(57)【要約】  本発明は、駆動輪、ブレーキ（６０、７０）、制動時に発生するエネルギーの回収手段（１０）、および駆動輪から回収手段へトルク伝達ラインを備える自動車車両の制御方法であって、ａ）制動指示（Ｃｓ）および自動車車両の動的特徴の取得ステップと、ｂ）ステップａ）で取得した制動指示および動的特徴に応じて計算される制御指令（Ｃｍ）に基づく前記回収手段の制御ステップと、ｃ）ステップａ）で取得した制動指示および動的特徴に応じて計算される制御指令（Ｃｆ）に基づくブレーキの制御ステップとを含む制御方法に関する。本発明によれば、ステップｂ）では、前記エネルギー回収手段（１０）の制御指令は、トルク伝達ラインの共振周波数の周辺で制動指示の振幅が減衰されるように前記制動指示をフィルタリングする予防型フィルタ１００によって計算される。
2014507923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪（４０）、ブレーキ（６０、７０）、制動時に発生するエネルギーの回収手段（１０）、および前記駆動輪（４０）から前記回収手段（１０）へのトルク伝達ライン（２０）を備える自動車車両（１）の制御方法であって、
ａ）制動指示（Ｃｓ）および前記自動車車両（１）の少なくとも１つの動的特徴の取得ステップと、
ｂ）前記ステップａ）で取得した前記制動指示（Ｃｓ）および前記動的特徴に応じて計算される制御指令（Ｃｍ）に基づく前記回収手段（１０）の制御ステップと、
ｃ）前記ステップａ）で取得した前記制動指示（Ｃｓ）および前記動的特徴に応じて計算される制御指令（Ｃｆ）に基づく前記ブレーキ（６０、７０）の制御ステップと
を含む制御方法において、
前記ステップｂ）で、前記回収手段（１０）の前記制御指令（Ｃｍ）が、前記トルク伝達ライン（２０）の共振周波数の周辺で前記制動指示（Ｃｓ）の振幅が減衰されるように前記制動指示（Ｃｓ）をフィルタリングする予防型フィルタ（１００）を用いて計算されることを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記ステップａ）で、前記回収手段（１０）の出力パラメータ（ωｍ）の値を取得し、前記ステップｂ）で、その回収手段（１０）の前記制御指令（Ｃｍ）が、前記トルク伝達ライン（２０）の振動が緩和されるように前記出力パラメータ（ωｍ）をフィルタリングする矯正型フィルタ（１１０）を用いて計算される、請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記回収手段が電動機（１０）からなり、前記出力パラメータが前記電動機（１０）の回転数（ωｍ）からなる、請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記矯正型フィルタ（１１０）が
【数１】
2014507923.tif 000005
の形をとる、請求項２または３に記載の制御方法。
【請求項５】
前記予防型フィルタ（１００）がローパスフィルタである、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記予防型フィルタ（１００）が信号の導関数を飽和させるフィルタである、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項７】
前記ステップｃ）で、前記ブレーキ（６０、７０）の前記制御指令（Ｃｆ）が、前記制動指示（Ｃｓ）と前記回収手段（１０）の前記制御指令（Ｃｍ）との差から導き出される、請求項１から６のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項８】
前記ステップａ）で、前記制動指示（Ｃｓ）が、前記自動車車両（１）の前記ブレーキペダル（８０）の位置もしくはそのブレーキペダル（８０）にかかる力、または前記ブレーキペダル（８０）の位置の導関数もしくはそのブレーキペダル（８０）にかかる力の導関数に応じて決定される、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項９】
−  駆動輪（４０）と、
−  ブレーキ（６０、７０）と、
−  自動車車両（１）の制動時に発生するエネルギーの回収手段（１０）と、
