CN112550247A

CN112550247A - 制动控制装置

Info

Publication number: CN112550247A
Application number: CN202010465666.XA
Authority: CN
Inventors: 河野孝史
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2020-05-28
Publication date: 2021-03-26
Also published as: US11643060B2; US20210070263A1; JP7360280B2; JP2021044893A

Abstract

本发明提供一种电动车辆的制动控制装置，其实现定速下坡功能中的再生效率的提高。制动控制装置具备：检测道路坡度的坡度传感器；能够将定速下坡功能切换为有效的操作部；对能够从前轮的制动转矩生成再生电力的第一再生部进行控制并且对能够从后轮的制动转矩生成再生电力的第二再生部进行控制的制动控制部；存储表示第一再生部的动作与再生效率之间的关系、以及第二再生部的动作与再生效率之间的关系的效率映射的存储部。制动控制部在定速下坡功能有效的情况下，基于检测到的道路坡度和效率映射，以使综合的再生效率满足第一条件的方式计算前轮及后轮的制动转矩分配(S6)，利用计算出的制动转矩分配来控制第一再生部及第二再生部(S8)。

Description

制动控制装置

技术领域

本发明涉及一种电动车辆的制动控制装置。

背景技术

在专利文献1中公开了如下技术：在具有前轮马达与后轮马达的混合动力车辆中，在下坡时，控制前轮及后轮的再生制动转矩和液压制动器的制动力，从而提高能量回收的效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-166363号公报

发明内容

技术问题

近年来，正在应用具有为了在下坡时维持恒定的车速而自动地控制制动力的定速下坡功能的车辆。利用定速下坡功能，驾驶者不进行制动操作就能够使车辆以预先指定的车速下坡。

但是，即使在使定速下坡功能有效的情况下，也较少需要将车速严格地控制在预先指定的速度，大多允许少许的速度变化。另外，通过将再生制动用于定速下坡功能，从而能够利用再生能量来延长电动车辆的续航距离。

本发明的目的在于，提供一种谋求提高定速下坡功能中的再生效率的电动车辆的制动控制装置。

技术方案

第一方式的发明是制动控制装置，其特征在于，具备：

坡度传感器，其检测道路坡度；

操作部，其能够将定速下坡功能切换为有效；

制动控制部，其对能够从前轮的制动转矩生成再生电力的第一再生部进行控制，并且对能够从后轮的制动转矩生成再生电力的第二再生部进行控制；以及

存储部，其存储表示所述第一再生部的动作与再生效率之间的关系、以及所述第二再生部的动作与再生效率之间的关系的效率映射，

所述制动控制部在所述定速下坡功能被设为有效的情况下，基于检测到的道路坡度和所述效率映射，以使综合的再生效率满足第一条件的方式计算出所述前轮及所述后轮的制动转矩分配，并且利用计算出的制动转矩分配来控制所述第一再生部及所述第二再生部。

第二方式的发明在第一方式所述的制动控制装置的基础上，其特征在于，所述制动控制部使车速的参数具有幅度而执行所述制动转矩分配的计算。

第三方式的发明在第一方式或第二方式所述的制动控制装置的基础上，其特征在于，

在执行所述定速下坡功能的过程中道路坡度发生了变化的情况下，所述制动控制部将车速设为使该时刻的车速具有幅度的参数而再次执行所述制动转矩分配的计算，并且能够执行利用计算出的制动转矩分配来控制所述第一再生部及所述第二再生部的第一控制处理。

第四方式的发明在第三方式所述的制动控制装置的基础上，其特征在于，

在执行所述定速下坡功能的过程中道路坡度发生了变化的情况下，所述制动控制部能够选择是执行所述第一控制处理，还是执行维持车速的第二控制处理。

第五方式的发明在第四方式所述的制动控制装置的基础上，其特征在于，在所述第一控制处理的再生效率比所述第二控制处理的再生效率高阈值以上的情况下，所述制动控制部选择执行所述第一控制处理。

