(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る車両の制動制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各種記号等の末尾に付された添字[**]は、各種記号等が4輪のうちの何れかに関するものであるかを示し、[fl]は左前輪、[fr]は右前輪、[rl]は左後輪、[rr]は右後輪を示す。添字[f*]は前輪のうちの何れかに関するもの、添字[r*]は後輪のうちの何れかに関するものであることを示す。添字[*i]は旋回内側車輪のうちのいずれかに関するもの、添字[*o]は旋回外側車輪のうちのいずれかに関するものであることを示す。例えば、添字[ri]は旋回内側後輪に関するもの、添字[ro]は旋回外側後輪に関するものであることを表す。また、4輪に関する各種記号であって、添字が[**]である場合は([**]が省略されて、添字がない場合も含めて)4輪の総称を示す。前輪に関する各種記号であって、添字が[f*]である場合は([f*]が省略されて、添字がない場合も含めて)前輪の総称を示す。また、後輪に関する各種記号であって、添字が[r*]である場合は([r*]が省略されて、添字がない場合も含めて)後輪の総称を示す。例えば、VWA[**]、及びVWAは、4輪の車輪速度取得手段の総称を示し、BRH[f*]、及びBRHは、前輪の液圧制動手段の総称を示し、BRK[r*]、及びBRKは後輪の電動制動手段の総称を示す。
【0017】
<本発明に係る車両の制動制御装置の実施形態を搭載した車両全体の構成>
図1に示すように、この車両には、運転者が車両を減速するために操作する制動操作部材(例えば、ブレーキペダル)BP、BPの操作に応じて制動液圧を発生させるマスタシリンダMC(後述の液圧制動手段BRHの一部)、マスタシリンダMCの発生液圧(マスタシリンダ圧)に応じて、車両前方の車輪(前輪)WH[f*]の制動液圧を調整して、前輪に制動力を発生させる前輪用の液圧制動手段(前輪用の液圧ブレーキアクチュエータ)BRH、前輪の制動液圧をマスタシリンダ圧とは独立に調整する液圧ユニットHU(液圧制動手段BRHの一部)、車両後方の車輪(後輪)WH[r*]の制動トルクを調整して、後輪に制動力を発生させる後輪用の電動制動手段(後輪用の電動ブレーキアクチュエータ)BRK、HU及びBRHを制御する電子制御ユニットECU、及び、HU、BRK、ECU等に電力を供給する電源としての蓄電池BATが搭載されている。
【0018】
また、この車両には、BPの操作量Bpaを検出する制動操作量取得手段(例えば、ストロークセンサ、踏力センサ、マスタシリンダ圧センサ)BPA、運転者によるステアリングホイールSWの操作角Saaを検出する操舵角検出手段SAA、車両のヨーレイトYraを検出するヨーレイト検出手段YRA、車両の前後加速度Gxaを検出する前後加速度検出手段GXA、車両の横加速度Gyaを検出する横加速度検出手段GYA、及び、各車輪WH[**]の回転速度(車輪速度)Vwaを検出する車輪速度検出手段VWAが備えられている。各検出値は、他のシステム(他の電子制御ユニット)から通信バスを介して取得され得る。
【0019】
前輪用の液圧制動手段BRH[f*]には、公知のブレーキキャリパCPR、ホイールシリンダWCR、及び、摩擦部材(例えば、ブレーキパッド)MSBが備えられる。MSBが公知の回転部材(例えば、ブレーキロータ)KTBに、制動液圧によって押し付けられることによって摩擦力が発生し、前輪WH[f*]に制動トルクが生じ、制動力が発生される。
【0020】
後輪用の電動制動手段BRK[r*]には、電気モータMTR[r*](図示せず)が備えられ、MTRによって車輪WH[r*]の制動トルクが制御される。また、BRKには、摩擦部材MSBが回転部材KTBを押す力Fba[r*]を検出する押し力取得手段(例えば、軸力センサ)FBA、MTRの通電量(例えば、電流値)Ima[r*]を検出する通電量取得手段(例えば、電流センサ)IMA、MTRの位置(例えば、回転角)Mka[r*]を検出する位置取得手段(例えば、回転角センサ)MKAが備えられている。
【0021】
上述した種々の検出手段の検出信号(Bpa等)は、ノイズ除去(低減)フィルタ(例えば、ローパスフィルタ)の処理がなされて、ECUに供給される。ECUでは、本発明に係わる制動制御の演算処理が実行される。即ち、後述する制御手段CTLがECU内にプログラムされ、Bpa等に基づいて電気モータMTRを制御するための目標通電量(例えば、目標電流値、目標デューティ比)Imt[r*]が演算される。また、ECUでは、Vwa[**]、Yra等に基づいて、アンチスキッド制御(ABS)、トラクション制御(TCS)、車両安定化制御(ESC)等の演算処理が実行される。
【0022】
液圧ユニットHU(液圧制動手段BRHの一部)は、図示しないソレノイドバルブ、液圧ポンプ、及び、電気モータで構成されている。そして、ECUにて演算されるアンチスキッド制御、トラクション制御、車両安定化制御等の指示信号(ソレノイドバルブ、及び電気モータの駆動信号)Svt[f*]に基づいて、前輪用の液圧制動手段BRHのホイールシリンダ圧(MSBを押す圧力)が制御される。
【0023】
図1に示す車両では、前輪用の液圧制動手段BRH[f*]が備えられ、前輪の制動トルクが制動液圧によって調整されるが、BRHに代えて、前輪にも電動制動手段BRK[f*]が備えられてもよい。
【0024】
<電動制動手段(ブレーキアクチュエータ)の構成>
本発明に係る制動制御装置では、車両後方の車輪(後輪)WH[r*]の制動トルクの発生、及び調整が、電気モータMTRによって行われる。
【0025】
図2に示すように、電動制動手段BRKは、ブレーキキャリパCPR、回転部材KTB、摩擦部材MSB、電気モータMTR、駆動手段(MTRを駆動するための電気回路)DRV、減速機GSK、回転・直動変換機構HNK、押し力取得手段FBA、位置検出手段MKA、及び、通電量取得手段IMAにて構成されている。
【0026】
後輪用の電動ブレーキアクチュエータBRKには、公知の制動装置と同様に、公知のブレーキキャリパCPR、及び、摩擦部材(例えば、ブレーキパッド)MSBが備えられる。MSBが公知の回転部材(例えば、ブレーキロータ)KTBに押し付けられることによって摩擦力が発生し、後輪WH[r*]に制動トルクが生じ、制動力が発生される。
【0027】
駆動手段(電気モータMTRの駆動回路)DRVにて、目標通電量(目標値)Imtに基づき電気モータMTRへの通電量(最終的には電流値)が制御される。具体的には、駆動手段DRVには、スイッチング素子(パワートランジスタであって、例えば、MOS−FET)が用いられたブリッジ回路が構成され、目標通電量Imtに基づいてスイッチング素子が駆動され、電気モータMTRの出力が制御される。
【0028】
電気モータMTRの出力(出力トルク)は、減速機(例えば、歯車)GSKを介して回転・直動変換機構HNKに伝達される。そして、HNKによって、回転運動が直線運動に変換されてピストンPSNが回転部材(ブレーキディスク)KTBに向かって前進される。そして、ピストンPSNが摩擦部材(ブレーキパッド)MSBをKTBに向かって押すため、摩擦部材MSBが回転部材KTBに押し付けられる。KTBは車輪WH[r*]に固定されており、MSBとKTBとの摩擦によって、車輪WH[r*]に制動トルクが発生し、調整される。
【0029】
回転・直動変換機構HNKとして、「滑り」によって動力伝達(滑り伝達)を行う滑りネジ(例えば、台形ネジ)が用いられる。ネジHNJが回転し、それと螺合されるナットHNTがKTBに対して、直線運動として前進又は後退される。HNKとして、「転がり」によって動力伝達(転がり伝達)を行うボールネジが用いられ得る。
【0030】
モータ駆動回路DRVには、実際の通電量(例えば、実際に電気モータに流れる電流)Imaを検出する通電量取得手段(例えば、電流センサ)IMAが備えられる。また、電気モータMTRにはロータの位置(例えば、回転角)Mkaを検出する位置取得手段(例えば、角度センサ)MKAが備えられる。さらに、摩擦部材MSBが回転部材KTBを実際に押す力(実押し力)Fbaを検出するために、押し力取得手段(例えば、押圧力センサ)FBAが備えられる。
【0031】
