JP2021030835A - 制動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回生制動力を用いた減速が可能な車両において、車輪速度センサに異常が生じた場合でも、減速時の車両の安定性を確保することができる制動力制御装置を提供する。【解決手段】この制動力制御装置は、前輪と後輪の何れか一方である駆動輪に回生制動力を作用させる回生制動装置と、各車輪に摩擦制動力を作用させる摩擦制動装置と、車輪速度センサとを備える車両に適用される。この制動力制御装置は、回生制動力を用いた減速中にロックを検知した場合、回生制動装置が発生させる回生制動力を減少させ、要求制動力に対して回生制動力が不足するのであれば、要求制動力に対する不足分の制動力を摩擦制動装置から従動輪に作用させる。ただし、車輪速度センサに異常が検知されている状態で車両を減速させる場合、回生制動装置に回生制動力を発生させることなく、摩擦制動装置から各車輪に摩擦制動力を作用させる。【選択図】図５

Description

本発明は、車両の制動力を制御する制動力制御装置に関する。

特許文献１には、４輪の各輪速を検出する車輪速度センサを備え、回生制動力を駆動輪に付与する減速と摩擦制動力を各輪に付与する減速とが可能な車両の制御装置に関する技術が開示されている。この技術の制御装置は、より詳しくは、運転者のブレーキ操作時に回生制動力の変化に応じて摩擦制動力を調整する協調回生制動を行う。この際、車輪速度センサにより検出された従動輪車輪速よりも駆動輪車輪速が第１所定値以上低下したときは、駆動輪の回生制動力を低下しつつ従動輪の摩擦制動力を増加させる。

特開２０１２−１５７２１３号公報

上記特許文献１の技術の制御装置において、各輪に設けられた車輪速度センサに異常が発生した場合を考える。この場合、駆動輪のロックを検出することができないため、協調回生制動において駆動輪の回生制動力を低下しつつ従動輪の摩擦制動力を増加させる動作を行うことができず、車両の挙動が不安定になるおそれがある。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、回生制動力を用いた減速が可能な車両において、車輪速度センサに異常が生じた場合でも、減速時の車両の安定性を確保することができる制動力制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の制動力制御装置は、前輪と後輪の何れか一方である駆動輪に回生制動力を作用させる回生制動装置と、各車輪に摩擦制動力を作用させる摩擦制動装置と、車輪速度センサとを備える車両に適用される。制動力制御装置は、車輪速度センサの信号から車輪のロックを検知する処理と、回生制動力を用いた減速中にロックを検知した場合、回生制動装置が発生させる回生制動力を減少させ、要求制動力に対して回生制動力が不足するのであれば、要求制動力に対する不足分の制動力を摩擦制動装置から従動輪に作用させる処理と、車輪速度センサの異常を検知する処理と、車輪速度センサに異常が検知されている状態で車両を減速させる場合、回生制動装置に回生制動力を発生させることなく、摩擦制動装置から各車輪に摩擦制動力を作用させる処理と、を実行するように構成される。

また、上記の課題を解決するため、本発明の制動力制御装置は、前輪と後輪の何れか一方である駆動輪に回生制動力を作用させる回生制動装置と、各車輪に摩擦制動力を作用させる摩擦制動装置と、車輪速度センサとを備える車両に適用される。制動力制御装置は、車輪速度センサの信号から車輪のロックを検知する処理と、回生制動力を用いた減速中にロックを検知した場合、回生制動装置が発生させる回生制動力を減少させ、要求制動力に対して回生制動力が不足するのであれば、要求制動力に対する不足分の制動力を摩擦制動装置から従動輪に作用させる処理と、車輪速度センサの異常を検知する処理と、車輪速度センサに異常が検知されている状態で車両を減速させる場合、減速前の所定時間内の最大加速度に見合った上限回生制動力を計算し、要求制動力の大きさが上限回生制動力の大きさ以下であれば、要求制動力に等しい大きさの回生制動力を回生制動装置から駆動輪に作用させ、要求制動力の大きさが上限回生制動力の大きさよりも大きければ、回生制動装置から駆動輪に作用させる回生制動力を上限回生制動力に制限しつつ、要求制動力に対する不足分の制動力を摩擦制動装置から従動輪に作用させる処理と、を実行するように構成される。

