JP2021078217A

JP2021078217A - 制動制御装置

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Publication number: JP2021078217A
Application number: JP2019202654A
Authority: JP
Inventors: 正勝執行; Masakatsu Shigyo; 佐藤　卓; Taku Sato; 卓佐藤; 拓人鈴木; Takuto Suzuki; 健介上田; Kensuke Ueda; 好隆藤田; Yoshitaka Fujita; 山下　智弘; Toshihiro Yamashita; 智弘山下; 正雄矢野; Masao Yano; 壮太鵜飼; Sota Ukai
Original assignee: Denso Corp; Advics Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Advics Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2021-05-20
Anticipated expiration: 2039-11-07
Also published as: JP7339857B2; WO2021090822A1; US20220258618A1

Abstract

【課題】道路状況に応じて回生電力量を十分に確保しつつ駆動輪の逆転を抑制することができる制動制御装置を提供する。【解決手段】逆回転予測部（１０３）が予測した逆回転タイミングまでの間に、モータ制御部（１２１）は、駆動輪に制動力を与えるための駆動制動トルクを減少させ、摩擦制動部（１０４）は、摩擦制動装置によって駆動輪に与えられる摩擦制動力を増加させ、遅くとも逆回転タイミングにおいては駆動制動トルクによる制動力を上回らせる。【選択図】図２

Description

本開示は、制動制御装置に関する。

制動装置において、電動モータによる制動の他に摩擦ブレーキによる制動を行うようにし、ブレーキペダルが踏まれると、車輪回転速度が予め規定した速度以上では電動モータによる制動を行い、車輪回転速度が予め規定した速度未満になると、電動モータによる制動に代わって摩擦ブレーキによる制動を行うものが知られている（下記特許文献１参照）。

特開２０００−１３４７１５号公報

特許文献１では、車輪回転速度が予め規定した速度未満になると、電動モータによる制動に代わって摩擦ブレーキによる制動を行っているので、道路の状況を反映させた制御にはなっていない。例えば、低μ路では摩擦ブレーキへの切り替えが遅れ、停止前に駆動輪の逆転が発生する可能性がある。この駆動輪の逆転を回避するために早めに摩擦ブレーキへの切り替えを行うようにすると、電動モータによる回生電力量を十分に確保できない場合も想定される。

本開示は、道路状況に応じて回生電力量を十分に確保しつつ駆動輪の逆転を抑制することができる制動制御装置を提供することを目的とする。

本開示は、制動制御装置であって、車両に設けられた駆動輪に接続される電動モータから駆動輪に駆動力又は制動力を与えるための駆動制動トルクを発生させるモータ制御部（１２１）と、車両の加速度を検出する加速度検出部（１０１）と、電動モータの回転数を検出する回転数検出部（１０２）と、加速度検出部が検出した加速度と、回転数検出部が検出した回転数と、を用いて車両が停止する前に駆動輪が逆回転する逆回転タイミングを予測する逆回転予測部（１０３）と、駆動輪に設けられた摩擦制動装置を制御する摩擦制動部（１０４）と、を備え、逆回転予測部が予測した逆回転タイミングまでの間に、モータ制御部は、駆動輪に制動力を与えるための駆動制動トルクを減少させ、摩擦制動部は、摩擦制動装置によって駆動輪に与えられる摩擦制動力を増加させ、遅くとも逆回転タイミングにおいては駆動制動トルクによる制動力を上回らせる。

本開示では、車両の加速度と電動モータの回転数とに基づいて、逆回転予測部が逆回転タイミングを予測するので、路面状態による影響を反映しつつ逆回転タイミングに至るまでの間であって逆回転タイミングに極力近い時点まで電動モータによる制動力を発生させることができ、回生電力量の十分な確保に資することができる。逆回転タイミングまでの間に、電動モータによる制動力を減少させつつ摩擦制動力を増加させ、摩擦制動力が電動モータによる制動力を上回らせるので、路面状態によらず駆動輪を逆回転させずに制動することができる。

