JP6458324B2 - 車両用の制動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に制動力を付与する車両用の制動制御装置に関する。

この種の技術としては、下記の特許文献1に記載の技術が開示されている。特許文献１には、アクセル開度がゼロのとき（コースト走行時）の回生トルクを、ドライバの意図によるステアリングスイッチの操作量に応じて設定するものが開示されている。

特開2013-158178号公報

上記特許文献1の技術にあっては、コースト走行時の制動トルクをモータの回生トルクによってのみ発生させるため、モータの出力制限やバッテリの回生電力制限により、発生させることができる制動トルクが変化する問題があった。
本発明は、上記問題に着目されたもので、その目的とするところは、コースト走行時に発生させる制動トルクの変動を抑制することができる車両用の制動制御装置を提供することである。

上記目的を達成するため、第一発明の車両用の制動制御装置では、少なくとも運転者の非アクセル操作時に算出された目標減速度を達成するように回生制動装置および／または第二制動装置を作動させる制動制御を行うようにした。
また第二発明の車両用の制動制御装置では、コースト時に算出された目標制動力を達成するように目標制動力より小さい制動力を回生制動装置で発生させ、目標制動力と回生制動装置により発生する制動力との差分を液圧制動装置により発生させるようにした。

よって、非アクセル操作時の減速制御において、モータやバッテリの状態によらず、常に目標制動力を確保できる。

実施例1の電動車両のシステム構成図である。 実施例1の車両コントローラの制駆動トルク指令値算出制御ブロック図である。 実施例1のアクセルオフ制動力レベル判定部のアクセルオフ制動力レベル算出の制御ブロック図である。 実施例1のモータトルク指令基準値算出部のモータトルク指令基準値算出制御ブロック図である。 実施例1のモータ許容トルク算出部のモータ許容トルク算出制御ブロック図である。 実施例1のバッテリ充電可能電力算出部のバッテリ充電可能電力算出制御ブロック図である。 実施例1の車軸トルク指令値算出部の摩擦ブレーキトルク指令基準値算出制御ブロック図である。 実施例1のモータ回生許容トルク算出部のモータ回生許容トルク算出制御ブロック図である。 実施例1のモータトルク指令値算出部のモータトルク指令値算出制御ブロック図である。 実施例1のアクセルオフ制動トルク補正値算出部のアクセルオフ摩擦ブレーキトルク補正値算出制御ブロック図である。 実施例1の摩擦ブレーキトルク指令値算出部の摩擦ブレーキトルク指令値算出制御ブロック図である。 比較例の制駆動力マップである。 実施例1の制駆動力マップである。

〔実施例1〕
［電動車両のシステム構成］
図１は、実施例１の電動車両のシステム構成図である。
実施例１の電動車両は、正負のトルク（駆動トルク、制動トルク）を発生させる電動モータ（以下、モータ）100を備える。モータ100には、回転センサ101としてレゾルバが接続され、モータコントローラ102は、回転センサ101の情報を参照してインバータ103に駆動信号を出力する。インバータ103は、駆動信号に応じた電流をモータ100に供給し、モータトルクを制御する。
モータ100の出力軸101aは減速機104に接続され、ディファレンシャルギア105を介して車軸106にトルクを伝達する。モータ100を駆動する電力は高電圧バッテリ（２次バッテリ）107から供給される。高電圧バッテリ107はバッテリコントローラ108によって充電状態や発熱の程度を監視されている。高電圧バッテリ107にはDC-DCコンバータ109が接続され、DC-DCコンバータ109により電圧を降圧して低電圧バッテリ110を充電する。

