JP2019043268A - 制御装置及び制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両走行時の電動パーキングブレーキ装置の作動を車両重量や路面状況に応じて適宜制御することで、車輪ロックの発生を効果的に抑止する。【解決手段】モータ41の駆動を制御して電動パーキングブレーキ装置40を作動させる制御部160を備え、制御部160は、車両走行中に電動パーキングブレーキ装置40を作動させる場合において、車両重量が所定の重量閾値以上、又は、路面の摩擦係数が所定の摩擦係数閾値以上であれば、車両1を予め設定した目標減速度に減速させる第1のケーブル引き力でモータ41にケーブル42を引かせる第1の制動制御を実施し、車両重量が所定の重量閾値未満、又は、路面の摩擦係数が所定の摩擦係数閾値未満であれば、車両1を予め設定した目標減速度に段階的に減速させる第2のケーブル引き力でモータ41にケーブル42をステップ状に引かせる第2の制動制御を実施する。【選択図】図3

Description

本発明は、制御装置及び制御方法に関し、特に、車両に搭載された電動パーキングブレーキ装置の制御装置及び制御方法に関する。
従来、運転者のスイッチ操作に応じてアクチェータとしての電動モータが駆動してブレーキケーブルを引き、ブレーキケーブルの引きに伴いブレーキシューがドラムに押圧されることにより車輪に制動力を付与する電動パーキングブレーキ装置が広く実用化されている(例えば、特許文献1,2参照)。
特開2014−205391号公報 特開2013−226850号公報
ところで、電動パーキングブレーキ装置は、車両停車時のみならず、緊急時等は車両走行中であっても運転者の操作に応じて適宜作動させることができる。このため、例えば、車両走行時にパーキングブレーキ装置を作動させて車輪に制動力を一気に付与すると、車両の積載量が少ない(車両重量が軽い)場合、或は、走行路面の摩擦係数が小さい場合には、タイヤが路面に対するグリップを失うことで、車輪の回転がほぼ停止する所謂車輪ロックを引き起こしてしまう虞がある。
本開示の技術は、車両走行時の電動パーキングブレーキ装置の作動を車両重量や路面状況に応じて適宜に制御することで、車輪ロックの発生を効果的に抑止することを目的とする。
本開示の装置は、アクチュエータの駆動によりケーブルを引くことにより車両に制動力を付与する電動パーキングブレーキ装置の制御装置であって、前記車両の重量を取得する重量取得手段と、前記車両の走行路面の摩擦係数を取得する摩擦係数取得手段と、前記アクチュエータの駆動を制御して前記電動パーキングブレーキ装置を作動させる制御手段と、を備え前記制御手段は、前記車両の走行中に前記電動パーキングブレーキ装置を作動させる場合において、取得される前記重量が所定の重量閾値以上、又は、取得される前記摩擦係数が所定の摩擦係数閾値以上であれば、前記車両を予め設定した目標減速度に減速させる第1のケーブル引き力で前記アクチュエータに前記ケーブルを引かせる第1の制動制御を実施し、取得される前記重量が前記重量閾値未満、又は、取得される前記摩擦係数が前記摩擦係数閾値未満であれば、前記車両を予め設定した目標減速度に段階的に減速させる第2のケーブル引き力で前記アクチュエータに前記ケーブルをステップ状に引かせる第2の制動制御を実施することを特徴とする。
また、前記車両の車輪がロック状態にあるか否かを判定する判定手段をさらに備え、前記制御手段は、前記第2の制動制御の実施中に前記車両が停車するよりも前に、前記判定手段により前記車輪がロック状態と判定されると、前記アクチュエータに前記ケーブルを所定量戻させる処理と、該処理の後、前記判定手段により前記車輪がロック状態にないと判定されると、前記アクチュエータに前記ケーブルをステップ状に引かせる処理とを、前記車両が停車するまで繰り返し実行することが好ましい。
本開示の方法は、アクチュエータの駆動によりケーブルを引くことにより車両に制動力を付与する電動パーキングブレーキ装置の制御方法であって、前記車両の走行中に前記電動パーキングブレーキ装置を作動させる場合において、前記車両の重量が所定の重量閾値以上、又は、前記車両の走行路面の摩擦係数が所定の摩擦係数閾値以上であれば、前記車両を予め設定した目標減速度に減速させる第1のケーブル引き力で前記アクチュエータに前記ケーブルを引かせる第1の制動制御を実施し、前記重量が前記重量閾値未満、又は、前記摩擦係数が前記摩擦係数閾値未満であれば、前記車両を予め設定した目標減速度に段階的に減速させる第2のケーブル引き力で前記アクチュエータに前記ケーブルをステップ状に引かせる第2の制動制御を実施することを特徴とする。