本開示によれば、道路状況に応じて回生電力量を十分に確保しつつ駆動輪の逆転を抑制することができる制動制御装置を提供することができる。

図１は、本実施形態における車両の概略構成を示す図である。図２は、図１における信号の授受を説明するための図である。図３は、図１における制御フローを説明するためのフローチャートである。図４は、タイミングチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、車両２には、右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌと、右後輪２１６Ｒ及び左後輪２１６Ｌと、が設けられている。右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌは、車両２を駆動するための駆動輪として機能している。右後輪２１６Ｒ及び左後輪２１６Ｌは、右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌの駆動に伴って回転する従動輪として機能している。

車両２には、インバータ２１１と、モータジェネレータ２１２と、電池２１３と、デファレンシャルギア２１４と、が設けられている。インバータ２１１は、モータジェネレータ２１２と電池２１３との間に設けられている。電池２１３に蓄えられた電力を用いてモータジェネレータ２１２を駆動する場合、インバータ２１１は電池２１３から出力される直流電流を三相交流電流に変換し、モータジェネレータ２１２に供給する。モータジェネレータ２１２を発電機として利用し、回生制動する場合には、インバータ２１１はモータジェネレータ２１２から出力される三相交流電流を直流電流に変換し、電池２１３に供給する。

モータジェネレータ２１２は、電動機と発電機とを兼用する電動発電機である。モータジェネレータ２１２は、デファレンシャルギア２１４を介して駆動輪である右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌと繋がっている。インバータ２１１から三相交流電流が供給されると、モータジェネレータ２１２は供給される三相交流電流に応じて回動し、デファレンシャルギア２１４を介して右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌを駆動する。回生制動される場合、右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌの回転がデファレンシャルギア２１４を介してモータジェネレータ２１２に伝達される。電池２１３に蓄電可能である場合には、モータジェネレータ２１２の軸回転により発電され、発生する三相交流電流がインバータ２１１によって直流電流に変換され電池２１３に供給される。

車両２には、ＥＳＣ−ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｔａｂｉｌｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌ−ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１０と、ＥＶ−ＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ−ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１２と、ＭＧ−ＥＣＵ（ＭｏｔｏｒＧｅｎｅｒａｔｏｒ−ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）１４と、が設けられている。

ＥＳＣ−ＥＣＵ１０は、車両２の挙動を安定させるための装置である。ＥＳＣ−ＥＣＵ１０には、Ｇセンサ２２１と、ヨーレートセンサ２２２と、右前車輪速センサ２２３Ｒと、左前車輪速センサ２２３Ｌと、右後車輪速センサ２２４Ｒと、左後車輪速センサ２２４Ｌと、から検出信号が出力される。

Ｇセンサ２２１は、車両２の加速及び減速時の加速度を計測するためのセンサである。Ｇセンサ２２１は、車両２の前後方向における加速及び減速時の加速度を示す信号をＥＳＣ−ＥＣＵ１０に出力する。ヨーレートセンサ２２２は、車両２の垂直軸周りの角速度を計測するためのセンサである。ヨーレートセンサ２２２は、車両２の垂直軸周りの角速度を示す信号をＥＳＣ−ＥＣＵ１０に出力する。

右前車輪速センサ２２３Ｒは、右前輪２１５Ｒの車輪速度を計測するためのセンサである。右前車輪速センサ２２３Ｒは、右前輪２１５Ｒの車輪速度を示す信号をＥＳＣ−ＥＣＵ１０に出力する。

左前車輪速センサ２２３Ｌは、左前輪２１５Ｌの車輪速度を計測するためのセンサである。左前車輪速センサ２２３Ｌは、左前輪２１５Ｌの車輪速度を示す信号をＥＳＣ−ＥＣＵ１０に出力する。

右後車輪速センサ２２４Ｒは、右後輪２１６Ｒの車輪速度を計測するためのセンサである。右後車輪速センサ２２４Ｒは、右後輪２１６Ｒの車輪速度を示す信号をＥＳＣ−ＥＣＵ１０に出力する。

