JP3888383B2 - 車両の制動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両の制動装置に関するものである。
電気自動車やハイブリッドカーにおいては、減速時に、走行エネルギを電気エネルギに変換してそのときの抵抗により制動力を得る回生制動を行うことが一般的である。特許文献1においては、ブレーキペダルの操作状態に応じて設定される要求制動力が小さいときは回生制動のみを行い、回生制動力のみでは制動力が不足するときは、車両に摩擦制動力を発生させる摩擦制動を併せて行うものが提案されている。また、特許文献2においては、急制動時に、回生制動と摩擦制動との両方によって制動を行うものが提案されている。
特開平10ー264793号公報 特開平10ー229608号公報
ところで、回生制動においては、回生エネルギが回収されることから、燃費向上の上で好ましいものとなる。このため、ブレーキペダルの操作状態に応じて設定される要求制動力の範囲内では回生制動のみを行い、回生制動のみでは要求制動力を満足できないときに摩擦制動を併せて行うことが好ましいものである。
上述のように、要求制動力が大きい時に回生制動と摩擦制動とを併せて行う場合、例えば急制動時のように要求制動力が大きいときは回生制動と摩擦制動との両方が行われることになるが、従来のものでは、回生制動の不足分を摩擦制動で補うという制動手法となり、応答性の点で問題になり易いということが判明した。すなわち、回生制動を行う場合は、まず回生制動力を設定する制御が行われた後,設定された回生制動力を実現する制御が行われることになり、実際に回生制動力が得られるまでにかなりの時間的遅れを生じてしまうことになる。
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、要求制動力が大きいときに回生制動と摩擦制動とを併せて行う場合に、急制動時での制動応答性に優れた車両の制動装置を提供する事にある。
前記目的を達成するため、本発明はその第1の解決手法として、次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項1に記載のように、
車両の動力伝達経路に設けられ、回生制動力を発生させて回生制動を行う回生制動手段と、
ポンプ装置からのブレーキ液圧を利用して、車両に摩擦制動力を発生させて摩擦制動を行う摩擦制動手段と、
障害物との距離および障害物との相対速度を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段により検出される距離と相対速度とに基づいて要求制動力を決定する要求制動力決定手段と、
前記要求制動力決定手段で決定された要求制動力となるように、前記回生制動手段と摩擦制動手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記要求制動力が所定値より小さいときは回生制動のみを行い、該要求制動力が該所定値よりも大きいときは前記回生制動と摩擦制動との両方を行うと共に、急制動が必要と判定されたときは急制動が必要と判定されない場合に比して前記要求制動力に対する回生制動力の比率を小さくし、しかも障害物との相対速度が大きいほど前記比率を小さくする、
ようにしてある。
前記目的を達成するため、本発明はその第2の解決手法として、次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項に記載のように、
車両の動力伝達経路に設けられ、回生制動力を発生させて回生制動を行う回生制動手段と、
ポンプ装置からのブレーキ液圧を利用して、車両に摩擦制動力を発生させて摩擦制動を行う摩擦制動手段と、
障害物との距離を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段により検出される距離に基づいて要求制動力を決定する要求制動力決定手段と、
