JP4952611B2 - 車両用ブレーキシステム - Google Patents

Description

本発明は、概して、回生制動力と油圧制動力とを発生し得る車両に搭載された車両用ブレーキシステムに係り、特に、エネルギ回生効率と信頼性とを適切に両立させた車両用ブレーキシステムに関する。

従来、回生制動力と油圧制動力とを発生し得る車両に搭載された車両用ブレーキシステムが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１には、「回生制動手段及び液圧制動手段を備える電気自動車に搭載され・・・パッドとロータとの擦合せ・・・が得られていない状態では油圧制動力優先の制動力配分に制御し、擦合せ獲得後は回生制動力優先の制動力配分に切替える・・・制動制御装置」が開示されている（段落番号０００１、０００６、及び０００７参照）。

特許文献２には、「駆動輪に回生制動力及び油圧制動力を付与し得る電気自動車の制動制御装置であって、前記駆動輪に付与する制動力を前記回生制動力から前記油圧制動力に切り換える際に、前記駆動輪について、前記回生制動力の減少変化を補うように前記油圧制動力を増加させる・・・制動制御装置」が開示されている（段落番号０００６参照）。
特開平７−２２３５３２号公報 特開２０００−２２５９３２号公報

回生制動を行わずに油圧制動のみを行う車両が市街地を走行したときに発生し得る制動油圧とその発生頻度との大凡の関係を図１に概略的に示す。

図示するように、油圧制動のみを行う車両において、例えば制動油圧が所定値Ｐｃより低いなど制動油圧が極めて低い領域（以下、「極低油圧領域Ｘ」と称す）での油圧制動が実施される頻度は比較的低く、さらに当該領域Ｘ内においても制動油圧が小さいほど頻度も低くなる。

換言すれば、油圧制動のみを行う車両においては、非常に低い制動油圧で制動制御が行われる機会は比較的少ないと言い得る。

他方、上記特許文献１及び２に記載された従来システムのように、回生制動と油圧制動とを行うことが可能な車両において、エネルギ回収効率を向上させるために回生制動を優先し、回生制動で足りない分だけを油圧制動で補うように制御する場合の減速度及び制動油圧とその発生頻度との大凡の関係を図２及び３にそれぞれ概略的に示す。

駆動側発電機の大きさなどの制約により、発生させることのできる回生制動力には上限があるため、図２に示すように、回生制動のみで発生させることのできる減速度は、図２に斜線で示したように、ある減速度（Ｇ１とする）までの領域（以下、「回生制動領域Ｙ」と称す）に限られる。

市街地走行において生じ得る減速度は、この回生制動領域Ｙ内のものが大部分である。換言すれば、市街地走行においては、回生制動のみで十分な制動力が得られる場合がほとんどである。

したがって、回生制動と油圧制動とを行うことが可能な車両において、回生制動を優先し、回生制動で足りない分だけを油圧制動で補うように制御する場合、図３に示すように、極低油圧領域Ｘでの油圧制動が実施される頻度が比較的高く、さらに当該領域Ｘ内においても制動油圧が小さいほど頻度も高くなる。

上記特許文献１及び２に記載されたような従来システムでは、前輪・後輪を問わず等しい制動油圧を掛けるのが一般的であるため、図３に示した特性は４輪すべてに共通であると言える。

このように、油圧制動のみ行う車両と、回生制動を優先し、回生制動で足りない分だけ油圧制動も行う車両とでは、市街地走行において極低油圧領域Ｘでの油圧制動が発生する頻度に大きな差が生じる可能性が極めて高い。

換言すれば、上記特許文献１及び２に記載された従来システムのように、例えば電気自動車やハイブリッド車などの回生制動及び油圧制動の双方が可能な車両において、回生制動を優先的に行い、回生制動のみでは目標制動力に不十分なときに不足分のみ油圧制動も行うように制御するものとすると、油圧制動のみを行う車両と比べて、極低油圧領域Ｘで油圧制動が行われる機会が大幅に増加し得る。

このような極低油圧領域Ｘでの油圧制動が頻繁に繰り返されると、ライニング材などの摺動面が鏡面化して、摺動面が鏡のように凹凸のない状態となり得る。

このような摺動面の鏡面化がパーキングブレーキ輪において発生すると、パーキングブレーキ作動により摺動面が長時間圧着されたときに貼り付き固着が発生しやすくなる。

さりとて、油圧制動時に極低油圧領域Ｘが頻繁に用いられないように、回生制動も油圧制動も可能な車両において油圧制動を優先的に行うようにすると、回生制動が行われる頻度が大幅に低下して、エネルギ回収効率が悪化する。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、エネルギ回生効率と信頼性とを適切に両立させた車両用ブレーキシステムを提供することを主たる目的とする。

