JP2010052607A - 車両運動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明の目的は、ブレーキ液圧に対するブレーキ液圧推定値の遅れを容易に補正可能な車両運動制御装置を提供することである。
【解決手段】
車両挙動に基づいてブレーキ液圧制御指令値を演算するコントローラと、前記ブレーキ液圧制御指令値に基づいてブレーキ液圧制御を行う油圧ユニットを備えた車両運動制御装置において、前記コントローラは、前記ブレーキ液圧制御を行った時の前記車両挙動に基づいて、次に前記ブレーキ液圧制御を行う時の前記ブレーキ液圧制御指令値を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両運動制御装置に関し、特に、ブレーキ液圧を制御する車両運動制御装置に関する。

従来から、旋回中の車両挙動を制御する装置として、実ヨーレートと目標ヨーレートとの偏差に応じて目標ヨーモーメントを生成し、目標ヨーモーメントから目標制動力を生成し、目標制動力を実現するようにブレーキ液圧を制御する横滑り防止装置が知られている。

横滑り防止装置においては、小型化や低コスト化などの理由で、ブレーキ液圧を測定する液圧センサを無くし、その代わりに、ブレーキの液圧を推定するロジックを作成することによりブレーキ液圧を推定し、その推定結果を元に制動力を制御するものがある。この時、液圧制御において、液圧制御信号を油圧ユニットへ出力してから、実際に液圧が動き出すまでには、通常所定時間遅れる場合があった。この場合、実液圧と推定液圧とに誤差が生じ、車両挙動を精度よく制御することが困難になる。この立ち上がりの遅れを補正した車両運動制御装置としては、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１では、推定液圧に時間遅れを導入することにより、実液圧と推定液圧との誤差の補正を実現している。

特開平８−２４４５９２号公報

しかし、特許文献１の方法では、ユーザーの車両購入前に液圧センサ等を利用して、立ち上がりの遅れを計測し、その遅れ時間を元に補正することはできるが、ユーザー購入後に補正することは現実的に難しい。よって、例えば、ブレーキ液への空気混入やブレーキパッドの磨耗等により、ブレーキ液圧の立ち上がりが変化した場合、液圧の推定精度が低下し、車両運動制御を精度良く行うことが困難になる。

本発明の目的は、実液圧に対する推定液圧の遅れを容易に補正可能な車両運動制御装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の車両運動制御装置は、車両挙動に基づいてブレーキ液圧制御指令値を演算するコントローラと、ブレーキ液圧制御指令値に基づいてブレーキ液圧制御を行う油圧ユニットを備えた車両運動制御装置において、コントローラは、ブレーキ液圧制御を行った時の車両挙動に基づいて、次にブレーキ液圧制御を行う時のブレーキ液圧制御指令値を補正する。

また、本発明の車両運動制御装置のコントローラは、ブレーキ液圧制御指令値に基づいてブレーキ液圧推定値を演算するブレーキ液圧推定値演算手段を備え、車両挙動とブレーキ液圧推定値に基づいてブレーキ液圧制御指令値を演算する。

また、本発明の車両運動制御装置のコントローラは、車両挙動に基づいて目標車両挙動を演算する目標車両挙動演算手段を備え、ブレーキ液圧制御を行った時の目標車両挙動と車両挙動とに基づいて、次にブレーキ液圧制御を行う時のブレーキ液圧推定値を補正するブレーキ液圧推定値補正手段を備える。

また、本発明の車両運動制御装置の目標車両挙動演算手段は、車両挙動に基づいて目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算手段を備え、ブレーキ液圧制御を行った時の目標ヨーモーメントと車両挙動とに基づいて、次にブレーキ液圧制御を行う時のブレーキ液圧推定値を補正するブレーキ液圧推定値補正手段を備える。

また、本発明の車両運動制御装置は、車内外情報を取得する車内外情報取得手段と、車両挙動と車内外情報とに基づいて目標加速度を演算する目標加速度演算手段を備え、ブレーキ液圧制御を行った時の目標加速度と車両挙動に基づいて、次にブレーキ液圧制御を行う時のブレーキ液圧推定値を補正するブレーキ液圧推定値補正手段を備える。

