JP6844383B2 - 車両の制動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車輪に対する制動力を調整する車両の制動装置に関する。
車両の制動装置として、マスタシリンダとホイールシリンダとの間に配置されている液圧回路上に複数の電磁弁が設けられている装置が知られている。こうした制動装置では、ホイールシリンダ内の液圧、すなわち車輪に対する制動力を調整するときに電磁弁の駆動が制御される。
なお、こうした電磁弁は、パルス幅制御(「PWM制御」ともいう。)によって駆動されることがある。特許文献1に記載の制動装置では、電磁弁の駆動に起因するノイズの音圧レベルを低くするために、電磁弁を駆動させるに際して同電磁弁に入力する駆動信号の周波数を連続的に変化させるようにしている。これにより、駆動信号の周波数を一定値で固定している場合と比較し、上記ノイズの音圧レベルを低くすることができる。
米国特許出願公開第2014/0309904号明細書
上記のように電磁弁に入力する駆動信号の周波数を変動させる場合、周波数の異なる複数種類の上記ノイズが電磁弁から発生することとなる。このように複数種類の上記ノイズが車両の乗員に聞こえてしまうと、当該乗員が不快に感じるおそれがある。
したがって、特許文献1に記載されているように電磁弁に入力する駆動信号の周波数を変動させる場合、乗員に不快感を与えないように、又は、乗員に与える不快感をより低減できるように、周波数の変動のさせ方を工夫するという点で改善の余地がある。
上記課題を解決するための車両の制動装置は、車両に対する制動力を調整する車両の制動装置であって、電動式の制御対象と、パルス幅制御によって制御対象を駆動させる対象制御部と、を備えている。対象制御部は、制御対象に駆動信号を入力して同制御対象を駆動させているときに、周波数領域内で駆動信号の周波数を変動させるようになっている。周波数領域の中心の周波数を変動中心周波数とし、等ラウドネス曲線のうちの最小可聴域の曲線で示されるノイズの音圧レベルを規定音圧レベルとし、変動中心周波数に対応する規定音圧レベルを規定中心音圧レベルとした場合、周波数領域の広さは、規定中心音圧レベルが低いほど広いこと、及び、制御対象から発生するノイズが規定音圧レベルを上回らないこと、の何れか一方を満たすように設定されている。
等ラウドネス曲線のうちの最小可聴域の曲線で表される音圧レベルである規定音圧レベルのうち、制御対象に入力されている駆動信号の周波数に対応する音圧レベルを特定音圧レベルというものとする。この場合、特定音圧レベルが比較的高いときには、制御対象から発生するノイズの音圧レベルが比較的高くても、車両の乗員はノイズを聞き取りにくい。一方、特定音圧レベルが比較的低いときには、制御対象から発生するノイズの音圧レベルが比較的低くても、車両の乗員はノイズを聞き取りやすい。
そこで、上記構成では、周波数領域内で制御対象に入力する駆動信号の周波数が変動される。しかも、この周波数領域の広さが、上記最小可聴域の曲線に基づいて設定されている。例えば、上記最小可聴域の曲線で表される音圧レベルである規定音圧レベルが低い範囲に周波数領域を設定する場合には、規定音圧レベルが高い範囲に周波数領域を設定する場合と比較して周波数領域の広さが広くなるように、同周波数領域が設定されている。そして、このように規定音圧レベルを考慮して設定された周波数範囲内で駆動信号の周波数を変動させることにより、ノイズの音圧レベルを規定音圧レベル以下としたり、ノイズの音圧レベルが規定音圧レベルよりも高くなってもノイズの音圧レベルと規定音圧レベルとの差分を小さくしたりすることができる。
したがって、上記最小可聴域の曲線に基づいて設定されている周波数領域内で駆動信号の周波数を変動させることにより、制御対象の駆動に起因する不快感を車両の乗員に与えないようにすること、又は、乗員に与える当該不快感をより低減させることが可能となる。
なお、変動中心周波数と等しい周波数に対応するノイズによるスペクトルマスキングの作用によって、他の周波数のノイズをかき消すことのできる周波数の領域を、変動中心周波数の臨界帯域とした場合、周波数領域を、変動中心周波数の臨界帯域を基に、変動中心周波数と等しい周波数の駆動信号が制御対象に入力されるときに同制御対象から発生するノイズによるスペクトルマスキングの作用を受けることができるように設定することが好ましい。この構成によれば、このように設定されている周波数領域内で駆動信号の周波数を変動させることにより、変更前の周波数の駆動信号が制御対象に入力されているときに制御対象から発生していたノイズによるスペクトルマスキングの作用によって、変更後の周波数の駆動信号が制御対象に入力されているときに制御対象から発生するノイズをかき消すことが可能となる。
ただし、周波数領域内であっても変動中心周波数から離れている周波数の駆動信号を制御対象に入力している場合、変動中心周波数に近い周波数の駆動信号を制御対象に入力している場合と比較してスペクトルマスキングの効果が低くなりやすい。そこで、対象制御部は、制御対象に駆動信号を入力して同制御対象を駆動させているときに、上記周波数領域内で上記変動中心周波数から離れている周波数の駆動信号が制御対象に入力される頻度を、周波数領域内で変動中心周波数に近い周波数の駆動信号が制御対象に入力される頻度よりも低くすることが好ましい。
上記構成によれば、周波数領域内であっても、スペクトルマスキングの効果を受けにくい、変動中心周波数から離れている周波数の駆動信号が制御対象に入力される機会を少なくすることができる。これにより、スペクトルマスキングの効果の低下を抑制することができる。
なお、スペクトルマスキングの効果の低下を抑制する手法の一つとして、周波数領域内であっても変動中心周波数の近傍のみで駆動信号の周波数を変動させることも考えられる。この場合、ある周波数の駆動信号を制御対象に入力させる頻度が高くなり、当該ある周波数に対応するノイズの音圧レベルが高くなりやすい。この点、上記構成によれば、頻度は低くても、変動中心周波数の近傍ではない、すなわち周波数領域の上限や下限近傍の周波数の駆動信号を制御対象に入力させる機会を設けることができる。そのため、変動中心周波数近傍の周波数に対応するノイズの音圧レベルが高くなりすぎることを抑制できる。
