JP5766240B2 - Braking device for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両の状態に応じて回生制動トルクまたは摩擦制動トルクを車輪に加えることによってアンチロックブレーキ制御を実行する車両用制動装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicular braking apparatus that executes antilock brake control by applying regenerative braking torque or friction braking torque to wheels according to the state of the vehicle.
滑りやすい路面などで車輪がロックすることで、車両がスピンしたり、制動距離が長くなったりすることを防止するために、いわゆるアンチロックブレーキ制御が有効であることが一般的に知られている。 It is generally known that so-called anti-lock brake control is effective in order to prevent the vehicle from spinning and braking distance from becoming longer due to the wheels locking on a slippery road surface or the like. .
また、アンチロックブレーキ制御を実行する際に車輪に制動トルクを加えるためのシステムとして、従来からの摩擦制動トルクを加えるブレーキ機構だけではなく、回生制動トルクを加える電動機を用いた回生制動機構を組み合わせたシステムが注目されている(例えば、特許文献1、2参照)。
Also, as a system for applying braking torque to wheels when executing anti-lock braking control, not only a conventional braking mechanism that applies friction braking torque but also a regenerative braking mechanism that uses an electric motor that applies regenerative braking torque is combined. The system has attracted attention (for example, see
しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。
特許文献1に記載の従来技術では、路面状態を考慮せずに車両の直進時に車輪に最大回生制動トルク(電動機が車輪に加えることのできる最大の回生制動トルク)を加えるので、車両の状態に応じた適切な制動力が得られない。結果として、路面状態に依っては車両の状態が不安定になったり、車両の制動距離が長くなったりするおそれがあるという問題があった。
However, the prior art has the following problems.
In the prior art described in
また、特許文献2に記載の従来技術では、車輪のスリップ率を考慮せずに回生制動トルクを加えているので、車両の状態に応じた適切な制動力が得られない。結果として、路面状態に依っては車両の制動距離が長くなってしまうおそれがあるという問題があった。 Moreover, in the prior art described in Patent Document 2, since the regenerative braking torque is applied without considering the slip ratio of the wheels, an appropriate braking force corresponding to the state of the vehicle cannot be obtained. As a result, there is a problem that the braking distance of the vehicle may become long depending on the road surface condition.
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、車両の状態に応じて、適切な制動力およびコーナーリングフォースを得ることができ、車両の制動距離を可能な限り短くすることができるとともに、運転者が要求する旋回を実現することのできる車両用制動装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and according to the state of the vehicle, an appropriate braking force and cornering force can be obtained, and the braking distance of the vehicle is made as short as possible. An object of the present invention is to obtain a vehicular braking apparatus that can achieve the turning required by the driver.
本発明における車両用制動装置は、電力を充放電するバッテリと、バッテリから電力が供給されて車輪に駆動トルクを加えることで車輪を駆動させ、車輪に回生制動トルクを加えることでバッテリに回生電力を供給する駆動/回生制動部と、車輪に摩擦制動トルクを加える摩擦制動部と、車両のハンドル角の大きさに相当する操舵状態を検出する操舵状態検出部と、運転者によるブレーキ操作があった際に、回生制動トルクおよび摩擦制動トルクを個別に加えることができる第1車輪と、摩擦制動トルクだけを加えることができる第2車輪とで構成される車輪の制動を、(車体速度−車輪速度)/車体速度として規定されるスリップ率に基づいて制御する制御部と、を備える車両用制動装置であって、制御部は、第2車輪に対しては、ブレーキ操作に応じて、スリップ率が第2車輪のロックを防止する摩擦制動目標スリップ率となるように、摩擦制動部を介して摩擦制動トルクを加え、第1車輪に対しては、ブレーキ操作に応じて、スリップ率が第1車輪のロックを防止する回生制動目標スリップ率となるように、駆動/回生制動部を介して回生制動トルクを加えるとともに、操舵状態検出部により検出された操舵状態に応じて、回生制動目標スリップ率を変更するものである。 The vehicle braking device according to the present invention includes a battery that charges and discharges electric power, power is supplied from the battery and a driving torque is applied to the wheel to drive the wheel, and a regenerative braking torque is applied to the wheel to regenerate electric power to the battery. There are a driving / regenerative braking unit that supplies the vehicle, a friction braking unit that applies friction braking torque to the wheels, a steering state detection unit that detects a steering state corresponding to the size of the steering wheel angle of the vehicle, and a brake operation by the driver. In this case, the braking of the wheel constituted by the first wheel to which the regenerative braking torque and the friction braking torque can be individually applied and the second wheel to which only the friction braking torque can be applied is (vehicle speed−wheel Speed) / control unit for controlling based on the slip ratio defined as the vehicle body speed, and the control unit is configured to brake the second wheel. Depending on the operation, a friction braking torque is applied via the friction braking unit so that the slip ratio becomes a friction braking target slip ratio that prevents the second wheel from being locked, and the first wheel is subjected to the brake operation. Thus, the regenerative braking torque is applied via the drive / regenerative braking unit so that the slip rate becomes the regenerative braking target slip rate for preventing the first wheel from being locked, and the slip state is determined according to the steering state detected by the steering state detecting unit. Thus, the regenerative braking target slip ratio is changed.
