JP5736673B2 - 複合ブレーキの制動力協調制御装置 - Google Patents
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Description
摩擦制動が車両の運動エネルギーを熱として消失させてしまうのを最小限にしつつ、回生制動が車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収するエネルギー量を最大にすることができる。
その結果、エネルギー効率が向上し、燃料消費率や電気消費率を向上させるできることができる。
このマスターシリンダにより制動操作力を液圧に変換して摩擦式ブレーキユニットの作動に供することで摩擦制動トルクを発生させ、
当該マスターシリンダの電動倍力制御により摩擦制動トルクを加減可能なものが提案されている。
制動操作などに応じた目標制動トルクを、回生制動システムによる回生制動トルクと、制動トルク不足分を補うよう電動倍力制御により加減された摩擦制動システムによる摩擦制動トルクとで実現するような制動力協調制御を行うこととなる。
このため、制動力協調制御中の回生制動トルク変化に呼応して摩擦制動トルクを変化させる必要があるとき、この要求を満足させるための電動倍力制御による液圧変動がブレーキペダル踏力を変化させて、制動操作フィーリングを悪化させるという問題を生ずる。
つまり、プライマリピストンおよび電動ブースタピストン間にバネを介在させ、その弾性変形により電動倍力制御時の液圧変動に伴う力がそのままブレーキペダルに伝わることのないようにして、制動操作フィーリングの悪化を緩和するというものである。
例えばバッテリ蓄電状態に応じステップ的に決める回生制動許可量の変化に伴って回生制動トルクが急変する場合のような過渡的な回生制動トルクの急変に対しては、これに呼応した電動倍力制御による急な液圧変動を、プライマリピストンおよびブースタピストン間におけるバネで予定通りに吸収することができず、ブレーキペダル踏力変化を十分に緩和し得ないことから、運転者に違和感を与える制動操作フィーリングになってしまうという問題が依然として残る。
先ず、本発明の前提となる複合ブレーキおよび制動力協調制御装置をそれぞれ説明する。
前者の複合ブレーキは、制動操作に応動する電動倍力式制動操作力伝達手段を有して電動倍力制御により制動トルクを加減可能な摩擦制動手段と、回転電機による回生制動手段とを具えたものである。
また後者の制動力協調制御装置は、上記制動操作に応じた目標制動トルクを、上記回生制動手段により車輪に付与される回生制動トルクの実行値と、上記目標制動トルクから上記回生制動トルクの実行値を差し引いた制動トルク不足分を補うよう上記電動倍力制御により加減された摩擦制動手段による摩擦制動トルクとで実現するものである。
上記回生制動トルクの実行値の過渡的な急変に呼応した上記電動倍力制御による上記摩擦制動トルクの急変に伴って生ずる制動操作フィーリングの変化が違和感のあるものとならないよう、上記回生制動トルクの実行値に一次遅れのローパスフィルタ処理を施して回生制動トルクフィルタ処理値を求める回生制動トルクフィルタ処理値算出手段を設け、
この手段で求めた回生制動トルクフィルタ処理値を、上記の回生制動トルクの実行値に代えて、上記電動倍力制御による制動力協調制御に資するよう構成した点に特徴づけられる。
摩擦制動トルクを、回生制動トルクの実行値に上記一次遅れのローパスフィルタ処理を施して求めた回生制動トルクフィルタ処理値と、目標制動トルクとの差値に相当する摩擦制動トルクに決定することとなる。
回生制動トルクの実行値が過渡的に急変した場合でも、電動倍力制御が当該急変した回生制動トルクの実行値そのものではなく、その一次遅れローパスフィルタ処理値に呼応して摩擦制動トルクを変化させることとなって、回生制動トルクの実行値の変化に呼応した摩擦制動トルクの変化が緩やかで小さなものとなり、この摩擦制動トルクの変化を生起させる電動倍力式制動操作力伝達手段の操作力変化を十分に緩和し得て、制動操作フィーリングが運転者に違和感を与えるようなものになるのを防止することができる。
<第1実施例の構成>
図1は、本発明の第1実施例になる制動力協調制御装置を具えた複合ブレーキの制御システムを示す機能別ブロック線図である。
図1の複合ブレーキを搭載した本実施例における車両は、車輪1を回転電機としての電動モータ2により駆動することで走行可能な電気自動車とするが、この電気自動車に限られず、ハイブリッド車両でもよい。