−  前記駆動輪（４０）から前記回収手段（１０）へのトルク伝達ライン（２０）と
を備える自動車車両（１）であって、
前記請求項１から８のいずれか一項に記載の制御方法を実施するようにプログラムされた制御ユニットを備えることを特徴とする自動車車両（１）。
【請求項１０】
前記回収手段（１０）が電動機（１０）からなる、請求項９に記載の自動車車両（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的には、自動車車両の制動装置の制御に関する。
【０００２】
本発明は、駆動輪、ブレーキ、自動車車両の制動時に発生するエネルギーの回収手段、および駆動輪から回収手段へのトルク伝達ラインを備える自動車車両に適用される。
【０００３】
本発明は、より詳細には、その自動車車両の制御方法であって、
ａ）制動指示および自動車車両の動的特徴（速度、加速度、車輪の角速度、原動機回転数など）の取得ステップと、
ｂ）ステップａ）で取得した制動指示および動的特徴に応じて計算される制御指令に基づく前記回収手段の制御ステップと、
ｃ）ステップａ）で取得した制動指示および動的特徴に応じて計算される制御指令に基づくブレーキの制御ステップと
を含む制御方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
前述のタイプの自動車車両にあっては、回収手段はブレーキを補完する形で設けられている。そのため、回収手段は、単に車両を制動することができるだけでなく、車両の制動によって発生するエネルギーの一部をその後で利用するために蓄えることもできる。
【０００５】
それにより、この回収手段は車両のエネルギー消費量も、ブレーキパッドの損耗も少なくすることができる。
【０００６】
しかし、残念なことに、このタイプの車両では、制動時、駆動輪に伝達されるトルクの振動現象が認められ、そのために、車両の搭乗者の快適性や車両のパワートレインの要素の損耗に影響するギクシャクした動きを生じる。
【０００７】
この振動は、構成要素であるそれぞれの装置がゼロでない剛性と緩和能力とを持つために、伝達されるトルクや数々の構成要素の経年化によって様々な振幅および周波数で変形（ねじり、たわみ、引張り、圧縮）するトルク伝達ラインに由来するものである。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、車両の搭乗者の快適性を損なうギクシャクした動きを減らすため、運転者から発せられる制動指示のフィルタリング（広い意味で）を提案するものである。
【０００９】
より具体的には、本発明では、冒頭で定義したような制御方法において、ステップｂ）で、前記回収手段の制御指令が、とりわけトルク伝達ラインの共振周波数の周辺で前記制動指示の振幅が減衰されるように前記制動指示をフィルタリングする予防型フィルタを用いて計算される制御方法を提案する。
【００１０】
トルク伝達ラインの挙動を周波数との関係で調べてみると、このトルク伝達ラインは、ギクシャクした動きの原因である主共振周波数を有していることがわかる。
【００１１】
そこで、本発明を用いることにより、回収手段の制御指令は、トルク伝達ラインがその共振周波数近傍の周波数で全く、またはほとんど励起されないように計算される。
【００１２】
それにより、車両の制動時に搭乗者が感じるギクシャクした動きは大幅に低減される。
【００１３】
本発明による制御方法のその他の有利かつ非制限的な特徴は以下のとおりである。
−  ステップａ）で、前記回収手段の出力パラメータの値を取得し、ステップｂ）で、その回収手段の制御指令が、トルク伝達ラインの振動が緩和されるように前記出力パラメータをフィルタリングする矯正型フィルタを用いて計算される。
−  回収手段は電動機からなり、前記出力パラメータはその電動機の回転数からなる。
−  矯正型フィルタは
【数１】
2014507923.tif 000003
の形をとる。
−  予防型フィルタはローパスフィルタである。
−  予防型フィルタは信号の飽和フィルタである。
−  ステップｃ）で、ブレーキの制御指令は、制動指示と回収手段の制御指令との差から導き出される。
−  ステップａ）で、制動指示は、自動車車両のブレーキペダルの位置もしくはそのブレーキペダルにかかる力、またはブレーキペダルの位置の導関数もしくはそのブレーキペダルにかかる力の導関数に応じて決定される。
