JP6396465B2 - 電気自動車またはハイブリッド車における、回生ブレーキの制御 - Google Patents

Description

本発明は、回生ブレーキである第１のブレーキ手段及び、第１のブレーキ手段とは別の第２のブレーキ手段、例えば油圧ブレーキ手段を装備する車両における、回生ブレーキの制御に関する。

車両は、例えば電気自動車又はハイブリッド車であり得る。

少なくとも一つの電気トラクション又は電気推進モータを装備する車両では、ある一定の条件下で電気モータを発電機として使用することが可能であり、したがって電気ブレーキ手段を得ることが可能である。回生ブレーキであることから、バッテリを再充電するために車両の運動エネルギーの一部を回収することが可能になるので、このような使用は有利である。

分離型（ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ）ブレーキの場合、車両には例えば、ブレーキペダルから来る全体的なブレーキ指令を、電気アクチュエータと油圧アクチュエータの間で分配するように配置された分配（「トルクブレンディング」）モジュールが、備えられている。この状況は、相補的ブレーキ設定点を持つものとして言及される。

別の例によれば、具体的には非分離型ブレーキの車両の場合には、車両にはブレーキ管理（トルクマネジャー）モジュールが備えられており、ブレーキ管理モジュールは電気ブレーキ設定点をドライバー設定点の関数として（例えばドライバー設定点に比例して）生成するように、配置されている。電気ブレーキ設定点は、補足的ブレーキ設定点であり、ブレーキペダルから直接得られる従来の油圧ブレーキに追加されたものである。

回生ブレーキ設定点は、相補的または補足的のいずれであっても、ブレーキペダルから来るドライバー設定点のみの関数として形成されるのではなく、他のパラメータによる関数としても形成される。そのうちの１つは、車両の安定性を示すシグナルである。

具体的には、電気式ブレーキは駆動輪にのみ適用される。即ち、前輪駆動の車両の場合には前輪、後輪駆動の車両の場合には後輪である。したがって、回生ブレーキの可能性は、全ての車輪に適用されるブレーキに比べてより限定的である。

したがって、この回生ブレーキは当該車輪がより大きなスリップを起こす危険を有し、例えば濡れた道または氷もしくは雪に覆われた道といった、グリップ条件が比較的不安定な場合には、車輪のロックさえ起こす危険を有する。

例えばＡＢＳ（ドイツ語「Ａｎｔｉｂｌｏｃｋｉｅｒｓｙｓｔｅｍ」から）といった例えば車輪ロックを防ぐシステム、及び／または、例えばＥＳＣ（「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ」）といった車輪スリップを防ぐシステムのような、能動安全システムが危険な状況を検知した場合、例えばこの能動安全システムが形成するフラグ信号が１に変わった際には、回生ブレーキを解除することが知られている。

これらの能動安全システムは、車輪の状態に関する情報を提供することができる、１つ以上のセンサと通信している。

米国特許第７，０７７，４８４号には、単純に回生ブレーキを解除するよりもより精密な反応を持つブレーキ制御方法が説明されている。ロックが起きる危険値が、推定されるスリップ係数値の関数として計算される。車輪のスリップ係数は、比較的正確に測定できる車輪の中心の速度および、基準速度値に依存する。本文献では、この基準速度及びスリップ係数が、組み込み済みの表から採られている。

回生ブレーキをより正確に制御する必要がある。

車両の基準速度は、実際、車輪の中央の速度とは異なる。それは、具体的には、タイヤの変形およびマイクロスリップの存在による。

フリーホイールの場合にはスリップはゼロであり、即ち車輪の中心及び周辺部で、スピードは等しい。

したがって、基準速度値を決定するために、車両に自由な第５の車輪を装備し、この車輪の中心の回転速度を測定するか、または代替的にＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）型のナビゲーションシステムからのデータを利用することが考えられる。

それにも関わらず、正確性と簡便性を均衡させることができる回生ブレーキ制御の必要性は存在する。

回生ブレーキである第１のブレーキ手段、例えば電気ブレーキ手段及び、第１のブレーキ手段とは別の第２のブレーキ手段、例えば油圧ブレーキ手段を装備する車両における、回生ブレーキを制御する方法が提供される。車両は、少なくとも１つの第１の車輪及び少なくとも１つの第２の車輪を備える。第２のブレーキ手段は、この少なくとも１つの第１の車輪及び少なくとも１つの第２の車輪に適用される。第１のブレーキ手段は、この少なくとも１つの第１の車輪のみに適用される。方法は、以下を含む。

