JP6512148B2 - 車両用制動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液圧制動装置と回生制動装置を備える車両用制動装置に関する。
回生協調を行う車両用制動装置は、ホイールシリンダ内の液圧に対応する液圧制動力を車輪に付与する液圧制動装置と、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して得る回生制動力を車輪に付与する回生制動装置と、を備えている。車両用制動装置においては、制動時に、回生制動力をできるだけ発生させて、電気エネルギーを得ることが考えられている。例えば、ブレーキ操作に対して無効ストロークが生じるように車両用制動装置を構成することで、操作初期の液圧制動力の発生を抑制して、回生制動力を最大限発揮させることが行われている。無効ストロークが生じる構成は、例えば特開2006−96218号公報に記載されている。
特開2006−96218号公報
車両用制動装置には、マスタシリンダとホイールシリンダの間に、例えばポンプと差圧弁とを備えるアクチュエータが設けられているものがある。このような車両用制動装置では、アクチュエータを制御することにより、ホイールシリンダの圧力(以下、ホイール圧とも称する)が制御可能となる。このような構成は、上記のような回生協調を行う車両用制動装置でも採用されている。車両用制動装置では、無効ストローク中にアクチュエータを作動させて、制動力の不足分を補うことが為されている。
ここで、差圧弁を制御してホイール圧を制御する構成において、差圧弁の特性(ヒステリシス)により、差圧弁への指示圧が同じであっても、ブレーキペダル踏み込み中とブレーキペダル戻し中とでは、差圧弁により発生する実際のホイール圧(実際の差圧)が異なる。この違いが原因となり、ブレーキ操作において運転者に違和感を与えるおそれがある。また一方で、ブレーキ操作によらないホイール圧の調整によりブレーキペダルの位置に変動が生じた場合、ペダルフィーリングに影響が出てしまう。
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、ペダルフィーリングへの影響を抑制しつつ、差圧弁の特性による違和感の発生を抑制することができる車両用制動装置を提供することを目的とする。
本発明の車両用制動装置は、ホイールシリンダ内の液圧に対応した液圧制動力を車両の車輪に付与する液圧制動装置と、前記車輪の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して得る回生制動力を前記車輪に付与する回生制動装置と、を備え、前記液圧制動装置は、マスタシリンダのマスタ室と前記ホイールシリンダとを接続する液圧路に配置された差圧弁と、前記液圧路のうち前記差圧弁と前記ホイールシリンダとの間の部分にブレーキ液を吐出するポンプと、を有し、前記ポンプを作動させつつ、前記差圧弁の前記マスタ室側と前記ホイールシリンダ側との差圧を調整し、且つ、ブレーキ操作量が第1ブレーキ操作量に達するまで、前記マスタ室内の液圧であるマスタ圧の発生が抑制されるように構成され、前記第1ブレーキ操作量は、前記回生制動装置が発生可能な最大回生制動力に基づいて設定されている車両用制動装置であって、前記ブレーキ操作量が前記第1ブレーキ操作量未満の範囲で且つ増大中である場合における前記ブレーキ操作量と前記差圧との関係である第1関係、及び、前記ブレーキ操作量が前記第1ブレーキ操作量未満の範囲で且つ減少中である場合における前記ブレーキ操作量と前記差圧との関係である第2関係が記憶されている記憶部と、前記記憶部に記憶されている前記第1関係及び前記第2関係に基づいて前記差圧弁を制御する制御部と、を備え、前記第1関係は、前記ブレーキ操作量が増大するほど前記差圧が増大する関係であり、前記第2関係は、前記ブレーキ操作量が減少するほど前記差圧が減少する関係であり、前記第2関係における前記ブレーキ操作量の単位減少幅当たりの前記差圧の減少幅は、前記第1関係における前記ブレーキ操作量の単位増大幅当たりの前記差圧の増大幅よりも大きく設定され、前記制御部は、前記ブレーキ操作量が前記第1ブレーキ操作量未満である際であって、前記ブレーキ操作量が0になる前に、前記ブレーキ操作量が減少から増大に転じた際には、前記ブレーキ操作量が前記第1ブレーキ操作量に達した時点で、前記差圧に対応した前記液圧制動力と前記回生制動力との和が前記最大回生制動力に相当する値になるように、前記ブレーキ操作量の増大に応じて前記差圧を増大させる
差圧弁の特性によれば、ブレーキペダルの戻し中では、実際のホイール圧が差圧弁への指示圧より大きくなる。これにより、運転者がペダル戻し操作をした際に、運転者のイメージよりも長く制動力が残ってしまい、操作において運転者に違和感を与えるおそれがある。しかしながら、本発明によれば、ブレーキ操作量が減少している場合には、ブレーキ操作量が増大している場合に用いられる第1関係よりも変化勾配が大きい第2関係に基づいて、差圧弁が制御される。これにより、ブレーキ操作量が減少している場合に差圧弁の特性を考慮した制御がなされ、運転者の意図に合致しない操作感、すなわちペダル戻し時の制動力の残り感の発生を抑制し、差圧弁の特性による違和感の発生を抑制することができる。さらに、本発明によれば、操作状態に応じて異なる2つの関係を「マスタ圧の発生が抑制されている間」に用いるため、ホイール圧の調整の違いによるマスタ圧の変動も抑制され、例えばブレーキペダルなどのブレーキ操作部材への影響も抑制される。つまり、2つの関係を用いることによるペダルフィーリングへの影響も抑制される。このように本発明によれば、ペダルフィーリングへの影響を抑制しつつ、差圧弁の特性による違和感の発生を抑制することができる。
