JP3502768B2 - 車両のブレーキシステム - Google Patents

車両のブレーキシステム

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は車両のブレーキシ
ステムに関する。
【0002】
【従来の技術】バッテリを電源にする車両走行用の電動
機を備える車両においては、電動機の制御にコントロー
ラ(マイクロコンピュータで構成される)が設けられ、
コントローラはアクセルペダルの踏み量に基づく運転命
令に応じた駆動トルクを発生させるべく電動機を制御す
るようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような車両にあっ
ては、アクセルペダルを解放すると、駆動系の負荷が反
転し、駆動系から電動機が駆動される。その負荷で車両
は制動され、電動機で回生される発電量はバッテリの充
電などに供給される。そのため、車両の制動時には、ブ
レーキ操作量に応じた要求制動力の範囲でブレーキ装置
の制動力とともに電動機の回生発電量(回生制動力)を
うまく制御しないと、バッテリへ過剰な給電を及ぼすと
いう可能性が考えられる。なお、ハイブリッド駆動シス
テムの発電装置として、電動機の回生制動時における過
剰な給電を防止するため、電動機の回生発電量ではな
く、エンジンで駆動される発電機を制御するようにした
ものがある(特開平8ー308016号公報)。
【0004】この発明はこのような課題に着目してなさ
れたものであり、車両の制動時にブレーキ装置の制動力
とともに電動機の回生制動力を制御することにより、ブ
レーキ操作量に応じた要求制動力を満たしながら、バッ
テリの受け入れられる給電量の範囲で最大限に電動機の
回生制動力を発生させようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明では、バッテ
リを電源にする車両走行用の電動機を備える車両のブレ
ーキシステムにおいて、ブレーキの操作量に応じた従動
輪側の制動力B F0 と駆動輪側の制動力B R0 と従動輪側の
最低限必要な制動力B Fm を求める手段と、これらをもと
に所要制動力B 0 =B F0 +B R0 −B Fm を計算する手段
と、電動機が発生できる回生制動力B M を求める手段
と、バッテリが受け入れられる給電量相当の回生制動力
B を求める手段と、B B とB M との比較により、B B ≧B
M のときは電動機の回生制動力をB M =B M 、B B <B M
ときはB M =B B にそれぞれ設定する手段と、この回生制
動力B M と所要制動力B 0 との比較により、B M ≧B 0 のと
きは従動輪側に最低限必要な制動力B Fm を発生させなが
ら電動機のみで所要制動力B 0 を発生させるよう、B M
0 のときは電動機に回生制動力B M を発生させながら要
求制動力Bを満たすべく従動輪側にB F0 の範囲で最低限
必要な制動力B Fm 以上の制動力B F を発生させるととも
にB R0 の範囲で駆動輪側の制動力B R を発生させるよ
う、電動機およびブレーキ装置を制御する手段と、を設
ける。
【0006】第2の発明では、バッテリを電源にする車
両走行用の電動機を備える車両のブレーキシステムにお
いて、ブレーキの操作量に応じた従動輪側の制動力BF0
と駆動輪側の制動力BR0と従動輪側の最低限必要な制動
力BFmを求める手段と、これらをもとに所要制動力B0
=BF0+BR0−BFmを計算する手段と、電動機が発生で
きる回生制動力BMを求める手段と、バッテリが受け入
れられる給電量相当の回生制動力BBを求める手段と、
BとBMとの比較により、BB≧BMのときは電動機の回
生制動力をBM=BM、BB<BMのときはBM=BBにそれ
ぞれ設定する手段と、この回生制動力B M と所要制動力
0 との比較により、B M ≧B 0 のときは従動輪側の最低
限必要な制動力B Fm を発生させながら電動機のみで所要
制動力B 0 を発生させるよう、B 0 −B R0 ≦B M <B 0 のと
きは回生制動力B M を発生させながら駆動輪側の制動力
F =B 0 −B M を発生させるとともに従動輪側の制動力
F =B Fm を発生させるよう、B 0 −B R0 −B F0 ≦B M
0 −B R0 のときは電動機に回生制動力B M を発生させな
がら駆動輪側の制動力B R =B R0 を発生させるとともに
従動輪側の制動力B F =B 0 −B R0 −B M +B Fm を発生さ
せるよう、電動機およびブレーキ装置を制御する手段
、を設ける。
【0007】
