DE102019201064A1

DE102019201064A1 - Fahrzeugbremssystem

Info

Publication number: DE102019201064A1
Application number: DE102019201064.4A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Honda
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-02-01
Filing date: 2019-01-29
Publication date: 2019-08-01
Also published as: CN110103926A; CN110103926B; US20190232790A1; JP2019131095A

Abstract

Eine Fahrzeugbremssystem mit einer Regenerativbremsvorrichtung (32) und einer Elektrischbremsvorrichtung (34), wobei, wenn keine Elektrischbremskraft angefordert wird, das Bremssystem ausgelegt ist, um: (a) im Prinzip zu bewirken, dass der Kolben (142) eines Aktors (110) der Elektrischbremsvorrichtung zu einer zurückbewegten Position bewegt wird, an der ein Abstand zwischen dem Reibungselement (126) und dem Drehkörper (122) gleich einem ersten Abstand ist; und (b) eine Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung auszuführen, in der der Kolben von der zurückbewegten Position zu einer Standby-Position bewegt wird, bei der der Abstand zwischen dem Reibungselement und dem Drehkörper nicht größer als ein zweiter Abstand ist, der kleiner als der erste Abstand eingestellt ist, wenn eine Differenz zwischen einer maximalen Regenerativbremskraft, die erzeugt werden kann, und der Regenerativbremskraft, die tatsächlich im Moment erzeugt wird, kleiner als oder gleich groß wie eine eingestellte Differenz wird.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die folgende Offenbarung betrifft ein in einem Fahrzeug eingebautes Bremssystem.
Beschreibung des Standes der Technik
Auf dem Gebiet von Fahrzeugbremssystemen wird ein Fahrzeugbremssystem vorgeschlagen, das mit einer elektrischen Bremsvorrichtung (im Folgenden kurz „Elektrischbremsvorrichtung“) ausgestattet ist, die ausgelegt ist, um eine elektrische Bremskraft (im Folgenden kurz „Elektrischbremskraft“) zu erzeugen, die von einer durch einen Elektromotor ausgeübten Kraft abhängt. Die Elektrischbremsvorrichtung ist typischerweise so ausgelegt, dass sie die Bremskraft dadurch erzeugt, dass ein Kolben durch den Elektromotor vorwärtsbewegt wird, um so ein Reibungselement (wie etwa ein Bremsbelag) auf einen Drehkörper (wie etwa einen Scheibenrotor) zu drücken, der sich mit einem Rad dreht. Wenn keine Anforderung an die Elektrischbremsvorrichtung vorliegt, die Bremskraft zu erzeugen (nachfolgend gegebenenfalls als „Nichtanforderungszustand der Elektrischbremskraft“ bezeichnet), ist es möglich, den Kolben durch den Elektromotor so weit zurückzubewegen, dass ein Zustand, in dem ein ausreichender Abstand zwischen dem Drehkörper und dem Reibungselement vorhanden ist, hergestellt ist, wie es zum Beispiel in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2012-240632 beschrieben ist. Aufgrund dieses Zustands ist es möglich, wenn die Elektrischbremskraft nicht angefordert wird, ein Phänomen zu vermeiden oder zu verringern, bei dem sich der Drehkörper dreht, während er sich in Kontakt mit den Reibungselementen befindet, was Schleifen genannt wird, um dadurch zum Beispiel die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs zu verbessern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Andererseits ist der Abstand im Hinblick auf ein gutes Ansprechverhalten der Elektrischbremsvorrichtung, das heißt im Hinblick auf eine verkürzte Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem die Elektrischbremskraft angefordert wird, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Elektrischbremskraft tatsächlich erzeugt wird, vorzugsweise klein. Mit anderen Worten, es ist vorteilhaft, den Abstand klein zu machen, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass die Elektrischbremskraft erzeugt wird, hoch ist. In einem Fahrzeugbremssystem ausgestattet mit sowohl der Elektrischbremsvorrichtung als auch einer regenerativen Bremsvorrichtung (im Folgenden kurz „Regenerativbremsvorrichtung“) zum Erzeugen einer Regenerativbremskraft, die eine elektrische Stromerzeugung durch Drehung des Rades nutzt, ist es wünschenswert, auch einen Zustand zu berücksichtigen, in dem die Regenerativbremskraft erzeugt wird, um sowohl eine Vermeidung/Verringerung des Schleifens als auch ein gutes Ansprechverhalten zu erreichen. Eine solche Berücksichtigung ermöglicht eine Verbesserung des Nutzens des mit der Elektrischbremsvorrichtung und der Regenerativbremsvorrichtung ausgestatteten Fahrzeugbremssystems. Demzufolge ist ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung auf ein Fahrzeugbremssystem mit hohem Nutzen gerichtet.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst das Fahrzeugbremssystem die Elektrischbremsvorrichtung und die Regenerativbremsvorrichtung, die oben beschrieben sind, und ist so ausgelegt, dass die Elektrischbremskraft eine Defizitbremskraft abdeckt, die ein fehlender Betrag einer erforderlichen Gesamtbremskraft ist, die für das gesamte Fahrzeug erforderlich ist und die nicht durch die Regenerativbremskraft abgedeckt werden kann. Das Bremssystem ist ausgelegt, um, wenn keine Elektrischbremskraft angefordert wird, (a) im Prinzip zu bewirken, dass der Kolben zu einer zurückbewegten Position bewegt wird, an der ein Abstand zwischen dem Reibungselement und dem Drehkörper gleich einem ersten Abstand ist; und (b) eine Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung auszuführen, in der der Kolben von der zurückbewegten Position zu einer Standby-Position bewegt wird, bei der der Abstand zwischen dem Reibungselement und dem Drehkörper nicht größer als ein zweiter Abstand ist, der kleiner als der erste Abstand eingestellt ist, wenn eine Differenz zwischen einer maximalen Regenerativbremskraft, die erzeugt werden kann, und der Regenerativbremskraft, die tatsächlich im Moment erzeugt wird, kleiner als oder gleich groß wie eine eingestellte Differenz wird.
VORTEILHAFTE EFFEKTE
Gemäß dem wie oben beschrieben aufgebauten Fahrzeugbremssystem wird der Abstand im Hinblick auf die Regenerativbremskraft klein gemacht, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass die Elektrischbremskraft erzeugt werden wird, hoch ist, mit anderen Worten, wenn erwartet wird, dass die Elektrischbremskraft sehr bald erzeugt wird. Somit ermöglicht das Fahrzeugbremssystem ein gutes Ansprechverhalten der Elektrischbremsvorrichtung eine Verhinderung oder eine Verringerung des Schleifens für die längste mögliche Zeit.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsformen einer Erfindung, die als patentierbar erachtet wird, beispielhaft beschrieben und erläutert. (Die Erfindung ist nachfolgend gegebenenfalls als „beanspruchbare Erfindung“ bezeichnet). Jede der Ausführungsformen ist wie die beigefügten Ansprüche nummeriert und hängt gegebenenfalls von einer anderen Ausführungsform oder von anderen Ausführungsformen ab. Dies dient dem leichteren Verständnis der beanspruchbaren Erfindung, und es versteht sich, dass Kombinationen von Komponenten, die die Erfindung bilden, nicht auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt sind. Das heißt, es versteht sich, dass die beanspruchbare Erfindung im Licht der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen und Beispiele zu verstehen ist. Es versteht sich ferner, dass, so lange die beanspruchbare Erfindung auf diese Weise verstanden wird, jede Ausführungsform, in der ein oder mehrere Bestandteile einer der folgenden Ausführungsformen hinzugefügt oder aus einer der folgenden Ausführungsformen entfernt werden, als eine Ausführungsform der beanspruchbaren Erfindung betrachtet werden kann.
(1) Ein Bremssystem für ein Fahrzeug, das umfasst:

eine Regenerativbremsvorrichtung zum Erzeugen einer Regenerativbremskraft, die eine elektrische Stromerzeugung durch Drehung eines Rades ausnutzt; und
eine Elektrischbremsvorrichtung, die einen Drehkörper, der ausgelegt ist, um sich mit dem Rad zu drehen, ein Reibungselement, das ausgelegt ist, um auf den Drehkörper gedrückt zu werden, und einen Aktor, der ausgelegt ist, um einen Kolben durch einen Elektromotor vorwärts zu bewegen, um so das Reibungselement auf den Drehkörper zu drücken, umfasst, wobei die Elektrischbremsvorrichtung ausgelegt ist, um eine Elektrischbremskraft zu erzeugen, die von einer Kraft abhängt, die durch den Elektromotor ausgeübt wird,
wobei das Fahrzeugbremssystem so ausgelegt ist, dass die Elektrischbremskraft eine Defizitbremskraft abdeckt, die nicht durch die Regenerativbremskraft abgedeckt werden kann, wobei die Defizitbremskraft ein fehlender Betrag einer erforderlichen Gesamtbremskraft ist, die eine Bremskraft ist, die für das gesamte Fahrzeug erforderlich ist, und
wobei, wenn keine Elektrischbremskraft angefordert wird, das Bremssystem ausgelegt ist, um:
1. (a) im Prinzip zu bewirken, dass der Kolben zu einer zurückbewegten Position bewegt wird, an der ein Abstand zwischen dem Reibungselement und dem Drehkörper gleich einem ersten Abstand ist; und
2. (b) eine Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung auszuführen, in der der Kolben von der zurückbewegten Position zu einer Standby-Position bewegt wird, bei der der Abstand zwischen dem Reibungselement und dem Drehkörper nicht größer als ein zweiter Abstand ist, der kleiner als der erste Abstand eingestellt ist, wenn eine Differenz zwischen einer maximalen Regenerativbremskraft, die erzeugt werden kann, und der Regenerativbremskraft, die tatsächlich im Moment erzeugt wird, kleiner als oder gleich groß wie eine eingestellte Differenz wird.

Diese Ausführungsformen ist eine Basisausführungsform der beanspruchbaren Erfindung. Gemäß dieser Ausführungsformen wird der Kolben der Elektrischbremsvorrichtung an der Standby-Position in Abhängigkeit von einem Erzeugungszustand der Regenerativbremskraft positioniert. Insbesondere wenn eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass die Bremskraft, die für das gesamte Fahrzeug erforderlich ist, nicht ausreicht, es sei denn, es wird eine Elektrischbremskraft erzeugt, das heißt, wenn erwartet wird, dass die Elektrischbremskraft sehr bald erzeugt werden wird, wird der Kolben zu einer Position bewegt, an der der Abstand zwischen dem Reibungselement und dem Drehkörper klein ist. Umgekehrt, wenn die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung der Elektrischbremskraft gering ist, wird der Kolben zu einer Position bewegt, an der ein großer Abstand zwischen dem Reibungselement und dem Drehkörper erlaubt ist. Gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht eine Ausführung der Regenerativbremskraft-abhängigen Standby-Regelung eine effektive Vermeidung oder Verringerung des Schleifens in der Elektrischbremsvorrichtung bei gleichzeitig gutem Ansprechverhalten der Elektrischbremsvorrichtung, d. h. gutem Ansprechverhalten des gesamten Fahrzeugbremssystems. Das heißt, diese Ausführungsform ermöglicht die Konstruktion des Fahrzeugbremssystems mit hohem Nutzen.