第六方式的发明在第四方式或第五方式所述的制动控制装置的基础上，其特征在于，

所述制动控制装置还具备能够进行设定操作的设定操作部，

所述制动控制部基于利用所述设定操作部的设定，选择是执行所述第一控制处理还是执行所述第二控制处理。

【发明效果】

根据本发明，在使定速下坡功能有效的情况下，根据效率映射和道路坡度，计算出前轮的再生制动和后轮的再生制动的制动转矩分配，并基于计算出的制动转矩分配来控制第一再生部及第二再生部。因此，能够在执行定速下坡功能时提高再生效率。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电动车辆的构成的框图。

图2是表示再生制动的效率映射的一例的图，图2的(a)是前轮的效率映射，图2的(b)是后轮的效率映射，图2的(c)是前后轮的效率映射。

图3是表示制动控制部所执行的定速下坡处理的一例的流程图。

图4是表示利用定速下坡功能的电动车辆的行驶状态的转移的一例的说明图。

符号说明

1 电动车辆

2a 前轮

2b 后轮

3a 第一行驶马达(第一再生部)

3b 第二行驶马达(第二再生部)

4a、4b 变换器

5 电池

10 驾驶操作部

15 功能操作部

16 第一功能开关(操作部)

17 ECO开关

18 车速设定开关

19 设定操作部

21 车速传感器

22 坡度传感器

30 车辆控制部

31 制动控制部

32 存储部

33 效率映射

50 制动机构

52 制动部

53 驱动部

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的实施方式的电动车辆的构成的框图。图2是表示再生制动的效率映射的一例的图，图2的(a)是前轮的效率映射，图2的(b)是后轮的效率映射，图2的(c)是前后轮的效率映射。

本实施方式的电动车辆1具备：前轮2a及后轮2b；驱动前轮2a的第一行驶马达3a；驱动后轮2b的第二行驶马达3b；驱动所述第一行驶马达3a的变换器4a；驱动第二行驶马达3b的变换器4b；向变换器4a、4b供给行驶用的电力的电池5；在前轮2a、后轮2b或者这两者产生制动力的制动机构50；检测道路坡度的坡度传感器22；以及检测车速的车速传感器21。

电动车辆1还具备：包含制动踏板11、油门踏板12及方向盘13的驾驶操作部10；切换各种功能的有效和无效的功能操作部15；以及进行电动车辆1的控制的车辆控制部30。车辆控制部30包含：制动控制部31，其进行第一行驶马达3a和第二行驶马达3b的再生控制以及制动机构50的控制；以及存储部32，其存储各种控制数据。在存储部32中包含效率映射33，所述效率映射33表示第一行驶马达3a的动作(车轮速度及再生制动转矩)与再生效率之间的关系、以及第二行驶马达3b的动作(车轮速度及再生制动转矩)与再生效率之间的关系。

在图1中，制动控制部31、存储部32、传感器类(车速传感器21、坡度传感器22等)及功能操作部15的组合相当于本发明的制动控制装置的一例。第一行驶马达3a相当于本发明的第一再生部的一例，第二行驶马达3b相当于本发明的第二再生部的一例。

第一行驶马达3a及变换器4a能够进行动力运行和再生运行，利用动力运行产生驱动力，并利用再生运行产生制动力。驱动力及制动力被传送到前轮2a。第一行驶马达3a是电动机，在再生运行时，将再生电力经由变换器4a输送到电池5。如图2的(a)所示，第一行驶马达3a的再生效率根据前轮2a的车轮速度和再生制动转矩，变化为例如60％～80％。再生效率表示再生能量相对于制动能量的比例。

第二行驶马达3b及变换器4b能够进行动力运行和再生运行，利用动力运行产生驱动力，并利用再生运行产生制动力。驱动力及制动力被传送到后轮2b。第二行驶马达3b是电动机，在再生运行时，将再生电力经由变换器4b输送到电池5。如图2的(b)所示，第二行驶马达3b的再生效率根据后轮2b的车轮速度和再生制动转矩，变化为例如60％～80％。第一行驶马达3a的规格和第二行驶马达3b的规格可以不同，在该情况下，第一行驶马达3a的再生效率的效率映射33与第二行驶马达3b的再生效率的效率映射33不同。

