JP6291386B2 - 車両制御装置、及び、センサ校正方法 - Google Patents
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Description
また、車両の加速度を加速度センサで検出し、加速度センサ出力(検出値)に基づいて走行路の勾配を推定する方法がある。この方法は車両に制動力が生じていても精度よく勾配を推定できるが、推定精度を維持するために加速度センサ出力の補正(センサ校正)が必要になる。
例えば、特許文献1には、加速度センサ出力の補正方法(センサ校正方法)が記載されている。特許文献1に記載される補正方法は、車両が平坦路を一定速度で走行しているときの加速度データを校正データとして加速度センサ出力を補正する。
制動力が発生している車両では加速度センサの加速度検出値に基づいて勾配を推定することで勾配の推定精度を向上できるので、本発明に係る車両制御装置は、勾配のある走行路で制動力が作用した状態の車両であってもセンサ校正した加速度センサの使用で精度の高い勾配の推定が可能になる。
加速度検出値に基づいた勾配抵抗と、駆動力検出値に基づいた勾配抵抗の偏差に基づいてオフセット補正量が算出される。このように算出されるオフセット補正量は加速度検出値に生じる誤差を示すため、加速度検出値に含まれるオフセット誤差をオフセット補正量で補正することで加速度センサがセンサ校正される。
制動力が発生している車両では加速度検出値に基づいて勾配を推定することで勾配の推定精度を向上できる。本発明に係るセンサ校正方法によれば、勾配のある走行路で制動力が作用した状態の車両であっても加速度センサのセンサ校正が可能であるため、勾配のある走行路で制動力が作用した状態の車両においてセンサ校正した加速度センサの使用で精度の高い勾配の推定が可能になる。
図1は本実施形態に係る車両の構成図である。
本実施形態に係る車両用ブレーキシステム10は、図1に示すように構成される車両1に備わる。本実施形態の車両1は、電動機200が動力源として備わる電気自動車である。車両1は、電動機200で発生する駆動力が駆動輪(例えば、右側前輪WFR,左側前輪WFL)に伝達されて走行する。
電動機200は、車両制御装置150によって制御される。車両制御装置150は、電動機200の制御部(図示しないECU:Engine Control Unit等)に指令を与え、電動機200から出力される駆動力を調節する。
なお、車両1は、電動機200とともにエンジンなどの内燃機関(図示せず)が備わるハイブリッド車両であってもよい。
また、車両1は、後輪(左側後輪WRL,右側後輪WRR)が駆動輪であってもよいし、全ての車輪(WFR,WFL,WRL,WRR)が駆動輪であってもよい。
シフト装置6bは、車両1を後進させるレンジ(以下、後進レンジと称する)と、車両1を前進させるレンジ(ドライブレンジ等を含むレンジであり、以下、前進レンジと称する)を選択可能になっている。
例えば、アクセルペダル7の踏み込み操作量を検出する図示しないセンサ(ストロークセンサ等)が備わり、車両制御装置150は当該センサから入力される検出信号によってアクセルペダル7の踏み込み操作量を算出するように構成される。
図2に示すように、車両用ブレーキシステム10は、入力装置14と、ペダルストロークセンサStと、電動ブレーキアクチュエータ(モータシリンダ装置16)と、車両挙動安定化装置18(以下、VSA(ビークルスタビリティアシスト)装置18という、VSA;登録商標)と、を備えて構成されている。
入力装置14は、運転者によってブレーキペダル12等の操作子が操作されたときにその操作の入力に応じた液圧(ブレーキ液圧)を、作動液であるブレーキ液に発生させる。ペダルストロークセンサStは、ブレーキペダル12が踏み込み操作されたときの操作量(ストローク)を計測する。モータシリンダ装置16は、各車輪(WFR,WRL,WRR,WFL)のホィールシリンダ32FR,32RL,32RR,32FLに供給される作動圧(ブレーキ液圧)を作動液(ブレーキ液)に発生する。VSA装置18は、車両挙動の安定化を支援する。
本実施形態においては、車両用ブレーキシステム10に備わるモータシリンダ装置16がブレーキ液圧を発生する。したがって、車両用ブレーキシステム10が液圧発生装置になる。
