JP2019115162A

JP2019115162A - 制御装置

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Publication number: JP2019115162A
Application number: JP2017246625A
Authority: JP
Inventors: 純平奥村; Junpei Okumura; 亮平今野; Ryohei Konno
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: JP6599424B2; US20190193570A1

Abstract

【課題】回生ブレーキ及び摩擦ブレーキを備えた車両に搭載され、両ブレーキが発生するトルクを制御する制御装置において、減速が完了したときの車間距離の減少及び増加を防ぐ。【解決手段】回生ブレーキ９及び摩擦ブレーキ１１を制御する制御装置２５であって、車速センサ２１と、目標減速度を決定する減速度決定手段３２と、目標制動トルク決定手段３４と、摩擦トルク決定手段３５と、摩擦ブレーキ指令手段３６と、目標減速度に基づいて、減速要求があった後の各時刻における目標車速を決める目標車速決定手段３７と、実車速と目標車速との偏差に基づいて、フィードバック制御値を決める算出手段３８と、フィードバック制御値に基づいて、目標回生制動トルクを決定する回生トルク決定手段３９と、回生ブレーキ指令手段４０とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載された制動力を制御する制御装置に関する。

車両に制動力を付与する制動手段として、回生ブレーキ及び摩擦ブレーキを共に備えた車両がある。このような車両には、各ブレーキによって発生するトルクを制御する制御装置が搭載されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の制御装置は、減速要求があったときに、目標となる減速度（目標減速度）を得るように、目標制動トルクを決定する。その後、制御装置は、摩擦ブレーキに目標制動トルクとなるように摩擦トルクを発生させる。目標制動トルクと摩擦トルクとの差は、回生ブレーキによって発生する回生トルクによって補填される。このように、摩擦ブレーキに目標制動トルクとなるように摩擦トルクを発生させることによって、回生ブレーキによって得られる回生トルクが小さい場合でも、十分な制動力を得ることができる。

特開２０１７−６０３４３号公報

しかしながら、摩擦ブレーキが発生する制動力は目標制動トルクに到達するまでに時間を要する。そのため、自車と先行車との車間距離が小さくなる虞がある。

本発明は、以上の背景を鑑み、回生ブレーキ及び摩擦ブレーキを備えた車両に搭載され、両ブレーキが発生するトルクを制御する制御装置において、減速が完了したときの車間距離の減少及び増加を防ぐことを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の一態様は、車両（１）に搭載される回生ブレーキ（９）及び摩擦ブレーキ（１１）を制御する制御装置（２５）であって、車速センサ（２１）と、減速要求が入力されたときに、前記車両の目標減速度を決定する減速度決定手段（３２）と、前記目標減速度を実現するのに要する目標制動トルクを決定する目標制動トルク決定手段（３４）と、前記目標制動トルクに基づいて、目標摩擦トルクを決定する摩擦トルク決定手段（３５）と、前記摩擦ブレーキに前記目標摩擦トルクを発生させるべく指令する摩擦ブレーキ指令手段（３６）と、前記目標減速度に基づいて、前記減速要求があった後の各時刻における前記車両の目標車速を決める目標車速決定手段（３７）と、前記車両の速度を前記目標車速に収束させるために、前記各時刻において、前記車速センサによって得られた実車速と前記目標車速との偏差に基づいて、フィードバック制御値を決める算出手段（３８）と、前記フィードバック制御値に基づいて、目標回生制動トルクを決定する回生トルク決定手段（３９）と、前記回生ブレーキに前記目標回生制動トルクを発生させるべく指令する回生ブレーキ指令手段（４０）とを備えることを特徴とする。

この態様によれば、摩擦ブレーキよりも応答速度の速い回生ブレーキを用いることによって、車両の実速度の時間変化を目標車速の時間変化に近づくように制御することができる。そのため、摩擦ブレーキの駆動の遅れが回生ブレーキによって補償されて、減速が完了するまで車間距離の減少を防ぐことができる。

上記の態様において、前記摩擦トルク決定手段は、前記目標摩擦トルクを前記目標制動トルクよりも小さい値に決定するとよい。

この態様によれば、モータに車両の速度を上げる駆動トルクが発生することを防止することができ、エネルギーの損失を抑えることができる。

上記の態様において、前記摩擦トルク決定手段は、前記減速要求が入力されたときに前記車速センサよって得られた実車速に基づいて、前記回生ブレーキが出力できる最大回生トルクを求め、前記目標摩擦トルクを、前記目標制動トルクと前記最大回生トルクとの差分に基づいて決定するとよい。

