JP6631453B2 - 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。
特許文献1には、「電動制動力発生手段を駆動する電動モータを大型化することなく、制動力発生の応答性を高める」ことを目的に、「目標ブレーキ液圧算出手段M1はスレーブシリンダに発生させるべき目標ブレーキ液圧を算出し、微分手段M2は目標ブレーキ液圧を時間微分して目標ブレーキ液圧の変化率を算出し、界磁電流算出手段M3は目標ブレーキ液圧の変化率に基づいてスレーブシリンダを駆動する電動モータの界磁電流指令値を算出し、電動モータ制御手段M4は界磁電流指令値に基づいて電動モータを弱め界磁制御する。目標ブレーキ液圧の変化率が大きいときは制動力を急激に立ち上げる必要がある緊急時であり、このときに界磁電流指令値を増加させて電動モータの弱め界磁量を増加させることで、電動モータの回転数を増加させてスレーブシリンダを速やかに作動させ、制動力発生の応答性を高めることができる」ことが記載されている。
特許文献2には、「電動アクチュエータにより発生させるブレーキ力の応答性を、簡単な構成で、より一層高める」ことを目的に、「ホイールシリンダにブレーキ液圧を与えるモータ駆動シリンダ13を、ブレーキ操作量に応じて求められた目標モータ角θtと実モータ角θmとの偏差Δθが大きい場合に弱め界磁制御を行って駆動制御する。電動アクチュエータの作動量として例えばモータ角(回転量)を用いる場合には公知の簡単かつ安価な回転センサ等で高精度な検出が可能であり、モータ角の変動レンジが広くなり、制動応答性を容易に高めることができる。また、負荷剛性の変動による影響を受けることが無く、弱め界磁制御の開始直後の過渡状態においてモータ角の偏差は生じており、弱め界磁制御を継続して実行することができ、モータの応答特性の変動が低減され、安定した応答特性が得られる」ことが記載されている。
出願人は、電気モータによって制動トルクを発生する車両の制動制御装置であって、車輪に対するスリップ抑制制御の実行開始時にて、車輪のスリップが過大となることを抑制するものを開発している。具体的には、特許文献3に記載されるように、車輪のスリップ状態量に基づいて、電気モータを制御して車輪の制動トルクを減少する「車輪のスリップ抑制制御」が実行される。また、車輪のスリップ状態量に基づいて、前記電気モータの回転運動を急停止する「急停止制御」が実行される。急停止制御は、車輪のスリップ抑制制御が実行されていないことを条件に開始される。急停止制御として、「電気モータの通電量を、電気モータの減速方向に対応する予め設定された通電限界値にステップ的に変更する制御」が実行され得る。
特許文献1、2には、電気モータのd軸に負の電流を流すことによる「弱め界磁制御(弱め磁束制御ともいう)」によって、制動力の応答性を向上させることについて記載されている。しかしながら、依然、制動力の時間遅れは存在する。このため、該時間遅れに起因して、車輪スリップの抑制制御の実行開始時にて、車輪のスリップが過大となる場合が生じ得る。
このことについて、図9の時系列線図を参照して説明する。図9には、押圧力の指示値Fpsに対応して、押圧力の実際値Fpaがプロットされている。先ず、アンチスキッド制御(車輪スリップ抑制制御の1つ)が実行されない場合を想定する。時点u0にて急制動が開始される。指示押圧力Fpsは、制動操作部材BPの操作量Bpaに基づいて演算され、一点鎖線で示すように、「0」から値fp0に向けて急増される。実際の押圧力(実押圧力)Fpaは、指示押圧力Fpsと実押圧力Fpaとの偏差eFpに基づいて、偏差eFpが「0」になるよう、押圧力フィードバック制御によって増加される。このとき、実押圧力Fpaの増加には、指示押圧力Fpsの増加に対して、時間的な遅れが存在し、実押圧力Fpaは、実線で示すように増加される。
次に、上記の急操作条件で、時点u1にて、実押圧力Fpaが値fp1に達し、車輪スリップが過大となり、アンチスキッド制御が開始される場合を想定する。時点u1における指示押圧力Fpsは、指示値fp0であり、実際値fp1よりも大きい。アンチスキッド制御の実行に基づいて、指示押圧力Fpsは急減されるが、時点u2までは、指示押圧力Fpsは実押圧力Fpaよりも大きい。このため、押圧力フィードバック制御によって、実押圧力Fpaは指示押圧力Fpsに一致するように制御される。結果、実押圧力Fpaは減少されず、値fp2までは増加される。時点u2以降は、指示押圧力Fpsが実押圧力Fpaよりも小さくなるため、実押圧力Fpaが値fp2から減少されるが、実押圧力Fpaの減少開始タイミングは遅れる。この時間的な遅れに起因して、車輪スリップが過大となることが生じ得る。従って、押圧力上昇の時間遅れに起因する過大な車輪スリップが抑制され得るものが切望されている。
特開2008−184057号公報 特開2012−131293号公報 特開2014−051198号公報
本発明の目的は、車輪スリップの抑制制御開始時に、過大な車輪スリップが、より効果的に抑制され得るものを提供することである。
本発明に係る車両の制動制御装置は、車両の車輪(WH)に対する要求制動力に応じた指示押圧力(Fps)に基づいて電気モータ(MTR)を駆動し、前記車輪(WH)に固定される回転部材(KT)に摩擦部材(MS)を押圧して前記車輪(WH)に制動力を発生する。車両の制動制御装置は、前記車輪(WH)の速度(Vwa)を検出する車輪速度センサ(VWA)と、前記回転部材(KT)に対する前記摩擦部材(MS)の実際の押圧力(Fpa)を検出する押圧力センサ(FPA)と、前記指示押圧力(Fps)に基づいて目標押圧力(Fpt)を演算し、該目標押圧力(Fpt)と前記実際の押圧力(Fpa)とが一致するように前記電気モータ(MTR)を制御するコントローラ(ECU)と、を備える。
本発明に係る車両の制動制御装置では、前記コントローラ(ECU)は、前記車輪(WH)の速度(Vwa)に基づいて前記車輪(WH)のスリップ度合を表すスリップ状態量(Slp)を演算し、該スリップ状態量(Slp)に基づいて、前記車輪(WH)のスリップ度合を低減するスリップ抑制制御を実行し、前記スリップ抑制制御の実行開始時(t2)の前記実際の押圧力(Fpa=fp2)に基づいて前記指示押圧力(Fps)を減少して前記目標押圧力(Fpt)を演算する。また、前記コンローラ(ECU)は、前記スリップ抑制制御の実行開始時(t2)に、前記指示押圧力(Fps)を、前記実行開始時(t2)における前記実際の押圧力(Fpa)の値(fp2)にまで急減して前記目標押圧力(Fpt)を演算する。
上記構成によれば、スリップ抑制制御の実行開始時の実際の押圧力(検出値)Fpa(=fp2)に基づいて指示押圧力Fpsが減少して修正されることによって、最終的な目標押圧力Fptが演算される。このため、スリップ抑制制御の実行開始時(時点t2)に、目標押圧力Fptと実際の押圧力Fpaとの偏差eFpが生じない。結果、押圧力フィードバック制御によって、実際の押圧力Fpaの減少が妨げられることが回避される。即ち、スリップ抑制制御の実行開始時において、押圧力の立ち上がりの時間遅れに起因して、車輪スリップが過大となることが抑制される。
本発明に係る車両の制動制御装置BCSを搭載した車両の全体構成図である。 コントローラECUでの処理を説明するための機能ブロック図である。 車輪スリップ抑制制御ブロックFSC、及び、目標押圧力演算ブロックFPTでの処理を説明するためのフロー図である。 目標電流演算ブロックIMTでの処理(特に、車輪スリップ抑制制御が実行されていない場合の処理の流れ)を説明するためのフロー図である。 目標電流演算ブロックIMTでの処理(特に、車輪スリップ抑制制御が実行されている場合の処理の流れ)を説明するためのフロー図である。 目標電流演算ブロックIMTでの処理を説明するための特性図である。 スイッチング制御ブロックSWTでの処理、及び、3相ブラシレスモータの駆動回路DRVを説明するための概略図である。 本発明に係る車両の制動制御装置BCSの作用・効果を説明するための時系列線図である。 押圧力の指示値Fpsに対する実際値Fpaの時間遅れに起因する課題を説明するための時系列線図である。
<本発明に係る車両の制動制御装置の全体構成>
図1の全体構成図を参照して、本発明に係る制動制御装置BCSについて説明する。以下の説明において、同一の記号が付された構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一の機能を発揮するものである。従って、重複説明は、省略されることがある。
制動制御装置BCSを備える車両には、制動操作部材BP、制動操作量センサBPA、コントローラECU、マスタシリンダMC、ストロークシミュレータSSM、シミュレータ遮断弁VSM、加圧ユニットKAU、切替弁VKR、マスタシリンダ配管HMC、ホイールシリンダ配管HWC、及び、加圧シリンダ配管HKCが備えられる。さらに、車両の各々の車輪WHには、ブレーキキャリパCP、ホイールシリンダWC、回転部材KT、及び、摩擦部材MSが備えられている。
制動操作部材(例えば、ブレーキペダル)BPは、運転者が車両を減速するために操作する部材である。制動操作部材BPが操作されることによって、車輪WHに対する制動トルクが調整され、車輪WHに制動力が発生される。具体的には、車両の車輪WHには、回転部材(例えば、ブレーキディスク)KTが固定される。回転部材KTを挟み込むようにブレーキキャリパCPが配置される。そして、ブレーキキャリパ(単に、キャリパともいう)CPには、ホイールシリンダWCが設けられている。キャリパCPのホイールシリンダWC内の液圧が調整(増加、又は、減少)されることによって、ホイールシリンダWC内のピストンが回転部材KTに対して移動(前進、又は、後退)される。このピストンの移動によって、摩擦部材(例えば、ブレーキパッド)MSが、回転部材KTに押し付けられ、押圧力が発生する。回転部材KTと車輪WHとは、固定シャフトDSを介して、一体となって回転するように固定されている。このため、上記押圧力にて生じる摩擦力によって、車輪WHに制動トルク(制動力)が発生される。従って、車輪WHに要求される制動力(要求制動力)は、上記押圧力の目標値に応じて達成される。
