JP2006238528A - バッテリ蓄電余裕を考慮した回生制動を伴う車輌用制動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、両者の作動を織り交ぜた制御により車輌の制動を行う車輌用制動装置に於いて、バッテリの蓄電容量に余裕がないことにより所望の制動力が得られなくなることのないよう改良された車輌用制動装置を提供する。
【解決手段】摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置に於いて、回生電力を貯えるバッテリの蓄電度またはバッテリの蓄電度と制動率とに基づいて全制動力中に於ける前記回生制動手段による制動力の大きさを制御する。
【選択図】図2
【解決手段】摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置に於いて、回生電力を貯えるバッテリの蓄電度またはバッテリの蓄電度と制動率とに基づいて全制動力中に於ける前記回生制動手段による制動力の大きさを制御する。
【選択図】図2
Description
本発明は、摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置に係り、特にその回生制動手段の作動の度合を制御することに係る。
摩擦制動手段には、制動力が或る範囲内の大きさにあるとき、「鳴き」と称される異音が発生しやすいという問題があり、このことに対処して、摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、両者を同時に作動させて車輌の制動を行う車輌用制動装置に於いて、「鳴き」が発生したときには、それをセンサにより感知し、摩擦制動手段による制動力を減らし、その分回生制動手段による制動力を増大させる制御を行うことが下記の特許文献1に記載されている。
特開平10-329861号公報
上記の如く摩擦制動手段の「鳴き」を回避するために摩擦制動手段による制動力を減らすとき、その分回生制動手段による制動力を増大させれば、その間車輪に付与される全制動力を一定に維持することができる。しかし、回生制動手段により発生された回生電力を吸収するバッテリは、時によって満充電ないしそれに近いときがあり、バッテリに蓄電容量の余裕がないことにより摩擦制動手段について減らした分の制動力を回生制動手段により補えない事態が生ずる恐れがある。
本発明は、摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、両者の作動を織り交ぜた制御により車輌の制動を行う車輌用制動装置に於いて、上記の如くバッテリの蓄電容量に余裕がないことにより所望の制動力が得られなくなることのないよう改良された車輌用制動装置を提供することを課題としている。
上記の課題を解決するものとして、本発明は、摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置にして、回生電力を貯えるバッテリの蓄電度に基づいて全制動力中に於ける前記回生制動手段による制動力の大きさが制御されるようになっていることを特徴とする車輌用制動装置を提案するものである。制動要求量は、運転者によるブレーキペダルの踏込み等の制動操作によって設定されるかまたは運転者の制動操作とは独立して行われる制動制御によって設定される。
或はまた、上記の課題を解決するものとして、本発明は、摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置にして、回生電力を貯えるバッテリの蓄電度と制動率とに基づいて全制動力中に於ける前記回生制動手段による制動力の大きさが制御されるようになっていることを特徴とする車輌用制動装置を提案するものである。ここで、制動率とは、車輌の運転に於いて制動が行われるその量的な度合であり、例えば、数10〜数100マイクロセカンドの周期にて繰り返し検出されるブレーキペダルの踏込み量を各時点に於いてその直前の1秒〜数秒間について積算した値により判断されてよい。
上記のバッテリ蓄電度に基づく回生制動力の大きさの制御は、バッテリの蓄電度が高いほど小さくなる値を回生制動力の上限値として回生制動力の大きさを制限する制御であってよい。
また、上記のバッテリ蓄電度と制動率とに基づく回生制動力の大きさの制御は、バッテリの蓄電度が高いほど小さくなる第一の値と前記制動率が高いほど小さくなる第二の値の積に比例する第三の値を回生制動力の上限値として回生制動力の大きさを制限する制御であってよい。
また、上記の如き車輌用制動装置は、全制動力中に占める回生制動力と摩擦制動力の割合の目標値が車速を考慮して定められ、前記目標値に基づく回生制動力の値が前記上限値により制限されるようになっていてよい。
