JP6469071B2 - 車両の制動制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の制動制御装置に関する。
以前より、車両の制動システムとして、モータの電力回生制動など電気的に制動トルクを発生させる電気式制動システムがある。また、車両の制動システムとして、車両の制動時に各車輪のロックを防止するアンチロックブレーキシステム（以下「ＡＢＳ」と呼ぶ）が実用化されている。ＡＢＳを電気式制動システムに適用した場合、ＡＢＳを機械式ブレーキに適用した場合よりも静粛性が高くなる。このため、運転者にＡＢＳが作動していることを認識させ難い。
特許文献１には、本発明に関連する技術として、電気式制動システムにＡＢＳを適用し、且つ、ＡＢＳの作動中に緑色の表示を行って運転者に警告を与える構成が開示されている。また、特許文献２には、本発明に関連する技術として、車両に共振が発生しないよう、トルク変動の共振周波数成分を取り出して、この成分の振動を小さく抑制する技術が開示されている。
特開２００５−２９７９６２号公報 特開２００２−１７１７７８号公報
特許文献１に示されるように、ＡＢＳ作動中であることを運転者に警告することで、運転者は、車両を速やかに制動したい場合に、ポンピングブレーキが不要で、ブレーキペダルを踏み続ければ良いなど、適切なブレーキペダルの操作を認識することができる。しかしながら、特許文献１の表示による警告は、急ブレーキを掛けるような状況において運転者に認識されにくいものであった。
また、ＡＢＳを機械式ブレーキに適用した場合、ＡＢＳの作動中、油圧の調整動作によってブレーキペダルに振動が伝わることが知られている。従って、本発明者らは、ＡＢＳを電気式ブレーキに適用した構成においても、ＡＢＳの作動中、擬似的にブレーキペダルを振動させることで、運転者にＡＢＳ作動中であることを適切に認識させることができると考えた。しかしながら、ブレーキペダルを擬似的に振動させるため、新たに振動装置を設けたのでは、部品点数の増加、部品コストの増大、および部品の設置スペースの増大という課題が生じる。
本発明は、新たに振動装置を設けることなく、ＡＢＳの作動を適切に運転者に認識させることのできる車両の制動制御装置を提供することを目的とする。
請求項１記載の発明は、制動トルク指令に基づいて電気的に制動トルクを発生させる電機子と、前記電機子の制動トルクを車輪に伝達する動力伝達部とを有する車両に搭載される制動制御装置であって、
前記車両の制動時に前記車輪のロックが抑制されるように前記制動トルク指令を調整するアンチロック制御を行うアンチロック制御部と、
前記制動トルク指令を補正して前記動力伝達部の共振を制御する共振制御部と、
を備え、
前記共振制御部は、
前記共振の大きさに制限をかけて前記共振を発生させる共振発生処理部を含み、
前記アンチロック制御部が前記制動トルク指令を調整する前記アンチロック制御時以外に前記共振を抑制する一方、前記アンチロック制御時に前記共振発生処理部により前記共振を発生させることを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両の制動制御装置において、
前記共振制御部は、
前記共振の大きさを評価し、評価値を出力する共振評価部を含み、且つ、
前記共振評価部の前記評価値が目標値になるように前記制動トルク指令を補正することを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の車両の制動制御装置において、
車両状態を示す信号を入力する信号入力部と、
前記車両状態に応じて、前記アンチロック制御時の前記共振の大きさの目標値を変化させる共振強度設定部と、
をさらに備えることを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の車両の制動制御装置において、
前記車両状態には車速が含まれ、
前記共振強度設定部は、車速が第１速度より低いときに、前記共振の大きさの目標値を第１値に設定し、車速が前記第１速度より高いときに、前記共振の大きさの目標値を前記第１値より低い第２値に設定することを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項３記載の車両の制動制御装置において、
前記車両状態には車速が含まれ、
前記共振強度設定部は、車速が第１速度より低いときに、前記共振の大きさの目標値を第３値に設定し、車速が前記第１速度より高いときに、前記共振の大きさの目標値を前記第３値より高い第４値に設定することを特徴としている。
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両の制動制御装置において、
前記共振発生処理部が前記共振を発生させた状態から前記共振を抑制する状態へ切り替わる際に、前記制動トルク指令に前記共振の大きさに応じた補正を行って、前記補正がない場合より速やかに前記共振を減衰させる復帰処理部をさらに備えることを特徴としている。
請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の車両の制動制御装置において、