本実施形態のハイブリッド車両の構成を示す構成図である。 本実施形態のマスタシリンダを説明するための説明図である。 本実施形態のマスタシリンダを説明するための説明図である。 本実施形態のブレーキアクチュエータの構成を示す構成図である。 制動力とストロークの関係の一例を説明するための説明図である。 本実施形態のホイール圧の制御例を説明するための説明図である。 本実施形態のホイール圧の制御例を説明するための説明図である。 本実施形態のホイール圧の制御例を説明するための説明図である。 本実施形態の制御の流れを説明するためのフローチャートである。 差圧制御弁の特性を説明するための説明図である。 本実施形態の制御例を説明するための説明図である。 本実施形態の変形態様の調圧リザーバを説明するための説明図である。 本実施形態の変形態様のオペレーティングロッドを説明するための説明図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。第一実施形態の車両用制動装置が搭載されるハイブリッド車両(以下、単に車両とも略称する)は、ハイブリッドシステムによって、駆動輪、例えば左右前輪Wを駆動させる車両である。図1に示すように、車両は、液圧制動装置と、回生制動装置と、エンジンECU8と、エンジン501と、動力分割機構503と、動力伝達機構504と、を備えている。
第一実施形態の車両用制動装置は、ホイールシリンダWC内の液圧に対応する液圧制動力を車輪Wに付与する液圧制動装置と、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して得る回生制動力を車輪Wに付与する回生制動装置と、を備えている。液圧制動装置は、ブレーキペダル21と、負圧式ブースタ22と、マスタシリンダ23と、リザーバタンク24と、ブレーキアクチュエータ25と、ホイールシリンダWCと、摩擦ブレーキ機構BK1〜BK4と、ブレーキECU6と、ペダルストロークセンサ21aと、を備えている。回生制動装置は、ハイブリッドECU9と、発電機505と、インバータ506と、バッテリ507と、を備えている。液圧制動装置及び回生制動装置の詳細については後述する。
エンジン501の駆動力は、動力分割機構503及び動力伝達機構504を介して駆動輪に伝達される。モータ502の駆動力は、動力伝達機構504を介して駆動輪に伝達される。インバータ506は、モータ502及び発電機505と、直流電源としてのバッテリ507との間で電圧を変換するものである。エンジンECU8は、ハイブリッドECU9からの指令に基づいてエンジン501の駆動力を調整する。ハイブリッドECU9は、インバータ506を介してモータ502及び発電機505を制御する。ハイブリッドECU9は、バッテリ507が接続されており、バッテリ507の充電状態や充電電流などを監視している。
回生制動装置は、後述する「目標回生制動力」に基づき、発電機505による回生制動力を、前輪Wに発生させる。図1に示した実施形態では、モータ502と発電機505は別体であるが、モータと発電機が一体となった、モータジェネレータであっても良い。
摩擦ブレーキ機構(ブレーキ手段)BK1〜BK4は、各車輪Wに隣接する位置に設けられており、各車輪Wと一体回転するブレーキディスクDと、ブレーキディスクDにブレーキパッド(不図示)とを備えている。ホイールシリンダWCは、マスタシリンダ23で生成されるマスタ圧に基づいた液圧(ホイール圧)を発生させ、上記ブレーキパッドをブレーキディスクDに押し付けて摩擦制動力を発生させる。
ペダルストロークセンサ21aは、ブレーキペダル21の操作量(ストローク)を検出して、その検出信号をブレーキECU6に出力する。ブレーキECU6は、ペダルストロークセンサ21aからの検出信号に基づいて、運転者の「要求制動力」を演算する。要求制動力は、ブレーキ操作(操作量や操作速度)に応じた、車輪Wに付与すべき制動力の要求値である。
ブレーキECU6は、蓄電状態、モータ状態、及び通電状態などに基づき回生ブレーキが作動可能であるか否かを判定し、回生ブレーキが作動可能であると判定した場合、要求制動力を「目標回生制動力」として、ハイブリッドECU9に送信する。ハイブリッドECU9は、目標回生制動力に基づいて回生制御を実行し、その際の回生制動力を検出(演算)し、検出された回生制動力を「実行回生制動力」としてブレーキECU6に送信する。ブレーキECU6は、要求制動力と実行回生制動力の差分を「目標液圧制動力」とし、目標液圧制動力に基づいてブレーキアクチュエータ25を制御する。
液圧制動装置の構成について簡単に説明すると、ブレーキペダル21は、運転者がブレーキ操作するためのブレーキ操作部材である。負圧式ブースタ22は、エンジン501の吸気負圧をダイヤフラムに作用させて、ブレーキペダル21の踏み込み操作により生じるブレーキ操作力を助勢して倍力する倍力装置である。マスタシリンダ23は、ブレーキペダル21の操作量(ストローク)に応じてブレーキ液をブレーキアクチュエータ25に供給する部材である。リザーバタンク24は、ブレーキ液を貯蔵してマスタシリンダ23にそのブレーキ液を補給する大気圧リザーバである。ブレーキアクチュエータ25は、マスタシリンダ23とホイールシリンダWCとの間に設けられたアクチュエータであって、各ホイールシリンダWC1〜WC4に付与する制動液圧を調整する装置である。ブレーキECU6は、主にブレーキアクチュエータ25を制御する電子制御ユニットである。
詳細に、図2及び図3に示すように、ブレーキペダル21は、オペレーティングロッド26を介して負圧式ブースタ22に接続されている。負圧式ブースタ22は、プッシュロッド27を介してマスタシリンダ23に接続されている。ブレーキペダル21に作用されたブレーキ操作力は、オペレーティングロッド26を介して負圧式ブースタ22に入力され、倍力されてプッシュロッド27を介してマスタシリンダ23に入力される。
ブレーキペダル21には、ブレーキ操作量であるストロークを検出するペダルストロークセンサ21aが設けられている。ブレーキペダル21には、ストローク(ブレーキ操作量)が所定量(「第1ブレーキ操作量」に相当する)となるまでのブレーキペダル21のペダル反力を形成する反力用スプリング(ペダル反力形成手段)21bが設けられている。反力用スプリング21bは、一端が車両の車体に固定されたブラケット10aに接続されたものであり、ブレーキペダル21を踏み込み方向に対して逆方向である踏み込み解除方向に付勢するように構成されている。反力用スプリング21bの付勢力は、マスタシリンダ23のハウジング23aの内径や倍力比などを考慮して設定されるのが望ましい。 負圧式ブースタ22は、一般によく知られているものであり、負圧取入れ口22aがエンジン501の吸気マニホールドに連通しており、この吸気マニホールドの負圧を倍力源としている。