図2では、電動制動手段BRKとして、所謂、ディスク型制動装置(ディスクブレーキ)の構成が例示されているが、制動手段BRKは、ドラム型制動装置(ドラムブレーキ)であってもよい。ドラムブレーキの場合、摩擦部材MSBはブレーキシューであり、回転部材KTBはブレーキドラムである。同様に、電気モータMTRによってブレーキシューがブレーキドラムを押す力(押し力)が制御される。電気モータMTRとして回転運動にてトルクを発生させるものが示されるが、直線運動にて力を発生させるリニアモータでもあってもよい。
【0032】
<駆動手段DRVの構成(ブラシ付モータ)>
図3は、電気モータMTRがブラシ付モータ(単に、ブラシモータともいう)である場合の駆動手段(駆動回路)DRVの一例である。DRVは、MTRを駆動する電気回路であって、スイッチング素子S1乃至S4、Imtに基づいてパルス幅変調(PWM,Pulse Width Modulation)を行うパルス幅変調ブロックPWM、及び、PWMが決定するデューティ比に基づいて、S1乃至S4の通電状態/非通電状態を制御するスイッチング制御ブロックSWTにて構成される。
【0033】
スイッチング素子S1乃至S4は、電気回路の一部をON/OFFできる素子であって、例えば、MOS−FETが用いられ得る。S1乃至S4によって、MTRの正転方向(MSBをKTBに近づかせる方向であって制動トルクを増加させる回転方向)、及び逆転方向(MSBをKTBから引き離す方向であって制動トルクを減少させる回転方向)のブリッジ回路が構成される。スイッチング制御ブロックSWTによって、正転方向では、S1及びS4が通電状態(ON状態)、且つ、S2及びS3が非通電状態(OFF状態)に制御される。また、逆転方向では、S1及びS4が非通電状態(OFF状態)、且つ、S2及びS3が通電状態(ON状態)に制御される。
【0034】
PWMでは、Imtの大きさに基づいて、パルス幅のデューティ比(ON/OFFの時間の割合)が決定され、Imtの符号(正符号、或いは、負符号)に基づいてMTRの回転方向が決定される。例えば、MTRの回転方向は、正転方向が正(プラス)の値、逆転方向が負(マイナス)の値として設定され得る。入力電圧(BATの電圧)、及び、デューティ比によって最終的な出力電圧が決まるため、DRVによって、MTRの回転方向と出力トルクが制御される。
【0035】
<駆動手段DRVの構成(3相ブラシレスモータ)>
図4は、電気モータMTRがブラシレスモータである場合の駆動手段(駆動回路)DRVの一例である。DRVは、MTRを駆動する電気回路であって、スイッチング素子Z1乃至Z6、Imtに基づいてパルス幅変調を行うパルス幅変調ブロックPWM、及び、PWMが決定するデューティ比に基づいて、Z1乃至Z6の通電状態/非通電状態を制御するスイッチング制御ブロックSWTにて構成される。
【0036】
ブラシレスモータでは、位置取得手段MKAによって、MTRのロータ位置(回転角)Mkaが取得される。そして、Mkaに基づいて、SWTによって制御されるZ1乃至Z6によって、U相、V相、及びW相のコイル通電量の方向(即ち、励磁方向)が順次切り替えられて、MTRが駆動される。ブラシレスモータの回転方向(正転、或いは、逆転方向)は、ロータと励磁する位置との関係によって決定される。
【0037】
ブラシレスモータにおいても、ブラシモータと同様に、PWMにて、Imtの大きさに基づいて、パルス幅のデューティ比が決定され、Imtの符号(値の正負)に基づいてMTRの回転方向が決定される。そして、目標通電量Imtに基づいて、スイッチング素子Z1乃至Z6がSWTからの信号によって制御されることによって、MTRの回転方向と出力トルクが制御される。
【0038】
<制御手段の全体構成>
図5に示すように、制御手段CTLは、目標押し力演算ブロックFBT、目標押し力修正演算ブロックFBU、慣性補償制御ブロックINR、車輪スリップ状態量演算ブロックSLP、スリップ抑制制御ブロックFAE、指示通電量演算ブロックIST、押し力フィードバック制御ブロックIPT、モータ速度演算ブロックDMK、モータ制限速度設定ブロックLMS、及び、通電量調整演算ブロックIMTにて構成されている。制御手段CTLは、電子制御ユニットECU内にプログラムされている。
【0039】
制動操作部材BP(例えば、ブレーキペダル)の操作量Bpaが制動操作量取得手段BPAによって取得される。制動操作部材の操作量(制動操作量)Bpaは、マスタシリンダMCの圧力(マスタシリンダ圧)に基づいて演算される。また、運転者による制動操作部材の操作力(例えば、ブレーキ踏力)、及び、変位量(例えば、ブレーキペダルストローク)のうちの少なくとも何れかに基づいて演算され得る。Bpaにはローパスフィルタ等の演算処理がなされ、ノイズ成分が除去(低減)されている。
【0040】
目標押し力演算ブロックFBTにて、予め設定された目標押し力演算特性(演算マップ)CHfbを用いて、操作量Bpaに基づき、各後輪の目標押し力Fbtが演算される。「押し力」は、電動制動手段(ブレーキアクチュエータ)BRKにおいて、摩擦部材(例えば、ブレーキパッド)MSBが回転部材(例えば、ブレーキディスク)KTBを押す力(押圧力)である。目標押し力Fbtは、その押し力の目標値である。
【0041】
演算マップCHfbでは、前後輪の制動力配分が、所謂「理想制動力配分」に対して、前輪の垂直荷重(垂直力、路面から受ける鉛直方向の力)に対する制動力の度合が、後輪の垂直荷重に対する制動力の度合よりも大きくなる特性に設定される。車両の制動時には、後輪から前輪への垂直荷重(接地荷重ともいう)の移動が生じる。即ち、後輪の垂直荷重が減少し、前輪の垂直荷重が増加する。「理想制動力配分」は、この垂直荷重移動を考慮し、前輪垂直荷重に対する前輪制動力の割合(前輪制動負荷という)と、後輪垂直荷重に対する後輪制動力の割合(後輪制動負荷という)とが等しくなる特性をいう。CHfbでは、前輪制動負荷が後輪制動負荷よりも大きくなるように設定される。例えば、CHfbは、Bpaの増加にしたがって、Fbtが「上に凸」で増加されるように設定され得る。
【0042】
目標押し力修正演算ブロックFBUにて、後述するスリップ抑制制御ブロックFAEの演算結果(Fae等)に基づいて、目標押し力Fbtが修正される。FAEでは、制動力配分制御等のスリップ抑制制御が実行される。そして、修正押し力Faeに基づいて、運転者のブレーキペダルBPの操作に基づいて演算された目標押し力Fbtが遮断され、過剰な車輪スリップ(車輪のロック傾向)を抑制するために修正された目標押し力(目標値)Fbuが演算される。
【0043】
指示通電量演算ブロックISTにて、予め設定された演算マップCHs1,CHs2を用いて、Faeによって修正された目標押し力Fbuに基づき指示通電量Istが演算される。指示通電量Istは、後輪の制動手段BRKの電気モータMTRを駆動し、修正目標押し力Fbuを達成するための、電気モータMTRへの通電量の目標値である。演算マップ(指示通電量の演算特性)は、ブレーキアクチュエータのヒステリシスを考慮して、2つの特性CHs1,CHs2で構成される。特性(第1の指示通電量演算特性)CHs1は押し力を増加する場合に対応し、特性(第2の指示通電量演算特性)CHs2は押し力を減少する場合に対応する。そのため、特性CHs2に比較して、特性CHs1は相対的に大きい指示通電量Istを出力するように設定されている。
【0044】
ここで、通電量とは、電気モータMTRの出力トルクを制御するための状態量(変数)である。電気モータMTRは電流に概ね比例するトルクを出力するため、通電量の目標値として電気モータの電流目標値が用いられ得る。また、電気モータMTRへの供給電圧を増加すれば、結果として電流が増加されるため、目標通電量として供給電圧値が用いられ得る。さらに、パルス幅変調(PWM,pulse width modulation)におけるデューティ比によって供給電圧値が調整され得るため、このデューティ比が通電量として用いられ得る。
【0045】
押し力フィードバック制御ブロックIPTにて、目標押し力(目標値)Fbu、及び、実押し力(実際値)Fbaに基づき押し力フィードバック通電量Iptが演算される。指示通電量Istは目標押し力Fbuに相当する値として演算されるが、ブレーキアクチュエータの効率変動により目標押し力Fbuと実際の押し力(実押し力)Fbaとの間に誤差(定常的な誤差)が生じる場合がある。押し力フィードバック通電量Iptは、目標押し力Fbuと実押し力Fbaとの偏差(押し力偏差)ΔFb、及び、演算特性(演算マップ)CHpに基づいて演算され、上記の誤差(定常的な誤差)を減少するように決定される。なお、Fbaは押し力取得手段FBAによって取得される。
【0046】
