JP2016037225A

JP2016037225A - 車両用制動システム

Info

Publication number: JP2016037225A
Application number: JP2014162730A
Authority: JP
Inventors: 悟史松下; Satoshi Matsushita; 山崎　大輔; Daisuke Yamazaki; 大輔山崎
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2034-08-08
Also published as: JP6194290B2

Abstract

【課題】回生制動力から摩擦制動力に移行する場合に、異常の発生により過剰な摩擦制動力が発生してしまうことを防止する。【解決手段】回生用のバッテリが満充電になったときは、回生制動力制御部１０１が摩擦制動力制御部１４１の液圧制限処理部１４３に指示して、回生制動力から摩擦制動力に移行させる。この際、液圧制限処理部１４３は、発生させる摩擦制動力に上限値を設ける。【選択図】図３

Description

本発明は、車両用制動システムに関する。

特許文献１の技術では、電動機による回生制動手段と機械的制動手段とを備えた電気自動車において、車両のスロットル操作、ブレーキ操作、および走行状態に従って車両に必要な減速度を算出する減速度演算手段と、バッテリの充電状態を検出する充電検出手段を備える。そしてブレーキ操作を伴うことなくスロットル操作が停止され、そのときにバッテリが満充電状態であるとき、減速度演算手段で求められた減速度に従う電気的制動手段の作動に代えて、減速度演算手段で求められた減速度に従って前記機械的制動手段を作動させることで、アクセルオフに伴う必要な制動力を得る。

特開平１０−２７１６０５号公報

電気自動車などにおいては、アクセルペダルが操作されていないときに、通常のガソリン車におけるエンジンブレーキ相当の制動力を回生制動力で発生させることが知られている。そして、回生により得られた電力を充電するためのバッテリの充電量が基準値に達したときは、回生制動力に代えて摩擦制動力でエンジンブレーキ相当の制動力を発生させるようにしている。

しかし、回生制動力の作動に代えて摩擦制動力を作動させる際に、回生制動力を制御する制御装置に異常が発生し、あるいは、車両内で各部間の通信を行うシステム（ＣＡＮ：Controller Area Network）に異常が発生することがある。その場合には、摩擦制動力を制御する制御装置に対して必要以上の大きな摩擦制動力の発生が要求され、エンジンブレーキ相当以上の制動力が発生することがあり、運転者に違和感を与えてしまう問題がある。
本発明の課題は、回生制動力から摩擦制動力に移行する場合に、異常の発生により過剰な摩擦制動力が発生してしまうことを防止することである。

本発明は、回生制動力を発生する回生制動力発生部と、摩擦制動力を発生する摩擦制動力発生部と、前記回生制動力の発生で生じた電力を蓄積するバッテリが所定の状態となったときに、運転者の制動操作によることなく、前記回生制動力から前記摩擦制動力に車両の制動力を移行させる移行部と、前記移行部によって前記回生制動力の不足分を前記摩擦制動力で発生させる場合に、当該摩擦制動力に上限値を設定する上限値設定部とを備えることを特徴とする車両用制動システムである。
本発明によれば、摩擦制動力に上限値を設定するので、回生制動力から摩擦制動力に移行する場合に、異常の発生により過剰な摩擦制動力が発生してしまうことを防止することができる。

この場合に、車両でスイッチバックが行われていることを判定するスイッチバック状態判定部と、前記車両の挙動を安定化するために当該車両の車輪でスリップが発生していることを判定する車輪スリップ判定部とを備え、前記上限値設定部は、前記スイッチバックが行われておらず、かつ、前記スリップが発生していないときには、前記上限値として第１の値を設定し、前記スイッチバックが行われているときは、前記上限値として第１の値より高い第２の値を設定し、前記スリップが発生したときは、前記上限値として第１の値より低い第３の値を設定するようにしてもよい。
本発明によれば、スイッチバックを行うためや、あるいは、車両の挙動を安定化する動作の発生を防止するために適切な摩擦制動力の上限値を設定することができる。