この態様によれば、減速要求があった直後に回生ブレーキが発生する回生トルクが最大となるため、車両に減速要求があった直後に最大の制動力を与えることができる。

上記の態様において、前記車両の走行する路面状態を判定する路面状態判定手段（３３）を更に備え、前記目標制動トルク決定手段は、前記路面状態に基づいて、前記目標制動トルクを決定するとよい。

この態様によれば、路面状態に応じて目標制動トルクが決定されるため、車両に路面に応じた制動力を発生させることができる。

上記の態様において、前記車両の走行する路面状態を判定する路面状態判定手段（３３）を更に備え、前記路面状態は車輪と路面との間の摩擦係数を含み、前記目標制動トルク決定手段は、前記摩擦係数に基づいて、前記目標制動トルクを決定し、前記摩擦トルク決定手段は、前記減速要求が入力されたときに前記車速センサよって得られた実車速に基づいて、前記回生ブレーキが出力できる最大回生トルクを求め、前記摩擦係数が小さくなるにつれて、前記目標制動トルクと前記最大回生トルクとの差分に対する前記目標摩擦トルクの比を大きくするとよい。

この態様によれば、摩擦係数が小さいときに摩擦トルクの割合を増やすことで、制動力が得にくい路面上であっても、より確実に目標制動トルクを発生させることができる。また、摩擦トルクの割合を増やすことで、回生ブレーキに余力を持たせることができる。そのため、摩擦係数の小さい不安定な路面上において、路面の急激な変化によって高速に制動力を増やす必要がある場合に、回生ブレーキに高速に制動力を発生させて、車両を安定させることができる。

以上の構成によれば、以上の背景を鑑み、回生ブレーキ及び摩擦ブレーキを備えた車両に搭載され、両ブレーキが発生するトルクを制御する制御装置において、減速が完了したときの車間距離の減少及び増加を防ぐことができる。

実施形態に係る車両の主要な構成を示すブロック図回生ブレーキの実車速―トルク特性を示す図出力指示があった後の摩擦トルク（実線）及び回生トルク（破線）の時間変化を示す説明図減速処理ユニットのブロック線図減速処理のフローチャート減速処理における（Ａ）摩擦トルク、回生トルク及び総トルクと、（Ｂ）実車速及び想定車速との時間変化を示す説明図車体制御ＥＣＵが回生トルクと摩擦トルクとの和が目標制動トルクとなるように回生トルクを決定し、相対速度が到達相対速度となるまで減速した場合の（Ａ）摩擦トルク、回生トルク及び総トルクと、（Ｂ）実車速の時間変化を示す説明図（Ａ）図６の場合よりも車両が減速し難い場合と、（Ｂ）車両が減速し易い場合の摩擦トルク、回生トルク及び総トルクの時間変化を示す説明図

以下、図面を参照して、本発明の制御装置をモータによって駆動する車両の制御装置に適用した実施形態について説明する。

図１に示すように、車両１の駆動輪２は車軸３の両端に設けられ、車軸３はギア４を介して車体５に搭載されたモータ６に接続されている。モータ６は、ＰＤＵ７（パワードライブユニット）を介して、バッテリ８に接続されている。ＰＤＵ７はインバータ、及び、その制御回路を含み、駆動を指示する信号を受信すると、モータ６にバッテリから電力を供給して、モータ６を回転駆動させる。また、ＰＤＵ７は、回生制動を指示する信号を受信すると、ＰＤＵ７はモータ６を発電機として動作させる。モータ６によって発電された電力はバッテリに蓄えられる。このとき、モータ６は駆動輪２にトルク（回生トルク）を加える回生ブレーキ９として機能する。ＰＤＵ７は回生トルクの指示に応じて、モータ６を制御して指示された回生トルクをモータに発生させる。モータ６が発生する回生トルクの最大値（最大回生トルク）は駆動輪２の回転速度、すなわち車両１の車速（実車速）に依存する。図２には、最大回生トルクの実車速依存性が示されている。

