JP5807805B2

JP5807805B2 - 車両の回生ブレーキ制御装置

Info

Publication number: JP5807805B2
Application number: JP2011152509A
Authority: JP
Inventors: 敏郎辻
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: JP2013018332A

Description

本発明は、液圧制動力と回生制動力をＡＢＳの動作と車速に応じて制御して運転者が要求する制動力を得る車両の回生ブレーキ制御装置に関するものである。

電動モータを駆動源として走行する電気自動車等の車両は、液圧制動力を発生する液圧ブレーキと回生制動力を発生する回生ブレーキを備え、両ブレーキを制御して運転者が要求する制動力を得るようにしている。

ここで、液圧ブレーキは、運転者がブレーキペダルを踏み込むことによってマスタシリンダに発生する液圧を各車輪の例えばディスクブレーキ装置のホイールシリンダに供給してブレーキパッドを動作させ、車輪と共に回転するブレーキディスクをブレーキパッドによって挟持することによって発生する摩擦抵抗（液圧制動力）によって車輪の回転に制動を加えるものである。又、回生ブレーキは、減速時に電動モータを発電機として機能させることによって運動エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに蓄えるとともに、電動モータの回転抵抗によって発生する回生トルクを回生制動力として利用するものである。尚、回生制動力には、ブレーキ操作に応じた制動力とエンジンブレーキ相当の制動力（アクセルから足を離したときに発生する制動力）が含まれている。

ところで、液圧ブレーキと回生ブレーキを備える車両にあっては、回生ブレーキの制御として、減速時の運動エネルギをより多く回収して燃費を向上させるために回生制動力を主として利用するよう制動力の配分が行われる協調ブレーキ制御、或いは、運転者が要求する制動力の強さ（運転者によるブレーキペダルの操作量）に関わらずブレーキペダルの踏み込み操作があれば所定の回生制動力を発生させる一定回生ブレーキ制御が行われている。ここで協調ブレーキ制御では、ブレーキ操作量（ブレーキペダル踏込量）と制動力との関係を図３に示すが、アクセルペダルを踏み込まなければ、ブレーキ操作量が０であってもエンジンブレーキ相当の制動力が回生制動力として与えられ、ブレーキ操作によってブレーキペダルが踏み込まれると、ブレーキ操作量に応じた回生制動力が付加されてエンジンブレーキ相当の制動力にブレーキ操作量に応じた制動力を加えた制動力が回生制動力として与えられる。そして、運転者が要求する制動力に対して回生制動力が不足する時点で液圧ブレーキによる液圧制動力が加えられる。

そして、一定回生ブレーキ制御では、アクセルペダルを踏み込まなければ、協調ブレーキ制御と同様にエンジンブレーキ相当の制動力（以下、「アクセルＯＦＦ回生制動力」と言う）が回生制動力として与えられ、ブレーキ操作（ブレーキペダルの踏み込み）が検知されると所定強さの回生制動力（以下、「ブレーキＯＮ回生制動力」と言う）が付加されて「アクセルＯＦＦ回生制動力」に「ブレーキＯＮ回生制動力」を加えた制動力が回生制動力として与えられる。なお、この一定回生ブレーキ制御は、協調ブレーキ制御に比べて回生できるエネルギ量は少なくなるが、複雑な制御を必要とする協調ブレーキ制御に対して制御やシステムが容易であるためにコストや信頼性の点でメリットがある。

又、車両には、例えば凍結した路面上を走行している場合に急ブレーキを掛けても車輪がロックしないようにするためのＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）が搭載されている。このＡＢＳは、車両の減速度を検出する加速度センサ（Ｇセンサ）、各車輪の回転速度を検出する車輪速センサ、これらの加速度センサや車輪速センサの検出値に基づいて各車輪の最適回転速度を算出するＡＢＳコントローラ、該ＡＢＳコントローラから出力される制御信号によって各車輪のブレーキ装置にそれぞれ供給されるブレーキ液圧を制御するＡＢＳアクチュエータ等によって構成されている。

而して、ＡＢＳは各車輪ごとに制動力をそれぞれ独立に制御するのに対して、回生制動力は駆動輪（左右一対の前輪又は後輪）に同様に作用するため、回生制動力が大きい場合にはＡＢＳを効果的に機能させることができない。

そこで、従来はＡＢＳ作動時には回生制動力を０又は図４に示すように小さな値（例えばエンジンブレーキ相当の制動力）に制御することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許第３７７７９７４号公報特許第３４３８２４２合公報

