JP6842551B2 - 制動制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の制動を制御する制動制御装置に関する。
従来、車両の衝突を防ぐために自動で車両を制動する制動制御装置が使用されていた。このような車両の衝突を防ぐための制動制御装置においては、緊急的なブレーキを目的としているために、制動時において車両の乗員に与えるフィーリングについてはあまり問題とされていなかった、
これに対して、近年では、制動制御装置が、車両を自動的に駐車する場面や、渋滞時における前車を追従する場面で使用されるようになってきている。このような、車両を駐車する場面や、渋滞時における前車追従する場面においては、比較的低速な速度域であるので、車両の乗員は、制動時の車両の挙動に敏感になる。このため、このような場面においては、乗員に対して、制動が強すぎるという急ブレーキ感や、減速が不足しているという減速不足感や、車速変化が激しいギクシャク感等を与えないようにすることが要請されている。
制動制御装置においては、目標速度や目標停止距離を制御するために、一般的には、フィードバック制御が行われている。
例えば、駐車支援時における車両の制動に関する技術として、駐車支援時における車両の速度に対する運転者の違和感や、違和感解消のためのブレーキ操作の負担を低減できるようにする技術が知られている(特許文献1参照)。
また、車両を停止させる際に、ブレーキの加圧を制御することにより車両のショックを低減する技術が知られている(特許文献2参照)。
特開2013−82376号公報 特開2007−55355号公報
例えば、車両を制動する制動装置においては、ブレーキパッド、ブレーキシュー等の摩擦部材が用いられている。この摩擦部材は、使用状況や経年劣化等によって摩擦係数が変化する。このため、制動装置に対して同じ液圧を供給して制動させた場合であっても、制動装置により発生する制動トルクが異なってしまう。
したがって、制動制御装置により同じ制御により制動装置への液圧の供給を行っていると、制動装置の状態(主には、摩擦部材の状態)によって、車両の制動時の挙動が、当初の車両の制動時の挙動(理想的には、設計上の車両の制動時の挙動に相当)と全く異なってしまい、乗員に違和感を与えてしまう虞がある。
また、制動距離を数cm単位の精度で確保することが要請される自動駐車時等においては、制動制御装置により同じ制御により制動装置への液圧の供給を行っていると、摩擦部材等の状況によっては、制動距離の精度が十分に確保できない可能性がある。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、制動装置の経年劣化等の影響によらず、安定した制動を実現することのできる技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、一観点に係る制動制御装置は、供給される液圧に応じて制動力を調整可能な制動装置を有する車両の制動制御装置であって、車両は、制動装置に供給される液圧を測定する液圧センサと、車両の加速度を検出可能な加速度情報を測定する加速度情報センサと、を有し、予め設定された係数に基づいて、車両の減速時に制動装置に供給する液圧を決定し、決定された液圧を制御装置に供給させる液圧供給制御部と、液圧と、加速度との関係に基づいて、係数を変更する候補となる係数候補を学習し、係数を係数候補に変更する係数変更部と、を備える。
本発明によれば、制動装置の経年劣化等の影響によらず、安定した制動を実現することができる。
図1は、一実施形態に係る車両の全体構成図である。 図2は、一実施形態に係る制動ECU及び制動ECUに関わる機能部の構成図である。 図3は、一実施形態に係る制動トルク係数を説明する図である。 図4は、一実施形態に係る制動トルク係数の検出を説明する図である。 図5は、一実施形態に係る制動制御を説明する図である。 図6は、一実施形態に係る制動トルク係数学習変更処理のフローチャートである。
実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、一実施形態に係る車両の全体構成図である。
