JP6064762B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、摩擦ブレーキと回生ブレーキとを使用して制動力を得る車両に適用される車両制御装置に関する。

従来、例えばハイブリッド車において、回転している車輪に油圧等の液圧により摩擦部材を押し付けることで運動エネルギーを熱エネルギーに変換して制動力を発生する摩擦ブレーキと、車両走行の駆動力を発生する電動機として使用されるモータジェネレータを発電機として作動させることにより制動力を発生する回生ブレーキとを使用して制動力を得る技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

車両の走行中には、ドライバの運転操作、路面状態等の車両の走行状態に基づいて、車速、加速度、車両の傾き等の車両挙動について車両全体としての目標挙動が設定される。そして、車両全体として設定される目標挙動を実現するために、モータジェネレータ、摩擦ブレーキ、インジェクタ、スロットル装置、トランスミッション等の制御対象が個々の目標制御量となるように制御される。

特開２００９−２６２８３６号公報

通常は、車両全体として目標挙動を実現するために各制御対象がそれぞれの目標制御量となるように制御され、目標制御量に応じて作動する。しかし、例えば回生ブレーキがロックすると、回生ブレーキに対して目標制御量となるように制御しても、回生ブレーキにより大きな制動力が発生し車両が減速することがある。

自身の運転操作に関係なく大きな制動力が発生して車両が減速すると、ドライバは、不安感を抱きながら、車速を上昇させようとアクセルペダルを踏み込むおそれがある。一方、回生ブレーキを制御する制御装置の処理としては、回生ブレーキがロックする異常が発生すると異常な回生ブレーキを切り離し、回生ブレーキによる制動力が発生しないようにすることが考えられる。

回生ブレーキの異常のために運転操作と関係なく発生する制動力を解消しようとドライバがアクセルペダルを踏み込んでいる状態で、制御装置が回生ブレーキを切り離し回生ブレーキによる制動力を解除すると、車両は急激に加速する。すると、不安感を抱いているドライバは、車両の急激な加速を抑えようと慌ててブレーキペダルを踏み込む。

このように、回生ブレーキの異常に起因してドライバがアクセル操作とブレーキ操作とを行うと、車両挙動が不安定になり、ドライバが適切な運転操作をできなくなるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、回生ブレーキに異常が発生しても、車両挙動を安定させる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両制御装置は、摩擦ブレーキと回生ブレーキとを使用して制動力を得る車両に適用される車両制御装置であって、異常検出手段が回生ブレーキの異常を検出すると、回生停止手段が回生ブレーキを切り離す前に、挙動制御手段は、挙動設定手段が設定する車両の目標挙動と実挙動との差に基づいて目標挙動に一致するように実挙動を制御する。

この構成によれば、回生ブレーキに異常が発生したために回生ブレーキによる制動力が増加または低下することにより、車両の目標挙動と実挙動とに差が生じても、回生ブレーキが切り離される前に、目標挙動に一致するように実挙動を制御する。

回生ブレーキの異常のために回生ブレーキの制動力が増加する場合、例えばハイブリッド車においては、内燃機関がガソリンエンジンであれば吸気量を増加し、ディーゼルエンジンであればインジェクタの噴射量を増加して内燃機関の発生トルクを増加する等の挙動制御を車両制御装置が行うことが考えられる。

電気自動車においては、例えば、駆動源としてのモータジェネレータを複数備えているのであれば、正常なモータジェネレータの発生トルクを増加させる等の挙動制御を車両制御装置が行うことが考えられる。

また、回生ブレーキの異常のために回生ブレーキの制動力が低下する場合、ハイブリッド車においては、例えば、内燃機関がガソリンエンジンであれば吸気量を減少し、ディーゼルエンジンであればインジェクタの噴射量を減少して内燃機関の発生トルクを低下させる等の挙動制御を車両制御装置が行うことが考えられる。

回生ブレーキに異常が発生しても回生ブレーキの作動の一部を制御できるのであれば、回生ブレーキ以外の制御対象だけでなく回生ブレーキに対しても制御を行い、回生ブレーキも含めて車両全体として目標挙動に一致するように実挙動を制御してもよい。

このように、回生ブレーキに異常が発生しても、回生ブレーキを切り離す前に目標挙動に一致するように実挙動を制御するので、回生ブレーキの異常のためにドライバの運転操作に関係なく車両挙動が変化しても、車両挙動を目標挙動に戻し、車両挙動を安定させることができる。これにより、回生ブレーキに異常が発生しても、ドライバが慌ててアクセル操作やブレーキ操作等の運転操作をすることを抑制できる。