前記電機子は、第１電機子と第２電機子とを含み、
前記アンチロック制御時、前記第１電機子と前記第２電機子とのうち制動トルクの余裕量が大きい方に対応する共振の大きさの制限値が、制動トルクの余裕量が小さい方に対応する共振の大きさの制限値より小さく設定されることを特徴としている。
本発明によれば、共振発生処理部が、アンチロック制御中に共振の大きさに制限をかけて共振を発生させるので、共振により車両に悪影響が生じることを抑制しつつ、この共振により運転者にアンチロック制御の実行を適切に認識させることができる。さらに、新たに振動装置を追加する必要がなく、車両のコストの増大を回避できる。
本発明の第１実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係るＥＣＵの制動制御に関する構成を示す機能ブロック図である。 共振制御部の詳細を示す回路図である。 アンチロック制御部により実行されるアンチロック制御処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係るＥＣＵの制動制御に関する構成を示す機能ブロック図である。 第２実施形態のアンチロック制御部により実行される目標振幅割振り処理の手順を示すフローチャートである。
（第１実施形態）
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。
本発明の第１実施形態に係る車両１は、例えば電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）であり、複数の前輪（車輪）２および複数の後輪（車輪）３と、モータ１１と、動力伝達部１３と、運転操作部３１とを備える。また、車両１は、車輪速センサ１５と、レゾルバ（角度検出器）１６と、インバータ回路１７と、デファレンシャルギア１８と、高電圧バッテリ１９と、ＥＣＵ（Electric Control Unit）２０と備える。また、車両１は、車輪速以外の車両状態を検出する例えば加速度センサなどの図示略のセンサを備え、これらの検出値がＥＣＵ２０に出力されてもよい。ＥＣＵ２０は、本発明に係る制動制御装置の一例に相当する。
モータ１１は、電機子を内蔵し、力行時において前輪２の動力を発生し、回生時において前輪２の運動エネルギーを回生電力に変換する。力行時の動力の発生により、モータ１１の出力軸および前輪２に駆動トルクが出力され、回生時の電力の発生により、モータ１１の出力軸および前輪２に制動トルクが発生する。回生時の電力の発生による制動を電力回生制動と呼ぶ。
動力伝達部１３は、モータ１１の動力を前輪２へ伝達する。動力伝達部１３は、変速機、デファレンシャルギア、およびドライブシャフトを含んでいてもよい。ドライブシャフトは、動力伝達部１３の各要素間を接続するドライブシャフト、前輪２と接続されるドライブシャフト（アスクルシャフトとも言う）を含んでいてもよい。動力伝達部１３は、制動トルクが発生する回転方向の運動に対して固有振動数を有する。例えば、モータ１１の出力軸に固有振動数に同調する回転方向の振動を与えると、動力伝達部１３は共振してモータ１１の出力軸から前輪２にかけて回転方向に大きな振動が発生する。以下、固有振動数に同調する周波数成分を共振周波数成分と呼ぶ。
車輪速センサ１５は、複数の前輪２および複数の後輪３の各々の回転速度を検出し、検出値をＥＣＵ２０に出力する。
インバータ回路１７は、高電圧バッテリ１９の電力を変換してモータ１１へ出力することでモータ１１を駆動する。このとき、電力変換動作の位相又はタイミングを変化させることでモータ１１から出力される駆動トルクを変化させることができる。また、インバータ回路１７は、モータ１１から回生電力を取り出して高電圧バッテリ１９に蓄電させることができる。これにより、モータ１１に制動トルクが発生する。回生電力を取り出す際、電力変換動作の位相又はタイミングを変化させることで回生電力の大きさとモータ１１に発生する制動トルクを変化させることができる。
レゾルバ１６は、モータ１１の回転角度を検出し、検出値をインバータ回路１７とＥＣＵ２０に出力する。インバータ回路１７は、この検出値に基づいてモータ１１の回転速度に応じた駆動又は制動の制御を行うことができる。また、ＥＣＵ２０は、この検出値に基づいて、動力伝達部１３の共振の大きさを計測できる。
運転操作部３１は、車両１を制動するブレーキペダルを有する。さらに、運転操作部３１は、アクセルペダル、操舵を行うハンドル、変速用のシフトレバー又はシフトスイッチなどを含んでいてもよい。運転操作部３１の各操作量または各操作位置は運転操作信号（図２を参照）としてＥＣＵ２０へ送られる。
ＥＣＵ２０は、運転操作と車両状態とに基づいてインバータ回路１７の電力変換動作を制御する。これにより、車両１の走行制御と車両１の制動制御とが実現される。走行制御では、ＥＣＵ２０はインバータ回路１７に指示トルクの値を出力する。これにより、インバータ回路１７はモータ１１を駆動して、前輪２に指示トルクの値に相当するトルクを発生させる。制動制御では、ＥＣＵ２０はインバータ回路１７に指示制動トルクの値を出力する。これにより、インバータ回路１７は、モータ１１から回生電力を取込み、前輪２に指示制動トルクの値に相当する制動トルクを発生させる。