また、前記目標値に基づく回生制動力の値が前記上限値以上であるとき、回生電力を車輌の補機により消費できるときには、該補機による電力消費により回生制動を補うようになっていてよい。この場合、回生制動力を補うための前記補機による回生電力の消費は該補機により消費できる電力が或る所定の下限値以上であるとき行われるようになっていてよい。前記補機は車輌の油圧制御用の油圧ポンプ、或いは車輌の空調用の冷媒ポンプであってよい。
或いはまた、前記目標値に基づく回生制動力の値が前記上限値以上であるとき、回生電力の少なくとも一部を熱に変えて廃棄し、該電力廃棄により回生制動を補うようになっていてもよい。
また、前記目標値に於ける回生制動力の割合は、車速がある比較的小さい所定値以下であるとき0とされてよく、また車速が前記摩擦制動手段に「ジャダ」(制動に振動的強弱が生ずる状態)を生ずる恐れがある所定の中間的速度範囲内にあるとき車速がその前後の車速域にあるときに比して増大されてよい。
摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置に於いて、回生電力を貯えるバッテリの蓄電度に基づいて全制動力中に於ける前記回生制動手段による制動力の大きさが制御されるようになっていれば、回生制動によるべく割り当てられた制動力が、実際には回生制動手段により発生された回生電力を吸収する筈のバッテリの蓄電余裕の不足により吸収されず、実際の制動力として発生されないような事態が生ずることを、バッテリの蓄電度を考慮に入れて、確実に回避することができる。
また、摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置に於いて、回生電力を貯えるバッテリの蓄電度と制動率とに基づいて全制動力中に於ける前記回生制動手段による制動力の大きさが制御されるようになっていれば、回生制動によるべく割り当てられた制動力が、実際には回生制動手段により発生された回生電力を吸収する筈のバッテリの蓄電余裕の不足により吸収されず、実際の制動力として発生されないような事態が生ずることを、バッテリの蓄電度だけでなく、車輌の運転状態の変化に応じて制動が行われる度合を考慮に入れて、確実に回避することができる。
上記のバッテリ蓄電度と制動率とに基づく回生制動力の大きさの制御が、バッテリの蓄電度が高いほど小さくなる値を回生制動力の上限値として回生制動力の大きさを制限する制御であれば、実際に得られる回生制動力の余裕をバッテリの蓄電余裕の大きさから誤りなく判断して回生制動手段の作動を制御することができる。
また、上記のバッテリ蓄電度と制動率とに基づく回生制動力の大きさの制御が、バッテリの蓄電度が高いほど小さくなる第一の値と前記制動率が高いほど小さくなる第二の値の積に比例する第三の値を回生制動力の上限値として回生制動力の大きさを制限する制御であれば、実際に得られる回生制動力の余裕をバッテリの蓄電余裕の大きさと制動を回生制動としたときの回生電力発生の大きさのバランスに於いて評価することができ、バッテリ蓄電状態の如何にかかわらず、また車輌に於いて制動装置が作動される度合の如何にかかわらず、回生制動力発生に対する余裕を誤りなく判断して回生制動手段の作動を制御することができる。
また、全制動力中に占める回生制動力と摩擦制動力の割合の目標値が車速を考慮して定められ、前記目標値に基づく回生制動力の値が前記上限値により制限されるようになっていれば、車輌の制動に於いて摩擦制動がより好ましいか回生制動がより好ましいかが車速に応じて変化することへの対応を行った上で回生制動力の大きさに対する目標値を明確にし、これと達成可能な回生制動力とを対比させることにより、必要な制動力を摩擦制動力と回生制動力とに振り分ける制御を適切に行うことができる。
その上で、前記目標値に基づく回生制動力の値が前記上限値以上であるとき、回生電力を車輌の補機により消費できるときには、該補機による電力消費により回生制動を補うようになっていれば、より好ましい制動を達成するために必要とされる回生制動力がバッテリの蓄電余裕の上からは十分に得られない場合にも、補機の利用によりそのようなより好ましい制動状態を確保することができる。その場合に、回生制動力を補うための前記補機による回生電力の消費は該補機により消費できる電力が或る所定の下限値以上であるとき行われるようになっていれば、当該補機を作動させてもあまり実質的な回生電力の消費が行われないようなときに態々補機を作動させるような制御上の無駄を回避することができる。
車輌には、通常パワーステアリングやその他の油圧作動機器を作動させるため、油圧ポンプと油圧アキュムレータよりなる油圧源装置が設けられているので、かかる油圧ポンプを油圧アキュムレータによるバッファ作用の下に一時的に作動させることにより、回生制動力を発揮させるに必要な回生電力を一時的に吸収することができる。また車輌には、通常空調装置を作動させるための冷媒加圧用のポンプと加圧された冷媒を一時貯える冷媒アキュムレータが設けられているので、かかる冷媒ポンプを冷媒アキュムレータによるバッファ作用の下に一時的に作動させることによっても、回生制動力を発揮させるに必要な回生電力を一時的に吸収することができる。
