(57)【要約】      （修正有）【課題】摩擦ブレーキの応答速度が制限されることなく、電気モータの制御と摩擦ブレーキの制御との干渉が生じない自動車の制動装置を提供する。【解決手段】摩擦ブレーキ１３のブレーキトルクを測定するブレーキトルク測定器１４を電気モータ７で駆動する各駆動輪毎にそれぞれ設ける。回生制御手段３は、指令される各輪の制動トルク目標値を、各摩擦ブレーキ１３のブレーキトルク目標値と、電気モータ７のモータトルク目標値とに分配する目標トルク分配器１８と、分配したモータトルク目標値に一致するように電気モータ７をフィードバック制御するフィードバック制御部１９とを有する。目標トルク分配器１８は、それぞれの車輪のブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値を、制動トルク目標値から減算することで、電気モータ７のモータトルク目標値を算出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動輪を駆動する一または複数の電気モータに回生制動を行わせる回生制御手段と、ブレーキロータと接触して各車輪に制動力を発生させる摩擦ブレーキとを備えた自動車の制動装置において、
前記摩擦ブレーキのブレーキトルクを測定するブレーキトルク測定器を電気モータで駆動する各駆動輪にそれぞれ設け、
前記回生制御手段は、
この回生制御手段よりも上位の制御手段から指令される各輪の制動トルク目標値を、前記各摩擦ブレーキのブレーキトルク目標値と、前記電気モータのモータトルク目標値とに分配する目標トルク分配器と、
この目標トルク分配器で分配したモータトルク目標値に一致するように前記電気モータをフィードバック制御するフィードバック制御部とを有し、
前記目標トルク分配器は、それぞれの車輪の前記ブレーキトルク測定器で測定したブレーキトルクの測定値を、各輪の前記制動トルク目標値から減算することで、前記電気モータのモータトルク目標値を算出することを特徴とする自動車の制動装置。
【請求項２】
車両の駆動輪を駆動する一または複数の電気モータに回生制動を行わせる回生制御手段と、ブレーキロータと接触して各車輪に制動力を発生させる摩擦ブレーキとを備えた自動車の制動装置において、
前記摩擦ブレーキのブレーキトルクを測定するブレーキトルク測定器を電気モータで駆動する各駆動輪にそれぞれ設け、
前記回生制御手段は、
この回生制御手段よりも上位の制御手段から指令される各輪の制動トルク目標値を、前記各摩擦ブレーキのブレーキトルク目標値と、前記電気モータのモータトルク目標値とに分配する目標トルク分配器と、
この目標トルク分配器で分配したモータトルク目標値に一致するように前記電気モータをフィードバック制御するフィードバック制御部とを有し、
前記ブレーキトルク測定器で測定したブレーキトルクの測定値が、前記目標トルク分配器で分配したブレーキトルク目標値に一致するように前記摩擦ブレーキをフィードバック制御する摩擦ブレーキ制御装置を設けたことを特徴とする自動車の制動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の自動車の制動装置において、前記目標トルク分配器は、前記摩擦ブレーキの応答周波数に対して定められたカットオフ周波数以上の周波数成分を除去するローパスフィルタを用いて、前記ブレーキトルク目標値を出力する自動車の制動装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載に自動車の制動装置において、前記目標トルク分配器は、各輪の前記制動トルク目標値に、１または１より小さい係数を乗算した値で、且つ、前記電気モータの最大出力または最大トルクを超えないモータトルク目標値となるように、ブレーキトルク目標値を出力する自動車の制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、駆動輪に電気モータを備えた自動車に制動装置に関し、例えば、油圧駆動等による摩擦ブレーキの制動力と、電気モータによる制動力または駆動力との協調による制動力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気モータを駆動源とする電気自動車において、油圧駆動等による摩擦ブレーキの制動力と、電気モータによる制動力または駆動力との協調により制動力を調整する制御装置が提案されている。
