JP2013133002A - 車両の制動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気モータによって制動トルクを発生する車両の制動制御装置であって、回転部材（ブレーキディスク）に変形が生じた場合においても、車輪制動トルク変動が助長されることなく、制動トルク制御が適切に実行され得るものを提供すること。
【解決手段】摩擦部材がブレーキディスクを押す力の目標値と実際値との差に基づいて、押し力のフィードバック制御が実行される。前記実際値として、押し力の検出値Ｆｂａそれ自体ではなく「制限値Ｌｍｔに基づいてＦｂａの時間変化量に制限を加えた制限押し力Ｆｂｓ」が使用される。制限値Ｌｍｔは、電気モータの速度ｄＭｋｔ（ｄＭｋａ）、車輪速度Ｖｗａ、及び、摩擦部材の温度の時間変化量ΔＴｍｐに基づいて設定される。Ｌｍｔは、ｄＭｋｔ（ｄＭｋａ）の増加に従って、並びに、温度の時間変化量ΔＴｍｐの増加に従って増加するように、且つ、車輪速度Ｖｗａの低下に従って増加するように設定される。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両の制動制御装置に関する。

従来より、電気モータによって制動トルクを発生する車両の制動制御装置が知られている。この種の装置では、通常、運転者による車両の制動操作部材の操作量に基づいて指示電流（目標電流）が演算され、指示電流に基づいて電気モータが制御される。これにより、制動操作部材の操作に応じた制動トルクが車輪に付与される。

この種の装置に関し、特許文献１には、以下のことが記載されている。即ち、制動中の摩擦熱等によってディスクロータの摺動面に肉厚変動が生じることがある。特に、制動時においてこの肉厚変動によってブレーキトルク変動が発生すると、車体の振動（ジャダー）、或いは、ブレーキ鳴きが引き起こされ得る。そこで、ディスクロータの回転数に比例したブレーキトルク変動が発生した場合に、その振動を打ち消すように電動キャリパが作動させられる。これにより、ディスクロータの振動が能動的に減衰される。

特開２０００−２８３１９３号公報

ところで、ディスクロータ（ブレーキディスクともいう）に厚さ方向の変動（厚さのバラツキ）がある場合、この変動によって車輪の制動トルクの変動が引き起こされる。例えば、摩擦部材（ブレーキパッド）のブレーキディスクに対する位置が固定されているとすると、ブレーキディスクの厚さ変動は、ブレーキキャリパ全体の剛性によって吸収される。そのため、摩擦部材がブレーキディスクを押す力が変動し、この結果、車輪の制動トルクが変動する。このような振動現象は、ブレーキドラムが変形した場合等、ドラムブレーキにおいても起こり得る。

このような車輪の制動トルク変動を抑制するために、特許文献１に記載される装置のように電動キャリパが積極的に制御されるものが提案されている。他方、摩擦部材がブレーキディスクを押す力を検出し、この検出結果（実際の押し力）に基づいてフィードバック制御が実行される場合であっても、この制動トルク変動は低減され得る。しかしながら、押し力のフィードバック制御を具現化する場合には、制御系（システム）の応答性が考慮される必要がある。

以下、図８を参照しながら、システムの応答（入力に対する出力の変化）と制動トルク変動との関係を説明する。先ず、システムの応答性が高い場合について説明する。この場合、フィードバック制御による補償押し力（変動を抑制するための押し力）が、ブレーキディスクの厚さ変動に起因する押し力の変動（以下、押し力変動という）に対して時間遅れなく追従するように演算され得る。この結果、押し力変動が低減され、制動トルクの変動が効果的に低減され得る。

一方、システムの応答性が低く、前記時間遅れがある場合（押し力変動にシステムが追従できない場合）には、制動トルク変動の抑制効果が減少する。更に、押し力変動は、車輪の回転速度（即ち、車両の速度）の増加に従って、その周波数が高くなる。この結果、補償押し力の時間遅れの増加によって補償押し力の変動が押し力変動に対して逆位相になると、制動トルクの変動が助長される。

更に、実際の押し力の変動は、電気モータを駆動する通電量（例えば、電流）の変動を引き起こす。そのため、電気モータの制御が煩雑となり、電力消費も大きくなる。

本発明は、上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、摩擦部材（例えば、ブレーキパッド）が回転部材（例えば、ブレーキディスク）を押す力をフィードバック制御する制動制御装置であって、回転部材に変形が生じた場合においても、車輪制動トルクの変動が助長されることなく、制動トルク制御が適切に実行され得るものを提供することにある。

本発明に係る車両の制動制御装置は、運転者による車両の制動操作部材（ＢＰ）の操作量（Ｂｐａ）を取得する操作量取得手段（ＢＰＡ）と、前記車両の車輪（ＷＨＬ）に固定された回転部材（ＫＴＢ）に電気モータ（ＭＴＲ）を介して摩擦部材（ＭＳＢ）を押し付けることによって前記車輪（ＷＨＬ）に対する制動トルクを発生させる制動手段（ＢＲＫ）と、前記回転部材（ＫＴＢ）に対する前記摩擦部材（ＭＳＢ）の押し力（Ｆｂａ）を取得する押し力取得手段（ＦＢＡ）と、前記操作量（Ｂｐａ）及び前記押し力（Ｆｂａ）に基づいて目標通電量（Ｉｍｔ）を演算し、前記目標通電量（Ｉｍｔ）に基づいて前記電気モータ（ＭＴＲ）を制御する制御手段（ＣＴＬ）と、を備える。

