后退)。通过该活塞的移动,摩擦部件(例如制动块)MS被按压于旋转部件KT,产生按压力。旋转部件KT和车轮WH通过固定轴DS被固定以便一体旋转。因此,由上述按压力产生的摩擦力,在车轮WH产生制动转矩(制动力)。因此,根据上述按压力的目标值来实现车轮WH所要求的制动力(要求制动力)。
制动操作量传感器(简称操作量传感器)BPA被设置于制动操作部件BP。通过操作量传感器BPA来检测驾驶员操作的制动操作部件(制动踏板)BP的操作量Bpa。具体而言,将检测主液压缸MC的压力的液压传感器、检测制动操作部件BP的操作位移的操作位移传感器、以及检测制动操作部件BP的操作力的操作力传感器中的至少一个作为制动操作量传感器BPA。换言之,操作量传感器BPA是有关主液压缸液压传感器、操作位移传感器以及操作力传感器的总称。因此,根据主液压缸MC的液压、制动操作部件BP的操作位移以及制动操作部件BP的操作力中的一个来决定制动操作量Bpa。操作量Bpa被输入控制器ECU。
控制器(电子控制单元)ECU由安装有微型传感器等的电路基板、以及使微型处理器程序化的控制算法构成。控制器ECU根据制动操作量Bpa控制加压单元KAU(尤其是电机MTR)、截止阀VSM以及切换阀VKR。具体而言,根据被程序化的控制算法,对用于控制电机MTR、截止阀VSM以及切换阀VKR的信号(Sux等)进行运算,并从控制器ECU输出。
控制器ECU在制动操作量Bpa变为规定值bp0以上的情况下,输出将截止阀VSM设为开位置的驱动信号Vsm的同时,对各电磁阀VSM、VKR输出通过切换阀VKR使加压缸配管HKC和主液压缸配管HWC成为连通状态的驱动信号Vkr。在这种情况下,主液压缸MC成为与模拟器SSM连通的状态,加压缸KCL成为与车轮制动缸WC连通的状态。
控制器ECU根据操作量Bpa、旋转角Mka以及实际按压力Fpa(例如加压缸KCL的液压),对用于驱动电机MTR的驱动信号(Sux等)进行运算,并对驱动电路DRV输出。这里,通过制动操作量传感器BPA检测制动操作量Bpa,通过旋转角传感器MKA检测实际旋转角Mka,通过按压力传感器FPA检测实际按压力Fpa。通过由电机MTR驱动的加压单元KAU,控制(维持、增加或减少)车轮制动缸WC内的制动液的压力。
主液压缸MC通过制动杆BRD与制动操作部件BP机械性连接。通过主液压缸MC,制动操作部件BP的操作力(制动踏板踏力)被转换为制动液的压力。在主液压缸MC连接有主液压缸配管HMC,在操作制动操作部件BP时,制动液从主液压缸MC向主液压缸配管HMC排出(压送)。主液压缸配管HMC是连接主液压缸MC和切换阀VKR的流体路径。
行程模拟器(简称为模拟器)SSM被设置用于使制动操作部件BP产生操作力。在主液压缸MC内的液压室和模拟器SSM之间设置有模拟器截止阀(简称截止阀)。截止阀VSM是具有开位置和闭位置这两个位置的电磁阀。在截止阀VSM处于开位置的情况下,主液压缸MC和模拟器SSM变为连通状态,在截止阀VSM处于闭位置的情况下,主液压缸MC和模拟器SSM变为截止状态(非连通状态)。根据来自控制器ECU的驱动信号Vsm控制截止阀VSM。可以采用常闭型电磁阀(NC阀)作为截止阀VSM。
在模拟器SSM的内部具备活塞以及弹性体(例如压缩弹簧)。制动液从主液压缸MC向模拟器SSM移动,通过流入的制动液按压活塞。通过弹性体向阻止制动液流入的方向向活塞施力。通过弹性体形成操作制动操作部件BP时的操作力(例如制动踏板踏力)。
《加压单元KAU》
加压单元KAU将电机MTR作为动力源,并将制动液向加压缸配管HKC排出(压送)。然后,通过该压力,加压单元KAU将摩擦部件MS向旋转部件KT施压(按压),并对车轮WH赋予制动转矩(制动力)。换言之,加压单元KAU通过电机MTR产生将摩擦部件MS向旋转部件KT施压的力(按压力)。加压单元KAU由电机MTR、驱动电路DRV、动力传递机构DDK、加压传动轴KSF、加压缸KCL、加压活塞PKC、以及按压力传感器FPA构成。
电机MTR是加压缸KCL用于调整(加压、减压等)车轮制动缸WC内的制动液的压力的动力源。采用三相无刷电机作为电机MTR。电机MTR具有与U相、V相、W相分别对应的三个线圈CLU、CLV、CLW,被驱动电路DRV驱动。在电机MTR设置有检测电机MTR的转子位置(旋转角)Mka的旋转角传感器MKA。旋转角Mka被输入控制器ECU。
驱动电路DRV是安装有用于驱动电机MTR的开关元件(功率半导体器件)等的电路基板。具体而言,在驱动电路DRV形成有三相桥接电路,根据驱动信号(Sux等),控制向电机MTR的通电状态。在驱动电路DRV设置有检测流向电机MTR的实际的电流Ima(各相的总称)的电流传感器(例如电流传感器)IMA。各相的电流(检测值)Ima被输入控制器ECU。
动力传递机构DDK对电机MTR的旋转动力进行减速,转换为直线动力并输出给加压轴KSF。具体而言,在动力传递机构DDK设置有减速机(未图示),来自电机MTR的旋转动力被减速并输出给螺钉部件(未图示)。并且,通过螺钉部件,旋转动力被转换为加压传动轴KSF的直线动力。也就是说,动力传递机构DDK是转动/直动转换机构。
在加压轴KSF固定有加压活塞PKC。加压活塞PKC被插入加压缸KCL的内孔,形成活塞和缸之间的组合。具体而言,在加压活塞PKC的外周设置有密封部件(未图示),在与加压缸KCL的内孔(内壁)之间确保液密性。也就是说,通过加压缸KCL和加压活塞PKC划分以形成填充有制动液的加压室Rkc。
在加压缸KCL内,加压活塞PKC沿中心轴方向移动,从而加压室Rkc的体积变化。通过该体积变化,制动液通过制动配管(流体路径)HKC、HWC,在加压缸KCL和车轮制动缸WC之间移动。通过来自加压缸KCL的制动液的进出,车轮制动缸WC内的液压被调整,其结果是,摩擦部件MS相对于旋转部件KT的按压力被调整。
例如,作为按压传感器FPA,检测加压室Rkc的液压Fpa的液压传感器被内置于加压单元KAU(尤其是加压缸KCL)。液压传感器(即按压力传感器)FPA被固定于加压缸KCL且作为加压单元KAU被一体构成。按压力的检测值Fpa(即加压室Rkc的液压)被输入控制器ECU。以上,已经对加压单元KAU进行了说明。
通过切换阀VKR,切换“车轮制动缸WC与主液压缸MC连接的状态”和“车轮制动缸WC与加压缸KCL连接的状态”。根据来自控制器ECU的驱动信号Vkr控制切换阀VKR。具体而言,在未进行制动操作的情况(“Bpa<bp0的情况”)下,车轮制动缸配管HWC通过切换阀VKR,成为与主液压缸配管HMC连通的状态,加压缸配管HKC成为非连通(遮断)状态。这里,车轮制动缸配管HWC是与车轮制动缸WC连接的流体路径。如果进行制动操作(即成为“Bpa≥bp0”的状态),则切换阀VKR根据驱动信号Vkr被励磁,车轮制动缸配管HWC和主液压缸配管HMC之间的连通被遮断,车轮制动缸配管HWC和加压缸配管HMC成为连通状态。
<控制器ECU中的处理>
参照图2的功能框图,对控制器(电子控制单元)ECU中的处理进行说明。此外,如上所述,同一符号的构成部件、运算处理、信号、特性以及值发挥相同的功能。
控制器ECU中,根据制动部件BP的操作量Bpa,进行电机MTR的驱动、以及电磁阀VSM、VKR的励磁。电机MTR被驱动电路DRV驱动。驱动电路DRV(三相桥接电路)由开关元件SUX、SUZ、SVX、SVZ、SWX、SWZ(也简单表述为“SUX~SWZ”)形成。在控制器ECU中,对驱动信号Sux、Suz、Svx、Svz、Swx、Swz(也简单表述为“Sux~Swz”)进行运算,根据该驱动信号,开关元件SUX~SWZ被控制。并且,在控制器ECU中,驱动信号Vsm、Vkr被确定,根据该驱动信号,控制电磁阀VSM、VKR。
控制器ECU由指示按压力运算模块FPS、车轮滑动抑制控制模块FSC、目标按压力运算模块FPT、指示电流运算模块IMS、按压力反馈控制模块FFB、目标电流运算模块IMT、开关控制模块SWT以及电磁阀控制模块SLC构成。
指示按压力运算模块FPS中,根据制动操作量Bpa以及运算特性(运算映射(map))CFps,对指示按压力Fps进行运算。这里,指示按压力Fps是通过加压单元KAU产生的液压(相当于按压力)的目标值。具体而言,运算特性CFps中,在控制操作量Bpa从“0(与未进行制动操作的情况相对应)”以上小于规定值bp0的范围内,指示按压力Fps被运算为“0(零)”,操作量Bpa在规定值bp0以上时,指示按压力Fps随着操作量Bpa的增加,被从“0”单调增加的方式运算。这里,规定值bp0是相当于制动操作部件BP的“空”的值,被称为“空值”。
在车轮滑动抑制控制模块FSC,根据各车轮WH的车轮速度Vwa,运算调整按压力Fsc。调整按压力Fsc是用于执行车轮滑动抑制控制的目标值。这里,“车轮滑动抑制控制”是使车辆的四个车轮WH的滑动状态独立且分别单独地控制,以提高车辆稳定性的情况。例如,车轮滑动抑制控制是防抱死制动控制(Antilock Brake Control)以及制动力分配控制(Electronic Brake Force Distribution Control)中的一种。车轮滑动抑制控制模块FSC中,对用于执行防抱死制动控制以及制动力分配控制中的至少一种的调整按压力Fsc进行运算。
车轮滑动抑制控制模块FSC中,对防抱死制动控制用的调整按压力Fsc进行运算。具体而言,根据设置于各车轮WH的车轮速度传感器VWA的获取结果(车轮速度Vwa),对用于防止车轮抱死而执行的防抱死制动控制的调整按压力Fsc进行运算。例如,根据车轮速度Vwa,对车轮滑动状态量SIp(表示车轮的减速滑动的状态的控制变量)进行运算。并且,根据车轮滑动状态量SIp来确定调整按压力Fsc。
