CN108883761B - 车辆的制动控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种制动控制装置根据操作部件的操作量,利用由控制器控制的电动马达,产生将摩擦部件推压至固定在车轮的旋转部件的力。装置具备检测推压力作为按压力实际值的按压力传感器、和检测电动马达的旋转角实际值的旋转角传感器。控制器判定按压力传感器的工作状态是否适当。在判定为适当的情况下,基于按压力实际值调整电动马达的输出,存储按压力实际值与旋转角实际值的相互关系,并基于该关系生成转换运算映射。另一方面,在判定为不适当的情况下,基于旋转角实际值以及转换运算映射,调整电动马达的输出。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的制动控制装置。
背景技术
在专利文献1以“提供能够确保与制动踏板的操作量对应的制动力的电动制动装置”为目的,记载了“即使在制动动作开始时RAM31存储的刚性表格T0与随着制动间隔、制动时间等制动状况等变化的电动制动钳4的实际的刚性特性(位置对应的推压力特性)不一致的情况下,也在每次的制动中计算推力推定值时,进行推压力指令值及旋转位置对应特性(刚性表格)的更新”。结果为,记载了“能够降低推压力指令值与产生推压力的偏差,换句话说,能够根据电动制动钳4的实际的刚性特性的状态确保对推压力指令的追随性”。
并且,在专利文献1,记载了“电流-推力转换处理部45根据电流修正处理部43输出的修正后电流计算推力的信息亦即推定推力值。基于马达力矩常数以及预先通过测量求出的制动钳4的机械效率进行电流-推力转换处理部45的上述推定推力值的计算。通过该电流-推力转换处理部45,使推力信息计算单元具现化。计算出的推定推力值从电流-推力转换处理部45输出到刚性表格更新部46和推压力指令-马达旋转位置指令转换处理部37。刚性表格更新部46使用由电流-推力转换处理部45求出的推力的信息亦即推定推力值以及通过电流修正处理部43求出的修正后马达旋转位置,在计算出推定推力值的时刻,如后述那样生成更新刚性表格,并将存储于RAM31的刚性特性数据亦即刚性表格变更为更新刚性表格”。即,在专利文献1所记载的装置中,基于电流计算推压力(也称为按压力)。
另外,本申请人开发了并不通过推定获取专利文献2所记载的那样的按压力(例如,轮缸液压),而直接地检测按压力并进行控制的装置。在直接检测按压力的制动控制装置中,为了提高按压力极低的区域的控制性,也需要精度较高的刚性表格(电动马达的旋转角与按压力的关系,也称为运算映射)。另外,需要即使在按压力的检测单元不正常的情况下,也能够确保适当的制动控制。
专利文献1:日本特开2011-213201号公报
专利文献2:日本特开2015-160607号公报
发明内容
本发明的目的在于提供在直接检测按压力的制动控制装置中,提高电动马达的旋转角与按压力之间的转换运算映射的精度,且即使在按压力传感器不正常的情况下也能够适当地执行制动控制的装置。
本发明所涉及的车辆的制动控制装置根据车辆的制动操作部件(BP)的操作量(Bpa),经由通过控制器(CTL)控制的电动马达(MTR),产生将摩擦部件(MSB)推压至固定在上述车辆的车轮的旋转部件(KTB)的力。而且,本发明所涉及的车辆的制动控制装置具备检测上述推压力作为按压力实际值(Fpa)的按压力传感器(FPA)、和检测上述电动马达(MTR)的旋转角实际值(Mka)的旋转角传感器(MKA)。
在本发明所涉及的车辆的制动控制装置中,上述控制器(CTL)构成为判定上述按压力传感器(FPA)的工作状态是否适当,在判定为上述按压力传感器(FPA)的工作状态适当的情况下,基于上述按压力实际值(Fpa)调整上述电动马达(MTR)的输出,并且存储上述按压力实际值(Fpa)与上述旋转角实际值(Mka)的相互关系(Fpa-Mka),并基于该相互关系(Fpa-Mka)生成转换运算映射(CMkt、CFpe),在判定为上述按压力传感器(FPA)的工作状态不适当的情况下,基于上述旋转角实际值(Mka)、以及上述转换运算映射(CMkt),调整上述电动马达(MTR)的输出。
并且,在本发明所涉及的车辆的制动控制装置中,上述控制器(CTL)构成为基于上述旋转角实际值(Mka)、以及上述转换运算映射(CFpe)对按压力推定值(Fpe)进行运算,并基于上述按压力实际值(Fpa)与上述按压力推定值(Fpe)的比较结果(hFp),判定上述按压力传感器(FPA)的工作状态是否适当。
根据上述构成,在判定为按压力传感器FPA的工作状态适当的情况下,基于按压力实际值Fpa通过按压力反馈控制微调电动马达MTR的输出,并且存储实际的按压力(按压力实际值)Fpa与实际的旋转角(旋转角实际值)Mka的关系(Fpa-Mka特性),并基于存储的数据,生成转换运算映射CMkt、CFpe。即,转换运算映射CMkt、CFpe从过去的映射更新为最新的映射。因此,实际按压力Fpa的变化相对于制动操作量Bpa的变化较小,提高小操作区域中的控制精度。
另外,在判定为按压力传感器FPA的工作状态不适当的情况下,控制不采用按压力传感器的检测值Fpa,代替该检测值而基于实际的旋转角Mka和存储的转换运算映射CMkt,执行反馈控制,对电动马达MTR的输出进行微调。由于在判定为按压力传感器FPA的工作状态适当的情况下持续地更新转换运算映射CMkt、CFpe,所以补偿摩擦部件MSB的磨损等的影响,即使按压力传感器FPA的工作状态不适当,也能够确保制动控制精度。
除此之外,基于最新的转换运算映射CFpe,对按压力推定值Fpe进行运算,并基于该按压力推定值Fpe与按压力实际值Fpa的比较结果(例如,偏差hFp),进行按压力传感器FPA的工作状态的适当与否判定。如上述那样,能够确保转换运算映射CFpe的精度,所以能够进行适当的传感器不正常的检测。
附图说明
图1是安装了本发明所涉及的车辆的制动控制装置的车辆的整体构成图。
图2是用于说明控制器的处理的功能框图。
图3是用于说明电动马达及其驱动电路的电路图。
图4是用于说明适当与否判定模块的处理、以及转换运算模块的处理的流程图。
图5是用于说明转换运算映射CMkt、CFpe的生成的特性图。
图6是用于说明本发明所涉及的车辆的制动控制装置的作用及效果的时间序列线图。
具体实施方式
<本发明所涉及的车辆的制动控制装置的整体构成>
参照图1的整体构成图,对本发明所涉及的制动控制装置BCS、BCR进行说明。这里,制动控制装置BCR以及制动控制装置BCS的不同在是否设置停车制动机构PKB。在制动控制装置BCR具备停车制动机构PKB,在制动控制装置BCS不设置停车制动机构PKB。一般而言,制动控制装置BCS是前轮WHf用的装置,制动控制装置BCR是后轮WHr用的装置。此外,在以下的说明,附加了相同的符号的部件、运算处理、信号等发挥相同的功能,有时省略重复说明。
在具备制动控制装置BCS、BCR的车辆具备制动操作部件BP、操作量传感器BPA、控制器CTL、主缸MCL、行程模拟器SSM、模拟器切断阀VSM、加压单元KAU、切换阀VKR、主缸配管HMC、轮缸配管HWC、以及加压缸配管HKC。在车辆的各个车轮WH具备刹车钳CRP、轮缸WC、旋转部件KTB、以及摩擦部件MSB。另外,在车辆具备车速获取单元VXA以及停车开关SW。
制动操作部件(例如,制动踏板)BP是驾驶员为了对车辆进行减速而操作的部件。通过对制动操作部件BP进行操作,调整车轮WH的制动力矩,在车轮WH产生制动力。具体而言,在车辆的车轮WH固定有旋转部件(例如,刹车盘)KTB。将刹车钳CRP配置为夹着旋转部件KTB。而且,在刹车钳CRP设有轮缸WC。通过对轮缸WC内的制动液的压力进行增加,摩擦部件(例如,刹车片)MSB被推压至旋转部件KTB。旋转部件KTB与车轮WH经由固定轴DSF被固定为成为一体旋转。因此,通过在将摩擦部件MSB按压至旋转部件KTB时产生的摩擦力,在车轮WH产生制动力矩(制动力)。