車両コントローラ111は、図外のブレーキペダルおよびアクセルペダルのストローク（操作量）をブレーキストロークセンサ111aおよびアクセルストロークセンサ111bによって監視しており、ストロークに応じた正または負のトルク指令値を、車内通信ライン112を経由して制動制御装置113に伝達する。
車両コントローラ111は、コースト時の制動力を設定する制動力レベルスイッチUP111cおよび制動力レベルスイッチDOWN111dを監視しており、制動力レベルスイッチUP111cおよび制動力レベルスイッチDOWN111dの操作に応じた制動力レベルを、車内通信ライン112を経由して制動制御装置113に伝達する。
制動制御装置113は、各車輪FL,FR,RL,RRに設けた各車輪速度センサ114a,114b,114c,114dからの各車輪速度情報やモータコントローラ102が出力するモータトルク情報から、駆動スリップ防止制御（TCS制御）や制動スリップ防止制御（ABS制御）等のトルク制御を行う。
制動制御装置113は、摩擦ブレーキトルクを制御する場合、制動制御装置113内のポンプ（不図示）を作動させて作動液配管115を通して各車輪FL,FR,RL,RRに設けた各ブレーキキャリパ（摩擦制動装置）116a,116b,116c,116dにブレーキ液を送り摩擦ブレーキトルクを発生させる。一方、モータ100による回生ブレーキトルクを制御する場合、車内通信ライン112によってモータコントローラ102にトルク指令値を与える。

［制駆動トルク指令値算出制御］
図２は、車両コントローラ111の制駆動トルク指令値算出制御ブロック図である。車両コントローラ111は、アクセルオフ制動力レベル判定部200、モータトルク指令基準値算出部201、モータ許容トルク算出部202、バッテリ充電可能電力算出部203、車軸トルク指令値算出部204、モータ回生許容トルク算出部205、モータトルク指令値算出部206、アクセルオフ制動トルク補正値算出部207、摩擦ブレーキトルク指令値算出部208を有する。

（アクセルオフ制動力レベル判定部）
アクセルオフ制動力レベル判定部200は、制動力レベルスイッチUP111c、制動力レベルスイッチDOWN111dの操作状態に基づきアクセルオフ制動力レベルを設定する。アクセルオフ制動力レベルとは、コースト走行時の制動力の大きさを示す。アクセルオフ制動力レベルは、例えば5段階に設定され、レベルが上がるほどコースト走行時の制動力が大きくなる。
図3はアクセルオフ制動力レベル判定部200のアクセルオフ制動力レベル算出の制御ブロック図である。アクセルオフ制動力レベル判定部200は、制動力レベルスイッチUP操作判定部200a、制動力レベルスイッチDOWN操作判定部200b、制動力レベルUP制御部200c、制動力レベルDOWN制御部200d、アクセル操作判定部200e、初期制動力レベル設定部200f、加算部200gを有する。
制動力レベルスイッチUP操作判定部200aは、制動力レベルスイッチUP111cが所定時間以上オン操作されると制動力レベルUP操作が行われたと判定し、信号「1」を出力する。その他のときは信号「0」を出力する。

制動力レベルスイッチDOWN操作判定部200bは、制動力レベルスイッチDOWN111dが所定時間以上オン操作されると制動力レベルDOWN操作が行われたと判定し、信号「1」を出力する。その他のときは信号「0」を出力する。
制動力レベルUP制御部200cは、制動力レベルスイッチUP操作判定部200aから入力した信号が「1」であるときには、制動力レベルUP信号である「1」を出力する。制動力レベルスイッチUP操作判定部200aから入力した信号が「0」であるときには、制動力レベルDOWN制御部200dが出力した信号をそのまま出力する。
制動力レベルDOWN制御部200dは、制動力レベルスイッチDOWN操作判定部200bから入力した信号が「1」であるときには、制動力レベルDOWN信号である「-1」を出力する。制動力レベルスイッチDOWN操作判定部200bから入力した信号が「0」であるときには、制動力レベル保持信号である「0」を出力する。
アクセル操作判定部200eは、アクセル開度がゼロのとき（アクセルペダルが操作されていないとき）には信号「1」を出力する。その他のとき（アクセルペダルが操作されているとき）には信号「0」を出力する。