マスタシリンダ23は、図2及び図3に示すように、タンデム式のマスタシリンダであり、有底筒状に形成されたハウジング23aと、ハウジング23a内を液密かつ摺動可能に並べて収納された第1及び第2ピストン23b,23cと、第1ピストン23bと第2ピストン23cとの間に形成される第1液圧室(「マスタ室」に相当する)23d内に配設された第1スプリング23eと、第2ピストン23cとハウジング23aの閉塞端との間に形成される第2液圧室(「マスタ室」に相当する)23f内に配設された第2スプリング23gと、を備えている。以下、説明において、ハウジング23aの閉塞端側を前方とし、その開口端側を後方とする。第2ピストン23cは第2スプリング23gによって後方に付勢され、第1ピストン23bは第1スプリング23eによって後方に付勢されて、第1ピストン23bの後端がプッシュロッド27の先端に押圧されつつ当接する。第1液圧室23d内の液圧及び第2液圧室23fの液圧がマスタ圧である。
ハウジング23aには、第1液圧室23dとリザーバタンク24とを連通するための第1ポート23hと、第2液圧室23fとリザーバタンク24とを連通するための第2ポート23iとが設けられている。第1ポート23hの後端は、第1位置から前方に所定距離Sだけ離れた第2位置に位置している。第1位置は、図2に示すように、ポート23hを閉塞するための第1ピストン23bの外周部位における先端Z1が、ブレーキペダル21が操作されていない状態において位置する位置である。第2ポート23iの後端は、図2に示すように、ブレーキペダル21が操作されていない状態において、第2ピストン23cの外周部位の先端Z2が位置する部位に配置されている。第1ピストン23bの前進量(ストロークに相当する値)が、所定距離Sに第1ポート23hの直径(前後幅)を加算した値に達した場合、第1ポート23hは第1ピストン23により閉塞される。つまり、ストロークが、所定距離Sと第1ポート23hの直径との和に相当する「所定量」を超えると、第1ポート23hが閉塞される。
所定量は、回生制動装置Aが発生可能な最大回生制動力(車速に依存しない回生制動力の限界値)に基づいて設定されている。所定量は、マスタ圧の発生を抑制して回生制動力を最大限発揮させるために設定されている。したがって、所定量は、例えば、ブレーキ操作によって決定される要求制動力が、最大回生制動力と同じ値になるストロークに設定されている。ストロークが所定量を超えると、第1ポート23h及び第2ポート23iが閉塞され、第1液圧室23d及び第2液圧室23fにその後のストローク変化等に応じたマスタ圧が発生する。この状態は、マスタ圧による制動力の発生制限が解除されて、ストロークに応じたマスタ圧がホイール圧(ホイールシリンダWC1〜WC4の液圧)に反映される状態といえる。所定距離Sは、ストロークが所定量であるときに回生制動装置Aが最大回生制動力を発生するように設定されることが望ましい。
また、ハウジング23aには、第1液圧室23dと後輪系統を構成する油経路Lrとを連通するための第3ポート23jと、第2液圧室23fと前輪系統を構成する油経路Lfとを連通するための第4ポート23kとが設けられている。図4に示すように、油経路Lrは、第1液圧室23dと左右後輪RR,RLのホイールシリンダWC3,WC4とをそれぞれ接続する流路である。油経路Lfは、第2液圧室23fと左右前輪FR,FLのホイールシリンダWC1,WC2とをそれぞれ接続する流路である。
各ホイールシリンダWC1〜WC4は、液圧が供給されると、それぞれに設けられた各摩擦ブレーキ機構BK1〜BK4を作動させて各車輪Wに液圧制動力を付与する。摩擦ブレーキ機構BK1〜BK4としては、例えばディスクブレーキ又はドラムブレーキ等が挙げられる。ブレーキアクチュエータ25については後述する。
ここで、マスタシリンダ23の作動について図2及び図3を参照して説明する。図2に示すように、ブレーキペダル21が踏まれていない状態では、オペレーティングロッド26及びプッシュロッド27は、押されておらず移動しない。この場合、第1ピストン23b及び第2ピストン23cも押されていないため、第1及び第2液圧室23d,23fにマスタ圧は発生していない。
ブレーキペダル21が踏み込まれると、オペレーティングロッド26及びプッシュロッド27は押されて、第1ピストン23bが押される。ここで、第1ピストン23bがプッシュロッド27に押されて前方に所定距離S以上移動するまでは、第1ポート23hに対して第1ピストン23bの外周部による閉塞が開始されない。このため、第1液圧室23d内のブレーキ液は、第1ポート23hを通ってリザーバタンク24へ流出し、第1液圧室23dにマスタ圧は発生しない。また、第1ピストン23bの移動によって第1スプリング23eが押されて圧縮されるが、第1液圧室23dにマスタ圧が発生しないため、第2ピストン23cは前方に押されないで第1位置に停止したままである。そして、第2ポート23iは、第2ピストン23cの外周部による閉塞が開始されないので、第2液圧室23fにもマスタ圧は発生しない。
第1ピストン23bが所定距離Sに第1ポート23hの直径を加算した値だけ前方に移動すると、第1ポート23hが第1ピストン23bの外周部によって閉塞され、第1液圧室23d内のブレーキ液は第1ポート23hを通ってリザーバタンク24へ流出できない。これにより、第1液圧室23d内は密閉状態となり、第1液圧室23dにはマスタ圧の形成が開始される。また、第2ピストン23cは、第1液圧室23dに発生したマスタ圧によって前方に押されて、直後に外周部によって第2ポート23iを閉塞するため、第2液圧室23f内のブレーキ液は第2ポート23iを通ってリザーバタンク24へ流出できなくなる。これにより、第2液圧室23f内は密閉状態となり、第2液圧室23fにもマスタ圧の形成が開始される。
