(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の回生協調ブレーキシステムでは、燃料費又は電力費を向上させるため、ブレーキ引き摺りトルク低減を狙って、ブレーキパッドとディスクロータのクリアランスを確保する方向にあった。また、回生協調の制動制御時には、摩擦ブレーキより回生ブレーキの作動を優先することで最大限にエネルギーを回収するようにしている。
【0006】
このため、ドライバーが要求する制動力に対して、回生制動力だけで足りない制動力を摩擦制動力で補う場合に、ブレーキパッドとディスクロータとのクリアランスがある状態からブレーキパッドを当てにいくため、制動中にブレーキパッドがディスクロータに押し当てられることによる制動ショックを伴い易く、ブレーキフィーリングの悪化が課題となっていた。特に、停止間際の減速時に回生制動力が減少して、その減少分を摩擦ブレーキで補う場合に、制動ショックが発生してブレーキフィーリングが悪化する課題が顕著に現れていた。特許文献1では、回生協調ブレーキ制御時にメカバラツキの影響を排除して、良好なブレーキフィーリングを確保することに関しては、言及しているが、回生制動力の減少分を摩擦ブレーキで補う場合における制動ショックの緩和には、言及していない。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、制動開始後及び停止間際に回生協調ブレーキ制御時における制動ショックを緩和することの可能な、新規かつ改良された回生協調ブレーキ制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記目的を達成するため、本発明は、車両の回生制動力と摩擦制動力の配分を制御する回生協調ブレーキ制御システムであって、前記回生制動力を車輪に付与する回生制動装置と、前記摩擦制動力を前記車輪に付与する摩擦制動装置と、前記車両の運転者のブレーキ操作によるブレーキ入力を検知するブレーキ入力検知部と、前記ブレーキ入力から目標制動力を算出する目標制動力算出部と、前記目標制動力を満たすように前記回生制動力と前記摩擦制動力との配分を決定する制動力決定部と、
前記車両の走行状態に応じて決定される最大回生制動力を算出する最大回生制動力算出部と、前記目標制動力と前記最大回生制動力との大きさを比較する制動力判定部と、を備え、
前記ブレーキ入力検知部で前記ブレーキ入力を検知し前記目標制動力が増大する際は、先ず前記摩擦制動装置で第1所定量まで摩擦制動力を増大させた後に前記回生制動装置による前記回生制動力を増大させる
一方、前記最大回生制動力が前記目標制動力以上であると前記制動力判定部が判定しても、前記摩擦制動装置は、前記摩擦制動力を残して、第2所定量の摩擦制動力を前記車輪に付与し続けると共に、前記回生制動装置は、前記目標制動力から前記第2所定量の摩擦制動力を差し引いた分の回生制動力を前記車輪に付与する。
【0009】
本発明によれば、制動開始時にドライバーのブレーキ操作に連動して、摩擦ブレーキを車輪に付与するので、制動中の摩擦ブレーキ付与による制動ショックを解消できる。
また、制動開始時から車両の停止時までの間で少なくとも第2所定量以上の摩擦制動力が付与され続けるので、制動中における摩擦ブレーキ付与による制動ショックを解消できると共に、最大回生制動力が目標制動力以上の際に付与し続ける摩擦制動力を第2所定量に設定することで、摩擦制動力を小さくし回生制動力を大きく取ることができて車両のエネルギー効率の低下を防止できる。
【0012】
また、本発明において好ましくは、前記第1所定量の摩擦制動力と前記第2所定量の摩擦制動力とが等しくするとよい。
【0013】
このように、第1所定量と第2所定量とを等しくすることで、制動中に付与し続ける摩擦制動力を小さくして回生制動力を大きく取ることができるので、車両のエネルギー効率の低下を防止できる。
【0014】
また、本発明において好ましくは、前記回生制動装置は、前記ブレーキ入力検知部で前記ブレーキ入力を検知する前から前記車輪に前記回生制動力を付与することとしてもよい。
【0015】
このようにすれば、車両の減速開始時までに回生制動力を有効に活用できるので、車両のエネルギー効率の向上を図れる。
【0016】
また、本発明において好ましくは、前記回生制動装置は、前記車両が停止するまで前記回生制動力を前記車輪に付与し続けることとしてもよい。
【0017】
このようにすれば、車両の停止時まで回生制動力を最大限に有効に活用できるので、車両のエネルギー効率の向上を図れる。
