JP2014008833A - 車両用制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電動負圧ポンプに供給可能な電圧が低下したときに、ブレーキの効きが急激に低下することによる違和感や不安感を運転者に与えることを防止できる、車両用制御装置を提供する。
【解決手段】電圧センサ24による検出電圧が走行禁止閾値TH2未満である場合、ブレーキブースタ10の目標負圧範囲が最小オン負圧値PLONおよび最小オフ負圧値PLOFFをそれぞれ下限値および上限値とする範囲に設定される。電圧センサ24による検出電圧が走行禁止閾値TH2以上かつ正常閾値TH1未満である場合には、電圧センサ24による検出電圧が低いほど、オン閾値およびオフ閾値が小さい値に設定される。また、電圧センサ24による検出電圧が正常閾値TH1未満である場合には、電圧センサ24によって検出される電圧が正常閾値TH1以上である場合と比較して、車両1の最高速度が小さい値に設定される。
【選択図】図1

Description

本発明は、電動負圧ポンプを搭載した車両のための制御装置に関する。
自動車などの車両には、たとえば、油圧式のブレーキ装置が備えられている。運転者によってブレーキペダルが踏まれると、ブレーキペダルに入力された力(踏力)がブレーキブースタの負圧によって増幅(倍力)される。そして、その増幅された力がブレーキブースタからマスタシリンダに伝達される。マスタシリンダでは、ブレーキブースタから入力される力に応じた油圧が発生する。マスタシリンダの油圧が各車輪に設けられたホイールシリンダに伝達され、各ホイールシリンダの油圧により、各ブレーキから車輪に制動力が付与される。
エンジン(ガソリンエンジン)を走行用駆動源とする車両では、ブレーキブースタの負圧として、エンジンの吸気管に発生する負圧が利用される。これに対し、モータを走行用駆動源とする車両、つまり電気自動車では、エンジンが搭載されていないので、エンジンの吸気管に発生する負圧をブレーキブースタの負圧に利用することができない。そのため、電気自動車では、電動負圧ポンプが備えられており、電動負圧ポンプからブレーキブースタに伝達される負圧により、ブレーキペダルからブレーキブースタに入力された力が増幅される。
ブレーキブースタの負圧が利用され、ブレーキブースタの負圧がオン閾値まで低下すると、電動負圧ポンプが駆動される。電動負圧ポンプの駆動により、電動負圧ポンプで負圧が発生する。この負圧がブレーキブースタに伝達されて、ブレーキブースタの負圧がオフ閾値まで上昇すると、電動負圧ポンプの駆動が停止される。
電動負圧ポンプの駆動電圧は、車両に搭載されたバッテリから供給される。このバッテリの充電量の低下などが原因で、電動負圧ポンプに供給される電圧が低下すると、電動負圧ポンプの回転数が低下する。電動負圧ポンプの回転数が低下すると、電動負圧ポンプで発生する負圧が低下するので、ブレーキブースタの負圧が急速には上がらない。その結果、電動負圧ポンプが長時間にわたって連続駆動され、電動負圧ポンプの寿命の低下を招いてしまう。また、最悪の場合には、電動負圧ポンプの連続駆動による故障が発生する。
たとえば、電気自動車において、バッテリの充電量が第1閾値まで低下すると、走行用モータの出力トルクを抑制し、充電量が第2閾値まで低下すると、走行用モータへの電力の供給を停止し、充電量が第3閾値まで低下したときには、車両のすべての補機の駆動を停止することが提案されている。この提案の手法によれば、充電量が第3閾値まで低下したときに、補機である電動負圧ポンプの駆動が停止されるので、電動負圧ポンプの寿命の低下や故障の発生を防止できる。
特開2011−172341号公報
しかしながら、電動負圧ポンプの駆動が停止されると、ブレーキブースタに負圧が供給されないので、ブレーキの効きが急激に低下する。その結果、運転者に違和感や不安感を与えてしまう。さらに、高速走行中にブレーキブースタの負圧が低くなると、制動力の不足により、車両の停止距離が延びてしまうという問題もある。