本発明の特徴は、前記制御手段（ＣＴＬ）が以下のように構成されたことにある。即ち、前記操作量（Ｂｐａ）の時間変化量に相関する操作速度相関値（ｄＭｋｔ，ｄＦｂｔ，ｄＢｐ，ｄＭｋａ）に基づいて、前記押し力（Ｆｂａ）の変動を抑制するための制限値（Ｌｍｔ）が演算される。前記制限値（Ｌｍｔ）に基づいて、前記押し力（Ｆｂａ）の時間変化量に制限を加えた制限押し力（Ｆｂｓ）が演算される。そして、前記制限押し力（Ｆｂｓ）に基づいて、前記目標通電量（Ｉｍｔ）が演算される。

ここにおいて、前記電気モータ（ＭＴＲ）に対して前記目標通電量（Ｉｍｔ）のステップ入力がなされた場合における予め取得された前記押し力（Ｆｂａ）の変化パターンに基づいて、前記制限値（Ｌｍｔ）が決定され得る。

また、前記「操作速度相関値」としての「前記電気モータ（ＭＴＲ）の実際の速度（ｄＭｋａ）」に基づいて、前記制限値（Ｌｍｔ）が演算され得る。このことは、ＢＲＫ全体の剛性（ばね定数）の作用によって、電気モータの位置（回転角）と押し力との間に相関があるという事実に基づく。具体的には、電気モータの実際の速度（ｄＭｋａ）に基づいて、ｄＭｋｔの増加にしたがって制限値Ｌｍｔが増加するように決定され得る。

一般に、回転部材（例えば、ブレーキディスク）の変形（厚さの不均一）に起因して、押し力Ｆｂａに振動（ノイズ）が生じる。ここで、押し力Ｆｂａの時間変化量は、制動操作量Ｂｐａの変化に起因する成分と、前記変形に起因するノイズ成分とに大別され得る。上記構成によれば、操作速度相関値（即ち、操作量Ｂｐａの時間変化量に相関する値）に基づいて設定される制限値Ｌｍｔによって、前者の成分が許容され得るとともに、後者の成分が除去され得る。従って、制御の煩雑さが解消され、安定した電気モータの制御が達成され得る。

より具体的には、上記構成によれば、操作速度相関値の増加にしたがって制限値Ｌｍｔが増加するように決定され得る。従って、制動操作部材（ＢＰ）の操作速度が速い場合には押し力変動を抑制する程度が弱められるので、制動操作部材（ＢＰ）の速い操作に対する押し力Ｆｂａの応答性が確保され得る。一方、制動操作部材（ＢＰ）の操作速度が遅い場合には押し力変動を抑制する程度が強められるので、押し力Ｆｂａの変動における上記の「回転部材の変形に起因するノイズ成分」が効果的に除去され得る。

上記制動制御装置においては、前記制動手段（ＢＲＫ）の温度（Ｔｍｐ）の時間変化量（ΔＴｍｐ）に基づいて前記制限値（Ｌｍｔ）を演算するように構成されることが好適である。

一般に、温度上昇によって摩擦部材（例えば、ブレーキパッド）が膨張すると、押し力Ｆｂａが増加する。上記構成によれば、ＢＲＫの温度Ｔｍｐの変化が制限値Ｌｍｔの決定に際して考慮される。従って、「回転部材の変形に起因するよるノイズ成分」が適切に除去され得る。

上記制動制御装置においては、前記車輪の回転速度（Ｖｗａ）が高い場合には、前記制限値（Ｌｍｔ）の絶対値が相対的に小さく決定され、前記車輪の回転速度（Ｖｗａ）が低い場合には、前記制限値（Ｌｍｔ）の絶対値が相対的に大きく決定されることが好適である。

一般に、車輪の速度（即ち、車両の速度）が低いときには、押し力フィードバック制御において電気モータの応答が、ディスク厚さ変動に起因する制動トルク変動に追従できる。係る観点に基づき、車輪（車両）が低速であるときには、押し力変動を抑制する程度を弱めても、上記フィードバック制御それ自体によって制動トルク変動を十分に抑制することができる。上記構成は、係る知見に基づく。

同様に、上記制動制御装置においては、前記車輪の回転速度（Ｖｗａ）が所定値（ｖｗ１）未満の場合には、前記実際の押し力（Ｆｂａ）が前記制限押し力（Ｆｂｓ）として決定されても好適である。

これによれば、車輪速度Ｖｗａが所定値ｖｗ１未満の場合には、制限値Ｌｍｔが「無限大（∞）」に設定されて、Ｆｂｓ＝Ｆｂａとされる。即ち、Ｖｗａ＜ｖｗ１では、制限値Ｌｍｔによる制限が行われない。この構成も、上記と同様、「車輪（車両）が低速であるときには、押し力変動を抑制する程度を弱めても、上記フィードバック制御それ自体によって制動トルク変動を十分に抑制することができる」ことに基づく。

本発明の実施形態に係る制動制御装置を搭載した車両の概略構成図である。 図１に示した制動手段（ブレーキアクチュエータ）（Ｚ部）の構成を説明するための図である。 図１に示した制御手段（ブレーキコントローラ）を説明するための機能ブロック図である。 図３に示した押し力変動抑制演算ブロックＦＢＳの実施形態を説明するための機能ブロック図である。 制動手段（ブレーキアクチュエータ）の最大応答を説明するための図である。 制限押し力Ｆｂｓの推移を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る制動制御装置の作用・効果を説明するための図である。 制御系の応答（入力に対する出力の変化）と制動トルク変動との関係を説明するための図である。

以下、本発明に係る車両の制動制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

＜本発明に係る車両の制動制御装置を搭載した車両全体の構成＞
図１に示すように、この車両には、運転者が車両を減速するために操作する制動操作部材（例えば、ブレーキペダル）ＢＰ、各車輪の制動トルクを調整して各車輪に制動力を発生させる制動手段（ブレーキアクチュエータ）ＢＲＫ、ＢＲＫを制御する電子制御ユニットＥＣＵ、及び、ＢＲＫ、ＥＣＵ等に電力を供給する電源としての蓄電池ＢＡＴが搭載されている。