存储于存储部32的效率映射33可以是图2的(a)、图2的(b)所示的前轮2a和后轮2b独立的两个映射数据。或者，如图2的(c)所示，效率映射33也可以是表示制动转矩分配(前轮2a的再生制动转矩和后轮2b的再生制动转矩)、车轮速度、综合的再生效率之间的关系的映射数据。制动转矩分配是指，前轮2a的再生制动转矩和后轮2b的再生制动转矩的组合。图2的(c)的映射数据能够根据图2的(a)、图2的(b)的映射数据而求出。

电池5是例如锂离子二次电池或镍氢二次电池。电动车辆1可以是具有内燃机的HEV(Hybrid Electric Vehicle：混合动力汽车)，在该情况下，电池5可以是铅蓄电池。

制动机构50具备：向前轮2a、后轮2b或这两者施加制动力的卡钳制动器或鼓式制动器等制动部52；将制动踏板11的操作传递至制动部52的主缸51及液压回路。在液压回路设置有通过制动控制部31的控制来调整液压的驱动部53。

在功能操作部15包括：切换定速下坡功能的有效和无效的第一功能开关(相当于本发明的操作部)16；切换ECO模式的有效和无效的ECO开关17；设定定速下坡功能的车速的车速设定开关18；以及进行选项设定等的设定操作部19。功能操作部15被配置为，能够被驾驶者操作。在仪表板等可以设置利用灯或显示面板的输出使驾驶者能够目视确认各开关的选择状况的显示元件。

定速下坡功能是指，在下坡时，不进行制动踏板11的操作，而以维持所设定的车速的方式自动地控制制动力的功能。所设定的车速可以是指，驾驶者或用户经由车速设定开关18在预定范围内预先设定的车速、默认设定的车速、或者基于功能被切换为有效的时刻的车速而确定的车速。但是，利用定速下坡功能控制的车速被限制为低中速(例如5km/h～40km/h)。

利用ECO开关17进行切换的ECO模式是指，优先提高能量效率的模式。ECO模式无效时和ECO模式有效时的定速下坡功能的控制不同。例如，在ECO模式无效时的定速下坡功能下，执行主要基于制动机构50的控制的定速下坡控制。在ECO模式有效时的定速下坡功能下，执行主要利用再生制动的定速下坡控制。

车辆控制部30接收来自车速传感器21及坡度传感器22的检测信号、来自驾驶操作部10的操作信号，并基于这些信号来控制变换器4a、4b及制动机构50。车辆控制部30中的制动控制部31承担变换器4a、4b的再生运行和制动机构50的驱动控制。车辆控制部30可以由1个ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)构成，也可以由彼此进行通信而协作动作的多个ECU构成。通过ECU的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)执行控制程序，从而利用车辆控制部30来实现通常的行驶控制。在控制程序中包含制动控制部31所执行的定速下坡处理的程序。

＜定速下坡处理＞

定速下坡处理是通过将第一功能开关16切换为有效而开始的。如果定速下坡处理开始，则制动控制部31首先根据坡度传感器22的输出来确认当前行驶中的道路是否是下坡路(步骤S1)，接下来，判断当前的车速是否是定速下坡功能所允许的速度(例如40km/h以下)(步骤S2)。在步骤S1、S2的判断结果为不是下坡路、或者超过允许速度的情况下，制动控制部31将第一功能开关16切换为无效(步骤S3)，结束定速下坡处理。另一方面，如果是下坡路且是被允许的速度，则制动控制部31使处理向下推进。

如果向下推进，则制动控制部31获取定速下坡功能的设定速度(步骤S4)。在将第一功能开关16切换为有效前，如果驾驶者进行了定速下坡功能的车速的设定操作，则在步骤S4中，制动控制部31读取所设定的车速。另外，在将第一功能开关16有效时的车速设定为设定速度的情况下，在步骤S4中，制动控制部31获取当前的车速作为所设定的车速。

接下来，制动控制部31根据ECO开关17的操作来判断是否选择了ECO模式(步骤S5)。其结果是，如果不是ECO模式，则制动控制部31使处理转移到通常定速下坡控制(步骤S20)，但是如果是ECO模式，则使处理进入优先再生效率的定速下坡控制(步骤S6～S16)。