さらに、ＥＣＵ２０は、車両１の制動時に前輪２のロックを抑制するアンチロック制御と、動力伝達部１３の共振の制御とを実行する。
図２は、ＥＣＵの制動制御に関する構成を示す機能ブロック図である。
ＥＣＵ２０は、車両１の制動制御に関わる構成として、制動トルク要求部２０１と、アンチロック制御部２０２と、共振制御部２０３とを備える。アンチロック制御部２０２は、本発明に係るアンチロック制御部、共振強度設定部、および復帰処理部の一例に相当する。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納した不揮発性メモリ、作業用のＲＡＭ（Random Access Memory）、および、信号の入出力を行うＩ／Ｏ回路を含んだマイクロコンピュータである。また、ＥＣＵ２０は、特定の機能を実現するデジタル回路部又はアナログ回路部を含んでいてもよい。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵが実行するソフトウェアと、Ｉ／Ｏ回路、デジタル回路部又はアナログ回路部などのハードウェアとの協働によって、上記複数の機能ブロックを実現する。
ＥＣＵ２０は、信号入力部Ｉ１〜Ｉ３を介して、少なくともブレーキペダルの操作信号を含む運転操作信号と、各車輪速センサ１５の検出値を含む車両状態の信号と、レゾルバ１６からのモータ回転速度の信号とを入力する。
制動トルク要求部２０１は、運転操作信号を入力し、主に運転操作部３１のブレーキペダルの操作量に応じた要求制動トルクを計算し、この値を出力する。
アンチロック制御部２０２は、車両１の制動時に前輪２がロックすることを抑止するアンチロック制御を行う。アンチロック制御部２０２は、車両状態を示す信号と、制動トルク要求部２０１からの要求制動トルクを入力し、アンチロック制御により調整された要求制動トルクを出力する。或いは、アンチロック制御が必要のない車両状態では、アンチロック制御部２０２は、そのままの要求制動トルクを出力する。アンチロック制御部２０２に入力される車両状態を示す信号には、前輪２と後輪３の回転速度の信号、車両１の加速度の信号などが含まれる。
アンチロック制御部２０２は、アンチロック制御中、共振制御部２０３の動作を切り替えるため、共振制御部２０３に目標振幅を出力する。また、アンチロック制御部２０２は、アンチロック制御の停止時に共振を速やかに収束させるために、共振制御部２０３から振幅評価値を入力する。目標振幅は、共振の大きさの目標値或いは制限値を表わす。これらの動作については後に詳述する。
共振制御部２０３は、アンチロック制御部２０２から送られた要求制動トルクの値を補正して、動力伝達部１３の共振を制御する。補正された値は指示制動トルクとしてインバータ回路１７に出力される。要求制動トルクの補正は、モータ１１の出力軸の共振運動のフィードバック制御によって行われる。このため、共振制御部２０３には、モータ１１の回転速度の信号と、目標振幅の値とが入力される。また、詳細は後述するが、共振制御部２０３は、共振の振幅を評価する振幅評価部２２８（図３）を備え、振幅評価値をアンチロック制御部２０２へ出力する。
要求制動トルクと指示制動トルクとは、本発明に係る制動トルク指令の一例に相当する。要求制動トルクは補正前の制動トルク指令、指示制動トルクは補正後の制動トルク指令に相当する。
＜共振制御部の詳細＞
図３は、共振制御部の詳細を示す回路図である。
共振制御部２０３は、バンドパスフィルタ２１１、共振発生処理部２１２、ＰＤ制御部２１３、および加算器２１４を備える。
バンドパスフィルタ２１１は、モータ１１の回転速度の信号から動力伝達部１３の共振周波数成分を通過させて後段に出力する。以下、この信号を「共振信号」と呼ぶ。バンドパスフィルタ２１１は、例えばデジタルフィルタによって構成できる。
ＰＤ制御部２１３は、共振信号の比例成分と微分成分とを帰還させて、要求制動トルクに含まれる共振信号を速やかにゼロに収束させるフィードバック制御を行う。
具体的には、アンプ２２３、２２５は、ベースゲインＫａが基準値である場合、予め設定されている比例ゲインＫｐおよび微分ゲインＫｄをそれぞれ出力する。離散微分器２２１は共振信号の微分演算を行う。乗算器２２２は共振信号の演算結果に微分ゲインＫｄを乗算して出力する。乗算器２２４は、共振信号に比例ゲインＫｐを乗算して、共振信号の比例成分を出力する。加算器２２６は、共振信号の比例成分と微分成分とを加算して、帰還信号として出力する。加算器２１４は帰還信号を要求制動トルクに加算して指示制動トルクを生成する。比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとは、共振信号が速やかにゼロに収束するように予め最適値が設定されている。このような値は、設計時に、例えばシミュレーション等によって決定される。
一方、ＰＤ制御部２１３は、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとを最適値から変化させることで、共振信号の収束を遅延させ、共振の抑制を解除する作用を及ぼす。
