JP5176307B2 - Vehicle regenerative / friction cooperative braking control system - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車両の制動制御装置に係り、より詳細には、摩擦制動と回生制動とを組み合わせて用いる回生/摩擦協調制御を行う制動制御装置に係る。 The present invention relates to a braking control device for a vehicle such as an automobile, and more particularly to a braking control device that performs regenerative / friction cooperative control using a combination of friction braking and regenerative braking.
駆動装置として電動機を備えた自動車等の車両、即ち、ハイブリッド自動車や電気自動車の制動系に於いては、ブレーキシューとブレーキパッドとの摩擦による車輪の回転を制動する摩擦制動とともに、車両の運動エネルギーを発電機(又は発電電動機)により電気的エネルギーとして回収することにより車両を制動する回生制動が採用される。回生制動により回収された電気的エネルギーは、車両を駆動する電動機を動作するためのエネルギーとして利用されるので、車両のエネルギー効率の観点からは摩擦制動よりも有利であるが、エネルギーの回収効率のみを考慮すると、車両の運転者の制動操作又は車両運動の自動制御に適合した車両の制動を必ずしも達成できないことがある。そこで、運転者の制動操作又は車両の運動に於いて要求される制動と回生制動による車両の運動エネルギーの回収の効率との双方を考慮して制動系を制御するために、回生による制動と摩擦による制動を協調させて制御する「回生/摩擦協調制御」が、種々提案されている。例えば、特許文献1、2に於いては、通常の制動時には、回生制動を優先して実行し、摩擦制動を、所定の条件が成立した際に制動時の運転者の制動操作フィーリングに違和感を与えないよう実行することが開示されている。また、特許文献3に於いては、回生制動装置と液圧制動装置を併用する制動系に於いて、液圧制動装置のブレーキの効きがブレーキパッドの温度に依存しているとの知見に基づいて、ブレーキパッドの推定温度に基づいて、回生制動量と液圧制動量との配分を変更することが提案されている。 In a vehicle such as an automobile equipped with an electric motor as a driving device, that is, in a braking system of a hybrid vehicle or an electric vehicle, kinetic energy of the vehicle is combined with friction braking for braking rotation of a wheel due to friction between a brake shoe and a brake pad. Regenerative braking that brakes the vehicle by recovering the vehicle as electrical energy by a generator (or generator motor) is employed. The electrical energy recovered by regenerative braking is used as energy for operating the electric motor that drives the vehicle, so it is more advantageous than friction braking from the viewpoint of vehicle energy efficiency, but only the energy recovery efficiency. In consideration of this, it may not always be possible to achieve vehicle braking adapted to the braking operation of the vehicle driver or automatic control of vehicle motion. Therefore, in order to control the braking system in consideration of both the braking required by the driver's braking operation or vehicle motion and the efficiency of recovery of vehicle kinetic energy by regenerative braking, Various types of “regenerative / friction cooperative control” have been proposed in which braking is controlled in coordination. For example, in Patent Documents 1 and 2, regenerative braking is prioritized during normal braking, and friction braking is uncomfortable with the driver's braking operation feeling during braking when a predetermined condition is satisfied. It is disclosed to carry out without giving. Further, in Patent Document 3, in a braking system that uses both a regenerative braking device and a hydraulic braking device, it is based on the knowledge that the braking effectiveness of the hydraulic braking device depends on the temperature of the brake pad. Thus, it has been proposed to change the distribution between the regenerative braking amount and the hydraulic braking amount based on the estimated temperature of the brake pad.
上記の如く、車両のエネルギー効率を考えると、車両の制動では、回生制動を優先的に又は可能な限り使用し、摩擦制動は、回生制動では、要求された制動力の変化若しくは大きさを実現できない場合或いは運転者の制動フィーリングを損なわないようにする目的で使用するのが好ましい。そこで、制動の回生/摩擦協調制御に於いては、摩擦制動は、好ましくは、回生制動の補完として使用される。要求された制動力又は制動量(単位時間当たりの制動装置に吸収される車両又は車輪の運動エネルギー)の変化及び大きさが回生制動のみで達成できるときは、原則として、制動は、回生制動のみで実行され、摩擦制動は、要求された制動力又は制動量の実現が回生制動では適応できないとき又は適応が困難にときに使用される。利用可能な回生制動量(単位時間当たりの発電機からバッテリへ電気的に吸収される車両又は車輪の運動エネルギー)又は最大回生制動力は、一度の制動中に於いて、運転者又は車両の運動の自動制御装置の要求する制動力に変化がなくても、バッテリの充電度や温度、車速等により変化し得るので、摩擦制動量(単位時間当たりの摩擦により吸収する車両又は車輪の運動エネルギー)又は摩擦制動力は、かかる回生制動量又は回生制動力の変化に合わせて変動するよう制御されることとなる。
ところで、一般に、摩擦制動装置に採用されている摩擦要素又はブレーキパッドに於いては、所謂「ビルドアップ現象」、即ち、一度の制動中に於いて、摩擦制動量の大きさの変化又は摩擦制動の使用履歴に依存して摩擦係数が変化する現象が知られている。摩擦係数が変化すると、摩擦制動量、即ち、摩擦による車両又は車輪の運動エネルギーの単位時間当たりの吸収量が変動し、従って、摩擦制動装置に与えられる制御指令に変化がなくても、摩擦制動装置で発生する制動力が時々刻々と変動することとなる。特に、回生/摩擦制動協調制御を行う制動系に於いては、摩擦制動量又は摩擦制動力は、車両に要求される制動力に変化がなくても、回生制動量又は回生制動力の変化に応じて変化するよう制御される。従って、摩擦制動量又は摩擦制動力の変動或いは摩擦制動装置の作動開始及び停止の頻度が多くなり、摩擦制動の実行中のその時々の摩擦制動量の変化の履歴がまちまちになるので、ビルドアップ現象の影響による摩擦係数の変化により、車両に発生する制動力が不安定となり得る。かかる制動力の不安定な変動は、例えば、回生制動から摩擦制動へ遷移する場合(「回生制動と摩擦制動のすり替え」時)などに於いて、制動フィーリングを悪化させる原因にもなっている。 By the way, in general, in a friction element or brake pad employed in a friction braking device, a so-called “build-up phenomenon”, that is, a change in the amount of friction braking or friction braking during one braking. A phenomenon is known in which the coefficient of friction changes depending on the usage history. When the friction coefficient changes, the friction braking amount, that is, the absorption amount per unit time of the kinetic energy of the vehicle or the wheel due to friction changes, and therefore, even if the control command given to the friction braking device does not change, the friction braking is performed. The braking force generated by the device will vary from moment to moment. In particular, in a braking system that performs regenerative / friction braking coordinated control, the friction braking amount or the friction braking force changes to the regenerative braking amount or the regenerative braking force even if the braking force required for the vehicle does not change. It is controlled to change accordingly. Therefore, the frequency of friction braking amount or friction braking force or the frequency of starting and stopping the friction braking device increases, and the history of changes in the amount of friction braking during the execution of friction braking varies. The braking force generated in the vehicle may become unstable due to a change in the friction coefficient due to the influence of the phenomenon. Such unstable fluctuations in braking force also cause deterioration in braking feeling, for example, when transitioning from regenerative braking to friction braking (when “regenerative braking and friction braking are switched”). .