初期制動力レベル設定部200fは、アクセル操作判定部200eから入力した信号が「1」であるときには、アクセルオフ制動力レベルの前回値を出力する。アクセル操作判定部200eから入力した信号が「0」であるときには、アクセルオフ制動力レベルの初期値を出力する。
加算部200gは、制動力レベルUP制御部200cの出力と、初期制動力レベル設定部200fの出力とを加算して、アクセルオフ制動力レベルとして出力する。

（モータトルク指令基準値算出部）
モータトルク指令基準値算出部201は、シフト位置、アクセル開度、モータ回転速度およびアクセルオフ減速度レベルに基づいてモータトルク指令基準値を算出する。
図4は、モータトルク指令基準値算出部201のモータトルク指令基準値算出制御ブロック図である。モータトルク指令基準値は、アクセル開度が大きいほど、車両速度が低いほど（モータ回転速度が低いほど）大きな値に設定される。アクセル操作量がゼロの場合、車両速度が所定の速度（例えば、5km/h）以下である停車および低速領域では、オートマチックトランスミッション車のクリープトルクを模擬するために車両速度が低いほど駆動トルクを大きくする。またアクセル操作量がゼロの場合、車両速度が前記所定の速度を超える速度領域では、コースト走行状態におけるエンジンブレーキトルクを模擬するための摩擦ブレーキトルクおよび回生ブレーキトルクを与える。コースト走行時の制動力は、車両速度（モータ回転速度）によらず一定に設定される。コースト走行時の制動力は、アクセルオフ制動力レベルに応じて多段階に設定される。
なお、シフト位置がリバースの場合は逆となる。アクセル操作量およびモータ回転速度に応じたモータトルク指令基準値は、シフト位置毎や走行モード（スポーツモード、エコモード等）毎にあらかじめマップとして設定されている。コースト走行時の制動力は、車両の走行抵抗を考慮して、実際の減速度が車両速度（モータ回転速度）によらず一定にとなるように設定しても良い。

（モータ許容トルク算出部）
モータ許容トルク算出部202は、モータ温度およびモータ回転数からモータ許容トルクを算出する。
図5は、モータ許容トルク算出部202のモータ許容トルク算出制御ブロック図である。モータ許容トルクは、図5に示すマップに基づいて設定される。モータ許容トルクは、モータ回転数が所定値未満のときには一定であるが、モータ回転数が所定値以上となるとモータ回転数が大きくなるほど小さく設定される。またモータ許容トルクは、モータ温度が常用範囲内であればモータ100の最大定格に設定される。モータ温度上昇し許容限度温度に近づくにつれ、モータ許容トルクが小さくなるように設定される。これによりモータ100の異常加熱を防止している。

（バッテリ充電可能電力算出部）
バッテリ充電可能電力算出部203は、高電圧バッテリ107のバッテリ残量とバッテリ温度に応じてバッテリ充電可能電力を算出する。
図6は、バッテリ充電可能電力算出部203のバッテリ充電可能電力算出制御ブロック図である。バッテリ充電可能電力は、図6に示すマップに基づいて設定される。バッテリ充電可能電力は、バッテリ残量が所定残量に達するまでは一定の最大値である。バッテリ残量が所定残量を超えるとバッテリ残量が多いほど小さくなる。所定残量はバッテリ温度に依存し、バッテリ温度が高くなるほど多くなる。

（車軸トルク指令値算出部）
車軸トルク指令値算出部204は、ブレーキ操作量に応じて摩擦ブレーキトルク指令基準値を算出する。
図7は、車軸トルク指令値算出部204の摩擦ブレーキトルク指令基準値算出制御ブロック図である。摩擦ブレーキトルク指令基準値は、図7に示すマップに基づいて設定される。摩擦ブレーキトルク指令基準値は、ブレーキ操作量が大きいほど大きく設定される。
（モータ回生許容トルク算出部）
モータ回生許容トルク算出部205は、モータ許容トルク、バッテリ充電可能電力およびモータ回転数に応じてモータ回生許容トルクを算出する。
図8は、モータ回生許容トルク算出部205のモータ回生許容トルク算出制御ブロック図である。モータ回生許容トルク算出部205は、第一除算部205ａ、第二除算部205b、最小値選択部205cおよび乗算部205dを有している。
第一除算部205ａはバッテリ充電可能電力をモータ回転数で除算する。第二除算部205bは第一除算部205ａの出力値を所定の係数で除算する。
最小値選択部205cはモータ許容トルクと第二除算部205bの出力値のうち小さい方を選択して出力する。乗算部205dは、最小値選択部205cの出力値の符号を反転させたものをモータ回生許容トルクとして出力する。