車両制御装置150は、車輪速センサ35a,35b,35c,35dから入力される計測信号に基づいて車両1(図1参照)の車速(車体速Vc)を算出する。
本実施形態の車輪速センサ35a,35b,35c,35dは、車両1の車体速Vcを検出する車体速センサとなる。
なお、回生制御装置201が、電動機200を制御して回生制動力を発生させる技術は公知の技術を利用すればよい。
本実施形態の電動機200は、車両制御装置150の指令に応じて、駆動力を発生する力行状態と、回生制動力を発生する回生状態と、が切り替わる。電動機200は、回生状態に切り替わるとバッテリ202に蓄電する電力(回生電力)を発電することで回生制動力を発生する。
また、プライマリピストン40bのセカンダリピストン40a側の端部からセカンダリピストン40aの摺動方向に沿ってガイドロッド48aが延設され、セカンダリピストン40aは、ガイドロッド48aにガイドされて摺動する。
そして、セカンダリピストン40aとプライマリピストン40bはガイドロッド48aで連結されて直列に配置される。
さらに、セカンダリピストン40aの外周に摺接する一対のカップシール44Sa,44Sbは、セカンダリピストン40aの摺動方向に第2リリーフポート52aを挟んで配置される。また、プライマリピストン40bの外周に摺接する一対のカップシール44Pa,44Pbは、プライマリピストン40bの摺動方向に第1リリーフポート52bを挟んで配置される。
第1圧力室56bと第2圧力室56aの間は、一対のカップシール44Pa,44Pbによって液密に封じられる。また、第2圧力室56aのブレーキペダル12側は、一対のカップシール44Sa,44Sbによって液密に封じられる。
また、セカンダリピストン40aはブレーキペダル12とプッシュロッド42を介して連結され、ブレーキペダル12の動作にともなってシリンダチューブ38内を変位する。さらに、プライマリピストン40bは、セカンダリピストン40aの変位によって第2圧力室56aに発生するブレーキ液圧によって変位する。つまり、プライマリピストン40bはセカンダリピストン40aに応動して変位する。
つまり、ストロークシミュレータ64は、第1圧力室56bから導出されるブレーキ液の液圧に応じた反力を発生し、この反力を、マスタシリンダ34を介してブレーキペダル12に与えるように構成される。
第1液圧系統70bは、入力装置14の第1液圧路58bと、配管チューブ22d,22e,22f,22i,22jとによって構成される。
そして、略円筒状を呈するシリンダ本体82の開放された端部(開放端)がハウジング本体172Fとハウジングカバー172Rからなるアクチュエータハウジング172に嵌合してシリンダ本体82とアクチュエータハウジング172が連結され、モータシリンダ装置16が構成される。
以下、X1の側を前方、X2の側を後方とする。
なお、第2及び第1スレーブピストン88a,88bの間には、第2リターンスプリング96aが配設され、第1スレーブピストン88bとシリンダ本体82の側端部と間には、第1リターンスプリング96bが配設される。
この構成によって、シリンダ本体82の内部に充填されるブレーキ液がガイドピストン90cによってシリンダ本体82に封入され、アクチュエータハウジング172の側に流れ込まないように構成されている。
なお、ガイドピストン90cとスレーブカップシール90bの間には、後記するリザーバポート92aと連通する第2背室94aが形成される。
VSA装置18は、レギュレータバルブ116と、第1チェックバルブ118と、第1インバルブ120と、第2チェックバルブ122と、第2インバルブ124と、第3チェックバルブ126とを備える。
第1アウトバルブ128は、第1導出ポート28a(第4導出ポート28d)と第2共通液圧路114との間に配置されたノーマルクローズタイプのソレノイドバルブからなる。第2アウトバルブ130は、第2導出ポート28b(第3導出ポート28c)と第2共通液圧路114との間に配置されたノーマルクローズタイプのソレノイドバルブからなる。リザーバ装置132は、第2共通液圧路114に接続される。第4チェックバルブ134は、第1共通液圧路112と第2共通液圧路114との間に配置されて第2共通液圧路114側から第1共通液圧路112側へのブレーキ液の流通を許容する(第1共通液圧路112側から第2共通液圧路114側へのブレーキ液の流通を阻止する)。ポンプ136は、第4チェックバルブ134と第1共通液圧路112との間に配置されて第2共通液圧路114側から第1共通液圧路112側へブレーキ液を供給する。吸入弁138及び吐出弁140は、ポンプ136の前後に設けられる。モータMはポンプ136を駆動する。サクションバルブ142は、第2共通液圧路114と導入ポート26a(26b)との間に配置されたノーマルクローズタイプのソレノイドバルブからなる。