制動操作量センサ(単に、操作量センサともいう)BPAは、制動操作部材BPに設けられる。操作量センサBPAによって、運転者による制動操作部材(ブレーキペダル)BPの操作量Bpaが検出される。具体的には、制動操作量センサBPAとして、マスタシリンダMCの圧力を検出する液圧センサ、制動操作部材BPの操作変位を検出する操作変位センサ、及び、制動操作部材BPの操作力を検出する操作力センサのうちの少なくとも1つが採用される。換言すれば、操作量センサBPAは、マスタシリンダ液圧センサ、操作変位センサ、及び、操作力センサについての総称である。従って、制動操作量Bpaは、マスタシリンダMCの液圧、制動操作部材BPの操作変位、及び、制動操作部材BPの操作力のうちの少なくとも1つに基づいて決定される。操作量Bpaは、コントローラECUに入力される。
コントローラ(電子制御ユニット)ECUは、マイクロプロセッサ等が実装された電気回路基板と、マイクロプロセッサにプログラムされた制御アルゴリズムにて構成されている。コントローラECUは、制動操作量Bpaに基づいて、加圧ユニットKAU(特に、電気モータMTR)、遮断弁VSM、及び、切替弁VKRを制御する。具体的には、プログラムされた制御アルゴリズムに基づいて、電気モータMTR、遮断弁VSM、切替弁VKRを制御するための信号(Sux等)が演算され、コントローラECUから出力される。
コントローラECUは、制動操作量Bpaが所定値bp0以上になった場合に、遮断弁VSMを開位置にする駆動信号Vsmを出力するとともに、切替弁VKRが加圧シリンダ配管HKCとホイールシリンダ配管HWCとを連通状態にする駆動信号Vkrを、各電磁弁VSM、VKRに対して出力する。この場合、マスタシリンダMCはシミュレータSSMに連通状態にされ、加圧シリンダKCLはホイールシリンダWCと連通状態にされる。
コントローラECUは、操作量Bpa、回転角Mka、及び、実際の押圧力Fpa(例えば、加圧シリンダKCLの液圧)に基づいて、電気モータMTRを駆動するための駆動信号(Sux等)を演算し、駆動回路DRVに対して出力する。ここで、制動操作量Bpaは制動操作量センサBPA、実回転角Mkaは回転角センサMKA、実押圧力Fpaは押圧力センサFPAによって検出される。電気モータMTRで駆動される加圧ユニットKAUによって、ホイールシリンダWC内の制動液の圧力が制御(維持、増加、又は、減少)される。
マスタシリンダMCは、制動操作部材BPと、ブレーキロッドBRDを介して、機械的に接続されている。マスタシリンダMCによって、制動操作部材BPの操作力(ブレーキペダル踏力)が、制動液の圧力に変換される。マスタシリンダMCには、マスタシリンダ配管HMCが接続され、制動操作部材BPが操作されると、制動液は、マスタシリンダMCからマスタシリンダ配管HMCに排出(圧送)される。マスタシリンダ配管HMCは、マスタシリンダMCと切替弁VKRとを接続する流体路である。
ストロークシミュレータ(単に、シミュレータともいう)SSMが、制動操作部材BPに操作力を発生させるために設けられる。マスタシリンダMC内の液圧室とシミュレータSSMとの間には、シミュレータ遮断弁(単に、遮断弁ともいう)VSMが設けられる。遮断弁VSMは、開位置と閉位置とを有する2位置の電磁弁である。遮断弁VSMが開位置にある場合には、マスタシリンダMCとシミュレータSSMとは連通状態となり、遮断弁VSMが閉位置にある場合には、マスタシリンダMCとシミュレータSSMとは遮断状態(非連通状態)となる。遮断弁VSMは、コントローラECUからの駆動信号Vsmによって制御される。遮断弁VSMとして、常閉型電磁弁(NC弁)が採用され得る。
シミュレータSSMの内部には、ピストン、及び、弾性体(例えば、圧縮ばね)が備えられる。マスタシリンダMCから制動液がシミュレータSSMに移動され、流入する制動液によりピストンが押される。ピストンには、弾性体によって制動液の流入を阻止する方向に力が加えられる。弾性体によって、制動操作部材BPが操作される場合の操作力(例えば、ブレーキペダル踏力)が形成される。
≪加圧ユニットKAU≫
加圧ユニットKAUは、電気モータMTRを動力源として、加圧シリンダ配管HKCに制動液を排出(圧送)する。そして、この圧力によって、加圧ユニットKAUは、摩擦部材MSを回転部材KTに押し付け(押圧)して、車輪WHに制動トルク(制動力)を付与する。換言すれば、加圧ユニットKAUは、回転部材KTに摩擦部材MSを押し付ける力(押圧力)を電気モータMTRによって発生する。加圧ユニットKAUは、電気モータMTR、駆動回路DRV、動力伝達機構DDK、加圧シャフトKSF、加圧シリンダKCL、加圧ピストンPKC、及び、押圧力センサFPAにて構成される。
電気モータMTRは、加圧シリンダKCLがホイールシリンダWC内の制動液の圧力を調整(加圧、減圧等)するための動力源である。電気モータMTRとして、3相ブラシレスモータが採用される。電気モータMTRは、U相、V相、W相に夫々対応した、3つのコイルCLU、CLV、CLWを有し、駆動回路DRVによって駆動される。電気モータMTRには、電気モータMTRのロータ位置(回転角)Mkaを検出する回転角センサMKAが設けられる。回転角Mkaは、コントローラECUに入力される。
駆動回路DRVは、電気モータMTRを駆動するためのスイッチング素子(パワー半導体デバイス)等が実装された電気回路基板である。具体的には、駆動回路DRVには3相ブリッジ回路が形成され、駆動信号(Sux等)に基づいて、電気モータMTRへの通電状態が制御される。駆動回路DRVには、電気モータMTRへの実際の電流Ima(各相の総称)を検出する電流センサ(例えば、電流センサ)IMAが設けられる。各相の電流(検出値)Imaは、コントローラECUに入力される。
動力伝達機構DDKは、電気モータMTRの回転動力を減速し、且つ、直線動力に変換して加圧シャフトKSFに出力する。具体的には、動力伝達機構DDKには、減速機(図示せず)が設けられ、電気モータMTRからの回転動力が減速されてねじ部材(図示せず)に出力される。そして、ねじ部材によって、回転動力が加圧シャフトKSFの直線動力に変換される。即ち、動力伝達機構DDKは、回転・直動変換機構である。
加圧シャフトKSFには加圧ピストンPKCが固定される。加圧ピストンPKCは、加圧シリンダKCLの内孔に挿入され、ピストンとシリンダとの組み合わせが形成されている。具体的には、加圧ピストンPKCの外周には、シール部材(図示せず)が設けられ、加圧シリンダKCLの内孔(内壁)との間で液密性が確保される。即ち、加圧シリンダKCLと加圧ピストンPKCとによって区画され、制動液が充填された加圧室Rkcが形成される。
加圧シリンダKCL内にて、加圧ピストンPKCが中心軸方向に移動されることによって、加圧室Rkcの体積が変化される。この体積変化によって、制動液は、制動配管(流体路)HKC、HWCを介して、加圧シリンダKCLとホイールシリンダWCとの間で移動される。加圧シリンダKCLからの制動液の出し入れによって、ホイールシリンダWC内の液圧が調整され、その結果、回転部材KTに対する摩擦部材MSの押圧力が調整される。
例えば、押圧力センサFPAとして、加圧室Rkcの液圧Fpaを検出する液圧センサが、加圧ユニットKAU(特に、加圧シリンダKCL)に内蔵される。液圧センサ(即ち、押圧力センサ)FPAは、加圧シリンダKCLに固定され、加圧ユニットKAUとして一体となって構成される。押圧力の検出値Fpa(即ち、加圧室Rkcの液圧)は、コントローラECUに入力される。以上、加圧ユニットKAUについて説明した。
切替弁VKRによって、「ホイールシリンダWCがマスタシリンダMCと接続される状態」と、「ホイールシリンダWCが加圧シリンダKCLと接続される状態」とが、切り替えられる。切替弁VKRは、コントローラECUからの駆動信号Vkrに基づいて制御される。具体的には、制動操作が行われていない場合(「Bpa<bp0」の場合)には、ホイールシリンダ配管HWCは、切替弁VKRを介して、マスタシリンダ配管HMCと連通状態にされ、加圧シリンダ配管HKCとは非連通(遮断)状態にされる。ここで、ホイールシリンダ配管HWCは、ホイールシリンダWCに接続される流体路である。制動操作が行われると(即ち、「Bpa≧bp0」の状態になると)、切替弁VKRが駆動信号Vkrに基づいて励磁され、ホイールシリンダ配管HWCとマスタシリンダ配管HMCとの連通は遮断され、ホイールシリンダ配管HWCと加圧シリンダ配管HKCとが連通状態にされる。
<コントローラECUにおける処理>
図2の機能ブロック図を参照して、コントローラ(電子制御ユニット)ECUでの処理について説明する。なお、上記の如く、同一記号の構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一の機能を発揮する。
コントローラECUでは、制動操作部材BPの操作量Bpaに基づいて、電気モータMTRの駆動、及び、電磁弁VSM、VKRの励磁が行われる。電気モータMTRは、駆動回路DRVによって駆動される。駆動回路DRV(3相ブリッジ回路)は、スイッチング素子SUX、SUZ、SVX、SVZ、SWX、SWZ(単に、「SUX〜SWZ」とも表記)によって形成される。コントローラECUにて、駆動信号Sux、Suz、Svx、Svz、Swx、Swz(単に、「Sux〜Swz」とも表記)が演算され、該駆動信号に基づいて、スイッチング素子SUX〜SWZが制御される。また、コントローラECUにて、駆動信号Vsm、Vkrが決定され、該駆動信号に基づいて電磁弁VSM、VKRが制御される。
コントローラECUは、指示押圧力演算ブロックFPS、車輪スリップ抑制制御ブロックFSC、目標押圧力演算ブロックFPT、指示電流演算ブロックIMS、押圧力フィードバック制御ブロックFFB、目標電流演算ブロックIMT、スイッチング制御ブロックSWT、及び、電磁弁制御ブロックSLCにて構成される。
指示押圧力演算ブロックFPSでは、制動操作量Bpa、及び、演算特性(演算マップ)CFpsに基づいて、指示押圧力Fpsが演算される。ここで、指示押圧力Fpsは、加圧ユニットKAUによって発生される液圧(押圧力に相当)の目標値である。具体的には、演算特性CFpsにおいて、制動操作量Bpaが「0(制動操作が行われていない場合に対応)」以上から所定値bp0未満の範囲では指示押圧力Fpsが「0(ゼロ)」に演算され、操作量Bpaが所定値bp0以上では指示押圧力Fpsが操作量Bpaの増加に従って、「0」から単調増加するように演算される。ここで、所定値bp0は、制動操作部材BPの「遊び」に相当する値であり、「遊び値」と称呼される。