【００１４】
本発明はまた、冒頭で定義したような自動車車両であって、前述のような制御方法を実施するようにプログラムされた制御ユニットを備える自動車車両にも関する。
【００１５】
その場合、有利には、前記回収手段は電動機からなる。
【００１６】
以下に非限定的な例として添付の図面を参照しながら行う説明により、本発明が何をもってなるものであり、いかにして本発明を実現することができるかについて、よく理解することができよう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による自動車車両の概略図である。
【図２】図１の自動車車両のブレーキおよびエネルギー回収手段の操作システムを示した図である。
【図３】図２の操作システムの予防型フィルタを示した図である。
【図４】図２の操作システムの矯正型フィルタを示した図である。
【図５】操作システムにフィルタがない状態で運転者が車両の制動を操作した後の時間の経過と自動車車両の加速度の変化を表わしたグラフである。
【図６】操作システムに予防型ローパスフィルタおよび矯正型フィルタが装備された状態で運転者が車両の制動を操作した後の時間の経過と自動車車両の加速度の変化を表わしたグラフである。
【図７】図６について指摘したのと同じ条件で、ブレーキの制御指令の変動を表わしたグラフである。
【図８】図６について指摘したのと同じ条件で、回収手段の制御指令の２つの成分のうちの一方、すなわち矯正型フィルタに由来する成分の変動を表わしたグラフである。
【図９】図６について指摘したのと同じ条件で、ただし、操作システムの２０ｍｓの遅れを模したときの時間の経過と自動車車両の加速度の変化を表わしたグラフである。
【図１０】操作システムに唯一のフィルタとして予防型ローパスフィルタが装備された状態で、運転者が車両の制動を操作した後の時間の経過と自動車車両の加速度の変化を表わしたグラフである。
【図１１】図１０について指摘したのと同じ条件で、ブレーキの制御指令の変動を表わしたグラフである。
【図１２】操作システムに唯一のフィルタとして予防型飽和フィルタが装備された状態で、運転者が車両の制動を操作した後の時間の経過と自動車車両の加速度の変化を表わしたグラフである。
【図１３】図１２について指摘したのと同じ条件におけるブレーキの制御指令の変動を表わしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に自動車車両１をきわめて模式的に表わした。
【００１９】
この自動車車両は、ごく普通には２つの駆動輪４０（図１では単一の円によって示す）と２つの非駆動輪５０（図１では別の１つの円によって示す）とを備える。
【００２０】
この自動車車両１はここでは電動車両である。そのため、自動車車両は、蓄電池列（図示せず）と、その蓄電池列から給電を受ける電動機１０と、電動機１０から駆動輪４０までのトルク伝達ライン２０であって、特に歯車装置メカニズムなどを具備するトルク伝達ライン２０とを備える。
【００２１】
図１に模式的に示したように、この伝達ライン２０は、ｋと標記する剛性を有するバネ３０と、βと標記する緩和能力を有するピストン３５とによってモデル化することができるゼロでない弾性を有する。
【００２２】
そのため、この伝達ライン２０は、電動機１０から駆動輪４０へ、または駆動輪４０から電動機１０へ伝達されるトルクに応じて変わる周波数および振幅で変形（ねじり、たわみ、引張り、圧縮）、振動を起こしがちである。この伝達ラインについて調べてみると、伝達ラインは、共振周波数と呼ばれる周波数で激しく振動しやすい固有のモードを有していることがわかる。
【００２３】
他方、自動車車両１０は、消散型制動手段と回収型制動手段（「エネルギー回収手段」ともいう）という２種類の制動手段を備えている。
【００２４】
消散型制動手段は、ここでは、駆動輪４０および非駆動輪５０に装備されるディスクブレーキ６０、７０である。変形形態として、ドラムブレーキであってもよいことは言うまでもない。
【００２５】
回収型制動手段は、ここでは電動機１０自体によって形成され、その場合、電動機が車両の前進時に駆動輪４０を制動し、車両の運動エネルギーを蓄電池列に供給する電気エネルギーに変換するように適合されているという意味において、交流発電機の機能を有する。
