JP2012051476A - 車両の制動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両挙動を適切に保つ際のブレーキ制御量を最小化してドライバが感じる減速度（失速感）を最小とし、且つ、ブレーキ負荷を低減する。
【解決手段】エンジン駆動力を算出し、エンジン駆動力の時間的な変化量（駆動力の変化量）を算出し、車両に作用する走行抵抗を算出し、これら駆動力の変化量と走行抵抗とに基づいて、走行抵抗により発生する減速度を、ドライバが違和感なく許容できる（失速感として感じない）減速度として用いて、走行抵抗以上で、且つ、駆動力の変化量以下の車輪に付加する制動力（付加制動力）を設定して、この付加制動力を基に、目標ブレーキ液圧を算出してブレーキ駆動部１５に出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、加速時におけるアンダーステア傾向を防止する車両の制動力制御装置に関する。

近年、車両においては、制動力を利用して車両挙動を適切に保つ様々な技術が開発され実用化されている。例えば、車両が旋回中に加速を行うと、接地荷重の移動により、車両にはアンダーステア傾向が現れ、このようなアンダーステア傾向が生じることをブレーキ制御によって防止する技術が知られている。このようなブレーキ制御では、ブレーキ制御が作動した際に、ドライバが感じる減速度（失速感）は、ブレーキ負荷の面でも極力減らすことが望ましい。そこで、例えば、特開２００４−２１０１５１号公報（以下、特許文献１）では、前後輪の差動を制限している４輪駆動状態であり、かつ、制動トルク制御手段により制動トルクを付与している旋回挙動制御時に、駆動源の出力を増加させる駆動トルク補正を行う技術が開示されている。

特開２００４−２１０１５１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示されるような駆動トルク補正を行う技術では、エンジン制御でドライバの感じる減速度（失速感）を解消することは可能であるが、ブレーキへの負荷軽減とははならないという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両挙動を適切に保つ際のブレーキ制御量を最小化してドライバが感じる減速度（失速感）を最小とし、且つ、ブレーキ負荷を低減することができる車両の制動力制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両が発生する駆動力を算出する駆動力算出手段と、上記駆動力の時間的な変化量を算出する駆動力変化量算出手段と、車両に作用する走行抵抗を算出する走行抵抗算出手段と、上記駆動力の時間的な変化量と上記走行抵抗とに基づいて、上記走行抵抗以上で、且つ、上記駆動力の時間的な変化量以下の車輪に付加する制動力を設定する制動力設定手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両の制動力制御装置によれば、車両挙動を適切に保つ際のブレーキ制御量を最小化してドライバが感じる減速度（失速感）を最小とし、且つ、ブレーキ負荷を低減することが可能となる。

本発明の実施の一形態による、制動力制御装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施の一形態による、制御部の機能ブロック図である。 本発明の実施の一形態による、制動力制御プログラムのフローチャートである。 本発明の実施の一形態による、旋回状態に応じた制御ゲインの特性図である。 本発明の実施の一形態による、駆動力の変化量と走行抵抗とに基づいて設定される付加制動力の説明図である。 本発明の実施の一形態による、制動力制御の一例を示すタイムチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１において、符号１は車両を示し、車両前部に配置されたエンジン２による駆動力は、このエンジン２後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）３からトランスミッション出力軸３ａを経てセンターディファレンシャル装置４に伝達される。

このセンターディファレンシャル装置４から、リヤドライブ軸５、プロペラシャフト６、ドライブピニオン７を介して後輪終減速装置８に入力される一方、センターディファレンシャル装置４から、フロントドライブ軸９を介して前輪終減速装置１０に入力される。ここで、自動変速装置３、センターディファレンシャル装置４および前輪終減速装置１０等は、一体にケース１１内に設けられている。

後輪終減速装置８に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１２rlを経て左後輪１３rlに、後輪右ドライブ軸１２rrを経て右後輪１３rrに伝達される。一方、前輪終減速装置１０に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１２flを経て左前輪１３flに、前輪右ドライブ軸１２frを経て右前輪１３frに伝達される。