本実施形態による車両制御システムを示すブロック図。 車両の挙動制御処理を示すフローチャート。 回生ブレーキに異常が発生したときの挙動制御を示すタイムチャート。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
［車両制御システム］
図１に示す車両制御システム２は、例えば、ハイブリッド車に適用される車両制御システムである。本実施形態のハイブリッド車は、内燃機関（以下、単に「エンジン」とも言う。）であるガソリンエンジンと、バッテリから供給される電力により回転駆動されるモータジェネレータとを駆動源としている。モータジェネレータとして、例えばＤＣブラシレスモータが使用される。また、内燃機関としてディーゼルエンジンを搭載してもよい。

車両制御システム２は、ブレーキＥＣＵ（ＢＲＫＥＣＵ）１０と、エンジンＥＣＵ（ＥＮＧＥＣＵ）２０と、モータジェネレータＥＣＵ（ＭＧＥＣＵ）３０と、トランスミッションＥＣＵ（ＴＭＥＣＵ）４０と、ハイブリッドＥＣＵ（ＨＶＥＣＵ）５０とを備えている。

ＢＲＫＥＣＵ１０は、ブレーキペダル１００に対するドライバの操作量に基づいて、電動ポンプが生成する油圧を電磁弁等で調圧することにより、摩擦部材を車輪に押し付ける油圧を制御して摩擦ブレーキの制動力を制御する。また、ＢＲＫＥＣＵ１０は、タイヤがロックしないように摩擦ブレーキに加える油圧を制御するＡＢＳ（Anti-lock Brake System）制御を行う。

ＥＮＧＥＣＵ２０は、インジェクタの燃料噴射、点火時期および吸気量等を制御することにより、エンジンが燃料を燃焼することにより発生するトルクを制御する。
ＭＧＥＣＵ３０は、モータジェネレータが電動機として作動する場合には、インバータのスイッチングを制御することにより、モータジェネレータが発生するトルクを制御する。ＭＧＥＣＵ３０は、モータジェネレータが発電機として作動する場合には、モータジェネレータが発生する電力、すなわちモータジェネレータが発生する回生ブレーキの制動力を制御する。

ＴＭＥＣＵ４０は、ドライバによるシフトレバーの操作および車両の走行状態に応じて、トランスミッションを構成する摩擦係合要素であるクラッチおよびブレーキに加える油圧を制御し、トランスミッションの変速段を設定する。

ＨＶＥＣＵ５０は、ドライバによるブレーキペダル１００およびアクセルペダル１０２に対する運転操作、および加速度センサ（Ｇセンサ）１０４が検出する車両の走行状態等に基づいて、走行時の車両挙動の目標挙動を算出する。そして、算出した目標挙動となるように、摩擦ブレーキ、エンジン、モータジェネレータ、トランスミッションに車両全体として発生するトルクを配分し、配分したトルクとなるように、ＢＲＫＥＣＵ１０とＥＮＧＥＣＵ２０とＭＧＥＣＵ３０とＴＭＥＣＵ４０とに指令する。

ＢＲＫＥＣＵ１０とＥＮＧＥＣＵ２０とＭＧＥＣＵ３０とＴＭＥＣＵ４０との各ＥＣＵは、ＨＶＥＣＵ５０から配分されたトルクに応じて、該当する制御対象をそれぞれ制御する。

例えば、ＨＶＥＣＵ５０は、ドライバがブレーキペダル１００を踏み込むと、ブレーキペダル１００に対する操作量に基づいて目標の制動力を算出する。そして、ＨＶＥＣＵ５０は、摩擦ブレーキと回生ブレーキとが発生する制動力の合計が目標制動力となるように目標制動力を配分し、ＢＲＫＥＣＵ１０とＭＧＥＣＵ３０とに指令する。

また、ＨＶＥＣＵ５０は、モータジェネレータが回生ブレーキとして作動するときにロック等の異常が発生し、車両の目標挙動と実挙動とに差が生じると、その差に相当するトルクを補填するために、ＢＲＫＥＣＵ１０とＥＮＧＥＣＵ２０とＴＭＥＣＵ４０とに補填トルクを配分して指令する。

回生ブレーキの異常は、例えば、通電異常によりモータジェネレータのステータに固定磁界が生成され、ロータの回転が妨げられてロックすることにより発生する。この場合、ＨＶＥＣＵ５０は、異常なモータジェネレータを車両から電気的に切り離すようにＭＧＥＣＵ３０に指令する。