操作量传感器(操作量获取单元)BPA设置于制动操作部件BP。通过操作量传感器BPA,检测(获取)驾驶员对制动操作部件BP的操作量Bpa。具体而言,采用检测主缸MCL的压力的液压传感器、检测制动操作部件BP的操作位移的操作位移传感器、以及检测制动操作部件BP的操作力的操作力传感器中的至少一个作为操作量传感器BPA。换句话说,操作量传感器BPA是主缸液压传感器、操作位移传感器、以及操作力传感器的总称。基于主缸MCL的液压、制动操作部件BP的操作位移、以及制动操作部件BP的操作力中的至少一个,检测并决定制动操作量Bpa。制动操作量Bpa输入到控制器CTL。
控制器(也称为控制单元)CTL由安装了微处理器等的电路基板、和在微处理器编程的控制算法构成。控制器CTL基于制动操作量Bpa,控制后述的加压单元KAU、切断阀VSM、以及切换阀VKR。具体而言,基于在控制器CTL内编程的控制算法,对用于控制电动马达MTR、切断阀VSM、切换阀VKR的信号进行运算,并从控制器CTL输出。
控制器CTL在操作量Bpa在规定值bp0以上的情况下,输出使切断阀VSM为开位置的驱动信号Vsm,并且输出使切换阀VKR为使加压缸配管HKC与轮缸配管HWC为连通状态的驱动信号Vkr。该情况下,主缸MCL与模拟器SSM为连通状态,加压单元KAU的加压缸KCL与轮缸WC为连通状态。此外,值bp0是相当于制动操作部件BP的“游隙”的预先设定的规定值。
另外,控制器CTL基于操作量Bpa、旋转角Mka以及按压力Fpa,对用于驱动电动马达MTR的驱动信号(后述的Su1等)进行运算,并输出给驱动电路DRV。这里,制动操作量Bpa是通过制动操作量传感器BPA实际检测出的值,旋转角Mka是通过旋转角传感器MKA实际检测出的值,按压力Fpa是通过按压力传感器FPA实际检测出的值。通过被电动马达MTR驱动的加压单元KAU,控制(保持、增加、或者减少)轮缸WC内的制动液的压力。
主缸MCL经由活塞杆PRD与制动操作部件BP连接。通过主缸MCL,制动操作部件BP的操作力(制动踏板踏力)被转换为制动液的压力。在主缸MCL连接有主缸配管HMC,若操作制动操作部件BP,则制动液从主缸MCL排出(压送)到主缸配管HMC。主缸配管HMC是连接主缸MCL与切换阀VKR的流体路。
为了使制动操作部件BP产生操作力而设置行程模拟器(也仅称为模拟器)SSM。在主缸MCL内的液压室与模拟器SSM之间设有模拟器切断阀(也仅称为切断阀)VSM。切断阀VSM是具有开位置和闭位置的两位置的电磁阀。在切断阀VSM处于开位置的情况下,主缸MCL与模拟器SSM成为连通状态,在切断阀VSM处于闭位置的情况下,主缸MCL与模拟器SSM成为切断状态(非连通状态)。通过来自控制器CTL的驱动信号Vsm控制切断阀VSM。作为切断阀VSM,能够采用常闭型电磁阀(NC阀)。
在模拟器SSM的内部具备活塞以及弹性体(例如,压缩弹簧)。制动液从主缸MCL移动到模拟器SSM,并通过流入的制动液按压活塞。在活塞通过弹性体在阻止制动液的流入的方向施加有力。通过弹性体,形成操作制动操作部件BP的情况下的操作力(例如,制动踏板踏力)。
《加压单元KAU》
加压单元KAU将电动马达MTR作为动力源,向加压缸配管HKC排出(压送)制动液。然后,通过压送的制动液,加压单元KAU将摩擦部件MSB推压(按压)至旋转部件KTB,从而给予车轮WH制动力矩(制动力)。换句话说,加压单元KAU通过电动马达MTR产生将摩擦部件MSB推压至旋转部件KTB的力。
加压单元KAU由电动马达MTR、驱动电路DRV、动力传递机构DDK、加压杆KRD、加压缸KCL、加压活塞PKC以及按压力传感器FPA构成。
电动马达MTR是用于加压缸KCL(加压单元KAU的一部分)调整(加压、减压等)轮缸WC内的制动液的压力的动力源。例如,采用三相无刷马达作为电动马达MTR。电动马达MTR具有三个线圈CLU、CLV、CLW,并通过驱动电路DRV进行驱动。在电动马达MTR设有检测(获取)电动马达MTR的转子位置(旋转角)Mka的旋转角传感器(旋转角获取单元)MKA。旋转角Mka输入到控制器CTL。
驱动电路DRV是安装了用于驱动电动马达MTR的开关元件(功率半导体器件)等的电路基板。具体而言,在驱动电路DRV形成有电桥电路BRG,基于驱动信号(Su1等),控制对电动马达MTR的通电状态。在驱动电路DRV设有获取(检测)对电动马达MTR的实际的通电量(各相的通电量)Ima的通电量获取单元(电流传感器)IMA。各相的通电量(检测值)Ima输入到控制器CTL。
动力传递机构DDK对电动马达MTR的旋转动力进行减速,并且,转换为直线动力输出给加压杆KRD。具体而言,在动力传递机构DDK设置有减速机(未图示),对来自电动马达MTR的旋转动力进行减速并输出到螺丝部件(未图示)。然后,通过螺丝部件,旋转动力转换为加压杆KRD的直线动力。即,动力传递机构DDK是旋转·直动转换机构。
在加压杆KRD固定有加压活塞PKC。加压活塞PKC***到加压缸KCL的内孔,形成活塞与缸的组合。具体而言,在加压活塞PKC的外周设有密封部件(未图示),在与加压缸KCL的内孔(内壁)之间确保液密性。即,通过加压缸KCL与加压活塞PKC划分,形成填充了制动液的流体室Rkc(称为“加压室Rkc”)。
在加压缸KCL内,加压活塞PKC在中心轴方向移动,从而加压室Rkc的体积变化。通过该体积变化,制动液经由制动配管(管道)HKC、HWC,在加压缸KCL与轮缸WC之间移动。通过从加压缸KCL的制动液的进出,调整轮缸WC内的液压,其结果为,调整摩擦部件MSB按压旋转部件KTB的力(按压力)。
例如,作为按压力传感器FPA,在加压单元KAU(特别是,加压缸KCL)内置获取(检测)加压室Rkc的液压Fpa的液压传感器。液压传感器(相当于按压力传感器)FPA固定在加压缸KCL,并作为加压单元KAU一体地构成。按压力的检测值Fpa(即,加压室Rkc的液压)输入到控制器(控制单元)CTL。以上,对加压单元KAU进行了说明。
通过切换阀VKR,切换轮缸WC与主缸MCL连接的状态、和轮缸WC与加压缸KCL连接的状态。基于来自控制器CTL的驱动信号Vkr控制切换阀VKR。具体而言,在不进行制动操作的情况下(Bpa<bp0),轮缸配管HWC经由切换阀VKR,与主缸配管HMC成为连通状态,与加压缸配管HKC成为非连通(切断)状态。这里,轮缸配管HWC是与轮缸WC连接的流体路。若进行制动操作(即,若成为Bpa≥bp0的状态),则切换阀VKR基于驱动信号Vkr励磁,而切断轮缸配管HWC与主缸配管HMC的连通,轮缸配管HWC与加压缸配管HKC成为连通状态。
刹车钳(也仅称为制动钳)CRP设置于车轮WH,给予车轮WH制动力矩,使制动力产生。作为制动钳CRP,能够采用浮动型制动钳。制动钳CRP构成为经由两个摩擦部件(例如,刹车片)MSB,夹入旋转部件(例如,刹车盘)KTB。在制动钳CRP内,设置轮缸WC。通过调整轮缸WC内的液压,轮缸WC内的活塞相对于旋转部件KTB移动(前进或者后退)。通过该活塞的移动,摩擦部件MSB被推压至旋转部件KTB产生按压力Fpa。
通过车速获取单元VXA,获取车辆的行驶速度Vxa。基于变速机的输出转速,或者,基于通过全球定位***检测出的车辆位置的变化来对车辆速度Vxa进行运算。另外,基于设在车轮WH的车轮速度传感器VWA(未图示)的检测结果(车轮速度)对车辆速度Vxa进行运算。并且,能够经由通信总线获取在其它的装置中运算出的结果(行驶速度)Vxa。因此,车速获取单元VXA是上述获取单元(车轮速度传感器VWA等)的总称。车辆速度Vxa输入到控制器CTL。
停车制动用开关(也仅称为停车开关)SW是由驾驶员操作的开关,将接通或者断开的信号(停车信号)Swa输出给控制器CTL。即,驾驶员通过停车开关SW的操作指示维持车辆的停止状态的停车制动的工作或者解除。具体而言,在停车信号Swa的接通(ON)状态指示停车制动的工作,在停车信号Swa的断开(OFF)状态指示停车制动的解除。停车信号Swa输入到控制器CTL。