前記要求制動力決定手段で決定された要求制動力となるように、前記回生制動手段と摩擦制動手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記要求制動力が所定値より小さいときは回生制動のみを行い、該要求制動力が該所定値よりも大きいときは前記回生制動と摩擦制動との両方を行うと共に、急制動が必要と判定されたときは急制動が必要と判定されない場合に比して前記要求制動力に対する回生制動力の比率を小さくし、しかも障害物との距離が小さいほどまた障害物との相対速度が大きいほど前記比率を小さくする、
ようにしてある。
請求項1に記載された発明によれば、要求制動力が大きいときは、回生制動と摩擦制動とを併せて行って要求制動力を確実に確保しつつ、急制動時には急制動でない時に比して、相対的に応答遅れの大きい回生制動の割合を小さくしてつまり応答性に優れた摩擦制動の割合を増大させて、応答性の点でも満足のいくものとなる。また、要求制動力を、障害物を避けるために好ましい大きさとして設定することができる。さらに、要求制動力を、障害物へ接近する速度をも加味した大きさに設定することができる。さらに又、障害物への接近速度が大きいほど応答性に優れた摩擦制動の割合を大きくした制動を行うことができる。
請求項2に記載された発明によれば、要求制動力が大きいときは、回生制動と摩擦制動とを併せて行って要求制動力を確実に確保しつつ、急制動時には急制動でない時に比して、相対的に応答遅れの大きい回生制動の割合を小さくしてつまり応答性に優れた摩擦制動の割合を増大させて、応答性の点でも満足のいくものとなる。また、要求制動力を、障害物を避けるために好ましい大きさとして設定することができる。さらに、障害物との衝突危険性が高くなるほど、応答性に優れた摩擦制動の割合を大きくした制動を行うことができる。
図1は、ハイブリッドカーの駆動系統を示すもので、1は走行駆動用エンジン(内燃機関で、実施形態では多気筒エンジン)、2は走行駆動用モータ(電動機)である。エンジン1の出力(発生トルク)は、トルクコンバ−タ3、電磁クラッチ4、多段変速歯車機構からなる自動変速機5へ入力される。自動変速機5からの出力は、連動機構としての歯車6、7、8を介して、駆動輪としての左右前輪9FL、9FR用のデファレンシャルギア10へと伝達される。また、モータ2の出力は、連動機構としての歯車11、12を介して上記歯車6へと伝達されて、最終的に駆動輪としての左右前輪9FR、9FLへと伝達される。モータ2の電圧源としてバッテリ(蓄電器でコンデンサも含む)13が設けられ、このバッテリ13への充電が、エンジン1により機械的に駆動される電動機としての発電機14によって行われる。
自動変速機5は、実施形態では、前進4段、後進1段とされている。エンジン1と発電機14との連動機構15中には、電磁クラッチ16が組み込まれて、適宜エンジン1と発電機14との連結が切断可能とされている。また、発電機14は、急速にエンジン1を始動させるために、通常の自動車に装備されている発電機に比して十分に大型とされているが、走行駆動用のモータ12に比しては十分小型とされている。
図2は、ブレーキ(制動)回路例を示すものである。この図2中、21は、ブレーキペダル22の操作量(踏み込み量)に応じてブレーキ液圧を発生させる第1液圧発生源としてのマスタシリンダである。また、第2液圧発生源としてのポンプ装置23が設けられている。このポンプ装置23は、2台のポンプ24と、ポンプ24を駆動する1つのモータ25とを備えている。各ポンプ24は、マスタシリンダ21のリザーバタンク21aから逆止弁26を介してブレーキ液を吸い込んで、高圧のブレーキ液を逆止弁27を介してアキュムレータ28に吐出する。ポンプ24から吐出された余剰ブレーキ液は、逆止弁29を介してリザーバタンク21aに戻される。アキュムレータ28に蓄圧されたブレーキ液は、リニアソレノイドバルブLSVによって所望の圧力に調圧された後、リザーバ30に供給される。