また、回生ブレーキの異常は、モータジェネレータの回転摺動部に異物が噛み込むことにより、ロータの回転が妨げられてロックすることによっても発生する。この場合には、異常なモータジェネレータを車両から電気的に切り離しても、ロックを解除することはできないが、インバータ等の発熱を抑えることができる。

（挙動制御処理）
次に、ＨＶＥＣＵ５０が実行する車両の挙動制御処理について、図２および図３に基づいて説明する。図２のフローチャートにおいて、「Ｓ」はステップを表わしている。

図２のＳ４００においてＨＶＥＣＵ５０は、ブレーキペダル１００の踏み込みがあるか否かを判定する。
ブレーキペダル１００の踏み込みがある場合（Ｓ４００：Ｙｅｓ）、ＨＶＥＣＵ５０は、ブレーキペダル１００の操作量で走行時の車両の目標挙動を算出し（Ｓ４０２）、Ｓ４０６に処理を移行する。

ブレーキペダル１００が踏み込まれていない場合（Ｓ４００：Ｎｏ）、ＨＶＥＣＵ５０は、アクセルペダル１０２の操作量で走行時の車両の目標挙動を算出し（Ｓ４０４）、Ｓ４０６に処理を移行する。

Ｓ４０６においてＨＶＥＣＵ５０は、ブレーキペダル１００およびアクセルペダル１０２の操作量から算出された目標挙動に応じた減速加速度と、Ｇセンサ１０４が検出する実際の減速加速度との差が所定範囲を超えているか否かを判定する。

目標挙動に応じた減速加速度と実際の減速加速度との差が所定範囲を超えていない場合（Ｓ４０６：Ｎｏ）、ＨＶＥＣＵ５０は、Ｓ４０２またはＳ４０４で算出した目標挙動となるように、摩擦ブレーキ、エンジン、モータジェネレータ、トランスミッションに、車両全体として発生するトルクを配分する（Ｓ４０８）。

ここで、ドライバが車両前方の障害物との衝突を避けるためにブレーキペダル１００を急激に踏み込んだために大きな制動力が働き、大きな減速加速度が発生しても、ブレーキペダル１００に対する操作量から算出された目標挙動に応じた減速加速度であるから、Ｓ４０６の判定は「Ｎｏ」になる。

図３に示すように、ドライバの運転操作に関係なくＧセンサ１０４が検出する減速加速度が急激に増加し、目標挙動に応じた減速加速度と実際の減速加速度との差が所定範囲を超える場合（Ｓ４０６：Ｙｅｓ）、ＨＶＥＣＵ５０は、モータジェネレータに対するＭＧＥＣＵ３０の異常判定結果に基づいて回生ブレーキの異常を検出する（Ｓ４１０）。

ＭＧＥＣＵ３０は、モータジェネレータの回転数またはモータジェネレータの発生電力に基づいて、モータジェネレータによる回生ブレーキが異常であるか否かを判定する。
モータジェネレータとして使用されるＤＣブラシレスモータが、ステータの磁界異常または摺動部に異物が噛み込んでロックすると、回生ブレーキとして作動するモータジェネレータに大きな制動力が発生する。その結果、図３に示すように、車両に減速方向の加速度が加わる。

回生ブレーキの異常を検出すると、ＨＶＥＣＵ５０は、モータジェネレータ以外の正常な摩擦ブレーキ、エンジン、トランスミッションに、異常な回生ブレーキが発生する制動力により低下したトルクを補填して目標挙動となるように、目標挙動に応じた減速加速度と実際の減速加速度との差に基づいて、車両全体として発生するトルクを配分する（４１２）。

例えば、ＨＶＥＣＵ５０は、低下したトルクを補填するために、本実施形態のようにガソリンエンジンであればスロットル装置を制御して吸気量を増加するようにＥＮＧＥＣＵ２０に指令する。ディーゼルエンジンであれば、インジェクタの噴射量を増加するようにＥＮＧＥＣＵ２０に指令する。また、ＨＶＥＣＵ５０は、トランスミッションをシフトダウンさせるようにＴＭＥＣＵ４０に指令する。

ＨＶＥＣＵ５０は、回生ブレーキの異常を検出すると、後述するＳ４１４でモータジェネレータを車両から切り離すまでの間、Ｓ４１２において、ドライバによるブレーキペダル１００、アクセルペダル１０２および図示しないステアリングの操作等、ドライバによる運転操作の検出間隔を回生ブレーキの正常時より短くする。

