JP2014061828A - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 後輪駆動の電動車両においてアンチロックブレーキ制御時におけるスリップ率を素早く抑制可能なブレーキ制御装置を提供すること。
【解決手段】 本発明では、後輪に制駆動モータを備えた車両において、前輪に対してアンチロックブレーキ制御が実施されている時は、後輪に対するアンチロックブレーキ制御に使用する目標スリップ率を、路面摩擦係数に応じて後輪に対する目標スリップ率が現在の目標スリップ率よりも小さくなるように設定することとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、後輪駆動の電動車両においてアンチロックブレーキ制御を行うブレーキ制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載の技術では、荷重センサにより後輪荷重を検出し、後輪荷重が小さいほど前輪液圧に対する後輪液圧のゲインを小さくする技術が開示されている。

特開２００６−２５６４４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ドライバのブレーキペダル操作量に応じて、後輪荷重が小さいほど前輪液圧に対する後輪液圧のゲインを小さくし、前後制動力配分を行うため、ドライバがブレーキペダルを踏み込み続けると、前輪に対してスリップ率を小さく制御していた後輪も、通常のアンチロックブレーキ制御を行うことになる。このとき、モータと駆動輪が直結している後輪駆動の電気自動車にあっては、モータ慣性により輪のイナーシャが大きくなるため、後輪のスリップ率が大きくなると、スリップ率を小さくするまでに時間がかかるという問題が有った。また、このスリップ率の抑制に時間がかかると、後輪のスリップ率変動が駆動系を振動させるため、車体にも振動が発生するという問題が有った。
本発明の目的は、後輪駆動の電動車両においてアンチロックブレーキ制御時におけるスリップ率を素早く抑制可能なブレーキ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、後輪に制駆動モータを備えた車両において、前輪に対してアンチロックブレーキ制御が実施されている時は、後輪に対するアンチロックブレーキ制御に使用する目標スリップ率を、路面摩擦係数に応じて後輪に対する目標スリップ率が現在の目標スリップ率よりも小さくなるように設定することとした。

よって、後輪のスリップ率の大きさを抑制することができ、スリップ率を素早く抑制することで車両挙動の安定化を図ることができる。また、スリップ率変動を抑制することができ、車体振動の発生を抑制できる。

実施例１のブレーキ制御装置が適用された電動車両のシステム構成図である。 実施例１の後輪におけるアンチロックブレーキ制御を表すフローチャートである。 実施例１の後輪ABS制御を行った際の作用を表すタイムチャートである。 実施例２の後輪ABS制御を行った際の作用を表すタイムチャートである。

〔実施例１〕
図１は実施例１のブレーキ制御装置が適用された電動車両のシステム構成図である。後輪RR,RLには、減速機109を介してモータ110が接続され、モータ110の駆動トルクにより後輪RR,RLを駆動して走行すると共に、減速時には、モータ110の回生トルクにより減速走行する。モータ110は、モータECU111の指令に基づいて駆動トルクもしくは回生トルクを制御する。
液圧コントロールユニット101は、前輪FR,FL及び後輪RR,RLの各輪ホイルシリンダW/C内の液圧を制御可能なポンプ及び電磁弁等を備え、ブレーキECU102の指令に基づいてホイルシリンダ圧をコントロールする。液圧コントロールユニット101内であって各輪ホイルシリンダW/Cに対応する液圧経路には増圧弁及び減圧弁が設けられ、車輪ロックを回避するアンチロックブレーキ制御（以下、ABSと記載する。）を行う。具体的には、増圧弁を閉じ減圧弁を開くことで減圧し、増圧弁及び減圧弁の両方を閉じることで保持し、増圧弁を開き減圧弁を閉じることで増圧する。これら減圧、保持、増圧を組み合わせることで車輪スリップ率を所望の値に制御する。