本発明によれば、アンチロックブレーキ制御が実行される際、各車輪のスリップ率が車両の状態に応じて設定された目標スリップ率になるように、制動トルクとして回生制動トルクまたは摩擦制動トルクを各車輪に対して個別に加える。これにより、車両の状態に応じて適切な制動力およびコーナーリングフォースを得ることができ、車両の制動距離を可能な限り短くすることができるとともに、運転者が要求する旋回を実現することのできる車両用制動装置を得ることができる。 According to the present invention, when the antilock brake control is executed, the regenerative braking torque or the friction braking torque is set as the braking torque so that the slip ratio of each wheel becomes the target slip ratio set according to the state of the vehicle. Add individually for each wheel. As a result, an appropriate braking force and cornering force can be obtained according to the state of the vehicle, the vehicle braking distance can be shortened as much as possible, and the turning required by the driver can be realized. Braking device can be obtained.
以下、本発明による車両用制動装置を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, a vehicle braking device according to the present invention will be described with reference to the drawings according to a preferred embodiment. In the description of the drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements, and duplicate descriptions are omitted.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における車両用制動装置が搭載される車両の概略構成を示す図である。なお、以降では、本実施の形態1における車両用制動装置を、左右後輪に設けられた電動機によって駆動される四輪駆動車両に適用した場合を例示して説明する。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a vehicle on which a vehicle braking device according to
図1において、車両は、車輪11a〜11d(左後輪11a、右後輪11b、左前輪11c、右前輪11d)を備える。また、左後輪11aは、第1駆動/回生制動部12aによって、右後輪11bは、第2駆動/回生制動部12bによって、それぞれ駆動トルクまたは摩擦制動トルクが加えられる。なお、この駆動/回生制動部12a、12bは、例えば、電動機(モータ)およびインバータ等を含んで構成される。
In FIG. 1, the vehicle includes
第1駆動/回生制動部12aおよび第2駆動/回生制動部12bは、それぞれ対応する左右後輪11a、11bに対して動力の伝達が可能となるように設けられる。また、第1駆動/回生制動部12aおよび第2駆動/回生制動部12bは、車両に設けられるバッテリ13に電気的に接続されており、バッテリ13と互いに電力を授受することが可能である。
The first drive /
第1駆動/回生制動部12aおよび第2駆動/回生制動部12bには、車両用制動装置が備える電子制御ユニット(ECU)14が電気的に接続されている。また、第1駆動/回生制動部12aおよび第2駆動/回生制動部12bは、ECU14からの制御指令に基づいて、電動機または発電機として動作する。すなわち、電動機として動作する場合には、バッテリ13から電力が供給されることで発生する駆動トルクを左右後輪11a、11bに付与し車輪を駆動する。一方、発電機として動作する場合には、左右後輪11a、11bに回生制動トルクを加え車輪を制動するとともに、バッテリ13に回生電力が供給される。
An electronic control unit (ECU) 14 included in the vehicle braking device is electrically connected to the first drive /
このように、ECU14は、第1駆動/回生制動部12aおよび第2駆動/回生制動部12bの回転をそれぞれ独立してモータトルクを制御することで、左右後輪11a、11bに加える駆動トルクおよび制動トルクをそれぞれ独立して制御することができる。
In this way, the ECU 14 controls the motor torque independently of the rotation of the first drive /
また、ECU14には、バッテリ13の端子間電圧、充放電電流またはバッテリ温度等のバッテリ状態を検出するバッテリ充電状態検出部の一例として、バッテリセンサ(図示せず)が電気的に接続されている。ECU14は、バッテリセンサの検出結果に基づいて、バッテリ13の各種状態を測定し、その電池容量(充電率)を測定する。
Further, a battery sensor (not shown) is electrically connected to the
また、第1駆動/回生制動部12aおよび第2駆動/回生制動部12bによる回生制動トルクとは別に、車輪11a〜11dのそれぞれに摩擦制動トルクを加える摩擦制動部が設けられている。
In addition to the regenerative braking torque by the first drive /
なお、図1に示すように、摩擦制動部の一例としては、運転者のブレーキペダル(図示せず)の操作量(ブレーキストローク量)に基づいて調整したブレーキアクチュエータ15の油圧によって、車輪11a〜11dに設けられるブレーキキャリパ16a〜16dが動作することで摩擦制動トルクを加えるように構成すればよい。この場合、ECU14は、運転者のブレーキストローク量に基づいて、ブレーキアクチュエータ15の油圧を調整制御する。
As shown in FIG. 1, as an example of the friction braking unit, the
また、ECU14には、車輪11a〜11dのそれぞれに設けられる車輪速センサ17a〜17dが電気的に接続されている。ECU14は、車輪速センサ17a〜17dの出力に基づいて、車輪11a〜11dのそれぞれの速度(車輪速度)を検出するとともに、車体速度も検出する。また、ECU14は、検出した車輪速度および車体速度に基づいて、後述する各車輪11a〜11dのスリップ率を算出する。なお、車体速度の検出方法に関しては、例えば、車輪速センサ17a〜17dが出力した車輪速度の減速勾配から推定するなど公知の技術を適用すればよい。
The ECU 14 is electrically connected to
また、ECU14には、操舵状態を検出する操舵状態検出部の一例として、ハンドル角センサ19が電気的に接続されている。このハンドル角センサ19は、ハンドル18に設けられている。ECU14は、ハンドル角センサ19の出力に基づいて、ハンドル角を検出し、運転者のハンドル操作状態(操舵状態)を検知する。
In addition, a
次に、本実施の形態1における車両用制動装置によるブレーキ制御動作について、図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の実施の形態1において、スリップ率に対する制動力およびコーナーリングフォースの関係の一例を示す説明図である。 Next, the brake control operation by the vehicle braking apparatus in the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the braking force and the cornering force with respect to the slip ratio in the first embodiment of the present invention.