共振発生処理部２１２は、ＰＤ制御部２１３に変調を加えることで、共振信号の大きさに制限をかけながら、共振信号の収束を遅らせて共振信号を生起させる処理を行う。共振信号が所定の大きさで生起するということは、動力伝達部１３の共振が所定の大きさで発生することを意味する。共振発生処理部２１２は、振幅評価部２２８、減算器２２９、およびベースゲインＫａを出力するアンプ２３０を備える。振幅評価部２２８は、本発明に係る共振評価部の一例に相当する。
振幅評価部２２８は、共振信号の振幅を評価し、評価した値（以下、「振幅評価値」と呼ぶ）を出力する。振幅の評価方法としては、例えば移動平均によりノイズ成分を除去した共振信号の極大値と極小値との差を計算する方法などを採用すればよい。振幅評価値は、減算器２２９へ出力されることに加え、アンチロック制御部２０２（図２を参照）にも出力される。
減算器２２９は、振幅評価値と、アンチロック制御部２０２から出力される目標振幅との差を計算し、アンプ２３０に出力する。
アンプ２３０は、ＰＤ制御部２１３の比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとを同一の比率で変化させるベースゲインＫａを生成する。ベースゲインＫａは、減算器２２９の出力に応じて変化する。一例として、アンプ２３０は、入力がゼロ以下のときベースゲインＫａを基準値「１」とし、入力値が上昇するとベースゲインＫａを基準値「１」より小さく変化させる。
上記構成の共振制御部２０３によれば、目標振幅がゼロのとき、ベースゲインＫａは「１」、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとは最適値となり、ＰＤ制御部２１３において共振信号が速やかに収束するような帰還制御が行われる。一方、目標振幅が任意の値に上昇すると、ベースゲインＫａが低下して、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとが最適値から低下する。これにより、ＰＤ制御部２１３において共振信号の収束が遅延する帰還制御が行われる。ここで、共振信号が大きくなって振幅評価値が目標振幅に近づくと、アンプ２３０の入力はゼロの方へ変化し、ベースゲインＫａも「１」の方へ変化する。これにより、ＰＤ制御部２１３は、再び共振信号を収集する方向へ制御を変化させる。従って、ゼロでない目標振幅が設定されることで、目標振幅を超えないレベルで共振信号を発生させる帰還制御が実現する。
なお、図３の例では、共振制御部２０３としてＰＤ制御（比例微分制御）を適用した例を示した。ＰＩＤ制御（比例微分積分制御）のような積分成分の帰還を行わないことで、指示制動トルクが要求制動トルクを超えてしまうことを抑制できる。そして、要求制動トルクを上限制動トルク以下に制御することで、指示制動トルクがモータ１１の上限制動トルクを超えてしまうことを容易に回避できる。しかし、要求制動トルクの設定方法によっては、共振制御部２０３にＰＩＤ制御を適用してもよい。
＜アンチロック制御処理＞
図４は、アンチロック制御部により実行されるアンチロック制御処理の手順を示すフローチャートである。
アンチロック制御処理は車両１の起動時に開始され、走行中に常時実行される処理である。アンチロック制御処理が開始されると、アンチロック制御部２０２は、先ず、目標振幅をゼロにセットする（ステップＳ１）。
続いて、アンチロック制御部２０２は、非アンチロック制御のループ処理（ステップＳ２〜Ｓ５）に処理を進める。このループ処理では、先ず、アンチロック制御部２０２は、制動トルク要求部２０１から送られた要求制動トルクをそのまま共振制御部２０３へ出力する（ステップＳ２）。続いて、アンチロック制御部２０２は、要求制動トルクがゼロより大きい値であるか否かの判別（ステップＳ３）と、車両状態の情報に基づいて前輪２にスリップが発生したか否かの判別（ステップＳ４）とを行う。スリップの判別は、前輪２および後輪３の車輪速と車両１の加速度などの車両状態の情報から公知のスリップ判定を用いることで実現できる。例えば、車両状態情報から車両１の速度と旋回半径とを予測し、この車両１の動きに応じた前輪２の非スリップ状態の周速度と、実際の前輪２の周速度との差を計算して、スリップ率を求めることができる。
ステップＳ２〜Ｓ４のループ処理中、要求制動トルクがゼロ、或いは、前輪２のスリップが発生しなければ、アンチロック制御部２０２は、このループ処理を繰り返す。一方、要求制動トルクがゼロより大きく、且つ前輪２のスリップの発生と判別されたら、アンチロック制御部２０２は、ステップＳ２〜Ｓ４のループ処理を抜けて、処理を次に進める。
次に進むと、アンチロック制御部２０２は、先ず、目標振幅を車両状態に応じた値に設定する（ステップＳ５：共振強度設定部としての処理）。目標振幅がゼロより大きな値に設定されることで、共振制御部２０３によって動力伝達部１３に目標振幅に大きさが制限された共振が発生する。この共振の発生により、続いて実行されるアンチロック制御（ステップＳ６、Ｓ７）中、運転者に振動が伝わって、アンチロック制御の実行を運転者に認識させることができる。
