JP5370594B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両の車輪に付与される制動力を制御するブレーキ制御装置に関する。
従来、車両の車輪に付与される制動力を制御するブレーキ制御装置として様々な構成のものが提案されている。例えば特許文献1には、状況に応じて4輪のホイールシリンダにおける液圧制御の自由度を高め、制動力を制御するブレーキ制御装置が記載されている。この装置においては、動力を用いて作動液による蓄圧が可能な動力液圧源と、運転者のブレーキ操作量に応じて作動液を加圧するマニュアル液圧源が含まれ、それぞれの液圧源によりホイールシリンダの液圧が制御できるようにされている。動力液圧源には、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の制御を共通で行う液圧経路が接続され通常制御時に4輪のホイールシリンダーを加圧する制御を行っている。このブレーキ制御装置は、回生制動力を利用することにより車両の燃費性能を向上させる回生協調ブレーキ制御装置である。
また、特許文献2には、動力液圧源とマニュアル液圧源を有する制動制御装置が開示されている。この装置はマニュアル液圧源に前輪用の液圧流路と後輪用の液圧流路が接続され、マニュアル液圧源により前輪のみまたは後輪のみによる制動制御を可能にしている。
ところで、近年の車両は乗り心地を重視する傾向があり、制動時において運転者の技量や癖に拘わらずスムーズな制動が実行できる液圧回路の設計が要望されている。この要望に対して従来のブレーキ制御装置の場合、ブレーキペダルの操作に拘わらず制動力の詳細な増減制御が行えるように、液圧源からの液圧を増圧調整する増圧用リニア制御弁と減圧調整する減圧用リニア制御弁が設けられていた。また、特許文献1の回生協調ブレーキ制御装置の場合、運転者が要求する要求制動力をホイールシリンダの作動により発生する摩擦制動力と、回生により発生する回生制動力で所定の分配比率で分配して車両を制動させるようにしている。しかし、回生により発生する回生制動力は車両の走行状態やバッテリの充電状態などにより常時変化するため、運転者が要求する要求制動力を確保しようとする場合、やはりブレーキペダルの操作に拘わらず摩擦制動力の詳細な増減制御が必要になる。つまり、増圧用リニア制御弁と減圧用リニア制御弁が必要であった。
上述した乗り心地の向上や燃費性能の向上と共に、低コスト化も強く要求されているのが現状である。そのため、乗り心地や燃費性能の向上およびブレーキ性能や信頼性の確保を行いながらシステムのシンプル化が望まれている。例えば、液圧回路においては多数の液圧弁が利用されているが、この液圧弁の数を低減できれば、コスト削減に大きく寄与できると考えられる。
そこで、本発明は、乗り心地や燃費性能の向上およびブレーキ性能や信頼性の確保を行いながらシステムのシンプル化が可能でコスト低減に寄与できるブレーキ制御装置を提供することを目的とする。
本発明のある態様のブレーキ制御装置は、車両の各車輪にそれぞれ設けられるホイールシリンダに作動液を供給して摩擦部材を車輪に押し付けることで摩擦制動力を発生させる摩擦制動手段と、車輪を駆動する回転電機への電力回生によって回生制動力を発生させる回生制動手段と、液圧源から各車輪のホイールシリンダ側に供給する作動液圧を調整する液圧制御弁と、運転者から要求される要求制動力の全てを回生制動力で賄う回生制御を実行すると共に、所定の条件が成立した場合に前記液圧制御弁により前記作動液圧を増圧調整して前記回生制動力に代えて摩擦制動力で前記要求制動力を賄うすり替え制御を実行する制御手段と、を備える。
摩擦制動手段は、例えばディスクブレーキ装置やドラムブレーキ装置とすることができる。また、回生制動手段は、ハブリッド車や電気自動車における車輪の駆動源となるモータを走行中に回転している車輪で回転させることで発生する負荷を利用した回生ブレーキとすることができる。液圧源は、収容された作動液を運転者のブレーキ操作量に応じて増減圧するマニュアル液圧源としてのマスタシリンダユニットやブレーキ操作から独立した動力を用いて作動液による蓄圧が可能な動力液圧源となるアキュムレータとしてもよい。液圧制御弁は、弁の開作動により液圧源からの液圧を増圧調整すると共に、全開時には液圧源とホイールシリンダ側との間で作動液の移動が可能な調整弁としてもよい。すり替え制御は、回生制動力を減少させつつ、その減少分を摩擦制動力で補填するクロスフェード制御とすることができる。なお、摩擦制動力は液圧源の液圧を別途制御することで調整できる。例えば、運転者のブレーキペダルの操作量に応じて変化させることが可能で、制動が不要になった場合には、ブレーキペダルの踏み込みを戻すことで減圧できる。
この態様によれば、要求制動力の全てを回生制動力で賄う。回生制御中に要求制動力が変化する場合は、回生エネルギの吸収率を変化させることで要求制動力の変動に追従するようにしてもよい。また、制動時に所定の条件が成立した場合に、すり替え制御を実行する場合は、減少させる回生制動力を液圧制御弁による増圧調整で摩擦制動力にすり替える。したがって、液圧制御弁により液圧調整を行うのはすり替え制御のときとなる。また液圧調整のときの液圧制御弁の制御はもっぱら増圧制御となるので、回生制動力の制御と増圧用の液圧制御弁の制御のみで要求制動力に対応する制動力を従来と同様に発生させることができる。その結果、全ての要求制動力を回生制動で賄うことによる燃費性能の向上ができる。またすり替え制御時の回生制動と摩擦制動の滑らかなすり替えによる乗り心地の向上が可能になる。また、最終的には摩擦制動力による制動にシフトすることでブレーキ性能や信頼性の確保が可能になる。そして、それらの制御は回生制動と液圧の増圧制御で実現できるのでシステムのシンプル化ができる。
また、前記制御手段は、前記車両の速度が所定速度未満になった場合にすり替え制御を実行するようにしてもよい。すり替え制御を実行する場合、回生制動力を徐々に減少させる一方、摩擦制動力を徐々に増加させることで滑らかに回生制動力の使用から摩擦制動力の使用にシフトすることが可能になり制動力の切替ショックが抑制できて乗り心地の維持、向上ができる。つまり、回生エネルギの回収が可能で十分な回生制動力が得られる速度がある間にすり替え制御を開始することで安定した回生制動力の減少制御が可能になり、摩擦制動力の増加制御とのバランスがとりやすく要求制動力の維持が容易になる。その結果、制動力の変動が少なく乗り心地の維持、向上ができる。また、停止時には摩擦制動力による制動制御にシフトしているので、ブレーキ性能や信頼性の確保が確実に実施できる。
また、前記制御手段は、前記回生制御中に前記要求制動力が前記回生制動手段で発生できる回生可能制動力を超えた場合に前記すり替え制御を実行するようにしてもよい。運転者の要求する要求制動力はその要求中に増変動する場合がある。また、回生制御中の充電状態や車速状態によって回生エネルギの回収率が制限される場合がある。その結果、要求制動力が回生可能制動力を超えてしまう場合もある。その場合は、回生制動力から摩擦制動力へのすり替えを行うことにより、要求制動力を満たす制動力を摩擦制動力の増調整により確保しつつ、発生できる回生制動力の範囲内ですり替え制御をスムーズに実行できる。この場合、回生制御が十分にできるうちにすり替え制御を開始することで制動力の急変動による制動ショックを抑制して乗り心地の維持、向上に寄与できる。
また、前記制御手段は、前記要求制動力が前記回生制動手段で発生できる回生可能制動力以下の場合は前記回生制御を実行し、前記要求制動力が前記回生可能制動力を超える場合、前記回生制動手段を作動させずに前記摩擦制動手段を作動させて摩擦制動力により全ての前記要求制動力を賄うようにしてもよい。制動開始の段階で、要求制動力が回生制動手段で発生できる回生可能制動力の範囲である場合のみ回生制御を実行し、制動開始段階で要求制動力が回生可能制動力を超える場合には、始めから要求制動力を摩擦制動力により賄う。この場合も、摩擦制動力の減圧制御は必要なく、増圧用の液圧制御弁の制御のみで要求制動力に対応する制動力を発生させることができる。
また、前記制御手段は、車両の走行中に前記運転者のブレーキ操作前に少なくとも車速と回生充電器の充電量と前記回生充電器の温度に基づく前記回生可能制動力を取得してもよい。回生可能制動力を所定値として定めると、様々な場合を想定して大きめの安全率を回生可能制動力に考慮する必要が生じて、設定する回生可能制動力を実際に得られる回生制動力より少なく設定する必要が生じる。一方、ブレーキ操作前の走行中の状況に応じて回生可能制動を取得することにより、考慮する安全率の幅を縮小できる。その結果、回生エネルギの回収率が向上可能となり燃費性能が向上できる。なお、回生可能制動力は、車速や充電量、温度等をパラメータとして演算することにより取得してもよいし、車速や充電量、温度等をパラメータとするマップ等を参照して取得してもよい。
また、前記制御手段は、前記回生制御中に前記回生可能制動力の再取得を行うようにしてもよい。この場合、実際の回生制御中に取得可能な車速や充電量、温度等のパラメータに基づき回生可能制動力が取得できるので、考慮する安全率の幅をさらに縮小できる。その結果、回生エネルギの回収率がさらに向上可能となり、燃費性能が向上できる。
また、前記制御手段は、前記すり替え制御を実行する場合、前記回生制動力の減少率に対応した増加率で前記摩擦制動力を増加させて前記要求制動力を維持するようにしてもよい。この態様によれば、すり替え制御時の制動力の変動を抑制し、回生制動から摩擦制動に違和感なくすり替えられる。