【発明の効果】
【0018】
以上説明したように本発明によれば、制動開始後及び停止間際における回生協調ブレーキ制御時の制動ショックを緩和できる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【0021】
まず、本発明の一実施形態に係る回生協調ブレーキ制御システムの構成について、図面を使用しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る回生協調ブレーキ制御システムを示す概略構成図である。
【0022】
本実施形態の回生協調ブレーキ制御システム100を備える車両10は、当該車両10の走行装置として駆動用のバッテリ12によって電力が供給され、インバータ14、16により制御されるモータ18、19を備える電気自動車である。本実施形態の車両10は、
図1に示すように、前輪22(22R、22L)と後輪24(24R、24L)の駆動源となるモータ18、19がそれぞれ別個に設けられる四輪駆動型の電気自動車である。なお、本実施形態の回生協調ブレーキ制御システム100は、四輪駆動型の電気自動車に適用しているが、前輪若しくは後輪の何れかのみをモータで駆動させる自動車や、モータによる駆動源も備えるハイブリッド車等にも適用可能である。
【0023】
本実施形態の回生協調ブレーキ制御システム100は、車両10の回生制動力と摩擦制動力の配分を制御する。すなわち、車両10の制動装置として、モータ18、19の発電量に応じた回生制動力を車輪22、24に付与して、モータ18、19の回生力で制動を行う回生制動装置20と、摩擦力に応じた摩擦制動力を車輪22、24に付与して機械的に制動を行う摩擦制動装置30とを備える。また、回生協調ブレーキ制御システム100は、ブレーキペダル32、ブレーキスイッチ33、ブレーキペダルストロークセンサ34を備える。
【0024】
回生制動装置20は、バッテリ12、インバータ14、16、モータ18、19、各種センサ及びECU102から構成される。回生制動装置20は、車輪となる前輪22及び後輪24より変速機となるトランスアクスル26、28を介してモータ18、19を駆動して、当該モータ18、19を発電機として用いて制動力を発生させる。
【0025】
摩擦制動装置30は、ディスクロータ40、46、ブレーキパッド44、49、電動式キャリパー42、48、各種センサ、ECU102、及び図示しないパーキングブレーキシステム等から構成される。摩擦制動装置30は、電動式キャリパー42、48を介して、ディスクロータ40、46とブレーキパッド44、49との間に発生する摩擦力に応じた摩擦制動力を車輪22、24に付与して、機械的に制動を行う。
【0026】
ブレーキスイッチ33は、ブレーキペダル32の操作の有無を検出し、ON或いはOFFの電気信号を出力するものである。ブレーキペダルストロークセンサ34は、ドライバーにより操作されるブレーキペダル32の操作度合いであるブレーキペダルストローク量を電気信号に変換し出力するものである。
【0027】
駆動用のバッテリ12は、モータ18、19を駆動するための電気を供給するためのものであり、回生ブレーキ時にモータ18、19で発電された電気を蓄電するものである。インバータ14、16は、ECU102からの制御信号により、モータ18、19を制御するものである。モータ18、19は、インバータ14、16により制御され、車両10を走行させるための駆動力を発生させるものである。また、回生ブレーキ時には、トランスアクスル26、28を介して前輪22R、22L、後輪24R、24Lより駆動され発電機として機能するものである。トランスアクスル26、28は、モータ18、19と前輪22、後輪24の間に配設され、モータ18、19からの駆動力を減速させ、前輪22R、22L、後輪24R、24Lにそれぞれ伝達するものである。
【0028】
ECU102は、車両10の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不揮発性RAM等)、中央演算処理装置(CPU)及びタイマ等を含んで構成される。本実施形態では、ECU102は、
図1に示すように、ブレーキ入力検知部104、目標制動力算出部106、最大回生制動力算出部108、制動力判定部110、及び制動力決定部112を備える。
【0029】