ステップＳ５の目標振幅は、例えば、車両１の速度が第１基準値（例えば４０ｋｍ／ｈ）より小さいときに第１振幅値とし、車両１の速度が第１基準値より大きいときに第１振幅値より小さな第２振幅値とするように設定される。ここで、第１振幅値は、例えば共振が車両１に悪影響を与えない範囲で、且つ、走行中に運転者に認識される大きさの値とする。第２振幅値は、共振が走行安定性に悪影響を与えないレベルに小さい値とする。
なお、目標振幅の設定値は、車両１によって様々に変更可能である。例えば、走行安定性の高い形態の車両１であれば、車両１の速度が高いほど目標振幅を大きい値に設定してもよい。例えば、車両１の速度が第１基準値（例えば４０ｋｍ／ｈ）より小さいときに目標振幅を小さい第３振幅値とし、車両１の速度が第１基準値より大きいときに目標振幅を第３振幅値より大きな第４振幅値とするように設定してもよい。このような設定により、車両１の速度が低くて運転者に振動を伝えやすいときには、小さな共振により適度な振動を運転者に認識させ、車両１の速度が高くて運転者に振動を伝えにくいときには、大きな共振により運転者に振動を認識させることができる。
その他、車両状態に応じた目標振幅の設定方法は、様々に変更可能である。例えば、目標振幅は、車両１の速度が所定値（例えば６０ｋｍ／ｈ）より高いときには、走行安定性への悪影響を考慮してゼロに設定するようにしてもよい。また、車両状態として、車両１の速度だけでなく、旋回半径、前輪２と後輪３との各々のスリップ率などを含めて、これらの値に応じて走行安定性に悪影響を与えないように目標振幅を決定してもよい。
次に、アンチロック制御部２０２は、車両状態情報から、前輪２のスリップ率が、高い制動力が得られる範囲に収まるように、要求制動トルクを計算し、この要求制動トルクを調整後の要求制動トルクとして出力する（ステップＳ６）。この調整処理がアンチロック制御に相当する。
続いて、アンチロック制御部２０２は、調整前の要求制動トルクより調整後の要求制動トルクが小さいか判別し（ステップＳ７）、小さければ処理をステップＳ６に戻す。すなわち、要求制動トルクを低減する調整が続いていれば、ステップＳ６、Ｓ７のループ処理により、ステップＳ６のアンチロック制御の処理が繰り返し実行される。これにより、ブレーキペダルの操作に応じた制動制御では、前輪２がロックして大きな制動力が得られないような場合に、前輪２のロックが抑止されて大きな制動力が発揮される。
一方、ステップＳ６、Ｓ７のループ処理において、例えば、ブレーキペダルの操作が弱められるか、或いは、車両１の速度が低下して前輪２のスリップ率がゼロになると、ステップＳ７の判別処理でＮＯと判別されて、ループ処理を抜けて、次に処理が進む。
ループ処理を抜けると、アンチロック制御部２０２は、共振制御部２０３から送られる振幅評価値に基づいて、復帰用の目標振幅と復帰時間を取得する（ステップＳ８）。ここで、復帰用の目標振幅および復帰時間とは、共振制御部２０３が動力伝達部１３の共振を発生させた状態から、共振を収束させる際に、目標振幅をゼロに設定するよりも、速やかに共振を減衰できる目標振幅および収束するまでの時間とを意味する。ＰＤ制御部２１３における共振抑制時の比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとは、共振が小さい範囲のときに速やかに共振周波数成分を収束するよう最適化されている。従って、比較的に大きな共振が発生しているときには、比例ゲインＫｐと微分ゲインＫｄとを異なる値にした方が、より速やかに共振を収束することができる。上記の復帰用の目標振幅は、比較的に大きな共振が生じている状況で、より速やかに共振を収束できるベースゲインＫａを設定するものである。このような、振幅評価値に応じた復帰用の目標振幅および復帰時間は、例えばシミュレーション等により予め求めて制御データとしてアンチロック制御部２０２に保持させておけばよい。
復帰用の目標振幅と復帰時間とを取得したら、アンチロック制御部２０２は、目標振幅を復帰用の値に設定し（ステップＳ９）、復帰時間を計時する（ステップＳ１０）。これらの処理により、アンチロック制御が停止したときに、速やかに共振をゼロに収束することができる。ステップＳ８〜Ｓ１０の処理は、本発明に係る復帰処理部としての処理に相当する。
続いて、アンチロック制御部２０２は、ステップＳ１に処理を戻して、再び、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
以上のように、本実施形態の車両１およびＥＣＵ２０によれば、モータ１１の電力回生により運転操作に応じた車両１の制動を実現できる。さらに、モータ１１から前輪２に制動トルクが伝達される際、要求制動トルクに共振周波数成分の変動が含まれていても、通常の制動時、ＥＣＵ２０の共振制御部２０３の制御によって動力伝達部１３の共振が抑制される。また、本実施形態の車両１およびＥＣＵ２０によれば、運転操作に基づく要求制動トルクが大きくて、制動時に前輪２がロックするような状況では、アンチロック制御部２０２により前輪２のロックが抑制されるアンチロック制御が実施される。これにより、車両１のステアリングコントロールが失われるのを回避でき、前輪２から大きな制動力を得ることができる。
