JP2005212707A - 車両の制動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回生および摩擦制動装置の両者を備えた車両において、摩擦制動装置による制動の必要時に、摩擦制動装置による充分な制動力が得られるようにする。
【解決手段】 この制動装置は、駆動回生装置１１内に設けた駆動モータ１１ａを用いた回生制動力により左右前輪３２，３２を制動する回生制動装置１０と、ディスクロータ２７にブレーキパッドを押し付けて摩擦力により車輪を制動する油圧制動装置（摩擦式制動装置）２０とを備えている。ブレーキＥＣＵ４０は、温度センサ４１により検出されたディスクロータ２７の温度が予め決められた所定温度以下であるとき、回生制動装置１０による左右前輪３２，３２の制動を禁止して、油圧制動装置２０による左右前輪３２，３２の制動を制御する。これにより、ディスクロータ２７の温度は摩擦による発熱のために所定温度以上に保たれ、油圧制動装置２０は常に充分な制動力を発生する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回生制動装置と摩擦式制動装置の両者により車両を制動することが可能な車両の制動装置に関する。

従来から、例えば、下記特許文献１に示されているように、回生制動力により車輪を制動する回生制動装置と、ディスクロータにブレーキパッドを押し付けて摩擦力により車輪を制動する摩擦式制動装置との両制動装置を協調させて、車両を制動する車両の制動装置は知られている。
特開平１１−１１５７４３号公報

しかし、上記のような制動装置にあっては、制動装置による通常の減速時（例えば、０．２Ｇ以下）には、回生制動装置のみが作動して摩擦制動装置が作動しないことが多い。そのため、ディスクロータの温度が上昇し難く、温度依存性のある摩擦材を用いたブレーキパッドにおいては、高い摩擦係数が安定して得られないことがある。特に、ブレーキパッドおよびディスクロータの表面が凍結しているような冷間時には、ブレーキパッドとディスクロータとの間の摩擦係数は低い。このため、回生制動装置の能力を超える大きな車両の減速（例えば、０．２Ｇ以上）が必要となった場合に、摩擦制動装置を作動させても、必要な制動力が得られない場合がある。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、摩擦制動装置による制動が必要になった場合に、同摩擦制動装置による充分な制動力が常に安定して得られるようにした車両の制動装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、回生制動力により車輪を制動する回生制動装置と、ディスクロータにブレーキパッドを押し付けて摩擦力により車輪を制動する摩擦式制動装置とを備え、回生制動装置と摩擦式制動装置の両制動装置により車両を制動することが可能な車両の制動装置において、ディスクロータの温度を検出する温度検出手段と、前記検出された温度が予め決められた所定温度以下であるとき回生制動装置による車両の制動を禁止して摩擦式制動装置による車両の制動を制御する制動制御手段とを設けたことにある。

上記本発明の特徴によれば、ディスクロータの温度が低くてブレーキパッドとディスクロータとの間の摩擦係数が低い場合（例えば、ディスクロータの表面が凍結している場合）には、温度検出手段および制動制御手段の作用により、回生制動装置による車両の制動が禁止されて、車両は摩擦式制動装置によってのみ制動される。この摩擦式制動装置による車両の制動時には、ブレーキパッドとディスクロータとの摩擦により、ブレーキパッドとディスクロータの温度が上昇する。したがって、ブレーキパッドとディスクロータとの間の摩擦係数は常にある程度高い温度に保たれて、摩擦制動装置を作動させた場合には、摩擦制動装置による大きな制動力が常に安定して得られるようになる。

以下、本発明の一実施形態に係る車両の制動装置について図面を用いて説明すると、図１は、同実施形態に係る車両の制動装置の全体を概略的に示している。この制動装置は、回生制動力により車輪を制動する回生制動装置１０と、油圧を用いて摩擦力により車輪を制動する油圧制動装置（摩擦式制動装置）２０とを備えている。

回生制動装置１０は、駆動回生装置１１および回生制動用電子制御ユニット（以下、回生ＥＣＵという）１２を備えている。駆動回生装置１１は、駆動モータ１１ａを内蔵している。駆動モータ１１ａのロータは、図示しないギヤ機構を介してドライブシャフト３１に接続され、ドライブシャフト３１の両端には駆動輪である左右前輪３２，３２が接続されている。これにより、左右前輪３２，３２は、駆動モータ１１ａの回転により回転駆動される。

駆動モータ１１ａには、バッテリ１３が接続されている。駆動モータ１１ａは、駆動回生装置１１に内蔵されたモータ制御用インバータによって制御され、バッテリ１３から供給される電力に応じた駆動トルクを発生するとともに、左右前輪３２，３２から入力されるトルクを動力源として回生エネルギーを発生する機能を備えている。この回生エネルギーは、バッテリ１３に対して充電電流として供給される。駆動モータ１１ａの内部には、所定強度の磁場を発生させる磁場発生機構、およびその磁場を横切って回転するコイルが内蔵されている。磁場発生機構によって発生される磁場は、回生ＥＣＵ１２から供給される指令信号に応じて変化する。この回生ＥＣＵ１２は、詳しくは後述する油圧制動装置２０と共に、ブレーキ用電子制御ユニット（以下、ブレーキＥＣＵという）４０により制御される。なお、磁場とコイルとは、左右前輪３２，３２が回転する際に相対回転する。

