JP5776489B2 - 車両用制動力制御装置 - Google Patents
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Description
インプットロッド入力(Fi)=マスターシリンダ圧(Pb)×インプットロッド面積(Ai)+バネ85のバネ定数(K)×ΔX
の式で与える電動倍力装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
前記ブレーキペダルは、ブレーキ操作時、ドライバーのペダル踏力を加える。
前記電動ブースタは、前記ペダル踏力を電動アクチュエータの推力によりアシストする。
前記マスターシリンダは、前記ペダル踏力をインプットロッドからバネを介してマスターシリンダピストンへ入力し、前記ペダル踏力に前記電動ブースタによるアシスト推力を加え、各輪に設けられたホイールシリンダへ導くマスターシリンダ圧を発生させる。
前記第1制動目標値分算出手段は、前記ブレーキペダルへのペダル踏力に基づき、寄与度に応じた第1制動目標値分を算出する。
前記第2制動目標値分算出手段は、前記ブレーキペダルへのペダルストロークに基づき、寄与度に応じた第2制動目標値分を算出する。
前記ストローク相当値変化率算出手段は、前記第2制動目標値分の算出に至るまでの演算処理系列にて得られるストローク相当値の変化率を算出する。
前記踏力相当値制限手段は、前記第1制動目標値分の算出に至るまでの演算処理系列にて得られる踏力相当値の変化率を、前記ストローク相当値の変化率が小さいほど制限する。
前記制動目標値算出手段は、前記踏力相当値に変化率制限を与えて算出された第1制動目標値分と、前記第2制動目標値分を加算することにより最終の制動目標値を得る。
すなわち、電動ブースタを用いたブレーキシステムの場合、アシスト推力のみを用いてマスターシリンダ圧を発生させることが可能である。このため、例えば、ペダルストロークを保持しているときにアシスト推力を用いて急にマスターシリンダ圧を発生させると、過渡的にマスターシリンダ圧が高めとなってペダル踏力が上昇し、このペダル踏力に基づいて算出される制動目標値が高くなる。この結果として、ペダルストロークを保持しているにもかかわらず、ブレーキの効きが上昇して制動G変動が生じ、ドライバーに違和感を与える。これに対し、ペダルストロークを保持しているときは、ストローク相当値の変化率がゼロであるため、例えば、踏力相当値の変化率もゼロに制限されるというように、制動G変動の原因である制動目標値の変化が抑えられる。また、ペダルストロークを増加側又は減少側に操作したときは、ペダル操作速度に応じて踏力相当値の変化率の制限が緩和される。
この結果、ブレーキ操作時、ドライバーによるペダル操作状態にかかわらず、ドライバーに与えるブレーキ操作違和感を防止することができる。
実施例1における車両用制動力制御装置の構成を、「全体システム構成」、「制動力制御構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1の車両用制動力制御装置の全体構成を示す全体システム図である。以下、図1に基づき、全体システム構成を説明する。なお、実施例1の車両用制動力制御装置は、電気自動車やハイブリッド車等の電動車両に適用される。
図2は、実施例1の車両用制動力制御装置のブレーキコントローラ6の要部構成を示す制御ブロック図である。図3は、ストロークベースの目標MC圧の変化率(変化量)に対する踏力ベースの目標MC圧変化の制限量の関係を示す。以下、図2及び図3に基づき、制動力制御構成を説明する。以下、マスターシリンダ圧は、「MC圧」と略称する。
すなわち、
インプットロッド入力(Fi)={MC圧(Pb)×ロッド面積(Ai)}+{バネ定数(K)×相対変位量(ΔX)} …(1)
を用いる。この(1)式において、
インプットロッド入力(Fi)=ペダル踏力
{MC圧(Pb)×ロッド面積(Ai)}=油圧反力
{バネ定数(K)×相対変位量(ΔX)}=バネ反力
である。
