JP2021066302A - 制動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】差動機構を介して駆動輪に連結されている制動力発生機を備えた車両の制動性能を向上させることのできる制御装置を提供する。【解決手段】制動力発生機から差動機構を介して左右の各車輪に制動力を伝達している状態で、スリップ率が予め定めた判定値より大きくなるロック傾向の車輪を検出し（ステップＳ１）、ロック傾向の車輪と共に差動機構に連結されている他の車輪の目標車輪回転数を求め（ステップＳ５）、他の車輪に設けられている摩擦ブレーキによる他の車輪に対する制動力を、他の車輪の回転数が目標車輪回転数になるように制御する（ステップＳ５）。【選択図】図４

Description

この発明は、車両を減速する制動力もしくは制動装置を制御する装置に関し、特に差動機構によって互いに連結されている車輪の制動力を制御する装置に関するものである。

車両に搭載されているエンジンなどの駆動力源は、動力変換によってトルクを出力するだけでなく、外力で回転させようとすると、その外力を圧力や熱あるいは電力などに変換することに伴う負トルクを発生する。その負トルクによって車両を制動する状態がエンジンブレーキ（動力源ブレーキ）状態あるいは回生ブレーキ状態である。このように機能させることのできる駆動力源として、ハイブリッド車両はガソリンエンジンなどの内燃機関と発電機能のあるモータ（モータ・ジェネレータ）とを搭載しているので、ハイブリッド車両では内燃機関とモータとを制動のために使用することができる。その場合、モータのトルク制御の応答性が内燃機関よりも優れているので、制動力の制御は、モータの回生トルクを制御することにより行うことが有利である。

モータで発電することに伴う回生トルクを制動力とする回生ブレーキと、各車輪ごとに設けられている摩擦ブレーキとを併用する制動装置が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されている制動装置は、車輪毎にモータおよび摩擦式のブレーキ装置を設けた車両を対象とする装置であって、ブレーキペダルが踏まれたり、あるいはアクセルペダルが踏み戻されたりすることによる制動要求があった場合に、その制動要求に基づく制動指令値を求め、その制動指令値に基づいてモータによる回生制動力とブレーキ装置による摩擦制動力とを制御する。このようにして車輪に制動力を掛けた場合のスリップ率を検出し、そのスリップ率から車輪のロック傾向が判定されると、ロック傾向になっている車輪についての回生制動力を、制動指令値から決まる制動力より小さく、かつ当該車輪がロックしない制動力となるように制御する。したがって、特許文献１に記載されている発明では、回生制動力の制御応答性が高いので、車輪のロック傾向を好適に回避もしくは抑制することができる。

特開２０１４−０７９０９９号公報

車輪のスリップ率あるいはロック傾向は、車両が走行している路面の状態に応じて時々刻々変化するから、特許文献１に記載されている制動装置は、車輪のロック傾向が判定された場合、その車輪に作用している回生制動力と摩擦制動力とのうち制御応答性の高い回生制動力を制御して、車輪がロック傾向になることを回避もしくは抑制している。そのような回生制動力を変化させて制動力を維持できるのは、所定の車輪の回生制動力を変化させても他の車輪の制動力が変化しないからである。このことは、特許文献１にも記載されているとおりであり、モータが差動機構を介して左右の車輪に連結されている車両においては、モータによる駆動力あるいは制動力が差動機構によって左右の車輪に配分されるから、左右いずれか一方の車輪の制動力もしくはスリップ率が変化すると、それに応じて他方の車輪の制動力もしくはスリップ率が変化してしまう。そのため、特許文献１に記載されている制動装置は、差動機構を介して回生制動を行うように構成された車両には使用することができない。言い換えれば、回生トルクを差動機構を介して左右の車輪に伝達し、それらの車輪の制動を回生制動と摩擦制動とを併用して行う車両においては、車輪のスリップ率あるいはロック傾向を回生制動力によって制御するためには従来にない新たな技術を開発する必要があった。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、制動のための負トルクを発生する制動力発生機が差動機構を介して少なくとも二つの車輪に連結されている車両において、その制動力発生機の負トルクで制動するとともにその負トルクを変化させつつそれらの車輪のスリップ率を好適に制御でき、ひいては制動距離を短縮することのできる制動装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、複数の車輪が連結されている差動機構に、前記車輪の回転を減じる方向の制動力を発生する制動力発生機が連結され、さらに前記車輪の回転を止める方向の制動力を摩擦によって生じる摩擦ブレーキが前記車輪のそれぞれに設けられている車両の制動制御装置において、前記制動力発生機による制動力および前記摩擦ブレーキによる制動力を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記制動力発生機から前記差動機構を介して前記各車輪に制動力を伝達している状態で、スリップ率が予め定めた判定値より大きくなるロック傾向の車輪を検出し、前記ロック傾向の車輪と共に前記差動機構に連結されている他の車輪に設けられている前記摩擦ブレーキの制動力を変化させて前記ロック傾向を低減させることを特徴としている。

この発明では、前記コントローラは、前記他の車輪の目標車輪回転数を求め、前記他の車輪に設けられている前記摩擦ブレーキによる前記他の車輪に対する制動力を、前記他の車輪の回転数が前記目標車輪回転数になるように制御することを特徴としている。