各車輪に設けられたブレーキ装置つまり摩擦力によって制動を行う摩擦制動装置は、実施形態では全てディスクブレーキとされ、左前輪用ブレーキ装置が符号31FLで示され、右前輪用ブレーキ装置が符号31FRで示され、左後輪用ブレーキ装置が符号31RLで示され、右後輪用ブレーキ装置が符号31RRで示される。各ブレーキ装置31FL〜31RRは、ABS制御回路32を介して、ブレーキ液圧が供給される。すなわち、ABS制御回路32は、2つの接続部33,34を有して、接続部33に対しては、電磁式の開閉弁からなるMCV1を介してのマスタシリンダ21からのブレーキ液と、電磁式の開閉弁からなるVLV1を介してのリザーバ30からのブレーキ液とが選択的に供給される。同様に、接続部34に対しては、電磁式の開閉弁からなるMCV2を介してのマスタシリンダ21からのブレーキ液と、電磁式の開閉弁からなるVLV2を介してのリザーバ30からのブレーキ液とが選択的に供給される。リザーバ30からマスタシリンダ21のリザーバ21aに到る通路41には、電磁式の開閉弁42が接続されている。この開閉弁42は、ポンプ装置23からリニアソレノイドバルブLSVを介して車輪ブレーキ装置へブレーキ液圧を供給する制動時に閉とされ、それ以外では開とされる。
ABS制御回路32は、各ブレーキ装置毎に電磁開閉弁からなる供給弁と排出弁とを有する。すなわち、接続部33からのブレーキ液は、供給弁35FLを介して左前輪用ブレーキ装置31FLに供給され、供給弁35RRを介して右後輪用ブレーキ装置31RRに供給される。同様に、接続部34からのブレーキ液は、供給弁35FRを介して右前輪用ブレーキ装置31FRに供給され、供給弁35RLを介して左後輪用ブレーキ装置31RLに供給される。また、ABS制御中での各ブレーキ装置31FL〜31RLからのブレーキ液排出は、排出弁36FL〜36RRを介して、個々独立して行われる。尚、図2中、37FL〜37RRは、各ブレーキ装置に設けられて、供給弁35をバイパスしてブレーキ液をすみやかに排出するための逆止弁である。
マスタシリンダ21から開閉弁MCV1に到るブレーキ通路には、ブレーキ液の圧力に応じて変位されて、ブレーキペダル22の操作量を検出するストロークセンサ38が接続されている。なお、図2中符号Pで示すのは、圧力センサである。
図3は、制御系統を示すものであり、Uはマイクロコンピュ−タを利用して構成されたコントロ−ラである。このコントロ−ラUは、エンジン1やモータ2を利用した走行用駆動制御を行う他、制動制御を行う。このためコントロ−ラUには、前記ストロークセンサ38からの信号の他、各種センサあるいはスイッチ(検出手段)S1〜S6からの信号が入力される。センサS1は、ブレーキペダルが踏み込み操作されたときにONとなるブレーキスイッチである。センサS2は、車速を検出する車速センサである。センサS3は、アキュムレータ28の蓄圧圧力を検出する圧力センサである。センサS4は、アクセルの操作量を検出するアクセルセンサである。センサS5は、アクセルが踏み込み操作されたときにONとなるアクセルスイッチである。センサS6は、自車両の周囲、例えば前方、側方あるいは後方に位置する障害物までの距離を検出するレーダである。コントローラUからは、前記モータ2の他、各種バルブに対して所定の制御信号が出力される。
次にコントローラUの制御内容のうち、制動制御の点に着目して図4、図5のフローチャートを参照しつつ説明するが、以下の説明でQはステップを示す。尚、図4に示す制御例は参考例となるものである。また、摩擦制動力は、基本的に、第2液圧発生源としてのポンプ装置23からのブレーキ液圧を利用して制動力を得るようにされ、第1液圧発生源としてのマスタシリンダ22からのブレーキ液圧は、非常時に用いるようにしてある。また、レーダS6は、後述する図9以下の本発明の実施形態において用いられ、図4,5の実施形態では用いられない。
まず、図4のQ1において、ブレーキスイッチS1がONされているか否かが判別される。このQ1の判別でNOのときは、各ブレーキ装置31FL〜31RRをマスタシリンダ21に連通させるべく、Q2において、開閉弁MCV1,MCV2が開かれ、VLV1、VLV2が閉じられる。Q1の判別でYESのときは、Q3において、ブレーキ液圧センサ等に異常があるか否かが判別される。このQ3の判別でYESのときも、Q2に移行される。Q3の判別でNOのときは、Q4において、開閉弁MCV1、MCV2が閉じられる(マスタシリンダ21での発生ブレーキ液圧の使用禁止状態)。