また、前記液圧制御弁は、前記運転者のブレーキ操作から独立した動力を用いて作動液による蓄圧が可能な動力液圧源からの圧力を前記ホイールシリンダ側に調整して供給する液圧制御手段と、収容された作動液を運転者のブレーキ操作量に応じて増減圧するマニュアル液圧源と前記ホイールシリンダ側との経路の接離を行う経路接続手段とを含んでもよい。例えば動力液圧源の蓄圧した液圧をマニュアル液圧源のレギュレータに供給し、このレギュレータを介してホイールシリンダ側に液圧を供給する場合、液圧制御手段と経路接続手段は1つのリニア制御弁で構成できる。また、例えば動力液圧源の蓄圧した液圧を直接ホイールシリンダ側に提供する場合は、液圧制御手段をリニア制御弁で構成し、マニュアル液圧源と前記ホイールシリンダ側との経路の接離を行う経路接続手段は、シンプルな開閉弁で構成することができる。この態様によれば、液圧回路の構成に応じて弁構成を選択可能となり、設計の自由度が高まる。また、いずれの場合も摩擦制動力の減圧制御は不要となり減圧制御用の部品の削減や制御の削減が可能になりコスト低減に寄与できる。
本発明によれば、乗り心地の向上や燃費性能の向上およびブレーキ性能の確保や信頼性の確保を行いながらシステムのシンプル化が可能でコスト低減に寄与できるブレーキ制御装置が提供できる。
本発明の一実施形態におけるブレーキ制御装置は、各車輪に液圧を供給する液圧供給源としてマニュアル液圧源と動力液圧源を有する。このブレーキ制御装置のマニュアル液圧源は、例えば左前輪と右後輪のホイールシリンダに作動液を供給する第1流路と右前輪と左後輪のホイールシリンダに作動液を供給する第2流路が接続された、いわゆる「X配管」タイプの液圧アクチュエータに接続されている。このようにマニュアル液圧源からの2系統の配管を「X配管」とすることで、第1流路と第2流路のいずれか一方の流路に液漏れ等のフェールが生じた場合、他方の流路により前輪の一方のブレーキ装置およびそれの対角に位置する後輪のブレーキ装置による制動が可能となる。
その結果、2系統のうちいずれの経路にフェールが生じても前輪側のブレーキ装置および後輪側のブレーキ装置がそれぞれ使用可能となり、前輪用と後輪用とで異なる制動性能のブレーキ装置を用いている場合でも、2系統のいずれでも同様な制動力が得られる。例えば、車両重量配分に対応して前輪側より後輪側のブレーキ装置を制動性能の小さいものが利用可能となり、ブレーキ装置の小型化低コスト化に寄与できる。
図1は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置が適用された車両を示す概略構成図である。同図に示される車両1は、いわゆるハイブリッド車両として構成されており、エンジン2と、エンジン2の出力軸であるクランクシャフトに接続された3軸式の動力分割機構3と、動力分割機構3に接続された発電可能なモータジェネレータ4と、変速機5を介して動力分割機構3に接続された電動モータ6と、車両1の駆動系全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「ハイブリッドECU」といい、電子制御ユニットは、すべて「ECU」と称する。)7とを備える。変速機5には、ドライブシャフト8を介して車両1の駆動輪たる右前輪9FRおよび左前輪9FLが連結される。
エンジン2は、例えばガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を用いて運転される内燃機関であり、エンジンECU13により制御される。エンジンECU13は、ハイブリッドECU7と通信可能であり、ハイブリッドECU7からの制御信号や、エンジン2の作動状態を検出する各種センサからの信号に基づいてエンジン2の燃料噴射制御や点火制御、吸気制御等を実行する。また、エンジンECU13は、必要に応じてエンジン2の作動状態に関する情報をハイブリッドECU7に与える。
動力分割機構3は、変速機5を介して電動モータ6の出力を左右の前輪9FR,9FLに伝達する役割と、エンジン2の出力をモータジェネレータ4と変速機5とに振り分ける役割と、電動モータ6やエンジン2の回転速度を減速あるいは増速する役割とを果たす。モータジェネレータ4と電動モータ6とは、それぞれインバータを含む電力変換装置11を介して回生充電器として機能するバッテリ12に接続されており、電力変換装置11には、モータECU14が接続されている。バッテリ12としては、例えばニッケル水素蓄電池などの蓄電池を用いることができる。モータECU14も、ハイブリッドECU7と通信可能であり、ハイブリッドECU7からの制御信号等に基づいて電力変換装置11を介してモータジェネレータ4および電動モータ6を制御する。なお、上述のハイブリッドECU7やエンジンECU13、モータECU14は、何れもCPUを含むマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に各種プログラムを記憶するROM、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。
ハイブリッドECU7やモータECU14による制御のもと、電力変換装置11を介してバッテリ12から電力を電動モータ6に供給することにより、電動モータ6の出力により左右の前輪9FR,9FLを駆動することができる。また、エンジン効率のよい運転領域では、車両1はエンジン2によって駆動される。この際、動力分割機構3を介してエンジン2の出力の一部をモータジェネレータ4に伝えることにより、モータジェネレータ4が発生する電力を用いて、電動モータ6を駆動したり、電力変換装置11を介してバッテリ12を充電したりすることが可能となる。
また、車両1を制動する際には、ハイブリッドECU7やモータECU14による制御のもと、前輪9FR,9FLから伝わる動力によって電動モータ6が回転させられ、電動モータ6が発電機として作動させられる。すなわち、電動モータ6、電力変換装置11、ハイブリッドECU7およびモータECU14等は、車両1の運動エネルギを電気エネルギに回生することによって左右の前輪9FR,9FLに制動力を付与する回生ブレーキユニット10として機能する。
一実施形態に係るブレーキ制御装置においては、主として回生制動力を用いた制動により要求される制動力を発生させている。また、特定の条件が成立した場合には、回生制動力と摩擦制動力とを併用するブレーキ回生協調制御を実行するか、摩擦制動力のみを実行するかを決定することにより要求される制動力を発生させる。回生制動力は、車輪を駆動させるための電動機を、走行中の車輪の回転トルクを入力とする発電機として作動させることにより車輪に付与される制動力である。このとき車両の運動エネルギは電気エネルギに変換され、電気エネルギは、電動機からインバータ等を含む電力変換装置を介してバッテリ12に蓄積される。蓄積された電気エネルギは以降の車輪の駆動等に用いられ、車両の燃費向上に寄与することとなる。一方、摩擦制動力は、車輪とともに回転する回転部材に対して摩擦部材を押圧することにより車輪に付与される制動力である。以下では摩擦制動力の例として、液圧源から作動液であるブレーキフルードが供給されることにより回転部材に摩擦部材が押圧される摩擦制動力を挙げて説明する。
車両1は回生ブレーキユニット10に加えて、図2に示されるように、レギュレータ31等からのブレーキフルードの供給により制動力を発生させる液圧ブレーキユニット20を備える。車両1は、主として回生制動力を用いて所望の制動力を発生させるが、ブレーキ回生協調制御を実行することにより回生制動力と摩擦制動力とを併用して所望の制動力を発生させることができる。また、摩擦制動力のみで所望の制動力を発生させることもできる。
図2は、本実施形態に係る液圧ブレーキユニット20を示す系統図である。液圧ブレーキユニット20は、図2に示されるように、各車輪に対応して設けられたディスクブレーキユニット21FR,21FL、21RRおよび21RLと、マスタシリンダユニット27と、動力液圧源30と、液圧アクチュエータ40とを含む。
ディスクブレーキユニット21FR,21FL、21RRおよび21RLは、車両の右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪のそれぞれに制動力を付与する。本実施形態におけるマニュアル液圧源としてのマスタシリンダユニット27は、ブレーキペダル24を介して入力される運転者の操作量に応じて加圧されたブレーキフルードをディスクブレーキユニット21FR〜21RLに対して送出する。動力液圧源30は、動力の供給により加圧されたブレーキフルードを、運転者によるブレーキペダル24の操作から独立してディスクブレーキユニット21FR〜21RLに対して送出することが可能である。また、動力液圧源30の加圧されたブレーキフルードはマスタシリンダユニット27のレギュレータ31にも供給され、ブレーキペダル24の操作量に応じて適宜調圧されてディスクブレーキユニット21FR〜21RLに対して送出することが可能である。液圧アクチュエータ40は、動力液圧源30またはマスタシリンダユニット27から供給されたブレーキフルードの液圧を適宜調整してディスクブレーキユニット21FR〜21RLに送出する。これにより、摩擦制動による各車輪に対する制動力が調整される。