まず、図2におけるスリップ率に対する制動力およびコーナーリングフォースの関係の一例について説明する。図2に示したスリップ率(車輪のスリップ率)とは、車体速度に対する車体速度から車輪速度を減算した速度の割合(=(車体速度−車輪速度)/車体速度)を意味する。また、制動力とは、車輪(タイヤ)と路面との間に生じる制動力を意味する。 First, an example of the relationship between the braking force and the cornering force with respect to the slip ratio in FIG. 2 will be described. The slip ratio (wheel slip ratio) shown in FIG. 2 means a ratio of speed obtained by subtracting the wheel speed from the vehicle speed to the vehicle speed (= (vehicle speed−wheel speed) / vehicle speed). Further, the braking force means a braking force generated between the wheel (tire) and the road surface.
例えば、車輪がロック状態である場合には、車輪速度が0となるため、スリップ率が1となる。また、図2に示すように、制動力は、スリップ率が大きくなるのにしたがって増加するが、あるスリップ率のとき最大値に達した後、それ以上のスリップ率では減少する。これに対して、コーナーリングフォースは、スリップ率が大きくなるのにしたがって単調減少する。そして、このコーナーリングフォースが減少すると、ハンドル操作をしても車輪に横力を加えることができないので、曲がることが困難となる。 For example, when the wheel is in a locked state, the wheel speed is 0, so the slip rate is 1. Further, as shown in FIG. 2, the braking force increases as the slip ratio increases, but after reaching a maximum value at a certain slip ratio, it decreases at a slip ratio higher than that. On the other hand, the cornering force decreases monotonously as the slip ratio increases. When the cornering force is reduced, it is difficult to turn because a lateral force cannot be applied to the wheel even if the steering wheel is operated.
なお、滑り路面(例えば、雪道などの滑りやすい路面)においては、通常の路面(例えば、乾燥したアスファルト)と比べて、制動力およびコーナーリングフォースのいずれも大きく減少することが一般的に知られている。 Note that it is generally known that on a sliding road surface (for example, a slippery road surface such as a snowy road), both braking force and cornering force are greatly reduced as compared to a normal road surface (for example, dry asphalt). ing.
また、車輪のスリップ率について、理想的には、制動力が最大値となるときのスリップ率(図2参照)に制御すれば、制動距離を最も短くすることが可能となる。一方、コーナーリングフォースが最大値となるときのスリップ率は0であり、この場合、制動力が0となる。 Further, ideally, the braking distance can be minimized by controlling the slip ratio of the wheel to the slip ratio (see FIG. 2) when the braking force becomes the maximum value. On the other hand, the slip rate when the cornering force reaches the maximum value is 0. In this case, the braking force is 0.
ここで、従来のアンチロックブレーキ制御においては、例えば、機械式のブレーキを用いており、ブレーキアクチュエータの油圧でブレーキキャリパを動作させ、ブレーキキャリパがブレーキディスクと接触することで車輪に摩擦制動トルクを加えている。したがって、油圧の遅れ、ブレーキキャリパの機械的な動きの遅れがある点やコーナーリングフォース等を考慮して、制動力が最大値となるときのスリップ率よりも小さいスリップ率になるように、車輪のスリップ率を制御することが一般的である。 Here, in the conventional anti-lock brake control, for example, a mechanical brake is used, the brake caliper is operated by the hydraulic pressure of the brake actuator, and the brake caliper comes into contact with the brake disc so that friction braking torque is applied to the wheels. Added. Therefore, considering the delay in hydraulic pressure, the delay in mechanical movement of the brake caliper, and the cornering force, etc., the slip ratio of the wheel is set to be smaller than the slip ratio when the braking force reaches the maximum value. It is common to control the slip ratio.
一方、各車輪を駆動/回生制動することが可能な電動機を備えた車両においては、制動トルクとして、車輪に回生制動トルクを加えることができる。したがって、従来の摩擦制動トルクのような応答遅れがなく、目標制動トルク指令(目標値)に対して、例えば、10msec以内に到達することが可能となる。本願発明においては、このような電動機の応答性を利用した新たなブレーキ制御(アンチロックブレーキ制御)を行う車両用制動装置を提案する。 On the other hand, in a vehicle equipped with an electric motor capable of driving / regeneratively braking each wheel, the regenerative braking torque can be applied to the wheel as a braking torque. Therefore, there is no response delay like the conventional friction braking torque, and it is possible to reach the target braking torque command (target value) within 10 msec, for example. The present invention proposes a braking device for a vehicle that performs a new brake control (anti-lock brake control) using such responsiveness of the electric motor.