また、この車両には、ＢＰの操作量Ｂｐａを検出する制動操作量取得手段（例えば、ストロークセンサ、踏力センサ）ＢＰＡ、運転者によるステアリングホイールＳＷの操作角Ｓａａを検出する操舵角検出手段ＳＡＡ、車両のヨーレイトＹｒａを検出するヨーレイト検出手段ＹＲＡ、車両の前後加速度Ｇｘａを検出する前後加速度検出手段ＧＸＡ、車両の横加速度Ｇｙａを検出する横加速度検出手段ＧＹＡ、及び、各車輪ＷＨＬの回転速度（車輪速度）Ｖｗａを検出する車輪速度検出手段ＶＷＡが備えられている。

制動手段ＢＲＫには、電気モータＭＴＲ（図示せず）が備えられ、ＭＴＲによって車輪ＷＨＬの制動トルクが制御される。また、ＢＲＫには、摩擦部材が回転部材を押す力Ｆｂａを検出する押し力検出手段（例えば、軸力センサ）ＦＢＡ、ＭＴＲの通電量（例えば、電流値）Ｉｍａを検出する通電量検出手段（例えば、電流センサ）ＩＭＡ、ＭＴＲの位置（例えば、回転角）Ｍｋａを検出する位置検出手段（例えば、回転角センサ）ＭＫＡ、摩擦部材の温度Ｔｍｐを検出する温度検出手段（例えば、温度センサ）が備えられている。

上述した種々の検出手段の検出信号（Ｂｐａ等）は、ノイズ除去（低減）フィルタ（例えば、ローパスフィルタ）の処理がなされて、ＥＣＵに供給される。ＥＣＵでは、本発明に係わる制動制御の演算処理が実行される。即ち、後述する制御手段ＣＴＬがＥＣＵ内にプログラムされ、Ｂｐａ等に基づいて電気モータＭＴＲを制御するための目標通電量（例えば、目標電流値、目標デューティ比）Ｉｍｔが演算される。また、ＥＣＵでは、Ｖｗａ、Ｙｒａ等に基づいて、公知のアンチスキッド制御（ＡＢＳ）、トラクション制御（ＴＣＳ）、車両安定化制御（ＥＳＣ）等の演算処理が実行される。

＜制動手段（ブレーキアクチュエータ）ＢＲＫの構成＞
本発明に係る制動制御装置では、車輪ＷＨＬの制動トルクの発生、及び調整が、電気モータＭＴＲによって行われる。

図１のＺ部の拡大図である図２に示すように、制動手段ＢＲＫは、ブレーキキャリパＣＰＲ、回転部材ＫＴＢ、摩擦部材ＭＳＢ、電気モータＭＴＲ、駆動手段ＤＲＶ、減速機ＧＳＫ、回転・直動変換機構ＫＴＨ、押し力取得手段ＦＢＡ、位置検出手段ＭＫＡ、温度取得手段ＴＭＰ、及び、通電量取得手段ＩＭＡにて構成されている。

ブレーキアクチュエータＢＲＫには、公知の制動装置と同様に、公知のブレーキキャリパＣＰＲ、及び、摩擦部材（例えば、ブレーキパッド）ＭＳＢが備えられる。ＭＳＢが公知の回転部材（例えば、ブレーキディスク）ＫＴＢに押し付けられることによって摩擦力が発生し、車輪ＷＨＬに制動トルクが生じる。

駆動手段（電気モータＭＴＲの駆動回路）ＤＲＶにて、目標通電量（目標値）Ｉｍｔに基づき電気モータＭＴＲへの通電量（最終的には電流値）が制御される。具体的には、駆動手段ＤＲＶには、パワートランジスタ（例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ）が用いられたブリッジ回路が構成され、目標通電量Ｉｍｔに基づいてパワートランジスタが駆動され、電気モータＭＴＲの出力が制御される。

電気モータＭＴＲの出力（出力トルク）は、減速機（例えば、歯車）ＧＳＫを介して回転・直動変換機構ＫＴＨに伝達される。そして、ＫＴＨによって、回転運動が直線運動に変換されて摩擦部材（ブレーキパッド）ＭＳＢが回転部材（ブレーキディスク）ＫＴＢに押し付けられる。ＫＴＢは車輪ＷＨＬに固定されており、ＭＳＢとＫＴＢとの摩擦によって、車輪ＷＨＬに制動トルクが発生し、調整される。回転・直動変換機構ＫＴＨとして、「滑り」によって動力伝達（滑り伝達）を行う滑りネジ（例えば、台形ネジ）、或いは、「転がり」によって動力伝達（転がり伝達）を行うボールネジが用いられ得る。

モータ駆動回路ＤＲＶには、実際の通電量（例えば、実際に電気モータに流れる電流）Ｉｍａを検出する通電量取得手段（例えば、電流センサ）ＩＭＡが備えられる。また、電気モータＭＴＲには位置（例えば、回転角）Ｍｋａを検出する位置検出手段（例えば、角度センサ）ＭＫＡが備えられる。さらに、摩擦部材ＭＳＢが回転部材ＫＴＢを実際に押す力（実押し力）Ｆｂａを取得（検出）するために、押し力取得手段（例えば、力センサ）ＦＢＡが備えられる。