【００２６】
自動車車両１は、その様々な装置を制御するため、プロセッサ（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）および様々な種入出力インターフェイスを含む計算機を備える。
【００２７】
計算機は、その入力インターフェイスにより、様々なセンサ１１、８１から送られてくる入力信号を受け取ることができるように適合される。とりわけ、計算機は、速度センサ１１を用いて電動機１０の回転速度ωｍを、さらにセンサ８１を用いてブレーキペダル８０（図２）の位置および圧力を取得できるように適合される。
【００２８】
計算機は、図２に模式的に図示したそのＲＯＭ搭載のソフトウェア２により、自動車車両１の個々の運転条件に対して電動機１０およびブレーキ６０、７０の制御指令を計算するように適合される。
【００２９】
そして、計算機は、その出力インターフェイスにより、電動機１０およびブレーキ６０、７０に対して制御指令を伝送するように適合される。
【００３０】
計算機は、運転者がブレーキペダル８０を踏むと、図２に示した６つの主な動作に分けることができる電動機１０およびブレーキ６０、７０の制御方法を実行するように適合される。
【００３１】
第１の動作はデータ取得動作である。
【００３２】
この動作の間に、計算機は、ブレーキペダル８０の瞬間位置、ブレーキペダル８０にかかる瞬間圧力、電動機１０の瞬間回転速度ωｍを取得する。
【００３３】
第２の動作は、運転者が望む自動車車両１制動の強さを判定する動作である。
【００３４】
この動作の間に、計算機は、ブレーキペダル８０の位置およびブレーキペダル８０にかかる圧力から、運転者が望む制動トルクＣｓの値を導き出す。
【００３５】
この所望制動トルクＣｓは、ブレーキ６０、７０および電動機１０を用いて自動車車両１の駆動輪４０および非駆動輪５０にかけるべき制動トルクの合計に相当する。
【００３６】
本発明の核心をなす第３の動作は、その所望制動トルクＣｓのフィルタリング動作である。
【００３７】
この動作の間、計算機は、トルク伝達ライン２０の共振周波数の周辺で所望制動トルクＣｓの振幅が減衰されるように所望制動トルクＣｓのフィルタリングを行う予防型フィルタ１００によって、第１の中間トルクＣｐの値を計算する。
【００３８】
こうして、この予防型フィルタ１００は、電動機１０の操作指令のフィルタリングを行って、電動機１０がトルク伝達ライン２０の固有モードを極端に励起しないようにすることができる。
【００３９】
図５は、そうしたフィルタリングが行われない場合に、運転者が急ブレーキをかけ、そのままブレーキを踏み続けているときに自動車車両１が示す長手方向加速度の変化を表わしたものである。
【００４０】
この図からは、車両の長手方向加速度は長い間にわたって激しく振動しており、それによって車両の搭乗者の快適性を損なうギクシャクした動きを生じるであろうことが見て取れる。
【００４１】
そのため、この予防型フィルタ１００のメリットは、そうした振動の発生を減らすことにある。
【００４２】
図３に示すとおり、この予防型フィルタ１００は、カットオフ角周波数（１／τに相当）がトルク伝達ライン２０の主共振周波数に応じて選ばれるローパスフィルタである。
【００４３】
本発明の働きを顕著に向上させるものである第４の動作は、トルク伝達ライン２０の振動の緩和動作である。この動作は、電動機１０の瞬間回転速度ωｍを測定し、その回転速度ωｍの変化に応じてその電動機１０を制御することによって行われる。その動作は、車輪の回転速度を考慮するものであってもよいだろう。
【００４４】
この動作の間、計算機は、電動機１０の回転速度ωｍの変化をフィルタリングする矯正型フィルタ１１０によってその電動機１０の挙動を「リアルタイムで」考慮する形で第２の中間トルクＣｅの値を計算して、トルク伝達ライン２０の振動を最大限緩和する。
【００４５】
図４に示すとおり、この矯正型フィルタはここでは
【数２】
2014507923.tif 000004
の形をとる。
【００４６】