続いて、本実施の形態1における車両用制動装置によるブレーキ制御動作において、アンチロックブレーキ制御が行われない場合について説明する。 Next, the case where the antilock brake control is not performed in the brake control operation by the vehicle braking device in the first embodiment will be described.
例えば、通常の路面で車両のブレーキ操作が行われる場合、スリップ率が小さく、運転者による急制動の要求がない限り、アンチロックブレーキ制御が行われない。この場合、ECU14は、例えば、運転者のブレーキストローク量に基づいて、車輪11a〜11dに制動トルクを加える。すなわち、本実施の形態1では、ECU14は、左右後輪11a、11bに回生制動トルクを優先的に加えるとともに不足の場合には、摩擦制動トルクを合わせて加え、左右前輪11c、11dに摩擦制動トルクを加えることとなる。
For example, when the vehicle brake operation is performed on a normal road surface, the anti-lock brake control is not performed unless the slip ratio is small and the driver demands rapid braking. In this case, the
具体的には、ECU14は、左右後輪11a、11bに回生制動トルクを加えて、運転者の要求する減速度が得られれば、摩擦制動トルクを加える必要がない。このように、制動トルクとして、車輪に回生制動トルクと摩擦制動トルクを個別に加えることが可能であるシステムにおいては、回生制動トルクの方を優先的に加えている。そして、車輪に摩擦制動トルクが加えられることによって熱として消費されていた車両の減速エネルギーを、バッテリ13に蓄えることが可能となるので、燃費の向上や航続距離が伸びるというメリットがある。
Specifically, the
一方、ECU14は、車輪に回生制動トルクを加えても運転者の要求する減速度が得られなければ、摩擦制御部を動作させることで、左右後輪11a、11bに対しても、摩擦制動トルクを加えることとなる。なお、本発明とは直接関係がないので詳細な説明を省略するが、このように摩擦制動トルクを加える場合、回生制動トルクを制御することによって、運転者に違和感がないようにすることが好ましい。
On the other hand, if the deceleration requested by the driver is not obtained even if the regenerative braking torque is applied to the wheels, the
続いて、車両用制動装置によるブレーキ制御動作において、アンチロックブレーキ制御が行われる場合について説明する。アンチロックブレーキ制御の役割は、車輪のロック状態を避け、運転者のハンドル操作に対して車両の回頭性能を確保しながら制動距離を短くするというものである。 Next, a case where antilock brake control is performed in the brake control operation by the vehicle braking device will be described. The role of the anti-lock brake control is to avoid the locked state of the wheel and shorten the braking distance while ensuring the turning performance of the vehicle with respect to the driver's steering operation.
例えば、滑り路面で車両のブレーキ操作が行われる場合、または運転者による急制動の要求がある場合においては、スリップ率が大きく、アンチロックブレーキ制御が行われる。そして、ECU14は、左右後輪11a、11bに回生制動トルクおよび摩擦制動トルクを加えるとともに、左右前輪11c、11dに摩擦制動トルクを加える。
For example, when a vehicle brake operation is performed on a sliding road surface, or when there is a request for sudden braking by the driver, the slip ratio is large, and antilock brake control is performed. The
具体的には、ECU14は、左右前輪11c、11dのスリップ率が摩擦制動目標スリップ率となるように、左右前輪11c、11dに摩擦制動トルクを加える。なお、摩擦制動目標スリップ率は、車輪のロックを防止するスリップ率に相当し、油圧の遅れ、ブレーキキャリパの機械的な動きの遅れがある点やコーナーリングフォース等を考慮して、必要とする制動力に応じてあらかじめ規定すればよい。
Specifically, the
一方、ECU14は、左右後輪11a、11bのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率になるように、左右後輪11a、11bに回生制動トルクだけを加える。すなわち、ECU14は、左右後輪11a、11bに回生制動トルクだけを加えることでスリップ率を制御するために必要なトルクを確保できれば、摩擦制動トルクを加えない。
On the other hand, the
なお、第1回生制動目標スリップ率は、車輪のロックを防止するスリップ率に相当し、必要とする制動力に応じてあらかじめ規定すればよい。例えば、図2に示すように、制動力が最大値となるときのスリップ率を、第1回生制動目標スリップ率として規定しておけば、アンチロックブレーキ制御による制動力が最大となるので、制動距離をより短くすることができる。 Note that the first regenerative braking target slip ratio corresponds to a slip ratio for preventing the wheels from being locked, and may be defined in advance according to the required braking force. For example, as shown in FIG. 2, if the slip rate when the braking force reaches the maximum value is defined as the first regenerative braking target slip rate, the braking force by the anti-lock brake control becomes the maximum. The distance can be shortened.