また、前記目標値に基づく回生制動力の値が前記上限値以上であるとき、回生電力の少なくとも一部を熱に変えて廃棄し、該電力廃棄により回生制動を補うようになっていれば、バッテリに必要な蓄電余裕がなく、また油圧装置や空調装置のアキュムレータに油圧ポンプや冷媒ポンプを作動させる余裕がないときにも、好ましい回生制動力を一時的に発揮させることができる。
前記目標値に於ける回生制動力の割合が、車速が或る比較的小さい所定値以下であるとき0とされるようになっていれば、その分バッテリの蓄電容量を開けておくことにより、高車速での制動時に回生制動を必要に応じて十分に作動させることができる。また摩擦制動に於いて、摩擦材でブレーキディスクを押圧することでディスクロータの錆、付着物等を除去できると共に、ディスクロータの肉厚を修正できる。
また、前記目標値に於ける回生制動力の割合が、車速が摩擦制動手段に「ジャダ」を生ずる恐れがある所定の中間的速度範囲内にあるとき車速がその前後の車速域にあるときに比して増大されるようになっていれば、上記の如き種々の要領にて確保された回生制動能力を用いてジャダ発生速度領域に於ける摩擦制動を低減し、摩擦制動手段にジャダが生ずることを回避することができる。
図1は、本発明による車輌用制動装置を4輪自動車に組み込まれた状態にて示す概略図である。図に於いて、10FL、10FR,10RL,10RRはそれぞれ自動車の左前輪、右前輪、左後輪、右後輪であり、図には示されていない車体に図には示されていない車輪懸架装置により懸架されている。これら各輪は、それぞれディスクブレーキユニット12FL,12FR,12RL,12RR、ブレーキペダル14、マスターシリンダ16、油圧管路18F,18FL,18FR,18R,18RL,18RRにより構成された摩擦制動手段により運転者によるブレーキペダル14の踏込みに応じて制動されると共に、電動発電機20FL、20FR,20RL,20RR、バッテリ22、インバータ24により構成された回生制動手段によりマイクロコンピュータを備えた車輌の電子式制御装置26による制御の下に制動されるようになっている。電子式制御装置26には、ブレーキペダル踏込み量センサ28よりブレーキペダル踏込み量Dpを示す信号、マスター油圧センサ30よりマスター油圧Pmを示す信号、バッテリ22よりその蓄電状態を示す信号が供給される他、図には示されていない車速センサより車速Vを示す信号が供給される。ブレーキペダルの踏込み量はブレーキペダルの踏込みに対する反力の強さとして検出されてもよい。32は、電子式制御装置26により制御されてマスター油圧を調圧し、ブレーキペダル踏込み量に対する摩擦制動力の大きさの割合を可変に制御する油圧調節手段である。
図2は、図1に示した如く摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置が、本発明により回生電力を貯えるバッテリの蓄電度と制動率とに基づいて全制動力中に於ける回生制動手段による制動力の大きさが制御される要領にて作動する態様を、一例について示すフローチャートである。かかるフローチャートによる制御は、自動車の運転開始と同時に開始され、自動車の運転中、各種のセンサより検出されたデータを読み取りつつ、数10ミリセカンド〜数100ミリセカンドの周期にて繰り返される。
制御が開始されると、ステップ10(S10)にて、読に取られたデータに基づき、上述の制動率Rbr、バッテリの蓄電度Bch、油圧ポンプと共に車輌の油圧制御装置を作動させる油圧源を構成するアキュムレータの油圧余裕下限値ΔPbro、冷媒ポンプと共に車輌の空調装置を作動させる加圧冷媒用アキュムレータの冷媒圧余裕下限値ΔPacoが算出される。
次いで、ステップ20に於いて、制動中であるか否か、即ち制動要求量がなされているか否かが判断される。尚、制動要求量とその大きさ度合は、上記の通り制御作動中常時検出されており、それに基づいて上記の制動率Rbrが常時算出され、その値が常時更新されている。答がノー(N)であるときには、その回の制御はそのまま終了するが、答がイエス(Y)であるときには制御はステップ30へ進む。
ステップ30に於いては、その都度ステップ10にて算出された制動率Rbrが或る比較的小さい第一の所定の臨界値Rbrlより小さいか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ40へ進み、制動率に関する指標Kbrが或る比較的高い値Kbrhとされる。ステップを30の答がノーのときには、制御はステップ50へ進み、制動率Rbrが或る中位の第二の所定の臨界値Rbrmより小さいか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ60へ進み、制御率に関する指標Kbrが或る中位の値Kbrmとされる。ステップを50の答がノーのときには、制御はステップ70へ進み、制御率に関する指標Kbrは0とされる。以上いずれの場合にも、その後制御はステップ80へ進む。