本発明の目的は、電動負圧ポンプに供給可能な電圧が低下したときに、ブレーキの効きが急激に低下することによる違和感や不安感を運転者に与えることを防止でき、制動力が不足した状態で車両の停止距離が延びることを抑制できる、車両用制御装置を提供することである。
前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、走行用駆動源、ブレーキブースタおよび前記ブレーキブースタに伝達される負圧を発生する電動負圧ポンプを備える車両に用いられる。前記車両用制御装置は、前記電動負圧ポンプに供給可能な最大の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段によって検出される電圧に基づいて、前記ブレーキブースタの目標負圧範囲を設定する目標負圧範囲設定手段と、前記ブレーキブースタの負圧を検出する負圧検出手段と、前記負圧検出手段によって検出される負圧が前記目標負圧範囲設定手段によって設定される目標負圧範囲内に収まるように、前記電動負圧ポンプを制御するポンプ制御手段と、前記電圧検出手段によって検出される電圧に基づいて、前記走行用駆動源から出力される走行用駆動力を抑制する駆動力抑制手段とを含む。前記目標負圧範囲設定手段は、前記電圧検出手段によって検出される電圧が予め定められた正常閾値以上である場合、前記目標負圧範囲を予め定められた最大値を下限値とする範囲に設定し、前記電圧検出手段によって検出される電圧が予め定められた走行禁止閾値未満である場合、前記目標負圧範囲を予め定められた最小値を下限値とする範囲に設定し、前記電圧検出手段によって検出される電圧が前記走行禁止閾値以上かつ前記正常閾値未満である場合、前記電圧検出手段によって検出される電圧が低いほど前記目標負圧範囲の下限値および上限値が連続的または段階的に小さくなるように、前記目標負圧範囲を設定する。前記駆動力抑制手段は、前記電圧検出手段によって検出される電圧が予め定められた抑制閾値未満である場合、前記走行用駆動源から出力される走行用駆動力を抑制する。
電動負圧ポンプに供給可能な最大の電圧(以下、この項において「供給可能電圧」という。)が予め定められた正常閾値以上である場合、目標負圧範囲が予め定められた最大値を下限値とする範囲に設定される。そして、ブレーキブースタの負圧が目標負圧範囲内に収まるように、電動負圧ポンプの駆動が制御される。これにより、ブレーキブースタの負圧を高く保持することができる。その結果、良好なブレーキ性能を発揮することができる。
一方、供給可能電圧が予め定められた走行禁止閾値未満である場合、目標負圧範囲が予め定められた最小値を下限値とする範囲に設定される。最小値は、たとえば、低速走行中の車両を停止させる際に必要な負圧値に定められる。そして、ブレーキブースタの負圧が目標負圧範囲内に収まるように、電動負圧ポンプの駆動が制御される。
供給可能電圧が走行禁止閾値以上かつ正常閾値未満である場合には、供給可能電圧が正常閾値以上である場合と比較して、目標負圧範囲の下限値および上限値が低減されて、ブレーキブースタの負圧が目標負圧範囲内に収まるように、電動負圧ポンプの駆動が制御される。すなわち、供給可能電圧が正常閾値未満に低下したときに、電動負圧ポンプの駆動が直ちに停止されるのではなく、電動負圧ポンプの駆動が続けられる。これにより、ブレーキの効きが急激に低下することによる違和感や不安感を運転者に与えることを防止できる。
また、目標負圧範囲は、供給可能電圧が低いほど下限値および上限値が連続的または段階的に小さくなるように設定される。これにより、電動負圧ポンプに供給される電圧が低くても、ブレーキブースタの負圧が目標負圧範囲の上限値まで上昇するのに長い時間がかかることを防止できる。その結果、電動負圧ポンプの長時間の連続駆動による寿命の低下および故障の発生を防止することができる。