慣性補償制御ブロックINRにて、BRK(特に、電気モータMTR)の慣性の影響が補償される。慣性補償制御ブロックINRでは、BRKの慣性(慣性モーメント、或いは、慣性質量)の影響を補償するための通電量の目標値Ijt,Iktが演算される。電気モータが停止、或いは、低速で運動している状態から運動(回転運動)が加速される場合に、押し力発生の応答性を向上させることが必要である。この場合に対応する加速時慣性補償通電量Ijtが演算される。Ijtは、慣性補償制御における加速時制御の通電量の目標値である。
【0047】
また、電気モータが運動(回転運動)している状態から減速して停止していく場合に、押し力のオーバシュートを抑制し、収束性を向上することも必要である。この場合に対応する減速時慣性補償通電量Iktが演算される。Iktは、慣性補償制御における減速時制御の通電量の目標値である。ここで、Ijtは電気モータの通電量を増加させる値(Istに加算される正符号の値)であり、Iktは電気モータの通電量を減少させる値(Istに加算される負符号の値)である。
【0048】
車輪スリップ状態量演算ブロックSLPにて、車輪速度取得手段VWA[**]によって取得される各車輪の車輪速度Vwa[**]に基づいて、各車輪のスリップ状態量Slp[**]が演算される。Slpは、各車輪のスリップ度合を表す状態量である。例えば、Slpとして、車輪速度Vwaと車両速度(車体速度)Vxaとの差が車輪スリップ速度Vslとして演算される。また、Vwaの時間変化量である車輪加速度dVwが、Slpとして演算され得る。
【0049】
スリップ抑制制御ブロックFAEにて、各車輪のスリップ状態量Slp[**]に基づいて、後輪に対するスリップ抑制制御が実行される。スリップ抑制制御は、車輪の過大なスリップを抑制する制御であり、アンチスキッド制御(ABS制御)、或いは、制動力配分制御(EBD制御)である。スリップ抑制制御ブロックFAEでは、Bpaに基づいて決定された目標押し力Fbtを修正するための修正押し力(修正値)Faeが演算される。修正押し力Faeは、車輪スリップが増加する場合(車輪がロック傾向に向かう場合)には、Fbtの影響を遮断し(目標押し力の演算において運転者の制動操作とは独立して)、修正後の目標押し力(目標値)Fbuを減少させように演算される。また、Fbuの減少によって車輪スリップが減少する場合(車輪のグリップが回復した場合)には、Fbuを増加させるように演算される。
【0050】
モータ速度演算ブロックDMKにて、電気モータの位置(回転角)Mkaに基づいて、電気モータの速度(回転角速度)dMkが演算される。具体的には、電気モータの位置Mkaが時間微分されて、速度dMkが演算される。
【0051】
モータ制限速度設定ブロックLMSにて、電気モータの速度における制限値(制限速度)Lmsが演算される。制限速度Lmsは、電気モータの実際の速度(dMk)が、この値を超えて増加しないようにするための上限値である。電気モータの制限速度Lmsには、車両速度Vxaに基づいて設定される制限速度(第1の制限速度)Lvx、旋回状態量Tcaに基づいて設定される制限速度(第2の制限速度)Ltc、及び、押し力相当値Fbs(例えば、Fba)に基づいて設定される制限速度(第3の制限速度)Lfbがある。Lvx、Ltc、及び、Lfbが個別に演算されて、LMS内の選択演算ブロックLSNにて、Lvx、Ltc、及び、Lfbのうちで最も小さい制限速度が、最終的な制限速度Lmsとして出力される。
【0052】
通電量調整演算ブロックIMTにて、MTRの最終的な目標値である目標通電量Imtが演算される。指示通電量Istが、押し力フィードバック通電量Ipt、及び、慣性補償通電量Ijt(加速時)、Ikt(減速時)に基づいて、目標通電量Imuが演算される。具体的には、指示通電量Istに対してフィードバック通電量Iptが加えられ、さらに、慣性補償通電量Ijt,Iktが加算されて、その総和が目標通電量Imuとして演算される。
【0053】
通電量調整演算ブロックIMTでは、さらに、dMkがLms以下になるように、Imuが調整されて最終的な目標通電量Imtが演算される。具体的には、dMkがLmsを超過した場合には、Imuが減少されて、Imtが演算される。目標通電量Imtは、電気モータMTRの出力を制御するための最終的な通電量の目標値である。Imtの符号(値の正負)に基づいてMTRの回転方向が制御され、Imtの大きさに基づいてMTRの出力が制御される。
【0054】
以上、回転部材KTBに対する摩擦部材MSBの押圧力である「押し力」が、制御変数(制御対象となる状態量)として用いられる実施態様について説明した。BRKの諸元(CPRの剛性、GSKのギア比、HNKのリード等)は既知である。このため、制御変数として、押し力(目標値Fbu、実際値Fba)に代えて、摩擦部材MSBが回転部材KTBを押す力(押圧力)に相当する値である「押し力相当値Fbs(目標値Fst、実際値Fsa)」が用いられ得る。
【0055】
押し力相当値Fbsは、電気モータMTRから摩擦部材MSBまでの動力伝達経路内に位置する可動部材の作動状態を表す「力」に係わる状態量に基づいて決定され得る。例えば、電気モータの実際の出力トルク(又は、目標値)、GSKの実際の出力トルク(又は、目標値)、HNKにおける実際の推力(又は、目標値)、PSNにおける実際の推力(又は、目標値)、及び、MSBの実際の押し力Fba(又は、目標押し力Fbu)が、「力(トルク)」に係わるFbsとして採用され得る。
【0056】
ブレーキキャリパCPR等、BRK全体の剛性(ばね定数)が既知であるため、上記「力」に係わる状態量に代えて、「位置」に係わる状態量がFbsとされ得る。例えば、電気モータの実際の位置Mka(又は、目標位置Mkt)、GSKの実際の位置(又は、目標位置)、HNKにおける実際の位置(又は、目標値)、PSNにおける実際の位置(又は、目標値)、及び、MSBの実際の位置(又は、目標値)が、「位置」に係わるFbsとして採用され得る。
【0057】
また、複数の可動部材のFbsに基づいて、最終的な押し力相当値Fbsが決定され得る。したがって、「押し力相当値Fbs(目標押し力相当値Fst、実押し力相当値Fsa)」は、MTRの出力トルクから、KTBに対するMSBの押し力に到るまでの動力伝達経路内にある可動部材の「力」又は「位置」に係わる状態量のうちの少なくとも何れか1つに基づいて決定され得る。
【0058】
<慣性補償制御ブロックの実施形態の構成>
図6を参照しながら、慣性補償制御ブロックINRの実施形態について説明する。慣性補償制御ブロックINRでは、MTR等の慣性(MTRの慣性を含むBRK全体の慣性)に起因する押し力の応答性、及び、収束性を向上する慣性補償制御が実行される。慣性補償制御ブロックINRは、目標位置演算ブロックMKT、時定数演算ブロックTAU、遅れ要素演算ブロックDLY、目標加速度演算ブロックDDM、及び、係数記憶ブロックKSKにて構成される。
【0059】
目標位置演算ブロックMKTにて、目標押し力Fbu、及び、目標押し力演算特性(演算マップ)CHmkに基づいて目標位置(目標回転角)Mktが演算される。目標位置Mktは、電気モータMTRの位置(回転角)の目標値である。演算マップCHmkはブレーキキャリパCPR、及び、摩擦部材(ブレーキパッド)MSBの剛性に相当する特性であり、「上に凸」の非線形な特性として、電子制御ユニットECU内に予め記憶されている。
【0060】
時定数演算ブロックTAUにて、修正後の目標押し力(押し力の目標値)Fbu、及び、時定数の演算特性(演算マップ)CHτmに基づいて時定数τmが演算される。Fbuが所定操作量(所定値)fb1未満の場合には、τmは第1の所定時定数(所定値)τ1(≧0)に演算される。Fbuが所定値fb1以上、且つ、所定値fb2未満の場合には、τmはFbuの増加に従い第1の所定時定数τ1から第2の所定時定数τ2まで順次増加するように演算される。Fbuが所定値fb2以上の場合には、τmは第2の所定時定数(所定値)τ2(>τ1)に演算される。
【0061】
遅れ要素演算ブロックDLYにて、電気モータMTRの目標位置Mktに基づいて遅れ要素演算処理後の目標位置(目標回転角)Mkfが演算される。具体的には、ブレーキアクチュエータBRKの応答(即ち、電気モータMTRの応答)に相当する時定数τmを含んだ遅れ要素の演算処理が、電気モータの目標位置Mktに対して実行されて遅れ要素処理後の目標位置Mkfが演算される。ここで、遅れ要素演算は、n次遅れ要素(「n」は「1」以上の整数)の演算であり、例えば、一次遅れ演算である。遅れ要素処理がMktになされることによって、ブレーキアクチュエータBRKの応答(入力変化に対する出力変化の有様)が時定数を用いた伝達関数として考慮されて、その応答に対応した目標値であるMkfが演算され得る。
