JP5588242B2 - 車両の制動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、各輪独立に制動力を付加して所望のヨーモーメントを車両に発生させることができる車両の制動力制御装置に関する。

近年、車両においては、各輪独立に制動力を付加して所望のヨーモーメントを発生させて安定性向上や運動性能向上を図る様々な技術が提案され実用化されてきている。例えば、特開平５−１０５０４８号公報（以下、特許文献１）では、前輪及び後輪の左右の制動力を独立に制御可能な車両において、車両の走行状態、運動状態に応じて左右の制御対象車輪の制動力に差を生じさせ車両挙動を制御する制動力制御で、車両がオーバステアにあるときは後輪側制御への割合を大とし、車両がアンダステアにあるときは前輪側制御への割合を大とするべく、該当車輪の制動力の設定を行う制動力制御装置の技術が開示されている。

特開平５−１０５０４８号公報

ところで、操舵初期等の車体横加速度が小さいときの車両のヨー応答を、上述のような特定輪への加圧制御を行うような制動力制御で発生させるヨーモーメントで改善（アンダステアを防止）する場合、旋回内側後輪への制動力付加だけでは、接地荷重により発生するタイヤグリップの制約により制御量が不足するという問題がある。一方、このようなアンダステアを、上述の特許文献１に開示されるように旋回内側前輪に対する制動力付加の割合を増加させて解消しようとすると、旋回内側前輪への付加制動力が大きすぎた場合に、ロック限界が生じてタイヤ横力が失われ、やはり十分な効果がえられないという課題がある。そして、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）が作動してブレーキ圧が減圧されると付加ヨーモーメントも減少して目論見の制御効果を得ることができなくなってしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車輪ロックやＡＢＳによる減圧に伴う付加ヨーモーメントの減少を極力抑え、付加制動力を最小化して走行ロスを低減することができる車両の制動力制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、車両の運転状態に基づいて車両に発生させる目標ヨーモーメントを算出する目標ヨーモーメント算出手段と、上記目標ヨーモーメントを発生させるために旋回内輪に付加する総制動力を算出する総制動力算出手段と、上記旋回内輪に付加する総制動力に対する旋回内側前輪に付加する制動力の割合を制動力の前後配分比として、旋回内側前輪に対して制動力を大きく付与しすぎないようにタイヤのグリップ状態が限界に近づくに従って、上記制動力の前後配分比を静止時の接地荷重配分比に近い値から減少させて設定する制動力の前後配分比設定手段と、少なくとも上記旋回内輪に付加する総制動力と上記制動力の前後配分比とに応じて旋回内輪の前輪と後輪のそれぞれに付加する制動力を算出する制動力算出手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両の制動力制御装置によれば、車輪ロックやＡＢＳによる減圧に伴う付加ヨーモーメントの減少を極力抑え、付加制動力を最小化して走行ロスを低減することが可能となる。

本発明の実施の一形態による、制動力制御装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施の一形態による、制御部の機能ブロック図である。 本発明の実施の一形態による、制動力制御プログラムのフローチャートである。 本発明の実施の一形態による、ヨーモーメントゲインの特性図である。 本発明の実施の一形態による、旋回内輪の制動力前後配分比の特性図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１において、符号１は車両を示し、車両前部に配置されたエンジン２による駆動力は、このエンジン２後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）３からトランスミッション出力軸３ａを経てセンターディファレンシャル装置４に伝達される。

このセンターディファレンシャル装置４から、リヤドライブ軸５、プロペラシャフト６、ドライブピニオン７を介して後輪終減速装置８に入力される一方、センターディファレンシャル装置４から、フロントドライブ軸９を介して前輪終減速装置１０に入力される。ここで、自動変速装置３、センターディファレンシャル装置４および前輪終減速装置１０等は、一体にケース１１内に設けられている。

後輪終減速装置８に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１２rlを経て左後輪１３rlに、後輪右ドライブ軸１２rrを経て右後輪１３rrに伝達される。一方、前輪終減速装置１０に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１２flを経て左前輪１３flに、前輪右ドライブ軸１２frを経て右前輪１３frに伝達される。

符号１５は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部１５には、ドライバにより操作されるブレーキペダル１６と接続されたマスターシリンダ１７が接続されており、ドライバがブレーキペダル１６を操作する（踏み込む）とマスターシリンダ１７により、ブレーキ駆動部１５を通じて、４輪１３fl，１３fr，１３rl，１３rrの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリンダ１８fl，右前輪ホイールシリンダ１８fr，左後輪ホイールシリンダ１８rl，右後輪ホイールシリンダ１８rr）にブレーキ圧が導入され、これにより４輪にブレーキがかかって制動される。