步骤S20的通常定速下坡控制的处理虽然省略详细说明，但是其是制动控制部31进行制动机构50的控制而将车速维持在设定速度的控制。在通常定速下坡控制中，制动控制部31可以构成为，如果电池5的可充电电力大(如果充电率低)，则同时使用再生控制，如果电池5的可充电电力小，则不进行再生控制或者降低再生控制的比例。

如果向优先再生效率的定速下坡控制转移，则首先，制动控制部31基于效率映射33和坡度传感器22的输出，计算满足提高再生效率的预定条件(相当于本发明的第一条件)的制动转矩分配(步骤S6)。作为提高再生效率的预定条件，例如能够使用再生效率变得最高这样的条件，或者使用包含在从最高的再生效率到百分之几的范围内这样的条件等。

在步骤S6的计算中，制动控制部31不将车速固定在设定速度，而将车速处理成在设定速度上具有预定的幅度的参数。例如，制动控制部31将车速设定为在设定速度(例如15[km/h])上具有预定的幅度(例如±2[km/h])的参数v1(v1＝15±2[km/h])。接下来，制动控制部31根据道路坡度、车速和已知的车重而计算出将车速维持恒定的合计的制动转矩Trbtot，并将前轮2a的再生制动转矩Trbfr和后轮2b的再生制动转矩Trbrr设定为满足Trbtot＝Trbfr+Trbrr的参数。然后，制动控制部31在效率映射33中，搜索上述车速参数v1、以及前轮2a和后轮2b的再生制动转矩的各参数Trbfr、Trbrr所表示的范围，并求出综合的再生效率最高的映射位置。如果求出映射位置，则唯一地求出与其对应的车速和制动转矩分配(前轮2a的再生制动转矩和后轮2b的再生制动转矩)。

如果计算出了车速和制动转矩分配，则制动控制部31将这些计算结果设定为应控制的目标值(步骤S7)，并向定速下坡控制的循环处理(步骤S8～S11)转移。

在循环处理中，首先，制动控制部31以使车速、前轮2a的再生制动转矩、后轮2b的再生制动转矩与各目标值一致的方式，基于车速传感器21的值来控制变换器4a、4b而产生前轮2a及后轮2b的再生制动转矩(步骤S8)。

接下来，制动控制部31判断是否满足定速下坡功能的解除条件(步骤S9)。解除条件是指，下坡的道路坡度结束或解除操作的执行。解除操作是指，例如制动踏板11的操作、油门踏板的操作、或者、第一功能开关16切换为无效的操作等。如果满足解除条件，则制动控制部31将第一功能开关16切换为无效(步骤S3)，并结束定速下坡处理。另一方面，如果不满足解除条件，则制动控制部31使处理向下推进。

如果向下推进，则制动控制部31确认电池5的状态，并判断电池5的可充电电力是否是阈值以下(步骤S10)。并且，如果判断结果为是，则因为不能进行再生能量的蓄积，所以制动控制部31使处理转移到通常定速下坡控制(步骤S20)。另一方面，如果步骤S10的判断结果为否，则制动控制部31使处理向下推进。

如果向下推进，则制动控制部31基于坡度传感器22的输出，判断道路坡度是否变化(步骤S11)。应予说明，在步骤S11中，制动控制部31可以将稍微的变化(例如2度以下等阈值以下的变化)判断为无变化。如果判断结果为道路坡度没有变化，则制动控制部31使处理返回步骤S8，继续步骤S8～S11的循环处理。另一方面，如果道路坡度变化，则制动控制部31暂时退出循环处理。

如果道路坡度变化而暂时退出循环处理，则制动控制部31用两种方法再次进行制动转矩分配的计算(步骤S12、S13)。

在步骤S12的计算处理A中，制动控制部31将车速设定为在当前速度上具有幅度的参数，基于坡度传感器22的输出和效率映射33，进行提高再生效率的制动转矩分配的计算。如果对步骤S12的再次计算时与步骤S6的计算时进行比较，则由于坡度变化，所以将车速维持恒定的合计的制动转矩Trbtot的值不同。而且，将车速参数v2变更为在当前的车速(步骤S8的计算结果的车速(例如16.5[km/h]))上具有预定的幅度(例如±2[km/h])的值(16.5±2[km/h])。在步骤S12中，制动控制部31在效率映射33中，搜索上述各参数的范围，并求出综合的再生效率最高的映射位置。并且，制动控制部31根据映射位置获得车速(例如14.5[km/h])和制动转矩分配作为计算结果。