このように第1及び第2液圧室23d,23fにてマスタ圧の形成が開始される状態からさらにブレーキペダル21が踏まれて図3に示す踏み込み状態となると、ブレーキ操作に対応したマスタ圧が第1及び第2液圧室23d,23fに発生する。第1及び第2液圧室23d,23fにそれぞれ発生する各マスタ圧は同一圧となる。図3に示す踏み込み状態にあるブレーキペダル21から足を離すと、第1及び第2ピストン23b,23cはそれぞれ第1及び第2スプリング23e,23gの付勢力及び各油経路Lr,Lf内圧力によって元の位置(第1位置)に戻る。
マスタ圧による制動力とストロークとの関係は、図5の実線に示すようになる。すなわち、ブレーキペダルストロークが踏み込み開始位置から第1ポート23hを閉塞する位置までの間に位置する場合は、マスタシリンダ23の第1及び第2液圧室23d,23fに発生するマスタ圧は0に制限されるため、マスタ圧による制動力の発生も0に制限されている。そして、ブレーキペダルストロークが第1ポート23hを閉塞する位置を越える位置に位置する場合は、前述したマスタ圧の発生制限が解除されて、第1及び第2液圧室23d,23fに発生するマスタ圧はブレーキペダルストロークに対応したものとなる。このため、マスタ圧による制動力もストロークに対応したものとなる。つまり、本実施形態の車両用制動装置は、ストロークが所定量に達するまでは、マスタ圧の発生が抑制されるように構成されている。ブレーキECU6は、マスタ圧の発生が抑制されている期間、ブレーキアクチュエータ25の作動により、要求制動力と実行回生制動力の差に応じたホイール圧を発生させ、液圧制動力を発生させる。
ブレーキアクチュエータ25は、図4に示すように、差圧制御弁31,41と、ABS制御弁を構成する増圧制御弁32,33,42,43及び減圧制御弁35,36,45,46と、調圧リザーバ34,44と、ポンプ37,47と、モータMと、を備えている。
まず、ブレーキアクチュエータ25の前輪系統の構成について説明する。液圧制御弁(「差圧弁」に相当する)31は、油経路Lfに設けられ、差圧制御弁として構成されている。差圧制御弁31は、ブレーキECU6により連通状態と差圧状態(絞り状態)を切り替え制御可能な電磁弁である。差圧制御弁31は、非通電状態で連通状態となる常開弁である。差圧制御弁31が差圧状態に制御され、ポンプ37が駆動されると、自身のホイールシリンダWC1,WC2側の油経路Lf2をマスタシリンダ23側の油経路Lf1よりも制御差圧分だけ高い圧力に保持することができる。この差圧は、ブレーキECU6により制御電流によって制御される。
油経路Lf2は分岐点Y1において2つに分岐しており、その一方の油経路には増圧制御弁32を介してホイールシリンダWC1が接続され、他方の油経路には増圧制御弁33を介してホイールシリンダWC2が接続されている。増圧制御弁32、33は、例えばABS制御の増圧モード時においてホイール圧の増圧を制御するための電磁弁である。増圧制御弁32,33は、ブレーキECU6により連通・遮断状態を制御できる2位置弁として構成されている。そして、これら増圧制御弁32,33が連通状態に制御されているときには、マスタシリンダ23のマスタ圧、及び/又は、ポンプ37の駆動と差圧制御弁31の制御によって形成される制御液圧を各ホイールシリンダWC1,WC2に加えることができる。また、増圧制御弁32,33は、減圧制御弁35,36及びポンプ37とともにABS制御を実行することができる。
ABS制御が実行されていないノーマルブレーキの際には、これら増圧制御弁32,33は常時連通状態に制御されている。増圧制御弁32,33は、非通電状態で開弁する常開弁である。また、増圧制御弁32,33には、それぞれ安全弁32a,33aが並列に設けられている。これらの構成は、ABS制御時においてブレーキペダル21を離したとき、それに伴ってホイールシリンダWC1,WC2側からのブレーキ液をリザーバタンク24に戻すように構成されている。
また、油経路Lf2における増圧制御弁32,33と各ホイールシリンダWC1,WC2との間の部分は、油経路Lf3を介して調圧リザーバ34のリザーバ孔50cに接続されている。油経路Lf3には、ブレーキECU6により連通・遮断状態を制御できる減圧制御弁35,36がそれぞれ配設されている。減圧制御弁35,36は、ノーマルブレーキ状態(ABS非作動時)では常時遮断状態とされる。また、ブレーキECU6は、減圧制御弁35、36を適宜連通状態として、油経路Lf3を介してホイールシリンダWC1、WC2から調圧リザーバ34へブレーキ液を逃がすことにより、ホイール圧を制御し、車輪Wがロック傾向にいたるのを防止する。
油経路Lf2における差圧制御弁31と増圧制御弁32,33との間の部分と、調圧リザーバ34のリザーバ孔50cとを結ぶ油経路Lf4には、ポンプ37が安全弁37aと共に配設されている。また、ブレーキアクチュエータ25には、調圧リザーバ34のリザーバ孔50bを、油経路Lf1を介してマスタシリンダ23に接続する油経路Lf5が設けられている。ポンプ37は、ブレーキECU6の指令によりモータMによって駆動されるものである。ポンプ37は、ABS制御の減圧モード時において、ホイールシリンダWC1,WC2内のブレーキ液又は調圧リザーバ34に貯められているブレーキ液を吸い込んで、連通状態である差圧制御弁31を介してブレーキ液をマスタシリンダ23に戻す。また、ポンプ37は、制御液圧を形成する際においては、ブレーキECU6の制御により、差圧制御弁31の差圧状態に応じた差圧を発生させるべく、マスタシリンダ23内のブレーキ液を油経路Lf1,Lf5及び調圧リザーバ34を介して吸い込んで、油経路Lf4,Lf2及び連通状態である増圧制御弁32,33を介して各ホイールシリンダWC1,WC2に吐出する。制御液圧を形成する際とは、VSC制御、トラクションコントロール、又はブレーキアシストなどの車両の姿勢を安定に制御するための制御時や、実行回生制動力が要求制動力を満たせない時などである。なお、ポンプ37が吐出したブレーキ液の脈動を緩和するために、油経路Lf4のポンプ37の上流側にはアキュムレータ38が配設されている。