在制动控制装置BCR设有停车制动机构PKB。停车制动机构(也称为锁定机构)PKB是维持车辆的停止状态的制动器功能(所谓,停车制动),所以电动马达MTR锁定其动作,以使其不向反转方向旋转。通过锁定机构PKB,约束(限制)摩擦部件MSB相对于旋转部件KTB向远离的方向移动,维持摩擦部件MSB对旋转部件KTB的按压状态。作为锁定机构PKB,采用棘轮机构(将动作方向限制为一个方向的机构)。另外,能够采用进行自锁(即,反效率为“0”)的螺丝机构、蜗轮等。
在制动控制装置BCS省略了锁定机构PKB。这里,具备不具有锁定机构PKB的制动控制装置BCS的车轮被称为“解放车轮”。另外,具备具有锁定机构PKB的制动控制装置BCR的车轮被称为“约束车轮”。在一般的车辆中,前轮WHf为解放车轮,后轮WHr为约束车轮。
在图1中,例示盘型制动装置(碟刹)的构成。在该情况下,摩擦部件MSB是刹车片,旋转部件KTB是刹车盘。能够代替盘型制动装置,而采用鼓型制动装置(鼓刹)。在鼓刹的情况下,代替制动钳CRP,而采用制动鼓。另外,摩擦部件MSB是制动器蹄,旋转部件KTB是制动鼓。
另外,在图1中,经由制动液,将电动马达MTR的输出转换为摩擦部件MSB推压旋转部件KTB的力(按压力),但能够采用不经由制动液,而摩擦部件MSB直接按压旋转部件KTB的构成。在该构成中,代替轮缸WC,而加压单元KAU直接固定在制动钳CRP。然后,通过加压单元KAU的加压活塞PKC,朝向旋转部件KTB按压摩擦部件MSB。按压力传感器FPA(带括号的按压力传感器FPA)配置在动力传递机构DDK(例如,减速机、螺丝机构)与加压缸KCL之间,以获取实际的按压力Fpa。此外,在该构成中,由于不使用制动液,所以不形成加压室Rkc。
<控制器CTL中的处理>
参照图2的功能框图,对在控制器(控制单元)CTL的处理进行说明。这里,对采用无刷马达作为电动马达MTR的例子进行说明。
通过控制器CTL,对用于驱动后述的驱动电路DRV的开关元件SU1、SU2、SV1、SV2、SW1、SW2(也仅记为“SU1~SW2”)的信号Su1、Su2、Sv1、Sv2、Sw1、Sw2(也仅记为“Su1~Sw2”)进行运算。控制器CTL由目标按压力运算模块FPT、指示通电量运算模块IMS、模拟·数字转换处理模块ADH、按压力反馈控制模块FFB、转换运算模块HNK、旋转角反馈控制模块MFB、适当与否判定模块HNT、合成补偿通电量运算模块IGH、停车通电量运算模块IPK、目标通电量运算模块IMT、以及开关控制模块SWT构成。
在目标按压力运算模块FPT中,基于制动操作量Bpa、以及运算特性(运算映射)CFpt,对目标按压力Fpt进行运算。这里,目标按压力Fpt是通过加压单元KAU产生的液压(相当于按压力)的目标值。具体而言,在运算特性CFpt中,在制动操作量Bpa在“0(零,与未进行制动操作的情况对应)”以上且小于规定值bp0的范围内将目标按压力Fpt运算为“0(零)”,在操作量Bpa在规定值bp0以上时将目标按压力Fpt运算为随着操作量Bpa的增加而从零开始单调增加。这里,规定值bp0是相当于制动操作部件BP的“游隙”的值。
在指示通电量运算模块IMS中,基于目标按压力Fpt、以及预先设定的运算特性(运算映射)CIup、CIdw,对驱动加压单元KAU的电动马达MTR的指示通电量Ims(用于控制电动马达MTR的通电量的目标值)进行运算。考虑动力传递机构DDK等对滞后的影响,而指示通电量Ims用的运算映射由目标按压力Fpt增加的情况下的特性CIup、和目标按压力Fpt减少的情况下的特性CIdw两个特性构成。
这里,“通电量”是指用于控制电动马达MTR的输出力矩的状态量(状态变量)。由于电动马达MTR输出大体与电流成比例的力矩,所以能够使用电动马达MTR的电流目标值作为通电量的目标值(目标通电量)。另外,若增加对电动马达MTR的供给电压,则作为结果增加电流,所以能够使用供给电压值作为目标通电量。并且,由于能够根据脉冲宽度调制中的占空比调整供给电压值,所以能够使用该占空比(一个周期内的通电时间的比例)作为通电量。
在采用模拟式传感器作为按压力传感器FPA的情况下,在模拟·数字转换处理模块ADH,将按压力传感器FPA的检测结果(模拟值)转换为数字值。即,在模拟·数字转换处理模块ADH中,进行所谓的模拟·数字转换(也称为AD转换)。转换后的实际按压力Fpa被控制器CTL读入。此时,根据转换单元ADH的位数,决定按压力Fpa的分辨率(最低有效位,LSB:Least Significant Bit)。例如,在模拟·数字转换处理模块ADH为10位的情况下,按压力传感器FPA的输出在其动态范围内,作为分割为2的10次方的数字值,被控制器CTL获取。
《按压力反馈控制模块FFB》
在按压力反馈控制模块FFB中,将按压力的目标值(例如,目标液压)Fpt、以及按压力的实际值(检测值)Fpa作为控制的状态变量,基于这些状态变量,对电动马达MTR的补偿通电量Ifp进行运算。仅利用基于指示通电量Ims的控制,有按压力产生误差的情况。因此,在按压力反馈控制模块FFB中,对用于补偿该误差,对电动马达MTR的输出进行微调的补偿通电量进行运算。按压力反馈控制模块FFB由比较运算、以及按压力补偿通电量运算模块IPF构成。
通过比较运算,对按压力的目标值Fpt与实际值Fpa进行比较。这里,按压力的实际值Fpa是通过按压力传感器FPA(例如,液压传感器)获取(检测)的检测值。在比较运算中,对目标按压力(目标值)Fpt与实际按压力(检测值)Fpa的偏差(按压力偏差)eFp进行运算。按压力偏差eFp(控制变量,作为物理量是“压力”)输入到按压力补偿通电量运算模块IPF。
在按压力补偿通电量运算模块IPF包含有比例要素模块、微分要素模块、以及积分要素模块。在比例要素模块中,对按压力偏差eFp乘以比例增益Kpp,对按压力偏差eFp的比例要素进行运算。在微分要素模块中,对按压力偏差eFp进行微分,并对其乘以微分增益Kpd,来运算按压力偏差eFp的微分要素。在积分要素模块中,对按压力偏差eFp进行积分,并对其乘以积分增益Kpi,来运算按压力偏差eFp的积分要素。然后,通过将比例要素、微分要素、以及积分要素相加,对按压力补偿通电量Ifp进行运算。即,在按压力补偿通电量运算模块IPF中,形成基于目标按压力Fpt与实际按压力Fpa的比较结果eFp,使实际按压力(检测值)Fpa与按压力的目标按压力(目标值)Fpt一致(即,使偏差eFp接近“0(零)”)的、所谓的基于按压力的PID控制的反馈回路。由此,调整电动马达MTR的输出。以上,对按压力反馈控制模块FFB进行了说明。
在转换运算模块HNK中,基于加压单元KAU的按压力与电动马达MTR的旋转角的相互关系,进行从按压力向旋转角的转换、以及从旋转角向按压力的转换。这是因为电动马达MTR的输出根据已知的动力传递机构DDK的规格等,转换为加压单元KAU的输出。
在转换运算模块HNK中,基于目标按压力Fpt、以及转换运算特性(转换运算映射)CMkt,对目标旋转角Mkt进行运算。这里,目标旋转角Mkt是电动马达MTR的旋转角的目标值。具体而言,根据目标旋转角Mkt用的转换运算映射CMkt,以随着目标按压力Fpt的增加而从“0(零)”开始以“上凸”的特性单调增加的方式进行运算。目标旋转角Mkt作为相当于目标按压力Fpt的值进行运算。基于制动钳CRP、摩擦部件MSB等的刚性(弹簧常数)、轮缸WC、加压缸KCL等的规格(受压面积)设定目标旋转角Mkt用的运算特性CMkt,并按照后述的方法依次更新。
在转换运算模块HNK中,基于实际旋转角Mka、以及转换运算映射CFpe,对推定按压力Fpe进行运算。这里,推定按压力Fpe是根据电动马达MTR的旋转角的检测值Mka换算出的按压力的推定值。具体而言,根据推定按压力Fpe用的转换运算映射CFpe,以随着实际旋转角Mka的增加而从“0(零)”开始以“下凸”的特性单调增加的方式进行运算。与目标旋转角Mkt用的转换运算映射CMkt相同,基于制动钳CRP、摩擦部件MSB等的刚性(弹簧常量)、轮缸WC、加压缸KCL等的规格(受压面积)设定推定按压力Fpe用的转换运算特性CFpe,并依次更新。