ディスクブレーキユニット21FR〜21RL、マスタシリンダユニット27、動力液圧源30、および液圧アクチュエータ40のそれぞれについて以下で更に詳しく説明する。各ディスクブレーキユニット21FR〜21RLは、それぞれブレーキディスク22とブレーキキャリパに内蔵されたホイールシリンダ23FR〜23RLを含む。そして、各ホイールシリンダ23FR〜23RLは、それぞれ異なる流体通路を介して液圧アクチュエータ40に接続されている。なお以下では適宜、ホイールシリンダ23FR〜23RLを総称して「ホイールシリンダ23」という。
ディスクブレーキユニット21FR〜21RLにおいては、ホイールシリンダ23に液圧アクチュエータ40からブレーキフルードが供給されると、車輪と共に回転するブレーキディスク22に摩擦部材としてのブレーキパッドが押し付けられる。これにより、各車輪に制動力が付与される。なお、本実施形態においてはディスクブレーキユニット21FR〜21RLを用いているが、例えばドラムブレーキ等のホイールシリンダ23を含む他の制動力付与機構を用いてもよい。
本実施形態において、マスタシリンダユニット27は、マスタシリンダが2室で構成される液圧ブースタ付きのタイプであり、液圧ブースタ31a、レギュレータ31、第1マスタシリンダ32、第2マスタシリンダ33、およびリザーバ34を含む。液圧ブースタ31aは、動力液圧源30からの高圧のブレーキフルードが導入されるレギュレータ31と連通している。液圧ブースタ31aはブレーキペダル24に連結されており、ブレーキペダル24に加えられたペダル踏力を増幅して第1マスタシリンダ32および第2マスタシリンダ33に伝達する。すなわち、動力液圧源30からレギュレータ31を介して液圧ブースタ31aにブレーキフルードが供給されることにより、ペダル踏力は増幅される。そして、第1マスタシリンダ32と第2マスタシリンダ33とは、ペダル踏力に対して所定の倍力比を有するほぼ同じマスタシリンダ圧を発生する。
第1マスタシリンダ32、第2マスタシリンダ33、レギュレータ31の上部には、ブレーキフルードを貯留するリザーバ34が配置されている。第1マスタシリンダ32、第2マスタシリンダ33は、ブレーキペダル24の踏み込みが解除されているときにリザーバ34と連通する。一方、レギュレータ31は、リザーバ34と動力液圧源30のアキュムレータ35との双方と連通しており、リザーバ34を低圧源とすると共に、アキュムレータ35を高圧源とし、マスタシリンダ圧とほぼ等しい液圧を発生する。レギュレータ31における液圧を以下では適宜、「レギュレータ圧」という。なお、マスタシリンダ圧とレギュレータ圧とは厳密に同一圧にされる必要はなく、例えばレギュレータ圧のほうが若干高圧となるようにマスタシリンダユニット27を設計することも可能である。
動力液圧源30は、アキュムレータ35およびポンプ36を含む。アキュムレータ35は、ポンプ36により昇圧されたブレーキフルードの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギ、例えば14〜22MPa程度に変換して蓄えるものである。ポンプ36は、駆動源としてモータ36aを有し、その吸込口がリザーバ34に接続される一方、その吐出口がアキュムレータ35に接続される。また、アキュムレータ35は、マスタシリンダユニット27に設けられたリリーフバルブ35aにも接続されている。アキュムレータ35におけるブレーキフルードの圧力が異常に高まって例えば25MPa程度になると、リリーフバルブ35aが開弁し、高圧のブレーキフルードはリザーバ34へと戻される。
上述のように、液圧ブレーキユニット20は、ホイールシリンダ23に対するブレーキフルードの供給源として、第1マスタシリンダ32、第2マスタシリンダ33、レギュレータ31およびアキュムレータ35を有している。そして、第1マスタシリンダ32には第1マスタ配管37が、第2マスタシリンダ33には第2マスタ配管38が、レギュレータ31にはレギュレータ配管74が、アキュムレータ35にはアキュムレータ配管39が接続されている。これらの第1マスタ配管37、第2マスタ配管38、レギュレータ配管74およびアキュムレータ配管39は、それぞれ液圧アクチュエータ40に接続される。
液圧アクチュエータ40は、複数の流路が形成されるアクチュエータブロックと、複数の電磁制御弁を含む。アクチュエータブロックに形成された流路には、個別流路41、42,43および44と、主流路45とが含まれる。個別流路41〜44は、それぞれ主流路45から分岐されて、対応するディスクブレーキユニット21FR、21FL,21RR,21RLのホイールシリンダ23FR、23FL,23RR,23RLに接続されている。これにより、各ホイールシリンダ23は主流路45と連通可能となる。
また、個別流路41,42,43および44の中途には、開閉弁であるABS保持弁51,52,53および54が設けられている。各ABS保持弁51〜54は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされた各ABS保持弁51〜54は、ブレーキフルードを双方向に流通させることができる。つまり、主流路45からホイールシリンダ23へとブレーキフルードを流すことができるとともに、逆にホイールシリンダ23から主流路45へもブレーキフルードを流すことができる。ソレノイドに通電されて各ABS保持弁51〜54が閉弁されると、個別流路41〜44におけるブレーキフルードの流通は遮断される。
更に、ホイールシリンダ23は、個別流路41〜44にそれぞれ接続された減圧用流路46,47,48および49を介してリザーバ流路55に接続されている。減圧用流路46,47,48および49の中途には、開閉弁であるABS減圧弁56,57,58および59が設けられている。各ABS減圧弁56〜59は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。各ABS減圧弁56〜59が閉状態であるときには、減圧用流路46〜49におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて各ABS減圧弁56〜59が開弁されると、減圧用流路46〜49におけるブレーキフルードの流通が許容され、ブレーキフルードがホイールシリンダ23から減圧用流路46〜49およびリザーバ流路55を介してリザーバ34へと還流する。なお、リザーバ流路55は、リザーバ配管77を介してマスタシリンダユニット27のリザーバ34に接続されている。
主流路45は、中途に分離弁60を有する。この分離弁60により主流路45は、個別流路41および42と接続される第1流路45aと、個別流路43および44と接続される第2流路45bとに区分けされている。第1流路45aは、個別流路41および42を介して左後輪用のホイールシリンダ23RLおよび右前輪用のホイールシリンダ23FRに接続され、第2流路45bは、個別流路43および44を介して左前輪用のホイールシリンダ23FLおよび右後輪用のホイールシリンダ23RLに接続される。つまり、2系統の流路が前後左右の4個のホイールシリンダ23にたすきがけされた、いわゆる「X配管」で接続されている。「X配管」の特徴については後述する。
分離弁60は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。分離弁60が閉状態であるときには、主流路45におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて分離弁60が開弁されると、第1流路45aと第2流路45bとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。
また、分離弁60により分離された第1流路45aと第2流路45bのいずれか一方には、第1流路45aと第2流路45bとの圧力バランスを調整するための調整部が設けられている。図2の場合は、調整部は第2流路45bに設けられ、第2流路45bに所定の流動抵抗を与えて流量を調整する機能を有する。図2の場合、調整部はオリフィス100で構成される例が示されている。オリフィス100は、当該オリフィス100にブレーキフルードが通過するときの流動抵抗と分離弁60が開弁しているときに当該分離弁60をブレーキフルードが通過するときの流動抵抗とを実質的に同じにするように断面積が調整されている。オリフィス100の配置による効果の詳細は後述する。なお、分離弁60の開弁方向は図2に示すように、後述する増圧リニア制御弁66からのブレーキフルードが導入し易い構造になっている。このように構成することにより通弁時の開弁遅れによるホイールシリンダ23の応答性の低下を防止している。
液圧アクチュエータ40においては、主流路45に連通する第1マスタ流路61および第2マスタ流路62が形成されている。より詳細には、第1マスタ流路61は、主流路45の第1流路45aに接続されており、第2マスタ流路62は、主流路45の第2流路45bに接続されている。また、第1マスタ流路61は、第1マスタシリンダ32と連通する第1マスタ配管37に接続される。第2マスタ流路62は、第2マスタシリンダ33と連通する第2マスタ配管38に接続される。