電気モータは、電流と電圧の値から発生している駆動力または制動力を精度良く推定できる。また電気モータは、油圧駆動等の摩擦ブレーキに比べて応答性も良い。電気モータと摩擦ブレーキとの協調制御として、例えば、アンチロックブレーキシステムに適用した制御方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９７２５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の従来例では、制動トルク目標値から電気モータのモータトルク目標値を減算することで、摩擦ブレーキのブレーキトルク指令値を定め、摩擦ブレーキのブレーキトルクをフィードバック制御している。また、摩擦ブレーキのフィードバック制御の応答速度を、電気モータのフィードバック制御の応答速度よりも遅くすることで、制御の干渉が生じないようにしている。そのために摩擦ブレーキの応答速度が制限されるおそれがあり、また摩擦ブレーキのフィードバック制御の応答速度を上げると、制御の干渉が生じるおそれがある。
【０００５】
この発明の目的は、摩擦ブレーキの応答速度が制限されることなく、電気モータの制御と摩擦ブレーキの制御との干渉が生じない自動車の制動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明における第１の発明の自動車の制動装置は、車両の駆動輪６を駆動する一または複数の電気モータ７に回生制動を行わせる回生制御手段３と、ブレーキロータ１０と接触して各車輪６に制動力を発生させる摩擦ブレーキ１３とを備えた自動車の制動装置において、
前記摩擦ブレーキ１３のブレーキトルクを測定するブレーキトルク測定器１４を電気モータ７で駆動する各駆動輪にそれぞれ設け、
前記回生制御手段３は、
この回生制御手段３よりも上位の制御手段２０から指令される各輪の制動トルク目標値を、前記各摩擦ブレーキ１３のブレーキトルク目標値と、前記電気モータ７のモータトルク目標値とに分配する目標トルク分配器１８と、
この目標トルク分配器１８で分配したモータトルク目標値に一致するように前記電気モータ７をフィードバック制御するフィードバック制御部１９とを有し、
前記目標トルク分配器１８は、それぞれの車輪６の前記ブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値を、各輪の前記制動トルク目標値から減算することで、前記電気モータ７のモータトルク目標値を算出することを特徴とする。
前記ブレーキトルク測定器１４は、例えば、ブレーキキャリパ１６の取付け部１７やその周辺部の変形量を測定する歪センサ等からなる。
前記上位の制御手段２０は、例えば、アンチロックブレーキ制御装置や横滑り防止制御装置等に相当する。
前記ブレーキトルク目標値は、例えば、各輪の制動トルク目標値の約８割〜約９割に設定しても良い。
【０００７】
この構成によると、目標トルク分配器１８は、上位の制御手段２０から指令される各輪の制動トルク目標値を、ブレーキトルク目標値とモータトルク目標値とに分配する。フィードバック制御部１９は、例えば、電気モータ７の電流を電流センサ２２等で測定し、この電流測定値に比例関係にあるモータトルクが、目標トルク分配器１８で分配したモータトルク目標値に一致するように電気モータ７をフィードバック制御する。
【０００８】
目標トルク分配器１８は、それぞれの車輪６のブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値を、各輪の制動トルク目標値から減算することで、電気モータ７のモータトルク目標値を算出する。目標トルク分配器１８は、摩擦ブレーキ１３の応答性に応じたブレーキトルク目標値に設定する。このブレーキトルク目標値に一致するようなフィードバック制御を行わず、ブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値を、モータトルク目標値の算出のみに使用する。このため、電気モータ７の制御と摩擦ブレーキ１３の制御との干渉が生じず、且つ、摩擦ブレーキ１３の応答速度に適した制御を行うことができる。