摩擦部材ＭＳＢの温度Ｔｍｐを取得（検出）するために、温度取得手段（例えば、温度センサ）ＴＭＰが備えられる。ＭＳＢの温度は、ＭＳＢとＫＴＢとの摩擦熱によって上昇する。そのため、ＭＳＢの温度Ｔｍｐは、制動操作量Ｂｐａから電気モータに到るまでの後述する状態量Ｂｐａ，Ｆｂｔ（目標押し力），Ｍｋｔ（電気モータの目標位置）に基づいて演算され得る。また、電気モータからＭＳＢに到るまでの実際の状態量Ｉｍａ（電気モータへの実際の通電量），Ｍｋａ（電気モータの実際の位置），Ｆｂａ（実際の押し力）に基づいて演算され得る。

図２では、制動手段ＢＲＫとして、所謂、ディスク型制動装置（ディスクブレーキ）の構成が例示されているが、制動手段ＢＲＫは、ドラム型制動装置（ドラムブレーキ）であってもよい。ドラムブレーキの場合、摩擦部材ＭＳＢはブレーキライニングであり、回転部材ＫＴＢはブレーキドラムである。同様に、電気モータＭＴＲによってブレーキライニングがブレーキドラムを押す力（押し力）が制御される。電気モータＭＴＲとして回転運動にてトルクを発生させるものが示されるが、直線運動にて力を発生させるリニアモータでもあってもよい。

＜制御手段ＣＴＬの全体構成＞
図３に示すように、図１に示した制御手段ＣＴＬは、目標押し力演算ブロックＦＢＴ、指示通電量演算ブロックＩＳＴ、押し力変動抑制演算ブロックＦＢＳ、押し力フィードバック制御ブロックＩＰＴ、及び、通電量調整演算ブロックＩＭＴにて構成されている。制御手段ＣＴＬは、電子制御ユニットＥＣＵ内にプログラムされている。

制動操作部材ＢＰ（例えば、ブレーキペダル）の操作量Ｂｐａが制動操作量取得手段ＢＰＡによって取得される。制動操作部材の操作量（制動操作量）Ｂｐａは、運転者による制動操作部材の操作力（例えば、ブレーキ踏力）、及び、変位量（例えば、ブレーキペダルストローク）のうちの少なくとも何れかに基づいて演算される。Ｂｐａにはローパスフィルタ等の演算処理がなされ、ノイズ成分が除去（低減）されている。

目標押し力演算ブロックＦＢＴにて、予め設定された目標押し力演算特性（演算マップ）ＣＨｆｂを用いて、操作量Ｂｐａに基づき目標押し力Ｆｂｔが演算される。「押し力」は、制動手段（ブレーキアクチュエータ）ＢＲＫにおいて、摩擦部材（例えば、ブレーキパッド）ＭＳＢが回転部材（例えば、ブレーキディスク）ＫＴＢを押し付ける力である。目標押し力Ｆｂｔは、その押し付ける力の目標値である。

指示通電量演算ブロックＩＳＴにて、予め設定された演算マップＣＨｓ１，ＣＨｓ２を用いて、目標押し力Ｆｂｔに基づき指示通電量Ｉｓｔが演算される。指示通電量Ｉｓｔは、制動手段ＢＲＫの電気モータＭＴＲを駆動し、目標押し力Ｆｂｔを達成するための、電気モータＭＴＲへの通電量の目標値である。演算マップ（指示通電量の演算特性）は、ブレーキアクチュエータのヒステリシスを考慮して、２つの特性ＣＨｓ１，ＣＨｓ２で構成される。特性（第１の指示通電量演算特性）ＣＨｓ１は押し力を増加する場合に対応し、特性（第２の指示通電量演算特性）ＣＨｓ２は押し力を減少する場合に対応する。そのため、特性ＣＨｓ２に比較して、特性ＣＨｓ１は相対的に大きい指示通電量Ｉｓｔを出力するように設定されている。

ここで、通電量とは、電気モータＭＴＲの出力トルクを制御するための状態量（変数）である。電気モータＭＴＲは電流に概ね比例するトルクを出力するため、通電量の目標値として電気モータの電流目標値が用いられ得る。また、電気モータＭＴＲへの供給電圧を増加すれば、結果として電流が増加されるため、目標通電量として供給電圧値が用いられ得る。さらに、パルス幅変調（ＰＷＭ，pulse width modulation）におけるデューティ比によって供給電圧値が調整され得るため、このデューティ比が通電量として用いられ得る。

押し力変動抑制演算ブロックＦＢＳにて、押し力取得手段ＦＢＳで取得（検出）された実際の押し力（実際値）Ｆｂａから変動成分が除去された制限押し力Ｆｂｓが演算される。ＦＢＳについては後に詳述する。

押し力フィードバック制御ブロックＩＰＴにて、目標押し力（目標値）Ｆｂｔ、及び、制限押し力（実際値）Ｆｂｓに基づき押し力フィードバック通電量Ｉｐｔが演算される。指示通電量Ｉｓｔは目標押し力Ｆｂｔに相当する値として演算されるが、ブレーキアクチュエータの効率変動により目標押し力Ｆｂｔと実際の押し力Ｆｂａとの間に誤差（定常的な誤差）が生じる場合がある。さらに、ブレーキディスクの偏磨耗、熱変形に起因して車輪の回転周期に応じた誤差（過渡的な誤差）も生じる。押し力フィードバック通電量Ｉｐｔは、目標押し力Ｆｂｔと制限押し力Ｆｂｓとの偏差（押し力偏差）ΔＦｂ、及び、演算特性（演算マップ）ＣＨｐに基づいて演算され、上記の誤差（定常誤差、及び過渡誤差）を減少するように決定される。なお、制限押し力Ｆｂｓは、押し力取得手段ＦＢＡによって取得された実際の押し力Ｆｂａから、「回転部材の変形に起因するよるノイズ成分」が除去された実際値である。