这里,车轮滑动状态量SIp是表示车轮WH的滑动程度的状态量(变量)。例如,根据车轮滑动速度以及车轮减速度中至少一个来运算车轮滑动状态量SIp。这里,根据“根据车辆的各车轮WH的车轮速度Vwa运算的车体速度Vxa”和车轮速度Vwa之差来运算车轮滑动速度。并且,对车轮速度Vwa进行时间微分来运算车轮减速度。此外,车轮滑动状态量SIp在超过了规定量sIx的时刻,开始防抱死制动控制,以减少指示按压力Fps的方式对调整按压力Fsc进行运算。这里,规定量sIx是用于判断防抱死制动控制的执行的预先设定的阈值(常数)。
同样地,在车轮滑动抑制控制模块FSC,根据车轮速度传感器VWA的获取结果(车轮速度Vwa),为了执行抑制后轮的车轮滑动的制动力分配控制而对调整按压力Fsc进行运算。具体而言,根据相对于前轮的滑动状态量SIp的后轮的滑动状态量SIp,确定后轮的调整按压力Fsc。具体而言,前轮滑动速度和后轮滑动速度之差超过了规定速度sIz的时刻,开始制动力分配控制,以将指示按压力Fps维持为固定的方式对调整按压力Fsc进行运算。这里,规定速度sIz是用于判断制动力分配控制的执行的预先设定的阈值(常数)。
在目标按压力运算模块FPT,根据指示按压力Fps以及调整按压力Fsc,对目标按压力Fpt进行运算。这里,目标按压力Fpt是按压力的最终的目标值,与针对车轮WH的要求制动力相对应。在未执行车轮滑动抑制控制的情况下,指示按压力Fps原样被确定作为目标按压力Fpt。在执行车轮滑动抑制控制的情况下,指示按压力Fps通过调整按压力Fsc被调整,来运算最终的目标按压力Fpt。例如,在车轮滑动抑制控制模块FSC,在执行防抱死制动控制的情况下,通过调整按压力Fsc调整指示按压力Fps减少,以便回避车轮抱死。并且,在车轮滑动抑制控制模块FSC,在执行制动力分配控制的情况下,为了抑制后轮滑动的增大,通过调整按压力Fsc进行调整以保持指示按压力Fps。将在后面对车轮滑动抑制控制模块FSC、以及目标按压力运算模块FPT中的详细处理进行说明。
在指示电流运算摸摸看IMS,根据目标按压力Fpt、以及预先设定的运算特性(运算映射)CIms,对电机MTR的指示电流Ims进行运算。这里,指示电流Ims是用于控制电机MTR的电流的目标值。在运算特性CIms中,随着目标按压力Fpt从“0”增加,指示电流Ims从“0”单调增加,以这种方式确定指示电流Ims。
在按压力反馈控制模块FFB,将按压力的目标值(例如目标液压)Fpt以及按压力的实际值(液压的检测值)Fpa作为控制的状态变数,根据这些,对电机MTR的补偿电流Ifp进行运算。不仅是基于指示电流Ims的控制,由于会对按压力产生误差,所以在按压力反馈控制模块FFB,也会进行对该误差进行补偿的处理。按压力反馈控制模块FFB由比较运算以及补偿电流运算模块IFP构成。
通过比较运算,对按压力的目标值Fpt(与车轮WH的要求制动力相对应)和实际值Fpa(与实际发生的制动力相对应)进行比较。这里,按压力的实际值Fpa是通过按压力传感器FPA(例如用于检测加压缸KCL的液压的液压传感器)检测的检测值。在比较运算中,对目标按压力(目标值)Fpt和实际的按压力(检测值)Fpa之间的偏差(按压力偏差)eFp进行运算。按压力偏差eFp被作为控制变数而输入给补偿电流运算模块IFP。
在补偿电流运算模块IFP中包括比例要素模块、微分要求模块以及积分要素模块。在比例要素模块中,将按压力偏差eFp与比例增益Kp相乘,从而对按压力偏差eFp的比例要素进行运算。在微分要素模块中,对按压力偏差eFp进行微分,将其与微分增益Kd相乘,运算按压力偏差eFp的微分要素。在积分要素模块中,对按压力偏差eFp进行积分,将其与积分增益Ki相乘,并对按压力偏差eFp的积分要素进行运算。并且,通过将比例要素、微分要素以及积分要素相乘,从而可以对补偿电流Ifp进行运算。也就是说,在补偿电流运算模块IFP中,根据目标按压力Fpt和实际的按压力Fpa的比较结果(按压力偏差eFp),执行所谓的基于按压力的PID控制,以使实际按压力(检测值)Fpa与目标按压力(目标值)Fpt相一致(即偏差eFp接近于“0(零)”)。
在目标电流运算模块IMT,根据指示电流Ims、补偿电流(基于按压力反馈控制的补偿值)Ifp以及旋转角Mka,对作为电流的最终的目标值的目标电流(目标电流矢量)Imt进行运算。目标电流Imt是dp轴上的矢量,由d轴成分(也称为“d轴目标电流”)Idt以及q轴成分(也称为“q轴目标电流”)Iqt形成。此外,目标电流Imt也被表记为目标电流矢量(Idt、Iqt)。将在后面对目标电流运算模块IMT中的详细处理进行说明。
在目标电流运算模块IMT中,根据电机MTR的应旋转方向(即使按压力在增减方向)来确定目标电流Imt的符号(值的正负)。并且,根据电机MTR的应输出的旋转动力(即按压力的增减量),对目标电流Imt的大小进行运算。具体而言,在增加按压力的情况下,目标电流Imt的符号被运算为正符号(Imt>0),电机MTR向正转方向被驱动。另一方面,在减少按压力的情况下,目标电流Imt的符号被运算为负符号(Imt<0),电机MTR向反转方向被驱动。此外,控制使目标电流Imt的绝对值越大电机MTR的输出转矩(旋转动力)越大,并控制使目标电流Imt的绝对值越小输出转矩越小。
在开关控制模块SWT中,根据目标电流Imt(Idt、Iqt),对各开关元件SUX~SWZ,运算用于进行脉宽调制的驱动信号Sux~Swz。根据目标电流Imt以及旋转角Mka,对U相、V相、W相各自的电压的目标值Emt(各相的目标电压Eut、Evt、Ewt的总称)进行运算。根据各相的目标电压Emt来确定各相的脉宽的占空比Dtt(各相的占空比Dut、Dvt、Dwt的总称)。这里,“占空比”是在一个周期中接通(ON)所占的时间的比例,“100%”相当于全部(FULL)通电。并且,根据占空比(目标值)Dtt,运算将构成三相桥接电路的各开关元件SUX~SWZ变为接通(ON)状态(通电状态)还是变为切断(OFF)状态(非通电状态)的驱动信号Sux~Swz。驱动信号Sux~Swz被输出给驱动电路DRV。
根据六个驱动信号Sux~Swz,单独控制六个开关元件SUX~SWZ的通电或非通电的状态。这里,占空比Dtt(各相的总称)越大,在各开关元件中每单位时间的通电时间越长,更大的电流流向线圈CLU、CLV、CLW。因此,电机MTR的旋转动力被设定得较大。
在驱动电流DRV,在各相具备电流传感器IMA(各相的电流传感器IUA、IVA、IWA的总称),检测实际的电流Ima(各相的电流传感器Iua、Iva、Iwa的总称)。各相的检测值Ima(总称)被输入开关控制模块SWT。并且,以各相的检测值Ima与目标值Imt一致的方式执行所谓的电流反馈控制。具体而言,在各相中,根据实际电流Ima和目标电流Imt之间的偏差eIm,单独校正(微调整)占空比Dtt(各相的占空比Dut、Dvt、Dwt的总称),以使电流偏差eIm接近于“0”。通过该电流反馈控制,可以实现高精度的电机控制。
在电磁阀控制模块SLC,根据制动操作量Bpa,对用于控制电磁阀VSM、VKR的驱动信号Vsm、Vkr进行运算。在操作量Bpa小于空值bp0的情况(尤其是“Bpa=0”的情况)下,与非控制动作时相对应,模拟器截止阀VSM设为开位置的方式确定驱动信号Vsm(例如,在截止阀VSM是NV阀时将驱动信号Vsm指示为非励磁)。同时,在“Bpa<bp0”的情况下,以成为“主液压缸MC和车轮制动缸WC连通,加压缸KCL和车轮制动缸WC遮断的状态(称为非励磁状态)”的方式对驱动信号Vkr进行运算。
制动操作量Bpa增加,操作量Bpa在空值bp0以上的时刻之后,与制动操作时相对应,在该时刻(制动操作开始时刻),以使截止阀VSM从闭位置向开位置变更的方式确定驱动信号Vsm截止阀。在截止阀VSM是NC阀的情况下,在制动操作开始时刻,作为驱动信号Vsm,开始励磁指示。并且,在制动操作开始时刻,以成为“主液压缸MC和车轮制动缸WC遮断,加压缸KCL和车轮制动缸WC连通的状态(称为励磁状态)”的方式对驱动信号Vkr进行运算。
<车轮滑动抑制控制的模块FSC、以及目标按压力运算模块FPT中的处理>
参照图3的流程图,对轮滑动抑制控制的模块FSC、以及目标按压力运算模块FPT中的处理进行说明。
在步骤S110,读入车辆的四个车轮WH的车轮速度Vwa。通过各车轮WH所具备的车轮速度传感器VWA检测车轮速度Vwa。在步骤S120,根据车轮速度Vwa,对车体速度Vxa进行运算。例如,将四个车轮速度Vwa中的最大一个采用作为车体速度Vxa。
在步骤S130,根据车轮速度Vwa,对各车轮WH的车轮滑动状态量SIp进行运算。车轮滑动状态量SIp是表示车轮WH的滑动程度的状态量(变量)。例如,采用车体速度Vxa以及车轮速度Vwa的偏差即滑动速度作为车轮滑动状态量SIp。并且,将对车轮速度Vwa进行微分运算而得的车轮减速度采用作为车轮滑动状态量SIp。也就是说,根据车轮滑动速度以及车轮减速度中的至少一个对车轮滑动状态量SIp进行运算。这里,通过车体速度Vxa对车轮滑动速度进行无次元化并对车轮滑动率进行运算,车轮滑动率可以采用作为车轮滑动状态量SIp之一。
在步骤S140,判断“是否满足车轮滑动抑制控制的执行条件”。在车轮滑动抑制控制是防抱死制动控制的情况下,判断“车轮滑动状态量SIp是否超过规定量sIx”。这里,规定量sIx是防抱死制动控制用的判断阈值,且是预先设定的规定值。并且,在车轮滑动抑制控制是制动力分配控制的情况下,判断“前轮滑动速度和后轮滑动速度之差是否超过规定速度sIz(或者前轮滑动率和后轮滑动率之差是否超过规定值sIz)”。这里,规定速度sIz是制动力分配控制用的判定阈值,且是预先设定的规定值。
