JP3405148B2 - 回生ブレーキシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、液圧制動及び回生
制動により電気自動車を制動する回生ブレーキシステム
に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、車両の制動装置としては、車両
操縦者のブレーキ操作に応じて発生した液圧（一般には
油圧）を車輪のブレーキに伝達して、このブレーキを作
動させる液圧（油圧）制動装置が用いられている。 【０００３】一方、電気自動車においては、車両駆動用
モータにより電力を回生することによっても、車両を制
動することができるので、液圧制動だけでなく、回生制
動を併用している。 【０００４】これらの液圧制動及び回生制動による制動
トルクは、いずれも制御可能である。すなわち、液圧制
動トルクの場合は、液路にソレノイドバルブ等の弁を挿
入し、この弁の開度を調整することにより、制動トルク
を制御することができ、また回生制動トルクの場合は、
車両駆動用モータの電力の回生の制御によって、制動ト
ルクを制御することができる。このため、液圧制動及び
回生制動を併用する電気自動車においては、液圧制動ト
ルク及び回生制動トルクを共に制御可能な制動装置を搭
載している。この様な制動装置は、例えば特開平７−２
０５８００号公報に記載の様に、制動トルク配分の最適
化や、ブレーキフィーリングの改善と言った視点で、様
々に検討されている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、電気自動車
においては、車両操縦者のブレーキ操作がペダルを踏む
行為であり、このペダルの踏力を液圧に一旦変換し、こ
の液圧を液圧制動のために用いる。また、この液圧を検
出すると共に、バッテリーの回生能力を検出し、これら
の液圧と回生能力に応じて、液圧制動と回生制動を協調
制御している。 【０００６】しかしながら、悪路を走行するときや、車
輪にチェーンを巻いて走行するときには、車体に振動が
発生し、液圧も振動するので、検出された液圧の振動に
応答して、回生制動トルクにも振動が発生してしまっ
た。つまり、ペダルの踏力が一定であっても、液圧の振
動に伴い、回生制動も振動するので、ペダルの踏力と制
動トルクが一致せず、ブレーキフィーリングの悪化を招
いた。 【０００７】そこで、本発明は、液圧の振動が発生する
状況において、ブレーキフィーリングの悪化を招かずに
済む回生ブレーキシステムを提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ブレーキ操作部材の操作量に応じた液圧
を発生する液圧発生手段と、電力を回生する車両駆動用
のモータによる回生制動手段と、前記液圧発生手段によ
って発生された液圧を検出する液圧検出手段とを備え、
該液圧検出手段によって検出された液圧値に基づいて回
生制動トルクを制御する回生ブレーキシステムにおい
て、前記液圧検出手段によって検出される液圧値が振動
する状況にあっては前記液圧値に基づく回生制動トルク
の制御を禁止している。 【０００９】この様な構成によれば、液圧が振動する状
況である場合は、回生制動トルクの制御を禁止してい
る。この回生制動トルクの制御を禁止したときには、こ
の回生制動トルクが液圧値の振動の影響を受けることが
ないので、回生制動トルクが振動することはない。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付
図面を参照して説明する。図１には、本発明の回生ブレ
ーキシステムの一実施形態を示している。同図におい
て、車両駆動用の交流モータ１１の出力軸は、駆動輪に