ブレーキ駆動部１５は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、入力信号に応じて、各ホイールシリンダ１８fl，１８fr，１８rl，１８rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に形成されている。

車両１には、エンジン２を制御するエンジン制御装置２１、自動変速装置３、センターディファレンシャル装置４を制御するトランスミッション制御装置２２、ブレーキ駆動部１５を制御する後述の制御部３０が設けられている。

制御部３０には、上述のエンジン制御装置２１からエンジン出力Ｔeg、エンジン回転数Ｎｅが入力され、トランスミッション制御装置２２からタービン回転数Ｎｔ、主変速ギヤ比ｉ、センターディファレンシャル装置４による駆動力前後配分比ＤＤ（＝前輪側駆動力／総駆動力）が入力される。

また、制御部３０には、車速センサ２５、ハンドル角センサ２６、横加速度センサ２７、ヨーレートセンサ２８、路面摩擦係数推定装置２９からの車速Ｖ、ハンドル角θＨ、車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、ヨーレートγ、路面摩擦係数μの各信号が入力される。

そして、制御部３０は、車速Ｖ、ハンドル角速度（ｄθＨ／ｄｔ）に基づいて車両に発生させる目標ヨーモーメントＭztを算出し、目標ヨーモーメントＭztを発生させるために旋回内輪に付加する総制動力ＦＢを算出し、エンジン出力Ｔegに応じて旋回内輪の総駆動力ＦＤを算出し、旋回内輪に付加する総制動力ＦＢに対する旋回内側前輪に付加する制動力の割合を制動力の前後配分比ＤＢとして、タイヤのグリップ状態が限界に近づくに従って、制動力の前後配分比ＤＢを静止時の接地荷重配分比に近い値から減少させて設定して、これら旋回内輪に付加する総制動力ＦＢと旋回内輪の総駆動力ＦＤと制動力の前後配分比ＤＢとに応じて旋回内輪の前輪と後輪のそれぞれに付加する制動力ＦBf、ＦBrを算出して、目標ブレーキ液圧ＰBf、ＰBrを算出し、ブレーキ駆動部１５に対して出力するように構成されている。

このため、制御部３０は、図２に示すように、ヨーモーメントゲイン設定部３１、目標ヨーモーメント算出部３２、旋回内輪総制動力算出部３３、トランスミッション出力トルク算出部３４、旋回内輪総駆動力算出部３５、制動力前後配分比設定部３６、駆動力を考慮した制動力前後配分比算出部３７、目標ブレーキ液圧算出部３８から主要に構成されている。

ヨーモーメントゲイン設定部３１は、車速センサ２５から車速Ｖが入力される。そして、例えば、予め設定しておいた、図４に示すような、車速Ｖに応じたヨーモーメントゲインＧMZVの特性マップを参照して、ヨーモーメントゲインＧMZVを設定して目標ヨーモーメント算出部３２に出力する。この車速Ｖに応じたヨーモーメントゲインＧMZVの特性は、車速Ｖの小さい領域では、略０となっており、また、車速Ｖが大きな領域では、車速Ｖが大きくなるにつれて次第に減少する特性に設定されている。

目標ヨーモーメント算出部３２は、ハンドル角センサ２６からハンドル角θＨが入力され、ヨーモーメントゲイン設定部３１からヨーモーメントゲインＧMZVが入力される。そして、例えば、以下の（１）式により、目標ヨーモーメントＭztを算出して旋回内輪総制動力算出部３３に出力する。
Ｍzt＝（ｄθＨ／ｄｔ）・ＧMZV …（１）
ここで、（１）式は、上述のヨーモーメントゲイン設定部３１で説明したヨーモーメントゲインＧMZVの特性に加え、ドライバがハンドル操作を行ったときに、その操作の仕方（ハンドル角速度（ｄθＨ／ｄｔ））が大きいほど大きな目標ヨーモーメントＭztが設定されるようになっている。このように、ヨーモーメントゲイン設定部３１、目標ヨーモーメント算出部３２は、目標ヨーモーメント算出手段として設けられている。尚、目標ヨーモーメントＭztの設定、算出は、本実施の形態に限るものではなく、他の特性マップ、計算式により求めるものであっても良い。