しかしながら、従来の回生/摩擦協調制御に於いて、上記の如き摩擦ブレーキパッドのビルドアップ現象について対処した例は見られていない。特許文献3に於いては、ブレーキパッドの温度に依存して回生制動量と液圧制動量との配分を変更する制御を開示しているが、摩擦制動量の変化の履歴によって摩擦係数が変化するビルドアップ現象によって摩擦制動量が変化してしまう問題を解決するものではない。また、同文献では、回生/摩擦の配分比を変化するよう構成されているので、回生制動がその最大限界値で動作されるべきときに同制御を実行するとエネルギー効率が低減されてしまうこととなる。 However, in the conventional regenerative / friction cooperative control, there has been no example dealing with the friction brake pad buildup phenomenon as described above. Patent Document 3 discloses control for changing the distribution between the regenerative braking amount and the hydraulic braking amount depending on the temperature of the brake pad, but the friction coefficient changes depending on the history of changes in the friction braking amount. It does not solve the problem that the friction braking amount changes due to the build-up phenomenon. Further, in this document, since the regenerative / friction distribution ratio is changed, if the same control is executed when regenerative braking should be operated at the maximum limit value, energy efficiency is reduced. Become.
本発明によれば、上記の如き回生/摩擦制動協調制御に於いて、摩擦制動量及び車両に発生する制動力に対する摩擦要素又はブレーキパッドのビルドアップ現象の影響が低減され、制動フィーリングが改善された制動制御装置が提供される。 According to the present invention, in the regenerative / friction braking cooperative control as described above, the influence of the friction element or the brake pad build-up phenomenon on the friction braking amount and the braking force generated in the vehicle is reduced, and the braking feeling is improved. An improved braking control device is provided.
本発明の制動制御装置は、回生制動装置と摩擦制動装置とを有する車両に於いて回生制動と摩擦制動との協調制御を行う制動制御装置、即ち、所謂「回生/摩擦協調制御」を行うための制動制御装置であって、要求制動力と回生制動装置に於ける回生実行量とから算出される目標摩擦制動量に基づいて摩擦制動装置の制御量を決定する手段と、摩擦制動装置の作動が開始されるとき、その作動開始時から摩擦制動により吸収した制動エネルギーに基づいて目標摩擦制動量と摩擦制動装置にて実現される制動量とが一致するよう摩擦制動装置の制御量を補正する手段とを含む。 The braking control device of the present invention performs a braking control device that performs cooperative control of regenerative braking and friction braking in a vehicle having a regenerative braking device and a friction braking device, that is, so-called “regenerative / friction cooperative control”. And a means for determining a control amount of the friction braking device based on a target friction braking amount calculated from a required braking force and a regenerative execution amount in the regenerative braking device, and an operation of the friction braking device. Is started, the control amount of the friction braking device is corrected so that the target friction braking amount matches the braking amount realized by the friction braking device based on the braking energy absorbed by the friction braking from the start of the operation. Means.
上記の本発明の制動制御装置によれば、まず、要求制動力(運転者の制動操作又は車両の運動の自動制御等により回生制動装置と摩擦制動装置とを含む制動系全体に要求される制動力)と、回生実行量(回生制動装置に於いて回収する車両又は車輪の運動エネルギー)とから算出される目標摩擦制動量に基づいて摩擦制動装置の制御量が決定される。しかしながら、既に述べた如く、摩擦制動装置にて実際に発生する摩擦制動量は、ビルドアップ現象の効果により、摩擦制動開始後からの摩擦制動量の大きさと変化の履歴に依存する。そこで、本発明に於いては、更に、摩擦制動装置の作動開始時から摩擦制動により吸収した制動エネルギーを参照して、目標摩擦制動量と摩擦制動装置にて実現される制動量とが一致するよう摩擦制動装置の制御量が補正される。目標摩擦制動量は、要求制動力と回生実行量から決定される現に達成されるべき摩擦制動量に対応するものであり、摩擦制動装置にて実現される制動量は、現に達成している摩擦制動量であるので、目標摩擦制動量と摩擦制動装置にて実現される制動量とを一致させることにより、ビルドアップ現象に起因する摩擦制動力の変動が補償されて、予定された制動力、即ち、要求制動力が達成されることとなる。なお、上記に於いて、「制動エネルギー」とは、制動により車両の運動エネルギーから電気的エネルギー又は熱エネルギーに変換されたエネルギーを言い、「摩擦制動により吸収した制動エネルギー」とは、摩擦制動装置による摩擦制動によって車両の運動エネルギーから吸収したエネルギーのことを言うものとする。 According to the above-described braking control device of the present invention, first, the required braking force (the braking system required for the entire braking system including the regenerative braking device and the friction braking device by the driver's braking operation or the automatic control of the vehicle motion, etc. The control amount of the friction braking device is determined on the basis of the target friction braking amount calculated from the power) and the regenerative execution amount (the kinetic energy of the vehicle or wheels collected in the regenerative braking device). However, as described above, the amount of friction braking actually generated in the friction braking device depends on the magnitude of the friction braking amount after the start of friction braking and the history of changes due to the effect of the build-up phenomenon. Therefore, in the present invention, the target friction braking amount and the braking amount realized by the friction braking device coincide with each other with reference to the braking energy absorbed by friction braking from the start of operation of the friction braking device. Thus, the control amount of the friction braking device is corrected. The target friction braking amount corresponds to the friction braking amount that should be achieved at present, which is determined from the required braking force and the regeneration execution amount, and the braking amount realized by the friction braking device is the friction force that is actually achieved. Since it is the braking amount, by making the target friction braking amount and the braking amount realized by the friction braking device coincide with each other, the variation of the friction braking force due to the build-up phenomenon is compensated, and the planned braking force, That is, the required braking force is achieved. In the above description, “braking energy” refers to energy converted from kinetic energy of the vehicle into electrical energy or thermal energy by braking, and “braking energy absorbed by friction braking” refers to a friction braking device. The energy absorbed from the kinetic energy of the vehicle by friction braking by means of.