第1マスタ流路61は、中途に第1マスタカット弁64を有する。第1マスタカット弁64は、第1マスタシリンダ32から各ホイールシリンダ23へのブレーキフルードの供給経路上に設けられている。第1マスタカット弁64は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされた第1マスタカット弁64は、第1マスタシリンダ32と主流路45の第1流路45aとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに規定の制御電流が通電されて第1マスタカット弁64が閉弁されると、第1マスタ流路61におけるブレーキフルードの流通は遮断される。
第2マスタ流路62は、中途に第2マスタカット弁65を有する。第2マスタカット弁65は、第2マスタシリンダ33から各ホイールシリンダ23へのブレーキフルードの供給経路上に設けられている。第2マスタカット弁65も、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされた第2マスタカット弁65は、第2マスタシリンダ33と主流路45の第2流路45bとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに通電されて第2マスタカット弁65が閉弁されると、第2マスタ流路62におけるブレーキフルードの流通は遮断される。
また、第2マスタ流路62には、第2マスタカット弁65よりも上流側において、シミュレータカット弁68を介してストロークシミュレータ69が接続されている。すなわち、シミュレータカット弁68は、第2マスタシリンダ33とストロークシミュレータ69とを接続する流路に設けられている。シミュレータカット弁68は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により開弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。シミュレータカット弁68が閉状態であるときには、第2マスタ流路62とストロークシミュレータ69との間のブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されてシミュレータカット弁68が開弁されると、第2マスタシリンダ33とストロークシミュレータ69との間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。
ストロークシミュレータ69は、複数のピストンやスプリングを含むものであり、シミュレータカット弁68の開放時に運転者によるブレーキペダル24の踏力に応じた反力を創出する。ストロークシミュレータ69としては、運転者によるブレーキ操作のフィーリングを向上させるために、多段のバネ特性を有するものが採用されることが好ましい。
液圧アクチュエータ40には、レギュレータ31から延びるレギュレータ配管74が接続され、途中に増圧リニア制御弁66を有するレギュレータ流路76が第2流路45bの分離弁60とオリフィス100の間に接続されている。増圧リニア制御弁66は、本実施形態における液圧源から各車輪のホイールシリンダ23側に供給するブレーキフルードの液圧を調整する液圧制御弁として機能し、リニアソレノイドおよびスプリングを有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。つまり、増圧リニア制御弁66のソレノイドに供給される電流に比例して弁の開度が調整される。液圧アクチュエータ40には、さらにアキュムレータ流路63も形成されている。アキュムレータ流路63の一端は、主流路45の分離弁60とオリフィス100の間に位置に接続され、他端は、アキュムレータ35と連通するアキュムレータ配管39に接続される。また、アキュムレータ流路63の経路中には、当該アキュムレータ流路63を途中で遮断するアキュムレータカット弁78が設けられている。
増圧リニア制御弁66は、各車輪に対応して複数設けられた各ホイールシリンダ23に対して共通の増圧制御弁として設けられている。つまり、増圧リニア制御弁66は、レギュレータ31から送出されるブレーキフルードを各ホイールシリンダ23へ供給制御する制御弁として設けられている。このように増圧リニア制御弁66を各ホイールシリンダ23に対して共通化すれば、ホイールシリンダ23ごとにリニア制御弁を設けるのと比べて、コストの観点からは好ましい。なお、増圧リニア制御弁66を全開とした状態で、ブレーキペダル24の踏み込みを弱めるまたは解除することにより、レギュレータ31を介してブレーキフルードをリザーバ34に戻すことが可能で、ホイールシリンダ23を減圧することができる。
ここで、増圧リニア制御弁66の出入口間の差圧は、レギュレータ31におけるブレーキフルードの圧力と主流路45におけるブレーキフルードの圧力との差圧に対応している。また、増圧リニア制御弁66のリニアソレノイドへの供給電力に応じた電磁駆動力をF1とし、スプリングの付勢力をF2とし、増圧リニア制御弁66の出入口間の差圧に応じた差圧作用力をF3とすると、F1+F3=F2という関係が成立する。従って、増圧リニア制御弁66のリニアソレノイドへの供給電力を連続的に制御することにより、増圧リニア制御弁66の出入口間の差圧を制御することができる。
アキュムレータカット弁78は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により開弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。閉状態とされたアキュムレータカット弁78により、アキュムレータ35と主流路45の第2流路45bとの間でブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されてアキュムレータカット弁78が開弁されると、アキュムレータ35と主流路45の第2流路45bとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。
液圧ブレーキユニット20において、ブレーキペダル24を操作しないときに制御されるトラクションコントロール時の制動力制御や横滑りを防止する車両安定性制御システム動作時の制動力制御等の特殊な制御が実行される場合がある。この制御は、アキュムレータカット弁78を介してアキュムレータ35から供給されるアキュムレータ圧によって制御される。一方、それ以外のブレーキペダル24を操作する制動制御は、増圧リニア制御弁66を介して供給されるレギュレータ圧によって制御される。つまり、増圧リニア制御弁66のリニア制御によって制動力制御を行う場合は、アキュムレータ35からのブレーキフルードの供給をアキュムレータカット弁78により遮断する。
この場合、増圧リニア制御弁66には、運転者のブレーキペダル24の操作に基づきレギュレータ31により減圧調整されたレギュレータ圧が供給される。したがって、増圧リニア制御弁66に高圧のアキュムレータ圧が供給される場合に比べ耐久性能の小さき制御弁が利用可能である。また、制御圧力がアキュムレータ圧より遙かに低いので増圧リニア制御弁66の制御性が向上できると共に、負荷が低くなるので寿命の延長にも寄与できる。また、ブレーキペダル24の操作量に応じて調整されるレギュレータ圧はアキュムレータ圧より低いので増圧リニア制御弁66における動作音や振動を軽減できるという利点がある。
なお、ABS制御を行う場合、ブレーキペダル24の操作量に応じてレギュレータ圧を提供できるので、増圧リニア制御弁66は全開とすることができる。その結果、ABS制御時の増圧リニア制御弁66の制御が非常に容易になり、増圧リニア制御弁66にアキュムレータ35が接続される場合のように詳細制御を必要としないため制御回数が軽減できるというメリットがあると共に、この点においても耐久性能の低減化や寿命の延長に寄与できる。
なお、トラクションコントロール時や車両安定性制御システム動作時には、アキュムレータカット弁78を開弁してABS保持弁51〜54およびABS減圧弁56〜59の制御によって必要な液圧供給を行う。
液圧ブレーキユニット20において、動力液圧源30および液圧アクチュエータ40は、ブレーキECU70により制御される。ブレーキECU70は、CPUを含むマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に各種プログラムを記憶するROM、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。そして、ブレーキECU70は、上位のハイブリッドECU7などと通信可能であり、ハイブリッドECU7からの制御信号や、各種センサからの信号に基づいて動力液圧源30のポンプ36や、液圧アクチュエータ40を構成する電磁制御弁51〜54,56〜59,60,64,65,66,68を制御する。