一の周波数の駆動信号を制御対象に入力することで制御対象から発生するノイズ(以下、「先のノイズ」ともいう。)が鳴りやんだ直後に、別の周波数の駆動信号を制御対象に入力して制御対象からノイズ(以下、「あとのノイズ」ともいう。)を発生させるものとする。この場合、先のノイズによる時間マスキングの作用によって、あとのノイズは人間にとって聞き取りにくくなる。このような時間マスキングの作用を受けることのできる期間には限りがある。そこで、対象制御部は、制御対象に駆動信号を入力して同制御対象を駆動させているときに、上記周波数領域内で同駆動信号の周波数を規定時間毎に変更することが好ましい。この場合、規定時間は、駆動信号の周波数が変更される前で制御対象から発生するノイズによる時間マスキングの作用を受けることができるように設定されている。
上記構成によれば、変更前の周波数に対応するノイズの時間マスキングの作用によって、変更後の周波数に対応するノイズを車両の乗員が聞き取りにくくすることができる。
なお、周波数領域内であっても、制御対象から発生するノイズを車両の乗員が聞き取りにくいものの、制御対象の応答性があまりよくない領域と、制御対象から発生するノイズを車両の乗員が聞き取りやすいものの、制御対象の応答性がよい領域とに区分けできることがある。
そこで、上記車両の制動装置において、対象制御部は、制御対象に駆動信号を入力して同制御対象を駆動させている場合、周波数領域内において変動中心周波数よりも低い周波数の駆動信号を制御対象に入力していたときには、駆動信号の周波数を、変動中心周波数と等しい周波数、又は、周波数領域内において変動中心周波数よりも高い周波数に変更する一方、周波数領域内において変動中心周波数よりも高い周波数の駆動信号を制御対象に入力していたときには、駆動信号の周波数を、変動中心周波数と等しい周波数、又は、周波数領域内において変動中心周波数よりも低い周波数に変更することが好ましい。
上記のように周波数領域内で駆動信号の周波数を変動させることで、制御対象の応答性はあまりよくないものの上記ノイズを車両の乗員が聞き取りにくい期間と、制御対象の応答性はよいものの上記ノイズを車両の乗員が聞き取りやすい期間とを交互に繰り返させることが可能となる。すなわち、制御対象の応答性の低下の抑制と、上記ノイズを車両の乗員に聞き取らせにくくすることとの両立が可能となる。
ここで、制御対象から発生するノイズを車両の乗員に聞き取らせにくくするためには、上記規定音圧レベルが高い範囲に設定された周波数領域内で駆動信号の周波数を変動させることが好ましい。しかしながら、当該周波数領域に含まれる周波数の駆動信号を制御対象に入力させる場合、同制御対象の応答性がよくないことがある。
また、上記規定音圧レベルが低い範囲に設定された周波数領域内で駆動信号の周波数を変動させる場合、上記ノイズを車両の乗員が聞き取りやすくなってしまうものの、制御対象の応答性がよいことがある。
そこで、上記車両の制動装置は、上記周波数領域を切替周期毎に切り替える領域切替部を備えるようにしてもよい。この場合、領域切替部は、前回の周波数領域よりも今回の周波数領域の方が高周波側であったときには、次回の周波数領域を今回の周波数領域よりも低周波側に切り替える一方、前回の周波数領域よりも今回の周波数領域の方が低周波側であったときには、次回の周波数領域を今回の周波数領域よりも高周波側に切り替えることが好ましい。
上記のように周波数領域を切り替えるようにすることで、制御対象の応答性はあまりよくないものの上記ノイズを車両の乗員が聞き取りにくい期間と、制御対象の応答性はよいものの上記ノイズを車両の乗員が聞き取りやすい期間とを交互に繰り返させることが可能となる。すなわち、制御対象の応答性の低下の抑制と、上記ノイズを車両の乗員に聞き取らせにくくすることとの両立が可能となる。
最小可聴域の曲線で表される音圧レベルのうち、前記変動中心周波数に対応する音圧レベルを規定中心音圧レベルとした場合、規定中心音圧レベルが低い周波数領域の広さを、規定中心音圧レベルが高い周波数領域の広さよりも広くすることが好ましい。この構成によれば、規定中心音圧レベルが低い周波数領域の広さは、規定中心音圧レベルが高い周波数領域の広さよりも広い。そのため、規定中心音圧レベルが低い周波数領域内で駆動信号の周波数を変動させる場合であっても、周波数領域が比較的広いため、ノイズの音圧レベルが高くなりにくい。
第1の実施形態の車両の制動装置の概略を示す構成図。 周波数と頻度との関係を示すマップ。 等ラウドネス曲線を表すグラフ。 周波数領域の変動中心周波数の臨界帯域と周波数領域との関係を模式的に表すグラフ。 時間マスキングの作用を受けることのできる期間と規定時間との関係を表すグラフ。 第1の実施形態の制動装置において、制御装置が実行する処理ルーチンを説明するフローチャート。 第2の実施形態の車両の制動装置の制御装置の機能構成を示す図。 第1の周波数領域と第2の周波数領域との関係を示すグラフ。 第2の実施形態の制動装置において、制御装置が実行する処理ルーチンを説明するフローチャート。 別の実施形態の車両の制動装置において、第1の周波数領域と第2の周波数領域との関係を示すグラフ。 別の実施形態の車両の制動装置において、第1の周波数領域と第2の周波数領域との関係を示すグラフ。 別の実施形態の車両の制動装置において、周波数と頻度との関係を示すマップ。
(第1の実施形態)
以下、車両の制動装置の第1の実施形態を図1〜図6に従って説明する。
図1に示す車両は、複数の車輪10に対して個別に設けられている複数(すなわち、車輪と同数)の制動機構20と、本実施形態の制動装置40とを備えている。
図1に示すように、各制動機構20は、ブレーキ液が供給されるホイールシリンダ21と、車輪10と一体回転するディスクロータ22と、ディスクロータ22に近づく方向及び離れる方向に相対移動する摩擦材23とをそれぞれ有している。そして、各制動機構20では、ホイールシリンダ21内の液圧であるWC圧Pwcが高いほど、ディスクロータ22に摩擦材23を押し付ける力、すなわち車輪10に対する制動力をそれぞれ大きくすることができる。
制動装置40は、運転者によって操作されるブレーキペダルなどの制動操作部材41が連結されている液圧発生装置50と、各ホイールシリンダ21内のWC圧Pwcを個別に調整することのできる制動アクチュエータ60とを有している。
