JP2006027530A - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩擦ブレーキによる制動力とモータの回生制動力を左右輪に配分して、摩擦損失が抑制可能なブレーキ制御装置を提供する。
【解決手段】 ブレーキ制御装置は、左右輪を別個に駆動及び回生するモータと、左右輪の各々に設けられる摩擦ブレーキと、車両の車両状態を取得する車両状態取得手段と、取得した車両状態に基づいて、モータによる回生制動力と摩擦ブレーキによる制動力の配分を左右輪の各々に対して導出する配分導出手段と、を備える。ブレーキ制御装置は、車両の車両状態に基づいて、左右輪に対する制動力の配分を導出して制動力を付与する。これにより、車両の走行状態に応じた適切なブレーキ制御を行うことが可能となる。よって、摩擦ブレーキが無駄に使用されなくなるため、摩擦損失を抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モータを備えた車両などに搭載されるブレーキ制御装置に関する。

従来より、前輪又は後輪の左右輪に各々モータが搭載された車両が知られている。このモータは、車両の状態に応じて駆動力を付与して車両の走行を補助したり、車両を減速させる際に制動力を付与してバッテリを充電したりするように制御される。

また、上記のような左右輪にモータを搭載した車両では、モータの回生による制動力（以下、「回生制動力」と呼ぶ）と、摩擦ブレーキによる制動力（以下、「摩擦ブレーキ制動力」と呼ぶ）とを協調させてブレーキ制御を行う手法が知られている。例えば、特許文献１には、後輪の左右輪に各々モータを設け、フロント油圧ブレーキ及びリヤ油圧ブレーキによる制動力と、後輪モータの回生ブレーキによる制動力の配分を制御して車両のブレーキ力を得る技術が記載されている。更に、特許文献２には、車両の目標ヨーモーメントに基づいて左右輪の要求トルクを算出し、左右駆動輪の各々のモータを独立に制御してモータの駆動又は回生を行う技術が記載されている。

特開平９−９３７１２号公報 特開平１１−３０１２９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、前後輪の油圧ブレーキ及び後輪の回生ブレーキによる制動力の配分、即ち前後輪間における制動力の配分は行っているが、左右輪間における制動力の配分は行っていない。実際の車両の走行中においては、左右輪の回転状態や左右のモータの状態は同じではないため、油圧ブレーキと回生ブレーキの適切な配分は左右輪各々で異なる場合が多い。よって、特許文献１のように、左右輪を同様の配分で制御することとすると、左右輪のいずれかにおいては必要以上に油圧ブレーキを使用することとなり、摩擦によるエネルギーの損失（例えばブレーキ熱としてのエネルギー放出であり、以下、「摩擦損失」とも呼ぶ）が増大してしまう場合があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、摩擦ブレーキによる制動力とモータによる回生制動力を左右輪に配分し、摩擦損失を抑制することが可能なブレーキ制御装置を提供することにある。

本発明の１つの観点では、車両に搭載されるブレーキ制御装置は、前記車両の左右輪を独立に駆動及び回生するモータと、前記左右輪の各々に設けられる摩擦ブレーキと、車両の車両状態を取得する車両状態取得手段と、取得した車両状態に基づいて、前記モータの回生による制動力と前記摩擦ブレーキの制動力の配分を前記左右輪の各々に対して導出する配分導出手段と、導出した配分に対応する制動力を、前記モータと前記摩擦ブレーキから出力させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記のブレーキ制御装置は車両などに搭載され、モータと摩擦ブレーキを備える。モータは、バッテリなどから供給される電力により駆動され、前輪又は後輪の左右輪に独立に駆動力又は回生制動力を付与する。摩擦ブレーキも、前輪又は後輪の左右輪の独立に制動力（摩擦ブレーキ制動力）を付与する。即ち、ブレーキ制御装置は、モータによる回生制動力と、摩擦ブレーキによる摩擦ブレーキ制動力とを用いてブレーキ制御を行う。更に、ブレーキ制御装置は、車両の走行状態、モータやバッテリの状態などの車両状態を取得し、車両状態に基づいて、回生制動力と摩擦ブレーキ制動力の配分を左右輪の各々に対して導出し、導出された配分に対応する制動力を左右輪に対して独立に付与する。以上により、ブレーキ制御装置は、車両の走行状態に応じた適切なブレーキ制御を行うことが可能となる。なお、「配分を導出する」とは、例えば所定のマップなどを参照して上記の配分を求める場合、所定の演算式などを使用して上記の配分を算出する場合、それらを両方組み合わせる場合を含む。

上記のブレーキ制御装置の一態様では、前記配分導出手段は、前記摩擦ブレーキの制動力が最小となるように前記配分を導出する。

この態様では、ブレーキ制御装置の配分導出手段は、摩擦ブレーキによる制動力が最小となるように配分を導出する。即ち、ブレーキ制御装置は、摩擦ブレーキによる摩擦ブレーキ制動力をできる限り用いずに、モータによる回生制動力を最大限に車両に付与する。これにより、摩擦ブレーキの使用による摩擦損失を抑制することが可能となる。なお、配分導出手段は、回生制動力及び摩擦ブレーキ制動力の配分として、それらの値自体を導出するように構成してもよく、それらの配分比を導出するように構成してもよい。

上記のブレーキ制御装置の他の一態様では、前記車両状態取得手段は、前記左右輪の角速度と、前記モータに電力を供給するバッテリの容量と、前記モータの最大出力とを車両状態として取得し、前記配分導出手段は、前記左右輪の角速度と前記モータの最大出力に基づいて、前記モータの回生による制動力の第１の出力制限値を決定する手段と、前記左右輪の角速度と前記バッテリの容量に基づいて、前記モータの回生による制動力の第２の出力制限値を決定する手段と、前記モータの回生による制動力が前記第１及び第２の出力制限値の範囲内となるように前記配分を導出する手段と、を備える。