また、ブレーキECU70には、マスタ圧センサ71、アキュムレータ圧センサ72、および制御圧センサ73、レギュレータ圧センサ79、ストロークセンサ25が接続される。マスタ圧センサ71は、第2マスタカット弁65の上流側で第2マスタ流路62内のブレーキフルードの圧力、すなわち第2マスタシリンダ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。アキュムレータ圧センサ72は、アキュムレータカット弁78の上流側でアキュムレータ流路63内のブレーキフルードの圧力、すなわちアキュムレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。制御圧センサ73は、主流路45の第1流路45a内のブレーキフルードの圧力を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。レギュレータ圧センサ79は、増圧リニア制御弁66の上流側でレギュレータ流路76内のブレーキフルードの圧力、すなわちレギュレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。ストロークセンサ25は、ブレーキペダル24の操作量としてのペダルストロークを検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。各圧力センサ71〜73、79、25の検出値は、所定時間おきにブレーキECU70に順次与えられ、ブレーキECU70の所定の記憶領域に格納保持される。なお、ストロークセンサ25以外のブレーキ操作状態検出手段をストロークセンサ25に加えて、あるいは、ストロークセンサ25に代えて設け、ブレーキECU70に接続してもよい。ブレーキ操作状態検出手段としては、例えば、ブレーキペダル24の操作力を検出するペダル踏力センサや、ブレーキペダル24が踏み込まれたことを検出するブレーキスイッチなどがある。
分離弁60が開状態とされて主流路45の第1流路45aと第2流路45bとが互いに連通している場合、制御圧センサ73の出力値は、増圧リニア制御弁66の低圧側の液圧を示すので、この出力値を増圧リニア制御弁66の制御に利用することができる。また、増圧リニア制御弁66が閉鎖されていると共に、第1マスタカット弁64が開状態とされている場合、制御圧センサ73の出力値は、第1マスタシリンダ圧を示す。更に、分離弁60が開放されて主流路45の第1流路45aと第2流路45bとが互いに連通しており、各ABS保持弁51〜54が開放される一方、各ABS減圧弁56〜59が閉鎖されている場合、制御圧センサの73の出力値は、各ホイールシリンダ23に作用する作動流体圧、すなわちホイールシリンダ圧を示す。
上述のように構成された液圧ブレーキユニット20を備える本実施形態に係るブレーキ制御装置は、ブレーキ回生協調制御を実行することができる。制動要求を受けて、ブレーキECU70は処理を開始する。制動要求は、例えば運転者がブレーキペダル24を操作した場合など、車両に制動力を付与すべきときに生起される。ブレーキECU70は、例えばブレーキペダル24の操作が解除されるまで所定の制御周期で反復して制御を実行する。
制動要求を受けてブレーキECU70は目標減速度すなわち要求制動力を演算する。ブレーキECU70は例えば、マスタシリンダ圧及びストロークの測定値に基づいて要求制動力を演算することができる。ここでブレーキECU70は、所望の制動力配分に従って要求制動力を各輪に分配して各輪の目標制動力を演算し、以降の処理ではその目標制動力に基づいて回生制動力及び摩擦制動力を制御してもよい。
ブレーキECU70は、要求制動力に基づいて要求回生制動力を演算する。ブレーキECU70は例えば、発生可能な回生可能制動力よりも要求制動力が小さい場合には回生制動力のみで要求制動力の全てを賄う。ブレーキECU70は、演算された要求回生制動力をハイブリッドECU7に送信する。ブレーキECU70及びハイブリッドECU7は車載ネットワークに接続されている。ブレーキECU70は、その車載ネットワークへ要求回生制動力を送信する。ハイブリッドECU7は、車載ネットワークから要求回生制動力を受信する。ハイブリッドECU7は、受信した要求回生制動力を回生制動力目標値として回生ブレーキユニット10を制御する。その結果として実際に発生した回生制動力の実効値をハイブリッドECU7は車載ネットワークを通じてブレーキECU70へと送信する。その結果、要求制動力の全てが回生制動力で賄われることになる。
一方、要求制動力が回生可能制動力以上である場合には、ブレーキECU70は回生制御を実行することなく、増圧リニア制御弁66の制御によりブレーキフリードを増圧調整して摩擦制動力で要求制動力を賄う制御を実行する。
また、回生制御中に所定の条件が成立した場合には、ブレーキECU70は、回生制動力を減少させると共に、増圧リニア制御弁66の制御によりブレーキフリードを増圧調整して回生制動力に代えて摩擦制動力で要求制動力を賄うすり替え制御を実行する。すり替え制御が実行され、回生制動力と摩擦制動力とを用いて要求制動力を賄う場合、ブレーキECU70は、ハイブリッドECU7から回生制動力実効値を受信する。ブレーキECU70は、要求制動力から回生制動力実効値を減じることにより液圧ブレーキユニット20により発生させるべき制動力である要求液圧制動力を算出する。ブレーキECU70は、要求液圧制動力に基づいて各ホイールシリンダ23FR〜23RLの目標液圧を算出する。ブレーキECU70は、要求液圧制動力または目標液圧を補正してもよい。ブレーキECU70は、ホイールシリンダ圧が目標液圧となるように液圧アクチュエータ40を制御する。ブレーキECU70は例えば、フィードバック制御により増圧リニア制御弁66に供給する制御電流の値を決定する。なお、すり替え制御を実行するための所定の条件、例えば、回生制御中に車速が所定値、例えば15km/h未満に減速された場合がある。また、所定の条件としては、回生制御中に要求制動力が増要求され回生制御で発生できる回生可能制動力を超えた場合に、すり替え制御を実行する。所定の条件の詳細については後述する。
上述したように、液圧ブレーキユニット20においては、すり替え制御中は、ブレーキフルードがレギュレータ31から増圧リニア制御弁66を介して各ホイールシリンダ23に供給され、車輪に制動力が付与される。この場合、要求制動力が増減変動する場合は回生制動力を調整することにより対応する。したがって、摩擦制動力はもっぱら増圧されるのみとなる。また、完全に摩擦制動力により要求制動力を賄う摩擦制動制御に移行した場合は、増圧リニア制御弁66を全開状態として、各ホイールシリンダ23からブレーキフルードを増圧リニア制御弁66及びレギュレータ31を介してリザーバ34に戻す。つまり、ブレーキペダル24の操作量に応じてリザーバ34に排出され、車輪に付与される制動力が調整される。
上述のように本実施形態の制動力制御では、運転者から要求される要求制動力の全てを回生制動力で賄う回生制御を実行すると共に、所定の条件が成立した場合に増圧リニア制御弁66によりブレーキフルードを増圧調整して回生制動力に代えて摩擦制動力で要求制動力を賄うすり替え制御を実行する。その結果、本実施形態においては、リニア制御弁等の制御による摩擦制動力の減圧制御は行われない。つまり、高価な減圧制御用のリニア制御弁が不要になりコストダウンに大きく寄与できる。
本実施形態の場合、いわゆるブレーキバイワイヤ方式の制動力制御が行われる。ブレーキバイワイヤ方式の制動力制御を行う場合には、ブレーキECU70は、第1マスタカット弁64を閉状態とし、第1マスタシリンダ32から送出されるブレーキフルードがホイールシリンダ23へ供給されないようにする。更にブレーキECU70は、第2マスタカット弁65を閉状態とするとともにシミュレータカット弁68を開状態とする。これは、運転者によるブレーキペダル24の操作に伴って第2マスタシリンダ33から送出されるブレーキフルードがホイールシリンダ23ではなくストロークシミュレータ69へと供給されるようにするためである。回生制御中は、第1マスタカット弁64および第2マスタカット弁65の上下流間には、回生制動力の大きさに対応する差圧が作用する。
ところで、上述したように本実施形態では、第1マスタシリンダ32に接続される第1マスタ流路61と第2マスタシリンダ33に接続される第2マスタ流路62が形成されている。そして、第1マスタ流路61が左後輪用のホイールシリンダ23RLと右前輪用のホイールシリンダ23FRと連通可能であり、第2マスタ流路62が左前輪用のホイールシリンダ23FLと右後輪用のホイールシリンダ23RRと連通可能である、いわゆる「X配管」を形成している。
このような「X配管」を採用することで、例えば、第1マスタ流路61を含む流路系または第2マスタ流路62を含む流路系で液漏れ等のフェールが生じた場合に、一方の流路系のみで十分な制動力を発生するようなフェールセーフ機能を実現できる。例えば、第2マスタ流路62を含む流路系で液漏れが生じた場合に運転者のブレーキペダル24の操作による制動要求がなされた場合、増圧リニア制御弁66および第2マスタカット弁65を閉弁して、第1マスタカット弁64を開弁する。その場合、第1マスタシリンダ32から流出したブレーキフルードが左後輪用のホイールシリンダ23RLと右前輪用のホイールシリンダ23FRに供給される。つまり、対角位置にある一方の前輪と一方の後輪とで制動力が発生できる。同様に、第1マスタ流路61を含む流路系で液漏れが生じた場合でも、増圧リニア制御弁66および第1マスタカット弁64を閉弁して、第2マスタカット弁65を開弁する。その結果、第2マスタシリンダ33から流出したブレーキフルードが左前輪用のホイールシリンダ23FLと右後輪用のホイールシリンダ23RRに供給される。つまり、対角位置にある一方の前輪と一方の後輪とで制動力が発生できる。この場合、第1マスタ流路61と第2マスタ流路62のいずれの流路系を用いても前輪のディスクブレーキユニット21を利用可能となる。つまり、車両の重量配分等の関係で、前輪側のディスクブレーキユニット21の制動能力が後輪側のディスクブレーキユニット21の制動能力より大きく設定されている場合、いずれの流路系を用いても制動能力の大きな前輪側のディスクブレーキユニット21が利用され、十分な制動能力を発揮できる。言い換えれば、車両の重量配分等の条件を満たせば後輪側のディスクブレーキユニット21を前輪側のディスクブレーキユニット21より制動能力が小さなものが利用可能となる。その結果、ディスクブレーキユニット21のコスト軽減や小型化に寄与できる。また、後輪用のブレーキ装置として、安価なディスクブレーキやドラムブレーキ等を利用可能となりコストの面で有利となる。
