JP5372010B2 - 電気制動トルクの補償を行なうハイブリッド車両の制動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車両の制動方法に関するものであり、この制動方法では、回生制動トルク及び油圧制動トルクが車輪に加わる。本発明の具体的な目的は、車輪に加わる制動トルクの持続性を確保して、運転快適性、及び車両の安全走行を維持することにある。

本発明はハイブリッド型車両に適用すると極めて有利であるが、本発明を全電気式自動車に使用することもできる。

回生制動トルク及び油圧制動トルクを車輪に加える制動システムが知られている。電気制動トルクとしても知られる回生制動トルクは、ジェネレータとして機能する電気機械が作動することにより車輪に作用して、当該電気機械が接続されているバッテリを再充電する。油圧制動トルクは、油圧システムを介して車輪に加わり、この油圧システムは、ブレーキペダルに加わる圧力を、パッド（またはドラム）を動かして車輪と一緒に回転する部材に押し付けることができる力に変換する。

２つのタイプの回生ブレーキが存在し、そしてこれらの回生ブレーキは、ブレーキに関する欧州法規制によって区別される。第１のタイプはカテゴリーＡの回生システムであり、この回生システムは、運転者がブレーキペダルを全く操作していない状態で、制動トルクを車輪に加える。

第２のタイプはカテゴリーＢの回生システムであり、この回生システムは、ブレーキペダルによって制御される制動トルクを車輪に加える。本発明は、このタイプのシステムに有用に適用することができる。具体的には、これらのシステムによって、ブレーキペダルに対する操作を、従来の油圧制動システムによって発生するトルクから切り離すことができる。従って、これらのシステムは、電気駆動システムが発生する回生制動力と、従来の油圧制動システムが発生する油圧制動力との間の配分を制御する可能性を提供する。

この配分は、影響のない方法で行なわれる必要があり、そしてこの配分によって、電気制動トルクの変化が、運転快適性と、この種類の装置に対する既存の規制に適合するための両方の目的のために、自動的に調整される必要がある。

これらの規制によれば、出力されるトルクの実変化が、行程関係の適切な変化によって自動的に補償される場合には、密着度低下の制動指示が続いて為される限り、カテゴリーＢの電力回生制動システムしか適用することができない。

すなわち、運転者の制動要求がある場合、電気機械は、設定トルクの全てを又は一部を、ブレーキペダルの踏み込み量に従来より関連付けられてきた油圧制動力に代えて（または、加えて）発生させることができる。電気制動力がこのようにして発生することにより、車両の運動エネルギーを回生して電力貯蔵システムを再充電し、そして長距離走行における燃料消費量を低減することができる。

この制動フェーズ時には、車両が減速すると同時に、トルクの遮断によりオートマチックトランスミッションのギア比のシフトが起こり得る。このギア比がシフトしている間は、電気機械と車輪との運動学的接続が遮断される。

次に、初めは正常に作用している電気制動トルクが、ギア比がシフトするために要する時間に亘って無効になる。全体の車両制動力を運転者の要求に応じて維持するために、そして上に挙げた規制に適合するために、この電気制動トルクを油圧制動システムによって埋め合わせしなければならない。

同様に、制動フェーズ時に、電気駆動システムの部材は、起こり得る故障、熱限界、または貯蔵システムの最大容量到達に起因する吸収動力の実変化を受け得る。ここでも同じように、電力回生力が弱くなり得る、または無くなってしまうこともあり得るため、当該回生力を油圧制動システムによって埋め合わせる必要がある。

本発明は、トルク補償のこれらの問題を、電気システムから供給される動力の実変化（従って、トルクの実変化）を運転者に気づかれないように維持し、かつ運転者の制動要求及び規制への適合を維持することにより解決しようと試みる。

この目的のために、本発明では、トルク補償は、電気機械及び／又は熱エンジンによる車輪へのトルクの作用を制御する駆動システムコンピュータと、油圧制動力を自動的に作用させる油圧システムコンピュータとの間の対話式通信を利用して、制動力が運転者の要求に合致する状態を維持するように行なわれる。

更に正確に表現すると、電力貯蔵システムが、該電力貯蔵システムの最大貯蔵容量に達すると、貯蔵システムから駆動システムコンピュータに、最大貯蔵容量に達したというこの事実を、当該事実が発生する時点で、または当該事実が発生する前の数秒の時点で通知する。

電気機械が、該電気機械の構成部品群のうちの１つの部品の故障を検出した、または最大の熱的限界に達したことを検出したときは、この電気機械から駆動システムコンピュータにこの故障、またはこの到達した最高温度が通知される。