摩擦制動により吸収した制動エネルギーは、摩擦制動装置の作動開始時からの摩擦制動装置の摩擦要素に蓄積した内部エネルギーの変化量、又は、摩擦要素の温度の変化量に対応していると考えられ、従って、摩擦要素の温度の変化量を摩擦制動により吸収した制動エネルギーの指標として用いることができる。従って、上記の本発明の構成に於いて、摩擦制動装置の制御量の補正は、摩擦制動装置の作動開始時からの摩擦要素の温度の変化量に基づいて為されてもよい。また、上記の如く、ビルドアップ現象は、摩擦制動開始後からの摩擦制動量の大きさと変化に依存して摩擦制動装置の摩擦要素の摩擦係数の変化として表れる。従って、上記の構成に於いて、摩擦制動装置の制御量の補正は、摩擦係数の変化を摩擦制動装置の作動開始時から摩擦制動により吸収した制動エネルギーの関数として捉え、摩擦制動により吸収された制動エネルギー又は摩擦要素の温度の変化量に基づいて摩擦係数の変化を補償するよう為されてよい。これにより、現に達成されるべき摩擦制動量と現に達成している摩擦制動量とが一致し、又はそれらの差が低減され、摩擦制動装置にて発生されるビルドアップ現象による制動力の変動が低減又は補償されることとなる。 The braking energy absorbed by friction braking is considered to correspond to the amount of change in internal energy accumulated in the friction element of the friction braking device from the start of operation of the friction braking device, or the amount of change in temperature of the friction element. Therefore, the amount of change in the temperature of the friction element can be used as an index of braking energy absorbed by friction braking. Therefore, in the above-described configuration of the present invention, the control amount of the friction braking device may be corrected based on the amount of change in the temperature of the friction element from the start of operation of the friction braking device. Further, as described above, the build-up phenomenon appears as a change in the friction coefficient of the friction element of the friction braking device depending on the magnitude and change of the friction braking amount after the start of friction braking. Therefore, in the above-described configuration, the correction of the control amount of the friction braking device is absorbed by the friction braking, considering the change of the friction coefficient as a function of the braking energy absorbed by the friction braking from the start of the operation of the friction braking device. A change in the coefficient of friction may be compensated based on the amount of change in braking energy or temperature of the friction element. As a result, the amount of friction braking to be actually achieved matches the amount of friction braking currently achieved, or the difference between them is reduced, and the fluctuation of the braking force due to the build-up phenomenon generated in the friction braking device is reduced. It will be reduced or compensated.
上記の如き回生制動を優先して実行する回生/摩擦協調制御に於いて、ビルドアップ現象により運転者の制動フィーリングが悪化するのは、既に述べた如く、一度の制動中に於いて、回生制動装置により回生制動を実行している状態から回生制動を終了して摩擦制動のみの状態に遷移する、所謂「すり替え」のときに、顕著である。従って、本発明の制動制御装置に於いては、回生制動装置の停止処理のための回生実行量の低減が開始されているときに、摩擦制動装置の作動開始時からの摩擦制動により吸収した制動エネルギーに基づいて摩擦制動装置の制御量を補正するようになっていてもよい。しかしながら、実際、ビルドアップ現象による運転者の制動フィーリングの悪化は、回生制動装置による回生実行量が変動することに伴って摩擦制動量の変動が指令されたときにも生ずる。従って、摩擦制動装置の制御量は、回生制動装置の作動開始以前に摩擦制動装置が作動を開始された時からの摩擦制動により吸収した制動エネルギーに基づいて補正するようになっていてもよい。 In the regenerative / friction cooperative control that preferentially executes regenerative braking as described above, the driver's braking feeling deteriorates due to the build-up phenomenon, as described above. This is conspicuous in the so-called “replacement” in which the regenerative braking is terminated and the state is changed to the state of only friction braking from the state where the regenerative braking is executed by the braking device. Therefore, in the braking control device of the present invention, when the reduction of the regeneration execution amount for the stop processing of the regenerative braking device is started, the braking absorbed by the friction braking from the start of the operation of the friction braking device. The control amount of the friction braking device may be corrected based on the energy. However, actually, the driver's braking feeling deteriorates due to the build-up phenomenon also occurs when a change in the friction braking amount is instructed in accordance with a change in the regeneration execution amount by the regenerative braking device. Therefore, the control amount of the friction braking device may be corrected based on braking energy absorbed by friction braking since the operation of the friction braking device before the operation of the regenerative braking device was started.
なお、摩擦要素のビルドアップ現象は、一度の摩擦制動中に於いて生ずる現象であり、一旦、摩擦制動が停止すると、それまでの摩擦制動量の履歴は、次回の摩擦制動中のビルドアップ現象には殆ど影響しないと考えられる。従って、上記の制動制御に於いて、摩擦制動が停止した場合、それまでの摩擦制動により吸収されたエネルギー量は、次に摩擦制動装置が作動された際の摩擦制動装置の制御量の補正に於いては考慮されなくてよい。 The build-up phenomenon of the friction element is a phenomenon that occurs during one friction braking. Once the friction braking is stopped, the history of the friction braking amount until then is the build-up phenomenon during the next friction braking. Is considered to have little effect. Accordingly, in the above braking control, when the friction braking is stopped, the energy amount absorbed by the friction braking until then is used to correct the control amount of the friction braking device when the friction braking device is operated next time. In this case, it does not have to be considered.
