JP6590066B2 - 制動力制御方法及び制動力制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、制動力制御方法及び制動力制御装置に関する。
特許文献1には、車両に制動力を付与した状態で車輪速が零である状態が所定時間継続すると、車両が停止していると判断して運転者がブレーキペダルから足を離しても制動力を保持する技術が開示されている。
特開平7−215185号公報
しかしながら、車輪速に基づいて車両の停止を判断すると、摩擦が小さい路面において車両が十分に減速する前に車輪速が零になったまま制動力が保持されてしまうことがある。この結果、車両の停止までの車両挙動の制御が困難になることがある。
本発明は、摩擦が小さい路面において、車両が十分に減速する前に車両の停止状態を保持するための制動力が保持されるのを防止することを目的とする。
本発明の一態様に係る制動力制御方法では、ブレーキペダルの操作により前記車両に制動力を付与し、車輪速に基づいて車両が停止したと判断してから所定時間が経過した後にブレーキペダルの操作に関わらず車両に制動力を付与する。車両が走行する道路の路面の摩擦が小さい場合には、摩擦が大きい場合よりも所定時間を長くする。
本発明の一態様によれば、摩擦が小さい路面において、車両が十分に減速する前に車両の停止状態を保持するための制動力が保持されるのを防止できる。
本発明の目的及び利点は、特許請求の範囲に示した要素及びその組合せを用いて具現化され達成される。前述の一般的な記述及び以下の詳細な記述の両方は、単なる例示及び説明であり、特許請求の範囲のように本発明を限定するものでないと解するべきである。
第1実施形態に係る制動力制御装置を備える車両の構成例を示す図である。 第1実施形態に係る走行状態推定器の機能構成の一例を示す図である。 低μ路の判定方法の一例の説明図である。 第1実施形態に係るブレーキコントローラの機能構成の一例を示す図である。 第1実施形態に係る制動力制御方法の一例のフローチャートである。 第2実施形態に係る走行状態推定器の機能構成の一例を示す図である。 摩擦係数の推定方法の一例の説明図である。 第2実施形態に係る制動力制御方法の一例のフローチャートである。 第3実施形態に係る制動力制御装置を備える車両の構成例を示す図である。 第3実施形態に係るブレーキコントローラ及びモータコントローラの機能構成の一例を示す図である。 第3実施形態に係る制動力制御方法の一例のフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
(構成)
図1を参照する。第1実施形態に係る制動力制御装置は、例えば車両1に配置される。参照符号2FR、2FL、2RR、2RLは、それぞれ車両1の右前輪、左前輪、右後輪及び左後輪を示す。参照符号3FR、3FL、3RR、3RLは、それぞれ右前輪2FR、左前輪2FL、右後輪2RR及び左後輪2RLに摩擦制動力を付与する摩擦ブレーキを示す。参照符号4FR、4FL、4RR、4RLは、それぞれ右前輪2FR、左前輪2FL、右後輪2RR及び左後輪2RLの車輪速を検出する車輪速センサを示す。
参照符号5は、車両1に制動力を付与するブレーキを運転者が操作するためのブレーキペダルを示す。参照符号6は、車両1の運転者によるブレーキペダル5の操作量(踏み込み操作量)を検出するブレーキペダルセンサを示す。参照符号7は、車両1の前後方向の加速度Gxを検出する加速度センサを示す。
以下の説明において、右前輪2FR、左前輪2FL、右後輪2RR及び左後輪2RLを総称して「車輪2」と表記することがある。摩擦ブレーキ3FR、3FL、3RR、3RLを総称して「摩擦ブレーキ3」と表記することがある。車輪速センサ4FR、4FL、4RR、4RLを総称して「車輪速センサ4」と表記することがある。
制動力制御装置10は、車輪速センサ4と、ブレーキコントローラ11と、走行状態推定器12を備える。
ブレーキコントローラ11及び走行状態推定器12は、特許請求の範囲に記載のコントローラの一例である。ブレーキコントローラ11及び走行状態推定器12は、それぞれCPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)等のCPU周辺部品とを含む電子制御ユニットとして形成される。電子制御ユニットが備えるCPUは、記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、ブレーキコントローラ11及び走行状態推定器12が行なうべき処理を実行する。なお、ブレーキコントローラ11及び走行状態推定器12を、別個の電子制御ユニットとして形成してもよく、単一の電子制御ユニットとして形成してもよい。
走行状態推定器12は、車輪速センサ4の検出信号を受信し、車輪速センサ4の検出信号が示す車輪2の車輪速wに基づいて車両1が停止したか否かを判定する。例えば走行状態推定器12は、車輪速wが所定値未満になった場合に車両1が停止したと判定してよい。例えば走行状態推定器12は、車輪速wが零になった場合に車両1が停止したと判定してよい。
車両1の速度が第1速度閾値Vt1(例えば2〜3km/h)より低い低速領域では車輪速センサ4による車速Vの検出が難しいことがある。このため、走行状態推定器12は、所定の判定時間Tdに亘って車輪2の車輪速wが零の状態が継続するか否か待ってもよい。すなわち、走行状態推定器12は、車輪2の車輪速wが零の状態が所定の判定時間Tdに亘って継続した場合に車両1が停止したと判定してもよい。
走行状態推定器12は、車両1が停止したと判定したことを示す停止判定結果をブレーキコントローラ11へ出力する。
ブレーキコントローラ11は、車両1に制動力が付与されている状態であるか否かを判定する。車両1に制動力が付与されている状態で走行状態推定器12から停止判定結果を受信した場合、ブレーキコントローラ11は、運転者によるブレーキペダル5の操作の有無に関わらず車両1の停止状態を保持する制動力を摩擦ブレーキ3により発生させる。