【発明の効果】第1の発明または第2の発明において
は、車両の制動時にブレーキ操作を行うと、その操作量
に応じた従動輪側の制動力B F0 と駆動輪側の制動力B R0
と従動輪側の最低限必要な制動力B Fm が求められ、これ
らをもとに所要制動力B 0 =B F0 +B R0 −B Fm が計算さ
れる。また、電動機が発生できる回生制動力B M と、バ
ッテリが受け入れられる電力量相当の回生制動力B
B と、が求められる。そして、B B とB M との比較によ
り、B B ≧B M のときは電動機の回生制動力としてB M
M が、B B <B M のときはB M =B B がそれぞれ設定され
る。この回生制動力B M と所要制動力B 0 との比較に基づ
く制御により、B M ≧B 0 のときは電動機のみで所要制動
力B 0 が発生すると共に、従動輪側に最低限必要な制動
力B Fm が発生する。B M <B 0 のときは従動輪側に最低限
必要な制動力B Fm が発生する一方、電動機に回生制動力
M が発生すると共に、その不足分は従動輪側の制動力
F0 および駆動輪側の制動力B R0 の範囲でブレーキ装置
が発生する。そのため、ブレーキ操作量に応じた要求制
動力Bを満たしながら、バッテリへの過剰な給電を防止
しつつ、バッテリの許容範囲において、電動機の回生制
動力を最大限に発生させることができる。また、従動輪
側についても、最低限必要な制動力B Fm 以上の制動力が
働くため、電動機のみで所要制動力B 0 が発生するとき
にも、車両の操安性を良好に確保できる
【0008】
【0009】
【発明の実施の形態】図1において、1は発電用のエン
ジンであり、その出力軸に増速機(図示せず)を介して
発電機2の回転軸が連結される。発電機2で発電される
電力は、コンバータ3からジャンクションボックス4を
介してバッテリ5の充電や電動機7(モータ)の駆動に
供給される。8は駆動輪8aの車軸(アクスル)であ
り、その中間部にデファレンシャル9が介装される。デ
ファレンシャル9のドライブピニオン9aにプロペラシ
ャフト10の一端が連結され、電動機7の回転軸は減速
機(図示せず)を介してプロペラシャフト10の他端に
連結される。
【0010】電動機7はインバータ6から電力を受ける
と駆動される。その出力は駆動系(減速機、プロペラシ
ャフト、デファレンシャル、アクスル)を介して駆動輪
8aへ伝達される。車両の制動時は、駆動系の負荷が反
転すると、駆動系から逆に駆動される。その負荷で車両
は制動され、電動機7で発電される電力はインバータ6
を介してバッテリ5へ供給される。
【0011】電動機7の運転を制御するのがコントロー
ラ15とインバータ6であり、インバータ6はコントロ
ーラ15のトルク指令(運転命令)に応じて電動機7を
制御する。トルク指令が正のときは、バッテリ5や発電
機2から電動機7へトルク指令に応じた電力を供給する
一方、トルク指令が負のときは、電動機7からバッテリ
5へトルク指令に応じた電力を供給する。また、トルク
指令が0のときは、電力の供給を停止する。
【0012】20は車両のブレーキ装置(エアブレーキ
システム)のブレーキバルブであり、ペダル踏み量に応
じたエア(信号圧)をエアタンク21からそれぞれカッ
ト弁23a,23bを介して圧力比例制御弁22a,2
2bに供給する。これらカット弁23a,23bは、通
常は開き状態に維持され、ブレーキバルブ20からの信
号圧を圧力比例制御弁22a,22bへ送り出すが、電
動機7の回生制動時は閉状態に切り替わり、圧力比例制
御弁22a,22bへの信号圧を排気する。
【0013】各圧力比例制御弁22a,22bは、エア
タンク21から各ブレーキチャンバ24a,24bへ所
定の制動力配分でブレーキバルブ20からの信号圧に応
じたエア(制動圧力)を供給するものであり、電磁パイ
ロット操作部(図示せず)が備えられる。電磁パイロッ
ト操作部は、カット弁23a,23bが排気側に切り替
わる回生制動時において、コントローラ15が制御する
励磁電流に応じたエア(制動圧力)をエアタンク21か
ら各ブレーキチャンバ24a,24bへ供給する。な
お、ブレーキチャンバ24a,24bは便宜上、前輪
(従動輪)側および後輪(駆動輪)側にそれぞれ1個ず
つ表すに留める。
【0014】電動機7の回生制動力および各ブレーキチ
ャンバ24a,24bの制動力BF,BRを後述のように
制御するのに必要な検出手段として、バッテリ5の充電
率BWを検出するバッテリモニタ30と、車速Vを検出
する車速センサ31と、ブレーキバルブ20の信号圧P
を検出するブレーキ圧力センサ32と、がコントローラ
15に設けられる。