上記の如く、本発明によれば、回生/摩擦協調制動制御が行われる車両の制動系に於いて、摩擦制動装置の摩擦要素に於けるビルドアップ現象による制動フィーリングの悪化が抑制される。本発明の制動制御に於いては、回生実行量については、補正を行わないので、回生制動を優先的に実行してエネルギー効率を向上する回生/摩擦協調制御の利点を損なうものではなく、従って、本発明の制動制御装置は、特に、ハイブリッド自動車又は電気自動車の制動系に於いて有利に用いることができる。 As described above, according to the present invention, in a vehicle braking system in which regenerative / friction cooperative braking control is performed, deterioration of braking feeling due to a build-up phenomenon in a friction element of a friction braking device is suppressed. In the braking control according to the present invention, the regenerative execution amount is not corrected. Therefore, the advantage of the regenerative / friction cooperative control that preferentially executes the regenerative braking to improve the energy efficiency is not impaired. The braking control device of the present invention can be advantageously used particularly in a braking system of a hybrid vehicle or an electric vehicle.
ビルドアップ現象は、制動が摩擦制動のみにより行われる制動系に於いても発生するが、その場合、摩擦制動装置は、一度の制動操作に於いて作動されたままとなっているので、ビルドアップ現象が発生しても、発生制動力が突然に変化することはない。要求される加減速度又は車速に対して発生制動力に過不足があれば、要求加減速度から要求制動力又は制動装置への制御量の算出の際にそれらの値が継続的に従って滑らかに修正されるはずであり、従って、ビルドアップ現象が直ちに制動フィーリングの悪化につながることは少ないと考えられる。これに対して、回生制動と摩擦制動とが併用する場合であって、特に、回生制動が優先的に使用され、摩擦制動がその回生制動の補完として使用される場合には、摩擦制動は、一度の制動操作中に途中から又は間欠的に使用されることがある。その場合、摩擦制動の使用履歴はまちまちとなり、このことが、ビルドアップ現象の程度に差を生じて、制動力の制御を困難なものとしてしまい、既に述べた如き発生制動力の不安定な変動や制動フィーリングの悪化を生じ得る。本発明によれば、摩擦制動量の変化履歴として摩擦制動の開始から摩擦制動により吸収した制動エネルギーを参照して摩擦制動装置への制御量を調節することによって、摩擦制動作動毎に摩擦制動量の変化履歴がまちまちであることを補償するようになっているので、上記の如き、摩擦制動がその回生制動の補完として使用される場合の制動フィーリングの悪化が抑制されることとなる。 The build-up phenomenon occurs even in a braking system in which braking is performed only by friction braking. In this case, the friction braking device remains activated during a single braking operation. Even if the phenomenon occurs, the generated braking force does not change suddenly. If there is an excess or deficiency in the generated braking force with respect to the required acceleration / deceleration or vehicle speed, those values are smoothly and smoothly corrected when calculating the required braking force or the control amount to the braking device from the required acceleration / deceleration. Therefore, it is considered that the build-up phenomenon does not immediately lead to deterioration of the braking feeling. In contrast, when regenerative braking and friction braking are used in combination, particularly when regenerative braking is preferentially used and friction braking is used as a supplement to the regenerative braking, friction braking is: It may be used halfway or intermittently during a single braking operation. In that case, the history of friction braking use varies, and this creates a difference in the degree of build-up phenomenon, making it difficult to control the braking force, and causing unstable fluctuations in the generated braking force as described above. And deterioration of braking feeling can occur. According to the present invention, the friction braking amount is adjusted for each friction braking operation by adjusting the control amount to the friction braking device with reference to the braking energy absorbed by the friction braking from the start of the friction braking as the change history of the friction braking amount. As described above, the deterioration of the braking feeling when the friction braking is used as a supplement to the regenerative braking is suppressed.
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明より明らかになるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention.
装置の構成
図1(A)は、本発明の制動制御装置の好ましい実施形態が搭載されるハイブリッド車両の駆動系及び制動系を模式的に示したものである。同図を参照して、4気筒エンジンとして解図的に示された内燃機関10の出力軸(クランク軸)12は、遊星歯車装置等よりなる駆動力分配装置14を介して第一の電動発電機(MG1)16及び第二の電動発電機機(MG2)18と相互の間に回転動力を差動的に伝達するように連結されている。左右の車輪30及び32の回転駆動力の伝達は、内燃機関10の第二の電動発電機機(MG2)18の回転軸上に同軸に設けられた歯車20により、これと噛み合う歯車22、差動歯車装置24、左右の車軸26及び28を経て為される。また、電動発電機MG1及びMG2の電気回路はインバータ(I)34を介してバッテリ(B)36と接続されている。
Configuration of Device FIG. 1 (A), in which the drive system and a brake system of the hybrid vehicle in which the preferred embodiment of the brake control device is mounted of the present invention shown schematically. Referring to the figure, an output shaft (crankshaft) 12 of an
左右の車輪30及び32の制動は、各輪に備えられた摩擦制動装置(ホイールシリンダ40及び42のみ示されている。)に於いて選択的に発生される摩擦制動力と、内燃機関10、電動発電機MG1及びMG2の作動状態に応じてそれぞれの駆動系(従って、電動発電機MG1及びMG2が回生制動装置となる。)を経て選択的に発生される回生制動力とにより為される。ホイールシリンダ40、42には、電子制御装置38の制御下、運転者によるブレーキペダル46の踏込みに応答して作動されるマスタシリンダのマスタシリンダ圧に応じて又は種々の車両の運動制御に於いて要求される減速度又は制動力に対応して、オイルリザーバ、オイルポンプ、種々の弁等(図示せず)を含む油圧回路44からブレーキ圧が与えられる。車輪30及び32に於いて発生する摩擦制動力は、かかるブレーキ圧がホイールシリンダを伸長し、これにより、車輪の内側にて、図示していないブレーキパッド(摩擦要素)がブレーキシューに押し付けられることにより発生される。一方、回生制動力は、電子制御装置38の制御下、ブレーキペダル46の踏込み又は車両の運動制御の指令に応答して、電動発電機MG1及びMG2が各々の回転軸の回転エネルギーを吸収する発電機と作動するようインバータ34を設定することにより発生される。
The braking of the left and