制動アクチュエータ60には、2系統の液圧回路611,612が設けられている。第1の液圧回路611には、各ホイールシリンダ21のうちの2つのホイールシリンダ21が接続されている。また、第2の液圧回路612には、残りの2つのホイールシリンダ21が接続されている。
第1の液圧回路611には、液圧発生装置50のマスタシリンダ51とホイールシリンダ21との差圧を調整するための差圧調整弁62と、WC圧Pwcの増大を規制する際に閉弁される保持弁64と、WC圧Pwcを減少させる際に開弁される減圧弁65とが設けられている。差圧調整弁62は常開型のリニア電磁弁であり、保持弁64は常開型の電磁弁であり、減圧弁65は常閉型の電磁弁である。また、第1の液圧回路611には、ホイールシリンダ21から減圧弁65を介して流出したブレーキ液を一時的に貯留するリザーバ66と、電動モータ67の駆動に基づき作動するポンプ68とが接続されている。このポンプ68は、WC圧Pwcを調整する際に作動する。
なお、第2の液圧回路612の構造は、第1の液圧回路611の構造とほぼ同一であるため、本明細書では、第2の液圧回路612の構造の説明については割愛するものとする。
次に、図1〜図6を参照し、制動装置40の制御装置100について説明する。
図1に示すように、制御装置100は、制動アクチュエータ60を制御するための機能部として、モータ制御部110、開度指示部120、領域設定部150、及び対象制御部の一例である弁制御部140を有している。
モータ制御部110は、電動モータ67の駆動、すなわちポンプ68のブレーキ液の吐出量を制御する。
開度指示部120は、差圧調整弁62、保持弁64及び減圧弁65に対する開度指示値Zを個別に設定する。
領域設定部150は、差圧調整弁62、保持弁64及び減圧弁65の起動時に差圧調整弁62、保持弁64及び減圧弁65に入力される駆動信号DSVの周波数を基に、周波数領域Xを設定する。すなわち、差圧調整弁62、保持弁64及び減圧弁65の起動時に入力される駆動信号DSVの周波数を起動時周波数とした場合、領域設定部150は、起動時周波数から所定周波数を減算した周波数を下限とし、起動時周波数に所定周波数を加算した周波数を上限とする周波数領域Xを設定する。なお、以降の記載においては、周波数領域Xの中心となる周波数を変動中心周波数Ysといい、周波数領域Xの下限の周波数を変動下限周波数Ydlといい、周波数領域Xの上限の周波数を変動上限周波数Yulというものとする。
弁制御部140は、開度指示部120によって設定されている開度指示値Zに基づいたパルス幅制御(以下、「PWM制御」ともいう。)によって、制御対象としての電磁弁62,64,65を駆動させる。「PWM」とは、「Pulse Width Modulation」の略記である。すなわち、電磁弁62,64,65の起動時には、弁制御部140は、そのときの状況(例えば、車両の走行状態)などに基づいて上記起動時周波数を決定し、同起動時周波数と等しい周波数の駆動信号DSVを生成する。そして、弁制御部140は、生成した駆動信号DSVを電磁弁62,64,65に入力させることで、電磁弁62,64,65を駆動させる。
本実施形態では、起動時周波数と等しい周波数の駆動信号DSVを電磁弁62,64,65に入力させたあとでは、弁制御部140は、電磁弁62,64,65に入力する駆動信号DSVの周波数を、領域設定部150によって設定された周波数領域X内で変動させる。これにより、電磁弁62,64,65に入力する駆動信号DSVの周波数を所定値で固定する場合と比較し、電磁弁62,64,65の駆動によって発生するノイズの音圧レベルが高くなることが抑制される。このように駆動信号DSVの周波数を周波数領域X内で変動させる場合、弁制御部140は、図2に示すマップMAP1を用いて駆動信号DSVの周波数を変更する。
図2には、周波数と頻度Nとの関係が図示されている。ここでいう「頻度N」とは、単位時間あたりに選択される周波数の回数に相当する。すなわち、電磁弁62,64,65を駆動させている場合、頻度Nの高い周波数の駆動信号DSVが電磁弁62,64,65に入力される期間の合計は、頻度Nの低い周波数の駆動信号DSVが電磁弁62,64,65に入力される期間の合計よりも長くなる。
この場合、図2に示すように、周波数領域Xの中で、変動中心周波数Ysが選択される頻度Nが最も高い。また、周波数領域X内では、周波数が変動中心周波数Ysから変動下限周波数Ydlに向かうにつれて頻度Nが徐々に低くなり、周波数が変動中心周波数Ysから変動上限周波数Yulに向かうにつれて頻度Nが徐々に低くなる。ただし、変動下限周波数Ydlが選択される頻度N及び変動上限周波数Yulが選択される頻度Nの双方は、「0」よりも高い。
図3には、ISO226:2003の等ラウドネス曲線が図示されている。等ラウドネス曲線は、人間の聴覚による音の大きさ、騒音のうるささが同じになる音圧レベルを異なる周波数毎に測定して等高線で結んだものである。図3において、破線及び実線で示す等ラウドネス曲線のうち、実線で示す等ラウドネス曲線は、最小可聴域の曲線Lminである。最小可聴域の曲線Lminで表される音圧レベルを規定音圧レベルRSPLとした場合、規定音圧レベルRSPLよりも低い音圧レベルのノイズを人間が聞き取ることは、ほとんどできない。
そして、周波数領域Xの広さは、最小可聴域の曲線Lminに基づいて設定されている。すなわち、周波数領域X内で駆動信号DSVの周波数を変動させた場合に、変動中心周波数Ysのノイズの音圧レベルが規定音圧レベルRSPLよりもあまり高くならないように、周波数領域Xの広さ、すなわち周波数領域Xにおける変動下限周波数Ydlと変動上限周波数Yulとの差分が設定されている。規定音圧レベルRSPLのうち、変動中心周波数Ysに対応する音圧レベルを規定中心音圧レベルRSPLsとした場合、周波数領域Xは、規定中心音圧レベルRSPLsが低いほど広くなるように設定されることとなる。