その目標車輪回転数は、前記車両が旋回走行している場合には、前記車両の操舵角と車速とから求められる左右車輪速差の半分の値を含む回転数であってよい。

この発明では、前記他の車輪の目標車輪回転数は、前記他の車輪のスリップ率が予め定めた範囲内の値になる回転数とすることができる。

また、この発明では、前記制動力発生機は、エネルギ回生を行うことによる負トルクを前記制動力として発生するエネルギ回生機であってよい。

この発明では、前記コントローラは、減速要求があった場合に、前記制動力発生機で発生させる予め定めたベース制動力を前記減速要求による要求減速度から減算して前記摩擦ブレーキで発生させるべきベース摩擦制動力を求め、前記減速要求に基づく制動時の目標車輪速に相当する前記制動力発生機の目標回転数を求め、前記制動力発生機の回転数が前記目標回転数となるように前記ベース制動力を補正してよい。

この発明では、前記コントローラは、前記ベース制動力を補正することに伴って、前記差動機構に連結されているいずれかの車輪の車輪速が前記目標車輪回転数に相当する車輪速から所定値以上増大した場合、前記いずれかの車輪に設けられている摩擦ブレーキの制動力を、前記いずれかの車輪の車輪速が前記目標車輪回転数に相当する車輪速となるように制御してよい。

この発明によれば、制動要求があった場合、差動機構を介して車輪に連結されている制動力発生機が制動力を発生し、あるいはこれに加えて各車輪に設けられている摩擦ブレーキが制動力を発生する。その場合の車両の全体としての制動力は、制動力発生機で発生する制動力を車輪の回転数やスリップ率に応じて変更することにより制御する。それらの車輪のうちのいずれかの車輪の回転数（車輪速）が、路面の摩擦係数の低下によって低下すると、すなわちロック傾向になると、当該車輪と共に差動機構に連結されている他の車輪に制動力発生機構による制動力が、差動機構の差動作用によって作用しなくなる。そのロック傾向が検出されると、前記他の車輪に設けられている摩擦ブレーキの制動力が変化させられ（より具体的には増大させられ）、その結果、スリップ率が増大した車輪に作用する、制動力発生機からの制動力が増大し、ロック傾向が低減もしくは解消させられる。摩擦ブレーキによる制動力は、他の車輪の回転数が目標車輪回転数に一致するように制御してよい。すなわち、この発明の制動制御装置は、いずれかの車輪がロック傾向になると、これとは別の車輪を摩擦ブレーキによって制動する。その結果、差動機構の差動制限を行っている状態と同様の状態が生じて、ロック傾向が判定されている車輪に掛かっている制動力発生機による制動力が低下させられ、その回転数が増大する。すなわち、ロック傾向が是正される。併せて、他の車輪の全体としての制動力が増大してその回転数が、目標車輪回転数に一致するように制御されてその摩擦係数が最大値に近づく。結局、差動機構に連結されている各車輪の車輪速あるいはスリップ率が摩擦係数が大きくなるように制御されるので、車両の全体としての制動性能が向上する。言い換えれば、制動距離を短縮することができる。

この発明に係る制動制御装置を適用できる車両を模式的に示す図である。 スリップ率と摩擦係数との関係を示す線図である。 摩擦ブレーキによる機械（摩擦）制動と回生制動との関係を模式的に示す図である。 この発明の実施形態で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 左右の車輪の摩擦係数が異なっている状態で制動を行った場合の回生トルクの伝達状態と摩擦ブレーキによる制動状態とを模式的に示す図である。 左右の車輪での摩擦係数が等しいいわゆる低μ路で制動を行った場合のモータ回転数、車輪速、車体速、制動トルク、摩擦ブレーキによるブレーキトルク、制動開始から停止するまでの移動距離（制動距離）の変化の一例を示す線図である。 左車輪が氷盤路に乗り、右車輪が圧雪路に乗った状態で制動を行った場合（比較例）のモータ回転数、車輪速、車体速、制動トルク、摩擦ブレーキによるブレーキトルク、制動開始から停止するまでの移動距離（制動距離）の変化の一例を示す線図である。 左車輪が氷盤路に乗り、右車輪が圧雪路に乗った状態での制動時にこの発明による制御を実施した場合のモータ回転数、車輪速、車体速、制動トルク、摩擦ブレーキによるブレーキトルク、制動開始から停止するまでの移動距離（制動距離）の変化の一例を示す線図である。

この発明の実施形態における車両は、運動エネルギを電力などに変換して回収（回生）することができ、そのエネルギ回生を行う際のトルクを制動力として車輪に作用させることができる車両であり、特にモータもしくはモータ・ジェネレータ（以下、これらをまとめて単にモータと記す）を、デファレンシャルギヤ（差動機構）に連結し、そのデファレンシャルギヤに左右の車輪を連結した車両である。また各車輪には摩擦ブレーキ機構などの回生ブレーキとは異なる制動を行うブレーキ機構が設けられ、回生制動と摩擦制動とを併用して車両の制動を行うように構成されていてよい。

図１にこの種の車両を模式的に示してある。ここに示す車両１は、モータ（ＭＧ）２を駆動力源とした電気自動車であり、そのモータ２は例えば永久磁石式の同期電動機であって、電力が供給されることにより駆動トルクを発生し、また車両１の走行慣性力などによって強制的に回転させられることにより発電するように構成されている。その発電に伴う負のトルクが車両１の制動力（制動トルク）となる。

モータ２は電源装置３に接続されている。この電源装置３は、モータ２に電力を供給し、またモータ２で発電した電力を蓄える蓄電装置や、電圧あるいは周波数を変換するインバータなどを有している。