第１の車輪の速度値及び第２の車輪の速度値を受信すること、
回生ブレーキに関連付けられるスリップを表すパラメータ値を、第１の車輪の速度値の関数及び第２の車輪の速度値の関数として推定すること、
回生ブレーキに関連付けられるスリップを表すパラメータ値の関数として、回生ブレーキ設定点値を形成すること。

別の言い方をすれば、各車輪のスリップを推定することを可能にする、車両全体の基準速度値を推定するよりもむしろ、このスリップが油圧ブレーキ及び回生ブレーキに起因するとされやすいため、場合によっては、回生ブレーキの制動を受けない車両の少なくとも１つの車輪で測定された速度に基づいて、部分的スリップを表す、即ち、回生ブレーキに関連付けられたパラメータ値を推定する方が好ましい。

したがって、回生ブレーキ及び油圧ブレーキの双方の制動を受ける車輪の場合、このスリップは、回生ブレーキに起因するスリップ値及び油圧ブレーキに起因するスリップ値の合計として表され得る、という仮説が何らかの方法で立てられる。したがって、回生ブレーキの制動を受けない車輪の中心の速度と回生ブレーキの制動を受ける車輪の中心の速度とを比較することによって、回生ブレーキに起因するスリップを評価し、それによってこのスリップがグリップ範囲内に保たれるように回生ブレーキを制御することが可能になる。

この回生ブレーキ設定点値は、第１の車輪またはこの少なくとも１つの第１の車輪に適用されるため、回生ブレーキ手段に伝送され得る。

この回生ブレーキ設定点値は、単一の第１の車輪及び単一の第２の車輪の速度値、または代替的には複数の第１の車輪及び複数の第２の車輪の速度値に基づいて推定され得る。

有利には、そして限定なしに、方法は回生ブレーキに関連付けられるスリップを表すパラメータ値とスリップ閾値とを比較するステップを含み得る。パラメータ値がスリップ閾値以上の場合には、回生ブレーキ設定点値の低下が開始され得る。

有利には、そして限定なしに、スリップ値を推定し、閾値と比較し、開始するこれらのステップは、規則的に繰り返され得る。別の言い方をすれば、回生ブレーキ設定点を従属させるためにクローズドループが構成される。回生ブレーキに関連付けられるスリップを表すパラメータ値は、閾値より下に留まるように従属させられ得る。

有利には、そして限定なしに、第１の車輪の回生ブレーキに関連付けられるスリップを表すパラメータ値は、この第１の車輪と車両の同じ側にある第２の車輪の速度値の関数として推定され得る。

例えば、４輪駆動の車両については、右後輪の回生ブレーキの値は、右後輪の中心の速度の関数として、及び右前輪の中心の速度の関数として、推定され得る。

これは、通常、車両の同じ側に位置する車輪同士の方が、車両の両側の車輪同士よりも、より類似した路面に接するように作られていることが前提とされ得るからである。

さらに、車両の同じ側に位置する別の車輪の速度値に基づいて回生ブレーキに起因する車輪のスリップを推定することは、後輪駆動の車両の場合には２つの前輪の平均速度値に基づくよりも（または前輪駆動の場合には２つの後輪の平均速度値に基づくよりも）むしろ、より正確な制御を可能にし得る。車両の片側が反対側よりも大きいスリップを経験するいわゆる「スプリットミュー（μ−ｓｐｌｉｔ）」状況にある場合に、とりわけそうである。

有利には、そして限定なしに、以下の式によって第２の車輪の中心の速度値に基づく第２の車輪の疑似速度値Ｗ２を計算する準備がなされ得る。

Ｗ_２は第２の車輪の中心の速度値であり、θ_ｖはハンドル角度センサから得られるハンドルの角度値であり、Ｋはステアリングコラムの減速係数値である。

したがって、疑似速度値は、第１の車輪と同一の経路上にあった場合に第２の車輪が有したであろう、速度の推定値である。

したがって、車両が直線上にある場合、疑似速度値は中心の速度値と等しい。

有利には、そして限定なしに、上記数式をデフォルトで適用し、オプションで直線の状況の検知し、次いで中心の速度値とまさに等しい疑似速度値を選択するための準備がなされ得る。