【0062】
目標加速度演算ブロックDDMにて、遅れ要素処理後の目標位置Mkfに基づいて、遅れ要素処理後の目標加速度ddMkfが演算される。ddMkfは、電気モータMTRの加速度(角加速度)の目標値である。具体的には、Mkfが2階微分されて、ddMkfが演算される。ddMkfは、電気モータMTRの加速時(停止状態から起動する時)には正符号の値に演算され、MTRの減速時(停止に向かう時)には負符号の値に演算される。
【0063】
係数記憶ブロックKSKには、目標加速度ddMkfを電気モータの目標通電量に変換するための係数(ゲイン)kskが記憶されている。係数kskは、電気モータの慣性(定数)mtjを、電気モータのトルク定数tqkで除算した値に相当する。そして、ddMkf、及び、kskに基づいて慣性補償制御通電量(目標値)Ijt,Iktが演算される。具体的には、ddMkfにkskが乗算されて、Ijt,Iktが演算される。
【0064】
慣性補償制御ブロックINRでは、Fbuに基づいてMktが演算されて、Ijt,Iktが最終的に決定される。FbuとMktとは相関をもって演算(CHmkに基づいて演算)されるため、Fbuが直接的に2階微分されて、2階微分値ddFbfに基づいて、Ijt,Iktが演算され得る。
【0065】
<車輪スリップ状態量演算ブロック、前輪スリップ抑制制御ブロック、及び、後輪スリップ抑制制御ブロックの実施形態の構成>
図7を参照しながら、車輪スリップ状態量演算ブロックSLP、前輪スリップ抑制制御ブロックSVT、及び、後輪スリップ抑制制御ブロックFAEの実施形態について説明する。なお、各種記号等の末尾に付された添字[**]等は、各種記号等が4輪のうちの何れかに関するものであるかを示す。4輪に関する各種記号であって、添字が[**]である場合は([**]が省略されて添字がない場合も含めて)4輪の総称を示す。前輪に関する各種記号であって、添字が[f*]である場合は([f*]が省略されて、添字がない場合も含めて)前輪の総称を示す。また、後輪に関する各種記号であって、添字が[r*]である場合は([r*]が省略されて、添字がない場合も含めて)後輪の総称を示す。例えば、Vwa[**]、及びVwaは、4輪の車輪速度の総称を示し、Svt[f*]、及びSvtは、前輪の制御指示信号の総称を示し、Fae[r*]、及びFaeは、後輪の修正押し力の総称を示す。
【0066】
<車輪スリップ状態量演算ブロックの実施形態>
車輪スリップ状態量演算ブロックSLPは、車両速度演算ブロックVXA、車輪スリップ速度演算ブロックVSL、及び、車輪加速度演算ブロックDVWにて構成される。車輪に制動トルクが加えられると、車輪にはスリップ(路面と車輪との間の滑り)が生じ、制動力が発生する。SLPでは、車輪速度Vwa[**]が、車輪速度センサVWA[**]、或いは通信バスを通して取得され、各車輪の回転方向のスリップ度合(車輪の滑り具合)を表す車輪スリップ状態量Slp[**]が演算される。
【0067】
車両速度演算ブロックVXAでは、各輪の車輪速度Vwa[**]、及び、公知の方法に基づいて、車両速度(車体速度)Vxaが演算される。例えば、各車輪速度Vwa[**]のうちで最も速いものが選択されて、車両速度Vxa」として演算され得る。
【0068】
車輪スリップ速度演算VSLでは、車両速度Vxa、及び、車輪速度Vwaに基づいて、各車輪のスリップ速度Vsl[**]が演算される。Vsl[**]は、Vwa[**]からVxaが減算され、負符号(マイナス)の値として演算される。
【0069】
車輪加速度演算ブロックDVWでは、各輪の車輪速度Vwa[**]、及び、公知の方法に基づいて、車輪加速度dVw[**]が演算される。例えば、Vwa[**]が時間微分されて、dVw[**]が演算され得る。車輪スリップ状態量Slp[**]は、スリップ速度Vsl[**]、及び、加速度dVw[**]の少なくとも何れか1つの状態量に基づく値(変数)である。
【0070】
<前輪スリップ抑制制御ブロックの実施形態>
次に、前輪のスリップ抑制制御の実施形態について説明する。なお、制動力配分制御(EBD制御)は後輪に限った制御であるため、前輪のスリップ抑制制御は、車輪のロック傾向を防止するアンチスキッド制御である。前輪スリップ抑制制御ブロックSVTにて、車輪スリップ状態量演算ブロックSLPにて演算される車輪スリップ速度Vsl[**]、及び、車輪加速度dVw[**]に基づいて、前輪の液圧制動手段BRH(液圧ユニットHU)を介した前輪のアンチスキッド制御が行われる。SVTでは、液圧ユニットHUを構成するソレノイドバルブ、及び、液圧ポンプ/電気モータを駆動するための指示信号Svt[f*]が演算される。
【0071】
前輪のスリップ状態量Slp[f*](Vsl[f*]、dVw[f*])、及び、アンチスキッド制御の演算マップCHfaに基づいて、前輪制動手段BRHを介した前輪のアンチスキッド制御が実行される。具体的には、先ず、前輪のスリップ速度Vsl[f*]が、所定値vsb1,vsb2と比較される。所定値vsb1,vsb2は、予め設定された値であって、vsb1<vsb2<0の関係がある。車輪スリップ速度の値が小さいほど、スリップ度合が大きい。値vsb1は値vsb2よりもスリップ度合が大きい。また、前輪の加速度dVw[f*]が、所定値dvb1,dvb2と比較される。所定値dvb1,dvb2は予め設定された値であって、dvb1(減速)<0<dvb2(加速)の関係がある。車輪スリップ速度と同様に、車輪加速度の値が小さいほど、スリップ度合が大きい。値dvb1は値dvb2よりもスリップ度合が大きい。
【0072】
そして、Vsl[f*]、dVw[f*]、及び、CHfaに基づいてABS制御の制御モードが決定される。ABS制御の制御モードには、制動トルクが減少される減少モード、及び、制動トルクが増加される増加モードがある。減少モードは、演算マップCHfaでは「減少」で表示され、制動液圧が減少される。また、増加モードは、演算マップCHfaでは「増加」で表示され、制動液圧が増加される。例えば、Vsl[f*]がvsb1未満であって、dVw[f*]がdvb1未満である場合には、減少モードが選択され、Vsl[f*]がvsb1以上、且つ、vsb2未満であって、dVw[f*]がdvb1以上、且つ、dvb2未満である場合には、増加モードが選択される。
【0073】
減少モードでは、車輪スリップを減少させて車輪ロックを防止するため、制動液圧が減少されるように、HU内のソレノイドバルブ、及び、液圧ポンプを駆動する電気モータのための指示信号Svtが演算される。増加モードでは、車輪スリップを増加させて制動力を回復させるため、制動液圧が増加されるように指示信号Svtが演算される。
【0074】
<後輪スリップ抑制制御ブロックの実施形態>
スリップ抑制制御ブロックFAEでは、後輪のスリップを抑制するためのアンチスキッド制御(ABS制御)、或いは、制動力配分制御(EBD制御)に必要な修正押し力Faeが演算される。修正押し力Faeは、Bpaに基づいて演算される目標押し力Fbtを修正して、車輪スリップを抑制するための目標押し力Fbuを演算するための目標値である。スリップ抑制制御ブロックFAEは、アンチスキッド制御の演算マップCHab、制動力配分制御の演算マップCHeb、及び、選択演算ブロックSNUにて構成されている。
【0075】
〔アンチスキッド制御による目標押し力の修正値(修正押し力)Fabの演算〕
先ず、アンチスキッド制御(ABS制御)について説明する。スリップ抑制制御ブロックFAEでは、後輪のスリップ状態量Slp[r*]、及び、アンチスキッド制御の演算マップCHabに基づいて、後輪制動手段BRK[r*]を介したアンチスキッド制御が実行される。スリップ抑制制御ブロックFAE内に示すABS制御用演算マップCHabが参照され、Vsl[r*]、及び、dVw[r*]の大小関係に基づいて制御モードが選択され、修正押し力Fab[r*]が決定される。
【0076】
具体的には、先ず、後輪のスリップ速度Vsl[r*]が、所定値vsa1,vsa2と比較される。所定値vsa1,vsa2は、予め設定された値であって、vsa1<vsa2<0の関係がある。車輪スリップ速度は、値が小さいほど、スリップ度合が大きい。したがって、値vsa1は値vsa2よりもスリップ度合が大きい。また、後輪の加速度dVw[r*]が、所定値dva1,dva2と比較される。所定値dva1,dva2は予め設定された値であって、dva1(減速)<0<dva2(加速)の関係がある。車輪スリップ速度と同様に、車輪加速度は、値が小さいほど、スリップ度合が大きい。したがって、値dva1は値dva2よりもスリップ度合が大きい。