本発明に係る制動力制御装置によれば、車輪速度センサに異常が生じた場合でも、減速時の車両の安定性を確保することが可能となる。

実施の形態１に係る制動力制御装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。 車両の制動力の前後配分と車輪のロックとの関係を説明するための図である。 車両の減速中における摩擦制動力とモータ制駆動力（回生制動力）との配分の一例を示す図である。 実施の形態１の制動力制御装置による制動力の配分動作を説明するための図である。 実施の形態１の制動力制御装置が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態２の制動力制御装置による制動力の配分動作を説明するための図である。 実施の形態２の制動力制御装置が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態２の制動力制御装置において、上限回生制動力を算出するためのルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．実施の形態１．
１−１．制動力制御装置を搭載した車両の構成
図１は、実施の形態１に係る制動力制御装置を搭載した車両の概略構成を示す図である。車両２は、左右の各前輪が駆動輪４として構成され、左右の各後輪が従動輪５として構成されている。駆動輪４のそれぞれには、摩擦ブレーキ６が設けられている。また、従動輪５のそれぞれには、摩擦ブレーキ７が設けられている。摩擦ブレーキ６，７は、共通のブレーキ油圧アクチュエータ８に接続されている。ブレーキ油圧アクチュエータ８は、摩擦ブレーキ６，７のそれぞれのホイールシリンダにブレーキ液を供給する。摩擦ブレーキ６，７による制動力は、供給されるブレーキ液の圧力に応じて決まる。ブレーキ油圧アクチュエータ８は、ブレーキペダルの踏込量に応じて、摩擦ブレーキ６，７のそれぞれに供給されるブレーキ液の圧力を調整する機能を有している。つまり、摩擦ブレーキ６，７は、駆動輪４及び従動輪５の各車輪に摩擦制動力を作用させる「摩擦制動装置」として機能する。

車両２は、駆動輪４を回転駆動するための動力装置として、モータ１０を備えている。モータ１０は、供給された電力によりトルクを出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換する発電機としての機能とを兼ね備えたモータージェネレータ（ＭＧ）として構成されている。インバータ１１は、図示しないバッテリから放電される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータ１０に供給する。モータ１０から出力されるトルクは、デファレンシャルギア１２を介して駆動輪４に伝達される。なお、モータ１０が電動機としての機能している場合、車両２の駆動輪４には正のトルク（駆動力）が作用し、発電機として機能している場合、車両２の駆動輪４には負のトルク（回生制動力）が作用する。つまり、モータ１０は、車両２の減速時において、駆動輪４に回生制動力を作用させる「回生制動装置」として機能する。以下の説明では、モータ１０の駆動力と回生制動力とを含めて、「モータ制駆動力」とも称する。

制動力制御装置２０は、ブレーキ油圧アクチュエータ８及びモータ１０を制御して車両２の駆動力及び制動力を制御する。制動力制御装置２０は、少なくとも１つのプロセッサと少なくとも１つのメモリを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。メモリには、モータ１０及びブレーキ油圧アクチュエータ８の制御のための各種プログラムやマップを含む各種のデータが記憶されている。メモリに記憶されているプログラムがプロセッサで実行されることで、制動力制御装置２０には様々な機能が実現される。なお、制動力制御装置２０は、複数のＥＣＵから構成されていてもよい。

制動力制御装置２０は、車両が備えるセンサの信号を取り込み処理する。センサは、車両の各所に取り付けられている。例えば、車両２には、駆動輪４及び従動輪５の車輪速度を検出するための車輪速度センサ２２が各車輪に取り付けられている。また、車両２には、ドライバのアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル操作量検出センサ、ブレーキペダルの踏込量を検出するブレーキ操作量検出センサ、車両２の加速度を検出する加速度センサなども取り付けられている。なお、制動力制御装置２０に接続されるセンサは、上記のセンサ以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明を省略する。制動力制御装置２０は、取り込まれたセンサ信号を用いて種々のプログラムを実行し、モータ１０やブレーキ油圧アクチュエータ８等のアクチュエータを操作するための操作信号を出力する。

１−２．車両の減速時における制動力制御装置の基本動作
制動力制御装置２０は、車両２に制動力を作用させる場合、摩擦ブレーキ６，７による摩擦制動力と、モータ１０による回生制動力との配分を決定する。ここで、摩擦制動力は車両２の駆動輪４及び従動輪５に作用するのに対して、回生制動力は駆動輪４のみに作用する。このため、摩擦制動力と回生制動力との配分が変化すると、これに伴い車両２の制動力の前後配分が変化する。