代わりとして、道を曲がる状況を検知し、道を曲がる状況を検知した場合にのみ上記数式を適用するという準備がなされ得る。

例えば、回生ブレーキ設定点は、第２のブレーキ手段によって適用される非回生ブレーキ設定点に対して相補的であり得、この第２のブレーキその他によって適用されるブレーキに対して補足的であり得る。

本発明は、エネルギーの回収を可能にするトルクアクチュエータを有する全ての車両、即ち具体的には電気自動車またはハイブリッド車、及び、（例えば大きなブレーキトルクを可能にするオルタネータスタータのような）オルタネータを装備する内燃機関車両に対して応用され得る。

さらに、上記の方法のステップを実行する指示がプロセッサによって実行される場合にこれらの指示を有するコンピュータプログラム製品が、提供される。

例えば、このコンピュータプログラムは、ハードディスク型の媒体上に記憶され得、またはダウンロードその他をされ得る。

さらに装置は、回生ブレーキである第１のブレーキ手段及び、第１のブレーキ手段とは別の第２のブレーキ手段を装備する車両における、回生ブレーキを制御するよう用意されている。車両は少なくとも１つの第１の車輪及び少なくとも１つの第２の車輪を備え、第２のブレーキ手段は前記少なくとも１つの第１の車輪及び前記少なくとも１つの第２の車輪に適用され、第１のブレーキ手段は前記少なくとも１つの第１の車輪のみに適用され、制御装置は以下を備える。
第１の車輪の速度値及び第２の車輪の速度値を受信する受信手段、
回生ブレーキに関連付けられるスリップを表すパラメータ値を、第１の車輪の速度値の関数及び第２の車輪の速度値の関数として推定するための、第１の処理手段、
回生ブレーキに関連付けられるスリップを表すパラメータの推定値の関数として、回生ブレーキ設定点値を形成するための、第２の処理手段。

このようにして、本装置によって上記の方法を実行することが可能になり得る。本装置は、例えばマイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、もしくはそれに類似するものなどの１以上のプロセッサを備える、またはそのような１以上のプロセッサに組み込まれることができる。受信手段は例えば、入力ポート、入力ピンまたはそれに類似するものを含むことができる。第１及び第２の処理手段は、別個であり得、または別個でなくても良い。第１及び第２の処理手段は、例えばプロセッサコアまたはＣＰＵ（「Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔｓ」）であり得る。装置はさらに、例えば出力ポート、出力ピンまたはそれに類似するものといった、回生ブレーキ設定点値を第１のブレーキ手段に送るための送信手段を備え得る。

受信される速度値は、各センサから来得る。

上記で説明された制御装置を備える車両、例えば自動車両、例えば電気自動車またはハイブリッド車が、さらに提供される。

例として示される非限定的な実施形態を表す図面を参照することによって、本発明はより明確に理解されるであろう。

本発明の一実施形態による車両の一例の上面概略図である。 本発明の一実施形態による制御装置の一例を概略的に示す。 本発明の一実施形態による方法の一例のフロー図を示す。

図１を参照すると、車両１は、（図示せぬ）内燃機関及び、後輪１１_ＲＬ、１１_ＲＲを駆動可能な電気モータ１０を備える。車両はさらに、前輪１１_ＦＬ及び１１_ＦＲを備える。前輪及び後輪は、全て油圧ブレーキの制動を受ける。逆に、電気モータ１０経由で適用される電気ブレーキは、後輪１１_ＲＬ、１１_ＲＲのみを制動する。

ＥＳＣモジュール１２は、シャフト回転センサの測定値を受信し、前輪及び後輪の中心速度の測定を可能にする。このＥＳＣモジュールは、例えばＣＡＮ（「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ」）バス経由で電気アクチュエータ１０と通信している。

図２では、ＥＳＣ１２の動作がより詳細に示される。

ＥＳＣ１２は、前輪及び後輪の中心における回転値、並びにブレーキ圧力値Ｐ及び車両のハンドル角度センサから来るハンドル角度値θ_ｖを受信する、安定性モジュール２０を備える。

このモジュール２０によって、フラグ値ＩＳ及び左右の後輪の電気ブレーキに関連付けられたスリップを表す２つのパラメータ値、それぞれｇ_Ｌ及びｇ_Ｒ、を生成することが可能になる。