この態様では、車両状態取得手段は、車両状態として、左右輪の角速度（回転速度）と、モータに電力を供給するバッテリの容量（充電量）と、モータの固有値である最大出力とを取得する。配分導出手段は、左右輪の角速度とモータの最大出力に基づいて、モータの回生制動力の第１の出力制限値を決定するとともに、左右輪の角速度とバッテリの容量に基づいて回生制動力の第２の出力制限値を決定する。そして、配分導出手段は、回生制動力が第１及び第２の出力制限値の範囲内となるように、回生制動力と摩擦ブレーキ制動力との配分を導出する。これにより、ブレーキ制御装置は、時々刻々と変化する車両状態に応じて得られる制限値の範囲内で、モータによる回生制動力と摩擦ブレーキによる制動力の配分を適切に決定することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［車両の構成］
まず、本発明の実施形態に係る車両の概略構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る車両１００の概略構成を示すブロック図である。なお、図１では、紙面左が車両１００の前方を示し、紙面右が車両１００の後方を示す。

車両１００は、エンジン１と、左右前輪３ｆＬ、３ｆＲと、左右後輪３ｒＬ、３ｒＲと、バッテリ５と、インバータ６、２１と、コントローラ７と、ブレーキシステム８と、ブレーキペダル１１と、ブレーキペダル操作量センサ１３と、モータ２０と、を備える。上記の車輪３ｆＬ、３ｆＲ、３ｒＬ、３ｒＲには、モータ４ｆＬ、４ｆＲ、４ｒＬ、４ｒＲがそれぞれに設置され、更に、摩擦ブレーキ９ｆＬ、９ｆＲ、９ｒＬ、９ｒＲもそれぞれに設けられている。また、車輪３ｆＬ、３ｆＲ、３ｒＬ、３ｒＲには、角速度センサ１０ｆＬ、１０ｆＲ、１０ｒＬ、１０ｒＲもそれぞれ設けられている。エンジン１にはモータ２０が接続されている。

なお、以下の説明では、前後対称に配置された構成要素については、前後の区別が必要な場合は符号に「ｆ」、「ｒ」を付し、前後の区別が不要な場合は「ｆ」、「ｒ」を省略する。同様に、左右対称に配置された構成要素については、左右の区別が必要な場合は符号に「Ｌ」、「Ｒ」を付し、左右の区別が不要な場合は「Ｌ」、「Ｒ」を省略する。よって、符号に付加された「ｆ」、「ｒ」、「Ｌ」、「Ｒ」を省略して示した場合は、前後左右のものを全て含むものとする。

エンジン１は、燃焼室内の混合気を爆発させて動力を発生する内燃機関である。図１に示す車両１００は、エンジン前置き方式のものを示している。エンジン１としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどを用いることができる。なお、車両１００がエンジン１を有することは必須ではなく、本発明を電動モータなどの駆動源を有する電気自動車（Electric Vehicle）に適用してもよい。また、エンジン１の代わりに燃料電池を駆動源として用いてもよい。

モータ４は、前後左右輪３に別個に設けられている。モータ４は、前後左右輪３に対して駆動力又は回生制動力を付与する。即ち、車両１００においては、モータ４によって前後左右輪３を独立に駆動及び回生が可能なように構成されている。

モータ４へは、バッテリ５に充電された電力がインバータ６を介して供給される。これによって、モータ４は前後左右輪３に駆動力を付与する。また、モータ４は、回生によって発生した電力をインバータ６を介してバッテリ５に供給する。この場合、モータ４は、前後左右輪３に回生制動力を付与する。図１においては、矢印Ｓ７ｆＬ、Ｓ７ｆＲ、Ｓ７ｒＬ、Ｓ７ｒＲで示すように、モータ４とインバータ６との間で電力の授受が行われる。

バッテリ５は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池などの２次電池であり、矢印Ｓ６で示すようにインバータ６との間で電力の授受を行う。なお、バッテリ５の容量（即ち、充電量）に対応する信号Ｓ２は、コントローラ７によって取得される。

インバータ６は、主として発電電力量を制御する装置であり、電源ケーブルなどを通じてバッテリ５及びモータ４と接続されている。インバータ６は、バッテリ５より電力の供給を受けると、これをモータ４を駆動するのに適した３相交流電圧に変換する。そして、インバータ６は、その変換後の３相交流電圧をモータ４に供給し、各モータ４を独立に駆動する。なお、インバータ６によるモータ４の駆動制御は、コントローラ７からの制御信号Ｓ４に基づいてなされる。更に、インバータ６は、車両１００の減速時などにモータ４から発生する電力の供給を受けると、その電力をバッテリ５の充電を行うのに適した直流電圧に変換して、バッテリ５の充電を行う。

なお、バッテリ５は、エンジン１がモータ２０を必要に応じて駆動することにより充電される。この場合、モータ２０の駆動によって発生した電力は矢印Ｓ１０ａで示すようにインバータ２１に供給され、インバータ２１はこの電力を矢印１０ｂで示すようにバッテリ５に供給する。

ブレーキシステム８は、油圧系のシステムにて構成される。ブレーキシステム８は、図示しないマスターシリンダやハイドロユニットなどを備える。ブレーキシステム８へは、運転者によるブレーキペダル１１の操作量に応じたブレーキ圧力が伝達される。そして、ブレーキシステム８は、コントローラ７から供給される制御信号Ｓ５に基づいて、ブレーキペダル１１からのブレーキ圧力を制御して、摩擦ブレーキ９を動作させる。この場合、ブレーキシステム８は、矢印Ｓ８ｆＬ、Ｓ８ｆＲ、Ｓ８ｒＬ、Ｓ８ｒＲで示す油路を通じて油圧を摩擦ブレーキ９に伝達する。

ブレーキペダル操作量センサ１３は、運転者によるブレーキペダル１１の操作量（即ち、踏み込み量）を検出する。そして、ブレーキペダル操作量センサ１３は、この操作量に対応する信号Ｓ３２をコントローラ７に供給する。コントローラ７は、ブレーキペダル１１の操作量に対応する信号Ｓ３２を取得すると共に、ブレーキペダル１１の踏み込み速度も取得することができる。コントローラ７は、この信号Ｓ３２や車両１００の走行状態などに基づいて、ブレーキシステム８に制御信号Ｓ５を供給する。コントローラ７によるブレーキシステム８の制御の詳細は後述する。