そして、通電量調整演算ブロックＩＭＴにて、指示通電量Ｉｓｔが、押し力フィードバック通電量Ｉｐｔによって調整されて、目標通電量Ｉｍｔが演算される。具体的には、指示通電量Ｉｓｔに対して、フィードバック通電量Ｉｐｔが加算されて、その和が目標通電量Ｉｍｔとして演算される。目標通電量Ｉｍｔは、電気モータＭＴＲの出力を制御するための最終的な通電量の目標値である。

＜押し力変動抑制演算ブロックＦＢＳの実施形態＞
図４は、制御手段ＣＴＬにおける押し力変動抑制演算ブロックＦＢＳの実施形態を説明するための機能ブロック図である。ＦＢＳは、目標位置演算ブロックＭＫＴ、目標速度演算ブロックＤＭＫＴ、第１制限値演算ブロックＬＴＨＫ、温度変化演算ブロックＤＴＭＰ、第２制限値演算ブロックＬＴＭＰ、変動制限値演算ブロックＬＭＴ、及び、制限押し力演算ブロックＦＢＳにて構成されている。

目標位置演算ブロックＭＫＴは、変換演算ブロックＦ２Ｍ、及び、応答特性演算ブロックＲＥＳにて構成される。

変換演算ブロックＦ２Ｍでは、目標押し力Ｆｂｔ、及び、目標押し力演算特性（演算マップ）ＣＨｍｋに基づいて目標位置（目標回転角）Ｍｋｔが演算される。目標位置Ｍｋｔは、電気モータＭＴＲの位置（回転角）の目標値である。演算マップＣＨｍｋはブレーキキャリパＣＰＲ、及び、摩擦部材（ブレーキパッド）ＭＳＢの剛性に相当する特性であり、「上に凸」の非線形な特性として、電子制御ユニットＥＣＵ内に予め記憶されている。

応答特性演算ブロックＲＥＳでは、Ｍｋｔに対してブレーキアクチュエータＢＲＫの最大応答の制限が加えられる。具体的には、遅れ要素演算によってＢＲＫの過渡応答が考慮されるとともに、速度制限演算によって電気モータの最大速度に制限が加えられる。

以下、図５を参照しながら、ブレーキアクチュエータＢＲＫの最大応答について説明する。ＢＲＫの最大応答とは、ＢＲＫが応答し得る最大限の性能である。ＢＲＫを駆動する電気モータＭＴＲに対して、ステップ入力（目標通電量）を与えた場合、その入力の変化に対して出力（電気モータの位置）が遅れて現れる。ステップ入力に対して追従し得る最大限の応答（入力の時間変化量に対応する出力の時間変化量の有様）を最大応答とする。具体的には、最大応答は、（所定の）目標通電量Ｉｍｔをステップ的に入力（従って、回転角の目標値Ｍｋｔが所定量ｍｋｓ０まで瞬時に増加されるステップ入力）し、その場合における回転角の実際値（出力）Ｍｋａの変化に基づいて求められる。また、最大応答は、ステップ入力に対する実際の押し力Ｆｂａの変化に基づいて求められ得る。最大応答（ステップ応答）におけるＭｋａ，Ｆｂａの変化に基づいて、後述する時定数τｍ、むだ時間Ｌ、及び最大速度が同定され、これらを用いて後述する遅れ要素演算、速度制限演算がなされる。

遅れ要素演算では、電気モータＭＴＲの目標位置Ｍｋｔに基づいて遅れ要素演算処理後の目標位置Ｍｋｔが演算される。具体的には、ブレーキアクチュエータＢＲＫの応答（即ち、電気モータＭＴＲの応答）に相当する時定数τｍを含んだ遅れ要素（例えば、一次遅れ要素）の演算処理が、電気モータの目標位置Ｍｋｔに対して実行されて遅れ処理後目標位置Ｍｋｔが演算される。遅れ演算処理がＭｋｔになされることによって、ブレーキアクチュエータＢＲＫの応答（システムへの入力の時間変化量に対応する出力の時間変化量の有様）が、時定数を用いた遅れ要素をもつ伝達関数として考慮されて、その応答に対応した目標値であるＭｋｔが演算され得る。ここで、伝達関数はシステム（制御系）への入力に対する出力の関係を表す関数であり、時定数τｍは遅れ要素の応答速さを示すパラメータである。

遅れ要素として、ｎ次の遅れ要素（ｎは「１」以上の整数）が用いられ得る。遅れ要素は、ラプラス変換を用いて表現され、例えば、一次遅れ要素の場合、伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の（１）式で表される。
Ｇ（ｓ）＝Ｋ／（τｍ・ｓ＋１） …（１）
ここで、τｍは時定数、Ｋは定数、ｓはラプラス演算子である。

また、遅れ要素が二次遅れ要素である場合には、遅れ要素演算における伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の（２）式で表される。
Ｇ（ｓ）＝Ｋ／｛ｓ・（τｍ・ｓ＋１）｝ …（２）

さらに、遅れ要素演算において、むだ時間Ｌが考慮され得る。むだ時間とは、入力に対して出力が応答し始めるまでに要する時間である。このとき、ＢＲＫの応答を表す伝達関数Ｇ（ｓ）は、以下の（３）式、又は、（４）式で表現される。
一次遅れ、及び、むだ時間による遅れ要素演算についての伝達関数：
Ｇ（ｓ）＝｛Ｋ／（τｍ・ｓ＋１）｝・ｅ^−Ｌ・ｓ …（３）
二次遅れ、及び、むだ時間による遅れ要素演算についての伝達関数：
Ｇ（ｓ）＝〔Ｋ／｛ｓ・（τｍ・ｓ＋１）｝〕・ｅ^−Ｌ・ｓ …（４）
ここで、Ｌはむだ時間、ｅはネイピア数（自然対数の底）である。

