(57)【要約】【課題】  制動時のＡＢＳ動作において、オーバースリップを防止でき、最大限の制動特性を発揮できる車両の制駆動力制御装置を提供する。【解決手段】  車両の左右前輪１，３にそれぞれ接続された電動機２，４と、左右前輪１，３を機械的に制動する機械制動手段９と、制動中に左右前輪１，３のロック傾向に応じて左右前輪１，３の機械的制動力を制御するＡＢＳコントローラ７と、を有する車両の制駆動力制御装置において、ＡＢＳコントローラ７に、機械制動力制御手段による機械的制動力制御時、車輪速が車体速に追従するように電動機２，４の制駆動力を制御する電動機制駆動力制御手段を設けた。【選択図】      図１
2006025485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の左右駆動輪にそれぞれ接続された電動機と、
前記左右駆動輪を機械的に制動する機械制動手段と、
制動中に左右駆動輪のロック傾向に応じて左右駆動輪の機械的制動力を制御する機械制動力制御手段と、
を有する車両の制駆動力制御装置において、
前記機械制動力制御手段による機械的制動力制御時、車輪速が車体速に追従するように前記電動機の制駆動力を制御する電動機制駆動力制御手段を設けたことを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両の制駆動力制御装置において、
前記電動機制駆動力制御手段は、旋回外側の駆動輪と接続された電動機を駆動することを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両の制駆動力制御装置において、
ステアリング操舵角から車両の目標ヨーレートを算出する目標ヨーレート算出手段と、
車両の実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段と、
を設け、
前記電動機制駆動力制御手段は、前記目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて、旋回外側の駆動輪と接続された電動機を駆動することを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両の制駆動力制御装置において、
前記電動機制駆動力制御手段による電動機の駆動時、電動機に供給する電源電圧を高める高電圧供給手段を設けたことを特徴とする車両の制駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＢＳ動作時に機械的制動力と回生制動力を制御する車両の制駆動力制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動車両では、制動中に各車輪にロック傾向が検出された場合には、機械的制動力と回生制動力を同時に低減させるＡＢＳ動作期間に移行することにより、ロック傾向の抑制と制動距離の短縮化を図っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２９７４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術にあっては、電動機の回転数が高い定電力領域になると、回転数の増加に伴い電動機のトルク最大値が減少するため、高回転域では高トルクでの回生制動や駆動が行えず、低トルクで所定の時定数により回生制動や駆動が行われる。このため、総制動力の低減に対し所定の時定数による遅れが生じ、車輪が一時的に止まりかける状態となる、いわゆるオーバースリップが発生するおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、制動時のＡＢＳ動作において、オーバースリップを防止でき、最大限の制動特性を発揮できる車両の制駆動力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明では、
車両の左右駆動輪にそれぞれ接続された電動機と、
前記左右駆動輪を機械的に制動する機械制動手段と、
制動中に左右駆動輪のロック傾向に応じて左右駆動輪の機械的制動力を制御する機械制動力制御手段と、
を有する車両の制駆動力制御装置において、
前記機械制動力制御手段による機械的制動力制御時、車輪速が車体速に追従するように前記電動機の制駆動力を制御する電動機制駆動力制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にあっては、左右駆動輪がロック傾向となったとき、機械的制動力を制御しつつ、車輪速を車体速に合わせるように電動機の制駆動力を制御するため、オーバースリップの回避と、制動距離の短縮化をともに図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１，２に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００８】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車両の制駆動力制御装置を示す全体構成図である。
