JP2007050751A - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータで発生可能な回生制動力が小さいときに、急制動時における制動の応答性が低下するのを防止する。
【解決手段】車輪に摩擦制動力を発生させる制動手段１０ＦＬ，１０ＦＲと、車輪に回生制動力を発生させるモータ２と、モータ２から電力を回収するバッテリ６と、運転者の制動操作を検知するストロークセンサ３１と、ストロークセンサ３１で検知した制動操作に基づいて急制動か否かを判定するブレーキＥＣＵ２４とを有し、ブレーキＥＣＵ２４で急制動と判定されたときに通常制動時よりも大きい摩擦制動力と回生制動力を発生させる車両用ブレーキ装置において、バッテリＥＣＵ７でバッテリ６の充電状態を検知し、その検知した充電状態に基づいて発生可能な回生制動力の大きさを算出し、その算出した回生制動力の大きさに応じて急制動時の摩擦制動力のパターンを変化させる。
【選択図】図５

Description

この発明は、急制動時に通常制動時よりも大きい制動力を発生させる車両用ブレーキ装置に関する。

急制動時に通常制動時よりも大きい制動力を発生させる車両用ブレーキ装置として、車輪に摩擦制動力を発生させる制動機構と、車輪に回生制動力を発生させるモータと、摩擦制動力と回生制動力の配分を決定する制御部とを有し、急制動時に、最大の回生制動力をモータで発生させるとともに、回生制動力の配分をゼロとした場合に制御部で決定される摩擦制動力を制動機構で発生させるものが知られている（特許文献１）。

しかし、モータで発生可能な回生制動力の大きさは、バッテリの充電状態や温度などの因子によって変動し、たとえばバッテリが満充電のとき、モータで発生可能な回生制動力は小さくなる。この場合、主に摩擦制動力によって急制動を行なうことになるが、機械的に制動力を発生させる制動機構は、電気的に制動力を発生させるモータよりも制御信号に対する応答性が低い。そのため、モータで発生可能な回生制動力が小さいときは、回生制動力が大きいときに比べて制動の応答性が悪くなる。したがって、急制動時に通常制動時よりも大きい制動力を発生させるタイミングが遅れ、要望する制御が行なわれない可能性が生じる。

特開平１０−２２９６０８号公報

この発明は、モータで発生可能な回生制動力が小さいときに、急制動時における制動の応答性が低下するのを防止することを課題とする。

上記の課題を解決するために、車輪に摩擦制動力を発生させる制動手段と、前記車輪に回生制動力を発生させるモータと、そのモータから電力を回収するバッテリと、運転者の制動操作を検知する操作検知手段と、その操作検知手段で検知した制動操作に基づいて急制動か否かを判定する急制動判定手段とを有し、その急制動判定手段で急制動と判定されたときに通常制動時よりも大きい前記摩擦制動力と前記回生制動力を発生させる車両用ブレーキ装置において、前記モータで発生可能な回生制動力の変動因子の状態を検知する状態検知手段と、その状態検知手段で検知した前記変動因子の状態に基づいて前記モータで発生可能な回生制動力の大きさを算出する回生制動力算出手段と、その回生制動力算出手段で算出した回生制動力の大きさに応じて急制動時の前記摩擦制動力のパターンを変化させる制動パターン変化手段とを設けた。

この車両用ブレーキ装置は、回生制動力算出手段がモータで発生可能な回生制動力の大きさを算出し、制動パターン変化手段が、その回生制動力の大きさに応じて急制動時の摩擦制動力のパターンを変化させる。そのため、発生可能な回生制動力が小さいときに、急制動時における制動の応答性が低下するのを防止することができる。

前記モータで発生可能な回生制動力の変動因子としては、たとえば前記バッテリの充電状態や、前記バッテリの温度、前記モータの回転速度、前記モータの温度を挙げることができる。

前記制動パターン変化手段により急制動時の摩擦制動力のパターンを変化させる制御は、前記急制動判定手段で急制動と判定したときに行なうようにしてもよく、前記急制動判定手段で急制動か否かの判定を行なう前にあらかじめ行なうようにしてもよい。