また、ECU14は、左右後輪11a、11bのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率になるように、左右後輪11a、11bに回生制動トルクだけを加える際に、この回生制動トルクが最大回生制動トルクに達してもスリップ率を制御できない場合がある。なお、最大回生制動トルクとは、第1駆動/回生制動部12aおよび第2駆動/回生制動部12bの性能上、左右後輪11a、11bに加えることのできる最大の回生制動トルクを意味する。このような場合、ECU14は、左右後輪11a、11bのスリップ率が摩擦制動目標スリップ率となるように、左右後輪11a、11bに回生制動トルクと合わせて摩擦制動トルクを加える。すなわち、左右後輪11a、11bに最大回生制動トルクを加えてもスリップ率を制御するために必要なトルクを確保できないので、不足分を賄うため、摩擦制動トルクを合わせて加える。
Further, when the
このように、ECU14は、左右後輪11a、11bに対して、必要に応じて摩擦制動部による摩擦制動トルクを合わせて加え、左右後輪11a、11bのスリップ率が摩擦制動目標スリップ率となるように制御している。これにより、制動距離とハンドル操作介入時の車両の回頭性に関して、摩擦制動トルクを加える必要がない場合においては、従来と比べてより優れた性能を確保するとともに、摩擦制動トルクを加える必要がある場合であっても従来と同等の性能を確保することができる。
In this way, the
また、バッテリ13の性能上、左右後輪11a、11bに加える回生制動トルクを充電状態に応じて減少させる場合がある。このような場合、ECU14は、バッテリ充電状態検出部が検出したバッテリ13の充電率(充電量)が第1充電率(例えば、95%)以下であれば、左右後輪11a、11bに加える回生制動トルクをバッテリ13の充電率に応じて減少させる。そして、ECU14は、減少後の回生制動トルクだけによって、左右後輪11a、11bのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率になるように制御する。また、ECU14は、減少後の回生制動トルクだけでは、左右後輪11a、11bのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率になるように制御できなければ、先と同様の動作を行う。すなわち、ECU14は、左右後輪11a、11bのスリップ率が摩擦制動目標スリップ率となるように、左右後輪11a、11bに減少後の回生制動トルクと合わせて摩擦制動トルクを加える。
In addition, due to the performance of the
なお、第1充電率は、バッテリ13の性能に応じてあらかじめ規定し、左右後輪11a、11bに加える回生制動トルクは、バッテリ13の充電状態に応じてどのように多段階で変更させるかあらかじめ規定してECU14を構成すればよい。
The first charging rate is specified in advance according to the performance of the
このように、左右後輪11a、11bに加える回生制動トルクをバッテリ13の充電率に応じて減少させることで、過充電となることがない。また、充電途中で回生制動トルクが抜けることがなくなるので、運転者への違和感を与えることがなくなる。
In this way, the regenerative braking torque applied to the left and right
また、車両の回頭性能を確保すべく、コーナーリングフォースを操舵状態に応じて増加させる場合がある。このような場合、ECU14は、操舵状態検出部の検出結果に基づき、第1操舵状態を検出したと判定すれば、第1回生制動目標スリップ率に代わる目標値として、操舵状態に応じて第2回生制動目標スリップ率を変更する。また、ECU14は、後輪11a、11bのスリップ率が変更した第2回生制動目標スリップ率となるように、後輪11a、11bに加える回生制動トルクを変更する。
In addition, the cornering force may be increased according to the steering state in order to ensure the turning performance of the vehicle. In such a case, if the
なお、ECU14による操舵状態の検出判定について、例えば、車両のハンドル角が第1ハンドル角(例えば、30°)以上の場合、第1操舵状態を検出したと判定し、第1ハンドル角未満の場合、第1操舵状態を検出していないと判定するように構成すればよい。また、第2回生制動目標スリップ率は、車輪のロックを防止するスリップ率に相当し、操舵状態に応じてどのように多段階に変更するかあらかじめ規定してECU14を構成すればよい。この場合、操舵状態検出部により検出される車両のハンドル角が大きくなるのにしたがって、変更される第2回生制動目標スリップ率が小さくなるように構成することが好ましい。また、第1ハンドル角に関しては、車速や車両等に応じてあらかじめ規定すればよい。
Regarding the detection determination of the steering state by the
このように、後輪11a、11bのスリップ率が操舵状態に応じて設定された第2回生制動目標スリップ率となるように制御されることで、制動力およびコーナーリングフォースのバランスを両立させ、車両の制動性能とともに回頭性能も確保することができる。
In this way, by controlling the slip ratio of the
なお、前述した第1回生制動目標スリップ率、第2回生制動目標スリップ率および摩擦制動目標スリップ率は、車両の種類にも考慮してあらかじめ規定される。また、本発明とは直接関係ないので詳細な説明を省略するが、公知の技術を用いて、制動力が最大となるようなスリップ率を学習して設定してもよい。 The first regenerative braking target slip ratio, the second regenerative braking target slip ratio, and the friction braking target slip ratio described above are defined in advance in consideration of the type of vehicle. Further, since it is not directly related to the present invention, a detailed description is omitted, but a known technique may be used to learn and set a slip ratio that maximizes the braking force.
