JP4350670B2 - 車両制動力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、下り坂において各車輪の制動力を制御することにより安定走行を実現するヒルディーセント（ＨＤＣ）システムを備えた車両制動力制御装置に関する。

従来、ヒルディーセント（ＨＤＣ）システムを備えた車両制動力制御装置にあっては、実車輪速がアクセル開度に応じた目標車速に追従するようＰＩＤ制御にて液圧指令値を演算している。ここで各車輪の対角輪同士を接続するいわゆるＸ配管システムの場合、前輪増圧時に後輪を減圧すると、後輪からリザーバに還流された作動油がポンプにより汲み出されて前輪増圧に用いられてしまい、前後輪の制御が互いに干渉することとなり、前後輪の独立制御は困難である。一方、前後輪を同時増圧すると応答性の悪化を招いてしまう。

したがって特許文献１記載の技術にあっては、後輪の目標液圧をゼロに保持して前輪のみで液圧制御を行うことにより、正確な制御を行っている。
特公平１０−５０７１４５号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、前輪のみで制動を行うため作動音の増加や発熱によるフェード現象が発生しやすいという問題があった。

本発明は上記問題に着目して成されたもので、その目的とするところは、制御時における前後輪相互の干渉を抑制し、作動音の増加や発熱によるフェードを低減したヒルディーセントシステム搭載車両制動力制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、車両の各輪の車輪速を検出する車輪速検出手段を有し、前記車両各輪に設けられたホイルシリンダの液圧を制御することで、所望の制動力を得る車両制動力制御装置であって、前記車両制動力制御装置は、前記車両の勾配を検出する勾配検出手段と、前記ホイルシリンダの液圧を制御するコントロールユニットとを備え、前記コントロールユニットは、前記車輪速をアクセル開度に基づいて設定された目標車輪速に収束させるよう、前記ホイルシリンダの液圧を制御する第１制御則と、前記勾配検出手段により検出された実勾配に基づき、前記ホイルシリンダの液圧を制御する第２制御則とを有し、前記各輪の前輪と後輪のうち、前記前輪に前記第１制御則を適用した場合は前記後輪に前記第２制御則を適用し、前記前輪に前記第２制御則を適用した場合は前記後輪に前記第１制御則を適用することとした。

よって、前後輪にそれぞれ独立の制御則を適用することで、制御時における前後輪相互の干渉を抑制し、ヒルディーセント制御時における音振増加や発熱によるフェードを低減した車両制動力制御装置を提供できる。

以下、本発明の車両制動力制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［車両制動力制御装置のシステム構成］
実施例１につき図１ないし図１１に基づき説明する。図１は本願車両制動力制御装置のシステム構成図である。車両制動力制御装置は、コントロールユニット１、ブレーキユニット２、Ｇセンサ３、車輪速センサ４を有する。

コントロールユニット１は、車輪速センサ４により検出された車輪速ＶＷ（ＦＬ〜ＲＲ）、Ｇセンサ３により検出された車両前後方向加速度Ｇに基づきブレーキユニット２に制御指令を出力する。この指令に基づき、ブレーキユニット２は各車輪ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲの制動力を最適に制御する。なお、前後加速度Ｇは車速の微分値を用いてもよく特に限定しない。

［油圧回路］
図２は、ブレーキユニット２の油圧回路図である。ブレーキユニット２はＰ，Ｓ系統を有するタンデム型油圧回路である。ポンプＰは一方向ポンプであり、モータＭにより駆動される。ポンプＰの吸入側は油路５１，５２及びイン側ゲートバルブ２１，２２を介してマスタシリンダ２０と接続し、吐出側は油路５３〜５６及びインバルブ２５〜２８を介して各ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ〜ＲＲ）と接続する。

油路５３〜５６はそれぞれアウトバルブ２９〜３２及び油路５７，５８を介してリザーバ４１，４２と接続し、油路５１，５２とともにポンプＰの吸入側と接続する。さらに、インバルブ２５〜２８のポンプＰ側は油路６１，６２及びアウト側ゲートバルブ２３，２４を介してマスタシリンダ２０と接続する。

アウト側ゲートバルブ２３，２４には、マスタシリンダ２０への逆流を防止するチェックバルブ３３，３４が並列に設けられている。また、各インバルブ２５〜２８にはそれぞれ各ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ〜ＲＲ）への逆流を防止するチェックバルブ３５〜３８が並列に設けられている。さらに、油路５１，５２であってイン側ゲートバルブ２１，２２とポンプＰとの間にはダイヤフラム４３，４４が設けられている。