【０００９】
この発明における第２の発明の自動車の制動装置は、車両の駆動輪６を駆動する一または複数の電気モータ７に回生制動を行わせる回生制御手段３と、ブレーキロータ１０と接触して各車輪６に制動力を発生させる摩擦ブレーキ１３とを備えた自動車の制動装置において、
前記摩擦ブレーキ１３のブレーキトルクを測定するブレーキトルク測定器１４を各車輪毎にそれぞれ設け、
前記回生制御手段３は、
この回生制御手段３よりも上位の制御手段２０から指令される各輪の制動トルク目標値を、前記各摩擦ブレーキ１３のブレーキトルク目標値と、前記電気モータ７のモータトルク目標値とに分配する目標トルク分配器１８と、
この目標トルク分配器１８で分配したモータトルク目標値に一致するように前記電気モータ７をフィードバック制御するフィードバック制御部１９とを有し、
前記ブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値が、前記目標トルク分配器１８で分配したブレーキトルク目標値に一致するように前記摩擦ブレーキ１３をフィードバック制御する摩擦ブレーキ制御装置５を設けたことを特徴とする。
前記ブレーキトルク測定器１４は、例えば、ブレーキキャリパ１６の取付け部１７やその周辺部の変形量を測定する歪センサ等からなる。
前記上位の制御手段２０は、例えば、アンチロックブレーキ制御装置や横滑り防止制御装置等に相当する。
前記ブレーキトルク目標値は、例えば、各輪の制動トルク目標値の約８割〜約９割に設定しても良い。
【００１０】
この構成では、モータトルク目標値の算出に、ブレーキトルクの測定値を使用しない。この構成によると、目標トルク分配器１８は、上位の制御手段２０から指令される各輪の制動トルク目標値を、ブレーキトルク目標値とモータトルク目標値とに分配する。この目標トルク分配器１８では、例えば、各輪の制動トルク目標値から摩擦ブレーキ１３のブレーキトルク目標値を減算することで、電気モータ７のモータトルク目標値を算出する。
【００１１】
フィードバック制御部１９は、例えば、電気モータ７の電流を電流センサ２２等で測定し、この電流測定値に比例関係にあるモータトルクが、目標トルク分配器１８で分配したモータトルク目標値に一致するように電気モータ７に供給する電圧をフィードバック制御する。
摩擦ブレーキ制御装置５は、ブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値が、分配したブレーキトルク目標値に一致するように、摩擦ブレーキ１３のブレーキトルクをフィードバック制御する。
このように、電気モータ７のモータトルク、摩擦ブレーキ１３のブレーキトルクをそれぞれ独立して制御することができる。特に、ブレーキトルク測定器１４で測定した測定値がブレーキトルク目標値に一致するように、摩擦ブレーキ１３のブレーキトルクをフィードバック制御しているため、ブレーキトルクを精度良く制御することができる。このため、電気モータ７の制御と摩擦ブレーキ１３の制御との干渉が生じず、且つ、摩擦ブレーキ１３の応答速度に適した制御を行うことができる。
【００１２】
前記目標トルク分配器１８は、前記摩擦ブレーキ１３の応答周波数に対して定められたカットオフ周波数以上の周波数成分を除去するローパスフィルタＬＰＦを用いて、前記ブレーキトルク目標値を出力するものとしても良い。
前記カットオフ周波数は、例えば、実験やシミュレーション等の結果より定められる。このようにローパスフィルタを用いて、ブレーキトルク目標値を出力することで、摩擦ブレーキ１３の応答速度に適した制御を精度良く行うことができる。
【００１３】
前記目標トルク分配器１８は、各輪の前記制動トルク目標値に、１または１より小さい係数を乗算した値で、且つ、前記電気モータ７の最大出力または最大トルクを超えないモータトルク目標値となるように、ブレーキトルク目標値を出力しても良い。電気モータ７の制動力を発生させるとき回生ブレーキを用いることで発電できる。このため、電気モータ７の発電量を大きくしていわゆる電費を稼ぎたい場合には、モータトルク目標値を大きくするのが良い。
【発明の効果】
【００１４】