これにより、ＨＶＥＣＵ５０は、検出したドライバの運転操作に基づいて、回生ブレーキが切り離されるまでの間、車両の目標挙動を短い時間間隔で算出し、車両全体として発生するトルクが目標挙動となるように、車両全体として発生するトルクを配分して各ＥＣＵに指令する挙動制御処理を短い時間間隔で実行する。

ドライバによる運転操作の検出間隔は、例えばブレーキペダル１００、アクセルペダル１０２および図示しないステアリングの操作量をＡＤ変換するチャネルを複数設置し、各チャネルから順次検出信号を取得することにより実現できる。

さらに、ＨＶＥＣＵ５０は、回生ブレーキの異常を検出すると、後述するＳ４１４でモータジェネレータが車両から切り離されるまでの間、車両全体として発生するトルクが目標挙動となるように、車両全体として発生するトルクを配分して各ＥＣＵに指令するときの制御時間および制御実行周期を、回生ブレーキの正常時よりも短くする。これより、ＨＶＥＣＵ５０は、実挙動が目標挙動となるように、車両全体として発生するトルクを短い時間間隔で算出して各ＥＣＵに配分して指令することができるの。

その結果、図３の上段に示すように、次のＳ４１４でモータジェネレータを車両から電気的に切り離す前に、車両の実挙動を目標挙動に速やかに一致させ、Ｇセンサが検出する加速度を回生ブレーキの異常発生前の値に速やかに戻すことができる。

そして、ＨＶＥＣＵ５０は、モータジェネレータを車両から電気的に切り離すようＭＧＥＣＵ３０に指令する（Ｓ４１４）。これにより、ステータの磁界異常のために回生ブレーキが異常となっている場合には、回生ブレーキが制動力を発生することを停止させることができる。

尚、ＨＶＥＣＵ５０は、Ｇセンサが検出する加速度が回生ブレーキの異常発生前の値に戻ってから、モータジェネレータの切り離しをＭＧＥＣＵ３０に指令してもよい。
モータジェネレータの回転摺動部に異物が噛み込んで制動力が発生する場合は、モータジェネレータを車両から電気的に切り離しても、回生ブレーキが機械的に制動力を発生することを停止させることはできないものの、モータジェネレータを車両から電気的に切り離すことにより、インバータの発熱を抑制できる。

Ｓ４１４においてＨＶＥＣＵ５０は、異常な回生ブレーキを切り離すと、異常な回生ブレーキが発生する制動力を補填するトルクが過剰になるので、回生ブレーキが作動せず摩擦ブレーキだけが制動力を発生するシステムとして目標挙動となるように、摩擦ブレーキ、エンジン、トランスミッションに車両全体として発生するトルクを配分する。

これにより、図３の上段に示すように、異常な回生ブレーキを切り離しても、車両の実挙動はドライバの運転操作に基づいて設定される目標挙動に一致した状態を保持し、車両の加速度が変動することを抑制できる。

ＨＶＥＣＵ５０は、回生ブレーキの異常を検出すると、警告灯等により回生ブレーキの異常をドライバに知らせることが望ましい。これにより、ドライバは、車両をディーラ等に持ち込むことができる。また、ＨＶＥＣＵ５０は、回生ブレーキの異常を検出すると、モータジェネレータを車両から切り離してから、吸気量を制限する等の退避走行制御を行ってもよい。

これに対し、回生ブレーキに異常が発生して大きな制動力が発生しても、回生ブレーキ以外のエンジン、トランスミッション等が個々に配分されたトルクを実現するだけで、回生ブレーキの異常により発生するトルクの低下を補填しない比較例の制御では、車両の減速状態が解消されないために、ドライバはアクセルペダル１０２を踏み込んで車両の減速状態を解消しようとする。

車両の減速状態を解消しようとドライバがアクセルペダル１０２を踏み込んでいる状態で異常な回生ブレーキが車両から切り離されると、図３の下段に示すように、回生ブレーキが発生していた制動力がなくなり、車両が急激に加速する。すると、ドライバは、慌ててブレーキペダルを踏み込んで車両を減速させようとする。

このように、回生ブレーキの異常に起因してドライバがアクセル操作とブレーキ操作とを行うと、走行時の車両挙動が不安定になり、ドライバは適切な運転操作をできなくなる。

以上説明した本実施形態では、回生ブレーキに異常が発生して大きな制動力が発生して車両の目標挙動と実挙動とに差が生じても、摩擦ブレーキ、エンジンおよびトランスミッションを制御してトルクを補填することにより、車両全体として目標挙動と実挙動との差を解消するので、車両の加速度は回生ブレーキの異常前の値に速やかに戻る。