【0077】
Vsl[r*]、dVw[r*]、及び、CHabに基づいてABS制御の制御モードが決定される。ABS制御の制御モードには、制動トルクが減少される減少モード、及び、制動トルクが増加される増加モードがある。減少モードは、演算マップCHabでは「減少」で表示され、押し力が減少される。また、増加モードは、演算マップCHabでは「増加」で表示され、押し力が増加される。例えば、Vsl[r*]がvsa1未満であって、dVw[r*]がdva1未満である場合には、減少モードが選択され、Vsl[r*]がvsa1以上、且つ、vsa2未満であって、dVw[r*]がdva1以上、且つ、dva2未満である場合には、増加モードが選択される。
【0078】
減少モードでは、車輪スリップを減少させて車輪ロックを防止するため、目標押し力Fbuが減少されるように、ABS制御による修正押し力Fabが演算される。増加モードでは、車輪スリップを増加させて制動力を回復させるため、目標押し力Fbuが増加されるように、修正押し力(修正値)Fabが演算される。
【0079】
〔制動力配分制御による目標押し力の修正値(修正押し力)Febの演算〕
次に、制動力配分制御(EBD制御)について説明する。制動力配分制御では、後輪の制動トルクが調整されることによって、前輪に生じる制動力と後輪に生じる制動力との比率が調整される。スリップ抑制制御ブロックFAEでは、後輪のスリップ状態量Slp[r*]、及び、制動力配分制御の演算マップCHebに基づいて、後輪の電動制動手段BRK[r*]を介した制動力配分制御が実行される。スリップ抑制制御ブロックFAE内に示すEBD制御用演算マップCHebが参照され、Vsl[r*]、及び、dVw[r*]の大小関係に基づいて制御モードが選択され、修正押し力Feb[r*]が決定される。
【0080】
具体的には、先ず、後輪のスリップ速度Vsl[r*]が、所定値vse1,vse2と比較される。vse1,vse2は、予め設定された値であって、vse1<vse2の関係がある。値vse1は、値vse2よりもスリップ度合が大きい。また、車輪加速度dVw[r*]が、所定値dve1,dve2と比較される。dve1,dve2は予め設定された値であって、dve1<dve2の関係がある。スリップ速度と同様に、値dve1は、値dve2よりもスリップ度合が大きい。
【0081】
Vsl[r*]、dVw[r*]、及び、CHebに基づいてEBD制御の制御モードが決定される。EBD制御の制御モードには、制動トルクが減少される減少モード、制動トルクが保持される保持モード、及び、制動トルクが増加される増加モードがある。減少モードは、演算マップCHebでは「減少」で表示され、押し力が減少され、保持モードは、演算マップCHebでは「保持」で表示され、押し力が保持される。また、増加モードは、演算マップCHebでは「増加」で表示され、押し力が増加される。例えば、Vsl[r*]がvse1未満であって、dVw[r*]がdve1未満である場合には、減少モードが選択され、Vsl[r*]がvse1以上、且つ、vse2未満であって、dVw[r*]がdve1以上、且つ、dve2未満である場合には、保持モードが選択され、Vsl[r*]がvse2以上であって、dVw[r*]がdve2以上である場合には、増加モードが選択される。
【0082】
減少モードでは、車輪スリップを減少させて横力を確保するため、目標押し力Fbuが減少されるように、EBD制御による修正押し力Febが演算される。保持モードでは、目標押し力Fbuが維持されるように、修正押し力Febが演算される。増加モードでは、車輪スリップを増加させて制動力を増加させるため、目標押し力Fbuが増加されるように、修正押し力Febが演算される。
【0083】
〔ABS制御とEBD制御との優先順位〕
選択演算ブロックSNUにて、ABS制御とEBD制御との干渉を防止するため、最終的な押し力の修正値(修正押し力)として出力されるFae[r*]が選択される。ABS制御、及び、EBD制御が共に非実行の場合には、SNUからは修正押し力Faeが「0(目標押し力Fbtの修正が行われない)」として出力される。ABS制御が実行され、EBD制御が非実行である場合には、SNUからFabが出力される。逆に、ABS制御が非実行であり、EBD制御が実行される場合には、SNUからFebが出力される。ABS制御に基づくFabと、EBD制御に基づくFebとが干渉する(同時に演算される)場合には、Fabが最終修正押し力Faeとして優先的に選択演算ブロックSNUから出力される。
【0084】
<制限速度設定ブロックの実施形態>
次に、
図8を参照しながら、車両の走行状態等に応じて電気モータの速度を制限するための第1の実施形態について説明する。
【0085】
制限速度設定ブロックLMSにて、電気モータの制限速度(上限値)Lmsが設定される。制限速度(時間変化量の制限値)Lmsは、電気モータの実際の速度(位置の時間変化量)dMkの上限値である。dMkがLmsを超過しようとする場合には、dMkがLmsを維持するように電気モータの通電量が制御される。
【0086】
制限速度設定ブロックLMSは、車両速度Vxaによる制限速度演算ブロック(第1の制限速度演算ブロック)LVX、旋回状態量Tcaによる制限速度演算ブロック(第2の制限速度演算ブロック)LTC、押し力相当値Fbs(例えば、Fba)による制限速度演算ブロック(第3の制限速度演算ブロック)LFB、及び、選択演算ブロックLSNにて構成されている。LMSでは、LVX、LTC、及び、LFBのうちの少なくとも1つが省略され得る。
【0087】
〔車両速度による制限速度演算ブロック(第1の制限速度演算ブロック)〕
車両速度による制限速度演算ブロック(第1の制限速度演算ブロック)LVXでは、車両速度Vxaに基づいて、制限速度(第1の制限速度)Lvxが演算される。車両速度Vxaは、各車輪の速度Vwa[**]に基づいて演算され得る。
【0088】
LVXでは、Vxa、及び、演算マップ(予め設定された特性)CHvxに基づいて、制限速度Lvxが以下のように演算される。演算マップCHvxにおいて、車両速度Vxaが「0」以上、所定値vx1未満の範囲では、制限速度は設定されない(即ち、Lvxは無限大に設定される)。Vxaが所定値vx1以上、所定値vx2(>vx1)の範囲では、Vxaの増加にしたがってLvxが所定値lvx1から所定値lvx2に単調減少するように演算される。Vxaが所定値vx2以上の範囲では、Lvxが所定値lvx2(<lvx1)に演算される。
【0089】
即ち、LVXでは、車両速度Vxaが大きいほど、第1の制限速度Lvxは小さく設定され、車両速度Vxaが小さいほど、第1の制限速度Lvxは大きく設定される。これは、車両速度が大きいほど、後輪のスリップ抑制制御が開始された直後における方向安定性の要求度合が高いことに因る。
【0090】
〔旋回状態量による制限速度演算ブロック(第2の制限速度演算ブロック)〕
旋回状態量による制限速度演算ブロック(第2の制限速度演算ブロック)LTCでは、旋回状態量Tcaに基づいて、制限速度(第2の制限速度)Ltcが演算される。Tcaは、車両の旋回状態(旋回の方向と程度)を表す状態量(変数)である。具体的には、旋回状態量Tcaは、横加速度Gya、ヨーレイトYra、及び、ステアリングホイールの操作角Saaのうちで少なくとも1つに基づいて決定される状態量である。
【0091】
LTCでは、Tca、旋回外側後輪の演算マップ(予め設定された特性)CHtco、及び、旋回内側後輪の演算マップ(予め設定された特性)CHtciに基づいて、制限速度Ltcが演算される。Ltcには、旋回外側後輪用のLtco、及び、旋回内側後輪用のLtciがあり、旋回の内外輪で個別に演算される。ここで、車両の旋回方向は、旋回状態量Tca(Gya,Yra,Saa)に基づいて判定される。例えば、旋回状態量は、正負の符号付のデータとして取得される。そして、その符号に基づいて車両旋回方向が決定され、車輪が旋回外側に位置するか、或いは、旋回内側に位置するかが決定される。
【0092】
演算マップCHtco(旋回外側用)では、旋回状態量Tcaが「0」以上、所定値tc1未満の範囲では、制限車速は設けられない(即ち、Ltcが無限大に設定される)。Tcaが所定値tc1以上、所定値tc2(>tc1)の範囲では、Tcaの増加にしたがってLtcが所定値ltco1から所定値ltco2に単調減少するように演算される。Tcaが所定値tc2以上の範囲では、Ltcが所定値ltco2(<ltco1)に演算される。