Diese Ausführungsform ist sowohl auf ein System, in dem die Elektrischbremskraft und die Regenerativbremskraft auf dasselbe Rad übertragen werden, als auch auf ein System, in dem die Elektrischbremskraft und die Regenerativbremskraft auf verschiedene Räder übertragen werden, anwendbar. Ferner deckt die Elektrischbremskraft wenigstens einen Teil der Defizitbremskraft bzw. fehlenden Bremskraft ab. Insbesondere wenn die Elektrischbremsvorrichtung für jedes von mehreren Rädern vorgesehen ist, kann eine Summe aus den durch die jeweiligen Elektrischbremsvorrichtungen erzeugten Elektrischbremskräften die Defizitbremskraft abdecken. Ferner kann in einem System, in dem die Elektrischbremsvorrichtung für einen Teil der mehreren Räder vorgesehen ist und eine andere Bremsvorrichtung als die Elektrischbremsvorrichtung, z. B. eine Hydraulikbremsvorrichtung, für den weiteren Teil der mehreren Räder vorgesehen ist, die Defizitbremskraft durch eine durch die Hydraulikbremsvorrichtung erzeugte Hydraulikbremskraft und die durch die Elektrischbremsvorrichtung erzeugte Elektrischbremskraft abgedeckt werden.
(2) Das Fahrzeugbremssystem nach der Ausführungsform (1), wobei, wenn sich der Kolben (142) an der zurückbewegten Position befindet, die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung basierend auf der Tatsache ausgeführt wird, dass eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs höher als oder gleich hoch wie eine erste Schwellengeschwindigkeit ist.
Wenn bei einer Verzögerung des Fahrzeugs die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gleich einer bestimmten Geschwindigkeit wird, ist es äußerst wahrscheinlich, dass das Bremsbetätigungselement beginnt, betätigt zu werden. Im Anbetracht dessen wird die erste Schwellengeschwindigkeit vorzugsweise auf eine Geschwindigkeit eingestellt, bei der die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass die Bremskraft für das Fahrzeug angefordert werden wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als die Geschwindigkeit wird, und der Kolben wird vorzugsweise zu der Standby-Position bewegt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als die erste Schwellengeschwindigkeit ist, unabhängig von der Differenz zwischen der maximalen Regenerativbremskraft und der Regenerativbremskraft, die tatsächlich erzeugt werden. Diese Ausführungsform kann als eine Ausführungsform betrachtet werden, in der die Bedingung auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit zusätzlich als Bedingung zur Ausführung der Regenerativbremskraft-abhängigen Standby-Regelung enthalten ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als oder gleich hoch wie die erste Schwellengeschwindigkeit ist, die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung im Prinzip selbst dann ausgeführt, wenn sich der Kolben an der zurückbewegten Position befindet, so dass der Kolben zu der Standby-Position bewegt wird, wenn die Differenz zwischen der maximalen Regenerativbremskraft und der Regenerativbremskraft, die tatsächlich erzeugt werden, kleiner als oder gleich groß wie die eingestellte Differenz wird.
(3) Das Fahrzeugbremssystem nach der Ausführungsform (2), wobei, wenn sich der Kolben (142) an der Standby-Position befindet, der Kolben (142) zu der zurückbewegten Position bewegt wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs höher als oder gleich hoch wie eine zweite Schwellengeschwindigkeit wird, die höher als die erste Schwellengeschwindigkeit ist.
Wenn die vorgenannte Ausführungsform als eine Ausführungsform betrachtet wird, in der die Bedingung zum Ändern der Position des Kolbens von der zurückbewegten Position zu der Standby-Position begrenzt ist, ist diese Ausführungsform eine Ausführungsform, in der die Bedingung zum Ändern der Position des Kolbens von der Standby-Position zu der zurückbewegten Position begrenzt ist. Wenn in einer Anordnung, in der die Position des Kolbens auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird, eine Schwellengeschwindigkeit zum Ändern der Kolbenposition von der zurückbewegten Position zu der Standby-Position und eine Schwellengeschwindigkeit zum Ändern der Kolbenposition von der Standby-Position zu der zurückbewegten Position auf die gleiche Geschwindigkeit eingestellt sind, gibt es eine Wahrscheinlichkeit, dass der Kolben so gesteuert wird, dass er wiederholt zwischen der Standby-Position und der zurückbewegten Position bewegt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit etwa bei der Schwellengeschwindigkeit gehalten wird. Das heißt, ein Nacheilen der Regelung kann auftreten. Gemäß dieser Ausführungsform sind die erste Schwellengeschwindigkeit und die zweite Schwellengeschwindigkeit auf verschiedene Geschwindigkeiten eingestellt, so dass das Nacheilen wirksam verhindert wird.
(4) Das Fahrzeugbremssystem nach der Ausführungsform (2) oder (3), wobei, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs niedriger als oder gleich hoch wie eine Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit, die niedriger als die erste Schwellengeschwindigkeit ist, wird, die Regenerativbremskraft nicht durch die Regenerativbremsvorrichtung erzeugt wird.
In dieser Ausführungsform ist Beziehung zwischen der ersten Schwellengeschwindigkeit und der Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit spezifiziert. Allgemein kann die Regenerativbremsvorrichtung die Regenerativbremskraft nicht wirksam erzeugen, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einen bestimmten Wert abfällt. In Anbetracht dessen wird Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit eingestellt. Die erste Schwellengeschwindigkeit hat eine größere Bedeutung, wenn die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit eingestellt wird. Insbesondere wenn die erste Schwellengeschwindigkeit höher als die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit eingestellt wird, wie es oben beschrieben ist, kann in bei der Verzögerung des Fahrzeugs der Kolben zu der Standby-Position bewegt werden, bevor die Regenerativbremsvorrichtung die Regenerativbremskraft nicht mehr erzeugen kann. Somit kann erreicht werden, dass die Elektrischbremsvorrichtung in ausreichender Weise anspricht.
(5) Der Fahrzeugbremssystem nach einem der Ausführungsformen (1) bis (4), wobei, wenn die Regenerativbremsvorrichtung (32) die Regenerativbremskraft nicht erzeugen kann, der Kolben (142) zu der Standby-Position bewegt wird, wenn eine Bremsbetätigungselement (40) betätigt wird oder wenn das Bremsbetätigungselement (40) nicht betätigt wird und ein Beschleunigerbetätigungselement (242) nicht betätigt wird, selbst wenn keine Elektrischbremskraft angefordert wird.
Es kann sein, dass die Regenerativbremsvorrichtung, zum Beispiel je nach Ladezustand (SOC) einer Batterie zum Akkumulieren einer erzeugten Elektrizitätsmenge, keine ausreichende Regenerativbremskraft erzeugt. In einer solchen Situation ist die maximale Regenerativbremskraft 0, und es ist nicht vorteilhaft, die Kolbenposition entsprechend der oben beschriebenen Bedingung auf der Grundlage die maximale Regenerativbremskraft zu ändern. In dieser Ausführungsform wird der Kolbenposition auf der Grundlage des Zustands der Bremsoperation und des Zustands der Beschleunigungsoperation zu ändern. Diese Ausführungsform erreicht ein gutes Ansprechverhalten der Elektrischbremskraft, selbst wenn Regenerativbremskraft nicht erzeugt werden kann.
Figurenliste
Die Ziele, Merkmale, Vorteile und technische sowie und industrielle Bedeutung der vorliegenden Offenbarung wird verständlicher durch Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einer Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:

1 eine Ansicht ist, die schematisch eine Gesamtstruktur eines Fahrzeugbremssystems gemäß einer Ausführungsform zeigt;
2 eine Querschnittsansicht einer Elektrischbremsvorrichtung des in 1 gezeigten Bremssystems ist;
3 eine Querschnittsansicht eines elektrischen Bremsaktors der in 2 gezeigten Elektrischbremsvorrichtung ist;
4A und 4B Ansichten zur Erläuterung eines Vorspannungsmechanismus des in 3 gezeigten Aktors sind;
5 ein Flussdiagramm ist, das ein Bremsregelungsprogramm zeigt, das in dem Fahrzeugbremssystem der Ausführungsform ausgeführt wird;
6 ein Flussdiagramm ist, das eine Subroutine des Bremsregelungsprogramms von 5 zeigt, wobei die Subroutine der Bestimmung einer Soll-Bremskraft dient;
7 ein Ablauf- oder Zeitdiagramm zur Erläuterung einer typischen Operation des Fahrzeugbremssystems der Ausführungsform ist; und
8 ein Ablauf- oder Zeitdiagramm zur Erläuterung einer weiteren typischen Operation des Fahrzeugbremssystems der Ausführungsform ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Bezug nehmend auf die Zeichnungen ist nachfolgend ausführlich ein Fahrzeugbremssystem gemäß einer Ausführungsform der beanspruchbaren Erfindung beschrieben. Die beanspruchbare Erfindung soll nicht auf die Einzelheiten der folgenden Ausführungsform beschränkt sein, sondern kann auf der Grundlage der in den Ausführungsform der Erfindung beschrieben Beispielen verkörpert und auf der Grundlage des Wissens des Fachmanns auf dem Gebiet modifiziert sein.
Struktur des Fahrzeugantriebssystems und Gesamtstruktur des Fahrzeugbremssystems
Wie es schematisch in 1 gezeigt ist, ist ein Fahrzeug, in dem ein Fahrzeugbremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform (nachfolgend gegebenenfalls einfach als „Bremssystem“ bezeichnet) eingebaut ist, ein Hybridfahrzeug mit vier Rädern 10, das heißt zwei Vorderrädern 10 und zwei Hinterrädern 10. Die zwei Vorderräder 10 sind Antriebsräder. Zuerst ist ein Fahrzeugantriebssystem erläutert. Das in dem Fahrzeug eingebaute Fahrzeugantriebssystem umfasst einen Verbrennungsmotor 12 als eine Antriebsquelle, einen Generator 14, der im Wesentlichen als ein elektrischer Generator fungiert, einen Leistungsverteilungsmechanismus 16, mit dem der Verbrennungsmotor 12 und der Generator 14 gekoppelt sind, und einen Elektromotor 18 als eine weitere Antriebsquelle.
Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 hat die Funktion, eine Drehung des Verbrennungsmotors 12 auf eine Drehung des Generators 14 und eine Drehung einer Ausgangswelle zu verteilen. Der Elektromotor 18 ist über einen Reduziermechanismus 20, der als Untersetzungsgetriebe dient, mit der Ausgangswelle gekoppelt. Die Drehung der Ausgangswelle wird über einen Differentialmechanismus 22 und jeweilige Antriebswellen 24L, 24R zu dem rechten und dem linken Vorderrad 10 übertragen, so dass das rechte und linke Vorderrad 10 antreibend gedreht werden. Der Generator 14 ist über einen Inverter 26G mit einer Batterie 28 gekoppelt. Durch elektrische Stromerzeugung des Generators 14 gewonnene elektrische Energie wird in der Batterie 28 gespeichert. Der Elektromotor 18 ist über einen Inverter 26M mit der Batterie 28 gekoppelt. Der Elektromotor 18 und der Generator 14 werden durch Steuern des Inverters 26M bzw. des Inverters 26G gesteuert. Das Management der Ladungsmenge der Batterie 28 sowie eine Steuerung des Inverters 26M und des Inverters 26G erfolgen durch eine elektronische Hybrid-Regelungs- bzw. Steuerungseinheit (nachfolgend als „HB-ECU“ abgekürzt, wie es in 1 gezeigt ist) 30, die einen Computer und Steuerschaltungen (Treiber) für Komponenten des Fahrzeugantriebssystems umfasst.
Wie es schematisch in 1 gezeigt ist, umfasst das in dem Fahrzeug eingebaute Bremssystem gemäß der Ausführungsform (a) eine Regenerativbremsvorrichtung 32 zum Übertragen eine Bremskraft auf jedes der zwei Vorderräder 10 und (b) vier Elektrischbremsvorrichtungen 34, die jeweils ausgelegt sind, um unabhängig von der Bremskraft durch die Regenerativbremsvorrichtung 32 eine Bremskraft auf ein entsprechendes der vier Räder 10 zu übertragen. Der Betrieb des Bremssystems wird im Prinzip auf der Grundlage einer Betätigung des Bremspedals 40 als einem Bremsbetätigungselement durch ein Fahrer gesteuert bzw. geregelt.
Aufbau der Regenerativbremsvorrichtung
Die Regenerativbremsvorrichtung 32 ist hardwaremäßig ein Teil des Fahrzeugantriebssystems. Wenn das Fahrzeug verzögert, wird der Elektromotor 18 durch Drehung der Vorderräder 10 gedreht, ohne dass ihm von der Batterie 28 eine Leistung zugeführt wird. Der Elektromotor 18 erzeugt eine elektrische Leistung, wobei er eine elektromotorische Kraft nutzt, die durch seine Drehung erzeugt wird, und die erzeugte elektrische Leistung wird über den Inverter 26M als eine Elektrizitätsmenge (die auch als eine elektrische Menge oder eine elektrische Ladung bezeichnet werden kann) in der Batterie 28 gespeichert. Das heißt, der Elektromotor 18 arbeitet als ein elektrischer Generator, so dass die Batterie 28 geladen wird. Die Drehung der Vorderräder 10, das heißt das Fahrzeug, wird in Abhängigkeit von der Energie verzögert, die der geladenen elektrischen Menge entspricht. Im vorliegenden Fahrzeug ist die Regenerativbremsvorrichtung 32 somit konfiguriert. Die durch die Regenerativbremsvorrichtung 32 zu den Vorderrädern 10F übertragene Bremskraft (nachfolgend gegebenenfalls als „Regenerativbremskraft“ bezeichnet) hängt von der erzeugten elektrischen Leistung ab, und die erzeugte Regenerativbremskraft wird durch die Steuerung des Inverters 26M, die durch die HB-ECU 30 ausgeführt wird, geregelt. Auf eine ausführliche Erläuterung der Regenerativbremsvorrichtung 32 ist an dieser Stelle verzichtet, da jede beliebige Regenerativbremsvorrichtung allgemein bekannter Struktur als die Regenerativbremsvorrichtung 32 verwendet werden kann.
Aufbau der Elektrischbremsvorrichtung
Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst jede Elektrischbremsvorrichtung 34: einen Bremssattel 120 (nachfolgend gegebenenfalls einfach als „Sattel 120“ bezeichnet), in dem ein elektrischer Bremsaktor 110 (nachfolgend gegebenenfalls einfach als „Aktor 110“ bezeichnet) als eine Hauptkomponente angeordnet ist; und einen Scheibenrotor oder -läufer 122 als einen Drehkörper, der ausgelegt ist, um sich zusammen mit einem Rad zu drehen.
Aufbau des Bremssattels
Der Sattel 120 ist durch eine Halterung (nicht gezeigt) gehalten, die in einem Träger (nicht gezeigt) angeordnet ist, der das Rad in einer Weise drehbar hält, dass der Sattel 120 in axialer Richtung, d. h. in Rechts-links-Richtung in 1, bewegbar ist, und in einer Weise, dass sich der Sattel 120 beidseits über den Scheibenrotor 122 erstreckt. Ein Paar von Bremsbelägen (nachfolgend gegebenenfalls einfach als „Beläge“ bezeichnet) 124a, 124b ist durch die Halterung so gehalten, dass der Scheibenrotor 122 in einem Zustand, in dem die Beläge 124a, 124b in axialer Richtung bewegbar sind, zwischen ihnen angeordnet ist. Jeder der Beläge 124a, 124b umfasst ein Reibungselement 126, das auf der Seite von ihm angeordnet ist, auf der der Belag 124a, 124b in Kontakt mit dem Scheibenrotor 122 gelangt, und eine Sicherungsplatte 128, die das Reibungselement 126 stützt. Jeder der Beläge 124a, 124b kann selbst als das Reibungselement betrachtet werden.
Der Einfachheit halber sind eine linke Seite und eine rechte Seite in 2 als Vorderseite bzw. als Rückseite definiert. Der Belag 124a auf der Vorderseite ist durch einen vorderen Endabschnitt (Klauenabschnitt) 132 eines Sattel--Hauptkörpers 130 gestützt. Der Aktor 110 ist durch einen hinteren Abschnitt des Sattel-Hauptkörpers 130 so gehalten, dass ein Gehäuse 140 des Aktors 110 an dem hinteren Abschnitt des Sattel-Hauptkörpers 130 befestigt ist. Der Aktor 110 umfasst einen Kolben 142, der relativ zu dem Gehäuse 140 vorwärts- und rückwärtsbewegbar ist. Wenn sich der Kolben 142 vorwärtsbewegt, gelangt ein vorderer Endabschnitt, das heißt ein vorderes Ende, des Kolbens 142 in Eingriff mit dem hinteren Belag 124b, insbesondere in Eingriff mit der Sicherungsplatte 128 des Belags 124b. Wenn sich der Kolben 142 weiter vorwärtsbewegt, während er in Eingriff mit der Sicherungsplatte 128 des Belags 124b gehalten wird, nehmen die zwei Beläge 124a, 124b den Scheibenrotor 122 zwischen sich auf oder klemmen ihn zwischen sich ein. Mit anderen Worten, die Reibungselemente 126 des jeweiligen Belags 124a, 124b werden auf den Scheibenrotor 122 gedrückt. Durch das Drücken der Reibungselemente 126 der Beläge 124a, 124b auf den Scheibenrotor 122 wird eine Bremskraft zum Stoppen der Drehung des Rades erzeugt, die von einer Reibungskraft zwischen dem Scheibenrotor 122 und den Reibungselementen 126 abhängt. Das heißt, es wird eine Bremskraft zur Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs oder zum Stoppen des Fahrzeugs erzeugt.
ii) Aufbau des Aktors
Wie es in 3 gezeigt ist, umfasst der Aktor 110 das Gehäuse 140, den Kolben 142, einen Elektromotor 144 als eine Antriebsquelle, ein Untersetzungsgetriebe 146 zum Verzögern der Drehung des Elektromotors 144, eine Eingangswelle 148, die ausgelegt ist, um durch die Drehung des Elektromotors 144 und verzögert durch das Untersetzungsgetriebe 146 gedreht zu werden, und einen Bewegungsumwandlungsmechanismus 150 zum Umwandeln der Drehbewegung der Eingangswelle 148, d. h. der Drehbewegung des Elektromotors 144, in eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Kolbens 142. In der nachfolgenden Erläuterung sind eine linke Seite und eine rechte Seite in 3 als eine Vorderseite bzw. eine Rückseite bezeichnet, und eine Linksbewegung und eine Rechtsbewegung des Kolbens 14 sind nachfolgend als eine Vorwärtsbewegung bzw. eine Rückwärtsbewegung bezeichnet. Ferner ist die Drehung der Eingangswelle 148 und des Elektromotors 144 in eine Richtung zum Vorwärtsbewegen des Kolbens 142 als Vorwärtsdrehung bezeichnet, während eine Drehung der Eingangswelle 148 und des Elektromotors 144 in eine Richtung zum Rückwärtsbewegen des Kolbens 142 als Rückwärtsdrehung bezeichnet ist.
Der Kolben 142 umfasst einen Kolbenkopf 152 und eine Ausgangsbuchse 154, die ein hohler, zylindrischer Abschnitt des Kolbens 142 ist. Der Elektromotor 144 umfasst eine zylindrische Drehantriebswelle 156. Die Ausgangsbuchse 154 ist in der Drehantriebswelle 156 angeordnet, und die Eingangswelle 148 ist in der Ausgangsbuchse 154 angeordnet, so dass die Ausgangsbuchse 154, die Drehantriebswelle 156 und die Eingangswelle 148 koaxial zueinander sind, d. h. insbesondere so, dass jeweilige Achsen der Drehantriebswelle 156, der Ausgangsbuchse 154 und der Eingangswelle 148 eine gemeinsame Achse L bilden. Somit besitzt der Aktor 110 eine kompakte Größe.
Die Drehantriebswelle 156 ist über ein Radiallager 158 durch das Gehäuse 140 so gehalten, dass sie unbewegbar in eine Axialrichtung (die eine Richtung ist, in die sich die Achse L erstreckt und die gleich der Rechts-links-Richtung in 2 ist) und drehbar ist. Der Elektromotor 144 umfasst Magnete 160, die auf einem Umfang eines Außenumfangsabschnitts der Drehantriebswelle 156 angeordnet sind, und Spulen 162, die an einem Innenumfangsabschnitt des Gehäuses 140 so befestigt sind, dass sie die Magnete 160 umgeben.
