JP2016146706A - 回生発電機によりブレーキ振動を抑制する車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪が摩擦ブレーキと回生ブレーキにより制動される場合に、摩擦ブレーキによる制動時に減速度に振動成分が現れるジャダーに対し、回生ブレーキに制振トルクを発生させて該振動成分を直接抑制することによりこれを抑える。
【解決手段】摩擦ブレーキと回生ブレーキを備えた車輌に於いて、摩擦ブレーキの作動時に生ずる減速度の振動成分を検出し、該振動成分を抑制する制振トルクを回生ブレーキに発生させる制振制御手段を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディスクブレーキの如き摩擦ブレーキを備えた車輌に於いて、ブレーキの作動時に制動トルクに振動成分が生じ、ブレーキが振動する「ジャダー」の発生を抑制することに係る。

ディスクロータにパッドを押し付けて車輪の回転を制動するディスクブレーキの如き摩擦ブレーキに於いては、ロータの熱変形等に由来してブレーキの作動時に制動トルクに振動成分が生じ、ブレーキが振動することがあり、「ジャダー」と称されている。かかるジャダーを抑制することについては、ブレーキがディスクにパッドを電動機により押し付ける電動式ディスクブレーキである場合に、制動トルクに生じる振動成分に基づくフィードバック制御によりパッド操作用電動機の作動電流を変化させることが、下記の特許文献１に記載されている。

特開２０１３-１３３００２号公報

パッド押し付け時にブレーキロータに生ずる制動トルクの振動成分は、摩擦ブレーキが油圧式である場合の油圧回路の応答速度では追従できない高域の振動成分である。また同振動成分の振動数は、ブレーキロータの回転数の増大につれて上昇するので、摩擦ブレーキが電気式であっても、電動パッドの作動応答速度では、車輌の高速走行での制動時に、電動パッドの作動のフィードバック制御では摩擦ブレーキに生ずる制動振動を抑制できないと思われる。

一方、車輌の制動時にその運動エネルギを発電機により電力として有効に回収する手段として回生ブレーキがある。特に現今では、電動車やハイブリッド車の如く電動機により駆動される車輪を備えた車輌が数多く存在し、電動機はそのまま回生発電機としても作動することができるので、車輪が一部であっても電動機により駆動されるようになっていれば、該電動機をそのまま回生ブレーキ用発電機として作動させることができる。いずれにしても、摩擦ブレーキにより制動される車輪が回生ブレーキによっても制動されるようになっていれば、摩擦ブレーキによる制動時に制動トルクに生じる振動成分を、それに対抗して回生ブレーキに制振トルクを発生させることにより直接抑制することが考えられる。本発明は、かかる着想に基づき、摩擦ブレーキと回生ブレーキを備えた車輌に於いて、摩擦ブレーキの作動時に生じる制動振動を回生発電機により抑制することを課題としている。

上記の課題を解決すべく、本発明は、摩擦ブレーキと回生ブレーキにより制動される車輪を備えた車輌に於いて、前記摩擦ブレーキの作動時に生ずる減速度の振動成分を検出し、該振動成分を抑制する制振トルクを前記回生ブレーキに発生させる制振制御手段を有することを特徴とする車輌を提案するものである。

上記の車輌に於いて、前記回生ブレーキは、前記摩擦ブレーキの作動時に生ずる減速度の振動成分を抑制する制振トルクを発生するときには、回生出力の上限値より所定量だけ低減された回生出力領域にて作動されるようになっていてよい。

上記の車輌に於いて、前記制振制御手段は、摩擦ブレーキの作動時に生ずる減速度の振動成分の検出に基づくフィードフォワード制御により回生ブレーキに前記制振トルクを発生させるようになっていてよい。

上記の如く、摩擦ブレーキと回生ブレーキにより制動される車輪を備えた車輌に於いて、前記摩擦ブレーキの作動時に生ずる減速度の振動成分を検出し、該振動成分を抑制する制振トルクを前記回生ブレーキに発生させる制振制御手段が設けられていれば、ブレーキロータの熱変形等に由来して摩擦ブレーキの作動時に減速度に振動成分が生じることがあっても、該振動成分を抑制する制振トルクを回生ブレーキに発生させることによりそれを直接押さえ込んでジャダーの発生を抑制することができる。