制動制御装置を含む車両1は、複数(図1では、4つ)の車輪10と、車輪10のそれぞれに対応して設けられた制動装置11と、加速度情報センサの一例としての車輪速センサ12と、マスターシリンダー13と、電気制御ブースター(電制ブースター)ユニット14と、ABS(Antilock Brake System)/ESC(Electronic Stability Control)ユニット15と、配管16と、液圧センサの一例としてのマスター圧センサ17と、CAN(Control Area Network)18と、操舵アシストユニット19と、エンジンECU(電子制御装置)20と、制動制御装置の一例としての制動ECU(電子制御装置)30と、変速ユニット40と、カメラ42と、ソナー43と、加速度情報センサの一例としての加速度センサ(Gセンサ)44と、ヨーレイトセンサ45とを備える。
操舵アシストユニット19、ソナー43、電制ブースターユニット14、ABS/ESCユニット15、エンジンECU20、制動ECU30、及び変速ユニット40は、CAN18を介して、通信可能に接続されており、いずれかのユニット等が取得した各種センサの検出値を、他のユニット等が取得することができる。
マスターシリンダー13と、制動装置11とは、配管16を介して接続されている。
制動装置11は、例えば、ディスクブレーキ装置であり、車輪10と一体して回転するブレーキローターを、摩擦部材であるブレーキパッドにより挟み込むことにより、車輪10の回転を制動させる制動力を発生させる。ブレーキパッドがブレーキローターを挟み込むことにより発生する制動力は、制動装置11に供給されるブレーキフルードの圧力(液圧)により調整される。
車輪速センサ12は、車輪10と一体的に回転するセンサロータ上の凹凸に基づくパルス波形をABS/ESCユニット15に出力する。
マスター圧センサ17は、マスターシリンダ13により供給されているブレーキフルードの圧力(マスター圧)を検出し、電制ブースターユニット14に出力する。
カメラ42は、例えば、車両1の前後方向に向けて配置され、車両1の前後の空間の画像(又は映像)を取得する。カメラ42は、取得した画像(又は映像)を制動ECU30に出力する。
ソナー43は、車両1の周囲に配置され、車両1の周囲に向けて超音波を発生させ、その超音波の反射状況に基づいて、車両1の周囲の障害物との距離を特定する。
Gセンサ44は、車両1の前後の加速度を検出し、ABS/ESCユニット15に送信する。ヨーレイトセンサ45は、車両1の鉛直軸回りの回転角速度(ヨーレイト)を検出し、ABS/ESCユニット15に送信する。
マスターシリンダー13は、図示しないブレーキペダルに対する車両1の運転者による押下、又は電制ブースターユニット14の動作に応じてブレーキフルードの圧力を調整し、配管16を介してブレーキフルードを制動装置11に供給する。
電制ブースターユニット14は、マスターシリンダー13による液圧を調整する制御を行う。
ABS/ESCユニット15は、例えば、車輪速センサ12と、Gセンサ44と、ヨーレイトセンサ45と接続されており、車輪速センサ12、Gセンサ44、及びヨーレイトセンサ45による検出値(検出信号)が入力される。ABS/ESCユニット15は、マスターシリンダー13から各制動装置11との間におけるブレーキフルードの供給を、それぞれ独立して制御可能となっている。具体的には、ABS/ESCユニット15は、各車輪10の車輪速センサ12の信号に基づいて、車輪10がロックしないように、マスターシリンダー13から制動装置11に供給されるブレーキフルードの液圧の制御を行う。また、ABS/ESCユニット15は、各車輪10の車輪速センサ12の信号、ヨーレイトセンサ45による検出値等に基づいて、車両1が横滑りしないように、マスターシリンダー13から各制動装置11に供給されるブレーキフルードの液圧の制御を行う。
操舵アシストユニット19は、車両1の操舵の支援を行う。例えば、操舵アシストユニット19は、車両1の自動駐車制御時、すなわち、車両1を所定の駐車位置に自動的に移動させて停止させる制御時には、車両1が所定の駐車位置に移動するように操舵を制御する。
エンジンECU20は、CAN18を介して送信される各種センサ値等に基づいて、エンジンの動作を制御する。
制動ECU30は、カメラ42からの画像(又は映像)に基づいて、車両1の周囲の障害物等(車両、静止障害物、移動体等)や、障害物等の距離を認識する。また、制動ECU30は、ソナー43からの周囲の障害物等の距離と、カメラ42からの画像で認識した障害物等及びその距離等に基づいて、車両1の周囲の各障害物等の存在位置を特定する。また、制動ECU30は、車両1における制動制御に関わる処理を実行する。なお、制動制御に関わる処理については後述する。