自動変速機を介したギアチェンジが行なわれようとしているとき、このギアチェンジが変速機から駆動システムコンピュータに、当該ギアチェンジが行なわれる時点で、または好ましくは、当該ギアチェンジが行なわれる数百ミリ秒前の時点で通知される。

次に、駆動システムコンピュータから油圧コンピュータに、電力回生容量が不足しているか、または空になったことが通知される。駆動コンピュータはまた油圧コンピュータに、電気トルクのこの低下を表わす値も通知する。

最後に、油圧コンピュータは、運転者の要求が全てを満たされるように、電気トルクの低下を油圧制動システムを作動させることにより埋め合わせる。

２つの補償モードは、電気トルクの低下が予期されるかどうかに応じて、かつ駆動システムにおける電気動力の変化に起因して区別することができる。

すなわち、故障または熱的限界が駆動システム部材によって予期されていない場合、トルク補償が迅速に行なわれるため、運転者の要求に対する制動力の低下が出来る限り少なくそして短くなるように制御され、運転者の安全が確保される。

これとは異なり、低下が、トルク遮断を伴う伝達比シフトのような、または貯蔵システムの最大容量に達する状態のような要素により予期される場合、運転者に気付かれないように補償を行なって最大の快適感を実現することができる。

従って、本発明は、車両の制動方法、具体的にはハイブリッド車両の制動方法に関するものであり、この車両は：
− 熱エンジンと電気機械で構成される駆動システムであって、前記車両の車輪に接続され、駆動システムコンピュータにより制御される前記駆動システムと、
− 前記車輪に油圧制動トルクをブレーキを介して加えることができる油圧制動システムであって、ブレーキコンピュータにより制御される前記油圧制動システムと、
− 作動させると前記車両の車輪に加わる制動トルクを発生させるブレーキペダル
を備え、前記方法は次のステップ：
− 前記ブレーキペダルを作動させて、前記電気機械から前記車輪に電気制動トルクを加えるステップと、
− ギアチェンジが変速機を介して予期される場合に、前記変速機から前記駆動システムコンピュータにこのギアチェンジが通知されるステップと、
− 次に、前記駆動システムコンピュータから前記ブレーキコンピュータに、前記電気トルクが前記ギアチェンジ時に無効になることが通知されるステップと、
− 前記ブレーキコンピュータが前記制動システムを制御して、前記ギアチェンジ時に無効になる前記電気制動トルクを埋め合わせるステップと、
− 前記変速機から前記駆動コンピュータに、前記ギアチェンジが行なわれる数百ミリ秒前の時点でこのギアチェンジが通知されて、前記油圧制動トルクにより前記電気トルクを段階的に埋め合わせるステップ
を含む。

以下の記述、及び添付の図によって本発明を一層容易に理解することができる。これらの図は例示としてのみ提示され、決して本発明を網羅的に表現するものではない。

図１は、本発明による制動方法を使用するハイブリッド車両１の概略図である。 図２は、制動要求時にギア比がシフトする場合の油圧制動トルク及び電気制動トルクの経時変化を示すグラフである。

更に正確には、この車両１は、駆動システム３によって駆動される車輪２（他の車輪は、図を簡単にするために示していない）を備え、この駆動システム３に、当該車輪が伝達軸４を介して接続される。

駆動システム３は、熱エンジン７と、クラッチ（図示せず）を介して互いに接続される電気機械８を含む。更に、駆動システム３は、トルクを遮断する自動変速機９を含み、この自動変速機９は、ａ）電気機械８に接続され、そしてｂ）車輪２に軸４を介して接続される。

機械８は更に、電池電力貯蔵システム１０に、またはスーパーキャパシタ電力貯蔵システム１０に接続される。電気機械８は、モータモードで作動し、動力を貯蔵システム１０から引き出しているときに、モータトルクを車輪２に伝達する。逆に、機械８は、ジェネレータモードで作動して貯蔵システム１０を再充電し、かつ当該機械の軸が車輪２によって駆動されているときに、回生制動トルクを伝達する。この再充電フェーズは具体的には、車両減速時または車両制動時に行なわれる。

駆動システムコンピュータ１２は、車輪２に駆動システム３を介して加わるトルクを制御する。この目的のために、コンピュータ１２は通信バス１１を介して制御ユニット８．１、９．１、及び１０．１に接続され、これらの制御ユニットはそれぞれ、機械８、変速機９、及び貯蔵システム１０に接続される。従って、コンピュータ１２は指令を、部材８〜１０に対応する制御ユニットに送信し、そして駆動システム３の部材８〜１０の作動状態に関する情報をこれらの制御ユニットから受信することができる。