回生ブレーキは、車輌の運動エネルギを有効に回収することから、可能な限り上限値にて作動されるのが望ましいが、摩擦ブレーキによる減速度に生じる振動成分を抑制すべく回生トルクを振動させるためには、回生ブレーキはその回生出力の上限値より低い作動領域にて作動されなければならない。一方、摩擦ブレーキによる減速度に振動成分が生ずるのは、摩擦制動力が或る値を越えて増大したときである。そこで、回生ブレーキが、摩擦ブレーキの作動時に生ずる減速度の振動成分を抑制する制振トルクを発生するとき、回生出力の上限値より所定量だけ低減された回生出力領域にて作動されるようになっていれば、摩擦ブレーキに振動が生じない限り回生ブレーキを上限値にて最大限有効に作動させ、摩擦ブレーキに振動が生じたときのみ、回生ブレーキの有効度を多少犠牲にして回生ブレーキにより摩擦ブレーキの振動を抑制することができる。

ブレーキロータの熱変形等に由来して摩擦ブレーキの作動時に生じる減速度の振動成分は、ブレーキロータの回転に同期して周期的に生じる振動成分であるので、ブレーキロータの一回転についてそれが検出されれば、以後のブレーキロータの回転に伴う制動トルクの振動成分に対し対抗して回生ブレーキに発生させるべき制振トルクを前記検出に基づきブレーキロータの１回転毎にフィードフォワード制御することができ、車輌の高速走行時のブレーキ作動に於いても時間遅れなく的確にジャダーを抑制することができる。

摩擦ブレーキと回生ブレーキにより制動される車輪を備えた車輌の一例をその本発明に関与する一部について解図的に示す概略図である。 図１に於ける制振制御部の構成を示すブロック図である。 図２に於ける車輌状態演算部と制振トルク演算部の作動態様を示すブロック図である。 摩擦ブレーキの振動を回生ブレーキにより抑制するか否かにより摩擦ブレーキと回生ブレーキの間の制動力の配分を変える要領を示すフローチャートである。 摩擦ブレーキの振動レベルの上昇に応じて摩擦ブレーキと回生ブレーキの間の制動力の配分を変えつつ摩擦ブレーキの振動を回生ブレーキにより抑制する要領を示すグラフである。

図１に一部が示されている車輌に於いて、１０Ｌ、１０Ｒはそれぞれ電動発電機１２Ｌ、１２Ｒにより駆動または制動されまた摩擦ブレーキ１４Ｌ，１４Ｒにより制動される車輪である。この例では、摩擦ブレーキ１４Ｌ，１４Ｒは公知の任意の油圧式のディスクブレーキであり、ブレーキペダル１６の踏込みに応じて作動するブレーキ油圧回路１８により制御される油圧の作用により図には示されていないパッドが図には示されていないディスク型のブレーキロータに押し付けられるようになっているが、摩擦ブレーキ１４Ｌ，１４Ｒはパッドが電力によりブレーキロータに押し付けられる電気式の摩擦ブレーキであってもよい。

２０は電子制御装置（ＥＣＵ）であり、アクセルペダル２２の踏込み情報と共に図には示されていない各種センサより車速、減速度、車輪速、その他の車輌の運転状態に関するいくつかの入力情報Ｉが供給され、特にその制駆動制御部２４により、アクセルペダル２２の踏込みに応じつつドライバの運転操作を自動的に補うよう電動発電機１２Ｌ、１２Ｒへの駆動電流を制御し、更にその制振制御部２６により本発明による摩擦ブレーキ制振制御を行い、摩擦ブレーキの作動時に減速度に振動成分が現れたとき、それに対抗する制振トルクを発生するよう電動発電機１２Ｌ、１２Ｒの回生出力を制御する。ブレーキペダルの踏込み情報は電子制御装置２０にも入力され、またブレーキ油圧回路１８は電子制御装置２０によってもその作動の一部が制御されるようになっている。