例えば、ブレーキコントローラ11は、ブレーキペダルセンサ6から出力されるブレーキペダル5の操作量の検出信号を読み込む。ブレーキコントローラ11は、ブレーキペダル5の操作量が所定量を超えている場合に、運転者によるブレーキ操作により車両1に制動力が付与されている状態であると判定する。運転者によるブレーキ操作により車両1に制動力が付与されている状態で停止判定結果を受信した場合、ブレーキコントローラ11は、ブレーキペダル5の操作の有無に関わらず車両1の停止状態を保持する制動力を摩擦ブレーキ3により発生させる。
以下の説明において、車両1に制動力が付与されている状態で走行状態推定器12から停止判定結果を受信した場合に付与される、運転者によるブレーキペダル5の操作の有無に関わらず車両1の停止状態を保持する制動力を「保持制動力」と表記する。
車両1の走行路の路面の摩擦係数が低い場合には、上記の第1速度閾値Vt1未満の低速領域よりも車速Vが速くても、車輪2がロックして見かけ上の車輪速wが零になることがある。この場合には、実際に車両1の停止に要する時間も長くなる。
このため、走行状態推定器12は、路面の摩擦係数に応じて、保持制動力をブレーキコントローラ11が発生させる発生時期を遅らせることにより、十分に車速Vが低くなる前に保持制動力が付与されるのを防止する。
例えば、走行状態推定器12は、ブレーキコントローラ11へ停止判定結果を出力する時期を路面の摩擦係数に応じて遅らせることにより、保持制動力の発生時期を遅らせてもよい。例えば走行状態推定器12は、車輪速wが零になってから車両1が停止したと判定するまでの継続時間である判定時間Tdを長くすることにより、保持制動力の発生時期を遅らせてもよい。判定時間Tdは、特許請求の範囲に記載の所定時間の一例である。
このように、保持制動力の発生時期を路面の摩擦係数に応じて遅らせることにより、摩擦係数が低い路面において、十分に車速Vが低くなる前(例えば車両の停止前)に保持制動力が保持されることが防止できる。例えば、保持制動力の発生時期を遅らせて、車輪2のロックを解除するための猶予時間を運転者に与えることにより、運転者によるロック解除動作が保持制動力により妨げられるのを防ぐことができる。
図2を参照する。走行状態推定器12は、車速算出部20と、スリップ率算出部21と、低μ路検出部22と、推定確度決定部23と、判定時間決定部24と、停止判定部25を備える。
車速算出部20は、車輪速センサ4の検出信号が示す車輪速wに基づいて車両1の車速Vを算出する。車速算出部20は、算出した車速Vの情報をスリップ率算出部21へ出力する。
スリップ率算出部21は、車両1の車速Vと車輪2の車輪速wに基づいてスリップ率((V−w)/V)を算出する。
スリップ率算出部21は、車輪速センサ4の検出信号から実際の車速Vを検出することが難しい第1速度閾値Vt1未満の低速領域よりも高い速度領域でスリップ率を算出してよい。例えば、スリップ率算出部21は、第1速度閾値Vt1より高い第2速度閾値Vt2(例えば10km/h)未満の速度領域でスリップ率Sを算出してよい。なお、車速算出部20は、摩擦係数が低い路面における車輪2のスリップによる車速Vの算出への影響を回避するために、例えばGPS(Global Positioning System)や光学式対地速度計測器を用いて車速Vを取得してもよい。
スリップ率算出部21は、算出したスリップ率Sを低μ路検出部22へ出力する。
低μ路検出部22は、スリップ率算出部21からスリップ率Sを受信する。また低μ路検出部22は、加速度センサ7から車両1の前後方向の加速度Gxを受信する。低μ路検出部22は、スリップ率S及び加速度Gxに基づいて、車両1の走行路の路面の摩擦係数が所定の摩擦係数閾値よりも低いか否かを推定する。なお、以下の説明において、路面の摩擦係数が摩擦係数閾値よりも低い道路を「低μ路」と表記することがある。
図3を参照する。実線30、31及び32は、それぞれ異なる摩擦係数の路面におけるスリップ率Sと前後方向の加速度Gxとの関係を示すタイヤの特性曲線である。例えば、実線30は路面が濡れている場合の特性曲線であり、実線31は路面がバサルトである場合の特性曲線であり、実線32は路面がタイルである場合の特性曲線である。
例えば低μ路検出部22は、スリップ率Sの算出値及び加速度Gxの検出値の組み合わせが、点線に囲まれた低μ判定領域33内にあるとき車両1の走行路が低μ路であると推定する。
例えば低μ判定領域33は、複数の異なる特性曲線30、31及び32のピーク点を結ぶ直線34をGx=α×Sとするとき、不等式Gx<α×Sが表す範囲に設定してよい。係数αは直線34の傾きである。すなわち、低μ判定領域33は、スリップ率Sと前後方向の加速度Gxとの関係を示すタイヤの特性図において、スリップ率Sと傾きαの積よりも加速度Gxが小さい範囲に設定してよい。
このように低μ判定領域33を設定することにより、摩擦係数が比較的高い路面を有する道路を低μ路と誤って推定するのを防止できる。
低μ判定領域33の加速度Gxの上限G1は、低μ路と判定すべき路面の摩擦係数として設定される摩擦係数閾値を有する路面の特性曲線が、不等式Gx<a×Sが表す範囲内で取り得る最大値であってよい。低μ判定領域33のスリップ率Sの下限S1は、(G1/α)以上の値であってよい。
なお、低μ路検出部22は、前後方向の加速度Gxに代えて車輪2に発生する制動力Fを取得してもよい。例えば、低μ路検出部22は、車輪2に発生させる目標制動力を制御するブレーキコントローラ11から車輪2に発生する制動力Fの情報を受信してもよい。
低μ路検出部22は、スリップ率S及び制動力Fに基づいて車両1の走行路が、低μ路であるか否かを推定してもよい。
スリップ率Sと制動力Fとの関係を示すタイヤの特性曲線は、スリップ率Sと前後方向の加速度Gxとの関係を示すタイヤの特性曲線と同様の特性を示す。低μ路検出部22は、加速度Gxと同様に制動力Fを使用して、車両1の走行路が低μ路であるか否か推定してもよい。低μ路検出部22は、低μ路の推定結果を推定確度決定部23に出力する。