例えば、図4に示すように、周波数領域Xの広さは、変動中心周波数Ysの臨界帯域CBよりも狭くなるように設定されている。変動中心周波数Ysと等しい周波数の駆動信号DSVが電磁弁62,64,65に入力されているときに電磁弁62,64,65から発生するノイズのことを「変動中心周波数Ysと等しい周波数に対応するノイズ」という。この場合、変動中心周波数Ysの臨界帯域CBとは、変動中心周波数Ysと等しい周波数に対応するノイズによるスペクトルマスキングの作用によって、他の周波数のノイズをかき消すことのできる周波数の領域のことである。すなわち、電磁弁62,64,65に入力する駆動信号DSVの周波数を、変動中心周波数Ysと等しい周波数から、臨界帯域CB内における別の周波数に変更した場合、変動中心周波数Ysと等しい周波数に対応するノイズによって、当該別の周波数に対応するノイズがかき消される。なお、「別の周波数に対応するノイズ」とは、当該別の周波数の駆動信号DSVが電磁弁62,64,65に入力されているときに電磁弁62,64,65から発生するノイズのことである。つまり、本実施形態では、周波数領域Xは、変動中心周波数Ysの臨界帯域CBを基に、変動中心周波数Ysと等しい周波数に対応するノイズによるスペクトルマスキングの作用を受けることができるように設定されているということができる。
なお、臨界帯域CBは、変動中心周波数Ysと、変動中心周波数Ysと等しい周波数に対応するノイズの音圧レベルとによって決まる。そこで、本実施形態では、臨界帯域CBを実験やシュミレーションなどによって予め求め、この臨界帯域CBを基に周波数領域Xの広さ、すなわち上記所定周波数が設定されている。
上述したように、電磁弁62,64,65に駆動信号DSVを入力して電磁弁62,64,65を駆動させる場合、弁制御部140は、領域設定部150によって設定されている周波数領域X内で駆動信号DSVの周波数を変動させる。具体的には、弁制御部140は、規定時間TM1毎に駆動信号DSVの周波数を変更する。
図5には、ある周波数の駆動信号が電磁弁に入力されているために同電磁弁からノイズが発生している状況下で電磁弁に入力する駆動信号の周波数を変更したときの作用が図示されている。図5に示すように、タイミングt1で電磁弁への駆動信号の周波数が変更されると、タイミングt1から始まる所定の期間F内では、タイミングt1まで電磁弁から発生していたノイズの時間マスキングの作用によって、変更後の周波数に対応するノイズが人間に聞き取りにくくなる。そこで、図5に示すように、本実施形態では、規定時間TM1は、時間マスキングの作用を受けることのできる期間Fの時間的な長さよりも短くなるように設定されている。つまり、規定時間TM1は、駆動信号DSVの周波数が変更される前で電磁弁から発生するノイズによる時間マスキングの作用を受けることができるように設定されているということができる。
次に、図6を参照し、電磁弁の一例である差圧調整弁62を駆動させる際に制御装置100によって実行される処理ルーチンについて説明する。なお、差圧調整弁62以外の他の電磁弁、すなわち保持弁64及び減圧弁65を駆動させる際の処理ルーチンは、図6に示す処理ルーチンと同等である。そのため、保持弁64用の処理ルーチン及び減圧弁65用の処理ルーチンの説明を割愛するものとする。
図6に示すように、本処理ルーチンが実行されると、始めにステップS11において、弁制御部140によって、差圧調整弁62に入力する駆動信号DSVの周波数が、上記起動時周波数に設定される。続いて、次のステップS12では、領域設定部150によって、今回の周波数領域Xが設定される。そして、ステップS13において、弁制御部140によって、差圧調整弁62への駆動信号DSVの出力が開始される。
続いて、次のステップS14では、差圧調整弁62の駆動停止の指示があるか否かの判定が行われる。例えば、マスタシリンダ51とホイールシリンダ21との差圧の制御が不要と判断できるときに差圧調整弁62の駆動停止が指示される。駆動停止の指示がある場合(ステップS14:YES)、処理が次のステップS15に移行される。そして、ステップS15において、弁制御部140によって、差圧調整弁62への駆動信号DSVの出力が停止される。その後、本処理ルーチンが終了される。
一方、差圧調整弁62の駆動停止の指示がない場合(ステップS14:NO)、処理が次のステップS16に移行される。そして、ステップS16において、周波数領域X内の一の周波数の駆動信号DSVが差圧調整弁62に入力されている状態の継続時間が規定時間TM1に達したか否かの判定が弁制御部140によって行われる。上記の継続時間が規定時間TM1未満である場合(ステップS16:NO)、処理が前述したステップS14に移行される。一方、上記の継続時間が規定時間TM1以上である場合(ステップS16:YES)、処理が次のステップS17に移行される。
そして、ステップS17において、弁制御部140によって、差圧調整弁62に入力する駆動信号DSVの周波数が、周波数領域X内で変更される。このとき、弁制御部140は、図2に示すマップMAP1を用いて変更後の周波数を決定し、変更後の周波数の駆動信号DSVを差圧調整弁62に出力する。
ここで、ステップS17の処理では、弁制御部140は、マップMAP1と所定のルールとに従って、差圧調整弁62に入力する駆動信号DSVの周波数を変更する。ステップS17の処理に移行するまで出力されていた駆動信号DSVの周波数を今回の駆動信号DSVの周波数というものとする。すなわち、弁制御部140は、今回の駆動信号DSVの周波数が周波数領域Xの変動中心周波数Ysよりも低い場合、駆動信号DSVの周波数を、変動中心周波数Ysと等しい周波数、又は、周波数領域X内において変動中心周波数Ysよりも高い周波数に変更する。反対に、弁制御部140は、今回の駆動信号DSVの周波数が周波数領域Xの変動中心周波数Ysよりも高い場合、駆動信号DSVの周波数を、変動中心周波数Ysと等しい周波数、又は、周波数領域X内において変動中心周波数Ysよりも低い周波数に変更する。さらに、弁制御部140は、今回の駆動信号DSVの周波数が周波数領域Xの変動中心周波数Ysと等しかった場合、前回の駆動信号DSVの周波数が変動中心周波数Ysよりも低かったときには、駆動信号DSVの周波数を周波数領域X内において変動中心周波数Ysよりも高い周波数に変更する。一方、弁制御部140は、今回の駆動信号DSVの周波数が周波数領域Xの変動中心周波数Ysと等しかった場合、前回の駆動信号DSVの周波数が変動中心周波数Ysよりも高かったときには、駆動信号DSVの周波数を周波数領域X内において変動中心周波数Ysよりも低い周波数に変更する。