そして、供給可能電圧が予め定められた抑制閾値未満である場合には、走行用駆動源から出力される走行用駆動力が抑制される。これにより、車両の走行速度(車速)が抑制されるので、ブレーキブースタの負圧が低減されても(制動力が不足した状態となっても)、車両の停止距離が延びることを抑制でき、走行中の車両を安全に停止させることができる。
なお、抑制閾値は、正常閾値と同じ値であってもよいし、正常閾値と異なる値であってもよい。
本発明によれば、電動負圧ポンプに供給可能な電圧が低下したときに、ブレーキの効きが急激に低下することによる違和感や不安感を運転者に与えることを防止できながら、走行中の車両を安全に停止させることができる。また、電動負圧ポンプの長時間の連続駆動による寿命の低下および故障の発生を防止することができる。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置が備えられた車両の要部の構成を図解的に示す図である。 図2は、電動負圧ポンプの駆動制御の流れを示すフローチャートである。 図3は、オン閾値およびオフ閾値の設定例を示すグラフである。 図4は、車両の最高速度の設定例を示すグラフである。 図5は、オン閾値およびオフ閾値の他の設定例を示すグラフである。
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
<車両の構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用制御装置が備えられた車両の要部の構成を図解的に示す図である。
車両1は、電動発電機(モータジェネレータ)2を走行用駆動源とする電気自動車である。車両1には、前輪3FL,3FRおよび後輪3RL,3RRが備えられている。
車両1の左右の後輪3RL,3RRには、それぞれディファレンシャルギヤ4から左右に延びるドライブシャフト5RL,5RRが連結されている。電動発電機2の出力軸は、変速機などを介して、ディファレンシャルギヤ4に連結されている。
電動発電機2には、インバータ6が接続されている。インバータ6には、電動発電機2に供給される電力を蓄えておくための高圧バッテリ(図示せず)が接続されている。
車両1の加速時には、電動発電機2がモータとして機能する。二次電池が出力する直流電力がインバータ6に供給され、その直流電力がインバータ6で交流電力に変換されて、その変換後の交流電力がインバータ6から電動発電機2に供給される。電動発電機2が発生する走行用駆動力は、変速機およびディファレンシャルギヤ4を介して、ドライブシャフト5RL,5RRに伝達される。これにより、ドライブシャフト5RL,5RRが回転し、ドライブシャフト5RL,5RRとともに、後輪3RL,3RRが回転する。
車両1の制動時には、電動発電機2が発電機として機能する。ドライブシャフト5RL,5RRの回転が電動発電機2の出力軸に伝達され、電動発電機2の出力軸の回転が交流電力に回生される。電動発電機2が出力する交流電力は、インバータ6で直流電力に変換され、その変換後の直流電力により、二次電池が充電される。
車両1の制動のために、ブレーキ7FL,7FR,7RL,7RRが設けられている。また、車両1の車室内には、運転者の足で操作されるブレーキペダル8が設けられている。ブレーキペダル8は、マスタシリンダ9と一体的に設けられたブレーキブースタ10に連結されている。
ブレーキペダル8が踏み込まれると、そのブレーキペダル8に入力された踏力がブレーキブースタ10に伝達される。ブレーキブースタ10に伝達された踏力は、ブレーキブースタ10の負圧によって増幅(倍力)される。ブレーキブースタ10の負圧は、電動負圧ポンプ11から伝達される。ブレーキブースタ10で増幅された踏力は、マスタシリンダ9に入力される。マスタシリンダ9では、ブレーキブースタ10から入力される力に応じた油圧が発生する。
マスタシリンダ9の油圧は、ABSアクチュエータ12などを介して、各ブレーキ7FL,7FR,7RL,7RRに設けられたホイールシリンダに伝達される。そして、ホイールシリンダの液圧により、ブレーキ7FL,7FR,7RL,7RRからそれぞれ前輪3FL,3FRおよび後輪3RL,3RRに摩擦制動力が付与される。