車軸３には摩擦ブレーキ１１が設けられている。摩擦ブレーキ１１は、車軸３に設けられたディスク１２と、ディスク１２に当接するブレーキパッド１３とを備えている。ブレーキパッド１３は供給される油圧によってディスク１２に接触し、駆動輪２に制動力を付与する。ブレーキパッド１３には油圧を供給する油圧ユニット１４が接続されている。油圧ユニット１４はステッピングモータが回転することによりボールねじを直線駆動させる電動シリンダを用いて油圧を発生させる公知のユニットである。電動シリンダを制御するため、車体５には摩擦制動ＥＣＵ１５が搭載されている。摩擦制動ＥＣＵ１５はマイクロコンピュータやメモリ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されている。摩擦制動ＥＣＵ１５は、ブレーキパッド１３から駆動輪２に付与されるべきトルクを指示する信号を受信すると、電動シリンダを制御することによって、付与されるべきトルクに対応する油圧を油圧ユニット１４に供給させる。これによって、ブレーキパッドから駆動輪２にトルク（摩擦トルク）が付与される。

図３には、時刻ｔ＝ｔ_１において、摩擦制動ＥＣＵ１５が所定の目標摩擦トルクＴ_１を発生させることを指示する信号を受信した場合の摩擦トルクの時間変化が実線で示されている。図３に示すように、摩擦トルクは、時刻ｔ＝ｔ_１から次第に増加して、所定の時間経過後にＴ_１に達するように変化する。このように、摩擦ブレーキ１１が発生する摩擦トルクは、油圧の上昇に遅延があること、ディスク１２にブレーキパッド１３が接触して摩擦力が発生するまでに時間を要すること等から、指示された目標摩擦トルクに達するまでに所定の時間を要する。

図３には、時刻ｔ＝ｔ_１において、ＰＤＵ７が所定の目標回生トルクＴ_１を発生させることを指示する信号を受信した場合の回生トルクの時間変化が二点鎖線で示されている。図３に示すように、回生トルクは、時刻ｔ＝ｔ_１から摩擦トルクに比べて素早く増加して、Ｔ_１に達するように変化する。

図１に示されるように、車体５には自車の車速を検出するための車速センサ２１が設けられている。車速センサ２１は、例えば、駆動輪２の回転速度等から車両１の速度を検出する公知のセンサである。車速センサ２１としては、ＧＰＳを用いて車両１の速度を検出するもの、又は、モータ６の回転数から車両１の速度を検出するものであってもよい。

車体５には、その前部に、先行車検出センサ２２が設けられている。先行車検出センサ２２は、ミリ波、マイクロ波等を用いた公知のレーダであって、車体５の前方に電波を照射して、先行車からの反射波を検出し、自車と先行車との間の距離（車間距離）、及び、自車に対する先行車の相対速度を検出する公知のセンサである。先行車検出センサ２２は、自車に対する先行車の相対速度を、先行車が自車に近づく（自車の車速が先行車の車速よりも大きい）場合に負として、遠ざかる場合に正として出力する。

車体５には、更に、路面センサ２３が設けられている。路面センサ２３は、車両１の走行する路面の状態を検出するセンサであって、例えば、路面からの反射光が湿潤又は凍結している場合には鏡面特性であり、乾燥している場合には拡散特性を示すことから、鏡面特性及び反射特性の割合を発光素子・受光素子を用いて測定する公知のセンサであってもよい。

また、路面センサ２３は、車両に搭載され、取得された画像によって路面上の水分や雪氷成分の特徴を画像解析によって抽出し、路面状態を判別するためのカメラであってもよい。

車体５には、運転者からのクルーズ制御の開始、及び、終了の指示を受けるためのクルーズ制御スイッチ２４が設けられている。クルーズ制御（クルーズコントロール）とは、自動で車両１を先行車と同じ速度で追随させる制御である。

車体５には、車速センサ２１、先行車検出センサ２２、路面センサ２３、クルーズ制御スイッチ２４、ＰＤＵ７、及び、摩擦制動ＥＣＵ１５のそれぞれに通信回線を介して接続された車体制御ＥＣＵ２５が設けられている。車体制御ＥＣＵ２５はマイクロコンピュータやメモリ、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成され、車体５のクルーズ制御を行うクルーズ制御装置２８がソフトウエアによって構成されている。クルーズ制御装置２８は、それぞれソフトウエアによって構成された追随走行処理ユニット２９と、減速処理ユニット３０とを備える。追随走行処理ユニット２９は、クルーズ制御スイッチ２４から、クルーズ制御の開始を指示する信号を受信すると、車速センサ２１、先行車検出センサ２２及び路面センサ２３からの信号に基づいて、ＰＤＵ７及び摩擦制動ＥＣＵ１５を制御することによって、車両１をクルーズ制御する。追随走行処理ユニット２９は、例えば、自車の速度よりも先行車の速度が大きく、車間距離が所定よりも小さい場合には、減速処理ユニット３０に減速要求を出力する。