推定確度決定部23は、低μ路検出部22による摩擦係数の推定の確度、すなわち、車両1の走行路が低μ路であるとの推定の確度を決定する。
例えば、推定確度決定部23は、車速Vが第2速度閾値Vt2未満である期間内に車両1の走行路が低μ路であると低μ路検出部22が繰り返し判定した回数に応じて摩擦係数の推定の確度を決定する。例えば、推定確度決定部23は、車両1の走行路が低μ路であると判定した回数が多いほど高い確度を決定してよい。例えば、推定確度決定部23は、車両1の走行路が低μ路であると判定した回数に比例する確度を決定してよい。
低μ路検出部22が所定の判定周期Tで低μ路の判定を行う場合には、推定確度決定部23は、車両1の走行路が低μ路であると判定した回数と判定周期Tとの積である累積時間に応じて摩擦係数の推定の確度を決定してもよい。推定確度決定部23は、累積時間が長いほど高い確度を決定してよく、累積時間に比例する確度を決定してよい。
推定確度決定部23は、決定した確度を判定時間決定部24に出力する。
判定時間決定部24は、推定確度決定部23から受信した確度に応じて判定時間Tdを決定する。その理由は、車体振動などの影響から低μ路の判定における判定精度を確保することが難しいことによる。そこで判定時間決定部24は、低μ路検出部22による摩擦係数の推定の確度に応じて判定時間Tdを決定することにより、確度の低い推定結果により判定時間Tdが不要に延長されることを防ぐ。
例えば、判定時間決定部24は、低μ路検出部22により低μ路が検出されず推定確度決定部23の出力値が「0」である場合に判定時間Tdを所定値T0とし、推定確度決定部23の出力値(すなわち確度)が高いほど大きな判定時間Tdを設定してよい。
例えば、判定時間決定部24は、推定確度決定部23の出力値が「0」である場合に判定時間Tdを所定値T0とし、推定確度決定部23の出力値、すなわち摩擦係数の推定の確度に比例した判定時間Tdを設定してよい。
また、例えば判定時間決定部24は、低μ路検出部22により低μ路が検出されず且つ推定確度決定部23の出力値が所定の閾値以下の場合に判定時間Tdを所定値T0とし、低μ路検出部22により低μ路が検出されず且つ推定確度決定部23の出力値が所定の閾値より高い場合に、所定値T0より大きな判定時間Tdを設定してよい。
このように、判定時間決定部24は、低μ路が検出されない場合には判定時間Tdを所定値T0とし、低μ路が検出された場合には、摩擦係数の推定の確度に応じて判定時間Tdを決定する。すなわち判定時間決定部24は、路面の摩擦係数と摩擦係数の推定の確度に応じて判定時間Tdを決定し、ブレーキコントローラ11が保持制動力を発生させる発生時期を遅らせる。なお、所定値T0は例えば0.5秒であってよい。
また、判定時間Tdに上限を設けてもよい。判定時間Tdの上限は、例えば自力でロック状態を解除できる技量を有する運転者が、タイヤロックに気づいてブレーキペダル5を解除するのに十分な時間(例えば2.0秒)としてよい。または、ドライバの技量に頼らないように判定時間Tdをより長くしてもよい。
判定時間決定部24は、決定した判定時間Tdを停止判定部25へ出力する。
停止判定部25は、判定時間Tdに亘って車輪速wが零である状態が継続した場合に、車両1が停止したと判定する。すなわち、車輪速wが零である状態が継続した停止継続時間が判定時間Tdより長い場合に車両1が停止したと判定する。
停止判定部25は、車両1が停止したと判定したことを示す停止判定結果をブレーキコントローラ11へ出力する。
図4を参照する。ブレーキコントローラ11は、要求制動力算出部40と、保持条件判定部41と、停止保持制御部42と、摩擦制動力算出部43と、油圧制御部44とを備える。
要求制動力算出部40は、ブレーキペダルセンサ6から出力されるブレーキペダル5の操作量の検出信号を読み込む。要求制動力算出部40は、ブレーキペダル5の操作量に応じた制動力の要求値である要求制動力を算出する。要求制動力算出部40は、要求制動力の情報を摩擦制動力算出部43へ出力する。
保持条件判定部41は、ブレーキペダルセンサ6から出力されるブレーキペダル5の操作量の検出信号を読み込む。保持条件判定部41は、車両1が停止したと判定したことを示す停止判定結果を停止判定部25から受信する。
保持条件判定部41は、ブレーキペダル5の操作量と停止判定結果に応じて、運転者によるブレーキペダル5の操作の有無に関わらず保持制動力を摩擦ブレーキ3により発生させるか否かを判定する。
例えば、保持条件判定部41は、以下の条件A1及びA2を満足する場合に、保持制動力を摩擦ブレーキ3により発生させると判定する。
(A1)車両1に制動力が付与されている状態である。例えば、保持条件判定部41は、ブレーキペダル5の操作量が所定量を超えている場合に、運転者によるブレーキ操作により車両1に制動力が付与されている状態であると判定する。
(A2)車両1が停止したと判定したことを示す停止判定結果を停止判定部25から受信した。
保持制動力を摩擦ブレーキ3により発生させると判定した場合に、保持条件判定部41は、保持制動力を摩擦ブレーキ3により発生させる停止保持指示を停止保持制御部42へ出力する。
停止保持指示を受信すると、停止保持制御部42は保持制動力の情報を摩擦制動力算出部43へ出力する。
摩擦制動力算出部43は、要求制動力算出部40又は摩擦制動力算出部43から指示された制動力に応じて、摩擦ブレーキ3で発生させる摩擦制動力を算出する。
摩擦制動力算出部43は、車輪2に付与する摩擦制動力により生じる車輪2のロックを解除するABS(Antilock Brake System)制御部45を備えてもよい。例えばABS制御部45は、スリップ率算出部21から受信したスリップ率Sに応じて、要求制動力算出部40からの指示に基づいて摩擦ブレーキ3で発生させる制動力を低減する。
油圧制御部44は、摩擦制動力算出部43が算出した制動力に応じて摩擦ブレーキ3の油圧を制御し車輪2に摩擦制動力を付与する。
(動作)
次に、第1実施形態に係る制動力制御装置10の動作を説明する。図5を参照する。
