车辆的制动控制装置制造方法

车辆的制动控制装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及车辆的制动控制装置，基于根据制动操作部件的操作量运算出的目标通电量来控制电机。取得表示位于从电机至摩擦部件为止的动力传递路径内的可动部件的实际工作状态的状态量作为实际值Sva。基于操作量来判断是否需要补偿制动致动器在电机减速时的惯性影响的惯性补偿控制。决定基于在判断为需要惯性补偿控制的时刻的上述操作量而运算出的“与实际值对应的目标值Svt”作为规范值ref。基于实际值以及规范值来运算“用于减小目标通电量而补偿上述惯性影响的惯性补偿通电量Ikt”，基于惯性补偿通电量Ikt来调整目标通电量。由此，能够提供通过电机产生制动转矩且能够适当地补偿装置整体在电机减速时的惯性影响的车辆的制动控制装置。
【专利说明】车辆的制动控制装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及车辆的制动控制装置。

【背景技术】
[0002] 以往，已知一种通过电机产生制动转矩的车辆的制动控制装置。在该种装置中，通 常基于驾驶员对车辆制动操作部件进行的操作量来运算指示电流（目标电流），基于指示 电流来控制电机。由此，赋予车轮与制动操作部件的操作对应的制动转矩。
[0003] 在该种装置中，由于包括电机惯性在内的装置整体惯性（惯性力矩、惯性质量）的 影响，特别是在紧急制动时（制动转矩急剧增加时）等，可能产生在电机转速增加的加速时 (例如，电机起动时）制动转矩的响应滞后（上升滞后）、以及在电机转速减小的减速时（例 如，接近电机停止时）制动转矩的过冲（over shoot)。因此，特别是在紧急制动时，期望补 偿上述惯性影响即提高在电机加速时的制动转矩的响应性（上升性能）、以及抑制在电机 减速时制动转矩的过冲（提高收敛性）。
[0004] 为了应对该问题，例如在日本特开2002 - 225690号公报中记载有如下内容。即 基于规定指示电流与目标电机旋转角之间的关系的映射来求出与运算出的指示电流对应 的目标电机旋转角，通过将该目标电机旋转角二阶微分，来求出目标电机旋转角加速度。基 于该目标电机旋转角加速度，来运算用于补偿装置整体惯性影响的惯性补偿电流。该情况 下，在电机加速时惯性补偿电流被运算为正值，在电机减速时惯性补偿电流被运算为负值。 对指示电流加上该惯性补偿电流，而决定补偿后指示电流（目标电流）。由此，在电机起动 时，补偿后指示电流被运算为比指示电流大，能够提高制动转矩的响应性。在电机接近停止 时，补偿后指示电流被运算为比指示电流小，能够抑制制动转矩的过冲。
[0005] 此外，在日本特开2002 - 225690号公报中记载了，在为了进行稳定的控制而指示 电流超过电机的能力的情况下，对指示电流设定"斜率限制"。具体而言，通过按照至少指示 电流的斜率不超过电机能力的方式预先设定斜率限制，来使指示电流的斜率与实际输出值 一致。或者在实际输出值追不上最初预定的指示电流的情况下，比较指示电流与实际输出 值，基于其比较结果来进行指示电流的斜率限制。该情况下，预先制成规定"指示电流以及 实际输出值"与"指示电流的斜率限制"之间的关系的映射，基于该映射，根据上述比较结果 来求出指示电流的斜率限制。
[0006] 如上所述，在日本特开2002 - 225690号公报中记载了，在指示电流的斜率（即指 示电流相对于时间的变化量）设置限制，而使指示电流与实际输出值一致。在此，在惯性补 偿控制中，基于根据指示电流运算出的目标电机旋转角加速度来运算惯性补偿电流。因此， 若对指示电流设定"斜率限制"，则相当于指示电流的二阶微分值的目标电机旋转角加速度 被运算为大致为"零"。因此，特别是在电机减速时的惯性补偿控制中，可能产生难以执行适 当控制的情况。其结果，无法充分地抑制电机减速时的制动转矩的过冲。期望上述惯性影 响的进一步的适当补偿。


【发明内容】