符号１５は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部１５には、ドライバにより操作されるブレーキペダル１６と接続されたマスターシリンダ１７が接続されており、ドライバがブレーキペダル１６を操作する（踏み込む）とマスターシリンダ１７により、ブレーキ駆動部１５を通じて、４輪１３fl，１３fr，１３rl，１３rrの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリンダ１８fl，右前輪ホイールシリンダ１８fr，左後輪ホイールシリンダ１８rl，右後輪ホイールシリンダ１８rr）にブレーキ圧が導入され、これにより４輪にブレーキがかかって制動される。

ブレーキ駆動部１５は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、入力信号に応じて、各ホイールシリンダ１８fl，１８fr，１８rl，１８rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に構成されている。ブレーキ駆動部１５には、後述する制御部２０から制御信号（目標ブレーキ液圧Ｐbt）が入力される。

制御部２０には、車速センサ２１、アクセル開度センサ２２、エンジン回転数センサ２３、横加速度センサ２４、トランスミッション制御装置２５が接続されており、車速Ｖ、アクセル開度θｐ、エンジン回転数ωｅ、車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、主変速ギヤ比ｉが、それぞれ入力される。

そして、制御部２０は、これらの入力信号に基づいて、 エンジン駆動力Ｆｄを算出し、エンジン駆動力Ｆｄの時間的な変化量（駆動力の変化量）ΔＦd0を算出し、車両に作用する走行抵抗Ｆｒを算出し、これら駆動力の変化量ΔＦd0と走行抵抗Ｆｒとに基づいて、走行抵抗Ｆｒ以上で、且つ、駆動力の変化量ΔＦd0以下の車輪に付加する制動力（付加制動力）を設定して、この付加制動力を基に、目標ブレーキ液圧Ｐbtを算出してブレーキ駆動部１５に出力するように構成されている。

このため、制御部２０は、図２に示すように、エンジン駆動力算出部２０ａ、走行抵抗算出部２０ｂ、駆動力の変化量算出部２０ｃ、減衰処理前付加制動力算出部２０ｄ、減衰処理後付加制動力算出部２０ｅ、目標ブレーキ力算出部２０ｆ、目標ブレーキ液圧算出部２０ｇから主要に構成されている。

エンジン駆動力算出部２０ａは、アクセル開度センサ２２からアクセル開度θｐが入力され、エンジン回転数センサ２３からエンジン回転数ωｅが入力され、トランスミッション制御装置２５から主変速ギヤ比ｉが入力される。そして、例えば、以下の（１）式により、エンジン駆動力Ｆｄを算出し、駆動力の変化量算出部２０ｃに出力する。
Ｆｄ＝ｆ（θｐ，ωｅ）・（ｉ・Ｇｆ）／Ｒｔ …（１）
ここで、ｆ（θｐ，ωｅ）は、予め設定しておいたマップ（エンジン特性のマップ）を参照して、アクセル開度θｐ、エンジン回転数ωｅを基に推定する、エンジン出力トルクである。また、Ｇｆはファイナルギヤ比、Ｒｔはタイヤ径である。

尚、エンジン駆動力Ｆｄは、以下の（１）’式で算出するようにしても良い。
Ｆｄ＝ｆ（υａ）・（ｉ・Ｇｆ）／Ｒｔ …（１）’
ここで、ｆ（υａ）は、予め設定しておいたマップ（エンジン特性のマップ）を参照して、吸入空気量υａを基に算出する、実際のエンジン出力トルクである
このように、エンジン駆動力算出部２０ａは、駆動力算出手段として設けられている。

走行抵抗算出部２０ｂは、車速センサ２１から車速Ｖが入力される。そして、例えば、以下の（２）式により、車両に作用する走行抵抗Ｆｒを算出して減衰処理前付加制動力算出部２０ｄに出力する。
Ｆｒ＝ｍ・ｇ・μＲ …（２）
ここで、ｍは車両質量、ｇは重力加速度、μＲは転がり（走行抵抗）係数（例えば、車速Ｖの関数）である。