図２は、車両の制動力の前後配分と車輪のロックとの関係を説明するための図である。燃費や航続走行距離の向上の観点からは、車両２に要求される要求制動力の全量を回生制動力によって実現することが好ましい。しかしながら、図２に示すように、回生制動力のみによって車両２に減速度（例えば０．２Ｇ）を作用させた場合、摩擦制動力のみを作用させた場合よりもフロント制動力が大きくなる。このため、例えば低μ路を走行している場合等においては、駆動輪４がロック限界を超え易いという課題がある。

そこで、制動力制御装置２０は、駆動輪４のロック傾向に基づいて、摩擦制動力と回生制動力の配分を変更する。図３は、車両の減速中における摩擦制動力とモータ制駆動力（回生制動力）との配分の一例を示す図である。この図に示すように、制動力制御装置２０は、駆動輪４のロックが検知されるまでは、ドライバの要求制駆動力をモータ制駆動力のみによって実現する。ここでの駆動輪４のロックは、例えば駆動輪４及び従動輪５に設けられた車輪速度センサ２２の信号から検知される。そして、駆動輪４のロックが検知された場合、制動力制御装置２０は、回生制動力を減少させ、要求制動力に対して回生制動力が不足するようであれば、要求制動力に対する不足分の制動力を摩擦制動力によって駆動輪４及び従動輪５の各車輪に作用させる。このような動作によれば、減速時の車輪のロックを防いで車両２の安定性を確保することができる。

１−３．制動力制御装置の特徴
制動力制御装置２０の上記基本動作は、車輪速度センサ２２によって駆動輪４のロックを検知することを前提としている。このため、車輪速度センサ２２に異常が生じた場合、図３に示すような車輪速度センサ２２の正常時に行い得る基本動作を実行できない。

図４は、実施の形態１の制動力制御装置による制動力の配分動作を説明するための図である。本実施の形態の制動力制御装置２０は、図４に示すように、車輪速度センサ２２に異常が検知されている状態で車両２を減速させる場合、回生制動力を発生させることなく、要求制動力を摩擦制動力によって駆動輪４及び従動輪５の各車輪に作用させる。このような動作によれば、車輪速度センサ２２に異常が生じている場合であっても、減速時の車両２の駆動輪４のロックを抑えて安定性を確保することが可能となる。

１−４．実施の形態１の制動力制御装置が実行する具体的処理
図５は、実施の形態１の制動力制御装置が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。制動力制御装置２０は、車両２の減速時に図５に示すルーチンを所定の制御周期で繰り返し実行する。

図５に示すルーチンでは、先ず、アクセル操作量検出センサ及びブレーキ操作量検出センサを用いて、アクセル操作量及びブレーキ操作量が検出される（ステップＳ１０１）。次に、ドライバによる要求制動力が演算される（ステップＳ１０２）。ここでは、検出されたアクセル操作量及びブレーキ操作量に対応する要求制動力がマップから特定される。

次に、車輪速度センサ２２が異常状態か否かが判定される（ステップＳ１０３）。ここでは、例えば、車両２が備える公知の自己診断機能（ＯＢＤ）によってセンサの異常有無が診断される。その結果、車輪速度センサ２２が正常状態であると判定された場合、ステップＳ１０４の処理へと進み、車輪速度センサ２２が異常状態であると判定された場合、ステップＳ１０７の処理へと進む。

ステップＳ１０４では、バッテリの状態やモータ１０のトルク制限の範囲内において、要求制駆動力を実現するための回生制動力が決定される。次のステップＳ１０５では、要求制動力に対する回生制動力の不足分を補うように摩擦制動力が決定される。次のステップＳ１０６では、モータ１０のインバータ１１及びブレーキ油圧アクチュエータ８への指示値として、回生制動力及び摩擦制動力がそれぞれ出力される。

一方、ステップＳ１０７では、回生制動が禁止されて、回生制動力が０（ゼロ）に決定される。次のステップＳ１０８では、要求制動力が摩擦制動力として決定される。次のステップＳ１０９では、ブレーキ油圧アクチュエータ８への指示値として、決定された摩擦制動力が出力される。

以上に示す制御ルーチンの処理によれば、車輪速度センサ２２が異常状態であると判定された場合、回生制動力を発生させることなく、摩擦ブレーキ６，７から駆動輪４及び従動輪５の各車輪に摩擦制動力を作用させる。これにより、駆動輪４及び従動輪５の各車輪に制動力が分散されるので、低μ路面走行中であっても駆動輪４のロックを抑制して車両２が不安定となることを防ぐことができる。