ところで、一定回生ブレーキ制御では、協調ブレーキ制御に比べて回生できるエネルギ量が少ない問題がある。又、「ブレーキＯＮ回生制動力」が車両の速度に関わらず一定に設定されているため、比較的高速からブレーキペダルを一定の踏み込み量で踏み込んで減速する場合、低速となったときに高速時に比較して減速が弱まって運転者が更なるブレーキペダルの踏み込みを必要とするという問題が発生する可能性がある。

更に、ＡＢＳ作動時に「ブレーキＯＮ回生制動力」を０又は小さな値に制御する場合、その回生制動力の減少によって減速感が途切れて運転者に不安感を与えるとともに、その回生制動力の減少分に対して運転者が更なるブレーキペダルの踏み込み操作をしてしまうという問題が発生する。例えば、図４においてＡＢＳ非作動時に車両が車速ｖで走行しているときにブレーキ操作がなされると図示のｆ_Ｇの回生制動力が発生するが、このとき車輪のロック傾向（スリップ傾向）が検知されたためにＡＢＳが作動すると、回生制動力はｆ_Ｇからｆ_Ｇ’までΔｆ_Ｇ（＝ｆ_Ｇ−ｆ_Ｇ’）だけ急激に低下するため、その回生制動力の低下分Δｆ_Ｇだけ減速感が減少し、運転者が更なるブレーキペダルの踏み込み操作をして液圧制動力を増加させようとする。

しかし、ＡＢＳが作動中であり液圧制動力の制御はＡＢＳの制御装置に委ねられており、運転者による液圧制動力の増加はできず、ＡＢＳの制御装置によって液圧制動力を補うまで減速感が途切れてしまう。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、一定回生ブレーキ制御で回生できるエネルギ量を増やすことができ、比較的高速から低速まで一定の踏み込み量のブレーキペダル操作で減速をしても違和感の無い減速を可能とし、更には、ＡＢＳ作動時の減速感の途切れを抑えて運転者の不安感を解消することができる車両の回生ブレーキ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ＡＢＳ装置と液圧ブレーキ及び回生ブレーキを備えた車両の前記液圧ブレーキによって発生する液圧制動力と前記回生ブレーキによって発生する回生制動力を前記ＡＢＳの動作と車速に応じて制御して運転者が要求する制動力を得るとともに、
回生ブレーキは、アクセルペダルの開放状態が検知されると「アクセルＯＦＦ回生制動力」を発生させ、ブレーキペダルの踏み込み操作が検知されると「ブレーキＯＮ回生制動力」を発生させ、ＡＢＳ作動時に前記「ブレーキＯＮ回生制動力」を減少させて前記回生制動力をＡＢＳ非作動時のそれよりも下げるよう制御する車両の回生ブレーキ制御装置において、
ＡＢＳ非作動時の前記回生制動力の低車速域の値が高車速域の値よりも大きくなるよう制御し、
ＡＢＳ作動時の前記回生制動力の低車速域の値が高車速域の値よりも大きくなるよう制御することを特徴とする

また、ＡＢＳ作動時の前記回生制動力の低車速域におけるピーク値とＡＢＳ非作動時の前記回生制動力の高車速域における値とが略同程度となるよう制御するものであってもよい。

請求項１記載の発明によれば、回生制動力の低車速域の所定範囲（車両の安定性が高い速度範囲）の値が高車速域の値よりも大きくなるよう制御するようにしたため、協調ブレーキ制御に比べて回生できるエネルギ量が少ない一定回生ブレーキ制御であっても、回収できるエネルギ量を増やすことができる。

又、擬似的に制動力として働く走行抵抗（タイヤの転がり抵抗、駆動系の摩擦抵抗、空気抵抗等）が比較的大きな高速から走行抵抗が比較的小さな低速まで減速する場合、低速となったときに高速時に比較して減速が弱まってしまうが、走行抵抗の減少分を低車速域の所定範囲の値が高車速域の値よりも大きくなるよう制御される「アクセルＯＦＦ回生制動力」によって補われ、低速となったときに高速時に比較して減速が弱まることが抑制され違和感の無い減速を可能とし、そして、運転者のブレーキペダルの踏み込み操作の煩雑さを軽減することができる。