駆動モータ１１ａの発生する回生エネルギーの大きさは、磁場発生機構により発生される磁場の強さ、および左右前輪３２，３２の車輪速に応じた値となる。したがって、回生エネルギーの大きさを、回生ＥＣＵ１２から供給する指令信号の値に応じて制御することができる。駆動モータ１１ａが回生エネルギーを発生する場合、左右前輪３２，３２には、その回転を制動しようとする回生トルクが作用する。すなわち、駆動モータ１１ａが発生する回生トルクは、左右前輪３２，３２に対して制動力として作用する。以下、この回生トルクによる制動力を回生制動力と称し、回生制動力により行なわれる車両の制動を回生制動と称する。

油圧制動装置２０は、マスタシリンダ２１および油圧アクチュエータ２２を備えている。マスタシリンダ２１にはブレーキペダル２３が連結されている。マスタシリンダ２１は、ブレーキペダル２３に付与される操作量に応じた油圧（以下、マスタシリンダ圧という）を発生する。油圧アクチュエータ２２は、ポンプ、リザーバ、制御バルブなどで構成され、マスタシリンダ２１からのマスタシリンダ圧を入力する。そして、油圧アクチュエータ２２は、ブレーキＥＣＵ４０から付与される指令信号に応じたブレーキ油圧を発生する。このブレーキ油圧は、油圧アクチュエータ２２に接続されたホイールシリンダ２４，２４に供給される。

ホイールシリンダ２４，２４は、供給されたブレーキ油圧に応じた力でキャリパ２５，２５を駆動する。キャリパ２５，２５が駆動されると、キャリパ２５，２５に装着されたブレーキパッド２６，２６（図２参照）が、ホイールシリンダ２４，２４の油圧に応じた力でディスクロータ２７，２７の摩擦面に向けて押圧される。したがって、ブレーキＥＣＵ４０から油圧アクチュエータ２２に付与される指令信号に応じた大きさの制動力が左右前輪３２，３２に付与される。以下、この油圧アクチュエータ２２が発生する制動力を油圧制動力と称する。なお、後輪に関する制動装置に関しては図示してないが、本実施形態の場合には、後輪は、油圧アクチュエータ２２から供給されるブレーキ油圧のみにより制動され、後輪を駆動するための駆動モータが存在しないために回生制動力は付与されない。なお、後輪も駆動モータによって駆動される車両にあっては、後述する左右前輪３２，３２と同様に、回生制動力および油圧制動力の両者によって制動されるようにするとよい。

ブレーキＥＣＵは、図３のプログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行して回生ＥＣＵ１２および油圧アクチュエータ２２を制御する。このブレーキＥＣＵ４０には、温度センサ４１およびその他のセンサ群４２が接続されている。温度センサ４１は、ディスクロータ２７の温度Ｔｒを検出するもので、図２に示すように、ブレーキパッド２６を支持する支持部材２８，２８の一方に組み付けられている。本実施形態においては、温度センサ４１は一方のみのディスクロータ２７の温度Ｔｒを検出するようにしたが、両方のディスクロータ２７，２７の温度を検出して、それらの最小値または平均値を利用するようにしてもよい。その他のセンサ群４２には、車速を検出する車速センサ、バッテリ１３の充電電圧を検出する電圧センサなどが含まれている。また、ブレーキＥＣＵ４０には、油圧アクチュエータ２２内に設けられた油圧センサによって検出されるマスタシリンダ圧、左右前輪３２，３２および後輪のブレーキ油圧などの検出信号が入力されるとともに、駆動回生装置１１内に設けられた温度センサにより検出されるインバータの温度を表す検出信号なども回生ＥＣＵ１２を介して入力される。

次に、上記のように構成した車両の制動装置の作動を説明する。イグニッションスイッチの投入により、ブレーキＥＣＵ４０は、図３のプログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。このプログラムの実行はステップＳ１０にて開始され、ブレーキＥＣＵ４０は、ステップＳ１２にて、温度センサ４１からのディスクロータ２７の温度Ｔｒを入力するとともに、その他のセンサ群４２、回生ＥＣＵ１２を介した駆動回生装置１１、および油圧アクチュエータ２２から、車速、バッテリ１３の充電電圧、マスタシリンダ圧、左右前輪３２，３２および後輪のブレーキ油圧、インバータの温度などを表す検出信号を入力する。