旋回内輪総制動力算出部３３は、目標ヨーモーメント算出部３２から目標ヨーモーメントＭztが入力される。そして、以下の（２）式により、旋回内輪の総制動力ＦＢ（＝ＦBf＋ＦBr：ＦBfは旋回内側前輪の制動力、ＦBrは旋回内側後輪の制動力）を算出して駆動力を考慮した制動力前後配分比算出部３７、目標ブレーキ液圧算出部３８に出力する。
ＦＢ＝２・（Ｍzt／ｗ） …（２）
ここで、ｗはトレッドである。このように、旋回内輪総制動力算出部３３は、総制動力算出手段として設けられている。

トランスミッション出力トルク算出部３４は、エンジン制御装置２１からエンジン出力Ｔeg、エンジン回転数Ｎｅが入力され、トランスミッション制御装置２２からタービン回転数Ｎｔ、主変速ギヤ比ｉが入力される。そして、例えば、以下の（３）式により、トランスミッション出力トルクＴＤを算出して旋回内輪総駆動力算出部３５に出力する。
ＴＤ＝Ｔeg・ｔ・ｉ …（３）
ここで、ｔはトルクコンバータのトルク比で、例えば、予め設定されているトルクコンバータの回転速度比ｅ（＝Ｎｔ／Ｎｅ）と、トルクコンバータのトルク比ｔとのマップを参照することにより求められる。

旋回内輪総駆動力算出部３５は、トランスミッション出力トルク算出部３４からトランスミッション出力トルクＴＤが入力される。そして、以下の（４）式により、旋回内輪の総駆動力ＦＤを算出して駆動力を考慮した制動力前後配分比算出部３７に出力する。
ＦＤ＝（１／２）・（ＴＤ・ｉｆ／Ｒｔ） …（４）
ここで、ｉｆはファイナルギヤ比、Ｒｔはタイヤ径である。このように、トランスミッション出力トルク算出部３４、旋回内輪総駆動力算出部３５は、総駆動力算出手段として設けられている。

制動力前後配分比設定部３６は、横加速度センサ２７から車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）が入力され、路面摩擦係数推定装置２９から路面摩擦係数μが入力される。そして、車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）の絶対値を路面摩擦係数μで除した値（＝｜ｄ^２ｙ／ｄｔ^２｜／μ）をタイヤのグリップ状態を示すパラメータとして用い、予め設定しておいた、例えば、図５（ａ）に示すようなマップを参照し、旋回内輪に付加する総制動力ＦＢに対する旋回内側前輪に付加する制動力の割合（ＦBf／（ＦBf＋ＦBr））を制動力の前後配分比ＤＢとして、この制動力の前後配分比ＤＢを設定して、駆動力を考慮した制動力前後配分比算出部３７に出力する。

図５（ａ）からも明らかなように、本発明では、タイヤのグリップ状態に余裕がある、｜ｄ^２ｙ／ｄｔ^２｜／μの値が小さな摩擦円利用率の小さい場合には、制動力の前後配分比ＤＢは、静止時の接地荷重配分比に設定される。そして、タイヤのグリップ状態（摩擦円利用率）が限界に近づいて（｜ｄ^２ｙ／ｄｔ^２｜／μの値が大きな値になって）いくに従って、制動力の前後配分比ＤＢは、減少して設定され、旋回内側後輪の制動力ＦBrの割合が高く設定されるようになっている。

尚、本実施の形態では、タイヤのグリップ状態を、｜ｄ^２ｙ／ｄｔ^２｜／μを用いて精度良く表現するようにしているが、他に、図５（ｂ）に示すように、車体横加速度の絶対値｜ｄ^２ｙ／ｄｔ^２｜で代用しても良い。また、図５（ａ）、図５（ｂ）で、静止時の接地荷重配分比、或いは、設定値としたのは、略静止時の接地荷重配分比であれば良いことを示すものである。

このように、制動力前後配分比設定部３６は、制動力の前後配分比設定手段として設けられている。

駆動力を考慮した制動力前後配分比算出部３７は、トランスミッション制御装置２２から駆動力前後配分比ＤＤが入力され、旋回内輪総制動力算出部３３から旋回内輪の総制動力ＦＢが入力され、旋回内輪総駆動力算出部３５から旋回内輪の総駆動力ＦＤが入力され、制動力前後配分比設定部３６から制動力の前後配分比ＤＢが入力される。そして、以下の（５）式により、駆動力を考慮した場合の制動力前後配分比（制御目標値）ＤBtを算出して目標ブレーキ液圧算出部３８に出力する。
ＤBt＝ＤＢ＋（ＦＤ／ＦＢ）・（ＤＤ−ＤＢ） …（５）