次に、本実施の形態1における車両用制動装置の一連の動作について、図3のフローチャートを参照しながら具体的に説明する。図3は、本発明の実施の形態1における車両用制動装置の一連の動作手順を示すフローチャートである。
Next, a series of operations of the vehicle braking device in the first embodiment will be specifically described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a series of operation procedures of the vehicle braking apparatus according to
はじめに、ステップS301において、ECU14は、運転者によるブレーキ操作に基づいて、左右後輪11a、11bに回生制動トルクを加えたことによって、左右後輪11a、11bのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率以上であるか否かを判定する。
First, in step S301, the
ステップS301において、ECU14は、左右後輪11a、11bのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率未満である場合には、一連の処理を終了する。すなわち、前述したように、通常の路面で車両のブレーキ操作が行われる場合、運転者による急制動の要求がない限り、左右後輪11a、11bのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率未満となる。このような場合、アンチロックブレーキ制御を実行する必要がないので、ENDへと進む。
In step S301, when the slip ratio of the left and right
一方、ステップS301において、ECU14は、左右後輪11a、11bのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率以上である場合には、ステップS302へと進む。すなわち、前述したように、滑り路面で車両のブレーキ操作が行われる場合、または運転者による急制動の要求がある場合、タイヤ力が限られるため制動力が最大トルクとなり、左右後輪11a、11bのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率以上になることがある。このような場合、アンチロックブレーキ制御が行う必要があるので、ステップS302へと進む。
On the other hand, if the slip ratio of the left and right
ステップS302において、ECU14は、左右後輪11a、11bに加える回生制動トルクが最大回生制動トルク以下であるか否かを判定する。
In step S302, the
ステップS302において、ECU14は、左右後輪11a、11bに加える回生制動トルクが最大回生制動トルク以下である場合には、回生制動トルクだけでスリップ率を制御するのに必要なトルクが充足するので、ステップS303へと進む。一方、ステップS302において、ECU14は、左右後輪11a、11bに加える回生制動トルクが最大回生制動トルクよりも大きい場合には、回生制動トルクだけではスリップ率を制御するのに必要なトルクが不足するので、ステップS305へと進む。
In step S302, when the regenerative braking torque applied to the left and right
ステップS303において、ECU14は、現在のバッテリ13の充電率が第1充電率以下であるか否かを判定する。
In step S303, the
ステップS303において、ECU14は、バッテリ13の充電率が第1充電率以下の場合には、ステップS304へと進む。一方、ステップS303において、ECU14は、バッテリ13の充電率が第1充電率よりも大きい場合には、ステップS305へと進む。
In step S303, the
ステップS304において、ECU14は、左右前輪11c、11dに摩擦制動トルクを加えることで、左右前輪11c、11dのスリップ率が摩擦制動目標スリップ率となるように摩擦制動部の動作を制御する。
In step S304, the
さらに、ステップS304において、ECU14は、左右後輪11a、11bに回生制動トルクを加えることで、左右後輪11c、11dのスリップ率が第1回生制動目標スリップ率となるように第1駆動/回生制動部12aおよび第2駆動/回生制動部12bの動作を制御する。なお、この場合、前述したように、ECU14は、左右後輪11a、11bに摩擦制動部による摩擦制動トルクを加えない。そして、ECU14は、ステップS304を実行した後、ステップS306へと進む。
In step S304, the
ステップS305において、ECU14は、ステップS304と同様に、左右前輪11c、11dに摩擦制動トルクを加えることで、左右前輪11c、11dのスリップ率が摩擦制動目標スリップ率となるように摩擦制動部の動作を制御する。
In step S305, as in step S304, the
さらに、ステップS305において、ECU14は、左右後輪11a、11bに回生制動トルクと摩擦制動トルクを個別に加えることで、左右後輪11a、11bのスリップ率が摩擦制動目標スリップ率となるように第1駆動/回生制動部12a、第2駆動/回生制動部12bおよび摩擦制動部の動作を制御する。そして、ECU14は、ステップS305を実行した後、一連の処理を終了する。
Further, in step S305, the
ステップS306において、ECU14は、ハンドル角が第1ハンドル角以上である第1操舵状態を検出したか否かを判定する。ステップS306において、ECU14は、第1操舵状態を検出したと判定した場合には、ステップS307へと進む。
In step S306, the
一方、ステップS306において、ECU14は、第1操舵状態を検出していないと判定した場合には、一連の処理を終了する。すなわち、この場合においては、運転者の走行意図が直進と判断されるので、第1回生制動目標スリップ率がそのまま保持され、制動力が最大となるように制御される。
On the other hand, when it is determined in step S306 that the first steering state is not detected, the
ステップS307において、ECU14は、左右後輪11a、11bのスリップ率が現在の操舵状態に応じて設定した第2回生制動目標スリップ率となるように、第1駆動/回生制動部12aおよび第2駆動/回生制動部12bの動作を制御する。そして、ECU14は、ステップS307を実行した後、一連の処理を終了する。
In step S307, the
このように、操舵状態に応じてスリップ率を多段階に変更することで、制動性能および回頭性能の両立が図れる。なお、回生制動トルクが発生する車輪(左右後輪11a、11b)に対してだけ、スリップ率を変更することで、運転者に対して違和感のない制動フィーリングを実現することが可能になる。
Thus, by changing the slip ratio in multiple stages according to the steering state, both braking performance and turning performance can be achieved. In addition, it becomes possible to implement | achieve the braking feeling without a sense of incongruity with respect to a driver | operator by changing a slip ratio only with respect to the wheel (right-and-left
以上、本実施の形態1によれば、車輪に加える回生制動トルクおよび摩擦制動トルクをそれぞれ独立して制御し、回生制動トルクが発生する車輪のスリップ率が、制動力が最大値となるスリップ率になるように制御することにより、車両の制動距離を従来と比べて短くすることができる。また、操舵状態を検出し、回生制動トルクが発生する車輪のスリップ率が、検出した操舵状態に対応した回生制動目標スリップ率になるように制御することで、運転者が要求する回頭性能を確保することが可能となり、従来の機械式アンチロックブレーキ制御では困難であった制動性能と回頭性能を両立することができる。 As described above, according to the first embodiment, the regenerative braking torque and the friction braking torque applied to the wheels are independently controlled, and the slip ratio of the wheel where the regenerative braking torque is generated is the slip ratio at which the braking force becomes the maximum value. By controlling so as to become, the braking distance of the vehicle can be shortened compared with the conventional one. In addition, by detecting the steering condition and controlling the slip ratio of the wheel that generates regenerative braking torque to be the regenerative braking target slip ratio corresponding to the detected steering condition, the turning performance required by the driver is secured. This makes it possible to achieve both braking performance and turning performance, which were difficult with conventional mechanical antilock brake control.