次に、ステップＳ１４にて、ディスクロータ２７の温度Ｔｒが予め決められた所定温度Ｔro（例えば、４０℃）以下であるかを判定する。この所定温度Ｔroは、図４に示すように、ブレーキパッド２６，２６とディスクロータ２７，２７との間の摩擦係数μが左右前輪３２，３２の制動に必要な最小摩擦係数μｏに対応する値に設定されている。温度Ｔｒが所定温度Ｔroよりも高ければ、ステップＳ１４にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１６にて他の回生協調制御条件が成立しているかを判定する。この回生強調制御条件が成立していれば、ステップＳ１６にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１８に進む。一方、回生強調制御条件が成立していなければ、ステップＳ１６にて「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ２０に進む。例えば、車速が所定の低車速以下であったり、回生制動制御側に異常が発生していたり、バッテリ１３の充電率および電圧が所定値よりも大きかったり、インバータの温度が所定温度よりも大きかったりする場合には、回生協調制御条件が成立しないと判定される。

ステップＳ１８の回生協調制御においては、ブレーキＥＣＵ４０は、回生ＥＣＵ１２および油圧アクチュエータ２２を制御して、回生制動装置１０および油圧制動装置２０の両者を作動させる。この場合、回生ＥＣＵ１２は、ブレーキＥＣＵからの回生制御指令に応じて駆動回生装置１１を制御して、左右前輪３２，３２に回生制動力を付与する。油圧アクチュエータ２２は、ブレーキＥＣＵからの油圧制御指令に応じてホイールシリンダ２４にブレーキ油圧を供給して、左右前輪３２，３２に油圧制動力を付与する。これにより、この場合には、左右前輪３２，３２は回生制動力および油圧制動力の両制動力により制動される。ただし、この回生強調制御においては、回生制動力のみで充分で油圧制動力が不要な場合（例えば、必要な減速度が２Ｇ以下である場合など）、回生制動力のみが左右前輪３２，３２に付与される。そして、ステップＳ１８の処理後、ステップＳ２２にてこのプログラムを一旦終了する。

また、温度Ｔｒが所定温度Ｔro以下である場合、および回生強調制御条件が不成立の場合には、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０においては、回生ＥＣＵ１２に対して回生制動装置１０の作動の禁止を指示するとともに、油圧アクチュエータ２２の作動を制御する。したがって、回生ＥＣＵ１２は、駆動回生装置１１により回生制動力の発生を禁止する。油圧アクチュエータ２２は、ブレーキＥＣＵにより制御されてホイールシリンダ２４，２４にブレーキ油圧を供給して、左右前輪３２，３２に油圧制動力を付与する。これにより、この場合には、左右前輪３２，３２は、油圧制動力によってのみ制動される。

このように、ディスクロータ２７の温度が低くてブレーキパッド２６，２６とディスクロータ２７との間の摩擦係数が低い場合（例えば、ディスクロータの表面が凍結している場合）には、回生制動装置１０による車両の制動が禁止されて、車両は油圧制動装置（摩擦式制動装置）１０によってのみ制動される。そして、この摩擦式制動装置による車両の制動時には、ブレーキパッド２６，２６とディスクロータ２７との摩擦により、ブレーキパッド２６，２６とディスクロータ２７の温度が上昇する。したがって、ブレーキパッド２６，２６とディスクロータ２７との間の摩擦係数は常に最小摩擦係数μｏ以上にほぼ保たれて、油圧制動装置２０を作動させた場合には、油圧制動装置２０による大きな制動力が常に安定して得られるようになる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

本発明の一実施形態に係る車両の制動装置の全体を示す概略図である。 ディスクロータの温度を検出する温度センサの組み付け状態を示す図である。 ブレーキＥＣＵにより実行されるプログラムのフローチャートである。 ディスクロータとブレーキパッドとの間の摩擦係数のディスクロータ温度に対する変化特性を表すグラフである。

符号の説明

１０…回生制動装置、１１…駆動回生装置、１２…回生ＥＣＵ，２０…油圧制動装置（摩擦式制動装置）、２２…油圧アクチュエータ、２３…ブレーキペダル、２４…ホイールシリンダ、２５…キャリパ、２７…ディスクロータ、３１…ドライブシャフト、３２…左右前輪、４０…ブレーキＥＣＵ，４１…温度センサ。

Claims (1)

1. 回生制動力により車輪を制動する回生制動装置と、ディスクロータにブレーキパッドを押し付けて摩擦力により車輪を制動する摩擦式制動装置とを備え、前記回生制動装置と摩擦式制動装置の両制動装置により車両を制動することが可能な車両の制動装置において、
   ディスクロータの温度を検出する温度検出手段と、
   前記検出された温度が予め決められた所定温度以下であるとき前記回生制動装置による車両の制動を禁止して前記摩擦式制動装置による車両の制動を制御する制動制御手段と
   を設けたことを特徴とする車両の制動装置。
   

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