さらに、VSA装置18に代えて、ABS機能のみを搭載するABS装置が接続される構成であってもよい。
車両用ブレーキシステム10は、基本的に以上のように構成される。次にその作用効果について説明する。
また、車両制御装置150は、電動機200が回生電力を発電することで生じる回生制動力を、設定した要求制動力から減算した制動力を算出し、算出した制動力を摩擦制動力の目標値に設定とする。さらに、車両制御装置150は、設定した目標値の摩擦制動力を発生させるブレーキ液圧を設定する。
このように、制動時の車両用ブレーキシステム10は、駆動輪(WFR,WFL)に回生制動力と摩擦制動力が付与され、非駆動輪(WRR,WRL)に摩擦制動力が付与される。
本実施形態の車両制御装置150は、バッテリ202の充電率が所定の閾値より高い状態のときに回生制動力に替わって摩擦制動力を発生させる。
このように、車両制御装置150は、アクセルペダル7(図1参照)が解放されたときに、エンジンブレーキに相当する制動力を回生制動力又は摩擦制動力で発生させる。
また、車両制御装置150は、車両1(図1参照)が勾配のある走行路を降坂するとき、勾配に応じた制動力(摩擦制動力,回生制動力)を発生させて降坂による加速度の増大を抑制する。このため、車両制御装置150は、走行路の勾配を検出(推定)可能に構成される。
車両制御装置150は検出した勾配に対応する制動力を設定する。例えば、勾配と制動力の相関関係を示すマップが車両1の特性値としてあらかじめ設定されていれば、車両制御装置150は、当該マップに基づいて勾配に対応する制動力を設定可能となる。
一方、バッテリ202の充電率が高くバッテリ202への充電が不可能な場合(充電不可能状態である場合)、車両制御装置150はモータシリンダ装置16を制御してブレーキ液圧を発生し摩擦制動力を発生させる。
第2加速度算出部151bが算出する車体検出加速度Gvはピッチ補正部153に入力される。
ピッチ補正部153は、ピッチ補正マップMP1に基づいて、車体検出加速度Gvに対応するピッチ補正加速度Gpを算出する。ピッチ補正部153が算出するピッチ補正加速度Gpは第1加減算器152aに入力される。
オフセット補正量算出部154が算出するオフセット補正量Osは第2加減算器152bに入力される。
図4に示すように、下り勾配(勾配角度α)になっている走行路300を走行している車両1には重力加速度の勾配成分(G0×sin(α))が前後方向に作用する。したがって、車両1には、車体検出加速度Gvと重力加速度が作用する。「G0」は重力加速度を示す。なお、勾配成分(G0×sin(α))は、重力加速度(G0)の走行路300に沿った方向の成分を示す。
加速度センサ5は、車両1に作用する加速度を検出するセンサである。したがって、加速度センサ5は、車体検出加速度Gvと重力加速度の勾配成分(G0×sin(α))を検出する。つまり、センサ検出加速度Gsは、車体検出加速度Gvと重力加速度の勾配成分(G0×sin(α))が合成された加速度になり、「センサ検出加速度Gs=(車体検出加速度Gv)+(G0×sin(α))」になる。
PI制御部155aは前のセンサ校正で設定した勾配加速度Ggに偏差ΔGgを加算して新たな勾配加速度Gg(今回の勾配加速度Gg)を設定して出力する。
S’=tan(arcsin(勾配加速度Gg/重力加速度G0)) ・・・(1)
車両制御装置150は、勾配推定部156で勾配推定値S’を算出して走行路300(図4参照)の勾配を検出(推定)する。このように、本実施形態の車両制御装置150は、加速度センサ5が検出する加速度に基づいて、走行路300(図4参照)の勾配を推定する。