在满足车轮滑动抑制控制的执行条件、步骤S140被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S150。另一方面,在未满足车轮滑动抑制控制的执行条件、步骤S140被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S170。
步骤S150中,控制标签FLsc被设定为“1”。控制标签FLsc是表示执行/不执行车轮滑动抑制控制的信号,在执行的情况下为“1”,在不执行的情况下为“0”。因此,在开始车轮滑动抑制控制时,控制标签FLsc从“0”切换为“1”。并且,结束车轮滑动抑制控制时,控制标签FLsc从“1”被切换为“0”。
在步骤S160,根据车轮滑动状态量SIp,对调整按压力Fsc进行运算。调整按压力Fsc是调整指示按压力Fps并对最终的目标按压力Fpt进行运算的按压力的目标值。在车轮滑动抑制控制是防抱死制动控制的情况下,确定调整按压力Fsc,以使车轮不会变得过大。并且,在车轮滑动抑制控制是制动力分配控制的情况下,确定调整按压力Fsc,以使后轮滑动在前轮滑动的规定范围内。
在步骤S170,读入指示按压力Fps、以及实际按压力Fpa。指示按压力Fps根据制动操作量Bpa而被运算。
在步骤S180,根据指示按压力Fps、实际按压力Fpa以及调整按压力Fsc,对目标按压力Fpt进行运算。在不执行车轮滑动抑制控制且步骤S140被否定的情况下,“FLsc=0”且“Fsc=0”。在这种情况下,在步骤S180,指示按压力Fps原样被确定作为目标按压力Fpt。并且,根据目标按压力Fpt(=Fps)以及实际按压力Fpa,执行按压力反馈控制。
在执行车轮滑动抑制控制的情况(步骤S140被肯定的情况)下,在步骤S180,根据前次的运算周期中的目标按压力Fpt、以及此次的运算周期中的调整按压力Fsc,对此次的运算周期中的目标按压力Fpt进行运算。也就是说,以前次运算周期的目标按压力Fpt为基准,并对其根据此次运算周期的调整按压力Fsc进行调整,确定此次运算周期的目标按压力Fpt。
尤其,在开始车轮滑动抑制控制的时刻(即,对应的运算周期),在步骤S180,根据实际按压力Fpa、以及调整按压力Fsc,确定目标按压力Fpt。具体而言,控制标签FLsc在从“0”切换为“1”的运算周期,以此次运算周期(即控制开始时刻)的实际按压力Fpa为基准,并对其考虑此次运算周期的调整按压力Fsc,对此次运算周期的目标按压力Fpt进行运算。换言之,在开始执行车轮滑动抑制控制时,指示按压力Fps被校正以便快速降至控制执行开始时刻的实际按压力Fpa的值,并对目标按压力Fpt进行运算。
在步骤S190,存储由步骤S180中的目标按压力(此次值)Fpt。存储的目标按压力Fpt在此次运算周期中被用作用于对目标按压力Fpt进行运算的基准。也就是说,在开始车轮滑动抑制控制的时刻之后,通过调整按压力Fsc校正过去的(前次运算出的)目标按压力Fpt,确定新的(此次运算周期的)目标按压力Fpt。
在紧急操作制动操作部件BP的情况下,相对于指示按压力Fps的增加,实际按压力Fpa的追随在时间上延迟。但是,在判断出车轮滑动抑制控制的开始的时刻(运算周期),指示按压力Fps快速降到该时刻的实际按压力Fpa的值,确定目标按压力Fpt。因此,可以回避按压力反馈控制和车轮滑动抑制控制的干扰,高应答性地降低实际按压力Fpa。其结果是,可以抑制由上述追随延迟引起的、重大的车轮滑动的发生。并且,在车轮滑动抑制控制的执行中,即使指示按压力Fps较大,以前次运算出的目标按压力(前次值)Fpt为基准,也能控制实际的按压力Fpa。因此,可以适应当地持续车轮滑动抑制控制。
<目标电流运算模块IMT中的第一处理例>
参照图4、图5的流程图以及图6的特性图,对目标电流运算模块IMT种的第一处理例进行说明。这里,图4对应未执行车轮滑动抑制控制时的处理,图5对应执行车轮滑动抑制控制时的处理。
《车轮滑动抑制控制的非执行时的处理的流程》
首先,参照图4的流程图,对未执行车轮滑动抑制控制时的目标电流运算模块IMT中的处理流程进行说明。
在步骤S210,读入指示电流Ims、补偿电流Ifp、旋转角Mka、电流限制圆Cis以及控制标签FLsc。这里,在电机MTR的q轴电流和d轴电流的电流特性(dp轴平面),根据开关元件SUX~SWZ(驱动电路DRV的构成要素)的容许电流(能通电的最大电流值)iqm,预先设定电流限制圆Cis。也就是说,根据驱动电路DRV的因素(尤其是开关元件SUX~SWZ的电流额定値iqm)来确定电流限制圆Cis。这里,规定值iqm被称为“q轴最大电流值”。
在步骤S220,根据基于指示电流Ims、以及按压力反馈控制的补偿电流Ifp,对补偿指示电流Imr进行运算。这里,补偿指示电流Imr是根据按压力反馈控制被补偿的指示电流。具体而言,对指示电流Ims加上补偿电流Ifp,确定补偿指示电流Imr(Imr=Ims+Ifp)。
在步骤S230,根据旋转角传感器MKA的检测值(旋转角)Mka,对电机MTR的电气角速度ω进行运算。具体而言,旋转角(机构角)Mka被转换为电气角θ,电气角θ被时间微分,确定电气角速度ω。这里,“机械角Mka”相当于电机MTR的输出轴的旋转角度。并且,“电气角θ”将电机MTR中的磁场的一周期量作为2π[rad]且用于角度表记。此外,通过旋转角传感器MKA,可以直接检测电气角θ。
在步骤S240,判断“是否执行车轮滑动抑制控制(即控制标签FLsc是“1”还是“0”)”。在“FLcs=1”且步骤S240被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S550(参照(A))。另一方面,在“FLcs=0”且步骤S240被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S250。
在步骤S250,根据电机MTR的电气角度θ,对电压控制圆Cvs进行运算。具体而言,在电机MTR的dq轴电流特性(Idt-Iqt平面)中,根据“电源电压(即,蓄电池BAT、发电机ALT的电压Eba、相电感(即线圈CLU、CLV、CLW的电感))L以及磁通链数(即磁场的强度)φ中的各个规定值”、以及“根据旋转角Mka运算的电机MTR的电气角速度ω”,对电压控制圆Cvs进行运算。电机MTR的旋转速度dMk越大,电压限制圆Cvs的半径越小,旋转速度dMk越小,电压限制圆Cvs的半径越大。
在步骤S260,根据电流限制圆Cis以及电压限制圆Cvs,在dq轴电流平面上,对电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs交叉的这两个点Pxa(Idx、Iqx)、Pxb(Idx、-Iqx)进行运算。这里,值Idx、Iqx(或-Iqx)表示交点Pxa、Pxb在dq轴上的坐标的、变量。并且,交点Pxa(Idx、Iqx)对应于电机MTR的正转方向,被称为“第1交点Pxa”。此外,交点Pxb(Idx、-Iqx)对应电机MTR的反转方向,被称为“第2交点Pxb”。两个交点Pxa、Pxb总称为“交点Px”。
电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs重叠的区域实际是通过电流反馈控制能达成的电流的范围(称为“可通电范围”)。因此,即使进行可通电范围外的指示,在电流反馈控制中,该电流指示实际不可能达成。此外,在旋转速度dMk小的情况(例如电机MTR停止的情况)下,有时不存在交点Px(Pxa、Pxb的总称)。
在步骤S270,判断“补偿指示电流Imr是否是0以上”。也就是说,判断“补充指示电流Imr是指示电机MTR的正转方向还是指示反转方向”。在“Imr≧0”且步骤S270被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S280。另一方面、在“Imr<0”且步骤S270被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入S310。
在步骤S280,判断“电流限制圆Cis是否包含于电压限制圆Cvs”、或“第1交点Pxa(Idx、Iqx)在dq轴电流平面是否存在于第1象限”。这里,“第1象限”是d轴电流以及q轴电流都是正符号的区域。在步骤S280被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S300。另一方面,在步骤S280被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S290。
在步骤S290,根据补偿指示电流Imr以及第1交点Pxa的坐标(Idx,Iqx),判断“补偿指示电流Imr是否在第1交点Pxa的q轴坐标Iqx(变量)以上”。在步骤S290被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S400。另一方面,在步骤S290被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S410。