Q4の後、Q5において、車速、ブレーキ操作量が入力される。次いで、Q6において、センサ38によって検出されるブレーキ操作量に基づいて、要求制動力Gtが決定される。この要求制動力Gtは、ブレーキ操作量が大きいほど大きい値に設定される。この後、Q7において、アクセルが踏み込み操作されているか否かが判別される。このQ7の判別でYESのときは、Q8において、要求制動力Gtが、Gt+α(α>0)として設定される(大きい値への補正)。
前記Q8の後あるいはQ7の判別でNOのときはそれぞれ、図5のQ11へ移行する。Q11では、車速に応じて、モータ2によって得られる最大回生制動力の大きさGrmが決定される。最大回生制動力Grmは、図6に示すように、モータ2の特性からして、車速が大きいほど小さい値とされる。この後、Q12において、要求制動力Gtが、最大回生制動力Grmよりも大きいか否かが判別される。
前記Q12の判別でNOのときは、要求制動力を、回生制動力でもって全てまかなえるときである。このときは、Q13において、回生制動のゲインGrg(Grg<0)が、要求制動力Gtを満足する値となるように設定される。すなわち、ゲインGrgと最大回生制動力Grmとを乗算した値が、要求制動力Gtとなるように、ゲインGrgが決定される。この後、Q14において、モータ2の回生制動力が、ゲインGrgに最大回生制動力Grmを乗算した値でもって実行される。Q14の後は、Q15において、油圧制動力つまり摩擦制動力が0となるように制御される(リニアソレノイドバルブLSVに基づく供給ブレーキ液圧が0とされる)。
前記Q12の判別でYESのときは、回生制動力のみでは要求制動力Gtを実現できないときであり、このときは、摩擦制動力をも利用して要求制動力Gtを満足させる制御が行われる。すなわち、Q16において、ブレーキ操作速度(実施形態では、センサ38で検出されるブレーキ操作量を微分することにより決定)に基づいて、回生制動のゲインGrgが設定される。このゲインGrgは、図7に示すように、ブレーキ操作速度が所定値βのときに例えば0.9に設定され、ブレーキ操作速度が所定値βよりも小さいときに例えば1.0に設定される。そして、ブレーキ操作速度が所定値βよりも大きいときは、ブレーキ操作速度が大きくなるほどゲインGrgが小さくなるように設定される。このように、回生制動用のゲインGrgは、基本的に、ブレーキ操作速度が大きくなるほど急制動の程度が大きいときであるとして小さく設定されるが、ブレーキ操作速度が所定値βよりも小さいときは、急制動が要求されていないときであるとして、最大回生制動力が得られるようゲインGrgが1.0に設定される。
Q17では、要求制動力Gtから、GrgにGrmを乗算した値(回生制動力)を差し引いた値が、油圧制動力つまり摩擦制動力Gtuとして設定される。この後、Q18において、GrgにGrmを乗算した値の回生制動力を実現する制御が行われ、Q19において、Guの値の摩擦制動力を実現する制御が行われる(リニアソレノイドバルブLSVの制御)。
図9は、本発明の実施形態を示すものである。本実施形態では、危険回避等のために自動ブレーキ制御を行う場合において、要求制動力を、走行環境、特に前方障害物との関係において決定するようにしてある。より具体的には、前方障害物までの距離と前方障害物に対する相対速度とに基づいて、要求制動力を決定するようにしてある。まず、図9のQ21〜Q24は、図4のQ1〜Q4と同じである。Q24の後、Q25においては、車速と、走行環境としてのレーダS6を利用した前方障害物までの距離が検出される。Q26では、Q25で得られた前方障害物までの距離を微分することにより得られた相対速度と、前方歩障害物までの距離とに基づいて、要求制動力Gtが決定される。この要求制動力Gtは、相対速度が大きいほどまた距離が小さいほど大きくなるように設定される。