更に、車両１は、図の破線で取り囲んで示す油圧制動システム１５を備える。このシステム１５は、運転者がブレーキペダル２０を介して作動させることができる、又はシステム１６に接続線１６．１を介して接続されるブレーキコンピュータ２１により自動的に作動させることができる作動システム１６を含む。システム１６は、当該システム１６を作動させることにより発生する機械力を油圧に変換する。この目的のために、システム１６は、マスターシリンダと、真空ブースターブレーキアシスト装置を含み、この真空ブースターブレーキアシスト装置は、運転者がペダル２０に加える力を増幅する。

システム１６は油圧ユニット１８に接続される。このユニット１８は、車輪ブレーキにパイプラインシステム１９を介して接続される。この油圧ユニット１８により、システム１６から発生する油圧を車両のブレーキ間に配分することができる。この目的のために、当該システムに接続されるコンピュータ２１が車両車輪に掛かる圧力の値を計算する。これらの圧力の値は、車両シナリオによって、特に制動時に測定される車輪速度によって変わる。

車輪２に接続される制動装置またはブレーキ１７は、ユニット１８によって当該車輪に伝達される油圧を、パッド１７．１を作動させて車輪２と一緒に回転するディスク１７．２に押し付けることができる力に変換する。

このようにして、ペダル２０を作動させることにより発生する、またはコンピュータ２１によって自動的に発生する機械力は、システム１６によって油圧に変換される。この圧力は油圧ユニット１８に伝達され、この油圧ユニット１８が、当該圧力をブレーキ間に配分する。更に、これらのブレーキ１７から、油圧トルクとして知られる機械制動トルクが車輪に加わる。

ペダル踏み込み量センサ２２は、ブレーキコンピュータ２１の入力に接続される。このセンサ２２は、運転者が望む制動トルクＴｓｅｔに関連する信号Ｓｓｅｔを送出する。コンピュータ２１はこのようにして、運転者の制動要求を各時点で認識する。

コンピュータ１２及び２１は、互いに接続線１３を介して接続されることにより、車輪に作用している電気制動トルク及び／又は油圧制動トルクに関する情報を交換する。

初期運転状態では、ジェネレータとして作動する電気機械８から車輪に電気制動トルクを加えられるように、運転者がブレーキペダル２０を作動させる。更に、自動変速機９を介して伝達比を固定し、油圧制動システムを部分的に作動させるか、又は全く作動させない。

この時点で、利用可能な回生制動動力に変化が生じる。利用可能な動力のこの変化は、以下に詳細に説明する３つのシナリオで生じ得る。

第１のシナリオでは、貯蔵システム１０に接続される制御ユニット１０．１が、貯蔵システム１０が最大容量に達した、または間もなく達することを検出する。次に、制御ユニット１０．１が、通信バス１１を介して駆動システムコンピュータ１２に伝送される信号Ｓｃを送出する。１つの実施形態では、この信号Ｓｃは、最大貯蔵容量に実際に達する前、２〜３秒前に送出される。

次に、コンピュータ１２が信号Ｓｃを受信し、そして油圧コンピュータ２１に接続線１３を介して伝送される信号Ｓｃ’を送出する。この信号Ｓｃ’は、貯蔵システム１０が最大容量に達した、または間もなく達することに起因する電気トルクの低下を表わす。この信号Ｓｃ’は、この最大容量に達するときに電気制動トルクが低下する低下分の値を含む。

コンピュータ２１が信号Ｓｃ’を受信し、そして次に、システム１６に伝送される制御信号Ｓｉ１を送出する。この信号Ｓｉ１で、油圧制動トルクが電気制動トルクの低下を埋め合わせ、かつ運転者が要求する制動トルクが全て保持されるように、システム１６を制御する。

システム１６は、運転者に気付かれないように電気トルクを油圧トルクにより補償して、最高の快適感が得られるように制御される。この目的のために、トルクを段階的に埋め合わせる。この種類の制御は、最大容量に達する貯蔵システム１０についての情報が、事前に油圧制動システムに送信されることによって可能になる。

第２のシナリオでは、ギアチェンジが自動変速機９を介して予期される場合、変速機９に接続される制御ユニット９．１から、通信バス１１を介してコンピュータ１２に伝送される信号Ｓｇが送出される。１つの実施形態では、この信号Ｓｇは、ギアチェンジが実際に行なわれる前、１００〜２００ミリ秒前に送出される。

次に、コンピュータ１２が信号Ｓｇを受信し、そして油圧コンピュータ２１に接続線１３を介して伝送される信号Ｓｇ’を送出する。この信号Ｓｇ’は、電気制動トルクがギアチェンジ時に無効になることを表わす。信号Ｓｇ’は、ギアチェンジの期間を含むことができる。