在步骤S300,根据补偿指示电流Imr以及电流限制圆Cis,判断“补偿指示电流Imr是否在电流限制圆Cis的q轴交点iqm(q轴最大电流值)以上”。在步骤S300被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S430。另一方面,在步骤S300被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S440。
在步骤S310,判断“电流限制圆Cis是否包含于电压限制圆Cvs”或“第2交点Pxb(Idx、-Iqx)在dq轴电流平面是否存在于第4象限”。这里,“第4象限”是d轴电流为正符号且q轴电流是负符号的区域。在步骤S310被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S330。另一方面,在步骤S310被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S320。
在步骤S320,根据补偿指示电流Imr以及第2交点Pxb的坐标(Idx、-Iqx),判断“补偿指示电流Imr是否在第2交点Pxb的q轴坐标-Iqx(变量)以下”。在步骤S320被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S450。另一方面,在步骤S320被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S460。
在步骤S330,根据补偿指示电流Imr以及电流限制圆Cis,判断“补偿指示电流Imr是否在电流限制圆Cis的q轴交点-iqm(q轴最小电流值)以下。在步骤S330为肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S480。另一方面,在步骤S330为否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S490。
在步骤S400,分别将d轴目标电流Idt确定为交点d轴坐标Idx(是变量且称为“第1交点d轴坐标”),将q轴目标电流Iqt确定为交点q轴坐标Iqx(是变量且称为“第1交点q轴坐标”)(也就是说,“Idt=Idx,Iqt=Iqx”)。在步骤S410,根据补偿指示电流Imr以及电压限制圆Cvs,对电压限制圆d轴坐标Ids(是变量且简称为“限制圆d轴坐标”)进行运算。具体而言,限制圆d轴坐标Ids是电压限制圆Cvs和“Iqt=Imr”交点的d轴坐标。也就是说,在电压限制圆Cvs上,是将补偿指示电流Imr代入q轴目标电流Iqt时的d轴目标电流Idt的值(坐标)(参照后述的式(2))。并且,在步骤S420,以d轴目标电流Idt与电压限制圆d軸坐标Ids一致且q轴目标电流Iqt与补偿指示电流Imr一致的方式确定(也就是说,“Idt=Ids,Iqt=Imr”)。
在步骤S430,d轴目标电流Idt被确定为“0”,且q轴目标电流Iqt被确定为q轴最大电流值iqm(规定值)(也就是说,“Idt=0,Iqt=iqm”)。在步骤S440,将d轴目标电流Idt确定为“0”,且使q轴目标电流Iqt与补偿指示电流Imr一致地确定(也就是说,Idt=0,Iqt=Imr)。
在步骤S450,d轴目标电流Idt被确定为交点d轴坐标Idx(变量且被称为“第2交点d轴坐标”),且q轴目标电流Iqt被确定为交点q轴坐标Iqx(变量且被称为第2交点q轴坐标”)(也就是说,“Idt=Idx,Iqt=-Iqx”)。在步骤S460,与步骤S410同样地,根据补偿指示电流Imr以及电压限制圆Cvs,对限制圆d轴坐标Ids(在电压限制圆Cvs上,“Iqt=Imr”时的d轴目标电流Idt的值)进行运算。并且,在步骤S470,分别确定d轴目标电流Idt与限制圆d轴坐标Ids一致,q轴目标电流Iqt与补偿指示电流Imr一致(也就是说,“Idt=Ids,Iqt=Imr”)。
在步骤S480,分别将d轴目标电流Idt确定为“0”,将q轴目标电流Iqt确定为q轴最小电流值-iqm(规定值)(也就是说,“Idt=0,Iqt=-iqm”)。在步骤S490,分别确定d轴目标电流Idt与“0”一致,q轴目标电流Iqt与补偿指示电流Imr一致(也就是说,Idt=0,Iqt=Imr)。以上,说明了不执行车轮滑动抑制控制时的处理的流程。
《执行车轮滑动抑制控制时的处理的流程》
下面,参照图5的流程图,对执行车轮滑动抑制控制时的目标电流运算模块IMT中的处理的流程进行说明。由于步骤S210至步骤S240的处理是共通的,所以省略说明。
从步骤S550至步骤S630的处理与步骤S250至S330的处理相同。并且,对于d轴,q轴目标电流Idt,Iqt的确定,从步骤S700至步骤S790的处理也与步骤S400至步骤S490的处理相同。因此,参照图4说明了的未执行车轮滑动抑制控制时的处理可以替换为参照图5说明的执行车轮滑动抑制控制时的处理。具体而言,在各步骤记号的前半部分,分别将“S2”替换为“S5”,将“S3”替换为“S6”,将“S4”替换为“S7”相当于执行车轮滑动抑制控制时的处理的说明。
《电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs之间相互关系的目标电流矢量Imt(Idt,Iqt)》
下面,参照图6的特性图,对目标电流矢量Imt(Idt、Iqt)的确定处理(也就是说,从步骤S400至步骤S490的处理以及从步骤S700至步骤S790的处理)进行说明。此外,步骤S400~S440以及步骤S700~S740是向正转方向驱动电机MTR的情况(也就是说,“Imr≧0”)。并且,步骤S450~S490以及步骤S750~S790与向反转方向驱动电机MTR的情况相对应(也就是说,“Imr<0”)。
根据构成驱动电路DRV(尤其是逻辑电路BRG)的、开关元件的最大额定値(额定电流iqm)来确定电流限制圆Cis。这里,最大额定値被确定为可流入开关元件(功率MOS-FET等)的电流、可对开关元件施加的电压、电力损耗等的最大允许值。
具体而言,电流限制圆Cis在dq轴电流特性(Idt-Iqt平面),表现为以原点O(“Idt=0,Iqt=0”的点)为中心的圆。此外,电流限制圆Cis的半径是开关元件SUX~SWZ的允许电流值iqm(规定值)。也就是说,在电流限制圆Cis,q轴和点(0,iqm),(0,-iqm)相交,d轴和点(-iqm,0),(iqm,0)相交。电流限制圆Cis在dq轴电流特性,由式(1)确定。
Idt2+Iqt2=iqm2…式(1)
此外,在电机MTR的dq轴电流特性,电压限制圆Cvs由式(2)确定。
{Idt+(φ/L)}2+Iqt2={Eba/(L·ω)}2…式(2)
这里,“Eba”是电源电压(也就是说,蓄电池BAT、发电机ALT的电压),“L”是相色感,“φ”是磁通链数(即磁铁的强度)。并且,“ω”是电机MTR的电气角速度。此外,电气角速度ω是电机MTR的电气角θ(电机MTR的磁场的一周期表记作为2π[rad]的角度)的时间变化量,根据旋转角Mka进行运算。
电压限制圆Cvs是中心Pcn(idc,0)的坐标是(-(φ/L),0)、半径是“Eba/(L·ω)”的圆。电源电压Eba是规定值(定数),旋转速度dMk越大,电气角速度ω越大。因此,旋转速度dMk越快,电压限制圆Cvs的半径越小。相反,旋转速度dMk越慢,电压限制圆Cvs的半径越大。
电机MTR的旋转速度dMk(也就是说,电气角速度ω)相对大的情况下,图示为电压限制圆Cvs:a。在这种状态下,在电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs:a的相互关系中,电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs:a在两个点Pxa:a,Pxb:a交叉。在该状态下,第1交点Pxa:a在第2象限,第2交点Pxb:a在第3象限,所以步骤S280、S310、S580、S610的判断处理被否定。
此外,两个交点Pxa,Pxb中,q轴目标电流Iqt是正符号的交点Pxa(第1交点)对应于电机MTR的正转方向。并且,两个交点Pxa,Pxb中,q轴目标电流Iqt为负符号的交点Pxb(第2交点)对应于电机MTR的反转方向。
在该状态下,若“Imr=iq1(>Iqx)”以使电机MTR被正转驱动的话,步骤S290、S590的判断处理被肯定。而且,在步骤S400、S700,“Idt=Idx,Iqt=Iqx”被确定。也就是说,根据第1交点Pxa的坐标(Idx,Iqx),目标电流矢量Imt在dq轴的各成分,第1交点d轴坐标Idx和第1交点q轴成分Iqx被限制。
并且,若“Imr=iq4(<-Iqx)”以使电机MTR被反转驱动的话,则步骤S320、S620的判断处理被肯定。而且,在步骤S450、S750,“Idt=Idx,Iqt=-Iqx”被确定。也就是说,根据第2交点Pxb的坐标(Idx,-Iqx),目标电流矢量Imt在dq轴的各成分中,限制在第2交点d轴坐标Idx和第2交点q轴成分-Iqx。
向电机MTR通电时,在电流反馈控制,实际可以流入dq轴的电流是电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs重复的区域(用斜线示出的、能通电区域)。在偏离能通电区域进行控制的情况下,在电机MTR驱动时效率差,有时开关元件还会发生过负荷(超过额定电流的电流)。
处于能通电区域的界限上的、交点Pxa:a,Pxb:a是输出(每单位时间的工作量,工作率)最大的点。因此,旋转速度dMk相对较大且补偿指示电流Imr的绝对值相当较大的情况下,为了电机MTR的输出(工作率)最大化,确定矢量Imt:1(从原点O到第1交点Pxa:a的矢量)、矢量Imt:4(从原点O向第2交点Pxb:a的矢量)作为目标电流Imt。