また、本発明の車両運動制御装置は、ブレーキ液圧推定値補正手段によって補正されたブレーキ液圧推定値補正値を記録していく補正値記録存手段と、その補正量が設定値を超えた時にドライバにブレーキの異常を知らせる、ブレーキ異常警報手段を備える。

また、本発明の車両運動制御装置は、予め設定された走行試験モード実行手段を備える。

本発明の車両運動制御装置により、車両運動制御後に、次回のブレーキ液圧推定値が自動で補正され、横滑り防止制御等の車両運動制御を精度良く行うことができる。

以下、本発明に係る実施例を説明する。

図１に、本発明を適用した車両の構成例を示す。

図１の車両は、車両挙動検出手段１と、コントローラ２と、油圧ユニット３と、油圧ブレーキ４ａ〜４ｄで構成される。

車両挙動検出手段１は、車両のヨーレート（ヨー角速度）γ（上から見て反時計回りが正）を検出するヨーレート検出手段と、車両の速度Ｖを検出する速度検出手段と、ハンドルを切った時のハンドル操舵角δを検出する操舵角検出手段で構成される。ヨーレート検出手段は、ジャイロセンサを用いてもよい。速度検出手段は、車輪速センサで車輪速を検出し、その値より速度Ｖを推定してもよいし、外界センサ等を用いて直接速度Ｖを検出してもよい。操舵角検出手段は、操舵角センサを用いてもよい。

コントローラ２は、ヨーレートγと、速度Ｖと、操舵角δから、液圧制御指令値を計算するもので、コンピュータで構成する。コントローラ２の詳細については、後述する。

油圧ユニット３は、液圧制御指令値を受けて、送液用ポンプの駆動とバルブの開閉動作を行い、ブレーキ液圧を制御する手段を有する。

油圧ブレーキ４は、ホイールシリンダ等から構成され、ブレーキ液圧に応じて車両に制動力を発生する手段を有する。

図２を用いて、コントローラ２の動作の一例を説明する。

コントローラ２は、車両挙動演算手段１１，目標車両挙動演算手段１２，推定液圧補正量演算手段１３，ブレーキ液圧推定値補正手段１４，ブレーキ液圧推定値演算手段１５，液圧制御指令手段１６で構成する。

車両挙動演算手段１１は、ヨーレートγから、次式を用いて、ヨーモーメントＭを計算する。

ここで、Ｉは車両のヨー慣性モーメントである。

目標車両挙動演算手段１２は、まず、操舵角δと車速Ｖに基づいて、ドライバ目標ヨーレートｒ_dを決定する。ドライバ目標ヨーレートｒ_dは、車両重量ｍ，ホイールベースｌ，前軸重心間距離ｌ_f，後軸重心間距離ｌ_r，前輪コーナリングパワーＫ_f，後輪コーナリングパワーＫ_r，ステアリングギア比ｎから、以下の式で計算する（参考文献：安部正人「自動車の運動と制御 第二版」山海堂）。これらの値は、予め実験などにより求めておく。ただし、ｓはラプラス演算子である。

次に、ヨーレートγと、目標ヨーレートｒ_dから、次式を用いて、目標ヨーモーメントＭ_dを計算する。ただし、ｃ₁はゲインであり、走行実験を元に予め設定しておく。

推定液圧補正量演算手段１３は、車両運動制御終了後に、ヨーモーメントＭと目標ヨーモーメントＭ_dとの時系列データに基づいて、推定液圧補正量ｔ_dを決定する。推定液圧補正量演算手段１３の詳細については、後述する。

ブレーキ液圧推定値補正手段１４は、推定液圧補正量ｔ_dを用いて、各車輪の液圧推定値Ｐ^_FL(ｔ)，Ｐ^_FR(ｔ)，Ｐ^_RL(ｔ)，Ｐ^_RR(ｔ)に時間遅れを導入する。すなわち、液圧推定値Ｐ^_FL(ｔ)，Ｐ^_FR(ｔ)，Ｐ^_RL(ｔ)，Ｐ^_RR(ｔ)を、補正液圧推定値Ｐ^_FL(ｔ−ｔ_d)，Ｐ^_FR(ｔ−ｔ_d)，Ｐ^_RL(ｔ−ｔ_d)，Ｐ^_RR(ｔ−ｔ_d)へ変換する。