ステップ80に於いては、その都度ステップ10にて算出されたバッテリ蓄電度Bchが或る比較的小さい第一の所定の臨界値Bchlより小さいか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ90へ進み、バッテリ蓄電度に関する指標Cchが或る比較的高い値Cchhとされる。ステップを80の答がノーのときには、制御はステップ100へ進み、バッテリ蓄電度Bchが或る中位の第二の所定の臨界値Bchmより小さいか否かが判断される。答がイエスのときには、制御はステップ110へ進み、バッテリ蓄電度に関する指標Cchが或る中位の値Cchmとされる。ステップを100の答がノーのときには、制御はステップ120へ進み、制御率に関する指標Cchは0とされる。以上いずれの場合にも、その後制御はステップ130へ進む。
ステップ130に於いては、上に求められたKbrとCchの積に適当な係数αを掛けることにより、回生制動力として許容される制動力の上限値Fgaが求められる。そして制御はステップ140へ進む。
尚、上記のステップ30〜70は省略され、ステップ130に於いて、回生制動力として許容される制動力の上限値Fgaは、Cchに適当な係数α’を掛けることにより求められてもよい。また制動率に関する指標Kbrおよびバッテリ充電度に関する指標Cchの値は、上記の例の如く3段階に分けて判断される代わりに、それぞれ制動率およびバッテリ充電度の増大に応じて連続的に低減される適当な値を設定したマップより制動率およびバッテリ充電度の値に対応して読み出された値とされてもよい。
ステップ140に於いては、車速Vがある所定の比較的低い臨界値V1以下であるか否かが判断される。この臨界値V1は、車輌が摩擦制動の方が効きがよい低車速状態にあり、回生制動を行わず、その分バッテリの蓄電容量を開けておいた方がよい車速の上限値である。答がイエスとときには、制御はステップ150へ進み、回生制動による制動力の制御値Fgは0とされ、摩擦制動による制動力の制御値Ffが制動要求された制動力の全てに対応するよう、マスター油圧Pmに適当な係数βを掛けた値とされる。
ステップ140の答がノーのときには、制御はステップ160 へ進み、車速Vが或る所定の車速V2とV3の間にあるか否かが判断される。V2とV3は摩擦制動手段に「ジャダ」を生ずる恐れがある中間的速度範囲の下限値と上限値である。答がイエスのときには、制御はステップ170へ進み、回生制動力の目標値Kgtは、全制動力中に占める回生制動力の割合を増大させるべく、βPmに或る比較的大きい分配率Kgjを掛けた値に設定され、一方、摩擦制動力の目標値Fftは、「ジャダ」を回避するよう低減されるべく、βPmに分配率(1−Kgj)を掛けた値に設定さる。
ステップ160の答がノーのときには、制御はステップ180 へ進み、回生制動力の目標値Kgtは、「ジャダ」の虞れなく全制動力中にて好ましい回生制動力の割合を達成すべく、βPmに或る適当な分配率Kgを掛けた値に設定され、摩擦制動力の目標値Fftは、βPmに分配率(1−Kg)を掛けた値に設定さる。KgはKgjより小さい値である。
以上いずれの場合にも、その後制御はステップ190へ進み、回生制動力の目標値Fgtがステップ130にて算出された回生制動力の許容上限値Fga以下であるか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ200へ進み、FgtおよびFftがそのまま回生制動力および摩擦制動力の制御値FgおよびFfとされる。
ステップ190の答がノーのときには、制御はステップ210 へ進み、上記の油圧源をなす油圧アキュムレータの油圧余裕ΔPbrがステップ10にて算出されたアキュムレータの油圧余裕下限値ΔPbroより大きいか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ220へ進み、油圧ポンプが作動される。そしてステップ230に於いて、回生制動力の制御値Fgはステップ130にて算出されたその許容上限値Fgaに油圧ポンプの作動により消費される電力を回生制動力に換算した値ΔFgp1を加算した値とされ、摩擦制動力の制御値Ffはステップ170または180にて算出された摩擦制動力の目標値Fftに回生制動力の目標値Fgtとその許容上限値Fgaの差(=Fgt−Fga)を加えた値より上記のΔFgp1を差し引いた値、即ちFft+Fgt−Fga−ΔFgp1とされる。
ステップ210の答がノーのときには、制御はステップ240 へ進み、空調装置の加圧冷媒アキュムレータの加圧余裕ΔPacがステップ10にて算出されたアキュムレータ冷媒圧余裕下限値ΔPacoより大きいか否かが判断される。答がイエスであれば、制御はステップ250へ進み、冷媒ポンプが作動される。そしてステップ260に於いて、回生制動力の制御値Fgはステップ130にて算出されたその許容上限値Fgaに冷媒ポンプの作動により消費される電力を回生制動力に換算した値ΔFgp2を加算した値とされ、摩擦制動力の制御値Ffはステップ170または180にて算出された摩擦制動力の目標値Fftに回生制動力の目標値Fgtとその許容上限値Fgaの差(=Fgt−Fga)を加えた値より上記のΔFgp2を差し引いた値、即ちFft+Fgt−Fga−ΔFgp2とされる。