【０００９】
車両の駆動輪かつ操向輪である左右前輪１，３には、例えば、３相交流モータ等の電動機２，４が接続されている。これら電動機２，４は、電力変換器５から供給される電力で駆動される。電力変換器５は、直流電圧変換手段１１を介して直流電源１０に接続されている。
【００１０】
左右前輪１，３および左右後輪１２，１３には、車輪速を検出する車輪速センサ６がそれぞれ取り付けられており、各車輪速センサ６の出力は、ＡＢＳコントローラ７に接続されている。このＡＢＳコントローラ７の出力は、ＡＢＳアクチュエータ８および電力変換器５に接続されている。
【００１１】
左右前輪１，３および左右後輪１２，１３には、ブレーキ油圧により車輪に制動力を発生させる機械制動手段９がそれぞれ設けられている。各機械制動手段９は、ブレーキペダル１４の操作量に応じてマスタシリンダ１５が発生するブレーキ油圧が供給されるとともに、ＡＢＳアクチュエータ８が発生するブレーキ油圧が供給される。
【００１２】
ＡＢＳコントローラ７は、車輪速センサ６から入力される車輪の回転数に応じたパルス信号に基づいて、電動機２，４の制駆動力（回生制動力および駆動力）と、ＡＢＳアクチュエータ８による油圧制動力（機械的制動力）を協調制御する。通常の制動時には、主に電動機２，４を発電機として駆動させることにより、制動トルクを電気エネルギーとして直流電源１０に回収する。
【００１３】
ここで、直流電圧変換手段１１から直流電源１０へ電力が戻らないように阻止すると、電力変換器５の入力側電圧が高くなる。または、直流電圧変換手段１１により直流電源１０からの電力を昇圧して電力変換器５に供給することによっても、電力変換器５の入力側電圧を高くしても良い。そして、電力変換器５は、高電圧のＰＷＭを生成し、電動機２，４に印加する。
【００１４】
ＡＢＳコントローラ７は、車輪速センサ６の検出信号および車両の前後加速度に基づき推定車体速を算出し、この推定車体速と各車輪速センサ６の検出信号を元に実車輪速車体速との差を算出する。また、推定車体速における車輪の路面に対するグリップ力を確保することのできるスリップ率を実現可能な目標車輪速車体速差を算出する。
【００１５】
ＡＢＳコントローラ７は、算出した目標車輪速車体速差と実車輪速車体速差との差に基づいて、あらかじめ設定された制御マップから、回生制動力と油圧制動力を算出し、駆動輪１，３の総制動力を制御する。
【００１６】
また、ＡＢＳコントローラ７は、車輪速が目標車輪速を下回ったとき、ＡＢＳ動作を開始し、制御マップに基づいて機械制動手段９の油圧制動力を制御する（機械制動力制御手段に相当）とともに、車輪速を目標車輪速に追従させるよう電動機２，４の回生制動力（負の回生制動力を含む）を制御する（電動機制駆動力制御手段に相当）。なお、上述したように、このＡＢＳ動作時において、電動機２，４を力行させる場合には、電動機２，４に供給する電源電圧を高くする（高電圧供給手段に相当）。
【００１７】
次に、作用を説明する。
［ＡＢＳ動作時のオーバースリップ］
従来、車両の制動力制御装置として、特開平５−２７０３８７号公報、特開平１０−２９７４６２号公報、特許第３４３８２４３号公報等に記載の技術が知られている。これらの従来技術は、油圧により制動力を発生する油圧制動手段と、電動機の回生エネルギーにより制動力を発生する回生制動手段とを備えている。
【００１８】
上記制動力制御装置において、総制動力に対する油圧制動力と回生制動力は適切な配分となるように制御される。すなわち、回生制動力が一定に維持された状態で油圧制動が増減されることで制動力を制御したり、油圧制動力が一定に維持された状態で回生制動が増減されることで制動力を制御したり、あるいは両方を同時に増減することで制動力を制御している。
【００１９】
上記制動力制御装置は、車輪速および推定車体速をもとに油圧制動力と回生制動力を制御するＡＢＳコントローラが設けられている。ＡＢＳコントローラは、車輪速センサの検出信号および車両の前後加速度に基づき推定車体速を算出し、この推定車体速と各車輪速センサの検出信号から、タイヤ毎のスリップ率を算出する。そして、このスリップ率が所定の値となるように油圧制動力と回生制動力を制御する。
【００２０】
このため、上記従来例においては、油圧制動力および回生制動力により、制動距離を短くすることができる。また、ＡＢＳ動作時に操舵入力がされた場合であっても、車輪が回転することにより、車両の操舵を行うことができる。