本発明によれば、回生制動力から摩擦制動力に移行する場合に、異常の発生により過剰な摩擦制動力が発生してしまうことを防止することができる。

本発明の一実施形態である車両用制動システムを備えた車両の要部系統図である。本発明の一実施形態である車両用制動システムにおける摩擦制動装置の概要を表す構成図である。本発明の一実施形態である車両用制動システムにおける制御システムのブロック図である。本発明の一実施形態である車両用制動システムにおける制御システムによる制御について説明するグラフである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態にかかる車両用制動システムを備えた車両１００の要部系統図である。この車両１００は、例えば、電気自動車であり、車両１００の前側に設けられた左右一対の前輪２ａＲ、２ａＬと、車両１００の後側に設けられた左右一対の後輪２ｂＲ、２ｂＬと、を有する。左右の前輪２ａＲ、２ａＬに連結された前輪車軸４には、モータ・ジェネレータ３がトルク伝達機構で連結されている。また、車両１００は、４輪駆動、後輪駆動でもよく、モータ・ジェネレータ３を備えたハイブリッド車などとして構成してもよい。なお、前輪車軸４に設けられる差動機構は図示を省略する。

モータ・ジェネレータ３は、車両駆動用の電動機と回生用の発電機とを兼ねたものである。二次電池であるバッテリ５は、モータ・ジェネレータ３の電源としてインバータ６によってモータ・ジェネレータ３に電力供給を行う。また、車両１００の減速の際には減速エネルギーをモータ・ジェネレータ３が電力に変換し、バッテリ５が、この回生した発電電力を蓄電する。そして、この回生の際には、モータ・ジェネレータ３が回生制動力を発生する。すなわち、モータ・ジェネレータ３などにより、回生制動力発生部を実現している。

また、バッテリ５には、バッテリ５の充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出する充電量検出センサ８（電圧センサおよび／または電流センサ）が設けられている。
制御システム７は、各部を制御する各種の制御部から構成されるシステムである（詳細は後述）。

摩擦制動装置１０は、摩擦制動力発生部となるものである。すなわち、各車輪２ａＲ、２ａＬ、２ａＲ、２ａＬのディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄの各ホイールシリンダに接続され、液圧（油圧）により当該ホイールシリンダを駆動して、ブレーキロータにブレーキパッドを押し当てて摩擦制動力を発生するための装置である。摩擦制動装置１０としては、摩擦制動力を発生するための制動装置であれば様々な装置を適用できるが、本例では、所謂バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムを用いている。

図２は、摩擦制動装置１０の概要を表す構成図である。
摩擦制動装置１０は、ブレーキペダル１２の操作により運転者が入力した踏力をブレーキ液圧に変換するマスタシリンダ３４等を備えた入力装置１４、マスタシリンダ３４で発生したブレーキ液圧に応じて、または、そのブレーキ液圧とは無関係にブレーキ液圧を発生させるモータシリンダ装置１６、車両挙動安定化装置（ＶＳＡ（登録商標）装置など）１８、ディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄなどを備える。モータシリンダ装置１６は、電動モータ７２の駆動力を受けてブレーキ液圧を発生させる第１及び第２スレーブピストン７７ａ，７７ｂを備える。
なお、配管２２ａ〜２２ｆには、各部のブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサＰｍ，Ｐｐ，Ｐｈが設けられている。また、車両挙動安定化装置１８は、ブレーキ液加圧用のポンプ７３を備える。

モータシリンダ装置１６には（車両挙動安定化装置１８を介して）、図示しない車両の右側前輪に設けられたディスクブレーキ機構３０ａで液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ３２ＦＲと、左側後輪に設けられたディスクブレーキ機構３０ｂに液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ３２ＲＬと、右側後輪に設けられたディスクブレーキ機構３０ｃに液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ３２ＲＲと、左側前輪に設けられたディスクブレーキ機構３０ｄに液圧により摩擦制動力を発生させるホイールシリンダ３２ＦＬと、が接続される。

次に、摩擦制動装置１０の基本動作について説明する。
摩擦制動装置１０では、モータシリンダ装置１６やバイ・ワイヤの制御を行う制御系の正常作動時において、運転者がブレーキペダル１２を踏むと、いわゆるバイ・ワイヤ式のブレーキシステムがアクティブになる。具体的には、正常作動時の摩擦制動装置１０では、運転者がブレーキペダル１２を踏むと（後述のブレーキペダルストロークセンサ１５１で検出）、第１遮断弁６０ａおよび第２遮断弁６０ｂが、マスタシリンダ３４と各車輪を制動するディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄ（ホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬ）との連通を遮断した状態で、モータシリンダ装置１６が、モータ７２の駆動により発生するブレーキ液圧を用いてディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄを作動させて、各車輪を制動する。