このように、走行抵抗算出部２０ｂは、走行抵抗算出手段として設けられている。

駆動力の変化量算出部２０ｃは、エンジン駆動力算出部２０ａからエンジン駆動力Ｆｄが入力される。そして、例えば、以下の（３）式により、エンジン駆動力Ｆｄの時間的な変化量（駆動力の変化量）ΔＦd0を算出し、減衰処理前付加制動力算出部２０ｄに出力する。
ΔＦd0＝Ｆｄ−（１／（１＋Ｔｌ・ｓ））・Ｆｄ …（３）
ここで、Ｔｌはローパスフィルタの時定数、ｓはラプラス演算子である。このように、駆動力の変化量算出部２０ｃは、駆動力変化量算出手段として設けられている。

減衰処理前付加制動力算出部２０ｄは、走行抵抗算出部２０ｂから走行抵抗Ｆｒが入力され、駆動力の変化量算出部２０ｃから駆動力の変化量ΔＦd0が入力される。そして、以下の場合分けした（４）式、（５）式により、車輪に付加する減衰処理前の制動力（減衰処理前付加制動力）Ｆdtsを算出し、減衰処理後付加制動力算出部２０ｅに出力する。・ΔＦd0＞Ｆｒの場合：Ｆdts＝ΔＦd0 …（４）
・ΔＦd0≦Ｆｒの場合：Ｆdts＝Ｆｒ …（５）
以上の（４）式、（５）式により設定される減衰処理前付加制動力Ｆdtsは、走行抵抗Ｆｒ以上で、且つ、駆動力の変化量ΔＦd0以下の付加制動力となっており、図５で、詳細に説明する。すなわち、車両が平坦路をコースティングしており、ブレーキ制御も無い場合、ドライバがアクセル操作をしていないΔＦd0＝０のときには、この車両には走行抵抗による減速度（Ｆｒ／ｍ）が作用する。この状態から、ドライバが次第にアクセル操作を行ってΔＦd0が増加されると、発生する駆動力により、車両は次第に加速されていくことになる（図５中、一点波線参照）。

本実施形態によるブレーキ制御では、この走行抵抗により発生する減速度（Ｆｒ／ｍ）を、ドライバが違和感なく許容できる（失速感として感じない）減速度として減衰処理前付加制動力Ｆdtsとして設定するようになっている。

従って、ドライバがアクセル操作をしていないΔＦd0＝０のときには、この車両には、走行抵抗による減速度（Ｆｒ／ｍ）を基準に設定した（２・Ｆｒ／ｍ）の減速度が加わることとなる。この状態から、ドライバが次第にアクセル操作を行ってΔＦd0が増加されると、発生する駆動力により、車両は次第に加速されていくが、ΔＦd0＝ΔＦｒとなった以降からは、減衰処理前付加制動力ＦdtsはΔＦd0に設定されて、車両に作用する減速度は（Ｆｒ／ｍ）となる。このΔＦd0に設定された減衰処理前付加制動力Ｆdtsは、駆動力の変化量であり、ドライバのアクセル操作が小さくなると小さく設定され、また、後述する減衰処理により次第に減衰されて車両に設定されることになる。

減衰処理後付加制動力算出部２０ｅは、減衰処理前付加制動力算出部２０ｄから減衰処理前付加制動力Ｆdtsが入力される。そして、例えば、以下の（６）式により、時間の経過と共に減衰させて、減衰処理後の付加制動力Ｆdtdを算出し、目標ブレーキ力算出部２０ｆに出力する。
Ｆdtd＝（Ｔｈ・ｓ／（１＋Ｔｈ・ｓ））・Ｆdts …（６）
ここで、Ｔｈはハイパスフィルタの時定数である。

尚、本実施の形態の例では、減衰処理をハイパスフィルタで行う例を示しているが、減衰処理は、フィルタ以外の方法で行っても良い。このように、減衰処理前付加制動力算出部２０ｄ、減衰処理後付加制動力算出部２０ｅは、制動力設定手段として設けられている。