電動モータ2の駆動制御に際しては、モータコントローラ3が、バッテリ(蓄電器)4の電力をインバータ5により直流−交流変換して、またこの交流電力をインバータ5による制御下で電動モータ2へ供給することで、電動モータ2のトルクがモータコントローラ3からの目標モータトルクTmに一致するよう、当該電動モータ2の駆動制御を行うものとする。
またモータコントローラ3からの目標モータトルクTmが、図1の回生制動トルク指令Tに呼応して電動モータ2に回生制動作用を要求するものである場合、モータコントローラ3はインバータ5を介し、バッテリ4が過充電とならないような発電負荷を電動モータ2に与え、車輪1に回生制動トルクを与えるものとする。
この時モータコントローラ3は、電動モータ2が回生制動により発電した電力を、インバータ5により交流−直流変換してバッテリ4に充電する。
運転者がブレーキペダル11を踏み込むと、そのペダル踏力(制動操作力)によりブレーキペダル11がペダルストロークStを発生し、このペダルストロークStに電動倍力式マスターシリンダ12が応動して、プライマリピストン(図示せず)の押し込みストロークによりマスターシリンダ液圧Pmを発生する。
これにより摩擦式ブレーキユニットが液圧作動され、車輪1に摩擦制動トルクを付与する。
従って電動倍力式マスターシリンダ12は、かかる電動倍力制御によりマスターシリンダ液圧Pm(摩擦制動トルク)を、ブレーキペダル11の踏力(制動操作力)に応じた基準液圧(基準制動トルク)から加減調整することができる。
回生/摩擦制動トルク配分演算部16は、上記の目標制動トルクTtotalや、車輪速、車両の横加速度、車両のヨーレートなど各種センサ検出値に基づき、回生制動トルク指令Tを演算する。
回生制動トルク指令Tはモータコントローラ3に送られ、モータコントローラ3はこの回生制動トルク指令Tを実現するための目標モータトルクTmを求め、この目標モータトルクTmを基にインバータ5を介し電動モータ2を駆動制御することで、車輪1に回生制動トルクを付与する。
ペダルフィール優先フィルタ演算処理部17は、目標制動トルクTtotalを回生制動と摩擦制動との協調により実現する制動力協調制御中における制動操作フィーリングの改善を目的とし、図2の制御プログラムを実行して、回生制動トルク実行値T*に対し所定のフィルタ処理を施し、協調制御用回生制動トルクtTを算出するものである。
制動力協調制御に際し一般的には、回生制動トルク実行値T*(回生制動トルク指令Tでもよい)をそのまま用い、図1の減算器18で目標制動トルクTtotalから回生制動トルク実行値T*を差し引いて得られる差値を摩擦制動トルク指令Tfとし、摩擦制動トルクがこの指令値Tfとなるようサーボモータ13を作動させる。
上記摩擦制動トルク指令Tfの急変はマスターシリンダ液圧の急変を介し、図1の経路δを経てブレーキペダル踏力(制動操作力)を急変させ、ブレーキペダル11の制動操作フィーリングを悪化させ、運転者に違和感を与えるという問題を生ずる。
なお、上記のフィルタ処理に用いるフィルタは、ローパスフィルタに限られず、回生制動トルク実行値T*に一次遅れを設定可能な任意のものを用いることができる。
ステップS12においては、ステップS11で読み込んだ回生制動トルク実行値T*に対し、その変動周波数に応じたフィルタ処理を施し、
次のステップS13においては、上記フィルタ処理を施した後の回生制動トルクフィルタ処理値T**を読み込む。
従ってこれらステップS12およびステップS13は、本発明における回生制動トルクフィルタ処理値算出手段に相当する。
従ってステップS14は、本発明における回生制動禁止状況検知手段に相当する。
減算器18は、目標制動トルクTtotalから協調制御用回生制動トルクtTを差し引いて得られる差値を摩擦制動トルク指令Tfとし、サーボモータ13に供給する。
サーボモータ13は、電動倍力式マスターシリンダ12の電動倍力制御により、摩擦制動トルクがこの指令値Tfとなるよう、マスターシリンダ液圧Pmを、ブレーキペダル11の踏力(制動操作力)に応じた基準圧から加減調整する。
上記した第1実施例の制動力協調制御装置によれば、目標制動トルクTtotalから、上記のごとくに決定した協調制御用回生制動トルクtTを差し引いて得られる摩擦制動トルクTfと、回生制動との協調により目標制動トルクTtotalを実現することができる。
図3(b)に示すように目標制動トルクTtotalと、回生制動トルク実行値T*に代わる回生制動トルクフィルタ処理値T**とから摩擦制動トルク指令Tfを求め、これを制動力協調制御に用いて目標制動トルクTtotalを実現することとなる。
回生制動トルク実行値T*が図3(a)のα領域に示すごとく過渡的に急変しても、図3(a)と同じ条件での動作タイムチャートである図3(b)のβ領域に示すごとく、制動力協調制御に用いる回生制動トルクtTは、その変化が緩やかで小さなものとなる。