前記制動パターン変化手段は、次のように構成するとより好ましい。
１）前記回生制動力算出手段で算出した回生制動力の大きさが小さいほど、急制動時の摩擦制動力の立ち上がり速度を大きくする。
２）前記回生制動力算出手段で算出した回生制動力の大きさが小さいほど、急制動時の摩擦制動力の最大制動力を大きくする。

この車両用ブレーキ装置は、モータで発生可能な回生制動力の大きさに応じて急制動時の摩擦制動力のパターンを変化させるので、発生可能な回生制動力が小さいときに、急制動時の制動の応答性が低下するのを防止することができる。

図１に、この発明にかかるブレーキ装置を備えた車両の概略構成を示す。この車両は、駆動装置としてエンジン１とモータ２を用いるいわゆるハイブリッドシステムを採用する。

エンジン１は、動力分割機構３と減速機４を介して前輪ＦＲ，ＦＬに接続されている。動力分割機構３は、図２に示す太陽ギア３ａと、太陽ギア３ａに噛み合いながら公転する遊星ギア３ｂと、遊星ギア３ｂを内接させるリングギア３ｃと、遊星ギア３ｂを支持する遊星キャリア３ｄとからなり、遊星キャリア３ｄがエンジン１に、リングギア３ｃが減速機４に、太陽ギア３ａが発電機５にそれぞれ接続されている。そのため、エンジン１の動力の一部が減速機４を介して前輪ＦＲ，ＦＬに伝わり、残りの動力が発電機５に伝わる。発電機５は、減速機４を介してエンジン１から伝わった動力を電力に変換する。

モータ２は、図１に示すように減速機４を介して前輪ＦＲ，ＦＬに接続されており、前輪ＦＲ，ＦＬを駆動する。また、発電機として作用することにより、前輪ＦＲ，ＦＬに回生制動力を発生させる。このとき発生する電力は、バッテリ６に蓄えられる。バッテリ６には、バッテリ電子制御装置（以下、「バッテリＥＣＵ」という）７が組み込まれており、そのバッテリＥＣＵ７がバッテリ６の充電状態を検知する。

モータ２と発電機５とバッテリ６は、インバータ８を介して電気的に接続され、互いに電力のやり取りが可能となっている。インバータ８は、図３に示すハイブリッド電子制御装置（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」という）９により制御される。

前輪ＦＬ，ＦＲ、後輪ＲＬ，ＲＲには、図１に示すように、摩擦制動力を発生させる摩擦装置１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲがそれぞれ取り付けられている。

この摩擦装置１０ＦＬ〜１０ＲＲは、図４に示す液圧系に接続されている。この液圧系は、ブレーキペダルからの入力を電気信号に変換し、その電気信号を用いてブレーキペダルの操作量に応じた摩擦制動力を車輪に加えるいわゆるブレーキバイワイヤ方式を採用する。

この液圧系は、ブレーキペダル１１の踏み込み力を液圧に変換するマスターシリンダ１２を有する。マスターシリンダ１２の圧力室１２Ａで発生した液圧は、その圧力室１２Ａに接続された入力管路１３Ａの液圧センサ１４Ａで検知され、他方の圧力室１２Ｂで発生した液圧は、その圧力室１２Ｂに接続された入力管路１３Ｂの液圧センサ１４Ｂで検知される。

入力管路１３Ａには、ストロークシミュレータ１５が取り付けられており、そのため、圧力室１２Ａの液圧に応じたストロークがブレーキペダル１１に付与される。ストロークシミュレータ１５と入力管路１３Ａの間にはシミュレータカット弁１６が設けられている。

摩擦装置１０ＦＬは、摩擦部材（図示せず）を駆動するホイールシリンダ１７ＦＬを有する。このホイールシリンダ１７ＦＬには、出力管路１８ＦＬが接続されており、その出力管路１８ＦＬから供給される液圧でホイールシリンダ１７ＦＬが作動する。ホイールシリンダ１７ＦＬ内の液圧は、出力管路１８ＦＬに取り付けられた液圧センサ１９ＦＬで検知される。