車輪スリップ抑制制御ブロックFSCでは、各車輪WHの車輪速度Vwaに基づいて、調整押圧力Fscが演算される。調整押圧力Fscは、車輪スリップ抑制制御を実行するための目標値である。ここで、「車輪スリップ抑制制御」は、車両の4つの車輪WHのスリップ状態を独立、且つ、別個に制御して、車両の安定性を向上するものである。例えば、車輪スリップ抑制制御は、アンチスキッド制御(Antilock Brake Control)、及び、制動力配分制御(Electronic Brake Force Distribution Control)のうちの少なくとも1つである。車輪スリップ抑制制御ブロックFSCでは、アンチスキッド制御、及び、制動力配分制御のうちの少なくとも1つを実行するための調整押圧力Fscが演算される。
車輪スリップ抑制制御ブロックFSCでは、アンチスキッド制御用の調整押圧力Fscが演算される。具体的には、各車輪WHに設けられる車輪速度センサVWAの取得結果(車輪速度Vwa)に基づいて、車輪ロックを防止するようアンチスキッド制御を実行するための調整押圧力Fscが演算される。例えば、車輪速度Vwaに基づいて、車輪スリップ状態量Slp(車輪の減速スリップの状態を表す制御変数)が演算される。そして、車輪スリップ状態量Slpに基づいて、調整押圧力Fscが決定される。
ここで、車輪スリップ状態量Slpは、車輪WHのスリップ度合を表す状態量(変数)である。例えば、車輪スリップ状態量Slpは、車輪スリップ速度、及び、車輪減速度のうちの少なくとも1つに基づいて演算される。ここで、車輪スリップ速度は、「車両の各車輪WHの車輪速度Vwaに基づいて演算される車体速度Vxa」と、車輪速度Vwaとの差に基づいて演算される。また、車輪減速度は、車輪速度Vwaが時間微分されて演算される。そして、車輪スリップ状態量Slpが、所定量slxを超過した時点で、アンチスキッド制御が開始され、指示押圧力Fpsを減少するように調整押圧力Fscが演算される。ここで、所定量slxは、アンチスキッド制御の実行を判定するための、予め設定されたしきい値(定数)である。
同様に、車輪スリップ抑制制御ブロックFSCでは、車輪速度センサVWAの取得結果(車輪速度Vwa)に基づいて、後輪の車輪スリップを抑制する制動力配分制御を実行するために調整押圧力Fscが演算される。具体的には、前輪のスリップ状態量Slpに対する後輪のスリップ状態量Slpに基づいて、後輪の調整押圧力Fscが決定される。具体的には、前輪スリップ速度と後輪スリップ速度との差が所定速度slzを超過した時点で、制動力配分制御が開始され、指示押圧力Fpsを一定に維持するように調整押圧力Fscが演算される。ここで、所定速度slzは、制動力配分制御の実行を判定するための、予め設定されたしきい値(定数)である。
目標押圧力演算ブロックFPTでは、指示押圧力Fps、及び、調整押圧力Fscに基づいて目標押圧力Fptが演算される。ここで、目標押圧力Fptは、押圧力の最終的な目標値であり、車輪WHに対する要求制動力に対応している。車輪スリップ抑制制御が実行されていない場合には、指示押圧力Fpsが、そのまま、目標押圧力Fptとして決定される。車輪スリップ抑制制御が実行されている場合には、指示押圧力Fpsが、調整押圧力Fscによって調整され、最終的な目標押圧力Fptが演算される。例えば、車輪スリップ抑制制御ブロックFSCにて、アンチスキッド制御が実行される場合には、車輪ロックを回避するよう、調整押圧力Fscによって指示押圧力Fpsが減少して調整される。また、車輪スリップ抑制制御ブロックFSCにて、制動力配分制御が実行される場合には、後輪スリップの増大を抑制するよう、調整押圧力Fscによって指示押圧力Fpsが保持されるように調整される。車輪スリップ抑制制御ブロックFSC、及び、目標押圧力演算ブロックFPTでの詳細な処理については後述する。
指示電流演算ブロックIMSでは、目標押圧力Fpt、及び、予め設定された演算特性(演算マップ)CImsに基づいて、電気モータMTRの指示電流Imsが演算される。ここで、指示電流Imsは、電気モータMTRを制御するための電流の目標値である。演算特性CImsでは、目標押圧力Fptが「0」から増加するに従って、指示電流Imsが「0」から単調増加するように、指示電流Imsが決定される。
押圧力フィードバック制御ブロックFFBでは、押圧力の目標値(例えば、目標液圧)Fpt、及び、押圧力の実際値(液圧の検出値)Fpaを制御の状態変数として、これらに基づいて、電気モータMTRの補償電流Ifpが演算される。指示電流Imsに基づく制御だけでは、押圧力に誤差が発生するため、押圧力フィードバック制御ブロックFFBでは、この誤差を補償することが行われる。押圧力フィードバック制御ブロックFFBは、比較演算、及び、補償電流演算ブロックIFPにて構成される。
比較演算によって、押圧力の目標値Fpt(車輪WHの要求制動力に対応)と、実際値Fpa(実際に発生している制動力に対応)とが比較される。ここで、押圧力の実際値Fpaは、押圧力センサFPA(例えば、加圧シリンダKCLの液圧を検出する液圧センサ)によって検出される検出値である。比較演算では、目標押圧力(目標値)Fptと、実際の押圧力(検出値)Fpaとの偏差(押圧力偏差)eFpが演算される。押圧力偏差eFpは、制御変数として、補償電流演算ブロックIFPに入力される。
補償電流演算ブロックIFPには、比例要素ブロック、微分要素ブロック、及び、積分要素ブロックが含まれる。比例要素ブロックでは、押圧力偏差eFpに比例ゲインKpが乗算されて、押圧力偏差eFpの比例要素が演算される。微分要素ブロックでは、押圧力偏差eFpが微分されて、これに微分ゲインKdが乗算されて、押圧力偏差eFpの微分要素が演算される。積分要素ブロックでは、押圧力偏差eFpが積分されて、これに積分ゲインKiが乗算されて、押圧力偏差eFpの積分要素が演算される。そして、比例要素、微分要素、及び、積分要素が、加算されることによって、補償電流Ifpが演算される。即ち、補償電流演算ブロックIFPでは、目標押圧力Fptと実際の押圧力Fpaとの比較結果(押圧力偏差eFp)に基づいて、実押圧力(検出値)Fpaが目標押圧力(目標値)Fptに一致するよう(即ち、偏差eFpが「0(ゼロ)」に近づくよう)、所謂、押圧力に基づくPID制御が実行される。
目標電流演算ブロックIMTでは、指示電流Ims、補償電流(押圧力フィードバック制御による補償値)Ifp、及び、回転角Mkaに基づいて、電流の最終的な目標値である目標電流(目標電流ベクトル)Imtが演算される。目標電流Imtは、dq軸上のベクトルであり、d軸成分(「d軸目標電流」ともいう)Idtと、q軸成分(「q軸目標電流」ともいう)Iqtとで形成される。なお、目標電流Imtは、目標電流ベクトル(Idt、Iqt)とも表記される。目標電流演算ブロックIMTでの詳細な処理については後述する。
目標電流演算ブロックIMTでは、電気モータMTRの回転すべき方向(即ち、押圧力の増減方向)に基づいて、目標電流Imtの符号(値の正負)が決定される。また、電気モータMTRの出力すべき回転動力(即ち、押圧力の増減量)に基づいて、目標電流Imtの大きさが演算される。具体的には、押圧力を増加する場合には、目標電流Imtの符号が正符号(Imt>0)に演算され、電気モータMTRが正転方向に駆動される。一方、押圧力を減少させる場合には、目標電流Imtの符号が負符号(Imt<0)に決定され、電気モータMTRが逆転方向に駆動される。さらに、目標電流Imtの絶対値が大きいほど電気モータMTRの出力トルク(回転動力)が大きくなるように制御され、目標電流Imtの絶対値が小さいほど出力トルクが小さくなるように制御される。
スイッチング制御ブロックSWTでは、目標電流Imt(Idt、Iqt)に基づいて、各スイッチング素子SUX〜SWZについてパルス幅変調を行うための駆動信号Sux〜Swzが演算される。目標電流Imt、及び、回転角Mkaに基づいて、U相、V相、W相の夫々の電圧の目標値Emt(各相の目標電圧Eut、Evt、Ewtの総称)が演算される。各相の目標電圧Emtに基づいて、各相のパルス幅のデューティ比Dtt(各相のデューティ比Dut、Dvt、Dwtの総称)が決定される。ここで、「デューティ比」は、一周期に対するオン時間の割合であり、「100%」がフル通電に相当する。そして、デューティ比(目標値)Dttに基づいて、3相ブリッジ回路を構成する各スイッチング素子SUX〜SWZをオン状態(通電状態)にするか、或いは、オフ状態(非通電状態)にするかの駆動信号Sux〜Swzが演算される。駆動信号Sux〜Swzは、駆動回路DRVに出力される。
6つの駆動信号Sux〜Swzによって、6つのスイッチング素子SUX〜SWZの通電、又は、非通電の状態が、個別に制御される。ここで、デューティ比Dtt(各相の総称)が大きいほど、各スイッチング素子において、単位時間当りの通電時間が長くされ、より大きな電流がコイルCLU、CLV、CLWに流される。従って、電気モータMTRの回転動力が大とされる。
駆動回路DRVでは、各相に電流センサIMA(各相の電流センサIUA、IVA、IWAの総称)が備えられ、実際の電流Ima(各相の実電流Iua、Iva、Iwaの総称)が検出される。各相の検出値Ima(総称)は、スイッチング制御ブロックSWTに入力される。そして、各相の検出値Imaが、目標値Imtと一致するよう、所謂、電流フィードバック制御が実行される。具体的には、各相において、実電流Imaと目標電流Imtとの偏差eImに基づいて、電流偏差eImが「0」に近づくよう、デューティ比Dtt(各相のデューティ比Dut、Dvt、Dwtの総称)が、個別に修正(微調整)される。この電流フィードバック制御によって、高精度なモータ制御が達成され得る。
電磁弁制御ブロックSLCにて、制動操作量Bpaに基づいて、電磁弁VSM、VKRを制御するための駆動信号Vsm、Vkrが演算される。操作量Bpaが遊び値bp0未満の場合(特に、「Bpa=0」の場合)が、非制動操作時に対応し、シミュレータ遮断弁VSMが開位置にされるよう、駆動信号Vsmが決定される(例えば、遮断弁VSMがNC弁である場合には、駆動信号Vsmは非励磁を指示)。同時に、「Bpa<bp0」の場合には、「マスタシリンダMCとホイールシリンダWCとが連通され、加圧シリンダKCLとホイールシリンダWCとが遮断される状態(非励磁状態という)」になるよう、駆動信号Vkrが演算される。