コンピュータ２１が信号Ｓｇ’を受信し、そして次に、作動システム１６に伝送される制御信号Ｓｉ２を送出する。この信号Ｓｉ２で、油圧制動トルクが電気制動トルクの損失をギアチェンジ時に埋め合わせ、かつ運転者が要求する制動トルクが全て保持されるように、システム１６を制御する。

ここでも同様に、運転者に気付かれないように油圧トルクにより電気トルクを補償して、最高の快適感が得られるように、システム１６が制御される。この目的のために、トルクを段階的に埋め合わせる。この種類の制御は、ギアチェンジに関する情報が油圧制動システムに事前に送信されることによって可能になる。

第３のシナリオでは、電気機械８が、当該電気機械の構成部品群のうちの１つの部品の故障を検出するか、または最高作動温度に達する場合は、通信バス１１を介してコンピュータ１２に伝送される信号Ｓｆが制御ユニット８．１から送出される。

次に、コンピュータ１２が信号Ｓｆを受信し、そして油圧コンピュータ２１に接続線１３を介して伝送される信号Ｓｆ’を送出する。この信号Ｓｆ’は、電気機械８が故障するか、またはオーバーヒートすることに起因する電気トルクの低下を表わす。この信号Ｓｆ’は、電気トルクが低下する低下分の値と、更にオーバーヒートした場合に、トルクが低下して、機械８の温度が最大値を下回るまで下がることができるのに要する時間を含む。

コンピュータ２１は信号Ｓｆ’を受信し、次に、システム１６に伝送される制御信号Ｓｉ３を送出する。この信号Ｓｉ３で、油圧制動トルクが電気制動トルクの低下を埋め合わせ、かつ運転者が要求する制動トルクが全て保持されるように、システム１６を制御する。

この事例ではトルクの低下が予期されないので、システム１６は、制動力の低下が、運転者からの要求に対して出来る限り小さく短くなるように制御され、これにより運転者の安全が確保される。この目的のために、油圧制動トルクの変化が階段状になるようにトルクを迅速に埋め合わせる。

１つの変形例として、駆動システムコンピュータ１２は、電気トルクが低下する低下分の値をブレーキコンピュータ２１に送信しない。この場合、ブレーキコンピュータ２１は、運転者が要求するトルクＣｓｅｔと、車輪に実際に加わるトルクとの差を計算する。コンピュータ２１は 油圧システム１６がこのトルク差の値を有する油圧制動トルクを車輪に加えるように、当該システム１６を制御する。

図２は、制動システム１５によって加えられる油圧制動トルクＴＨＹＤＲの経時変化、電気機械８によって加えられる電気制動トルクＴＥＬＭの変化、熱エンジン７のトルクＴＥＮＧの変化、クラッチトルクＴＣＬの変化、及び運転者が要求トルク設定値ＢＴＳの制動力を利かせている状態でギア比をシフトする場合に主軸に観測されるトルクＴＭＳの変化を表わすグラフを示している。

第１フェーズＰ１では、運転者は足をアクセルペダルから離して持ち上げ、ブレーキペダル２０を踏み込んでいない。駆動システムは、電気機械８がジェネレータとして作動している回生モードになっている。電気制動トルクＴＥＬＭは、機械８から取り出すことができる最大トルクＴＥＬＭｍａｘよりも小さい。

第２フェーズＰ２では、運転者Ａがブレーキペダル２０を踏み込んで、設定制動トルクＢＴＳが加わるようにする。次に、電気制動トルクＴＥＬＭが、電気機械８の最大ポテンシャルＴＥＬＭｍａｘまで上昇する（参照番号２３）。油圧制動トルクＴＨＹＤＲが、電気機械８によって加わる制動トルクＴＥＬＭに加わって、電気機械制動トルクＴＥＬＭ及び油圧制動トルクＴＨＹＤＲの和が、運転者が要求する設定制動トルクＢＴＳに等しくなる（ＴＥＬＭ＋ＴＨＹＤＲ＝ＢＴＳ）。

第３フェーズＰ３では、ギア比シフトＢが要求される。次に、主軸トルクＴＭＳ（このトルクは、エンジントルクＴＥＮＧ、及び電気機械によって加わるトルクＴＥＬＭに等しい）が低下してゼロになることにより、初期ギアボックス比を変えることができる。トルクＴＭＳはゼロトルクに段階的に低下する。油圧制動トルクＴＨＹＤＲが上昇して、トルクＴＥＬＭのうち、フェーズＰ２中に加えられた電気部分を埋め合わせる。このようにして、ブレーキペダル２０によって指示される制動トルクＢＴＳは常に保持される。