（モータトルク指令値算出部）
モータトルク指令値算出部206は、モータトルク指令基準値とモータ回生許容トルクに応じてモータトルク指令値を算出する。
図9は、モータトルク指令値算出部206のモータトルク指令値算出制御ブロック図である。モータトルク指令値算出部206は、リミッタ処理部206ａを有する。
リミッタ処理部206ａは、モータトルク指令基準値がモータ最大トルクより大きいときにはモータ最大トルクをモータ指令値として出力する。リミッタ処理部206ａは、モータトルク指令基準値がモータ回生許容トルクより小さいときにはモータ回生許容トルクをモータ指令値として出力する。リミッタ処理部206ａは、モータトルク指令基準値がモータ最大トルク以下であって、モータ回生許容トルク以上であるときにはモータトルク指令基準値をモータ指令値として出力する。

（アクセルオフ制動トルク補正値算出部）
アクセルオフ制動トルク補正値算出部207は、モータトルク指令基準値およびモータトルク指令値に応じてアクセルオフ摩擦ブレーキトルク補正値を算出する。
図10は、アクセルオフ制動トルク補正値算出部207のアクセルオフ摩擦ブレーキトルク補正値算出制御ブロック図である。アクセルオフ制動トルク補正値算出部207は、差分処理部207ａを有する。
差分処理部207ａは、モータトルク指令基準値とモータトルク指令値との差分をアクセルオフ摩擦ブレーキトルク補正値として出力する。
（摩擦ブレーキトルク指令値算出部）
摩擦ブレーキトルク指令値算出部208は、アクセルオフ摩擦ブレーキトルク補正値および摩擦ブレーキトルク指令基準値に応じて摩擦ブレーキトルク指令値を算出する。
図11は、摩擦ブレーキトルク指令値算出部208の摩擦ブレーキトルク指令値算出制御ブロック図である。摩擦ブレーキトルク指令値算出部208は、乗算部208ａと加算部208bとを有している。
乗算部208ａは、アクセルオフ摩擦ブレーキトルク補正値に減速機104の減速比を乗算する。アクセルオフ摩擦ブレーキトルク補正値は、モータ100の出力軸100ａでのトルクの値を示しているため、車軸106におけるトルクの値に変換している。
加算部208bは、乗算部208ａの出力値に摩擦ブレーキトルク指令基準値を加算して、摩擦ブレーキ指令値として出力する。

［作用］
従来、電動車両においては、コースト走行状態におけるエンジンブレーキトルクを模擬するためのモータ100により回生ブレーキトルクを与えるようにしていた。モータ100は、加熱保護等による出力制限や、高電圧バッテリ107の充電可能電力による回生制動制限により、回生ブレーキトルクを十分に発生させることができないことがある。
図12はコースト走行時のブレーキトルクを回生ブレーキトルクのみによって発生させるようにしたときの制駆動力マップである。図12に示すように、特にモータ100の高回転数領域においては、出力制限や回生制動制限が介入しやすくなるため、十分なブレーキトルクを付与することができなかった。
そこで実施例1では、モータトルク指令基準値のうち、モータ100の回生ブレーキトルクでは足りない分のブレーキトルクを、摩擦ブレーキトルクにより発生させるようにした。図13はコースト走行時のブレーキトルクを回生ブレーキトルクと摩擦ブレーキトルクによって発生させるようにしたときの制駆動力マップである。図13に示すように、回生ブレーキトルクでは不足する分を摩擦ブレーキトルクにより補うようにしたため、モータ100の回転数領域に関わらず、十分なブレーキトルクを付与することができる。よって、コースト走行時のブレーキトルク変化を抑制することができる。
また実施例1では、回生ブレーキトルクを主とし、不足する分を摩擦ブレーキトルクにより補うようにした。これにより、エネルギー回収効率を向上させることができる。
また実施例1では、制動力レベルスイッチUP111cおよび制動力レベルスイッチDOWN111dを操作することにより、ドライバの意思でコースト走行時の制動力を設定できるようにした。