電子制御装置38は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたCPU、ROM、RAM及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。また、電子制御装置38には、内燃機関10、主として発電機として作動する電動発電機MG1、バッテリ36、ブレーキペダル46よりそれらの作動状態に関する情報を与える信号が入力されると共に、車速その他の車両の作動状態に関する種々の信号Iが入力されるようになっている。本発明の制動制御装置の特徴的な構成及びその作動は、電子制御装置38に於いて実現される。
The
図1(B)は、電子制御装置38の本発明の制動制御に係る構成をブロック図の形式で示したものである。電子制御装置38は、その機能的構成の一部として、ハイブリッドシステム演算器とブレーキシステム演算器とを含んでいる。ハイブリッドシステム演算器は、バッテリ充電度、バッテリ温度、車速に関する情報に基づいて現在実行可能な回生実行量を算出し、更に、これを力の単位に換算した最大回生制動力を予測する。一方、ブレーキシステム演算器は、ブレーキペダル操作情報又は任意の車両の運動制御からの制御指令に基づいて、まず、車両の制動系全体で発生されるべき要求制動力を算出する(なお、要求制動力は、別の制動力制御装置等で算出されたものを取得するようになっていてもよい。)。そして、その要求制動力と前記の最大回生制動力との値から、所定のスキームに従った目標回生制動力とこれに対応するインバータ34への制御指令と、摩擦制動装置に於いて実現されるべき目標摩擦制動量を力の単位に換算した目標摩擦制動力及びこれに対応するホイールシリンダへ供給されるべき目標ブレーキ圧(摩擦制動装置の制御量)を決定する。そして、図示の如く、油圧回路44とインバータ34へ、それぞれ、対応する制御指令を送出して、各制動力を調節する。
FIG. 1B shows the configuration of the
上記の目標摩擦制動力からブレーキ圧を決定する際、更に、本発明の制動制御装置に於いては、以下に詳述される如く、摩擦制動中の摩擦要素のビルドアップ現象、即ち、摩擦制動量の変化の履歴に依存した摩擦要素の摩擦係数の変動を補償すべく、摩擦制動の作動開始時からの摩擦制動により吸収した制動エネルギーに応じて、実際にホイールシリンダへ与えられる目標ブレーキ圧の大きさの補正が行われる。かかる補正を行うために、ブレーキシステム演算器には、摩擦制動の作動開始時からの摩擦制動により吸収した制動エネルギーを関数として補正係数を与えるマップ若しくは換算表が記憶されており、必要に応じて、補正係数の値を引き出せるよう構成されている。また、前記の制動エネルギーは、当業者にとって任意の方法にて、ホイールシリンダへ与えられたブレーキ圧と車体速度又は車輪速度に基づいて摩擦制動量を演算又は推定し積算することにより得られてよい。或いは、摩擦制動により吸収した制動エネルギーは、摩擦要素に蓄積した内部エネルギーの増分に対応としていると考えられるので、摩擦要素の温度の変化量を指標として参照されてもよい。摩擦要素の温度は、摩擦要素に適当な温度センサを設けて実測されてよい。その場合には、更に、摩擦要素の温度検出値がブレーキシステム演算器へ入力される。 When determining the brake pressure from the target friction braking force, the braking control device of the present invention further builds up the friction element during friction braking, that is, friction braking, as will be described in detail below. In order to compensate for the variation of the friction coefficient of the friction element depending on the history of the change in the amount, the target brake pressure actually applied to the wheel cylinder according to the braking energy absorbed by the friction braking from the start of the friction braking operation. Size correction is performed. In order to perform such correction, the brake system calculator stores a map or conversion table that gives a correction coefficient as a function of braking energy absorbed by friction braking from the start of friction braking operation. The correction coefficient value can be derived. Further, the braking energy may be obtained by calculating or estimating the friction braking amount based on the brake pressure applied to the wheel cylinder and the vehicle body speed or the wheel speed by any method for those skilled in the art. . Alternatively, since the braking energy absorbed by friction braking is considered to correspond to the increment of internal energy accumulated in the friction element, the amount of change in the temperature of the friction element may be referred to as an index. The temperature of the friction element may be measured by providing an appropriate temperature sensor for the friction element. In that case, the detected temperature value of the friction element is further input to the brake system calculator.
摩擦制動装置の制御量の補正
図2(A)は、典型的なブレーキパッド(摩擦要素)についての摩擦制動中の摩擦制動により吸収した制動エネルギーの指標として、パッドの温度差分を採用した場合の摩擦係数の変化を示している。同図から理解されるように、ブレーキパッドの摩擦係数は、摩擦制動中、摩擦制動により吸収した制動エネルギーとともに変動する(ビルドアップ現象)。本発明の制動制御装置に於いては、かかる摩擦係数の変動を補償し、要求制動力と回生制動量とに基づいて決定される目標摩擦制動量が車輪上にて達成されるよう、目標摩擦制動力から、ブレーキパッドの摩擦係数の所定の基準値を用いて算出された目標ブレーキ圧(摩擦制動装置の制御量)に、図2(B)に例示されている如き補正係数を乗ずることにより、目標ブレーキ圧が補正される。図示の如く、補正係数は、摩擦制動により吸収した制動エネルギー又はパッドの温度変化分に対する摩擦係数の変化とは、逆相に変化し、これにより、摩擦係数の変動を補償する。
Correction of control amount of friction braking device FIG. 2A shows a case where the temperature difference of the pad is adopted as an index of braking energy absorbed by friction braking during friction braking for a typical brake pad (friction element). The change in the coefficient of friction is shown. As understood from the figure, the friction coefficient of the brake pad fluctuates with the braking energy absorbed by the friction braking during the friction braking (build-up phenomenon). In the braking control device of the present invention, the target friction is compensated for such a variation in the friction coefficient so that the target friction braking amount determined based on the required braking force and the regenerative braking amount is achieved on the wheel. By multiplying the target brake pressure (control amount of the friction braking device) calculated from the braking force by using a predetermined reference value of the friction coefficient of the brake pad by a correction coefficient as illustrated in FIG. The target brake pressure is corrected. As shown in the figure, the correction coefficient changes in a phase opposite to the change of the friction coefficient with respect to the braking energy absorbed by the friction braking or the temperature change of the pad, thereby compensating for the fluctuation of the friction coefficient.