なお、本実施の形態1では、後輪2輪に電動機を配置する車両を例示して説明したが、例えば、4輪とも電動機を配置する車両やタイヤに電動機を埋め込んだインホイールモータに本発明を適用しても同様の効果を得ることが可能となる。 In the first embodiment, a vehicle in which an electric motor is disposed on two rear wheels has been described as an example. However, for example, the present invention is applied to an in-wheel motor in which an electric motor is embedded in a vehicle or a tire in which motors are disposed in all four wheels. Even if is applied, it is possible to obtain the same effect.
また、例えば、電動機を1つしか持たない車両においても、デフギアの設定により左右独立に制動トルクを加えることができれば、本発明を適用することが可能である。すなわち、本発明は、車輪に電動機による回生トルクを加えることが可能であるあらゆる車両に対して適用が可能である。 Further, for example, even in a vehicle having only one electric motor, the present invention can be applied if braking torque can be applied independently on the left and right sides by setting the differential gear. That is, the present invention can be applied to any vehicle that can apply regenerative torque by an electric motor to wheels.
また、本実施の形態1では、摩擦制動トルクを加える車輪のスリップ率が摩擦制動目標スリップ率になるように制御すると説明した。ここで、ブレーキキャリパおよびブレーキパッドの接触で摩擦制動力を加えるため、車輪のロックを検出すれば、ブレーキを解放するといったON/OFF動作になる制御動作例が多い。したがって、摩擦制動トルクを加える車輪に関しては、摩擦制動トルクの発生をON/OFFさせることで、スリップ率が摩擦制動目標スリップ率になるように制御しても同様の効果が得られる。このように制御することで、摩擦制動アルゴリズムを簡素化することが可能となり、実現性が容易となる。 Further, in the first embodiment, it has been described that the control is performed so that the slip ratio of the wheel to which the friction braking torque is applied becomes the friction braking target slip ratio. Here, since a friction braking force is applied by contact between the brake caliper and the brake pad, there are many control operation examples in which an ON / OFF operation is performed such that the brake is released if a wheel lock is detected. Therefore, regarding the wheel to which the friction braking torque is applied, the same effect can be obtained even if the slip ratio is controlled to be the friction braking target slip ratio by turning ON / OFF the generation of the friction braking torque. By controlling in this way, it becomes possible to simplify the friction braking algorithm, and the feasibility becomes easy.
また、本実施の形態1では、操舵状態の検出に対してハンドル角を用いた場合を例示したが、例えば、運転者の操舵トルクを用いても同様の効果が得られる。すなわち、運転者の操舵トルクは、操作したい方向にハンドルを操作するため運転者の意図をより忠実に表す信号として利用できる。このように、操舵トルク信号を用いることで、より精度よく操舵状態の検出が可能となる。 In the first embodiment, the case where the steering wheel angle is used for the detection of the steering state is exemplified. However, for example, the same effect can be obtained by using the steering torque of the driver. That is, the driver's steering torque can be used as a signal that more faithfully represents the driver's intention in order to operate the steering wheel in the desired direction. As described above, the steering state can be detected with higher accuracy by using the steering torque signal.
11a、11b 左右後輪、11c、11d 左右前輪、12a 第1駆動/回生制動部、12b 第2駆動/回生制動部、13 バッテリ、14 ECU(制御部)、15 ブレーキアクチュエータ、16a〜16d ブレーキキャリパ、17a〜17d 車輪速センサ、18 ハンドル、19 ハンドル角センサ(操舵状態検出部)。 11a, 11b Left and right rear wheels, 11c, 11d Left and right front wheels, 12a First drive / regenerative braking unit, 12b Second drive / regenerative braking unit, 13 Battery, 14 ECU (control unit), 15 Brake actuator, 16a-16d Brake caliper , 17a to 17d Wheel speed sensor, 18 steering wheel, 19 steering wheel angle sensor (steering state detection unit).