モータ２の出力軸（ロータ軸）が終減速機であるデファレンシャルギヤ（差動機構）４に連結されている。そのデファレンシャルギヤ４に左右の互いに対をなす車輪（駆動輪）５ｒ，５ｌが連結され、そのデファレンシャルギヤ４によって左右の車輪５ｒ，５ｌの回転数差を吸収するようになっている。なお、図１に示す例では、左右の車輪５ｒ，５ｌは後輪である。左右の前輪６ｒ，６ｌは操舵輪となっており、操舵機構７が連結されている。したがって、モータ２がこの発明の実施形態における制動力発生機あるいはエネルギ回生機に相当している。

前後の各車輪５ｒ，５ｌ，６ｒ，６ｌのそれぞれにブレーキ８ｒ，８ｌ，９ｒ，９ｌが設けられている。これらのブレーキ８ｒ〜９ｌは、従来知られているブレーキ機構と同様のブレーキであって、ディスクブレーキやドラムブレーキあるいはパウダーブレーキなどの摩擦ブレーキであり、油圧や電磁力などによって摩擦力を生じて各車輪５ｒ〜６ｌの回転を止める方向の制動力を生じさせるように構成されている。これらのブレーキ８ｒ〜９ｌがこの発明の実施形態における摩擦ブレーキに相当している。また、前後の各車輪５ｒ〜６ｌには、それぞれの回転速度（車輪速）を検出するためのセンサ１０ｒ，１０ｌ，１１ｒ，１１ｌが設けられている。

車両１には、加減速操作のためのペダル１２が設けられている。ペダル１２は、アクセルペダルとブレーキペダルとの二つのペダルであってもよいが、図１に示す例はいわゆるワンペダル式の加減速操作装置であってアクセルペダルによって加速操作および制動操作を行うように構成されている。この種のワンペダル式の加減速操作装置は従来知られている構造のものと同様の装置であってよく、車両の走行中に車速と踏み込み角度もしくは所定の踏み込み角度の維持時間などとに基づいて基準となる踏み込み角度を求め、その角度からペダル１２が踏み込まれた場合には加速要求があるものとして加速度もしくは駆動力の制御を行い、また反対にペダル１２が上記の角度から踏み戻された場合には減速要求があるものとして制動力の制御を行うように構成されている。

上記のモータ２による駆動力および回生制動力（回生ブレーキ）を制御する電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）１３が設けられている。このＭＧ−ＥＣＵ１３はマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータならびに演算プログラムに従って演算を行い、その演算の結果（例えばトルク）を制御指令信号として前記電源装置３に出力するように構成されている。このＭＧ−ＥＣＵ１３に入力されているデータ（検出信号）は、前述したペダル１２の踏み込み角度（アクセル開度）や、モータ２に付設されている回転数センサ（例えばレゾルバ：図示せず）で検出した回転数などである。

また、上記のブレーキ８ｒ〜９ｌによる制動力を制御する電子制御装置（Ｂ−ＥＣＵ）１４が設けられている。このＢ−ＥＣＵ１４は、前述したＭＧ−ＥＣＵ１３と同様にマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータならびに演算プログラムに従って演算を行い、その演算の結果（例えば制動のための油圧）を制御指令信号として前記ブレーキ８ｒ〜９ｌに出力するように構成されている。また、このＢ−ＥＣＵ１４は、アンチロック・ブレーキシステム（ＡＢＳ）としての機能を備えており、したがってＢ−ＥＣＵ１４には前述した車輪速を検出するセンサ１０ｒ，１０ｌ，１１ｒ，１１ｌからの検出信号が入力されている。ＡＢＳでは、各車輪５ｒ〜６ｌの車輪速から車体速を求め、その車体速と各車輪速との偏差に基づいて車輪５ｒ〜６ｌのスリップ率を求め、スリップ率が増大した場合にそのスリップ率が増大した車輪についてロック傾向の判断を行い、さらにそのロック傾向を解消するために、すなわち車体速から求められる目標車輪回転数となるように制動力を低下させる。その目標車輪回転数を伝送するようにＢ−ＥＣＵ１４とＭＧ−ＥＣＵ１３とが互いにデータ通信可能に接続されている。

車両１が走行している際に例えばペダル１２が踏み戻されるなどのことによって制動要求があると、モータ２による回生制動が実行される。エネルギ回生を行ってエネルギ効率を向上させるだけでなく、制動性能を良好にするためである。制動性能は、車輪と路面との間の摩擦係数μが大きいほど良好になって制動距離が短くなる。その摩擦係数μは車輪のスリップ率に応じて変化し、両者の関係は、一般的には図２に示す関係となる。なおここで、スリップ率は、路面に対する車輪の滑りの程度を示す値であり、
スリップ率＝｛１−（車輪速／車体速）｝×１００（％）
である。図２に示すように、摩擦係数μはスリップ率がゼロから増大するのに従って急速に増大し、所定の値Ｓ0で最大になり、そののちスリップ率の増加に従って次第に小さくなる。そのため、通常、スリップ率が、摩擦係数μが最大になる所定値Ｓ0を中心にした所定の範囲（図２のＳ0−αとＳ0＋αとの間の範囲）に入るように制動力（あるいは車輪速）を制御する。回生制動力を発生するモータ２は、トルクを電気的に制御できるので、制御応答性が高く、したがってこの発明の実施形態では、時々刻々変化する摩擦係数μに追従して制動力を変化させるために、制動要求があった場合にモータ２によって回生制動を行い、その制動力をスリップ率（車輪速）に基づいて俊敏に変化させる。