図3(A)は、本発明の制動制御装置により、回生制動と摩擦制動とを協調させて、或る要求制動力を発生する場合の発生制動力、ブレーキ圧及びブレーキ圧の補正量(補正係数による補正演算前後の目標ブレーキ圧の差分)の時間変化の例を示したものである。図3(A)上段及び中段を参照して、或る要求制動力の発生が指示されると、制動の開始t0から所定の期間(t1まで)に於いては、先ず、ブレーキ圧が上昇され摩擦制動のみが実行される。時間がt1に達すると、回生制動が作動を開始し、これと共に摩擦制動を低減する摩擦制動から回生制動へのすり替えが実行される。図示の例では、要求制動力の大きさが回生制動のみにより達成されるので、回生制動力が要求制動力に達すると(時点t2)摩擦制動は一旦停止され、回生制動のみが作動することとなる。しかしながら、制動により車速が所定値以下となると(時点t3)、回生制動力は漸減され停止するよう制御され、これとともに再び摩擦制動の作動が開始されて、回生制動から摩擦制動へのすり替えが実行される。 FIG. 3A shows a generated braking force, a braking pressure, and a correction amount of a braking pressure (correction) when a certain required braking force is generated by coordinating regenerative braking and friction braking with the braking control device of the present invention. It shows an example of the change over time of the difference in target brake pressure before and after correction calculation by a coefficient. Referring to the upper and middle stages of FIG. 3 (A), when the generation of a certain required braking force is instructed, the braking pressure is first increased during a predetermined period (from t1) to t1. Only friction braking is performed. When the time reaches t1, regenerative braking starts to be activated, and at the same time, switching from friction braking to regenerative braking that reduces friction braking is performed. In the illustrated example, since the magnitude of the required braking force is achieved only by regenerative braking, when the regenerative braking force reaches the required braking force (time t2), the friction braking is temporarily stopped and only the regenerative braking is activated. Become. However, when the vehicle speed is reduced to a predetermined value or less by braking (time point t3), the regenerative braking force is gradually reduced and controlled to stop, and at the same time, the friction braking operation is started again, and the switching from regenerative braking to friction braking is executed. Is done.
かかる一連の制動動作中、回生制動又は摩擦制動のいずれが動作している場合に於いても発生制動力は、要求制動力に一致していることが望まれる。しかしながら、図中、点線にて示されている如く、摩擦制動が実行されている期間は、ブレーキパッドの摩擦係数が摩擦制動作動中にビルドアップ現象により変動し、摩擦制動量が変動するので、これにより車両に発生する制動力が要求制動力に一致しないこととなる。そこで、目標摩擦制動力から直接求められた摩擦制動装置の制御量に、図2(B)に例示されている如き補正係数を乗じることにより補正された制御量を油圧回路へ送出して、発生制動力が要求制動力に一致するよう、図3(A)下段の如くブレーキ圧の補正が実行される。 During the series of braking operations, it is desirable that the generated braking force be equal to the required braking force when either regenerative braking or friction braking is operating. However, as shown by the dotted line in the figure, during the period in which friction braking is being performed, the friction coefficient of the brake pad varies due to the build-up phenomenon during the friction braking operation, and the amount of friction braking varies. As a result, the braking force generated in the vehicle does not match the required braking force. Therefore, the control amount corrected by multiplying the control amount of the friction braking device directly obtained from the target friction braking force by the correction coefficient as illustrated in FIG. The brake pressure is corrected as shown in the lower part of FIG. 3A so that the braking force matches the required braking force.
図3(A)の例に於いて、ブレーキ圧の補正は、回生制動のみが作動した後、摩擦制動へのすり替えが実行されるとき以降のみ、実行されてもよい。重要なことは、回生制動のみが実行されたときには、摩擦制動は一旦停止されることとなるので、補正係数の算出に於いて、摩擦制動が停止される以前の制動エネルギーの蓄積分は考慮されないということである。 In the example of FIG. 3 (A), the correction of the brake pressure may be performed only after switching to friction braking is performed after only regenerative braking is activated. The important thing is that when only regenerative braking is executed, friction braking is temporarily stopped. Therefore, in the calculation of the correction coefficient, the accumulated amount of braking energy before the friction braking is stopped is not taken into consideration. That's what it means.
図3(B)は、本発明の制動制御装置による、或る要求制動力を発生する場合の発生制動力、ブレーキ圧及びブレーキ圧の補正量の時間変化の別の例を示したものである。同図の上段及び中段に記載されている如く、回生制動を可能な最大限に実行させても要求制動力が達成されない場合には、摩擦制動は、回生制動の動作中も要求制動力と回生制動力との差を補償する態様にて動作される。この例の場合、摩擦制動が制動の開始から作動され続けているので、作動開始からの摩擦制動により吸収した制動エネルギーは、増大され続け、これに対応してブレーキ圧の補正量が変化する(図3(B)下段)。ブレーキ圧の補正を回生制動から摩擦制動へのすり替え後にのみ行う制御態様に於いても、補正係数は、摩擦制動開始後からブレーキパッドに蓄積するエネルギーにより決定される。従って、かかる制御態様に於いて、摩擦制動が回生制動の開始後停止されない場合は、補正量は、回生制動の開始前から停止後までの全ての蓄積エネルギーが考慮されて決定された値である(図3(B)下段の一点鎖線)。 FIG. 3B shows another example of the time change of the generated braking force, the brake pressure, and the correction amount of the brake pressure when a certain required braking force is generated by the braking control device of the present invention. . If the required braking force is not achieved even when the regenerative braking is performed to the maximum extent possible as described in the upper and middle stages of the figure, the friction braking is performed with the required braking force and the regenerative braking even during the regenerative braking operation. It is operated in a manner that compensates for the difference from the braking force. In the case of this example, since the friction braking is continuously operated from the start of the braking, the braking energy absorbed by the friction braking from the start of the operation is continuously increased, and the amount of correction of the brake pressure is changed correspondingly (( FIG. 3 (B) bottom). Even in the control mode in which the correction of the brake pressure is performed only after switching from regenerative braking to friction braking, the correction coefficient is determined by the energy accumulated in the brake pad after the start of friction braking. Therefore, in such a control mode, when the friction braking is not stopped after the start of the regenerative braking, the correction amount is a value determined in consideration of all accumulated energy from before the start of the regenerative braking to after the stop. (FIG. 3 (B) lower dashed line).