[0007] 本发明是对为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种通过电机产生制动 转矩的车辆的制动控制装置，能够适当地补偿电机减速时的装置整体惯性的影响。
[0008] 本发明的车辆的制动控制装置具备：操作量取得单元（BPA)，其取得驾驶员对车 辆的制动操作部件（BP)进行的操作量（Bpa);制动单元（BRK)，其借助电机（MTR)向固定 于上述车辆的车轮（WHL)的旋转部件（KTB)推压摩擦部件（MSB)由此来产生针对上述车轮 (WHL)的制动转矩；控制单元（CTL)，其基于上述操作量（Bpa)来运算目标通电量（Imt)并 基于上述目标通电量（Imt)来控制上述电机（MTR);以及取得单元（5￥4、10^484)，其取得 表示位于从上述电机（MTR)至上述摩擦部件（MSB)为止的动力传递路径内的可动部件的实 际工作状态的状态量作为实际值（Sva、Mka、Fba)。
[0009] 本发明的特征在于，上述控制单元（CTL)构成为，基于上述操作量（Bpa)来判断是 否需要补偿上述制动单元（BRK)在上述电机（MTR)速度减小的减速时的惯性的影响的惯性 补偿控制，决定基于在判断为需要上述惯性补偿控制的时刻（FLr - Ι)的上述操作量（Bpa) 而运算出的与上述实际值（Sva、Mka、Fba)对应的目标值（Svt、Mkt、Fbt)作为规范值（ref)， 基于上述实际值（Sva、Mka、Fba)以及上述规范值（ref)来运算用于减小上述目标通电量而 补偿上述制动单元（BRK)的惯性影响的惯性补偿通电量（Ikt)，基于上述惯性补偿通电量 (Ikt)来调整上述目标通电量（Imt)。
[0010] 减速时的惯性补偿控制（减速时控制）需要在产生按压力的电机的运动状态即将 从过渡状态向稳定状态迁移之前进行。此外，在用于运算目标通电量的目标值（Fbt、Mkt) 与作为其结果产生的实际值（Fba、Mka)之间存在偏离的情况下，减速时的惯性补偿控制尤 其重要。
[0011] 根据本发明的制动控制装置，将在判断为减速时控制的需要状态的时刻的目标值 被设定为从过渡状态向稳定状态迁移时的规范值，基于该规范值能够预测实际值从过渡状 态向稳定状态迁移的时期。具体而言，在电机减速的情况下，基于目标值与实际值之间的比 较结果来决定开始减速时控制的时机，根据该时机来运算惯性补偿通电量Ikt而调整目标 通电量Imt。因此，能够在实际值从过渡状态向稳定状态迁移前的适当的时期开始执行通电 量不会过冲或者不足的惯性补偿控制。其结果，能够可靠地抑制制动转矩的过冲、不足。
[0012] 此外，目标值、实际值、规范值是分别被统一的（相同的）物理量。例如，在采用电 机的旋转角作为物理量的情况下，使用目标旋转角、实际旋转角、规范旋转角，在采用按压 力作为物理量的情况下，使用目标按压力、实际按压力、以及规范按压力。
[0013] 具体而言，上述控制单元（CTL)能够构成为，基于在判断为需要上述惯性补偿控 制的时刻（FLr - 1)的上述实际值（Sva、Mka、Fba)与上述规范值（ref)之间的偏差（ASV、 Amk、Afb)来决定开始上述惯性补偿控制的时刻（Tss)，在上述开始的时刻（Tss)到来的 时刻，开始基于上述惯性补偿通电量（Ikt)来调整上述目标通电量（Imt)。
[0014] 通常，实际值相对于目标值有时间滞后。根据上述结构，在判断为需要减速时的惯 性补偿控制的时刻，基于实际值（Mka等）与规范值ref之差来决定惯性补偿控制的开始时 机。因此，考虑上述时间滞后而开始减速时的惯性补偿控制。其结果，能够执行通电量不会 过冲或不足的可靠的控制。
[0015] 或者，上述控制单元（CTL)能够构成为，在上述实际值（Sva、Mka、Fba)超过上述 规范值（ref)的时刻，开始基于上述惯性补偿通电量（Ikt)来调整上述目标通电量（Imt)。 据此，在实际值（Mka等）达到规范值ref的时刻开始惯性补偿控制。因此，能够可靠地补 偿上述的时间滞后。