在转换运算模块HNK包含有近似函数运算模块KNJ。在近似函数运算模块KNJ中,基于实际按压力Fpa、以及实际旋转角Mka,对近似实际按压力Fpa与实际旋转角Mka的相互关系(Fpa-Mka特性)的近似函数(近似函数Knj、Kni等)进行运算。基于该近似函数Knj、Kni,生成转换运算映射CMkt、CFpe,并从过去的较旧的转换运算映射更新为最新的映射。这里,近似函数Knj(目标旋转角映射CMkt)与近似函数Kni(推定按压力映射CFpe)是反函数的关系。后述近似函数运算模块KNJ的处理。
《旋转角反馈控制模块MFB》
在旋转角反馈控制模块MFB中,将旋转角的目标值(目标旋转角)Mkt、以及旋转角的实际值(检测值)Mka作为控制的状态变量,基于这些状态变量,对电动马达MTR的补偿通电量Imk进行运算。按压力与马达旋转角经由制动钳CRP等的刚性、加压缸KCL等的规格而有相关关系,所以旋转角反馈控制模块MFB补充按压力反馈控制。即,旋转角反馈控制模块MFB与按压力反馈控制模块FFB相同,对用于微调电动马达MTR的输出的补偿通电量进行运算。旋转角反馈控制模块MFB由比较运算、以及旋转角补偿通电量运算模块IMK构成。
通过比较运算,对电动马达MTR的旋转角的目标值(目标旋转角)Mkt与实际值(检测值)Mka进行比较。这里,旋转角的实际值Mka是通过旋转角传感器MKA获取(检测)到的旋转角的检测值(实际的旋转角)。例如,在比较运算中,对目标旋转角(目标值)Mkt与实际的旋转角(检测值)Mka的偏差(旋转角偏差)eMk进行运算。旋转角偏差eMk(控制变量)输入到旋转角补偿通电量运算模块IMK。
在旋转角补偿通电量运算模块IMK包含有比例要素模块、微分要素模块、以及积分要素模块。在比例要素模块中,对旋转角偏差eMk乘以比例增益Kmp,对旋转角偏差eMk的比例要素进行运算。在微分要素模块中,对旋转角偏差eMk进行微分,并对其乘以微分增益Kmd,来运算旋转角偏差eMk的微分要素。在积分要素模块中,对旋转角偏差eMk进行积分,并对其乘以积分增益Kmi,来运算旋转角偏差eMk的积分要素。然后,通过将比例要素、微分要素、以及积分要素相加,来对旋转角补偿通电量Imk进行运算。即,在旋转角补偿通电量运算模块IMK中,形成基于目标旋转角Mkt与实际的旋转角Mka的比较结果eMk,使实际的旋转角(检测值)Mka与目标旋转角(目标值)Mkt一致(即,使偏差eMk收敛到“0(零)”)的、所谓的基于旋转角的PID控制的反馈回路。由此,调整电动马达MTR的输出。以上,对旋转角反馈控制模块MFB进行了说明。
在适当与否判定模块HNT中,判定按压力传感器FPA的检测信号(按压力实际值)Fpa“是否适当”。在实际按压力Fpa适当的情况下(即,按压力传感器FPA适当工作的情况下),作为判定结果(判定标志)Hnt,输出“0(零)”,在实际按压力Fpa不适当的情况下(即,按压力传感器FPA未适当地工作的情况下),输出“1”作为判定标志Hnt。
基于将实际旋转角Mka换算为按压力后的推定值(推定按压力)Fpe与按压力的实际值Fpa的比较来进行按压力传感器FPA是否适当的判定。首先,基于后述的转换运算特性CFpe将实际旋转角Mka转换为推定按压力Fpe。对实际按压力Fpa与推定按压力Fpe的偏差hFp(绝对值)进行运算,在偏差hFp小于规定值hfx的情况下,输出“Hnt=0(适当判定)”。另一方面,在偏差hFp在规定值hfx以上的情况下,输出“Hnt=1(不适当判定)”。这里,适当与否判定所使用的阈值hfx设定为小于后述的下方值(规定值)fps的值。
《合成补偿通电量运算模块IGH》
在合成补偿通电量运算模块IGH中,合成按压力补偿通电量Ifp与旋转角补偿通电量Imk,对最终的补偿通电量亦即合成补偿通电量Igh进行运算。如上述那样,按压力补偿通电量Ifp与旋转角补偿通电量Imk相关。因此,根据按压力系数Kfp调整按压力补偿通电量Ifp,并根据旋转角系数Kmk调整旋转角补偿通电量Imk,最终对合成补偿通电量Igh进行运算。
并且,在合成补偿通电量运算模块IGH中,基于适当与否判定模块HNT的判定结果(表示适当与否的判定标志)Hnt,决定合成补偿通电量Igh。首先,对判定标志Hnt显示“按压力传感器FPA适当(Hnt=0)”的情况进行说明。
在合成补偿通电量运算模块IGH中,基于目标按压力Fpt、以及按压力系数的运算特性(运算映射)CKfp,对用于修正按压力补偿通电量Ifp的按压力系数Kfp进行运算。具体而言,在目标按压力Fpt在“0(零)”以上,且小于下方值fps的范围(“0≤Fpt<fps”的条件)下,将按压力系数Kfp运算为“0(零)”。在目标按压力Fpt在下方值fps以上,且小于上方值fpu的范围(“fps≤Fpt<fpu”的条件)下,随着目标按压力Fpt的增加,而按压力系数Kfp被运算为从“0”开始单调增加到“1”。而且,在目标按压力Fpt在上方值fpu以上的情况下(“Fpt≥fpu”的条件下),按压力系数Kfp被运算为“1”。这里,下方值fps、以及上方值fpu是预先设定的规定值(阈值),上方值fpu是下方值fps以上的值。例如,为了按压力反馈控制的顺利的迁移(例如,从控制禁止向控制执行的迁移),能够将上方值fpu设定为比下方值fps大规定值fp0的值。
同样地,在合成补偿通电量运算模块IGH中,基于目标按压力Fpt、以及旋转角系数的运算特性(运算映射)CKmk,对用于修正旋转角补偿通电量Imk的旋转角系数Kmk进行运算。具体而言,在目标按压力Fpt在“0(零)”以上,且小于下方值fps的范围(“0≤Fpt<fps”的条件)下,将旋转角系数Kmk运算为“1”。在目标按压力Fpt在下方值fps以上,且小于上方值fpu的范围(“fps≤Fpt<fpu”的条件)下,随着目标按压力Fpt的增加,将旋转角系数Kmk运算为从“1”开始单调减少到“0”。而且,在目标按压力Fpt在上方值fpu以上的情况下(“Fpt≧fpu”的条件下),将旋转角系数Kmk运算为“0(零)”。与上述相同,下方值fps、以及上方值fpu是预先设定的规定值(阈值),上方值fpu是在下方值fps以上的值(下方值fps是在上方值fpu以下的值)。例如,为了旋转角反馈控制的顺利的迁移(例如,从控制执行向控制禁止的迁移),能够将上方值fpu设定为比下方值fps大规定值fp0的值。这里,按压力系数Kfp与旋转角系数Kmk的关系是若进行合计则为“1”(Kfp+Kmk=1)。
而且,在合成补偿通电量运算模块IGH中,基于按压力系数Kfp、以及旋转角系数Kmk,合成按压力补偿通电量Ifp与旋转角补偿通电量Imk,最终运算出合成补偿通电量Igh。即,在合成补偿通电量的运算中,通过按压力系数Kfp,考虑按压力补偿通电量Ifp的影响度(也称为贡献度),通过旋转角系数Kmk,考虑旋转角补偿通电量Imk的影响度。具体而言,将“对按压力补偿通电量Ifp乘以按压力系数(按压力影响度)Kfp后的值”、和“对旋转角补偿通电量Imk乘以旋转角系数(旋转角影响度)Kmk后的值”相加,对合成补偿通电量Igh进行运算(Igh=(Kfp·Ifp)+(Kmk·Imk))。例如,在“Kfp=0.3,Kmk=0.7”的情况下,在合成补偿通电量Igh中,按压力补偿通电量Ifp的影响度为30%,旋转角补偿通电量Imk的影响度为70%。
在目标按压力Fpt较小,且“0≤Fpt<fps”的情况下,运算为“Kfp=0,Kmk=1(旋转角补偿通电量Imk的贡献度为100%)”,所以合成补偿通电量Igh的运算不采用按压力补偿通电量Ifp,而仅采用旋转角补偿通电量Imk。在反馈控制中,实际按压力Fpa的贡献度为零,旋转角Mka的贡献度为全部。即,禁止按压力反馈控制,而仅执行旋转角反馈控制。