このようにステップS17の処理が行われると、処理が前述したステップS14に移行される。
次に、差圧調整弁62を駆動させる際の作用を効果とともに説明する。
(1)差圧調整弁62を駆動させる場合、周波数領域X内で差圧調整弁62に入力される駆動信号DSVの周波数が変動される。上述したように、周波数領域Xの広さは、上記最小可聴域の曲線Lminに基づいて設定されている。そのため、差圧調整弁62から発生するノイズの音圧レベルが、最小可聴域の曲線Lminで表される規定音圧レベルRSPLを上回りにくくなる。したがって、差圧調整弁62の駆動に起因する不快感を車両の乗員に与えないようにすること、又は、乗員に与える当該不快感をより低減させることができる。
(2)具体的には、周波数領域Xは、周波数領域Xの変動中心周波数Ysの臨界帯域CBに基づいて設定されている。そのため、変更前の周波数に対応するノイズによるスペクトルマスキングの作用によって、変更後の周波数に対応するノイズをかき消すことができる。
(3)さらに、駆動信号DSVを差圧調整弁62に入力して差圧調整弁62を駆動させている場合、変更前の周波数に対応するノイズによる時間マスキングの作用を受けることができるように設定された規定時間TM1毎に、駆動信号DSVの周波数が変更される。そのため、変更前の周波数に対応するノイズの時間マスキングの作用によって、変更後の周波数に対応するノイズを車両の乗員が聞き取りにくくすることができる。
(4)本実施形態では、周波数領域X内で駆動信号DSVの周波数を変更する場合、図2に示すマップMAP1を用いて駆動信号DSVの周波数を変更するようにしている。そのため、変動中心周波数Ysに近い周波数の駆動信号DSVが差圧調整弁62に入力される期間の合計が、変動中心周波数Ysから離れている周波数の駆動信号DSVが差圧調整弁62に入力される期間の合計よりも長くなる。その結果、変動中心周波数Ysに対応するノイズによるスペクトルマスキングの作用によって、周波数領域X内における変動中心周波数Ys以外の他の周波数に対応するノイズを車両の乗員に聞き取らせにくくする効果の低下を抑制することができる。
なお、こうした効果の低下を抑制する手法の一つとして、周波数領域X内であっても変動中心周波数Ysの近傍のみで駆動信号DSVの周波数を変動させることも考えられる。この場合、ある周波数の駆動信号DSVを差圧調整弁62に入力させる頻度が高くなり、当該ある周波数に対応するノイズの音圧レベルが高くなりやすい。この点、本実施形態では、頻度は低くても、変動中心周波数Ysの近傍ではない、すなわち変動上限周波数Yulや変動下限周波数Ydl近傍の周波数の駆動信号DSVを差圧調整弁62に入力させる機会を設けることにより、変動中心周波数Ys近傍の周波数に対応するノイズの音圧レベルが高くなりすぎることを抑制できる。
(5)なお、周波数領域X内であっても、差圧調整弁62から発生するノイズを車両の乗員が聞き取りにくいものの、差圧調整弁62の応答性があまりよくない第1の領域と、差圧調整弁62から発生するノイズを車両の乗員が聞き取りやすいものの、差圧調整弁62の応答性がよい第2の領域とに区分けできることがある。周波数領域Xのうち、変動中心周波数Ysよりも低い側の領域が第1の領域及び第2の領域の何れか一方であり、変動中心周波数Ysよりも高い側の領域が第1の領域及び第2の領域の何れか他方であった場合、上記のルールに従って周波数領域X内で駆動信号DSVの周波数を変動させることにより、差圧調整弁62の応答性はあまりよくないもののノイズを車両の乗員が聞き取りにくい期間と、差圧調整弁62の応答性はよいもののノイズを車両の乗員が聞き取りやすい期間とを交互に繰り返させることが可能となる。すなわち、差圧調整弁62の応答性の低下の抑制と、上記ノイズを車両の乗員に聞き取らせにくくすることとの両立が可能となる。
ちなみに、本実施形態では、差圧調整弁62以外の他の電磁弁64,65を駆動させる場合であっても、電磁弁64,65に入力する駆動信号DSVの周波数を、差圧調整弁62を駆動させる場合と同様に変動させる。そのため、電磁弁64,65を駆動させる場合であっても、差圧調整弁62を駆動させる場合と同様の作用効果を得ることができる。
(第2の実施形態)
次に、車両の制動装置の第2の実施形態を図7〜図9に従って説明する。第2の実施形態では、電磁弁の駆動中に周波数領域を切り替える点などが第1の実施形態と相違している。そこで、以下の説明においては、第1の実施形態と相違している部分について主に説明するものとし、第1の実施形態と同一又は相当する部材構成には同一符号を付して重複説明を省略するものとする。
図7に示すように、制御装置100は、制動アクチュエータ60を制御するための機能部として、モータ制御部110、開度指示部120、領域切替部130、及び弁制御部140を有している。
領域切替部130は、差圧調整弁62、保持弁64及び減圧弁65が駆動しているときに、周波数領域Xの切り替えを切替時間TM2毎に行う。この切替時間TM2は、「切替周期」の時間的な長さと等しく、上記規定時間TM1よりも長い。
すなわち、領域切替部130の領域記憶部131には、周波数領域Xとして、複数(本実施形態では2つ)の周波数領域X1,X2が予め記憶されている。各周波数領域X1,X2のうち、第1の周波数領域X1は、第2の周波数領域X2よりも高周波側に設定されている。第1の周波数領域X1の変動下限周波数を変動下限周波数Ydl1とし、第1の周波数領域X1の変動上限周波数を変動上限周波数Yul1とし、第2の周波数領域X2の変動下限周波数を変動下限周波数Ydl2とし、第2の周波数領域X2の変動上限周波数を変動上限周波数Yul2とする。この場合、図8に示すように、第1の周波数領域X1の変動下限周波数Ydl1は、第2の周波数領域X2の変動上限周波数Yul2よりも高い。