摩擦ブレーキ９は、ドラムブレーキやディスクブレーキなどにて構成される。摩擦ブレーキ９は、ブレーキシステム８より供給される油圧によって駆動され、前後左右輪３に制動力を付与する。この場合、摩擦ブレーキ９は、ブレーキシステム８より供給される油圧の値に応じた制動力を前後左右輪３に付与する。

角速度センサ１０は、前後左右輪３の各々に設けられている。角速度センサ１０は、前後左右輪３の回転の角速度（回転速度）を検出し、検出した角速度に対応する信号Ｓ１ｆＬ、Ｓ１ｆＲ、Ｓ１ｒＬ、Ｓ１ｒＲをコントローラ７に供給する。

コントローラ７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。コントローラ７は、ブレーキペダル操作量センサ１３から供給される信号Ｓ３２に基づいて、各車輪３毎に左右輪に独立に付与すべき制動力（以下、「要求制動力」と呼ぶ。）を決定する。また、コントローラ７は、角速度センサ１０から供給される信号Ｓ１と、バッテリ５から供給される信号Ｓ２と、を取得する。本実施形態においては、コントローラ７は、車両状態としてこれらの量を取得し、それに基づいて、各車輪３毎に、モータ４の回生による制動力（即ち、「回生制動力」）と摩擦ブレーキ９による制動力（即ち、「摩擦ブレーキ制動力」）の配分を導出する。詳しくは、コントローラ７は、摩擦ブレーキ制動力が最小となるように両制動力の配分を導出する。よって、摩擦ブレーキ９による摩擦熱としてエネルギーが無駄に消費されなくなり、摩擦ブレーキ９による摩擦損失を抑制することが可能となる。

以上のように、コントローラ７は、車両１００の車両状態を取得する車両状態取得手段、及びモータ４の回生の制動力と摩擦ブレーキ９の制動力の配分を導出する配分導出手段として機能する。この場合、コントローラ７は、導出方法として、例えば所定のマップなどを参照して上記の配分を求めるか、又は所定の演算式などを使用して上記の配分を算出するか、若しくはそれらを両方組み合わせて上記の配分を求める。また、モータ４、バッテリ５、インバータ６、コントローラ７、ブレーキシステム８、摩擦ブレーキ９、角速度センサ１０、及びブレーキペダル操作量センサ１３はブレーキ制御装置を構成する。

［コントローラの構成］
次に、本実施形態に係るコントローラ７の構成とコントローラ７が行う処理について説明する。

まず、図２を用いて、本実施形態に係るコントローラ７が行う制御の基本概念について説明する。図２は、旋回時の車両１００に制動力（以下、単に「制動力」として用いた場合は、「摩擦ブレーキ制動力」と「回生制動力」を合わせた力を意味するものとする）を付与した場合の車両の様子を概略的に示している。なお、車両１００は、前輪３ｆが操舵可能なものを示している。また、説明の便宜上、前輪の左右輪３ｆのみに制動力を付与しているものとする。

図２に示すように、車両１００は矢印Ａ３で示す方向（左方向）に旋回している。車両１００が旋回しているため、前輪の左右輪３ｆの角速度は異なる。具体的には、旋回時において外輪となる右輪３ｆＲのほうが、内輪となる左輪３ｆＬよりも角速度は大きい。一般的に、モータ４は車輪の角速度が大きくなると出力するトルクが小さくなる傾向にあることが知られている。したがって、左旋回時においては、右輪３ｆＲに設けられたモータ４ｆＲによる回生制動力が小さくなる。

ここで、モータ４から得ることができる回生制動力は、バッテリ５の容量（充電量）に依存する。そのため、バッテリ５の容量が少なければ、車両１００の制動時には、回生制動力よりも摩擦ブレーキ制動力に頼る必要がある。反対に、バッテリ５の容量が十分であれば回生制動力を大きく用いることが可能となる。

以上のように、車両１００の旋回方向、左右輪の角速度、バッテリ５の容量などを含む車両状態を考慮に入れて車両１００に制動力を付与する必要がある。即ち、車両状態に基づいて、車両１００に付与する摩擦ブレーキ制動力と回生制動力の配分を左右輪に対して導出することが好適である。

本実施形態に係るコントローラ７は、上記の性質を考慮しつつ、摩擦ブレーキ９の制動力が最小となるように前輪の左右輪３ｆに付与する摩擦ブレーキ制動力と回生制動力の配分を導出する。図２に示す例では、破線の矢印（Ａ１ＲとＡ１Ｌ）が回生制動力を示し、実線の矢印（Ａ２ＲとＡ２Ｌ）が摩擦ブレーキ制動力を示している。図２に示すように、本実施形態に係るコントローラ７は、車両１００の車両状態に応じて、車輪に付与する摩擦ブレーキ制動力と回生制動力の配分を左右輪で変えている（なお、矢印の長さは正確ではない）。これにより、摩擦ブレーキ９による摩擦損失を抑制すると共に、効果的にモータ４ｆを利用することが可能となる。なお、コントローラ７による具体的な配分の導出方法は後述する。

図３は、本実施形態に係るコントローラ７の構成を示すブロック図である。コントローラ７は、要求制動力算出部７１と、車両状態取得部７２と、配分導出部７５と、コントローラユニット７６と、を備える。また、配分導出部７５は、マップ作成部７３と配分決定部７４を有する。

要求制動力算出部７１は、運転者によるブレーキペダル１１の操作量や車両１００の走行状態などに応じて、左右輪に付与すべき要求制動力を算出する。この場合、要求制動力算出部７１は、ブレーキペダル操作量センサ１３より信号Ｓ３２としてブレーキペダル１１の操作量又は踏み込み速度を取得し、角速度センサ１０より信号Ｓ１として左右輪の角速度を取得する。要求制動力算出部７１は、この他にも車両１００の走行状態に対応する種々のパラメータを取得して、要求制動力を算出する。以上のようにして算出された要求制動力に対応する信号Ｓ１１は、配分決定部７４に供給される。