左後車輪速センサ２２４Ｌは、左後輪２１６Ｌの車輪速度を計測するためのセンサである。左後車輪速センサ２２４Ｌは、左後輪２１６Ｌの車輪速度を示す信号をＥＳＣ−ＥＣＵ１０に出力する。

ＥＳＣ−ＥＣＵ１０は、Ｇセンサ２２１、ヨーレートセンサ２２２、右前車輪速センサ２２３Ｒ、左前車輪速センサ２２３Ｌ、右後車輪速センサ２２４Ｒ、及び左後車輪速センサ２２４Ｌから出力される信号に基づいて、車両２の挙動を安定させるための演算を実行する。ＥＳＣ−ＥＣＵ１０は、演算結果に基づいて、ＥＶ−ＥＣＵ１２に車両２の車体速度を調整するための信号を出力する。ＥＳＣ−ＥＣＵ１０は、演算結果に基づいて摩擦制動装置としての、右前摩擦ブレーキ２３１Ｒ、左前摩擦ブレーキ２３１Ｌ、右後摩擦ブレーキ２３２Ｒ、及び左後摩擦ブレーキ２３２Ｌに、摩擦制動を行うための信号を出力する。

ＥＶ−ＥＣＵ１２は、ＥＳＣ−ＥＣＵ１０から出力される車体速度の情報、ＭＧ−ＥＣＵ１４から出力されるモータジェネレータ２１２の回転数、及び、アクセル開度等のドライバー操作や図示しない各種センサから出力される信号が示す情報に基づいて、モータジェネレータ２１２が発生すべき回転数に対応するトルクをＭＧ−ＥＣＵ１４に出力する。

ＭＧ−ＥＣＵ１４は、モータジェネレータ２１２が所定のトルクを発生するように、インバータ２１１に制御信号を出力する。ＭＧ−ＥＣＵ１４は、モータジェネレータ２１２の回転数を計測する。ＭＧ−ＥＣＵ１４は、モータジェネレータ２１２の回転数を示す情報をＥＶ−ＥＣＵ１２に出力する。

続いて、図２を参照しながら、ＥＳＣ−ＥＣＵ１０、ＥＶ−ＥＣＵ１２、及びＭＧ−ＥＣＵ１４の機能的な要素について説明する。図２に示されるように、ＥＳＣ−ＥＣＵ１０は機能的な構成要素として、加速度検出部１０１と、回転数検出部１０２と、逆回転予測部１０３と、摩擦制動部１０４と、を備えている。

加速度検出部１０１は、車両２の加速度を検出する部分である。車両２の加速度は、Ｇセンサ２２１の出力信号によって取得することができる。

回転数検出部１０２は、電動モータであるモータジェネレータ２１２の回転数を検出する部分である。モータジェネレータ２１２の回転数は、ＭＧ−ＥＣＵ１４が計測しＥＶ−ＥＣＵ１２に出力する。回転数検出部１０２は、ＥＶ−ＥＣＵ１２からモータジェネレータ２１２の回転数に関する情報を受け取る。

逆回転予測部１０３は、加速度検出部１０１が検出した加速度と、回転数検出部１０２が検出した回転数と、を用いて車両２が停止する前に電動モータであるモータジェネレータ２１２が逆回転する逆回転タイミングを予測する部分である。

摩擦制動部１０４は、駆動輪である右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌに設けられた摩擦制動装置としての右前摩擦ブレーキ２３１Ｒ及び左前摩擦ブレーキ２３１Ｌを制御する部分である。

ＥＶ−ＥＣＵ１２は、機能的な構成要素としてモータ制御部１２１を備えている。モータ制御部１２１は、車両２に設けられた駆動輪である右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌに接続される電動モータであるモータジェネレータ２１２から駆動輪である右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌに駆動力又は制動力を与えるための駆動制動トルクを発生させる部分である。