また、ＡＢＳ作動時の前記回生制動力の低車速域の値が高車速域の値よりも大きくなるよう制御するため、低速域での運動エネルギを電気エネルギとして有効に回収することができる。更に、ＡＢＳ非作動時の回生制動力（「アクセルＯＦＦ回生制動力」＋「ブレーキＯＮ回生制動力」）と類似した変化で低車速域の所定範囲の値を高車速域他の範囲の値よりも大きくするため、「ＡＢＳ非作動→ＡＢＳ作動」時の回生制動力の減少（「ブレーキＯＮ回生制動力」の減少）量の変化が低く抑えられ、液圧ブレーキをも含めた全体の制動力に対する影響を最小限に抑えることができる。このため、回生制動力の減少分を補うために必要となる液圧制動力の増加分も低く抑えられ、この液圧制動力の増加必要分に対する運転者の更なるブレーキペダルの踏み込み操作を軽減できるとともに、減速感の途切れが抑制されて運転者の不安感が解消される。

請求項２記載の発明によれば、ＡＢＳ作動時の回生制動力（減少された「アクセルＯＦＦ回生制動力」＋減少された「ブレーキＯＮ回生制動力」）の低速域におけるピーク値とＡＢＳ非作動時の回生制動力（「アクセルＯＦＦ回生制動力」＋「ブレーキＯＮ回生制動力」）の高速域における値とが略同程度となるよう制御するため、比較的低速で起こり易いＡＢＳ制御において、高速からの減速で或る程度減速されて低速となった時点でＡＢＳ装置が作動した場合に、回生ブレーキの回生制動力の変化（ＡＢＳ非作動時の高速時の回生制動力からＡＢＳ作動時の低速での回生制動力への変化）が抑制され、減速度の変化が抑制されて運転者の不安感が解消される。

本発明に係る車両の回生ブレーキ制御装置のシステム構成図である。本発明に係る車両の回生ブレーキ制御装置によって制御される回生制動力と車速との関係を示す図である。制動力とブレーキ操作量との関係を示す図である。回生ブレーキ制御装置によって制御される回生制動力と車速との関係を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る回生ブレーキ制御装置のシステム構成図であり、この回生ブレーキ制御装置を備える車両は、電動モータ１を駆動源として走行する電気自動車であって、駆動輪である左右一対の前輪２は電動モータ１から減速機（Ｒ／Ｇ）３を経て伝達される動力によって回転駆動される。そして、この電気自動車には、減速時に各電動モータ１を発電機として機能させて回生制動力を発生させる回生ブレーキ４と、液圧によって機械的な摩擦力による液圧制動力を発生させる液圧ブレーキ５及び左右一対の前輪２と後輪６のロックを防ぐためのＡＢＳ装置（液圧制御ユニット１４）が備えられている。

上記回生ブレーキ４は、電動モータ１とこれらを制御するモータコントローラ７を備えており、運転者がアクセルペダル８の踏み込みを解除すると、その情報がアクセルポジションセンサ９からモータコントローラ７に伝達され、モータコントローラ７は、各電動モータ１を発電機として機能させる。すると、発電機として機能する各電動モータ１の発電負荷が減速機３を介して各前輪２に加わり、各前輪２にはエンジンブレーキ相当の回生制動力（アクセルＯＦＦ回生制動力）が加えられる。

前記液圧ブレーキ５は、ブレーキペダル１０とその踏込力（踏力）をアシストするブレーキブースタ１１、ブレーキペダル１０の踏み込みによって所要の液圧を発生するマスタシリンダ１２、左右一対の前輪２と後輪６にそれぞれ備えられたブレーキ装置１３、所要の液圧を発生する液圧制御ユニット１４等によって構成されており、ブレーキペダル１０の近傍には、該ブレーキペダル１０が踏み込み操作がなされているか検知するブレーキＳ/Ｗ１５、或いは、ブレーキペダル１０のストローク（踏み込み量）を検出するストロークセンサ１５が設けられている。尚、ストロークセンサ１５に代えてブレーキペダル１０の踏込力（踏力）を検出する踏力センサを設けても良い。

ここで、前輪２と後輪６にそれぞれ設けられたブレーキ装置１３は、ディスクブレーキであって、前輪２又は後輪６と共に回転するブレーキディスク１３ａと、不図示のホイールシリンダに供給される液圧によって作動するブレーキパッド１３ｂを備えており、ホイールシリンダに液圧が供給されるとブレーキパッド１３ｂが動作し、該ブレーキパッド１３ｂによってブレーキディスク１３ａが挟持され、両者の摩擦抵抗によって機械的な液圧制動力が発生する。