Das Untersetzungsgetriebe 146 ist vom Planetengetriebetyp und umfasst ein hohles Sonnenrad 164, das an einem hinteren Ende der Drehantriebswelle 156 befestigt, ein Hohlrad 166, das an dem Gehäuse 140 befestigt ist, und mehrere Planetenräder 168 (nur eines davon ist in 2 gezeigt), die sich in Eingriff sowohl mit dem Sonnenrad 164 als auch dem Hohlrad 166 befinden, um sich so um das Sonnenrad 164 zu drehen. Jedes der Planetenräder 168 ist durch einen Flansch 170 als einem Träger drehbar gehalten. Die Eingangswelle 148 umfasst eine vordere Welle 172, die einen vorderen Abschnitt der Eingangswelle 148 bildet, und eine hintere Welle 174, die einen hinteren Abschnitt der Eingangswelle 148 bildet, wobei die vordere Welle 172 und die hintere Welle 174 miteinander verschraubt sind. Der Flansch 170 ist zwischen der vorderen Welle 172 und der hinteren Welle 174 angeordnet und durch sie befestigt, wodurch sich der Flansch 170 zusammen mit der vorderen Welle 172 und der hinteren Welle 174 dreht, das heißt sich zusammen mit der Eingangswelle 148 dreht. Die Drehung der Drehantriebswelle 156, das heißt die Drehung des Elektromotors 144, wird durch das Untersetzungsgetriebe 146 verlangsamt und als die Drehung der Eingangswelle 148 übertragen. Die Eingangswelle 148 ist durch das Gehäuse 140 über der Flansch 170, ein Axiallager 176 und eine Stützplatte 178 so gehalten, dass sie unbewegbar in axialer Richtung und drehbar ist.
Ein Außengewinde 180 ist auf einem Außenumfangsabschnitt der vorderen Welle 172 der Eingangswelle 148 gebildet, während ein Innengewinde 182, das sich in Schraubeingriff mit den Außengewinden 180 befindet, in der Ausgangsbuchse 154 gebildet ist. Das heißt, die Eingangswelle 148, auf der das Außengewinde 180 gebildet ist, fungiert als ein Drehelement, das durch die Drehung des Elektromotors 144 drehbar ist, während die Ausgangsbuchse 154, in der das Innengewinde 182 gebildet ist, als ein Linearbewegungselement fungiert, das zum Vorwärtsbewegen und Rückwärtsbewegen des Kolbens 142 vorwärtsbewegbar bzw. rückwärtsbewegbar ist. Der Bewegungsumwandlungsmechanismus 150 ist durch die Eingangswelle 148 und die Ausgangsbuchse 154 gebildet. Das Linearbewegungselement und der Kolben in dem Aktor 110 können einteilig ausgebildet sein.
Ein Trapezgewinde relativ hoher Festigkeit wird sowohl als das Außengewinde 180 als auch als das Innengewinde 182 verwendet. Zwischen dem Außengewinde 180 und dem Innengewinde 182 befindet sich Fett als Schmiermittel für eine geschmeidige Bewegung des Bewegungsumwandlungsmechanismus 150, das heißt eine geschmeidige Bewegung des Aktors 110. Der Aktor 110 verwendet den Bewegungsumwandlungsmechanismus, in dem das Drehelement die Außengewinde umfasst und das Linearbewegungselement die Innengewinde umfasst. Der Aktor kann einen Bewegungsumwandlungsmechanismus verwenden, in dem das Drehelement die Innengewinde umfasst und das Linearbewegungselement die Außengewinde umfasst.
Wie es sich aus der Erläuterung ergibt, bewirkt in dem Aktor 110 die Drehung des Elektromotors 144, dass der Kolben 142 vorwärts- oder rückwärtsbewegt wird. 2 zeigt einen Zustand, in dem der Kolben 142 an der hintersten Position in seinem Bewegungsbereich (nachfolgend gegebenenfalls als „hintere Einstellposition“ bezeichnet) positioniert ist. Insbesondere wird der Kolben 142, wenn sich der Elektromotor 144 von diesem Zustand vorwärtsdreht, vorwärtsbewegt und werden die Beläge 124a, 124b, wie es aus 2 ersichtlich ist, mit dem vorderen Ende des Kolbens 142, der in Eingriff mit dem Belag 124b gehalten wird, auf den Scheibenrotor 122 gedrückt, so dass eine Bremskraft erzeugt wird. In diesem Zusammenhang entspricht die Höhe der Bremskraft einem elektrischen Strom, der dem Elektromotor 144 zugeführt wird. Danach, wenn sich der Elektromotor 144 in entgegengesetzter Richtung dreht, wird der Kolben 142 rückwärtsbewegt, und der Kolben 142 und der Belag 124b werden entsprechend voneinander getrennt bzw. außer Eingriff gebracht, so dass keine Bremskraft mehr erzeugt wird. Schließlich kehrt der Kolben 142 zu der in 3 gezeigten hinteren Einstellposition zurück.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Komponenten umfasst der Aktor 110 einen Drehmelder 188 zum Erfassen eines Drehwinkels des Elektromotors 144. Der Drehmelder 188 fungiert als ein Motordrehwinkelsensor. Auf der Grundlage eines Erfassungssignals des Drehmelders 188 können die Position und der Bewegungsbetrag des Kolbens 142 in axialer Richtung, insbesondere die Drehposition der Eingangswelle 148, erfasst werden. Ferner ist zwischen der Stützplatte 178 und dem Axiallager 176 ein Axialkraftsensor 190 (als eine Lastzelle) zum Erfassen einer Kraft in einer Schubrichtung, die auf die Eingangswelle 148 wirkt, das heißt eine Axialkraft (Axiallast), angeordnet. Die Axialkraft entspricht einer Kraft, mit der der Kolben 142 den Belag 124b auf den Scheibenrotor 122 drückt. Auf der Grundlage eines Erfassungswerts des Axialkraftsensors 190 ist es möglich, die durch die Elektrischbremsvorrichtung 34 erzeugte Bremskraft zu erfassen.
Der Aktor 110 umfasst ferner einen Mechanismus zum Verhindern einer Drehung der Eingangswelle 148, um einen Betrieb der Elektrischbremsvorrichtung 34 als elektrische Feststellbremse zu ermöglichen. Insbesondere sind Ratschenzähne 192 auf einem Außenumfangsabschnitt des Flansches 170 gebildet, und dort sind angeordnet: ein Kolben 196 mit einer Sperrklinke 194 zum Verrasten der Ratschenzähne 192 an seinem entfernten Ende; und ein Solenoid 198, das an dem Außenumfangsabschnitt des Gehäuses 140 zum Vorwärtsbewegen und Rückwärtsbewegen des Kolbens 196 befestigt ist. Wenn das Solenoid 198 bestromt wird, um den Kolben 196 vorragen zu lassen, wird der Elektromotor 144 vorwärtsgedreht, um den Kolben 142 vorwärtszubewegen, so dass die Sperrklinke 194 die Ratschenzähne 192 verrasten kann. Somit wird verhindert, dass der Kolben 142 zurückbewegt wird, selbst wenn das Solenoid 198 danach unbestromt ist. Zur Aufhebung der Sperrung durch die Sperrklinke 194 wird der Elektromotor 144 mit unbestromt gehaltenem Solenoid 198 vorwärtsgedreht.
Wenn die Zufuhr des elektrischen Stroms zu dem Elektromotor 144 in einem Zustand unterbrochen wird, in dem der Kolben 142 vorwärtsbewegt wurde und die Bremskraft erzeugt wird, kann der Kolben 142 nicht zurückbewegt werden, und die Bremskraft wird weiter ausgeübt. Angesichts einer solchen Situation umfasst der Aktor 110 einen Mechanismus zum Zurückbewegen des Kolbens 142 durch eine elastische Kraft eines elastischen Elements, das heißt eines Vorspannungsmechanismus 200, das/der ausgelegt ist, um auf die Eingangswelle 148 eine Drehvorspannungskraft (die als ein „Drehmoment“ bezeichnet werden kann) in eine Richtung auszuüben, in die der Kolben 142 zurückbewegt wird.
Insbesondere ist der Vorspannungsmechanismus 200 durch einen Außenring 202, der an dem Gehäuse 140 befestigt ist, und einen Innenring 204, der an der hinteren Welle 174 der Eingangswelle 148 befestigt ist, um sich mit ihr zu drehen, und innerhalb des Außenrings 202 angeordnet ist, und eine Spiralfeder 206 als das elastische Element, die zwischen einer Innenumfangsoberfläche des Außenrings 202 und einer Außenumfangsoberfläche des Innenrings 204 angeordnet ist, gebildet. In einem Zustand von 3, das heißt in einem Zustand, in dem der Kolben 142 an der oben genannten hinteren Einstellposition positioniert ist, ist die Spiralfeder 206 praktisch nicht elastisch verformt, wie es in 4A gezeigt ist, und die Spiralfeder 206 erzeugt praktisch keine elastische Kraft. Dann, indem die Eingangswelle 148 durch den Elektromotor 144 gedreht und der Kolben 142 entsprechend vorwärtsbewegt wird, wird die Spiralfeder 206 allmählich gewunden und zusammengedrückt, wie es in 4B gezeigt ist, um so eine elastische Kraft zu erzeugen. Das heißt, die elastische Kraft, deren Betrag einem Betrag der Vorwärtsbewegung des Kolbens 142 entspricht, der von der hinteren Einstellposition vorwärtsbewegt wurde, wirkt auf die Eingangswelle 148 als eine Vorspannkraft gegen die Vorwärtsbewegung des Kolbens 142, das heißt als eine Vorspannkraft in eine Richtung, in die der Kolben 142 zurückbewegt wird. Mit anderen Worten, die Vorspannkraft, die durch die Spiralfeder 206 auf die Eingangswelle 148 wirkt, nimmt zu, je weiter der Kolben 142 vorwärtsbewegt wird. Die Drehvorspannungskraft ermöglicht eine Rückwärtsbewegung des Kolbens 142 selbst dann, wenn er in einem Zustand, in dem er vorwärtsbewegt wurde und die Bremskraft erzeugt wird, nicht durch den Elektromotor 144 zurückbewegt werden kann.
In dem oben beschriebenen Bewegungsumwandlungsmechanismus 150 ist die negative (rückwärts gerichtet) Effizienz (das heißt, die Effizienz, wenn die Eingangswelle 148 durch die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Kolbens 142 gedreht wird) kleiner als die positive (vorwärts gerichtete) Effizienz (das heißt, die Effizienz, wenn der Kolben 142 durch die Drehung der Eingangswelle 148 vorwärts- bzw. rückwärtsbewegt wird), wobei ein Steigungswinkel von dem Außengewinde 180 und dem Innengewinde 182 relativ groß ist. Somit hat der Bewegungsumwandlungsmechanismus 150 einen gewissen Grad der negativen (rückwärts gerichteten) Effizienz. Damit der Kolben 142 an einer Zwischenposition in seinem Bewegungsbereich gehalten werden kann, wird dem Elektromotor 144 ein elektrischer Strom zugeführt, der groß genug ist, damit der Elektromotor 144 eine Kraft gegen die Vorspannkraft durch den Vorspannungsmechanismus 200 erzeugen kann.
In dem so aufgebauten System erzeugt die Elektrischbremsvorrichtung 34 durch die Reibungskraft eine Bremskraft zum Stoppen der Drehung des Rades 10, das heißt eine Bremskraft zum Bremsen des Fahrzeugs (nachfolgend gegebenenfalls als „Elektrischbremskraft“ bezeichnet). Wie es in 1 gezeigt ist, wird dem Elektromotor 144 von jedem der vier Elektrischbremsvorrichtungen 34 ein elektrischer Strom von einer Hilfsbatterie 220 zugeführt, die von der Batterie 28 verschieden ist.