減速処理ユニット３０は、減速要求に応じて、車両１を減速させる減速処理を実行する。図４に示すように、減速処理ユニット３０はそれぞれソフトウエアによって構成された、減速度決定部３２、路面状態判定部３３、目標制動トルク決定部３４、摩擦トルク決定部３５、摩擦ブレーキ指令部３６、目標車速決定部３７、制御値算出部３８、回生トルク決定部３９、回生ブレーキ指令部４０、及び、減速完了判定部４１を備えている。

減速度決定部３２は、追随走行処理ユニット２９から減速要求が入力されると、減速要求があった時刻を開始時刻としてメモリに保存する。また、車速センサ２１によって自車速を取得し、初期実車速としてメモリ保存する。次に、減速度決定部３２は、先行車検出センサ２２によって、車間距離、及び、自車に対する先行車の相対速度を取得し、メモリに予め保存された所定のマップを参照して、減速処理によって到達すべき相対速度としての到達相対速度（先行車に追随する場合は零に設定される）、及び、車両１の目標減速度を決定する。更に、減速度決定部３２は、到達相対速度及び目標減速度をメモリに保存し、目標減速度決定完了を示す信号を路面状態判定部３３に出力する。

路面状態判定部３３は、減速度決定部３２から目標減速度決定完了を示す信号が入力されると、路面センサ２３から路面状態に関する情報を含む信号を取得する。次に、路面状態判定部３３は、その信号を元に、メモリに予め保存された所定のマップを参照して、車両１と路面との間の摩擦係数を算出する。摩擦係数を算出後、その摩擦係数を目標制動トルク決定部３４に出力する。

目標制動トルク決定部３４は、路面状態判定部３３から摩擦係数が入力されると、摩擦係数及びメモリに保存された目標減速度を参照して、所定の演算式又はマップを用い、目標減速度を実現するために必要となる目標制動トルクを決定する。目標制動トルクは、目標減速度を実現するために摩擦ブレーキ１１及び回生ブレーキ９が出力すべき総トルクに相当する。目標制動トルクは演算式及びマップによって、摩擦係数が小さいほど増加するように設定されている。目標制動トルクの決定が完了すると、目標制動トルクを摩擦トルク決定部３５に出力する。

摩擦トルク決定部３５は、目標制動トルク決定部３４から目標制動トルクが入力されると、メモリに保存された実車速―トルク特性（図２）に対応する所定のマップを参照して、初期実車速における最大回生トルクを求める。摩擦トルク決定部３５は、更に、目標制動トルクから最大回生トルクを差し引くことによって、目標摩擦トルクを決定する。但し、目標制動トルクが最大回生トルクよりも小さい場合には、目標摩擦トルクは零に設定される。次に、目標制動トルク決定部３４が目標摩擦トルクを決定すると、目標摩擦トルクを摩擦ブレーキ指令部３６に出力する。

摩擦ブレーキ指令部３６は、摩擦トルク決定部３５から目標摩擦トルクが入力されたときに、目標摩擦トルクを発生させるべく、摩擦制動ＥＣＵ１５に指令を行う。指令が完了すると、摩擦ブレーキ１１の制御開始を示す信号を目標車速決定部３７に出力する。

目標車速決定部３７は、摩擦ブレーキ指令部３６から摩擦ブレーキ１１の制御開始を示す信号の入力、又は、減速完了判定部４１からの入力があったときに、メモリに保存された初期実車速、目標減速度、及び開始時刻に基づいて、入力があった時刻の目標車速を算出する。初期実車速をｖ（ｍ／ｓ）、目標減速度をａ（ｍ／ｓ^２）、及び開始時刻をｔ_Ａ（ｓ）、入力があった時刻をｔ_Ｂ（ｓ）としたとき、目標車速は、ｖ−ａ（ｔ_Ｂ−ｔ_Ａ）（ｍ／ｓ）として求めるとよい。算出後、目標車速決定部３７は制御値算出部３８に目標車速を出力する。