ブレーキECU102は、ドライバが操作したブレーキペダル103の移動量を検出するストロークセンサ104、各輪の車輪速を検出する車輪速センサ105a，105b，105c，105d、ステアリング106の操舵角を検出する操舵角センサ107、車両の横加速度及びヨーレイトを検出可能な一体型センサ108の情報を入力とし、以下の各演算部により演算された結果に基づいてホイルシリンダ圧を制御する。ブレーキECU102では、各輪ホイルシリンダ圧の演算、ABS介入判断、路面μ推定、後輪スリップ率演算、ABS介入スリップ率の算出を行う。また、ブレーキECU102はモータECU111とCAN通信線を介して接続され、両者の制御情報を共有し、回生協調制御等を行う。

ブレーキECU102は、ストロークセンサ104により検出されたブレーキペダル103のストローク量に基づいて目標減速度を算出し、この目標減速度に応じたホイルシリンダ圧を演算し、このホイルシリンダ圧を達成するように各電磁弁及びポンプ等を制御する。また、車輪速センサ105により検出された車輪速に基づいて車体速を算出し、車体速と車輪速との関係から各輪のスリップ率を演算し、前輪のスリップ率が予め設定された前輪ABS介入スリップ率よりも大きい場合は、前輪のスリップ率を所定範囲内に制御する前輪ABS制御を実施する。

図２は実施例１の後輪におけるアンチロックブレーキ制御を表すフローチャートである。この制御はブレーキECU102内で行われるものであり、このフローチャート以外において、上述した基本的な制動力制御及び前輪ABS制御が実施されている。以下、後輪ABS制御についてステップごとに説明する。
ステップ201では、前輪ABS制御中か否かを判断し、前輪ABS制御中の場合はステップ202に進み、それ以外の場合はステップ207に進む。

ステップ202では、ABS制御中の前輪の状態から路面μを推定（推定路面μの算出）する。前輪がABS制御中の場合は限界の制動力を発生している状態であるため、前輪の減速度から路面μを高い精度で推定できるからである。一方、ステップ207では、前輪がABS制御を実施していないため、各輪のブレーキ液圧の状態から路面μを推定する。液圧が高ければ概ね路面μが高いと判断できるからである。

ステップ203では、推定路面μから後輪目標スリップ率Sbを設定する。具体的には推定路面μが小さいほど後輪目標スリップ率Sbを小さな値に設定する。実施例１のように後輪にイナーシャが大きなモータ110が直結されている場合、後輪のスリップ率が大きくなると、減圧によってスリップ率を小さくしようとしても、イナーシャの影響により後輪回転数の上昇が遅れ気味となり、スリップ率が大きい状態はコーナリングフォースの低下を招くため車両挙動が不安定となるおそれがある。
また、後輪の大きなスリップ率変動が駆動系を振動させるため、車体にも振動が発生するおそれがある。そこで、後輪ABS制御を行う場合は、モータ110のようなイナーシャが存在しない通常の場合よりも小さなスリップ率で減圧を開始することが望ましい。仮に後輪車輪速の復帰が遅れたとしても、スリップ率が大きくなることによるコーナリングフォースの低下を回避できるからである。
更に、後輪目標スリップ率Sbを設定する際、路面μが高ければ後輪車輪速を復帰させる力が強いため、さほど小さくする必要はないが、路面μが低ければ後輪車輪速を復帰させる力が弱いため、より小さなスリップ率で減圧を開始することが好ましい。よって、推定路面μに応じた後輪目標スリップ率Sbを設定する。

ステップ204では、後輪のABS介入スリップ率Scを後輪目標スリップ率Sbから予め設定された所定値だけ減算した値に設定する。
ステップ205では、後輪スリップ率SarがABS介入スリップ率Scよりも大きいか否かを判断し、大きい場合はステップ206に進んでABS制御を行い、それ以外の場合は本制御フローを終了して再度本制御フローを繰り返す。

図３は実施例１の後輪ABS制御を行った際の作用を表すタイムチャートである。前輪及び後輪それぞれにおける車輪速変動、各輪ホイルシリンダ圧、及びペダルストローク量を示す。
時刻t301において、ドライバはブレーキペダルの操作を開始し、前輪ホイルシリンダ圧及び後輪ホイルシリンダ圧が共に上昇する。
時刻t302において、前輪ホイルシリンダ圧の増加に伴い前輪車輪速が低下することでスリップ率が増大し、前輪ABS制御が開始される。このとき、前輪ABS制御中に伴い精度の高い推定路面μが演算され、この推定路面μに基づいて後輪目標スリップ率Sb及びABS介入スリップ率Scが設定される。基本的に前輪ABS制御が行われていない場合の推定路面μは、制動力不足を回避する観点からも各輪ホイルシリンダ圧に応じて高めに設定される。これに対し、前輪ABS制御開始後の推定路面μは、実際の路面状態が反映されるため、小さな後輪目標スリップ率Sbが設定され、車体速度との差が少ない後輪車輪速となるように制御されることとなる。