図２に示す如く、制振制御部２６は、車輌状態演算部２８を含み、ブレーキペダル踏込み情報や車速等から得られるドライバ目標減速度、ブレーキ作動時の減速度、車輪速に基づいてブレーキ振動情報を生成する。このブレーキ振動情報は、制振トルク演算部３０に入力されて、制振トルクが演算され、それに基づいて電動発電機制御部３２は電動発電機１２Ｌ、１２Ｒの回生出力を制御する。

図３に示す如く、車輌状態演算部２８に於いては、ブレーキの作動による減速度が車輪速に基づいて演算されたフィルタ時定数にて作動するハイパスフィルタにてハイパス処理され、減速度中に含まれるブレーキの制動振動による高周波成分が抽出される。そしてこの振動成分を基に、位相や速度を参照し、制振トルク演算部３０にて、電動発電機１２Ｌ、１２Ｒが生成すべき制振トルクが演算される。この場合、ブレーキロータの熱変形等に由来して生ずるブレーキの制動振動はブレーキロータの回転に伴って繰り返される周期的振動であり、電動発電機１２Ｌ、１２Ｒが生成する制振トルクは、そのような周期的振動に対応して前もって設定されるので、フィードフォワード制振トルクである。

図４は、上記の通り摩擦ブレーキに振動が生じない限り回生ブレーキを上限値にて最大限有効に作動させ、摩擦ブレーキに振動が生じたときのみ、回生ブレーキの有効度を多少犠牲にして回生ブレーキにより摩擦ブレーキの振動を抑制する要領を示すフローチャートである。車輌の運転開始に伴って図示の制御が開始されると、ステップ（Ｓ）１０にてブレーキの振動状態が把握され、ステップ２０にて摩擦ブレーキの振動が所定の許容値以上であるか否かが判断される。答えがノーであれば、制御はステップ３０へ進み、摩擦ブレーキと回生ブレーキの間の制動力配分が、回生制動を上限値まで作動させる回生制動優先配分に設定される。一方、ステップ２０の答がイエスであれば、制御はステップ４０へ進み、摩擦ブレーキと回生ブレーキの間の制動力配分が、回生制動を上限値より低減した作動領域にて作動させる振動抑制優先配分に設定される。次いで、ステップ５０にて、以上のいずれかの摩擦ブレーキと回生ブレーキの間の制動力配分に基づいて各ブレーキへ制動力指令が発せられる。

図５に示す如く、今回生制動力が上限値にある回生制動優先の制動力配分にて回生ブレーキと摩擦ブレーキが作動しており、摩擦ブレーキに振動は生じていない状態から始まって、時点Ｓ1にて摩擦ブレーキに許容値を越える振動が発生したとすると、これより制動力配分は回生制動力を上限値より下げ、その分摩擦制動力を上げる制振抑制優先の制動力配分に切り換えられ、それに基づいて時点Ｓ2より回生ブレーキにより摩擦ブレーキの振動を抑制する制振制御が行われる。

以上に於いては本発明を実施例について詳細に説明したが、図示の実施例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。

１０Ｌ，１０Ｒ…車輪、１２Ｌ，１２Ｒ…電動発電機、１４Ｌ，１４Ｒ…摩擦ブレーキ、１６…ブレーキペダル、１８…ブレーキ油圧回路、２０…電子制御装置（ＥＣＵ）、２２…アクセルペダル、２４…制駆動制御部、２６…制振制御部、２８…車輌状態演算部、３０…制振トルク演算部、３２…電動発電機制御部

Claims (1)

1. 摩擦ブレーキと回生ブレーキにより制動される車輪を備えた車輌に於いて、前記摩擦ブレーキの作動時に生ずる減速度の振動成分を検出し、該振動成分を抑制する制振トルクを前記回生ブレーキに発生させる制振制御手段を有することを特徴とする車輌。

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