この発明における第１の発明の自動車の制動装置は、車両の駆動輪を駆動する一または複数の電気モータに回生制動を行わせる回生制御手段と、ブレーキロータと接触して各車輪に制動力を発生させる摩擦ブレーキとを備えた自動車の制動装置において、前記摩擦ブレーキのブレーキトルクを測定するブレーキトルク測定器を電気モータで駆動する各駆動輪にそれぞれ設け、前記回生制御手段は、この回生制御手段よりも上位の制御手段から指令される各輪の制動トルク目標値を、前記各摩擦ブレーキのブレーキトルク目標値と、前記電気モータのモータトルク目標値とに分配する目標トルク分配器と、この目標トルク分配器で分配したモータトルク目標値に一致するように前記電気モータをフィードバック制御するフィードバック制御部とを有し、前記目標トルク分配器は、それぞれの車輪の前記ブレーキトルク測定器で測定したブレーキトルクの測定値を、各輪の前記制動トルク目標値から減算することで、前記電気モータのモータトルク目標値を算出するため、摩擦ブレーキの応答速度が制限されることなく、電気モータの制御と摩擦ブレーキの制御との干渉が生じないようにすることができる。
【００１５】
この発明における第２の発明の自動車の制動装置は、車両の駆動輪を駆動する一または複数の電気モータに回生制動を行わせる回生制御手段と、ブレーキロータと接触して各車輪に制動力を発生させる摩擦ブレーキとを備えた自動車の制動装置において、前記摩擦ブレーキのブレーキトルクを測定するブレーキトルク測定器を電気モータで駆動する各駆動輪にそれぞれ設け、前記回生制御手段は、この回生制御手段よりも上位の制御手段から指令される各輪の制動トルク目標値を、前記各摩擦ブレーキのブレーキトルク目標値と、前記電気モータのモータトルク目標値とに分配する目標トルク分配器と、この目標トルク分配器で分配したモータトルク目標値に一致するように前記電気モータをフィードバック制御するフィードバック制御部とを有し、前記ブレーキトルク測定器で測定したブレーキトルクの測定値が、前記目標トルク分配器で分配したブレーキトルク目標値に一致するように前記摩擦ブレーキをフィードバック制御する摩擦ブレーキ制御装置を設けたため、摩擦ブレーキの応答速度が制限されることなく、電気モータの制御と摩擦ブレーキの制御との干渉が生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る制動装置を適用した自動車の概略構成を示す図である。
【図２】同制動装置の摩擦ブレーキ等を概略示す断面図である。
【図３】同制動装置の制御系のブロック図である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係る制動装置を適用した自動車の概略構成を示す図である。
【図５】同制動装置の制御系のブロック図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る制動装置を適用した自動車の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
この発明の第１の実施形態に係る自動車の制動装置を図１ないし図３と共に説明する。
この実施形態の制動装置は、図１に示すように、４輪全てにインホイールモータ駆動装置１を備えた４輪駆動式の電気自動車２に搭載される。この電気自動車２の制動装置は、回生制御手段３と、複数（この例では４つ）の摩擦ブレーキユニット４と、摩擦ブレーキ制御装置５とを有する。回生制御手段３は、駆動輪６を駆動する複数（この例では４つ）の電気モータ７に回生制動を行わせる。
【００１８】
図２に示すように、各インホイールモータ駆動装置１は、それぞれ、前記電気モータ７、減速機８、および車輪用軸受９を有し、これらの一部または全体が車輪内に配置される。電気モータ７の回転は、減速機８および車輪用軸受９を介して駆動輪６に伝達される。車輪用軸受９のハブ輪９ａのフランジ部にはブレーキロータ１０が固定され、同ブレーキロータ１０は駆動輪（車輪）６と一体に回転する。電気モータ７は、例えば、ロータ７ａのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータである。この電気モータ７は、ハウジング１１に固定したステータ７ｂと、回転出力軸１２に取り付けたロータ７ａとの間にラジアルギャップを設けたモータである。