モータ制御部１２１は、アクセル開度等のドライバー操作を検出するセンサや他の各種センサから出力される情報、ＥＳＣ−ＥＣＵ１０から出力される情報、ＭＧ−ＥＣＵ１４から出力される情報を集約し、モータジェネレータ２１２への指示トルクを決定し、ＭＧ−ＥＣＵ１４へ出力する。

続いて、図３を参照しながら、具体的な制御内容について説明する。ステップＳ１０１では、モータ制御部１２１が、モータジェネレータ２１２によって制動トルクが発生し回生制動中であるか否かを判定する。回生制動中であればステップＳ１０２の処理に進み、回生制動中でなければステップＳ１０１の処理を繰り返す。

ステップＳ１０２では、逆回転予測部１０３が、モータジェネレータ２１２の回転数を予測する。逆回転予測部１０３は、回転数検出部１０２の検出結果に基づいてモータジェネレータ２１２の回転数を予測する。

図４に、モータジェネレータ２１２の回転数の推移の一例、車両２の速度推移の一例、制動力推移の一例を示す。図４（Ａ）は、モータジェネレータ２１２の時刻ｔ１までの回転数及び時刻ｔ１以降の回転数の予測値を示している。図４（Ｂ）は、車両２の時刻ｔ２までの速度及び時刻ｔ１以降の速度の予測値を示している。図４（Ｃ）は、モータジェネレータ２１２が発生する制動トルクによる回生制動力Ｆ_ＭＧと、右前摩擦ブレーキ２３１Ｒ及び左前摩擦ブレーキ２３１Ｌが発生する摩擦制動力Ｆ_ＢＫと、を示している。

図４に示す例によれば、逆回転予測部１０３は、時刻ｔ１までに検出したモータジェネレータ２１２の回転数推移を外挿し、時刻ｔ１以降のモータジェネレータ２１２の回転数推移を予測している。

ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３では、逆回転予測部１０３が、車両２の速度を予測する。逆回転予測部１０３は、加速度検出部１０１の検出結果に基づいて車両２の速度を予測する。図４における例示によれば、逆回転予測部１０３は、時刻ｔ１における車両２の速度と加速度とに基づく速度推移を外挿し、時刻ｔ１以降の車両２の速度推移を予測している。

ステップＳ１０３に続くステップＳ１０４では、逆回転予測部１０３が、車両２が停止する前に電動モータであるモータジェネレータ２１２の逆回転が発生するか否かを判断する。モータジェネレータ２１２の逆回転が発生すると判断すれば、ステップＳ１０５の処理に進む。モータジェネレータ２１２の逆回転が発生すると判断しなければ、ステップＳ１０１の処理に戻る。

ステップＳ１０５では、逆回転予測部１０３が、逆回転タイミングを予測する。図４に示す例によれば、モータジェネレータ２１２の回転数は、時刻ｔ３において０になる。一方、車両２の速度は、時刻ｔ３においてはまだ０ではなく、時刻ｔ３を過ぎた時刻ｔ４において０となる。従って、時刻ｔ３以降において、モータジェネレータ２１２の回転数が０になった状態で車両２が走行している状態になるので、モータジェネレータ２１２が逆回転状態となり、駆動輪である右前輪２１５Ｒ及び左前輪２１５Ｌも逆回転状態となる。この例によれば、時刻ｔ１において、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理を実行し、時刻ｔ３において逆回転タイミングが到来すると予測する。

ステップＳ１０５に続くステップＳ１０６では、摩擦制動部１０４が、摩擦ブレーキの立ち上げタイミングを算出する。図４に示す例では、逆回転タイミングである時刻ｔ３から逆算し、時刻ｔ３において摩擦ブレーキの摩擦制動力Ｆ_ＢＫが最大となるように、摩擦ブレーキの立ち上げタイミングを時刻ｔ２としている。モータ制御部１２１は、時刻ｔ２から回生制動力Ｆ_ＭＧを減少させ始める。