q轴目标电流Iqt为正符号的第1交点Pxa:a是电机MTR向正转方向被驱动时的输出最大点。例如,制动操作部件BP被急操作且电机MTR从停止的状态快速加速的情况下,第1交点Pxa:a被确定作为目标电流矢量Imt:1。目标电流矢量Imt(Idt,Iqt)被确定为第1交点Pxa(Idx,Iqx),从而可以高效率且高应答性地增加实际的按压力Fpa。
q轴目标电流Iqt为负符号的第2交点Pxb:a是电机MTR向反转方向被驱动时的输出最大点。例如,在电机MTR向正转方向被驱动的状态下,开始车轮滑动抑制控制,电机MTR被急停的情况下,第2交点Pxb:a被确定为目标电流矢量Imt:4。目标电流矢量Imt(Idt,Iqt)被确定为第2交点Pxb(Idx,-Iqx),从而可以高效率且高应答性地减少实际的按压力Fpa。
另一方面,补偿指示电流Imr的绝对值相对较小的情况(例如,“Imr=iq2(<Iqx)”,“Imr=iq5(>-Iqx)”的情况)下,步骤S290、S320、S590、以及S620的判断处理被否定。而且,步骤S410、S460、S710以及S760中,根据补偿指示电流Imr以及电压限制圆Cvs,对电压限制圆d轴坐标Ids进行运算。在电压限制圆Cvs中,限制圆d轴坐标Ids是q轴目标电流Iqt为补偿指示电流Imr时的d轴目标电流Idt的值(坐标)。具体而言,将对式(2)的q轴目标电流Iqt代入补偿指示电流Imr运算出的d轴目标电流Idt采用作为限制圆d轴坐标Ids。在步骤S420、S470、S720以及S770,确定“Idt=Ids,Iqt=Imr”。也就是说,通过限制圆d轴坐标Ids限制q轴电流,从而目标电流Imt被确定作为矢量Imt:2、Imt:5。在这种情况下,由于在能通电区域充分确保d轴目标电流Idt,所以可以提高电机MTR的应答性。此外,由于将d轴目标电流Idt设定在电压限制圆Cvs上,所以可以高效率地驱动电机MTR,且可降低发热。
在电压限制圆Cvs:b图示了旋转速度dMk相对小的情况。在这种状态下,在电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs:b的相互关系中,电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs:b在点Pxa:b、Pxb:b交叉。在这种状态下,第1交点Pxa:b在第1象限,第2交点Pxb:b在第4象限,所以各步骤S280、S310、S580、S610的判断处理被肯定。
在这种状态下,若“Imr=iq3(>iqm)”以使电机MTR被正转驱动的话,则步骤S300、S600的判断处理被肯定。而且,在步骤S430、S730,确定“Idt=0,Iqt=iqm”。也就是说,作为目标电流矢量Imt,对矢量Imt:3(从原点O向点(0,iqm)的矢量)进行运算。并且,若“Imr=iq6(<-iqm)”以使电机MTR被反转驱动,则步骤S330、S630的判断处理被肯定。而且,在步骤S480、S780,确定“Idt=0,Iqt=-imq”。
在旋转速度dMk相对小的情况下,不需要磁场削弱控制,成为“Idt=0”。d轴电流和q轴电流互为权衡(trade-off)关系。因此,通过将d轴目标电流Idt设为“0”,从而向电机MTR通电时,可以最大限度地利用作用于转矩方向的q轴目标电流Iqt。
在电压限制圆Cvs:c图示有旋转速度dMk进一步变小且电机MTR几乎停止的情况。在这种状态下,电流限制圆Cis包含于电压限制圆Cvs:c,交点Px不存在。因此,与上记相同,各步骤S280、S310、S580、S610的判断处理被肯定。此外,各步骤S300、S330、S600、S630的判断处理被否定。而且,在各步骤S440、S490、S740、S790,确定“Idt=0,Iqt=Imr”。即使在这种情况下,也不需要磁场削弱控制,仅根据所需的补偿指示电流Imr(也就是说,要求转矩)来驱动电机MTR。
并且,旋转速度dMk相对小的情况下,处于能通电区域的界限上的的点(0,iqm)、(0,-iqm)成为输出最大的点。因此,补偿指示电流Imr的绝对值超过q轴最大电流值iqm且被指示的情况下,补偿指示电流Imr的绝对值被限制为q轴最大电流値(电流额定値)iqm。另一方面,补偿指示电流Imr的绝对值小于q轴最大电流值iqm的情况下,不进行补偿指示电流Imr的限制,补偿指示电流Imr直接被设为目标电流矢量Imt的q轴成分。
<目标电流运算模块IMT中的第2处理例>
参照图7的流程图以及图8的特性图,对目标电流运算模块IMT中的第2处理例进行说明。在第2处理例中,从开始车轮滑动抑制控制的时刻开始经过规定时间tkz,扩大电流限制圆Cis,进一步提高电机MTR的旋转停止、以及反转驱动的应答性。
《处理的流程》
首先,参照图7的流程图,对处理的流程(尤其是执行车轮滑动抑制控制的情况)进行说明。这里,与第1处理例附注相同符号的处理步骤由于与对第1处理例说明过的情况相同因此省略说明。相对于第1处理例(参照图5),在第2处理例中追加变更了通过虚线示出的处理模块(S576等)。
在第1处理例中,没有顾及电机MTR的旋转方向而在步骤S560对第1交点Pxa、第2交点Pxb进行了运算。但是,在第2处理例中,在电机MTR向正转方向旋转的情况下,在步骤S575,对第1交点Pxa进行运算。另一方面,在电机MTR向反转方向旋转的情况下,在步骤S576,对第2交点Pxb进行运算。这是因为在车轮滑动抑制控制的初始阶段,为了使电机MTR停止并使其反转,而扩大电流限制圆Cis。下面,对这些处理进行详细阐述。
若步骤S570的处理被否定,则处理进入步骤S576。在步骤S576,电流限制圆Cis被扩大。具体而言,电流限制圆Cis的半径被变更为比q轴最大电流值iqm大的值iqn。q轴最大电流值iqm是开关元件SUX~SWZ的容许电流值,限定短时间超过允许电流值iqm,对开关元件SUX~SWZ进行通电。这里,值iqn是预先设定的规定值,被称为“扩大允许电流值”。
在步骤S577,根据被扩大的电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs,对第2交点Pxb(Idx,-Iqx)进行运算。在步骤S610,根据被扩大的电流限制圆Cis以及第2交点Pxb(Idx,-Iqx),判断“电流限制圆Cis是否包含于电压限制圆Cvs”、或者“第2交点Pxb(Idx,-Iqx)在dq轴电流平面是否存在于第4象限(d轴电流为正符号且q轴电流为负符号的区域)”。在步骤S610被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S630。在步骤S630及步骤S630以后,执行与第1处理例相同的处理。
另一方面,在步骤S610被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S615。在步骤S615,根据第2交点Pxb(Idx,-Iqx)等,判断“交点d轴坐标Idx是否在值idc以下”、或者“电压限制圆Cvs是否包含于电流限制圆Cis”。这里,值idc是电压限制圆Cvs的中心的d轴坐标。在步骤S615被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S620。在步骤S620及步骤S620以后,执行与第1处理例相同的处理。
在步骤S615被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S616。在步骤S616,根据补偿指示电流Imr以及顶点q轴坐标Iqp,判断“补偿指示电流Imr是否在顶点q轴坐标Iqp以下”。这里,顶点q轴坐标Iqp在电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs重叠的部分是q轴坐标的绝对值成为最大的点(顶点Pqp(idc,-Ipq))的q轴坐标(变量)。在步骤S616被肯定的情况(“是”的情况)下,处理进入步骤S800。另一方面,在步骤S616被否定的情况(“否”的情况)下,处理进入步骤S810。
在步骤S800,分别确定d轴目标电流Idt为idc、q轴目标电流Iqt为顶点q轴坐标-Iqp(变量)(也就是说,“Idt=idc,Iqt=-Iqp”)。在步骤S810,根据补偿指示电流Imr以及电压限制圆Cvs,对电压限制圆d轴坐标Ids(变量)进行运算。而且,在步骤S820,分别确定d轴目标电流Idt与电压限制圆d轴坐标Ids一致、q轴目标电流Iqt与补偿指示电流Imr一致(也就是说,“Idt=Ids,Iqt=Imr”)。
《电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs的相互关系中的目标电流矢量Imt(Idt,Iqt)》
下面,参照图8的特性图,对第2处理例的特征进行说明。在第2处理例,在紧跟着开始执行车轮滑动抑制控制以后,仅短时间地超过允许电流值iqm,电流限制圆Cis被扩大。
在不执行车轮滑动抑制控制的情况下,根据允许电流值iqm,确定电流限制圆Cis:e。从开始车轮滑动抑制控制的时刻开始经过规定时间tkz,根据扩大允许电流值iqn(>iqm),在步骤S576,确定电流限制圆Cis:f。具体而言,式(1)的值iqm被置换为扩大允许电流值iqn,确定电流限制圆Cis:f。这里,扩大允许电流值iqn是预先设定的规定值。