[0016] 在上述本发明的制动控制装置中，优选地，取得与上述可动部件的位置以及作用 于上述可动部件的力中的至少一个相关的物理量作为上述实际值（Sva、Mka、Fba)。
[0017] 制动单元的控制对象为车轮的制动转矩。因此，作用于位于从电机（MTR)到摩擦 部件（MSB)为止的动力传递路径内的可动部件的"力"能够被作为实际值而取得（检测） 至IJ。此外，能够使用制动单元整体的刚性（弹簧常数）并根据"可动部件的位置"来运算"作 用于可动部件的力"。因此，上述可动部件的"位置"能够作为实际值而被取得（检测）至IJ。
[0018] 在上述本发明的制动控制装置中，优选地，基于针对上述电机（MTR)进行了上述 目标通电量（Imt)的阶跃输入的情况下预先取得的上述实际值（Sva、Mka、Fba)的变化模式 (相对于时间的变化状态）来决定上述目标值（Svt、Mkt、Fbt)。
[0019] 如上所述，规范值ref是成为用于考虑实际值（Mka等）相对于目标值（Mkt等） 的时间滞后的基准的指标。根据上述结构，基于制动单元的阶跃响应（即制动单元的最大 响应）来运算目标值。因此，目标值与实际值之间的时间的关系（相位差的关系）能够被 适当地维持。
[0020] 在上述本发明的制动控制装置中，优选构成为，将上述目标值（Svt、Mkt、Fbt)二 阶微分而运算目标加速度值（ddSvt、ddMkt、ddFbt)，在上述目标加速度值（ddSvt、ddMkt、 ddFbt)的绝对值超过规定值（ddml)的情况下，判断为需要上述惯性补偿控制。
[0021] 据此，由于基于目标值来判断是否需要减速时控制，所以能够预测减速时控制针 对实际值的适当开始时机。此外，惯性的影响与装置可动部的加速度相关。根据上述结构， 能够基于目标值被二阶微分后的目标加速度值（ddMkt等）来适当地判断是否需要减速时 的惯性补偿控制。【专利附图】

【附图说明】
[0022] 图1是搭载有本发明的实施方式的制动控制装置的车辆的概要结构图。
[0023] 图2是用于说明图1所示的制动单元（制动致动器）（Z部）的结构的图。
[0024] 图3是用于说明图1所示的控制部（制动器控制器）的功能框图。
[0025] 图4是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第一实施方式的功能框图。
[0026] 图5是用于说明制动部（制动致动器）的最大响应的图。
[0027] 图6是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第二实施方式的功能框图。
[0028] 图7是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第三实施方式的功能框图。
[0029] 图8是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第四实施方式的功能框图。
[0030] 图9是用于说明图3所示的惯性补偿控制块的第五实施方式的功能框图。
[0031] 图10是用于说明本发明的实施方式的制动控制装置的作用、效果的时序图。

【具体实施方式】
[0032] 以下，参照附图对本发明的车辆的制动控制装置的实施方式进行说明。
[0033] <搭载了本发明的车辆的制动控制装置的车辆整体的结构>
[0034] 如图1所示，在该车辆搭载有：驾驶员为了使车辆减速而操作的制动操作部件（例 如，制动踏板）BP、对调整各车轮的制动转矩而对各车轮产生制动力的制动单元（制动致动 器）BRK、BRK进行控制的电子控制单元ECU以及作为向BRK、ECU等提供电力的电源的蓄电 池 BAT。
[0035] 此外，该车辆具备：检测BP的操作量Bpa的制动操作量取得单元（例如，行程传感 器、踏力传感器）BPA、检测驾驶员操作转向轮SW的操作角Saa的转向操作角检测单元SAA、 检测车辆的偏航率Yra的偏航率检测单元YRA、检测车辆的前后加速度Gxa的前后加速度 检测单元GXA、检测车辆的横向加速度Gya的横向加速度检测单元GYA以及检测各车轮WHL 的转速（车轮速度）Vwa的车轮速度检测单元VWA。