連結されたドライブシャフト１２に連結されている。ま
た、モータ１１は、インバータ１３を介し車載のバッテ
リー１４から電力供給を受けて回転する。インバータ１
３は、モータＥＣＵ１５から供給される制御信号に応
じ、バッテリー１４の放電電力（直流電力）を交流電力
に変換し、モータ１１に供給する。 【００１１】モータＥＣＵ１５は、インバータ１３と共
にモータ１１の出力トルクを制御する。例えばモータ１
１を駆動する際には、モータＥＣＵ１５は、アクセルペ
ダル（図示せず）の踏み込み量を示す信号やモータ１１
の回転数を示す信号を入力し、これらに基づきインバー
タ１３における電力変換動作を制御する。これにより、
アクセルペダルの踏込量等に応じた出力トルクをモータ
１１から得ることができる。 【００１２】マスタシリンダ（以下Ｍ／Ｃと称す）２１
からフロントホイールシリンダ（以下ＦｒＷ／Ｃと称
す）２２及びリアホイールシリンダ（以下ＲｒＷ／Ｃと
称す）２３に至る油路を形成している。Ｍ／Ｃ２１は、
ブレーキペダル１８の踏込量に応じた油圧（以下Ｍ／Ｃ
圧と称す）を発生し、このＭ／Ｃ圧を油圧バルブ２４及
びＰバルブ２５を介してＦｒＷ／Ｃ２２及びＲｒＷ／Ｃ
２３に供給する。ＦｒＷ／Ｃ２２及びＲｒＷ／Ｃ２３
は、このＭ／Ｃ圧をＦｒブレーキロータ２６及びＲｒブ
レーキロータ２７に加える。これによってフロント及び
リアの各車輪に油圧制動トルクが働くことになる。 【００１３】油圧バルブ２４は、制動時において回生Ｅ
ＣＵ１７によって制御されるバルブであり、増圧側ポペ
ット弁及び減圧側ポペット弁を有している。油圧バルブ
２４は、Ｍ／Ｃ圧とＦｒＷ／Ｃ２２の油圧の差が回生Ｅ
ＣＵ１７によって与えられる開弁値Ｐｏを越えると開
く。逆に、Ｍ／Ｃ圧とＦｒＷ／Ｃ２２の油圧の差が開弁
値Ｐｏを越えるにいたっていないときは閉じた状態をと
り、Ｍ／Ｃ２１からＦｒＷ／Ｃ２２に至る油路を遮断す
る。さらに、回生ＥＣＵ１７による制御を受けていない
状態（オフ状態）では、Ｍ／Ｃ２１がＦｒＷ／Ｃ２２と
連通され、油圧バルブ２４は、Ｍ／Ｃ圧をほぼそのまま
ＦｒＷ／Ｃ２２に伝達する。 【００１４】Ｍ／Ｃ２１と油圧パルブ２４の間には、ス
トロークシミュレータ２８が配設されている、このスト
ロークシミュレータ２８は、油圧バルブ２４によってＭ
／Ｃ２１からＦｒＷ／Ｃ２２への油路が遮断されている
状態でブレーキペダル１８のペダルストロークが自然な
ものとなるよう、油圧を消費する。Ｍ／Ｃ２１と油圧パ
ルブ２４の間には、さらに、油圧センサ２９が設けられ
ており、この油圧センサ２９によりＭ／Ｃ圧が検出され
る。検出されたＭ／Ｃ圧は、モータＥＣＵ１５に供給さ
れ、回生制動の際にモータ１１の出カトルク（回生制動
トルク）をＭ／Ｃ圧に応じた値に制御するために用いら
れる、この回生ブレーキシステムでは、次の様な手順で
回生制御が行われる。まず、アクセルのオフがスロット
ルセンサ３２によって検出されると、モータＥＣＵ１５
及び回生ＥＣＵ１７は、パッテリＥＣＵ３１によって検
出されたバッテリー１４の情報に基づいて、最大回生ト
ルク（回生能力に相当するトルク）Ｔｏを求め、続い
て、これに相当する圧力を決定し、決定された圧力を油
圧バルブ２４の開弁値Ｐｏとして設定する。 【００１５】この後、ブレーキペダル１８が踏み込まれ
ると、Ｍ／Ｃ圧がＰバルブ２５を介してＲｒブレーキロ
ータ２７に加わり、リアの各車輪に油圧制動トルクが直
ちに働く。また、Ｍ／Ｃ圧が油圧バルブ２４の開弁値Ｐ
ｏよりも大きければ、このＭ／Ｃ圧が油圧バルブ２４を
介してＦｒブレーキロータ２６に加わり、フロントの各
車輪に油圧制動トルクが直ちに働く。 【００１６】このとき、Ｍ／Ｃ圧が上昇するので、これ
が油圧センサ２９によって検出され、これに応答して、