このため、摩擦制動トルク指令Tfを実現するサーボモータ13の作動(電動倍力制御作用)が緩やかで小さなものとなり、マスターシリンダ12の電動倍力制御によるブレーキペダル11の踏力変化(制動操作力変化)を十分に緩和し得て、制動操作フィーリングが運転者に違和感を与えるようなものになるのを防止することができる。
協調制御用回生制動トルクtTに、回生制動トルク実行値T*および回生制動トルクフィルタ処理値T**の小さい方min(T*,T**)がセットされる(ステップS16)。
アンチスキッド制御装置(ABS)が作動したり、または車両挙動制御装置(VDC)が作動したり、或いは回生制動の禁止などにより制動力協調制御が禁止される瞬時t1以前は、
前記した通り協調制御用回生制動トルクtTが図4に一点鎖線で示すように、回生制動トルクフィルタ処理値T**と同じになっていて、前記の作用効果を奏し得る。
目標制動トルクTtotalから当該min(T*,T**)を差し引いて摩擦制動トルク指令Tfを求め、これを制動力協調制御に用いて目標制動トルクTtotalを実現することとなる。
従って、緊急ブレーキに伴うアンチスキッド制御装置(ABS)の作動時における制動距離を短縮させることができるし、車両挙動制御装置(VDC)の作動による車両挙動の安定を早期に完遂させることができるし、制動力協調制御が禁止されたときにおいて速やかに摩擦制動への移行を完遂させることができる。
図5は、本発明の第2実施例になる制動力協調制御装置の協調制御用回生制動トルク演算要領を示し、この演算要領は、図2の制御プログラムにステップS21〜ステップS26を追加したものに相当する。
なお本実施例においても、複合ブレーキの制御システムは図1に示すと同様なものとし、同図におけるペダルフィール優先フィルタ演算処理部17が、図5の制御プログラムを実行して協調制御用回生制動トルクtTを演算し、これを制動力協調制御に資するものとする。
ステップS11〜ステップS13においては、図2の同符号で示すステップで行ったと同じ処理を行う。
つまり、ステップS11において回生制動トルク実行値T*を読み込み、ステップS12において回生制動トルク実行値T*のフィルタ処理結果である回生制動トルクフィルタ処理値T**を求め、ステップS13においてこの回生制動トルクフィルタ処理値T**を読み込む。
ちなみに車間距離自動制御装置(ACC)の作動に伴う制動時は、運転者がブレーキペダル11を踏み込んでいないため、制動操作フィーリングに関係ないため、本発明が狙いとするような対策を必要としない。
そのため、ステップS22で車間距離自動制御装置(ACC)が非作動中と判定する間に制御をステップS14〜ステップS16へ進めて、前記した第1実施例と同様な作用を生起させ、所期の目的が達成されるようにする。
現在ブレーキペダル11が踏み込まれていれば、追加ステップS24において、前回のブレーキペダルストロークSt(前回値)が踏み込み判定値St0以上か否かにより、前回はブレーキペダル踏み込み状態であったか否かを、つまりブレーキペダル踏み込み状態が継続しているのか、あるいは今回ブレーキペダル11が釈放状態から踏み込まれたのかをチェックする。
ステップS24でブレーキペダル11の踏み込み状態が継続していると判定する場合は、制動操作フィーリングに対する考慮が必要であることから、制御をステップS15に進めて、上記ステップS25での初期化後にステップS12で求めた回生制動トルクフィルタ処理値T**を協調制御用回生制動トルクtTにセットし、これを図1での制動力協調制御に用いる。
制御をステップS26に進めて、協調制御用回生制動トルクtTに回生制動トルク実行値T*をセットし、これを図1での制動力協調制御に用いる。
上記した第2実施例の制動力協調制御装置においても、第1実施例と同様に、目標制動トルクTtotalから、上記のごとくに決定した協調制御用回生制動トルクtTを差し引いて得られる摩擦制動トルクTfと、回生制動との協調により目標制動トルクTtotalを実現することができる。
そして、車間距離自動制御装置(ACC)が非作動中である間は(ステップS22)、ステップS14〜ステップS16で第1実施例と同様の処理を行うため、前記した第1実施例の作用効果を全て奏し得る。
このため、前記のフィルタ処理がなされていない回生制動トルク実行値T*に基づく制動力協調制御となって、回生制動トルクおよび摩擦制動トルク間でのトルクすり替え時における車両の前後加速度変動を小さくすることができる。
このため、前記の初期化後フィルタ処理がなされた回生制動トルクフィルタ処理値T**に基づく制動力協調制御となる。