また、前記第2の制動制御の実施中に前記車両が停車するよりも前に、前記車両の車輪がロック状態になると、前記アクチュエータに前記ケーブルを所定量戻させる処理と、該処理の後、前記車輪がロック状態から回復すると、前記アクチュエータに前記ケーブルをステップ状に引かせる処理とを、前記車両が停車するまで繰り返し実行することが好ましい。
本開示の技術によれば、車両走行時の電動パーキングブレーキ装置の作動を車両重量や路面状況に応じて適宜に制御することで、車輪ロックの発生を効果的に抑止することができる。
本発明の一実施形態に係る車両を示す模式的な全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る車両制動制御を説明するタイミングチャート図である。 本発明の一実施形態に係る車両制動制御を説明するフローチャート図である。
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る制御装置及び制御方法を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1は、本実施形態に係る電動パーキングブレーキ装置40を搭載した車両1を示す模式的な全体構成図である。車両1には、駆動源の一例としてエンジン10が搭載されている。エンジン10には、クラッチ装置11を介して変速機12が接続されている。変速機12には、プロペラシャフト13、デファレンシャルギヤ14、左右の駆動軸15L,Rを介して左右後輪(左右駆動輪)16L,Rがそれぞれ接続されている。また、車両1は、左右前輪(左右従動輪)17L,R、各種センサ類20〜26、電子制御ユニット(以下、ECU100)等を備えている。
電動パーキングブレーキ装置40は、左右駆動輪16L,Rに制動力を付与するもので、アクチュエータとしての電動モータ41と、ブレーキケーブル42と、パーキングブレーキ機構43と、運転室に設けられた操作レバー44とを備えている。
電動モータ41は、ブレーキケーブル42の引き作動や戻し作動を行うものであり、ECU100と電気的に接続されている。電動モータ41の駆動は、ECU100から入力される駆動指示信号に応じて制御される。ブレーキケーブル42は、例えば、ワイヤーケーブルであって、一端側を電動モータ41に接続されると共に、他端側をパーキングブレーキ機構43に接続されている。
パーキングブレーキ機構43は、例えば、センターブレーキ式のドラムブレーキであって、変速機12直後方のプロペラシャフト13に設けられている。パーキングブレーキ機構43は、運転者による操作レバー44のON操作に応じて電動モータ41が駆動し、電動モータ41がブレーキケーブル42を引くと、これに伴い不図示のブレーキシューがドラムに押圧されることによりプロペラシャフト13を拘束し、左右駆動輪16L,Rに制動力を付与するように構成されている。なお、パーキングブレーキ機構43は図示例のセンターブレーキ式に限定されず、左右駆動輪16L,Rにそれぞれ内蔵された常用ブレーキ機構と兼用或は、該常用ブレーキ機構とは個別に内蔵された構成であってもよい。
左後車輪速センサ20は、左後輪16Lの車輪速度(以下、左後車輪速度VRL)を検出する。右後車輪速センサ21は、右後輪16Rの車輪速度(以下、右後車輪速度VRR)を検出する。左前車輪速センサ22は、左前輪17Lの車輪速度(以下、左前車輪速度VFL)を検出する。右前車輪速センサ23は、右前輪17Rの車輪速度(以下、右前車輪速度VFR)を検出する。エンジン回転数センサ24は、エンジン10の図示しないクランクシャフトからエンジン回転数を検出する。アクセル開度センサ25は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じたエンジン10の燃料噴射量を検出する。シフトポジションセンサ26は、変速機12の現在のギヤイン段を取得する。これら各種センサ20〜26のセンサ値は、電気的に接続されたECU100に入力される。
ECU100は、車両1の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。また、ECU100は、図2に示すように、左右後輪平均速度演算部110と、左右前輪平均速度演算部120と、ロック状態判定部130と、車両重量推定部140と、摩擦係数推定部150と、車両制動制御部160とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるECU100に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