本実施形態では、2つの周波数領域X1,X2が予め設定されているが、各周波数領域X1,X2の広さは互いに同じである。例えば図8に示すように、第1の周波数領域X1の変動中心周波数Ys1に対応する規定中心音圧レベルRSPLsが第2の周波数領域X2の変動中心周波数Ys2に対応する規定中心音圧レベルRSPLsよりも低い場合、第1の周波数領域X1の変動中心周波数Ys1に対応する規定中心音圧レベルRSPLsに合わせて、各周波数領域X1,X2の広さが設定されている。そのため、第2の周波数領域X2の広さは、第2の周波数領域X2の変動中心周波数Ys2に対応する規定中心音圧レベルRSPLsに対して広めに設定されているということができる。
また、周波数領域X1,X2の広さは、変動中心周波数Ysの臨界帯域CBよりも狭くなるように設定されている(図5参照)。すなわち、本実施形態では、各周波数領域X1,X2の広さは、第1の周波数領域X1の変動中心周波数Ys1の臨界帯域CBよりも狭くなるようにそれぞれ設定されている。したがって、第1の周波数領域X1は、変動中心周波数Ys1の臨界帯域CBを基に、変動中心周波数Ys1と等しい周波数に対応するノイズによるスペクトルマスキングの作用を受けることができるように設定されているということができる。同様に、第2の周波数領域X2は、変動中心周波数Ys2の臨界帯域CBを基に、変動中心周波数Ys2と等しい周波数に対応するノイズによるスペクトルマスキングの作用を受けることができるように設定されているということができる。
次に、図9を参照し、電磁弁の一例である差圧調整弁62を駆動させる際に制御装置100によって実行される処理ルーチンについて説明する。なお、差圧調整弁62以外の他の電磁弁、すなわち保持弁64及び減圧弁65を駆動させる際の処理ルーチンは、図9に示す処理ルーチンと同等である。そのため、保持弁64用の処理ルーチン及び減圧弁65用の処理ルーチンの説明を割愛するものとする。
図9に示すように、本処理ルーチンが実行されると、始めにステップS111において、領域切替部130によって、周波数領域Xとして第1の周波数領域X1が選択される。なお、ステップS111では、第2の周波数領域X2を周波数領域Xとして選択してもよい。続いて、次のステップS112では、弁制御部140によって、差圧調整弁62に入力する駆動信号DSVの周波数が、周波数領域X内の周波数に設定される。例えば、駆動信号DSVの周波数を、選択されている周波数領域Xの変動中心周波数Ysと等しくしてもよいし、変動中心周波数Ysとは異なる周波数と等しくしてもよい。そして、処理が前述したステップS13に移行される。
差圧調整弁62を駆動させている場合、第1の実施形態と同様に、ステップS14、ステップS16及びステップS17の各処理が実施される。そして、本実施形態では、ステップS17の処理が実施されると、処理が次のステップS18に移行される。
そして、ステップS18では、領域切替部130によって、周波数領域Xが選択された時点からの経過時間が切替時間TM2に達したか否かの判定が行われる。上記の経過時間が切替時間TM2未満である場合(ステップS18:NO)、処理が前述したステップS14に移行される。
一方、上記の経過時間が切替時間TM2以上である場合(ステップS18:YES)、処理が次のステップS19に移行される。そして、ステップS19において、領域切替部130によって、周波数領域Xの切り替えが行われる。具体的には、切り替え前の周波数領域Xが第1の周波数領域X1である場合、領域切替部130は、周波数領域Xを第2の周波数領域X2に切り替える。反対に、切り替え前の周波数領域Xが第2の周波数領域X2である場合、領域切替部130は、周波数領域Xを第1の周波数領域X1に切り替える。したがって、本実施形態では、領域切替部130は、前回の周波数領域(例えば、第2の周波数領域X2)よりも今回の周波数領域(この場合、第1の周波数領域X1)の方が高周波側であったときには、次回の周波数領域を今回の周波数領域よりも低周波側の領域(この場合、第2の周波数領域X2)に切り替える。一方、領域切替部130は、前回の周波数領域(例えば、第1の周波数領域X1)よりも今回の周波数領域(この場合、第2の周波数領域X2)の方が低周波側であったときには、次回の周波数領域を今回の周波数領域よりも高周波側の領域(この場合、第1の周波数領域X1)に切り替える。
以上、本実施形態によれば、上記(1)〜(5)に記載されている作用効果と同等の作用効果に加え、以下に示すような作用効果をさらに得ることができる。
(6)差圧調整弁62から発生するノイズを車両の乗員に聞き取らせにくくするためには、上記規定音圧レベルRSPLが高い範囲に設定された周波数領域X内で駆動信号DSVの周波数を変動させることが好ましい。しかしながら、上記規定音圧レベルRSPLが高い範囲に設定された周波数領域X内に含まれる周波数の駆動信号DSVを差圧調整弁62に入力させる場合、差圧調整弁62の応答性がよくないことがある。また、規定音圧レベルRSPLが低い範囲に設定された周波数領域X内で駆動信号DSVの周波数を変動させる場合、ノイズが車両の乗員に聞き取りやすくなるものの、差圧調整弁62の応答性がよいこともあり得る。
例えば、第1の周波数領域X1及び第2の周波数領域X2のうち一方の周波数領域が、差圧調整弁62の応答性はあまりよくないものの上記ノイズを車両の乗員が聞き取りにくい周波数領域であり、他方の周波数領域が、差圧調整弁62の応答性はよいもののノイズを車両の乗員が聞き取りやすい周波数領域であるものとする。この場合、本実施形態のように所定の切替周期で周波数領域Xを切り替えることにより、差圧調整弁62の応答性はあまりよくないものの上記ノイズを車両の乗員が聞き取りにくい期間と、差圧調整弁62の応答性はよいもののノイズを車両の乗員が聞き取りやすい期間とを交互に繰り返すことができる。すなわち、差圧調整弁62の応答性の低下の抑制と、上記ノイズを車両の乗員に聞き取らせにくくすることとの両立が可能となる。
ちなみに、本実施形態では、差圧調整弁62以外の他の電磁弁64,65を駆動させる場合であっても、電磁弁64,65に入力する駆動信号DSVの周波数を、差圧調整弁62を駆動させる場合と同様に変動させる。そのため、電磁弁64,65を駆動させる場合であっても、差圧調整弁62を駆動させる場合と同様の作用効果を得ることができる。