また、油経路Lf1には、マスタシリンダ23内のブレーキ液圧であるマスタシリンダ圧を検出する圧力センサPが設けられている。圧力センサPの検出信号は、ブレーキECU6に送信される。なお、圧力センサPは油経路Lr1に設けても良い。
ブレーキアクチュエータ25の後輪系統は、前述した前輪系統と同様な構成である。当該後輪系統を構成する油経路Lrは、油経路Lfと同様に、油経路Lr1〜Lr5で構成されている。油経路Lrには、差圧制御弁31と同様の差圧制御弁41と、調圧リザーバ34と同様の調圧リザーバ44とが設けられている。ホイールシリンダWC3,WC4に接続された分岐した各油経路Lr2,Lr2には、増圧制御弁32,33と同様の増圧制御弁42,43が配置され、油経路Lr3には減圧制御弁35,36と同様の減圧制御弁45,46が配置されている。油経路Lr4には、ポンプ37、安全弁37a及びアキュムレータ38と同様のポンプ47、安全弁47a及びアキュムレータ48が配置されている。なお、増圧制御弁42,43には、それぞれ安全弁32a,33aと同様の安全弁42a,43aが並列に設けられている。
液圧制動装置Bは、ポンプ37,47の駆動と差圧制御弁31,41の制御によって形成された制御液圧を、各車輪WのホイールシリンダWC1,WC2,WC3,WC4に付与することにより、各車輪Wに液圧制動力を発生させることができる。なお、説明における「油経路」は、液圧路、流路、管路、液圧回路、又は配管等に書き換えることができる。また、調圧リザーバ34、44の詳細構成については、公知のABSリザーバと同じであるため、説明は省略する。また、図4において点線で表したが、マスタシリンダ23には、マスタシリンダストロークセンサ23zが設けられても良い(本実施形態では設けられていない)。
(本実施形態のブレーキ制御)
このように、本実施形態の車両用制動装置は、ホイールシリンダWC1〜WC4内の液圧に対応した制動力を車両の車輪Wに付与する液圧制動装置Bと、車輪Wの運動エネルギーを電気エネルギーに変換して得る回生制動力を車輪Wに付与する回生制動装置Aと、を備えている。液圧制動装置Bは、マスタシリンダ23の液圧室23d、23fとホイールシリンダWC1〜WC4とを接続する油経路(「液圧路」に相当する)Lf、Lrに配置された差圧制御弁31、41と、油経路Lf、Lrのうち差圧制御弁31、41とホイールシリンダWC1〜WC4との間の部分にブレーキ液を吐出するポンプ37、47と、を有している。本実施形態の車両用制動装置は、マスタ室23d、23f内にブレーキ操作量(ストローク)に応じてマスタ圧を発生させるとともに、ポンプ37、47を作動させつつ、差圧制御弁31、41のマスタ室23d、23f側とホイールシリンダWC1〜WC4側との差圧(以下、「第一差圧」とも称する)を調整し、且つ、ブレーキ操作量が所定量(第1ブレーキ操作量)に達するまで、マスタ圧の発生が抑制されるように構成されている。当該所定量は、回生制動装置Aが発生可能な最大回生制動力に基づいて設定されている。
ここで、ブレーキ操作が開始されてストロークが所定量を超えるまでの間、すなわちマスタ圧の発生が抑制されている間(以下、「マスタ圧抑制区間」とも称する)において、ブレーキECU6が行う制御について説明する。ブレーキECU6とハイブリッドECU9は、回生協調制御を実行する。上記のとおり、ブレーキECU6は要求制動力及び目標回生制動力を演算してハイブリッドECU9に送信し、ハイブリッドECU9は実行回生制動力を演算してブレーキECU6に送信する。そして、ブレーキECU6は、要求制動力と実行回生制動力の差を目標液圧制動力に設定し、目標液圧制動力に基づいてブレーキアクチュエータ25を制御する。差圧制御弁31、41の差圧状態は、マスタ圧(圧力センサPの検出値)と目標液圧制動力に基づいて決定される。マスタ圧が0に制限される本実施形態のマスタ圧抑制区間では、目標液圧制動力の発揮に必要なホイール圧(目標ホイール圧)は、差圧制御弁31、41で発生させる第一差圧の制御により制御される。
ブレーキECU6は、マスタ圧抑制区間においては、予め設定された2つの関係に基づいてブレーキアクチュエータ25を制御する。具体的に、ブレーキECU6は、記憶部61と、制御部62と、を備えている。制御部62は、上記のようなブレーキ制御や回生協調制御を実行する部分である。制御部62の詳細は後述する。
記憶部61は、不揮発性メモリであって、第1関係f1と第2関係f2とを記憶している。第1関係f1は、ストロークが所定量未満の範囲(すなわちマスタ圧抑制区間)で且つ増大中である場合における、ストロークと第一差圧との関係である。第2関係f2は、ストロークが所定量未満の範囲で且つ減少中である場合における、ストロークと第一差圧との関係である。第1関係f1及び第2関係f2は、例えば関係式又はマップ等の形式で設定・記憶されている。本実施形態の第1関係f1及び第2関係f2は、マップ形式で記憶部61に記憶されている。
第1関係f1は、ストロークが増大するほど第一差圧が増大する関係に設定されている。第2関係f2は、ストロークが減少するほど第一差圧が減少する関係に設定されている。そして、第2関係f2におけるストロークの単位減少幅当たりの第一差圧の減少幅は、第1関係f1におけるストロークの単位増大幅当たりの第一差圧の増大幅よりも大きく設定されている。つまり、マスタ圧抑制区間において、ストロークに対する減圧勾配は、ストロークに対する増圧勾配よりも大きいといえる。
制御部62は、マスタ圧抑制区間では、記憶部61に記憶されている第1関係f1及び第2関係f2に基づいて、差圧制御弁31、41を制御する。つまり、本実施形態のブレーキECU6は、第一差圧の制御において、マスタ圧抑制区間では、ブレーキアクチュエータ25による加圧制御時(増圧制御時)と減圧制御時とで異なる関係式又はマップを用いている。