【0093】
同様に、演算マップCHtci(旋回内側用)では、旋回状態量Tcaが「0」以上、所定値tc1未満の範囲では、制限車速は設けられない(即ち、Ltcが無限大に設定される)。Tcaが所定値tc1以上、所定値tc2(>tc1)の範囲では、Tcaの増加にしたがってLtcが所定値ltci1から所定値ltci2に単調減少するように演算される。Tcaが所定値tc2以上の範囲では、Ltcが所定値ltci2(<ltci1)に演算される。
【0094】
即ち、LTCでは、旋回状態量Tcaが大きいほど、第2の制限速度Ltcは小さく設定され、旋回状態量Tcaが小さいほど、第2の制限速度Ltc大きく設定される。これは、旋回状態量が大きいほど、後輪のスリップ抑制制御が開始された直後における方向安定性の要求度合が高いことに因る。
【0095】
加えて、旋回内輪に対する所定値ltci1,ltci2は、旋回外輪に対する所定値ltco1,ltco2よりも小さい値に設定されている。即ち、LtciがLtcoよりも小さくなるように演算される。これは、車両の旋回運動に起因する垂直荷重変動よって、旋回内輪の方が外輪よりも横力の低下が発生し易いことに因る。
【0096】
これに対し、旋回の内外輪で個別の最適化が必要ではなく、車両全体として後輪横力が確保されることで足りる場合には、旋回状態量による制限車速(第2の制限車速)Ltcは、旋回の内外車輪を区別することなく、同一の値(Ltc=Ltco=Ltci)として演算され得る。
【0097】
〔押し力相当値による制限速度演算ブロック(第3の制限速度演算ブロック)〕
押し力相当値による制限速度演算ブロック(第3の制限速度演算ブロック)LFBでは、押し力相当値Fbsに基づいて、制限速度(第3の制限速度)Lfbが演算される。「押し力相当値Fbs」は、摩擦部材MSBが回転部材KTBを押す力に相当する値である。ここで、目標値に該当するFbsを「目標押し力相当値Fst」と称呼し、実際値に該当するFbsを「実押し力相当値Fsa」と称呼する。BRKの諸元(CPRの剛性、GSKのギア比、HNKのリード等)は既知であるため、「押し力相当値Fbs(Fst、Fsa)」は、電気モータMTRから摩擦部材MSBまでの動力伝達経路内に位置する可動部材に作用する「力」を表す状態量に基づいて決定され得る。
【0098】
例えば、電気モータの実際の出力トルク(又は、目標トルク)、GSBにおける実際のトルク(又は、目標トルク)、HNKにおける実際の推力(又は、目標推力)、PSNにおける実際の推力(又は、目標推力)、及び、MSBの実際の押し力Fba(又は、目標押し力Fbu)のうちの少なくとも1つが、「力(トルク)」に係わるFbsとして採用され得る。
【0099】
ブレーキキャリパCPR等BRK全体の剛性(ばね定数)が既知であるため、「押し力相当値Fbs(目標値Fst、実際値Fsa)」は、電気モータMTRから摩擦部材MSBまでの動力伝達経路内にある可動部材の「位置」を表す状態量に基づいて決定され得る。例えば、電気モータの実際の位置Mka(又は、目標位置Mkt)、GSKの実際の位置Mka(又は、目標位置Mkt)、HNKにおける実際の位置(又は、目標位置)、PSNにおける実際の位置(又は、目標位置)、及び、MSBの実際の位置(又は、目標位置)のうちで少なくとも1つが、「位置」に係わるFbsとして採用され得る。
【0100】
また、複数のFbsに基づいて最終的な押し力相当値Fbsが演算され得る。このため、「押し力相当値Fbs(目標値Fst、実際値Fsa)」は、電気モータMTRから摩擦部材MSBまでの動力伝達経路内にある可動部材の「位置」又は「力」を表す状態量のうちで少なくとも1つに基づいて演算され得る。
【0101】
LFBでは、Fbs、及び、演算マップ(予め設定された特性)CHfbに基づいて、制限速度Lfbが以下のように演算される。演算マップCHfbにおいて、押し力相当値Fbsが「0」以上、所定値fbs1未満の範囲では、制限速度が設けられない(Lfbが無限大に設定される)。Fbsが所定値fbs1以上、所定値fbs2(>fbs1)の範囲では、Fbsの増加にしたがってLfbが所定値lfb1から所定値lfb2に単調減少するように演算される。Fbsが所定値fbs2以上の範囲では、Lfbが所定値lfb2(<lfb1)に演算される。
【0102】
即ち、LBFでは、予め設定された特性(演算マップ)CHfbに基づいて、Fbsが大きいほど、第3の制限速度Lfbは小さく設定され、Fbsが小さいほど、第3の制限速度Lfbは大きく設定される。これは、Fbsが大きいほど、過大な後輪のスリップが生じる蓋然性が高いことに因る。
【0103】
さらに、LBFでは、路面摩擦係数μmに基づいて、Lfbが演算され得る。μmが小さいほど、押し力相当値による制限速度(第3の制限速度)Lfbは小さく設定され、μmが大きいほど、Lfbは大きく設定される。ここで、摩擦係数取得手段MUによって、μmは公知の方法に基づいて取得(演算)される。
【0104】
KTBに対するMSBの押圧力に相当する押し力相当値Fbs(目標値Fst、実際値Fsa)は、結果として、車両の減速状態に反映される。そのため、押し力相当値Fbsに代えて、車両の減速状態を表す状態量(減速状態量)Gjaに基づいて制限速度(第3の制限速度)Lfbが演算され得る。例えば、車両の前後加速度Gxaが、減速状態量Gjaとして採用され得る。また、制動操作量Bpaの結果として車両減速が発生するため、Bpaに基づいて制限速度Lfbが決定され得る。なお、Gxaは、前後加速度取得手段GXAによって取得される。また、Vxaが時間微分されて、Gxaが演算され得る。
【0105】
〔選択演算ブロックLSN〕
以上で説明したように、車両速度Vxaが大きいほど、第1の制限速度Lvxは小さく設定され、Vxaが小さいほど、Lvxは大きく設定される。また、旋回状態量Tcaが大きいほど、第2の制限速度Ltcが小さく設定され、Tcaが小さいほど、Ltcが大きく設定される。旋回内側後輪WH[ri]に対する第2の制限速度Ltciは、旋回外側後輪WH[ro]に対する第2の制限速度Ltcoよりも小さく設定される。さらに、押し力相当値Fbsが大きいほど、第3の制限速度Lfbは小さく設定され、Fbsが小さいほど、Lfbは大きく設定される。
【0106】
そして、選択演算ブロックLSNにて、Lvx、Ltc、及び、Lfbのうちで最も小さい制限速度が、最終的な制限速度Lmsとして演算される。最終制限速度Lmsは、電気モータの実際の速度(dMk)の上限値であって、dMkがLmsを超過しないように電気モータの通電量が制御される。具体的には、後述するように、dMkがLmsよりも大きくなった時点で、目標通電量が減少されて、電気モータの速度が低下され得る。
【0107】
なお、旋回内外側の後輪で別個にLtcが設定されている場合には、左右の後輪毎にLms[r*]が決定される。つまり、旋回外側後輪においては、Lvx、Ltco、及び、Lfbのうちで最小の制限速度が、旋回内側後輪においては、Lvx、Ltci、及び、Lfbのうちで最小の制限速度が、夫々、Lms[r*]として演算される。
【0108】
<通電量調整演算ブロックの実施形態>
通電量調整演算ブロックIMTにて、指示通電量Ist、押し力フィードバック通電量Ipt、及び、慣性補償通電量Ijt,Iktに基づいて、目標通電量Imuが演算される。さらに、Lms、及び、dMkに基づいて、Imuが調整されて、最終的な目標通電量Imtが演算される。
【0109】
目標通電量Imtは、電気モータMTRを制御するための目標値である。通電量調整演算ブロックIMTには、各種の調整演算処理ブロック(加算処理、及び、減算処理)、及び、速度制限通電量演算ブロックISSにて構成されている。
【0110】
先ず、電気モータの実際の速度(実回転速度)dMkと制限速度Lmsとが比較され、その比較結果が演算される。具体的には、dMkからLmsが減算されて、速度偏差ΔdMkが演算される。電気モータの速度偏差ΔdMkは、制限速度Lmsに対する電気モータ速度(実際値)dMkの超過成分である。
【0111】
速度制限通電量演算ブロックISSにて、偏差ΔdMkに基づいて、速度制限通電量Issが演算される。速度制限通電量Issは、電気モータの速度dMkを制限速度Lmsに制限するため、dMkがLmsを超過して増加しないように目標通電量を調整する値(目標値)である。速度制限通電量演算ブロックISSでは、速度偏差ΔdMk、及び、演算マップCHssに基づいて、速度制限通電量Issが以下のように演算される。CHssでは、ΔdMkが「0」未満では、Issが「0」に演算される。ΔdMkが「0」以上、所定値hdmk1未満の範囲では、ΔdMkの増加にしたがってIssは単調増加するように演算される。ΔdMkが所定値hdmk1以上では、Issは所定値iss1に演算される。