車両状態取得部７２は、前述した角速度センサ１０から供給される信号Ｓ１と、バッテリ５から供給される信号Ｓ２と、図示しないメモリなどに記憶されたモータ４の最大出力（以下、「最大出力」はパワーを示すものとする）とを取得する。モータ４の最大出力は、モータ４の固有値であり、同一のモータでは同一の値となる。車両状態取得部７２は、これら取得した車両状態を信号Ｓ１２としてマップ作成部７３に供給する。

配分導出部７５は、前述したようにマップ作成部７３と配分決定部７４を有する。ここでは、簡単に配分導出部７５の処理について説明する。マップ作成部７３は、車両状態取得部７２から供給された車両状態に基づいてマップを作成し、このマップを信号Ｓ１３として配分決定部７４に供給する。このマップは、左右輪の角速度と、バッテリ５の容量と、モータ４の最大出力とに基づいて作成され、モータ４が出力可能なトルクを示すものである。

配分決定部７４は、要求制動力算出部７１より供給された要求制動力に基づいて、マップ作成部７３より供給されたマップを利用して、摩擦ブレーキ制動力と回生制動力との配分を決定する。特に配分決定部７４は、摩擦ブレーキ制動力が最小となるように要求制動力の配分を決定する。つまり、配分決定部７４は、マップが示すモータ４が出力可能なトルクを考慮して、モータ４が最大限に利用されるようにし、摩擦ブレーキ制動力が最小となるような配分を決定する。こうして決定された配分は、信号Ｓ１４としてコントローラユニット７６に供給される。なお、本例では「配分」は摩擦ブレーキ制動力と回生制動力のそれぞれの値であるが、その代わりに、配分決定部７４は両者の配分比を導出することとしてもよい。

コントローラユニット７６は、取得した配分、即ち回生制動力と摩擦ブレーキ制動力を、実際に車両１００が出力できるようにするために、個々の構成要素が取り扱うことができる信号に変換し、この信号を構成要素に供給する。具体的には、コントローラユニット７６は、摩擦ブレーキ制動力に応じた制御信号Ｓ５をブレーキシステム８に供給し、回生制動力に対応する信号Ｓ４をインバータ６に供給する。なお、車両１００が摩擦ブレーキ９やモータ４以外の駆動源（以下、「その他の駆動源１５」と呼ぶ）を有する場合には、コントローラユニット７６は、その他の駆動源１５にも制動力に対応する信号Ｓ１５を供給する。

ブレーキシステム８は、取得した制御信号Ｓ５に応じた油圧Ｓ８を摩擦ブレーキ９に供給する。また、インバータ６は、取得した信号Ｓ４に対応する電力をバッテリ５から取得して、取得した電力を変換した電力Ｓ７をモータ４に供給する。

こうして、摩擦ブレーキ９は要求された摩擦ブレーキ制動力を車両１００に付与し、モータ４は要求された回生制動力を車両１００に付与する。これにより、車両１００は、摩擦損失を最小限に抑えつつ、車両１００の車両状態に応じた効率の良いブレーキ制御が行われることになる。

［配分導出方法］
以下では、前述した配分導出部７５で行われる配分導出方法について具体的に説明する。

まず、マップ作成部７３におけるマップの作成方法について、図４を用いて説明する。なお、図４は、説明の便宜上、前輪３ｆに関するマップのみについて示しているが、後輪についても基本的に同様のマップを使用することができる。

図４は、横軸に右輪３ｆＲに付与するトルク（以下、単に「右輪トルク」と呼ぶ）を示し、縦軸に左輪３ｆＬに付与するトルク（以下、単に「左輪トルク」と呼ぶ）を示している。なお、図４では、右輪トルク、左輪トルクは、いずれも回生トルクを「正」として示している。

モータ４ｆＲが出力する右輪トルクを「Ｔ_ＭＲ」とし、モータ４ｆＬが出力する左輪トルクを「Ｔ_ＭＬ」とする。また、モータ４ｆＲの最大出力（パワー）を「Ｐ_ＭＲ」とし、モータ４ｆＬの最大出力を「Ｐ_ＭＬ」とする。これらの最大出力Ｐ_ＭＲ、Ｐ_ＭＬは、前述したようにモータ４ｆＲ、４ｆＬが有する固有値である。通常、左右輪には同一のモータが使用されるため、モータ４ｆＲ、４ｆＬの最大出力Ｐ_ＭＲ、Ｐ_ＭＬは同一の値である。更に、右輪３ｆＲの角速度を「ω_Ｒ」とし、左輪３ｆＬの角速度を「ω_Ｌ」とする。この場合、モータ４ｆＲ、４ｆＬから出力されるトルクＴ_ＭＲ、Ｔ_ＭＬは、最大出力Ｐ_ＭＲ、Ｐ_ＭＬ及び角速度ω_Ｒ、ω_Ｌを用いて表された条件式（１）、（２）を満たしている。

Ｔ_ＭＲ≦Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒ 式（１）
Ｔ_ＭＬ≦Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌ 式（２）
式（１）、（２）より、モータ４より出力されるトルクＴ_ＭＲ、Ｔ_ＭＬは、角速度ω_Ｒ、ω_Ｌが大きくなるほど小さくなることがわかる。式（１）よりモータ４ｆＲから出力されるトルクＴ_ＭＲの最大値は「Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒ」であり、図４中の直線ＭＲにて表すことができる。つまり、モータ４ｆＲから出力されるトルクは、図４において直線ＭＲの左側の領域に位置する。また、式（２）より、モータ４ｆＬから出力されるトルクＴ_ＭＬの最大値は「Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌ」であり、図４中の直線ＭＬにて表すことができる。つまり、モータ４ｆＬから出力されるトルクは、図４において直線ＭＬの下側の領域に位置する。

更に、上記した最大出力Ｐ_ＭＲ、Ｐ_ＭＬは、バッテリ５の容量（充電量）を「Ｐ_ＳＯＣ」とすると、以下の条件式（３）を満たしている。式（３）は、モータ４ｆＲ、４ｆＬがバッテリ５の容量Ｐ_ＳＯＣ以上のパワーを出すことができないことを示している。