【0015】コントローラ15は、図2,図3のように
ブレーキバルブ20の信号圧Pに応じた前輪側の制動力
F0と後輪側の制動力BR0と前輪側の最低限必要な制動
力BFmをから求める手段(ステップ1,ステップ3,ス
テップ4)と、これらをもとに所要制動力B0=BF0
R0−BFmを計算する手段(ステップ5)と、電動機7
が発生できる回生制動力BMを求める手段(ステップ
2,ステップ6)と、バッテリ5が受け入れられる給電
量相当の回生制動力BBを求める手段(ステップ2,ス
テップ7)と、を備える。
【0016】また、BBとBMとの比較により、BB≧BM
のときは電動機7の回生制動力をBM=BM、BB<BM
ときはBM=BBにそれぞれ設定する手段(ステップ8〜
ステップ10)と、この回生制動力BM(BM=BMまた
はBM=BB)と所要制動力B0との比較により、BM≧B
0のときは前輪側に最低限必要な制動力BFmを発生させ
ながら、電動機7のみで所要制動力B0を発生させるよ
う、BM<B0のときは前輪側に最低限必要な制動力BF
mを発生させながら、電動機7に回生制動力BMを発生さ
せるとともに不足分は後輪側の制動力BR0および前輪
側の制動力BF0の範囲でブレーキ装置の制動力で賄う
よう、電動機7のインバータ6およびブレーキ装置の圧
力比例制御弁22a,22bを制御する手段(ステップ
11〜ステップ20)と、が設けられる。
【0017】図2,図3はコントローラ15の制御内容
(車両のブレーキ制御)を表すフローチャートであり、
さらに詳しく説明すると、ステップ1でブレーキバルブ
20の信号圧Pの読み込み、ステップ2で車速Vおよび
バッテリ5の充電率BWを読み込む。ステップ3では、
ブレーキバルブ20の信号圧Pに応じた前輪側の制動力
F0および後輪側の制動力BR0と、をメモリに予め設定
の制御マップ(図中の特性図b参照)から求める。ステ
ップ4では、車両の操安性を確保する上から、ブレーキ
バルブ20の信号圧Pに応じ前輪側に最低限必要な制動
力BFmを同じく制御マップから求める。
【0018】ステップ5では、これら制動力BF0
R0,BFmから所要制動力B0=BF0+BR0−BFmを計
算する。ステップ6では、車速Vに応じて電動機7が発
生できる回生制動力BMを求める。たとえば、制御マッ
プとして図4のような電動機7の特性図がメモリに設定
され、車速VがV1のときは、電動機7の発生できる回
生制動力としてBMが与えられる。QLは駆動トルクラ
インであり、これを負に反転すると、制動トルクライン
BLになる。
【0019】ステップ7では、バッテリ5の充電率BW
からバッテリ5の受け入れられる給電量相当の回生制動
力BBを計算する。そして、図3のステップ8において
は、これら制動力BMとBBを比較する。BB≧BMのとき
は、ステップ9で電動機7の発生できる回生制動力BM
=BMを設定する一方、BB<BMのときは、ステップ1
0で電動機の発生できる回生制動力BM=BBを設定す
る。
【0020】この回生制動力BM(BM=BMまたはBM
B)をステップ11で所要制動力B0=BF0+BR0−B
Fmと比較する。BM≧B0のときは、ステップ12でBM
=B0,BF=BFm、に設定する。そして、ステップ13
において、電動機7にBM=B0相当の回生制動力を発生
させる負のトルク指令を出力する一方、前輪側のカット
弁23aと後輪側のカット弁23bを閉じると共に、前
輪側の圧力比例制御弁22aにBF=BFm相当の制動圧
指令を、後輪側の圧力比例制御弁22bに制動圧ゼロ指
令を出力する。
【0021】BM<B0のとき(ステップ11の判定がn
o)は、ステップ14でBM+BR0≧B0かどうか判定す
る。この判定がyes(BM+BR0≧B0)のときは、ス
テップ15でBM=BM,BR=B0−BM,BF=BFm、に
設定する。そして、ステップ16において、電動機7に
M=BM相当の回生制動力を発生させる負のトルク指令
を出力する一方、前輪側のカット弁23aと後輪側のカ
ット弁23bを閉じると共に、前輪側の圧力比例制御弁
22aにBF=BFm相当の制動圧指令を、後輪側の圧力
比例制御弁22bにBR=B0−BM相当の制動圧指令を
出力する。
【0022】ステップ14の判定がno(BM+BR0
0)のときは、ステップ17でBM+BR0+BF0≧B0
かどうか判定する。この判定がyes(BM+BR0+B
F0≧B0)のときは、ステップ18でBM=BM,BR=B
R0,BF=B0−BM−BR0+BFm、に設定する。そし
て、ステップ16においては、電動機7にBM=BM相当
の回生制動力を発生させる負のトルク指令を出力する一