上記目的を達成するための本発明の一態様は、回生制動力と油圧制動力とを発生し得る車両に搭載された車両用ブレーキシステムであって、
少なくとも、非パーキングブレーキ輪である二輪（例えば前二輪）と、パーキングブレーキ輪である二輪（例えば後二輪）とに異なる油圧制動力を発生させることができるように構成されるとともに、
発生させるべき目標油圧制動力が第一の所定値以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を前記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零（ゼロ）とし、
前記目標油圧制動力が前記第一の所定値より大きいとき、該目標油圧制動力を、所定の配分比率で、非パーキングブレーキ輪である二輪とパーキングブレーキ輪である二輪とに配分し、
発生させるべき目標油圧制動力が前記第一の所定値以下で、且つ、該目標油圧制動力を前記所定の配分比率で非パーキングブレーキ輪である二輪とパーキングブレーキ輪である二輪とに配分するものとした場合にパーキングブレーキ輪である二輪に配分されることになる油圧制動力が第二の所定値以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を前記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零とする、
ことを特徴とする車両用ブレーキシステムである。

上記一態様において、上記目標油圧制動力は、例えば、運転者によるブレーキペダル操作量から算出された目標制動力から、回生制動により発生させることができる回生制動力を引いた値として算出することができる。換言すれば、上記一態様に係る車両用ブレーキシステムにおいては、油圧制動よりも回生制動を優先する制御が可能である。

また、上記一態様において、上記第一の所定値とは、例えば、非パーキングブレーキ輪である二輪において発生させることのできる油圧制動力の上限値である。

上記一態様によれば、発生させるべき油圧制動力が比較的低い状況において、パーキングブレーキ輪である二輪には油圧制動力が発生されず、もっぱら非パーキングブレーキ輪である二輪にのみ油圧制動力が発生されるため、パーキングブレーキ輪である二輪が極低油圧領域で油圧制動されることを防止することができる。

これにより、上記一態様によれば、パーキングブレーキ輪の摺動面が鏡面化してしまうことを防止することができるため、パーキングブレーキ輪において貼り付き固着が発生することを防止することができる。

したがって、上記一態様によれば、回生制動と油圧制動とが可能な車両において、油圧制動よりも回生制動を優先することによってエネルギ回収効率を向上させつつ、油圧制動制御系の信頼性を向上させることができる。

なお、上記一態様においては、非パーキングブレーキ輪のみに油圧制動力を発生させる油圧制動力範囲をより狭くする観点から、発生させるべき目標油圧制動力が上記第一の所定値以下で、且つ、上記目標油圧制動力を上記所定の配分比率で非パーキングブレーキ輪である二輪とパーキングブレーキ輪である二輪とに配分するものした場合にパーキングブレーキ輪である二輪に配分されることになる油圧制動力が第二の所定値（例えば、摺動面の鏡面化を招き得る極低油圧領域の上限油圧の値）以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を上記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零とする、ようにしている。

本発明によれば、エネルギ回生効率と信頼性とを適切に両立させた車両用ブレーキシステムを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、電気自動車やハイブリッド車などにおいて回生制動を実現するための基本的な構成や制御方法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。

図４は、本実施例に係る車両用ブレーキシステム４００の概略構成図である。

車両用ブレーキシステム４００は、運転者によるブレーキペダルの操作量（踏み込み量／ストローク量）Ｂｓを検出するブレーキペダル操作量検出部４０１を有する。

また、車両用ブレーキシステム４００は、パーキングブレーキ輪である二輪（本実施例においては一例として後二輪とする）へ掛ける油圧を制御して、それらパーキングブレーキ輪に所望の油圧制動力を発生させるパーキングブレーキ輪油圧制御部４０２と、非パーキングブレーキ輪である二輪（本実施例においては一例として前二輪とする）へ掛ける油圧を制御して、それら非パーキングブレーキ輪に所望の油圧制動力を発生させる非パーキングブレーキ輪油圧制御部４０３とを有する。