変速ユニット40は、CAN18を介して送信される各種センサ値等に基づいて、エンジンから出力された動力の変速を行う。
次に、制動ECU及び制動ECUに関わる機能部について詳細に説明する。
図2は、一実施形態に係る制動ECU及び制動ECUに関わる機能部の構成図である。
制動ECU30は、目標速度/目標距離演算部32と、車体加速度演算部33と、推定加速度演算部34と、推定速度演算部35と、液圧供給制御部の一例としての圧力指令値演算部36と、初期値記憶部37と、係数変更部の一例としての制動トルク係数演算部31と、を備える。制動トルク係数演算部31、目標速度/目標距離演算部32、車体加速度演算部33、推定加速度演算部34、推定速度演算部35、及び圧力指令値演算部36は、例えば、制動ECU30内の図示しないプロセッサが、プログラムを実行することにより構成される。初期値記憶部37は、制動ECU30内の図示しないメモリにより構成される。
目標速度/目標距離演算部32は、カメラ42から入力される画像(又は映像)と、ソナー43からの周囲の障害物等の距離とに基づいて、所定の停車位置(例えば、自動駐車制御の場合には、駐車位置)までの目標速度と、目標距離とを含む速度プロファイルを決定する。なお、所定の駐車位置は、画像に基づいて決定してもよいし、画像に対する運転者の指示により決定してもよい。
車体加速度演算部33は、Gセンサ44からの検出信号に基づいて、車両1の前後の加速度(車体加速度:第1加速度)を算出する。推定加速度演算部34は、車輪速センサ12からのパルス信号に基づいて、車両1の前後の加速度(推定加速度:第2加速度)を算出(推定)する。推定速度演算部35は、車輪速センサ12からのパルス信号に基づいて、車両1の速度(推定速度)を算出(推定)する。
制動トルク係数演算部31は、目標速度及び目標距離と、車体加速度又は推定加速度とに基づいて、制動トルク係数を圧力指令値演算部36に出力する。
ここで、制動トルク係数について説明する。
図3は、一実施形態に係る制動トルク係数を説明する図である。図4は、一実施形態に係る制動トルク係数の検出を説明する図である。
車両1が制動している場合には、ニュートンの運動方程式により、図3の式(1)に示す関係が成立する。ここで、図3の各式の添え字fは、フロントを示し、rは、リアを示す。
また、車両1の制動力Ff+Frは、各車輪10に設けられた制動装置11による制動力の合計であるので、式(2)に示すように表される。式(2)において、マスター圧Pに対する各車輪の制動力に関する係数(車輪毎制動トルク係数という)をBで表すと、式(3)に示すようになる。
ここで、式(1)と、式(3)との関係から、マスター圧Pは、式(4)に示すように表される。
式(4)は、マスター圧Pと、車両1の前後加速度aとは、比例することを示している。この式(4)における、マスター圧Pと、車両1の前後加速度aとの比例係数を、式(5)に示すように、制動トルク係数Tということとする。
上記したように、マスター圧Pと、車両1の前後加速度aとは、比例するので、制動トルク係数Tは、マスター圧Pと前後加速度aとから、算出することができる。具体的には、図4に示すように、横軸を前後加速度aとし、縦軸をマスター圧Pとすると、制動トルク係数Tは、グラフの傾きとなる。
制動トルク係数Tは、ブレーキパッドの摩擦係数μによって変化するので、ブレーキパッドの使用状態や、経時的な変化等に伴って、ブレーキパッドが摩耗していない初期状態の値(設計値)とは異なった値が算出されることとなる。
図2に戻り、制動トルク係数演算部31は、制動時において、車体加速度又は推定加速度の少なくとも一方と、マスター圧とに基づいて、制動トルク係数の候補(制動トルク係数候補)を演算する。本実施形態では、所定の走行条件(演算条件)を満たしている場合の制動時における、車体加速度又は推定加速度の少なくとも一方と、マスター圧とに基づいて、制動トルク係数候補を演算する。
所定の走行条件としては、以下の条件1〜条件4の少なくともいずれか1つ以上としてもよい。
条件1:車両1の速度が所定値以下であること。
条件2:車両1の加速度(車体加速度、推定加速度)が所定値以下であること。