ブレーキ液圧推定値演算手段１５は、液圧制御指令手段１６によって生成された液圧制御指令値から、液圧推定値Ｐ^_FL(ｔ)，Ｐ^_FR(ｔ)，Ｐ^_RL(ｔ)，Ｐ^_RR(ｔ)を計算する。ブレーキ液圧推定値演算手段１５の詳細については、後述する。

液圧制御指令手段１６は、まず、目標ヨーモーメントＭ_dを元に、次式を用いて、目標制動力Ｆ^* _FL，Ｆ^* _FR，Ｆ^* _RL，Ｆ^* _RRを計算する。ここで、目標制動力Ｆ^* _FL，Ｆ^* _RL及びＦ^* _FR，Ｆ^* _RRの配分については、走行実験を元に予め設定しておく。また、Ｄは車両のトレッドである。

次に、計算された目標制動力Ｆ^* _FL，Ｆ^* _FR，Ｆ^* _RL，Ｆ^* _RRから、次式を用いて、目標液圧Ｐ^* _FL，Ｐ^* _FR，Ｐ^* _RL，Ｐ^* _RRを計算する。ここで、ｒ_tはタイヤ半径、μはブレーキパッドとブレーキディスクとの摩擦係数、Ａ_rはシリンダ断面積、ｒ_cはブレーキの有効半径である。

次に、補正液圧推定値Ｐ^_FL(ｔ−ｔ_d)，Ｐ^_FR(ｔ−ｔ_d)，Ｐ^_RL(ｔ−ｔ_d)，Ｐ^_RR(ｔ−ｔ_d)から、目標液圧Ｐ^* _FL，Ｐ^* _FR，Ｐ^* _RL，Ｐ^* _RRを実現するポンプ回転数とバルブ開閉動作を液圧制御指令値として生成する。

図３を用いて、推定液圧補正量演算手段１４の動作の一例を説明する。図３は、車両運動制御開始から終了までの、ヨーモーメントＭと目標ヨーモーメントＭ_dとの時系列データである。推定液圧補正量演算手段１４は、目標ヨーモーメントが最大になった時刻ｔ_Mdと、実ヨーモーメントが最大になった時刻ｔ_Mと、ゲインｃ₂から、次式を用いて、推定液圧補正量ｔ_dを計算する。

ここで、ゲインｃ₂は、実験を元に予め設定しておく。

図４を用いて、ブレーキ液圧推定値演算手段１５の詳細を説明する。

まず、ある時刻ｔ＝ｔ₁における、液圧制御指令手段１８によって生成された液圧制御指令値(ポンプ駆動回転数とバルブ開閉動作)と、液圧推定値Ｐ^_FL(ｔ₁)，Ｐ^_FR(ｔ₁)，Ｐ^_RL(ｔ₁)，Ｐ^_RR(ｔ₁)を元に、液圧制御実行後（時刻ｔ＝ｔ₂＞ｔ₁）のホイールシリンダ液量推定値Ｑ^_FL(ｔ₂)，Ｑ^_FR(ｔ₂)，Ｑ^_RL(ｔ₂)，Ｑ^_RR(ｔ₂)を、ホイールシリンダ液量演算手段２１で演算する。この演算は、例えば、予め実験により液圧制御指令値とホイールシリンダ液圧に対するホイールシリンダ液量の関係を計測し、そのデータをマップ化したものを用いて計算する。次に、ホイールシリンダ液圧演算２２で、ホイールシリンダ液量推定値Ｑ^_FL，Ｑ^_FR，Ｑ^_RL，Ｑ^_RRから、液圧推定値Ｐ^_FL(ｔ)，Ｐ^_FR(ｔ)，Ｐ^_RL(ｔ)，Ｐ^_RR(ｔ)を演算する。この演算は、例えば、予め実験によりホイールシリンダ液量とホイールシリンダ液圧の関係を計測し、そのデータをマップ化したものを利用する。

本発明の車両運動制御装置は、車両運動制御終了後に、実車両挙動と目標車両挙動とを元に推定液圧補正量ｔ_dを計算し、液圧推定値を補正する。よって、自動車の機械的なばらつき等を補正し、横滑り防止制御等の車両運動制御の精度向上や再現性の向上が可能になる。その結果、車両挙動をより安定化でき、スピンやドリフト等の発生率を著しく低下させ、安全な走行を実現できる。