出力管路１８ＦＬには、増圧管路２０と減圧管路２１がそれぞれ増圧制御弁２２ＦＬと減圧制御弁２３ＦＬを介して接続されている。増圧制御弁２２ＦＬおよび減圧制御弁２３ＦＬは、弁の開度を調節可能な比例制御弁であり、その開度調節は、図３に示すブレーキ電子制御装置（以下、「ブレーキＥＣＵ」という）２４からの制御信号によって行なわれる。

同様に、摩擦装置１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲも、それぞれホイールシリンダ１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲを有し、ホイールシリンダ１７ＦＲ，１７ＲＬ，１７ＲＲ内の液圧は、そのホイールシリンダに接続された出力管路１８ＦＲ，１８ＲＬ，１８ＲＲの液圧センサ１９ＦＲ，１９ＲＬ，１９ＲＲでそれぞれ検知される。出力管路１８ＦＲ，１８ＲＬ，１８ＲＲは、増圧制御弁２２ＦＲ，２２ＲＬ，２２ＲＲと減圧制御弁２３ＦＲ，２３ＲＬ，２３ＲＲを介して増圧管路２０と減圧管路２１に接続されている。

増圧管路２０と減圧管路２１はポンプ２５を介して互いに接続されており、このポンプ２５が減圧管路２１のブレーキ液を昇圧させて増圧管路２０に送り出す。増圧管路２０はリリーフ弁２６を介して減圧管路２１に接続されており、増圧管路２０の液圧が基準を超えると、増圧管路２０内のブレーキ液がリリーフ弁２６を通じて減圧管路２１に戻るようになっている。減圧管路２１は、余剰のブレーキ液を蓄えるリザーバタンク２７に接続されている。

増圧管路２０には、増圧管路２０の圧力を検知する液圧センサ２８と、昇圧したブレーキ液を蓄えて増圧管路２０内の圧力を保持するアキュムレータ２９が取り付けられている。液圧センサ２８の検知信号はブレーキＥＣＵ２４に送られ、増圧管路２０内の圧力が所定値よりも小さくなるとブレーキＥＣＵ２４からの制御信号によりポンプ２５が作動する。

入力管路１３Ａと出力管路１８ＦＬは、マスターカット弁３０Ａを介して接続されている。同様に、入力管路１３Ｂと出力管路１８ＦＲも、マスターカット弁３０Ｂを介して接続されている。

ブレーキペダル１１には、ブレーキペダル１１の踏み込み量を検知するストロークセンサ３１が取り付けられている。

この液圧系は、通常制動時は、マスターカット弁３０Ａ，３０Ｂが閉じてマスターシリンダ１２とホイールシリンダ１７ＦＬ，１７ＦＲの間を遮断するとともに、シミュレータカット弁１６が開いてブレーキペダル１１にストロークを付与し、さらに、増圧制御弁２２ＦＬ〜２２ＲＲと減圧制御弁２３ＦＲ〜２３ＲＲが制御されて出力管路１８ＦＬ〜１８ＲＲの液圧を目標とする液圧にする。

一方、液圧センサ１４Ａ，１４Ｂなどに異常があるときは、マスターカット弁３０Ａ，３０Ｂが開くとともに、シミュレータカット弁１６、増圧制御弁２２ＦＬ〜２２ＲＲ、減圧制御弁２３ＦＲ〜２３ＲＲが閉じて、マスターシリンダ１２の液圧を、直接ホイールシリンダ１７ＦＬ，１７ＦＲに供給する。

ハイブリッドＥＣＵ９には、図３に示すように、インバータ８からモータ２と発電機５の回転速度を示す信号、バッテリＥＣＵ７からバッテリ６の充電状態を示す信号が入力される。また、ハイブリッドＥＣＵ９からはインバータ８、エンジン電子制御装置（以下、「エンジンＥＣＵ」という）３２への制御信号が出力される。