由于电流限制圆Cis从电流限制圆Cis:e被扩大为电流限制圆Cis:f,所以两个交点Px变化。具体而言,第1交点Pxa:e、第2交点Pxb:e被变更为第1交点Pxa:f、第2交点Pxb:f。也就是说,第1交点Pxa、第2交点Pxb向离开q轴的方向移动。电流限制圆Cis的扩大由于与电机MTR的停止、反转相对应,所以确定目标电流矢量Imt(Idt,Iqt)时,斟酌第2交点Pxb:f。步骤S610被否定时,处理进入步骤S615。
通过在步骤S615判断“交点d轴坐标Idx是否在值idc以下”,从而“相对于通过中心Pcn(idc,0)且与q轴平行的直线Lcn”,判断第2交点Pxb是处于q轴较远的一侧还是较近的一侧。如第2交点Pxb:f所示,“Idx<idc”,在第2交点Pxb相对于直线Lcn处于远离q轴一侧的情况下,进入步骤S616。
在步骤S616,判断“补偿指示电流Imr是否在顶点q轴坐标Iqp以上”。这里,顶点q轴坐标Iqp在电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs的重叠部分是q轴坐标的绝对值成为最大的顶点Pqp(idc,-Ipq)的q轴坐标。具体而言,顶点Pqp是直线Lcn(“Idt=idc”)和电压限制圆Cvs的交点。
在补偿指示电流Imr(负符号的值)相对小且满足“Imr≦Iqp”的情况下,在步骤S800,对“Idt=idc,Iqt=-Iqp”进行运算。例如,在“Imr=iq7”的情况下,确定目标电流矢量Imt:6(从原点O向顶点Pqp的矢量)。顶点Pqp是电机MTR效率最高地被驱动的动作点。因此,与目标电流矢量Imt被确定为第2交点Pxb:f相比更好,可以在达成电机MTR停止、反转驱动的同时,抑制发热。
在补偿指示电流Imr(负符号的值)相对小且满足“Imr≦Iqp”的情况下,在步骤S810,对限制圆d轴坐标Ids进行运算。与第1处理例相同地,限制圆d轴坐标Ids在电压限制圆Cvs中q轴目标电流Iqt为补偿指示电流Imr时的d轴目标电流Idt的值。具体而言,对式(2)的q轴目标电流Iqt代入补偿指示电流Imr对限制圆d轴坐标Ids进行运算。而且,在步骤S820,对“Idt=Ids,Iqt=Imr”进行运算。例如,在“Imr=iq8”的情况下,确定目标电流矢量Imt:7。由于在能通电区域充分确保d轴目标电流Idt,所以可以提高电机MTR停止、反转的应答性,且可抑制发热。
虽然在第2处理例中,电流限制圆Cis超过允许电流值iqm且被扩大至扩大允许电流值iqn,但其持续时间被限定为短时间(规定时间tkz以内)。也就是说,从开始车轮滑动抑制控制的时刻经过规定时间tkz,返回为使用允许电流值imq进行运算的电流限制圆Cis(停止电流限制圆Cis的扩大)。因此,电机MTR以及驱动电路DRV的温度上升甚微。
此外,可以根据旋转速度dMk,结束(停止)电流限制圆Cis的扩大。例如,电流限制圆Cis的扩大在旋转速度dMk还在规定速度dmz(正符号)以上的情况下持续,在旋转速度dMk小于规定速度dmz的情况下结束。也就是说,在从电机MTR的旋转速度dMk在规定速度dmz以上的状态移至小于规定速度dmz的时刻,电流限制圆Cis的扩大结束,返回原来的电流限制圆Cis。电流限制圆Cis的扩大被限制为更短的时间,可以抑制电机MTR以及驱动电路DRV的温度上升。
对于紧接着开始车轮滑动抑制控制之后电机MTR的停止、反转的应答性的提高,在开始控制之前旋转速度dMk非常大的情况下,尤其需要。因此,在开始车轮滑动抑制控制的时刻,在旋转速度dMk为规定速度dmx(正符号)以上的情况下,允许电流限制圆Cis的扩大,在旋转速度dMk小于规定速度dmx的情况下,可以禁止电流限制圆Cis的扩大。对应电机MTR的旋转速度dMk,仅在所需最低限度的情况下,执行电流限制圆Cis的扩大,可以进一步可靠地抑制电机MTR以及驱动电路DRV的温度上升。
<开关控制模块SWT中的处理以及3相无刷电机的驱动电路DRV>
参照图7的概略图,对开关控制模块SWT中的处理以及3相无刷电机的驱动电路DRV进行说明。3相无刷电机MTR具有U相线圈CLU、V相线圈CLV以及W相线圈CLW这三个线圈(绕线)。在电机MTR设置有检测电机MTR的旋转角(转子位置)Mka的旋转角传感器MKA。旋转角Mka被输入给控制器ECU的开关控制模块SWT。
《开关控制模块SWT中的处理》
首先,对开关控制模块SWT中的处理进行说明。在开关控制模块SWT中,根据目标电流Imt、实际的电流值(检测值)Ima以及电机MTR的旋转角Mka(检测值),确定3相电桥电路BRG的开关元件SUX、SUZ、SVX、SVZ、SWX、SWZ(即SUX~SWZ)的驱动信号Sux、Suz、Svx、Svz、Swx、Swz(即Sux~Swz)。
在开关控制模块SWT中,根据目标电流Imt的大小、以及预先设定的特性(运算映射),确定脉宽的占空比(在一个周期中接通(ON)时间所占的比例)。并且,根据目标电流Imt的符号(正或负),确定电机MTR的旋转方向。例如,将电机MTR的旋转方向设定为正转方向为正(plus)的值、将反转方向设为负(minus)的值。通过根据输入电压(蓄电池BAT的电压)以及占空比Dtt来确定最终的输出电压,从而确定电机MTR的旋转方向和输出转矩。具体而言,占空比Dtt越大,在开关元件中,每单位时间的通电时间越长,更大的电流流入电机MTR,其输出(旋转动力)变大。
开关控制模块SWT由第1转换运算模块IHA、目标电压运算模块EDQ、非干涉控制模块HKC、校正电压运算模块EDQS、第2转换运算模块EMT、目标占空比运算模块DTT以及驱动信号运算模块SDR构成。通过所谓的矢量控制驱动电机MTR。
在第1转换运算模块IHA,根据实际电流Ima以及旋转角Mka,对转换实际电流Iha进行运算。转换实际电流Iha用于将实际电流Ima进行3相-2相转换并进一步从固定坐标转换为旋转坐标。转换实际电流Iha是dq轴(转子固定坐标)中的矢量,由d轴成分(被称为“d轴实际电流”)Ida以及q轴成分(被称为“q轴实际电流”)Iqa形成。
在第1转换运算模块IHA,实际电流Ima被进行3相-2相转换。实际电流Ima是电桥电路BRG的各相(U相、V相、W相)的总称,具体而言,由U相实际电流IUa、V相实际电流IVa以及W相实际电流IWa构成。为了同时处理三个信号,需要在三维空间进行计算。为了简化计算,在理想的三相交流中利用“IUa+IVa+IWa=0”成立的条件,3相的实际电流Ima(IUa、Iva、IWa)被转换为2相的实际电流Ina(Iα、Iβ)(所谓的克拉克转换)。
3相的实际电流(检测值)Iua、Iva、Iwa通过克拉克转换被转换为2相的实际电流Iα、Iβ。也就是说,对称3相交流(逐次偏移120度位相的3相交流)的实际电流Iua、Iva、Iwa被转换为与其等价的2相交流的实际电流Iα、Iβ。
此外,在第1转换运算模块IHA,根据旋转角Mka,进行从固定坐标(静止坐标)向旋转坐标的坐标转换,对转换实际电流Iha进行运算。转换后的实际电流Iha由d轴成分(d轴实际电流)Ida以及q轴成分(q轴实际电流)Iqa形成。也就是说,被克拉克转换后的电流值Ina是在转子流动的电流,所以被坐标转换为转子固定坐标(是旋转坐标、dq轴坐标)(所谓的帕克转换)。根据来自旋转角传感器MKA的转子旋转角Mka,执行从固定坐标向旋转坐标(dq轴坐标)的转换,确定坐标变化后的实际电流Iha(Ida、Iqa)。
在目标电压运算模块EDQ,根据目标电流矢量Imt(Idt、Iqt)以及被帕克转换后的实际电流Iha(Ida、Iqa),对目标电压矢量Edq进行运算。在矢量控制中,执行所谓的电流反馈控制,以使“目标电流的d轴、q轴成分Idt、Iqt”与“实际电流的d轴、q轴成分Ida、Iqa”一致。因此,在目标电压运算模块EDQ,根据“d轴、q轴目标电流Idt、Iqt”以及“d轴、q轴实际电流Ida、Iqa”的偏差(电流偏差),进行PI控制。在PI制御中,并行执行P控制(作为比例控制,根据目标值和实施值之间的偏差,与该偏差对应地进行控制)和I控制(作为积分控制,与该偏差的积分值对应地进行控制)。
具体而言,在目标电压运算模块EDQ,根据目标电流Imt和转换实际电流Iha之间的偏差,使该电流偏差减少(也就是说,使偏差接近于“0”)的方式确定目标电压Edq。目标电压Edq是dq轴中的矢量,由d轴成分(也称为“d轴目标电压”)Edt以及q轴成分(被称为“q轴目标电压”)Eqt构成。
在非干涉控制模块HKC,运算对目标电压Edt、Eqt进行校正用的干涉成分。这是因为,若d轴电压增加,则并不是仅增加d轴电流,q轴电流也变化(称为“干涉成分”)。该干涉成分在q轴电流也同样存在。此外,在非干涉控制模块HKC,也考虑反电动势。在电机MTR处于旋转中的情况下,产生使电流减少的方式作用的反电动势。
具体而言,在非干涉控制模块HKC,根据电气角速度ω、q轴目标电流Iqt以及线圈·电感L,将q轴电流干涉的补偿成分的补偿成分作为「-ω·Iqt·L”运算。同样地,d轴电流干涉的补偿成分被作为“ω·Idt·L”运算。并且,根据电气角速度ω以及磁铁的磁场磁通量φ,反电动势的补偿成分被作为“ω·φ”运算。而且,各个运算结果被作为补偿值HKC输入给校正电压运算模块EDQS。
在校正电压运算模块EDQS,根据目标电压矢量Edq(Edt、Eqt)以及补偿值Hkc,对校正电压矢量Edqs(Eds、Eqs)进行运算。这里,校正电压矢量Edqs(Eds、Eqs)是最终的电压的目标矢量,是利用补偿值Hkc校正了目标电压矢量Edq得到的值。具体而言,在下式(3)、(4)对校正电压Edqs的d轴成分Eds、q轴成分Eqs进行运算。
