JP2016107831A - 車両制動制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】障害物との衝突回避等のため、自動的にブレーキを作動させて車両の制動力を発生させると共に、車両を駆動するエンジン等の動力で作動するオルタネータ等の発電量を増加させて車両の制動力を高める場合に、例えば、バッテリ等の充電状態に依存してオルタネータ等の発電量の増加が制限されることを抑制することが可能な車両制動制御装置を提供すること。【解決手段】車両前方の障害物と衝突する可能性が高いと判断する場合に、制動部を作動させることにより自動的に前記車両の制動力を発生させる第1制御部と、前記第1制御部による前記制動部の作動を事前に検出すると、発電部の発電量を増大させると共に、電気負荷部により消費される電力を増大させる第2制御部を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、車両の駆動力源(エンジン)からの動力で発電する発電機(オルタネータ)、及び該発電機の発電電力を蓄電するバッテリ等の少なくとも一方から供給される電力で駆動するブレーキアクチュエータ等を用いて、障害物との衝突回避のため、自動的に車両の制動力を発生させる車両制動制御装置に関する。
従来、例えば、障害物との衝突が不可避であると判定した場合、自動的に車両の制動力を発生させる技術において、障害物との衝突が不可避であると判断すると、制動力を発生させる前にオルタネータの発電電圧を高めることが提案されている(例えば、特許文献1)。
このように、自動的に制動力を発生させる前にオルタネータ等の発電量を増加させ、バッテリ等の充電状態を高めることができるため、バッテリ等は、自動的に制動力を発生させるブレーキアクチュエータ等に十分な電力を供給することができる。また、オルタネータ等の発電量が増加すると、エンジンに対するオルタネータの抵抗が増加するため、車両を駆動するエンジンの出力が低下し、結果として、車両の制動力を更に高める効果も期待できる。
特開2008−285124号公報
しかしながら、例えば、バッテリ等が満充電に近いような状況では、オルタネータにより発電される電力をバッテリ等に供給(充電)することができないため、結果として、オルタネータの発電量の増加が制限される可能性がある。即ち、オルタネータの発電量の増加により車両の制動力を高める効果が十分に得られない可能性がある。
そこで、上記課題に鑑み、障害物との衝突回避等のため、自動的にブレーキを作動させて車両の制動力を発生させると共に、車両を駆動するエンジン等の動力で作動するオルタネータ等の発電量を増加させて車両の制動力を高める場合に、バッテリ等の充電状態等に依存してオルタネータ等の発電量の増加が制限されることを抑制することが可能な車両制動制御装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、一実施形態において、車両制動制御装置は、
車両の駆動力を発生させる動力部と、
前記動力部からの動力により発電する発電部と、
前記発電部により発電される電力を蓄電する蓄電部と、
前記発電部及び前記蓄電部の少なくとも一方から供給される電力により前記車両の制動力を発生させる制動部と、
前記発電部により発電される電力を消費する電気負荷部と、
前記車両前方の障害物と衝突する可能性が高いと判断する場合に、前記制動部を作動させることにより自動的に前記車両の制動力を発生させる第1制御部と、
前記第1制御部による前記制動部の作動を事前に検出すると、前記発電部の発電量を増大させると共に、前記電気負荷部により消費される電力を増大させる第2制御部を備える。
本実施の形態によれば、障害物との衝突回避等のため、自動的にブレーキを作動させて車両の制動力を発生させると共に、車両を駆動するエンジン等の動力で作動するオルタネータ等の発電量を増加させて車両の制動力を高める場合に、例えば、バッテリ等の充電状態に依存してオルタネータ等の発電量の増加が制限されることを抑制することが可能な車両制動制御装置を提供することができる。
制動制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態に係る制動制御装置による制御処理の一例を概念的に示すフローチャートである。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る制動制御装置1の構成の一例を示すブロック図である。制動制御装置1は、車両に搭載され、当該車両前方の障害物(例えば、先行車両や歩行者等)との衝突する可能性が高まると、自動的に当該車両の制動力を発生させる運転支援を実行する。制動制御装置1は、当該車両の主たる構成要素であるエンジン10、車両駆動部20、オルタネータ30、バッテリ40、ブレーキアクチュエータ50等を含む。また、制動制御装置1は、制御処理に関わる構成要素である電気負荷60、充電制御ECU(Electric Control Unit)100、バッテリセンサ110、ブレーキECU200、PCS−ECU300、障害物検出部310等を含む。