ステップＳ１０６に続くステップＳ１０７では、摩擦制動部１０４が、ステップＳ１０６で算出されたタイミングで摩擦ブレーキを作動させる。図４に示す例では、時刻ｔ２がそのタイミングとなり、時刻ｔ３で摩擦制動力Ｆ_ＢＫが最大となり、時刻ｔ４で車両２が停止する。モータ制御部１２１は、時刻ｔ２から回生制動力Ｆ_ＭＧを減少させ始める。ステップＳ１０７の処理が終了するとリターンする。

本実施形態では、制動制御装置をＥＳＣ−ＥＣＵ１０及びＥＶ−ＥＣＵ１２によって構成している。制動制御装置は、車両２に設けられた駆動輪に接続される電動モータであるモータジェネレータ２１２から駆動輪に駆動力又は制動力を与えるための駆動制動トルクを発生させるモータ制御部１２１と、車両２の加速度を検出する加速度検出部１０１と、モータジェネレータ２１２の回転数を検出する回転数検出部１０２と、加速度検出部１０１が検出した加速度と、回転数検出部１０２が検出した回転数と、を用いて車両２が停止する前に駆動輪が逆回転する逆回転タイミングを予測する逆回転予測部１０３と、駆動輪に設けられた摩擦制動装置を制御する摩擦制動部１０４と、を備えている。逆回転予測部１０３が予測した逆回転タイミングまでの間に、モータ制御部１２１は、駆動輪に制動力を与えるための駆動制動トルクを減少させ、摩擦制動部１０４は、摩擦制動装置によって駆動輪に与えられる摩擦制動力を増加させ、遅くとも逆回転タイミングにおいては駆動制動トルクによる制動力を上回らせる。

本実施形態では、車両２の加速度とモータジェネレータ２１２の回転数とに基づいて、逆回転予測部１０３が逆回転タイミングを予測するので、路面状態による影響を反映しつつ逆回転タイミングに至るまでの間であって逆回転タイミングに極力近い時点までモータジェネレータ２１２による制動力を発生させることができ、回生電力量の十分な確保に資することができる。逆回転タイミングまでの間に、モータジェネレータ２１２による制動力を減少させつつ摩擦制動力を増加させ、摩擦制動力がモータジェネレータ２１２による制動力を上回らせるので、路面状態によらず駆動輪を逆回転させずに制動することができる。

また本実施形態において、モータ制御部１２１は、摩擦制動力に実際に路面に伝達された車両制動力を加えた総制動力を超えないようにモータジェネレータ２１２による制動力を減少させることも可能である。

総制動力を超えないようにモータジェネレータ２１２による制動力を減少させるので、摩擦制動力のみを超えないように減少させる場合に比較して制動力を高く維持することができ、モータジェネレータ２１２による回生電力量をより多く確保することができる。

また本実施形態において、摩擦制動部１０４は、駆動輪が複数設けられている場合に、複数の駆動輪ごとに摩擦制動力を増加させることも可能である。

駆動輪ごとに摩擦制動力を増加させるので、駆動輪ごとに路面状況が異なるような場合にも、その状況にあわせた制動が可能となる。

また本実施形態において、摩擦制動部１０４は、摩擦制動力を増加させるのに先立って、摩擦制動力を増加させるための準備を実行することも可能である。

摩擦制動力を増加させるための準備を、摩擦制動力の増加に先立って実行することで、摩擦制動力の増加応答性を高めることができ、摩擦制動力の増加タイミングを遅らせることができる。摩擦制動力の増加タイミングを遅らせることで、にモータジェネレータ２１２による制動力の減少を遅らせることができ、回生電力量をより多く確保することができる。

