JP6122833B2 - 車両の制動システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の制動システムに関する。

特許文献１には、回生制動力を少なくとも付与する制動中において、回生制動力を所定範囲内の勾配で減少させるとともにそれに対応して制御液圧制動力を増大させる制動力変更制御について開示されている。同文献の技術では、制動力変更制御を開始させる変更開始車速を、目標回生制動力および車両減速度に基づいて可変とし、回生制動力を所定範囲内の勾配で減少させている。

特開２００７−２７６５３４号公報

摩擦制動と回生制動との両方が可能な車両においては、車両を減速する際に車速が十分に低くなると回生制動を停止する。これは、停車に近いような低速で車両が走行中に回生制動を行っても、電力の回収があまりできないばかりか、車両が逆走して運転者に違和感を生じさせてしまう恐れもあるからである。
このように、車速が十分に低くなった場合に回生制動を停止するときには、所定の速度まで車速が低下した時点から回生制動力の低減を開始して回生制動力を漸次低減して最終的にはゼロにし、一方で、不足する回生制動力の分を摩擦制動力で補うことが考えられる。

しかしながら、このような場合でも、可能な限り回生制動の低減を抑制することが、車両の電費や燃費の向上に資することになる。
そこで、本発明の目的は、車速が低くなると回生制動力の低減を開始して最終的に停止する場合に、車両の電費や燃費を向上させることができる車両の制動システムを提供することである。

本発明は、制動操作に基づいた回生制動を行うように当該回生制動を制御する車両の制動システムであって、前記回生制動の実行中に、前記車両の車速を検出する車速センサで検出した車速が第１車速まで低下したときには、当該低下前に比べて回生制動力が低下するように当該回生制動力の漸次の低減を開始する回生制動低減制御部と、前記回生制動低減制御部による前記回生制動力の低減の開始後、前記車速が前記第１車速より低い第２車速まで低下した際には前記回生制動を停止する回生制動停止制御部と、を備え、前記回生制動低減制御部は、前記車速が前記第１車速から前記第２車速になるまでの間、前記回生制動力の上限値を前記車速の低下に応じて漸次低減させることにより前記回生制動力の低減を行うことを特徴とする車両の制動システムである。
本発明によれば、回生制動力の上限値を漸次低減させることで回生制動力を低減させるので、第１車速に達した時点の回生制動力の上限値より、現実に低減を開始した時点の回生制動力が低ければ、不必要に回生制動力を低減することなく、十分な回生制動力を発生させることができる。

この場合に、前記回生制動低減制御部は、前記回生制動力の上限値を漸次低減させてから今回の制動が終了されるまでは前記回生制動力が増加することを禁止するようにしてもよい。
本発明によれば、回生制動力を確実に低減させることができる。

この場合に、前記回生制動低減制御部で前記回生制動力の低減を開始した場合は、前記車速が前記第２車速になるまで前記車速に応じて漸次低減させる前記上限値の増加及び前記第１車速の変更を禁止する回生上限値設定部を備えるようにしてもよい。
本発明によれば、回生制動力の上限値の低減を開始して以降に運転者によるブレーキペダルの踏み増し等が生じても、回生制動力の上限値を低減させる勾配の変化を抑えることができ、運転者に違和感を与えることを防止することができる。

この場合に、前記回生制動低減制御部は、前記車両に発生する減速度に基づいて前記第１車速を変更するようにしてもよい。
本発明によれば、車両の減速度に応じた適正な第１車速を設定して、第１車速から第２車速までの時間を十分に確保し、車速の低下に応じて回生制動の制御量を緩やかに減少させることができる。