なお、モータ２によって発生することのできる回生制動力（回生トルク）には限界がある上に、スリップ率（車輪速）の変化に応じて大小に変化させる必要があることにより最大限の回生制動力を発生させておくことができないから、要求制動力が大きい場合には、摩擦式のブレーキ８ｒ，８ｌ，９ｒ，９ｌに要求制動力のうちの大半の制動力を受け持たせ、残余の制動力をモータ２に受け持たせることになる。このようにして摩擦式のブレーキに受け持たせる制動力がこの発明の実施形態におけるベース摩擦制動力に相当する。これとは反対に要求制動力が小さい場合には、ブレーキ８ｒ，８ｌ，９ｒ，９ｌによる制動を基本的には行わず、モータ２による回生制動を行う。図３に摩擦ブレーキによる機械（摩擦）制動と回生制動との関係を模式的に示してある。

上述した車両１では、モータ２による回生制動は、モータ２を発電機として機能させることに伴う負のトルク（車輪５ｒ，５ｌの回転を止める方向のトルク）をデファレンシャルギヤ４を介して左右の車輪５ｒ，５ｌに作用させることにより行う。そのため、摩擦係数μが左右の車輪５ｒ，５ｌで異なっている場合、デファレンシャルギヤ４による差動作用が生じて回生制動力が摩擦係数μの小さい方の車輪５ｒ（５ｌ）に作用してしまい、摩擦係数μの大きい方の車輪５ｌ（５ｒ）に回生制動力が作用しなくなる。このような事態に到ると、応答性に優れた回生制動力によるアンチロック・ブレーキとしての機能が得られなくなる。そこでこの発明の実施形態では、デファレンシャルギヤ４の差動作用による影響を解消もしくは抑制して制動性能を向上させるために、以下に述べる制御を実行するように構成されている。

図４はその制御の一例を説明するためのフローチャートであり、上述したＭＧ−ＥＣＵ１３やＢ−ＥＣＵ１４によって実行される。したがって、これらのＥＣＵ１３，１４がこの発明の実施形態におけるコントローラに相当している。車両１が走行している状態で図４に示すルーチンが開始され、先ず、車輪のロック傾向を判定する（ステップＳ１）。言い換えれば、ロック傾向の車輪を検出する。

ここで実行する制御は、回生制動力の制御であるから、ロック傾向の判定の対象となる車輪は、デファレンシャルギヤ４を介してモータ２に連結されている左右一対の車輪５ｒ，５ｌである。すなわち駆動輪である。ロック傾向の判定は、具体的には、スリップ率がロック判定値未満か否かを判定することにより行うことができる。スリップ率は、前述したように車輪速と車体速とに基づいて求めることができる。またロック判定値は、設計上、予め決めておくことができ、例えば図２に示すスリップ率についての範囲を規定している値のうち上限値Ｓ0＋αを採用することができ、あるいはそれより僅かに小さい値もしくは僅かに大きい値を採用してもよい。また、ロック傾向の判定は、すべての車輪について同時並行的に行ってもよく、あるいは順序を決めて各車輪５ｒ，５ｌ，６ｒ，６ｌのロック傾向を順に判定してもよい。

ロック傾向になっている車輪が検出されないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合には、特に制御を行うことなく図４に示すルーチンを一旦終了する。これとは反対にロック傾向になっている車輪があることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ベース油圧および回生量を算出する（ステップＳ２）。モータ２によってエネルギ回生を行うことにより回生制動力が発生する。その回生制動力は、摩擦係数μの変化による車輪速を、目標とする車輪速（回転数）に一致させるべく大小に変化させることになるから、その変化の余裕のある値を、基本となる回生制動力に設定する。この「基本となる回生制動力」がこの発明の実施形態におけるベース制動力に相当する。

一方、その時点に要求されている減速度は、ペダル１２の踏み戻し角度やその速度、あるいはブレーキペダルが設けられている場合にはブレーキペダルの踏み込み角度や踏力などに基づいて求められる。その要求減速度に相当する制動力から回生制動力（ベース制動力）を減算することにより、ブレーキ８ｒ〜９ｌで発生する制動力（ベース摩擦制動力）やそれに対応した油圧が求められる。したがって、要求減速度が小さければ、モータ２による回生制動力のみで必要充分な減速を行うことができる場合がある。こうして求められたベース油圧、すなわち要求減速度から回生制動による減速度分を減じた減速度を生じさせるブレーキ油圧をブレーキ８ｒ〜９ｌに印加する。

なお、ステップＳ２でのブレーキ油圧の制御は、通常のブレーキ制御と同様であってよく、したがってステップＳ２での制御は、別個に設けられているブレーキシステムで行い、ステップＳ２でそのブレーキシステムで求められたブレーキ油圧を読み込むこととしてもよい。

つぎに回生ＡＢＳ制御を行う（ステップＳ３）。車両１のトータルの制動力は、モータ２による回生制動力とブレーキ８ｒ，８ｌ，９ｒ，９ｌによる制動力とを合わせた制動力であり、そのトータルの制動力をスリップ率に応じて変化させるために、回生制動力を制御する。モータ２の制御応答性が優れているからである。すなわち、この制御は、車輪がロックしないようにトータルの制動力を制御するために、回生制動力を調整する制御である。前述したように制動時の摩擦係数μは図２に符号Ｓ0−α,Ｓ0＋αで示す範囲に入っていることが好ましいから、摩擦係数μがその範囲に入るようにスリップ率を制御する。したがって、車輪の目標車輪回転数は、その車輪のスリップ率が上記の範囲に入る回転数とし、その目標車輪回転数に向けて車輪の回転数や制動力などを制御することになる。