そのため、この矯正型フィルタ１１０は二重に導関数を含む。そのため、ブレーキペダル８０が踏まれたままのときには、当初はブレーキ６０、７０によって行われた制動が速やかに電動機１０に切替えられ、その後は電動機１０だけで自動車車両１の制動を行う。それにより、電動機１０が車両を制動する能力の範囲内であることは言うまでもないが、最大量の電気エネルギーを回収することができる。
【００４７】
この矯正型フィルタ１１０には「極零点」対も含まれる。そうすることで、操作システムは、ブレーキペダル８０の位置および電動機１０の回転速度ωｍが測定される瞬間と電動機１０がその測定データに応じて制御される瞬間との間のずれによって生じ得る遅れがあっても、それにはほとんど影響されることがない。
【００４８】
第５の動作は、電動機１０の制御指令Ｃｍの生成動作である。
【００４９】
この動作は、２つの中間トルクＣｅ、Ｃｐの合計を計算する加算器１２０を使って行われ、それによって電動機１０の制御指令トルクＣｍが与えられる。
【００５０】
第６の動作は、ブレーキ６０、７０の制御指令Ｃｆの生成動作である。
【００５１】
この動作は、所望制動トルクＣｓと電動機１０の制御指令トルクＣｍの差を計算する減算器１３０を使って行われ、それによってブレーキ６０、７０の制御指令トルクＣｆが与えられる。
【００５２】
この計算により、電動機１０が受け持つことができない部分の制動トルクをブレーキが引き受けるように、ブレーキを制御することが可能となる。
【００５３】
制御指令トルクＣｆはさらに、以下の形であらかじめ定められた分配に従って、２つの車軸の駆動輪４０と非駆動輪５０のブレーキ６０、７０の間で分配される。すなわち、
Ｃｆ＝ａ．Ｃｆｌ＋（１−ａ）．Ｃｆ２
ここで、ａはあらかじめ定められた定数であり、
Ｃｆ１は、制御指令トルクＣｆのうち、駆動輪４０のブレーキ６０に伝送される部分であり、
Ｃｆ２は、制御指令トルクＣｆのうち、非駆動輪５０のブレーキ７０に伝送される部分である。
【００５４】
図６ないし９には、運転者が急ブレーキをかけ、そのままブレーキを踏み続けているときに得られる結果を示した。
【００５５】
図６には、自動車車両の長手方向加速度の変動を示した。
【００５６】
図５と比較すると、この図６では、車両の長手方向加速度の振動は、単に振幅が小さいというだけでなく、時間の経過とともに緩和もうまく進むことがわかる。
【００５７】
図７には、ブレーキ６０、７０の制御指令トルクＣｆの変動を示した。
【００５８】
指令トルクはきわめて急速に低下し、１秒ほどのうちにゼロとなって、自動車車両の制動をきわめて急速に電動機１０が単独で担うようになることがわかる。そのため、回収される電気エネルギー量が最大化される。
【００５９】
図８には、第２の中間トルクＣｅの変動を示した。
【００６０】
ここでは、この第２の中間トルクＣｅに相当する電動機１０の制御指令トルクＣｍ成分が、電動機１０によってトルク伝達ライン２０に自然と発生する振動に対して逆位相で振動するように、矯正型フィルタ１１０によって計算されている様子がわかる。
【００６１】
図９には、ブレーキペダル８０の位置および電動機１０の回転速度ωｍが測定される瞬間から電動機１０がその測定データに応じて制御される瞬間までの２０ｍｓの遅れを考慮に入れて、自動車車両の長手方向加速度の変動を示した。
【００６２】
この図からは、その遅れが自動車車両の長手方向加速度の振動の振幅にも、その振動の緩和にも顕著な変化をもたらすものではないことが見て取れる。
【００６３】
本発明は、ここに説明し、表現された実施形態だけにいささかも限定されるものではなく、当業者であれば、その精神に則ったあらゆる変形をそこに加えることができよう。
【００６４】
第１の変形形態としては、電動機１０およびブレーキ６０、７０の操作システムから矯正型フィルタを外すことが考えられようが、その場合、所望制動トルクＣｓは予防型フィルタ１１０のみによってフィルタリングされた後、電動機１０に伝送される。そのため、電動機１０は、第１の中間トルクＣｐに等しい制御指令に従って操作される。
【００６５】
図１０および１１には、運転者が急ブレーキをかけ、そのままブレーキ８０を踏み続けているときに、その操作システムによって得られる結果を示した。
【００６６】
図１０に、自動車車両の長手方向加速度の変動を示した。
【００６７】
図６と比較すると、この図１０からは、車両の長手方向加速度の振動は小さめの振幅を維持していることがわかる。しかし、矯正型フィルタ１２０がないため、その振動の緩和はあまりうまく行かない。