本発明によれば、車速が低くなると回生制動力の低減を開始して最終的に停止する場合に、車両の電費や燃費を向上させることができる車両の制動システムを提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態にかかる車両用制動システムを備えた車両の要部系統図である。 図２は、本発明の一実施形態にかかる車両用制動システムである制御装置の概要について説明する機能ブロック図である。 図３は、本発明の一実施形態にかかる車両用制動システムで、運転者がブレーキペダルを操作する際の車速の時間変化（ａ）と、制御装置による回生制動の制御量の時間変化（ｂ）と、回生制動力の低減の制御を行うタイミング（ｃ）との関係を説明するグラフである。 図４は、図３の例で第１車速を設定するための制御マップの概念図である。 図５は、比較例となる車両用制動システムで、運転者がブレーキペダルを操作する際の車速の時間変化（ａ）と、制御装置による回生制動の制御量の時間変化（ｂ）と、回生制動力の低減の制御を行うタイミング（ｃ）との関係を説明するグラフである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態にかかる車両用制動システムを備えた車両１００の要部系統図である。この車両１００は、例えば、電気自動車であり、車両１００の前側に設けられた左右一対の前輪２ａＲ、２ａＬと、車両１００の後側に設けられた左右一対の後輪２ｂＲ、２ｂＬと、を有する。左右の前輪２ａＲ、２ａＬに連結された前輪車軸４には、モータ・ジェネレータ３がトルク伝達機構で連結されている。また、車両１００は、４輪駆動、後輪駆動でもよく、モータ・ジェネレータ３の他にエンジンも駆動源として備えたハイブリッド車などとして構成してもよい。なお、前輪車軸４に設けられる差動機構は図示を省略する。

モータ・ジェネレータ３は、車両駆動用の電動機と回生用の発電機とを兼ねたものである。二次電池であるバッテリ５は、モータ・ジェネレータ３の電源としてインバータ６によってモータ・ジェネレータ３に電力供給を行う。また、車両１００の減速の際には減速エネルギーをモータ・ジェネレータ３が電力に変換し、バッテリ５が、この回生した発電電力を蓄電する。そして、この回生の際には、モータ・ジェネレータ３が回生制動力を発生する。

車両１００は、前記の回生制動の他に摩擦制動（詳細は後述）も行う。制御装置７は、車両１００における回生制動、及び摩擦制動の制御を行う車両１００の制動システムである。なお、モータ・ジェネレータ３を電動機として駆動して車両を駆動する際のモータ・ジェネレータ３等の制御は図示しない別の制御装置で行っている（詳細は省略）。
車速センサ８は、車両１００の車速を検出し、検出した車速情報を制御装置７に伝達する。

摩擦制動装置１０は、各車輪２ａＲ、２ａＬ、２ａＲ、２ａＬのディスクブレーキ機構３０ａ〜３０ｄの各ホイールシリンダに接続され、液圧（油圧）により当該ホイールシリンダを駆動して、ブレーキロータにブレーキパッドを押し当てて摩擦制動力を発生するための装置である。摩擦制動装置１０としては、摩擦制動力を発生するための制動装置であれば様々な装置を適用できるが、本例では、所謂バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムを用いている。

図２は、制御装置７の概要について説明する機能ブロック図である。
制御装置７は、前記のとおり、摩擦制動装置１０による摩擦制動、及びモータ・ジェネレータ３等による回生制動の両方を制御する制動用の制御装置である。車両１００の制動は、様々な条件に応じて、摩擦制動のみを行う場合、回生制動のみを行う場合、摩擦制動と回生制動との協調制御を行う場合とがある。以下では、主に回生制動について説明する。

制御装置７には、前記の車速センサ８、モータ・ジェネレータ３、バッテリ５、摩擦制動装置１０等が信号線や通信線で接続されていて、制御装置７は、車速センサ８から車両１００の車速情報を取得し、また、モータ・ジェネレータ３、バッテリ５、摩擦制動装置１０等を制御して制動を行う。
制御装置７は、運転者が図示しないブレーキペダルを操作することによる制動操作に基づいた減速度となるように摩擦制動と回生制動を制御する。
特に、制御装置７は、回生制動低減制御部７１、回生制動停止制御部７２、勾配維持部７３の各機能を実現する。これらの各部の機能の詳細は後述する。

ここで、制御装置７は、車両１００を減速する際に、車速が十分に低くなると回生制動を停止する（摩擦制動のみにする）。これは、停車に近いような低速で車両１００が走行中に回生制動を行っても、電力の回収があまりできないばかりか、車両１００が逆走して運転者が違和感を生じてしまう恐れもあるからである。
このように、車速が十分に低くなった場合に回生制動を停止するときには、所定の速度まで車速が低下した時点から回生制動力の低減を開始して回生制動力を漸次低減して最終的にゼロにし、一方で、不足する回生制動力の分を摩擦制動装置１０による摩擦制動力で補う。