[0036] 制动单元BRK具备电机MTR(未图示），通过MTR来控制车轮WHL的制动转矩。此 夕卜，BRK具备检测摩擦部件按压旋转部件的力Fba的按压力检测单元（例如，轴力传感器） FBA、检测MTR的通电量（例如，电流值）Ima的通电量检测单元（例如，电流传感器）IMA、检 测MTR的位置（例如，旋转角）Mka的位置检测单元（例如，旋转角传感器）MKA。
[0037] 上述各种检测单元的检测信号（Bpa等）被进行噪声除去（降低）滤波器（例如， 低通滤波器）的处理而向ECU提供。在ECU中，执行本发明的制动控制的运算处理。即后述 的控制单元CTL被编入到E⑶内，基于Bpa等来运算用于控制电机MTR的目标通电量（例 如，目标电流值、目标占空比）Imt。此外，在ECU中，基于Vwa、Yra等来执行公知的防抱死 控制（ABS)、牵引力控制（TCS)、车辆稳定化控制（ESC)等运算处理。
[0038] <制动部（制动致动器）BRK的结构>
[0039] 在本发明的制动控制装置中，由电机MTR进行车轮WHL的制动转矩的产生以及调 整。
[0040] 如图1的Z部的放大图亦即如图2所示，制动单元BRK由制动钳CPR、旋转部件 KTB、摩擦部件MSB、电机MTR、驱动单元DRV、减速机GSK、旋转/直动转换机构KTH、按压力取 得部FBA、位置检测单元MKA以及通电量取得单元IMA构成。
[0041] 制动致动器BRK与公知的制动装置相同地具备公知的制动钳CPR以及摩擦部件 (例如，制动块）MSB。MSB通过被公知的旋转部件（例如，制动盘）KTB推压而产生摩擦力， 对车轮WHL产生制动转矩。
[0042] 由驱动单元（电机MTR的驱动电路）DRV基于目标通电量（目标值）Imt来控制 向电机MTR通电的通电量（最终为电流值）。具体而言，在驱动单元DRV中，构成使用了功 率晶体管（例如，M0S - FET)的桥电路，基于目标通电量Imt来驱动功率晶体管，控制电机 MTR的输出。
[0043] 电机MTR的输出（输出转矩）经由减速机（例如，齿轮）GSK被传递至旋转/直动 转换机构KTH。然后，由KTH将旋转运动转换为直线运动而摩擦部件（制动块）MSB被旋转 部件（制动盘）KTB推压。KTB被固定在车轮WHL，通过MSB与KTB之间的摩擦，制动转矩产 生于车轮WHL而被调整。作为旋转/直动转换机构KTH能够使用通过"滑动"来进行动力 传递（滑动传递）的滑动螺丝（例如，梯形螺丝），或者通过"滚动"来进行动力传递（滚动 传递）的滚珠螺丝。
[0044] 马达驱动电路DRV具备检测实际通电量（例如，实际上在电机流通的电流）Ima的 通电量取得单元（例如，电流传感器）IMA。此外，电机MTR具备检测位置（例如，旋转角） Mka的位置检测单元（例如，角度传感器）MKA。而且，为了取得（检测）摩擦部件MSB实际 按压旋转部件KTB的力（实际按压力）Fba，具备按压力取得部（例如，力传感器）FBA。
[0045] 在图2中，作为制动单元BRK例示出所谓盘型制动装置（盘式制动器）的结构，但 制动单元BRK也可以是鼓型制动装置（鼓式制动器）。在为鼓式制动器的情况下，摩擦部件 MSB为制动衬片，旋转部件KTB为制动鼓。相同地，由电机MTR控制制动衬片按压制动鼓的 力（按压力）。作为电机MTR示出通过旋转运动产生转矩的电机，但也可以是通过直线运动 产生力的线形马达。
[0046] 制动致动器BRK由电机MTR驱动。因此，能够在向MTR的输入（通电量）和来自 MTR的输出（输出转矩）之间分离状态量。将从制动操作量Bpa到达目标通电量Imt的状 态量称为输入侧的状态量（输入状态量）Svt。即基于输入状态量Svt (中的任一个以上） 来运算Imt。另一方面，将从电机MTR的输出到摩擦部件（制动块）MSB对旋转部件（制动 盘）KTB的按压力的状态量（即表示位于从MTR到MSB为止的动力传递路径内的可动部件 的实际工作状态的状态量）称为输出侧的状态量（输出状态量）Sva。在BRK具备用于取得 (检测）输出状态量Sva的取得单元（检测单元）SVA。