このように、本実施例では、少なくとも、パーキングブレーキ輪である二輪と、非パーキングブレーキ輪である二輪と、に対して異なる制動油圧を掛けることができるように構成される。当然、アンチスキッドなどの観点から、パーキングブレーキ輪である二輪の中でも更に各輪に対して異なる制動油圧を掛けることが可能であったり、非パーキングブレーキ輪である二輪の中でも更に各輪に対して異なる制動油圧を掛けることが可能であったりしてもよい。

さらに、車両用ブレーキシステム４００は、ブレーキＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ；電子制御装置）４０４を有する。本実施例において、ブレーキＥＣＵ４０４には、例えばハイブリッドＥＣＵなどの外部装置から、回生制動により発生された回生制動力の大きさを示す情報が入力されるように構成される。

ブレーキＥＣＵ４０４は、ブレーキペダル操作量検出部４０１により検出されたブレーキペダル操作量と回生制動力の大きさとに基づいて、油圧制動により発生させるべき目標油圧制動力を算出する。そして、算出した目標油圧制動力を、パーキングブレーキ輪において摺動面の鏡面化が発生しないように、パーキングブレーキ輪と非パーキングブレーキ輪とに配分する。

以下、このブレーキＥＣＵ４０４による油圧制動制御の流れを図５のフローチャートを用いて詳述する。

まず、ブレーキＥＣＵ４０４は、ブレーキペダル操作量検出部４０１により検出されたブレーキペダルの操作量Ｂｓが０より大きいか否かを判定することによって、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれたか否かを判断する（Ｓ５０１）。

ブレーキペダルが踏み込まれていないと判断された場合（Ｓ５０１の「ＮＯ」）、特段の処理を実行せずに、本フローの１ルーチンを終了する。

他方、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれたと判断された場合（Ｓ５０１の「ＹＥＳ」）、次いで、ブレーキＥＣＵ４０４は、ブレーキペダル操作量検出部４０１により検出されたブレーキペダルの操作量Ｂｓから、発生させるべき制動力すなわち目標制動力Ｇｒｅｆを算出する（Ｓ５０２）。

次いで、ブレーキＥＣＵ４０４は、エネルギ回収効率向上の観点から回生制動を優先すべく、目標制動力Ｇｒｅｆから回生制動力Ｇｋの大きさを引いて、油圧制動により発生させるべき目標油圧制動力Ｇｐを算出する（Ｓ５０３）。

次いで、ブレーキＥＣＵ４０４は、目標油圧制動力Ｇｐを、例えば前輪・後輪のブレーキバランスが最適となるように予め設定された所定の配分比率（初期設定配分比率）に従って、目標油圧制動力Ｇｐをパーキングブレーキ輪である二輪と非パーキングブレーキ輪である二輪とに配分したときに、非パーキングブレーキ輪に配分される制動力Ｇｐｆと、パーキングブレーキ輪に配分される制動力Ｇｐｒと、を算出する（Ｓ５０４）。

この配分の様子を図６に示す。本実施例においては、図示するように、目標制動力Ｇｒｅｆから回生制動力Ｇｋを引いて算出された目標油圧制動力Ｇｐが、非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪に１：αの割合で配分される。また、駆動側発電機の大きさなどの制約により回生制動力Ｇｋには上限があるため、回生制動力Ｇｋで足りない分だけ、油圧制動力Ｇｐが発生される。

図５に戻る。非パーキングブレーキ輪に配分される制動力Ｇｐｆとパーキングブレーキ輪に配分される制動力Ｇｐｒとがそれぞれ算出されると、次いで、ブレーキＥＣＵ４０４は、これらの油圧制動力を発生させるために非パーキングブレーキ輪及びパーキングブレーキ輪にそれぞれ掛ける必要がある目標油圧Ｐｆ及びＰｒを算出する（Ｓ５０５）。

このようにして非パーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｆ及びパーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｒが算出されると、次いで、ブレーキＥＣＵ４０４は、パーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｒが摺動面の鏡面化を招き得る極低油圧領域Ｘの上限油圧Ｐｃ（図３参照）以下であるか否かを判定することによって、そのときのパーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｒが極低油圧領域Ｘ内に含まれるか否かを判断する（Ｓ５０６）。

パーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｒが摺動面の鏡面化を招き得る極低油圧領域Ｘに含まれないと判断された場合（Ｓ５０６の「ＮＯ」）、ブレーキＥＣＵ４０４は、目標油圧Ｐｆ、Ｐｒを変更せず、パーキングブレーキ輪に目標制動力Ｇｐｒを発生させるべくパーキングブレーキ輪油圧制御部４０２に制御目標油圧を油圧Ｐｒにするように指示するとともに、非パーキングブレーキ輪に目標制動力Ｇｐｆを発生させるべく非パーキングブレーキ輪油圧制御部４０３に制御目標油圧を油圧Ｐｆにするように指示する（Ｓ５０９）。