しかしながら、このような場合でも、可能な限り回生制動の低減を抑制することが、車両の電費の向上に資することになる。
そこで、車速が十分に低くなると回生制動力の低減を開始して最終的に停止する制御を行う場合に、車両の電費を向上させることができるような、制御装置７が実行する制御の内容について説明する。

図３は、運転者がブレーキペダルを操作する際の車速の時間変化（ａ）と、制御装置７による回生制動の制御量の時間変化（ｂ）と、回生制動力の低減の制御を行うタイミング（ｃ）との関係を説明するグラフである。

運転者がブレーキペダルを制動操作するときに、どの程度の制動力を発生させるかの目標制御量（回生制動、及び摩擦制動の両方を合わせた目標制御量）は、制御装置７が決定する。図３（ｂ）の符号Ｃ１は、この目標制御量（摩擦制動＋回生制動）を示している。図３（ａ）では、この目標制御量Ｃ１に基づいた回生制動（摩擦制動も併用していてもよい）により、車速が時間経過に応じて漸減する。

車両の走行中に、運転者がブレーキペダルを操作すると（時刻ｔｓ）、制動力（回生制動力）が発生し、以後、車速が減速を開始する。この車速が第１車速Ｓ１まで低下する前の（車速が第１車速Ｓ１より高い）時点では、制御装置７で予め設定されている回生制動力に関する最も高い上限値である上限値ＣＭａが、回生制動力の上限値として設定されている。この例では、この時点での目標制御量Ｃ１より、上限値ＣＭａの方が大きく、目標制御量Ｃ１の制動力の全てを回生制動でまかなうことが可能である。

そして、車速が停車に近い低速である第１車速Ｓ１（図３（ａ））まで低下したときには、回生制動低減制御部７１は、車速が第１車速Ｓ１から当該第１車速Ｓ１より低い第２車速Ｓ２（図３（ａ））になるまでの間、回生制動力の上限値ＣＭ（図３（ｂ））を漸次低減させることにより回生制動力の低減を行う。

この際に、時刻ｔ２の時点で（図３（ｂ））、目標制御量Ｃ１と上限値ＣＭが等しくなり、以後は上限値ＣＭ（ＣＭｂ）が目標制御量Ｃ１を下回る。よって、時刻ｔ２以後、回生制動力を上限値ＣＭｂの限界ぎりぎりまで発生させたとしても、時刻ｔ２前に目標制御量Ｃ１以上の値である上限値ＣＭａが設定されていた期間に比べると、回生制動力は低減する。時刻ｔ２の時点以後は、上限値ＣＭｂが目標制御量Ｃ１を下回るので、以後は回生制動力のみで目標制御量Ｃ１の制動力の全てを満たすことはできず、制動力の不足分は前記の摩擦制動力で補うことになる。この時刻ｔ２の時点で、回生制動低減制御部７１は、回生制動力の漸次の低減を開始する（図３（ｃ）でＯＮになる）。この回生制動力の低減で、第１車速Ｓ１以上の車速であったときに比べて回生制動力が更に低下するようになる。そして、回生制動低減制御部７１は、回生制動力の上限値ＣＭ（ＣＭｂ）を漸次低減させてから今回の制動が終了されるまで（図３（ａ）で車速０になるまで、図３（ｂ）でＯＮからＯＦＦになるまで）は回生制動力が増加することを禁止する。

車速の低下に応じて回生制動の制御量を緩やかに減少させるためには、第１車速Ｓ１から第２車速Ｓ２までの時間ｔ１（図３（ａ））を十分に確保したい。そのためには、第１車速Ｓ１を適切に設定したい。時間ｔ１は車両１００の減速度によって増減するので、回生制動低減制御部７１は、減速度に相関がある目標制御量Ｃ１等に応じて第１車速Ｓ１を決定する。具体的には、目標制御量Ｃ１が大きい場合は第１車速Ｓ１を高くする。すなわち、第１車速Ｓ１は、車両１００の減速度等の条件に応じて変動しうる。なお、第１車速Ｓ１はブレーキペダルの操作量に基づいて算出される目標制御量Ｃ１以外にもエンジンブレーキや空気抵抗、ブレーキペダルの操作に応じない自動ブレーキ等を含めた車両１００に発生する減速度、又は減速度と相関のある制動力若しくは減速力に基づいて算出されてもよい。