条件3:マスター圧が所定値以下であること。
条件4:車体加速度と、推定加速度との差が所定値以下であること。
条件1において、所定値を車両1の制動制御において想定している速度域の上限速度(例えば、自動駐車制御時における車両1の上限の速度(例えば、10km/h)としてもよく、このようにすると、想定している速度域と同様な走行状態における制動トルク係数を適切に算出することができ、この駆動トルク係数を用いることにより、想定している速度域における走行状態において高精度に制動を制御することができる。
条件2において、所定値は、自動駐車時の車両1の加速度の上限値以下としてもよく、このようにすると、自動駐車時において、同様な走行状態における制動トルク係数により制動制御することができ、この駆動トルク係数を用いることにより想定している走行状態において高精度に制動を制御することができる。
条件3における所定値は、ABS/ESCユニット15によるアンチロックブレーキが作動してしまう圧力値よりも小さい値としてもよい。このようにすると、ABS/ESCユニット15によるアンチロックブレーキの制御が行われる状態を避けて、駆動トルク係数を算出することができ、アンチロックブレーキが使用されない状態において高精度に制動を制御することができる。
条件4によると、例えば、車両1が低摩擦路面を走行していることを示す、推定加速度が車体加速度よりも大きくなってしまっている場合や、車両1が傾斜面を走行していることを示す、車体加速度が推定加速度と大きく異なってしまっている場合のように、車両1の加速度(ここでは、減速度)が制動装置11による制動以外の影響を受けてしまっていて、適切な制動トルク係数が算出できない場合において、制動トルク係数候補を算出しないようにすることができる。
また、制動トルク係数演算部31は、異なる制動時に得られた複数の制動トルク係数候補に基づいて、制動トルク係数の変更を行う所定の変更条件に該当するか否かを判定し、変更条件に該当すると判定した場合には、複数の制動トルク係数候補に基づいて、新たな制動トルク係数を決定して、圧力指令値演算部36に通知する。変更条件としては、例えば、複数の制動トルク係数候補が所定確率以上(例えば、10個の内の7個以上)で、比較的狭い値の範囲内に属することや、複数の制動トルク係数候補の平均値と、その時点の制動トルク係数とが所定値以上離れていることであってもよい。ここで、制動トルク係数演算部31が決定する新たな制動トルク係数としては、複数回の制動トルク係数候補を平均したものとしてもよく、複数回の制動トルク係数候補のいずれかとしてもよい。
制動トルク係数演算部31は、例えば、制動装置11のブレーキパッドを交換したことを示す初期設定指示を受け付けた場合には、初期値記憶部37に記憶されている制動トルク係数の初期値(設定値)を圧力指令値演算部36に通知する。これにより、制動装置11のブレーキパッドを交換した場合には、制動トルク係数を適切な初期値に戻すことができる。
圧力指令値演算部36は、制動トルク係数と、推定速度演算部35が推定した車両1の推定速度と、目標速度とに基づいて、電制ブースターユニット14により調整させるマスターシリンダー13のマスター圧に対する指令値(圧力指令値)を算出し、圧力指令値をブースターECU14Bに出力することにより、制動装置11へのブレーキフルードの供給を制御する。例えば、圧力指令値演算部36は、推定速度演算部35において予め決められている速度プロファイルによって演算される目標減速度に対応する圧力指令値(目標とするマスター圧)を、制動トルク係数を用いて算出するとともに、推定速度演算部35が推定した車両1の推定速度と目標速度との差分をなくすための圧力指令値の調整値を算出し、これらを総合した圧力指令値を出力する。図4に示す前後加速度とマスター圧力との関係が、大きくずれて補正する必要があると判断された場合には、圧力指令値演算部36は、次回の圧力指令値として、図3の式(4)中の制動トルク係数の(Bf+Br)項の値を制動トルク係数演算部31から通知される値に書き換えて、この式(4)を用いて圧力指令値を算出して出力する。
初期値記憶部37は、制動装置11のブレーキパッドが初期状態である場合における制動トルク係数(初期係数)を記憶する。
