JP2008013061A - 油圧制動力の低下速度を考慮に入れた油圧／回生制動組合せ車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ経済の観点から油圧制動に対し回生制動が優先されるとき、油圧制動手段の制動力低減速度が低いことにより制動解除時に制動過剰が生ずる恐れがあることに対処する。
【解決手段】油圧制動力と回生制動力とが発生されている状態にて目標制動力が低下するとき、各時点に於ける目標制動力の値より該時点に於いて実行可能な回生制動力の最大値を差し引いた差の低減速度が油圧制動力発生手段の制動力低減速度の最大値より大きいときには、各時点に於ける回生制動力を前記差が該時点に於ける油圧制動力発生手段の制動力の低減速度の最大値にて低減したとしてそれとの合計が該時点に於ける目標制動力の値となるよう制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車等の車輌の制動装置に係り、特に油圧制動と回生制動とを組み合わせて用いる車輌に於ける回生エネルギ回収効率の向上と制動性能の改良に係る。

自動車等の車輌の制動に油圧制動手段による油圧制動と回生制動手段による回生制動とを組み合わせることは古くから知られており、かかる油圧制動と回生制動の組合せに関する改良が従来より種々提案されている。その一つとして、下記の特許文献１には、要求制動力に相当する制動液圧を差圧弁を介してホイールシリンダに作用させることにより差圧弁に生ずる圧力差に相当する制動力を回生制動力として車輪に付加するよう構成された液圧制動と回生制動の組合せ制動装置に於いて、回生制動手段のフェイル時に前記差圧弁をバイパスするバイパス弁を開くとき、それを緩やかに開くようにすることが提案されている。また下記の特許文献２には、油圧制動手段に於いて入出力間に生ずるヒステリシスによる制動力差を回生制動手段により補うことが提案されている。また下記の特許文献３には、電気自動車に於いてバッテリの残存容量とモータの運転状態から回生可能量を定期的に算出し、車輌の制動時に要求制動力より回生可能量に相当するモータトルクを差し引いた制動力を油圧制動手段により発生させることが提案されている。
特開平７-２５０４０２ 特開平６-１５３３１２ 特開２０００-１５６９０１

自動車等の車輌の制動手段として摩擦制動手段と回生制動手段とを組み合わせ、また特に車輌がハイブリット車である場合の如く回生制動により回収されたエネルギを車輌駆動に有効に再利用できる場合には、車輌の制動に当って回生制動手段を最大限に作動させることが有効であり、かかる観点からすれば、回生制動手段により回収された電力を貯えるバッテリの蓄電容量が許す限り、要求制動力を回生制動にて最大限に賄い、その残余を油圧制動にて賄うのが得策であると考えられる。

しかし、油圧制動手段は、その作動速度、特に制動力低減時の作動速度が比較的低い値に限られており、そのため油圧制動に対し回生制動を不用意に優先させたまま要求制動力に対応すると、油圧の抜け遅れにより要求制動力の低減に対し制動力の低減遅れが生ずる恐れがある。

本発明は、上記の問題に着目し、この点に関して油圧制動手段と回生制動手段の組合せよりなる制動手段を備えた車輌を更に改良することを課題としている。

上記の課題を解決するものとして、本発明は、油圧制動力発生手段と回生制動力発生手段とを有し、前記油圧制動力発生手段および前記回生制動力発生手段により制動力が発生されている状態にて目標制動力が低下するとき、各時点に於ける前記目標制動力の値より該時点に於いて前記回生制動力発生手段にて実行可能な回生制動力の最大値を差し引いた差の低減速度が前記油圧制動力発生手段による制動力の低減速度の最大値より大きいときには、前記の各時点に於ける前記回生制動力発生手段による制動力を前記差が該時点に於ける前記油圧制動力発生手段による制動力の低減速度の最大値にて低減したとしてそれとの合計が該時点に於ける前記目標制動力の値となるよう制御することを特徴とする車輌を提案するものである。

この場合、車輌は回生制動力を電力に変換して車輌の駆動に使用するハイブリッド車であり、車輌の制動時には、請求項１に記載の条件により前記回生制動力発生手段による回生制動力が実行可能な最大回生制動力以下に制御される場合を除き、前記回生制動力発生手段による回生制動力が実行可能な最大回生制動力に達するまで前記回生制動力発生手段による制動力の発生が前記油圧制動力発生手段による制動力の発生に優先して行われるようになっていてよい。