ステップS10において推定確度決定部23は、車両1の走行路が低μ路であると判定した回数をカウントするためのカウンタを「0」にリセットする。また、停止判定部25は、車輪速wが零である状態(すなわち車両1が停止中だと判定される状態)の継続時間である停止継続時間をカウントするタイマのカウンタを「0」にリセットする。
ステップS11において加速度センサ7は、車両1の前後方向の加速度Gxを検出する。車輪速センサ4は、車輪2の車輪速を検出する。
ステップS12において車速算出部20は車両1の車速Vを算出する。走行状態推定器12は、車速Vが所定の第2速度閾値Vt未満であるか否かを判断する。車速Vが所定の第2速度閾値Vt未満である場合(S12:Y)に、処理はステップS13へ進む。車速Vが所定の第2速度閾値Vt以上である場合(S12:N)に、処理はステップS10へ戻る。
ステップS13においてスリップ率算出部21はスリップ率Sを算出する。
ステップS14において低μ路検出部22は、車両1の走行路が低μ路であるか否かを判定する。車両1の走行路が低μ路である場合(S14:Y)に処理はステップS15へ進む。車両1の走行路が低μ路でない場合(S14:N)に処理はステップS16へ進む。
ステップS15において推定確度決定部23は、車両1の走行路が低μ路であると判定した回数を数えるカウンタの値を1つ増加する。
ステップS16において判定時間決定部24は、車両1の走行路が低μ路であると判定した回数に応じて判定時間Tdを変更する。
ステップS17において停止判定部25は、車輪速wが零であるか否かを応じて車両1が停止中であるかを判定する。車両1が停止中である場合(S17:Y)に処理はステップS18へ進む。車両1が停止中でない場合(S17:N)に処理はステップS11へ戻る。
ステップS18において停止判定部25は、停止継続時間をカウントする。例えば、停止継続時間をカウントするタイマのカウンタの値を増加させ、低μ路の判定周期Tに応じた長さの分だけ停止継続時間を増やす。
ステップS19において停止判定部25は、停止継続時間が判定時間Tdより長いか否かを判定する。停止継続時間が判定時間Tdより長い場合(S19:Y)に処理はステップS20へ進む。停止継続時間が判定時間Tdより長くない場合(S19:N)に処理はステップS11へ戻る。
なお、その後に実行されるステップS12において、車速Vが上昇して車速Vが第2速度閾値Vt以上になった場合には(S12:N)、車両1の走行状況がかわり路面の摩擦係数も変化していると予想される。このため処理はステップS10に戻り、低μ路の判定回数及び停止継続時間をカウントするカウンタを「0」にリセットする。
ステップS20において保持条件判定部41は、車両1の停止後も保持制動力を発生させる停止保持指示を出力する。車両1の停止時に摩擦ブレーキ3が生じていた制動力が停止保持指示に応じて保持又は増加されて、車両の停止状態が保持される。その後に処理は終了する。
(第1実施形態の効果)
(1)ブレーキコントローラ11は、運転者によるブレーキペダル5の操作により車両1に制動力を付与し、車輪速に基づいて車両1が停止したか否かを判断し、車両が停止したと判断してから所定時間が経過した後にブレーキペダル5の操作に関わらず車両1に制動力を付与し、車両1が走行する道路の路面の摩擦が小さい場合には、路面の摩擦が大きい場合よりも上記所定時間を長くする。
このため、摩擦が小さい路面において、車速Vが十分に低くなる前に保持制動力が保持されるのを防止できる。
これにより、例えば、保持制動力の発生時期を遅らせて車輪2のロックを解除するための猶予時間を運転者に与えることにより、運転者によるロック解除動作が保持制動力により妨げられるのを防ぐことができる。
また例えば、摩擦係数が低い路面において、車輪速wに基づき車両1が停止したと判定してから実際に車両1が停止すると予想される時点まで、保持制動力が発生するのを遅らせることができる。
また例えば、保持制動力によってABS制御部45の動作が妨げられるのを防ぐことができる。
(2)判定時間決定部24は、車両1が走行する道路の路面の摩擦が小さい場合には、摩擦が大きい場合よりも、車輪速に基づいて車両が停止したか否かを判定するために使用する判定時間Tdを長くする。これにより、車両1の走行路が低μ路である場合には、低μ路でない場合に比べてより長い判定時間Tdをかけて車両1が停止したか否かを判定することができる。このため車両1の停止判定の精度が向上する。
(3)低μ路検出部22は、路面の摩擦が所定の閾値より小さいか否かを推定する。推定確度決定部23は、路面の摩擦の推定の確度が所定の閾値より高いか否かを判定する。判定時間決定部24は、路面の摩擦が所定の閾値より小さく且つ確度が所定の閾値よりも高い場合には、路面の摩擦が所定の閾値より小さく且つ確度が所定の閾値より低い場合よりも判定時間Tdを長くする。これにより、路面の摩擦の推定の確度が低い場合に判定時間Tdが不要に延長されることを防ぐことができる。
(4)車速算出部20は、車輪速wに基づいて車両1の車速を算出する。推定確度決定部23は、車速Vが第2速度閾値Vt2未満である期間内に車両1の走行路の摩擦が所定閾値より小さいと低μ路検出部22が繰り返し判定した累積時間が短い場合よりも、累積時間が長い場合には路面の摩擦の確度が高いと判定する。又は車速Vが第2速度閾値Vt2未満である期間内に車両1の走行路の摩擦が所定閾値より小さいと低μ路検出部22が繰り返し判定した回数が多い場合には、回数が少ない場合に比べて摩擦の確度がより高いと判定する。このため、車両1の走行路が低μ路であるか否かを推定する構成において、低μ路の推定の確度を判断することができる。
(第2実施形態)
(構成)
次に、第2実施形態を説明する。第2実施形態に係る走行状態推定器12は、車両1の走行路が低μ路であるか否かに代えて、車両1の走行路の摩擦係数の値、言い換えればその路面で発生可能な最大制動加速度を推定する。走行状態推定器12は、摩擦係数の値の変化に応じて漸次変化する判定時間Tdを決定する。