また、正常作動時は、第１遮断弁６０ａおよび第２遮断弁６０ｂが遮断される一方、第３遮断弁６２が開弁され、ブレーキ液は、マスタシリンダ３４からストロークシミュレータ６４に流れ込むようになり、第１遮断弁６０ａおよび第２遮断弁６０ｂが遮断されていても、ブレーキ液が移動し、ブレーキペダル１２操作時にはストロークが生じ、ペダル反力が発生するようになる。

一方、摩擦制動装置１０では、モータシリンダ装置１６等が不作動である異常時において、運転者がブレーキペダル１２を踏むと、既存の油圧式のブレーキシステムがアクティブになる。具体的には、異常時の摩擦制動装置１０では、運転者がブレーキペダル１２を踏むと、第１遮断弁６０ａおよび第２遮断弁６０ｂをそれぞれ開弁状態とし、かつ、第３遮断弁６２を閉弁状態として、マスタシリンダ３４で発生するブレーキ液圧をディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄ（ホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬ）に伝達して、ディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄ（ホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬ）を作動させて各車輪を制動する。

車両挙動安定化装置１８は、個々のホイールシリンダ３２ＦＲ，３２ＲＬ，３２ＲＲ，３２ＦＬに個別に液圧を供給することができ、これにより車両１００の挙動の安定化を図る。ＡＢＳ（Antilock Brake System）による車輪のアンチロック制御も、車両挙動安定化装置１８により行われる。

次に、制御システム７の構成と動作について説明する。
図３は、制御システム７のブロック図である。まず、回生制動力制御部１０１は、モータ・ジェネレータ３等によって回生制動力を発生させ、回生した電力はバッテリ５に蓄積する制御を行う。
シフト制御部１１１は、車両の図示しないシフトレバー（セレクトレバー）に関する制御を行う。

モータ制御部１２１は、モータ・ジェネレータ３をモータとして駆動する際に当該モータ・ジェネレータ３に関する制御を行う。
車両挙動安定化制御部１３１は、車両挙動安定化装置１８に関する制御を行う。とくに、車両挙動安定化制御部１３１は、車両挙動安定化装置１８によるＡＢＳの動作の制御を行う。

摩擦制動力制御部１４１は、摩擦制動装置１０によるバイ・ワイヤ・ブレーキの制御を行う。摩擦制動力制御部１４１は、ドライバー要求液圧算出部１４２と、液圧制限処理部１４３と、スイッチバック状態判定部１４４と、車輪スリップ判定部１４５と、車両停止判定部１４６と、液圧制限部１４７と、液圧制御部１４８とを備えている。
ドライバー要求液圧演算部１４２は、ブレーキペダル１２のストローク量、ストローク速度を検出するブレーキペダルストロークセンサ１５１の検出結果に基づいて、ドライバーが要求する液圧（制動力）を演算する。

回生制動力制御部１０１は、図示しないアクセルペダルが操作されていない際には、ドライバーの制動操作によることなく、通常のガソリン車両におけるエンジンブレーキ相当の制動力を回生制動力で発生させる制御を行う。この際、バッテリ５の充電量が、その上限値と定められている値に達した場合など、バッテリ５が所定の状態になったときには、回生制動力制御部１０１による回生制動力から摩擦制動力制御部１４１による摩擦制動力に、車両１００の制動力を移行させる。すなわち、この場合には、回生制動力制御部１０１から、摩擦制動力制御部１４１の液圧制限処理部１４３により摩擦制動装置１０で発生させる液圧（摩擦制動力）を指示する情報である要求液圧を出力する。すなわち、回生制動力制御部１０１及び液圧制限処理部１４３により、移行部を実現している。
液圧制限処理部１４３は、基本的には、この要求液圧に応じた液圧（摩擦制動力）の発生を指示する（その液圧の上限値については後述）。そして、ドライバー要求液圧算出部１４２が指示する要求液圧と、液圧制限処理部１４３が指示する要求液圧とは加算部１４９で加算され、液圧制限部１４７に出力される。