前記回生制動力発生手段による実行可能な最大回生制動力はバッテリ充電度とバッテリ温度と車速を含む情報に基づいて予測されるようになっていてよい。

上記の如く、車輌が油圧制動力発生手段と回生制動力発生手段とを有し、前記油圧制動力発生手段および前記回生制動力発生手段により制動力が発生されている状態にて目標制動力が低下するとき、各時点に於ける前記目標制動力の値より該時点に於いて前記回生制動力発生手段にて実行可能な回生制動力の最大値を差し引いた差の低減速度が前記油圧制動力発生手段による制動力の低減速度の最大値より大きいときには、前記の各時点に於ける前記回生制動力発生手段による制動力を前記差が該時点に於ける前記油圧制動力発生手段による制動力の低減速度の最大値にて低減したとしてそれとの合計が該時点に於ける前記目標制動力の値となるよう制御するようになっていれば、特に制動力低減時の作動速度に於いて然程優れているとはいえない油圧制動力発生手段により制動力が発生されている状態からの制動力低減時にも、目標制動力の低下に応じて制動力を低下させることに遅れを生じない範囲で回生制動を最大限に使用して車輌の制動を行うことができる。

車輌が回生制動力を電力に変換して車輌の駆動に使用するハイブリッド車であるとき、車輌の制動時には、上記の如き条件により前記回生制動力発生手段による回生制動力が実行可能な最大回生制動力以下に制御される場合を除き、前記回生制動力発生手段による回生制動力が実行可能な最大回生制動力に達するまで前記回生制動力発生手段による制動力の発生が前記油圧制動力発生手段による制動力の発生に優先して行われるようになっていれば、目標制動力の変化に対し油圧制動力発生手段の作動に遅れが生じない限り、回生制動力発生手段に実行可能な最大限の回生制動力を発生させてより多くの制動エネルギを有効に回収することができる。

回生制動により吸収される車輌の運動エネルギは、車輪により駆動される電動発電機のロータの回転速度とその回転抵抗トルクの積に比例するので、車輌の速度が比較的高いときには制動力は比較的低く、制動によって車輌が減速されてくるにつれて制動力は増大する。そこで、前記回生制動力発生手段による実行可能な回生制動力の最大値がバッテリ充電度とバッテリ温度と車速を含む情報に基づいて予測されるようになっていれば、従来より一般に行われているバッテリ充電度とバッテリ温度とに基づくバッテリの蓄電容量の評価に加えて車速を考慮して実行可能な回生制動力をより適切に把握することができ、こうしてより適切に把握された実行可能な回生制動力に基づき、油圧制動力発生手段および回生制動力発生手段により制動力が発生されている状態にて目標制動力が低下するとき、各時点に於ける目標制動力の値より該時点に於いて回生制動力発生手段にて実行可能な回生制動力の最大値を差し引いた差の低減速度が油圧制動力発生手段による制動力の低減速度の最大値より大きいときには、各時点に於ける回生制動力発生手段による制動力を前記差が該時点に於ける油圧制動力発生手段による制動力の低減速度の最大値にて低減したとしてそれとの合計が該時点に於ける目標制動力の値となるよう制御が行われれば、目標制動力の低減時にも回生制動を最大限に発揮させつつ目標制動力に的確に追従して制動力を制御することができる。

図１は、本発明による車輌の本発明に関与する構成を解図的に示す概略図である。図１に於いて、１０は内燃機関であり、図に於いては４気筒エンジンとして解図的に示されている。内燃機関１０の出力軸（クランク軸）１２は遊星歯車装置等よりなる駆動力分配装置１４を介して第一の電動発電機（ＭＧ１）１６および第二の電動発電機機（ＭＧ２）１８と相互の間に回転動力を差動的に伝達するように連結されている。第二の電動発電機機（ＭＧ２）１８の回転軸上に同軸に設けられた歯車２０により、これと噛み合う歯車２２、差動歯車装置２４、左右の車軸２６および２８を経て左右の車輪３０および３２が駆動されるようになっている。電動発電機ＭＧ１およびＭＧ２の電気回路はインバータ（Ｉ）３４を介してバッテリ（Ｂ）３６と接続されている。内燃機関１０、電動発電機ＭＧ１およびＭＧ２、インバータ３４の作動はマイクロコンピュータを備えた電子制御装置３８により制御されるようになっている。