[0047] 由于BRK的控制对象为车轮的制动转矩，所以能够通过由上述取得单元，取得（检 测）作用于位于从电机的输出到按压力为止的动力传递路径的可动部件的"力"作为实际 值。此外，由于能够使用BRK整体的刚性（弹簧常数）来运算从"可动部件的位置" "作用 于可动部件的力"，所以能够通过上述取得部，取得（检测）上述传递路径的可动部件的"位 置"作为实际值。即通过上述取得部将输出侧的状态量作为实际值而取得。
[0048] 作为"与实际值对应的目标值"，运算与实际值为相同物理量的目标值。具体而言， 与Mka对应地运算电机的目标位置Mkt，与Fba对应地运算按压力的目标值Fbt。而且，能 够采用与电机的实际输出转矩对应的目标转矩、与KTH中实际推力对应的目标推力、与KTH 中实际位置对应的目标位置、或者与MSB的实际位置对应的目标位置。此外，规范值由于基 于目标值来决定，所以成为与目标值相同的物理量。在表1中汇总上述的内容。
[0049] (表 1)
[0050]

【权利要求】
1. 一种车辆的制动控制装置，具备：操作量取得单元，其取得驾驶员操作车辆的制动 操作部件的操作量；制动单元，其借助电机向固定于所述车辆的车轮的旋转部件推压摩擦 部件由此来产生针对所述车轮的制动转矩；以及控制单元，其基于所述操作量来运算目标 通电量并基于所述目标通电量来控制所述电机，其中， 具备取得单元，其取得表示位于从所述电机至所述摩擦部件为止的动力传递路径内的 可动部件的实际工作状态的状态量作为实际值， 所述控制单元构成为： 基于所述操作量来判断是否需要补偿所述制动单元在所述电机速度减小的减速时的 惯性影响的惯性补偿控制， 决定基于在判断为需要所述惯性补偿控制的时刻的所述操作量而运算出的与所述实 际值对应的目标值作为规范值， 基于所述实际值以及所述规范值来运算用于减小所述目标通电量而补偿所述制动单 元的惯性影响的惯性补偿通电量， 基于所述惯性补偿通电量来调整所述目标通电量。
2. 根据权利要求1所述的车辆的制动控制装置，其中， 所述控制单元构成为： 基于在判断为需要所述惯性补偿控制的时刻的所述实际值与所述规范值之间的偏差 来决定开始所述惯性补偿控制的时刻， 在所述开始时刻到来的时刻，开始基于所述惯性补偿通电量来调整所述目标通电量。
3. 根据权利要求1所述的车辆的制动控制装置，其中， 所述控制单元构成为在所述实际值超过所述规范值的时刻，开始基于所述惯性补偿通 电量来调整所述目标通电量。
4. 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的车辆的制动控制装置，其中， 所述取得单元取得与所述可动部件的位置以及作用于所述可动部件的力中的至少一 个相关的物理量，作为所述实际值。
5. 根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的车辆的制动控制装置，其中， 所述控制单元构成为基于针对所述电机进行了所述目标通电量的阶跃输入的情况下 预先取得的所述实际值的变化模式来决定所述目标值。
6. 根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的车辆的制动控制装置中，其中， 所述控制单元构成为将所述目标值二阶微分而运算目标加速度值，在所述目标加速度 值的绝对值超过规定值的情况下，判断为需要所述惯性补偿控制。
【文档编号】B60T8/00GK104066630SQ201280065162
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年12月25日 优先权日:2011年12月27日
【发明者】安井由行, 儿玉博之, 佐竹直敏 申请人:株式会社爱德克斯