ここで、上述の（５）式について説明する。
まず、旋回内輪の制駆動力の前後配分比（＝旋回内側前輪の制駆動力／旋回内輪の総制駆動力）ＤＡは、以下の（６）式により算出できる。
ＤＡ＝（ＦＤ・ＤＤ−ＦＢ・ＤＢ）／（ＦＤ−ＦＢ） …（６）
この（６）式を、ＤＢについて解くと、
ＤＢ＝ＤＡ＋（ＦＤ／ＦＢ）・（ＤＤ−ＤＡ） …（７）
この（７）式において、旋回内輪の制駆動力の前後配分比ＤＡを、発生させるべき制動力の前後配分比ＤＢとした場合、その時の駆動力を考慮した場合の制動力前後配分比（制御目標値）ＤBtは、ＤＢをＤBtとおいて、（５）式のように表現される。

目標ブレーキ液圧算出部３８は、ヨーレートセンサ２８からヨーレートγが入力され、旋回内輪総制動力算出部３３から旋回内輪の総制動力ＦＢ、駆動力を考慮した制動力前後配分比算出部３７から制御目標値ＤBtが入力される。そして、まず、以下の（８）式、（９）式により、旋回内輪の前輪と後輪のそれぞれに付加する制動力ＦBf、ＦBrを算出する。
ＦBf＝ＦＢ・ＤBt …（８）
ＦBr＝ＦＢ・（１−ＤBt） …（９）
次いで、以下の（１０）式、（１１）式により、旋回内輪の前輪と後輪のそれぞれの目標ブレーキ液圧ＰBf、ＰBrを算出し、例えば、ヨーレートγの値から旋回内輪を判別して、ブレーキ駆動部１５に出力する。
ＰBf＝ＦBf・ＣBf …（１０）
ＰBr＝ＦBr・ＣBr …（１１）
ここで、ＣBf、ＣBrはブレーキ諸元（ホイールシリンダ径等）によって定まる定数である。このように、駆動力を考慮した制動力前後配分比算出部３７、目標ブレーキ液圧算出部３８は、制動力算出手段として設けられている。

次に、上述の制御部３０で実行される制動力制御プログラムを、図３のフローチャートで説明する。
まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）Ｓ１０１で、必要パラメータ、すなわち、エンジン出力Ｔeg、エンジン回転数Ｎｅ、タービン回転数Ｎｔ、主変速ギヤ比ｉ、センターディファレンシャル装置４による駆動力前後配分比ＤＤ、車速Ｖ、ハンドル角θＨ、車体横加速度（ｄ^２ｙ／ｄｔ^２）、ヨーレートγ、路面摩擦係数μを読み込む。

次に、Ｓ１０２に進み、ヨーモーメントゲイン設定部３１で、予め設定しておいた、図４に示すような、車速Ｖに応じたヨーモーメントゲインＧMZVの特性マップを参照して、ヨーモーメントゲインＧMZVを設定する。

次いで、Ｓ１０３に進んで、目標ヨーモーメント算出部３２で、前述の（１）式により、目標ヨーモーメントＭztを算出する。

次に、Ｓ１０４に進み、旋回内輪総制動力算出部３３で、前述の（２）式により、旋回内輪の総制動力ＦＢを算出する。

次いで、Ｓ１０５に進んで、トランスミッション出力トルク算出部３４で、前述の（３）式により、トランスミッション出力トルクＴＤを算出する。

次に、Ｓ１０６に進み、旋回内輪総駆動力算出部３５で、前述の（４）式により、旋回内輪の総駆動力ＦＤを算出する。

次いで、Ｓ１０７に進み、制動力前後配分比設定部３６で、予め設定しておいた、例えば、図５（ａ）に示すようなマップを参照して、制動力の前後配分比ＤＢを設定する。

次に、Ｓ１０８に進み、駆動力を考慮した制動力前後配分比算出部３７で、前述の（５）式により、駆動力を考慮した場合の制動力前後配分比（制御目標値）ＤBtを算出する。

次いで、Ｓ１０９に進み、目標ブレーキ液圧算出部３８で、前述の（８）式、（９）式により、旋回内輪の前輪と後輪のそれぞれに付加する制動力ＦBf、ＦBrを算出する。

そして、Ｓ１１０に進んで、前述と同じ目標ブレーキ液圧算出部３８で、前述の（１０）式、（１１）式により、旋回内輪の前輪と後輪のそれぞれの目標ブレーキ液圧ＰBf、ＰBrを算出し、例えば、ヨーレートγの値から旋回内輪を判別して、ブレーキ駆動部１５に出力して、プログラムを抜ける。