制動操作量Bpaが増加され、操作量Bpaが遊び値bp0以上となった時点以降が、制動操作時に対応し、該時点(制動操作開始時点)で、遮断弁VSMが閉位置から開位置へと変更されるよう、駆動信号Vsmが決定される。遮断弁VSMがNC弁である場合には、制動操作開始時点で、駆動信号Vsmとして、励磁指示が開始される。また、制動操作開始時点にて、「マスタシリンダMCとホイールシリンダWCとが遮断され、加圧シリンダKCLとホイールシリンダWCとが連通される状態(励磁状態という)」になるよう、駆動信号Vkrが決定される。
<車輪スリップ抑制制御ブロックFSC、及び、目標押圧力演算ブロックFPTでの処理>
図3のフロー図を参照して、車輪スリップ抑制制御ブロックFSC、及び、目標押圧力演算ブロックFPTでの処理について説明する。
ステップS110にて、車両の4つの車輪WHの車輪速度Vwaが読み込まれる。車輪速度Vwaは、各車輪WHに備えられた、車輪速度センサVWAによって検出される。ステップS120にて、車輪速度Vwaに基づいて、車体速度Vxaが演算される。例えば、4つの車輪速度Vwaのうちで、最大のものが、車体速度Vxaとして採用される。
ステップS130にて、車輪速度Vwaに基づいて、各車輪WHの車輪スリップ状態量Slpが演算される。車輪スリップ状態量Slpは、車輪WHのスリップ度合を表す状態量(変数)である。例えば、車輪スリップ状態量Slpとして、車体速度Vxa、及び、車輪速度Vwaの偏差であるスリップ速度が採用される。また、車輪スリップ状態量Slpとして、車輪速度Vwaを微分演算して得られる車輪減速度が採用される。即ち、車輪スリップ状態量Slpは、車輪スリップ速度、及び、車輪減速度のうちの少なくとも1つに基づいて演算される。ここで、車輪スリップ速度が、車体速度Vxaによって無次元化されて車輪スリップ率が演算され、車輪スリップ率が、車輪スリップ状態量Slpの1つとして採用され得る。
ステップS140にて、「車輪スリップ抑制制御の実行条件が満足されるか、否か」が判定される。
車輪スリップ抑制制御がアンチスキッド制御である場合には、「車輪スリップ状態量Slpが、所定量slxを超過しているか、否か」が判定される。ここで、所定量slxは、アンチスキッド制御用の判定しきい値であり、予め設定された所定値である。また、車輪スリップ抑制制御が制動力配分制御である場合には、「前輪スリップ速度と後輪スリップ速度との差が所定速度slzを超過しているか、否か(又は、前輪スリップ率と後輪スリップ率との差が所定値slzを超過しているか、否か)」が判定される。ここで、所定速度slzは、制動力配分制御用の判定しきい値であり、予め設定された所定値である。
車輪スリップ抑制制御の実行条件が満足され、ステップS140が肯定される場合(「YES」の場合)には、処理は、ステップS150に進む。一方、車輪スリップ抑制制御の実行条件が満足されず、ステップS140が否定される場合(「NO」の場合)には、処理は、ステップS170に進む。
ステップS150にて、制御フラグFLscが「1」にされる。制御フラグFLscは、車輪スリップ抑制制御が実行/非実行を表す信号であり、実行されている場合には「1」、実行されていない場合には「0」にされている。従って、車輪スリップ抑制制御の開始時には、制御フラグFLscが、「0」から「1」に切り替えられる。また、車輪スリップ抑制制御の終了時には、制御フラグFLscが、「1」から「0」に切り替えられる。
ステップS160にて、車輪スリップ状態量Slpに基づいて、調整押圧力Fscが演算される。調整押圧力Fscは、指示押圧力Fpsを調整して、最終的な目標押圧力Fptを演算するための押圧力の目標値である。車輪スリップ抑制制御がアンチスキッド制御である場合には、車輪スリップが過大にならないよう、調整押圧力Fscが決定される。また、車輪スリップ抑制制御が制動力配分制御である場合には、後輪スリップが前輪スリップの所定範囲内に収まるよう、調整押圧力Fscが決定される。
ステップS170にて、指示押圧力Fps、及び、実押圧力Fpaが読み込まれる。指示押圧力Fpsは、制動操作量Bpaに基づいて演算されている。
ステップS180にて、指示押圧力Fps、実押圧力Fpa、及び、調整押圧力Fscに基づいて、目標押圧力Fptが演算される。車輪スリップ抑制制御が実行されず、ステップS140が否定される場合には、「FLsc=0」、且つ、「Fsc=0」である。この場合、ステップS180では、指示押圧力Fpsが、そのまま、目標押圧力Fptとして決定される。そして、目標押圧力Fpt(=Fps)と実押圧力Fpaとに基づいて、押圧力フィードバック制御が実行される。
車輪スリップ抑制制御が実行されている場合(ステップS140が肯定される場合)には、ステップS180では、前回の演算周期における目標押圧力Fptと、今回の演算周期における調整押圧力Fscに基づいて、今回の演算周期における目標押圧力Fptが演算される。即ち、前回演算周期の目標押圧力Fptが基準とされ、これが、今回演算周期の調整押圧力Fscによって調整されて、今回演算周期の目標押圧力Fptが決定される。
特に、車輪スリップ抑制制御の開始時点(即ち、対応する演算周期)では、ステップS180にて、実押圧力Fpa、及び、調整押圧力Fscに基づいて、目標押圧力Fptが決定される。具体的には、制御フラグFLscが、「0」から「1」に切り替わった演算周期においては、今回演算周期(即ち、制御開始時点)の実押圧力Fpaが基準とされ、これに、今回演算周期の調整押圧力Fscが加味されて、今回演算周期の目標押圧力Fptが演算される。換言すれば、車輪スリップ抑制制御の実行開始時に、指示押圧力Fpsが、制御実行開始時点における実際の押圧力Fpaの値にまで急減するように修正されて、目標押圧力Fptが演算される。
ステップS190にて、ステップS180における目標押圧力(今回値)Fptが記憶される。記憶された目標押圧力Fptは、次回の演算周期において、目標押圧力Fptを演算するための基準として用いられる。即ち、車輪スリップ抑制制御の開始時点以降は、過去の(前回演算された)目標押圧力Fptが、調整押圧力Fscによって修正されて、新たな(今回演算周期の)目標押圧力Fptが決定される。
制動操作部材BPが急操作された場合には、指示押圧力Fpsの増加に対して実押圧力Fpaの追従が、時間的に遅れる。しかしながら、車輪スリップ抑制制御の開始が判定された時点(演算周期)において、指示押圧力Fpsが、その時点の実押圧力Fpaの値にまで急減されて、目標押圧力Fptが決定される。このため、押圧力フィードバック制御と車輪スリップ抑制制御との干渉が回避され、高応答で実押圧力Fpaが減少される。結果、上記追従遅れに起因した、過大な車輪スリップの発生が抑制され得る。また、車輪スリップ抑制制御の実行中は、指示押圧力Fpsが大きくても、前回演算された目標押圧力(前回値)Fptが基準とされ、実際の押圧力Fpaが制御される。このため、車輪スリップ抑制制御が適正に継続され得る。
<目標電流演算ブロックIMTでの処理>
図4、図5のフロー図、及び、図6の特性図を参照して、目標電流演算ブロックIMTでの処理について説明する。ここで、図4は、車輪スリップ抑制制御が実行されていない場合の処理に対応し、図5は、車輪スリップ抑制制御が実行されている場合の処理に対応している。
≪車輪スリップ抑制制御の非実行時の処理の流れ≫
先ず、図4のフロー図を参照して、車輪スリップ抑制制御が実行されていない場合の目標電流演算ブロックIMTでの処理の流れについて説明する。
ステップS210にて、指示電流Ims、補償電流Ifp、回転角Mka、電流制限円Cis、及び、制御フラグFLscが読み込まれる。ここで、電流制限円Cisは、電気モータMTRのq軸電流とd軸電流との電流特性(dq軸平面)において、スイッチング素子SUX〜SWZ(駆動回路DRVの構成要素)の許容電流(通電し得る最大電流値)iqmに基づいて予め設定されている。即ち、電流制限円Cisは、駆動回路DRVの諸元(特に、スイッチング素子SUX〜SWZの電流定格値iqm)から定まる。ここで、所定値iqmが、「q軸最大電流値」と称呼される。
ステップS220にて、指示電流Ims、及び、押圧力フィードバック制御に基づく補償電流Ifpに基づいて、補償指示電流Imrが演算される。ここで、補償指示電流Imrは、押圧力フィードバック制御に基づいて補償された指示電流である。具体的には、指示電流Imsに、補償電流Ifpが加算されて、補償指示電流Imrが決定される(Imr=Ims+Ifp)。
ステップS230にて、回転角センサMKAの検出値(回転角)Mkaに基づいて、電気モータMTRの電気角速度ωが演算される。具体的には、回転角(機械角)Mkaが、電気角θに変換され、電気角θが、時間微分されて、電気角速度ωが決定される。ここで、「機械角Mka」は、電気モータMTRの出力軸の回転角度に相当する。また、「電気角θ」は、電気モータMTRにおける磁界の一周期分を2π[rad]として、角度表記したものである。なお、回転角センサMKAによって、電気角θが、直接、検出され得る。
ステップS240にて、「車輪スリップ抑制制御が実行されているか、否か(即ち、制御フラグFLscが「1」であるか、「0」であるか)」が判定される。「FLsc=1」であり、ステップS240が肯定される場合(「YES」の場合)には、処理は、ステップS550に進む((A)参照)。一方、「FLsc=0」であり、ステップS240が否定される場合(「NO」の場合)には、処理は、ステップS250に進む。
ステップS250にて、電気モータMTRの電気角速度θに基づいて、電圧制限円Cvsが演算される。具体的には、電圧制限円Cvsは、電気モータMTRのdq軸電流特性(Idt−Iqt平面)において、「電源電圧(即ち、蓄電池BAT、発電機ALTの電圧)Eba、相インダクタンス(即ち、コイルCLU、CLV、CLWのインダクタンス)L、及び、鎖交磁束数(即ち、磁石の強さ)φにおける各々の所定値」と、「回転角Mkaから演算される電気モータMTRの電気角速度ω」と、に基づいて演算される。電気モータMTRの回転速度dMkが大きいほど、電圧制限円Cvsの半径は小さくなり、回転速度dMkが小さいほど、電圧制限円Cvsの半径は大きくなる。