一方、電力回生制動を行う電気式制動システムにアンチロック制御を適用すると、機械式制動システムにアンチロック制御を適用した場合よりも静粛性が高くなる。しかし、本実施形態の車両１およびＥＣＵ２０によれば、アンチロック制御中、共振制御部２０３の共振の制御により、目標振幅に基づいて大きさの制限された共振が動力伝達部１３に発生する。これにより、運転者は、アンチロック制御中であることを認識することができる。これにより、車両１を速やかに制動したい場合に、運転者は、ポンピングブレーキが不要で、ブレーキペダルを踏み続ければ良いなど、適切なブレーキペダルの操作を認識することができる。さらに、アンチロック制御中であることを振動により運転者に認識させるために、新たに振動装置を追加する必要がなく、部品コストの増大、或いは、部品の設置スペースの増大を回避できる。さらに、共振制御部２０３は、アンチロック制御中、共振の大きさに制限をかけて動力伝達部１３に共振を発生させる。従って、共振によりモータ１１又は動力伝達部１３に悪影響が生じることを抑止できる。
また、本実施形態の車両１およびＥＣＵ２０によれば、共振制御部２０３は、共振の振幅を評価する振幅評価部２２８を含み、振幅評価値が目標振幅になるように共振の制御を行う。このような構成により、アンチロック制御中に共振を発生させる場合に、ＥＣＵ２０は、簡単且つ確実に共振の大きさに制限をかけることが可能となる。
また、本実施形態の車両１およびＥＣＵ２０によれば、アンチロック制御部２０２は、アンチロック制御時に共振を発生させる際、車両状態に応じて目標振幅の値を変化させる。従って、例えば、車両状態に応じて運転者に振動が伝わる度合が変化したり、車両状態に応じて車両１の走行安定性が変化したりする場合に、これらの変化に対応して、適切な大きさの共振を発生させることができる。
また、本実施形態の車両１およびＥＣＵ２０によれば、アンチロック制御部２０２は、共振を発生させた状態で、アンチロック制御が解除された場合に、共振の振幅評価値に基づいて、復帰用の目標振幅を共振制御部２０３に出力する。これにより、要求制動トルクに復帰用の補正がなされて、速やかに共振をゼロに収束することができる。従って、共振が継続することで車両又は走行安定性に悪影響が生じることを回避でき、さらに、共振が速やかに停止するのでアンチロック制御の停止を速やかに運転者に認識させることができる。
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。図６は、第２実施形態に係るＥＣＵの制動制御に関する構成を示す機能ブロック図である。図５と図６中、「Ｆｒ」は前輪用を意味し、「Ｒｒ」は後輪用を意味する。
第２実施形態の車両１Ａは、２つのモータ１１ａ、１１ｂを備え、前輪２と後輪３とに回生電力による制動トルクを発生可能とした点が、主に、第１実施形態と異なる。第１実施形態と同様の構成要素については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第２実施形態の車両１Ａには、複数のモータ１１ａ、１１ｂに付随して、複数の動力伝達部１３ａ、１３ｂと、複数のレゾルバ１６ａ、１６ｂと、複数のインバータ回路１７ａ、１７ｂとを備える。これらは、第１実施形態のモータ１１、動力伝達部１３、レゾルバ１６、およびインバータ回路１７とそれぞれ同様の構造を有する。モータ１１ａに内蔵される電機子が本発明に係る第１電機子に相当し、モータ１１ｂに内蔵される電機子が本発明に係る第２電機子に相当する。
第２実施形態のＥＣＵ２０Ａは、図６に示すように、制動トルク要求部２０１Ａと、アンチロック制御部２０２Ａと、前輪用と後輪用の共振制御部２０３ａ、２０３ｂとを備える。共振制御部２０３ａ、２０３ｂは、第１実施形態の共振制御部２０３と同様の構成を有する。
制動トルク要求部２０１Ａは、運転操作信号に基づいて、前輪用の要求制動トルクと後輪用の要求制動トルクとを計算し、これらをアンチロック制御部２０２Ａに出力する。
アンチロック制御部２０２Ａは、前輪２および後輪３のロックを抑制するようにアンチロック制御を行う。すなわち、アンチロック制御部２０２Ａは、前輪２がロックしそうであれば、前輪用の要求制動トルクを低減し、後輪３がロックしそうであれば、後輪用の要求制動トルクを低減する。要求制動トルクの低減方法は、前輪用と後輪用とで個別に計算する点が異なるだけで、第１実施形態と同様である。
また、アンチロック制御部２０２Ａは、前輪２と後輪３との両方又は何れか一方を対象としたアンチロック制御時に、前輪用と後輪用との両方の共振制御部２０３ａ、２０３ｂに目標振幅を出力して、動力伝達部１３ａ、１３ｂに共振を発生させる。アンチロック制御部２０２Ａは、次に示される目標振幅割振り処理によって、前輪用と後輪用の共振制御部２０３ａ、２０３ｂに出力する目標振幅を決定する。
図７には、第２実施形態のアンチロック制御部により実行される目標振幅割振り処理の手順を示すフローチャートである。
この処理は、アンチロック制御部２０２Ａにより、アンチロック制御に移行する前に実行される。この処理が開始されると、先ず、アンチロック制御部２０２Ａは、前輪用のモータ１１ａの上限制動トルクから調整後の前輪用の要求制動トルクを減算して、前輪用のモータ１１ａの制動トルクの余裕量を計算する（ステップＳ２１）。上限制動トルクは、前輪用のモータ１１ａの構造および性能によって予め定められた値である。