Q26の後は、Q27、Q28の処理が行われるが、これは、図4におけるQ7,Q8と同じである。また、Q28の後は、図5のQ11移行の処理が行われるが、図5の場合とは、Q16における処理のみが異なっており、その他は図5の場合と全く同じ処理が行われる。すなわち、図9の場合におけるQ16の処理では、要求制動力Gtに基づいて、例えば図8に示すような特性図に基づいて、回生制動のゲインGrgが決定される。この図8に示すように、ゲインGrgは、要求制動力Gtが大きいほど小さくなるように決定される(要求制動力Gtが大きい時は小さいときに比してゲインGrgが小さく設定される)。このように、前方障害物との危険回避のために設定される自動ブレーキのための要求制動力Gtが大きいほど急ブレーキの要求度合いが高いときであるして、回生制動の割合を小さくすべくゲインGrgが小さくなるように設定される。
図10は、本発明の別の実施形態を示すものである。本実施形態では、図9の実施形態で示すのと同様の手法によって走行環境(前方障害物との距離と相対速度)に基づいて第1の仮要求制動力Gtaを決定する一方、図4の実施形態で示すのと同様の手法によってブレーキ操作量に基づいて第の2の仮要求制動力Gtmが決定される。そして、両要求制動力GtaとGtmのうちいずれか大きい方が、最終的な要求制動力Gtとして決定される。また、回生制動のゲインGrgは、ブレーキ操作速度に応じて図7のようにして決定されるが、第1の仮要求制動力Gtaが所定値よりも大きい時は、緊急性が高いときであるとして、ブレーキ操作速度とは無関係にゲインGrgを強制的に0に設定するようにしてある。
以上のことを前提として、図10のQ31において、車速、前方障害物までの距離等の走行環境、ブレーキ操作量が検出される。Q32では、走行環境(前方障害物までの距離と相対速度)に基づいて、エンジン1や自動変速機5の抵抗による減速分では不足する制動力を補うための第1の仮要求制動力Gtaが決定される。Q33では、仮要求制動力Gtaが、0よりも大きいか否かが判別される(走行環境に基づく自動ブレーキが必要なときであるか否かの判別)。このQ33の判別でNOのときは、Q41において、ブレーキスイッチがONであるか否かが判別される。このQ41の判別でNOのときは、Q42に移行する(図4のQ2対応)。Q33の判別でYESのとき、あるいはQ41の判別でYESのときは、それぞれ、Q34において、ABS制御あるいは圧力センサに異常があるか否かが判別される。このQ34の判別でYESのときも、Q42に移行する。
Q34の判別でNOのときは、Q35において、MCV1,MCV2が閉じられた後、Q36において、ブレーキ操作量に基づいて、第2の仮要求制動力Gtmが決定される。この後、Q37において、第1の仮要求制動力Gtaが所定値よりも大きいか否かが判別される。このQ37の判別でYESのときは、Q38において緊急フラグが1にセットされ、Q37の判別でNOのときは、Q39において緊急フラグが0にリセットされる。
Q38あるいはQ39の後はそれぞれ、Q40において、2つの仮要求制動力GtaとGtmのうち、大きい方が最終要求制動力Gtとして決定される。Q40の後は、図5のQ11以降の処理がなされる。ただし、前述したように、図5のQ16の処理では、基本的に、回生制動のゲインGrgがブレーキ操作速度に基づいて決定されるが、緊急フラグが1の時は、ブレーキ操作速度に関係なく、ゲインGrgが0に設定される。
以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むものである。要求制動力Gtの決定は種々の手法によって決定することができ、例えば前方障害物との距離のみに基づいて決定することもできる。また、回生制動を行うためのモータとしては、走行用に限らず、発電器14を利用することもできる(特に大型の発電器の場合で、エンジン1を介して走行エネルギを発電器に伝達する)。エンジン1を有しないで、モータ2のみによって走行駆動を行ういわゆる電気自動車にも同様に適用し得る。制動時にアクセル操作されているときは、回生制動の比率が小さくなるように設定することもできる(例えば、Q16で決定されるゲインGrgを、アクセル操作されているときは所定割合小さくする補正を行う)。駆動輪は、後輪であってもよく、全輪であってもよい。