Basisregelung bzw. -steuerung des Fahrzeugbremssystems
Regelungs- bzw. Steuerungssystem
Die Regelung bzw. Steuerung des Bremssystems, das heißt die Regelung einer Bremskraft F, wird durch ein in 1 gezeigtes Regelungs- bzw. Steuerungssystem ausgeführt. (Nachfolgend werden jeweilige Bremskräfte gegebenenfalls zusammenfassend als „Bremskraft F“ bezeichnet.) Insbesondere umfasst das Regelungs- bzw. Steuerungssystem, als einen Hauptregler, eine elektronische Bremssystem-Regelungs- bzw. Steuerungseinheit (nachfolgend gegebenenfalls als „BS-ECU“ abgekürzt) 230, die im Wesentlichen durch einen Computer gebildet ist. Gesteuert durch die BS-ECU 230 wird jede Elektrischbremsvorrichtung 34 durch eine elektronische Regelungs- bzw. Steuerungseinheit für die Elektrischbremsvorrichtung (nachfolgend gegebenenfalls als „EM-ECU“ abgekürzt) 232 gesteuert, die eine Komponente einer entsprechenden der Elektrischbremsvorrichtungen 34 ist. Jede EM-ECU 232 fungiert als ein Regler in der entsprechenden Elektrischbremsvorrichtung 34 und ist durch einen Computer, Treiber (Steuerschaltungen) für Komponenten der Elektrischbremsvorrichtung 34, Inverter und so weiter gebildet. Die Regenerativbremsvorrichtung 32 wird durch die HB-ECU 30 unter Steuerung der BS-ECU 230 wie oben erläutert gesteuert. In dem Regelungs- bzw. Steuerungssystem arbeitet die BS-ECU 230 als ein Hauptregler zum Steuern der HB-ECU 30 und der EM-ECUs 232.
Insbesondere steuert die HB-ECU 30 die Inverter 26G, 26M, die die Regenerativbremsvorrichtung 32 bilden, um so die Regenerativbremskräfte F_RG für die jeweiligen Vorderräder 10 zu regeln, und die EM-ECUs 232 steuern die Elektromotoren 144 der entsprechenden der Elektrischbremsvorrichtungen 34, um so die Elektrischbremskräfte F_EM für die jeweiligen der vier Räder 10 zu regeln. Somit wird eine Gesamtbremskraft F_SUM , die die auf das gesamte Fahrzeug auszuübende Bremskraft F ist, geregelt. In dem Fahrzeugbremssystem sind die HB-ECU 30, die BS-ECU 230 und die EM-ECUs 232 durch eine Netzwerk in dem Fahrzeug (CAN) miteinander verbunden und führen die jeweiligen Steuerungen bzw. Regelungen während sie miteinander kommunizieren aus.
Das Fahrzeug, in dem das Bremssystem eingebaut ist, ist in der Lage, automatisiertes oder autonomes Fahren auszuführen, bei dem es einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt, das vor ihm fährt, oder ist in der Lage, eine Kollision zu vermeiden. Das heißt, das Fahrzeug umfasst eine System zum automatisierten Fahren, das ein automatisiertes Fahren des Fahrzeugs ermöglicht (was auch als „automatisches oder autonomes Fahren“ oder „Selbstfahren“ bezeichnet wird). In dem Fahrzeug ist eine elektronische Regelungs- bzw. Steuerungseinheit für das automatisierte Fahren des Fahrzeugs (nachfolgend gegebenenfalls als „AO-ECU“ bezeichnet) 234 als Kern des automatischen Fahrbetriebsystems eingebaut. Die AO-ECU 234 führt das automatisierte Fahren des Fahrzeugs auf der Grundlage von Informationen von einem Umgebungsüberwachungssystem (das als ein Teil des automatisierten Fahrbetriebsystems betrachtet werden kann) aus, das in dem Fahrzeug eingebaut ist. Bei dem automatisierten Fahren erfolgt eine Bremsanforderung, die nicht auf einer Absicht des Fahrers basiert, das heißt eine Anforderung zum automatisierten Fahren, wenn sich ein Abstand zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem vorausfahrenden Fahrzeug verkürzt oder wenn die Wahrscheinlich einer Kollision mit einem Hindernis hoch wird. Die Anforderung wird von der AO-ECU 234 zu der BS-ECU 230 als Signal bezüglich der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM übertragen (was weiter unten erläutert ist). Es ist denkbar, dass ein Regler des Bremssystems durch die HB-ECU 30, die BS-ECU 230, die EM-ECUs 232 und die AO-ECU 234 gebildet ist und dass ein Teil des Reglers als die Regler der jeweiligen Elektrischbremsvorrichtungen 34 fungiert.
ii) Basisregelung bzw. -steuerung der Bremskraft
Die Basisregelung bzw. -steuerung der Bremskraft in dem Bremssystem (nachfolgend gegebenenfalls einfach als „Bremskraftregelung“ bezeichnet) wird in folgender Weise ausgeführt. Eine vom Fahrer beabsichtigte Bremskraftanforderung wird auf der Grundlage eines Bremsbetätigungsbetrags δ gewonnen, der ein Maß der Anforderung ist. Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst das Bremssystem einen Hubsensor 240 zum Erfassen eines Hubbetrags des Bremspedals 40 als einem Bremsbetätigungsbetrag δ. Basierend auf dem erfassten Bremsbetätigungsbetrag δ wird von dem Fahrer eine Bremskraftanforderung für das gesamte Fahrzeug, das heißt eine erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM*, die die Bremskraft F ist, die für das gesamte Fahrzeug erforderlich ist, bestimmt (d. h. eine Summe der Bremskräfte F, die auf die vier Räder 10 ausgeübt werden sollen). Es sei darauf hingewiesen, dass eine auf das Bremspedal 40 durch den Fahrer ausgeübte Betätigungskraft, das heißt eine Bremsbetätigungskraft, als ein Index verwendet werden kann, der ein Maß für die Bremskraftanforderung ist.
Wenn das automatisierte Bremsen notwendig ist, bestimmt die AO-ECU 234 die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM*, und Informationen wie die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* werden von der AO-ECU 234 zu der BS-ECU 230 übertragen. In diesem Fall führt die BS-ECU 230 die Bremskraftregelung auf der Grundlage der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM* basierend auf den empfangenen Informationen aus.
In dem Fahrzeugbremssystem wird die Regenerativbremskraft F_RG mit höherer Priorität erzeugt, und die durch die jeweiligen Elektrischbremsvorrichtungen 34 erzeugten Elektrischbremskräfte F_EM decken einen fehlenden Betrag der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM* ab, der nicht durch die Regenerativbremskraft F_RG abgedeckt werden kann. Der fehlende Betrag ist nachfolgend als eine Defizitbremskraft F_IS bezeichnet. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird die Regenerativbremskraft F_RG als eine Summe aus den durch die Regenerativbremsvorrichtung 32 auf die jeweiligen Vorderräder 10 auszuübenden Bremskräften F bezeichnet. Ferner wird die Elektrischbremskraft F_EM als die durch eine entsprechende der Elektrischbremsvorrichtungen 34 auf die einzelnen der vier Räder 10 auszuübende Bremskraft bezeichnet, und eine Summe aus den auf die einzelnen der vier Räder 10 auzuübenden Elektrischbremskräfte F_EM (die nachfolgend gegebenenfalls als „vier Elektrischbremskräfte F_EM“ bezeichnet sind) wird auf das gesamte Fahrzeug ausgeübt. Ferner wird die Defizitbremskraft F_IS gleichmäßig auf die vier Räder 10 verteilt, und die vier Elektrischbremskräfte F_EM sind gleich.
Die HB-ECU 30 überträgt ein Signal bezüglich einer maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX , die die Regenerativbremskraft F_RG ist, die zu diesem Zeitpunkt erzeugt werden kann, zu der BS-ECU 230. Die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX wird durch die HB-ECU 30 auf der Grundlage der Höhe der Ladungsmenge (Restladungsmenge) der Hilfsbatterie 220 zu diesem Zeitpunkt, der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (Fahrzeuggeschwindigkeit) v und so weiter bestimmt. Insbesondere wenn sich die Hilfsbatterie 220 in einem voll geladenen Zustand befindet, kann die Regenerativbremsvorrichtung 32 die Regenerativbremskraft F_RG nicht erzeugen, und die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX ist entsprechend auf 0 eingestellt. Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit v um ein bestimmtes Maß verringert hat, ist es schwierig, eine effektive Regenerativbremskraft zu erzeugen. Demzufolge wird auch dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v niedriger als oder gleich groß wie die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG wird, die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX auf 0 eingestellt. In dieser Hinsicht wird die Fahrzeuggeschwindigkeit v auf der Grundlage von Erfassungswerten von Raddrehzahlsensoren (nicht gezeigt) identifiziert, die für die jeweiligen Räder 10 vorgesehen sind.
Die BS-ECU 230 bestimmt, als eine Soll-Regenerativbremskraft F_RG*, diejenige Regenerativbremskraft F_RG , die in einem Bereich maximal ist, der weder größer als die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* noch größer als die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX ist, auf der Grundlage der als das Signal übertragenen maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX und der oben beschriebenen erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM*. Danach bestimmt die BS-ECU 230 die Defizitbremskraft F_IS durch Subtrahieren der Soll-Regenerativbremskraft F_RG* von der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM*. Um die Defizitbremskraft F_IS durch die vier Elektrischbremskräfte F_EM abzudecken, bestimmt die BS-ECU 230 eine Soll-Elektrischbremskraft F_EM* als die durch die einzelnen der Elektrischbremsvorrichtungen 34 zu erzeugende Elektrischbremskraft F_EM . Ein Signal bezüglich der Soll-Regenerativbremskraft F_RG* und ein Signal bezüglich der Soll-Elektrischbremskraft F_EM* werden von der BS-ECU 230 zu der HB-ECU 30 sowie zu jeder EM-ECU 232 übertragen.
Die Regenerativbremsvorrichtung 32 und die vier Elektrischbremsvorrichtungen 34 werden auf der Grundlage der Soll-Regenerativbremskraft F_RG* bzw. der Soll-Elektrischbremskraft F_EM* gesteuert. Insbesondere steuert die HB-ECU 30 den Inverter 26M so, dass die Regenerativbremskraft F_RG gleich der Soll-Regenerativbremskraft F_RG* wird. Die EM-ECU 232 von jeder der vier Elektrischbremsvorrichtungen 34 regelt einen dem Elektromotor 144 der entsprechenden Elektrischbremsvorrichtung 34 zugeführten Versorgungsstrom I so, dass die Elektrischbremskraft F_EM für das entsprechende Rad 10 gleich der Soll-Elektrischbremskraft F_EM* wird. Was die Elektrischbremskraft F_EM betrifft, so wird der dem Elektromotor 144 zugeführte elektrische Strom so geregelt, dass eine durch den Axialkraftsensor 190 erfasste Axialkraft (Schubkraft) Ws gleich einer auf der Grundlage der Soll-Elektrischbremskraft F_EM* bestimmten Soll-Axialkraft W_S* wird. Nachfolgend ist diese Regelung betreffend der Elektrischbremsvorrichtungen 34 gegebenenfalls als eine Axialkraftregelung (Axial-Kraft FB - Regelung) bezeichnet.