これにより、ブレーキペダル１００を操作していないにも関わらず車両が減速するためにドライバが不安感を感じるものの、車両の減速を解消しようとドライバが慌ててアクセルペダル１０２を踏み込むことを避け、回生ブレーキの異常発生前と同じ運転操作を継続できる。その結果、車両の加速度を速やかに目標の加速度に戻し、安定した走行状態を継続することができる。

本実施形態では、回生ブレーキに異常が発生し、ドライバの運転操作に関係なく回生ブレーキが大きな制動力を発生した場合の挙動処理について説明した。
これに対し、回生ブレーキに異常が発生し、回生ブレーキの制動力が発生しなくなる場合は、回生ブレーキを切り離す前に、ＨＶＥＣＵ５０は、回生ブレーキが正常であれば発生する制動力を補填するために、摩擦ブレーキの制動力を上昇させるか、インジェクタの噴射量を減少させるか、トランスミッションをシフトアップさせるか、これらを組み合わせるかのいずれかの挙動制御を行えばよい。

［他の実施形態］
上記実施形態では、モータジェネレータが１個のシステムについて説明した。これに対し、モータジェネレータが複数設置されるシステムに本発明を適用してもよい。

また、本発明は、ドライバのブレーキ操作に応じて摩擦ブレーキと回生ブレーキとを協調させて制動力を得る車両であれば、ハイブリッド車に限らず電気自動車等のどのような車両に適用してもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。

２：車両制御システム、１０：ＢＲＫＥＣＵ、２０：ＥＮＧＥＣＵ、３０：ＭＧＥＣＵ、４０：ＴＭＥＣＵ、５０：ＨＶＥＣＵ（車両制御装置）

Claims (7)

1. 摩擦ブレーキと回生ブレーキとを使用して制動力を得る車両に適用される車両制御装置（５０）であって、
   車両の目標挙動を設定する挙動設定手段（Ｓ４０２、Ｓ４０４）と、
   前記回生ブレーキを実現するモータジェネレータのロックを検出することにより前記回生ブレーキの異常を検出する異常検出手段（Ｓ４０６、Ｓ４１０）と、
   前記異常検出手段が前記回生ブレーキの異常を検出すると、前記回生ブレーキを切り離して前記回生ブレーキの作動を停止させる回生停止手段（Ｓ４１４）と、
   前記異常検出手段が前記回生ブレーキの異常を検出すると、前記回生停止手段が前記回生ブレーキを切り離す前に、前記挙動設定手段が設定する前記目標挙動と車両の実挙動との差に基づいて、前記回生ブレーキがロックする異常により低下したトルクを補填して前記目標挙動に一致するように前記実挙動を制御する挙動制御手段（Ｓ４１２）と、
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記挙動制御手段は、前記回生停止手段が前記回生ブレーキを切り離すときに前記目標挙動に一致するように前記実挙動を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記挙動制御手段は、前記回生停止手段が前記回生ブレーキを切り離すまでの間、前記目標挙動に一致するように前記実挙動を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記挙動設定手段は、ドライバによる運転操作に基づいて前記目標挙動を設定し、
   前記異常検出手段は、前記目標挙動と前記実挙動との差が所定範囲を超える場合、前記回生ブレーキの異常を検出する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
5. 前記異常検出手段が前記回生ブレーキの異常を検出すると、前記挙動制御手段は、前記目標挙動に一致するように前記実挙動を制御するときの制御時間および制御実行周期を前記回生ブレーキの異常検出前よりも短くすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車両制御装置。
6. ドライバによる運転操作を検出する操作検出手段（Ｓ４１２）を備え、
   前記挙動設定手段（Ｓ４１２）は、前記操作検出手段が検出する前記運転操作に基づいて前記目標挙動を設定し、
   前記異常検出手段が前記回生ブレーキの異常を検出すると、前記回生停止手段が前記回生ブレーキを切り離すまでの間、前記操作検出手段は、前記運転操作の検出間隔を前記回生ブレーキの異常検出前よりも短くする、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両制御装置。
7. 前記操作検出手段は、複数のチャンネルでドライバによる運転操作をＡＤ変換した出力結果に基づいて前記運転操作を検出することにより、前記運転操作の検出間隔を前記回生ブレーキの異常検出前よりも短くすることを特徴とする請求項６に記載の車両制御装置。

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