ここで、インプットロッド9のインプットロッド面積(Ai)と一対のバネ13,13によるバネ定数(K)は、既知の固定値である。マスターシンリンダ圧(Pb)は、マスターシリンダ圧センサ19から取得する。相対変位量(ΔX)は、ペダルストロークセンサ18によりインプットロッドの位置情報を取得し、プライマリピストン11の位置情報をモータレゾルバ20からのモータ回転位置から推定する。そして、インプットロッド9のロッド位置とプライマリピストン11のピストン位置の差を相対変位量(ΔX)とする。
ここで、ストロークベース目標MC圧の変化率は、単位時間当たりのストロークベース目標MC圧の変化量により算出する。
ここで、踏力ベース目標MC圧の変化率制限は、単位時間当たりの踏力ベース目標MC圧の変化制限量(F-P変化制限量)の大きさを、ストロークベース目標MC圧の変化量(S-P変化量)のストローク増加側特性とストローク減少側特性で制限することで行う(図3参照)。
まず、「比較例の課題」の説明を行う。続いて、実施例1の車両用制動力制御装置における作用を、「踏力ベース目標MC圧の変化率制限作用」、「制動力制御作用」に分けて説明する。
例えば、特開2007−112426号公報に記載されている電動倍力装置に、特開平11−301434号公報に記載されている目標減速度演算処理手法を適用したものを比較例とする。
すなわち、特開2007−112426号公報中にある圧力平衡式(1)を変換すると、
インプットロッド入力(Fi)={MC圧(Pb)×ロッド面積(Ai)}+{バネ定数(K)×インプットロッドとマスターシリンダピストンとの相対変位量(ΔX)} …(2)
という関係にある。
このように、比較例では、マスターシンリンダ圧(Pb)の大きさが、ペダル踏力の大きさを左右する。
したがって、ブレーキペダルを速く踏んだ時やブレーキ液の粘性が高い低温時や回生摩擦すり替え時には、上記変換式(2)を用いて算出されるペダル踏力が、マスターシリンダ圧が過渡的に高めとなるのに追従して大きく増加する。
なお、ペダルストロークの戻し中においては、ペダルストロークの移動速度が速いとき、あるいは、ブレーキ液の粘性が高いときには、マスターシリンダへ戻るブレーキ液の流速が小さくなり、マスターシリンダ圧が下降気味になる。
このように、ピストン速度が速いとき、ドライバーのペダルストローク操作に対してマスターシリンダ圧が高くなるため、マスターシリンダ圧に基づき算出した目標減速度が不必要に大きくなる。この結果、図7のタイムチャートの矢印Fに示すように、実減速度が急に立ち上がってブレーキ効きが強くなって低下するという減速G変動が生じ、ドライバーに違和感を与えてしまう。
上記比較例の課題を解決するためには、ペダル保持状態のときに変動するMC圧の影響を排除するため、ペダルストロークの変化状態に合わせてペダル踏力に基づく目標減速度分の変化率を制限することが必要である。以下、図2及び図3に基づき、これを反映する踏力ベース目標MC圧の変化率制限作用を説明する。
ΔPs=Ps−Ps_z1 …(3)
ΔPf*=Pf*−ΔPf*_z1 …(4)
・A領域の時(ストローク増加中)
Pf=min(ΔPf*、F-P変化制限量)+ΔPf_z1 …(5)
但し、min(ΔPf*、F-P変化制限量)は、0以上の値
なお、F-P変化制限量は、そのときのS-P変化量ΔPsと図3のストローク増加側特性により取得したΔPsによる制限値である。
・B領域の時(ストローク増加中)
Pf=max(ΔPf*、F-P変化制限量)+ΔPf_z1 …(6)
但し、max(ΔPf*、F-P変化制限量)は、0以下の値
なお、F-P変化制限量は、そのときのS-P変化量ΔPsと、図3のストローク減少側特性により取得したΔPsによる制限値である。
実施例1の制動力制御を採用した車両での制動力制御作用の一例である回生摩擦すり替え制御作用を、図8に示すタイムチャートに基づいて説明する。
実施例1の車両用制動力制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
前記ペダル踏力を電動アクチュエータ(電動モータ10)の推力によりアシストする電動ブースタ2と、