次に、アンチロック制御部２０２Ａは、後輪用のモータ１１ｂの上限制動トルクから調整後の後輪用の要求制動トルクを減算して、後輪用のモータ１１ｂの制動トルクの余裕量を計算する（ステップＳ２２）。上限制動トルクは、後輪用のモータ１１ｂの構造および性能によって予め定められた値である。
続いて、アンチロック制御部２０２Ａは、車両状態に応じた共振の大きさを計算する（ステップＳ２３）。車両状態と共振の大きさとの関係は、走行安定性を害さない範囲で運転者に振動を伝えることができるように、予め設定される。
次に、アンチロック制御部２０２Ａは、ステップＳ２３で計算された大きさの共振が、２つの動力伝達部１３ａ、１３ｂから総合的に得られるように、２つの共振制御部２０３ａ、２０３ｂに割り振る２つの目標振幅を決定する。ここで、アンチロック制御部２０２Ａは、ステップＳ２１、Ｓ２２で計算した余裕量を比較して、余裕量が大きい方に、大きな目標振幅を割り当て、余裕量が小さい方に、小さな目標振幅を割り当てる（ステップＳ２４）。例えば、２つの目標振幅の比が、２つの余裕量の比と同値になるように、２つの目標振幅が計算されてもよい。目標振幅を割り当てたら、アンチロック制御部２０２Ａは、図７の目標振幅割振り処理を終了して、アンチロック制御を開始する。
アンチロック制御に移行すると、アンチロック制御部２０２Ａは、ロックしそうな前輪２又は後輪３の要求制動トルクを低減し、前輪２又は後輪３のスリップ率を高い制動力が得られる範囲に調整する。また、アンチロック制御時、アンチロック制御部２０２Ａは、２つの目標振幅を、前輪用と後輪用の共振制御部２０３ａ、２０３ｂに出力し、これにより各目標振幅により大きさが制限された共振が２つの動力伝達部１３ａ、１３ｂにおいて発生する。これにより、運転者は、アンチロック制御中であることを認識し、正しいブレーキ操作を行うことができる。
車両１の制動中に動力伝達部１３ａ、１３ｂに共振が発生すると、共振による制動トルクの変動がモータ１１ａ、１１ｂに加わる。ここで、例えば高い摩擦係数を有する路（高μ路）で、アンチロック制御に移行した場合を想定する。このような場合、各モータ１１ａ、１１ｂで発生している制動トルクは既に大きい値を示す。従って、モータ１１ａ、１１ｂのうち一方の制動トルクの余裕量が小さくなる場合がある。このような場合でも、アンチロック制御部２０２Ａは、余裕量が小さい方の目標振幅が小さくなるように、モータ１１ａ、１１ｂの能力に応じた目標振幅の割り当てを行う。これにより、指示制動トルクに共振による変動分を加算した最大制動トルクが、モータ１１ａ、１１ｂの一方に偏って大きくなることを防止できる。そして、制動トルクに共振による変動が加わっても、制動トルクが各モータ１１ａ、１１ｂの上限制動トルクを超えてしまう可能性を低くできる。
以上のように、第２実施形態の車両１ＡおよびＥＣＵ２０Ａによれば、２つのモータ１１ａ、１１ｂによって、前輪２と後輪３とに回生電力による制動トルクを発生させることができる。また、アンチロック制御中に共振を発生させて、運転者にアンチロック制御中であることを認識させることができる。さらに、第２実施形態の車両１ＡおよびＥＣＵ２０Ａによれば、目標振幅割振り処理によって、アンチロック制御時に、共振による変動分を加えた各モータ１１ａ、１１ｂの最大制動トルクが上限制動トルクを超えてしまう可能性を低くすることができる。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、ＰＤ制御又はＰＩＤ制御を、大きさが制限されるように共振を発生するフィードバック制御の一例として示した。しかし、ＰＤ制御又はＰＩＤ制御以外のフィードバック制御を用いて、大きさが制限されるように共振を発生する制御を行ってもよい。また、上記実施形態では、フィードバック制御のアンプ２２３、２２５、２３０の設定例として、共振の目標振幅がゼロのときにベースゲインＫａを基準値「１」とし、共振の目標振幅がゼロ以外のときにベースゲインＫａを基準値からずらす設定例を示した。しかし、フィードバック制御のアンプの設定方法は適宜変更可能である。例えば全てのアンプを単純に所定のゲインで入力を増幅するように構成し、かつ各アンプのゲインを所定値に設定することで所望のフィードバック制御が実現されるように構成することもできる。
また、上記実施形態では、共振発生処理部２１２は、フィードバック制御により、共振の大きさが目標振幅に制限されるように共振を発生する構成を示した。しかし、共振発生処理部は、フィードバック制御を行わずに、大きさの制限された共振を発生する構成としてもよい。例えば、共振発生処理部は、アンチロック制御中、指示制動トルクに共振周波数成分の信号を所定時間のみ加えることで、大きさを制限した共振を発生させる構成を採用してもよい。アンチロック制御が第１期間継続する場合でも、信号を加える期間を第１期間より短い予め設定された所定時間とすることで、共振が車両１に悪影響を及ぼさないように共振の大きさを制限することができる。また、車両状態に応じて、加える信号の振幅、加える期間を変化させてもよい。また、信号の加算を停止する条件として、時間の他、例えば車速が所定値（例えばゼロ）になった場合などの条件を加えてもよい。また、共振周波数成分の信号を加える構成の代わりに、共振を抑制する処理を解除する構成を採用することもできる。