ステップS260にて、電流制限円Cis、及び、電圧制限円Cvsに基づいて、dq軸電流平面上において、電流制限円Cisと電圧制限円Cvsとの交差する2つの点Pxa(Idx、Iqx)、Pxb(Idx、−Iqx)が演算される。ここで、値Idx、Iqx(又は、−Iqx)は、交点Pxa、Pxbのdq軸上の座標を表す、変数である。また、交点Pxa(Idx、Iqx)は、電気モータMTRの正転方向に対応し、「第1交点Pxa」と称呼される。また、交点Pxb(Idx、−Iqx)は、電気モータMTRの逆転方向に対応し、「第2交点Pxb」と称呼される。2つの交点Pxa、Pxbは、総称して、「交点Px」ともいう。
電流制限円Cisと電圧制限円Cvsとが重なる領域が、実際に、電流フィードバック制御によって達成可能な電流の範囲(「通電可能領域」という)である。従って、通電可能領域外の指示が行われても、電流フィードバック制御において、この電流指示は、実際には達成され得ない。なお、回転速度dMkが小さい場合(例えば、電気モータMTRが停止している場合)には、交点Px(Pxa、Pxbの総称)が存在しない場合がある。
ステップS270にて、「補償指示電流Imrが、「0」以上であるか、否か」が判定される。即ち、「補償指示電流Imrが、電気モータMTRの正転方向を指示しているか、逆転方向を指示しているか」が判定される。「Imr≧0」であり、ステップS270が肯定される場合(「YES」の場合)には、処理は、ステップS280に進む。一方、「Imr<0」であり、ステップS270が否定される場合(「NO」の場合)には、処理は、ステップS310に進む。
ステップS280にて、「電流制限円Cisが電圧制限円Cvsに含まれるか、否か」、又は、「第1交点Pxa(Idx、Iqx)が、dq軸電流平面において、第1象限に存在するか、否か」が判定される。ここで、「第1象限」は、d軸電流、及び、q軸電流が、共に正符号の領域である。ステップS280が肯定される場合(「YES」の場合)には、処理は、ステップS300に進む。一方、ステップS280が否定される場合(「NO」の場合)には、処理は、ステップS290に進む。
ステップS290にて、補償指示電流Imr、及び、第1交点Pxaの座標(Idx、Iqx)に基づいて、「補償指示電流Imrが、第1交点Pxaのq軸座標Iqx(変数)以上であるか、否か」が判定される。ステップS290が肯定される場合(「YES」の場合)には、処理は、ステップS400に進む。一方、ステップS290が否定される場合(「NO」の場合)には、処理は、ステップS410に進む。
ステップS300にて、補償指示電流Imr、及び、電流制限円Cisに基づいて、「補償指示電流Imrが、電流制限円Cisのq軸交点iqm(q軸最大電流値)以上であるか、否か」が判定される。ステップS300が肯定される場合(「YES」の場合)には、処理は、ステップS430に進む。一方、ステップS300が否定される場合(「NO」の場合)には、処理は、ステップS440に進む。
ステップS310にて、「電流制限円Cisが電圧制限円Cvsに含まれるか、否か」、又は、「第2交点Pxb(Idx、−Iqx)が、dq軸電流平面において、第4象限に存在するか、否か」が判定される。ここで、「第4象限」は、d軸電流が正符号、且つ、q軸電流が負符号の領域である。ステップS310が肯定される場合(「YES」の場合)には、処理は、ステップS330に進む。一方、ステップS310が否定される場合(「NO」の場合)には、処理は、ステップS320に進む。
ステップS320にて、補償指示電流Imr、及び、第2交点Pxbの座標(Idx、−Iqx)に基づいて、「補償指示電流Imrが、第2交点Pxbのq軸座標−Iqx(変数)以下であるか、否か」が判定される。ステップS320が肯定される場合(「YES」の場合)には、処理は、ステップS450に進む。一方、ステップS320が否定される場合(「NO」の場合)には、処理は、ステップS460に進む。
ステップS330にて、補償指示電流Imr、及び、電流制限円Cisに基づいて、「補償指示電流Imrが、電流制限円Cisのq軸交点−iqm(q軸最小電流値)以下であるか、否か」が判定される。ステップS330が肯定される場合(「YES」の場合)には、処理は、ステップS480に進む。一方、ステップS330が否定される場合(「NO」の場合)には、処理は、ステップS490に進む。
ステップS400では、d軸目標電流Idtが交点d軸座標Idx(変数であり、「第1交点d軸座標」という)に、且つ、q軸目標電流Iqtが交点q軸座標Iqx(変数であり、「第1交点q軸座標」という)に、夫々、決定される(即ち、「Idt=Idx、Iqt=Iqx」)。ステップS410では、補償指示電流Imr、及び、電圧制限円Cvsに基づいて、電圧制限円d軸座標Ids(変数であり、単に、「制限円d軸座標」ともいう)が演算される。具体的には、制限円d軸座標Idsは、電圧制限円Cvsと、「Iqt=Imr」との交わる点のd軸座標である。即ち、電圧制限円Cvs上において、q軸目標電流Iqtに補償指示電流Imrが代入された場合のd軸目標電流Idtの値(座標)である(後述の式(2)参照)。そして、ステップS420では、d軸目標電流Idtが電圧制限円d軸座標Idsに、且つ、q軸目標電流Iqtが補償指示電流Imrに一致するように、夫々、決定される(即ち、「Idt=Ids、Iqt=Imr」)。
ステップS430では、d軸目標電流Idtが「0」に、且つ、q軸目標電流Iqtがq軸最大電流値iqm(所定値)に、夫々、決定される(即ち、「Idt=0、Iqt=iqm」)。ステップS440では、d軸目標電流Idtが「0」に、且つ、q軸目標電流Iqtが補償指示電流Imrに一致するように、夫々、決定される(即ち、Idt=0、Iqt=Imr)。
ステップS450では、d軸目標電流Idtが交点d軸座標Idx(変数であり、「第2交点d軸座標」という)に、且つ、q軸目標電流Iqtが交点q軸座標Iqx(変数であり、「第2交点q軸座標」という)に、夫々、決定される(即ち、「Idt=Idx、Iqt=−Iqx」)。ステップS460では、ステップS410と同様に、補償指示電流Imr、及び、電圧制限円Cvsに基づいて、制限円d軸座標Ids(電圧制限円Cvs上において、「Iqt=Imr」の場合のd軸目標電流Idtの値)が演算される。そして、ステップS470にて、d軸目標電流Idtが制限円d軸座標Idsに、且つ、q軸目標電流Iqtが補償指示電流Imrに一致するように、夫々、決定される(即ち、「Idt=Ids、Iqt=Imr」)。
ステップS480では、d軸目標電流Idtが「0」に、且つ、q軸目標電流Iqtがq軸最小電流値−iqm(所定値)に、夫々、決定される(即ち、「Idt=0、Iqt=−iqm」)。ステップS490では、d軸目標電流Idtが「0」に、且つ、q軸目標電流Iqtが補償指示電流Imrに一致するように、夫々、決定される(即ち、Idt=0、Iqt=Imr)。以上、車輪スリップ抑制制御の非実行時の処理の流れについて説明した。
≪車輪スリップ抑制制御の実行時の処理の流れ≫
次に、図5のフロー図を参照して、車輪スリップ抑制制御が実行されている場合の目標電流演算ブロックIMTでの処理の流れについて説明する。ステップS210からステップS240までの処理は、共通であるため、説明は省略する。
ステップS550からステップS630までの処理は、ステップS250からS330までの処理と同様である。また、d軸、q軸目標電流Idt、Iqtの決定において、ステップS700からステップS790までの処理が、ステップS400からステップS490までの処理と同様である。従って、図4を参照して説明した車輪スリップ抑制制御が実行されていない場合の処理が、図5を参照して説明する、車輪スリップ抑制制御が実行されている場合の処理として読み替えられ得る。具体的には、各ステップ記号の前半部において、「S2」が「S5」に、「S3」が「S6」に、「S4」が「S7」に、夫々読み替えられたものが、車輪スリップ抑制制御の実行時における処理の説明に該当する。
≪電流制限円Cisと電圧制限円Cvsとの相互関係における目標電流ベクトルImt(Idt、Iqt)≫
次に、図6の特性図を参照して、目標電流ベクトルImt(Idt、Iqt)の決定処理(即ち、ステップS400からステップS490までの処理、及び、ステップS700からステップS790までの処理)について説明する。なお、ステップS400〜S440、及び、ステップS700〜S740は、電気モータMTRが正転方向に駆動される場合である(即ち、「Imr≧0」)。また、ステップS450〜S490、及び、ステップS750〜S790は、電気モータMTRが逆転方向に駆動される場合に対応する(即ち、「Imr<0」)。
電流制限円Cisは、駆動回路DRV(特に、ブリッジ回路BRG)を構成する、スイッチング素子の最大定格値(定格電流iqm)に基づいて決定される。ここで、最大定格値は、スイッチング素子(パワーMOS−FET等)に流し得る電流、印加可能な電圧、電力損失等の最大許容値として定められている。
具体的には、電流制限円Cisは、dq軸電流特性(Idt−Iqt平面)において、原点O(「Idt=0、Iqt=0」の点)を中心とする円として表現される。さらに、電流制限円Cisの半径は、スイッチング素子SUX〜SWZの許容電流値iqm(所定値)である。即ち、電流制限円Cisは、q軸と点(0、iqm)、(0、−iqm)で交わり、d軸と点(−iqm、0)、(iqm、0)で交わる。電流制限円Cisは、dq軸電流特性において、式(1)にて決定される。
Idt+Iqt=iqm …式(1)
さらに、電圧制限円Cvsは、電気モータMTRのdq軸電流特性において、式(2)にて決定される。
{Idt+(φ/L)}+Iqt={Eba/(L・ω)} …式(2)
ここで、「Eba」は電源電圧(即ち、蓄電池BAT、発電機ALTの電圧)、「L」は相インダクタンス、「φ」は鎖交磁束数(磁石の強さ)である。また、「ω」は、電気モータMTRの電気角速度である。なお、電気角速度ωは、電気モータMTRの電気角θ(電気モータMTRの磁界の一周期分を2π[rad]として表記した角度)の時間変化量であり、回転角Mkaから演算される。