回生制動停止制御部７２（図２）は、このように回生制動の制御量を漸減させていき、車速が第２車速Ｓ２まで低下した時点で、回生制動の上限値ＣＭ（ＣＭｂ）をゼロにし、もって回生制動を停止する。そのため、制御装置７は、以後の目標制御量Ｃ１はすべて前記の摩擦制動力により実現する。図３（ｃ）で回生制動力の低減を終了するタイミング（ＯＦＦにするタイミング）は、制動の目標制御量がゼロになった時点である。
本実施形態において、運転者がブレーキペダルで制動操作を開始してから車両が停止するまでに発生する回生制動力の積算値は、図３（ｂ）に斜線で示す領域ａ１となる。

回生上限値設定部７３（図２）は、車速の低下に応じて、回生制動力の上限値ＣＭを減少させるように制御する。ここで、車速の低下を得るには、基準となる車速が存在する必要がある。本実施形態では、当該基準とする車速を第１車速Ｓ１としている。前記のとおり、第１車速Ｓ１は、目標制御量Ｃ１等により変化させるが、上限値ＣＭの減少がＯＮになるタイミング（図３（ｃ））の前後で算出方向を変えている。
回生上限値設定部７３は、ＯＮになるタイミングの前には、目標制御量Ｃ１等により変化させる。これは、ブレーキペダルが踏み増される等して減速度が増加した場合にも第１車速Ｓ１を高速に修正することで、前記の時間ｔ１（図３（ａ））を確保するためである。
回生上限値設定部７３は、このＯＮになるタイミング以降は、ＯＦＦになるまで（図３（ｃ））、第１車速Ｓ１を保持する（変更を禁止する）とともに、回生制動量の増加を禁止する。これは、ブレーキペダルの踏み増しがなされた際にも、上限値ＣＭ（ＣＭｂ）の低下の勾配が急変してしまうのを抑制するためである。

図４は、図３の例で第１車速Ｓ１を設定するための制御マップの概念図である。この制御マップでは、減速トルクが大きいほど第１車速Ｓ１を大きくしている。しかしながら、減速トルクが、ある値（Ｔ）以下になると、第１車速Ｓ１を固定値とする。

図５は、図２〜図４を参照して説明した実施形態に対する比較例を説明するグラフである。図５も、図４と同様、運転者がブレーキペダルを操作する際の車速の時間変化（ａ）と、制御装置７による回生制動の制御量の時間変化（ｂ）と、回生制動力の低減の制御を行うタイミング（ｃ）との関係を説明するグラフである。
図５（ａ）において、車速Ｓ２は図３の第２車速Ｓ２と同様である。しかし、本比較例では、図３の第１車速Ｓ１に代えて車速Ｓ３を用いている。車速Ｓ３は車速Ｓ２より高い所定の値であり、常に一定の値である。

運転者がブレーキペダルの制動操作を開始して以後の制動力の目標制御量はＣ１であり、図３の実施形態と同様である。しかし、本比較例では、運転者がブレーキペダルの制動操作を開始し、車速が低下して車速Ｓ３になるまで、前記実施形態とは異なり、回生制動の上限値を制御対象とするのではなく、回生制動力の目標制御量Ｃ２そのものを制御対象とする。すなわち、図５（ｂ）の例では、車速が車速Ｓ３まで低下するまでは、回生制動力の目標制御量Ｃ２（Ｃ２１）が制動力の目標制御量Ｃ１と一致し、必要な制動力を回生制動力だけでまかなっている。

そして、車両１００が車速Ｓ３以下になると、回生制動力の目標制御量Ｃ２（Ｃ２２）を漸次低下させ、車速Ｓ２になった時点で回生制動力の目標制御量Ｃ２（Ｃ２２）がゼロになるように制御する。この場合も、車速Ｓ３以下で回生制動力の目標制御量Ｃ２２を用いるときは、目標制御量Ｃ２に対して回生制動力だけで不足する制動力を前記の摩擦制動力で補う。車速Ｓ３になってから車速Ｓ２になるまでの経過時間は時間ｔ３である（図５（ａ））。
図５（ｃ）に示すように、回生制動力の低減を開始するタイミングは車速Ｓ３になったときで（ＯＮのタイミング）、回生制動力の低減を終了するタイミングは目標制御量Ｃ１がゼロになったときである（ＯＦＦのタイミング）。