在目标按压力Fpt相对较大,且“fps≤Fpt<fpu”的情况下,随着目标按压力Fpt的增加,旋转角系数Kmk被运算为从“1”减少,按压力系数Kfp被运算为从“0”增加。因此,根据加权系数Kfp、Kmk,进一步考虑旋转角补偿通电量Imk(即,旋转角Mka)、按压力补偿通电量Ifp(即,实际按压力Fpa)的影响度的各个来运算合成补偿通电量Igh。即,执行按压力反馈控制、旋转角反馈控制双方。
在目标按压力Fpt较大,而“Fpt≥fpu”的情况下,运算为“Kfp=1,Kmk=0(按压力补偿通电量Ifp的贡献度为100%)”,所以合成补偿通电量Igh的运算不采用旋转角补偿通电量Imk,而仅采用按压力补偿通电量Ifp。在反馈控制中,旋转角Mka的贡献度为零,实际按压力Fpa的贡献度为全部。即,禁止旋转角反馈控制,而仅执行按压力反馈控制。
这样,基于目标按压力Fpt的大小调整两个反馈控制回路,所以在目标按压力Fpt较大的情况下,仅使按压力(制动液压)所涉及的反馈控制回路有效,能够确保按压力的大小的一致精度。另一方面,在目标按压力Fpt较小的情况下,仅使旋转角所涉及的反馈控制回路有效,反馈控制不采用检测出的按压力Fpa。因此,按压力的分辨率(分辨能力)较高,能够进行顺利的控制。除此之外,由于随着目标按压力Fpt的变化,而逐渐变更系数Kfp、Kmk,所以能够使两个反馈控制的相互迁移顺利。
接下来,对判定标志Hnt显示“按压力传感器FPA不适当(Hnt=1)”的情况进行说明。在按压力传感器FPA未适当地工作的情况下,基于按压力系数的运算特性(运算映射)CKfn,将按压力系数Kfp运算为“0(零)”。另外,基于旋转角系数的运算特性(运算映射)CKmn,将旋转角系数Kmk运算为“1”。即,在按压力传感器FPA不正常的情况下,在合成补偿通电量Igh的运算中,不采用按压力补偿通电量Ifp,而直接输出旋转角补偿通电量Imk作为合成补偿通电量Igh。换句话说,禁止按压力反馈控制,仅执行旋转角反馈控制。
此外,由于基于制动操作量Bpa对目标按压力Fpt进行运算,所以在对各系数Kfp、Kmk进行运算的特性中,能够代替目标按压力Fpt,而采用制动操作量Bpa。这里,制动操作量Bpa、目标按压力Fpt被称为“操作量相当值”。即,基于操作量相当值对系数Kfp、Kmk进行运算。以上,对合成补偿通电量运算模块IGH进行了说明。
在停车通电量运算模块IPK中,基于车辆速度Vxa、停车信号Swa、实际按压力Fpa、以及实际马达旋转角Mka,对用于执行停车制动控制的停车通电量Ipk(电动马达MTR用通电量)、以及螺线管通电指示Iso(螺线管SOL用通电信号)进行运算。停车通电量Ipk是停车制动控制用的电动马达MTR的通电量的目标值,输入到目标通电量运算模块IMT。另外,根据螺线管通电指示Iso,驱动螺线管执行器(也仅称为螺线管)SOL。
在停车通电量运算模块IPK中,在车辆停止之后,在来自停车开关SW的停车信号Swa从断开移至接通时(在符合的运算周期),开始时间计数器(计时器)。然后,基于从时间计数器的开始时开始的经过时间,以预先设定的模式输出停车通电量Ipk。具体而言,基于车辆速度Vxa判定车辆的停止。然后,将开始了时间计数器的时刻作为零(起点),将停车通电量Ipk输出为以时间斜率kz0增加,并成为上限值ipm。这里,上限值ipm考虑制动器执行器BRK中的动力传递效率,设定为能够可靠地得到为了维持车辆的停止状态所需要的按压力fpk(停车制动的要求值)。
在根据停车通电量Ipk,按压力Fpa达到停车制动的规定的要求值fpk时,基于螺线管通电指示Iso,将螺线管执行器SOL励磁,而咬合棘爪TSU与棘轮齿轮RCH咬合。
锁定机构PKB设在约束车轮(例如,后轮WHr)。锁定机构PKB由棘轮齿轮RCH、螺线管SOL、以及咬合棘爪TSU构成。棘轮齿轮RCH与电动马达MTR同步地旋转。例如,电动马达MTR与棘轮齿轮RCH同轴地固定,并成为一体进行旋转。咬合棘爪TSU能够与棘轮齿轮RCH咬合,并通过螺线管SOL进行移动。具体而言,螺线管SOL若根据螺线管通电指示Iso而被励磁,则通过螺线管SOL而朝向棘轮齿轮RCH按压咬合棘爪TSU。由此,咬合棘爪TSU与棘轮齿轮RCH咬合。此外,棘轮齿轮RCH与通常的齿轮齿不同,齿倾斜(所谓的锯齿形状),通过该齿的倾斜而具有旋转的方向性。通过咬合棘爪TSU与棘轮齿轮RCH咬合,即使停止对电动马达MTR、以及螺线管SOL的通电,也维持摩擦部件MSB按压旋转部件KTB的状态,维持停车制动有效的状态。
在停车通电量运算模块IPK中,在停车开关SW从断开被接通时,控制器CTL不仅增加约束车轮的按压力,也增加解放车轮的按压力。即,在停车制动的工作开始时,增加包含解放车轮的全部的加压单元KAU用的电动马达MTR的输出。停车制动的工作开始时的按压力增加是为了生成也与解放车轮对应的后述的转换运算映射CMkt、CFpe。
在目标通电量运算模块IMT中,基于指示通电量(目标值)Ims、合成补偿通电量Igh、以及停车通电量Ipk,对通电量的最终的目标值亦即目标通电量Imt进行运算。具体而言,在未指示停车制动的工作的情况下(停车信号Swa断开,Ipk=0),对指示通电量Ims加上合成补偿通电量Igh,将它们的和运算为目标通电量Imt(即,Imt=Ims+Igh)。即,以根据基于反馈控制的合成补偿通电量Igh,调整电动马达MTR的输出的方式,决定目标通电量Imt。
在指示了停车制动的工作的情况下,对指示通电量Ims和停车通电量Ipk进行比较,并将其中较大的一方运算为目标通电量Imt。该情况下,合成补偿通电量Igh为“0(零)”(即,不进行基于反馈控制的补偿)。
在判定标志Hnt显示“按压力传感器FPA不适当(Hnt=1)”的情况下,“Igh=Imk”,所以在目标通电量运算模块IMT中,基于指示通电量(目标值)Ims、旋转角补偿通电量Imk、以及停车通电量Ipk,对通电量的最终的目标值亦即目标通电量Imt进行运算。在未指示停车制动的情况下(停车信号Swa断开,Ipk=0),对指示通电量Ims加上旋转角补偿通电量Imk,并将它们的和运算为目标通电量Imt(即,Imt=Ims+Imk)。在指示了停车制动的情况下,与“Hnt=0”的情况相同,对指示通电量Ims与停车通电量Ipk进行比较,并将它们中较大的一方运算为目标通电量Imt。该情况下,旋转角补偿通电量Imk为“0(零)”。
在目标通电量运算模块IMT中,基于电动马达MTR的应该旋转的方向(即,按压力的增减方向),决定目标通电量Imt的符号(值的正负)。另外,基于电动马达MTR的应该输出的旋转动力(即,按压力的增减量),对目标通电量Imt的大小进行运算。具体而言,在增加制动压力的情况下,目标通电量Imt的符号被运算为正符号(Imt>0),向正转方向驱动电动马达MTR。另一方面,在使制动压力减少的情况下,目标通电量Imt的符号被决定为负符号(Imt<0),向反转方向驱动电动马达MTR。并且,控制为目标通电量Imt的绝对值越大电动马达MTR的输出力矩(旋转动力)越大,并控制为目标通电量Imt的绝对值越小输出力矩越小。
在开关控制模块SWT中,基于目标通电量Imt,对用于对各开关元件SU1~SW2进行脉冲宽度调制的驱动信号Su1~Sw2进行运算。在电动马达MTR为无刷马达的情况下,基于目标通电量Imt、以及旋转角Mka,对各相(U相、V相、W相)的通电量的目标值Iut、Ivt、Iwt进行运算。基于各相的目标通电量Iut、Ivt、Iwt,决定各相的脉冲宽度的占空比(相对于一个周期的接通时间的比例)Dut、Dvt、Dwt。然后,基于占空比(目标值)Dut、Dvt、Dwt,对使构成电桥电路BRG的各开关元件SU1~SW2为接通状态(通电状态),或者,使其为断开状态(非通电状态)的驱动信号Su1~Sw2进行运算。驱动信号Su1~Sw2输出给驱动电路DRV。
通过六个驱动信号Su1~Sw2,分别独立地控制六个开关元件SU1~SW2的通电,或者,非通电的状态。这里,占空比越大,在各开关元件中,每个单位时间的通电时间越长,在线圈越流过更大的电流。因此,电动马达MTR的旋转动力越大。