図6を参照する。第2実施形態に係る走行状態推定器12の構成要素のうち、第1実施形態に係る走行状態推定器12と同様な構成要素には同一の符号を付する。走行状態推定器12は、車両1の走行路の摩擦係数を推定する摩擦係数推定部26を備える。
摩擦係数推定部26は、例えば以下の方法により車両1の走行路の摩擦係数を推定してよい。
図7を参照する。実線36は、既知の摩擦係数μ1を有する基準路面におけるスリップ率Sと前後方向の加速度Gxとの関係を示す車両1のタイヤの特性曲線である。
車両1の走行路の路面における車両1のタイヤの特性曲線が破線37の曲線であると仮定し、車両1の走行路の路面の摩擦係数を仮にμ2と表記する。点38は、スリップ率算出部21により算出されたスリップ率S及び加速度センサ7により検出された前後方向の加速度Gxを示す測定点である。
いま、異なる摩擦係数μ1及びμ2を有する路面の特性曲線において、加速度Gxとスリップ率Sとの比(Gx/S)が同一となる点39及び38と、加速度Gx及びスリップ率Sが「0」である原点とを各々結んで得られる直線の長さa1及びb1を算出する。このとき、長さa1及びb1の比(a1/b1)と摩擦係数μ1及びμ2の比(μ1/μ2)が等しくなることが知られている。
したがって、摩擦係数推定部26は、スリップ率算出部21により算出されているスリップ率Sに対する加速度センサ7により検出されている前後方向の加速度Gxの比(Gx/S)を算出する。
摩擦係数推定部26は、基準路面における特性曲線36において、スリップ率に対する前後方向の加速度の比が、算出した比Gx/Sと等しくなる第1点39を算出する。
摩擦係数推定部26は、原点と第1点39との間の第1距離a1を算出する。
また、摩擦係数推定部26は、原点と測定点38との間の第2距離b1を算出する。
摩擦係数推定部26は、第1距離a1に対する第2距離b1の比(b1/a1)に基準路面の摩擦係数μ1を乗じた積((μ1×b1)/a1)を車両1の走行路の路面の摩擦係数μ2として算出する。
なお、摩擦係数推定部26は、スリップ率Sと前後方向の加速度Gxとの関係を示すタイヤの特性曲線に代えて、スリップ率Sと車輪2に発生する制動力Fとの関係を示すタイヤの特性曲線を用いて摩擦係数μ2を推定してもよい。
摩擦係数推定部26は、スリップ率算出部21により算出されているスリップ率Sに対するブレーキコントローラ11により指示されている車輪2の制動力Fの比(F/S)を算出する。
摩擦係数推定部26は、基準路面における特性曲線において、スリップ率に対する車輪2に発生する制動力の比が、算出した比(F/S)と等しくなる第1点を算出する。摩擦係数推定部26は、制動力F及びスリップ率Sが「0」である原点と第1点との間の第1距離を算出する。
また、摩擦係数推定部26は、ブレーキコントローラ11により指示されている車輪2の制動力F及びスリップ率算出部21を示す第2点と原点との間の第2距離を算出する。
摩擦係数推定部26は、第1距離に対する第2距離の比(第2距離/第1距離)に基準路面の摩擦係数μ1を乗じた積((μ1×第2距離)/第1距離)を車両1の走行路の路面の摩擦係数μ2として算出する。
図6を算出する。摩擦係数推定部26は、推定した摩擦係数μ2を判定時間決定部24へ出力する。
判定時間決定部24は、摩擦係数推定部26から受信した摩擦係数μ2の変化に応じて漸次変化する判定時間Tdを決定する。例えば、判定時間決定部24は、車輪2がロックした車両1が摩擦係数μ2を有する路面で停止するのに要する制動時間Tbを算出する。すなわち、判定時間決定部24は、摩擦係数μ2を有する路面で最大制動力を発生した場合に停止するのに要する制動時間Tbを算出する。
この場合、判定時間決定部24は、運転者のブレーキ操作により急峻に0になる直前に検出した車輪速wから車速Vを仮定する。判定時間決定部24は、摩擦係数μ2を有する路面で最大制動力を発生した場合にこの車速Vから停止するまでに要する制動時間Tbを算出する。例えば、判定時間決定部24は、摩擦係数μ2に応じた制動加速度で車速Vを除算して得られる値を制動時間Tbとして算出する。したがって、制動時間Tbは摩擦係数μ2に比例する。
例えば、車輪速wが急峻に0になる直前の車速Vが5m/sであり、路面の摩擦係数μ2が0.2であった場合を想定すると、車両1は約2m/sで減速できるので遅くとも5秒後には停止する。そこで、判定時間決定部24は、車輪速が所定値(例えば零)になった時点から保持制動力の発生時期を遅らせる遅延時間である判定時間Tdを、算出した制動時間Tb以上の長さに設定する。
このように判定時間Tdを制動時間Tb以上の長さに設定することで、保持制動力が車両1の実際の停止前に付与されるのをより確実に防ぐことができる。
また例えば、判定時間決定部24は、判定時間Tdの上限を制動時間Tbとしてもよい。制動時間Tbが経過すれば車両1は必ず停止している筈なので、判定時間Tdの上限を制動時間Tbとすることにより、保持制動力の発生を遅らせる判定時間Tdの不要な延長を防ぐことができる。
なお、判定時間決定部24は、車両1の走行路の勾配の情報を勾配推定器35から受信し、走行路の勾配に応じてより精度の高い制動時間Tbを算出してもよい。ただし、第2実施形態は走行路の勾配に応じて制動時間Tbを算出する構成に限定されず、勾配推定器35を省略してもよい。
(動作)
次に、第2実施形態に係る制動力制御装置10の動作を説明する。図8を参照する。
ステップS30において停止判定部25は、停止継続時間をカウントするためのタイマのカウンタを「0」にリセットする。
ステップS31〜ステップS33までの処理は、図5を参照して説明したステップS11〜13までの処理と同じである。
ステップS34において摩擦係数推定部26は、車両1の走行路の摩擦係数μ2を推定する。
ステップS35において判定時間決定部24は、摩擦係数推定部26から受信した摩擦係数μ2の変化に応じて漸次変化する判定時間Tdを決定する。例えば判定時間決定部24は、車輪2がロックした車両1が摩擦係数μ2を有する路面で停止するのに要する時間より長い時間を判定時間Tdとして決定する。その後に処理はステップS36へ進む。