ブレーキ入力検知部104は、ドライバーによるブレーキ入力を検知する。具体的には、ドライバーがブレーキペダル32を操作した際に、ブレーキスイッチ33で検出されたブレーキペダル32の操作の有無を表すON或いはOFFの電気信号の出力に基づいて、ブレーキ入力を検知する。
【0030】
目標制動力算出部106は、ブレーキ入力から目標制動力を算出する。具体的には、ドライバーがブレーキペダル32を操作した際に、ブレーキペダルストロークセンサ34で検出されたブレーキペダルストローク量に基づいて、ドライバーが要求する目標制動力を算出する。
【0031】
最大回生制動力算出部108は、回生制動装置20により車輪22、24に付与される回生制動力の最大量(最大回生制動力)を算出する。最大回生制動力は、車速や路面状態等に応じて決定される。制動力判定部110は、目標制動力算出部106で算出された目標制動力と、最大回生制動力算出部108で検出された最大回生制動力との大きさを比較する。制動力決定部112は、制動力判定部110での判定結果に応じて、目標制動力を満たすように回生制動力と摩擦制動力との配分を決定する。
【0032】
本実施形態の回生協調ブレーキ制御システム100は、ブレーキ入力検知部104でブレーキ入力を検知し目標制動力が増大する際は、摩擦制動装置30で第1所定量まで摩擦制動力を増大させた後に回生制動装置20による回生制動力を増大させることを特徴とする。すなわち、回生協調制動中における摩擦ブレーキ付与による制動ショックを解消するために、制動開始時にドライバーの操作に連動して、摩擦ブレーキを付与し、制動中は摩擦ブレーキを付与した状態を維持することを特徴とする。
【0033】
次に、本実施形態の回生協調ブレーキ制御システム100による回生制動制御の動作について、図面を使用しながら説明する。
図2は、本発明の一実施形態に係る回生協調ブレーキ制御システムによる回生制動制御の動作を示すフローチャートであり、
図3は、本発明の一実施形態に係る回生協調ブレーキ制御システムによる回生制動制御の動作説明図であり、(a)は、車速と時刻との関係を示す図であり、(b)は、制動力と時刻との関係を示す図である。
【0034】
本実施形態の回生協調ブレーキ制御システム100で回生制動制御の動作をする際に、まず、制動が開始されたか否かを検知する(制動開始検知工程S10)。本実施形態では、ブレーキ入力検知部104がブレーキ入力を検知する。
【0035】
次に、制動開始検知工程S10で制動が開始された旨を検知すると、目標制動力算出部106がブレーキ入力からドライバーの要求する目標制動力の演算を開始すると共に、摩擦制動装置30に設けられるブレーキパッド44、49をディスクロータ40、46に接触させる(摩擦ブレーキ付与工程S12)。本実施形態では、
図3(a)、(b)に示すように、摩擦ブレーキによる制動が開始され(時刻t1)、制動開始前から車輪に付与される回生制動力P1esよりも小さい第1所定量A1(A1≦P1es、
図3(b))まで摩擦制動力を付与する(時刻t4)。すなわち、制動開始時のドライバーの操作に連動して、わずかにブレーキパッド44、49をディスクロータ40、46に接触させることによって、ごくわずかに摩擦制動力を付与する。
【0036】
その後、目標制動力算出部106で算出された目標制動力と、最大回生制動力算出部108で算出された最大回生制動力との大小を比較する(制動力判定工程S14)。そして、最大回生制動力が目標制動力より大きいと判定されると(
図3(b)、t5〜t6)、制動力決定部112は、摩擦制動力として第2所定量A2の摩擦制動力を決定し、回生制動力として目標制動力から第2所定量の摩擦制動力を差し引いた分の回生制動力を決定して、摩擦制動力と回生制動力との総和で目標制動力を満たすように、回生制動力と摩擦制動力との配分を決定する(制動力決定工程S16)。そして、決定した回生制動力と摩擦制動力との配分に応じて、車輪22、24に回生制動装置20による回生制動力と摩擦制動装置30による摩擦制動力を付与して、回生協調制動を行う。
【0037】
一方、制動力判定工程S14で最大回生制動力が目標制動力より小さいと判定されると(
図3(b)、t4〜t5、t6〜t3)、制動力決定部112は、回生制動力として最大回生制動力を決定し、摩擦制動力として目標制動力から最大回生制動力を差し引いた分の摩擦制動力を決定して、摩擦制動力と回生制動力との総和で目標制動力を満たすように、回生制動力と摩擦制動力との配分を決定する(制動力決定工程S17)。
【0038】