方、前輪側のカット弁23aと後輪側のカット弁23b
を閉じると共に、前輪側の圧力比例制御弁22aにBF
=B0−BM−BR0+BFm相当の制動圧指令を、後輪側の
圧力比例制御弁22bにBR=BR0相当の制動圧指令を
出力する。
【0023】ステップ1〜ステップ18の処理は、ステ
ップ19でブレーキバルブ20の信号圧P=0になるま
で繰り返され、ブレーキバルブ20の信号圧P=0にな
ると、ステップ20において、電動機7に回生制動力を
発生させない0または正のトルク指令を出力する一方、
前輪側のカット弁23aと後輪側のカット弁23bを開
くと共に、前輪側の圧力比例制御弁22aと後輪側の圧
力比例制御弁22bにそれぞれ制動圧ゼロ指令を出力す
る。
【0024】図5はコントローラ15の制御内容を具体
的に例示する説明図であり、車両の制動時には、のよ
うにブレーキバルブ20の信号圧Pに応じた前輪側の制
動力BF0と後輪側の制動力BR0と前輪側に最低限必要な
制動力BFmが求められ、これらをもとに所要制動力B0
=BF0+BR0−BFmが計算される。
【0025】において、電動機7の発生できる回生制
動力BMが求められ、バッテリ5の受け入れられる給電
量相当の回生制動力BBが求められる。そして、これら
の回生制動力BMと回生制動力BBとの比較により、BB
≧BMのときは電動機7の回生制動力BMとして電動機の
発電できる回生制動力BMが設定され、BB<BMのとき
は電動機7の回生制動力BMとしてバッテリ5の受け入
れられる給電量相当の回生制動力BBが設定される。つ
まり、電動機7の回生制動力BMは、バッテリ5の受け
入れられる給電量相当の回生制動力BBとの関係から、
そのとき許容される最大限に設定される。
【0026】この回生制動力BM(BM=BMまたはBM
B)と、ブレーキバルブ20の信号圧Pに応じた前輪
側の制動力BF0と後輪側の制動力BR0と前輪側に最低限
必要な制動力BFmと所要制動力B0=BF0+BR0−B
mに基づいて、電動機7および各ブレーキチャンバ2
4a,24bは、既述のように制御される。
【0027】BM≧B0のときは、のように前輪側のブ
レーキチャンバ24aに最低限必要な制動力BFmを発生
させるとともに電動機7のみで所要制動力B0を発生さ
せる。BM+BR0≧B0のときは、のように前輪側のブ
レーキチャンバ24aに最低限必要な制動力BFmを発生
させる一方、電動機7で回生制動力BMを発生させると
ともにその不足分(B0−BM)の制動力は後輪側のブレ
ーキチャンバ24bで発生させる。BM+BR0+BF0
0のときは、のように電動機7で回生制動力BMを発
生させるとともに後輪側のブレーキチャンバ24bで制
動力BF0を発生させる一方、その不足分(B0−BM−B
R0)と最低限必要な制動力BFmは前輪側のブレーキチャ
ンバ24aで発生させるのである。
【0028】このような制御により、ブレーキ操作量に
応じた要求制動力B=BF0+BR0を満たしながら、バッ
テリ5への過剰な給電を防止しつつ、バッテリ5の許容
範囲において、電動機7の回生制動力BMを最大限に発
生させることができる。また、前輪側にいつも最低限必
要な制動力BFm以上の制動力が働くため、電動機7のみ
で所要制動力B0を発生させるときにも、車両の操安性
を良好に確保できる。
【0029】車両のブレーキ装置として、図1の圧力比
例制御弁22a,22bを電磁パイロット操作部のみを
備えるものに変更し、ブレーキ操作量の検出手段として
ブレーキ圧力センサ32に代えてブレーキペダルの踏み
量を検出するペダル開度センサを設け、コントローラ1
5がその検出信号に基づいて、電動機7の回生制動力の
発生しない制動時においても、ペダル踏み量に応じた要
求制動力Bを前輪側のブレーキチャンバ24aの制動力
F0と後輪側のブレーキチャンバ24bの制動力BR0
賄うよう、圧力比例制御弁22a,22bの電磁パイロ
ット操作部を制御するようにしても良い。その場合、ブ
レーキバルブ20を含む信号圧の配管やカット弁を省略
できるという効果が得られる。
【0030】コントローラ15の制御内容を簡素化する
ため、フローチャートは図示しないが、ブレーキバルブ
20の信号圧Pに応じた要求制動力Bを求め、電動機7
が発生できる回生制動力BMとバッテリ7が受け入れら
れる給電量相当の回生制動力BBを求め、BBとBMとの
比較により、BB≧BMのときは電動機7の回生制動力を
M=BM、BB<BMのときはBM=BBにそれぞれ設定す
ると共に、この回生制動力BMと要求制動力Bとの比較
により、BM≧Bのときは電動機7のみで要求制動力B
を発生させるよう、BM<Bのときは電動機7に回生制