電圧制限円Cvsは、中心Pcn(idc、0)の座標が(−(φ/L)、0)であり、半径が「Eba/(L・ω)」の円として表現される。電源電圧Ebaは所定値(定数)であり、回転速度dMkが大きいほど、電気角速度ωは大となる。このため、回転速度dMkが速いほど、電圧制限円Cvsの半径は小さくなる。逆に、回転速度dMkが遅いほど、電圧制限円Cvsの半径が大きくなる。
電気モータMTRの回転速度dMk(即ち、電気角速度ω)が相対的に大きい場合が、電圧制限円Cvs:aにて図示される。この状態では、電流制限円Cisと電圧制限円Cvs:aとの相互関係において、電流制限円Cisと電圧制限円Cvs:aとは、2つの点Pxa:a、Pxb:aにて交差する。この状態では、第1交点Pxa:aは第2象限にあり、第2交点Pxb:aは第3象限にあるため、ステップS280、S310、S580、S610の判定処理は否定される。
なお、2つの交点Pxa、Pxbのうちで、q軸目標電流Iqtが正符号である交点Pxa(第1交点)は、電気モータMTRの正転方向に対応している。また、2つの交点Pxa、Pxbのうちで、q軸目標電流Iqtが負符号である交点Pxb(第2交点)は、電気モータMTRの逆転方向に対応している。
この状態で、電気モータMTRが正転駆動されるように、「Imr=iq1(>Iqx)」であれば、ステップS290、S590の判定処理が肯定される。そして、ステップS400、S700にて、「Idt=Idx、Iqt=Iqx」が決定される。即ち、第1交点Pxaの座標(Idx、Iqx)に基づいて、目標電流ベクトルImtが、dq軸の各成分において、第1交点d軸座標Idxと第1交点q軸成分Iqxに制限される。
また、電気モータMTRが逆転駆動されるように、「Imr=iq4(<−Iqx)」であれば、ステップS320、S620の判定処理が肯定される。そして、ステップS450、S750にて、「Idt=Idx、Iqt=−Iqx」が決定される。即ち、第2交点Pxbの座標(Idx、−Iqx)に基づいて、目標電流ベクトルImtが、dq軸の各成分において、第2交点d軸座標Idxと第2交点q軸成分−Iqxに制限される。
電気モータMTRへの通電において、電流フィードバック制御において、実際に流し得るdq軸の電流は、電流制限円Cisと電圧制限円Cvsとが重複する領域(網掛けで示す、通電可能領域)である。通電可能領域を外れて制御された場合には、電気モータMTRの駆動において非効率的であり、時には、スイッチング素子に過負荷(定格電流を超えた電流)が掛かる場合が生じ得る。
通電可能領域の境界上にある、交点Pxa:a、Pxb:aは、出力(単位時間当たりの仕事量であり、仕事率)が最大となる点である。このため、回転速度dMkが相対的に大きく、且つ、補償指示電流Imrの絶対値が相対的に大きい場合には、電気モータMTRの出力(仕事率)が最大化されるよう、目標電流Imtとして、ベクトルImt:1(原点Oから第1交点Pxa:aに向かうベクトル)、ベクトルImt:4(原点Oから第2交点Pxb:aに向かうベクトル)が決定される。
q軸目標電流Iqtが正符号である第1交点Pxa:aは、電気モータMTRが正転方向に駆動される場合の出力最大点である。例えば、制動操作部材BPが急操作され、電気モータMTRが停止している状態から急加速される場合に、第1交点Pxa:aが、目標電流ベクトルImt:1として決定される。目標電流ベクトルImt(Idt、Iqt)が、第1交点Pxa(Idx、Iqx)に決定されることによって、最も効率的、且つ、高応答で、実際の押圧力Fpaが増加され得る。
q軸目標電流Iqtが負符号である第2交点Pxb:aは、電気モータMTRが逆転方向に駆動される場合の出力最大点である。例えば、電気モータMTRが正転方向に駆動されている状態で、車輪スリップ抑制制御が開始され、電気モータMTRが急停止される場合に、第2交点Pxb:aが、目標電流ベクトルImt:4として決定される。目標電流ベクトルImt(Idt、Iqt)が、第2交点Pxb(Idx、−Iqx)に決定されることによって、最も効率的、且つ、高応答で、実際の押圧力Fpaが減少され得る。
一方、補償指示電流Imrの絶対値が相対的に小さい場合(例えば、「Imr=iq2(<Iqx)」、「Imr=iq5(>−Iqx)」の場合)には、ステップS290、S320、S590、及び、S620の判定処理が否定される。そして、ステップS410、S460、S710、及び、S760にて、補償指示電流Imr、及び、電圧制限円Cvsに基づいて、電圧制限円d軸座標Idsが演算される。制限円d軸座標Idsは、電圧制限円Cvsにおいて、q軸目標電流Iqtが補償指示電流Imrである場合の、d軸目標電流Idtの値(座標)である。具体的には、式(2)のq軸目標電流Iqtに、補償指示電流Imrが代入されて演算されたd軸目標電流Idtが、制限円d軸座標Idsとして採用される。ステップS420、S470、S720、及び、S770では、「Idt=Ids、Iqt=Imr」が決定される。即ち、制限円d軸座標Idsによってq軸電流が制限されることによって、目標電流Imtが、ベクトルImt:2、Imt:5として決定される。この場合においても、d軸目標電流Idtが、通電可能領域で十分に確保されているため、電気モータMTRの応答性が向上され得る。加えて、d軸目標電流Idtが、電圧制限円Cvs上に設定されため、電気モータMTRが効率的に駆動され、発熱が低減され得る。
回転速度dMkが相対的に小さい場合が、電圧制限円Cvs:bにて図示される。この状態では、電流制限円Cisと電圧制限円Cvs:bとの相互関係において、電流制限円Cisと電圧制限円Cvs:bとは、点Pxa:b、Pxb:bにて交差する。この状態では、第1交点Pxa:bは第1象限にあり、第2交点Pxb:bは第4象限にあるため、各ステップS280、S310、S580、S610の判定処理は肯定される。
この状態で、電気モータMTRが正転駆動されるように、「Imr=iq3(>iqm)」であれば、ステップS300、S600の判定処理が肯定される。そして、ステップS430、S730にて、「Idt=0、Iqt=iqm」が決定される。即ち、目標電流ベクトルImtとして、ベクトルImt:3(原点Oから点(0、iqm)に向かうベクトル)が演算される。また、電気モータMTRが逆転駆動されるように、「Imr=iq6(<−iqm)」であれば、ステップS330、S630の判定処理が肯定される。そして、ステップS480、S780にて、「Idt=0、Iqt=−imq」が決定される。
回転速度dMkが相対的に小さい場合には、弱め磁束制御は不要であり、「Idt=0」とされる。d軸電流とq軸電流とは、トレードオフ関係にある。このため、d軸目標電流Idtが「0」にされることによって、電気モータMTRへの通電において、トルク方向に作用するq軸目標電流Iqtが最大限に利用され得る。
回転速度dMkがさらに小さく、電気モータMTRが略停止している場合が、電圧制限円Cvs:cにて図示される。この状態では、電流制限円Cisは、電圧制限円Cvs:cに包含され、交点Pxは存在しない。従って、上記同様に、各ステップS280、S310、S580、S610の判定処理は肯定される。さらに、各ステップS300、S330、S600、S630の判定処理が否定される。そして、各ステップS440、S490、S740、S790にて、「Idt=0、Iqt=Imr」が決定される。この場合においても、弱め磁束制御は不要であり、必要とされる補償指示電流Imr(即ち、要求トルク)のみに基づいて、電気モータMTRが駆動される。
また、回転速度dMkが相対的に小さい場合には、通電可能領域の境界上にある、点(0、iqm)、(0、−iqm)が出力最大の点になる。このため、補償指示電流Imrの絶対値が、q軸最大電流値iqmを超えて、指示される場合には、補償指示電流Imrの絶対値は、q軸最大電流値(電流定格値)iqmに制限される。一方、補償指示電流Imrの絶対値が、q軸最大電流値iqm未満である場合には、補償指示電流Imrの制限は行われず、補償指示電流Imrが、そのまま、目標電流ベクトルImtのq軸成分とされる。
<スイッチング制御ブロックSWTでの処理、及び、3相ブラシレスモータの駆動回路DRV>
図7の概略図を参照して、スイッチング制御ブロックSWTでの処理、及び、3相ブラシレスモータの駆動回路DRVについて説明する。3相ブラシレスモータMTRは、U相コイルCLU、V相コイルCLV、及び、W相コイルCLWの3つのコイル(巻線)を有する。電気モータMTRには、電気モータMTRの回転角(ロータ位置)Mkaを検出する回転角センサMKAが設けられる。回転角Mkaは、コントローラECUのスイッチング制御ブロックSWTに入力される。
≪スイッチング制御ブロックSWTでの処理≫
先ず、スイッチング制御ブロックSWTでの処理について説明する。スイッチング制御ブロックSWTでは、目標電流Imt、実際の電流値(検出値)Ima、及び、電気モータMTRの回転角Mka(検出値)に基づいて、3相ブリッジ回路BRGのスイッチング素子SUX、SUZ、SVX、SVZ、SWX、SWZ(即ち、SUX〜SWZ)の駆動信号Sux、Suz、Svx、Svz、Swx、Swz(即ち、Sux〜Swz)が決定される。
スイッチング制御ブロックSWTでは、目標電流Imtの大きさ、及び、予め設定される特性(演算マップ)に基づいて、パルス幅のデューティ比(一周期に対するオン時間の割合)が決定される。併せて、目標電流Imtの符号(正、又は、負)に基づいて、電気モータMTRの回転方向が決定される。例えば、電気モータMTRの回転方向は、正転方向が正(プラス)の値、逆転方向が負(マイナス)の値として設定される。入力電圧(蓄電池BATの電圧)、及び、デューティ比Dttによって最終的な出力電圧が決まるため、電気モータMTRの回転方向と出力トルクが決定される。具体的には、デューティ比Dttが大きいほど、スイッチング素子において、単位時間当りの通電時間が長くされ、より大きな電流が電気モータMTRに流され、その出力(回転動力)が大とされる。
スイッチング制御ブロックSWTは、第1変換演算ブロックIHA、目標電圧演算ブロックEDQ、非干渉制御ブロックHKC、修正電圧演算ブロックEDQS、第2変換演算ブロックEMT、目標デューティ演算ブロックDTT、及び、駆動信号演算ブロックSDRにて構成される。電気モータMTRは、所謂、ベクトル制御で駆動される。