左右後輪平均速度演算部110は、左右後輪(左右駆動輪)16L,Rの平均速度である左右後輪平均速度VR_Aveを演算する。より具体的には、左右後輪平均速度演算部110は、左後車輪速センサ20から入力される左後車輪速度VRL及び、右後車輪速センサ21から入力される右後車輪速度VRRに基づき、以下の数式(1)に従って左右後輪平均速度VR_Aveを演算する。
Figure 2019043268
左右前輪平均速度演算部120は、左右前輪(左右従動輪)17L,Rの平均速度である左右前輪平均速度VF_Aveを演算する。より具体的には、まず、左右前輪平均速度演算部120は、左前車輪速センサ22から入力される左前車輪速度VFL及び、左右後輪平均速度演算部110から入力される左右後輪平均速度VR_Aveに基づき、以下の数式(2)に従って、これら左前車輪速度VFLと左右後輪平均速度VR_Aveとの差である左前車輪速度差ΔVFLを演算する。
Figure 2019043268
また、左右前輪平均速度演算部120は、右前車輪速センサ23から入力される右前車輪速度VFR及び、左右後輪平均速度演算部110から入力される左右後輪平均速度VR_Aveに基づき、以下の数式(3)に従って、これら右前車輪速度VFRと左右後輪平均速度VR_Aveとの差である右前車輪速度差ΔVFRを演算する。
Figure 2019043268
さらに、左右前輪平均速度演算部120は、左右後輪平均速度演算部110から入力される左右後輪平均速度VR_Ave、上記数式(2)から求めた左前車輪速度差ΔVFL及び、上記数式(3)から求めた右前車輪速度差ΔVFRに基づき、以下の数式(4)に従って左右前輪平均速度VF_Aveを演算する。
Figure 2019043268
ロック状態判定部130は、各演算部110,120にて演算された左右後輪平均速度VR_Ave及び、左右前輪平均速度VF_Aveに基づいて車輪がロック状態にあるか否かを判定する。より具体的には、車輪ロック判定部130は、(1)左右後輪平均速度VR_Aveが所定の下限閾値(例えば、左右後輪16L,Rがほぼ停止している状態を示すゼロに近い数値)以下であり、且つ、(2)左右前輪平均速度VF_Aveが0よりも大きい場合に、車輪をロック状態と判定する。
車両重量推定部140は、各種センサ類20〜26のセンサ値に基づいて、車両重量Wを推定する。具体的には、車両重量推定部140は、エンジン回転センサ24及びアクセル開度センサ25の各センサ値等に基づいてエンジン出力トルクを演算すると共に、該エンジン出力トルクにシフトポジションセンサ26により検出される現在のギヤイン段の変速比等を乗じることで、各駆動輪16L,Rに伝達される伝達トルクFを演算する。さらに、車両重量推定部140は、伝達トルクFを各車輪速センサ20〜23のセンサ値を微分して得られる加速度αで除算することにより、車両重量W(=F/α)を演算する。なお、車両重量Wは、車両1が例えば軸重センサ(変位センサ)等を備えていれば、これらセンサ値等に基づいた他の公知の手法により演算してもよい。
摩擦係数推定部150は、車両1が走行中の路面の摩擦係数μを推定する。具体的には、摩擦係数推定部150は、各車輪速センサ20〜23のセンサ値からスリップ率(例えば駆動輪速度と従動輪速度の速度比)の変化率を演算すると共に、該スリップ率の変化率と各車輪速センサ20〜23のセンサ値を微分して得られる加速度αの変化率とに基づいて摩擦係数μを演算する。なお、摩擦係数μは、他の公知の演算手法により求めてもよい。
車両制動制御部160は、車両1の走行中に操作レバー44がON操作されると、電動パーキングブレーキ装置40の作動を制御して車両1を停車させる車両制動制御を実施する。以下、本実施形態の車両制動制御の詳細を図3(A),(B)のタイミングチャートに基づいて説明する。
まず、車両走行中(車速V>0)の時刻t0にて、操作レバー44がON操作されると、車両制動制御部160は、条件(1):車両重量推定部140から入力される車両重量Wが制動時に車輪ロックを引き起こす可能性の高い所定の下限重量閾値Wminよりも軽いか否かを判定すると共に、条件(2):摩擦係数推定部150から入力される摩擦係数μが制動時に車輪ロックを引き起こす可能性の高い所定の下限摩擦係数閾値μminよりも低いか否かを判定する。
これら条件(1),(2)の何れか一方が成立しない場合、すなわち、車両重量Wが下限重量閾値Wmin以上、又は、摩擦係数μが下限摩擦係数閾値μmin以上であれば、電動パーキングブレーキ装置40を作動させても車輪ロックを引き起こす可能性は低い。この場合、車両制動制御部160は、図3(A)に示すように、車両1を予め設定された目標減速度まで一気に減速させるケーブル引き力Fでブレーキケーブル42が引かれるように、電動モータ41に駆動指示信号を出力する。電動モータ41の駆動によりブレーキケーブル42がケーブル引き力Fで引かれると、パーキングブレーキ機構43の作動により車速Vが次第に低下し、車両1は停車する。