（増圧時）
増圧時には、イン側ゲートバルブ２１，２２及びインバルブ２５〜２８を開弁し、アウトバルブ２９〜３２を閉弁してポンプＰを駆動する。ポンプ駆動によりマスタシリンダ２０から作動油が汲み出され、油路５１，５２及び油路５３〜５６を介して各ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ〜ＲＲ）に導入されて増圧が行われる。

（減圧時）
減圧時には、インバルブ２５〜２８を閉弁、アウトバルブ２９〜３２を開弁して各ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ〜ＲＲ）の作動油をリザーバ４１，４２に還流することで減圧が行われる。

［ＨＤＣ（ヒルディーセントシステム）制御基本制御処理］
図３は、ＨＤＣ制御の基本制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップにつき説明する。

ステップＳ１ではＨＤＣ制御スイッチがＯＮであるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１００へ移行し、ＮＯであればステップＳ５００へ移行する。

ステップＳ１００ではＨＤＣ制御時における目標車輪速を演算し、ステップＳ２００へ移行する。

ステップＳ２００ではＰＩＤ制御に用いる車輪速の目標値と実際値との偏差、この偏差の微分値及び積分値それぞれの信号を演算し、ステップＳ３００へ移行する。

ステップＳ３００では、フロント輪ＦＬ，ＦＲに対する制御量をＰＩＤ制御により演算し、ステップＳ２へ移行する。リヤ輪ＲＬ，ＲＲに対する制御量はＰＩＤ制御ではなくＧセンサ３からの前後Ｇ信号に基づき決定される。

ステップＳ２では、ステップＳ３００で求めたフロント輪ＦＬ，ＦＲに対する制御量（液圧）（ＰＢＳ＿ＨＤＣ）とＦＬ，ＦＲ輪の実液圧Ｐｒとの大小関係が判断され、（ＰＢＳ＿ＨＤＣ）>Ｐｒであれば実液圧不足としてステップＳ４へ移行し、それ以外であればステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３では（ＰＢＳ＿ＨＤＣ）<Ｐｒであれば実液圧過多としてステップＳ５００へ移行し、それ以外であれば（ＰＢＳ＿ＨＤＣ）＝ＰｒであるためステップＳ６００へ移行して保持制御を実行する。

ステップＳ４では増圧準備のためモータＭをＯＮし、ステップＳ４００へ移行する。

ステップＳ４００ではＰＩＤ制御で演算された制御液圧に基づきフロント輪ＦＬ，ＦＲの増圧制御を実行し、ステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５００ではＰＩＤ制御で演算された制御液圧に基づきフロント輪ＦＬ，ＦＲの減圧制御を実行し、ステップＳ５へ移行する。

ステップＳ６００では保持制御を実行し、ステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５では制御開始からの時間が１０ｍｓを経過したかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１へ戻り、ＮＯであれば時間計測を継続する。

ステップＳ６ではモータＭをＯＦＦとして制御を終了する。

［目標車輪速計算制御処理］
図４は、目標車輪速計算制御処理の流れを示すフローチャートである。図３の基本制御フローにおけるステップＳ１００に相当する。
ステップＳ１０１では、マップによりアクセル開度に基づく目標車輪速ＶＭＯＫＵを算出し、図３のステップＳ２００へ移行する。

［ＰＩＤ制御信号計算制御処理］
図５は、ＰＩＤ制御信号計算制御処理の流れを示すフローチャートである。図３の基本制御フローにおけるステップＳ２００に相当する。
ステップＳ２０１では、ＰＩＤ制御に用いる車輪速の目標値と実際値との偏差の初期値ＶＷＳＡ０、偏差ＶＷＳＡ、偏差ＶＷＳＡの微分値ＶＷＳＡＤ及び積分値ＶＷＳＡＩそれぞれの信号を演算し、ステップＳ３００へ移行する。

ここで、各制御信号は
偏差の初期値ＶＷＳＡ０＝実車輪速ＶＷ−目標車輪速ＶＭＯＫＵ
偏差ＶＷＳＡ＝ＶＷＳＡ＋１／４（ＶＷ−ＶＷＳＡ）
偏差微分値ＶＷＳＡＤ＝（ＶＷＳＡ−３０ｍｓ前のＶＷＳＡ）／３０ｍｓ
偏差積分値ＶＷＳＡＩ＝ＶＷＳＡ＋１０ｍｓ前のＶＷＳＡ
以上、各式により算出される。