図５に、本発明を適用した車両の構成例を示す。

図５の車両は、車両挙動検出手段１と、コントローラ２と、油圧ユニット３と、油圧ブレーキ４と、車内外情報取得手段５で構成される。

車両挙動検出手段１と、コントローラ２と、油圧ユニット３と、油圧ブレーキ４は、実施例１と同様である。

車内外情報取得手段５は、前車との車間距離，ナビ情報より得られた自車の位置，運転手の運転状態等の、車内外情報を取得する。

図６を用いて、コントローラ２の動作の一例を説明する。

コントローラ２は、車両挙動演算手段１１，目標車両挙動演算手段１２，推定液圧補正量演算手段１３，ブレーキ液圧推定値補正手段１４，ブレーキ液圧推定値演算手段１５，液圧制御指令手段１６で構成する。

ブレーキ液圧推定値演算手段１４は、実施例１と同様である。

車両挙動演算手段１１は、ここでは、速度Ｖを時間で微分することにより、加速度Ａを計算する。

目標車両挙動演算手段１２は、ここでは、車速Ｖと車内外情報から、予め設定した条件を元に、目標加速度Ａ_dを決定する。ここで、予め設定した条件とは、例えば、ある車速Ｖで走行中に車間距離がある距離以下になった場合に、車間距離を維持するように加減速を決定することや、ナビ情報よりカーブを検出した場合に、ある速度以下にする加速度を決定することや、運転手の居眠りを検出した場合に速度を０にする加速度を決定するといったもので、実験を元に設定してある。

推定液圧補正量演算手段１３は、ここでは、車両運動制御終了後に、加速度Ａと目標加速度Ａ_dとの時系列データに基づいて、推定液圧補正量ｔ_dを決定する。推定液圧補正量演算手段１３の詳細については、後述する。

ブレーキ液圧推定値演算手段１５は、ここでは、液圧制御指令手段１６によって生成された液圧制御指令値から、推定液圧Ｐ^_FL(ｔ)，Ｐ^_FR(ｔ)，Ｐ^_RL(ｔ)，Ｐ^_RR(ｔ)を計算する。

液圧制御指令手段１６は、ここでは、目標加速度Ａ_dを元に、次式を用いて、目標制動力Ｆ^* _FL，Ｆ^* _FR，Ｆ^* _RL，Ｆ^* _RRを計算する。ここで、目標制動力Ｆ^* _FL，Ｆ^* _RL，Ｆ^* _FR，Ｆ^* _RRの配分については、走行実験を元に予め設定しておく。

ここで、ｍは車両重量である。目標制動力から液圧制御指令値までの演算は、実施例１と同じである。

図７を用いて、推定液圧補正量演算手段１４の動作の一例を説明する。図３は、車両運動制御開始から終了までの、加速度Ａと目標加速度Ａ_dとの時系列データである。推定液圧補正量演算手段１４は、目標加速度Ａ_dが最大になった時刻ｔ_Adと、加速度Ａが最大になった時刻ｔ_Aと、ゲインｃ₃から、次式を用いて、推定液圧補正量ｔ_dを計算する。

ここで、ゲインｃ₂は、実験を元に予め設定しておく。

推定液圧補正量ｔ_dは、ブレーキ液への空気混入量やブレーキパッドの磨耗量等に応じて変化する。よって、この変化量が大きいということは、ブレーキ液やブレーキパッドが消耗しているということを表す。

上記の関係を用いれば、推定液圧補正量ｔ_dの値を保存し、その値の合計値によって、経年変化によるブレーキ特性変化を推定し、ドライバへ、ブレーキ液やブレーキパッドの交換を警告することが可能になる。警告のタイミングは、例えば、合計値が予め設定したしきい値を越えたときに行ってもよい。

これにより、警告を元にドライバがブレーキ液やブレーキパッドを交換することによって、ブレーキ特性の劣化によって生じる車両運動制御の精度低下を未然に防ぐことができる。

コントローラ２には、予め決められた走行パターンを実施する走行試験モード実行手段があってもよい。例えば、ある速度Ｖで走行させ、減速度Ａで減速させる。この時の目標減速度と実際の減速度を比較し、補正量を計算する。この場合、走行条件を予め設定しているため、より正確に補正を行うことができる。また、ブレーキ液交換時やブレーキパッド交換時等、ブレーキ特性が大きく変化する可能性があるときに、液圧推定値の補正を安全に行うこともできる。また、例えば、ブレーキの液圧推定値の補正を車検時等に限定したい場合は、実行スイッチ等を一般ユーザーが使用困難な場所に設置することにより、限定できる。