一方、条件(1),(2)の少なくとも何れか一方が成立する場合、すなわち、車両重量Wが下限重量閾値Wmin未満、又は、摩擦係数μが下限摩擦係数閾値μmin未満であれば、電動パーキングブレーキ装置40を作動させて一気に制動力を付与すると、車輪ロックを引き起こす可能性は極めて高くなる。このような場合、車両制動制御部160は、図3(B)に示すように、車両1を予め設定された目標減速度まで段階的に減速させるケーブル引き力Fでブレーキケーブル42がステップ状に引かれるように、電動モータ41に駆動指示信号を出力する。
次いで、時刻t1にて、車両1が停車するよりも前に、ロック状態判定部130により車輪がロック状態と判定されると、車両制動制御部160は、電動モータ41にブレーキケーブル42を所定量ほど戻させる駆動指示信号を出力する。ブレーキケーブル42が戻されると、車輪のロック状態は回復する。
次いで、時刻t2にて車輪がロック状態から回復すると、車両制動制御部160は、1回目と同様、電動モータ41にブレーキケーブル42をステップ状に引かせる駆動指示信号を出力する。以降、車速Vがゼロとなる車両停車の時刻tnに至るまで、車輪がロック状態になると、ブレーキケーブル42を所定量戻し、車輪がロック状態から回復すると、ブレーキケーブル42をステップ状に引く処理が繰り返し実行される。
このように、車両重量Wが軽い場合や路面の摩擦係数μが小さい場合には、ブレーキケーブル42をステップ状に引きつつ、車輪ロックが生じるとブレーキケーブル42を戻す処理を、車両1が停車するまで繰り返し実行することにより、車輪ロックを効果的に抑制しつつ、車両1を安全に停車させることが可能になる。
次に、図4に基づいて、本実施形態に係る車両制動制御のフローを説明する。
ステップS100では、各車輪速センサ20〜23のセンサ値又は、図示しない車速センサ等のセンサ値に基づいて、車両1が走行中であるか否かを判定する。車両1が走行中の場合(肯定)、本制御はステップS110に進む。
ステップS110では、操作レバー44がON操作されているか否かを判定する。操作レバー44がON操作されている場合(肯定)、本制御はステップS120に進む。
ステップS120では、条件(1):車両重量推定部150により推定される車両重量Wが下限重量閾値Wminよりも軽いか否かを判定すると共に、条件(2):摩擦係数推定部150により推定される路面の摩擦係数μが下限摩擦係数閾値μminよりも小さい否かを判定する。条件(1),(2)を満たさない場合(否定)は、車輪ロックを引き起こす可能性が低いため、本制御はステップS200に進む。
ステップS200では、車両1を予め設定された目標減速度まで一気に減速させるケーブル引き力Fでブレーキケーブル42を引き、ステップS210にて、車速Vが0に達したか否かを判定し、肯定(車両停車)の場合、本制御は終了する。
一方、ステップS120の判定にて、条件(1),(2)の少なくとも何れかが成立する場合(肯定)は、車輪ロックを引き起こす可能性が高いため、本制御はステップS130に進む。ステップS130では、車両1を予め設定された目標減速度まで段階的に減速させるケーブル引き力Fでブレーキケーブル42をステップ状に引く。次いで、ステップ140にて、車速Vが0に達したか否かを判定し、肯定(車両停車)の場合、本制御は終了する。
ステップS140にて、否定(走行中)の場合はステップS150に進み、車輪がロック状態にあるか否かを判定する。ステップS150にて肯定(ロック状態)であれば、ステップS160に進んで、車輪をロック状態から回復させるべくブレーキケーブル42を所定量戻す。
ブレーキケーブル42を戻した後、ステップS170では、車輪のロック状態が回復したか否かを判定する。車輪のロック状態が回復している場合(肯定)、本制御はステップS130に戻り、車両1が停車(車速V=0)するまで、ステップS130〜170の各処理を繰り返し実行する。