在驱动电路DRV对各相具备通电量获取单元(例如,电流传感器)IMA,获取(检测)实际的通电量(各相的总称)Ima。各相的检测值(例如,实际的电流值)Ima输入到开关控制模块SWT。然后,执行所谓的电流反馈控制,以使各相的检测值Ima与目标值Iut、Ivt、Iwt一致。具体而言,在各相中,基于实际的通电量Ima与目标通电量Iut、Ivt、Iwt的偏差,修正(微调)占空比Dut、Dvt、Dwt。通过该电流反馈控制,能够实现高精度的马达控制。
<三相无刷马达MTR、以及其驱动电路DRV>
参照图3的电路图,对采用具有U相线圈CLU、V相线圈CLV、以及W相线圈CLW三个线圈(绕组)的三相无刷马达作为电动马达MTR的例子进行说明。在无刷马达MTR中,在旋转件(转子)侧配置磁铁,在固定件(定子)侧配置绕组电路(线圈)。在与旋转件的磁极配合的时刻,通过驱动电路DRV进行换流,从而旋转驱动电动马达MTR。
在电动马达MTR设有检测电动马达MTR的旋转角(转子位置)Mka的旋转角传感器MKA。采用霍尔元件型的传感器作为旋转角传感器MKA。另外,能够采用可变磁阻型解析器,作为旋转角传感器MKA。检测出的旋转角Mka输入到控制器CTL。
驱动电路DRV是驱动电动马达MTR的电路。通过驱动电路DRV,基于来自控制器CTL的各相的驱动信号Su1、Su2、Sv1、Sv2、Sw1、Sw2(也记为“Su1~Sw2”),驱动电动马达MTR。驱动电路DRV由三相电桥电路(也仅称为电桥电路)BRG、以及稳定化电路LPF构成,三相电桥电路由六个开关元件(功率晶体管)SU1、SU2、SV1、SV2、SW1、SW2(也记为“SU1~SW2”)形成。
在三相电桥电路(也称为逆变器电路)BRG的输入侧经由稳定化电路LPF连接有蓄电池BAT,在电桥电路BRG的输出侧连接有电动马达MTR。在电桥电路BRG中,将串联连接开关元件的上下臂构成的电压型电桥电路作为一相,形成三相(U相、V相、W相)。三相的上臂与蓄电池BAT的阳极侧所连接的电力线PW1连接。另外,三相的下臂与蓄电池BAT的阴极侧所连接的电力线PW2连接。在电桥电路BRG中,各相的上下臂与蓄电池BAT并联地与电力线PW1、PW2连接。
U相上臂在开关元件SU1反并联连接回流二极管DU1,U相下臂在开关元件SU2反并联连接回流二极管DU2。同样地,V相上臂在开关元件SV1反并联连接回流二极管DV1,V相下臂在开关元件SV2反并联连接回流二极管DV2。另外,W相上臂在开关元件SW1反并联连接回流二极管DW1,W相下臂在开关元件SW2反并联连接回流二极管DW2。各相的上臂与下臂的连接部PCU、PCV、PCW形成电桥电路BRG的输出端(交流输出端)。在这些输出端连接有电动马达MTR。
六个开关元件SU1~SW2是能够接通或者断开电路的一部分的元件。例如,采用MOS-FET、IGBT作为开关元件SU1~SW2。在无刷马达MTR中,基于旋转角(转子位置)Mka,控制构成电桥电路BRG的开关元件SU1~SW2。而且,依次切换三个的各相(U相、V相、W相)的线圈CLU、CLV、CLW的通电量的方向(即,励磁方向),来旋转驱动电动马达MTR。即,根据转子与励磁的位置的关系决定无刷马达MTR的旋转方向(正转方向,或者,反转方向)。这里,电动马达MTR的正转方向是与加压单元KAU的按压力Fpa的增加对应的旋转方向,电动马达MTR的反转方向是与按压力Fpa的减少对应的旋转方向。
对三相的每一个设置检测电桥电路BRG与电动马达MTR之间的实际的通电量Ima(各相的总称)的通电量获取单元IMA。例如,设置电流传感器作为通电量获取单元IMA,检测电流值作为实际通电量Ima。检测出的各相的通电量Ima输入到控制器(控制单元)CTL。
驱动电路DRV从电力源(蓄电池BAT、发电机ALT)接受电力的供给。为了降低供给的电力(电压)的变动,在驱动电路DRV设有稳定化电路(也称为噪声降低电路)LPF。稳定化电路LPF由至少一个电容器(电容)、以及至少一个电感(线圈)的组合构成,是所谓的LC电路(也称为LC滤波器)。
作为电动马达MTR,能够代替无刷马达,而采用带电刷的马达(也仅称为有刷马达)。该情况下,使用由四个开关元件(功率晶体管)形成的H电桥电路作为电桥电路BRG。即,在有刷马达的电桥电路BRG中,省略无刷马达的三相中的一个。与无刷马达的情况相同,在电动马达MTR设置有旋转角传感器MKA,在驱动电路DRV设置有稳定化电路LPF。并且,在驱动电路DRV设置有通电量传感器IMA。
<适当与否判定模块的处理以及转换运算映射的生成处理>
参照图4的流程图,对适当与否判定模块HNT的处理以及转换运算模块HNK的处理(特别是,转换运算映射CMkt、CFpe的生成处理)进行说明。
首先,在步骤S110中,读入制动操作量Bpa。接下来,进入步骤S120。在步骤S120中,基于制动操作量Bpa,判定“是否为制动中”。具体而言,在制动操作量Bpa在规定值bp0以上的情况下判定为“制动中”。另外,在制动操作量Bpa小于规定值bp0的情况下判定为“不为制动中(非制动)”。在步骤S120中,肯定了“制动中”的情况下(“是”的情况下),进入步骤S130。另一方面,在步骤S120中,否定了“制动中”的情况下(即,非制动,“否”的情况下),返回到步骤S110。这里,规定值bp0是相当于制动操作部件BP的“游隙”的值。
能够基于设置于制动操作部件BP的停止开关的信号进行步骤S120的判定。在停止开关信号为接通的情况下,判定为制动中,在断开的情况下,判定为不是制动中。最开始肯定了步骤S120的判定的运算周期被称为“制动操作的开始时”。即,在持续“不为制动操作中”状态的状况下,判定为“制动操作中”的时刻是制动操作开始时。
在步骤S130,读入实际旋转角(旋转角实际值)Mka、以及实际按压力(按压力实际值)Fpa。处理进入步骤S140。在步骤S140中,基于实际旋转角Mka、以及转换运算映射CFpe,对推定按压力(按压力推定值)Fpe进行运算。推定按压力Fpe是根据实际旋转角Mka推定出的相当于实际按压力Fpa的值。
在步骤S150,基于推定按压力Fpe、以及实际按压力Fpa的比较,判定“实际按压力Fpa是否适当”。例如,基于“实际按压力Fpa与推定按压力Fpe的偏差hFp的绝对值是否小于规定值(适当与否判定值)hfx”,来进行实际按压力Fpa的适当与否判定。在偏差hFp的绝对值小于规定值hfx,而肯定了适当与否判定条件的情况下(“是”的情况下),进入步骤S160。另一方面,在偏差hFp的绝对值在规定值hfx以上,而否定了判定条件的情况下(“否”的情况下),进入步骤S200。此外,规定值hfx是用于适当与否判定的阈值,是比下方值fps小的值。
在步骤S160中,同步地存储实际旋转角Mka、以及实际按压力Fpa。即,由于判定为实际按压力Fpa适当,所以为了生成转换运算映射CMkt、CFpe,而在微处理器的存储器内存储该运算周期的实际旋转角Mka、以及实际按压力Fpa。处理进入步骤S170。
在步骤S170中,如上述那样对合成补偿通电量Igh进行运算,并从合成补偿通电量运算模块IGH输出到目标通电量运算模块IMT(参照图2)。即,执行实际按压力Fpa为适当状态的情况下的通常时的反馈控制。
在步骤S180中,基于制动操作量Bpa,判定“从制动操作的开始时继续的制动操作是否结束”。具体而言,根据“制动操作量Bpa是否小于返回侧规定值bps”,判定制动操作的结束。这里,返回侧规定值bps是比踏入侧规定值bp0小的值。在制动操作量Bpa小于规定值bps,而肯定了制动操作的结束判定条件的情况下(“是”的情况下),进入步骤S190。在制动操作量Bpa在规定值bps以上,而否定了制动操作的结束判定条件的情况下(还在继续制动操作中,“否”的情况下),返回到步骤S110。