目標ブレーキ力算出部２０ｆは、横加速度センサ２４から車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が入力され、減衰処理後付加制動力算出部２０ｅから減衰処理後の付加制動力Ｆdtdが入力される。そして、以下の（７）式により、目標ブレーキ力Ｆdtを算出し、目標ブレーキ液圧算出部２０ｇに出力する。
Ｆdt＝Ｆdtd・Ｇｃ …（７）
ここで、Ｇｃは、例えば、予め実験、計算等により設定しておいた図４に示すようなマップを参照して設定される、旋回状態に応じた制御ゲインである。

目標ブレーキ液圧算出部２０ｇは、目標ブレーキ力算出部２０ｆから目標ブレーキ力Ｆdtが入力される。そして、例えば、以下の（８）式により、目標ブレーキ液圧Ｐbtを算出してブレーキ駆動部１５に出力する。
Ｐbt＝Ｆdt・Ｋｂ …（８）
ここで、Ｋｂはブレーキ諸元（ホイールシリンダ径等）によって定まる定数である。

次に、上述の制御部２０で実行される制動力制御プログラムを、図３のフローチャートで説明する。
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）Ｓ１０１で、必要パラメータ、すなわち、車速Ｖ、アクセル開度θｐ、エンジン回転数ωｅ、車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、主変速ギヤ比ｉを読み込む。

次に、Ｓ１０２に進み、エンジン駆動力算出部２０ａで、前述の（１）式、或いは、（１）’式により、エンジン駆動力Ｆｄを算出する。

次いで、Ｓ１０３に進み、走行抵抗算出部２０ｂで、前述の（２）式により、車両に作用する走行抵抗Ｆｒを算出する。

次に、Ｓ１０４に進み、駆動力の変化量算出部２０ｃで、前述の（３）式により、エンジン駆動力Ｆｄの時間的な変化量（駆動力の変化量）ΔＦd0を算出する。

次いで、Ｓ１０５に進み、減衰処理前付加制動力算出部２０ｄで、前述の（４）式、（５）式により、走行抵抗Ｆｒ以上で、且つ、駆動力の変化量ΔＦd0以下の減衰処理前付加制動力Ｆdtsを設定する。

次に、Ｓ１０６に進み、減衰処理後付加制動力算出部２０ｅで、前述の（６）式により、時間の経過と共に減衰する減衰処理後の付加制動力Ｆdtdを算出する。

次いで、Ｓ１０７に進んで、目標ブレーキ力算出部２０ｆで、前述の（７）式により、目標ブレーキ力Ｆdtを算出する。

そして、Ｓ１０８に進み、目標ブレーキ液圧算出部２０ｇで、前述の（８）式により、目標ブレーキ液圧Ｐbtを算出して、ブレーキ駆動部１５に出力してプログラムを抜ける。

このように、本発明の実施の形態によれば、エンジン駆動力Ｆｄを算出し、エンジン駆動力Ｆｄの時間的な変化量（駆動力の変化量）ΔＦd0を算出し、車両に作用する走行抵抗Ｆｒを算出し、これら駆動力の変化量ΔＦd0と走行抵抗Ｆｒとに基づいて、走行抵抗により発生する減速度（Ｆｒ／ｍ）を、ドライバが違和感なく許容できる（失速感として感じない）減速度として用いて、走行抵抗Ｆｒ以上で、且つ、駆動力の変化量ΔＦd0以下の付加制動力を設定するように構成されている。このため、車両挙動を適切に保つ際のブレーキ制御量を最小化してドライバが感じる減速度（失速感）を最小とし、且つ、ブレーキ負荷を低減することが可能となっている。

この際、エンジン駆動力Ｆｄを、前述の（１）式を用いて、アクセル開度θｐとエンジン回転数ωｅを基に推定したエンジン出力トルクを用いて算出するようにすれば、ブレーキ制御の応答性を良好にすることが可能である。また、エンジン駆動力Ｆｄを、前述の（１）’式を用いて、吸入空気量υａを基に算出する実際のエンジン出力トルクを用いて算出するようにすれば、より確実に減速感の発生を防止することが可能となる。