スリップ率は前述したように車輪速と車体速とに基づいて求められ、制動力によって車輪速が変化するので、スリップ率が上記の範囲に入るように制動力を制御する。回生ＡＢＳ制御ではそのような制動力の制御を、モータ２による回生制動力すなわちモータ２による負トルクを制御することにより行う。制動要求による目標とする車輪速は、その時点の車体速と目標とするスリップ率とに基づいて求まる。その車輪速と、モータ２から車輪５ｒ，５ｌまでの間の減速比とに基づいて、目標とする車輪速に対応するモータ回転数（目標ＭＧ回転数）が求まる。ステップＳ３では、このようにして目標ＭＧ回転数を算出する。そして、実回転数が目標ＭＧ回転数となるようにモータ２をＰＩＤ制御などのフィードバック制御（ＦＢ制御）する。その制御によってモータ２のトルクならびに回転数を変化させることになり、これは上記のステップＳ２で設定したベース回生量をフィードバック（ＦＢ）制御で補正する制御である。

また、左右の車輪速差Ｄの推定値を算出する（ステップＳ４）。左右の車輪５ｒ，５ｌの車輪速の偏差は、左右の車輪５ｒ，５ｌのスリップ率が相違して生じるだけでなく、旋回時の内外輪差によっても生じる。そのような内外輪差による車輪速差Ｄの影響を回避するために、ステップＳ４でその左右の車輪速差Ｄを求めている。左右の車輪速差Ｄは、車両１が旋回走行する際の各車輪５ｒ，５ｌの旋回半径が異なることにより生じるので、その時点の操舵角と車速とに基づいて求めることができる。その場合、前輪と後輪との舵角を変更できる四輪操舵車両においては、前輪の操舵角と後輪の操舵角とを用いて各車輪の旋回半径を求め、その旋回半径と車速とに基づいて車輪速差Ｄを推定（算出）する。したがって、操舵されていない場合には、この車輪速差Ｄは「０」になる。なお、左右の車輪速差Ｄが推定値を算出は、上述したステップＳ３に続けて行う必要は特にはなく、操舵制御システムやアンチロックシステムなどの他の制御システムで算出したデータを読み込むこととしてもよく、その読み込みは逐次行い、読み込んだデータを必要に応じて使用することとしてもよい。

ステップＳ３での回生ＡＢＳ制御を実行したことに伴っていずれかの車輪の回転数が増大したか否かが判断される（ステップＳ５）。図１に示す車両１では、モータ２からトルクを受ける左右の車輪５ｒ，５ｌが差動機構であるデファレンシャルギヤ４を介して連結されているので、走行中に一方の車輪５ｒ（５ｌ）の回転数が低下すると他方の車輪５ｌ（５ｒ）の回転数が増大する。デファレンシャルギヤ４は、左右の出力回転数の平均値が入力回転数となる機構であるからである。したがって、ステップＳ５では、モータ２に連結されている各車輪５ｒ，５ｌについて、その車輪回転数が、モータ（ＭＧ）２の車輪軸回転数（ＭＧ車輪軸回転数：モータ回転数とモータ２から車輪５ｒ，５ｌまでの間の減速比とで決まる回転数）に上述した車輪速差Ｄの半分の値（Ｄ／２）を加えた回転数より高回転数か否かが判断される。したがって、車両１が直線走行している場合には左右の車輪速差Ｄが「０」であるから、ステップＳ５では、車輪回転数が、モータ（ＭＧ）２の車輪軸回転数より高回転数か否かを判断することになる。

例えば、左車輪５ｌ側で摩擦係数μが小さくなると、車両１が走行していることによる慣性力で車輪を回転させるトルクが左車輪５ｌで小さくなるので、回生制動力およびブレーキ制動力（摩擦制動力）によって左車輪５ｌの回転数が低下する。その場合、回生制動力はデファレンシャルギヤ４を介して左右の車輪５ｒ，５ｌに分配して伝達されているので、左車輪５ｌの回転数が低下すると回生制動力は左車輪５ｌ側で多く受け持たれ、右車輪５ｒ側の回生制動力が小さくなる。その結果、右車輪５ｒの全体としての制動力が小さくなるから、右車輪５ｒは車両１の慣性力で更に回転させられ、その回転数が増大する。このような状態は右車輪５ｒの回転数が低下した場合も同様であって、その場合は左車輪５ｌの回転数が増大する。ステップＳ５ではこのような状態が生じているか否かを判断する。なお、その判断は、上述したように車輪回転数がＭＧ車輪軸回転数より大きいか否かを判断することに替えて、両者の値の差が基準値より大きいか否かを判断することとしてもよい。