前記ペダル踏力をインプットロッド9からバネ13,13を介してマスターシリンダピストン(プライマリピストン11)へ入力し、前記ペダル踏力に前記電動ブースタ2によるアシスト推力を加え、各輪に設けられたホイールシリンダ5FL,5FR,5RL,5RRへ導くマスターシリンダ圧を発生させるマスターシリンダ3と、
前記ブレーキペダル1へのペダル踏力に基づき、寄与度に応じた第1制動目標値分(踏力ベース目標MC圧分)を算出する第1制動目標値分算出手段(第1目標MC圧分算出部66)と、
前記ブレーキペダル1へのペダルストロークに基づき、寄与度に応じた第2制動目標値分(ストロークベース目標MC圧分)を算出する第2制動目標値分算出手段(第2目標MC圧分算出部67)と、
前記第2制動目標値分(ストロークベース目標MC圧分)の算出に至るまでの演算処理系列にて得られるストローク相当値(ストロークベース目標MC圧)の変化率を算出するストローク相当値変化率算出手段(S-P変化率算出部70)と、
前記第1制動目標値分(踏力ベース目標MC圧分)の算出に至るまでの演算処理系列にて得られる踏力相当値(踏力ベース目標MC圧)の変化率を、前記ストローク相当値(ストロークベース目標MC圧)の変化率が小さいほど制限する踏力相当値制限手段(F-P変化率リミット部71)と、
前記踏力相当値(踏力ベース目標MC圧)に変化率制限を与えて算出された第1制動目標値分(踏力ベース目標MC圧分)と、前記第2制動目標値分(ストロークベース目標MC圧分)を加算することにより最終の制動目標値(目標減速度)を得る制動目標値算出手段(目標減速度算出部69)と、
を備える。
このため、ブレーキ操作時、ドライバーによるペダル操作状態にかかわらず、ドライバーに与えるブレーキ操作違和感を防止することができる。
前記踏力相当値制限手段(F-P変化率リミット部71)は、ペダル踏力に基づく目標マスターシリンダ圧(踏力ベース目標MC圧)の変化率を、前記ペダルストロークに基づく目標マスターシリンダ圧(ストロークベース目標MC圧)の変化率が小さいほど制限する。
このため、(1)の効果に加え、同じ目標MC圧への変換情報をそれぞれストローク相当値及び踏力相当値とし、ストロークベース目標MC圧の変化率に基づき踏力ベース目標MC圧の変化率を精度良く制限することができる。
実施例2における全体構成は、実施例1の図1と同様であるため、図示を省略する。図9は、実施例2の車両用制動力制御装置のブレーキコントローラ6で実行される制動力制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、図9の各ステップについて説明する。なお、この処理は、例えば、10msecの起動周期により実行される。
このペダル踏力Fは、実施例1のペダル踏力算出部61と同様に、別のフローチャートで算出により求められる。
このペダル踏力Fに基づく目標値Gf(=目標減速度)は、実施例1における第1目標MC圧算出部62と同様に算出される。
このペダルストロークSは、実施例1と同様に、ペダルストロークセンサ18からのセンサ信号により求められる。
このペダルストロークSに基づく目標値Gs(=目標減速度)は、実施例1における第2目標MC圧算出部63と同様に算出される。
ここで、ストローク目標値変化量ΔGsは、
ΔGs=Gs−Gs_z Gs:今回のストローク目標値、Gs_z:ストローク目標値の過去値
の式により求められる。
ここで、図10に示す特性は、回生トルク変化勾配が大きいほど変化量制限係数βを小さくするように算出される。すなわち、回生トルク変化勾配が大きいほど踏力に基づく目標値変化量を厳しく制限するものとして与えられる。
ここで、今回のペダル踏力Fに基づく目標値Gf2は、
Gf2=Gf2+min((Gf−Gf_z)、β・Gflim)
ここで、右辺のGf2は、踏力に基づく目標値の過去値であり、(Gf−Gf_z)は、踏力目標値変化量である。Gflimは、ストローク目標値変化量ΔGsと、図3に示すような特性と、を用いて算出された踏力Fに基づく目標値変化制限量である。
ここで、寄与度合いαは、実施例1におけるゲイン設定部64と同様に、予め設定された特性に基づき算出される。
目標値Gは、
G=α×Gf2+(1−α)Gs
の式により算出される。