モータＥＣＵ１５及び回生ＥＣＵ１７は、Ｍ／Ｃ圧相当
の回生トルクＴを演算し、この回生トルクＴに応じてイ
ンバータ１３を制御する。これによって、モータ１１に
よる回生制動トルクが働く。 【００１７】これに伴い、パッテリＥＣＵ３１によって
検出されたバッテリー１４の情報に基づき回生能力を判
断し、これに応じた開弁値Ｐｏを求めて調整し、この開
弁値Ｐｏを油圧バルブ２４に設定する。 【００１８】このような制御が行われると、前輪後輸の
合計の制動トルクは、図２に示されるような特性とな
る、すなわち、Ｍ／Ｃ圧が開弁値Ｐｏより低い状態で
は、前輸側には回生制動トルクのみが作用し、高い状態
になると、回生制動トルクが最大になる一方で、油圧バ
ルブ２４を介して油圧制動トルクが作用し始める。一
方、Ｍ／Ｃ圧ＰＭ／ｃが開弁値Ｐｏより低い状態でも、
後輸には、Ｐバルブ２５を介して油圧制動トルクが作用
する。 【００１９】さて、車輪加速度が振動している場合や、
車体上下加速度が振動している場合は、油圧センサ２９
によって検出されたＭ／Ｃ圧が振動する。例えば、悪路
を走行するときや、車輪にチェーンを巻いて走行すると
きには、Ｍ／Ｃ圧が振動する。このとき、Ｍ／Ｃ圧が開
弁値Ｐｏより低い状態では、Ｍ／Ｃ圧に対応して回生制
動トルクが定まるので、Ｍ／Ｃ圧の振動に伴って、回生
制動トルクも振動することになる。 【００２０】そこで、この実施形態のブレーキシステム
では、良路走行状態であるか、あるいは悪路走行状態で
あるか、つまり回生制動トルクの振動が十分に小さくて
済む状態か（Ｍ／Ｃ圧の振動が十分に小さい状態か）、
あるいは支障を来す程に、回生制動トルクの振動が大き
くなり得る状態か（Ｍ／Ｃ圧の振動が大きくなり得る状
態か）を判定し、悪路走行状態であって、支障を来す程
に、回生制動トルクの振動が大きくなり得る状態と判定
されると、回生制動を禁止して、油圧制動のみを行って
いる。 【００２１】この様な判定は、回生ＥＣＵ１７によって
なされる。回生ＥＣＵ１７は、図１に示す各車輪加速セ
ンサ３３，３４，３５，３６の検出出力に基づいて、良
路走行状態であるか、あるいは悪路走行状態であるかを
判定する。 【００２２】ＡＢＳ（図示せず）においては、各車輪加
速センサ３３，３４，３５，３６の検出出力を直接入力
して、ブレーキ制御を行っている。回生ＥＣＵ１７は、
各車輪加速センサ３３，３４，３５，３６の検出出力を
ローパスフィルタを介して入力して、各車輪の回転加速
ＤＶＷを得ると共に、ＡＢＳと同様に、各車輪加速セン
サ３３，３４，３５，３６の検出出力を直接入力して、
各車輪の瞬間加速を得、各車輪の回転加速ＤＶＷ及び各
車輪の瞬間加速に基づいて、良路走行状態であるか、あ
るいは悪路走行状態であるかを判定する。 【００２３】次に、良路走行状態及び悪路走行状態の判
定条件を示す。 （良路走行状態の判定条件） （Ａ−１）悪路走行状態と判定されていた。 （Ａ−２）各車輪の瞬間加速が予め定められたしきい値
未満である（ＡＢＳノイズがない状態である）。 （Ａ−３）各前輪について、図３に示す様な−０.５Ｇ
未満の状態から＋２.０Ｇを越える状態への回転加速Ｄ
ＶＷの変化が時間Ｔ1内にＮ1回以下しか起こらなかっ
た。 （Ａ−４）各後輪について、図３に示す様な−０.５Ｇ
未満の状態から＋２.０Ｇを越える状態への回転加速Ｄ
ＶＷの変化が時間Ｔ2内にＮ2回以下しか起こらなかっ
た。 回生ＥＣＵ１７は、（Ａ−１）、（Ａ−２）、（Ａ−
３）及び（Ａ−４）のいずれもが満たされたときに、良
路走行状態と判定する。 【００２４】（悪路走行状態の判定条件） （Ｂ−１）良路走行状態と判定されていた。 （Ｂ−２）各車輪のいずれかの瞬間加速が予め定められ