フロ−チャ−トに示す各ステップ(ステップ群)あるいはセンサやスイッチ等の各種部材は、その機能の上位表現に手段の名称を付して表現することができる。また、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。さらに、本発明は制御方法として表現することも可能である。
本発明が適用されるパワートレインの一例を示す全体系統図。 摩擦制動用のブレーキ系統を示す図。 制御系統例を示す図。 参考用の制御例を示すフローチャート。 参考用と本発明との共通の制御例を示すフローチャート。 車速に応じて得られる最大回生制動力の一例を示す図。 ブレーキ操作速度に応じて回生制動の制御割合を設定するゲインの設定例を示す図。 要求制動力に応じて回生制動の制御割合を設定するゲインの設定例を示す図。 本発明の制御例を示すフローチャート。 本発明の別の制御例を示すフローチャート。
符号の説明
2:モータ(回生制動用)
9FL、9FR:左右前輪(駆動対象)
22:ブレーキペダル
23:ポンプ装置(摩擦制動用のブレーキ液圧発生源)
31FL〜31RR:ブレーキ装置(摩擦制動用)
38:ブレーキストロークセンサ(ブレーキ操作量検出)
LSV:リニアソレノイドバルブ(ブレーキ液圧調整用)
S1:ブレーキスイッチ
S2:車速センサ
S5:アクセルスイッチ
S6:レーダ(前方障害物検出用)
U:コントロ−ラ



Claims (2)

  1. 車両の動力伝達経路に設けられ、回生制動力を発生させて回生制動を行う回生制動手段と、
    ポンプ装置からのブレーキ液圧を利用して、車両に摩擦制動力を発生させて摩擦制動を行う摩擦制動手段と、
    障害物との距離および障害物との相対速度を検出する走行状態検出手段と、
    前記走行状態検出手段により検出される距離と相対速度とに基づいて要求制動力を決定する要求制動力決定手段と、
    前記要求制動力決定手段で決定された要求制動力となるように、前記回生制動手段と摩擦制動手段とを制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記要求制動力が所定値より小さいときは回生制動のみを行い、該要求制動力が該所定値よりも大きいときは前記回生制動と摩擦制動との両方を行うと共に、急制動が必要と判定されたときは急制動が必要と判定されない場合に比して前記要求制動力に対する回生制動力の比率を小さくし、しかも障害物との相対速度が大きいほど前記比率を小さくする、
    ことを特徴とする車両の制動装置。
  2. 車両の動力伝達経路に設けられ、回生制動力を発生させて回生制動を行う回生制動手段と、
    ポンプ装置からのブレーキ液圧を利用して、車両に摩擦制動力を発生させて摩擦制動を行う摩擦制動手段と、
    障害物との距離を検出する走行状態検出手段と、
    前記走行状態検出手段により検出される距離に基づいて要求制動力を決定する要求制動力決定手段と、
    前記要求制動力決定手段で決定された要求制動力となるように、前記回生制動手段と摩擦制動手段とを制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記要求制動力が所定値より小さいときは回生制動のみを行い、該要求制動力が該所定値よりも大きいときは前記回生制動と摩擦制動との両方を行うと共に、急制動が必要と判定されたときは急制動が必要と判定されない場合に比して前記要求制動力に対する回生制動力の比率を小さくし、しかも障害物との距離が小さいほどまた障害物との相対速度が大きいほど前記比率を小さくする、
    ことを特徴とする車両の制動装置。
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