以上詳述したように、本実施形態によれば、車両1の走行中に操作レバー44がON操作されると、車両重量Wが下限重量閾値Wminよりも軽い場合、又は、路面の摩擦係数μが下限摩擦係数閾値μminよりも小さい場合には、ブレーキケーブル42をステップ状に引きつつ、車輪ロックが生じるとブレーキケーブル42を戻して車輪ロックから回復させる処理を、車両1が停車するまで繰り返し実行するように構成されている。これにより、車両重量Wや路面の摩擦係数μが車輪ロックを引き起こしやすい状況で電動パーキングブレーキ装置40を作動させても、車輪ロックの発生を効果的に抑制しつつ、車両1を安全に停車させることが可能になる。また、ブレーキケーブル42をステップ状に引くことにより、車両1に制動力を付与する期間を効果的に確保することが可能となり、車両1の制動距離を確実に短くすることができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、上記実施形態において、電動パーキングブレーキ装置40は、アクチュエータとして電動モータ41を備えるものとして説明したが、ブレーキケーブル42を引き/戻し可能なアクチュエータであれば、他の構成であってもよい。また、車両1は後輪駆動車として説明したが、前輪駆動車であってもよい。また、車両1は駆動源としてエンジン10を備えるものに限定されず、走行用モータ等を備えるハイブリッド車両であってもよい。
1 車両
10 エンジン
11 クラッチ
12 変速機
13 プロペラシャフト
14 デファレンシャルギヤ
15L,R 左右駆動軸
16L,R 左右後輪(左右駆動輪)
17L,R 左右前輪(左右従動輪)
20 左後車輪速センサ
21 右後車輪速センサ
22 左前車輪速センサ
23 右前車輪速センサ
40 電動パーキングブレーキ装置
41 電動モータ
42 ブレーキケーブル
43 パーキングブレーキ機構
44 操作レバー
100 ECU
110 左右後輪平均速度演算部
120 左右前輪平均速度演算部
130 ロック状態判定部
140 車両重量推定部
150 摩擦係数推定部
160 車両制動制御部

Claims (4)

  1. アクチュエータの駆動によりケーブルを引くことにより車両に制動力を付与する電動パーキングブレーキ装置の制御装置であって、
    前記車両の重量を取得する重量取得手段と、
    前記車両の走行路面の摩擦係数を取得する摩擦係数取得手段と、
    前記アクチュエータの駆動を制御して前記電動パーキングブレーキ装置を作動させる制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記車両の走行中に前記電動パーキングブレーキ装置を作動させる場合において、取得される前記重量が所定の重量閾値以上、又は、取得される前記摩擦係数が所定の摩擦係数閾値以上であれば、前記車両を予め設定した目標減速度に減速させる第1のケーブル引き力で前記アクチュエータに前記ケーブルを引かせる第1の制動制御を実施し、取得される前記重量が前記重量閾値未満、又は、取得される前記摩擦係数が前記摩擦係数閾値未満であれば、前記車両を予め設定した目標減速度に段階的に減速させる第2のケーブル引き力で前記アクチュエータに前記ケーブルをステップ状に引かせる第2の制動制御を実施する
    ことを特徴とする制御装置。
  2. 前記車両の車輪がロック状態にあるか否かを判定する判定手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記第2の制動制御の実施中に前記車両が停車するよりも前に、前記判定手段により前記車輪がロック状態と判定されると、前記アクチュエータに前記ケーブルを所定量戻させる処理と、該処理の後、前記判定手段により前記車輪がロック状態にないと判定されると、前記アクチュエータに前記ケーブルをステップ状に引かせる処理とを、前記車両が停車するまで繰り返し実行する
    請求項1に記載の制御装置。
  3. アクチュエータの駆動によりケーブルを引くことにより車両に制動力を付与する電動パーキングブレーキ装置の制御方法であって、
    前記車両の走行中に前記電動パーキングブレーキ装置を作動させる場合において、前記車両の重量が所定の重量閾値以上、又は、前記車両の走行路面の摩擦係数が所定の摩擦係数閾値以上であれば、前記車両を予め設定した目標減速度に減速させる第1のケーブル引き力で前記アクチュエータに前記ケーブルを引かせる第1の制動制御を実施し、前記重量が前記重量閾値未満、又は、前記摩擦係数が前記摩擦係数閾値未満であれば、前記車両を予め設定した目標減速度に段階的に減速させる第2のケーブル引き力で前記アクチュエータに前記ケーブルをステップ状に引かせる第2の制動制御を実施する
    ことを特徴とする制御方法。
  4. 前記第2の制動制御の実施中に前記車両が停車するよりも前に、前記車両の車輪がロック状態になると、前記アクチュエータに前記ケーブルを所定量戻させる処理と、該処理の後、前記車輪がロック状態から回復すると、前記アクチュエータに前記ケーブルをステップ状に引かせる処理とを、前記車両が停車するまで繰り返し実行する
    請求項3に記載の制御方法。
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