ステップＳ５で肯定的に判断された場合には、各車輪毎の油圧ＡＢＳ制御を開始する（ステップＳ６）。油圧ＡＢＳ制御は、摩擦式のブレーキ８ｒ〜９ｌによるアンチロックブレーキ制御であり、対象とする車輪の回転数が目標車輪回転数になるようにブレーキ８ｒ〜９ｌによる制動力すなわち油圧を制御する。ここで対象とする車輪は、デファレンシャルギヤ４の差動作用によって回生制動力が低下した（もしくは分配されない）車輪であり、デファレンシャルギヤ４を介して互いに連結された一対の車輪５ｒ，５ｌのいずれか一方の車輪である。言い換えれば、デファレンシャルギヤ４の差動作用の影響で回生制動力が効かなくなった車輪であり、この発明の実施形態における「他の車輪」に相当する。これを模式的に示すと図５のとおりであって、制動中に左車輪５ｌが圧雪路などの摩擦係数μの小さい路面Ｒ1に乗り、右車輪５ｒが左車輪５ｌよりも大きい摩擦係数μの路面Ｒ2に乗り、その結果、左車輪５ｌの回転数が低下して左車輪５ｌがいわゆるロック傾向になると、左車輪５ｌと対をなしている右車輪５ｒのブレーキ８ｒについて上記の油圧ＡＢＳ制御が実行される。

モータ２とブレーキ８ｒ〜９ｌとで制動を行っている状態での各車輪５ｒ，５ｌの目標車輪回転数は車体速や目標とする摩擦係数μなどによって決まり、その目標車輪回転数は上述したＭＧ車輪軸回転数であってよい。したがってステップＳ５では、上述した回転数がＭＧ車輪軸回転数により高回転数になっている車輪について、その回転数がＭＧ車輪軸回転数に一致するようにその車輪に設けられているブレーキの油圧をフィードバック制御（ＦＢ制御：例えばＰＩＤ制御）する。結局、スリップ率が増大してロック傾向が判定されると、そのロック傾向を低減もしくは解消するために、当該ロック傾向が判定されている車輪とはデファレンシャルギヤ４を介して対となっている他の車輪に設けられているブレーキの制動力が変化させられる。

上記の回生ＡＢＳ制御および油圧ＡＢＳ制御がモータ２のデファレンシャルギヤ４を介して連結されている全ての車輪５ｒ，５ｌについて実施されたか否かが判断される（ステップＳ７）。このステップＳ７は、ロック傾向になる車輪が複数存在する場合を想定した制御ステップであり、車両１の構造によっては複数の車輪がロック傾向になる場合がある。このステップＳ６で否定的に判断された場合には、前述したステップＳ５に戻り、ステップＳ５およびステップＳ６の制御を実施する。これに対してステップＳ７で肯定的に判断された場合には、リターンする。なお、前述したステップＳ５で否定的に判断された場合には、他の車輪について回転数を判定するためにステップＳ７に進む。その場合、ステップＳ４で回転数を判定した車輪が、回転数を判定する最後の車輪であれば、ステップＳ７で肯定的に判断されるので、図４に示すルーチンを一旦終了することになる。

この発明の実施形態による作用・効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。左右の路面の摩擦係数μが等しい場合と、左右の路面の摩擦係数μが異なっている場合とについて、モータ回転数（ＭＧ回転数）、車輪速、車体速、制動トルク、摩擦ブレーキによるブレーキトルク、制動開始から停止するまでの移動距離（制動距離）を計測した。なお、以下の図６、図７、図８では、ベース摩擦ブレーキトルクを省略して「０」としてある。

図６は、路面の摩擦係数μが氷盤路のように小さくかつ均一な路面で制動を行った場合の例を示しており、要求減速度が特には大きくないことにより回生制動のみを実施している。図６において、ペダル１２を踏み戻すなどのことによってｔ0時点に制動要求が発生し、それに伴ってモータ２の回転数（ＭＧ回転数）が低下する。すなわちモータ２で回生制動力を発生し、そのために左右の車輪５ｒ，５ｌの回転数が一時的に低下した後、ロックしないように回転数が維持される。したがって、ＭＧ回転数および左右の車輪５ｒ，５ｌの車輪速は、車体速より幾分低い回転速度を維持して、車体速と同様に次第に低下する。

その過程における実トルク（制動トルク）は、路面の摩擦係数μが小さいことにより、ペダル操作によって要求されているトルク（アクセル要求トルク）ほどには小さくなく（負の方向に大きくなく）、タイヤロックが生じない程度の小さいトルク（負の方向に小さいトルク）に維持されている。また、摩擦係数μが車両１の左右で同じになっている上に、摩擦係数μが小さいことにより、ブレーキ８ｒ，８ｌの制動トルク（ブレーキトルク）は、ゼロになっている。すなわち、ブレーキ８ｒ，８ｌによる制動は行っていない。このようにモータ２による回生ＡＢＳ制御が実行され、車体速がｔ1時点にゼロになって車両１が停止する。その停車状態を維持するためにブレーキトルクが予め定めた上限値まで増大させられる。制動開始から停車までの距離（制動距離）はＬメートルとなった。

図７は、左右一対の車輪５ｒ，５ｌのうちの一方の車輪（例えば右車輪）５ｒが圧雪路に乗り、これに対して他方の車輪（例えば左車輪）５ｌが圧雪路より摩擦係数μが小さい例えば氷盤路に乗っていて、左右の摩擦係数μが相違している状態で制動を行い、かつその際にデファレンシャルギヤ４の差動作用による影響を解消もしくは抑制するブレーキ制御を行わない場合の例である。したがって、図７は比較例を示している。