Steuerung der Elektrischbremsvorrichtung, wenn keine Elektrischbremskraft angefordert wird
Antwort der Elektrischbremsvorrichtung und Schleifen
Jede Art von Bremsvorrichtung erfährt zwangsläufig eine gewisse zeitliche Verzögerung zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die Bremskraft angefordert wird, und einem Zeitpunkt, zu dem die Bremskraft tatsächlich erzeugt wird. Je geringer die zeitliche Verzögerung, desto besser das Ansprechverhalten. Hingegen kann die Elektrischbremsvorrichtung 34 unter einem so genannten Schleifen leiden, wenn keine Elektrischbremskraft F_EM angefordert wird. Das Schleifen ist ein Phänomen, bei dem das Fahrzeug mit auf den Scheibenrotor 122 gedrückten Reibungselementen 126 der Beläge 124a, 124b fährt. Das Schleifen ist eine Ursache einer Verschlechterung der Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs.
In der Elektrischbremsvorrichtung 34 ist, wenn keine Elektrischbremskraft F_EM angefordert wird, der Kolben 142, das heißt die Ausgangsbuchse 154, als das Linearbewegungselement, so positioniert, dass eine bestimmte Größe eines Abstands CL zwischen dem Reibungselement 126 und dem Scheibenrotor 122 gebildet ist. Der Abstand CL ist die Summe der folgenden, in 2 gezeigten vier Abstände, d. h. einem Abstand CLa zwischen dem vorderen Endabschnitt 132 des Sattel-Hauptkörpers 130 und der Sicherungsplatte 128 des Belags 124a, einem Abstand CLb zwischen dem Reibungselement 126 des Belags 124a und dem Scheibenrotor 122, einem Abstand CLc zwischen dem Scheibenrotor 122 und dem Reibungselement 126 des Belags 124b und einem Abstand CLd zwischen der Sicherungsplatte 128 des Belags 124b und dem Kolben 142. In 2 sind die Abstände CLa-CLd übertrieben dargestellt.
ii) Regelung der Kolbenposition in der Elektrischbremsvorrichtung
Der Abstand CL ist im Hinblick auf das Ansprechverhalten vorzugsweise so klein wie möglich, während er im Hinblick auf eine Vermeidung oder eine Verringerung des Schleifens vorzugsweise etwas größer sein sollte. Daher ist in dem Bremssystem, wenn keine Elektrischbremskraft F_EM angefordert wird, der Kolben 142 der Elektrischbremsvorrichtung 34 an einer „zurückbewegten Position P_B“ positioniert, so dass der Abstand CL gleich einem ersten Abstand CL1 ist, der relativ groß ist, so dass praktisch kein Schleifen auftritt. Wenn sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Elektrischbremskraft F_EM angefordert wird, auf einen bestimmten Wert erhöht, mit anderen Worten, wenn erwartet wird, dass die Elektrischbremskraft F_EM sehr bald erzeugt werden wird, wird der Kolben 142 zu einer „Standby-Position Ps“ bewegt, bei der der Abstand CL nicht größer als ein zweiter Abstand CL2 ist, der kleiner als der erste Abstand CL1 ist. Kurz, wenn die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, wird der Kolben 142 vorwärtsbewegt, so dass die Position des Kolbens 142 (nachfolgend gegebenenfalls als „Kolbenposition P“ bezeichnet) von der zurückbewegten Position P_B zu der Standby-Position Ps geändert wird. Wenn sich die Wahrscheinlichkeit, dass die Elektrischbremskraft F_EM angefordert wird, auf einen bestimmten Wert verringert, wird der Kolben 142 zurückbewegt, so dass die Kolbenposition P von der Standby-Position Ps zu der zurückbewegten Position P_B geändert wird.
Die Regelung der Position des Kolbens 142, im strengen Sinne die Regelung der Position der Ausgangsbuchse 154, wird durch die EM-ECU 232 auf der Grundlage des Erfassungswerts des Drehmelders 188 des Aktors 110 ausgeführt. Obwohl es nicht ausführlich erläutert ist, erfasst die EM-ECU 232 immer dann die Kolbenposition P, wenn die durch der Axialkraftsensor 190 erfasste Axialkraft Ws erzeugt wird, das heißt immer dann, wenn bei sich vorwärts bewegendem Kolben 142 der Abstand CL 0 wird. Basierend auf der Position stellt die EM-ECU 232 eine Position, bei der der Abstand CL gleich dem ersten Abstand CL1 ist, als die zurückbewegte Position P_B und eine Position, bei der der Abstand CL gleich dem zweiten Abstand CL2 ist, als die Standby-Position Ps ein. Ferner bestimmt die EM-ECU 232 die zurückbewegte Position P_B oder die Standby-Position Ps als eine Soll-Kolbenposition P* (eine Sollposition in der Regelung der Kolbenposition P) und regelt den Versorgungsstrom zu dem Elektromotor 144 so, dass der Kolbenposition P die Soll-Kolbenposition P* erreicht, oder die Kolbenposition P wird an der Soll-Kolbenposition P gehalten. Nachfolgend ist diese die Elektrischbremsvorrichtung 34 betreffende Regelung gegebenenfalls als ein Kolbenpositionsregelung (die Regelung der Kolbenposition FB) bezeichnet.
In der Kolbenpositionsregelung ist die Regelung zur Positionierung des Kolbens 142 an der zurückbewegten Position P_B , das heißt die Regelung zum Bewegen des Kolbens 142 zu der zurückbewegten Position P_B oder Halten des Kolbens 142 an der zurückbewegten Position P_B , als eine Rückbewegungsregelung bezeichnet, während die Regelung zur Positionierung des Kolbens 142 an der Standby-Position Ps, das heißt die Regelung zum Bewegen des Kolben 142 zu der Standby-Position Ps oder Halten des Kolbens 142 an der Standby-Position Ps, als eine Standby-Regelung bezeichnet. Wie es oben erläutert ist, wird im Prinzip die Rückbewegungsregelung ausgeführt, wenn keine Elektrischbremskraft F_EM angefordert wird, und die Standby-Regelung wird ausgeführt, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass die Elektrischbremskraft F_EM angefordert wird, hoch ist, das heißt wenn die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
iii) Konkrete Bedingungen zum Ausführen der Standby-Regelung und der Rückbewegungsregelung
Die Standby-Regelung wird auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit v ausgeführt. Insbesondere wird die Standby-Regelung unter Berücksichtigung einer Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, dass die Bremskraft bezüglich des Fahrzeugs angefordert wird, wenn bei der Verzögerung des Fahrzeugs die Fahrzeuggeschwindigkeit v eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, ausgeführt. Insbesondere wird die Standby-Regelung ausgeführt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v unter Berücksichtigung einer Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, dass die Erzeugung der Bremskraft F bezüglich des Fahrzeug angefordert wird, das heißt unter Berücksichtigung einer Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, dass die Erzeugung der Gesamtbremskraft F_SUM angefordert wird, niedriger als eine erste Schwellengeschwindigkeit v₁ als einer eingestellten Schwellengeschwindigkeit v_TH ist. Wenn in einem Zustand, in dem sich der Kolben 142 an der Standby-Position Ps befindet, die Fahrzeuggeschwindigkeit v durch die Standby-Regelung höher als oder gleich hoch wie eine zweite Schwellengeschwindigkeit v₂ als einer eingestellten Schwellengeschwindigkeit v_TH wird, wird die Rückbewegungsregelung unter Berücksichtigung einer Verringerung der Wahrscheinlichkeit, dass die Erzeugung der Gesamtbremskraft F_SUM angefordert wird, ausgeführt. Die zweite Schwellengeschwindigkeit v₂ ist höher als die erste Schwellengeschwindigkeit v₁ eingestellt, um ein Nacheilen zu verhindern, das beim Umschalten zwischen der Standby-Regelung und der Rückbewegungsregelung auftritt. Wie es oben erläutert ist, kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v niedriger als oder gleich hoch wie die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG wird, die Regenerativbremskraft F_RG nicht erzeugt werden. Somit werden der erste Schwellengeschwindigkeit v₁ und der zweite Schwellengeschwindigkeit v₂ höher als die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG eingestellt. In der nachfolgenden Beschreibung sind die erste Schwellengeschwindigkeit v₁ , wenn sich der Kolben 142 an der zurückbewegten Position P_B befindet, und die zweite Schwellengeschwindigkeit v₂ , wenn sich der Kolben 142 an der Standby-Position Ps befindet, gegebenenfalls zusammenfassend als die Schwellengeschwindigkeit v_TH bezeichnet.
In einer Situation, in der die Regenerativbremskraft F_RG selbst dann nicht erzeugt werden kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als oder gleich hoch wie die Schwellengeschwindigkeit v_TH ist, das heißt in einer Situation, in der die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX 0 ist, wird auf der Grundlage von Betätigungszuständen des Bremspedals 40 und eines Gaspedals 242 (1) als einem Beschleunigerbetätigungselement bestimmt, ob die Standby-Regelung oder die Rückbewegungsregelung ausgeführt werden soll. Die Betätigungszustände des Bremspedals 40 und des Gaspedals 242 werden auf der Grundlage von Pedalsensoren 244, 246 bestimmt, die für das Bremspedal 40 bzw. das Gaspedal 242 vorgesehen sind. Der Pedalsensor 244 erfasst, dass das Bremspedal 40 betätigt wird, selbst wenn der Fahrer / die Fahrerin seinen / ihren Fuß nur leicht auf das Bremspedal 40 setzt, und der Pedalsensor 246 erfasst, dass das Gaspedal 242 betätigt wird, selbst wenn der Fahrer / die Fahrerin nur leicht seinen / ihren Fuß auf das Gaspedal 242 setzt. Was das Bremspedal 40 betrifft, so wird entsprechend bestimmt, dass das Bremspedal 40 betätigt wird, selbst wenn der Bremsbetätigungsbetrag δ nicht durch den Hubsensor 240 erfasst wird. Wenn das Bremspedal 40 betätigt wird oder wenn das Bremspedal 40 nicht betätigt wird und das Gaspedal 242 nicht betätigt wird, wird die Standby-Regelung auf der Grundlage einer Bestimmung ausgeführt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Erzeugung der Gesamtbremskraft F_SUM angefordert wird, hoch ist. Wenn das Bremspedal 40 nicht betätigt wird und das Gaspedal 242 betätigt wird, wird die Rückbewegungsregelung auf der Grundlage einer Bestimmung ausgeführt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Erzeugung der Gesamtbremskraft F_SUM angefordert wird, niedrig ist. Allgemein werden das Bremspedal 40 und das Gaspedal 242 nicht gleichzeitig betätigt. Kurz, wenn die Beschleunigungsoperation ausgeführt wird, wird der Kolben 142 an der zurückbewegten Position P_B positioniert. Wenn die Beschleunigungsoperation nicht ausgeführt wird, wird der Kolben 142 an der Standby-Position Ps positioniert. In dem Bremssystem, das nicht mit der Regenerativbremsvorrichtung ausgestattet ist, wird auf der Grundlage der Betätigungszustände des Bremspedals und des Gaspedals wie oben erläutert allgemein bestimmt, ob die Standby-Regelung oder die Rückbewegungsregelung ausgeführt werden soll.