これにより、回生制動トルク実行値T*が図3(a)のα領域に示すごとく過渡的に急変しても、図3(b)のβ領域につき前述したごとく、制動力協調制御に用いる協調制御用回生制動トルクtTは、その変化が緩やかで小さなものとなる。
これを実現するサーボモータ13の作動(電動倍力制御作用)が緩やかで小さなものとなって、制動操作フィーリングが運転者に違和感を与えるようなものになるのを防止することができる。
2 電動モータ(回転電機)
3 モータコントローラ
4 バッテリ
5 インバータ
11 ブレーキペダル
12 電動倍力式マスターシリンダ(電動倍力式制動操作力伝達手段)
13 サーボモータ
14 ブレーキコントローラ
15 目標制動トルク演算部
16 回生/摩擦制動トルク配分演算部
17 ペダルフィール優先フィルタ演算処理部
18 減算器
Claims (6)
- 制動操作に応動する電動倍力式制動操作力伝達手段を有して電動倍力制御により制動トルクを加減可能な摩擦制動手段と、回転電機による回生制動手段とを具えた複合ブレーキに用いられ、
前記制動操作に応じた目標制動トルクを、前記回生制動手段により車輪に付与される回生制動トルクの実行値と、前記目標制動トルクから前記回生制動トルクの実行値を差し引いた制動トルク不足分を補うよう前記電動倍力制御により加減された前記摩擦制動手段による摩擦制動トルクとで実現するようにした制動力協調制御装置において、
前記回生制動トルクの実行値の過渡的な急変に呼応した前記電動倍力制御による前記摩擦制動トルクの急変に伴って生ずる制動操作フィーリングの変化が違和感のあるものとならないよう、前記回生制動トルクの実行値に一次遅れのローパスフィルタ処理を施して回生制動トルクフィルタ処理値を求める回生制動トルクフィルタ処理値算出手段を設け、
該手段で求めた回生制動トルクフィルタ処理値を、前記回生制動トルクの実行値に代えて、前記電動倍力制御による制動力協調制御に資するよう構成したことを特徴とする複合ブレーキの制動力協調制御装置。 - 請求項1に記載された複合ブレーキの制動力協調制御装置において、
前記回生制動手段による回生制動を禁止すべき状況であるのを検知する回生制動禁止状況検知手段を設け、
該手段により、回生制動を禁止すべき状況であることが検知される間、前記回生制動トルクの実行値および前記回生制動トルクフィルタ処理値の小さい方を前記電動倍力制御による制動力協調制御に資するよう構成したことを特徴とする複合ブレーキの制動力協調制御装置。 - 前記複合ブレーキが、車輪の制動ロック防止用に制動トルクを調整可能なアンチスキッド制御手段を具えたものである、請求項1または2に記載された複合ブレーキの制動力協調制御装置において、
前記アンチスキッド制御手段が車輪の制動ロック防止用に制動トルクを調整している間、前記回生制動トルクの実行値および前記回生制動トルクフィルタ処理値の小さい方を前記電動倍力制御による制動力協調制御に資するよう構成したことを特徴とする複合ブレーキの制動力協調制御装置。 - 前記複合ブレーキが、車両の挙動制御用に制動トルクを調整可能な車両挙動制御手段を具えたものである、請求項1〜3のいずれか1項に記載された複合ブレーキの制動力協調制御装置において、
前記車両挙動制御手段が車両の挙動制御用に制動トルクを調整している間、前記回生制動トルクの実行値および前記回生制動トルクフィルタ処理値の小さい方を前記電動倍力制御による制動力協調制御に資するよう構成したことを特徴とする複合ブレーキの制動力協調制御装置。 - 前記複合ブレーキが、車間距離自動制御用に制動トルクを発生可能な車間距離自動制御手段を具えたものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載された複合ブレーキの制動力協調制御装置において、
前記車間距離自動制御手段が車間距離自動制御用に制動トルクを発生させている間、前記回生制動トルクフィルタ処理値ではなく、前記回生制動トルクの実行値を、前記電動倍力制御による制動力協調制御に資するよう構成したことを特徴とする複合ブレーキの制動力協調制御装置。 - 請求項5に記載された複合ブレーキの制動力協調制御装置において、
前記車間距離自動制御手段が車間距離自動制御用に制動トルクを発生させていても、前記制動操作が行われたとき以後は、前記回生制動トルクフィルタ処理値算出手段が該制動操作時から前記回生制動トルクの実行値に前記ローパスフィルタ処理を施して求めた回生制動トルクフィルタ処理値を、前記電動倍力制御による制動力協調制御に資するよう構成したことを特徴とする複合ブレーキの制動力協調制御装置。
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