第４フェーズＰ４では、変速機によって伝達されるトルクがゼロになる（ＴＥＬＭ及びＴＥＮＧがゼロになる）ので、ギア比シフトを容易に行なうことができ、そして次に、最終ギア比が決定される。

第５フェーズＰ５では、種々のトルクが段階的に上昇して、フェーズＰ２の状態に戻る。具体的には、再度油圧制動トルクＴＨＹＤＲが、電気トルクＴＥＬＭの上昇とともに低下する。

第６フェーズＰ６では、種々のトルクがフェーズＰ２中に示していた値に戻る。

Claims (4)

1. 車両（１）の制動方法、具体的にはハイブリッド車両の制動方法であって、この車両（１）は：
   − 熱エンジン（７）、電気機械（８）、及びトルクを遮断する自動変速機（９）によって構成される駆動システム（３）であって、前記自動変速機（９）がまず前記電気機械（８）に接続され、次に前記車両の車輪（２）に接続されており、駆動システムコンピュータ（１２）により制御される前記駆動システム（３）と、
   − ブレーキ（１７）を介して前記車輪（２）に油圧制動トルクを加えることができる油圧制動システム（１５）であって、ブレーキコンピュータ（２１）により制御される前記油圧制動システム（１５）と、
   − 前記車両の車輪（２）にペダルを作動させると加わる制動トルクを発生させるブレーキペダル（２０）
   を備え、前記制動方法は次のステップ：
   − 前記ブレーキペダル（２０）を作動させて、前記電気機械（８）から前記車輪（２）に電気制動トルクを加えるステップと、
   − ギアチェンジが前記変速機（９）を介して予期される場合に、前記変速機（９）から前記駆動システムコンピュータ（１２）にこのギアチェンジが通知されるステップと、
   − 次に、前記駆動システムコンピュータ（１２）から前記ブレーキコンピュータ（２１）に、前記ギアチェンジ時に前記電気トルクが無効になることが通知されるステップと、
   − 前記ブレーキコンピュータ（２１）が前記制動システム（１５）を制御して、前記ギアチェンジ時に無効になる前記電気制動トルクを埋め合わせるステップと、
   − 前記変速機（９）から前記駆動システムコンピュータ（１２）に、前記ギアチェンジが行われる数百ミリ秒前の時点でこのギアチェンジが通知されて、前記油圧制動トルクにより前記電気トルクを段階的に埋め合わせるステップを含むことを特徴とし、かつ、
   − 前記電気機械（８）が、該電気機械の構成部品のうちの１つの部品の故障を検出した場合、又は最高作動温度に達した場合に、この電気機械（８）から前記駆動システムコンピュータ（１２）に、この故障が、又はこの温度に達したことが通知され、
   − 次に、前記駆動システムコンピュータ（１２）から前記ブレーキコンピュータ（２１）に、この故障のため、又は最高温度に達したために前記電気制動トルクが低下する低下分の値と、更にオーバーヒートした場合に、電気制動トルクが低下して、電気機械（８）の温度がオーバーヒートから回復する温度の最大値を下回るまで下がることができるのに要する時間とが通知され、
   − 前記ブレーキコンピュータ（２１）が前記制動システム（１５）を制御して、電気制動トルクのこの低下を埋め合わせることを特徴とする、制動方法。
2. 前記電気機械（８）が電力貯蔵システム（１０）に接続され、前記方法は次のステップ：
   − 前記貯蔵システム（１０）が最大容量に達すると、前記貯蔵システム（１０）から前記駆動システムコンピュータ（１２）に、前記貯蔵システム（１０）が最大貯蔵容量に達したことが通知されるステップと、
   − 次に、前記駆動システムコンピュータ（１２）から前記ブレーキコンピュータ（２１）に、前記貯蔵システム（１０）が前記最大容量に達するときに前記電気制動トルクが低下する低下分の値が通知されるステップと、
   − 前記ブレーキコンピュータ（２１）が前記制動システム（１５）を制御して、電気制動トルクのこの低下を埋め合わせるステップ
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. − 前記貯蔵システム（１５）から前記駆動システムコンピュータ（１２）に、前記貯蔵システムが最大充電容量に達することが、前記最大充電容量に達する数秒前の時点で通知され、前記油圧制動トルクによって前記電気トルクを段階的に埋め合わせることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. − 電気制動力の補償が階段状に行なわれるように、前記車輪に前記油圧制動トルクを加えることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。

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