制御値算出部３８は、制御値算出部３８から目標車速が入力されると、回生トルクを制御して、実車速を目標車速に収束させるためのフィードバック制御値（制御入力）を決定し、フィードバック制御値を回生トルク決定部３９に出力する。より詳細には、制御値算出部３８は、車速取得部３８Ａと、速度偏差演算部３８Ｂと、制御値決定部３８Ｃとを備える。車速取得部３８Ａは、車速センサ２１から車両１の車速（実車速）を取得し、速度偏差演算部３８Ｂに出力する。速度偏差演算部３８Ｂには目標車速と、車速取得部３８Ａから出力された実車速とが入力され、目標車速と実車速との偏差を算出し、制御値決定部３８Ｃに出力する。制御値決定部３８Ｃは入力された偏差を元に、フィードバック制御値を決定して出力する。制御値決定部３８Ｃは、フィードバック制御値を目標車速と実車速との偏差、偏差の積分、及び、偏差の微分（ＰＩＤ）によって、又は、所定の比例定数と偏差との積によって決定してもよい。

回生トルク決定部３９は、制御値算出部３８によって決定されたフィードバック制御値の入力があったときに、回生ブレーキ９が出力すべきトルクである目標回生トルクを決定する。より詳細には、回生トルク決定部３９は、ＰＤＵ７から回生ブレーキ９が出力している実回生トルクを取得し、その実回生トルクにフィードバック制御値を加算することによって、目標回生トルクを決定する。回生トルク決定部３９は、目標回生トルクを決定すると、目標回生トルクを回生ブレーキ指令部４０に出力する。

回生ブレーキ指令部４０は、回生ブレーキ９に目標回生制動トルクを発生させるべくＰＤＵ７に指令を出力する。回生ブレーキ指令部４０は指令が完了すると、指令が完了したことを示す信号を、減速完了判定部４１に出力する。

減速完了判定部４１は、回生ブレーキ指令部４０から指令完了の信号が入力されると、先行車検出センサ２２から自車に対する先行車の相対速度を取得し、到達相対速度と比較する。相対速度が到達相対速度よりも小さい（減速が不十分）場合には、制御値算出部３８に減速継続の指示を出力する。相対速度が到達相対速度よりも大きい（減速が十分）場合には、追随走行処理ユニット２９に完了信号を出力する。

次に、減速処理ユニット３０の動作を、図５を参照して説明する。

減速度決定部３２は、減速要求が入力された時刻（開始時刻）をメモリに保存する。減速度決定部３２は、また、開始時刻において車速センサ２１によって取得された自車速を初期実車速としてメモリに保存する。更に、初期実車速、自車に対する先行車の相対速度、及び、車間距離に基づいて、メモリに保存された所定のマップを用いて、目標減速度と、減速処理によって到達すべき到達相対速度とを算出し、それぞれをメモリに保存する（ステップＳＴ１）。次に、路面状態判定部３３が路面と車両１との摩擦係数を求め（ステップＳＴ２）、目標制動トルク決定部３４が目標減速度、及び摩擦係数に基づいて、目標減速度を実現するための目標制動トルクを決定する（ステップＳＴ３）。

その後、摩擦トルク決定部３５は、初期実車速に基づいて、回生ブレーキ９から出力できる最大回生トルクを算出し、目標制動トルクから最大回生トルクを差し引いて、目標摩擦トルクを算出する（ステップＳＴ４）。次に、摩擦ブレーキ指令部３６は、目標制動トルクと最大回生トルクの差分に相当する目標摩擦トルクを出力させるべくＰＤＵ７に指令を送る（ステップＳＴ５）。これによって、摩擦ブレーキ１１が駆動する。

その後、目標車速決定部３７によって、目標車速が決定され（ステップＳＴ６）、制御値算出部３８によって、実車速と目標車速との偏差が０となるように、フィードバック制御値が決定される（ステップＳＴ７）。フィードバック制御値に基づいて、回生トルク決定部３９は、回生ブレーキ９が出力すべき目標回生トルクを決定し（ステップＳＴ８）、回生ブレーキ指令部４０が目標回生トルクを出力させるべくＰＤＵ７に指令を送る（ステップＳＴ９）。指令を受信したＰＤＵ７は回生ブレーキを制御し、目標回生トルクを出力させる。指令が完了すると、減速完了判定部４１によって、自車に対する先行車の相対速度が到達相対速度に達しているが判定され（ステップＳＴ１０）、達していない、すなわち、減速が不十分であり、自車に対する先行車の相対速度が到達相対速度よりも小さい場合はステップＳＴ６に戻る。自車に対する先行車の相対速度が到達相対速度に達している、すなわち、減速が十分である場合は減速処理が終了する。