【0112】
指示通電量Ist、押し力フィードバック通電量Ipt、及び、慣性補償通電量Ijt(又は、Ikt)が加算されて、目標通電量Imuが演算される。そして、目標通電量Imuから速度制限通電量Issが減算されて、最終的な目標通電量Imtが演算される。即ち、電気モータの実際の速度dMkが制限速度Lmsを超過すると、目標通電量Imuから速度制限通電量Issが差し引かれて、最終的な目標通電量Imtが決定される。その結果、電気モータの速度dMkが、概ね上限値Lmsに制限され得る。
【0113】
以上で説明した実施形態では、電気モータの速度(位置の時間変化量)dMkに相当する物理量において、制限速度Lms(Lvx等)が設定され、Lmsと実際の速度dMkとが比較されることによって速度制限通電量Issが演算される。上述の「押し力相当値Fbs」についての説明と同様の理由に因り、電気モータMTRから摩擦部材MSBに到るまでの動力伝達経路内の可動部材の作動状態には相互の関係(剛性、減速比、リード等)がある。このため、押し力相当値Fbsに対応する状態量(Fbsと同一物理量)において、制限速度(時間変化量の制限値)Lmsが設定され、Lmsと実際の押し力相当値Fsaの変化速度(時間変化量)dFsとが比較されることによってIss(電気モータの速度を制限するために目標通電量を減少させて調整するため通電量)が演算され得る。換言すれば、電気モータMTRから摩擦部材MSBまでの動力伝達経路内にある可動部材の「位置」又は「力」に係わる状態量のうちで少なくとも1つの状態量(可動部材の作動状態を表す値)に対応する制限速度Lmsが設定され、Fsaの変化速度dFsと、Lmsとの偏差ΔdFsに基づいてIssが決定される。例えば、Fbsとして「押し力」が採用された場合、押し力の制限速度(時間変化量の制限値)Lmsが設定され、実押し力Fbaの変化速度(時間変化量)とLmsとが比較されて速度制限通電量Issが決定される。この結果、電気モータの速度が制限され、押し力のオーバシュートが抑制され、後輪の横力の過渡的な低下が抑制され得る。
【0114】
<作用・効果>
以下、
図9〜
図11を参照しながら、第1の実施形態における各種の制限速度Lvx,Ltc,Lfbの作用・効果について説明する。本実施形態では、検出手段(MKA等)にて取得された実押し力相当値Fsaの変化速度dFsと、制限速度Lms(Lvx等)との比較によって、電気モータの速度が制限される。ここで、dFsとLmsとは同一の物理量である。
【0115】
〔車両速度の基づく制限速度(第1の制限速度)Lvx〕
図9は、押し力相当値Fbsとして電気モータの位置が採用された場合において、車両速度Vxa、第1の制限速度Lvx、電気モータの回転角Mkt(目標値),Mka(実際値)、及び、押し力Fbt(目標値),Fba(実際値)についての時系列変化を表す作動図である。直進走行している車両において、車両速度が変化していくと、ECUでの演算周期毎に、演算マップCHvxにしたがって、制限速度(Fbsの時間変化量の制限値)Lvxは変更されていく。そして、運転者が制動操作を行った時点x1では、Lvxは値lvx0に設定されている。
【0116】
運転者による制動操作量Bpaに応じて電気モータの目標位置Mkt(一点鎖線で示す)が演算されるが、dMkがLvxを超過する場合には、目標通電量が減少するように調整される。電気モータの速度(位置の変化速度、Fbsの時間変化量)がLvxに制限されるため、実際の位置Mkaは、オーバシュートすることなく、緩やかに変化する。その結果、実際の押し力Fbaも、目標押し力Fbuに対して緩やかに増加し、オーバシュートが抑制され、後輪の横力の過渡的な低下が抑制され得る。
【0117】
車両は走行速度が高いほど、方向安定性が要求される。直進制動であっても、高速からの急制動時においては、車両のふらつきを抑制するために後輪の横力がある程度以上に確保される必要がある。そこで、車両速度Vxaが高いほど、電気モータの制限速度Lvxが小さい値に設定され、後輪用の電気モータの速度(回転速度)がLvxに制限される。高速走行から急制動が行われる場合には、スリップ抑制制御(例えば、制動力配分制御)の実行が開始された直後における、電気モータ等の慣性に起因する制動トルクのオーバシュートが抑制され得る。その結果、後輪の横力が過渡的にも低下することが抑制され、車両の方向安定性が確保され得る。
【0118】
〔旋回状態量の基づく制限速度(第2の制限速度)Ltc〕
図10は、押し力相当値Fbsとして電気モータの位置が採用された場合において、旋回状態量Tca(例えば、横加速度Gya)、第2の制限速度Ltc、電気モータの回転角Mkt(目標値),Mka(実際値)、及び、押し力Fbt(目標値),Fba(実際値)についての時系列変化を表す作動図である。旋回走行している車両において、車両の旋回の程度を表す旋回状態量が変化していくと、ECUでの演算周期毎に、演算マップCHtcにしたがって、制限速度(Fbsの時間変化量の制限値)Ltcは変更されていく。そして、運転者が制動操作を行った時点y1では、Ltcは値ltc0に設定されている。
【0119】
運転者による制動操作量Bpaに応じて電気モータの目標位置Mkt(一点鎖線で示す)が演算されるが、dMkがLtcを超過する場合には、目標通電量が減少するように調整される。電気モータの速度(Fbsの時間変化量)がLtcに制限されるため、実際の位置Mkaは、オーバシュートすることなく、緩やかに変化する。その結果、実際の押し力Fbaも、目標押し力Fbuに対して緩やかに増加し、オーバシュートが抑制され、横力の過渡的な低下が抑制され得る。
【0120】
車両が旋回している途中に制動が行われると、前輪横力と後輪横力の釣り合いが崩れ、車両が旋回内側に巻き込む場合があり得る。車両の巻き込み現象を抑制するために、旋回制動時には、後輪の横力がある程度以上に確保される必要がある。車両の旋回状態量Tca(例えば、横加速度)が大きいほど、電気モータの制限速度Ltcが小さい値に設定され、後輪用の電気モータの回転速度がLtcに制限される。車両の旋回中に急制動が行われる場合には、スリップ抑制制御(例えば、制動力配分制御)の実行が開始された直後における、電気モータ等の慣性に起因する制動トルクのオーバシュートが抑制され得る。その結果、後輪の横力が過渡的にも低下することなく、車両の方向安定性が確保され得る。
【0121】
〔押し力相当値の基づく制限速度(第3の制限速度)Lfb〕
後輪のスリップ抑制制御(例えば、制動力配分制御)の作動開始は、それが開始される前に予測され得る。スリップ抑制制御は各車輪の垂直荷重変動(接地荷重変動)が原因となって必要となってくる。この垂直荷重の変動は、車両、及び、制動装置の諸元(既知の値)によって、予め推測し得るため、押し力相当値Fbsに基づいて制限速度(時間変化量の制限値)Lfbが演算される。ここで、Fbsは、電気モータMTRから摩擦部材MSBまでの動力伝達経路内にある可動部材の作動状態として、「位置」又は「力」を表す状態量(Fba、Fbu、Mka、Mkt等)のうちで、少なくとも何れか1つに基づいて決定される状態量(変数)である。
【0122】
また、「押し力」によって制動トルクが発生し、車両が減速するため、Fbsに代えて、車両の減速状態を表す減速状態量Gjaに基づいて、制限速度Lfbが演算され得る。Gjaは、Bpa、及び、Gxaのうちの少なくとも1つに基づいて演算され得る。
【0123】
Fbs(又は、Gja)が大きいほど、電気モータの制限速度Lfbが小さい値に設定される。スリップ抑制制御(例えば、制動力配分制御)の実行が開始される事前に、後輪用の電気モータの回転速度がLfbに制限される。そして、車両の急制動が行われる場合には、スリップ抑制制御の実行が開始された直後における、電気モータ等の慣性に起因する制動トルクのオーバシュートが抑制され得る。その結果、後輪の横力が過渡的にも低下することなく、車両の方向安定性が確保され得る。
【0124】
図11は、第3の制限速度(時間変化量の制限値)Lfbによって制限された電気モータの回転角実際値Mka(即ち、押し力の実際値Fba)の変化を示す時系列作動図である。電気モータの位置の時間変化量(即ち、速度)は、Fbs、及び、演算マップCHfbに基づいて設定される制限速度Lfbによって制限されている。スリップ抑制制御は、車輪(タイヤ)が路面との摩擦限界に近づいた場合に実行される。したがって、押し力相当値の大きさによって、スリップ抑制制御の実行開始は、概ね予測され得る。