なお、本実施形態では、マスタシリンダユニット27のマスタシリンダ部分を第1マスタシリンダ32と第2マスタシリンダ33の2室に分離して実質的に同じ液圧状態のブレーキフルードを実質的に同じタイミングで第1マスタ流路61および第2マスタ流路62に供給できるようにしている。したがって、第1マスタ流路61を含む流路系のみで制動した場合と、第2マスタ流路62を含む流路系のみで制動した場合の制動力が実質的に同じになり、ブレーキフィーリングに関する違和感を運転者に与えることが抑制できる。
ところで、上述したような「X配管」を採用する場合、動力液圧源30からブレーキフルードを供給するブレーキバイワイヤ方式の制動力制御を実行する場合に、考慮する必要のある項目がある。すなわち、「X配管」を実現するために、主流路45に分離弁60を設けて、第1流路45aと第2流路45bに分けている。そして、動力液圧源30からブレーキフルードを供給する場合、分離弁60を開弁して第1流路45aと第2流路45bを連通させるが、第1流路45aは、分離弁60を経由した流路系となり、第2流路45bは分離弁60を経由しない流路系となる。分離弁60は開弁している場合でも流動抵抗の原因となるため、分離弁60を経由することにより制御時間差や圧力差の発生の原因となる。「X配管」において、第1流路45aと第2流路45bとで制御時間差や圧力差が生じると車両の制動バランスが崩れる場合がありブレーキフィーリングの低下を招くことがある。
そこで、本実施形態では、液量制御弁である増圧リニア制御弁66を経由するブレーキフルードが第1流路45aおよび第2流路45bから各ホイールシリンダ23に供給されるときに、第1流路45a側と第2流路45b側で制御時間差や圧力差が生じないようにしている。具体的には、ブレーキフルードが分離弁60を経由して流入する第1流路45aと経由しない第2流路45bのブレーキフルードの供給状態との状態差が低減されるようにブレーキフルードの供給状態を調整する調整部として機能するオリフィス100を設けている。なお、調整部であるオリフィス100により調整されるブレーキフルードの供給状態は、例えば、ブレーキフルードを供給するときの流量や圧力、ブレーキフルードの供給のタイミングなどブレーキフルードを供給するときの状態を表すものとすることができる。オリフィス100の流動抵抗は、分離弁60の開弁時の流動抵抗と実質的に同じにする。この調整は、オリフィス100の断面積の調整によって容易に実現できる。なお、調整部をオリフィス100で構成する場合、当該オリフィス100は分離弁60のように開閉状態の確認を必要としないため、それを確認するための圧力センサを設ける必要がなく流路構成を簡略化できるというメリットがある。この場合、第1流路45aおよび第2流路45bにおける圧力の管理は制御圧センサ73で行うことができる。
このように主流路45に、レギュレータ配管74の接続位置を挟んで、分離弁60の流動抵抗と同じ流動抵抗を発生するオリフィス100を配置することで、増圧リニア制御弁66から第1流路45aおよび第2流路45bにブレーキフルードを供給するときに制御時間差や圧力差が発生することを抑制できる。その結果、「X配管」を採用する場合でもレギュレータ31を用いた通常制動時のブレーキフィーリングの低下を抑制できる。なお、分離弁60を閉弁して第2流路45bのみを使用する場合でもオリフィス100の存在は個別流路43,44に影響しないので、第2マスタ流路62を用いた制動力の発生を良好に行うことができる。
このように、本実施形態においては、運転者により制動要求があった場合、基本的には、その要求制動力の全てを回生制動力で賄い、所定の条件として、例えば車速が所定速度A以下になった場合、すり替え制御を実行して、要求制動力を回生制動力から摩擦制動力で賄うようにシフトしていく。その結果、摩擦制動力の発生は、もっぱらブレーキフルードの増圧制御のみで対応することが可能になる。つまり、従来のような減圧用のリニア制御弁が不要になりコストダウンに寄与できる。また、減圧制御のための制御が不要になり制御プログラムも簡略化できる。
図3は、比較例として要求制動力に対する従来の回生制動力と摩擦制動力の推移を説明する説明図である。また、図4は図3の摩擦制動力の推移のみを説明する説明図である。図3において、車速が点線aで示され、運転者がブレーキペダル24を踏み込み要求する要求制動力が実線bで示されている。また、摩擦制動力の推移は領域Mで示され、回生制動力の推移は領域Nで示されている。従来の場合、運転者により制動力が要求されると、回生エネルギの吸収率を一定にしつつ、回生協調生後を実行する。そのため、車速aがまだあまり減速なされていない領域では回生制動力は小さい。そのため要求制動力を得るために摩擦制動力が大きくなる。そして、制動により車速aの減速が進むと、徐々に回生制動力が大ききなる。それに伴い要求制動力に対応するように摩擦制動力を減少させている。そして、減速が進み回生制動力が小さくなるのに対応して再び摩擦制動力を増加している。その結果、図4に示すように、摩擦制動力は曲線領域Sに示すように減圧により減少させる必要がある。つまり、このときの制御に減圧用にリニア制御弁が必要になる。
図5は本発明の一実施形態の要求制動力に対する回生制動力と摩擦制動力の推移を説明する説明図である。また、図6は図5の摩擦制動力の推移のみを説明する説明図である。上述したように、本実施形態の場合、車速aが所定速度Aに達するまで、要求制動力bは全て回生制動力で賄い、所定速度Aに到達後、つまり所定の条件が成立した後にはすり替え制御を実行して、回生制動力と摩擦制動力により制動力を得るようにしている。その結果、図6に示すように、摩擦制動力の推移は領域Mで示されるようにもっぱら増圧のみで対応することが可能になる。なお、ブレーキECU70がすり替え制御を実行する場合、回生制動力の減少率に対応した増加率で摩擦制動力を増加させて要求制動力を維持するようにする。つまり、回生制動力を徐々に減少させる一方、摩擦制動力を徐々に増加させることで滑らかに回生制動力の使用から摩擦制動力の使用にシフトすることが可能になる。その結果、制動力の切替ショックが抑制できて違和感のない制御により乗り心地の維持、向上ができる。また、回生エネルギの回収が可能で十分な回生制動力が得られる所定速度Aがある間にすり替え制御を開始することで、安定した回生制動力の減少制御が可能になる。つまり、回生制動力の急変が抑制可能になり、摩擦制動力の増加制御とのバランスがとりやすく要求制動力の維持が容易になる。その結果、乗り心地の維持、向上ができる。また、停止時には摩擦制動力による制動制御にシフトしているので、ブレーキ性能や信頼性の確保が確実に実施できる。
図7は本発明の一実施形態の要求制動力に対する回生制動力と摩擦制動力の他の推移を説明する説明図である。また、図8は図7の摩擦制動力の推移のみを説明する説明図である。この場合も図5の例と同様にブレーキペダル24が踏み込まれた場合、まずは回生制動力でその要求制動力を賄う。ただし図7の場合、運転者からの要求制動力が制動中に増加された例を示している。この場合、要求制動力が回生可能制動力を超えてしまう場合があり、回生制動のみでは要求制動力の増減を制御できない期間が生じてしまう場合がある。そのため、制動中に要求制動力の増要求があった場合、特に、回生可能制動力を超えるような要求があった場合、つまり、所定の条件が成立した場合には、その増要求があった時点で、すり替え制御を実行して要求制動力を摩擦制動力で賄うように制御をシフトさせる。この場合も、図8に示すように、摩擦制動力の推移は領域Mで示されるようにもっぱら増圧のみで対応することが可能になる。そして、発生できる回生制動力の範囲内ですり替え制御がスムーズに実行できる。また、回生制御が十分にできるうちにすり替え制御を開始することで制動力の急変動による制動ショックを抑制して乗り心地の維持、向上に寄与できる。なお、最初に要求される要求制動力が既に回生可能制動力を超えている場合は、回生制御を行わず、最初から摩擦制動力で要求制動力の全てを賄うように制御することになる。この場合も、摩擦制動力の減圧制御は必要なく、増圧用の液圧制御弁の制御のみで要求制動力に対応する制動力を発生させることができる。
このように、要求制動力を基本的には回生制動力で全て賄うようにして、所定の条件が成立したらすり替え制御を実行して摩擦制動力で賄うようにシフトさせることにより乗り心地の向上や燃費性能の向上およびブレーキ性能の確保や信頼性の確保を行いながらシステムのシンプル化が可能でコスト低減に寄与できる。
上述のように構成される液圧ブレーキユニット20を用いたブレーキ制御装置の制御例をフローチャートを用いて説明する。図9は、本実施形態のブレーキ制御装置の回生制御と液圧制御の一例を説明するフローチャートである。