Ｐ_ＭＲ＋Ｐ_ＭＬ≦Ｐ_ＳＯＣ 式（３）
ここで、式（３）に上記の式（１）と式（２）を代入すると、条件式（４）が得られる。

ω_ＲＴ_ＭＲ＋ω_ＬＴ_ＭＬ≦Ｐ_ＳＯＣ 式（４）
式（４）は、図４中の直線Ｓにて表される。即ち、図４において、モータ４ｆＲとモータ４ｆＬから出力させるトルク（以下、このトルクに対応する図４のマップ上の位置をモータ４ｆの「使用点」と呼ぶ）は、直線Ｓの左下の領域に位置する。バッテリ５の容量Ｐ_ＳＯＣのみを考えた場合（即ち、上記のモータ４ｆＲ、４ｆＬの最大出力を考慮しない場合）、モータ４ｆＲから出力される右輪トルクＴ_ＭＲの最大値は「Ｐ_ＳＯＣ／ω_Ｒ」となり、モータ４ｆＬから出力される左輪トルクＴ_ＭＬの最大値は「Ｐ_ＳＯＣ／ω_Ｌ」となる。

以上の条件式（１）〜（４）より、モータ４ｆＲ、４ｆＬから出力されるトルクＴ_ＭＲ、Ｔ_ＭＬ、即ちモータ４ｆの使用点は、図４中の領域Ｒで示す範囲内に制限されることがわかる。

このように、マップ作成部７３は、角速度ω_Ｒ、ω_Ｌと、バッテリ５の容量Ｐ_ＳＯＣと、モータ４ｆＲ、４ｆＬの最大出力Ｐ_ＭＲ、Ｐ_ＭＬと、に基づいて、モータ４ｆＲ、４ｆＬが出力可能なトルクＴ_ＭＲ、Ｔ_ＭＬに関するマップを作成する。

次に、配分決定部７４における処理について説明する。配分決定部７４は、マップ作成部７３が作成したマップを用いて、要求制動力を満たす摩擦ブレーキ制動力と回生制動力を決定する。以下では、配分決定部７４が、摩擦ブレーキ制動力と回生制動力の配分として、配分比ではなく、両者の値そのものを決定する処理について説明する。

図５は、図４と同様に、横軸に右輪トルクを示し、縦軸に左輪トルクを示しており、回生トルクを正方向としてモータ４ｆＲ、４ｆＬが出力可能なトルクのマップ（領域Ｒで示す）を示している。なお、説明の便宜上、以下の例では、車両１００は左方向に旋回しているものとし、前輪３ｆに付与する制動力のみについて説明する。

図５（ａ）は、要求制動力を満たす摩擦ブレーキ制動力と回生制動力を決定する過程を示している。本実施形態では、配分決定部７４は、摩擦ブレーキ制動力が最小となるようにモータ４ｆによる回生制動力（即ち、モータ４の使用点）を決定する。以下、具体的にモータ４ｆの使用点の決定手順について説明する。

いま、要求制動力が点Ｔ１にて示す位置にあるものとする。この点Ｔ１の座標を「（α、β）」とする。即ち、右輪３ｆＲに付与すべき要求制動力は「α」であり、左輪３ｆＬに付与すべき要求制動力は「β」である。この場合、右輪３ｆＲの要求制動力は右輪トルクＴ_ＭＲの最大値Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒよりも大きく、且つ、左輪３ｆＬの要求制動力βは左輪トルクＴ_ＭＬの最大値Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌよりも大きい。

ここで、摩擦ブレーキ制動力を最小とするためには、回生制動力を最大限に利用するようにモータ４ｆＲ、４ｆＬが出力するトルクＴ_ＭＲ、Ｔ_ＭＬを決定する必要がある。したがって、モータ４ｆの使用点は、領域Ｒの境界線を成す線分Ｓ１（太字で示す）上に位置することになる。

次に、モータ４ｆの使用点が位置すべき線分Ｓ１上の最適な位置の決定方法について説明する。ここで、線分Ｓ１上の点として、任意の点Ｐを考える。この場合も、モータ４ｆＲが右輪３ｆＲに付与する右輪トルクを「Ｔ_ＭＲ」とし、モータ４ｆＬが左輪３ｆＬに付与する左輪トルクを「Ｔ_ＭＬ」とする。また、摩擦ブレーキ９ｆＲが右輪３ｆＲに付与するトルクを「Ｔ_ＢＲ」とし、摩擦ブレーキ９ｆＬが左輪３ｆＬに付与するトルクを「Ｔ_ＢＬ」とする。

要求制動力Ｔ１を満たすためには、上記のモータ４ｆＲ、４ｆＬ及び摩擦ブレーキ９ｆＲ、９ｆＬがそれぞれ出力するトルクＴ_ＭＲ、Ｔ_ＭＬ、Ｔ_ＢＲ、Ｔ_ＢＬは、「α＝Ｔ_ＭＲ＋Ｔ_ＢＲ」、及び「β＝Ｔ_ＭＬ＋Ｔ_ＢＬ」を満たす必要がある。このとき、摩擦ブレーキ９ｆによるトルクの合計値を「Ｔ_Ｂ」としたとき、摩擦ブレーキ９ｆによるトルクの合計値Ｔ_Ｂは、モータ４ｆＲ、４ｆＬによるトルクＴ_ＭＲ、Ｔ_ＭＬを用いて以下の式（５）のように表すことができる。なお、式（５）は、Ｔ_ＭＲとＴ_ＭＬの関係式として式（４）を用いて変形している（モータ４ｆの使用点は線分Ｓ１上に位置するためである）。