【００１９】
４つの駆動輪６にはそれぞれ摩擦ブレーキユニット４が設けられる。各摩擦ブレーキユニット４は、摩擦ブレーキ１３と、ブレーキトルク測定器１４とを有する。摩擦ブレーキ１３は、ブレーキパッド１５と、図示外の油圧ピストンと、これらブレーキパッド１５および油圧ピストンを支持するブレーキキャリパ１６とを有する。ハウジング１１のアウトボード側端に設けられた取付け部１７に、ブレーキキャリパ１６が固定される。摩擦ブレーキ１３は、ブレーキパッド１５をブレーキロータ１０に接触させて各車輪６に制動力を発生させる。摩擦ブレーキ１３は、前記油圧ピストンの代わりに電動モータを使った機構であっても良い。
【００２０】
ブレーキトルク測定器１４は、摩擦ブレーキ１３のブレーキトルクを測定する測定器であって、例えば、取付け部１７に設けられる歪センサを含む。この歪センサは、取付け部１７やこの取付け部１７の周辺部の変形量を測定し、この変形量に基づき求められたブレーキトルク測定値を出力する。歪センサの変形量とブレーキトルクとの関係は、例えば、実験やシミュレーション等により図示外の関係設定手段に設定され、ブレーキトルク測定器１４は、歪センサの変形量を前記関係設定手段に照合してブレーキトルク測定値を出力する。
【００２１】
図１に示すように、回生制御手段３は、目標トルク分配器１８と、電気モータ制御装置１９とを有する。目標トルク分配器１８は、回生制御手段３よりも上位の制御手段である上位コントローラ２０から指令される各輪の制動トルク目標値を、各摩擦ブレーキ１３のブレーキトルク目標値と、電気モータ７のモータトルク目標値とに分配する。上位コントローラ２０は、例えば、アンチロックブレーキ制御装置や横滑り防止制御装置等に相当するが、これらに限定されるものではない。
【００２２】
図３は、この制動装置の制御系のブロック図である。目標トルク分配器１８は、ローパスフィルタＬＰＦと、ブレーキトルク目標値演算器２１とを有する。ローパスフィルタＬＰＦは、摩擦ブレーキ１３の応答周波数に対して定められたカットオフ周波数以上の周波数成分を除去し、前記カットオフ周波数未満の低周波成分を抽出する。このようにローパスフィルタＬＰＦを用いて、ブレーキトルク目標値を出力することで、摩擦ブレーキ１３の応答速度に適した制御を精度良く行える。
【００２３】
ブレーキトルク目標値演算器２１は、各輪の前記制動トルク目標値に対して「１」または「１より小さい係数」を乗算した値で、且つ、電気モータ７の最大出力または最大トルクを超えないモータトルク目標値となるように、ブレーキトルク目標値を出力する。電気モータ７の制動力を発生させるとき回生ブレーキを用いることで発電できる。このため、電気モータ７の発電量を大きくしていわゆる電費を稼ぎたい場合には、モータトルク目標値を大きくするのが良い。ブレーキトルク目標値演算器２１は、例えば、各輪の制動トルク目標値の約８割〜約９割に設定しても良い。
【００２４】
この目標トルク分配器１８は、各輪の制動トルク目標値から、それぞれの車輪のブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値を減算することで、電気モータ７のモータトルク目標値を算出する。また目標トルク分配器１８は、電気モータ７が複数の駆動輪を駆動する場合、電気モータ７のモータトルク目標値として、電気モータ７が駆動する駆動輪それぞれで算出されたモータトルク目標値の和を出力する。このモータトルク目標値は、フィードバック制御部である電気モータ制御装置１９に入力される。電気モータ制御装置１９は、例えば、電流センサ２２で測定した電気モータ７の電流測定値を用いて、前記モータトルク目標値に一致するように、各電気モータ７に供給する電圧をフィードバック制御する。
【００２５】
以上説明した自動車の制動装置によると、目標トルク分配器１８は、上位コントローラ２０から指令される各輪の制動トルク目標値を、ブレーキトルク目標値とモータトルク目標値とに分配する。目標トルク分配器１８は、それぞれの車輪６のブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値を、各輪の制動トルク目標値から減算することで、電気モータ７のモータトルク目標値を算出する。