さらに、速度制限演算では、Ｍｋｔに対して、電気モータの最大速度（最大回転数）が考慮される。具体的には、処理後目標位置Ｍｋｔの時間変化量が最大速度に制限されて、新たな目標位置が演算される。制限演算ブロックＬＭＴから、Ｍｋｔに対して遅れ要素演算、及び速度制限演算がなされて、新たな（応答制限がなされた）目標位置Ｍｋｔが出力される。

再び図４を参照すると、目標速度演算ブロックＤＭＫＴにて、Ｍｋｔに基づいて電気モータの目標速度ｄＭｋｔが演算される。具体的には、Ｍｋｔが微分されてｄＭｋｔが演算される。

第１制限値演算ブロックＬＴＨＫにて、電気モータの目標速度（操作速度相関値に相当）ｄＭｋｔ、車輪速度Ｖｗａ、及び演算特性（演算マップ）ＣＨｔｈｋに基づいて、第１制限値Ｌｔｈｋが演算される。第１制限値Ｌｔｈｋは、回転部材の厚さ変化に起因する制動トルク変動を抑制するための制限値である。Ｌｔｈｋは、ｄＭｋｔが増加するにしたがい、所定値ｌｔｈ０から増加するように演算される。また、Ｌｔｈｋは、Ｖｗａが高いほど小さい値に演算され、Ｖｗａが低いほど大きい値に演算される。Ｌｔｈｋと押し力変動との関係は、Ｌｔｈｋが大きい場合は押し力変動が許容される側に相当し、Ｌｔｈｋが小さい場合は押し力変動が抑制される側に相当する。Ｌｔｈｋは、上限値ｌｔｈ１以下に演算され得る。上限値ｌｔｈ１はＢＲＫの最大応答に基づいて設定される値であり、ＢＲＫはこの値以上は応答しない。

押し力取得手段ＦＢＡが取得する実際の押し力Ｆｂａには、運転者の制動操作による成分（以下、制動操作成分という）、及び、回転部材（ブレーキディスク）ＫＴＢの厚さ変化による成分（以下、厚さ変化成分という）が含まれる。運転者の制動操作による押し力Ｆｂａの時間変化量は、制動操作部材の操作速度に比例する。そのため、電気モータの目標速度（制動操作速度に相関する値）ｄＭｋｔに基づいて演算される第１制限値Ｌｔｈｋによって、制動操作成分が許容され、厚さ変化成分が除去される。

ブレーキディスクの厚さ変化による押し力変動は、車輪の回転数に相関する。例えば、ブレーキディスクの一箇所が薄くなっている場合には、車輪の一回転が押し力変動の一周期に相当する。そのため、実際の車輪速度Ｖｗａが低い場合には、ブレーキディスクの厚さ変化による押し力変動の周波数は低くなる。押し力変動が低周波である場合には、電気モータＭＴＲの応答は、それに追従できるため、Ｖｗａの減少にともない第１制限値Ｌｔｈｋが大きく演算される。これによって、Ｖｗａが低い場合（車両速度が低い場合）には、押し力変動がフィードバック制御によって積極的に低減され得る。

温度変化演算ブロックＤＴＭＰでは、温度取得手段ＴＭＰにて取得（検出）された温度（特に、ＭＳＢの温度）Ｔｍｐに基づいて、温度変化ΔＴｍｐが演算される。ΔＴｍｐは、時間経過に対する温度の変化量であり、Ｔｍｐが微分されて演算される。

第２制限値演算ブロックＬＴＭＰにて、ＭＳＢの温度変化ΔＴｍｐ、及び、演算特性（演算マップ）ＣＨｔｍｐに基づいて第２制限値Ｌｔｍｐが演算される。摩擦部材（ブレーキパッド）ＭＳＢは、温度上昇にしたがって膨張するため、その膨張に起因する押し力変動成分（以下、温度変化成分という）がＬｔｍｐによって考慮される。即ち、ＭＳＢの膨張による押し力変動はＦｂａに含まれる（除去されない）ようにＬｔｍｐの値が決定される。

変動制限値演算ブロックＬＭＴにて、第１制限値（制動操作成分の許容）Ｌｔｈｋ、及び、第２制限値（温度変化成分の許容）Ｌｔｍｐに基づいて、最終的な制限値Ｌｍｔが演算される。具体的には、ＬｔｈｋにＬｔｍｐが加算されてＬｍｔが演算される。

制限押し力演算ブロックＦＢＳにて、制限値Ｌｍｔに基づいて制限押し力Ｆｂｓが演算される。制限値Ｌｍｔに基づいて、実際の押し力Ｆｂａの時間変化量に制限が加えられて、制限押し力Ｆｂｓが演算される。即ち、Ｆｂａの絶対値の時間変化量がＬｍｔ以下である場合にはＦｂａがそのままＦｂｓとして出力され、Ｆｂａの絶対値がＬｍｔを超えて変化する場合には、その変化量がＬｍｔに制限されてＦｂｓが演算される。

図６は、制限押し力Ｆｂｓの推移の一例を示す。この例では、時点ｔ１で実際の押し力Ｆｂａ（一点鎖線で示す）は点Ａから増加するが、この増加における時間変化量がＬｍｔを超過するため、制限押し力Ｆｂｓは、制限値Ｌｍｔを時間変化量の上限値として図中の実線（点Ａと点Ｂとを結ぶ直線）で示すように演算される。時点ｔ２でＦｂａとＦｂｓとが一致し、時間の経過につれてＦｂａが更に減少するが、実際の押し力Ｆｂａの減少における時間変化量が−Ｌｍｔを下回るため、制限押し力Ｆｂｓは、−Ｌｍｔを時間変化量の下限値として図中の実線（点Ｂと点Ｃとを結ぶ直線）で示すように演算される。