このように、本発明の実施の形態によれば、旋回内輪に付加する総制動力ＦＢ、旋回内輪の総駆動力ＦＤを算出し、旋回内輪に付加する総制動力ＦＢに対する旋回内側前輪に付加する制動力の割合を制動力の前後配分比ＤＢとして、タイヤのグリップ状態が限界に近づくに従って、制動力の前後配分比ＤＢを静止時の接地荷重配分比に近い値から減少させて設定して、これら旋回内輪に付加する総制動力ＦＢと旋回内輪の総駆動力ＦＤと制動力の前後配分比ＤＢとに応じて旋回内輪の前輪と後輪のそれぞれに付加する制動力ＦBf、ＦBrを算出するように構成されている。このため、車両のアンダステア状態を、旋回内側前輪に対する制動力付加の割合を増加させて効率良く解消しようとした場合に、旋回内側前輪に対して制動力を大きく付与しすぎることが未然に防止され、車輪ロックやＡＢＳによる減圧に伴う付加ヨーモーメントの減少を極力抑え、付加制動力を最小化して走行ロスを低減することが可能となる。

また、本発明の実施の形態では、旋回内輪の総駆動力ＦＤを考慮して制動力前後配分比（制御目標値）ＤBtを算出し、この制御目標値ＤBtを用いて、制動力の前後配分比ＤＢを達成できるようにしているので、たとえ車両が加速されている場合であっても精度の良い制御が可能である。尚、加速状態による影響が小さい場合、制御目標値ＤBtは、ＤＢをそのまま用いるようにしても良い。

１ 車両
２ エンジン
３ 自動変速装置
４ センターディファレンシャル装置
１３fl、１３fr、１３rl、１３rr 車輪
１５ ブレーキ駆動部
１８fl、１８fr、１８rl、１８rr ホイールシリンダ
２１ エンジン制御装置
２２ トランスミッション制御装置
２５ 車速センサ
２６ ハンドル角センサ
２７ 横加速度センサ
２８ ヨーレートセンサ
２９ 路面摩擦係数推定装置
３０ 制御部
３１ ヨーモーメントゲイン設定部（目標ヨーモーメント算出手段）
３２ 目標ヨーモーメント算出部（目標ヨーモーメント算出手段）
３３ 旋回内輪総制動力算出部（総制動力算出手段）
３４ トランスミッション出力トルク算出部（総駆動力算出手段）
３５ 旋回内輪総駆動力算出部（総駆動力算出手段）
３６ 制動力前後配分比設定部（制動力の前後配分比設定手段）
３７ 駆動力を考慮した制動力前後配分比算出部（制動力算出手段）
３８ 目標ブレーキ液圧算出部（制動力算出手段）

Claims (3)

1. 車両の運転状態に基づいて車両に発生させる目標ヨーモーメントを算出する目標ヨーモーメント算出手段と、
   上記目標ヨーモーメントを発生させるために旋回内輪に付加する総制動力を算出する総制動力算出手段と、
   上記旋回内輪に付加する総制動力に対する旋回内側前輪に付加する制動力の割合を制動力の前後配分比として、旋回内側前輪に対して制動力を大きく付与しすぎないようにタイヤのグリップ状態が限界に近づくに従って、上記制動力の前後配分比を静止時の接地荷重配分比に近い値から減少させて設定する制動力の前後配分比設定手段と、
   少なくとも上記旋回内輪に付加する総制動力と上記制動力の前後配分比とに応じて旋回内輪の前輪と後輪のそれぞれに付加する制動力を算出する制動力算出手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の制動力制御装置。
2. 車両の走行状態に基づいて旋回内輪の総駆動力を算出する総駆動力算出手段を有し、
   上記制動力算出手段は、上記旋回内輪の総駆動力と上記旋回内輪に付加する総制動力と上記制動力の前後配分比とに応じて旋回内輪の前輪と後輪のそれぞれに付加する制動力を算出することを特徴とする請求項１記載の車両の制動力制御装置。
3. 上記タイヤのグリップ状態は、車体横加速度の絶対値が大きくなる場合と車体横加速度の絶対値を路面摩擦係数で除した値が大きくなる場合のどちらかの場合に上記タイヤのグリップ状態が限界に近づくと判断することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の制動力制御装置。

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