次に、車体制御ＥＣＵ２５の効果について説明する。目標制動トルクが最大回生トルクよりも小さい場合には、目標摩擦トルクが零となる。よって、摩擦ブレーキ１１は駆動しない。また、回生ブレーキ９の応答は十分高速であり、実車速の時間変化は目標減速度に基づいて想定される目標車速の時間変化に等しくなる。

目標制動トルクが最大回生トルクよりも大きい場合には、摩擦ブレーキ１１が駆動する。図６は、目標制動トルクＴ^＊が最大回生トルクＴ_ｍａｘよりも大きい場合において、（Ａ）摩擦トルク（破線）、回生トルク（実線）及び、摩擦トルク及び回生トルクの和（総トルク、二点鎖線）、及び、（Ｂ）実車速（実線）と目標車速（破線）の時間変化をそれぞれ示している。図６において、減速要求が行われた時刻を時刻ｔ＝０、減速が完了した時刻をｔ＝ｔ_ｆとし、初期実車速をｖ_ａとし、更に、到達相対速度は零に設定されている。また、図６では、先行車の車速ｖ_ｂは一定であると仮定されている。

図３及び図６（Ａ）に示すように、摩擦ブレーキ１１が目標摩擦トルクを出力するまでに時間を要するため、減速指示直後では、十分な制動力が得られない。そのため、図６（Ｂ）に示すように、実車速は目標車速よりも大きくなる。回生ブレーキ９は、図６（Ａ）に示すように、その差を補填するべく、減速要求直後に、初期実車速での最大回生トルクＴ_ｍａｘを出力する。時間の経過に伴って、実車速が減少すると、最大回生トルクは上昇する（図２参照）。したがって、回生ブレーキ９は、実車速を目標車速に近づけるべく、出力する回生トルクを増加させる。回生トルク及び摩擦トルクが共に増加して、その和が目標制動トルクＴ^＊を上回ると、実車速と目標車速との差が減少する。実車速と目標車速との差が小さくなるにつれて、フィードバック制御によって、回生トルクは小さくなる。実車速と目標車速との差が零になる（ｔ＝ｔ^＊）と回生トルクは車速がｖ_ａであるときの最大回生トルクＴ_ｍａｘとなる（図２参照）。

図７は、減速要求があったときの目標制動トルクが最大回生トルクよりも大きく、回生トルクを実摩擦トルクと目標制動トルクとの差分を補填するように制御し、相対速度が到達相対速度となるまで減速した場合の、（Ａ）摩擦トルク（破線）、回生トルク（実線）及び、摩擦トルク及び回生トルクの和（総トルク、二点鎖線）、及び（Ｂ）実車速（実線）、及び、目標車速（破線）の時間変化をそれぞれ示している。図７（Ａ）に示すように、減速要求直後は、目標制動トルクは最大回生トルクよりも大きいため、摩擦トルク及び回生トルクの和は目標制動トルクよりも小さい。その後、回生トルクは摩擦トルクと目標制動トルクとの差を補填するように制御される。このとき、回生トルク及び摩擦トルクの和は目標制動トルクを上回らず、図７（Ａ）に示すように、実車速と目標車速との差が小さくならない。

次に、図６及び図７の２つの場合において、減速処理開始から完了までの車間距離の減少量を比較する。車間距離の減少量は、自車に対する先行車の相対速度の絶対値、すなわち、自車の実車速と先行車の車速ｖ_ｂの差の減速処理開始から完了までの時間に関する積分量に相当する。したがって、車間距離はそれぞれ、図６及び図７の着色された部分の面積で表される。目標車速に従って車両１が変位したときの車間距離の減少量（以下では、想定された車間距離の減少量と記載する）は、図６及び図７の二点鎖線で囲まれる三角形の面積に相当する。図６の場合と図７の場合とを比較すると、図６の場合の方が車間距離の減少量は小さく、想定された車間距離の減少量に近い。よって、減速処理において、回生トルクを実車速が目標車速に近づくようにフィードバック制御することによって、車両１に高速に制動力を加えることができ、且つ、減速が完了するまでの車間距離の減少を防止することができる。