勾配加速度Ggと勾配抵抗Rの相関関係は、車両1の特性としてあらかじめ設定される。勾配抵抗変換部157は、当該相関関係に基づいて勾配加速度Ggを勾配抵抗R(第1勾配抵抗値R1)に変換する。勾配抵抗変換部157から出力される第1勾配抵抗値R1はオフセット補正量算出部154に入力される。
図5の(a)に示すように、オフセット補正量算出部154には駆動力算出部154aが備わる。駆動力算出部154aは電動機200が出力する駆動力の計測値(駆動力計測値PWm)を算出する。
駆動力算出部154aは、電動機200の動力計測手段(動力計200a)から入力される計測信号に基づいて駆動力の計測値(計測駆動力PWm)を算出する。計測駆動力PWmは動力計200a(動力計測手段)の計測値(駆動力計測値)になる。
勾配抵抗算出部154bは、車輪速センサ35a,35b,35c,35dから入力される計測信号に基づいて車体検出加速度Gvを算出する。さらに、勾配抵抗算出部154bは、車体検出加速度Gvに応じた加速度抵抗F1を算出する。加速度抵抗F1は、車両1の特性値として車体検出加速度Gvに対応した値が設定されている。
また、走行抵抗F2が車両1の特定値としてあらかじめ設定されている。
第2勾配抵抗値R2=(加速度抵抗F1+走行抵抗F2)
−計測駆動力PWm ・・・(2)
本実施形態において勾配抵抗算出部154bは、電動機200が出力する計測駆動力PWm(駆動力計測値)に基づいて勾配抵抗R(第2勾配抵抗値R2)を算出する第2算出部になる。
また、補正量算出部154cは、算出した勾配抵抗偏差ΔRを加速度(加速度偏差ΔGr)に変換する。補正量算出部154cは、勾配加速度Ggを勾配抵抗R1に変換する勾配抵抗変換部157と逆の手順で勾配抵抗偏差ΔRを加速度偏差ΔGrに変換する。
オフセット補正量Osに加速度偏差ΔGrが加算されることによって、加速度センサ5(図1参照)のオフセット誤差の変化がオフセット補正量Osに反映される。これによって、オフセット補正量Osは、センサ検出加速度Gs(加速度検出値)に含まれるオフセット誤差を精度よく補正する補正値になる。
なお、最初のセンサ校正時などオフセット補正量Osが設定されていない場合、すなわち、オフセット補正量Osが「0」の場合には加速度偏差ΔGrがオフセット補正量Osになる。
そして、第2加減算器152bでオフセット補正量Osがセンサ検出加速度Gs(第1補正加速度G1)から減算される。
車両制御装置150はセンサ校正を開始すると、オフセット補正量算出部154において車体速Vcの単位時間当たりの変化量(車体検出加速度Gv)と加速度閾値を比較する(ステップS1)。オフセット補正量算出部154は、車体検出加速度Gvが加速度閾値以下の場合(ステップS1→Yes)、手順をステップS2に進める。車体検出加速度Gvが加速度閾値より大きい場合(ステップS1→No)、オフセット補正量算出部154は車両1が非定常状態であると判定し、車両制御装置150はタイマ値をリセットする(ステップS6)。そして、車両制御装置150はセンサ校正を禁止する(ステップS7)。車両制御装置150は、ステップS7で校正許可フラグENflgを「0」に設定する。そして車両制御装置150は手順をステップS8に進める。
なお、タイマ値は、車両1の定常状態が所定時間継続したか否かを判定するカウンタである。また、校正許可フラグENflgは、センサ校正が許可されたときに「1」が設定されるフラグとする。
一方、タイマ値がカウント上限に達していないとき(ステップS4→No)、車両制御装置150は手順をステップS1に戻す。
ステップS9で、車両制御装置150はオフセット補正量算出部154において、勾配抵抗変換部157から出力される第1勾配抵抗値R1を、勾配抵抗算出部154bが算出する第2勾配抵抗値R2から減算して勾配抵抗偏差ΔRを算出する。さらに、車両制御装置150は、オフセット補正量算出部154において勾配抵抗偏差ΔRを加速度偏差ΔGrに変換する(ステップS10)。
そして、車両制御装置150は、オフセット補正量算出部154において前のセンサ校正の実行で設定したオフセット補正量Osに加速度偏差ΔGrを加算し、新たなオフセット補正量Osを設定する(ステップS12)。