ドライバー設定点Ｃ_ｇを計算する計算モジュール２１によって、示されておらず、特にストップコンタクタ信号及びマスタシリンダ圧力信号を含む信号に基づいて、運転手の制動意思の推定に対応する全体的設定点値Ｃ_ｇの生成が可能になる。この種の計算モジュールはそれ自身が知られており、以下ではさらなる詳細の説明は行わない。

ブレーキ管理モジュール（「トルクマネジャー」モジュール）は、電気ブレーキに関連付けられるスリップを表すフラグ信号値ＩＳ及びパラメータ値ｇ_Ｌ、ｇ_Ｒ、並びに全体的ブレーキ設定点値Ｃ_ｇを受信し、特に受信したこれらの値の関数として、電気ブレーキ設定点Ｃ_ｅｌを生成する。

例えば、フラグＩＳが１の場合、電気ブレーキは解除され、即ち設定点Ｃ_ｅｌはゼロになる。

値ｇ_Ｌ及びｇ_Ｒが閾値未満である場合、電気ブレーキ設定点値Ｃ_ｅｌは全体的ブレーキ設定点値Ｃ_ｇに比例するように、例えばこの値の１０または２０％に等しくなるように選択される。

補足的電気ブレーキ設定点値Ｃ_ｅｌは、図１で参照される電気機械１０に送信される。

図３は、ＥＳＣモジュールによって実行される方法の一例を概略的に示すフローチャートである。

方法には、車輪の回転速度値及びハンドル角度値を受信するステップ３０が含まれる。

ステップ３１の間、左右の後輪の回生ブレーキに関連付けられたスリップのパラメータ値、それぞれｇ_Ｌ及びｇ_Ｒは、以下の数式を用いて計算される。

及び

Ｒは、１つの車輪と他の車輪とで同一と仮定される、車輪の半径である。
ｗ_ＲＬは、左後輪の中心の回転角速度である。
ｗ_ＦＬは、左前輪の中心の回転角速度である。
ｗ_ＲＲは、右後輪の中心の回転角速度である。
ｗ_ＦＲは、右前輪の中心の回転角速度である。
θ_ｖは、ステップ３０で受領した、ハンドルの角度値である。
Ｋは、ステアリングコラムの減速係数値である。

次いで、テストステップ３２の間、値ｇ_Ｌ及びｇ_Ｒは閾値ＴＨＲと比較される。

この例では、値のうち１つが閾値ＴＨＲよりも大きければ、テストは陽性である。

この場合、ステップ３３の間に電気ブレーキ設定点値Ｃ_ｅｌは低減され、例えば１０％減少される。

次いで、待機ステップ３４の後、これらの様々なステップ３１、３２、３３が反復される。したがって、この種のクローズドループによって、電気ブレーキに関連付けられるスリップが閾値ＴＨＲより下に留まるように、電気設定点値を従属させることが可能になる。

このループは、電気ブレーキ設定点値Ｃ_ｅｌに対応するブレーキ力が後輪に適用されるように、この設定点値を電気アクチュエータに送信するステップ（図示せず）をさらに含み得る。

この閾値ＴＨＲは、グリップ即ち抗力と重量との比がスリップに対して直線的に変化するようなグリップ範囲に、スリップが留まるように選択され得る。別の言い方をすれば、車両はこのグリップ範囲の中に保たれる。

図２に戻ると、電気ブレーキに関連付けられたスリップ値ｇ_Ｌ、ｇ_Ｒに基づいて実行されたこの制限が不十分だと判明した場合、安定性インジケータモジュール２０は、１に等しい値でフラグＩＳを形成し、それによって回生ブレーキは解除される。

示される実施例においては、車両は後輪駆動車両であり、即ち電気ブレーキは後輪に適用される。本方法が前輪駆動車両の場合にも適合され得ることは、明確である。

Claims (9)