車両挙動安定化制御部１３１では、車両１００の車輪速を測定する車輪速センサ１５２から得られる車輪速を示す車輪速情報を、摩擦制動力制御部１４１の車両停止判定部１４６に出力する。車両停止判定部１４６は、この車輪速情報から車両１００が停止していると判定したときは、加算部１４９で加算された要求液圧に対して所定の制限をかける。そして、この制限後の（又は未制限の）要求液圧に基づいて液圧制御部１４８がモータ７２（図２）を制御して、摩擦制動装置１０で摩擦制動力を発生させる。

ところで、前記のように回生制動力の作動に代えて摩擦制動力を作動させる際に、回生制動力を制御する回生制動力制御部１０１に異常が発生し、あるいは、車両１００内で通信を行うシステム（ＣＡＮ：Controller Area Network）に異常が発生することがある。その場合には、摩擦制動力制御部１４１の液圧制限処理部１４３に必要以上の大きな摩擦制動力の発生が要求されて、エンジンブレーキ相当以上の制動力が発生することがあり、運転者に違和感を与えてしまうおそれがある。

そこで、液圧制限処理部１４３は、加算部１４９に加算する要求液圧に上限値を設定し、上限値を超える液圧（摩擦制動力）が発生しないようにして、必要以上に大きな摩擦制動力の発生を防止するようにしている。すなわち、液圧制限処理部１４３は、上限値設定部として機能する。
この場合、通常は、液圧制限処理部１４３において、前記上限値として「第１の値」を設定する。

しかし、電気自動車やプラグインハイブリッド車等の場合には、スイッチバックと呼ばれる状態が発生することがある。スイッチバックとは、充電スタンドで充電するために、車両１００を前方から入庫させ、充電を完了した後、車両１００のシフトレバー（セレクトレバー）をリバースレンジ（Ｒ）に入れたときに発生する。すなわち、この場合には車両１００はバック移動するが、ドライバーは、早急に車両１００を前進させたいため、急いでシフトレバー（セレクトレバー）をドライブレンジ（Ｄ）に入れて、すぐに発進しようとする。このように、車両の進行方向（バック移動）とシフトレバー（セレクトレバー）のポジションが示す車両の進行方向とが逆になっている場合をスイッチバックという。
そして、スイッチバックの場合は、車両の進行方向とシフトレバー（セレクトレバー）のポジションとを速やかに合致させるため、比較的大きな制動力を発生させる必要がある。

そこで、スイッチバック状態判定部１４４が、シフト制御部１１１からシフトレバー（セレクトレバー）のポジションに関する情報であるシフト情報を取得する。また、スイッチバック状態判定部１４４は、力行中のモータ・ジェネレータ３の回転方向（車両進行方向）の情報である車両進行方向情報もモータ制御部１２１から取得する。スイッチバック状態判定部１４４は、これらの情報から前記のスイッチバックが行われているか否かを判断することができるので、その情報を液圧制限情報として液圧制限処理部１４３に送信する。液圧制限処理部１４３は、当該液圧制限情報によりスイッチバックが発生していると判断したときは、車両１００をいったん停止させる大きな制動力を発生させるために、前記上限値として前記第１の値より大きな値である「第２の値」を設定する。

また、車両１００の車輪でスリップが発生する際には前記のＡＢＳが動作する。この場合、ブレーキペダル１２を操作してなくてもＡＢＳが作動することになるので、その作動音が気になるという問題がある。
そこで、この場合には、ＡＢＳを作動しにくくするため、比較的小さな制動力を発生させる必要がある。

そこで、車輪スリップ判定部１４５は、前記の車両挙動安定化制御部１３１から前記の車輪速情報を取得して、車両１００の車輪がスリップしているか否かを判断する。また、車輪スリップ判定部１４５は、車両挙動安定化制御部１３１からＡＢＳが動作していることを示す情報であるＡＢＳ作動情報を取得して、ＡＢＳが動作しているか否かを判断する。そして、車輪がスリップしている又は既にＡＢＳが動作していることを、液圧制限情報として液圧制限処理部１４３に送信する。
液圧制限処理部１４３は、当該液圧制限情報により車輪がスリップしている又は既にＡＢＳが動作していると判断したときは、ＡＢＳを作動させないようにするために、前記上限値として前記第１の値より小さな値である「第３の値」を設定する。