［制御量演算制御処理］
図６は、制御量演算制御処理の流れを示すフローチャートである。図３の基本制御フローにおけるステップＳ３００に相当する。なお、図７は従来例における制御量演算フローである。
ステップＳ３０１では、フロント輪ＦＬ，ＦＲの制御量をＰＩＤ制御により以下の式に基づいて偏差分（比例分）制御量Ｐ＿ＨＤＣ、微分分制御量Ｄ＿ＨＤＣ、積分分制御量Ｉ＿ＨＤＣを演算し、それぞれを加算することで最終的な制御量ＰＢＳ＿ＨＤＣを演算し、フロント各車輪速ＶＷ（ＦＬ，ＦＲ）を目標車輪速ＶＭＯＫＵへ収束させる。

各制御量は、ゲインＫＰ，ＫＤ，ＫＩを用いて以下の式により算出される。
偏差分（比例分）制御量Ｐ＿ＨＤＣ＝偏差ＶＷＳＡ×ＫＰ
微分分制御量Ｄ＿ＨＤＣ＝偏差微分値ＶＷＳＡＤ×ＫＤ
積分分制御量Ｉ＿ＨＤＣ＝偏差積分値ＶＷＳＡＩ×ＫＩ
制御量ＰＢＳ＿ＨＤＣ＝Ｐ＿ＨＤＣ＋Ｄ＿ＨＤＣ＋Ｉ＿ＨＤＣ

ここで、ＦＬ輪とＲＲ輪を接続し、ＦＲ輪とＲＬ輪を接続するいわゆるＸ配管の場合、例えばフロント輪増圧、リヤ輪減圧のように前後輪で増減圧指令が異なると、フロント輪ＦＬ，ＦＲはポンプによりマスタシリンダ２０から汲み上げられた作動油で増圧される一方、リヤ側ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＲＬ，ＲＲ）の作動油はリザーバ４１，４２に還流され、還流された作動油はモータＭにより汲み出されてフロント輪ＦＬ，ＦＲの増圧に用いられてしまう。これによりフロント輪ＦＬ，ＦＲが必要以上に増圧し、互いの制動力が干渉することとなる。

そのため従来例にあってはフロント輪のみ増圧し、リヤ輪の目標液圧をゼロ値に保持することでフロント輪とリヤ輪同士の干渉を抑制していた（図７参照）が、リヤ輪に制動力が発生しないためフロント輪にかかる負担が大きく、音振やフェード現象を招きやすい。

これに対し本願実施例では、ＨＤＣ制御時のリヤ輪液圧制御は、増圧または保持のみとし減圧制御は行わない。また、Ｇセンサ３により検出された車両の前後Ｇの値に応じてステップ状の制御モード（ＸＧＦ）を設定し（図８参照）、ゲインＫＧを乗じて各モードごとにリヤ輪の増圧制御量ＰＢＳ＿ＨＤＣを決定する。したがって、前後Ｇに応じ、リヤ輪制御量ＰＢＳ＿ＦＤＣは段階的に変化することとなる（図９参照）。

このように、フロントとリヤを独立の制御則によって制動力を発生させるとともに、リヤ輪は増圧または保持のみとすることで、リヤ輪の減圧に伴うフロントとリヤの液圧干渉を排除しつつフロント輪にかかる負担を軽減するものである。

さらに、リヤ輪の制御において各モード移行が頻繁に行われると制御量の変化頻度も多くなり、制御性の悪化を招いてしまう。したがって、各モード移行の際にヒステリシスを設け、制御量の変化が頻繁に発生することを抑制して制御性の改善を図っている。なお、フロントを前後Ｇに基づく制御とし、リヤをＰＩＤ制御による液圧制御として制動を行ってもよく特に限定しない。

［ソレノイド増圧制御処理］
図１０は、ソレノイド増圧制御処理の流れを示すフローチャートである。図３の基本制御フローにおけるステップＳ４００に相当する。
ステップＳ４０１では、常閉のイン側ゲートバルブ２１，２２をＯＮ（開弁）し、常開のアウト側ゲートバルブ２３，２４をＯＮ（閉弁）してステップＳ５へ移行する。