【００２６】
目標トルク分配器１８は、摩擦ブレーキ１３の応答性に応じたブレーキトルク目標値に設定する。このブレーキトルク目標値に一致するようなフィードバック制御を行わず、ブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値を、モータトルク目標値の算出のみに使用する。このため、電気モータ７の制御と摩擦ブレーキ１３の制御との干渉が生じず、且つ、摩擦ブレーキ１３の応答速度に適した制御を行うことができる。
【００２７】
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２８】
図４は、第２の実施形態に係る制動装置を適用した自動車の概略構成を示す図であり、図５は、同制動装置の制御系のブロック図である。図４および図５に示すように、この第２の実施形態では、モータトルク目標値の算出に、ブレーキトルク測定値を使用しない。この実施形態の摩擦ブレーキ制御装置５は、ブレーキトルク測定器１４で測定したブレーキトルクの測定値が、目標トルク分配器１８で分配したブレーキトルク目標値に一致するように摩擦ブレーキ１３をフィードバック制御する。
【００２９】
目標トルク分配器１８では、各輪の制動トルク目標値から、摩擦ブレーキ１３のブレーキトルク目標値を減算することで、電気モータ７のモータトルク目標値を算出する。フィードバック制御部である電気モータ制御装置１９は、電気モータ７の電流を電流センサ２２で測定し、この電流測定値に比例関係にあるモータトルクが、前記モータトルク目標値に一致するように、電気モータ７に供給する電圧をフィードバック制御する。
このように、電気モータ７のモータトルク、摩擦ブレーキ１３のブレーキトルクをそれぞれ独立して制御することができる。このため、電気モータ７の制御と摩擦ブレーキ１３の制御との干渉が生じず、且つ、摩擦ブレーキ１３の応答速度に適した制御を行うことができる。
【００３０】
その他の実施形態として、前記インホイールモータ駆動装置に限らず、図６（ａ）に示すように、車体側に電気モータ７を設け、この電気モータ７を左右の車輪６，６をジョイントで結合した所謂オンボードタイプとしても良い。左右輪に任意配分でトルクを分配可能な図示しないモータトルク配分手段を設けていても良い。また四輪駆動に限らず、前輪または後輪のいずれか一方のみを駆動しても良い。
【００３１】
図６（ａ）の場合、目標トルク分配器は、例えば、第１の実施形態と同様に、電気モータ７が駆動する駆動輪それぞれの制動トルク目標値からブレーキトルクの測定値を減算した値の和を、電気モータ７のモータトルク目標値として出力し、電気モータ制御装置は、このモータトルク目標値に一致するように、電気モータ７に供給する電圧をフィードバック制御する。各駆動輪でのモータトルク目標値が異なる場合、電気モータ７のモータトルクを前記モータトルク配分手段で分配しても良い。
【００３２】
図６（ｂ）に示すように、前後輪のいずれか一方を電気モータ７で駆動される駆動輪６とし、前後輪のいずれか他方を内燃機関２３によって駆動される駆動輪６とを組み合わせた所謂ハイブリッド型の駆動方式にしても良い。
インホイールモータ駆動装置の減速機は、例えば、サイクロイド式の減速機、遊星減速機、２軸並行減速機、その他の減速機を適用可能であり、また、減速機を採用しない所謂ダイレクトモータタイプであってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
２…電気自動車（車両）
３…回生制御手段
５…摩擦ブレーキ制御装置
６…駆動輪
７…電気モータ
１０…ブレーキロータ
１３…摩擦ブレーキ
１４…ブレーキトルク測定器
１８…目標トルク分配器
１９…電気モータ制御装置（フィードバック制御部）
２０…上位コントローラ（上位の制御手段）
２１…ブレーキトルク目標値演算器
ＬＰＦ…ローパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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