【0125】
時点z1にて、制動が開始されると、押し力相当値の増加にしたがって、制限速度Lfbが減少されていく。Lfbの減少によって、電気モータの位置の時間変化量(即ち、速度)の制限の程度が強まり、電気モータの実際の位置Mkaは、Bpaに基づく目標位置Mkt(一点鎖線で示す)に対して緩やかに増加する。車輪に付与される制動トルクが増加するにつれて、電気モータの速度が制限されるため、スリップ抑制制御が開始される際の過渡的な横力低下が抑制され得る。
【0126】
さらに、路面摩擦係数μmが取得され、これに基づいてLfbが演算され得る。ここで、μmは公知の方法に基づいて取得され得る。例えば、他のシステム(他の電子制御ユニット)にて演算された結果が通信バスを介して取得され得る。具体的には、μmの減少にしたがって、Lfbは小さい値に演算される。路面摩擦係数が低下すると、小さい制動トルクにて、スリップ抑制制御の実行が予測される。そのため、摩擦係数が低い路面では、電気モータの位置変化が、摩擦係数が高い場合よりも制限を受け易くされ得る。μmに基づいてLfbが決定されることで、各種路面において車両の安定性が好適に確保され得る。
【0127】
<目標押し力相当値Fstに対して制限を加える第2の実施形態>
以上、実押し力相当値の変化速度dFs(例えば、電気モータの実際の速度dMk)と、制限速度Lms(Lvx、Ltc、及びLfbのうちの最小値)とが比較されることによって、電気モータの速度増加に制限が加えられる実施態様について説明した。これに代えて、制限速度Lmsに基づいて目標押し力相当値Fst(例えば、目標押し力Fbu)の変化速度(時間変化量)に制限が与えられ得る。以下、Fbuの増加速度に制限を加える第2の実施形態について、時系列作動図である
図12を参照しながら説明する。
【0128】
図12に示す例では、現在の演算周期の目標押し力Fbu(n)と、前回の演算周期の目標押し力Fbu(n−1)に制限量Lmhを加算した値Fbu’(n)(=Fbu(n−1)+Lmh)との大小関係が比較され、これら2つのうちの小さい方の値が、その演算周期のFbu(n)として決定され得る。ここで、記号末尾のカッコ内の添字は演算周期を表し、添字「n」は今回値、添字「n−1」は前回値を表す。制限量Lmhは、制限速度Lmsに演算間隔Δtを乗じた値である。即ち、制限量Lmhは、電気モータの速度が制限速度Lmsである場合における押し力のΔt後の変化量に相当する。
【0129】
演算周期(時点)e1にて、制動が開始され、Fbu(e1)とFbu’(e1)とが比較される。ここで、カッコ内の記号は演算周期を表し、Fbu(e1)は演算周期e1でのFbuを示す。例えば、演算周期e3では、Fbu(e3)が、Fbu’(e3)(Fbu(e2)にLmhを加算した値)よりも小さいため、Fbu(e3)が最終的なFbu(e3)に採用されている。なお、図中では、最終的に目標押し力Fbuに採用された値を「黒丸」で、採用されなかった値を「白丸」で表す。
【0130】
演算周期(時点)e7で、Fbu’(e7)がFbu(e7)よりも小さくなる。その結果、最終的なFbu(e7)として、Fbu’(e7)(=Fbu(e6)+Lmh)が採用される。この時点で、制限速度Lmsによって目標押し力Fbuの増加が制限され始める。そして、演算周期e13で、Fbu’(e13)がFbu(e13)よりも大きくなる。その結果、Fbu(e13)が、最終的なFbu(e13)に採用される。この時点で、目標押し力の増加制限が解除される。
【0131】
押し力目標値Fbuに代えて、制限速度Lvx,Ltc,Lfbに基づいて、Fbuに相当する値(目標押し力相当値Fst)の変化に制限が加えられ、電気モータの速度上昇が制限され得る。
【0132】
上述の「押し力相当値Fbs」についての説明と同様の理由に因り、電気モータMTRから摩擦部材MSBまでの動力伝達経路内に位置する可動部材における目標値が「目標押し力相当値Fst」である。したがって、目標押し力相当値Fstは、回転部材KTBに対する摩擦部材MSBの「押し力」に相当する目標値であり、MTRの出力からKTBに対するMSBの押し力に到るまでの目標値が該当し、「力」及び「位置」のうちの少なくとも何れか1つに係わる物理量である。例えば、Fbuに加え、電気モータの出力トルク目標値、GSKのトルク目標値、HNKの推力目標値、及び、PSNの推力目標値が、「力(トルク)」に係わるFstとして採用され得る。また、上記「力」に係わる目標値に代えて、「位置」に係わる目標値がFstとされ得る。例えば、電気モータの目標位置Mkt、GSKの目標位置、HNKの目標位置、PSNの目標位置、及び、MSBの目標位置が、「位置」に係わるFstとして採用され得る。制限速度(時間変化量の制限)Lmsに基づいて、目標押し力相当値Fstの増加速度に制限が加えられることによって電気モータの速度上昇が状況に応じて規制され得る。その結果、第1の実施態様と同様の効果が得られる。
【0133】
<予め設定された上限ラインにてMkt(Fbu)に制限を加える第3の実施形態>
制御対象(例えば、Mka)と、それを調整するための状態量(Vxa,Tca等)とが異なる場合、その状態量に基づいて制限速度(Lvx,Ltc)が演算される必要がある。しかし、電気モータの変位は、押し力相当値Fbsの1つであり、それ自体が制御対象である。係る観点から、
図13のように、Lfbを演算することなく、電気モータの位置変化に直接制限を与える上限ラインCHupを予め設定し、電気モータの位置の目標値(目標回転角)Mktが、この上限ラインCHupを超えないように演算され得る。ここで、CHupは、運転者による制動操作部材の操作の開始からの経過時間に対して、押し力相当値Fbsが増加して推移する場合の上限を決定する許容ライン(上限ライン)である。即ち、或る時点(演算周期)での押し力相当値FbsがCHup以下であれば、Fbsは許容される。しかし、FbsがCHupよりも大きければ、FbsはCHupに制限される(FbsはCHupを超えた値には演算されない)。
【0134】
図13の上段の図では、上限ライン(電気モータの位置変化を制限するための予め設定された特性)CHupが、その勾配が単純減少する線形特性である場合を示している。時点z1にて、運転者による制動が開始された場合、Mktが所定値mkz1未満である場合には、制限速度は設定されず、十分な制動トルクの応答性が確保され得る。そして、Mktが所定値mkz1以上となると、Mktの増加に応じて、電気モータの回転速度(即ち、押し力相当値の増加速度)に制限が加えられる。その結果、時点z4にて、電気モータの回転角Mkt(即ち、押し力相当値Fbs)は、予め設定された上限ラインに沿って、制限が加えられて増加する。
【0135】
図13の下段の図では、上記の線形減少特性に代えて、複数段にて上限ラインCHupが予め設定される。具体的には、Mktが所定値mkz2未満の場合には速度制限は行われず、Mktが所定値mkz2から所定値mkz3(>mkz2)までの場合には制限速度が所定値ldm2に設定され、Mktが所定値mkz3以上の場合には、制限速度が所定値ldm2よりも小さい所定値ldm3に予め設定されている。上段図と同様に、時点z1にて制動が開始され、電気モータ回転角(即ち、押し力相当値)の変化が、予め規定されている上限ラインを下回る場合には、制限を受けない。そして、その変化が上限ラインを超えようとする場合(時点z5)に、速度制限が行われ、実際の回転角変化は上限ラインに沿うように抑制されつつ増加する。
【0136】
さらに、上記の上限ラインCHupは、路面摩擦係数μmに基づいて調整され得る。具体的には、路面摩擦係数μmが小さいほど、上限ラインが小さい特性(Y軸方向に縮小された特性)として設定され得る。
【0137】
この第3の実施態様においても、第2の実施態様で説明した理由に因り、Mktに代えて、目標押し力相当値Fstのうちの少なくとも1つが採用され得る。目標押し力相当値Fstについて、予め設定された上限ラインが適用されて、Fstの増加が抑制され得る。この上限ラインには、電気モータの慣性影響が考慮されている。その結果、電気モータの速度上昇が制限され、スリップ抑制制御の実行開始直後の過渡的な後輪横力の低下が抑制され得る。さらに、上限ラインは、路面摩擦係数μmに基づいて設定され得る。各種路面において車両の安定性が好適に確保され得る。