［ソレノイド減圧制御処理］
図１１は、ソレノイド減圧制御処理の流れを示すフローチャートである。図３の基本制御フローにおけるステップＳ５００に相当する。
ステップＳ５０１では、常閉のイン側ゲートバルブ２１，２２をＯＦＦ（閉弁）し、常開のアウト側ゲートバルブ２３，２４をＯＦＦ（開弁）してステップＳ５もしくはステップＳ６へ移行する。

［ソレノイド保持制御処理］
図１２は、ソレノイド保持制御処理の流れを示すフローチャートである。図３の基本制御フローにおけるステップＳ６００に相当する。
ステップＳ６０１では、常閉のイン側ゲートバルブ２１，２２をＯＦＦ（閉弁）し、常開のアウト側ゲートバルブ２３，２４をＯＮ（閉弁）してステップＳ５へ移行する。

［ＨＤＣ制御における経時変化］
図１３は従来例と本願実施例におけるＨＤＣ制御のタイムチャートの対比である。本願実施例と従来例はリヤ輪ＲＬ，ＲＲに対する制御量以外は同一であるため、従来例はＲ＿ＬＨ及びＲ＿ＲＨ液圧のみ破線で示す。

（時刻ｔ０）
時刻ｔ０において増圧要求が出力され、フロント各輪の液圧が上昇を開始する。本願実施例においてはリヤ各輪の液圧もステップＳ３０１（図６参照）の制御則に従って上昇を開始するが、従来例においてはゼロ値を保持したままである。

（時刻ｔ１）
時刻ｔ１においてフロント輪の実車輪速ＶＷ（ＦＬ，ＦＲ）が目標車輪速ＶＭＯＫＵを下回り、フロント輪ＦＬ，ＦＲに対し液圧保持制御が開始される。実車輪速ＶＷ（ＦＬ，ＦＲ）が目標車輪速ＶＭＯＫＵを上回るまで、ＦＬ，ＦＲ輪に対して液圧保持／減圧制御が繰り返される。

（時刻ｔ２）
時刻ｔ２においてＦＲ輪の実車輪速ＶＷ（ＦＲ）が目標車輪速ＶＭＯＫＵを上回り、ＦＲ輪に対する減圧制御が解除される。以降、ＦＲ輪の実車輪速ＶＷ（ＦＲ）の値が再び目標車輪速ＶＭＯＫＵを下回るまで増圧／保持指令が出力され、目標車輪速ＶＭＯＫＵに対し実車輪速ＶＷが下回った後に上回り、再び下回るまでを１周期として減圧／保持と増圧／保持が繰り返される。

（時刻ｔ３）
時刻ｔ３においてＦＬ輪の実車輪速ＶＷ（ＦＬ）が目標車輪速ＶＭＯＫＵを上回り、ＦＬ輪に対する減圧制御が解除される。ＦＲ輪と同様、１周期ごとに減圧／保持と増圧／保持が繰り返される。

従来例及び本願のいずれにおいても、リヤ輪ＲＬ，ＲＲに対する制御液圧は増圧要求が出力された時刻ｔ０以降継続して一定である。従来例ではゼロ値を継続しているが、本願においてはステップＳ３０１（図６参照）の制御則に従って一定の液圧（>０）が保持され、リヤ輪においても制動力を発生させてフロント輪にかかる負担を軽減し、音振及びフェード現象を抑制するものである。

［本願実施例の効果］
本願実施例においては、フロント輪とリヤ輪に対しそれぞれ独立の制御則を適用し、フロント輪に対し目標車輪速ＶＭＯＫＵに追従する制御を行う場合はリヤ輪に対し車両の前後Ｇの値に基づき制御量を決定する制御を行い、フロント輪に対し前後Ｇの値に基づく制御を行う場合はリヤ輪に対し目標車輪速ＶＭＯＫＵに追従する制御を行うこととした。

これにより、いわゆるＸ配管システムにおいて前後輪に対する制御量が異なる場合であっても、前後輪の互いの制動力が干渉することを回避することが可能となる。よって、後輪にも制動力を発生させて前輪の負担を軽減し、前輪の音振やフェード現象を抑制することができる。