電動負圧ポンプ11には、低圧バッテリ13から駆動電圧が供給される。低圧バッテリ13の通常時の出力電圧は、たとえば、12Vである。
車両1には、CPUおよびメモリを含む構成のECU(電子制御ユニット)21が備えられている。ECU21には、車両1に設けられた各種センサが接続されている。各種センサには、車速を検出する車速センサ22と、ブレーキブースタ10の負圧を検出するブレーキ負圧センサ23と、低圧バッテリ13から出力される電圧を検出する電圧センサ24とが含まれる。ECU21は、各種センサから入力される検出信号などに基づいて、電動発電機2および電動負圧ポンプ11を制御する。
<電動負圧ポンプの駆動制御>
図2は、電動負圧ポンプの駆動制御の流れを示すフローチャートである。
車両1のスタートスイッチ(イグニッションキースイッチ)がオンされている間、ECU21により、ブレーキ負圧センサ23の検出信号が参照されて、ブレーキブースタ10の負圧が常に監視されている。
そして、ブレーキ負圧センサ23によって検出される負圧(たとえば、真空を0とする絶対圧)の絶対値がオン閾値以下であるか否かが判断される(ステップS1)。
ブレーキ負圧センサ23によって検出される負圧の絶対値がオン閾値よりも大きい間は(ステップS1のNO)、電動負圧ポンプ11が駆動されずに停止している。
ブレーキペダル8が踏み込まれ、ブレーキブースタ10の負圧がその踏力の増幅に使われると、ブレーキブースタ10の負圧が低下する(真空度が下がる)。ブレーキ負圧センサ23によって検出される負圧の絶対値がオン閾値以下になると(ステップS1のYES)、電動負圧ポンプ11が駆動される(ステップS2)。
電動負圧ポンプ11が駆動されると、電動負圧ポンプ11で発生した負圧がブレーキブースタ10に伝達され、ブレーキブースタ10の負圧が上昇する(真空度が上がる)。ブレーキブースタ10の負圧の絶対値がオフ閾値に達すると(ステップS3のYES)、電動負圧ポンプ11の駆動が停止される(ステップS4)。
図3は、オン閾値およびオフ閾値の設定例を示すグラフである。
オン閾値およびオフ閾値は、電圧センサ24によって検出される電圧、つまり低圧バッテリ13の出力電圧に応じて設定される。低圧バッテリ13の出力電圧は、電動負圧ポンプ11に供給可能な最大の電圧である。
電圧センサ24によって検出される電圧が予め定められた正常閾値TH1以上である場合、オン閾値およびオフ閾値がそれぞれ最大オン負圧値PHONおよび最大オフ負圧値PHOFFに設定される。言い換えれば、電圧センサ24によって検出される電圧が予め定められた正常閾値TH1以上である場合、ブレーキブースタ10の目標負圧範囲が最大オン負圧値PHONおよび最大オフ負圧値PHOFFをそれぞれ下限値および上限値とする範囲に設定される。
一方、電圧センサ24によって検出される電圧が予め定められた走行禁止閾値TH2未満である場合、オン閾値およびオフ閾値がそれぞれ最小オン負圧値PLONおよび最小オフ負圧値PLOFFに設定される。言い換えれば、電圧センサ24によって検出される電圧が予め定められた走行禁止閾値TH2未満である場合、ブレーキブースタ10の目標負圧範囲が最小オン負圧値PLONおよび最小オフ負圧値PLOFFをそれぞれ下限値および上限値とする範囲に設定される。
電圧センサ24によって検出される電圧が走行禁止閾値TH2以上かつ正常閾値TH1未満である場合には、電圧センサ24によって検出される電圧が低いほど、オン閾値およびオフ閾値がその電圧に比例して小さい値に設定される。
図4は、車両の最高速度の設定例を示すグラフである。
車両1の最高速度は、電圧センサ24によって検出される電圧、つまり低圧バッテリ13の出力電圧に応じて設定される。