装置の作動
図4は、本発明の制動制御装置のブレーキシステム演算器に於けるビルドアップ現象を補償するための補正する制御プロセスをフローチャートの形式で表したものである。図4の制御プロセスは、車両の運転中、所定の周期にて繰り返される。制御に於いて必要な各種パラメータは、適時読み込まれる。なお、以下の説明に於いては、回生実行量(回生制動量)と摩擦制動量とは、それぞれの量を車速又は車輪速で除して力の単位に換算した回生制動力、摩擦制動力を用いて説明されるが、当業者にとって、回生実行量と摩擦制動量とを用いても同様の説明が可能であることは理解されるべきである。
Operation Figure 4 of the device is a representation of a control process of correction to compensate for at buildup phenomenon braking system computing unit of the brake control apparatus of the present invention in the form of a flow chart. The control process of FIG. 4 is repeated at a predetermined cycle during the driving of the vehicle. Various parameters necessary for control are read in a timely manner. In the following description, the regenerative execution amount (regenerative braking amount) and the friction braking amount are the regenerative braking force and the friction braking force obtained by dividing the respective amounts by the vehicle speed or the wheel speed and converting them into units of force. However, it should be understood by those skilled in the art that the same explanation can be made using the regeneration execution amount and the friction braking amount.
制御がスタートされると、まず、制動要求の有無が判定され(ステップ10)、制動要求があったときは、ブレーキペダル操作情報又は任意の車両の運動制御からの制御指令に基づいて、まず、車両の制動系全体で発生されるべき要求制動力を算出する(ステップ20)。なお、既に述べた如く、要求制動力は、別の制御装置の算出した値を取得するようになっていてよい。次いで、その要求制動力とハイブリッドシステム演算器から与えられる最大回生制動力との値から、目標回生制動力と目標摩擦制動力の値が算出される(ステップ30)。 When the control is started, first, it is determined whether or not there is a braking request (step 10), and when there is a braking request, based on the control instruction from the brake pedal operation information or the motion control of any vehicle, A required braking force to be generated in the entire braking system of the vehicle is calculated (step 20). As already described, the required braking force may be obtained by a value calculated by another control device. Next, values of the target regenerative braking force and the target friction braking force are calculated from the values of the required braking force and the maximum regenerative braking force given from the hybrid system computing unit (step 30).
目標回生制動力と目標摩擦制動力の値の算出に於いて、摩擦制動は、回生制動の補完として利用されるので、まず、目標回生制動力が所定のスキームに従って設定され、目標摩擦制動力は、
目標摩擦制動力=要求制動力−目標回生制動力
により決定される。制動の初期に於いては、回生制動は実行しないので、目標回生制動力=0と設定され、従って、
目標摩擦制動力=要求制動力
となる。制御サイクルが繰り返され、所定の条件が成立した際に、目標回生制動力>0となり、
要求制動力≦最大回生制動力
となったときには、
目標回生制動力=要求制動力
と設定されるので、目標摩擦制動力=0となり、この場合には、摩擦制動装置の作動が停止される。また、回生制動中に所定の条件が成立すると、例えば、車速が所定値以下になると、回生制動が停止されるべく漸減されるとともに、
要求制動力=回生制動力+目標摩擦制動力
を満たすべく、摩擦制動装置が停止中であれば、作動が開始され、或いは、既に作動中であれば、目標摩擦制動力が増大させられることとなる。かくして、目標摩擦制動力が算出されると、ブレーキパッドの摩擦係数の所定の基準値を用いて、目標ブレーキ圧が算出される(ステップ40)。
In calculating the values of the target regenerative braking force and the target friction braking force, friction braking is used as a supplement to regenerative braking. Therefore, first, the target regenerative braking force is set according to a predetermined scheme, and the target friction braking force is ,
Target friction braking force = required braking force−target regenerative braking force. In the initial stage of braking, since regenerative braking is not executed, the target regenerative braking force is set to 0.
Target friction braking force = required braking force. When the control cycle is repeated and a predetermined condition is satisfied, the target regenerative braking force> 0,
When the required braking force ≤ maximum regenerative braking force,
Since the target regenerative braking force = required braking force is set, the target friction braking force = 0, and in this case, the operation of the friction braking device is stopped. Further, when a predetermined condition is established during regenerative braking, for example, when the vehicle speed becomes a predetermined value or less, the regenerative braking is gradually reduced to be stopped,
In order to satisfy the required braking force = regenerative braking force + target friction braking force, the operation is started if the friction braking device is stopped, or the target friction braking force is increased if the friction braking device is already operating. Become. Thus, when the target friction braking force is calculated, the target brake pressure is calculated using a predetermined reference value of the friction coefficient of the brake pad (step 40).
かくして、目標摩擦制動力又は目標ブレーキ圧が0でない場合(ステップ50)には、摩擦制動の開始時から摩擦制動により吸収された制動エネルギーが見積もられる(ステップ60)。摩擦制動の開始時から摩擦制動により吸収された制動エネルギーは、例えば、車速と摩擦制動装置で発生させた摩擦力とから推定した摩擦制動量を積算するなどの種々の方法で見積もられてよいが、例えば、制動エネルギーの指標としてブレーキパッドの温度の差分を用いる場合には、摩擦制動の開始時のブレーキパッドの温度と現在のブレーキパッドの温度との差分が算出される。摩擦制動の開始時のブレーキパッドの温度は、制動要求がなかった場合又は目標摩擦制動力若しくは目標ブレーキ圧=0の場合のサイクルに於いて常時最新のブレーキパッドの温度Tsを記録しておくことにより取得される(後述のステップ15又は55)。目標摩擦制動力又は目標ブレーキ圧が0でなくなった場合に、ステップ60に於いて、直前のサイクルのステップ15又は55にて記録された温度Tsが摩擦制動の開始時のブレーキパッドの温度として参照される。かくして、摩擦制動の開始時から摩擦制動により吸収した制動エネルギー又はブレーキパッドの温度の差分が算出されると、図2(B)に例示されている如きマップから補正係数を取得し(ステップ70)、目標ブレーキ圧は、
目標ブレーキ圧(補正後)=目標ブレーキ圧(補正前)×(補正係数)
により補正され(ステップ80)、ホイールシリンダにて補正後の目標ブレーキ圧を発生させるべく、油圧回路へ制御指令が送出される(ステップ90)。
Thus, when the target friction braking force or the target brake pressure is not 0 (step 50), the braking energy absorbed by the friction braking from the start of the friction braking is estimated (step 60). The braking energy absorbed by the friction braking from the start of the friction braking may be estimated by various methods such as integrating the amount of friction braking estimated from the vehicle speed and the friction force generated by the friction braking device, for example. However, for example, when the difference in brake pad temperature is used as an index of braking energy, the difference between the brake pad temperature at the start of friction braking and the current brake pad temperature is calculated. The brake pad temperature at the start of friction braking should always record the latest brake pad temperature Ts in the cycle when there is no braking request or when the target friction braking force or target brake pressure = 0. (Step 15 or 55 described later). When the target friction braking force or the target brake pressure is no longer 0, in step 60, the temperature Ts recorded in step 15 or 55 of the immediately preceding cycle is referred to as the brake pad temperature at the start of friction braking. Is done. Thus, when the difference between the braking energy absorbed by the friction braking or the temperature of the brake pad from the start of the friction braking is calculated, the correction coefficient is obtained from the map illustrated in FIG. 2B (step 70). The target brake pressure is
Target brake pressure (after correction) = Target brake pressure (before correction) x (Correction coefficient)
(Step 80), and a control command is sent to the hydraulic circuit to generate a corrected target brake pressure in the wheel cylinder (step 90).