ステップS36〜ステップS39までの処理は、図5を参照して説明したステップS17〜20までの処理と同じである。
(第2実施形態の効果)
(1)摩擦係数推定部26は、車両1の走行路の摩擦の大きさを推定する。判定時間決定部24は、摩擦係数推定部26が推定した大きさの摩擦を有する路面上で、車輪2がロックした車両1が停止するのに要する制動時間Tb以上の時間を、判定時間Tdとして設定する。
判定時間Tdを制動時間Tb以上の長さに設定することで、保持制動力が車両1の実際の停止前に付与されるのをより確実に防ぐことができる。
(2)判定時間決定部24は、制動時間Tbを判定時間Tdの上限とする。制動時間Tbが経過すれば車両1は必ず停止している筈なので、判定時間Tdの上限を制動時間Tbとすることにより、保持制動力の発生を遅らせる判定時間Tdの不要な延長を防ぐことができる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態を説明する。第3実施形態に係る制動力制御装置10は、動力源としてのモータと、このモータにより駆動されない従動輪を有する車両1に搭載される。
動力源としてモータを有する車両1は、モータによる回生制動力による制動が可能である。モータによる回生制動力のみにより車両1を制動する場合には従動輪がロックすることはない。このため、低μ路でも車両1を制動しても、上記の第1速度閾値Vt1未満の低速領域よりも速い車速Vで、車両が停止したと判定されることはない。
したがって、第3実施形態に係る制動力制御装置10は、モータによる回生制動力のみにより車両1を制動する場合には、保持制動力の発生時期を路面の摩擦係数に応じて変更しない。これにより、保持制動力の発生が不要に遅れるのを防ぐことができる。
一方で、摩擦ブレーキ3による摩擦制動力を含んだ制動力で車両1を制動する場合には、全ての車輪2がロックする虞がある。したがって、制動力制御装置10は、摩擦ブレーキ3による摩擦制動力を含んだ制動力で車両1を制動する場合には、保持制動力の発生時期を路面の摩擦係数に応じて変更する。例えば、制動力制御装置10は、運転者のブレーキペダル5の操作による摩擦制動力を含んだ制動力で車両1を制動する場合には、保持制動力の発生時期を路面の摩擦係数に応じて変更する。
(構成)
図9を参照する。第3実施形態に係る制動力制御装置10を搭載する車両1の構成要素のうち、第1実施形態に係る制動力制御装置10を搭載する車両1(図1参照)の構成要素には同一の符号を付する。
参照符号50は、動力源としてのモータ50を示す。モータ50は、右前輪2FR及び左前輪2FLを駆動する。右後輪2RR及び左後輪2RLは従動輪である。
参照符号51は、モータ50の駆動力を駆動輪2FR及び2FLへ伝達する変速機を示す。参照符号52はアクセルペダルを示す。参照符号53は、運転者によるアクセルペダル52の操作量(踏み込み操作量)を検出するアクセルペダルセンサを示す。
参照符号54は、モータ50により車両1に与える駆動力及び回生制動力を制御するモータコントローラを示す。モータコントローラ54は、例えばCPUと、ROMおよびRAM等のCPU周辺部品とを含む電子制御ユニットとして形成される。電子制御ユニットが備えるCPUは、記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、モータコントローラ54及び走行状態推定器12が行なうべき処理を実行する。
参照符号55は、モータ50へ電力を供給するとともにモータ50により回生された電力を蓄電するバッテリを示す。参照符号56は、バッテリ55の電力を変換制御してモータ50へ供給するとともにモータ50の回生電力を変換制御してバッテリ55へ供給するインバータを示す。
車両1は、制動力及び駆動力を制御するモードとして、「1ペダルモード」及び「2ペダルモード」を有する。
1ペダルモードは、車両1の駆動力及び制動力を、主にアクセルペダル52の操作に応じて制御する制御モードである。1ペダルモードでは、アクセルペダル52の操作量が所定の操作量閾値以下であるとアクセルペダル52の操作量の減少に応じて増加する制動力を発生させる。操作量閾値は、例えば25%程度の操作量(開度)であってよい。
そして、車両1に制動力が付与された状態で車両1が停止しアクセルペダル52が未操作であると保持制動力を発生させる。
ただし、1ペダルモードにおいても車両1の制動力をブレーキペダル5の操作に応じて制御することもできる。ブレーキペダル5の操作に応じて車両1に制動力が付与された状態で車両1が停止すると保持制動力を発生させる。
アクセルペダル52の操作量が操作量閾値より大きいと、アクセルペダル52の操作量の増加に応じて増加する駆動力を発生させる。
一方で、2ペダルモードは、車両1の駆動力をアクセルペダル52の操作に応じて制御し、車両1の制動力を主にブレーキペダル5の操作に応じて制御する制御モードである。2ペダルモードでは、アクセルペダル52の操作量が増加するほど大きな駆動力を発生させる。また、ブレーキペダル5の操作量が増加するほど大きな制動力を発生させる。
車両1は、制動力及び駆動力を制御するモードとして「1ペダルモード」及び「2ペダルモード」のいずれか一方を選択するためのモード選択スイッチ57を備える。
なお、以降の説明は、モード選択スイッチ57により「1ペダルモード」が選択されている場合について記載する。
図10を参照する。第3実施形態に係るブレーキコントローラ11の構成要素のうち、第1実施形態に係るブレーキコントローラ11と同様な構成要素に同一の符号を付する。
ブレーキコントローラ11は、第2要求制動力算出部46と、要求制動力加算部47と、回生協調制御部48を備える。
モータコントローラ54は、要求制駆動力算出部60と、分配部61と、第1回生制動力算出部62と、駆動力制御部63と、回生制動力制御部64を備える。