たしきい値以上である（ＡＢＳノイズが有る状態であ
る）。 （Ｂ−３）各前輪の少なくとも一方について、図３に示
す様な−０.５Ｇ未満の状態から＋２.０Ｇを越える状態
への回転加速ＤＶＷの変化が時間Ｔ3内にＮ3回以上起こ
った。 （Ｂ−４）各後輪の少なくとも一方について、図３に示
す様な−０.５Ｇ未満の状態から＋２.０Ｇを越える状態
への回転加速ＤＶＷの変化が時間Ｔ3内にＮ3回以上起こ
った。回生ＥＣＵ１７は、（Ｂ−２）、（Ｂ−３）及び
（Ｂ−４）のいずれか１つが満たされ、かつ（Ｂ−１）
が満たされたときに、悪路走行状態と判定する。 【００２５】ただし、各Ｎ1，Ｎ2，Ｎ3は、表１に示す
様に設定され、また各Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3は、表２に示す様
に設定される。 【００２６】 【表１】 【００２７】 【表２】 【００２８】この様な条件に従って、回生ＥＣＵ１７
は、良路走行状態であるか、あるいは悪路走行状態であ
るかの判定を行い、良路走行状態である限り、先に述べ
た様にバッテリー１４の回生能力に応じた開弁値Ｐｏを
求めて、この開弁値Ｐｏを油圧バルブ２４に設定すると
共に、Ｍ／Ｃ圧相当の回生トルクＴを求めて、この回生
トルクＴに応じてインバータ１３を制御し、これによっ
て、油圧制動とモータ１１による回生制動を協調制御す
る。 【００２９】また、悪路走行状態と判定されると、モー
タＥＣＵ１５及び回生ＥＣＵ１７は、回生制動を徐々に
制限して、最終的に禁止し、油圧制動のみを行わせる。
すなわち、バッテリー１４の回生能力に応じた最大回生
トルクＴｏを一旦求めてから、バッテリー１４の回生能
力にかかわらず、この最大回生トルクＴｏを零になるま
で徐々に小さく更新すると共に、開弁値Ｐｏを最小値に
なるまで徐々に小さくする。最大回生トルクＴｏを零に
なるまで徐々に小さくすることによって、インバータ１
３によって回生され得る最大電力を徐々に減少させ、モ
ータ１１による最大回生制動トルクを徐々に小さくす
る。また、開弁値Ｐｏを最小値になるまで徐々に小さく
することによって、前輪のＦｒＷ／Ｃ２２に伝達され得
るＭ／Ｃ圧の最小値を徐々に減少させ、前輪の油圧制動
トルクの最小値を徐々に小さくする。この結果、モータ
１１による回生制動トルクが零となり、Ｍ／Ｃ圧がほぼ
そのままＦｒＷ／Ｃ２２に伝達され、油圧制動のみが行
われることになる。 【００３０】この様に悪路走行状態と判定したときに、
回生制動を禁止して、油圧制動のみを行えば、回生制動
トルクの振動の影響を受けずに済み、ペダルの踏力と制
動トルクが一致しないと言うブレーキフィーリングの悪
化を招かずに済む。 【００３１】また、ＡＢＳに着眼してみれば、このＡＢ
Ｓは、悪路走行状態で作動することが多い。また、この
ＡＢＳを作動させるときには、回生制動を禁止して、油
圧制動のみを行うので、ＡＢＳの作動開始時には、制動
が不安定な状態となる。このため、ＡＢＳが作動する以
前に、悪路走行状態を判定して、回生制動を禁止し、油
圧制動のみを行っておれば、ＡＢＳの作動開始時の不安
定な状態を未然に回避することができる。 【００３２】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものでなく、多様に変形することができる。例えば、
油圧が振動する状況としては、ブレーキペダル１８を故
意に振動させている状況以外であれば、どの様な状況で
も構わないので、各車輪とは異なる箇所の車両の部分的
な振動（もしくは加速度）を検出して、油圧が振動する
状況を判定しても構わない。あるいは、上記実施形態に
おいて示した条件の他に、検出した振動の周波数や振幅
を適宜に組み合わせた条件を設定し、この条件に基づい