以上の本発明の実施の形態の作用効果の一例を、図６のタイムチャートで説明する。
平坦路をコースティングしている車両において、先ず、時刻ｔ０から時刻ｔ２まで踏み増して、その後は一定に保つアクセル操作を行った場合、アクセル操作を開始した時刻ｔ０では、車両挙動を適切に保つべく（アンダーステア傾向を防止するべく）、本発明のブレーキ制御では、ドライバが違和感なく許容できる（失速感として感じない）、走行抵抗Ｆｒを基準として設定される、（２・Ｆｒ／ｍ）の減速度が作用される。そして、車両に作用する減速度は、アクセル開度の増加と共に、ドライバのアクセル操作に伴って、ドライバにとって自然な感覚で減少され、ΔＦd0＝Ｆｒとなる時刻ｔ１からは、車両には、走行抵抗Ｆｒと同じ値の減速度が作用される。そして、時刻ｔ３で、駆動力の変化量ΔＦd0が略０となり、また、設定される付加制動力は、減衰して設定されることにより、０となって、増加されたアクセル開度による加速度に復帰して、その後、ドライバの要求する加速度となる。

この際、従来の制御では、アクセル操作を開始した時刻ｔ０で、車両挙動を適切に保つべく（アンダーステア傾向を防止するべく）、ブレーキ制御を実行した場合には、そのブレーキ力が大きすぎて、図６中の領域Ａで示すような、減速度（失速感）を感じさせる領域があったが、本発明によれば、このような領域を排除することができ、ブレーキ制御量を最小化してドライバが感じる減速度（失速感）を最小とすることができる。このような、失速感の発生を防止するために、駆動力を発生させて補うことも考えられるが、この方法では、ブレーキ負荷を軽減することはできない。そこで本発明では、車両挙動を適切に保つ際のブレーキ制御量を最小化してドライバが感じる減速度（失速感）を最小とし、且つ、ブレーキ負荷を低減するのである。尚、単純に、時刻ｔ０におけるブレーキ力を最小化するだけでは、車両挙動を適切に保つためのブレーキ力が不足して適切な車両挙動制御を実現することが困難となってしまう。

１ 車両
２ エンジン
３ 自動変速装置
４ センターディファレンシャル装置
１３fl、１３fr、１３rl、１３rr 車輪
１５ ブレーキ駆動部
１８fl、１８fr、１８rl、１８rr ホイールシリンダ
２０ 制御部
２０ａ エンジン駆動力算出部（駆動力算出手段）
２０ｂ 走行抵抗算出部（走行抵抗算出手段）
２０ｃ 駆動力の変化量算出部（駆動力変化量算出手段）
２０ｄ 減衰処理前付加制動力算出部（制動力設定手段）
２０ｅ 減衰処理後付加制動力算出部（制動力設定手段）
２０ｆ 目標ブレーキ力算出部
２０ｇ 目標ブレーキ液圧算出部
２１ 車速センサ
２２ アクセル開度センサ
２３ エンジン回転数センサ
２４ 横加速度センサ
２５ トランスミッション制御装置

Claims (3)

1. 車両が発生する駆動力を算出する駆動力算出手段と、
   上記駆動力の時間的な変化量を算出する駆動力変化量算出手段と、
   車両に作用する走行抵抗を算出する走行抵抗算出手段と、
   上記駆動力の時間的な変化量と上記走行抵抗とに基づいて、上記走行抵抗以上で、且つ、上記駆動力の時間的な変化量以下の車輪に付加する制動力を設定する制動力設定手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の制動力制御装置。
2. 上記制動力設定手段は、上記設定した制動力を時間に応じた減衰処理して算出することを特徴とする請求項１記載の車両の制動力制御装置。
3. 上記駆動力算出手段は、アクセル開度に基づく駆動力と実際に発生している駆動力の少なくともどちらかの駆動力を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の制動力制御装置。

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