ところで、上述した実施の形態１の制動力制御装置２０が適用される車両は、上述の車両２の構成に限られない。すなわち、例えば、車両２は、後輪が駆動輪として構成されていてもよい。

２．実施の形態２．
実施の形態２に係る制動力制御装置は、上述した実施の形態１の制動力制御装置２０及びそれを搭載した車両２の構成を用いて、後述する図７及び図８に示すルーチンを実行することに実現することができる。

２−１．実施の形態２の制動力制御装置の特徴
実施の形態２の制動力制御装置２０は、車両２の減速前の加速度を用いて、回生制動力の作用によって駆動輪４がロックする可能性を判断する動作に特徴を有している。図６は、実施の形態２の制動力制御装置による制動力の配分動作を説明するための図である。車両２の減速前の所定時間と減速中とが同じμ路面であると仮定した場合、減速中の減速度の絶対値が減速前の所定時間における車両２の最大加速度以下となる値であれば、駆動輪４がロックしない路面と判断できる。

そこで、実施の形態２の制動力制御装置２０は、車輪速度センサ２２に異常が検知されている状態で車両２を減速させる場合、車両２の減速前の所定時間における最大加速度を検出し、検出された最大加速度に見合った回生制動力の上限値である上限回生制動力を計算する。具体的には、制動力制御装置２０は、先ず、検出された最大加速度に対応する駆動力を算出する。そして、制動力制御装置２０は、算出された駆動力と絶対値が同値となる制動力を上限回生制動力として特定する。

図６に示すように、制動力制御装置２０は、要求制動力の大きさが上限回生制動力の大きさ以下であれば、要求制動力に等しい大きさの回生制動力を駆動輪４に作用させる。そして、制動力制御装置２０は、要求制動力の大きさが上限回生制動力の大きさよりも大きければ、回生制動力を上限回生制動力に制限しつつ、要求制動力に対する不足分の制動力を摩擦制動力によって駆動輪４及び従動輪５の各車輪に作用させる。このような動作によれば、駆動輪４がロックしないと判断可能な範囲において、回生制動力を利用することができる。これにより、車両２の安定性を保ちつつ燃費及び航続走行距離の低下を抑えることができる。

２−２．実施の形態２の制動力制御装置が実行する具体的処理
図７は、実施の形態２の制動力制御装置が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。制動力制御装置２０は、車両２の減速中に図７に示すルーチンを所定の制御周期で繰り返し実行する。

図７に示すルーチンでは、先ず、アクセル操作量検出センサ及びブレーキ操作量検出センサを用いて、アクセル操作量及びブレーキ操作量が検出される（ステップＳ２０１）。次に、ドライバ要求制動力が演算される（ステップＳ２０２）。次に、車輪速度センサ２２が異常状態か否かが判定される（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０１からＳ２０３の処理は、図５におけるステップＳ１０１からＳ１０３の処理と同様の処理が実行される。

ステップＳ２０３の判定の結果、車輪速度センサ２２が正常状態であると判定された場合、ステップＳ２０４の処理へと進み、車輪速度センサ２２が異常状態であると判定された場合、ステップＳ２０６の処理へと進む。

ステップＳ２０４では、バッテリの状態やモータ１０のトルク制限の範囲内において、要求制駆動力を実現するための回生制動力が決定される。次のステップＳ２０５では、要求制動力に対する回生制動力の不足分を補うように摩擦制動力が決定される。ステップＳ２０５の処理が完了すると、処理は後述するステップＳ２１１へ進む。

一方、ステップＳ２０６では、上限回生制動力決定処理が実行される。図８は、実施の形態２の制動力制御装置において、上限回生制動力を算出するためのルーチンを示すフローチャートである。図８に示すルーチンは、車両２の走行中に繰り返し実行されている。

図８に示すルーチンでは、先ず、取得されたアクセル操作量及びブレーキ操作量に基づいて、車両２が駆動力を出力中であるか否かが判定される（ステップＳ３０１）。その結果、車両２が駆動力を出力中であると判定された場合、過去の所定時間内の最大加速度が記憶される（ステップＳ３０２）。ここでの所定時間は、現在の路面状況と同等の路面状況であると推認できる過去の時間として、予め適合等によって定めされた時間が使用される。

次に、最大加速度の絶対値が演算される（ステップＳ３０３）。次に、上限回生制動力が演算される（ステップＳ３０４）。ここでは、先ず、最大加速度の絶対値に対応する車両２の駆動力を演算する。そして、演算された駆動力を負値に変換した値が上限回生制動力の最新値として更新される。

