JP6573220B2 - 車両用制動制御装置 - Google Patents
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Description
このようなバイワイヤ方式を採用した車両では、操作手段と駆動手段を機械的機構による連結から電気信号による連結に置き換えることにより、乗員による操作手段の操作量と乗員に対する反力量と車両の応答量とが機械的に分離された独立要素として夫々構成されている。
このブレーキバイワイヤ技術では、装置全体を統括する制御手段が、ストロークと操作反力との関係を規定した踏力特性マップと、ストロークと制動力との関係を規定した制動力特性マップとを予め保有し、ストロークセンサによって検出されたブレーキペダルのストロークと各々の特性マップに基づいて制御目標となる操作反力と制動力とを夫々決定し、決定された操作反力と制動力とに対応した制御信号を各々のアクチュエータに対して出力している。
これにより、踏力特性マップと制動力特性マップとを保持することに起因したブレーキバイワイヤ方式特有の課題、所謂剛性感増加に連動して制動力が低下するという特性上の問題点を改善している。
足載行程では、乗員が足をブレーキペダル上に載置するため、足の自重でブレーキペダルやその他の機構の遊びが詰められ、更に機械的な遊びが残っている場合、乗員は残りの遊びを詰めるための踏込操作を行う。実踏込行程では、乗員が、制動制御された車両挙動を想定し、期待する減速度に対応した踏込操作を行う。
一方、ブレーキペダルの操作反力と車両の制動力は、何れも乗員によって操作されたブレーキペダルのストロークに基づいて設定されている。
それ故、制動機構の機械的な遊びに基づく踏込操作感の変化によって、乗員の操作認識と車両の挙動との間に乖離が生じる虞がある。
特許文献1のブレーキ装置のように、ブレーキペダルの反力とブレーキペダルのストロークとからなる剛性感が高い程車両の制動力を高くすることにより、ブレーキペダルの踏込行程の内実踏込行程に限り、操作性及び応答性の改善を図ることが可能である。
装置系の動作特性において、足載行程は、ブレーキペダルのストロークが生じるにも拘らず制動機構の遊びが詰められる期間であり、剛性感が低くなる期間でもある。そして、全ての遊びが詰められて初めて、装置系に係る剛性感が高くなる。
それ故、剛性感に係る特性が負から正に変更される変曲点から実踏込行程が開始されているものと乗員が認識するのに対し、車両側は、ブレーキペダルのストロークが生じた時点から減速度が発生しているため、乗員が違和感を覚える虞がある。
特に、剛性感に係る特性の変曲点に対応した減速度が大きい程、換言すれば、変曲点が減速度に対して増加側に移行する程、実際には車両に減速度が発生しているにも拘らず、乗員が知覚する踏込認識が遅くなり、結果的に、乗員の操作認識と車両の挙動との乖離が拡大することになる。
この構成によれば、高精度の調整を必要とすることなく、乗員によるブレーキペダルの踏込認識が遅くなる状況を回避することができる。
この構成によれば、車両の制動応答性を向上しつつ、乗員が負側の制動剛性を伴う操作によってブレーキペダルの実踏込操作開始を事前に予見することができる。
この構成によれば、簡単な構成で、制動剛性特性に基づき反力発生機構を制御することができる。
以下の説明は、本発明を車両用制動制御装置に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
図1に示すように、制動制御装置1は、ブレーキバイワイヤ機構を構成し、ブレーキペダル2のストローク(踏込状態)に応じたブレーキ液圧を生成可能なマスタシリンダ3と、車両の前後左右輪FL,FR,RL,RRの回転を夫々制動するホイールシリンダ4a〜4dにブレーキ液圧を供給可能な制動液圧生成機構5(制動力発生機構)を備えている。
制動液圧生成機構5の正常時、制動液圧生成機構5から各ホイールシリンダ4a〜4dに対してブレーキペダル2の操作に対して倍力(例えば、2倍以上)されたブレーキ液圧を供給し、制動液圧生成機構5の異常時、マスタシリンダ3から各ホイールシリンダ4a〜4dに対してブレーキペダル2の操作に対応したブレーキ液圧を供給するように構成されている。
更に、制動液圧生成機構5の正常時において、ブレーキペダル2のストロークに応じた反力をブレーキペダル2に発生させる反力発生機構6が設けられている。
マスタシリンダ3は、第1圧力発生室3aと、第2圧力発生室3bとを備えている。
第1,第2圧力発生室3a,3bは、リザーバタンク7に夫々接続され、内部に圧縮スプリングを夫々備えている。これら第1,第2圧力発生室3a,3bは、ブレーキペダル2の踏込操作に応じて略同様のブレーキ液圧を圧送可能に構成されている。
第1圧力発生室3aは、開閉可能な電磁弁11を介してホイールシリンダ4a,4bに連通され、第2圧力発生室3bは、開閉可能な電磁弁14を介してホイールシリンダ4c,4dに連通されている。電磁弁11,14は、通電時、閉作動すると共に制動液圧生成機構5の異常時、非通電状態にされて開作動される。