このように、制限押し力演算ブロックＦＢＳ（図４を参照）では、所謂レイト・リミッタ（Rate
Limiter）の演算処理が行われる。即ち、信号（Ｆｂａ）の変化率がＬｍｔ（上限変化率）、及び、−Ｌｍｔ（下限変化率）に制限される。具体的には、実際の押し力Ｆｂａの１階の導関数（微係数）がＬｍｔに基づいて制限されて、制限押し力Ｆｂｓが演算される。

一般的に、信号処理におけるノイズ除去は、ローパスフィルタ等のフィルタ処理によって行われる。しかし、ＫＴＢの厚さ方向の変化に起因する押し力変動（変動の厚さ変化成分）は、車輪の回転速度と相関しているため、或る速度以下の低速では変動（ノイズ）の周波数が低くなり、上記フィルタによるノイズの低減が困難となる。一方、Ｆｂｓは、時間変化量に制限が加えられて演算されるため、車輪の回転速度の影響を受けず、低速域においても確実にノイズ（厚さ変化成分）が除かれ得る。

ここで、電気モータの目標速度ｄＭｋｔに代えて、目標押し力Ｆｂｔから演算される目標押し力変化量（操作速度相関値に相当）ｄＦｂｔに基づいて第１制限値Ｌｔｈｋが演算され得る。Ｍｋｔの場合と同様に、応答特性演算ブロックＲＥＳにて応答特性演算が行われ、目標押し力変化量演算ブロックＤＦＢＴにて、目標押し力Ｆｂｔが１階微分されて目標押し力変化量ｄＦｂｔが演算される。そして、第１制限値演算ブロックＬＴＨＫにて、ｄＦｂｔ、Ｖｗａ、及びＣＨｔｈｋに基づいて第１制限値Ｌｔｈｋが演算され得る。

上記の実施形態では、制動操作量Ｂｐａに基づいて目標値ｄＭｋｔ，ｄＦｂｔが演算され、ｄＭｋｔ，ｄＦｂｔに基づいて制限値Ｌｔｈｋが演算される。これに対して、ｄＭｋｔ，ｄＦｂｔに代えて、Ｂｐａから演算される制動操作速度（操作速度相関値に対応）ｄＢｐに基づいて第１制限値Ｌｔｈｋが演算され得る。この場合、制動操作速度演算ブロックＤＢＰ（図４を参照）にて、Ｂｐａが１階微分されてｄＢｐが演算される。そして、第１制限値演算ブロックＬＴＨＫにて、ｄＢｐ、Ｖｗａ、及びＣＨｔｈｋに基づいて第１制限値Ｌｔｈｋが演算され得る。

また、目標値ｄＭｋｔ，ｄＦｂｔに代えて実際値（電気モータの実際の速度）（操作速度相関値に対応）ｄＭｋａが用いられ得る。この場合、実速度演算ブロックＤＭＫＡ（図４を参照）にて、電気モータの実際の位置Ｍｋａに基づいて、電気モータの実際の速度（回転速度）ｄＭｋａが演算される。具体的には、Ｍｋａが１階微分されてｄＭｋａが演算される。そして、第１制限値演算ブロックＬＴＨＫにて、ｄＭｋａ、Ｖｗａ、及びＣＨｔｈｋに基づいて第１制限値Ｌｔｈｋが演算され得る。

目標押し力変化量ｄＦｂｔ、制動操作速度ｄＢｐ、或いは、電気モータの実際の回転速度ｄＭｋａを用いた場合も、電気モータの目標速度ｄＭｋｔを用いた場合と同様の効果が得られる。

＜作用・効果＞
以下、図７を参照しながら、本発明に係わる制動制御装置の作用・効果について説明する。ブレーキアクチュエータＢＲＫでは、制動操作量Ｂｐａから演算される目標押し力Ｆｂｔ（目標値）と、押し力取得手段ＦＢＡが取得（検出）する実際の押し力Ｆｂａ（実際値）との偏差ΔＦｂに基づいて、フィードバック制御が行われる。回転部材（例えば、ブレーキディスク）ＫＴＢの変形（例えば、厚さの不均一）があると、それによって、実押し力Ｆｂａ（図中に破線で示す）に変動（ノイズ）が生じる。このＦｂａの変動によって、電気モータへの通電量が振動的になり、電気モータの制御が煩雑となる。また、電気モータの応答遅れによっては、制動トルクの変動が助長される場合もある。

実際の押し力Ｆｂａには、上記の回転部材の厚さに起因する成分（厚さ変化成分）の他に、運転者の制動操作に起因する成分（制動操作成分）、及び、摩擦部材ＭＳＢの温度膨張による成分（温度変化成分）が含まれる。運転者の制動操作の結果として生じる押し力の時間変化量は、制動操作部材の操作速度（操作量Ｂｐａの時間変化量）に比例する。また、摩擦部材の熱膨張による押し力の時間変化量は、摩擦部材の温度変化（Ｔｍｐの時間変化量）に比例する。本発明に係わる制動制御装置によれば、運転者による制動操作量Ｂｐａの時間変化量に相関する操作速度相関値ｄＢｐ，ｄＭｋｔ，ｄＭｋａ，ｄＦｂｔ、及び摩擦部材の温度Ｔｍｐに基づいて制限値Ｌｍｔが演算され、実押し力Ｆｂａの時間変化量が制限値Ｌｍｔに制限されて、制限押し力Ｆｂｓ（図中で実線で示す）が演算される。即ち、制限押し力Ｆｂｓには、制動操作成分、及び温度変化成分が残留され、厚さ変化成分が除去される。ここで、「操作速度相関値」は、制動操作の速さ（操作速度）に相関する値である。ＢＰの操作速度（Ｂｐａを微分して演算）ｄＢｐ、電気モータの目標速度ｄＭｋｔ、及び目標押し力変化量ｄＦｂｔのうちの何れか１つが操作速度相関値とされる。また、電気モータの実際の速度ｄＭｋａは、ｄＭｋｔの結果であるため、ｄＭｋａが操作速度相関値とされ得る。