また、Ｇセンサ３により検出された車両の前後Ｇの値に応じて段階的（ステップ状）制御モード（ＸＧＦ）を設定し（図８参照）、ゲインＫＧを乗じて各モードごとにリヤ輪の制御量ＰＢＳ＿ＨＤＣを決定する（図９参照）。その際各モード移行の際にヒステリシスを設けることで制御量の変化が頻繁に発生することを抑制し、制御性の改善を図ることができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例１に基づいて説明してきたが、本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、後輪制御則につき車両の前後Ｇに基づきステップ状の制御モードを用いて制御量を段階的に決定したが、前後Ｇに基づき連続的に変化することとしてもよい。

更に、上記実施例１から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。

（イ）請求項１記載の車両制動力制御装置において、
前記車両各輪のホイルシリンダは、それぞれ対角輪同士を接続される。

前後輪の制動力を独立して制御することが困難ないわゆるＸ配管システムにあっては、本願車両制動力制御装置の効果がより顕著となる。

（ロ） 上記（イ）に記載の車両制動力制御装置において、
前記第２制御則は、増圧制御または保持制御のみである。

例えば前輪増圧時に後輪を減圧した場合、作動油は後輪からリザーバに還流されてポンプにより汲み出され、前輪増圧に用いられて前輪が不必要に増圧され、後輪制御が前輪制御に干渉してしまう。第２制御則を増圧制御または保持制御のみとすることで、前後輪の液圧制御が干渉することを回避できる。

車両制動力制御装置のシステム構成図である。 ブレーキユニットの油圧回路図である。 ＨＤＣ制御の基本制御処理の流れを示すフローチャートである。 目標車輪速計算制御処理の流れを示すフローチャートである。 ＰＩＤ制御信号計算制御処理の流れを示すフローチャートである。 制御量演算制御処理の流れを示すフローチャートである。 従来例における制御量演算フローである。 制御モード−制御量マップである。 前後Ｇ、各制御モードに対応する制御量を示す図である。 ソレノイド増圧制御処理の流れを示すフローチャートである。 ソレノイド減圧制御処理の流れを示すフローチャートである。 ソレノイド保持制御処理の流れを示すフローチャートである。 従来例と本願実施例におけるタイムチャートの対比である。

符号の説明

１ コントロールユニット
２ ブレーキユニット
３ Ｇセンサ
４ 車輪速センサ
２０ マスタシリンダ
２１，２２ イン側ゲートバルブ
２３，２４ アウト側ゲートバルブ
２５〜２８ インバルブ
２９〜３２ アウトバルブ
３３〜３８ チェックバルブ
４１，４２ リザーバ
４３，４４ ダイヤフラム
５１〜５８ 油路
６１，６２ 油路
Ｍ モータ
Ｐ ポンプ
Ｗ／Ｃ ホイルシリンダ
Ｐ＿ＨＤＣ 制御量
Ｄ＿ＨＤＣ 微分分制御量
Ｉ＿ＨＤＣ 積分分制御量
ＰＢＳ＿ＨＤＣ 制御量
ＦＬ，ＦＲ フロント輪
ＲＬ，ＲＲ リヤ輪
ＶＷ 車輪速
ＶＭＯＫＵ 目標車輪速
ＶＷＳＡ 偏差
ＶＷＳＡ０ 偏差初期値
ＶＷＳＡＤ 偏差微分値
ＶＷＳＡＩ 偏差積分値

Claims (2)

1. 車両の各輪の車輪速を検出する車輪速検出手段を有し、前記車両各輪に設けられたホイルシリンダの液圧を制御することで、所望の制動力を得る車両制動力制御装置であって、
   前記車両制動力制御装置は、
   前記車両の勾配を検出する勾配検出手段と、
   前記ホイルシリンダの液圧を制御するコントロールユニットと
   を備え、
   前記コントロールユニットは、
   前記車輪速をアクセル開度に基づいて設定された目標車輪速に収束させるよう、前記ホイルシリンダの液圧を制御する第１制御則と、
   前記勾配検出手段により検出された実勾配に基づき、前記ホイルシリンダの液圧を制御する第２制御則と
   を有し、
   前記各輪の前輪と後輪のうち、前記前輪に前記第１制御則を適用した場合は前記後輪に前記第２制御則を適用し、前記前輪に前記第２制御則を適用した場合は前記後輪に前記第１制御則を適用すること
   を特徴とする車両制動力制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制動力制御装置において、
   前記第２制御則は、前記検出された実勾配に基づき段階的に前記ホイルシリンダの液圧の制御量を決定し、前記制御量を切り替える際にヒステリシスを設けていること
   を特徴とする車両制動力制御装置。

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