Eds=Edt-ω·Iqt·L…式(3)
Eqs=Eqt+ω·Idt·L+ω·φ…式(4)
此外,式(3)的第2项是q轴电流干涉的补偿项。式(4)的第2项是d轴电流干涉的补偿项,第3项是反电动势的补偿项。
在第2转换运算模块EMT,根据校正电压矢量Edqs以及旋转角Mka,对最终的目标电压Emt进行运算。目标电压Emt是电桥电路BRG的各相的总称,由U相目标电压Eut、V相目标电压Evt以及W相目标电压Ewt构成。
首先,在第2转换运算模块EMT,根据旋转角Mka,校正电压矢量Edqs被从旋转坐标向固定坐标进行坐标逆转换,运算2相的目标电压Eα,Eβ(所谓的反帕克转换)。而且,通过空间矢量转换,2相的目标电压Eα,Eβ被反转换为3相的目标电压Emt(各相的电压目标值Eut、Evt、Ewt)、。
在目标占空比运算模块DTT,根据各相的目标电压Emt,对各相的占空比(目标值)Dtt进行运算。占空比Dtt是各相的总称,由U相占空比Dut、V相占空比Dvt以及W相占空比Dwt构成。具体而言,根据运算特性CDtt,随着各相的电压目标值Emt从“0”增加,占空比Dtt从“0”单调增加地被运算。
在驱动信号运算模块SDR,根据占空比Dtt,确定构成电桥电路BRG的各相的、用于驱动开关元件SUX~SWZ的信号Sux~Swz。根据各驱动信号Sux~Swz,切换各开关元件SUX~SWZ的接通/断开,以驱动电机MTR。以上,说明了开关控制模块SWT中的处理。
《驱动电路DRV》
下面,对驱动电路DRV进行说明。驱动电路DRV由3相电桥电路BRG以及稳定化电路LPF构成。驱动电路DRV是驱动电机MTR的电路,被开关控制模块SWT控制。
电桥电路BRG(被称为倒相电路)由6个开关元件(功率晶体管)SUX、SUZ、SVX、SVZ、SWX、SWZ(SUX~SWZ)形成。根据驱动电路DRV内的开关控制模块SWT发出的各相的驱动信号Sux、Suz、Svx、Svz、Swx、Swz(Sux~Swz)驱动电桥电路BRG,调整电机MTR的输出。
6个开关元件SUX~SWZ是能接通或断开电路的一部分的元件。例如,采用MOS-FET、IGBT作为开关元件SUX~SWZ。在无刷电机MTR中,根据旋转角(转子位置)的检测值Mka,控制构成电桥电路BRG的开关元件SUX~SWZ。而且,三个各相(U相、V相、W相)的线圈CLU、CLV、CLW的电流的方向(也就是说,励磁方向)被依次替换,电机MTR被旋转驱动。也就是说,根据转子与励磁的位置之间的关系来确定无刷电机MTR的旋转方向(正转方向或反转方向)。这里,电机MTR的正转方向是与基于加压单元KAU的按压力Fpa的增加相对应的旋转方向,电机MTR的反转方向是与按压力Fpa的减少相对应的旋转方向。
检测电桥电路BRG和电机MTR之间的实际的电流Ima(各相的总称)的电流传感器IMA(总称)设置于三个各相(U相、V相、W相)。具体而言,在各相设置有检测U相实际电流IUa的U相电流传感器IUA、检测V相实际电流Iva的V相电流传感器IVA以及检测W相实际电流IWa的W相电流传感器IWA。检测出的各相的电流Iua、Iva、Iwa分别被输入开关控制模块SWT。
而且,在开关控制模块SWT,执行上述的电流反馈控制。根据实际的电流Ima和目标电流Imt之间的偏差eIm,占空比Dtt被校正(微调整)。通过该电流反馈控制,控制而使实际值Ima和目标值Imt一致(也就是说,电流偏差eIm接近于“0”)。其结果是,可以达成高精度的电机控制。
驱动电路DRV从电源(蓄电池BAT、发电机ALT)接收供电。为了降低供给的电力(电压)的变动,在驱动电路DRV设置有稳定化电路LPF。稳定化电路LPF由至少一个电容器(蓄电器)以及至少一个感应体(线圈)的组合构成,是所谓的LC回路。以上,说明了驱动电路DRV。
<作用/効果>
参照图10的时序线图,对本发明涉及的车辆的制动控制装置BCS的作用/效果进行说明。驾驶员快速操作制动操作部件BP,在增加实际的按压力Fpa的途中,设定开始车轮滑动抑制控制(例如,防滑控制)的状态。由于通过电流反馈控制而高精度地进行控制,所以在图10中,q轴目标电流Iqt和q轴实际电流Iqa重叠,d轴目标电流Idt和d轴实际电流Ida重叠。
在时刻t0,驾驶员开始制动操作部件BP的快速操作,制动操作量Bpa从“0”开始增加。在时刻t1及t1以后,制动操作量Bpa被固定维持为值bp1。随着制动操作量Bpa的增加,如点划线所示,指示按压力Fps被运算,指示按压力Fps原样地被确定为目标按压力Fpt(也就是说,“Fpt=Fps”)。也就是说,目标按压力Fpt从“0”增加值与值bp1相对应的值fp1。但是,电机MTR的起动(向正转方向开始旋转)存在时间延迟,如实线所示,实际的按压力Fpa以比目标按压力Fpt缓的梯度从“0”开始增加。
在电机MTR停止或低速旋转的情况下,不需要磁场削弱控制。因此,在刚开始制动操作之后(时刻t1之后不久),d轴电流Idt、Ida为“0”,仅产生q轴电流Iqt、Iqa。而且,若电机MTR的旋转速度增加,则d轴目标电流Idt朝向值-Id2从“0”开始减少(d轴目标电流Idt的绝对值增加)。d轴目标电流Idt和q轴目标电流Iqt处于权衡关系,所以q轴目标电流Iqt从q轴最大电流值iqm开始减少。
随着实际的按压力Fpa的增加,车轮滑动状态量SIp增大。而且,实际的按压力Fpa在达到值fp2的时刻t2,满足防抱死控制的开始条件,开始防抱死控制。在开始执行防抱死控制的时刻t2,目标按压力Fpt从指示按压力Fps剧降值该时刻t2时的实际的按压力Fpa的值fp2。也就是说,目标按压力Fpt根据开始执行滑动抑制控制时(时刻t2)的实际的按压力Fpa(值fp2),减少指示按压力Fps进行校正、运算。具体而言,指示按压力Fps被校正以剧降为“开始执行控制时的实际的按压力Fpa的值fp2”,确定最终的目标按压力Fpt。而且,以时刻t2时的目标按压力Fpt为基准,对时刻t2以及时刻t2以后的目标按压力Fpt进行运算。
并且,在时刻t2,为了快速停止电机MTR向正转方向的运动,向反转方向开始运动,而根据电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs之间的相互关系,确定目标电流矢量Imt。具体而言,目标电流矢量Imt(Idt、Iqt)被第2交点d轴坐标Idx以及第2交点q轴坐标Iqx限制、确定(参照图5的步骤S750以及图6的目标电流矢量Imt:4)。
在时刻t2,高效地指示电机MTR急停,所以实际按压力Fpa从值fp2微过调制至值fp3,然后被快速减少。在时刻t3,目标按压力Fpt和实际按压力Fpa一致。在时刻t3及时刻t3以后,以车轮滑动状态量SIp收敛在适当范围内的方式反复目标按压力Fpt的增加、减少。也就是说,继续一般的防抱死控制。
通过根据开始执行滑动抑制控制时的实际按压力(检测值)Fpa对指示按压力Fps进行校正,从而对最终的目标按压力Fpt进行运算。因此,在开始执行滑动抑制控制时,不会产生目标按压力Fpt和实际按压力Fpa之间的偏差eFp。其结果是,可以适当地回避由于按压力反馈控制和车轮滑动抑制控制的干涉,而妨碍实际按压力Fpa的减少的情况。也就是说,在开始执行滑动抑制控制时,可以抑制由于按压力上升的时间延迟引起的车轮滑动过大的情况。
此外,在开始执行滑动抑制控制时,根据电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs的相互关系,确定目标电流矢量Imt(Idt、Iqt)。具体而言,对电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs的第2交点Pxb(Idx、-Iqx)进行运算,将该第2交点Pxb运算作为目标电流矢量Imt(Idt、Iqt)。这里,第2交点Pxb(Idx、-Iqx)是两个交点Pxa,Pxb中的、q轴目标电流Iqt被向反转方向(q轴目标电流Iqt为负符号)指示的一方。电流限制圆Cis和电压限制圆Cvs重叠的部分是电机MTR的能通电区域,第2交点Pxb(Idx、-Iqx)是电机MTR效率最好地向反转方向驱动的动作点。因此,处于向正转方向运动的电机MTR马上停止而向反转方向驱动。其结果是,可以抑制过大的车轮滑动,且可以以滑动状态量SIp收敛在适当范围内的方式执行车轮滑动抑制控制。
并且,在刚开始车轮滑动抑制控制后,可以仅短时间扩大电流限制圆Cis。例如,如虚线所示,在时刻t2,q轴目标电流Iqt从“0”向扩大电流容许值-iqn(<-iqm)减少。由于电流限制圆Cis的扩大,电机MTR以更高应答性地停止且向反转方向被驱动。其结果是,可以抑制实际的按压力Fpa的过调,可以适当地抑制过大的车轮滑动的发生。
<其他实施方式>
下面,对其他实施方式进行说明。在其他的实施方式中也能够发挥上述的效果(旋转中的电机MTR的迅速停止、和由此引起的过大的车轮滑动的抑制)。
在上述实施方式中,虽然例示了使用式(2)对电压限制圆Cvs进行运算的情况。在电压限制圆Cvs的运算中,可以考虑流入电机MTR的电流引起的电压下降。电压下降在d轴电流中考虑作为“(R·Iqa)/(L·ω)”,在q轴电流中,考虑作为“(R·Ida)/(L·ω)”。具体而言,在式(5)中对电压限制圆Cvs进行运算。
{Idt+(φ/L)+(R·Iqa)/(L·ω)}2+{(R·Ida)/(L·ω)-Iqt}2={Eba/(L·ω)}2…式(5)