ステップ10で制動要求が無い場合には、制動装置は作動されないが、上記の目標ブレーキ圧の補正のために、サイクル毎に最新のブレーキパッドの温度Tsを取得し、保存するようになっていてよい(ステップ15)。また、ステップ50に於いて、目標摩擦制動力若しくは目標ブレーキ圧=0のときには、摩擦制動は実行されず、従って、回生制動のみが作動されるが、上記の目標ブレーキ圧の補正のために、サイクル毎に最新のブレーキパッドの温度Tsを取得し、保存するようになっていてよい(ステップ55)。摩擦制動量の推定値を積算して摩擦制動により吸収した制動エネルギーを算出する場合には、ステップ15及び55に於いて、その積算値がリセットされる。
If there is no braking request in
上記の制御処理に於いて、摩擦制動装置への制御量の補正を回生制動から摩擦制動へのすり替え時のみに行う場合には、ステップ60の次に、回生制動停止処理、即ち、回生制動の漸減処理の実行の開始後か否かを判断するステップ65が挿入されてよい(図4中、破線に示されている。)。回生制動の漸減処理が実行の開始後でなければ、ステップ70、80は、バイパスされ、上記の補正をせずに目標ブレーキ圧を達成するための制御指令が油圧回路に送出される。一方、回生制動の漸減処理が実行の開始後であれば、上記の如く、目標ブレーキ圧は、補正をされて制御指令として送出される。理解されるべきことは、回生制動停止処理の開始後でない場合、目標摩擦制動力又は目標ブレーキ圧が0にならない限り、補正係数を算出されるための摩擦制動開始時のブレーキパッドの温度Tsの更新又は摩擦制動開始時からの摩擦制動量の積算のリセットがなされず、従って、回生制動停止処理の開始後に目標ブレーキ圧の補正をする際には、そのとき作動されていた摩擦制動の開始時からの吸収した制動エネルギーに基づいて補正係数が決定されるということである。 In the above control processing, when the control amount correction to the friction braking device is performed only at the time of switching from regenerative braking to friction braking, after step 60, regenerative braking stop processing, that is, regenerative braking is performed. A step 65 for determining whether or not the execution of the gradual reduction process is started may be inserted (indicated by a broken line in FIG. 4). If the regenerative braking gradual reduction process is not after the start of execution, steps 70 and 80 are bypassed, and a control command for achieving the target brake pressure without sending the above correction is sent to the hydraulic circuit. On the other hand, if the regenerative braking gradually decreasing process is started, the target brake pressure is corrected and sent as a control command as described above. It should be understood that if not after the start of the regenerative braking stop process, unless the target friction braking force or the target brake pressure becomes zero, the brake pad temperature Ts at the start of friction braking for calculating the correction coefficient is calculated. Therefore, when the target brake pressure is corrected after the start of the regenerative braking stop process, the friction braking amount accumulated from the start of the renewal braking or friction braking is not reset. That is, the correction coefficient is determined based on the absorbed braking energy.
かくして、摩擦制動装置への制御量が、摩擦制動の開始時からの吸収した制動エネルギーの関数として得られる補正係数を用いて補正され、これにより、摩擦係数の変動分が補償される。従って、実際に摩擦装置で発生される摩擦制動力が目標摩擦制動力へ一致するよう修正され、現に車輪上で実現される摩擦制動量が目標摩擦制動量に一致するよう制御されることにより、車両全体での制動量が要求制動力に適合し、摩擦制動量の予期しない変動が抑制されるので、制動力の不安定な変動が抑制されることとなる。 Thus, the control amount to the friction braking device is corrected by using the correction coefficient obtained as a function of the absorbed braking energy from the start of friction braking, thereby compensating for the variation of the friction coefficient. Therefore, the friction braking force actually generated by the friction device is corrected to match the target friction braking force, and the friction braking amount actually realized on the wheel is controlled to match the target friction braking amount. Since the braking amount of the entire vehicle is adapted to the required braking force and the unexpected variation of the friction braking amount is suppressed, the unstable variation of the braking force is suppressed.
以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態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。 While the present invention has been described in detail with respect to one embodiment thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made within the scope of the present invention.
10…内燃機関
12…内燃機関の出力軸(クランク軸)
14…駆動力分配装置
16…第一の電動発電機(MG1)
18…第二の電動発電機機(MG2)
20,22…歯車
24…差動歯車装置
26,28…車軸
30,32…車輪
34…インバータ
36…バッテリ
38…電子制御装置
40,42…摩擦制動装置(ホイールシリンダ)
44…油圧回路
46…ブレーキペダル
DESCRIPTION OF
14 ... Driving
18 ... Second motor generator (MG2)
20, 22 ...
44 ...
Claims (5)
2. The braking control device according to claim 1, wherein the correction of the control amount of the friction braking device compensates for a change in a friction coefficient that is a function of braking energy absorbed by the friction braking from the start of operation of the friction braking device. A device characterized by being made.
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