電圧センサ24によって検出される電圧が予め定められた正常閾値TH1以上である場合、車両1の最高速度が一定の正常制限値V1に設定される。そして、車速センサ22によって検出される車速が正常制限値V1まで上昇すると、それ以上に車速が上昇しないように、電動発電機2が発生する走行用駆動力が抑制される。
一方、電圧センサ24によって検出される電圧が予め定められた走行禁止閾値TH2未満である場合、車両1の最高速度が一定の走行禁止制限値V2に設定される。そして、車速センサ22によって検出される車速が走行禁止制限値V2まで上昇すると、それ以上に車速が上昇しないように、電動発電機2が発生する走行用駆動力が抑制される。走行禁止制限値V2は、たとえば、走行車線を走行中の車両1を走行車線の側方の路肩に寄せるのに必要なごく低速(小さい値)に定められている。
電圧センサ24によって検出される電圧が走行禁止閾値TH2以上かつ正常閾値TH1未満である場合には、電圧センサ24によって検出される電圧が低いほど、車両1の最高速度がその電圧に比例して小さい値に設定される。そして、車速センサ22によって検出される車速が電圧センサ24によって検出される電圧に応じた最高速度まで上昇すると、それ以上に車速が上昇しないように、電動発電機2が発生する走行用駆動力が抑制される。
<作用効果>
電圧センサ24によって検出される電圧が予め定められた正常閾値TH1以上である場合、ブレーキブースタ10の目標負圧範囲が最大オン負圧値PHONおよび最大オフ負圧値PHOFFをそれぞれ下限値および上限値とする範囲に設定される。そして、ブレーキ負圧センサ23によって検出される負圧の絶対値がその目標負圧範囲内に収まるように、電動負圧ポンプ11の駆動が制御される。これにより、ブレーキブースタ10の負圧を高く保持することができる。その結果、良好なブレーキ性能を発揮することができる。
一方、電圧センサ24によって検出される電圧が予め定められた走行禁止閾値TH2未満である場合、ブレーキブースタ10の目標負圧範囲が最小オン負圧値PLONおよび最小オフ負圧値PLOFFをそれぞれ下限値および上限値とする範囲に設定される。そして、ブレーキ負圧センサ23によって検出される負圧の絶対値がその目標負圧範囲内に収まるように、電動負圧ポンプ11の駆動が制御される。
電圧センサ24によって検出される電圧が走行禁止閾値TH2以上かつ正常閾値TH1未満である場合には、電圧センサ24によって検出される電圧が正常閾値TH1以上である場合と比較して、ブレーキブースタ10の目標負圧範囲の下限値および上限値が低減されて、ブレーキブースタ10の負圧が目標負圧範囲内に収まるように、電動負圧ポンプ11の駆動が制御される。すなわち、電圧センサ24によって検出される電圧が正常閾値TH1未満に低下したときに、電動負圧ポンプ11の駆動が直ちに停止されるのではなく、電動負圧ポンプ11の駆動が続けられる。これにより、ブレーキの効きが急激に低下することによる違和感や不安感を運転者に与えることを防止できる。
また、電圧センサ24によって検出される電圧が走行禁止閾値TH2以上かつ正常閾値TH1未満である場合には、電圧センサ24によって検出される電圧が低いほど、オン閾値およびオフ閾値がその電圧に比例して小さい値に設定される。これにより、電動負圧ポンプ11に供給される電圧が低くても、ブレーキブースタ10の負圧がオフ閾値まで上昇するのに長い時間がかかることを防止できる。その結果、電動負圧ポンプ11の長時間の連続駆動による寿命の低下および故障の発生を防止することができる。
そして、電圧センサ24によって検出される電圧が正常閾値TH1未満である場合には、電圧センサ24によって検出される電圧が正常閾値TH1以上である場合と比較して、車両1の最高速度が小さい値に設定され、電動発電機2が発生する走行用駆動力が抑制される。これにより、車両1の走行速度(車速)が抑制されるので、ブレーキブースタ10の負圧が低減されても、走行中の車両1を安全に停止させることができる。