図３（ｂ）の上限値ＣＭは、図５（ｂ）にも破線で示している（ただし、第１車速Ｓ１を車速Ｓ３としている）。図５の比較例で回生制動力の目標制御量Ｃ２の制御により発生する回生制動力の積算値は斜線で示す領域ａ２となる。これに対して、本実施形態の上限値ＣＭの制御により発生する回生制動力の積算値は、領域ａ２に対して、領域ａ２とは異なる斜線で示す領域ａ３の分だけ更に増大する。これは、比較例の目標制御量Ｃ２に代えて上限値ＣＭを用いることで、図５（ｂ）に明らかなように、目標制御量Ｃ２の勾配よりも上限値ＣＭの勾配の方が急峻であるからである。

このように、図２〜図４の本実施形態の例では、図５の比較例の場合（目標制御量Ｃ２２）に比べて、回生制動力の低減（上限値ＣＭｂ）を急峻にして、領域ａ３の分だけ回生制動力を多く発生させることができる。よって、領域ａ３の分だけ回生電力も多く得られることになる。そのため、前記のように車速が十分に低くなると回生制動力の低減を開始して最終的に停止する場合に、車両１００の電費を向上させることができる。

また、回生制動低減制御部７１は、回生制動力の上限値ＣＭを漸次低減させてから今回の制動が終了されるまでは回生制動力が増加することを禁止するので、回生制動力を確実に低減させることができる。

さらに、本実施形態の回生上限値設定部７３は、回生制動低減制御部７１で回生制動力の低減を開始した場合は、車速が第２車速Ｓ２になるまで、車速に応じて漸次低減させる上限値ＣＭ（ＣＭｂ）の増加及び第１車速Ｓ１の変更を禁止する。すなわち、一度、第１車速Ｓ１を設定して、上限値ＣＭ（ＣＭｂ）の漸減が開始して以後は、車速が第２車速Ｓ２になるまで、運転者のブレーキペダルの踏み増しが行われる等しても、その上限値ＣＭｂの急変を抑制することができる。
よって、本実施形態によれば、回生制動力の上限値ＣＭの低減を開始して以降（車速Ｓ１になって以降）に運転者によるブレーキペダルの踏み増し等が生じても、回生制動力の上限値ＣＭｂの急変はなく、運転者に違和感を与えることを防止することができる。

その上、回生制動低減制御部７１は、車両１００に発生する減速度に基づいて第１車速Ｓ１を変更するので、車両１００の減速度に応じた適正な第１車速Ｓ１を設定して、第１車速Ｓ１から第２車速Ｓ２までの時間を十分に確保し、車速の低下に応じて回生制動の制御量を緩やかに減少させることができる。

なお、前記の説明では、主に電気自動車を念頭において説明したが、本発明はハイブリッド車に適用することもでき、その場合には、ハイブリッド車の燃費を向上させることができる。

７ 制御装置（車両の制動システム）
７１ 回生制動低減制御部
７２ 回生制動停止制御部
７３ 回生上限値設定部
８ 車速センサ
１００ 車両

Claims (2)

1. 制動操作に基づいた回生制動を行うように当該回生制動を制御する車両の制動システムであって、
   前記回生制動の実行中に、前記車両の車速を検出する車速センサで検出した車速が第１車速まで低下したときには、当該低下前に比べて回生制動力が低下するように当該回生制動力の漸次の低減を開始する回生制動低減制御部と、
   前記回生制動低減制御部による前記回生制動力の低減の開始後、前記車速が前記第１車速より低い第２車速まで低下した際には前記回生制動を停止する回生制動停止制御部と、
   を備え、
   前記回生制動低減制御部は、前記車速が前記第１車速から前記第２車速になるまでの間、前記回生制動力の上限値を前記車速の低下に応じて漸次低減させることにより前記回生制動力の低減を行い、
   前記回生制動低減制御部で前記回生制動力の低減を開始した場合は、前記車速が前記第２車速になるまで前記車速に応じて漸次低減させる前記上限値の増加及び前記第１車速の変更を禁止する回生上限値設定部を備えたことを特徴とする車両の制動システム。
2. 前記回生制動低減制御部は、前記車両に発生する減速度又は減速度と相関のある制動力若しくは減速力に基づいて前記第１車速を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両の制動システム。

Images