図７において、走行中のｔ10時点にペダル１２が踏み戻されるなどのことによって制動要求が発生すると、モータ２は発電機として機能して回生制動力を発生する。すなわち、上述した図６に示す例と同様に、モータ２および左右の車輪５ｒ，５ｌの回転数が一時的に大きく低下した後に車体速より低い回転数を維持して、車体速と共に次第に低下する。その場合、摩擦係数μの小さい左車輪５ｌにおいては、車両１の慣性力によって回転させられるトルクが小さくなるので、その回転数が右車輪５ｒより小さくなる。すなわちロック傾向となる。そして、デファレンシャルギヤ４の差動作用により右車輪５ｒにはモータ２による回生制動力が作用しなくなり、その回転数は車体速と同期して推移する。なお、モータ２の回転数（車輪軸回転数）は、左右の車輪速の間の値の回転数を保って車体速の低下に則して次第に低下する。したがって、その低下の傾向は、図６に示す通常の状態と同様である。

車体速がゼロに近づくと、それに先行して左車輪５ｌの車輪速がゼロになる。その時点では車体速が未だ生じているので、モータ２は回生制動力を増大させる方向に制御され、その結果、左車輪５ｌが逆回転し、それに伴って右車輪５ｒの車輪速が増大する。このような車輪速の一時的ないわゆる乱れが生じて車体速がついにはゼロになり（ｔ11時点）車両１が停止する。その停車状態を維持するためにブレーキトルクが予め定めた上限値まで増大させられる。制動開始から停車までの距離（制動距離）はＬメートルとなった。なお、アクセル要求トルクおよび実トルク、ならびに各車輪５ｒ，５ｌのブレーキ８ｒ，８ｌによるブレーキトルクは、図６に示す例と同様である。結局、図７に示す比較例では、回生ＡＢＳ制御を行っているとしても、デファレンシャルギヤ４の差動作用により、モータ２による回生制動力は摩擦係数μが大きい方の車輪５ｒに作用しなくなるので、制動距離が短くならない。

この発明の実施形態による例を図８に示してある。なお、図８では、右車輪５ｒの車輪速を示す線と左車輪５ｌの車輪速を示す線とが重なって見にくくなることを避けるために、それらの線を別々に記載してある。ここに示す例における路面の摩擦係数μは図７に示す例と同様であり、左右一対の車輪５ｒ，５ｌのうちの一方の車輪（例えば右車輪）５ｒが圧雪路に乗り、これに対して他方の車輪（例えば左車輪）５ｌが圧雪路より摩擦係数μが小さい例えば氷盤路に乗っていて、左右の摩擦係数μが相違している状態である。このような路面を走行している際に制動要求が生じると、モータ２が回生状態になって制動トルクを発生する（ｔ20時点）。その結果、左右の車輪速が低下するが、左車輪５ｌ側の摩擦係数μが小さいことにより、その車輪速が大きく低下する。すなわちロック傾向になる。それに伴い、左車輪５ｌよりも摩擦係数μが大きい右車輪５ｒの車輪速が、デファレンシャルギヤ４の差動作用により左車輪５ｌより大きくなる。すなわち、右車輪５ｒに回生制動力が作用しなくなり、あるいは右車輪５ｒの回生制動力が小さくなる。

この発明の実施形態における制御装置は、図４を参照して説明したように、各車輪５ｒ，５ｌ毎に油圧ＡＢＳ制御を実行するから、右車輪５ｒの車輪速が上記のように増大すると、右車輪５ｒについて油圧ＡＢＳ制御が実行される。油圧ＡＢＳ制御は、車輪の回転数を目標車輪回転数に一致させるように制動力を変化させる制御であり、上記のように左車輪５ｌがロック傾向になって右車輪５ｒの回転数（車輪速）が目標車輪回転数より大きくなると、その回転数を低下させるようにブレーキ８ｒの制動力（油圧）を高くする。図８に示すように、左車輪５ｌのブレーキトルクはゼロに維持したまま、右車輪５ｒのブレーキトルクが増大させられる。その制御は、右車輪５ｒの実回転数と目標車輪回転数との差を制御偏差としたブレーキ油圧のフィードバック制御（ＦＢ制御）である。

摩擦係数μの大きい方の車輪（右車輪５ｒ）についての油圧ＡＢＳ制御は、摩擦係数μが小さい方の車輪（左車輪５ｌ）がロック傾向になったことが判定されたことにより実行され、しかも油圧制御であるから、左車輪５ｌの車輪速の低下（ロック傾向の判定）に対して遅れて右車輪５ｒの回転数が引き下げられる。そうすると、回転数の低下した右車輪５ｒに回生制動力が掛かるようになり、それに伴って左車輪５ｌの回生制動力が低下するので、その回転数が増大し、ロック傾向が解消される。

このように、デファレンシャルギヤ４の差動作用の影響で回生制動力が掛からなくなった車輪について油圧ＡＢＳ制御を実行すると、そのブレーキトルクが左右の各車輪５ｒ，５ｌの車輪速および回生制動力に影響し、それぞれの車輪５ｒ，５ｌの回転数が微妙にかつ繰り返し変化する。したがって、図８には各車輪速を示す線を幅の広い波打った線で示してあり、その幅の範囲で車輪速が脈動している。なお、図８では、ＭＧ回転数の線が隠れてしまわないようするために、その脈動の状態を、ピッチを広げた線で示してある。この図８から判るように、摩擦係数μが小さい方の左車輪５ｌの車輪速の変化に対して、右車輪５ｒの車輪速が半周期Ｄt程度、遅れて変化している。

油圧ＡＢＳ制御は、上述したように、回数偏差を制御偏差としたフィードバック制御であるから油圧が繰り返し高低に変化する。したがって、油圧制御されるブレーキ８ｒによる制動力を含めた車両１の全体としての実トルク（制動トルク）は、図８に幅の広い波打った線で示すように、微妙にかつ繰り返し変化する。