ブレーキペダル24が踏み込まれてストロークセンサ25がONされると(S100のY)、ブレーキECU70は要求制動力を取得する(S102)。この場合、要求制動力の取得は、ストロークセンサ25の出力信号に基づき演算してもよいし、出力信号値と要求制動力とが予め対応付けられたマップを参照して取得してもよい。ブレーキペダル24がONされているとき、まだ第1マスタカット弁64、第2マスタカット弁65が閉弁されておらず、また分離弁60が開弁されていない場合(S104のN)、ブレーキECU70は、第1マスタカット弁64及び第2マスタカット弁65を閉弁し、分離弁60を開弁する(S106)。なお、S104において、既に第1マスタカット弁64、第2マスタカット弁65が閉弁され、分離弁60が開弁されている場合(S104のY)、S106の処理をスキップする。
ブレーキペダル24が踏み込まれてストロークセンサ25がONされると(S100のY)、ブレーキECU70は要求制動力を取得する(S102)。この場合、要求制動力の取得は、ストロークセンサ25の出力信号に基づき演算してもよいし、出力信号値と要求制動力とが予め対応付けられたマップを参照して取得してもよい。ブレーキペダル24がONされているとき、まだ第1マスタカット弁64、第2マスタカット弁65が閉弁されておらず、また分離弁60が開弁されていない場合(S104のN)、ブレーキECU70は、第1マスタカット弁64及び第2マスタカット弁65を閉弁し、分離弁60を開弁する(S106)。なお、S104において、既に第1マスタカット弁64、第2マスタカット弁65が閉弁され、分離弁60が開弁されている場合(S104のY)、S106の処理をスキップする。
そして、今回のブレーキペダル24の操作で、まだすり替え制御が完了済みでない場合で(S108のN)、現在回生が可能で(S110)、すり替え制御中でない場合(S112のN)、ブレーキECU70は、ハイブリッドECU7と協働して、全ての要求制動力を回生制動力で賄う回生制御を実行する(S114)。そして、現在の回生制動により車速が所定車速A、例えば15km/h未満になった場合(S116のN)、ブレーキECU70は、ハイブリッドECU7と協働して回生制動力を減少させると共に、その回生制動力の減少分だけ摩擦制動力を増加するように増圧リニア制御弁66を制御してブレーキフルードを増圧調整する。すなわち、回生制動力に代えて摩擦制動力で要求制動力を賄うすり替え制御を実行する(S118)。なお、この場合、ブレーキECU70は、すり替え制御中、回生制動力の減少率に対応した増加率で摩擦制動力を増加させて要求制動力を維持するようにする。このように、すり替え制御を実行して回生制動力から摩擦制動力に切り替えるのは、車両が停止する前に回生制動を完全に終了させるためである。もし、車両停止時にブレーキペダル24が踏み込まれたままだと、車輪には制動とは逆のトルク、すなわち車輪が後退回転するようなトルクが作用して、車両がバックしてしまう。これを防止するために、車両の停止前に制動力の発生を摩擦制動力で全て賄うように切り替えている。
ブレーキECU70は、すり替え制御が完了した場合(S120のY)、すなわち、ハイブリッドECU7による回生制動力の実行値が「0」になり完全に摩擦制動力のみで要求制動力を賄い始めた場合、増圧リニア制御弁66が既に全開でない場合は(S122のN)、増圧リニア制御弁66を全開にして(S124)、要求制動力の発生を完全にブレーキペダル24の操作量に対応するようにする。つまり、運転者がブレーキペダル24を緩めれば制動力がそれに対応して減少し、逆に踏み込めばその増加量に対応して制動力が増加する。S122において、既に増圧リニア制御弁66が全開の状態の場合(S122のY)、S124の処理をスキップする。そして、ブレーキECU70は、ブレーキペダル24が完全にOFFされた場合(S126のY)、第1マスタカット弁64及び第2マスタカット弁65を開弁し、分離弁60を閉弁する。また、増圧リニア制御弁66を全閉状態にする(S128)。つまり、各弁を非制動状態に戻し、次の制動要求に備えた初期状態に戻してこのフローを繰り返す。
なお、S126でブレーキペダル24がOFFされてない場合(S126のN)、S128の処理をスキップして、各弁の状態を摩擦制動力がもっぱら発生させられる状態で維持し、このフローの最初に戻る。S120ですり替え制御が実行中であり完了していない場合(S120のN)、S122以降の処理をスキップしてこのフローの最初に戻る。また、S116で所定速度Aに達していない場合(S116のY)、S118以降の処理をスキップしてこのフローの最初に戻る。S112において、すり替え制御中の場合(S112のY)、S114の処理をスキップする。S110において、バッテリ12の状態や速度状態により回生制動が安定してできない場合(S110のN)、S112からS120の処理をスキップしてS122に移行する。また、S108において、すり替え制御が完了済みの場合(S108のY)、つまり、制動力の発生状態が回生制動力の発生状態から摩擦制動力の発生状態に完全に切り替わっている場合、S110からS120の処理をスキップしてS122に移行する。また、S100において、ブレーキペダル24がONされていない場合(S100のN)、ブレーキペダル24の踏み込み待ち状態となる。
図10は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置の回生制御と液圧制御の他の例を説明するフローチャートである。図9のフローチャートの場合、回生可能制動力は特に制限を設けず、回生制御が可能な場合は、回生制動力は如何なる要求制動力も賄えるものとして説明した。この場合、バッテリ12の容量を大きくしたり、電動モータ6や電力変換装置11等の能力を高くする必要が生じる場合がり、システムの大型化やコストアップを招く場合がある。そこで、図10の場合は、回生可能制動力を考慮することにより、バッテリ12、電動モータ6、電力変換装置11等の大型化やコストアップを抑制する例を示す。つまり、回生制御を行う領域を制限することにより、バッテリ12、電動モータ6、電力変換装置11等は従来と同様のものを利用可能としている。
図10のフローチャートの基本は、図9のフローチャートと同様であり、追加、変更となる部分のみを説明する。
S110において、回生可能と判断された場合(S110のY)、S102で取得された要求制動力が回生可能制動力Xを超えているか否か確認する。この例の場合、回生可能制動力は、設計段階でバッテリ12、電動モータ6、電力変換装置11等の能力に応じて決定される値に対し車速やバッテリ12の充電状態や温度状態を理想状態として決定したエネルギ回収率と車両重量により算出した値に所定の安全率を考慮して決定することができる。もし、要求制動力が回生可能制動力Xを超えていない場合(S200のY)、S112に移行してS112以降の処理を実行する。この場合の処理の内容は図9と同じである。
S110において、回生可能と判断された場合(S110のY)、S102で取得された要求制動力が回生可能制動力Xを超えているか否か確認する。この例の場合、回生可能制動力は、設計段階でバッテリ12、電動モータ6、電力変換装置11等の能力に応じて決定される値に対し車速やバッテリ12の充電状態や温度状態を理想状態として決定したエネルギ回収率と車両重量により算出した値に所定の安全率を考慮して決定することができる。もし、要求制動力が回生可能制動力Xを超えていない場合(S200のY)、S112に移行してS112以降の処理を実行する。この場合の処理の内容は図9と同じである。
一方、S200において、要求制動力が回生可能制動力Xを超えている場合(S200のN)、現在回生制御中でない場合(S202のN)、つまり、制動要求がなされた最初から要求制動力が回生可能制動力Xを超えていた場合、S122に移行して増圧リニア制御弁66を全開することにより摩擦制動力の発生制御を実行する。また、要求制動力が回生可能制動力Xを超えたときに既に回生制御が実行されている場合(S202のY)、つまり、図7で説明したような状態のときには、S118に移行してすり替え制御を実行して、摩擦制動力へシフトさせる。これらの制動力制御の場合も摩擦制動力は減圧制御されることはないので、減圧用のリニア制御弁は必要なく、また、その減圧制御も不要となる。このように、図10のフローチャートで説明する制御を行うことにより、回生制御を現在の車両状態に応じて効果的に実施できるので、燃費性能の向上効果を大きくできる。
図11は、図10で説明した制御の変形例を説明するフローチャートである。このフローチャートも基本部分は図9、図10と同様なので、変更、追加部分のみを説明する。
図11のフローチャートの制御の場合、ハイブリッドECU7は常に回生可能制動力Yを取得している。この場合、回生可能制動力の取得時点における車速状態やバッテリ12の充電状態や温度状態をパラメータとして決定するエネルギ回収率と車両重量から回生可能制動力を取得する。したがって、図10のフローチャートで使用した回生可能制動力に比べ安全率の幅を縮小すことができる。すなわち、回生制御を利用できる機会が増え、図10の制御に比べて燃費性能を向上することができる。
図11のフローチャートの制御の場合、ハイブリッドECU7は常に回生可能制動力Yを取得している。この場合、回生可能制動力の取得時点における車速状態やバッテリ12の充電状態や温度状態をパラメータとして決定するエネルギ回収率と車両重量から回生可能制動力を取得する。したがって、図10のフローチャートで使用した回生可能制動力に比べ安全率の幅を縮小すことができる。すなわち、回生制御を利用できる機会が増え、図10の制御に比べて燃費性能を向上することができる。