て、支障を来す程に、回生制動トルクの振動が大きくな
り得る状態を判定しても良く、更には振動とは異なる他
の要件を判定の条件に組み入れても構わない。 【００３３】また、本発明は、検出された液圧値に基づ
く回生制動の制御を禁止するものであるから、回生制動
そのものを必ずしも禁止する必要はなく、液圧値の振動
を検出している間であっても、液圧値に応答しない回生
制動であれば、これを実施しても構わない。 【００３４】また、ここでは、各前輪を駆動する電気自
動車を例示しているが、各前輪及び各後輪のいずれを駆
動し、かついずれを油圧制動する場合でも、本発明を適
用することできる。 【００３５】 【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、液
圧が振動する状況である場合は、回生制動トルクの制御
を禁止している。この回生制動トルクの制御を禁止した
ときには、この回生制動トルクが液圧値の振動の影響を
受けることがないので、回生制動トルクが振動すること
はなく、ブレーキフィーリングを良好に保つことができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の回生ブレーキシステムの一実施形態を
示すブロック図である。 【図２】図１の回生ブレーキシステムにおけるＭ／Ｃ圧
に対する制動トルクの特性を示すグラフである。 【図３】車輪の回転加速の変化を示すグラフである。 【符号の説明】 １１ 交流モータ １２ ドライブシャフト １３ インバータ １４ バッテリー １５ モータＥＣＵ １７ 回生ＥＣＵ １８ ブレーキペダル ２１ マスタシリンダ ２２ フロントホイールシリンダ ２３ リアホイールシリンダ ２４ 油圧バルブ ２５ Ｐバルブ ２６ Ｆｒブレーキロータ ２７ Ｒｒブレーキロータ ２８ ストロークシミュレータ ２９ 油圧センサ ３１ バッテリーＥＣＵ ３２ スロットルセンサ ３３，３４，３５，３６ 車輪加速センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 淳一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−205800（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−215106（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−286324（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−290744（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−95330（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60T 8/00 - 8/96 B60L 7/22 - 7/24 B60T 13/66 - 13/74

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】ブレーキ操作部材の操作量に応じた液圧を
   発生する液圧発生手段と、電力を回生する車両駆動用の
   モータによる回生制動手段と、前記液圧発生手段によっ
   て発生された液圧を検出する液圧検出手段とを備え、該
   液圧検出手段によって検出された液圧値に基づいて回生
   制動トルクを制御する回生ブレーキシステムにおいて、 前記液圧検出手段によって検出される液圧値が振動する
   状況にあっては前記液圧値に基づく回生制動トルクの制
   御を禁止することを特徴とする回生ブレーキシステム。