【００６８】
図１１に、ブレーキ６０、７０の制御指令トルクＣｆの変動を示した。
【００６９】
ここでも、指令トルクＣｆがきわめて急速に低下し、１秒ほどのうちにゼロになって、自動車車両１の制動をきわめて急速に電動機１０が単独で担うようになることがわかる。
【００７０】
要するに、単一のフィルタ（予防型）のみを使用することで、自動車車両１の搭乗者が感じるギクシャクした動きの大きさを減じ、車両の制動のための電動機１０の利用を最適化することはできる。しかし、この方法では、そのギクシャクした動きをごく迅速に緩和することはできない。
【００７１】
また、この解決法には、共振周波数と比べてきわめて低い（操作システムに矯正型フィルタがある場合よりも低い）カットオフ周波数をローパスフィルタに使用する必要があり、振動の緩和の効率がその分低下するという大きな欠点がある。
【００７２】
第２の変形形態としては、電動機１０およびブレーキ６０、７０の操作システムから矯正型フィルタを外し、さらに予防型フィルタも、ローパスフィルタでなく、信号の導関数の制限フィルタと称するものとすることが考えられよう。
【００７３】
このようなフィルタ（図示せず）は、制動指示Ｃｓの周波数があらかじめ定められた最大閾値を超えるとき、および／またはあらかじめ定められた最小閾値を下回るとき、その周波数変動の値を制限することができる。
【００７４】
図１２および１３には、運転者が急ブレーキをかけ、そのままブレーキを踏み続けているときに、そのフィルタによって得られる結果を示した。
【００７５】
図１２に、自動車車両の長手方向加速度の変動を示した。
【００７６】
図１０と比較すると、この図１２では、車両の長手方向加速度の振動は一段と振幅が小さいが、振動の緩和に関しては、やはり相対的に劣っていることがわかる。
【００７７】
図１３に、ブレーキ６０、７０の制御指令トルクＣｆの変動を示した。
【００７８】
図１１と比較すると、指令トルクＣｆはそれほど急速には低下しないことがわかる。しかし、指令トルクはここでも１秒ほどのうちにゼロになり、自動車車両の制動を急速に電動機１０が単独で担うようになる。
【００７９】
要するに、この第２の変形形態では、搭乗者が感じるギクシャクした動きは第１の変形形態よりも小さいが、電動機１０によって回収されるエネルギー量はむしろ少ない。
【００８０】
もう１つの変形形態によれば、その制限フィルタを補完するものとして、図４に示すような矯正型フィルタを使用することも考えられよう。
【００８１】
さらに変形形態として、ブレーキペダル位置センサに代えて力センサを用いることも考えられようが、その場合には、そのセンサで測定した力から所望制動トルクＣｓを導き出すことになろう。
【００８２】
同様に、本発明をハイブリッド車両に組み込むことも考えられよう。その場合に本発明の働きに変わるところはないであろう。
【００８３】
また、本発明を、内燃機関のみによって推進力を得る従来型の車両に組み込むことも考えられよう。この変形形態では、車両の制動によって発生するエネルギーの回収手段は、交流発電機、空圧手段、機械手段または油圧手段など、専用の要素によって構成されることになろう。
【図１】
2014507923.tif 000006
【図２】
2014507923.tif 000007
【図３】
2014507923.tif 000008
【図４】
2014507923.tif 000009
【図５】
2014507923.tif 000010
【図６】
2014507923.tif 000011
【図７】
2014507923.tif 000012
【図８】
2014507923.tif 000013
【図９】
2014507923.tif 000014
【図１０】
2014507923.tif 000015
【図１１】
2014507923.tif 000016
【図１２】
2014507923.tif 000017
【図１３】
2014507923.tif 000018
【国際調査報告】
2014507923.tif 000019
2014507923.tif 000020
2014507923.tif 000021
2014507923.tif 000022