また、上記実施形態では、１つのモータ１１が２つの前輪２に制動トルクを発生させる構成、或いは、前輪用のモータ１１ａが２つの前輪２に、後輪用のモータ１１ｂが２つの後輪３に制動トルクを発生させる構成を示した。しかし、例えば、４つのモータが４つの車輪にそれぞれ制動トルクを発生させる構成、或いは、１つのモータが４つの車輪にそれぞれ制動トルクを発生させる構成にも、本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、車両１として電気自動車を適用した例を示した。しかし、車両１は電気的に制動トルクを発生させる電機子を有していれば、ＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle ）、又は燃料電池車（ＦＥＶ：Fuel Cell Vehicle）などであってもよい。また、車両１の制動システムは、電気的に制動トルクを発生する構成と、機械的に制動トルクを発生する構成との両方を有していてもよい。この場合、電気的に制動トルクを発生させる際に、本発明を適用することできる。また、上記実施形態では、電気的に制動トルクを発生する方式として、電力回生制動を示したが、発電制動を適用してもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
１、１Ａ 車両
２ 前輪
３ 後輪
１１、１１ａ、１１ｂ モータ
１３、１３ａ、１３ｂ 動力伝達部
１５ 車輪速センサ
１６、１６ａ、１６ｂ レゾルバ
１７、１７ａ、１７ｂ インバータ回路
１９ 高電圧バッテリ
２０、２０Ａ ＥＣＵ
３１ 運転操作部
２０１、２０１Ａ 制動トルク要求部
２０２、２０２Ａ アンチロック制御部
２０３、２０３ａ、２０３ｂ 共振制御部
２１１ バンドパスフィルタ
２１２ 共振発生処理部
２１３ ＰＤ制御部
２２８ 振幅評価部（共振評価部）

Claims (7)

  1. 制動トルク指令に基づいて電気的に制動トルクを発生させる電機子と、前記電機子の制動トルクを車輪に伝達する動力伝達部とを有する車両に搭載される制動制御装置であって、
    前記車両の制動時に前記車輪のロックが抑制されるように前記制動トルク指令を調整するアンチロック制御を行うアンチロック制御部と、
    前記制動トルク指令を補正して前記動力伝達部の共振を制御する共振制御部と、
    を備え、
    前記共振制御部は、
    前記共振の大きさに制限をかけて前記共振を発生させる共振発生処理部を含み、
    前記アンチロック制御部が前記制動トルク指令を調整する前記アンチロック制御時以外に前記共振を抑制する一方、前記アンチロック制御時に前記共振発生処理部により前記共振を発生させることを特徴とする車両の制動制御装置。
  2. 前記共振制御部は、
    前記共振の大きさを評価し、評価値を出力する共振評価部を含み、且つ、
    前記共振評価部の前記評価値が目標値になるように前記制動トルク指令を補正することを特徴とする請求項１記載の車両の制動制御装置。
  3. 車両状態を示す信号を入力する信号入力部と、
    前記車両状態に応じて、前記アンチロック制御時の前記共振の大きさの目標値を変化させる共振強度設定部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の車両の制動制御装置。
  4. 前記車両状態には車速が含まれ、
    前記共振強度設定部は、車速が第１速度より低いときに、前記共振の大きさの目標値を第１値に設定し、車速が前記第１速度より高いときに、前記共振の大きさの目標値を前記第１値より低い第２値に設定することを特徴とする請求項３記載の車両の制動制御装置。
  5. 前記車両状態には車速が含まれ、
    前記共振強度設定部は、車速が第１速度より低いときに、前記共振の大きさの目標値を第３値に設定し、車速が前記第１速度より高いときに、前記共振の大きさの目標値を前記第３値より高い第４値に設定することを特徴とする請求項３記載の車両の制動制御装置。
  6. 前記共振発生処理部が前記共振を発生させた状態から前記共振を抑制する状態へ切り替わる際に、前記制動トルク指令に前記共振の大きさに応じた補正を行って、前記補正がない場合より速やかに前記共振を減衰させる復帰処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の車両の制動制御装置。
  7. 前記電機子は、第１電機子と第２電機子とを含み、
    前記アンチロック制御時、前記第１電機子と前記第２電機子とのうち制動トルクの余裕量が大きい方に対応する共振の大きさの制限値が、制動トルクの余裕量が小さい方に対応する共振の大きさの制限値より小さく設定されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の車両の制動制御装置。
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