デファレンシャルギヤ４の差動作用によって回転数（車輪速）が増大する車輪（右車輪５ｒ）について上記のように油圧ＡＢＳ制御を実行することにより、摩擦係数μが小さい方の車輪（左車輪５ｌ）のロック傾向が低下もしくは解消され、その結果、スリップ率の低下によってその摩擦係数μが増大する。同時に、右車輪５ｒは回転数が増大することによりスリップ率が低下していたのが、目標車輪回転数に向けて回転数（車輪速）を低下させることによりスリップ率が増大し、それに伴って摩擦係数μが最大値に向けて増大する。このように、左右の車輪５ｒ，５ｌと路面との間の摩擦係数μが可及的に大きくなるように制動力が制御されるので、車体速がゼロになって車両１が停止する（ｔ21時点）までの移動距離（制動距離）は、図６に示す通常時の制動距離Ｌやこの発明の実施形態での制御を行わない場合の制動距離Ｌに対して大幅に短くなり、約半分（Ｌ／２）になる。

なお、この発明は上述した実施形態に限定されないのであって、この発明における車両は上述した電気自動車以外に、内燃機関とモータ（モータ・ジェネレータ）とを駆動力源として備えたハイブリッド車両であってもよく、あるいは内燃機関を駆動力源とした車両であってもよい。また、差動機構を介して左右の車輪に連結されている制動力発生機は、走行のための駆動力を発生するモータ・ジェネレータ以外に、エネルギ回生のみのために設けた発電機であってもよく、またエネルギ回生を行うことなく制動力を発生する装置であってもよい。さらに、差動機構は、左右一対のサイドギヤの間にピニオンギヤを挟み込んで噛み合わせた歯車機構以外に遊星歯車機構などの他の構成の歯車機構であってよい。さらにまた、この発明で対象とする車両は、エネルギ回生機能のある駆動力源を差動作用のあるトランスファによって前後両側のデファレンシャルギヤに連結した四輪駆動車（全輪駆動車）であってもよく、この発明の制御装置は、そのトランスファの差動作用による影響を抑制するように前後いずれかの車輪の制動力もしくは回転数を摩擦ブレーキで制御するように構成してもよい。

１…車両、 ２…モータ、 ３…電源装置、 ４…デファレンシャルギヤ、 ５ｌ…左車輪、 ５ｒ…右車輪、 ６ｒ，６ｌ…前輪、 ７…操舵機構、 ８ｒ，８ｌ，９ｒ，９ｌ…ブレーキ、 １０ｒ，１０ｌ，１１ｒ，１１ｌ…センサ、 １２…ペダル、 １３…電子制御装置（ＭＧ−ＥＣＵ）、 １４…電子制御装置（Ｂ−ＥＣＵ）。

Claims (7)

1. 複数の車輪が連結されている差動機構に、前記車輪の回転を減じる方向の制動力を発生する制動力発生機が連結され、さらに前記車輪の回転を止める方向の制動力を摩擦によって生じる摩擦ブレーキが前記車輪のそれぞれに設けられている車両の制動制御装置において、
   前記制動力発生機による制動力および前記摩擦ブレーキによる制動力を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記制動力発生機から前記差動機構を介して前記各車輪に制動力を伝達している状態で、スリップ率が予め定めた判定値より大きくなるロック傾向の車輪を検出し、
   前記ロック傾向の車輪と共に前記差動機構に連結されている他の車輪に設けられている前記摩擦ブレーキの制動力を変化させて前記ロック傾向を低減させる
   ことを特徴とする制動制御装置。
   
2. 請求項１に記載の制動制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記他の車輪の目標車輪回転数を求め、
   前記他の車輪に設けられている前記摩擦ブレーキによる前記他の車輪に対する制動力を、前記他の車輪の回転数が前記目標車輪回転数になるように制御する
   ことを特徴とする制動制御装置。
   
3. 請求項２に記載の制動制御装置において、
   前記目標車輪回転数は、前記車両が旋回走行している場合には、前記車両の操舵角と車速とから求められる左右車輪速差の半分の値を含む回転数であることを特徴とする制動制御装置。
   
4. 請求項２または３に記載の制動制御装置において、
   前記他の車輪の目標車輪回転数は、前記他の車輪のスリップ率が予め定めた範囲内の値になる回転数であることを特徴とする制動制御装置。
   
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の制動制御装置において、
   前記制動力発生機は、エネルギ回生を行うことによる負トルクを前記制動力として発生するエネルギ回生機であることを特徴とする制動制御装置。
   
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の制動制御装置において、
   前記コントローラは、
   減速要求があった場合に、前記制動力発生機で発生させる予め定めたベース制動力を前記減速要求による要求減速度から減算して前記摩擦ブレーキで発生させるべきベース摩擦制動力を求め、
   前記減速要求に基づく制動時の目標車輪速に相当する前記制動力発生機の目標回転数を求め、
   前記制動力発生機の回転数が前記目標回転数となるように前記ベース制動力を補正する
   ことを特徴とする制動制御装置。
   
7. 請求項６に記載の制動制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記ベース制動力を補正することに伴って、前記差動機構に連結されているいずれかの車輪の車輪速が前記目標車輪回転数に相当する車輪速から所定値以上増大した場合、前記いずれかの車輪に設けられている摩擦ブレーキの制動力を、前記いずれかの車輪の車輪速が前記目標車輪回転数に相当する車輪速となるように制御する
   ことを特徴とする制動制御装置。

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