在步骤S13的计算处理B中，制动控制部31将车速固定在当前的速度，并仅将制动转矩分配设为可变的参数，计算提高再生效率的制动转矩分配。除了车速不具有幅度而被设为固定值以外，步骤S13的计算与步骤S12的计算相同。步骤S13的计算结果是，在车速固定的情况下求出提高再生效率的制动转矩分配。

如果进行了步骤S12的计算处理A和步骤S13的计算处理B，则制动控制部31计算出计算处理A的结果的综合的再生效率比计算处理B的结果的综合的再生效率提高多少，并且判断再生效率的提高量是否为预先设定的第二阈值以上(步骤S14)。并且，如果步骤S14的判断结果为是，则制动控制部31将计算处理A的结果设定为应控制的目标值(步骤S15)。另一方面，如果步骤S14的判断结果为否，则制动控制部31将计算处理B的结果设定为应控制的目标值(步骤S16)。

也就是说，通过步骤S12～S16，在道路坡度发生了变化时，如果综合的再生效率大幅提高，则执行允许车速的变化而优先提高再生效率的第一控制处理的定速下坡控制，另一方面，如果综合的再生效率没有大幅变化，则执行优先维持车速的第二控制处理的定速下坡控制。应予说明，第一控制处理和第二控制处理不仅基于再生效率的提高量来选择，例如，也可以构成为，根据使用设定操作部19而进行的选项设定，从而由驾驶者等用户选择仅执行第一控制处理、仅执行第二控制处理、或者基于再生效率的提高量的选择。

如果在步骤S15或步骤S16中设定了新的目标值，则制动控制部31再次返回定速下坡控制的循环处理(步骤S8～S11)。并且，通过该循环处理，以实现新设定的目标值的车速和制动转矩分配的方式，利用制动控制部31进行再生控制。

在步骤S8～S11的循环处理中，如果下坡结束、或者通过制动踏板11或油门踏板12的操作而解除定速下坡控制，则经由步骤S3的处理而结束定速下坡处理。

图4是表示利用定速下坡功能的电动车辆1的行驶状态的转移的一例的说明图。图4表示电动车辆1使定速下坡功能有效而开始下坡，并且在下坡的中途，道路坡度发生了变化的情况下的行驶例。

如果在定速下坡处理中执行优先再生效率的控制处理，则如图4的下坡状况J1所示，在下坡开始时，存在车速稍微从设定速度V0偏离而使电动车辆1行驶的情况。但是，车速未固定，相应地可以计算出能够使再生效率进一步提高的制动转矩分配。而且，在道路坡度发生了变化时，如图4的下坡状况J2所示，存在车速从该坡度变化前的速度V1稍微变化而使电动车辆1行驶的情况。但是，车速未固定，相应地可以计算出能够使再生效率进一步提高的制动转矩分配。并且，通过提高再生效率，能够提高电池的充电率，从而延长电动车辆1的续航距离。

如上所述，根据本实施方式的电动车辆1及其制动控制装置，具备：坡度传感器22；能够在前轮2a产生再生制动转矩的第一行驶马达3a；能够在后轮2b产生再生制动转矩的第二行驶马达3b；能够进行再生运行的控制的制动控制部31；以及存储再生制动的效率映射33的存储部32。并且，制动控制部31在定速下坡功能被设为有效的情况下，根据道路坡度和效率映射，计算出使综合的再生效率提高的前轮2a和后轮2b的制动转矩分配(利用再生制动的制动转矩分配)，并基于计算结果来进行再生制动的控制。因此，在执行定速下坡功能时能够提高再生效率，并且延长电动车辆1的续航距离。