制動液圧生成機構5は、リザーバタンク7に接続され、電動モータと、油圧ポンプ等によって構成されている。
この制動液圧生成機構5は、開閉可能な電磁弁12を介してホイールシリンダ4a,4bに連通され、開閉可能な電磁弁13を介してホイールシリンダ4c,4dに連通されている。電磁弁12,13は、通電時、開作動されている。
各ホイールシリンダ4a〜4dの上流側流路には、リザーバタンク7にブレーキ液圧をリターンさせるリターン流路が夫々設けられている。
反力発生機構6は、消費油量をシミュレートし、マスタシリンダ3から圧送されたブレーキ液圧を吸収して消費可能なストロークシミュレータによって構成されている。
この反力発生機構6は、第1圧力発生室3aと電磁弁11とを連通する流路に接続され、例えば、シリンダと、このシリンダ内に摺動自在なピストンと、ピストンを付勢する付勢手段等によって形成されている。
これにより、乗員がブレーキペダル2を踏込又は踏戻操作したとき、ブレーキペダル2を介して予め設定された特性を備えた反力(踏力)を乗員に対して作用させることができる。尚、ブレーキペダル2から乗員の脚に対して作用する反力と乗員がブレーキペダル2を操作する踏力は作用反作用の関係であるため、以下、表現を踏力に統一して説明する。
ECU10は、CPU(Central Processing Unit)と、ROMと、RAMと、イン側インタフェースと、アウト側インタフェース等によって構成されている。ROMには、踏力及び制動力を制御するための種々のプログラムやデータ及びマップが格納され、RAMには、CPUが一連の処理を行う際に使用される処理領域が設けられている。
ECU10は、制動液圧生成機構5と、反力発生機構6と、ストロークセンサ8と、電磁弁11〜14とに電気的に接続され、減速度制御処理及び踏力制御処理を実行可能に形成されている。
図2に示すように、ECU10は、踏力特性マップM1を有している。
次式(1)に示すように、乗員の感覚の強さは刺激の強さの対数に比例している(ウェーバー・フェヒナーの法則)。尚、Aは感覚量、Bは物理量、kはゲイン、Kは積分定数である。
A=klogB+K …(1)
それ故、踏力特性マップM1には、乗員がブレーキペダル2を操作する踏力Fとブレーキペダル2のストロークStとが対数関係になる踏力特性L1が予め設定されている。
ECU10は、ストロークセンサ8で検出されたストロークStと踏力特性マップM1とに基づき初期値となる踏力Fを設定している。
これにより、乗員が知覚するブレーキペダル2の踏力F(操作力)とブレーキペダル2のストロークStとの関係を人間の知覚特性上線形にすることができ、乗員が体性感覚を介して感じる知覚量とブレーキペダル2を操作する物理的な操作量との乖離を回避している。
ECU10は、検出されたストロークStを介して設定された踏力Fを第1踏力F1に設定すると共に、この第1踏力F1と制動特性マップM2とを用いて車両の目標減速度に相当する減速度Dを設定し、電磁弁11,14が閉作動且つ電磁弁12,13が開作動された状態において減速度Dに対応した作動指令信号を制動液圧生成機構5に出力している。
これにより、各ホイールシリンダ4a〜4dが駆動され、制動特性マップM2に基づく減速度Dの制動が実行されている。
尚、ECU10が、減速度検出手段に相当している。
踏込特性T1は、第1踏力F1が閾値α未満のとき、乗員がブレーキペダル2を操作する第1踏力F1と車両の減速度Dとが対数関係になる特性L2上に設定され、第1踏力F1が閾値α以上のとき、特性L2よりも高く且つ線形関係(第1踏力F1と減速度Dが比例関係)になる特性L3上に設定されている。踏戻特性T2は、踏込特性T1を踏力減少側に、例えば、15〜20N、オフセットしている。
本実施例では、特性L3は、特性L2の座標(α,β)における接線によって形成されている。
一方、緊急制動時、車両の減速度Dが、乗員の知覚操作量と車両の挙動とのリニアリティ関係以上になるように増加制御されているため、乗員による制動要求、所謂急減速意思に合致した応答性の良い制動性能を発揮することができる。
図3に示すように、制動特性Tは、踏戻特性T2における減速度Dが零のときの残踏力γが、2N以上で且つ10N以下に設定されている。
残踏力γが2N未満の場合、足裏の触覚及び脚の筋によるブレーキペダル2の操作知覚が難しく、また、残踏力γが10Nを超える場合、ブレーキペダル2に対する脚感覚によって踏戻終了(減速度Dが零)を認識することができないからである。
これにより、運動量が多く主働筋と拮抗筋の機能切替期間が長くなる踏戻開始の減速度Dが高いとき、ヒステリシスT3を大きくすると共に、運動量が少なく主働筋と拮抗筋の機能切替期間が短くなる踏戻開始の減速度Dが低いとき、ヒステリシスT3を小さくすることによって、車両挙動の応答性を乗員の筋特性に適合させている。
ヒステリシスT3の設定範囲は、残踏力γ以上且つ踏込特性T1における減速度Dが零のときの踏込開始踏力δ(例えば、30N)以下に設定されている。