一方、ステップＳ３０１の処理において、車両２が駆動力を出力中でないと判定された場合、前回のルーチンにおいて演算された上限回生制動力が最新の上限回生制動力として更新される（ステップＳ３０５）。

再び図７に示すルーチンの説明に戻る。ステップＳ２０６では、図８に示すルーチンにおいて演算された最新の上限回生制動力が読み込まれる。次のステップでは、ステップＳ２０２の処理で演算された要求制動力の大きさ（絶対値）が、ステップＳ２０６の処理で決定された上限回生制動力の大きさ（絶対値）以下であるか否かが判定される（ステップＳ２０７）。その結果、判定の成立が認められた場合、回生制動力の大きさが、上限回生制動力の大きさに決定される（ステップＳ２０８）。一方、ステップＳ２０７の判定の成立が認められない場合、回生制動力の大きさが、要求制動力の大きさに決定される。

ステップＳ２０８又はＳ２０９の処理において回生制動力の大きさが決定されると、次に、摩擦制動力の大きさが決定される（ステップＳ２１０）。ここでは、要求制動力に対する不足分の制動力が摩擦制動力として決定される。次のステップＳ２１１では、モータ１０のインバータ１１及びブレーキ油圧アクチュエータ８への指示値として、回生制動力及び摩擦制動力がそれぞれ出力される。

以上に示す制御ルーチンの処理によれば、駆動輪４がロックしないと判断可能な範囲において、回生制動力を利用することができる。これにより、減速時の車両の安定性を確保しつつ燃費及び航続走行距離の低下を抑えることができる。

ところで、上述した実施の形態２の制動力制御装置２０が適用される車両は、上述の車両２の構成に限られない。すなわち、例えば、車両２は、後輪が駆動輪として構成されていてもよい。

２ 車両
４ 駆動輪
５ 従動輪
６，７ 摩擦ブレーキ
８ ブレーキ油圧アクチュエータ
１０ モータ
１１ インバータ
１２ デファレンシャルギア
２０ 制動力制御装置
２２ 車輪速度センサ

Claims (2)

1. 前輪と後輪の何れか一方である駆動輪に回生制動力を作用させる回生制動装置と、各車輪に摩擦制動力を作用させる摩擦制動装置と、車輪速度センサとを備える車両に適用される制動力制御装置において、
   前記車輪速度センサの信号から車輪のロックを検知する処理と、
   回生制動力を用いた減速中にロックを検知した場合、前記回生制動装置が発生させる回生制動力を減少させ、要求制動力に対して回生制動力が不足するのであれば、前記要求制動力に対する不足分の制動力を前記摩擦制動装置から従動輪に作用させる処理と、
   前記車輪速度センサの異常を検知する処理と、
   前記車輪速度センサに異常が検知されている状態で前記車両を減速させる場合、前記回生制動装置に回生制動力を発生させることなく、前記摩擦制動装置から前記各車輪に摩擦制動力を作用させる処理と、を実行する
   ことを特徴とする制動力制御装置。
2. 前輪と後輪の何れか一方である駆動輪に回生制動力を作用させる回生制動装置と、各車輪に摩擦制動力を作用させる摩擦制動装置と、車輪速度センサとを備える車両に適用される制動力制御装置において、
   前記車輪速度センサの信号から車輪のロックを検知する処理と、
   回生制動力を用いた減速中にロックを検知した場合、前記回生制動装置が発生させる回生制動力を減少させ、要求制動力に対して回生制動力が不足するのであれば、前記要求制動力に対する不足分の制動力を前記摩擦制動装置から従動輪に作用させる処理と、
   前記車輪速度センサの異常を検知する処理と、
   前記車輪速度センサに異常が検知されている状態で前記車両を減速させる場合、減速前の所定時間内の最大加速度に見合った上限回生制動力を計算し、前記要求制動力の大きさが前記上限回生制動力の大きさ以下であれば、前記要求制動力に等しい大きさの回生制動力を前記回生制動装置から前記駆動輪に作用させ、前記要求制動力の大きさが前記上限回生制動力の大きさよりも大きければ、前記回生制動装置から前記駆動輪に作用させる回生制動力を前記上限回生制動力に制限しつつ、前記要求制動力に対する不足分の制動力を前記摩擦制動装置から前記従動輪に作用させる処理と、を実行する
   ことを特徴とする制動力制御装置。

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