第1変換演算ブロックIHAにて、実電流Ima、及び、回転角Mkaに基づいて、変換実電流Ihaが演算される。変換実電流Ihaは、実電流Imaが3相−2相変換され、さらに、固定座標から回転座標へ変換されたものである。変換実電流Ihaは、dq軸(ロータ固定座標)におけるベクトルであり、d軸成分(「d軸実電流」ともいう)Ida、及び、q軸成分(「q軸実電流」ともいう)Iqaにて形成される。
第1変換演算ブロックIHAでは、実電流Imaが、3相−2相変換される。実電流Imaは、ブリッジ回路BRGの各相(U相、V相、W相)の総称であり、具体的には、U相実電流Iua、V相実電流Iva、及び、W相実電流Iwaにて構成される。3つの信号を同時に扱うためには、3次元の空間での計算が必要となる。計算を容易化するため、理想的な3相交流では「Iua+Iva+Iwa=0」が成立することを利用し、3相の実電流Ima(Iua、Iva、Iwa)が、2相の実電流Ina(Iα、Iβ)に変換される(所謂、クラーク変換)。
3相の実電流(検出値)Iua、Iva、Iwaは、クラーク変換によって、2相の実電流Iα、Iβに変換される。即ち、対称3相交流(120度ずつ位相をずらした3相交流)の実電流Iua、Iva、Iwaが、それと等価な2相交流の実電流Iα、Iβに変換される。
さらに、第1変換演算ブロックIHAでは、回転角Mkaに基づいて、固定座標(静止座標)から回転座標への座標変換が行われ、変換実電流Ihaが演算される。変換後の実電流Ihaは、d軸成分(d軸実電流)Ida、及び、q軸成分(q軸実電流)Iqaにて形成される。即ち、クラーク変換された電流値Inaはロータを流れる電流であるため、ロータ固定座標(回転座標であり、dq軸座標)に座標変換される(所謂、パーク変換)。回転角センサMKAからのロータ回転角Mkaに基づいて、固定座標から回転座標(dq軸座標)への変換が実行され、座標変換後の実電流Iha(Ida、Iqa)が決定される。
目標電圧演算ブロックEDQにて、目標電流ベクトルImt(Idt、Iqt)、及び、パーク変換後の実電流Iha(Ida、Iqa)に基づいて、目標電圧ベクトルEdqが演算される。ベクトル制御では、「目標電流のd軸、q軸成分Idt、Iqt」が、「実電流のd軸、q軸成分Ida、Iqa」に一致するように、所謂、電流フィードバック制御が実行される。従って、目標電圧演算ブロックEDQでは、「d軸、q軸目標電流Idt、Iqt」、及び、「d軸、q軸実電流Ida、Iqa」の偏差(電流偏差)に基づいて、PI制御が行われる。PI制御では、P制御(比例制御であり、目標値と実施値との偏差に応じて、該偏差に応じて制御)と、I制御(積分制御であり、該偏差の積分値に応じて制御)とが並列に行われる。
具体的には、目標電圧演算ブロックEDQでは、目標電流Imtと変換実電流Ihaとの偏差に基づいて、該電流偏差が減少するよう(即ち、偏差が「0」に近づくよう)、目標電圧Edqが決定される。目標電圧Edqは、dq軸におけるベクトルであり、d軸成分(「d軸目標電圧」ともいう)Edt、及び、q軸成分(「q軸目標電圧」ともいう)Eqtにて構成されている。
非干渉制御ブロックHKCでは、目標電圧Edt、Eqtを修正するための干渉成分が演算される。これは、d軸電圧が増加されると、d軸電流だけが増加するのではなく、q軸電流も変化することに因る(「干渉成分」という)。この干渉成分は、q軸電流についても存在する。加えて、非干渉制御ブロックHKCでは、逆起電力についても考慮される。電気モータMTRが回転している場合には、電流を減らすように作用する逆起電力が生じることに因る。
具体的には、非干渉制御ブロックHKCでは、q軸電流干渉の補償成分が、電気角速度ω、q軸目標電流Iqt、及び、コイル・インダクタンスLに基づいて、「−ω・Iqt・L」として演算される。同様に、d軸電流干渉の補償成分が、「ω・Idt・L」として演算される。また、逆起電力の補償成分は、電気角速度ω、及び、磁石の界磁磁束φに基づいて、「ω・φ」として演算される。そして、各々の演算結果が、補償値Hkcとして、修正電圧演算ブロックEDQSに入力される。
修正電圧演算ブロックEDQSでは、目標電圧ベクトルEdq(Edt、Eqt)、及び、補償値Hkcに基づいて、修正電圧ベクトルEdqs(Eds、Eqs)が演算される。ここで、修正電圧ベクトルEdqs(Eds、Eqs)は、最終的な電圧の目標ベクトルであり、目標電圧ベクトルEdqが補償値Hkcによって修正されたものである。具体的には、修正電圧Edqsのd軸成分Eds、q軸成分Eqsは、下記の式(3)、(4)にて演算される。
Eds=Edt−ω・Iqt・L …式(3)
Eqs=Eqt+ω・Idt・L+ω・φ …式(4)
なお、式(3)の第2項がq軸電流干渉の補償項である。また、式(4)の第2項がd軸電流干渉の補償項であり、第3項が逆起電力の補償項である。
第2変換演算ブロックEMTにて、修正電圧ベクトルEdqs、及び、回転角Mkaに基づいて、最終的な目標電圧Emtが演算される。目標電圧Emtは、ブリッジ回路BRGの各相の総称であり、U相目標電圧Eut、V相目標電圧Evt、及び、W相目標電圧Ewtにて構成される。
先ず、第2変換演算ブロックEMTでは、回転角Mkaに基づいて、修正電圧ベクトルEdqsが、回転座標から固定座標に逆座標変換されて、2相の目標電圧Eα、Eβが演算される(所謂、逆パーク変換)。そして、空間ベクトル変換によって、2相の目標電圧Eα、Eβが、3相の目標電圧Emt(各相の電圧目標値Eut、Evt、Ewt)に逆変換される。
目標デューティ演算ブロックDTTにて、各相の目標電圧Emtに基づいて、各相のデューティ比(目標値)Dttが演算される。デューティ比Dttは、各相の総称であり、U相デューティ比Dut、V相デューティ比Dvt、及び、W相デューティ比Dwtにて構成される。具体的には、演算特性CDttに従って、各相の電圧目標値Emtが「0」から増加するに伴って、デューティ比Dttが「0」から単調増加するように演算される。
駆動信号演算ブロックSDRにて、デューティ比Dttに基づいて、ブリッジ回路BRGの各相を構成する、スイッチング素子SUX〜SWZを駆動するための信号Sux〜Swzが決定される。各駆動信号Sux〜Swzに基づいて、各スイッチング素子SUX〜SWZのオン/オフが切り替えられ、電気モータMTRが駆動される。以上、スイッチング制御ブロックSWTでの処理について説明した。
≪駆動回路DRV≫
次に、駆動回路DRVについて説明する。駆動回路DRVは、3相ブリッジ回路BRG、及び、安定化回路LPFにて構成される。駆動回路DRVは、電気モータMTRを駆動する電気回路であり、スイッチング制御ブロックSWTによって制御される。
ブリッジ回路BRG(インバータ回路ともいう)は、6つのスイッチング素子(パワートランジスタ)SUX、SUZ、SVX、SVZ、SWX、SWZ(SUX〜SWZ)にて形成される。駆動回路DRV内のスイッチング制御ブロックSWTからの各相の駆動信号Sux、Suz、Svx、Svz、Swx、Swz(Sux〜Swz)に基づいて、ブリッジ回路BRGが駆動され、電気モータMTRの出力が調整される。
6つのスイッチング素子SUX〜SWZは、電気回路の一部をオン又はオフできる素子である。例えば、スイッチング素子SUX〜SWZとして、MOS−FET、IGBTが採用される。ブラシレスモータMTRでは、回転角(ロータ位置)の検出値Mkaに基づいて、ブリッジ回路BRGを構成するスイッチング素子SUX〜SWZが制御される。そして、3つの各相(U相、V相、W相)のコイルCLU、CLV、CLWの電流の方向(即ち、励磁方向)が、順次切り替えられ、電気モータMTRが回転駆動される。即ち、ブラシレスモータMTRの回転方向(正転方向、或いは、逆転方向)は、ロータと励磁する位置との関係によって決定される。ここで、電気モータMTRの正転方向は、加圧ユニットKAUによる押圧力Fpaの増加に対応する回転方向であり、電気モータMTRの逆転方向は、押圧力Fpaの減少に対応する回転方向である。
ブリッジ回路BRGと電気モータMTRとの間の実際の電流Ima(各相の総称)を検出する電流センサIMA(総称)が、3つの各相(U相、V相、W相)に設けられる。具体的には、U相実電流Iuaを検出するU相電流センサIUA、V相実電流Ivaを検出するV相電流センサIVA、及び、W相実電流Iwaを検出するW相電流センサIWAが、各相に設けられる。検出された各相の電流Iua、Iva、Iwaは、スイッチング制御ブロックSWTに、夫々、入力される。
そして、スイッチング制御ブロックSWTにおいて、上述した電流フィードバック制御が実行される。実際の電流Imaと目標電流Imtとの偏差eImに基づいて、デューティ比Dttが修正(微調整)される。この電流フィードバック制御によって、実際値Imaと目標値Imtとが一致するように(即ち、電流偏差eImが「0」に近づくように)制御される。結果、高精度なモータ制御が達成され得る。
駆動回路DRVは、電力源(蓄電池BAT、発電機ALT)から電力の供給を受ける。供給された電力(電圧)の変動を低減するために、駆動回路DRVには、安定化回路LPFが設けられる。安定化回路LPFは、少なくとも1つのコンデンサ(キャパシタ)、及び、少なくとも1つのインダクタ(コイル)の組み合わせにて構成され、所謂、LC回路である。以上、駆動回路DRVについて説明した。
<作用・効果>
図8の時系列線図を参照して、本発明に係る車両の制動制御装置BCSの作用・効果について説明する。運転者が、制動操作部材BPを急操作し、実際の押圧力Fpaが増加する途中で、車輪スリップ抑制制御(例えば、アンチスキッド制御)が開始される状況が想定されている。電流フィードバック制御によって高精度に制御されているため、図8において、q軸目標電流Iqtとq軸実電流Iqaとは重なっており、d軸目標電流Idtとd軸実電流Idaとは重なっている。
時点t0にて、運転者によって、制動操作部材BPの急操作が開始され、制動操作量Bpaが「0」から増加し始める。時点t1以降は、制動操作量Bpaは、値bp1で一定に維持される。制動操作量Bpaの増加に従い、一点鎖線で示すように、指示押圧力Fpsが演算され、指示押圧力Fpsが、そのまま、目標押圧力Fptとして決定される(即ち、「Fpt=Fps」)。即ち、目標押圧力Fptが、「0」から、値bp1に対応する値fp1にまで増加される。しかし、電気モータMTRの起動(正転方向への回転開始)には時間遅れが存在し、実線で示すように、実際の押圧力Fpaは、目標押圧力Fptよりも緩やかな勾配で、「0」から増加する。