図４は、制御システム７による作用を説明するグラフである。このグラフは、ブレーキペダル１２も、図示しないアクセルペダルも操作しない状態で走行している車両１００の状態を示している。バッテリ５が満充電（所定の基準値となる充電値）になった時点や、車両１００がクリープする時点も図示している。「回生制限開始」とあるのは、回生制動力から摩擦制動力に漸次移行を開始する時点を示している。

（ａ）のように、バッテリ５の充電状態が高まって満充電になると、回生制動力から摩擦制動力の発生に移行するため、満充電以上にバッテリ５の充電値は高くならない。
また、（ｂ）のように、通常のガソリン車のエンジンブレーキ相当の制動力が発生しているので、車速は漸減する。
（ｃ）のように、満充電になるまでエンジンブレーキ相当の回生トルクが発生し（減速方向なのでマイナスの値になる）、満充電以後は回生制動力が発生しないので、当該回生トルクは０になり、クリープ後はプラスの値の回生トルクが発生する。制限トルクは、充電状態から定まるトルク制限である。

（ｄ）のように、回生制限開始の時点から摩擦制動力の要求トルクが漸増し、満充電の時点で最大となり、エンジンブレーキ相当の回生トルク（ｃ）の増大により漸減し、クリープが発生すると０になる。
（ｅ）には、（ｄ）の摩擦制動力の要求トルクに対応した、液圧制限処理部１４３が出力する要求液圧と、これを目標値とした摩擦制動装置１０で発生する実液圧とを示している。また、前記した第１の値、第２の値、第３の値の３種類の上限値も示している。この例では、第１の値を上限値として制御する例を示している。すなわち、要求液圧は第１の値を超えることがなく、よって、実液圧も当該要求液圧に追従する。

以上説明した本実施形態の車両の制動システムによれば、摩擦制動力に上限値を設定するので、エンジンブレーキ相当の制動力を発生させるに際して、回生制動力から摩擦制動力に移行する場合に、回生制動力制御部１０１などの異常の発生により過剰な摩擦制動力が発生してしまうことを防止することができる。

また、前記の上限値としては、第１の値の他に第２の値、第３の値も用いるので、スイッチバックを行うため、あるいは、車両の挙動を安定化するためのＡＢＳの動作の発生を防止するために適切な摩擦制動力の上限値を設定することができる。

なお、本発明は前記の実施形態の内容のみに限定されるものではなく、様々な変形例が可能であることは言うまでもない。例えば、車両１００がハイブリッド車の場合は、前記の回生制動力として、エンジンをモータ・ジェネレータで空回しして制動力を発生させ、その不足分を摩擦制動力で補うようにしてもよい。

３モータ・ジェネレータ（回生制動力発生部）
５バッテリ
１０摩擦制動装置（摩擦制動力発生部）
１０１回生制動力制御部（移行部）
１４１摩擦制動力制御部（移行部）
１４３液圧制限処理部（上限値設定部）
１４４スイッチバック状態判定部
１４５車輪スリップ判定部

Claims

回生制動力を発生する回生制動力発生部と、
摩擦制動力を発生する摩擦制動力発生部と、
前記回生制動力の発生で生じた電力を蓄積するバッテリが所定の状態となったときに、運転者の制動操作によることなく、前記回生制動力から前記摩擦制動力に車両の制動力を移行させる移行部と、
前記移行部によって前記回生制動力の不足分を前記摩擦制動力で発生させる場合に、当該摩擦制動力に上限値を設定する上限値設定部とを備えることを特徴とする車両用制動システム。
車両でスイッチバックが行われていることを判定するスイッチバック状態判定部と、
前記車両の挙動を安定化するために当該車両の車輪でスリップが発生していることを判定する車輪スリップ判定部とを備え、
前記上限値設定部は、前記スイッチバックが行われておらず、かつ、前記スリップが発生していないときには、前記上限値として第１の値を設定し、前記スイッチバックが行われているときは、前記上限値として第１の値より高い第２の値を設定し、前記スリップが発生したときは、前記上限値として第１の値より低い第３の値を設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用制動システム。