回生協調制動制御時においては、例えば、回生制動途中で回生限界に達し、回生減速度から摩擦減速度に移行する回生摩擦すり替え制御を行うとき、実施例1の図8から明らかなように、MC圧が急激に上昇することで、ペダル踏力が過渡的に上昇し、これに伴い目標減速度が高まり、減速G変動により違和感の原因となる。
実施例2の車両用制動力制御装置にあっては、下記の効果を得ることができる。
前記回生制動トルクの変化量を算出する回生制動トルク変化量算出手段(回生制動トルク変化量算出部22a)と、を備え、
前記踏力相当値制限手段(図9のステップS7)は、前記回生制動トルクの変化量(回生トルク変化勾配)が大きいほど、前記踏力相当値の変化率を厳しく制限する(踏力に基づく目標値の変化量制限係数β)。
このため、(1)又は(2)の効果に加え、回生摩擦すり替え制御時、踏力相当値(ペダル踏力Fに基づく目標値)の変化量制限を、応答性の良いフィードフォワード制御により与えることができる。
2 電動ブースタ
3 マスターシリンダ
4 ブレーキ液圧アクチュエータ
5FL,5FR,5RL,5RR ホイールシリンダ
6 ブレーキコントローラ
61 ペダル踏力算出部
62 第1目標MC圧算出部
63 第2目標MC圧算出部
64 ゲイン設定部
65 第1目標MC圧ゲイン算出部
66 第1目標MC圧分算出部(第1制動目標値分算出手段)
67 第2目標MC圧分算出部(第2制動目標値分算出手段)
68 目標MC圧算出部
69 目標減速度算出部(制動目標値算出手段)
70 S-P変化率算出部(ストローク相当値変化率算出手段)
71 F-P変化率リミット部(踏力相当値制限手段)
7 モータ駆動回路
9 インプットロッド
10 電動モータ(電動アクチュエータ)
11 プライマリピストン
13,13 バネ
18 ペダルストロークセンサ
19 マスターシリンダ圧センサ
20 モータレゾルバ
22 統合コントローラ(回生協調制動制御手段)
22a 回生制動トルク変化量算出部(回生制動トルク変化量算出手段)
23 CAN通信線
24 モータコントローラ
Claims (3)
- ブレーキ操作時、ドライバーのペダル踏力を加えるブレーキペダルと、
前記ペダル踏力を電動アクチュエータの推力によりアシストする電動ブースタと、
前記ペダル踏力をインプットロッドからバネを介してマスターシリンダピストンへ入力し、前記ペダル踏力に前記電動ブースタによるアシスト推力を加え、各輪に設けられたホイールシリンダへ導くマスターシリンダ圧を発生させるマスターシリンダと、
前記ブレーキペダルへのペダル踏力に基づき、寄与度に応じた第1制動目標値分を算出する第1制動目標値分算出手段と、
前記ブレーキペダルへのペダルストロークに基づき、寄与度に応じた第2制動目標値分を算出する第2制動目標値分算出手段と、
前記第2制動目標値分の算出に至るまでの演算処理系列にて得られるストローク相当値の変化率を算出するストローク相当値変化率算出手段と、
前記第1制動目標値分の算出に至るまでの演算処理系列にて得られる踏力相当値の変化率を、前記ストローク相当値の変化率が小さいほど制限する踏力相当値制限手段と、
前記踏力相当値に変化率制限を与えて算出された第1制動目標値分と、前記第2制動目標値分を加算することにより最終の制動目標値を得る制動目標値算出手段と、
を備えることを特徴とする車両用制動力制御装置。 - 請求項1に記載された車両用制動力制御装置において、
前記ストローク相当値変化率算出手段は、ペダルストロークに基づく目標マスターシリンダ圧の変化率を算出し、
前記踏力相当値制限手段は、ペダル踏力に基づく目標マスターシリンダ圧の変化率を、前記ペダルストロークに基づく目標マスターシリンダ圧の変化率が小さいほど制限する
ことを特徴とする車両用制動力制御装置。 - 請求項1又は2に記載された車両用制動力制御装置において、
回生制動と摩擦制動を協調動作する回生協調制動制御手段と、
前記回生制動トルクの変化量を算出する回生制動トルク変化量算出手段と、を備え、
前記踏力相当値制限手段は、前記回生制動トルクの変化量が大きいほど、前記踏力相当値の変化率を厳しく制限する
ことを特徴とする車両用制動力制御装置。
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