また、目標制動トルク決定部３４は路面が滑り易い、すなわち摩擦係数が小さい場合には、目標制動トルクを増加させる。そのため、摩擦係数が小さい場合に、車両１により大きな制動力を与えることができる。このように、路面状態に応じて目標制動トルクが決定されるため、車両１に路面に応じた制動力を発生させることができる。

摩擦トルク決定部３５において、目標摩擦トルクは目標制動トルクから最大回生トルクを差し引いたものであるため、目標摩擦トルクは目標制動トルクよりも小さい。よって、目標減速度を得るためには、回生ブレーキ９は車両１を減速させるべく（正の）回生トルクを出力させる必要がある。よって、モータ６が車両１の速度を上げる駆動トルクを発生させることがないため、減速時に回生ブレーキ９によってエネルギーが回収されて、燃費を向上させることができる。

図６（Ａ）に示すように、減速要求があった直後に回生ブレーキ９が発生する回生トルクが最大となる。このように、目標摩擦トルクを、目標制動トルクから最大回生トルクの差分に設定することによって、減速要求があった直後に回生ブレーキ９が最大の回生トルクを出力するため、車両１に加わる制動力の応答性を上げることができる。

本実施形態において、摩擦係数、目標減速度、及び目標制動トルクの関係を示す演算式及びマップは、所定の重量の車両１が平坦な路面を走行しているという前提条件の上で、路面の摩擦係数を所定の摩擦係数とし、且つ、車両１に所定の制動トルクを与えたときに、車両１に加わる減速度に基づいて定められている。実際の車両１の重量、又は路面の傾斜等が前提条件とは異なる場合には、与えられる摩擦係数や制動トルクが同じ場合であっても、実際の車両１の減速度が演算式及びマップで得られる減速度とは異なることがある。

車両１の重量が前提条件よりも大きい場合、又は、実際の路面が下降している場合には、回生ブレーキ及び摩擦ブレーキによって出力される総トルクを演算式及びマップに基づいて目標制動トルクとなるように制御すると、車両１に実際に加わる減速度は前提条件下の減速度よりも小さくなり、車間距離が前提条件下よりも車間距離よりも小さくなる。本実施形態では、実車速が目標車速に近づくように回生トルクがフィードバック制御されているため、回生ブレーキ９は前提条件下（図６）での回生トルクよりも大きな回生トルクを出力する（図８（Ａ））。そのため、車両１に実際に加わる減速度は、総トルクを前提条件に基づいて制御するときよりも大きくなり、車間距離が総トルクを前提条件に基づいて制御するときに比べて減少し難い。また、車両１の重量が前提条件よりも小さい場合、又は、路面が上昇している（図８（Ｂ））場合には、同様にフィードバック制御によって、回生ブレーキ９は前提条件下（図６）での回生トルクよりも小さい回生トルクを出力する。そのため、車両１に実際に加わる制動力が、総トルクを前提条件に基づいて制御するときに比べて小さくなり、車間距離が総トルクを前提条件に基づいて制御するときの車間距離に比べて増加し難い。本実施形態では、実際の摩擦係数、目標減速度、及び目標制動トルクの関係が演算式やマップとは異なる場合であっても、実車速が目標車速に近づくように回生トルクがフィードバック制御されているため、総トルクを前提条件に基づいて制御するときに比べて車間距離が増減し難い。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態には限定されない。摩擦トルク決定部３５は、路面状態判定部３３によって算出された摩擦係数に応じて、目標摩擦トルクを変更するように設定してもよい。より具体的には、摩擦係数が小さくなるにつれて大きくなる所定の１以上の変数を用い、摩擦トルク決定部３５は、目標制動トルクと最大回生トルクとの差分とその変数との積によって、目標摩擦トルクを決定してもよい。これによって、目標摩擦トルクを増やすことで、回生ブレーキ９に余力を持たせることができる。特に、摩擦係数の小さい不安定な路面上において、路面の急激な変化によって高速に制動力を制御する必要がある場合に、回生ブレーキ９によって高速に制御すべき制動力をより多く発生させることができ、車両１を安定させることができる。