なお、図1において、太い実線は、動力伝達系を表し、細い実線は、電力伝達系を表し、点線は、電気信号伝達系を表す。
エンジン10は、当該車両を駆動する動力を発生する既知の動力発生手段である。エンジン10は、車両駆動部20に動力伝達可能に接続され、発生する動力を車両駆動部20に伝達する。また、エンジン10は、オルタネータ30にも動力伝達可能に接続される。
車両駆動部20は、エンジン10から伝達される動力を用いて、当該車両を駆動する駆動手段である。車両駆動部20は、例えば、トランスミッション(変速機)、プロペラシャフト、ディファレンシャル、ドライブシャフト、駆動輪等により構成されてよい。
オルタネータ30は、エンジン10の動力により作動する直流発電機であり、交流発電機と該交流発電機による三相交流電力を直流化する整流器等により構成される。オルタネータ30は、レギュレータを含み、該レギュレータが発電制御電流(オルタネータ30のロータコイルに流れるフィールド電流)を制御することによりオルタネータ30の発電電圧を制御することができる。即ち、オルタネータ30は、レギュレータにより発電電圧が制御されることにより、発電量を調整することが可能に構成される。オルタネータ30により発電される電力は、バッテリ40に充電されたり、ブレーキアクチュエータ50、電気負荷60に供給されたりする。また、オルタネータ30により発電される電力は、充電制御ECU100、ブレーキECU200、PCS−ECU300に駆動電力として供給されてよい。
バッテリ40は、ブレーキアクチュエータ50、電気負荷60、充電制御ECU100、ブレーキECU200、PCS−ECU300等に並列接続され、これらに電力を供給可能な蓄電手段である。バッテリ40としては、例えば、鉛バッテリ、ニッケル水素バッテリ、リチウムイオンバッテリ等が用いられてよく、バッテリ40の定格電圧は、12Vである。バッテリ40は、オルタネータ30と接続され、オルタネータ30により発電される電力を充電することができる。
ブレーキアクチュエータ50は、オルタネータ30及びバッテリ40の少なくとも一方からの電力供給により当該車両のブレーキ装置(例えば、油圧式ブレーキ装置)を作動させる制動手段である。ブレーキアクチュエータ50は、例えば、高油圧を生成するポンプ(当該ポンプを駆動するモータ含む)、各種バルブ、油圧回路等を含んでよく、運転者によるブレーキ操作と無関係に出力を高めること(例えば、ホイルシリンダ圧の昇圧)が可能であれば、任意の構成であってよい。典型的には、マスタシリンダ以外の高油圧源(比較的高い油圧を生成するポンプやアキュムレータ)を備えていればよく、ECB(Electric Control Braking system)に代表されるようなブレーキバイワイヤシステムで使用される構成が採用されてもよい。
電気負荷60は、オルタネータ30が発電する電力を消費可能な電力消費手段である。電気負荷60は、充電制御ECU100からの制御指令に基づき、電力の消費量を増減させることが可能に構成される。電気負荷60は、例えば、電熱線等の抵抗素子であってよく、オルタネータ30から当該電熱線等への電力供給経路上に設けられるスイッチをON/OFFすることにより電力の消費量を2段階で増減させてよい。また、電熱線等の抵抗素子は、可変抵抗であってよく、スイッチのON/OFFと共に、抵抗値を変化させることにより消費電力を複数段階或いは連続的に増減させてもよい。また、電気負荷60は、オルタネータ30が発電する電力を消費可能であれば、専用品である必要はなく、当該車両に予め設けられる電装品(例えば、ヘッドランプ等の点灯及び消灯の切替により消費電力の増減が可能な照明装置、音量の変更等により消費電力の増減が可能なオーディオ装置、バックライトの輝度の変更等により消費電力の増減が可能な表示装置等)であってもよい。
充電制御ECU100は、バッテリセンサ110により検出されるバッテリ40の各種状態(充電状態等)に基づき、オルタネータ30によるバッテリ40の充電に関する制御を実行する電子制御ユニットである。