また、車両1では、電圧センサ24によって検出される電圧が走行禁止閾値TH2以上かつ正常閾値TH1未満である場合には、電圧センサ24によって検出される電圧が低いほど、電動負圧ポンプ11の駆動およびその停止のためのオン閾値およびオフ閾値がその電圧に比例して小さい値に設定されるとともに、車両1の最高速度が正常制限値V1と走行禁止制限値V2との間の範囲でその電圧に比例して小さい値に設定される。これにより、車両1の最高速度をブレーキブースタ10の負圧に応じた速度に設定することができ、走行中の車両1を安全に停止させることができる。
<変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、電圧センサ24によって検出される電圧が走行禁止閾値TH2以上かつ正常閾値TH1未満である場合には、電圧センサ24によって検出される電圧が低いほど、電動負圧ポンプ11の駆動およびその停止のためのオン閾値およびオフ閾値がその電圧に比例して小さい値に設定されるとした。これに限らず、図5に示されるように、走行禁止閾値TH2以上かつ正常閾値TH1未満の範囲が複数の範囲に分割されて、オン閾値およびオフ閾値は、車速センサ22によって検出される車速が低いほど段階的に小さい値となるように、各分割範囲に対して一定値に設定されてもよい。
また、電動発電機2の走行用駆動力が後輪3RL,3RRに伝達される構成、つまり後輪3RL,3RRを駆動輪とする後輪駆動車の構成を取り上げたが、車両1は、前輪3FL,3FRを駆動輪とする前輪駆動車であってもよい。
また、車両1が電気自動車である場合を取り上げたが、本発明に係るブレーキシステムは、電気自動車に限らず、電動負圧ポンプを備える車両であれば、たとえば、エンジンおよびモータまたは電動発電機を走行用駆動源として搭載するハイブリッドカーに搭載することもできる。
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
1 車両
2 電動発電機(走行用駆動源)
10 ブレーキブースタ
11 電動負圧ポンプ
21 ECU(目標負圧範囲設定手段、ポンプ制御手段、駆動力抑制手段)
23 ブレーキ負圧センサ(負圧検出手段)
24 電圧センサ(電圧検出手段)

Claims (1)

  1. 走行用駆動源、ブレーキブースタおよび前記ブレーキブースタに伝達される負圧を発生する電動負圧ポンプを備える車両に用いられる制御装置であって、
    前記電動負圧ポンプに供給可能な最大の電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記電圧検出手段によって検出される電圧に基づいて、前記ブレーキブースタの目標負圧範囲を設定する目標負圧範囲設定手段と、
    前記ブレーキブースタの負圧を検出する負圧検出手段と、
    前記負圧検出手段によって検出される負圧が前記目標負圧範囲設定手段によって設定される目標負圧範囲内に収まるように、前記電動負圧ポンプを制御するポンプ制御手段と、
    前記電圧検出手段によって検出される電圧に基づいて、前記走行用駆動源から出力される走行用駆動力を抑制する駆動力抑制手段とを含み、
    前記目標負圧範囲設定手段は、前記電圧検出手段によって検出される電圧が予め定められた正常閾値以上である場合、前記目標負圧範囲を予め定められた最大値を下限値とする範囲に設定し、前記電圧検出手段によって検出される電圧が予め定められた走行禁止閾値未満である場合、前記目標負圧範囲を予め定められた最小値を下限値とする範囲に設定し、前記電圧検出手段によって検出される電圧が前記走行禁止閾値以上かつ前記正常閾値未満である場合、前記電圧検出手段によって検出される電圧が低いほど前記目標負圧範囲の下限値および上限値が連続的または段階的に小さくなるように、前記目標負圧範囲を設定し、
    前記駆動力抑制手段は、前記電圧検出手段によって検出される電圧が予め定められた抑制閾値未満である場合、前記走行用駆動源から出力される走行用駆動力を抑制する、車両用制御装置。
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