なお、上記各実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・各実施形態において、ステップS17では、マップMAP1に基づいて周波数領域X内で駆動信号DSVの周波数を変動させるのであれば、上記ルールとは異なるルールで駆動信号DSVの周波数を変動させるようにしてもよい。例えば、周波数領域X内における変動中心周波数Ysよりも低い周波数の駆動信号DSVを電磁弁に入力していた場合、駆動信号DSVの次の周波数を、当該周波数と異なる周波数であれば、変動中心周波数Ysよりも低い周波数に変更してもよい。また、周波数領域X内における変動中心周波数Ysよりも高い周波数の駆動信号DSVを電磁弁に入力していた場合、駆動信号DSVの次の周波数を、当該周波数と異なる周波数であれば、変動中心周波数Ysよりも高い周波数に変更してもよい。
・第2の実施形態において、領域記憶部131は、領域切替部130によって選択可能な周波数領域を3つ以上記憶していてもよい。この場合、領域記憶部131は、所定のルールに従って、領域記憶部131に記憶されている3つ以上の周波数領域の中から周波数領域Xを選択することとなる。ルールとしては、例えば、前回の周波数領域よりも今回の周波数領域の方が高周波側であったときには、次回の周波数領域を今回の周波数領域よりも低周波側に切り替え、前回の周波数領域よりも今回の周波数領域の方が低周波側であったときには、次回の周波数領域を今回の周波数領域よりも高周波側に切り替えることを挙げることができる。また、ルールとして、例えば、低周波側の周波数領域から高周波側の周波数領域に順番に切り替えるルールを採用してもよい。
・第2の実施形態において、第2の周波数領域X2の広さを、第1の周波数領域X1の広さと異ならせてもよい。例えば、第1の周波数領域X1の変動中心周波数Ys1での規定中心音圧レベルRSPLsを基に第1の周波数領域X1の広さを設定し、第2の周波数領域X2の変動中心周波数Ys2での規定中心音圧レベルRSPLsを基に第2の周波数領域X2の広さを設定するようにしてもよい。この場合、変動中心周波数Ys1での規定中心音圧レベルRSPLsが変動中心周波数Ys2での規定中心音圧レベルRSPLsと相違している場合、第2の周波数領域X2の広さが第1の周波数領域X1の広さと相違することとなる。
この構成によれば、規定音圧レベルRSPLが低い範囲に設定された周波数領域の広さは、規定音圧レベルRSPLが高い範囲に設定された周波数領域の広さよりも広くなる。そのため、規定音圧レベルRSPLが低い範囲に設定された周波数領域内で駆動信号DSVの周波数を変動させる場合であっても、周波数領域が比較的広いため、電磁弁62,64,65の駆動に起因するノイズを車両の乗員に聞き取らせにくくすることが可能となる。
・第2の実施形態において、第1の周波数領域X1の変動下限周波数Ydl1が第2の周波数領域X2の変動上限周波数Yul2と一致していてもよい。
・第2の実施形態において、複数の周波数領域Xのうち、一の周波数領域Xの少なくとも一部分が他の周波数領域と重複していてもよい。例えば、第1の周波数領域X1の変動下限周波数Ydl1が、第2の周波数領域X2の変動上限周波数Yul2よりも低く、且つ、第1の周波数領域X1の変動下限周波数Ydl1が、第2の周波数領域X2の変動下限周波数Ydl2よりも高くてもよい。
また、図10に示すように、第1の周波数領域X1の変動下限周波数Ydl1が、第2の周波数領域X2の変動下限周波数Ydl2よりも低く、且つ、第1の周波数領域X1の変動上限周波数Yul1が、第2の周波数領域X2の変動上限周波数Yul2よりも高くてもよい。この場合、第1の周波数領域X1を、変動中心周波数Ys1が第2の周波数領域X2の変動中心周波数Ys2と同じとなるように設定してもよいし、変動中心周波数Ys1が変動中心周波数Ys2と異なるように設定してもよい。
このように第2の周波数領域X2内に第1の周波数領域X1が含まれている場合、制動アクチュエータ60の作動音以外の他の音(例えば、車両走行時に発生する走行音)が発生しているときには、第1の周波数領域X1を選択し、第1の周波数領域X1内で駆動信号DSVの周波数を変動させるようにしてもよい。一方、他の音が発生していないとき(例えば、車両が停止して走行音が発生していないとき)には、第2の周波数領域X2を選択し、第2の周波数領域X2内で駆動信号DSVの周波数を変動させるようにしてもよい。
・第2の実施形態において、複数の周波数領域Xのうち、一の周波数領域Xは、駆動信号DSVの周波数を固定するための領域であってもよい。すなわち、図11に示す例では、第1の周波数領域X1が選択されている場合には、第1の周波数領域X1内で駆動信号DSVの周波数を変動させることができるのに対し、第2の周波数領域X2が選択されている場合には、第2の周波数領域X2の変動中心周波数Ys2で駆動信号DSVの周波数が保持されることとなる。
なお、図11に示す例を採用する場合、所定の選択条件が成立しているときには、第2の周波数領域X2を選択して駆動信号DSVの周波数を変動させないようにする一方、選択条件が成立していないときには、第1の周波数領域X1を選択して駆動信号DSVの周波数を第1の周波数領域X1内で変動させるようにしてもよい。すなわち、弁制御部140が実施する制御モードとして、第1の周波数領域X1内で駆動信号DSVの周波数を変動させる変動モードと、第1の周波数領域X1外の一の周波数で駆動信号DSVの周波数を固定させる固定モードとを選択可能としてもよい。
・上記第2の実施形態では、切替周期毎に周波数領域Xを切り替えるようにしている。しかし、これに限らず、車両の走行状態の変化(例えば、走行中から停車中への変化)及び車両の車体速度の変化などをトリガとして周波数領域Xを切り替えるようにしてもよい。
・上記第2の実施形態において、起動時周波数を先に決定し、同起動時周波数を基に第1の周波数領域X1を設定するようにしてもよい。このように第1の周波数領域X1が設定される場合、同第1の周波数領域X1を基に第2の周波数領域X2が設定されることとなる。
・上記第1の実施形態では、起動時周波数が先に決定され、同起動時周波数を基に周波数領域Xが設定されるようになっている。しかし、これに限らず、例えば予め設定されている周波数領域X内の周波数を、起動時周波数として選択するようにしてもよい。