左右の車輪３０および３２は、内燃機関１０、電動発電機ＭＧ１およびＭＧ２の作動状態に応じてそれぞれその駆動系を経て選択的に回生制動力を及ぼされると共に、油圧にて作動される制動装置（ホイールシリンダ）４０および４２により選択的に油圧制動力を及ぼされるようになっている。制動装置４０および４２への油圧の給排は油圧回路４４により行われるようになっている。油圧回路４４の作動はブレーキペダル４６の踏み込みにより制御されるとともに電子制御装置３８によっても制御されるようになっている。電子制御装置３８には、内燃機関１０、主として発電機として作動する電動発電機ＭＧ１、バッテリ３６、ブレーキペダル４６よりそれらの作動状態に関する情報を与える信号が供給されると共に、車速その他の車輌の作動状態に関する種々の信号Ｉが供給されるようになっている。

図２は、電子制御装置３８により行なわれる本発明に係る制御の機能的構成を示すブロック図である。電子制御装置３８には、その機能的構成の一部として、ハイブリッドシステム演算器が組み込まれており、その演算機能の一部として、バッテリ充電度、バッテリ温度、車速に関する情報に基づいて現在実行可能な最大回生制動力Ｆregmaxを予測するようになっている。

また電子制御装置３８には、その機能的構成の一部として、ブレーキシステム演算器が組み込まれており、ブレーキペダル操作情報に基づいてドライバの要求に基づく目標制動力Ｆtarおよび各時点に於けるブレーキシステムの作動状態に基づいて油圧制動力の最大低減速度ΔＦoilmax／Δtを算出するようになっている。

そして更に電子制御装置３８は、ハイブリッドシステム演算器により予測された現在実行可能な最大回生制動力Ｆregmaxと、ブレーキシステム演算器により算出された目標制動力Ｆtarおよび油圧制動力の最大低減速度ΔＦoilmax／Δtとに基づいて制動力配分調停を行い、油圧制動力Ｆoilおよび回生制動力Ｆregの値を算出し、それぞれの値に基づいて油圧回路４４およびインバータ３４を制御する。

図３は、電子制御装置３８により行われる上記の制動力配分調停の一例を示すフローチャートである。かかるフローチャートによる制御は、車輌の運転中、数ミリ〜数十ミリセカンド程度の周期にて繰り返されてよく、上記の油圧制動力最大低減速度ΔＦoilmax／Δtに於けるΔtはこの周期に相当するものとされてよい。

制御が開始されると、ステップ１０にて、今回のフローに於ける目標制動力Ｆtar(N)と前回のフローに於ける目標制動力Ｆtar(N-１)の差が負であるか否か、即ち、目標制動力が減少中であるか否かが判断される。答がノー（Ｎ）であるとき、即ち、目標制動力が増大中であるかまたは一定に留まっているときには、制御はステップ２０へ進み、目標制動力Ｆtarが現在実行可能な最大回生制動力Ｆregmax以下であるか否かが判断される。そして、答がイエス（Ｙ）であれば、制御はステップ３０へ進み、回生制動力Ｆregの値が目標制動力Ｆtarとされ、油圧制動力Ｆoilの値は０とされる。即ち、この時には、目標制動力Ｆtarはすべて回生制動により賄われる。一方、ステップ２０の答がノーであるときには、制御はステップ４０へ進み、回生制動力Ｆregの値は現在実行可能な最大回生制動力Ｆregmaxとされ、油圧制動力Ｆoilの値はこれを補う値Ｆtar−Ｆregとされる。

ステップ１０の答がイエスであるとき、即ち、目標制動力が低減中であるときには、制御はステップ５０へ進み、目標制動力Ｆtarより現在実行可能な最大回生制動力Ｆregmaxを差し引いた値として油圧制動力の仮目標値Ｆoilpが求められ、次いで制御はステップ６０へ進み、今回のフローに於ける油圧制動力の仮目標値Ｆoilp(N)と前回のフローに於ける油圧制動力の仮目標値Ｆoilp(N-１)の差が−ΔＦoilmaxより小さいか否か、即ち、油圧制動力の目標値が油圧制動力の最大低減速度ΔＦoilmax／Δtを越える速度にて低減しているか否かが判断される。答がノーであれば、制御はこれよりステップ２０へ進み、上述の要領にてステップ２０〜４０により回生制動力の値Ｆregおよび油圧制動力の値Ｆoilが求められる。一方、答がイエスであれば、制御はステップ７０へ進み、前回のフローに於ける油圧制動力の仮目標値Ｆoilp(N-１)よりΔＦoilmaxを差し引いた値が油圧制動力の値Ｆoilとされる。そして次のステップ８０に於いて、目標制動力Ｆtarに対する残りの制動力、即ち、Ｆtar−Ｆoilが回生制動力の値Ｆregとされる。