又、前記液圧制御ユニット１４は、不図示のＡＢＳアクチュエータと、マスタシリンダ１２とは独立して液圧を発生する不図示の液圧発生装置を備えており、液圧発生装置はポンプとこれを駆動するポンプモータによって構成されている。そして、前記マスタシリンダ１２と液圧制御ユニット１４とはブレーキ配管１６によって接続されており、前輪２と後輪６にそれぞれ設けられたブレーキ装置１３のホイールシリンダはブレーキ配管１７によって液圧制御ユニット１４にそれぞれ接続されている。

前記ＡＢＳ装置は、例えば凍結した路面上を走行している場合に急ブレーキを掛けても前輪２及び後輪６がロックしないようにするためのものであって、車両の減速度を検出する加速度センサ（Ｇセンサ）１８、前輪２と後輪６の回転速度を検出する車輪速センサ１９、これらの加速度センサ１８や車輪速センサ１９の検出値に基づいて各前輪２と各後輪６の最適回転速度を算出するＡＢＳコントローラ（液圧制御ユニット１４）から出力される制御信号によって各ブレーキ装置１３のホイールシリンダにそれぞれ供給される液圧を制御する前記ＡＢＳアクチュエータ（液圧制御ユニット１４）等によって構成されている。

ところで、本発明に係る回生ブレーキ制御装置２０は、液圧ブレーキ５によって発生する液圧制動力とは独立に回生制動力を制御する前記した所謂一定回生ブレーキであって、アクセルペダル８の踏み込みの解除を検知した信号を受け、「アクセルＯＦＦ回生制動力」（エンジンブレーキ相当の制動力）を発生させるようモータコントローラ７に指令を出し、ブレーキペダル１０に対する踏み込み操作を検知した信号を受け、「ブレーキＯＮ回生制動力」を発生させるようモータコントローラ７に指令を出し、指令を受けたモータコントローラ７は、各電動モータ１を発電機として機能させて各電動モータ１の発電負荷により回生制動力を発生させる。尚、各回生制動力（「アクセルＯＦＦ回生制動力」、「ブレーキＯＮ回生制動力」）は、運転者によるブレーキペダル１０の操作量（ストローク）や操作力に関わらず、車両の走行速度に応じて予め決められている回生制動力の値に各回生制動力を制御する。更に、回生ブレーキ４によって発生する回生制動力をＡＢＳの動作（作動／非作動）に応じて変更制御して、回生制動力がＡＢＳの作動の妨げとなることを抑制するものである。

ここで、本実施の形態におけるＡＢＳ作動時とＡＢＳ非作動時での車速と回生制動力との関係を図２に示す。「アクセルＯＦＦ回生制動力」と「ブレーキＯＮ回生制動力」が作用するＡＢＳ非作動時では、同図に示すように回生制動力は高速域よりも低速域の２０ｋｍ／ｈを中心とした所定の領域Ｒで強く発生させるよう制御される。このため、一定の回生制動力を発生させる制御よりも低速域での運動エネルギを電気エネルギとしてより多く回収することができる。詳細には、「アクセルＯＦＦ回生制動力」が同図に示すように回生制動力は高速域よりも低速域の２０ｋｍ／ｈを中心とした所定の領域Ｒで強く発生させるよう制御され、「ブレーキＯＮ回生制動力」は、極低速域を除き車速に関係なくほぼ一定の制動力としている。

ＡＢＳ作動時では、「ブレーキＯＮ回生制動力」を減少させて０として、ブレーキペダルの踏み込み操作による「ブレーキＯＮ回生制動力」を作用させないように制御するとともに、「アクセルＯＦＦ回生制動力」を減少させ、アクセルペダルの開放状態による「アクセルＯＦＦ回生制動力」を通常制御（ＡＢＳ非作動時）よりも弱い制動力に制御する。そして、この減少された「アクセルＯＦＦ回生制動力」が作用する。図２に示されたＡＢＳ作動時では、「ブレーキＯＮ回生制動力」を０にし、「アクセルＯＦＦ回生制動力」を減少させた回生制動力を示している（つまり、減少させた「アクセルＯＦＦ回生制動力」のみの回生制動力となる）。同図に示すようにＡＢＳ作動時では回生制動力は高速域よりも低速域の２０ｋｍ／ｈを中心とした所定の領域Ｒで強く発生させるよう制御される。このため、ＡＢＳ作動時においても一定の回生制動力を発生させる制御よりも回生制動力をより多く活用し、低速域での運動エネルギを電気エネルギとしてより多く回収することができる。