Claims (4)
前記バッテリから電力が供給されて車輪に駆動トルクを加えることで車輪を駆動させ、前記車輪に回生制動トルクを加えることで前記バッテリに回生電力を供給する駆動/回生制動部と、
前記車輪に摩擦制動トルクを加える摩擦制動部と、
車両のハンドル角の大きさに相当する操舵状態を検出する操舵状態検出部と、
運転者によるブレーキ操作があった際に、前記回生制動トルクおよび前記摩擦制動トルクを個別に加えることができる第1車輪と、前記摩擦制動トルクだけを加えることができる第2車輪とで構成される前記車輪の制動を、(車体速度−車輪速度)/車体速度として規定されるスリップ率に基づいて制御する制御部と、
を備える車両用制動装置であって、
前記制御部は、
前記第2車輪に対しては、前記ブレーキ操作に応じて、前記スリップ率が前記第2車輪のロックを防止する摩擦制動目標スリップ率となるように、前記摩擦制動部を介して前記摩擦制動トルクを加え、
前記第1車輪に対しては、前記ブレーキ操作に応じて、前記スリップ率が前記第1車輪のロックを防止する回生制動目標スリップ率となるように、前記駆動/回生制動部を介して前記回生制動トルクを加えるとともに、前記操舵状態検出部により検出された前記操舵状態に応じて、前記回生制動目標スリップ率を変更する
車両用制動装置。 A battery that charges and discharges power;
A drive / regenerative braking unit for supplying power from the battery to drive the wheel by applying a driving torque to the wheel, and supplying regenerative power to the battery by applying a regenerative braking torque to the wheel;
A friction braking portion for applying a friction braking torque to the wheel;
A steering state detector that detects a steering state corresponding to the size of the steering wheel angle of the vehicle;
When a brake operation is performed by the driver, the regenerative braking torque and the friction braking torque can be individually added to the first wheel, and the second wheel can be applied only with the friction braking torque. A control unit that controls braking of the wheel based on a slip ratio defined as (body speed−wheel speed) / body speed;
A vehicle braking device comprising:
The controller is
For the second wheel, the friction braking torque is applied via the friction braking unit so that the slip ratio becomes a friction braking target slip ratio for preventing the second wheel from being locked according to the brake operation. Add
With respect to the first wheel, the regenerative braking unit is configured to provide the regenerative braking target slip ratio to prevent the first wheel from being locked in accordance with the brake operation. A braking device for a vehicle that applies braking torque and changes the regenerative braking target slip ratio in accordance with the steering state detected by the steering state detector.
前記制御部は、前記第1車輪のトルク制御を行う際に、前記駆動/回生制動部を介して加えることのできる最大回生制動トルクを加えた状態でも前記回生制動目標スリップ率に達しない場合には、回生制動トルクだけではトルクが不足であると判断し、前記摩擦制動部を介して不足トルク分を前記摩擦制動トルクとして加えることで、前記スリップ率が前記摩擦制動目標スリップ率に達するように制御する
車両用制動装置。 The vehicle braking device according to claim 1,
The control unit, when performing the torque control of the first wheel, when the regenerative braking target slip ratio is not reached even when the maximum regenerative braking torque that can be applied via the drive / regenerative braking unit is applied. Determines that the torque is insufficient with only the regenerative braking torque, and adds the insufficient torque as the friction braking torque via the friction braking unit, so that the slip ratio reaches the friction braking target slip ratio. The braking device for the vehicle to be controlled.
前記バッテリの充電状態を検出するバッテリ状態検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記第1車輪のトルク制御を行う際に、前記バッテリ状態検出部により検出された前記充電状態に応じて、前記駆動/回生制動部を介して加える前記回生制動トルクを変更するともに、前記駆動/回生制動部を介して加えることのできる変更後の最大回生制動トルクを加えた状態でも前記回生制動目標スリップ率に達しない場合には、回生制動トルクだけではトルクが不足であると判断し、前記摩擦制動部を介して不足トルク分を前記摩擦制動トルクとして加えることで、前記スリップ率が前記摩擦制動目標スリップ率に達するように制御する
車両用制動装置。 The vehicle braking device according to claim 1,
A battery state detection unit for detecting a charge state of the battery;
The control unit changes the regenerative braking torque applied via the drive / regenerative braking unit according to the charging state detected by the battery state detection unit when performing torque control of the first wheel. In both cases, even if the maximum regenerative braking torque after change that can be applied via the drive / regenerative braking unit is applied and the regenerative braking target slip rate is not reached, the regenerative braking torque alone is insufficient. The vehicle braking device is configured to control the slip ratio to reach the friction braking target slip ratio by adding the insufficient torque as the friction braking torque through the friction braking section.
前記制御部は、前記操舵状態検出部により検出された前記操舵状態に応じて、検出値が大きいほど前記回生制動目標スリップ率が小さくなるように変更する
車両用制動装置。 The vehicle braking device according to any one of claims 1 to 3,
The control unit changes the regenerative braking target slip ratio so that the larger the detected value is, the smaller the detected value is, in accordance with the steering state detected by the steering state detection unit.
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