言い換えると、前輪ABS制御が実施されているときの後輪目標スリップ率Sbは、実施されていないときに比べて小さくなるように設定される。また、更に言い換えると、前輪ABS制御では特にイナーシャが存在しないことから大きな前輪目標スリップ率を設定し、後輪ABS制御では前輪目標スリップ率よりも小さな値を後輪目標スリップ率として設定することになる。この場合は、推定路面μを算出せずとも単に後輪を前輪よりも小さな目標スリップ率に設定する構成としても達成可能である。

時刻t303において、後輪車輪速が低下し、後輪スリップ率SarがABS介入スリップ率Scを上回るため、後輪ABS制御が開始され、減圧が行われる。以後、後輪は前輪に比べてスリップ率の小さな状態でABS制御が行われるため、車輪速変動量は小さくなり、車輪速変動周期も長くなる。よって、後輪にモータ110等のイナーシャが大きな要素が接続され、後輪車輪速の車体速側への復帰が遅い場合でもコーナリングフォースの低下を抑制することで車両挙動の安定性を確保し、また、スリップ率変動に伴う駆動系の振動を抑制することができる。

以上説明したように、実施例１にあっては下記の作用効果が得られる。
（１）車輪の後輪に接続する車軸に対し出力軸が減速機に係合した状態で後輪を制駆動するモータ110と、車両の各輪の車輪速を算出する車輪速センサ105（車輪速算出部）と、車両の速度を算出するブレーキECU102（車体速度算出部）と、車両の走行中の路面摩擦係数を推定するステップ202（路面摩擦係数推定部）と、算出された車体速度に対する前記算出された各輪の車輪速の比率であるスリップ率の目標値を設定するステップ203（目標スリップ率設定部）と、各輪のスリップ率に応じて前記各輪の制動力を増加、保持、減圧するブレーキECU102（アンチロックブレーキ制御部）と、ABS制御（アンチロックブレーキ制御部）によって車輪の前輪に対してABS制御が実施されている時は、ステップ203における設定（目標スリップ率設定部）は、推定された路面摩擦係数に応じて後輪に対する目標スリップ率が現在の目標スリップ率よりも小さくなるように後輪の目標スリップ率を設定する。
よって、後輪のスリップ率の大きさを抑制することができ、スリップ率を素早く抑制することで車両挙動の安定化を図ることができる。また、スリップ率変動に伴う駆動系の振動を抑制することができる。

（２）車輪の後輪に接続する車軸に対し出力軸が減速機109に係合した状態で後輪を制駆動するモータ110と、車両の各輪の車輪速を算出する車輪速センサ105（車輪速算出部）と、車両の速度を算出するブレーキECU102（車体速度算出部）と、運転者のブレーキ操作時に算出された車体速度に対する算出された各輪の車輪速の状態に応じて前記各輪の制動力を増加、保持、減圧するブレーキECU102（アンチロックブレーキ制御部）と、算出された車体速度に対する前記算出された各輪の車輪速の比率である目標スリップ率を設定するステップ203（目標スリップ率設定部）と、ABS制御（アンチロックブレーキ制御部）によって車輪の前輪に対してABS制御が実施されている時は、ステップ203における設定（目標スリップ率設定部）は、前輪に対する目標スリップ率より後輪に対する目標スリップ率が小さくなるように後輪の目標スリップ率を設定する。
よって、後輪のスリップ率の大きさを抑制することができ、スリップ率を素早く抑制することで車両挙動の安定化を図ることができる。また、スリップ率変動に伴う駆動系の振動を抑制することができる。