上記実施形態では、摩擦ブレーキ１１はディスクブレーキであったが、この態様には限定されず、摩擦ブレーキ１１は摩擦抵抗を利用して車軸３に制動力を加えるドラムブレーキ、又は電磁ブレーキであってもよい。また、車両に３つ以上の制動装置が設けられていてもよい。複数の制御装置を備えた車両においては、より高速に応答する制御装置をフィードバック制御に用いることによって、より素早く実車速を目標車速に近づけることができ、且つ、車間距離の減少を抑えることができる。

上記実施形態では、車体制御ＥＣＵ２５は１つのユニットで構成されていたが、互いに接続された２つのユニットが協働して、クルーズ制御装置を構成してもよい。このとき、一方のユニットは、車速センサ２１、及び、先行車検出センサ２２に接続されて、目標車速及び目標減速度を決定するように構成し、他方のユニットは、摩擦制動ＥＣＵ１５及びＰＤＵ７に接続され、目標回生トルク及び目標摩擦トルクを決定するように構成するとよい。

上記実施形態では、路面センサ２３は車両に搭載されていたが、道路に設けられ、車体制御ＥＣＵ２５と通信可能な路面センサ２３であってもよい。

１：車両
９：回生ブレーキ
１１：摩擦ブレーキ
２１：車速センサ
２２：先行車検出センサ
２３：路面センサ
２５：車体制御ＥＣＵ（制御装置）
３２：減速度決定部（減速度決定手段）
３３：路面状態判定部（路面状態判定手段）
３４：目標制動トルク決定部（目標制動トルク決定手段）
３５：摩擦トルク決定部（摩擦トルク決定手段）
３６：摩擦ブレーキ指令部（摩擦ブレーキ指令手段）
３７：目標車速決定部（目標車速決定手段）
３８：制御値算出部（算出手段）
３９：回生トルク決定部（回生トルク決定手段）
４０：回生ブレーキ指令部（回生ブレーキ指令手段）
４１：減速完了判定部

Claims

車両に搭載される回生ブレーキ及び摩擦ブレーキを制御する制御装置であって、
車速センサと、
減速要求が入力されたときに、前記車両の目標減速度を決定する減速度決定手段と、
前記目標減速度を実現するのに要する目標制動トルクを決定する目標制動トルク決定手段と、
前記目標制動トルクに基づいて、目標摩擦トルクを決定する摩擦トルク決定手段と、
前記摩擦ブレーキに前記目標摩擦トルクを発生させるべく指令する摩擦ブレーキ指令手段と、
前記目標減速度に基づいて、前記減速要求があった後の各時刻における前記車両の目標車速を決める目標車速決定手段と、
前記車両の速度を前記目標車速に収束させるために、前記各時刻において、前記車速センサによって得られた実車速と前記目標車速との偏差に基づいて、フィードバック制御値を決める算出手段と、
前記フィードバック制御値に基づいて、目標回生制動トルクを決定する回生トルク決定手段と、
前記回生ブレーキに前記目標回生制動トルクを発生させるべく指令する回生ブレーキ指令手段とを備えることを特徴とする制御装置。
前記摩擦トルク決定手段は、前記目標摩擦トルクを前記目標制動トルクよりも小さい値に決定することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記摩擦トルク決定手段は、前記減速要求が入力されたときに前記車速センサよって得られた実車速に基づいて、前記回生ブレーキが出力できる最大回生トルクを求め、前記目標摩擦トルクを、前記目標制動トルクと前記最大回生トルクとの差分に基づいて決定することを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
前記車両の走行する路面状態を判定する路面状態判定手段を更に備え、
前記目標制動トルク決定手段は、前記路面状態に基づいて、前記目標制動トルクを決定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載の制御装置。
前記車両の走行する路面状態を判定する路面状態判定手段を更に備え、
前記路面状態は車輪と路面との間の摩擦係数を含み、
前記目標制動トルク決定手段は、前記摩擦係数に基づいて、前記目標制動トルクを決定し、
前記摩擦トルク決定手段は、前記減速要求が入力されたときに前記車速センサよって得られた実車速に基づいて、前記回生ブレーキが出力できる最大回生トルクを求め、前記摩擦係数が小さくなるにつれて、前記目標制動トルクと前記最大回生トルクとの差分に対する前記目標摩擦トルクの比を大きくすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の制御装置。