制御部62は、ペダルストロークセンサ21aの検出結果に基づき、ブレーキ操作状態を判定する。制御部62は、例えばペダルストロークセンサ21aからの連続した2以上の検出結果(時間変化)に基づいて、ブレーキ操作状態が「踏み込み中」及び「戻し中」の何れであるかを判定する。制御部62は、マスタ圧抑制区間において、踏み込み中と判定した場合、第1関係f1を用い、戻し中と判定した場合、第2関係f2を用いる。このように、制御部62は、マスタ圧抑制区間において、ブレーキ操作状態に応じて第1関係f1及び第2関係f2のうちの何れか一方を選択し、選択された関係である第1関係又は第2関係に基づいて差圧制御弁31、41を制御する。なお、記憶部61はストロークが所定量以上の際の関係(例えば第3関係)も記憶しており、制御部62は、ストロークが所定量以上の際には第3関係等に基づいてブレーキ制御を実行する。
ここで、ストロークに対する目標ホイール圧の変動例を図6〜図8に表す。目標ホイール圧は、目標液圧制動力をホイール圧に換算した値であり、マスタ圧抑制区間ではマスタ圧が0であるため第一差圧に相当する。つまり、図6〜図8は、ストロークが所定量未満の範囲においては、ストロークと第一差圧(制御部62が設定する制御値)との関係を表す。ストロークが所定量以上となると、発生したマスタ圧がホイール圧に影響する。
図6の実線に示すように、ブレーキペダル21の踏み込みに対して、第一差圧(目標ホイール圧)が第1関係f1に基づいて増大し、ストロークが所定量以上になると目標ホイール圧が第3関係に基づいて増大する。そして、ストロークが所定量以上ある状態からブレーキペダル21が戻されると、ストロークが所定量未満になるまでは目標ホイール圧が第3関係に基づいて減少し(図6の実線参照)、ストロークが所定量未満になると第一差圧が第2関係f2に基づいて減少する(図6の一点鎖線参照)。
また、図7に示すように、ブレーキペダル21が踏み込まれて、ストロークが所定量に達する前にブレーキペダル21が戻されると、第1関係f1に基づいて増大していた第一差圧は、第2関係f2に基づいて減少する(図7の一点鎖線参照)。
また、図8に示すように、ブレーキペダル21が踏み込まれて、ストロークが所定量に達する前にブレーキペダル21が戻され、戻り切る前に再度踏み込まれた場合、第一差圧は、再度ブレーキペダル21が踏み込まれるまでは図7と同様の動きとなる。そして、再度ブレーキペダル21が踏み込まれた後、図8の二点鎖線で示すように、第一差圧は、第一差圧(ホイール圧)により発生する液圧制動力と実行回生制動力との和が最大回生制動力に相当する値になるように、ストロークの増大に応じて増大する。この際の実行回生制動力は、車速(車輪速度)に依存する回生制動力の最大値に相当する。
制御部62は、ストロークが0になる前に再度ブレーキペダル21が踏み込まれた場合、第一差圧(ホイール圧)により発生する液圧制動力と実行回生制動力との和が最大回生制動力に相当する値になるようにストロークに対する第一差圧を算出し、当該算出値に応じて第一差圧(指示圧)を増大させる。つまり、制御部62は、マスタ圧抑制区間において再踏み込みがあった際、ストロークの所定量到達時に最大回生制動力に相当する制動力が発揮されるために新たに第一差圧(指示圧)を算出し、第1関係f1を書き換え又は第1関係f1によらず、加圧制御を実行するといえる。図8に示すように、この際の第一差圧のストロークに対する増大勾配は、第1関係f1適用時よりも大きくなっている。上記の再踏み込み時の制御を「再踏み込み制御」とも称する。再踏み込み制御は、マスタ圧抑制区間内で為され、図6のようにストロークが一旦所定量を超えた場合でも同様である。
ここで制御の流れを簡単に説明する。図9に示すように、制御部62は、ペダルストロークセンサ21aからストローク情報を取得する(S101)。制御部62は、ストロークが所定量未満であるか否かを判定する(S102)。ストロークが所定量未満である場合(S102:Yes)、制御部62は、ブレーキ操作状態を判定する(S103)。ブレーキ操作状態が踏み込み中である場合(S104:Yes)、制御部62は、それが再踏み込みか否かを判定する(S105)。ブレーキ操作状態が再踏み込み状態である場合(S105:Yes)、再踏み込み制御を実行する(S106)。
ブレーキ操作状態が再踏み込み状態でない場合(S105:No)、制御部62は、記憶部61に記憶された第1関係f1に基づいて、差圧制御弁31、41を制御し、第一差圧を制御する(S107)。一方、ブレーキ操作状態が戻し中である場合(S104:No)、制御部62は、記憶部61に記憶された第2関係f2に基づいて、差圧制御弁31、41を制御し、第一差圧を制御する(S108)。ストロークが所定量以上である場合(S102:No)、記憶部61に記憶された第3関係等に基づいてホイール圧を制御する(S109)。このような制御が所定間隔毎に行われる。
本実施形態によれば、マスタ圧抑制区間において、ストロークが減少している場合(戻し中)には、ストロークが増大している場合(踏み込み中)に用いられる第1関係f1よりも、ストロークに対する変化勾配が大きい第2関係f2に基づいて、差圧制御弁31、41が制御される。これにより、ストロークが減少している際、差圧制御弁31、41の特性による実際の制動力の抜けの遅れが抑制され、違和感の発生を抑制することができる。
減圧中における差圧制御弁31、41の特性の具体例を図10に表す。図10に示すように、減圧中では、実際の第一差圧(実差圧)が、指示圧(要求差圧)よりも大きくなり、制動力の抜けが遅くなる。特に差圧制御弁31、41は電磁弁であるため、摺動抵抗の特性への影響に加えて、残留磁力が特性に影響し、ヒステリシスが顕著となる。しかし、本実施形態によれば、例えば図11に示すように、制動力の減少の遅れが抑制される。