［効果］
(1) 車両に回生制動力を与えるモータ100（回生制動装置）と、車両に前記回生制動装置とは別途設けられたブレーキキャリパ116a,116b,116c,116d（第二制動装置）と、運転者の減速要求に基づき目標制動力を算出するモータトルク指令基準値算出部201（目標制動力算出部）と、少なくとも運転者の非アクセル操作時に算出された目標制動力を達成するようにモータ100および／またはブレーキキャリパ116a,116b,116c,116dを作動させる制動制御を行う制動制御装置113（制動制御部）と、を備えた。
よって、コースト走行時のブレーキトルク変化を抑制することができる。
(2) 運転者の非ブレーキ操作時に制動制御を行うようにした。
よって、コースト走行時のブレーキトルク変化を抑制することができる。
(3) 車両の回生可能量を算出するモータ回生許容トルク算出部205（回生可能量算出部）を備え、制動制御装置113は、算出された回生可能量以上の制動力をブレーキキャリパ116a,116b,116c,116dにより発生させるようにした。
よって、エネルギー回収効率を向上させることができる。
(4) 目標制動力の大きさを調整できる制動力レベルスイッチUP111cおよび制動力レベルスイッチDOWN111d（回生制動力調整部）を備えた。
よって、コースト走行時の制動力をドライバの意思で自由に設定することができる。
(5) 車両に回生制動力を与えるモータ100（回生制動装置）と、車両にモータ100とは別途設けられたブレーキキャリパ116a,116b,116c,116d（液圧制動装置）と、運転者の減速要求に基づき目標制動力を算出するモータトルク指令基準値算出部201（目標制動力算出部）と、コースト時に算出された前記目標制動力を達成するように目標制動力より小さい制動力をモータ100で発生させ、目標制動力とモータ100により発生する制動力との差分をブレーキキャリパ116a,116b,116c,116dにより発生させる制動制御装置113（制動制御部）と、を備えた。
よって、コースト走行時のブレーキトルク変化を抑制することができる。

〔他の実施例〕
以上、本発明を実施例1に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例1に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
実施例1では電動車両に適用したが、駆動源としてエンジンとモータとを有するハイブリッド車両に適用するようにしても良い。

100 モータ100（回生制動装置）
111c 制動力レベルスイッチUP（回生制動力調整部）
111d 制動力レベルスイッチDOWN（回生制動力調整部）を
113 制動制御装置113（制動制御部）
116a,116b,116c,116d ブレーキキャリパ（第二制動装置）
201 モータトルク指令基準値算出部（目標制動力算出部）

Claims (2)

1. 車両に回生制動力を与える回生制動装置と、
   車両に前記回生制動装置とは別途設けられた第二制動装置と、
   を備えた車両用の制動制御装置であって、
   アクセル操作量がゼロであり、かつ車両速度が所定値を超えるコースト走行時に発生させる制動力として、運転者の減速要求に基づき車速によって変化しない所定の目標制動力を算出する目標制動力算出部と、
   車両の回生可能量を算出する回生可能量算出部と、
   前記算出された目標制動力が前記回生可能量より大きいときに、前記回生制動装置により前記回生可能な制動力を発生させると共に、前記第二制動装置を作動させて前記目標制動力を維持するように制動制御を行う制動制御部と、
   を備えたことを特徴とする車両用の制動制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用の制動制御装置において、
   前記目標制動力の大きさを調整できる回生制動力調整部を備えたことを特徴とする車両の制動制御装置。

Images