充電制御ECU100は、例えば、バッテリ40の充電状態(充電率)が比較的低い所定レベルより低下している場合、過放電を防止するため、オルタネータ30の発電電圧を比較的高め(指示電圧V1)に設定して、バッテリ40の充電を実行する(通常充電制御)。また、充電制御ECU100は、例えば、バッテリ40の充電状態(充電率)が比較的高い所定レベル以上にある場合、過充電を防止するため、オルタネータ30の発電電圧を比較的低め(指示電圧V2<V1)に設定してバッテリ40の充電を抑制する(充電抑制制御)。この際、オルタネータ30の発電量を減少させることができるため、エンジン10の回転負荷(エンジン10に対するオルタネータ30の発電による抵抗)が低減され、当該車両の燃費を向上させることができる。更に、充電制御ECU100は、PCS−ECU300から後述する充電抑制解除指令を受信すると、充電抑制制御を解除(通常充電制御を実行している場合、その状態を維持)する。そして、充電制御ECU100は、ブレーキアクチュエータ50の作動に必要なオルタネータ30による発電量を算出し、オルタネータ30の発電電圧を当該発電量に対応する値(指示電圧V3>V1)に設定してオルタネータ30による発電を積極的に実行させる(発電増大制御)。なお、当該発電増大制御の詳細については、後述する。
バッテリセンサ110は、充電状態(SOC:State Of Charge)、劣化状態(SOH:State Of Health)等を含むバッテリ40の状態を検出する既知の状態検出手段である。バッテリセンサ110は、例えば、バッテリ40の負極端子に接続され、充電制御ECU100(内の電源回路)からの電力供給により作動する。バッテリセンサ110は、充電制御ECU100と通信可能に直接接続等され、検出する充電状態、劣化状態等を含むバッテリ40の状態に関する情報を充電制御ECU100に送信する。
なお、バッテリセンサ110の代わりに、バッテリ40の電圧、電流、及び、温度等を検出する電圧センサ、電流センサ、及び温度センサ等を設けてもよい。この場合、各センサは、検出される電圧、電流、及び温度等に対応する信号を充電制御ECU100に送信し、充電制御ECU100が、受信する電圧、電流、及び温度に対応する信号に基づき、バッテリ40の充電状態、劣化状態等を既知の手法で算出する。
ブレーキECU200は、当該車両のブレーキ装置の作動状態を制御する電子制御ユニットであり、例えば、当該車両の各車輪に配置される油圧式ブレーキ装置を作動させるブレーキアクチュエータ50の制御を実行する。ブレーキECU200は、通常、運転者によるブレーキ操作に応じて、ブレーキアクチュエータ50の出力(ホイルシリンダ圧)が決定されるように制御処理を実行してよい。また、ブレーキECU200は、車載LAN等を通じて通信可能に接続されるPCS−ECU300から受信する自動制動要求に応じて、自動的に当該車両の制動力を発生させる(自動制動制御)と共に、PCS−ECU300から受信する自動制動解除要求に応じて、当該制動力を発生させる状態を解除する。
PCS−ECU300は、障害物検出部310により検出される当該車両前方の障害物との衝突を回避するための各種制御処理を実行する電子制御ユニットである。PCS−ECU300は、障害物検出部310により検出される当該車両前方の障害物と衝突する可能性が高い(運転操作では衝突が不可避である)と判断すると、車載LAN等を通じて通信可能に接続されるブレーキECU200に自動制動要求を送信する。また、PCS−ECU300は、自動制動要求の送信より早いタイミングで、自動制動制御の実行に対応して充電抑制制御を解除させる指令(充電抑制解除指令)を充電制御ECU100に送信する。また、PCS−ECU300は、自動制動制御により当該障害物との衝突が回避されたと判断したり、当該車両が停車したと判断したりすると、ブレーキECU200に自動制動解除要求を送信する。
なお、当該車両前方の障害物と衝突する可能性が高いか否かの判断は、障害物検出部310により検出される当該車両から障害物までの距離(以下、単に「障害物までの距離」と称する)及び当該車両に対する障害物の相対速度(以下、単に「障害物の相対速度」と称する)に基づき、任意の方法により行われてよい。例えば、障害物検出部310により検出される障害物までの距離及び障害物の相対速度から算出される当該障害物と衝突するまでの衝突時間(TTC:Time To Collision)に基づき、当該判断が行われてよい。また、PCS−ECU300は、例えば、所定時間T1、T2(T1>T2>0)を設け、TTCが所定時間T1以下になると、充電制御ECU100に充電抑制解除指令を送信し、TTCが所定時間T2以下になると、ブレーキECU200に自動制動要求を送信してよい。