より具体的には、本発明に係わる制動制御装置によれば、操作速度相関値（ＢＰの操作速度に相関する値）ｄＢｐ，ｄＭｋｔ，ｄＭｋａ，ｄＦｂｔの増加にしたがって制限値Ｌｍｔが増加するように決定され得る。従って、制動操作部材ＢＰの操作速度が速い場合には押し力変動を抑制する程度が弱められるので、制動操作部材ＢＰの速い操作に対する押し力Ｆｂａの応答性が確保され得る。一方、制動操作部材ＢＰの操作速度が遅い場合には押し力変動を抑制する程度が強められるので、押し力Ｆｂａの変動における上記厚さ変化成分が効果的に除去され得る。

ノイズ除去手段としては、ローパスフィルタ（或る遮断周波数より高い周波数帯域の信号を減衰させるフィルタ）が考え得る。しかしながら、車両が低速で走行する場合（即ち、車輪速度が低い場合）には、厚さ変化成分の振動周波数が低いため、その除去が難しい。これに対し、制限値Ｌｍｔによる時間変化量の制限は、車輪速度の影響を受けないため、車両速度が低い場合であっても実押し力Ｆｂａの振動が確実に抑制され得る。厚さ変化成分の変動が除去された制限押し力Ｆｂｓに基づいて、上記のフィードバック制御が行われることで、安定した電気モータの制御が達成され得るとともに、車輪制動トルクの振動が抑制され得る。

車両の速度（即ち、車輪の速度Ｖｗａ）が低いときには、押し力のフィードバック制御において電気モータの応答が、厚さ変化成分による制動トルク変動に対して追従することが可能である。車輪（車両）の速度が低いときには、制限値Ｌｍｔが相対的に大きい値に演算されて、押し力変動を制限する度合を弱める。その結果、上記フィードバック制御によって制動トルク変動が、積極的に抑制され得る。車両の速度（即ち、車輪の速度Ｖｗａ）が高いときには、押し力のフィードバック制御において電気モータの応答が、厚さ変化成分による制動トルク変動に対して追従することが困難となる（応答の遅れが増加する）。車輪（車両）の速度が高いときには、制限値Ｌｍｔが相対的に小さい値に演算されて、押し力変動を制限する度合を強める。その結果、制動トルク変動が確実に抑制され得る。

また、車輪速度Ｖｗａが所定値ｖｗ１未満の場合には、制限値Ｌｍｔが「無限大（∞）」に設定されて、実際の押し力Ｆｂａがそのまま制限押し力Ｆｂｓとして演算され得る。即ち、Ｖｗａ＜ｖｗ１のときには、制限値Ｌｍｔによる制限が行われない。上記と同様に、押し力のフィードバック制御によって車輪の制動トルク変動が、積極的に抑制され得る。

ＢＲＫ…ブレーキアクチュエータ、ＥＣＵ…電子制御ユニット、ＭＴＲ…電気モータ、ＣＴＬ…制御手段、ＭＫＡ…位置検出手段、ＩＰＴ…押し力フィードバック制御ブロック、ＴＲＬ…トルクリップル補償制御ブロック、ＴＲＦ…フィードフォワード制御ブロック、ＴＲＢ…フィードバック制御ブロック、ＩＭＴ…通電量調整演算ブロック

Claims (6)

1. 運転者による車両の制動操作部材の操作量を取得する操作量取得手段と、
   前記車両の車輪に固定された回転部材に電気モータを介して摩擦部材を押し付けることによって、前記車輪に対する制動トルクを発生させる制動手段と、
   前記回転部材に対する前記摩擦部材の押し力を取得する押し力取得手段と、
   前記操作量、及び、前記押し力に基づいて目標通電量を演算し、前記目標通電量に基づいて前記電気モータを制御する制御手段と、
   を備えた車両の制動制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記操作量の時間変化量に相関する操作速度相関値に基づいて、前記押し力の変動を抑制するための制限値を演算し、
   前記制限値に基づいて、前記押し力の時間変化量に制限を加えた制限押し力を演算し、
   前記制限押し力に基づいて、前記目標通電量を演算するように構成された、車両の制動制御装置。
2. 請求項１に記載の車両の制動制御装置であって、
   前記制動手段の温度を取得する温度取得手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記温度の時間変化量に基づいて、前記制限値を演算するように構成された、車両の制動制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車両の制動制御装置であって、
   前記車輪の速度を取得する車輪速度取得手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記車輪の回転速度が高い場合には、前記制限値の絶対値を相対的に小さく決定し、前記車輪の回転速度が低い場合には、前記制限値の絶対値を相対的に大きく決定するように構成された、車両の制動制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の車両の制動制御装置であって、
   前記車輪の速度を取得する車輪速度取得手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記車輪の回転速度が所定値未満の場合には、前記実際の押し力が前記制限押し力として決定されるように構成された、車両の制動制御装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の車両の制動制御装置であって、
   前記電気モータの実際の位置を取得する位置取得手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記実際の位置に基づいて、前記電気モータの実際の速度を演算し、
   前記操作速度相関値としての前記実際の速度に基づいて、前記制限値を演算するように構成された、車両の制動制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の車両の制動制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記電気モータに対して前記目標通電量のステップ入力がなされた場合における予め取得された前記押し力の変化パターンに基づいて、前記制限値を決定するように構成された、車両の制動制御装置。

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