要求制駆動力算出部60は、運転者から要求される制駆動力操作量として、アクセルペダルセンサ53から出力されるアクセルペダル52の操作量の検出信号を読み込む。要求制駆動力算出部60は、アクセルペダル52の操作量が操作量閾値より大きい場合に、車両1に発生させる要求駆動力を算出する。また、要求制駆動力算出部60は、アクセルペダル52の操作量が操作量閾値以下の場合に車両1に発生させる第1要求制動力を算出する。要求制駆動力算出部60は、算出した要求駆動力及び第1要求制動力の情報を分配部61へ出力する。
分配部61は、要求駆動力の情報を駆動力制御部63へ出力し、第1要求制動力の情報を第1回生制動力算出部62へ出力する。
駆動力制御部63は、要求駆動力に応じてモータ50の駆動電流を指示する駆動電流指令値を演算する。駆動力制御部63は、駆動電流指令値をインバータ56へ出力する。
第1回生制動力算出部62は、第1要求制動力に応じてモータ50に発生させる第1回生制動力を算出する。第1回生制動力算出部62は、第1回生制動力を要求制動力加算部47へ出力する。
第2要求制動力算出部46は、ブレーキペダルセンサ6から出力されるブレーキペダル5の操作量の検出信号を読み込む。第2要求制動力算出部46は、ブレーキペダル5の操作量に応じて第2要求制動力を算出する。第2要求制動力は、摩擦ブレーキ3により発生させる摩擦制動力及びモータ50により発生させる回生制動力の少なくとも一方を含む。
第2要求制動力算出部46は、第2要求制動力の情報を要求制動力加算部47へ出力する。
要求制動力加算部47は、第1回生制動力と第2要求制動力を加算して合計制動力を算出する。要求制動力加算部47は、合計制動力を摩擦制動力算出部43へ出力する。また、要求制動力加算部47は、第1回生制動力と第2回生制動力の情報を回生協調制御部48へ出力する。
回生協調制御部48は、第1回生制動力と第2回生制動力のうちいずれか大きい方を要求回生制動力として選択し、要求回生制動力の情報を回生制動力制御部64へ出力する。また、回生協調制御部48は、要求回生制動力の情報を走行状態推定器12の判定時間決定部24へ出力する。
回生制動力制御部64は、要求回生制動力に応じた回生実行量を算出する。回生実行量は、モータ50に発生させる回生制動力である。回生制動力制御部64は、算出した回生実行量に応じた回生トルクをモータ50で発生させるための電流指令値を算出する。回生制動力制御部64は、算出した電流指令値の情報をインバータ56へ出力し、インバータ56は、電流指令値に基づきモータ50に回生トルクを発生させる。
また、回生制動力制御部64は、算出した電流指令値の情報を摩擦制動力算出部43に出力する。
摩擦制動力算出部43は、要求制動力加算部47が算出した合計制動力から、回生制動力制御部64が算出した回生実行量を減算し、実際に摩擦ブレーキ3で発生させる摩擦制動力を算出する。摩擦制動力算出部43は、算出した摩擦制動力の情報を油圧制御部44及び走行状態推定器12の判定時間決定部24へ出力する。
油圧制御部44は、摩擦制動力算出部43が算出した制動力に応じて摩擦ブレーキ3の油圧を制御し車輪2に摩擦制動力を発生させる。
走行状態推定器12の判定時間決定部24は、モータ50に回生トルクを発生させる電流指令値を回生制動力制御部64から受信する。また、判定時間決定部24は、摩擦制動力の情報を摩擦制動力算出部43から受信する。
判定時間決定部24は、電流指令値及び摩擦制動力に基づいて、モータ50の回生制動力のみにより車両1が制動されているか否かを判断する。
回生制動力のみにより車両1を制動されている場合には、判定時間決定部24は、保持制動力の発生時期を路面の摩擦係数に応じて変更しない。例えば判定時間決定部24は、車両1の走行路が低μ路であるか否かの判定結果に応じて保持制動力の発生時期を遅らせない。例えば判定時間決定部24は、車両1の走行路が低μ路であると低μ路検出部22が判定しても、保持制動力の発生時期を遅らせない。例えば判定時間決定部24は、回生制動力のみにより車両1が制動されている場合には、判定時間Tdを所定値T0から変更しない。
摩擦制動力を含んだ制動力で車両1を制動している場合、例えば運転者のブレーキペダル5の操作による摩擦制動力を含んだ制動力で制動している場合、判定時間決定部24は、路面の摩擦係数に応じて保持制動力の発生時期を変更する。例えば、判定時間決定部24は、路面の摩擦係数に応じて判定時間Tdを変更する。判定時間決定部24による保持制動力の発生時期の決定方法は、第1実施形態において説明した方法と同様である。
また、第3実施形態においても、第2実施形態と同様に車両1の走行路の路面の摩擦係数を推定し、摩擦係数の値の変化に応じて保持制動力の発生時期の遅延を漸次変化させてもよい。
(動作)
次に、第2実施形態に係る制動力制御装置10の動作を説明する。図11を参照する。
ステップS40〜ステップS42までの処理は、図5を参照して説明したステップS10〜12までの処理と同じである。
ステップS43において判定時間決定部24は、モータ50の回生制動力のみにより車両1が制動されているか否かを判断する。回生制動力のみにより車両1が制動されている場合(ステップS43:Y)にステップS44〜S47をスキップして処理はステップS48へ進む。すなわち、判定時間決定部24は、判定時間Tdを変更するステップS47を実行しない。
摩擦制動力を含んだ制動力で車両1を制動している場合(ステップS43:N)に処理はステップS44へ進む。この結果、判定時間決定部24は、ステップS44〜S47により路面の摩擦係数に応じて判定時間Tdを変更する。その後に処理はステップS48へ進む。
ステップS48〜ステップS51までの処理は、図5を参照して説明したステップS17〜20までの処理と同じである。
(第3実施形態の効果)
車両1は、動力源としてのモータ50と、駆動輪2FR及び2FLと、従動輪2RR及び左後輪2RLを備える。判定時間決定部24は、モータ50による回生制動力と摩擦ブレーキ3による摩擦制動力のうち、回生制動力のみにより車両1を制動しているか否かを判定する。回生制動力のみにより車両1を制動していると判定した場合には、判定時間決定部24は、保持制動力の発生時期を路面の摩擦係数に応じて変更しない。このため、停止保持制御部42は、路面の摩擦の大きさに関わらず定めた判定時間Tdの経過後にブレーキペダルの操作に関わらず車両1に制動力を付与する。