Selbst in einer Situation, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als oder gleich hoch wie die Schwellengeschwindigkeit v_TH ist und die Regenerativbremskraft F_RG erzeugt werden kann, wird die folgende Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung derart ausgeführt, dass der Kolben 142 zu der Standby-Position Ps bewegt wird. Hier wird eine Differenz zwischen der maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX und der Regenerativbremskraft F_RG , die tatsächlich erzeugt wird (nachfolgend gegebenenfalls als „Ist-Regenerativbremskraft F_RG“ bezeichnet) als eine Regenerativbremskraftdifferenz ΔF_RG (= F_RG-MAX - F_RG ) bezeichnet. Wenn die Regenerativbremskraftdifferenz ΔF_RG kleiner als oder gleich groß wie eine eingestellte Differenz ΔF_RG0 wird, wird die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung auf der Grundlage einer Bestimmung ausgeführt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die elektrische Bremskraft F_EM angefordert wird, hoch ist. Das heißt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v niedriger als die Schwellengeschwindigkeit v_TH ist, wird die Standby-Regelung wie oben beschrieben ausgeführt. Die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung wird ausgeführt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als oder gleich hoch wie die Schwellengeschwindigkeit v_TH ist, wobei der Erzeugungszustand der Regenerativbremskraft F_RG berücksichtigt wird. Mit anderen Worten, die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung wird basierend auf der Tatsache ausgeführt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als oder gleich hoch wie die Schwellengeschwindigkeit v_TH ist. Wenn sich der Kolben 142 durch die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung an der Standby-Position befindet, wird der Kolben 142 zu der zurückbewegten Position P_B bewegt, wenn die Regenerativbremskraftdifferenz ΔF_RG größer als die eingestellte Differenz ΔF_RC0 wird. Bei der Bestimmung, ob die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung ausgeführt werden soll oder nicht, können die Ist-Regenerativbremskraft F_RG und die Soll-Regenerativbremskraft F_RG* als gleich groß betrachtet werden, und eine Differenz (F_RG-MAX - F_RG*) zwischen der maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX und der Soll-Regenerativbremskraft F_RG* kann als die Regenerativbremskraftdifferenz ΔF_RG verwendet werden. In dem Bremssystem wird die Elektrischbremskraft F_EM nicht erzeugt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG ist, solange die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* nicht größer als die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX ist. Demzufolge kann eine Differenz (F_RG-MAX - F_SUM*) zwischen der maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX und der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM* als die Regenerativbremskraftdifferenz ΔF_RG verwendet werden.
Regelungsfluss
Die Regelung der Bremskraft F und die Positionsregelung des Kolbens 142 des Aktors 110 der Elektrischbremsvorrichtung 34, wenn die elektrische Bremskraft F_EM nicht angefordert wird, werden so ausgeführt, dass die BS-ECU 230 in kurzen zeitlichen Abständen, z. B. von einigen bis einige zehn Millisekunden (ms) wiederholt ein Bremsregelungsprogramm ausführt, das durch das Flussdiagramm von 5 gezeigt ist. Nachfolgend ist kurz ein Regelungsfluss mit Bezug auf das Flussdiagramm erläutert.
In dem Regelungsprozess gemäß dem Bremsregelungsprogramm ist Schritt 1 implementiert, um die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* auf der Grundlage des Bremsbetätigungsbetrags δ des Bremspedals 40 oder des von der AO-ECU 234 übertragenen Signals bezüglich der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM* zu identifizieren. (Nachfolgend ist Schritt 1 als „S1“ abgekürzt. Weitere Schritte sind entsprechend abgekürzt.) In S2 wird die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX , die die Regenerativbremskraft F_RG ist, die zu diesem Zeitpunkt erzeugt werden kann, auf der Grundlage des von der HB-ECU 30 gesendeten Signals gewonnen. In S3 wird eine Subroutine zum Bestimmen der durch das Flussdiagramm von 6 angegebenen Soll-Bremskraft ausgeführt, um die Soll-Regenerativbremskraft F_RG* und die Soll-Elektrischbremskraft F_EM zu bestimmen.
In dem Regelungsprozess gemäß der Subroutine wird zunächst S31 implementiert, um zu bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v niedriger als oder gleich hoch wie die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG ist oder nicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v niedriger als oder gleich hoch wie die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG ist, wird in S32 bestimmt, dass die Soll-Regenerativbremskraft F_RG* 0 ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG ist, wird in S33 bestimmt, ob die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* kleiner als oder gleich groß wie die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX ist oder nicht. Wenn die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* kleiner als oder gleich groß wie die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX ist, wird in S34 bestimmt, dass die Soll-Regenerativbremskraft F_RG* gleich der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM*. Wenn die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* größer als die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX ist, wird in S35 bestimmt, dass die Soll-Regenerativbremskraft F_RG* gleich der maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX ist. In S36 wird die Defizitbremskraft F_IS durch Subtrahieren der bestimmten Soll-Regenerativbremskraft F_RG* von der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM* bestimmt, und die Defizitbremskraft F_IS wird durch die Anzahl der Elektrischbremsvorrichtungen 34, das heißt durch vier, geteilt, um so die Soll-Elektrischbremskraft F_EM* für jede Bremsvorrichtung 34 zu bestimmen.
In S4 wird das Signal bezüglich der bestimmten Soll-Regenerativbremskraft F_RG* zu der HB-ECU 30 übertragen. Die HB-ECU 30 bewirkt, dass die Regenerativbremsvorrichtung 32 die Regenerativbremskraft F_RG auf der Grundlage der Soll-Regenerativbremskraft F_RG* erzeugt. In S5 wird bestimmt, ob die bestimmte Soll-Elektrischbremskraft F_EM* größer als 0 ist, das heißt, ob die Elektrischbremskraft F_EM angefordert wird. Wenn die Elektrischbremskraft F_EM angefordert wird, wird S6 implementiert, um das Signal bezüglich der Soll-Elektrischbremskraft F_EM* zu den EM-ECUs 232 der jeweiligen Elektrischbremsvorrichtungen 34 zu übertragen, und jede EM-ECU 232 führt, für die entsprechende Elektrischbremsvorrichtung 34, die oben beschriebene Axialkraftregelung auf der Grundlage der Soll-Elektrischbremskraft F_EM* aus. Somit erzeugt jede Elektrischbremsvorrichtung 34 die Elektrischbremskraft F_EM auf der Grundlage der Soll-Elektrischbremskraft F_EM*.
Wenn die Elektrischbremskraft F_EM nicht angefordert wird, wird S7 implementiert, um einen Flag-Wert eines Standbypositionsflags FP zu bestätigen. Das Standbypositionsflag FP ist wie folgt konfiguriert. Der Flag-Wert des Standbypositionsflags FP ist „1“, wenn sich die Kolben 142 der Aktoren 110 der einzelnen Elektrischbremsvorrichtungen 34 an der jeweiligen Standby-Position befindet oder wenn der Kolben 142 zu der Standby-Position bewegt wird. Der Flag-Wert des Standbypositionsflags FP ist „0“, wenn sich der Kolben 142 an der zurückbewegten Position befindet oder wenn der Kolben 142 zu der zurückbewegten Position bewegt wird. Das heißt, der Flag-Wert des Standbypositionsflags FP ist „1“, wenn die Standby-Regelung ausgeführt wird, und ist „0“, wenn die Rückbewegungsregelung ausgeführt wird. Wenn die Rückbewegungsregelung ausgeführt wird, wird in S8 bestimmt, dass die Schwellengeschwindigkeit v_TH , d. h. eine Geschwindigkeit, als eine Basis zum Auswählen von einer von der Standby-Regelung und der Rückbewegungsregelung auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit v, gleich der ersten Schwellengeschwindigkeit v₁ ist, die höher als die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG eingestellt ist. Wenn die Standby-Regelung ausgeführt wird, wird in S9 bestimmt, dass die Schwellengeschwindigkeit v_TH gleich der zweiten Schwellengeschwindigkeit v₂ ist, die höher als die erste Schwellengeschwindigkeit v₁ ist.
In S10 wird bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als oder gleich hoch wie die bestimmte Schwellengeschwindigkeit v_TH ist oder nicht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v niedriger als die Schwellengeschwindigkeit v_TH ist, wird die Standby-Regelung ausgeführt. Insbesondere wird in S15 der Flag-Wert des Standbypositionsflags FP auf „1“ gesetzt. S16 wird implementiert, um die Standby-Position Ps als die Soll-Kolbenposition P* einzustellen, so dass der Abstand CL gleich dem zweite Abstand CL2 ist, der relativ klein ist. In S19 wird auf der Grundlage der bestimmten Soll-Kolbenposition P* die Kolbenpositionsregelung ausgeführt.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als oder gleich hoch wie die Schwellengeschwindigkeit v_TH ist, wird in S11 bestimmt, ob die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX größer als 0 ist oder nicht, das heißt ob die Regenerativbremskraft F_RG durch die Regenerativbremsvorrichtung 32 erzeugt werden kann oder nicht. Wenn die Regenerativbremskraft F_RG erzeugt werden kann, wird in S12 bestimmt, ob die Regenerativbremskraftdifferenz ΔF_RG kleiner als oder gleich groß wie die eingestellte Differenz ΔF_RC0 ist oder nicht. Die Regenerativbremskraftdifferenz ΔF_RG ist eine Differenz zwischen der maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX und der Soll-Regenerativbremskraft F_RG*, die als die zu erzeugende Regenerativbremskraft F_RG betrachtet werden kann. Wenn die Regenerativbremskraftdifferenz ΔF_RG kleiner als oder gleich groß wie die eingestellte Differenz ΔF_RC0 ist, wird die Standby-Regelung ausgeführt. Insbesondere wird in S15 der Flag-Wert des Standbypositionsflags FP auf „1“ gesetzt, wird in S16 die Standby-Position Ps als die Soll-Kolbenposition P* bestimmt und wird in S19 der Kolbenpositionsregelung auf der Grundlage der bestimmten Soll-Kolbenposition P* ausgeführt. Wenn hingegen die Regenerativbremskraftdifferenz ΔF_RG größer als die eingestellte Differenz ΔF_RC0 ist, wird die Rückbewegungsregelung ausgeführt. Insbesondere wird in S17 der Flag-Wert des Standbypositionsflags FP auf „0“ gesetzt, wird in S18 die zurückbewegte Position P_B als die Soll-Kolbenposition P* bestimmt, so dass der Abstand CL gleich dem ersten Abstand CL1 sein kann, der relativ groß ist, und wird in S19 die Kolbenpositionsregelung auf der Grundlage der bestimmten Soll-Kolbenposition P* ausgeführt.