【００２１】
ここで、車両が摩擦係数の低い路面（低μ路）を走行している場合は、高μ路に比べて制動力が小さくてもスリップ率が高くなり、車輪がロックしやすくなるため、広範囲の制御が必要であり、かつ、μが大きく変化するような場合には、制動力を速やかに変化させなければならない。
【００２２】
［油圧制動力のみを増減する場合］
ＡＢＳ動作時、回生制動力を一定に維持した状態で油圧制動を増減させ、総制動力を制御する場合、ＡＢＳが動作して制動力を低減する指令が発生されると、油圧制動力が低減され始め、車輪と路面との間の摩擦により車輪の回転力が増加するため、ある時間経過後の車輪速は、車体速まで復帰する。
【００２３】
つまり、車輪速は受動的に回復する構成のため、路面の摩擦係数μが小さい場合、ＡＢＳ動作を開始して制動力を低減しても車輪に十分な回転力が働かず、車輪がスリップ状態から直ぐに復帰しにくく、オーバースリップという、車輪が一時的に止まりかける状態を起こしてしまう事がある。この場合、ブレーキをかけてから停止するまでの制動距離が長くなる、あるいは、操舵入力に対し操向輪の操舵量が小さくなることにより、運転者に違和感を与える。
【００２４】
さらに、操舵入力がされた場合、車輪の回転方向が進行方向とずれることにより車輪の横方向に働く力が大きくなるため、タイヤのスリップ率が高くなり、制動力と操舵性がさらに低下する。
【００２５】
［回生制動力のみを増減する場合］
また、特開平５−２７０３８７号公報に記載の技術のように、ＡＢＳ動作時、回生制動を増減させて総制動力を制御する場合は、回生制動力を負側に制御することにより、積極的に車輪を回転させることが可能であり、車輪速を能動的に制御することができる。
【００２６】
しかしながら、油圧制動力が一定に維持された状態で回生制動力だけを減少させるためには、油圧制動力に抗して負の回生制動（＝力行）を行う必要があり、電動機に大きなトルクが必要となり、大型の電動機でなければ対応できない。つまり、小型の電動機においては、負の回生制動のトルクが小さいため、総制動力が低減されるには、所定の時定数を経なければならず、上述したオーバースリップを起こす要因となる。
【００２７】
［油圧制動力と回生制動力を同時に増減する場合］
特開平１０−２９７４６２号公報、特許第３４３８２４３号公報に記載の技術のように、油圧制動力と回生制動力を同時に増減する場合、油圧制動力を一定にした場合に比べて総制動力を低減しやすくなる。また、一般的な電動機の場合、低回転領域では大きなトルクを発生させることができるため、短時間での負の回生制動（＝力行）を行うことが可能である。
【００２８】
しかしながら、図２に示すように、電動機の回転数が高い定電力領域になると、回転数の上昇とともにトルクが減少するため、高回転域では高トルクによる回生制動や駆動ができず、低トルクで所定の時定数をもって回生制動や駆動を行うことになる。このため、電動機が高回転時にＡＢＳ動作で総制動力を低減するためには、時定数による遅れがあり、オーバースリップを起こす要因となる。
【００２９】
図３は、機械的制動力と回生制動力を同時に増減させる従来装置における、ＡＢＳ動作時の作用を示すタイムチャートであり、制動時の車輪速と車体速と油圧制動力と回生制動力と総制動力との対応を表したものである。なお、電動機は、回転数の高い定電力領域で駆動されていることとする。
【００３０】
時点t1で車輪速が目標車輪速を下回ると、ＡＢＳ動作が開始され、制動力減少の期間に移行している。このとき、機械的（油圧）制動力と回生制動力を同時に減少させることにより、総制動力を減少させているが、定電力領域では電動機のトルク最大値が小さいため、総制動力が低減されるためには所定の時定数による遅れがあり、オーバースリップが発生してしまう。
【００３１】
［制駆動力制御作用］
これに対し、実施例１では、ＡＢＳ動作中に機械制動手段９の油圧制動力を低減する期間において、車体速に車輪速が追従するように電動機２，４の制駆動力を制御することにより、ＡＢＳ動作による車輪速の低下を抑制でき、オーバースリップを防止することができる。
【００３２】
また、実施例１では、ＡＢＳ動作中に、電動機２，４に供給する電源電圧を高くするため、電動機の大型化を伴うことなく、モータの定トルク領域と定電力領域の全域にわたって、回生と制動とを素早く切り替えることができ、応答遅れに起因するオーバースリップを回避できる。
【００３３】
すなわち、電力変換器５の入力電圧が高電圧の状態になると、電動機２，４の回転数−トルク曲線は、図４に示されるごとく定電力領域の最大値が増加するため、電動機２，４は、従来の制限を超えた大きなトルク・電力の回生や力行を行うことができる。このため、回生制動の状態から力行に移動し、短時間に大きなトルクを発生することが可能となる。よって、回生制動の状態から速やかに所望の大きさの力行を行うことができる。