障害物検出部310は、当該車両前方の障害物を検出すると共に、障害物までの距離及び障害物の相対速度等を検出する障害物検出手段である。障害物検出部310は、例えば、当該車両前方に検出波(電波、光波等)を送信すると共に、当該検出波に対応する反射波を受信することで、当該車両前方の障害物を検出する既知のレーダセンサ(ミリ波レーダ、レーザレーダ等)であってよい。また、障害物検出部310は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)、CMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)等の撮像素子を用いて当該車両前方を撮像すると共に、撮像画像に対して所定の画像処理を行うことで、当該車両前方の障害物を検出する既知のカメラセンサであってよい。また、障害物検出部310は、レーダセンサとカメラセンサの双方を含む構成であってもよい。
なお、充電制御ECU100、ブレーキECU200、及びPCS−ECU300は、例えば、マイクロコンピュータ等により構成されてよく、ROMに格納される各種プログラムをCPU上で実行することにより上述した各種制御処理を実行してよい。また、充電制御ECU100、ブレーキECU200、及びPCS−ECU300は、上述した機能を果たすことが可能であれば、任意のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア及びその組み合わせにより実現されてもよい。また、充電制御ECU100、ブレーキECU200、及びPCS−ECU300の機能は、他のECUにより実現されてもよいし、充電制御ECU100、ブレーキECU200、及びPCS−ECU300は、他のECUの機能を実現してもよい。例えば、PCS−ECU300は、充電制御ECU100の機能の一部又は全部を実現してもよいし、ブレーキECU200の機能の一部又は全部を実現してもよい。
次に、本実施形態に係る制動制御装置1による特徴的な制御処理について説明をする。
図2は、本実施形態に係る制動制御装置1による制御処理の一例を概念的に示すフローチャートである。当該フローチャートによる処理は、当該車両のイグニッションオン(IG−ON)からイグニッションオフ(IG−OFF)までの間、所定時間間隔で繰り返し実行される。
ステップS101〜S105は、通常時(PCS−ECU300による自動制動制御が実行されない状況下)における制御処理を示す。
ステップS101にて、充電制御ECU100は、充電抑制条件(例えば、上述したバッテリ40の充電状態(充電率)が比較的高い所定レベル以上にあること等)を満足しているか否かを判定する。充電抑制条件を満足する場合、ステップS102に進み、充電抑制条件を満足しない場合、ステップS104に進む。
ステップS102にて、充電制御ECU100は、PCS−ECU300から充電抑制解除指令を受信したか否かを判定する。充電抑制解除指令を受信した場合、ステップS106に進み、充電抑制解除指令を受信していない場合、ステップS103に進む。
ステップS103にて、充電制御ECU100は、充電抑制制御を実行し、今回の処理を終了する。
ステップS104にて、充電制御ECU100は、PCS−ECU300から充電抑制解除指令を受信したか否かを判定する。充電抑制解除指令を受信した場合、ステップS107に進み、充電抑制解除指令を受信していない場合、ステップS105に進む。
ステップS105にて、充電制御ECU100は、通常充電制御を実行し、今回の処理を終了する。
一方、ステップS106〜S111は、PCS−ECU300による自動制動制御が実行される状況下における制御処理を示し、ステップS106〜S108、S111が上述した発電増大制御に対応する。
ステップS106にて、充電制御ECU100は、充電抑制制御を解除する。
ステップS107にて、充電制御ECU100は、PCS−ECU300による自動制動制御により発生する制動力が不足しないために必要な発電量を算出する。当該発電量は、例えば、発生させる制動力やバッテリ40の充電状態等に基づき算出されてよい。
ステップS108にて、充電制御ECU100は、オルタネータ30に発電増大指示(オルタネータ30の発電電圧をステップS107で算出した発電量に対応する指示電圧V3に設定する旨の指示)を送信すると共に、電気負荷60の消費電力を増大させる。
なお、電気負荷60の消費電力を増大させることには、例えば、オルタネータ30から電熱線等への電力供給経路上に設けられるスイッチをONにする場合のように、電気負荷60により電力が消費されない状態から消費される状態にすることが含まれる。また、当然のことながら、例えば、オーディオ装置の音量を上げたり、表示装置のバックライトを明るくする場合等のように、電気負荷60により電力がある程度消費される状態から更に消費電力を増大させる場合も含まれる。
ステップS109にて、PCS−ECU300は、自動制動制御を実行する。即ち、PCS−ECU300は、ブレーキECU200に自動制動要求を送信し、自動的に当該車両の制動力を発生させる。