一方、ブレーキＥＣＵ２４には、液圧センサ１４Ａ，１４Ｂからマスターシリンダ１２の液圧を示す信号、液圧センサ１９ＦＬ〜１９ＲＲからホイールシリンダ１７ＦＬ〜１７ＲＲの液圧を示す信号、液圧センサ２８から増圧管路２０の液圧を示す信号、ストロークセンサ３１からブレーキペダル１１の踏み込み量を示す信号が入力される。また、ブレーキＥＣＵ２４からは、シミュレータカット弁１６、マスターカット弁３０Ａ，３０Ｂ、増圧制御弁２２ＦＬ〜２２ＲＲ、減圧制御弁２３ＦＬ〜２３ＲＲ、ポンプ２５への制御信号が出力される。ハイブリッドＥＣＵ９とブレーキＥＣＵ２４の間においても信号の出入力がなされる。

以下、エンジン１、モータ２、発電機５、摩擦装置１０ＦＬ〜１０ＲＲの動作例を説明する。

低速走行時は、エンジン１を停止した状態で、バッテリ６から供給される電力でモータ２を駆動し、そのモータ２の動力で前輪ＦＬ，ＦＲを駆動する。

通常走行時は、エンジン１を作動させるとともに発電機５からの電力でモータ２を作動させる。これにより、前輪ＦＬ，ＦＲは、エンジン１から動力分割機構３を介して前輪ＦＬ，ＦＲに伝わる動力と、モータ２から前輪ＦＬ，ＦＲに伝わる動力とで駆動される。急加速時は、さらにバッテリ６からもモータ２に電力を供給してモータ２の動力を増加させる。

制動時は、モータ２を発電機として機能させて前輪ＦＬ，ＦＲに回生制動力を発生させる。このときモータ２で発生する電力は、バッテリ６に蓄えられる。回生制動力が小さいときは、さらに摩擦装置１０ＦＬ〜１０ＲＲを作動させて前輪ＦＬ，ＦＲ、後輪ＲＬ，ＲＲに摩擦制動力を発生させる。

急制動時は、ブレーキＥＣＵ２４に記憶された制動パターンにしたがって、通常制動時よりも大きい制動力を発生させる制御を行なう。急制動時に通常制動時よりも大きい制動力を発生させる制御を、図５および図６に基づいて説明する。

まず、急制動か否かを判定する（ステップＳ_１）。この判定は、たとえばストロークセンサ３１の検知信号に基づいてブレーキペダル１１の踏み込み速度を算出し、その踏み込み速度が一定速度を超えるか否かを判断することによって行なう。

急制動と判定されたときは、バッテリ６の充電状態に基づいて、発生可能な回生制動力を演算する（ステップＳ_２）。この演算は、たとえば、０〜１００％の充電状態を区分して、その各々の区分に対応する回生制動力の値をあらかじめ設定しておき、その中から現在の充電状態に対応する回生制動力の値を読み出すことにより行なう。

つづいて、発生可能な回生制動力が基準値以下か否かを判定し（ステップＳ_３）、発生可能な回生制動力が基準値以下のときは、あらかじめ設定された制動パターンを発生可能な回生制動力の大きさに応じて補正する（ステップＳ_４）。この補正は、たとえば図６に示すように、発生可能な回生制動力が小さいほど、摩擦制動力の立ち上がり速度が大きくなるようにして行なう。図６に示すＡ_０は補正を行なわないときの制動力の時間変化をあらわし、Ａ_１は回生制動力の大きさが基準値の７５％のとき、Ａ_２は回生制動力の大きさが基準値の５０％のとき、Ａ_３は回生制動力の大きさが基準値の２５％のときの補正後の制動力の時間変化をそれぞれあらわす。

つぎに、制動アシストを実行する（ステップＳ_５）。すなわち、必要に応じて補正した制動パターンにしたがって、摩擦制動力と回生制動力を各車輪に発生させる。このとき、前輪の摩擦装置１０ＦＬ，１０ＦＲによる制動は、補正後の制動パターンにしたがって行ない、後輪の摩擦装置１０ＲＬ，１０ＲＲによる制動は、補正前の制動パターンにしたがって行なうと好ましい。このようにすると、後輪ＲＬ，ＲＲが前輪ＦＬ，ＦＲよりも早くロックするのを防止することができる。