与在步骤S120的判定相同地,能够基于设置在制动操作部件BP的停止开关的信号,进行步骤S180的判定。在停止开关信号为接通的情况下,判定为继续制动中,在断开的情况下,判定为结束了制动操作。
在步骤S190中,基于同步地存储的实际旋转角Mka以及实际按压力Fpa的数据列,生成转换运算映射CMkt、CFpe。即,在制动操作结束之后对在从制动操作开始时到结束时为止的连续的一系列的制动操作中存储的实际旋转角Mka、以及、实际按压力Fpa的数据进行处理,新生成转换运算映射CMkt、CFpe。然后,将过去的转换运算映射CMkt、CFpe置换为新的转换运算映射CMkt、CFpe。
在步骤S200中,由于按压力传感器FPA不正常,所以采用“Kfp=0,Kmk=1”,决定合成补偿通电量Igh。即,禁止按压力反馈控制,而仅执行旋转角反馈控制,输出旋转角补偿通电量Imk作为合成补偿通电量Igh。步骤S200的处理是实际按压力Fpa的信号为不适当状态下的反馈控制。
<基于近似多项式的转换运算映射CMkt、CFpe>
参照图5的特性图,对转换运算模块HNK内的近似函数运算模块KNJ的处理进行说明。在近似函数运算模块KNJ同步地存储有模拟·数字转换处理模块ADH的输出值Fpa、以及旋转角传感器MKA的检测值Mka。基于存储的时间序列数据(Fpa-Mka特性),生成目标旋转角Mkt用的转换运算映射CMkt(Fpt-Mkt转换特性)、以及推定按压力Fpe用的转换运算映射CFpe(Mka-Fpe转换特性)。
能够基于制动钳CRP、摩擦部件MSB等的刚性(弹簧常数)、轮缸WC、加压缸KCL等的规格(受压面积)作为初始特性设定转换运算映射CMkt、CFpe。然而,摩擦部件MSB的刚性由于磨损而老化(刚性逐渐增加)。因此,在转换运算映射CMkt、CFpe中,按照一系列的制动操存储实际按压力Fpa与实际旋转角Mka的相互关系,并基于存储的相互关系(Fpa-Mka特性)依次进行更新。这里,“一系列的制动操作”是指从制动操作的开始时到结束时。
在转换运算模块HNK形成有近似函数运算模块KNJ。在近似函数运算模块KNJ中,基于实际按压力Fpa、以及实际旋转角Mka,将转换运算映射CMkt、CFpe近似并决定为函数Knj、Kni。具体而言,在时间上同步地测量实际按压力Fpa和实际旋转角Mka,并作为时间序列的数据组进行存储。该数据组通过事后的处理(即,从制动操作的开始时刻到结束时刻为止的一系列的制动操作后的处理),将相对于实际按压力Fpa的实际旋转角Mka近似为二次以上的多项式Knj。与近似函数Knj相同,将相对于实际旋转角Mka的实际按压力Fpa近似为二次以上的多项式Kni。这里,近似的实际按压力Fpa与实际旋转角Mka的关系被称为“近似函数Knj、Kni”。此外,近似函数Knj和近似函数Kni相互处于反函数的关系。
《目标旋转角Mkt用的转换运算映射CMkt》
首先,对目标旋转角Mkt用的转换运算映射(目标旋转角映射)CMkt进行说明。实际按压力Fpa经由在模拟·数字转换处理模块ADH的处理,输入到控制器CTL,所以检测为如虚线所示那样的按照每“1(单位)”LSB的阶梯状的值。由于以多项式的近似函数Knj表现实际按压力Fpa与实际旋转角Mka的关系,所以对由于LSB(最低有效位,信号的分辨率)产生的阶梯状的数据进行插值。
另外,在检测信号也能够考虑点Q所示那样的噪声的影响。也能够通过滤波器补偿噪声的影响。但是,若使用滤波器,则检测值在时间上延迟,对相对较快的制动操作的应对可能变得困难。通过近似函数Knj,将存储数据平滑化,所以即使对于较快的制动操作,也能够正确地获取实际按压力Fpa与实际旋转角Mka的相互关系。
近似函数Knj设定为新的转换运算映射CMkt,以能够被下次以后的制动操作利用。将实际按压力Fpa置换为目标按压力Fpt,并将实际旋转角Mka置换为目标旋转角Mkt,决定更新后的转换运算映射CMkt。即,目标旋转角Mkt设定为将目标按压力Fpt作为变量的通过原点(即,在Fpt=0时,Mkt=0),并且由二次以上的多项式表现的函数映射。此外,在转换运算映射CMkt中,考虑制动钳CRP、摩擦部件MSB等的刚性的非线性,而相对于目标按压力Fpt的增加,目标旋转角Mkt以“上凸”的特性增加。这样,在一系列的制动操作中,运算近似函数Knj,并依次更新为下次的制动操作中的转换运算映射CMkt,所以能够补偿摩擦部件MSB等的老化所引起的运算映射的偏移。并且,由于作为单调增加函数设定转换运算映射CMkt,所以能够适当地避免尽管目标按压力Fpt增加,但目标旋转角Mkt减少那样的状况。
在采用三次以上的多项式作为近似函数Knj的情况下,如利用点划线所图示的那样,有相对于目标按压力Fpt的增加而目标旋转角Mkt不单调增加的情况(即,可能有在Fpt=fph,具有拐点H的情况)。为了防止近似函数Knj上的拐点,使其成为“上凸”的单调增加函数,能够使用至少两个函数(多项式)Kj1、Kj2,形成近似函数Knj。具体而言,目标旋转角用的近似函数Knj在范围A(0≤Fpt<fpv)内近似为第一近似函数Kj1,在范围B(fpv≤Fpt≤fpk)内近似为第二近似函数Kj2。这里,第一近似函数Kj1与第二近似函数Kj2在点P连续(Fpt=fpv,Mkt=mkv)。规定值fpv是第一近似函数Kj1与第二近似函数Kj2的边界,所以称为“边界值”。
并且,第一近似函数(第一多项式)Kj1的次数能够设定为比第二近似函数(第二多项式)Kj2的次数大。例如,在第一近似函数Kj1为三次多项式情况下,第二近似函数Kj2设定为二次多项式。这是因为在制动钳CRP、摩擦部件MSB等的刚性(弹簧常数)中,在实际按压力Fpa(即,目标按压力Fpt)较小的情况下,弹簧常数较小,非线性较强,而在实际按压力Fpa较大的情况下,弹簧常数较大,非线性较弱(接近线性)。
各个规定值(下方值fps等)有以下的关系。边界值fpv是上方值fpu以上的值(0≤fps≤fpu≤fpv)。因此,利用第一近似函数(第一多项式)Kj1近似系数Kfp、Kmk缓慢地变化的区域(“Fpt<fpu”的区域)的转换特性。在停车制动的工作开始时,不仅是约束车轮,在解放车轮中按压力也增加(参照图2)。此时实际按压力Fpa增加到规定值fpk。这里,规定值fpk被称为“(停车制动的)要求值”。要求值fpk设定为比边界值fpv大的值。由于该停车制动工作,对不具备停车制动机构PKB的解放车轮,也从“0”到要求值fpk测量实际按压力Fpa(即,目标按压力Fpt)并存储。因此,能够生成高精度的转换运算映射CMkt。以上,对目标旋转角用转换运算映射(目标旋转角映射)CMkt进行了说明。
《推定按压力Fpe用的转换运算映射CFpe》
接下来,对推定按压力Fpe用的转换运算映射(推定按压力映射)CFpe进行说明。转换运算映射CFpe的生成与转换运算映射CMkt的生成相同,所以简单地进行说明。转换运算映射CFpe也与转换运算映射CMkt相同,基于实际按压力Fpa与实际旋转角Mka的相互关系(Fpa-Mka特性)决定。通过决定相对于实际旋转角Mka的实际按压力Fpa的关系,并将实际按压力Fpa置换为推定按压力Fpe,来生成转换运算映射CFpe。
在转换运算映射CFpe的生成中,也能够采用推定按压力用的近似函数(近似多项式)Kni。这里,近似函数Kni是近似函数Knj的反函数(调换某个函数的独立变量与从属变量得到的函数)。推定按压力Fpe设定为将实际旋转角Mka作为变量的通过原点(即,在Mka=0时,Fpe=0),并且,由二次以上的多项式表现的函数映射。在转换运算映射CFpe中,考虑制动钳CRP、摩擦部件MSB等的刚性的非线性,相对于实际旋转角Mka的增加,推定按压力Fpe以“下凸”的特性增加。
为了防止近似函数Kni上的拐点,使其为“下凸”的单调增加函数,能够使用至少两个函数(多项式)Ki1、Ki2,形成近似函数Kni。具体而言,近似函数Kni在范围C(0≤Mka<mkv)内近似为第一近似函数Ki1,在范围D(mkv≤Mka≤mpk)内近似为第二近似函数Ki2。这里,第一近似函数Ki1与第二近似函数Ki2连续。并且,第一近似函数(第一多项式)Ki1的次数能够设定为比第二近似函数(第二多项式)Ki2的次数大。例如,在第一近似函数Ki1为三次多项式的情况下,第二近似函数Ki2设定为二次多项式。