【００３４】
図５は、実施例１の制駆動力制御作用を示すタイムチャートであり、図５において、制動操作を行うと、ＡＢＳコントローラ７では、制動状態となった時点ｔ0で各制動力を供給し、これに伴い車輪速が減少し、車輪の加減速度が所定の車輪加減速度を下回ると保持期間へ移行する。
【００３５】
続いて、車輪速が目標車輪速を下回る時点ｔ1では、制動力減少の期間に移行する。この制動力減少期間では、油圧制動は単調に減少させるが、回生制動は制御マップから負側への駆動を行い、制動力減少期間の終了時である時点ｔ2には、再び回生制動に戻って保持期間へ移行する。
【００３６】
そして、車輪加減速度が所定値を上回る時点ｔ3になると、緩制動期間に移行し、回生制動力は保持または緩やかに増加され、続いて、車輪加減速度が所定値を下回る時点ｔ4以降は、一定の回生制動力を保持する保持期間に移行する。これを繰り返し、各タイヤのスリップ率が基準のスリップ率となるように制御する。
【００３７】
つまり、実施例１の回生制動力の制御によれば、単調に回生制動力を減少させるだけでなく、スリップを止めるような駆動力を発生させている。なお、ここで力行とは必ずしも車軸に駆動トルクが伝わることではなく、速やかに制動力(回生力)を低減させるために電動機２，４に電気的な力行電力を与えることである。
【００３８】
また、図３の時点t11〜時点t12に示したように、制動力が小さくなっているにもかかわらず、スリップが発生する場合には、図５の時点t11〜時点t12に示すように、電動機２，４に力行電力を与えることで、車軸に対する駆動力として現れ、オーバースリップを防止できる。
【００３９】
また、実施例１では、電動機２，４の回生制動力を可変して車輪速を車体速に追従させることにより、応答性の高い制御を実現している。ちなみに、機械的制動力（ブレーキ液圧）を可変して車輪速を車体速に追従させる制御を実施した場合、電動機２，４の電流値を変化させるのに対し、応答遅れが大きいため、所望の追従性が得られず、制動距離が長くなってしまう。これは、通常のＡＢＳ作動時において、機械的制動力の初回低減量を、応答性を考慮したフィードフォワード制御により設定していることからも明らかである。
【００４０】
次に、効果を説明する。
実施例１の車両の制駆動力制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。
【００４１】
(1) 電動機制駆動力制御手段は、ＡＢＳ動作で機械的制動力を低減する期間に車輪速を車体速に合わせるように電動機２，４の制駆動力を制御するため、オーバースリップを回避し、制動距離を短くするとともに、操舵性を向上することができる。また、機械的制動力を低減している期間に電動機を力行することにより、短い時間で効果的に車輪速を車体速に合わせることができる。
【００４２】
(2) 電動機制駆動力制御手段による電動機２，４の駆動時、電動機２，４に供給する電源電圧を高くする高電圧供給手段を設けたことにより、定電力領域で制限値を超えた大トルク・大電力を発生でき、全領域に渡って小型の電動機で瞬時に回生と駆動を切り替えることができるため、電動機２，４の応答遅れに起因するオーバースリップを防止できる。
【実施例２】
【００４３】
実施例２は、ＡＢＳ動作時に操舵入力が印加された場合、旋回外側の駆動輪と接続された電動機を駆動する例である。
【００４４】
図６は、実施例２の車両の制駆動力制御装置を示す全体構成図であり、図１に対し、ステアリング操舵角を検出する操舵角センサ１６と車両の実ヨーレートを検出するヨーレートセンサ（ヨーレート検出手段）１７を設けた点で実施例１と異なる。
【００４５】
実施例２のＡＢＳコントローラ７では、車輪速が目標車輪速を下回ったとき、実施例１と同様に、ＡＢＳ動作を開始し、目標車輪速車体速差と実車輪速車体速差との差に基づいて、制御マップから旋回内側の電動機に加える回生制動力を算出する。
【００４６】
さらに、実施例２では、ＡＢＳ動作時に操舵入力が印加された場合には、ヨーレートセンサ１７で検出された車両の実ヨーレートと、操舵角センサ１６で検出されたステアリング操舵角と車体速とから求まる（目標ヨーレート算出手段に相当）目標ヨーレートとの差を無くすように、旋回外側の電動機に加える駆動力を算出する。
【００４７】
次に、作用を説明する。
［制駆動力制御作用］
実施例２では、ＡＢＳ動作時、旋回外側の電動機を目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に応じて駆動するため、旋回外輪の車輪速が旋回内輪の車輪速よりも速くなる。よって、タイヤのスリップを防止しつつ、目標ヨーレートに応じた旋回性能を確保できる。
【００４８】