本発明を適用した車両の構成例。 コントローラ２で行う演算の一例。 推定液圧補正量演算手段１３の動作の一例。 ブレーキ液圧推定値演算手段１５の動作の詳細。 本発明を適用した車両の構成例。 コントローラ２で行う演算の一例。 推定液圧補正量演算手段１３の動作の一例。

符号の説明

１ 車両挙動検出手段
２ コントローラ
３ 油圧ユニット
４ 油圧ブレーキ
５ 車内外情報取得手段
１１ 車両挙動演算手段
１２ 目標車両挙動演算手段
１３ 推定液圧補正量演算手段
１４ ブレーキ液圧推定値補正手段
１５ ブレーキ液圧推定値演算手段
１６ 液圧制御指令手段
２１ ホイールシリンダ液量演算
２２ ホイールシリンダ液圧演算

Claims (8)

1. 車両挙動に基づいてブレーキ液圧制御指令値を演算するコントローラと、前記ブレーキ液圧制御指令値に基づいてブレーキ液圧制御を行う油圧ユニットとを備えた車両運動制御装置において、
   前記コントローラは、ブレーキ液圧制御を行った時の車両挙動に基づいて、次にブレーキ液圧制御を行う時のブレーキ液圧制御指令値を補正することを特徴とする車両運動制御装置。
2. 車内外情報を取得する車内外情報取得手段と、車両挙動と車内外情報に基づいてブレーキ液圧制御指令値を演算するコントローラと、ブレーキ液圧制御指令値に基づいてブレーキ液圧制御を行う油圧ユニットとを備えた車両運動制御装置において、
   前記コントローラは、ブレーキ液圧制御を行った時の車両挙動と車内外情報に基づいて、次にブレーキ液圧制御を行う時のブレーキ液圧制御指令値を補正することを特徴とする車両運動制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両運動制御装置において、
   前記コントローラは、ブレーキ液圧制御指令値に基づいてブレーキ液圧推定値を演算するブレーキ液圧推定値演算手段を備え、車両挙動とブレーキ液圧推定値に基づいてブレーキ液圧制御指令値を演算することを特徴とする車両運動制御装置。
4. 請求項３に記載の車両運動制御装置において、
   前記コントローラは、車両挙動に基づいて目標車両挙動を演算する目標車両挙動演算手段と、ブレーキ液圧制御を行った時の目標車両挙動と車両挙動とに基づいて、次にブレーキ液圧制御を行う時のブレーキ液圧推定値を補正するブレーキ液圧推定値補正手段を備えることを特徴とする車両運動制御装置。
5. 請求項４に記載の車両運動制御装置において、
   前記目標車両挙動演算手段は、車両挙動に基づいて目標ヨーモーメントを演算する目標ヨーモーメント演算手段と、ブレーキ液圧制御を行った時の目標ヨーモーメントと車両挙動に基づいて、次にブレーキ液圧制御を行う時のブレーキ液圧推定値を補正するブレーキ液圧推定値補正手段を備えることを特徴とする車両運動制御装置。
6. 請求項４に記載の車両運動制御装置において、
   前記目標車両挙動演算手段は、車両挙動と車内外情報に基づいて目標加速度を演算する目標加速度演算手段と、ブレーキ液圧制御を行った時の目標加速度と車両挙動に基づいて、次にブレーキ液圧制御を行う時のブレーキ液圧推定値を補正するブレーキ液圧推定値補正手段を備えることを特徴とする車両運動制御装置。
7. 請求項３乃至６のいずれか１項に記載の車両運動制御装置において、
   前記ブレーキ液圧推定値補正手段によって補正されたブレーキ液圧推定値補正値を記録していく補正値記録存手段と、その補正量が設定値を超えた時にドライバにブレーキの異常を知らせる、ブレーキ異常警報手段を備えることを特徴とする車両運動制御装置。
8. 請求項１乃至７いずれか１項に記載の車両運動制御装置において、
   予め設定された走行試験モード実行手段を備えることを特徴とする車両運動制御装置。

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