図11は、ブレーキ操作(踏み込み操作から戻し操作を経てストローク0まで)がマスタ圧抑制区間内で行われた際の制動力構成のイメージ図である。図11に示すように、操作初期の比較的高速域では、要求制動力がそのとき発生できる回生制動力の最大値を超える場合があり、この場合、ブレーキアクチュエータ25によりホイール圧の加圧(加圧制御)が実行される(t1〜t3)。ストロークは所定量に達する直前で維持されており、最大回生制動力に相当する制動力が液圧制動力と回生制動力の和によって実現され、最大回生制動力を発揮できる車速(中速域)になったところで液圧制動力が0となる(t3〜t4)。そして、低速域になると、回生制動力の最大値が減少するため、いわゆるすり替え制御が実行される(t4以降)。低速域では、回生制動力の減少を補うようにブレーキアクチュエータ25によりホイール圧の加圧が実行され、最大回生制動力に相当する制動力が維持される。そして、制御部62は、ブレーキ操作が解除されるに伴って、すなわちストロークが減少するに従って、第一差圧を第2関係f2に従って減少させる。これにより、実際の制動力が、よりブレーキ操作に合致して減少し、制動力の残り感の発生が抑制される。
また、本実施形態によれば、異なる2つの関係を選択的に用いる区間が、マスタ圧の発生が抑制されている間に設定されているため、ホイール圧の調整の違いによるマスタ圧の変動も抑制される。第1関係f1と第2関係f2とでは、同じストロークでも異なる第一差圧(指示圧)が設定されるが、マスタ圧抑制区間では液圧室23d、23fがリザーバタンク24に開放されているため、第一差圧の違いによるマスタ圧の変動は生じない。マスタ圧が変動しないことにより、ブレーキペダル21は運転者の意図に反しては変動せず、ペダルフィーリングは変化しない。つまり、本実施形態によれば、ペダルフィーリングへの影響を抑制しつつ、差圧制御弁31、41の特性による違和感の発生を抑制することができる。
また、2つの関係を用いることにより、制御の自由度が大きくなる。したがって、例えば、従来の構成(例えばマスタ圧による液圧制動力のみを制動力とする構成)におけるペダル戻し操作時のフィーリングを模擬して、制動力の制御設計をすることが可能となる。本実施形態によれば、このような制御設計においても、ペダルフィーリングへの影響は抑制される。
また、本実施形態によれば、ストロークが所定量に達した時点で液圧制動力と回生制動力(実行回生制動力)との和が最大回生制動力に相当する値になるように、ストロークの増大に応じて第一差圧(指示圧)が増大する。これにより、要求制動力の飛び(大きな変化)が抑制され、スムーズな制動力変化が実現できる。
(変形態様)
本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、無効ストローク機構など、マスタ圧の発生を抑制する構成は、上記のようにマスタシリンダの構成により実現するものに限らない。例えば、マスタ圧の発生を抑制する構成は、上記実施形態の構成(マスタシリンダ23より抑制する構成)に代えて、調圧リザーバ34、44で構成されても良い。具体例として調圧リザーバ34について説明すると、図12に示すように、調圧リザーバ34は、ボール弁51aの位置が、ブレーキ操作が為されていない際に閉弁位置から開弁方向(ボール弁51aが弁座51bから離間する方向:図の上方向)に所定距離S1だけ離れた位置となり、ストロークが所定量に達した際に閉弁位置となるように構成されている。閉弁位置とは、ボール弁51aが弁孔51b1を有する弁座51bに当接して同弁孔51b1を閉塞する位置である。なお、変形態様でない上記実施形態の所定距離は、例えば図12における距離S0で表すことができる。
調圧リザーバ34の構成部材50は、ブレーキアクチュエータ25のハウジング25aに内蔵されている。ハウジング25aの一部は、構成部材50を構成している。ハウジング25aには、小径穴50a1と大径穴50a2から構成される段付穴50aが形成されている。小径穴50a1の一端(上端)には、油経路Lf5の一端が接続されるリザーバ孔50bが形成されており、小径穴50a1の他端(下端)には、調圧弁51が配設されている。調圧弁51は、弁体であるボール弁51aと、弁孔51b1を有する弁座51bと、を備えている。ボール弁51aは、スプリング52によって弁座51bに向けて付勢されている。大径穴50a2の一端(上端)には、油経路Lf3の一端が接続されるリザーバ孔50cが形成されており、大径穴50a2の他端には、開口部(他端部)を閉塞するための閉塞部材53が固定されている。
大径穴50a2内には、ピストン54が液密かつ摺動可能に収納されている。ピストン54の一端面(上端面)には、ピン55が一体的に取り付けられている。ピン55は、弁座51bの弁孔51b1内を往復動するとともに、先端がボール弁51aに当接してボール51aを上下に移動させる。ピストン54は、閉塞部材53との間に配設されたスプリング56の付勢力によって一端側(上方向)に押されて、大径穴50a2の上端面に当接するように構成されている。スプリング56の付勢力は、スプリング52の付勢力よりも大きい。調圧リザーバ34は、ピストン54が大径穴50aの上端面に当接している際、ピン55の先端が弁座51bより所定距離S1だけ突出するように設定されている。ボール弁51aは、弁座51bに対して所定距離S1だけストロークできる。ピストン54の移動に伴い、段付穴50a内には、調圧弁51とピストン54との間にブレーキ液が貯液されるリザーバ室50dが形成される。
ストローク増加によるリザーバ孔50bへのブレーキ液の流入量増加に伴い、ピストン54がスプリング56の付勢力に抗して所定距離S1だけ押し下げられる。これにより、ピン55及びボール弁51aも移動し、ボール弁51aが弁座51bに圧接されて弁孔51b1が閉塞される。このように調圧弁51は、ストロークが所定量に達すると、閉弁状態となる。この状態では、マスタ圧がポンプ37の吸入ポートにかからない。また、この状態では、ブレーキペダル21の踏み込みによって発生したマスタ圧がそのままホイールシリンダWC1〜WC4に付与される。
このような構成であっても、ストロークが所定量に達するまでは、ブレーキ液がリザーバ室50dに流入するため、マスタ圧の発生は抑制される。ただし、この構成の場合、リザーバ室50dに発生する圧力のため、ストロークの増加に応じて若干のマスタ圧(≠0)が発生する。この構成であっても上記実施形態と同様の効果が発揮される。