这里,“Eba”是电源电压(也就是说,蓄电池BAT、发电机ALT的电压),“L”是相电感,“φ”是磁通链数(即磁铁的强度),“R”是配线/线圈电阻。并且,“ω”是电机MTR的电气角速度,根据旋转角Mka运算。此外,“Ida”是d轴实际电流,“Iqa”是q轴实际电流,根据电流传感器IMA的检测值Ima运算(参照图7)。
在式(3)中,根据d轴、q轴实际电流Ida、Iqa,考虑电压下降。代替d轴、q轴实际电流Ida、Iqa,而采用前次的运算周期的d轴、q轴目标电流Idt[n-1]、Iqt[n-1]。也就是说,根据前次的运算周期的d轴、q轴目标电流Idt[n-1]、Iqt[n-1]考虑电压下降,从而能够算出此次的运算周期的d轴、q轴目标电流Idt[n]、Iqt[n]。这里,记号末尾的记号[n]表示此次运算周期,记号[n-1]表示前次运算周期。具体而言,用式(6)计算电压限制圆Cvs。
{Idt[n]+(φ/L)+(R·Iqt[n-1])/(L·ω)}2+{(R·Idt[n-1])/(L·ω)-Iqt[n]}2={Eba/(L·ω)}2…式(6)
如式(5)或式(6)所示,由于考虑电压下降,可以达成更高精度的电机MTR的驱动。
在上述实施方式中,对于电机MTR的电气角速度ω的运算,根据电机MTR的旋转角Mka(机械角)对电气角θ进行运算,对电气角θ进行时间微分,算出电气角速度ω。也就是说,按照“Mka→θ→ω”的顺序来确定电气角速度ω。取而代之,也可以根据旋转角Mka对旋转速度dMk进行运算,根据旋转速度dMk运算而算出电气角速度ω。也就是说,按照“Mka→dMK→ω”的顺序,可以确定电气角速度ω。但是无论在何种情况下,都通过由旋转角传感器MKA检测的旋转角Mka对dq轴电流特性的电压限制圆Cvs进行运算。
在上述实施方式中,例示了盘式制动装置(盘式制动器)的结构。在这种情况下,摩擦部件MS是刹车垫,旋转部件KT是制动盘。也可以取代盘式制动装置而采用鼓式制动装置(鼓式制动器)。在鼓式制动器的情况下,采用制动鼓代替制动钳CP。并且,摩擦部件MS是制动片,旋转部件KT是制动鼓。
在上述实施方式中,例示了通过加压单元KAU对一个车轮WH赋予制动的情况。但是,通过加压单元KAU可以产生多个车轮WH的制动力。在这种情况下,在流体路径HWC连接有多个车轮制动缸WC。
此外,作为加压缸KCL,可以采用通过两个加压活塞划分的具有两个液压式的结构。也就是说,加压缸KCL采用串联式的结构。而且,在一方的液压室连接有四个车轮WH中的两个车轮制动缸WC,在另一个液圧室连接有四个车轮WH中的剩余两个车轮制动缸WC。由此,可以形成将加压缸KCL作为液压源的、所谓的前后型或对角型的流体结构。
在上述实施方式中,已经例示了如下结构的液压式的制动控制装置:电机MTR的旋转动力通过制动液被转换为车轮制动缸WC的液压,在车轮WH产生制动力。取而代之也可以采用不使用制动液的电机械式的制动控制装置。在这种情况下,KAU安装于制动钳CP。此外,采用推力传感器取代液压传感器作为按压力传感器FPA。例如,如图1的“(FPA)”所示,推力传感器可以设置在动力传递机构DDK和加压活塞PKC之间。
此外,也可以形成如下复合型的结构:采用基于制动液的液压式的加压单元用于前轮,采用电机械式的加压单元用于后轮。

Claims (9)

1.一种车辆的制动控制装置,根据与针对车辆的车轮的要求制动力相对应的目标按压力来驱动电机,将摩擦部件向固定于所述车轮的旋转部件按压并在所述车轮产生制动力,其特征在于,
所述车辆的制动控制装置具备:
驱动电路,驱动所述电机;
控制器,根据所述目标按压力,控制所述驱动电路;
旋转角传感器,检测所述电机的旋转角;以及
电流传感器,检测所述电机的实际的电流,
所述控制器根据驱动电路的规格,设定所述电机的d轴电流和q轴电流的dq轴电流特性中的电流限制圆,
在所述dq轴电流特性中,在所述电流限制圆包含于根据所述旋转角运算出的电压限制圆的情况下,
将所述dq轴电流特性的q轴和所述电流限制圆的交点作为d轴目标电流以及q轴目标电流计算,
根据所述实际的电流计算d轴实际电流以及q轴实际电流,
以所述d轴实际电流以及q轴实际电流与所述d轴目标电流以及q轴目标电流一致的方式控制所述驱动电路。
2.根据权利要求1所述的车辆的制动控制装置,其特征在于,
所述车辆的制动控制装置具备检测流向所述驱动电路的电流值的所述电流传感器,
所述控制器根据所述电流值以及所述旋转角,对作为所述电流值的d轴成分的d轴实际电流、以及作为所述电流值的q轴成分的q轴实际电流进行运算,
根据所述旋转角对所述电机的反电动势进行运算,
根据所述d轴目标电流和所述d轴实际电流之间的偏差、所述q轴目标电流和所述q轴实际电流之间的偏差、以及所述反电动势,对目标电压进行运算,
根据所述目标电压控制所述驱动电路。
3.一种车辆的制动控制装置,根据与针对车辆的车轮的要求制动力相对应的目标按压力来驱动电机,将摩擦部件向固定于所述车轮的旋转部件按压并在所述车轮产生制动力,其特征在于,
所述车辆的制动控制装置具备:
驱动电路,驱动所述电机;
控制器,根据所述目标按压力,控制所述驱动电路;
旋转角传感器,检测所述电机的旋转角;
电流传感器,检测所述电机的实际的电流,以及
所述控制器根据驱动电路的规格,设定所述电机的d轴电流和q轴电流的dq轴电流特性中的电流限制圆,
在所述dq轴电流特性中,在根据所述旋转角运算出的电压限制圆包含于所述电流限制圆的情况下,将通过电压限制圆的中心且与所述dq轴电流特性的q轴平行的直线和所述电压限制圆的交点作为d轴目标电流以及q轴目标电流计算,
根据所述实际的电流计算d轴实际电流以及q轴实际电流,
以所述d轴实际电流以及q轴实际电流与所述d轴目标电流以及q轴目标电流一致的方式控制所述驱动电路。
4.根据权利要求3所述的车辆的制动控制装置,其特征在于,
所述车辆的制动控制装置具备检测流向所述驱动电路的电流值的所述电流传感器,
所述控制器根据所述电流值以及所述旋转角,对作为所述电流值的d轴成分的d轴实际电流、以及作为所述电流值的q轴成分的q轴实际电流进行运算,
根据所述旋转角对所述电机的反电动势进行运算,
根据所述d轴目标电流和所述d轴实际电流之间的偏差、所述q轴目标电流和所述q轴实际电流之间的偏差、以及所述反电动势,对目标电压进行运算,
根据所述目标电压控制所述驱动电路。
5.一种车辆的制动控制装置,根据与针对车辆的车轮的要求制动力相对应的目标按压力来驱动电机,将摩擦部件向固定于所述车轮的旋转部件按压并在所述车轮产生制动力,其特征在于,
所述车辆的制动控制装置具备:
驱动电路,驱动所述电机;
控制器,根据所述目标按压力,控制驱动电路;以及
旋转角传感器,检测所述电机的旋转角,
所述控制器根据驱动电路的规格,设定所述电机的d轴电流和q轴电流的电流特性中的电流限制圆,
根据所述旋转角,对所述电流特性中的电压限制圆进行运算,
根据所述电流限制圆和所述电压限制圆的相互关系,对d轴目标电流以及q轴目标电流进行运算,
根据所述d轴目标电流以及所述q轴目标电流控制所述驱动电路,其特征在于,
所述车辆的制动控制装置具备:
车轮速度传感器,检测所述车轮的速度;
旋转角传感器,检测所述电机的旋转角;
驱动电路,驱动所述电机;以及
控制器,根据所述目标按压力,控制所述驱动电路,
所述控制器
根据驱动电路的规格,设定所述电机的dq轴电流特性中的电流限制圆,
根据所述旋转角,对所述dq轴电流特性中的电压限制圆进行运算,
根据车轮的速度对表示所述车轮的滑动程度的滑动状态量进行运算,并根据所述滑动状态量,执行减少所述车轮的滑动程度的滑动抑制控制,
在开始执行所述滑动抑制控制时,根据所述电流限制圆和所述电压限制圆的相互关系,对d轴目标电流以及q轴目标电流进行运算,
根据所述d轴目标电流以及所述q轴目标电流控制所述驱动电路。
6.根据权利要求5所述的车辆的制动控制装置,其特征在于,
所述控制器在所述相互关系中,对所述电压限制圆和所述电流限制圆的交点进行运算,
根据所述交点,对所述d轴目标电流进行运算。
7.根据权利要求5或6所述的车辆的制动控制装置,其特征在于,
所述控制器在即使不执行所述滑动抑制控制的不执行时也根据所述电流限制圆和所述电压限制圆的相互关系,控制所述驱动电路,
与所述不执行时的所述电流限制圆相比,在开始所述执行时扩大所述电流限制圆。
8.根据权利要求5或6所述的车辆的制动控制装置,其特征在于,
所述车辆的制动控制装置具备电流传感器,所述电流传感器检测流向所述驱动电路的电流值,
所述控制器根据所述电流值以及所述旋转角,对作为所述电流值的d轴成分的d轴实际电流、以及作为所述电流值的q轴成分的q轴实际电流进行运算,
根据所述旋转角对所述电机的反电动势进行运算,
根据所述d轴目标电流和所述d轴实际电流之间的偏差、所述q轴目标电流和所述q轴实际电流之间的偏差、以及所述反电动势,对目标电压进行运算,
根据所述目标电压控制所述驱动电路。
9.根据权利要求7所述的车辆的制动控制装置,其特征在于,
所述车辆的制动控制装置具备电流传感器,所述电流传感器检测流向所述驱动电路的电流值,
所述控制器根据所述电流值以及所述旋转角,对作为所述电流值的d轴成分的d轴实际电流、以及作为所述电流值的q轴成分的q轴实际电流进行运算,
根据所述旋转角对所述电机的反电动势进行运算,
根据所述d轴目标电流和所述d轴实际电流之间的偏差、所述q轴目标电流和所述q轴实际电流之间的偏差、以及所述反电动势,对目标电压进行运算,
根据所述目标电压控制所述驱动电路。
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