電制ブースターユニット14は、電制ブースター14Aと、ブースターECU(電子制御装置)14Bとを備える。電制ブースター14Aは、マスターシリンダー13を駆動させる。ブースターECU14Bは、マスター圧センサ17から検出されたマスター圧と、圧力指令値演算部36から出力された圧力指令値とに基づいて、マスターシリンダー13によるマスター圧が、圧力指令値となるように電制ブースター14Aを制御する。
ABS/ESCユニット15は、ABS/ESC機構部15Aと、ABS/ESC ECU(電子制御装置)15Bとを備える。ABS/ESC機構部15Aは、マスターシリンダー13から制動装置11へのブレーキフルードの供給を調整可能な機構である。ABS/ESC ECU15Bは、車輪速センサ12、Gセンサ44、ヨーレイトセンサ45からの検出値に基づいて、車輪10がロックしないように、ABS/ESC機構部15Aにより、マスターシリンダー13から制動装置11へのブレーキフルードの供給(例えば、液圧)を制御する。また、ABS/ESC ECU15Bは、各車輪10の車輪速センサ12の信号、ヨーレイトセンサ45による検出値等に基づいて、車両1が横滑りしないように、ABS/ESC機構部15Aにより、マスターシリンダー13から各制動装置11へのブレーキフルードの供給を制御する。
次に、車両1における制動時の制動制御について説明する。
図5は、一実施形態に係る制動制御を説明する図である。
制動トルク係数演算部31は、マスター圧、前後G、及び車輪速度を入力として、後述する制動トルク係数学習変更処理(図6参照)により、制動トルク係数を学習して、学習した制動トルク係数を圧力指令値演算部36へ出力する。
圧力指令演算部36は、目標車速度と推定速度との差分を入力として、制動トルク係数に基づいて、圧力指令値を決定する。圧力指令値演算部36は、目標車速度と推定速度との差分をなくすための目標減速度を算出し、算出した目標減速度と、制動トルク係数とにより、マスター圧の目標値である圧力指令値を決定する。圧力指令演算部35は、電制ブースターユニット14に決定した圧力指令値を送信することにより、対応する液圧によりブレーキフルードを制動装置11に供給するように制御する。電制ブースターユニット14は、圧力指令値に従ったマスター圧のブレーキフルードがマスターシリンダー13から制動装置11に供給されるように動作する。
この結果、マスター圧のブレーキフルードが各車輪10の制動装置11に供給され、制動装置11により車両1が制動されることとなり、車両1の実速度が目標速度になるように制御される。
この際、車輪速センサ12は、車輪10の速度に応じたパルス波形を出力し、推定速度演算部35が、パルス波形に基づいて車両1の推定速度を算出して出力する。
次に、制動トルク係数演算部31による制動トルク係数学習変更処理について説明する。
図6は、一実施形態に係る制動トルク係数学習変更処理のフローチャートである。
制動トルク係数学習変更処理は、例えば、車両1の制動時に実行される。
制動トルク係数演算部31は、所定の走行条件(演算条件)を満たしているか否かを判定し(ステップS11)、演算条件を満たしていない場合(ステップS11:NO)には、適切な制動トルク係数を演算できないことを意味しているので、処理を先頭に戻す。
一方、演算条件を満たしている場合(ステップS11:YES)には、制動トルク係数演算部31は、車体加速度又は推定加速度の少なくとも一方と、マスター圧とに基づいて、制動トルク係数候補を演算する(ステップS12)。
次いで、制動トルク係数演算部31は、複数回の制動時に算出された、複数の制動トルク係数候補が、変更条件を満たすか否かを判定する(ステップS13)。
この結果、変更条件を満たさない場合(ステップS13:NO)には、現在の制動トルク係数を変更する必要がないので、処理を先頭に戻す。
一方、変更条件を満たしている場合(ステップS13:YES)には、制動トルク係数演算部31は、複数の制動トルク係数候補に基づいて、新たな制動トルク係数を決定し、決定した制動トルク係数に変更するように圧力指令値演算部36に通知し(ステップS14)、処理を先頭に戻す。この結果、新しい制動トルク係数の通知を受けた圧力指令値演算部36は、以降の処理において、車両1の状態に適合する制動トルク係数により圧力指令値を算出することとなり、車両1の制動を高精度に制御することができる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