このときブレーキＥＣＵ２４は、目標とする摩擦制動力が生じるように増圧制御弁２２ＦＬ〜２２ＲＲと減圧制御弁２３ＦＬ〜２３ＲＲに制御信号を出力する。一方、ハイブリッドＥＣＵ９は、目標とする回生制動力が生じるようにインバータ８を介してモータ２の発電抵抗を制御する。

この車両用ブレーキ装置を用いると、発生可能な回生制動力が小さいほど、摩擦制動力の立ち上がり速度が速くなる。そのため、発生可能な回生制動力が小さいときでも、急制動時の制動の応答性がよく、安全性に優れる。

上記実施形態では、急制動と判定したときに発生可能な回生制動力の演算を行なったが、図７に示すように発生可能な回生制動力を常時モニターし、急制動か否かの判定を行なう前に急制動時の制動パターンの補正を行なうようにしてもよい。

すなわち、まず、バッテリ６の充電状態に基づいて発生可能な回生制動力を演算し（ステップＳ_１０）、つづいて、その回生制動力が基準値以下か否かを判定する（ステップＳ_１１）。基準値以下のときは、あらかじめ設定された制動パターンを発生可能な回生制動力の大きさに応じて補正する（ステップＳ_１２）。

その後、急制動か否かを判定し（ステップＳ_１３）、急制動と判定されたときは、必要に応じて補正した制動パターンにしたがって、摩擦制動力と回生制動力を発生させる（ステップＳ_１４）。

このように、急制動時の制動パターンの補正を、急制動か否かの判定を行なう前にあらかじめ行なうようにすると、急制動であると判定してから制動アシストを実行するまでに要する時間が短くなるので、急制動時の制動の応答性がより向上する。

制動パターンの補正は、図８に示すように発生可能な回生制動力が小さいほど摩擦制動力の最大制動力が大きくなるようにしてもよく、また、図９に示すように発生可能な回生制動力が小さいほど、摩擦制動力の立ち上がり速度と、摩擦制動力の最大制動力のいずれもが大きくなるようにしてもよい。図８、図９において、Ａ_０は、図６と同様、補正を行なわないときの制動力の時間変化をあらわし、Ａ_１は回生制動力の大きさが基準値の７５％のとき、Ａ_２は回生制動力の大きさが基準値の５０％のとき、Ａ_３は回生制動力の大きさが基準値の２５％のときの補正後の制動力の時間変化をそれぞれあらわす。

上記実施形態では、摩擦制動力のパターンと回生制動力のパターンの両方を補正しているが、摩擦制動力の制動パターンのみを補正するようにしてもよい。要は、発生可能な回生制動力の大きさに応じて急制動時の摩擦制動力のパターンを変化させればよい。

発生可能な回生制動力の大きさは、発生可能な回生制動力の大きさを変動させる他の変動因子の状態に基づいて算出してもよい。たとえば、バッテリの温度が低くなるほどバッテリの充電効率が低下して発生可能な回生制動力が小さくなるので、バッテリの温度センサを設け、バッテリの温度に応じて発生可能な回生制動力を算出するようにしてもよい。また、図１０に示すモータの回転速度と回生制動力の関係に基づいて、発生可能な回生制動力の大きさを算出してもよい。また、モータの温度が高くなるほど回生制動の効率が低下するので、モータの温度を検知するセンサを設け、検知したモータの温度に応じて発生可能な回生制動力を算出するようにしてもよい。

また、発生可能な回生制動力の大きさは、複数の変動因子の状態の組み合わせに基づいて算出してもよい。たとえば、バッテリの充電状態、バッテリの温度、モータの回転速度、モータの温度をそれぞれ区分し、その各々の区分の組み合わせに対応する回生制動力の値をあらかじめ設定しておき、その中から現在のバッテリの充電状態、バッテリの温度、モータの回転速度、モータの温度の組み合わせに対応する回生制動力の値を読み出すことにより行なうようにしてもよい。

急制動か否かの判定は、液圧センサの検知信号に基づいてマスターシリンダ１２の液圧の上昇速度を算出し、その上昇速度が一定速度を超えるか否かを判断することにより行なってもよい。要は、運転者の制動操作に基づいて急制動か否かを判定すればよい。