また、図3に示すように、車両制御装置150はオフセット補正量算出部154を備える。オフセット補正量算出部154は、加速度センサ5の加速度検出値(センサ検出加速度Gs)に含まれるオフセット誤差を補正するオフセット補正量Osを算出する。加速度検出値(センサ検出加速度Gs)がオフセット補正量Osで補正されて、加速度センサ5のオフセット誤差が補正(センサ校正)される。これによって、車両制御装置150はオフセット誤差が補正された加速度センサ5(センサ校正された加速度センサ5)の検出値に基づいて勾配推定値S’を算出可能となる。したがって、車両制御装置150が算出する勾配推定値S’の精度が向上する。
また、下り勾配の走行路300を降坂している車両1において、車両制御装置150が自動的に制動力(摩擦制動力,回生制動力)を発生している状態であっても加速度センサ5がセンサ校正される。
したがって、制動力が作用している状態の車両1において車両制御装置150が算出する勾配推定値S’の精度が向上する。
例えば、図3に示すピッチ補正部153は、ピッチ補正マップMP1に基づいて、車体検出加速度Gvに対応するピッチ補正加速度Gpを設定する。この構成に限定されず、車両1(図1参照)の加速度Gとピッチ補正加速度Gpの関係を示す関数で、車体検出加速度Gvに対応するピッチ補正加速度Gpを算出する構成であってもよい。
5 加速度センサ
35a,35b,35c,35d 車輪速センサ(車体速センサ)
154 オフセット補正量算出部(補正量算出部)
154b 勾配抵抗算出部(第2算出部)
157 勾配抵抗変換部(第1算出部)
200 電動機(動力源)
200a 動力計(動力計測手段)
Gs センサ検出加速度(加速度検出値)
Os オフセット補正量
PWm 計測駆動力(駆動力計測値)
Claims (4)
- 加速度を検出する加速度センサと、
動力源が出力する駆動力を計測する動力計測手段と、
車体速を検出する車体速センサと、を有する車両に備わり、
前記加速度センサの検出信号から算出する加速度検出値に基づいて走行路の勾配を推定する車両制御装置において、
前記加速度センサの検出信号から前記加速度検出値を算出し、前記加速度検出値に基づいて前記走行路の勾配抵抗を算出する第1算出部と、
前記動力計測手段の計測信号から駆動力計測値を算出し、前記駆動力計測値に基づいて前記走行路の勾配抵抗を算出する第2算出部と、
前記第1算出部が算出する前記勾配抵抗と前記第2算出部が算出する前記勾配抵抗の偏差に基づいてオフセット補正量を算出する補正量算出部と、を有し、
前記車体速を時間微分して算出する加速度が所定の加速度閾値以下で、前記駆動力の変化量が所定の定常変化量以下のときに前記車両が定常状態になったと判定して、前記加速度検出値に含まれるオフセット誤差を補正し、
前記車両が定常状態になったと判定したときに、前記オフセット補正量で前記オフセット誤差を補正することを特徴とする車両制御装置。 - 前記加速度検出値から前記オフセット補正量を減算して前記オフセット誤差を補正することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
- 加速度を検出する加速度センサと、
動力源が出力する駆動力を計測する動力計測手段と、
車体速を検出する車体速センサと、を有する車両に備わる車両制御装置が前記加速度センサを校正するセンサ校正方法であって、
前記車体速を時間微分して算出する加速度が所定の加速度閾値以下で、前記駆動力の変化量が所定の定常変化量以下のときに前記車両が定常状態になったと判定するステップと、
前記加速度センサの検出信号から加速度検出値を算出するステップと、
前記加速度検出値に基づいて走行路の勾配抵抗を算出するステップと、
前記動力計測手段の計測信号から駆動力計測値を算出するステップと、
前記駆動力計測値に基づいて前記走行路の勾配抵抗を算出するステップと、
前記加速度検出値に基づいて算出した前記勾配抵抗と前記駆動力計測値に基づいて算出した前記勾配抵抗の偏差に基づいてオフセット補正量を算出するステップと、
前記車両が定常状態になったと判定したときに、前記加速度検出値に含まれるオフセット誤差を前記オフセット補正量で補正するステップと、を有することを特徴とするセンサ校正方法。 - 前記オフセット誤差を前記オフセット補正量で補正するステップは、前記加速度検出値から前記オフセット補正量を減算するステップであることを特徴とする請求項3に記載のセンサ校正方法。
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