Ｔ_Ｂ＝Ｔ_ＢＲ＋Ｔ_ＢＬ
＝（α−Ｔ_ＭＲ）＋（β−Ｔ_ＭＬ）
＝α＋β−（Ｔ_ＭＲ＋Ｔ_ＭＬ）
＝α＋β−｛（１−ω_Ｒ／ω_Ｌ）×Ｔ_ＭＲ＋Ｐ_ＳＯＣ／ω_Ｌ｝
＝（ω_Ｒ／ω_Ｌ−１）×Ｔ_ＭＲ＋（α＋β−Ｐ_ＳＯＣ／ω_Ｌ） 式（５）
ここで、車両１００が左旋回を行っているためω_Ｒ＞ω_Ｌであり、式（５）の右辺の第一項は正の値になることを考慮すると、モータ４ｆＲが右輪３ｆＲに付与するトルクＴ_ＭＲを最小にすれば、摩擦ブレーキ９ｆＲ、９ｆＬによるトルクの合計値Ｔ_Ｂが最小になることがわかる。この場合、線分Ｓ１上でＴ_ＭＲが最小になるのは、点Ｐが線分Ｓ１の左側の端点に位置する場合、即ち図５（ｂ）に示すように、線分Ｓ１上の点Ｐ１の位置が、最もトルクＴ_ＭＲが小さくなる位置である。モータ４ｆの使用点を点Ｐ１にすると、トルクＴ_ＭＲは「（Ｐ_ＳＯＣ−Ｐ_ＭＬ）／ω_Ｒ」となり、トルクＴ_ＭＬは「Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌ」となる。このトルクＴ_ＭＬは、領域Ｒの範囲にて最大の値である。

以上のように、配分決定部７４は、取得したマップを参照し、モータ４ｆＲ、４ｆＬが出力可能なトルクＴ_ＭＲ、Ｔ_ＭＬを最大限に利用し、摩擦ブレーキ９ｆＲ、９ｆＬによるトルクＴ_ＢＲ、Ｔ_ＢＬを最小にするモータ４ｆの使用点を決定する。こうして決定されたモータ４ｆの使用点から定まる摩擦ブレーキ制動力と回生制動力を車両１００に付与することにより、摩擦ブレーキ９を使用することによる摩擦損失が抑制される。

右輪３ｆＲに付与すべき要求制動力（即ち、「α」）と左輪３ｆＬに付与すべき要求制動力（即ち、「β」）の相対的な大きさによって、モータ４の使用点の決定方法は異なる。これを、図６を用いて具体的に説明する。

図６は、横軸に右輪トルクを示し、縦軸に左輪トルクを示しており、モータ４ｆＲ、４ｆＬが出力可能なトルクに関するマップを示している。なお、図４、５と同様に、左右輪トルクとも回生トルクを正方向に示している。車両１００は、左方向に旋回しているものとする。また、右輪３ｆＲに付与すべき要求制動力を「α」とし、左輪３ｆＬに付与すべき要求制動力を「β」とする。

図６で示すように、モータ４ｆＲから出力されるトルクＴ_ＭＲの最大値を示す直線ＭＲと、モータ４ｆＬから出力されるトルクＴ_ＭＬの最大値を示す直線ＭＬと、バッテリ５の容量によるモータ４ｆＲ、４ｆＬが出力可能なトルクの制限を示す直線Ｓと、によって領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５を定義する。以下では、要求制動力が位置する領域にて場合分けして、摩擦ブレーキ制動力が最小になるようにして決定されるモータ４ｆの使用点について説明する。

まず、要求制動力が領域Ｒ１に位置する場合について説明する。この場合は、右輪３ｆＲに付与すべき要求制動力αはトルクＴ_ＭＲの最大値Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒよりも小さく、左輪３ｆＬに付与すべき要求制動力βはトルクＴ_ＭＬの最大値Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌよりも小さい。更に、要求制動力は、バッテリ５の容量から定まるモータ４ｆＲ、４ｆＬが出力可能な範囲内にある。即ち、領域Ｒ１は前述した領域Ｒに一致しており、要求制動力はこの領域Ｒ内にあるので、要求制動力を回生制動力のみでまかなうことができる。摩擦ブレーキ制動力を最小とするためには、右輪３ｆＲ及び左輪３ｆＬに摩擦ブレーキ制動力を付与せずに、回生制動力のみを付与すればよい。具体的には、モータ４ｆＲが出力すべき右輪トルクはＴ_ＭＲ＝αになり、モータ４ｆＬが出力すべき左輪トルクはＴ_ＭＬ＝βになる。

次に、要求制動力が領域Ｒ２に位置する場合について説明する。この場合は、右輪３ｆＲに付与すべき要求制動力αはトルクＴ_ＭＲの最大値Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒよりも大きく、且つ、左輪３ｆＬに付与すべき要求制動力βはトルクＴ_ＭＬの最大値Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌよりも大きい。つまり、「α＞Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒ」、且つ「β＞Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌ」である。この要求制動力は、図５にて示した点Ｔ１に相当するものである。左旋回中であるので、前述のように摩擦ブレーキ制動力が最小となるためにはモータ４ｆの使用点は点Ｐ１になる。即ち、モータ４ｆＲが出力すべき右輪トルクはＴ_ＭＲ＝（Ｐ_ＳＯＣ−Ｐ_ＭＬ）／ω_Ｒであり、モータ４ｆＬが出力すべき左輪トルクはＴ_ＭＬ＝Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌである。以上より、要求制動力が領域Ｒ２に位置する場合には、回生制動力と摩擦ブレーキ制動力の両方が右輪３ｆＲ及び左輪３ｆＬに付与される。