在各规定值(下方角mks等)中,下方角mks是与下方值fps对应的规定值,上方角mku是与上方值fpu对应的规定值,边界角mkv是与边界值fpv对应的规定值,要求角mkk是与要求值fpk对应的规定值。因此,有“0≤mks≤mku≤mkv<mkp”的关系。
与目标旋转角映射CMkt相同地,推定按压力映射CFpe在一系列的制动操作中,运算近似函数Kni,并依次更新为下次的制动操作时的转换运算映射CFpe。因此,能够补偿摩擦部件MSB等的老化所引起的运算映射的偏移。并且,由于转换运算映射CFpe设定为单调增加函数,所以能够适当地避免尽管实际旋转角Mka增加,但推定按压力Fpe减少那样的状况。
在通常行驶的情况下的制动(所谓,通常制动)的按压力并不那么大。另一方面,考虑坡道等,与通常制动的情况相比,极大地设定停车制动的按压力。因此,停车制动的要求值(预先设定的规定值)fpk包含通常制动所使用的按压力的范围。通过停车制动工作,对不具备锁定机构PKB的解放车轮,也从实际旋转角Mka的“0”到停车制动的要求角mkk测量实际按压力Fpa并进行存储。结果,能够生成高精度的推定按压力映射CFpe。因此,即使在按压力传感器FPA不正常的情况下,也能够基于实际旋转角Mka、以及转换运算映射CFpe,精度良好地运算推定按压力Fpe,并根据推定按压力Fpe(即,实际旋转角Mka)执行反馈控制。以上,对推定按压力用转换运算映射(推定按压力映射)CFpe进行了说明。
<作用·效果>
参照图6的时间序列线图,对本发明所涉及的制动控制装置BCS、BCR的作用·效果进行说明。图6是(a)判定为按压力传感器FPA的适当状态的情况、和(b)判定为按压力传感器FPA的不适当状态的情况的比较。
在时刻u0,由驾驶员开始制动操作部件BP的操作,在时刻u1,制动操作量Bpa超过规定值bp0。然后,到时刻u4为止,增加制动操作量Bpa,在时刻u4以后,制动操作量Bpa保持为规定值bp1。
首先,参照图6(a),对判定为按压力传感器FPA的适当状态的情况进行说明。基于制动操作量Bpa,增加目标按压力Fpt,作为其结果,实际按压力Fpa、推定按压力Fpe增加。通过反馈控制,控制为目标值与实际值一致,所以目标按压力Fpt、实际按压力Fpa、以及推定按压力Fpe的线图重叠。
随着制动操作量Bpa的增加,基于目标按压力Fpt、以及转换运算映射CMkt(例如,近似函数Knj),增加目标旋转角Mkt,作为结果,实际旋转角Mka增加。在目标按压力Fpt相对于时间T的经过线性地增加的情况下,由于转换运算映射CMkt的非线性,随着时间T的经过而目标旋转角Mkt以“上凸”的形状增加。与目标按压力Fpt等的情况相同,由于通过反馈控制,控制为目标值与实际值一致,所以目标旋转角Mkt与实际旋转角Mka重叠。
基于依次增加的目标按压力Fpt(即,制动操作量Bpa),决定加权系数Kfp、Kmk。在目标按压力Fpt达到下方值fps的时刻u2之前,运算为“Kfp=0,Kmk=1”。在该条件下,在合成补偿通电量Igh的运算中,仅采用旋转角补偿通电量Imk,而不采用按压力补偿通电量Ifp。即,在时刻u2之前,仅执行基于电动马达MTR的旋转角Mka的反馈控制,来调整电动马达MTR的输出。
在采用模拟式传感器作为按压力传感器FPA的情况下,经由模拟·数字转换处理模块ADH,检测实际按压力Fpa。因此,实际按压力Fpa受到模拟·数字转换处理中的分辨率的影响。特别是,分辨率的影响在实际按压力Fpa较小的情况下显著。但是,由于在实际按压力Fpa较小的区域,反馈控制仅采用实际旋转角Mka,所以能够抑制分辨率的影响。并且,由于基于按照一系列的制动操作更新的转换运算映射CMkt,来执行旋转角反馈控制,所以能够执行高精度的制动控制。
在从时刻u2到时刻u3为止,按压力系数Kfp从“0”逐渐增加到“1”,旋转角系数Kmk从“1”逐渐减少到“0”。随着目标按压力Fpt的变化而逐渐变更系数Kfp、Kmk,所以在反馈控制中,不进行状态变量的突然的变更,能够顺利地进行切换。
在满足了条件“Fpt≥fpu”的时刻u3,运算为“Kfp=1,Kmk=0”。在该条件下,在合成补偿通电量Igh的运算中,仅采用按压力补偿通电量Ifp,而不采用旋转角补偿通电量Imk。即,从时刻u3开始,执行基于按压力传感器FPA的检测值Fpa的反馈控制。这是因为若实际按压力Fpa相对较大,则模拟·数字转换处理中的分辨率的影响不容易对控制造成影响。
接下来,参照图6(b),对判定为按压力传感器FPA的不适当状态的情况进行说明。以与参照图6(a)说明的“适当状态”的情况不同的点为中心进行说明。这里,在线图中,目标按压力Fpt与推定按压力Fpe重叠,目标旋转角Mkt与实际旋转角Mka重叠。
从制动操作量Bpa超过规定值bp0的时刻u1开始,目标按压力Fpt增加。然而,由于按压力传感器FPA不正常,所以实际按压力Fpa的信号保持为“0”(不输出)。在实际按压力Fpa与推定按压力Fpe的偏差(比较结果)hFp超过规定的阈值hfx的时刻uh,否定步骤S150的适当与否判定条件,而判定为“按压力传感器FPA不为适当状态”。这里,适当与否判定用的阈值hfx设定为比下方值fps小的值。因此,在“Kfp=0,Kmk=1”的状态进行按压力传感器FPA的适当与否判定。因此,能够避免不正常的按压力传感器FPA的信号Fpa被反馈控制采用。
由于基于按照制动操作更新的推定按压力映射CFpe,判定按压力传感器FPA的适当与否状态,所以能够可靠地进行传感器的不正常检测。另外,若判定为“按压力传感器FPA不为适当状态”,则按压力系数Kfp根据系数运算映射CKfn决定为“0”,旋转角系数Kmk根据系数运算映射CKmn决定为“1”。即,禁止按压力反馈控制,而仅执行旋转角反馈控制,来调整电动马达MTR的输出。
在旋转角反馈控制中,在一系列的制动操作的结束时,基于通过二次以上的多项式(函数)Knj近似的最新的转换运算映射CMkt,对目标旋转角Mkt进行运算,并以目标旋转角Mkt与实际旋转角Mka一致的方式,控制电动马达MTR。因此,即使在按压力传感器FPA为不正常状态的情况下,也能够通过旋转角反馈,执行适当的制动控制。以上,对本发明所涉及的制动控制装置BCS、BCR的作用·效果进行了说明。
此外,在实施方式中,例示了利用制动液压的碟刹的构成。能够代替碟刹,而采用鼓刹。另外,能够采用不利用制动液压,而通过动力传递机构DDK,直接地将摩擦部件MSB推压至旋转部件KTB的构成。在这样的构成中,也起到与上述相同的效果。
Claims (2)
1.一种车辆的制动控制装置,是根据车辆的制动操作部件的操作量,经由通过控制器控制的电动马达而产生推压力的车辆的制动控制装置,上述推压力将摩擦部件推压至固定于上述车辆的车轮的旋转部件,其中,上述车辆的制动控制装置具备:
按压力传感器,其检测上述推压力作为按压力实际值;以及
旋转角传感器,其检测上述电动马达的旋转角实际值,
上述控制器构成为,
判定上述按压力传感器的工作状态是否适当,
在判定为上述按压力传感器的工作状态适当的情况下,
基于上述按压力实际值调整上述电动马达的输出,并且存储上述按压力实际值与上述旋转角实际值的相互关系,并基于该相互关系生成转换运算映射,
在判定为上述按压力传感器的工作状态不适当的情况下,
基于上述旋转角实际值以及上述转换运算映射,调整上述电动马达的输出。
2.根据权利要求1所述的车辆的制动控制装置,其中,
上述控制器构成为,
基于上述旋转角实际值以及上述转换运算映射对按压力推定值进行运算,
基于上述按压力实际值与上述按压力推定值的比较结果,判定上述按压力传感器的工作状态是否适当。
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