図４は、電子制御装置３８が、ブレーキペダル操作情報より得られるドライバ要求制動力に基づき、車速情報その他任意の車輌運転情報を加味して生成した目標制動力が、増大した後、低減する場合に、それが回生制動力と油圧制動力とに配分される要領を、従来技術による２つの例と本発明による実施例とについて示すグラフである。

このうち、従来技術１として示した例は、回生制動を最大限に使用するとの条件の下に目標制動力を回生制動力と油圧制動力とに配分した場合に、油圧制動に振り分けられた制動力の低減速度が油圧制動装置に於ける制動力の低減速度の最大値を越えたにも拘わらずそのままとされたときに生ずる制動力の変化を示す。この場合には、目標制動力に従って回生制動力と油圧制動力とが配分されても、実際に生ずる制動力は、図中点線にて示す如く目標制動力を越えた過剰な制動力となり、ブレーキが効き過ぎる状態が生ずる。

従来技術２として示した例は、回生制動を最大限に使用するとの条件の下に目標制動力を回生制動力と油圧制動力とに配分した場合に、油圧制動に振り分けられた制動力の低減速度が油圧制動装置に於ける制動力の低減速度の最大値を越えたとき、目標制動力に対する実際の制動結果を車輌の減速度等何らかのパラメータにより検出し、フィードバック制御により途中から回生制動力が低減補正される場合を示す。この場合には、従来技術１の例に於けるほどの制動過剰は生じないが、それでも途中で制動力の急変が生じ、制動に異和感が生ずる恐れがある。

以上の２例と対比して、本発明によれば、図３について上に説明した通り、油圧制動力に対する目標値の低減速度が油圧制動装置に於ける制動力の最大低減速度を越えたときには、その時点より直ちに回生制動力を低減する修正が行われるので、目標制動力が急速度にて低減されるときにも、回生制動を最大限に使用しつつ、実際に生ずる制動力を目標制動力に沿って低減させることができる。

以上に於いては本発明を一つの実施の形態について詳細に説明したが、かかる実施の形態について本発明の範囲内にて種々の変更が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

本発明による車輌の本発明に関与する構成を解図的に示す概略図。 電子制御装置３８により行なわれる本発明に係る制御の機能的構成を示すブロック図。 電子制御装置３８により行われる制動力配分調停の一例を示すフローチャート。 目標制動力が増大した後、低減する場合に、それが回生制動力と油圧制動力とに配分される要領を、従来技術による２つの例と本発明による実施例とについて示すグラフ。

符号の説明

１０…内燃機関、１２…内燃機関の出力軸（クランク軸）、１４…駆動力分配装置、１６…第一の電動発電機（ＭＧ１）、１８…第二の電動発電機機（ＭＧ２）、２０，２２…歯車、２４…差動歯車装置、２６，２８…車軸、３０，３２…車輪、３４…インバータ、３６…バッテリ、３８…電子制御装置、４０，４２…油圧制動装置（ホイールシリンダ）、４４…油圧回路、４６…ブレーキペダル

Claims (3)

1. 油圧制動力発生手段と回生制動力発生手段とを有し、前記油圧制動力発生手段および前記回生制動力発生手段により制動力が発生されている状態にて目標制動力が低下するとき、各時点に於ける前記目標制動力の値より該時点に於いて前記回生制動力発生手段にて実行可能な回生制動力の最大値を差し引いた差の低減速度が前記油圧制動力発生手段による制動力の低減速度の最大値より大きいときには、前記の各時点に於ける前記回生制動力発生手段による制動力を前記差が該時点に於ける前記油圧制動力発生手段による制動力の低減速度の最大値にて低減したとしてそれとの合計が該時点に於ける前記目標制動力の値となるよう制御することを特徴とする車輌。
2. 車輌は回生制動力を電力に変換して車輌の駆動に使用するハイブリッド車であり、車輌の制動時には、請求項１に記載の条件により前記回生制動力発生手段による回生制動力が実行可能な最大回生制動力以下に制御される場合を除き、前記回生制動力発生手段による回生制動力が実行可能な最大回生制動力に達するまで前記回生制動力発生手段による制動力の発生が前記油圧制動力発生手段による制動力の発生に優先して行われるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の車輌。
3. 前記回生制動力発生手段による実行可能な最大回生制動力はバッテリ充電度とバッテリ温度と車速を含む情報に基づいて予測されるようになっていることを特徴とする請求項１または２に記載の車輌。
   

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