電気モータMTRが停止、又は、低速で回転している場合には、弱め磁束制御は不要である。このため、制動操作開始直後(時点t1の直後)は、d軸電流Idt、Idaは「0」であり、q軸電流Iqt、Iqaのみが発生されている。そして、電気モータMTRの回転速度が増加してくると、d軸目標電流Idtが、値−id2に向けて、「0」から減少される(d軸目標電流Idtの絶対値が増加される)。d軸目標電流Idtとq軸目標電流Iqtとはトレードオフ関係にあるため、q軸目標電流Iqtは、q軸最大電流値iqmから減少される。
実際の押圧力Fpaの増加に伴い、車輪スリップ状態量Slpが増大する。そして、実際の押圧力Fpaが、値fp2に達した時点t2にて、アンチスキッド制御の開始条件が満足され、アンチスキッド制御が開始される。アンチスキッド制御の実行開始時点t2にて、目標押圧力Fptは、指示押圧力Fpsから該時点t2における実際の押圧力Fpaの値fp2にまで急減される。即ち、目標押圧力Fptは、スリップ抑制制御の実行開始時(時点t2)の実際の押圧力Fpa(値fp2)に基づいて、指示押圧力Fpsが減少されて修正されて演算される。具体的には、指示押圧力Fpsが、「制御実行開始時における実際の押圧力Fpaの値fp2」にまで急減するように修正されて、最終的な目標押圧力Fptが決定される。そして、時点t2における、目標押圧力Fptが基準とされて、時点t2以降の目標押圧力Fptが演算される。
また、時点t2にて、電気モータMTRの正転方向への運動が急停止され、逆転方向に運動開始されるよう、電流制限円Cisと電圧制限円Cvsとの相互関係に基づいて、目標電流ベクトルImtが決定される。具体的には、目標電流ベクトルImt(Idt、Iqt)が、第2交点d軸座標Idx、及び、第2交点q軸座標Iqxによって制限されて決定される(図5のステップS750、及び、図6の目標電流ベクトルImt:4を参照)。
時点t2にて、電気モータMTRの急停止が、効率的に指示されるため、実押圧力Fpaは、値fp2から値fp3にまで、僅かにオーバシュートするが、その後、素早く減少される。時点t3にて、目標押圧力Fptと実押圧力Fpaとが一致する。時点t3以降は、車輪スリップ状態量Slpが適正範囲内に収まるように、目標押圧力Fptの増加、減少が繰り返される。即ち、一般的なアンチスキッド制御が継続される。
スリップ抑制制御の実行開始時の実際の押圧力(検出値)Fpaに基づいて指示押圧力Fpsが修正されることによって、最終的な目標押圧力Fptが演算される。このため、スリップ抑制制御の実行開始時に、目標押圧力Fptと実押圧力Fpaとの偏差eFpが生じない。結果、押圧力フィードバック制御と車輪スリック抑制制御との干渉によって、実押圧力Fpaの減少が妨げられることが、適切に回避され得る。即ち、スリップ抑制制御の実行開始時において、押圧力上昇の時間遅れに起因して、車輪スリップが過大となることが抑制される。
加えて、スリップ抑制制御の実行開始時に、電流制限円Cisと電圧制限円Cvsとの相互関係に基づいて、目標電流ベクトルImt(Idt、Iqt)が決定される。具体的には、電流制限円Cisと電圧制限円Cvsとの第2交点Pxb(Idx、−Iqx)が演算され、この第2交点Pxbが目標電流ベクトルImt(Idt、Iqt)として演算される。ここで、第2交点Pxb(Idx、−Iqx)は、2つの交点Pxa、Pxbのうちで、q軸目標電流Iqtが逆転方向(q軸目標電流Iqtが負符号)に指示される方である。電流制限円Cisと電圧制限円Cvsとが重なる部分は、電気モータMTRの通電可能領域であり、第2交点Pxb(Idx、−Iqx)は、電気モータMTRが最も効率的に逆転方向に駆動される作動点である。このため、正転方向に運動している、電気モータMTRが、直ちに停止され、逆転方向に駆動される。結果、過大な車輪スリップが抑制され、スリップ状態量Slpが適正範囲内に収まるように、車輪スリップ抑制制御が実行され得る。
<他の実施形態>
以下、他の実施形態について説明する。他の実施形態においても、上記同様の効果(回転中の電気モータMTRの迅速な停止と、これによる過大な車輪スリップの抑制)を奏する。
上記実施形態では、式(2)を用いて、電圧制限円Cvsが演算されることが例示された。電圧制限円Cvsの演算において、電気モータMTRに電流が流されることに起因する電圧降下が考慮され得る。電圧降下は、d軸電流においては、「(R・Iqa)/(L・ω)」として考慮され、q軸電流においては、「(R・Ida)/(L・ω)」として考慮される。具体的には、式(5)にて、電圧制限円Cvsが演算される。
{Idt+(φ/L)+(R・Iqa)/(L・ω)}+{(R・Ida)/(L・ω)−Iqt}={Eba/(L・ω)} …式(5)
ここで、「Eba」は電源電圧(即ち、蓄電池BAT、発電機ALTの電圧)、「L」は相インダクタンス、「φ」は鎖交磁束数(磁石の強さ)、「R」は配線・巻線抵抗である。また、「ω」は、電気モータMTRの電気角速度であり、回転角Mkaに基づいて演算される。さらに、「Ida」はd軸実電流、「Iqa」はq軸実電流であり、電流センサIMAの検出値Imaに基づいて演算される(図7参照)。
式(3)では、d軸、q軸実電流Ida、Iqaに基づいて、電圧降下が考慮された。d軸、q軸実電流Ida、Iqaに代えて、前回の演算周期のd軸、q軸目標電流Idt[n-1]、Iqt[n-1]が採用される。即ち、前回の演算周期のd軸、q軸目標電流Idt[n-1]、Iqt[n-1]に基づいて電圧降下が考慮され、今回の演算周期のd軸、q軸目標電流Idt[n]、Iqt[n]が演算され得る。ここで、記号末尾の記号[n]は今回演算周期を表し、記号[n-1]は前回演算周期を表す。具体的には、式(6)にて、電圧制限円Cvsが演算される。
{Idt[n]+(φ/L)+(R・Iqt[n-1])/(L・ω)}+{(R・Idt[n-1])/(L・ω)−Iqt[n]}={Eba/(L・ω)} …式(6)
式(5)、又は、式(6)に示すように、電圧降下が考慮されることにより、より高精度な電気モータMTRの駆動が達成され得る。
上記実施形態では、電気モータMTRの電気角速度ωの演算において、電気モータMTRの回転角Mka(機械角)に基づいて電気角θが演算され、電気角θが時間微分されて、電気角速度ωが演算された。即ち、「Mka→θ→ω」の順にて、電気角速度ωが決定された。これに代えて、回転角Mkaに基づいて回転速度dMkが演算され、回転速度dMkに基づいて演算され電気角速度ωが演算され得る。即ち、「Mka→dMk→ω」の順で、電気角速度ωが決定され得る。しかし、何れの場合であっても、dq軸電流特性における電圧制限円Cvsは、回転角センサMKAによって検出される回転角Mkaに基づいて演算される。
上記実施形態では、ディスク型制動装置(ディスクブレーキ)の構成が例示された。この場合、摩擦部材MSはブレーキパッドであり、回転部材KTはブレーキディスクである。ディスク型制動装置に代えて、ドラム型制動装置(ドラムブレーキ)が採用され得る。ドラムブレーキの場合、キャリパCPに代えて、ブレーキドラムが採用される。また、摩擦部材MSはブレーキシューであり、回転部材KTはブレーキドラムである。
上記実施形態では、加圧ユニットKAUによって、1つの車輪WHに制動力が付与されるものが例示された。しかし、加圧ユニットKAUによって、複数の車輪WHの制動力が発生され得る。この場合、流体路HWCに、複数のホイールシリンダWCが接続される。
さらに、加圧シリンダKCLとして、2つの加圧ピストンによって区画された、2つの液圧室を有するものが採用され得る。即ち、加圧シリンダKCLに、タンデム型の構成が採用される。そして、一方の液圧室に、4つの車輪WHのうちの2つのホイールシリンダWCが接続され、他方の液圧室に、4つの車輪WHのうちの残りの2つのホイールシリンダWCが接続される。これにより、加圧シリンダKCLを液圧源とした、所謂、前後型、又は、ダイアゴナル型の流体構成が形成され得る。
上記実施形態では、電気モータMTRの回転動力が、制動液を介して、ホイールシリンダWCの液圧に変換され、車輪WHに制動力が発生される、液圧式の制動制御装置の構成が例示された。これに代えて、制動液が用いられない、電気機械式の制動制御装置が採用され得る。この場合、KAUは、キャリパCPに搭載される。さらに、押圧力センサFPAとして、液圧センサに代えて、推力センサが採用される。例えば、推力センサは、図1の「(FPA)」にて示すように、動力伝達機構DDKと加圧ピストンPKCとの間に設けられ得る。
さらに、前輪用として、制動液を介した液圧式の加圧ユニットが採用され、後輪用として、電気機械式の加圧ユニットが採用された、複合型の構成が形成され得る。
BP…制動操作部材、MS…摩擦部材、KT…回転部材、MTR…電気モータ(3相ブラシレスモータ)、KAU…加圧ユニット、ECU…コントローラ、DRV…駆動回路、BPA…操作量センサ、MKA…回転角センサ、IMA…電流センサ、FPA…押圧力センサ、Cvs…電圧制限円、Cis…電流制限円、Fps…指示押圧力、Fpt…目標押圧力、Fpa…実際の押圧力。


Claims (1)

  1. 車両の車輪に対する要求制動力に応じた指示押圧力に基づいて電気モータを駆動し、前記車輪に固定される回転部材に摩擦部材を押圧して前記車輪に制動力を発生する車両の制動制御装置であって、
    前記車輪の速度を検出する車輪速度センサと、
    前記回転部材に対する前記摩擦部材の実際の押圧力を検出する押圧力センサと、
    前記指示押圧力に基づいて目標押圧力を演算し、該目標押圧力と前記実際の押圧力とが一致するように前記電気モータを制御するコントローラと、
    を備え、
    前記コントローラは、
    前記車輪の速度に基づいて前記車輪のスリップ度合を表すスリップ状態量を演算し、該スリップ状態量に基づいて、前記車輪のスリップ度合を低減するスリップ抑制制御を実行し、
    前記スリップ抑制制御の実行開始時に、前記指示押圧力を、前記実行開始時における前記実際の押圧力の値にまで急減して前記目標押圧力を演算する、車両の制動制御装置。


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