ステップ240の答がノーのときには、制御はステップ270 へ進み、回生制動力の制御値Fgはステップ130にて算出されたその許容上限値Fgaのままとされ、摩擦制動力の制御値Ffはステップ170または180にて算出された摩擦制動力の目標値Fftに回生制動力の目標値Fgtとその許容上限値Fgaの差(=Fgt−Fga)を加えた値、即ちFft+Fgt−Fgaとされる。尚、図2の例では行われていないが、ステップ270に於いては、回生電力の一部を抵抗体に通すことにより熱に変え、大気中へ放散させることにより或る量の回生電力を消費し、その分摩擦制動力の制御値Ffが低減されるようにしてもよい。
以上に於いては本発明をいくつかの実施の形態を総合的に組み込んだ例について詳細に説明したが、これらの実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
10FL、10FR,10RL,10RR…車輪、12FL,12FR,12RL,12RR…ディスクブレーキユニット、14…ブレーキペダル、16…マスターシリンダ、18F,18FL,18FR,18R,18RL,18RR…油圧管路、20FL、20FR,20RL,20RR…電動発電機、22…バッテリ、24…インバータ、26…電子式制御装置、28…ブレーキペダル踏込み量センサ、30…マスター油圧センサ、32…油圧調節手段
Claims (12)
- 摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置にして、回生電力を貯えるバッテリの蓄電度に基づいて全制動力中に於ける前記回生制動手段による制動力の大きさが制御されるようになっていることを特徴とする車輌用制動装置。
- 前記のバッテリ蓄電度に基づく回生制動力の大きさの制御は、前記バッテリの蓄電度が高いほど小さくなる値を回生制動力の上限値として前記回生制動力の大きさを制限する制御であることを特徴とする請求項1に記載の車輌用制動装置。
- 摩擦制動手段と回生制動手段とを備え、制動要求量に応じて車輪の回転を制動する車輌用制動装置にして、回生電力を貯えるバッテリの蓄電度と制動率とに基づいて全制動力中に於ける前記回生制動手段による制動力の大きさが制御されるようになっていることを特徴とする車輌用制動装置。
- 前記のバッテリ蓄電度と制動率とに基づく回生制動力の大きさの制御は、前記バッテリの蓄電度が高いほど小さくなる第一の値と前記制動率が高いほど小さくなる第二の値の積に比例する第三の値を回生制動力の上限値として前記回生制動力の大きさを制限する制御であることを特徴とする請求項3に記載の車輌用制動装置。
- 全制動力中に占める回生制動力と摩擦制動力の割合の目標値が車速を考慮して定められ、前記目標値に基づく回生制動力の値が前記上限値により制限されるようになっていることを特徴とする請求項2または4に記載の車輌用制動装置。
- 前記目標値に基づく回生制動力の値が前記上限値以上であるとき、回生電力を車輌の補機により消費できるときには、該補機による電力消費により回生制動を補うようになっていること特徴とする請求項5に記載の車輌用制動装置。
- 回生制動力を補うための前記補機による回生電力の消費は該補機により消費できる電力が或る所定の下限値以上であるとき行われるようになっていることを特徴する請求項6に記載の車輌用制動装置。
- 前記補機は車輌の油圧制御用の油圧ポンプであることを特徴とする請求項6または7に記載の車輌用制動装置。
- 前記補機は車輌の空調用の冷媒ポンプであることを特徴する請求項6または7に記載の車輌用制動装置。
- 前記目標値に基づく回生制動力の値が前記上限値以上であるとき、回生電力の少なくとも一部を熱に変えて廃棄し、該電力廃棄により回生制動を補うようになっていること特徴とする請求項2または4に記載の車輌用制動装置。
- 前記目標値に於ける回生制動力の割合は車速がある比較的小さい所定値以下であるとき0とされることを特徴とする特徴する請求項5〜10のいずれかに記載の車輌用制動装置。
- 前記目標値に於ける回生制動力の割合は車速が前記摩擦制動手段にジャダを生ずる恐れがある所定の中間的速度範囲内にあるとき車速がその前後の車速域にあるときに比して増大されることを特徴とする特徴する請求項5〜11のいずれかに記載の車輌用制動装置。
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080218 |
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