ちなみに、車両の操舵を補償する実施例２と類似する制御としては、旋回中に旋回外側の駆動輪を駆動し、旋回内側の駆動輪を制御することにより、車両の安定性を増す車両安定性制御が知られている。ところが、この車両安定性制御は、低μ路のカーブに進入したときなどに発生する車両の横滑りを抑制する制御であり、制御中の、特にＡＢＳ動作時における操舵を補償することはできない。
【００４９】
［制駆動力制御作用］
図７は、実施例２の制駆動力制御作用を示すタイムチャートであり、制動操作とともに操舵操作が行われると、制動状態となった時点ｔ0で各制動力が供給され、これに伴い車輪速が減少する。
【００５０】
時点t1で車輪速が目標車輪速を下回ると、制動力減少の期間に移行する。この制動力減少期間では機械的制動力は単調に減少されるが、回生制動は制御マップから算出される制動力制御が実施される。
【００５１】
続いて、実施例１と同様に、目標車輪速車体速差と実車輪速車体速差との差に基づいて、制御マップから旋回内輪に加える回生制動力が算出される。また、操舵入力が印加されると、ＡＢＳコントローラ７にはヨーレートセンサ１７からのヨーレート信号が入力され、ステアリング操舵角から算出される目標ヨーレートとの差が算出される。そして、この差に基づき制御マップから旋回外輪に加える駆動力が算出される。
【００５２】
上記算出された制駆動力を左右それぞれの駆動輪１，３に印加し、制動力減少期間の終了時である時点t2には、再び回生制動に戻り、保持期間へ移行する。以降は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。
【００５３】
なお、実施例２にあっては、旋回外側の電動機の回生制動力は、図７に示すように、操舵操作を補助する目的で駆動力が与えられるため、旋回外輪は力行電力が駆動力として現れている。
【００５４】
次に、効果を説明する。
実施例２の車両の制駆動力制御装置にあっては、実施例１の効果(1)，(2)に加え、以下に列挙する効果が得られる。
【００５５】
(3) 電動機制駆動力制御手段は、ＡＢＳが動作し、かつ、操舵入力が印加された場合、ＡＢＳ動作により制動力を低減する期間に旋回外側の電動機を駆動させるため、旋回外側の車輪速を旋回内側の車輪速より速くすることができるため、ロック傾向を抑制しつつ、高い旋回応答性を確保できる。
【００５６】
(4) 電動機制駆動力制御手段は、目標ヨーレートと実ヨーレートとの偏差を無くすように旋回外側の電動機を駆動させるため、目標ヨーレートに応じた最適な車両挙動が得られる。
【００５７】
（他の実施例）
以上、本発明の車両の制駆動力制御装置を実施例１，２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、各実施例に限られるものではなく、例えば、実施例１，２では、前輪が駆動輪と操向輪とを兼ねた例を示したが、本願の主旨に沿うものであれば、全ての車輪が駆動輪であっても良いし、駆動輪が非操向輪であっても良い。
【００５８】
実施例２では、車両の実ヨーレートを検出するヨーレート検出手段としてヨーレートセンサを設けた例を示したが、左右電動機の駆動力差（トルク差）とスリップ率等から車両重心位置のヨーレートを推定しても良い。また、操舵角センサを設けず、左右電動機の回転数差とスリップ率からステアリング操舵角を推定する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１の車両の制駆動力制御装置を示す全体構成図である。
【図２】従来例の問題を示す説明図である。
【図３】従来装置の作用を示すタイムチャートである。
【図４】実施例１の定電力領域における電動機トルク増大作用を示す説明図である。
【図５】実施例１の制駆動力制御作用を示すタイムチャートである。
【図６】実施例１の車両の制駆動力制御装置を示す全体構成図である。
【図７】実施例２の制駆動力制御作用を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１  左前輪
２  電動機
３  右前輪
４  電動機
５  電力変換器
６  車輪速センサ
７  ＡＢＳコントローラ
８  ＡＢＳアクチュエータ
９  機械制動手段
１０  直流電源
１１  直流電圧変換手段
１２  左後輪
１３  右後輪
１４  ブレーキペダル
１５  マスタシリンダ
【図１】
2006025485.tif 000003
【図２】
2006025485.tif 000004
【図３】
2006025485.tif 000005
【図４】
2006025485.tif 000006
【図５】
2006025485.tif 000007
【図６】
2006025485.tif 000008
【図７】
2006025485.tif 000009