次に、要求制動力が領域Ｒ３に位置する場合について説明する。この場合は、右輪３ｆＲに付与すべき要求制動力αはトルクＴ_ＭＲの最大値Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒよりも小さく、且つ、左輪３ｆＬに付与すべき要求制動力βはトルクＴ_ＭＬの最大値Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌよりも大きい。つまり、「α＜Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒ」、且つ「β＞Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌ」である。この場合は、摩擦ブレーキ制動力を最小とするためには、モータ４ｆを用いる使用点を線分Ｓ２（領域Ｒ１を成す境界線と直線ＭＬが重なり合う線分）上、又は線分Ｓ１上に位置させれば良い。但し、前述のように左旋回中であるので、線分Ｓ１上に位置させる場合は点Ｐ１に位置させればよい。具体的には、モータ４ｆを用いる使用点が線分Ｓ２に位置する場合は、モータ４ｆＲが出力すべき右輪トルクはＴ_ＭＲ＝αとなり、モータ４ｆＬが出力すべき左輪トルクはＴ_ＭＬ＝Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌとなる。一方、モータ４ｆを用いる使用点が点Ｐ１に位置する場合は、モータ４ｆＲが出力すべき右輪トルクはＴ_ＭＲ＝（Ｐ_ＳＯＣ−Ｐ_ＭＬ）／ω_Ｒとなり、モータ４ｆＬが出力すべき左輪トルクはＴ_ＭＬ＝Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌとなる。以上より、要求制動力が領域Ｒ３に位置する場合には、右輪３ｆＲには回生制動力のみ、又は回生制動力と摩擦ブレーキ制動力が付与され、左輪３ｆＬには回生制動力と摩擦ブレーキ制動力が付与される。

次に、要求制動力が領域Ｒ４に位置する場合について説明する。この場合は、右輪３ｆＲに付与すべき要求制動力αはトルクＴ_ＭＲの最大値Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒよりも大きく、且つ、左輪３ｆＬに付与すべき要求制動力βはトルクＴ_ＭＬの最大値Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌよりも小さい。つまり、「α＞Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒ」、且つ「β＜Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌ」である。この場合は、摩擦ブレーキ制動力が最小となるためには、モータ４ｆを用いる使用点を線分Ｓ１上、又は線分Ｓ３（領域Ｒ１を成す境界線と直線ＭＲが重なり合う線分）上に位置させればよい。但し、前述のように左旋回中であるので、線分Ｓ１上に位置させる場合は点Ｐ１に位置させればよい。具体的には、モータ４ｆを用いる使用点が点Ｐ１に位置する場合は、モータ４ｆＲが出力すべき右輪トルクはＴ_ＭＲ＝（Ｐ_ＳＯＣ−Ｐ_ＭＬ）／ω_Ｒとなり、モータ４ｆＬが出力すべき左輪トルクはＴ_ＭＬ＝Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌとなる。一方、モータ４ｆを用いる使用点が線分Ｓ３に位置する場合は、モータ４ｆＲが出力すべき右輪トルクはＴ_ＭＲ＝Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒとなり、モータ４ｆＬが出力すべき左輪トルクはＴ_ＭＬ＝βとなる。以上より、要求制動力が領域Ｒ４に位置する場合には、右輪３ｆＲには回生制動力と摩擦ブレーキ制動力が付与され、左輪３ｆＬには回生制動力のみが付与される。

次に、要求制動力が領域Ｒ５に位置する場合について説明する。この場合は、右輪３ｆＲに付与すべき要求制動力αはトルクＴ_ＭＲの最大値Ｐ_ＭＲ／ω_Ｒよりも小さく、且つ、左輪３ｆＬに付与すべき要求制動力βはトルクＴ_ＭＬの最大値Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌよりも小さい。尚且つ、要求制動力はバッテリ５の容量により定義されるモータ４ｆＲ、４ｆＬが出力可能な範囲外にある。即ち、要求制動力は、直線ＭＲと直線ＭＬと直線Ｓにて囲まれた領域に位置する。この場合は、摩擦ブレーキ制動力が最小となるためには、モータ４ｆを用いる使用点を線分Ｓ１上に位置させればよいが、前述のように左旋回中であるので線分Ｓ１上では点Ｐ１に位置させればよい。よって、モータ４ｆＲが出力すべき右輪トルクはＴ_ＭＲ＝（Ｐ_ＳＯＣ−Ｐ_ＭＬ）／ω_Ｒとなり、モータ４ｆＬが出力すべき左輪トルクはＴ_ＭＬ＝Ｐ_ＭＬ／ω_Ｌとなる。以上より、要求制動力が領域Ｒ５に位置する場合には、右輪３ｆＲには回生制動力と摩擦ブレーキ制動力が付与され、左輪３ｆＬには回生制動力のみが付与される。

なお、上記では前輪の左右輪３ｆに付与する制動力の配分導出方法について説明したが、後輪の左右輪３ｒについても同様の方法で配分を導出することができる。この場合、上記のように前輪の左右輪３ｆのみに関して配分を導出し、車両１００に制動力を付与してもよいし、前輪の左右輪３ｆ及び後輪の左右輪３ｒのそれぞれに関して配分を導出して制動力を付与してもよい。更に、上記では車両１００が左方向に旋回する場合のモータ４ｆの使用点の決定方法について示したが、車両１００が右方向に旋回する場合にも、同様の手順でモータ４ｆの使用点を決定することができる。この場合には、図６においてモータ４ｆの使用点を線分Ｓ１上に決定する場合には、点Ｐ１に位置させる代わりに点Ｐ２に位置させればよい。

［ブレーキ制御処理］
次に、本実施形態に係るブレーキ制御処理について説明する。

図７は、前述したコントローラ７が行うブレーキ制御処理を示すフローチャートである。ここで、「ブレーキ制御処理」とは、コントローラ７が、上記したモータ４の使用点を決定し、モータ４の使用点により定まる摩擦ブレーキ制動力と回生制動力を摩擦ブレーキ９及びモータ４から出力させる制御をいう。この場合、コントローラ７は、摩擦損失を抑制するために、摩擦ブレーキ制動力が最小になるようなモータ４の使用点を決定する。

図７に示すブレーキ制御処理は、運転者がブレーキペダル１１を操作したとき（踏み込んだとき）に開始する。具体的には、コントローラ７は、ブレーキペダル操作量センサ１３からの信号Ｓ３２を取得したときにブレーキ制御処理を開始する。