上記実施形態では、前輪駆動車を例に挙げてこの発明のブレーキ装置を説明したが、この発明のブレーキ装置は、後輪駆動車や四輪駆動車にも同様に適用することができる。

この発明の実施形態の車両用ブレーキ装置を備えた車両の概略構成図 図１の動力分割機構の一例を示す図 図１の車両用ブレーキ装置のブロック図 図１の車両用ブレーキ装置の摩擦装置に接続される液圧系の配管系統図 図１の車両用ブレーキ装置の制御を示すフロー図 図１の車両用ブレーキ装置による急制動時の制動パターンを示す図 図１の車両用ブレーキ装置の制御の変形例を示すフロー図 図１の車両用ブレーキ装置による急制動時の制動パターンの変形例を示す図 図１の車両用ブレーキ装置による急制動時の制動パターンの他の変形例を示す図 図１の車両用ブレーキ装置のモータの回転速度と、その回転速度で発生可能な回生制動力の関係を示す図

符号の説明

２ モータ
６ バッテリ
７ バッテリＥＣＵ
８ インバータ
９ ハイブリッドＥＣＵ
１０ＦＬ，１０ＦＲ，１０ＲＬ，１０ＲＲ 摩擦装置
１４Ａ，１４Ｂ 液圧センサ
２４ ブレーキＥＣＵ
３１ ストロークセンサ

Claims (9)

1. 車輪に摩擦制動力を発生させる制動手段（１０ＦＬ，１０ＦＲ）と、前記車輪（１０ＦＬ，１０ＦＲ）に回生制動力を発生させるモータ（２）と、そのモータ（２）から電力を回収するバッテリ（６）と、運転者の制動操作を検知する操作検知手段（３１）と、その操作検知手段（３１）で検知した制動操作に基づいて急制動か否かを判定する急制動判定手段（Ｓ_１）とを有し、その急制動判定手段（Ｓ_１）で急制動と判定されたときに通常制動時よりも大きい前記摩擦制動力と前記回生制動力を発生させる車両用ブレーキ装置において、前記モータ（２）で発生可能な回生制動力の変動因子の状態を検知する状態検知手段（７）と、その状態検知手段（７）で検知した前記変動因子の状態に基づいて前記モータ（２）で発生可能な回生制動力の大きさを算出する回生制動力算出手段（Ｓ_２）と、その回生制動力算出手段（Ｓ_２）で算出した回生制動力の大きさに応じて急制動時の前記摩擦制動力のパターンを変化させる制動パターン変化手段（Ｓ_４）とを設けたことを特徴とする車両用ブレーキ装置。
2. 前記変動因子が前記バッテリの充電状態を含み、前記バッテリの充電状態を前記状態検知手段（７）が検知する請求項１に記載の車両用ブレーキ装置。
3. 前記変動因子が前記バッテリの温度を含み、前記バッテリの温度を前記状態検知手段が検知する請求項１または２に記載の車両用ブレーキ装置。
4. 前記変動因子が前記モータの回転速度を含み、前記モータの回転速度を前記状態検知手段（８）が検知する請求項１から３のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
5. 前記変動因子が前記モータの温度を含み、前記モータの温度を前記状態検知手段が検知する請求項１から４のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
6. 前記急制動判定手段（Ｓ_１）が急制動と判定したときに、前記制動パターン変化手段（Ｓ_４）が急制動時の摩擦制動力のパターンを変化させる請求項１から５のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
7. 前記急制動判定手段（Ｓ_１３）が急制動か否かの判定を行なう前に、前記制動パターン変化手段（Ｓ_１２）で急制動時の摩擦制動力のパターンを変化させる請求項１から５のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
8. 前記制動パターン変化手段（Ｓ_４）が、前記回生制動力算出手段（Ｓ_２）で算出した回生制動力の大きさが小さいほど、急制動時の摩擦制動力の立ち上がり速度を大きくする請求項１から７のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
9. 前記制動パターン変化手段（Ｓ_４）が、前記回生制動力算出手段（Ｓ_２）で算出した回生制動力の大きさが小さいほど、急制動時の摩擦制動力の最大制動力を大きくする請求項１から８のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。

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