而して、ＡＢＳは各車輪（前輪２と後輪６）ごとに制動力をそれぞれ独立に制御するのに対して、回生制動力は駆動輪である左右一対の前輪２に同様に作用するため、回生制動力が大きい場合には回生制動力がＡＢＳの制御動作に影響を与えてＡＢＳを効果的に機能させることができない場合がある。このため、本実施の形態では、ＡＢＳ作動時には回生制動力をＡＢＳ非作動時のそれよりも小さく設定してＡＢＳの機能が十分発揮されるようにしており、更に、ＡＢＳ作動時には回生制動力の低車速域の車速２０ｋｍ／ｈを中心とする所定範囲Ｒの値が他の範囲の値（例えば高車速域での値）よりも大きくなるよう制御するようにしている。これは、通常制御（ＡＢＳ非作動時）の「アクセルＯＦＦ回生制動力」が、低車速域の車速２０ｋｍ／ｈを中心とする所定範囲Ｒの値が高車速域での値よりも大きくなるよう制御されていることから、運転者に違和感を与えることなく容易に制御することができる。

従って、例えば、図２においてＡＢＳ非作動時に車両が車速ｖで走行しているときにブレーキ操作がなされると図示のＦＧの回生制動力が発生するが、このとき車輪（前輪２又は後輪６）のロック傾向（スリップ傾向）が検知されたためにＡＢＳが作動すると、回生制動力はＦ_ＧからＦ_Ｇ’まで低下する。しかし、ＡＢＳ作動時の回生制動力は、低車速域での値が大きくなるよう制御されるため、その低下分ΔＦ_Ｇ（＝Ｆ_Ｇ−Ｆ_Ｇ’）は図４に示した従来の低下分Δｆ_Ｇ（＝ｆ_Ｇ−ｆ_Ｇ’）よりも小さく抑えられる（ΔＦ_Ｇ＜Δｆ_Ｇ）。このため、減速感の途切れが抑制されて運転者の不安感が解消される。

又、本実施の形態では、図２に示すように、ＡＢＳ作動時の回生制動力の低速域での車速２０ｋｍ／ｈにおけるピーク値とＡＢＳ非作動時の回生制動力の高速域における値とが略同程度となるよう制御している。このため、比較的低速で起こり易いＡＢＳ制御において、高速からの減速で或る程度減速されて低速となった時点でＡＢＳ装置が作動した場合に、回生ブレーキ４の回生制動力の変化（ＡＢＳ非作動の高速時の回生制動力からＡＢＳ作動時の低速での回生制動力への変化）が抑制され、減速度の変化が抑制されて運転者の不安感が解消されるという効果が得られる。

１電動モータ
２前輪
４回生ブレーキ
５液圧ブレーキ
６後輪
７モータコントローラ
１０ブレーキペダル
１３ブレーキ装置
１３ａブレーキディスク
１３ｂブレーキパッド
１４液圧制御ユニット
１５ストロークセンサ
２０回生ブレーキ制御装置

Claims

ＡＢＳ装置と液圧ブレーキ及び回生ブレーキを備えた車両の前記液圧ブレーキによって発生する液圧制動力と前記回生ブレーキによって発生する回生制動力を前記ＡＢＳの動作と車速に応じて制御して運転者が要求する制動力を得るとともに、
回生ブレーキは、アクセルペダルの開放状態が検知されると「アクセルＯＦＦ回生制動力」を発生させ、ブレーキペダルの踏み込み操作が検知されると「ブレーキＯＮ回生制動力」を発生させ、ＡＢＳ作動時に前記「ブレーキＯＮ回生制動力」を減少させて前記回生制動力をＡＢＳ非作動時のそれよりも下げるよう制御する車両の回生ブレーキ制御装置において、
ＡＢＳ非作動時の前記回生制動力の低車速域の値が高車速域の値よりも大きくなるよう制御し、
ＡＢＳ作動時の前記回生制動力の低車速域の値が高車速域の値よりも大きくなるよう制御することを特徴とする車両の回生ブレーキ制御装置。
ＡＢＳ作動時の前記回生制動力の低車速域におけるピーク値とＡＢＳ非作動時の前記回生制動力の高車速域における値とが略同程度となるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の回生ブレーキ制御装置。