他方、パーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｒが摺動面の鏡面化を招き得る極低油圧領域Ｘに含まれる判断された場合（Ｓ５０６の「ＹＥＳ」）、ブレーキＥＣＵ４０４は、パーキングブレーキ輪において摺動面の鏡面化が発生するのを回避するために、油圧制動により発生させるべき目標油圧制動力Ｇｐのすべてが非パーキングブレーキ輪のみで発生するように、上述の「１：α」という初期設定配分比率を一時的に変更して、非パーキングブレーキ輪の目標制動力Ｇｐｆ＝Ｇｐとするとともに、パーキングブレーキ輪の目標制動力Ｇｐｒ＝０とする（Ｓ５０７）。

そして、ブレーキＥＣＵ４０４は、これらの油圧制動力を発生させるために非パーキングブレーキ輪及びパーキングブレーキ輪にそれぞれ掛ける必要がある目標油圧Ｐｆ及びＰｒを算出する（Ｓ５０８）。パーキングブレーキ輪については、発生させるべき目標制動力Ｇｐｒが０であるから、目標油圧Ｐｒも当然０となる。

このようにして目標油圧Ｐｆ、Ｐｒが算出されると、ブレーキＥＣＵ４０４は、パーキングブレーキ輪には制動力が発生しないようにパーキングブレーキ輪油圧制御部４０２に制御目標油圧を０にするように指示するとともに、非パーキングブレーキ輪に目標制動力Ｇｐｆ（＝Ｇｐ）を発生させるべく非パーキングブレーキ輪油圧制御部４０３に制御目標油圧を油圧Ｐｆにするように指示する（Ｓ５０９）。

このような油圧制御により、従来の回生制動を優先するシステムにおいては、いずれの輪についても図３に示したような特性が現れていた市街地走行時の制動油圧の発生頻度を、非パーキングブレーキ輪については図７に示すように極低油圧領域Ｘでの油圧制動の発生頻度が増える代わりに、パーキングブレーキ輪については図８に示すように極低油圧領域Ｘでの油圧制動の発生を０とすることができる。

このように目標油圧制動力Ｇｐをすべて非パーキングブレーキ輪で発生させる制御は、初期設定配分比率によればパーキングブレーキ輪において発生することになる制動油圧Ｐｒが極低油圧領域Ｘを超えるまで（Ｐｃ＜Ｐｒとなるまで）継続される。

一方で、非パーキングブレーキ輪である二輪において発生させることのできる油圧制動力にも上限値Ｇｔｈは存在する。そこで、ブレーキＥＣＵ４０４は、上記のように目標油圧制動力Ｇｐのすべてを非パーキングブレーキ輪で発生させる制御が行われているときには、非パーキングブレーキ輪に配分される目標油圧制動力Ｇｐｆが上限値Ｇｔｈを超えるか否かを常に監視しておく（Ｓ５１０）。

非パーキングブレーキ輪に配分される目標油圧制動力Ｇｐｆが上限値Ｇｔｈ以下のときには（Ｓ５１０の「ＮＯ」）、目標油圧制動力Ｇｐのすべてを非パーキングブレーキ輪で発生させる制御を継続する。

他方、非パーキングブレーキ輪に配分される目標油圧制動力Ｇｐｆが上限値Ｇｔｈを超えるときには（Ｓ５１０の「ＹＥＳ」）、ブレーキＥＣＵ４０４は、目標油圧制動力Ｇｐの非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪への配分の比率を初期設定配分比率（１：α）へ戻す。すなわち、Ｓ５１１及びＳ５１２において、Ｓ５０４及びＳ５０５とそれぞれ同一の演算を行って、初期設定配分比率に基づいた非パーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｆとパーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｒとを算出し、非パーキングブレーキ輪油圧制御部４０３とパーキングブレーキ輪油圧制御部４０２とにそれぞれ指示する（Ｓ５１３）。

時間の経過とともに目標油圧制動力Ｇｐが大きくなったときの非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Ｇｐｆとパーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Ｇｐｒの変化を図９に示す。