1. 回生ブレーキである第１のブレーキ手段及び、前記第１のブレーキ手段とは別の第２のブレーキ手段を装備する車両における、回生ブレーキを制御する方法であって、前記車両は少なくとも１つの第１の車輪及び少なくとも１つの第２の車輪を備え、前記第２のブレーキ手段は前記少なくとも１つの第１の車輪及び前記少なくとも１つの第２の車輪に適用され、前記第１のブレーキ手段は前記少なくとも１つの第１の車輪のみに適用され、前記方法は
   前記第１の車輪の速度値及び前記第２の車輪の速度値を受信すること（３０）、
   前記回生ブレーキに関連付けられるスリップを表すパラメータ値を、前記第１の車輪の前記速度値の関数及び前記第２の車輪の前記速度値の関数として推定すること（３１）、
   前記回生ブレーキに関連付けられるスリップを表す前記パラメータの推定値の関数として、回生ブレーキ設定点値を形成すること（３２、３３）
   を含み、
   前記推定すること（３１）が、
   前記第２の車輪の中心の速度値に基づいて、前記第２の車輪の疑似速度値、すなわち
   

   

   を計算することを含み、ｗ _２ は前記第２の車輪の中心の速度値であり、θ _ｖ はハンドル角度センサから来るハンドルの角度の値であり、Ｋはステアリングコラムの減速係数の値である、
   方法。
2. 前記回生ブレーキに関連付けられる前記スリップを表す前記パラメータ値と、スリップ閾値とを比較すること（３２）、及び
   前記パラメータ値が前記スリップ閾値以上である場合、前記回生ブレーキ設定点値の低減を開始すること（３３）
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記受信すること（３０）、前記回生ブレーキに関連付けられる前記スリップを表す前記パラメータ値を推定すること（３１）、前記パラメータ値と前記スリップ閾値とを比較すること（３２）、及び前記回生ブレーキ設定点値の低減を開始すること（３３）が、オプションで規則的に反復される、請求項２に記載の方法。
4. 第１の車輪の前記回生ブレーキに関連付けられる前記スリップを表す前記パラメータ値は、前記第１の車輪と前記車両の同じ側にある前記第２の車輪の速度値の関数として推定される、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
5. プロセッサにより実行された時に、請求項１から４の何れか一項に記載の方法の処理を実行する指示を有する、コンピュータプログラム。
6. 回生ブレーキである第１のブレーキ手段及び、前記第１のブレーキ手段とは別の第２のブレーキ手段を装備する車両における、回生ブレーキを制御する装置（１２）であって、前記車両は少なくとも１つの第１の車輪及び少なくとも１つの第２の車輪を備え、前記第２のブレーキ手段は前記少なくとも１つの第１の車輪及び前記少なくとも１つの第２の車輪に適用され、前記第１のブレーキ手段は前記少なくとも１つの第１の車輪のみに適用され、前記制御装置は、
   前記第１の車輪の速度値及び前記第２の車輪の速度値を受信する受信手段、
   前記回生ブレーキに関連付けられるスリップを表すパラメータ値を、前記第１の車輪の前記速度値の関数及び前記第２の車輪の速度値の関数として推定するための、第１の処理手段、及び
   前記回生ブレーキに関連付けられるスリップを表す前記パラメータの推定値の関数として、回生ブレーキ設定点値を形成するための、第２の処理手段
   を含み、
   前記第１の処理手段は、前記第２の車輪の中心の速度値に基づいて、前記第２の車輪の疑似速度値、すなわち
   

   

   を計算することにより、前記パラメータ値を推定し、ｗ _２ は前記第２の車輪の中心の速度値であり、θ _ｖ はハンドル角度センサから来るハンドルの角度の値であり、Ｋはステアリングコラムの減速係数の値である、
   装置。
7. 回生ブレーキである第１のブレーキ手段（１０）及び、前記第１のブレーキ手段とは別の第２のブレーキ手段を装備する自動車両（１）であって、前記車両は、少なくとも１つの第１の車輪（１１_ＲＬ、１１_ＲＲ）及び少なくとも１つの第２の車輪（１１_ＦＬ、１１_ＦＲ）を備え、前記第２のブレーキ手段は前記少なくとも１つの第１の車輪及び前記少なくとも１つの第２の車輪に適用され、前記第１のブレーキ手段は前記少なくとも１つの第１の車輪のみに適用され、前記車両が請求項６に記載の制御装置（１２）を備える、自動車両（１）。
8. 電気アクチュエータ（１０）を備える、請求項７に記載の自動車両（１）。
9. 前記第１の車輪が後輪（１１_ＲＬ、１１_ＲＲ）である、請求項７または８に記載の自動車両（１）。

Images