具体的には、ハイブリッドECU7は一定周期、少なくとも図11のフローチャートの処理周期と同じかそれより短い周期で常時回生可能制動力の取得を行う(S300)。そして、S100以降の処理を順次行う。そして、S110において、回生可能と判断された場合(S110のY)、S102で取得された要求制動力がS300で取得した回生可能制動力Yを超えているか否か確認する。もし、要求制動力が回生可能制動力Yを超えていない場合(S302のY)、S112に移行してS112以降の処理を実行する。この場合の処理の内容は図9と同じである。
一方、S302において、要求制動力が回生可能制動力Xを超えている場合(S302のN)、現在回生制御中でない場合(S304のN)、つまり、最初から要求制動力が回生可能制動力Yを超えていた場合、S122に移行して増圧リニア制御弁66を全開することにより摩擦制動力の発生制御を実行する。また、要求制動力が回生可能制動力Yを超えたときに既に回生制御が実行されている場合(S304のY)、つまり、図7で説明したような状態のときには、S118に移行してすり替え制御を実行して、摩擦制動力へシフトさせる。これらの制動力制御の場合も摩擦制動力は減圧制御されることはないので、減圧用のリニア制御弁は必要なく、また、その減圧制御も不要となる。
なお、このフローチャートの場合、回生可能制動力Yはフローチャートが繰り返される度に更新され、制動中の車速状態やバッテリ12の充電状態や温度状態に応じて安全率の幅を縮小した最適な回生可能制動力の値が用いられて燃費性能の効果的な向上が期待できる。別の実施例においては、ブレーキペダル24がONされたとの車速状態やバッテリ12の充電状態や温度状態をパラメータとして、回生可能制動力を1回のみ取得するようにしてもよい。この場合、図10の例の場合よりは回生可能制動力の安全率の幅を縮小できるものの図11の例よりは大きくなる可能性があり、燃費性能の向上率が図11よりは少なくなる場合がある。しかし、回生可能制動力の取得処理が1回になり処理が簡略化されるので、処理負荷が軽減されるメリットがある。
図12は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置の液圧制御弁の変形例を説明する説明図である。図2に示す液圧制御弁は、レギュレータ31に接続されたレギュレータ配管74に接続されたレギュレータ流路76に増圧リニア制御弁66を配置する例を示した。一方、図12の場合、図2の増圧リニア制御弁66に相当する機能を2つに分けて構成している。つまり、運転者のブレーキ操作から独立した動力を用いて作動液による蓄圧が可能な動力液圧源であるアキュムレータ35からの圧力をホイールシリンダ23側に調整して供給する液圧制御手段と、収容された作動液を運転者のブレーキ操作量に応じて増減圧するマニュアル液圧源である第1マスタシリンダ32とホイールシリンダ23側との経路の接離を行う経路接続手段とで構成している。この場合、液圧制御手段は増圧リニア制御弁200で構成できる。また、経路接続手段はカット弁202で構成できる。なお、図12の場合、第1マスタシリンダ32で制御可能なホイールシリンダ23RL、23FRのみを示し、第2マスタシリンダ33で制御可能なホイールシリンダ23FL、23RRは図示を省略している。したがって、第2マスタシリンダ33側には経路接続手段としてカット弁が設けられる。この例の場合、すり替え制御を実行する場合や初めから摩擦制動力のみを利用する場合、ホイールシリンダ23の増圧は、カット弁202を閉弁した状態で、ブレーキペダル24の操作量に基づく増圧リニア制御弁200の制御により行う。また、すり替え制御の終了後や摩擦制動力のみの制御時に減圧を行う場合には、増圧リニア制御弁200を全閉状態にして、カット弁202を開弁する。そして、ブレーキペダル24の操作による第1マスタシリンダ32の容積変動により摩擦制動力の増減制御を実施する。この場合、カット弁202は、図2における第1マスタカット弁64と共用してもよいし、独立して設けてもよい。このように、本実施形態にすり替え制御に用いる液圧制御弁は、運転者のブレーキ操作から独立した動力を用いて作動液による蓄圧が可能な動力液圧源からの圧力を前記ホイールシリンダ側に調整して供給する液圧制御手段と、収容された作動液を運転者のブレーキ操作量に応じて増減圧するマニュアル液圧源とホイールシリンダ側との経路の接離を行う経路接続手段とを含めばよい。したがって、液圧アクチュエータ40の構成に応じて、増圧リニア制御弁をレギュレータ31に接続するか、アキュムレータ35に接続するかの選択が可能になり液圧回路の設計の自由度を向上させることができる。なお、増圧リニア制御弁200は、図2におけるアキュムレータカット弁78と平行する別のアキュムレータ配管に設けてもよいし、アキュムレータカット弁78に代えて増圧リニア制御弁200を設けてもよい。この場合、トラクションコントロール時の制動力制御や車両安定性制御システム動作時制動力制御は増圧リニア制御弁200を全開と全閉を切り替えることにより行う。
なお、図9、図10、図11のフローチャートは処理の一例を示すもので同様な処理を行うものであれば、適宜変更や修正を加えても本実施形態と同様の効果が得られる。また、図2の例では、ブレーキ装置を4輪ともディスクブレーキとした例を示したが、例えば、後輪側をドラムブレーキとしてもよいし、4輪ともドラムブレーキとしてもよい。この場合も上述した各実施形態と同様の効果を得ることができると共に、ドラムブレーキの利用により低コスト化がし易くなる。また、図2は、オリフィス100を有する「X配管」を例に説明したが、制動力のバランスを考慮する必要がない場合には、オリフィス100を省略してもよい。また、第1マスタシリンダ32と前輪の2輪が接続され、第2マスタシリンダ33と後輪の2輪が接続された、いわゆる「前後配管」にも本実施形態の構成は適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能であり、同様な効果を得ることができる。
本発明によれば、乗り心地の向上や燃費性能の向上およびブレーキ性能の確保や信頼性の確保を行いながらシステムのシンプル化ができるブレーキ制御装置が提供できる。
20 液圧ブレーキユニット、 27 マスタシリンダユニット、 30 動力液圧源、 35 アキュムレータ、 36 ポンプ、 37 第1マスタ配管、 38 第2マスタ配管、 40 液圧アクチュエータ、 51〜54 ABS保持弁、 56〜59 ABS減圧弁、 60 分離弁、 66 増圧リニア制御弁、 70 ブレーキECU、 100 オリフィス。
Claims (7)
- 車両の各車輪にそれぞれ設けられるホイールシリンダに作動液を供給して摩擦部材を車輪に押し付けることで摩擦制動力を発生させる摩擦制動手段と、
車輪を駆動する回転電機への電力回生によって回生制動力を発生させる回生制動手段と、
液圧源から各車輪のホイールシリンダ側に供給する作動液圧を調整する液圧制御弁と、
運転者から要求される要求制動力の全てを回生制動力で賄う回生制御を実行すると共に、所定の条件が成立した場合に前記液圧制御弁により前記作動液圧を増圧調整して前記回生制動力に代えて摩擦制動力で前記要求制動力を賄うすり替え制御を実行する制御手段と、
前記制御手段は、前記要求制動力がその要求開始時点で前記回生制動手段で発生できる回生可能制動力以下の場合は前記要求制動力の全てを賄う前記回生制御を実行し、前記要求制動力がその開始時点で前記回生可能制動力を超える場合、前記回生制動手段を作動させずに前記摩擦制動手段を作動させて摩擦制動力により全ての前記要求制動力を賄うことを特徴とするブレーキ制御装置。 - 前記制御手段は、前記車両の速度が所定速度未満になった場合に前記すり替え制御を実行することを特徴とする請求項1記載のブレーキ制御装置。
- 前記制御手段は、前記回生制御中に前記要求制動力がその時点で前記回生制動手段で発生できる回生可能制動力を超えた場合に前記すり替え制御を実行することを特徴とする請求項1または請求項2記載のブレーキ制御装置。
- 前記制御手段は、車両の走行中に前記運転者のブレーキ操作前に少なくとも車速と回生充電器の充電量と前記回生充電器の温度に基づく前記回生可能制動力を取得することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のブレーキ制御装置。
- 前記制御手段は、前記回生制御中に前記回生可能制動力の再取得を行うことを特徴とする請求項4記載のブレーキ制御装置。
- 前記制御手段は、前記すり替え制御を実行する場合、前記回生制動力の減少率に対応した増加率で前記摩擦制動力を増加させて前記要求制動力を維持することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のブレーキ制御装置。
- 前記液圧制御弁は、
前記運転者のブレーキ操作から独立した動力を用いて作動液による蓄圧が可能な動力液圧源からの圧力を前記ホイールシリンダ側に調整して供給する液圧制御手段と、収容された作動液を運転者のブレーキ操作量に応じて増減圧するマニュアル液圧源と前記ホイールシリンダ側との経路の接離を行う経路接続手段とを含むことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のブレーキ制御装置。
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