例えば、上記実施形態では、車両1を自動駐車制御する際の制動制御を中心に説明していたが、本発明はこれに限られず、例えば、前車に追従して移動する際の制動制御や、前車に衝突しないように停止する場合の制動制御に対しても適用することができる。
また、上記実施形態では、制動ECU30において、制動トルク係数を学習し、変更する機能部を備えるようにしていたが、この機能部又はこの機能部が実行する処理の少なくとも一部を、他のECUで実現するようにしてもよい。
1…車両、10…車輪、11…制動装置、12…車輪速センサ、13…マスターシリンダー、17…マスター圧センサ、30…制動ECU、31…制動トルク係数演算部、36…圧力指令値演算部、44…Gセンサ

Claims (8)

  1. 供給される液圧に応じて制動力を調整可能な制動装置を有し、前記制動装置へフィードバック制御を行う車両の制動制御装置であって、
    前記車両は、
    前記制動装置に供給される液圧を測定する液圧センサと、
    前記車両の加速度を検出可能な加速度情報を測定する加速度情報センサと、
    を有し、
    予め設定された係数に基づいて、前記車両の減速時に前記制動装置に供給する液圧を決
    定し、前記液圧を前記制動装置に供給させる液圧供給制御部と、
    前記液圧と、前記加速度情報に基づく前記加速度との関係に基づいて、前記係数を変更
    する候補となる係数候補を学習し、前記係数を前記係数候補に変更する係数変更部とを備え、
    前記係数変更部は、前記車両が所定の走行条件を満たす場合における、前記液圧と、前
    記加速度情報に基づく前記加速度との関係に基づいて、前記係数候補を学習するものであって、
    前記走行条件とは、前記車両を所定の速度域以下の走行速度で継続して走行させる場合であって、
    前記係数変更部は前記フィードバック制御による制動を実施する前に係数変更を行うことを特徴とする制動制御装置。
  2. 前記所定の走行条件は、前記車両が所定の加速度以下であること、前記車両が傾斜面を走行していないこと、又は前記車両が低摩擦路面を走行していないことの少なくとも1つ以上を含む請求項に記載の制動制御装置。
  3. 前記車両は、
    前記加速度情報センサとして、前記車両の加速度を検出する加速度センサと、前記車両
    の車輪速を検出する車輪速センサとを備え、
    前記所定の走行条件は、前記車両が傾斜面を走行していないこと、又は前記車両が低摩
    擦路面を走行していないことを含み、
    前記係数変更部は、前記車両が傾斜面を走行していないこと、又は前記車両が低摩擦路
    面を走行していないことを、前記加速度センサにより検出される第1加速度と、前記車輪
    速センサの前記車輪速に基づいて検出される第2加速度との差が所定値以下であることに
    基づいて判定する
    請求項に記載の制動制御装置。
  4. 前記係数変更部は、前記所定の走行条件を満たした複数回の制動時における、前記液圧
    と前記加速度との関係に基づいて、複数の係数候補を算出し、前記複数の係数候補に基づ
    いて、前記係数を変更すべき係数候補を決定する
    請求項から請求項のいずれか一項に記載の制動制御装置。
  5. 前記係数変更部は、前記複数の係数候補に基づいて、前記係数を変更するか否かを判定
    する請求項に記載の制動制御装置。
  6. 前記係数変更部は、前記複数の係数候補の値が所定の範囲となる確率が所定以上である
    場合に、前記係数を変更すると判定する
    請求項に記載の制動制御装置。
  7. 前記液圧供給制御部は、前記車両を自動駐車させる際における前記液圧を決定し、
    前記走行条件は、前記車両を自動駐車させる際に想定される所定速度以下であることを
    含む
    請求項に記載の制動制御装置。
  8. 前記車両における前記制動装置の摩擦部材が初期状態の場合における係数である初期係
    数を記憶する記憶部をさらに有し、
    前記係数変更部は、前記制動装置の前記摩擦部材を交換した場合には、前記係数を前記
    記憶部に記憶されている前記初期係数に変更する
    請求項1から請求項のいずれか一項に記載の制動制御装置。
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