運転者のブレーキペダル5の操作による摩擦制動力を含んだ制動力で車両1を制動していると判定した場合には、判定時間決定部24は、路面の摩擦が大きい場合に比べて路面の摩擦が小さい場合の判定時間Tdを長くする。
回生制動力のみにより車両1を制動する場合には従動輪2RR及び左後輪2RLがロックすることはない。このため、低μ路でも車速Vが十分に低下する前に車両が停止したと判定されることはない。したがって、回生制動力のみにより車両1を制動している場合には路面の摩擦係数に応じて保持制動力の発生時期を変更しないことにより、保持制動力の発生が不要に遅れるのを防ぐことができる。
ここに記載されている全ての例及び条件的な用語は、読者が、本発明と技術の進展のために発明者により与えられる概念とを理解する際の助けとなるように、教育的な目的を意図したものであり、具体的に記載されている上記の例及び条件、並びに本発明の優位性及び劣等性を示すことに関する本明細書における例の構成に限定されることなく解釈されるべきものである。本発明の実施例は詳細に説明されているが、本発明の精神及び範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であると解すべきである。
1…車両,2…車輪,2FL…左前輪,2FR…右前輪,2RL…左後輪,2RR…右後輪,3FL,3FR,3RL,3RR…摩擦ブレーキ,4FL,4FR,4RL,4RR…車輪速センサ,5…ブレーキペダル,6…ブレーキペダルセンサ,7…加速度センサ,10…制動力制御装置,11…ブレーキコントローラ,12…走行状態推定器,20…車速算出部,21…スリップ率算出部,22…低μ路検出部,23…推定確度決定部,24…判定時間決定部,25…停止判定部,26…摩擦係数推定部,35…勾配推定器,40…要求制動力算出部,41…保持条件判定部,42…停止保持制御部,43…摩擦制動力算出部,44…油圧制御部,45…ABS制御部,46…第2要求制動力算出部,47…要求制動力加算部,48…回生協調制御部,50…モータ,52…アクセルペダル,53…アクセルペダルセンサ,54…モータコントローラ,55…バッテリ,56…インバータ,57…モード選択スイッチ,60…要求制駆動力算出部,61…分配部,62…第1回生制動力算出部,63…駆動力制御部,64…回生制動力制御部

Claims (8)

  1. 車両の車輪速を車輪速センサにより検出し、
    運転者によるブレーキペダルの操作により、前記車両に制動力を付与し、
    前記車輪速に基づいて前記車両が停止したか否かを判断し、
    前記車両が停止したと判断してから所定時間が経過した後に前記ブレーキペダルの操作に関わらず前記車両に制動力を付与し、
    前記車両が走行する道路の路面の摩擦が小さい場合には、前記路面の摩擦が大きい場合よりも前記所定時間を長くする、
    ことを特徴とする制動力制御方法。
  2. 前記所定時間は、前記車輪速に基づいて前記車両が停止したか否かを判定するために使用する判定時間であることを特徴とする請求項1に記載の制動力制御方法。
  3. 前記路面の摩擦が所定の閾値より小さいか否かを判定し、
    前記路面の摩擦の推定の確度が所定の閾値より高いか否かを判定し、
    前記路面の摩擦が所定の閾値より小さく且つ前記確度が所定の閾値よりも高い場合には、前記路面の摩擦が所定の閾値より小さく且つ前記確度が所定の閾値以下の場合よりも前記所定時間を長くすることを特徴とする請求項1又は2に記載の制動力制御方法。
  4. 前記車輪速に基づいて前記車両の車速を算出し、
    前記車速が所定値未満である期間内に前記路面の摩擦が前記所定の閾値より低いと繰り返し判定した累積時間が短い場合よりも、累計時間が長い場合には、前記確度が高いと判定する、
    ことを特徴とする請求項3に記載の制動力制御方法。
  5. 前記路面の摩擦の大きさを推定し、
    車輪がロックした前記車両が前記推定された大きさの摩擦を有する路面で停止するのに要する制動時間以上の時間を、前記所定時間として設定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の制動力制御方法。
  6. 前記制動時間は前記所定時間の上限であることを特徴とする請求項5に記載の制動力制御方法。
  7. モータにより駆動される駆動輪と前記モータにより駆動されない従動輪とを有する前記車両を、前記モータによる回生制動力及び前記ブレーキペダルの操作による摩擦制動力のうち前記回生制動力のみにより制動しているか否かを判定し、
    前記回生制動力のみにより前記車両を制動していると判定した場合には、前記路面の摩擦の大きさに関わらず定めた前記所定時間の経過後に前記ブレーキペダルの操作に関わらず前記車両に制動力を付与し
    前記運転者の前記ブレーキペダルの操作による前記摩擦制動力を含んだ制動力で前記車両を制動していると判定した場合には、前記路面の摩擦が大きい場合に比べて前記路面の摩擦が小さい場合の前記所定時間を長くする、
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の制動力制御方法。
  8. 車両の車輪速を検出する車輪速センサと、
    運転者に操作されブレーキペダルの操作により前記車両に制動力を付与し、前記車輪速に基づいて前記車両が停止したと判断してから所定時間が経過した後に前記ブレーキペダルの操作に関わらず前記車両に制動力を付与し、前記車両が走行する道路の路面の摩擦が小さい場合には、前記路面の摩擦が大きい場合よりも前記所定時間を長くするコントローラと、
    を備えることを特徴とする制動力制御装置。
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