ステップS110にて、PCS−ECU300は、所定の条件(例えば、自動制御制御により衝突が回避されたり、当該車両が停車したり等すること)を満足すると、自動制動制御を解除する。即ち、PCS−ECU300は、ブレーキECU200に自動制動解除要求を送信し、自動的に当該車両の制動力を発生させる状態を解除する。
ステップS111にて、充電制御ECU100は、PCS−ECU300による自動制動制御の解除に応じて、オルタネータ30に対する発電増大指示を解除する。即ち、充電制御ECU100は、オルタネータ30の発電電圧を指示電圧V3に設定する状態を解除し、今回の処理を終了する。この際、オルタネータ30の発電電圧は、通常充電制御に対応する指示電圧V1に設定されてよい。
このように、本実施形態に係る制動制御装置1は、PCS−ECU300によるブレーキアクチュエータ50の作動を事前に検出(充電抑制解除指令を受信)すると、オルタネータ30の発電電圧を高めて発電量を増大させる。これにより、PCS−ECU300の自動制動制御によりブレーキアクチュエータ50が作動する前に、バッテリ40の充電状態を高めることができる。そのため、オルタネータ30及びバッテリ40は、自動制動制御によるブレーキアクチュエータ50の作動に必要な電力を確実に供給することが可能となる。また、オルタネータ30の発電量が増大することで、エンジン10に対するオルタネータ30の抵抗(負荷)が増加するため、当該車両を駆動するエンジン10の出力が低下し、結果として、当該車両の制動力を更に高めることができる。
なお、オルタネータ30の発電量が増大してから自動制動制御が開始されるまでの間、オルタネータ30の発電量の増大の影響によって、当該車両の駆動力が低下する。そのため、制動制御装置1は、オルタネータ30の発電量が増大してから自動制動制御が開始されるまでの間、オルタネータ30の発電量の増大に対応する当該車両の駆動力の低下に対応してエンジン10の出力を増加させる(エンジン10の回転数を高める)処理を実行してもよい。これにより、オルタネータ30の発電量が増大してから自動制動制御が開始されるまでの間におけるドライバビリティ(運転のしやすさ)の低下を抑制することができる。
また、制動制御装置1は、PCS−ECU300によるブレーキアクチュエータ50の作動を事前に検出(充電抑制解除指令を受信)すると、電気負荷60の消費電力を増大させる。これにより、例えば、バッテリ40が満充電に近い状態(比較的高い充電状態)にあるような場合であっても、オルタネータ30により発電される電力を電気負荷60で十分に消費することが可能となる。即ち、バッテリ40に供給可能(充電可能)な電力が制限されることによりオルタネータ30の発電量の増大が制限されるような事態を抑制することができる。そのため、他の制約を受けることなく、オルタネータ30の発電量の増大による当該車両の制動力を高める効果を得ることができる。
なお、制動制御装置1は、バッテリ40に供給可能(充電可能)な電力が制限される場合、即ち、バッテリ40の充電状態が比較的高い所定レベル以上である場合に限定して、電気負荷60の消費電力を高める処理を実行してもよい。これにより、例えば、バッテリ40の充電状態が比較的低く、バッテリ40がオルタネータ30の発電電力を十分に充電可能な状態にあるにも関わらず、電気負荷60によりオルタネータ30の発電電力が無駄に消費されることを回避することができる。
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
1 制動制御装置(車両制動制御装置)
10 エンジン(動力部)
20 車両駆動部
30 オルタネータ(発電部)
40 バッテリ(蓄電部)
50 ブレーキアクチュエータ(制動部)
60 電気負荷(電気負荷部)
100 充電制御ECU(第2制御部)
110 バッテリセンサ
200 ブレーキECU
300 PCS−ECU(第1制御部)
310 障害物検出部

Claims (1)

  1. 車両の駆動力を発生させる動力部と、
    前記動力部からの動力により発電する発電部と、
    前記発電部により発電される電力を蓄電する蓄電部と、
    前記発電部及び前記蓄電部の少なくとも一方から供給される電力により前記車両の制動力を発生させる制動部と、
    前記発電部により発電される電力を消費する電気負荷部と、
    前記車両前方の障害物と衝突する可能性が高いと判断する場合に、前記制動部を作動させることにより自動的に前記車両の制動力を発生させる第1制御部と、
    前記第1制御部による前記制動部の作動を事前に検出すると、前記発電部の発電量を増大させると共に、前記電気負荷部により消費される電力を増大させる第2制御部を備える、
    車両制動制御装置。
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