而且，根据本实施方式的电动车辆1及其制动控制装置，在优先再生效率的定速下坡控制中，制动控制部31使车速的参数具有幅度而执行制动转矩分配的计算(步骤S6)。因此，车速有时从用于定速下坡功能而设定的速度稍微偏离，另一方面，与此相应地，能够实现再生效率高的前轮2a及后轮2b的再生制动转矩的分配。由此，能够提高执行定速下坡功能时的再生效率，并且延长电动车辆1的续航距离。

而且，根据本实施方式的电动车辆1及其制动控制装置，在定速下坡功能中道路坡度发生了变化的情况下，制动控制部31作为车速的参数而在当前的车速上具有幅度而执行制动转矩分配的计算(步骤S12)。因此，在定速下坡功能时道路坡度发生了变化的情况下，车速有时稍微变化，另一方面，与此相应地，能够与道路坡度的变化匹配地实现再生效率高的前轮2a及后轮2b的再生制动转矩的分配。由此，即使在定速下坡功能中道路坡度变化的情况下，也能够提高再生效率，并且能够延长电动车辆1的续航距离。

而且，根据本实施方式的电动车辆1及其制动控制装置，在定速下坡功能中道路坡度发生了变化的情况下，选择性地执行允许车速变化的第一控制处理(步骤S12、S15、S8)、和将车速维持恒定的第二控制处理(步骤S13、S16、S8)。因此，能够实现分别适用于将车速维持恒定为好的状况、以及应允许车速稍微变化而实现再生效率的提高的状况的定速下坡功能。

而且，根据本实施方式的电动车辆1及其制动控制装置，在定速下坡功能中道路坡度发生了变化的情况下，制动控制部31计算出允许车速变化的第一控制处理的再生效率比将车速维持恒定的第二控制处理的再生效率提高多少。然后，制动控制部31判断再生效率的提高量是否为第二阈值以上(步骤S14)，在再生效率的提高量为第二阈值以上的情况下，执行第一控制处理(步骤S15、S8)。另一方面，在再生效率的提高量小于第二阈值的情况下，制动控制部31执行第二控制处理(步骤S16、S8)。因此，如果再生效率大幅变化，则允许定速下坡功能中的速度变化，能够优先提高再生效率，另一方面，如果再生效率没有大幅变化，则能够优先维持车速。

而且，根据本实施方式的电动车辆1及其制动控制装置，用户能够根据利用设定操作部19而进行的选项设定，从而选择在定速下坡功能中道路坡度发生了变化的情况下的控制处理。因此，针对定速下坡功能中的道路坡度的变化，能够选择与用户的请求对应的控制处理。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，示出了在定速下坡控制开始时和道路坡度变化时，使车速的参数具有幅度而求出提高再生效率的制动转矩分配的例子。但是，使车速的参数具有幅度而求出提高再生效率的制动转矩分配的时刻可以仅是定速下坡控制开始时、仅是道路坡度变化时、或者与定速下坡控制中的其他状况对应的时刻等各种时刻。另外，在计算制动转矩分配时给予车速的参数的变动幅度的大小等在实施方式中示出的细节能够在不超过发明主旨的范围内适当地变化。

Claims

1.一种制动控制装置，其特征在于，具备：

坡度传感器，其检测道路坡度；

操作部，其能够将定速下坡功能切换为有效；

2.如权利要求1所述的制动控制装置，其特征在于，

所述制动控制部使车速的参数具有幅度而执行所述制动转矩分配的计算。

3.如权利要求1所述的制动控制装置，其特征在于，

4.如权利要求2所述的制动控制装置，其特征在于，

5.如权利要求3所述的制动控制装置，其特征在于，

6.如权利要求4所述的制动控制装置，其特征在于，

7.如权利要求5所述的制动控制装置，其特征在于，

在所述第一控制处理的再生效率比所述第二控制处理的再生效率高阈值以上的情况下，所述制动控制部选择执行所述第一控制处理。

8.如权利要求6所述的制动控制装置，其特征在于，

9.如权利要求5至8中任一项所述的制动控制装置，其特征在于，

所述制动控制装置还具备能够进行设定操作的设定操作部，