動力BMを発生させるとともに不足分(B−BM)はブレ
ーキ装置の制動力で賄うよう、電動機7のインバータ6
およびブレーキ装置の圧力比例制御弁22a,22bを
制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を表すシステム図である。
【図2】同じくコントローラの制御内容を説明するフロ
ーチャートである。
【図3】同じくコントローラの制御内容を説明するフロ
ーチャートである。
【図4】同じく電動機の発生できる制動力の制御マップ
である。
【図5】同じくコントローラの制御内容を具体的に例示
する説明図である。
【符号の説明】
1 エンジン 2 発電機 3 コンバータ 4 ジャンクションボックス 5 バッテリ 6 インバータ 7 電動機 8 アクスル 8a 駆動輪 15 コントローラ 20 ブレーキバルブ 21 エアタンク 22a,22b 圧力比例制御弁 23a,23b カット弁 24a,24b ブレーキチャンバ 30 バッテリモニタ 31 車速センサ 32 ブレーキ圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 7/24 B60T 8/00 H02J 7/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バッテリを電源にする車両走行用の電動機
    を備える車両のブレーキシステムにおいて、ブレーキの
    操作量に応じた従動輪側の制動力B F0 と駆動輪側の制動
    力B R0 と従動輪側の最低限必要な制動力B Fm を求める手
    段と、これらをもとに所要制動力B 0 =B F0 +B R0 −B
    Fm を計算する手段と、電動機が発生できる回生制動力B
    M を求める手段と、バッテリが受け入れられる給電量相
    当の回生制動力B B を求める手段と、B B とB M との比較
    により、B B ≧B M のときは電動機の回生制動力をB M
    M 、B B <B M のときはB M =B B にそれぞれ設定する手
    段と、この回生制動力B M と所要制動力B 0 との比較によ
    り、B M ≧B 0 のときは従動輪側に最低限必要な制動力B
    Fm を発生させながら電動機のみで所要制動力B 0 を発生
    させるよう、B M <B 0 のときは電動機に回生制動力B M
    を発生させながら要求制動力Bを満たすべく従動輪側に
    F0 の範囲で最低限必要な制動力B Fm 以上の制動力B F
    を発生させるとともにB R0 の範囲で駆動輪側の制動力B
    R を発生させるよう、電動機およびブレーキ装置を制御
    する手段と、を設けたことを特徴とする車両のブレーキ
    システム。
  2. 【請求項2】バッテリを電源にする車両走行用の電動機
    を備える車両のブレーキシステムにおいて、ブレーキの
    操作量に応じた従動輪側の制動力BF0と駆動輪側の制動
    力BR0と従動輪側の最低限必要な制動力BFmを求める手
    段と、これらをもとに所要制動力B0=BF0+BR0−B
    Fmを計算する手段と、電動機が発生できる回生制動力B
    Mを求める手段と、バッテリが受け入れられる給電量相
    当の回生制動力BBを求める手段と、BBとBMとの比較
    により、BB≧BMのときは電動機の回生制動力をBM
    M、BB<BMのときはBM=BBにそれぞれ設定する手
    段と、この回生制動力B M と所要制動力B 0 との比較によ
    り、B M ≧B 0 のときは従動輪側の最低限必要な制動力B
    Fm を発生させながら電動機のみで所要制動力B 0 を発生
    させるよう、B 0 −B R0 ≦B M <B 0 のときは回生制動力
    M を発生させながら駆動輪側の制動力B F =B 0 −B M
    発生させるとともに従動輪側の制動力B F =B Fm を発生
    させるよう、B 0 −B R0 −B F0 ≦B M <B 0 −B R0 のとき
    は電動機に回生制動力B M を発生させながら駆動輪側の
    制動力B R =B R0 を発生させるとともに従動輪側の制動
    力B F =B 0 −B R0 −B M +B Fm を発生させるよう、電動
    機およびブ レーキ装置を制御する手段と、を設けたこと
    を特徴とする車両のブレーキシステム。
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