また、無効ストロークを発生させる構成は、上記実施形態の構成(マスタシリンダ23より抑制する構成)に代えて、例えば図13に示すように、オペレーティングロッド26の構成により実現されても良い。この場合、オペレーティングロッド26は、ストロークが0から所定量になるまでの間、ブレーキペダル21に付与された操作力が第1ピストン23bに伝達されないように構成され、ストロークが所定量以上の場合はブレーキペダル21に付与された操作力が第1ピストン23bに伝達されるように構成されている。オペレーティングロッド26は、上記機能を実現させる操作力伝達機構70を備えている。操作力伝達機構70は、オペレーティングロッド26を構成する第1オペレーティングロッド26aと第2オペレーティングロッド26bの接合部に設けられている。一端にブレーキペダル21が取り付けられている第1オペレーティングロッド26aの他端部には、筒部71が形成されている。第2オペレーティングロッド26bの一端部には、筒部71内に摺動可能に往復動するように収納される筒状係合部72が形成されている。筒状係合部72は、筒部71から抜けないように構成されている。さらに、筒部71と筒状係合部72との間には、往復動方向に両部材を付勢するスプリング73が収納されている。
このような構成でも、ストロークが0から所定量になるまでは、第1オペレーティングロッド26aが第2オペレーティングロッド26bに対して相対移動し、第2オペレーティングロッド26bは前進しない。そして、ストロークが所定量になると、第1オペレーティングロッド26aが筒状係合部72の先端部に当接し、ストロークの増加に応じて第1オペレーティングロッド26aと第2オペレーティングロッド26bが一体的に前進する。この構成であっても上記実施形態と同様の効果が発揮される。
(まとめ)
本実施形態の車両用制動装置は、ブレーキ操作量(ストローク)が第1ブレーキ操作量(所定量)未満の範囲で且つ増大中である場合におけるブレーキ操作量と第一差圧との関係である第1関係f1、及び、ブレーキ操作量が第1ブレーキ操作量未満の範囲で且つ減少中である場合におけるブレーキ操作量と第一差圧との関係である第2関係f2が記憶されている記憶部61と、記憶部61に記憶されている第1関係f1及び第2関係f2に基づいて差圧弁31、41を制御する制御部62と、を備え、第1関係f1は、ブレーキ操作量が増大するほど第一差圧が増大する関係であり、第2関係f2は、ブレーキ操作量が減少するほど第一差圧が減少する関係であり、第2関係f2におけるブレーキ操作量の単位減少幅当たりの第一差圧の減少幅は、第1関係f1におけるブレーキ操作量の単位増大幅当たりの第一差圧の増大幅よりも大きく設定されている。
また、制御部62は、ブレーキ操作量が第1ブレーキ操作量未満である際であって、ブレーキ操作量が0になる前に、ブレーキ操作量が減少から増大に転じた際には、ブレーキ操作量が第1ブレーキ操作量に達した時点で、「第一差圧に対応した液圧制動力」と「回生制動力」との和が最大回生制動力に相当する値になるように、ブレーキ操作量の増大に応じて第一差圧を増大させる。
23…マスタシリンダ、23d…第1液圧室(マスタ室)、23f…第2液圧室(マスタ室)、31、41…差圧制御弁(差圧弁)、37、47…ポンプ、61…記憶部、62…制御部、Lf、Lr…油経路(液圧路)、A…回生制動装置、B…液圧制動装置、WC1〜WC4…ホイールシリンダ、f1…第1関係、f2…第2関係。

Claims (1)

  1. ホイールシリンダ内の液圧に対応した液圧制動力を車両の車輪に付与する液圧制動装置と、前記車輪の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して得る回生制動力を前記車輪に付与する回生制動装置と、を備え、
    前記液圧制動装置は、マスタシリンダのマスタ室と前記ホイールシリンダとを接続する液圧路に配置された差圧弁と、前記液圧路のうち前記差圧弁と前記ホイールシリンダとの間の部分にブレーキ液を吐出するポンプと、を有し、
    前記ポンプを作動させつつ、前記差圧弁の前記マスタ室側と前記ホイールシリンダ側との差圧を調整し、且つ、ブレーキ操作量が第1ブレーキ操作量に達するまで、前記マスタ室内の液圧であるマスタ圧の発生が抑制されるように構成され、前記第1ブレーキ操作量は、前記回生制動装置が発生可能な最大回生制動力に基づいて設定されている車両用制動装置であって、
    前記ブレーキ操作量が前記第1ブレーキ操作量未満の範囲で且つ増大中である場合における前記ブレーキ操作量と前記差圧との関係である第1関係、及び、前記ブレーキ操作量が前記第1ブレーキ操作量未満の範囲で且つ減少中である場合における前記ブレーキ操作量と前記差圧との関係である第2関係が記憶されている記憶部と、
    前記記憶部に記憶されている前記第1関係及び前記第2関係に基づいて前記差圧弁を制御する制御部と、
    を備え、
    前記第1関係は、前記ブレーキ操作量が増大するほど前記差圧が増大する関係であり、
    前記第2関係は、前記ブレーキ操作量が減少するほど前記差圧が減少する関係であり、
    前記第2関係における前記ブレーキ操作量の単位減少幅当たりの前記差圧の減少幅は、
    前記第1関係における前記ブレーキ操作量の単位増大幅当たりの前記差圧の増大幅よりも大きく設定され
    前記制御部は、前記ブレーキ操作量が前記第1ブレーキ操作量未満である際であって、前記ブレーキ操作量が0になる前に、前記ブレーキ操作量が減少から増大に転じた際には、前記ブレーキ操作量が前記第1ブレーキ操作量に達した時点で、前記差圧に対応した前記液圧制動力と前記回生制動力との和が前記最大回生制動力に相当する値になるように、前記ブレーキ操作量の増大に応じて前記差圧を増大させる車両用制動装置。
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