そして、ブレーキ動作を継続した後に、ブレーキ動作を終了するか否かを判定し(制動解除判定工程S18)、制動解除する場合は、回生協調制動の動作を終了し、制動を継続する場合は、制動力判定工程S14に戻って、引き続き工程S14〜S18を繰り返す。本実施形態では、
図3(b)に示すように、回生制動装置20は、車両10が停止するまで(時刻t2まで)回生制動力を車輪22、24に付与し続けるので、車両10の停止時まで回生制動力を最大限に有効に活用して、車両のエネルギー効率の向上を図れるようにしている。
【0039】
本実施形態の回生協調ブレーキ制御システム100は、制動を開始してから車両10が停止するまでの摩擦ブレーキ付与によって発生する制動ショックを解消すると共に、回生制動力を有効に活用できるようにしたブレーキ制御システムである。
【0040】
すなわち、本実施形態では、ブレーキ入力検知部104でブレーキ入力を検知し目標制動力が増大する際は、摩擦制動装置30で第1所定量A1まで摩擦制動力を増大させた後に回生制動装置20による回生制動力を増大させることを特徴とする。具体的には、
図3(b)に示すように、ブレーキパッド44、49をディスクロータ40、46に接触させて摩擦ブレーキによる制動を開始してから(時刻t1)、当該制動開始から少し遅らせて(時刻t4)、制動力決定部112で決定された回生制動力と摩擦制動力との配分に応じて制動力を増大させる。このようにすることによって、制動開始時にドライバーのブレーキ操作に連動して摩擦ブレーキを車輪22、24に付与できるので、摩擦ブレーキ付与による制動ショックをドライバーのブレーキ操作と連動させることができてブレーキフィーリングの悪化を防止できる。
【0041】
また、本実施形態では、
図3(b)に示すように、制動開始t1から車両停止t2までの間において、摩擦制動装置30は、少なくとも第2所定量A2以上の摩擦制動力を車輪に付与し続ける。このようにすることによって、ブレーキパッド44、49はディスクロータ40、46と常に接触するので、制動中にブレーキパッド44、49をディスクロータ40、46に押し当てることによって発生する制動ショックを解消することができる。さらに、上記第2所定量A2の摩擦制動力を、ブレーキ検知直後に付与される第1所定量A1の摩擦制動力と等しくすることで、制動中に付与する摩擦制動力を小さくし回生制動力を大きく取ることができるので、車両10のエネルギー効率の低下を防止できる。
【0042】
従来では、例えば、ピストンをモータで駆動する電動式キャリパーを用いた回生協調ブレーキ制御システムでは、加速走行時は、ブレーキパッドとディスクロータは、クリアランスをもたせて、ブレーキの引き摺りを防止する設定になっている。これに対して減速時は、
図4に示すように、制動開始したら(工程S22)、目標制動力を演算して、回生ブレーキ分と摩擦ブレーキ分の割り振りを決めて回生協調制御を行う(工程S24)。
【0043】
その際に、回生制動力と摩擦制動力の配分をドライバーのアクセルペダルやブレーキペダル位置によって判断する。このとき、摩擦制動力を0%から増加させていく場合には、ブレーキパッドとディスクロータとのクリアランスがある状態からブレーキパッドを当てにいくため、
図5(b)に示す摩擦制動力を補い始めた時点Q1で制動ショックを伴いやすい。また、摩擦ブレーキがON或いはOFFされた時点Q2、Q3でも同様に制動ショックを伴いやすい。
【0044】
このため、本実施形態では、摩擦ブレーキ付与による制動ショックを解消するため、制動開始時のドライバーの操作に連動して、わずかにブレーキパッド44、49をディスクロータ40、46に接触させて、摩擦ブレーキをわずかに付与している。そして、制動中は、摩擦ブレーキを付与した状態を維持しながら、その位置を基準として回生量の不足分に対して摩擦ブレーキの増減を実施するようにしている。このように、制動開始時にドライバーのブレーキ操作に連動して摩擦ブレーキを車輪22、24に付与することによって、制動開始後における回生制動力100%、摩擦制動力0%の状態からの摩擦ブレーキ付与による制動ショックを解消できる。
【0045】
なお、上記のように本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
【0046】
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、回生協調ブレーキ制御システムの構成、動作も本発明の各実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。