また本実施形態において、摩擦制動部１０４は、摩擦制動装置に含まれる増圧源の油圧を上昇させて摩擦制動力を増加させるための準備を実行することができる。

増圧源の油圧を上昇させることで、摩擦制動力を増加させるための準備をより確実に行うことができる。「増圧源」とはＥＣＵから出力される信号によりブレーキ液圧を増圧可能なように構成されたサブシステムである。増圧源としては、電気駆動が可能なように構成されたマスターシリンダを用いてもよい。増圧源としては、複数の電磁弁とアキュムレータとそのアキュムレータの圧力を常時ほぼ一定にするよう制御されるポンプとの組み合わせを用いてもよい。増圧源としては、ブレーキ液圧の増圧が必要な時に駆動されるギアポンプを用いてもよい。増圧源は、ブレーキ液圧を増圧可能なように構成されていれば、これら例示したものに限られることなく広く知られているものの内のどれを使用してもよい。

また本実施形態において、摩擦制動部１０４は、摩擦制動装置に含まれるブレーキパッドと押圧対象部材との距離を減少させて摩擦制動力を増加させるための準備を実行することができる。

ブレーキパッドと押圧対象部材との距離を減少させることで、摩擦制動力を増加させるための準備をより確実に行うことができる。

また本実施形態において、駆動制動トルクによる制動力を摩擦制動力が上回るタイミングを、摩擦制動装置の応答性によって定めることができる。

摩擦制動装置の応答性はモータジェネレータ２１２の応答性よりも緩慢なので、駆動制動トルクによる制動力を摩擦制動力が上回るタイミングを摩擦制動装置の応答性によって定めることがより好ましく、駆動輪の逆回転発生をより確実に回避することができる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０１：加速度検出部
１０２：回転数検出部
１０３：逆回転予測部
１０４：摩擦制動部
１２１：モータ制御部

Claims

制動制御装置であって、
車両に設けられた駆動輪に接続される電動モータから前記駆動輪に駆動力又は制動力を与えるための駆動制動トルクを発生させるモータ制御部（１２１）と、
前記車両の加速度を検出する加速度検出部（１０１）と、
前記電動モータの回転数を検出する回転数検出部（１０２）と、
前記加速度検出部が検出した加速度と、前記回転数検出部が検出した回転数と、を用いて前記車両が停止する前に前記駆動輪が逆回転する逆回転タイミングを予測する逆回転予測部（１０３）と、
前記駆動輪に設けられた摩擦制動装置を制御する摩擦制動部（１０４）と、を備え、
前記逆回転予測部が予測した逆回転タイミングまでの間に、
前記モータ制御部は、前記駆動輪に制動力を与えるための駆動制動トルクを減少させ、
前記摩擦制動部は、前記摩擦制動装置によって前記駆動輪に与えられる摩擦制動力を増加させ、遅くとも前記逆回転タイミングにおいては駆動制動トルクによる制動力を上回らせる、制動制御装置。
請求項１に記載の制動制御装置であって、
前記モータ制御部は、前記摩擦制動力に実際に路面に伝達された車両制動力を加えた総制動力を超えないように前記電動モータによる制動力を減少させる。
請求項１または２に記載の制動制御装置であって、
前記摩擦制動部は、前記駆動輪が複数設けられている場合に、複数の前記駆動輪ごとに摩擦制動力を増加させる。
請求項１から３のいずれか１項に記載の制動制御装置であって、
前記摩擦制動部は、摩擦制動力を増加させるのに先立って、摩擦制動力を増加させるための準備を実行する。
請求項４に記載の制動制御装置であって、
前記摩擦制動部は、前記摩擦制動装置に含まれる増圧源の油圧を上昇させて摩擦制動力を増加させるための準備を実行する。
請求項４に記載の制動制御装置であって、
前記摩擦制動部は、前記摩擦制動装置に含まれるブレーキパッドと押圧対象部材との距離を減少させて摩擦制動力を増加させるための準備を実行する。
請求項１から６のいずれか１項に記載の制動制御装置であって、
駆動制動トルクによる制動力を摩擦制動力が上回るタイミングを、前記摩擦制動装置の応答性によって定める。