図示するように、非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Ｇｐｆが上限値Ｇｔｈに達するまでは、非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Ｇｐｆ＝目標油圧制動力Ｇｐ、及び、パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Ｇｐｒ＝０の関係が維持される。そして、非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Ｇｐｆが上限値Ｇｔｈに達すると、目標油圧制動力Ｇｐが初期設定配分比率である１：αに従って、非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪に配分される。

このように、本実施例によれば、目標油圧制動力Ｇｐを初期設定配分比率に従って非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪に配分したとすればパーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｒが極低油圧領域Ｘに入ってしまう場合には、目標油圧制動力Ｇｐのすべてを非パーキングブレーキ輪において発生させるようにし、パーキングブレーキ輪には油圧制動力を発生させないようにすることができる。

これにより、本実施例によれば、パーキングブレーキ輪が極低油圧領域Ｘで油圧制動されることがないため、パーキングブレーキ輪の摺動面が鏡面化して貼り付き固着が発生してしまうことを防止することができる。

したがって、本実施例によれば、回生制動と油圧制動とが可能な車両において、油圧制動よりも回生制動を優先することによってエネルギ回収効率を向上させつつ、油圧制動制御系の信頼性を向上させることができる。

なお、上記一実施例においては、一例として、目標油圧制動力Ｇｐを初期設定配分比率に従って非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪に配分した場合に、１）パーキングブレーキ輪の目標油圧Ｐｒが極低油圧領域Ｘに入ってしまう場合で、且つ、２）非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Ｇｐｆが上限値Ｇｔｈ以下のときに、目標油圧制動力Ｇｐのすべてを非パーキングブレーキ輪において発生させるものとしたが、当業者には明らかなように、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。例えば、代替例として、より端的に、目標油圧制動力Ｇｐが非パーキングブレーキ輪の上限制動力Ｇｔｈ以下であるか否かを判定して、肯定判定であれば目標油圧制動力Ｇｐのすべてを非パーキングブレーキ輪において発生させるものとしてもよい。

本発明は、回生制動と油圧制動とが可能なあらゆる車両に利用できる。対象車両の動力源種類、燃料種類、外観デザイン、重量、サイズ、走行性能等はいずれも不問である。

油圧制動のみが可能な車両が市街地を走行したときの制動油圧の発生頻度を示すグラフである。 市街地を走行したときの減速度の発生頻度を示すグラフである。 回生制動と油圧制動が可能な車両が回生制動を優先して市街地を走行したときの制動油圧の発生頻度を示すグラフである。 本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムの概略構成図である。 本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムによる油圧制動制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムによる目標制動力の初期設定配分を示す図である。 本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムにより回生制動を優先して市街地を走行したときの非パーキングブレーキ輪における制動油圧の発生頻度を示すグラフである。 本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムにより回生制動を優先して市街地を走行したときのパーキングブレーキ輪における制動油圧の発生頻度を示すグラフである。 本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムにおいて目標油圧制動力Ｇｐが徐々に大きくなるときの非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Ｇｐｆとパーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Ｇｐｒの時間変化を示すグラフである。

符号の説明

４００ 車両用ブレーキシステム
４０１ ブレーキペダル操作量検出部
４０２ パーキングブレーキ輪油圧制御部
４０３ 非パーキングブレーキ輪油圧制御部
４０４ ブレーキＥＣＵ

Claims (2)

1. 回生制動力と油圧制動力とを発生し得る車両に搭載された車両用ブレーキシステムであって、
   少なくとも、非パーキングブレーキ輪である二輪と、パーキングブレーキ輪である二輪とに異なる油圧制動力を発生させることができるように構成されるとともに、
   発生させるべき目標油圧制動力が第一の所定値以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を前記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零とし、
   前記目標油圧制動力が前記第一の所定値より大きいとき、該目標油圧制動力を、所定の配分比率で、非パーキングブレーキ輪である二輪とパーキングブレーキ輪である二輪とに配分し、
   発生させるべき目標油圧制動力が前記第一の所定値以下で、且つ、該目標油圧制動力を前記所定の配分比率で非パーキングブレーキ輪である二輪とパーキングブレーキ輪である二輪とに配分するものとした場合にパーキングブレーキ輪である二輪に配分されることになる油圧制動力が第二の所定値以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を前記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零とする、
   ことを特徴とする車両用ブレーキシステム。
2. 請求項１記載の車両用ブレーキシステムであって、
   前記目標油圧制動力は、運転者によるブレーキペダル操作量から算出された目標制動力から、回生制動により発生させることができる回生制動力を引いた値として算出される、
   ことを特徴とする車両用ブレーキシステム。

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