・電磁弁62,64,65を駆動させているときにノイズの音圧レベルが規定音圧レベルRSPLを上回らないように周波数領域Xの広さが設定されている場合、時間マスキングによる作用を考慮せずに規定時間TM1を設定するようにしてもよい。
・電磁弁62,64,65を駆動させているときにノイズの音圧レベルが規定音圧レベルRSPLを上回らない場合、周波数領域Xの広さを、変動中心周波数Ysと等しい周波数に対応するノイズによるスペクトルマスキングの作用を考慮せずに設定するようにしてもよい。
・電磁弁62,64,65を駆動させているときにノイズの音圧レベルが規定音圧レベルRSPLを上回らないようにするためには、図12に示すマップを用いて駆動信号DSVの周波数を変動させるようにしてもよい。図12では、周波数と頻度Nとの関係を表すマップが実線で示されており、最小可聴域の曲線Lminが破線で示されている。図12に示すマップでは、周波数領域Xの中で、最小可聴域の曲線Lminで表される規定音圧レベルRSPLが低い周波数の頻度Nが低く、規定音圧レベルRSPLが高い周波数の頻度Nが高い。このようなマップを用いて駆動信号DSVの周波数を変動させることにより、規定音圧レベルRSPLの低い周波数に対応するノイズの音圧レベルが高くなりにくくなる。そのため、電磁弁62,64,65の駆動に起因するノイズの音圧レベルを規定音圧レベルRSPL未満とすることが可能となる。
・上記の制動アクチュエータ60では、PWM制御によって電動モータ67が駆動される。そのため、電動モータ67を駆動させる場合であっても、電動モータ67に入力する駆動信号DSVの周波数を、最小可聴域の曲線Lminに基づいて設定されている周波数領域内で変動させるようにしてもよい。この場合、モータ制御部110が、「対象制御部」の一例として機能することとなる。
40…車両の制動装置、62…制御対象の一例である差圧調整弁、64…制御対象の一例である保持弁、65…制御対象の一例である減圧弁、67…制御対象の一例である電動モータ、110…対象制御部の一例であるモータ制御部、130…領域切替部、140…対象制御部の一例である弁制御部。

Claims (6)

  1. 車両に対する制動力を調整する車両の制動装置であって、
    電動式の制御対象と、パルス幅制御によって前記制御対象を駆動させる対象制御部と、を備え、
    前記対象制御部は、前記制御対象に駆動信号を入力して同制御対象を駆動させているときに、周波数領域内で前記駆動信号の周波数を変動させるようになっており、
    前記周波数領域の中心の周波数を変動中心周波数とし、等ラウドネス曲線のうちの最小可聴域の曲線で示されるノイズの音圧レベルを規定音圧レベルとし、前記変動中心周波数に対応する前記規定音圧レベルを規定中心音圧レベルとした場合、
    前記対象制御部は、
    前記周波数領域の広さを、前記規定中心音圧レベルが低いほど広くなるように設定し、前記周波数領域内において各周波数の選択される頻度が「0」よりも高くなるように前記周波数領域内で前記駆動信号の周波数を変動させる
    又は、
    前記制御対象から発生するノイズが前記規定音圧レベルを上回らないようにすべく、前記規定音圧レベルの低い周波数の前記駆動信号が前記制御対象に入力される頻度を、前記規定音圧レベルの高い周波数の前記駆動信号が前記制御対象に入力される頻度よりも低くするように前記周波数領域内で前記駆動信号の周波数を変動させる
    車両の制動装置。
  2. 前記変動中心周波数と等しい周波数に対応するノイズによるスペクトルマスキングの作用によって、他の周波数のノイズをかき消すことのできる周波数の領域を、前記変動中心周波数の臨界帯域とした場合、
    前記周波数領域は、前記変動中心周波数の臨界帯域を基に、前記変動中心周波数と等しい周波数の前記駆動信号が前記制御対象に入力されるときに同制御対象から発生するノイズによるスペクトルマスキングの作用を受けることができるように設定されている
    請求項1に記載の車両の制動装置。
  3. 前記対象制御部は、前記制御対象に前記駆動信号を入力して同制御対象を駆動させているときに、前記周波数領域内で前記変動中心周波数から離れている周波数の前記駆動信号が前記制御対象に入力される頻度を、前記周波数領域内で前記変動中心周波数に近い周波数の前記駆動信号が前記制御対象に入力される頻度よりも低くする
    請求項2に記載の車両の制動装置。
  4. 前記対象制御部は、前記制御対象に前記駆動信号を入力して同制御対象を駆動させているときに、前記周波数領域内で同駆動信号の周波数を規定時間毎に変更するようになっており、
    前記規定時間は、前記駆動信号の周波数が変更される前で前記制御対象から発生するノイズによる時間マスキングの作用を受けることができるように設定されている
    請求項1〜請求項3のうち何れか一項に記載の車両の制動装置。
  5. 前記対象制御部は、
    前記制御対象に前記駆動信号を入力して同制御対象を駆動させている場合、
    前記周波数領域内において前記変動中心周波数よりも低い周波数の前記駆動信号を前記制御対象に入力していたときには、前記駆動信号の周波数を、前記変動中心周波数と等しい周波数、又は、前記周波数領域内において前記変動中心周波数よりも高い周波数に変更する一方、
    前記周波数領域内において前記変動中心周波数よりも高い周波数の前記駆動信号を前記制御対象に入力していたときには、前記駆動信号の周波数を、前記変動中心周波数と等しい周波数、又は、前記周波数領域内において前記変動中心周波数よりも低い周波数に変更する
    請求項2又は請求項3に記載の車両の制動装置。
  6. 前記周波数領域を切替周期毎に切り替える領域切替部を備え、
    前記領域切替部は、
    前回の前記周波数領域よりも今回の前記周波数領域の方が高周波側であったときには、次回の前記周波数領域を前記今回の周波数領域よりも低周波側に切り替える一方、
    前記前回の周波数領域よりも前記今回の周波数領域の方が低周波側であったときには、前記次回の周波数領域を前記今回の周波数領域よりも高周波側に切り替える
    請求項1〜請求項5のうち何れか一項に記載の車両の制動装置。
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