Wenn in S11 bestimmt wird, dass die Regenerativbremskraft F_RG nicht erzeugt werden kann, wird auf der Grundlage der Bestimmungen in S13 und S14 die Standby-Regelung ausgeführt, wenn die Bremsoperation durchgeführt wird und wenn die Bremsoperation nicht durchgeführt wird und die Beschleunigungsoperation nicht durchgeführt wird. In diesem Fall wird der Kolben 142 an der Standby-Position Ps angeordnet. Wenn die Beschleunigungsoperation durchgeführt wird, wird die Rückbewegungsregelung so ausgeführt, dass der Kolben 142 zu der zurückbewegten Position P_B bewegt wird.
In dem Prozess gemäß dem Bremsregelungsprogramm wird die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung durch die Prozesse in S15, S16, S19 ausgeführt, die über die Bestimmung in S11 und die Bestimmung in S12 ausgeführt werden.
Typische Beispiele und Vorteile des Fahrzeugbremssystems
Das Ablauf- oder Zeitdiagramm in 7 zeigt ein typisches Beispiel der Funktionsweise des Bremssystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die oben beschriebene Regelung der Bremskraft F und die Regelung der Elektrischbremsvorrichtung 34 bei nicht angeforderter elektrischer Bremskraft F_EM ausgeführt wird, und insbesondere die Funktionsweise des Bremssystems, wenn die oben beschriebene Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung ausgeführt wird. Das Ablauf- oder Zeitdiagramm von 7 zeigt die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die Betätigungen des Gaspedals 242 und des Bremspedals 40, Änderungen der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM* und der Soll-Elektrischbremskraft F_EM* und eine Änderung des Abstands CL in jeder Elektrischbremsvorrichtung 34 in Abhängigkeit von der Zeit t.
Die Rückbewegungsregelung wird zu einem Zeitpunkt t₁ gestartet, zu dem die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die durch die Betätigung des Gaspedals 242 von einer Geschwindigkeit zwischen der Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG und der ersten Schwellengeschwindigkeit v₁ zugenommen hat, höher als oder gleich hoch wie die zweite Schwellengeschwindigkeit v₂ wird, so dass der Kolben 142 zu der zurückbewegten Position bewegt und der Abstand CL gleich der Abstand CL1 wird. Der Beschleunigungsvorgang ist zu einem Zeitpunkt t₂ beendet. Wenn zu einem Zeitpunkt t₃ das Bremspedal 40 betätigt wird, nimmt die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* zu. Zu einem Zeitpunkt t₄ , zu dem die Differenz zwischen der maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX und der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM* gleich der eingestellten Differenz ΔF_RC0 ist, wird die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung gestartet, so dass der Kolben 142 zu der Standby-Position bewegt und der Abstand CL gleich dem Abstand CL2 wird. Kurz nach dem Zeitpunkt t₄ , d. h. zu einem Zeitpunkt t₅ , wird die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* größer als die maximale Regenerativbremskraft F_RG-MAX , und die Elektrischbremskraft F_EM wird zu dem Zeitpunkt t₅ erzeugt. Das Fahrzeug wird danach verzögert, und die Fahrzeuggeschwindigkeit v erreicht die Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit v_RG zu einem Zeitpunkt t₆ . Zu dem Zeitpunkt t₆ ist die Regenerativbremskraft F_RG gleich 0, und die Elektrischbremskraft F_EM wird um einen Betrag vergrößert, der der Regenerativbremskraft F_RG entspricht, die erzeugt worden ist, bevor sie 0 wurde.
Wie es aus der oben beschriebenen Funktionsweise ersichtlich ist, wird der Kolben 142 durch die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung von der zurückbewegten Position zu der Standby-Position geringfügig bewegt, bevor die Elektrischbremskraft erzeugt wird. Somit ist das Ansprechverhalten der Elektrischbremsvorrichtung 34 ausreichend gewährleistet. In einer gewöhnlichen Technik wird der Kolben 142 zum Zeitpunkt t₂ von der zurückbewegten Position zu der Standby-Position bewegt, das heißt zu einem Zeitpunkt, zu dem die Beschleunigungsoperation beendet ist, wie es durch die gestrichelte Linie in 7 gezeigt ist. Im Vergleich zu einer gewöhnlichen Technik wird in dem vorliegenden Bremssystem der Kolben 142 für eine weitere Zeitspanne, die einer Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t₂ und dem Zeitpunkt t₄ entspricht, das heißt einer Zeitspanne, die als ein schraffierter Bereich in dem Ablauf- oder Zeitdiagramm von 7 gezeigt ist, an der zurückbewegten Position gehalten. Es ist somit möglich, das oben in der Elektrischbremsvorrichtung 34 erläuterte Schleifen gezielt zu vermeiden oder zu reduzieren.
In einer gewöhnlichen Bremsoperation kann die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* oft allein durch die Regenerativbremskraft F_RG abgedeckt werden. In einem solchen Fall arbeitet das Bremssystem wie es in dem Ablauf- oder Zeitdiagramm von 8 gezeigt ist. Das in dem Ablauf- oder Zeitdiagramm von 8 gezeigte typische Beispiel zeigt die Funktionsweise des Bremssystems, wenn die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* relativ zu der maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX ausreichend klein ist. In diesem Fall wird die Standby-Regelung zu einem Zeitpunkt t₄', zu dem die Fahrzeuggeschwindigkeit v gleich dem ersten Schwellengeschwindigkeit v₁ ist, gestartet, so dass der Kolben 142 zu der Standby-Position bewegt und der Abstand CL gleich dem Abstand CL2 wird. Somit wird der Kolben 142 im Vergleich zu der gewöhnlichen Technik für eine längere Zeit an der zurückbewegten Position gehalten, während das Ansprechverhalten der Elektrischbremsvorrichtung 34 gewährleistet ist, wodurch es möglich ist, das Schleifen gezielter zu vermeiden oder zu reduzieren.
Obwohl es in den Ablauf- oder Zeitdiagrammen der 7 und 8 nicht explizit gezeigt, wird der Kolben 142 durch die Rückbewegungsregelung zu der zurückbewegten Position bewegt, und zwar basierend auf der Tatsache, dass die Differenz zwischen der maximalen Regenerativbremskraft F_RG-MAX und der erforderlichen Gesamtbremskraft F_SUM* größer als die eingestellte Differenz ΔF_RC0 ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als oder gleich hoch wie die zweite Schwellengeschwindigkeit v₂ wird, wenn die erforderliche Gesamtbremskraft F_SUM* angefordert wird und sich der Kolben 142 an der Standby-Position befindet.

Claims

Bremssystem für ein Fahrzeug, das umfasst: eine Regenerativbremsvorrichtung (32) zum Erzeugen einer Regenerativbremskraft, die eine elektrische Stromerzeugung durch Drehung eines Rades (10) ausnutzt; und eine Elektrischbremsvorrichtung (34), die einen Drehkörper (122), der ausgelegt ist, um sich mit dem Rad (10) zu drehen, ein Reibungselement (126), das ausgelegt ist, um auf den Drehkörper (122) gedrückt zu werden, und einen Aktor (110), der ausgelegt ist, um einen Kolben (142) durch einen Elektromotor (144) vorwärts zu bewegen, um so das Reibungselement (126) auf den Drehkörper (122) zu drücken, umfasst, wobei die Elektrischbremsvorrichtung (34) ausgelegt ist, um eine Elektrischbremskraft zu erzeugen, die von einer Kraft abhängt, die durch den Elektromotor (144) ausgeübt wird, wobei das Fahrzeugbremssystem so ausgelegt ist, dass die Elektrischbremskraft eine Defizitbremskraft abdeckt, die nicht durch die Regenerativbremskraft abgedeckt werden kann, wobei die Defizitbremskraft ein fehlender Betrag einer erforderlichen Gesamtbremskraft ist, die eine Bremskraft ist, die für das gesamte Fahrzeug erforderlich ist, und wobei, wenn keine Elektrischbremskraft angefordert wird, das Bremssystem ausgelegt ist, um: (a) im Prinzip zu bewirken, dass der Kolben (142) zu einer zurückbewegten Position bewegt wird, an der ein Abstand zwischen dem Reibungselement (126) und dem Drehkörper (122) gleich einem ersten Abstand ist; und (b) eine Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung auszuführen, in der der Kolben (142) von der zurückbewegten Position zu einer Standby-Position bewegt wird, an der der Abstand zwischen dem Reibungselement (126) und dem Drehkörper (122) nicht größer als ein zweiter Abstand ist, der kleiner als der erste Abstand ist, wenn eine Differenz zwischen einer maximalen Regenerativbremskraft, die erzeugt werden kann, und der Regenerativbremskraft, die tatsächlich im Moment erzeugt wird, kleiner als oder gleich groß wie eine eingestellte Differenz wird.
Bremssystem nach Anspruch 1, wobei, wenn sich der Kolben (142) an der zurückbewegten Position befindet, die Regenerativbremskraft-abhängige Standby-Regelung basierend auf der Tatsache ausgeführt wird, dass eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs höher als oder gleich hoch wie eine erste Schwellengeschwindigkeit ist.
Bremssystem nach Anspruch 2, wobei, wenn sich der Kolben (142) an der Standby-Position befindet, der Kolben (142) zu der zurückbewegten Position bewegt wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs höher als oder gleich hoch wie eine zweite Schwellengeschwindigkeit wird, die höher als die erste Schwellengeschwindigkeit ist.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 2, wobei, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs niedriger als oder gleich hoch wie eine Regenerativbrems-Verhinderungsgeschwindigkeit, die niedriger als die erste Schwellengeschwindigkeit ist, wird, die Regenerativbremskraft nicht durch die Regenerativbremsvorrichtung erzeugt wird.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1-4, wobei, wenn die Regenerativbremsvorrichtung (32) die Regenerativbremskraft nicht erzeugen kann, der Kolben (142) zu der Standby-Position bewegt wird, wenn eine Bremsbetätigungselement (40) betätigt wird oder wenn das Bremsbetätigungselement (40) nicht betätigt wird und ein Beschleunigerbetätigungselement (242) nicht betätigt wird, selbst wenn keine Elektrischbremskraft angefordert wird.