これは、主働筋と拮抗筋の機能切替期間を確保しつつ、減速度Dが零近傍領域のときのブレーキペダル2の操作性を確保するためである。
図4に示すように、ECU10は、制動剛性特性マップM3を有している。
ECU10は、検出されたストロークStと設定された減速度Dと制動剛性特性マップM3とを用いて第2踏力F2を設定し、この第2踏力F2に対応した作動指令信号を反力発生機構6に出力している。ここで設定された第2踏力F2が、実際に乗員に作用する操作反力であり、ブレーキペダル2の操作に必要な乗員の踏力Fとされる。
制動剛性特性マップM3は、減速度Dと制動剛性Sによって制動剛性特性L4が設定されている。制動剛性Sは、乗員によるブレーキペダル2の第2踏力F2とブレーキペダル2のストロークStを次式(2)に代入することにより求められる。
S=F2/St …(2)
前提条件として、第2踏力F2と減速度Dとは、対数関係が成立している。
通常、図5に示すように、車両の運転操作は、乗員によるブレーキペダル2の踏込行程(t0〜t2)、保持行程(t2〜t3)、ブレーキペダル2の踏戻行程(t3〜t4)、停車保持行程(t4〜t5)、車両の再発進行程(t5〜)から構成される。
尚、ばね定数は、ブレーキペダル2の物理的作動特性を示している。
踏込行程には、乗員が足をブレーキペダル2に移し替えると共にブレーキペダル2の操作によりブレーキペダル2等の機構的な遊びを解消する(詰める)足載領域(t0〜t1)と、意識的に踏込操作が行われる踏込領域(t1〜t2)とが存在している。
そして、ブレーキバイワイヤ機構では、足載領域の終了時期と遊び解消時期(ストロークStの変曲点)との一致性と、減速度Dの開始時期と遊び解消時期との一致性とがブレーキペダル2の操作性能と車両の制動性能に影響を与えているため、踏力特性マップM1に基づいて設定された第1踏力F1を用いるのではなく、制動剛性特性L4とストロークStに基づいて第2踏力F2を設定し、この第2踏力F2をブレーキペダル2を介して乗員に付与している。
本実施例では、極小点Pが、乗員によって知覚可能な減速度D(例えば、0.2〜0.5m/s2)の最小閾値εよりも僅かに大きい減速度Dになるように設定されている。
これにより、車両の制動応答性を向上しつつ、乗員が負側の制動剛性Sを伴う操作によってブレーキペダル2の実踏込操作開始を事前に予見(遊び解消を認識)することができる。
制動剛性特性L4の傾斜角度が、0.10未満の場合、乗員によるブレーキペダル2の踏み応えが小さいため、ブレーキペダル2の操作感を知覚することが難しく(スポンジー感が高く)、0.30を超える場合、ブレーキペダル2の操作に必要な踏力Fが高いため、ブレーキペダル2の踏込みが難しく(板踏み感が高く)操作性が低下するためである。
実施例1に係る制動制御装置1によれば、第2踏力F2とストロークStとの比である制動剛性Sと減速度Dとによって制動剛性特性L4を設定するECU10を有するため、分離された独立要素であるブレーキペダル2の踏力とブレーキペダル2のストロークStと車両の減速度Dとの間に各々を関連付ける相関特性を付与することができる。
ECU10が、制動剛性特性L4に基づき反力発生機構6を制御するため、ブレーキペダル2の操作状況に拘らず、制動剛性Sと車両の減速度Dとを関連付けた状態でブレーキペダル2の第2踏力F2を適正に制御することができる。
1〕前記実施形態においては、ブレーキバイワイヤ方式の制動制御装置の例を説明したが、通常の油圧式制動制御装置に適用しても良い。
2 ブレーキペダル
5 制動液圧生成機構
6 反力発生機構
8 ストロークセンサ
10 ECU
St ストローク
D 減速度
S 制動剛性
L4 制動剛性特性
P 極小点
M3 制動剛性特性マップ
Claims (4)
- ブレーキペダルの操作量を検出する操作量検出手段と、前記ブレーキペダルの操作量に基づき前記ブレーキペダルの反力を発生する反力発生機構と、車輪に対する制動力を発生する制動力発生機構と、前記反力発生機構と制動力発生機構を制御可能な制御手段とを備えた車両用制動制御装置において、
前記ブレーキペダルの反力に応じた踏力とブレーキペダルの操作量との比である制動剛性と車両の減速度とによって制動剛性特性を設定する制動剛性特性設定手段を有し、
前記制動剛性特性は、減速度零の近傍領域に前記制動剛性が最小値になる極小点が設定され、
前記制御手段が、前記制動剛性特性に基づき前記反力発生機構を制御することを特徴とする車両用制動制御装置。 - 前記制動剛性特性は、乗員が知覚可能な知覚可能減速度の最小値近傍領域に前記極小点が設定されたことを特徴とする請求項1に記載の車両用制動制御装置。
- 前記極小点が、乗員が知覚可能な知覚可能減速度の最小値よりも高い減速度領域に設定されたことを特徴とする請求項1に記載の車両用制動制御装置。
- 前記制動剛性特性は予め設定されたマップであることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車両用制動制御装置。
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