（３）車両の走行中の路面摩擦係数を推定するステップ202（路面摩擦係数推定部）を備え、ステップ203における設定は、算出された路面摩擦係数の大きさが小さいほど、大きい時に比べて目標スリップ率を小さく設定する。
よって、後輪車輪速を車体速に復帰させる力に応じたスリップ率を設定することができ、後輪の制動力を確保することができる。

〔実施例２〕
次に実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点について説明する。実施例１では、操舵状態に係わらず後輪目標スリップ率を設定した。これに対し、実施例２では操舵角センサ107により操舵状態が検出された場合は、更に後輪目標スリップ率Sbを小さくする。図４は実施例２の後輪ABS制御を行った際の作用を表すタイムチャートである。時刻t401〜t403までは実施例１と同じ動作であるため説明を省略する。
後輪目標スリップ率Sbが推定路面μに応じて変更された後である時刻t404において、ドライバの操舵が検出されると、よりコーナリングフォースが必要であると判断し、後輪目標スリップ率Sbを小さくする。よって、後輪のスリップ率は非常に小さくなるため、コーナリングフォースを十分に確保することができ、旋回時における車両挙動の安定性を確保することができる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、具体的な構成は上記実施例に限られず他の構成であっても構わない。実施例では推定路面μに基づいて後輪目標スリップ率を設定する構成としたが、前輪よりも後輪のイナーシャが大きい点、及び減速中は後輪の荷重は前輪よりも低下しやすいことに着目すれば、前輪側で設定した目標スリップ率よりも後輪側で設定する目標スリップ率を小さくすることでも本発明の効果を得ることができる。また、仮にモータ110との回生協調制御中にABS制御が行われた場合、実施例のように後輪におけるスリップ率変化が小さいことは、モータ負荷の軽減にもつながるため、耐久性の向上を図ることもできる。

101 液圧コントロールユニット
103 ブレーキペダル
104 ストロークセンサ
105 車輪速センサ
107 操舵角センサ
109 減速機
110 モータ
W/C ホイルシリンダ

Claims (3)

1. 車輪の後輪に接続する車軸に対し出力軸が減速機に係合した状態で前記後輪を制駆動するモータと、
   前記車両の各輪の車輪速を算出する車輪速算出部と、
   前記車両の速度を算出する車体速度算出部と、
   前記車両の走行中の路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定部と、
   前記算出された車体速度に対する前記算出された各輪の車輪速の比率であるスリップ率の目標値を設定する目標スリップ率設定部と、
   各輪のスリップ率に応じて前記各輪の制動力を増加、保持、減圧するアンチロックブレーキ制御部と、
   前記アンチロックブレーキ制御部によって前記車輪の前輪に対してアンチロックブレーキ制御が実施されている時は、前記目標スリップ率設定部は前記推定された路面摩擦係数に応じて前記後輪に対する目標スリップ率が現在の目標スリップ率よりも小さくなるように後輪の目標スリップ率を設定することを特徴とするブレーキ制御装置。
2. 車輪の後輪に接続する車軸に対し出力軸が減速機に係合した状態で前記後輪を制駆動するモータと、
   前記車両の各輪の車輪速を算出する車輪速算出部と、
   前記車両の速度を算出する車体速度算出部と、
   運転者のブレーキ操作時に前記算出された車体速度に対する前記算出された各輪の車輪速の状態に応じて前記各輪の制動力を増加、保持、減圧するアンチロックブレーキ制御部と、
   前記算出された車体速度に対する前記算出された各輪の車輪速の比率であるスリップ率の目標値を設定する目標スリップ率設定部と、
   前記アンチロックブレーキ制御部によって前記車輪の前輪に対してアンチロックブレーキ制御が実施されている時は、前記目標スリップ率設定部は前輪に対する目標スリップ率より後輪に対する目標スリップ率が小さくなるように後輪の目標スリップ率を設定することを特徴とするブレーキ制御装置。
3. 請求項２に記載のブレーキ制御装置において、
   前記車両の走行中の路面摩擦係数を推定する路面摩擦係数推定部を備え、
   前記目標スリップ率設定部は、前記算出された路面摩擦係数の大きさが小さいほど、大きい時に比べてスリップ率を小さく設定することを特徴とするブレーキ制御装置。

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