具体的に、ブレーキ制御処理の開始後の処理について説明する。まず、ステップＳ１０１では、コントローラ７は、運転者によるブレーキペダル１１の踏み込み量や車両１００の走行状態などに応じて、左右輪の各々に付与すべき要求制動力を算出する。具体的には、コントローラ７は、ブレーキペダル操作量センサ１３よりブレーキペダルの操作量（ブレーキペダル１１の踏み込み速度でもよい）信号Ｓ３２として取得し、角速度センサ１０より信号Ｓ１として角速度を取得する。以上の処理は、コントローラ７内の要求制動力算出部７１が行い、算出された要求制動力に対応する信号Ｓ１１は、コントローラ７内の配分決定部７４に供給される。そして、処理はステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、コントローラ７は、左右輪３の角速度と、バッテリ５の容量と、モータ４の最大出力とを取得する。具体的には、コントローラ７は、角速度センサ１０から供給される信号Ｓ１と、バッテリ５から供給される信号Ｓ２と、メモリなどに記憶されたモータ４の最大出力（パワー）とを取得する。即ち、コントローラ７は、車両１００の車両状態を取得する。以上の処理は、コントローラ７内の車両状態取得部７２が行い、これらの取得した値はコントローラ７内のマップ作成部７３に供給される。そして、処理は、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、コントローラ７は、ステップＳ１０２にて取得した車両状態を用いて前述の手法によりマップを作成する。具体的には、コントローラ７は、角速度と、バッテリ５の容量と、モータ４の最大出力とに基づいて、モータ４が出力可能なトルクに関するマップを作成する。この処理は、コントローラ７内のマップ作成部７３が行い、作成されたマップは信号Ｓ１３としてコントローラ７内の配分決定部７４に供給される。そして、処理はステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、コントローラ７は、ステップＳ１０１にて取得した要求制動力と、ステップＳ１０３にて取得したマップとに基づいてモータ４の使用点を決定する。具体的には、前述のように、コントローラ７は、取得したマップを参照して、モータ４が出力可能な回生制動力を最大限に利用し、摩擦ブレーキ９による制動力を最小にするモータ４の使用点を決定する。以上の処理は、コントローラ７内の配分決定部７４が行う。そして、処理はステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、コントローラ７は、ステップＳ１０４にて決定されたモータ４の使用点からモータ４の回生制動力を決定する。そして、処理はステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、コントローラ７は、ステップＳ１０４にて決定されたモータ４の使用点と、ステップＳ１０１にて取得した要求制動力とに基づいて摩擦ブレーキ９の摩擦ブレーキ制動力を決定する。そして、処理はステップＳ１０７に進む。なお、ステップＳ１０５及びＳ１０６の処理も、コントローラ７内の配分決定部７４が行う。

ステップＳ１０７では、コントローラ７は、決定された回生制動力をモータ４に出力させ、決定された摩擦ブレーキ制動力を摩擦ブレーキ９に出力させる。具体的には、コントローラ７内のコントローラユニット７６が、ブレーキシステム８に摩擦ブレーキ制動力に対応する制御信号Ｓ５を供給し、且つ、インバータ６に回生制動力に対応する制御信号Ｓ４を供給する。そして、ブレーキシステム８は、取得した制御信号Ｓ５とブレーキペダル１１から伝達されるブレーキ圧力に基づいた油圧を摩擦ブレーキ９に供給する。また、インバータ６は、取得した信号Ｓ４に対応する電力Ｓ７をモータ４に供給する。以上により、摩擦ブレーキ９は要求された摩擦ブレーキ制動力を車両１００に付与し、モータ４は要求された回生制動力を車両１００に付与する。これにより、摩擦ブレーキによる制動は最小となり、摩擦熱による無駄なエネルギー消費が低減される。即ち、摩擦ブレーキ９による摩擦損失が抑制される。

以上の処理が終了すると、運転者がブレーキペダル１１を操作中であれば、コントローラ７はステップＳ１０１に戻り再度処理を行う。一方、運転者がブレーキペダル１１の操作を終了していれば、コントローラ７はブレーキ制御処理を終了する。

なお、上記の実施形態では、図１に示すように、本発明を４輪全てにモータを備える車両に適用しているが、本発明の適用はこれには限られない。即ち、左右の前輪のみ、又は、左右の後輪のみにモータを備える車両にも本発明を適用することができる。また、図１の例ではモータの他にエンジンを備える車両を例示しているが、エンジンを有しない車両に適用することも可能である。

また、本発明の適用は電動モータには限られず、電動モータの代わりに油圧モータを用いることも可能である。

本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示すブロック図である。 本発明の基本概念を示す図である。 本発明の実施形態に係るコントローラの概略構成を示すブロック図である。 モータが出力可能なトルクを表すマップを示す図である。 制動力の最適な配分を決定するための手順を示す図である。 要求制動力の位置とモータの使用点との関係を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るブレーキ制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
３ 車輪（前後左右輪）
４ モータ
５ バッテリ
６ インバータ
７ コントローラ
８ ブレーキシステム
９ 摩擦ブレーキ
１１ ブレーキペダル
１００ 車両

Claims (3)

1. 車両に搭載されるブレーキ制御装置であって、
   前記車両の左右輪を独立に駆動及び回生するモータと、
   前記左右輪の各々に設けられる摩擦ブレーキと、
   前記車両の車両状態を取得する車両状態取得手段と、
   取得した車両状態に基づいて、前記モータの回生による制動力と前記摩擦ブレーキの制動力の配分を、前記左右輪の各々に対して導出する配分導出手段と、
   導出した配分に対応する制動力を、前記モータと前記摩擦ブレーキから出力させる制御手段と、を備えることを特徴とするブレーキ制御装置。
2. 前記配分導出手段は、前記摩擦ブレーキの制動力が最小となるように前記配分を導出することを特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御装置。
3. 前記車両状態取得手段は、前記左右輪の角速度と、前記モータに電力を供給するバッテリの容量と、前記モータの最大出力と、を車両状態として取得し、
   前記配分導出手段は、
   前記左右輪の角速度と前記モータの最大出力に基づいて、前記モータの回生による制動力の第１の出力制限値を決定する手段と、
   前記左右輪の角速度と前記バッテリの容量に基づいて、前記モータの回生による制動力の第２の出力制限値を決定する手段と、
   前記モータの回生による制動力が前記第１及び第２の出力制限値の範囲内となるように前記配分を導出する手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載のブレーキ制御装置。
   

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