JP2007274804A

JP2007274804A - 車両制動装置

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Publication number: JP2007274804A
Application number: JP2006096715A
Authority: JP
Inventors: Eiji Nakamura; 栄治中村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP4779768B2

Abstract

【課題】回生制動と液圧制動との協調制御に用いられる液圧式の制動力付与機構の長寿命化を実現する。
【解決手段】車両制動装置は、電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、回生制動力を補完して要求制動力を車輪に付与すべく、液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットと、液圧制動力を発生させている間、回生エネルギー吸収率が上限値を超えないように回生エネルギー吸収率の増加を制限する一方回生エネルギー吸収率の減少を許容するよう回生ブレーキユニットを制御する制御部と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両に設けられた複数の車輪に制動力を付与する車両制動装置に関する。

従来から、車両の運転状態や走行状態に応じて決まる目標制動トルクを回生制動及び摩擦制動の協働により実現する複合ブレーキの協調制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。摩擦制動として液圧式の制動力付与機構が採用されている。この装置は、許容最大回生制動トルクに所定の制限を施して求めた回生制動トルク制限値に基づき回生制動トルクがこの制限値を超えないよう、回生制動トルクおよび摩擦制動トルクの指令値を決定する。許容最大回生制動トルクは、バッテリの充電状態や温度などからモータトルクコントローラにより算出される。
特開２００４−３２８８８４号公報

上述のブレーキ制御においては、バッテリの充電状態や温度によって許容最大回生制動トルクが増減することとなる。許容最大回生制動トルクの増減に伴って回生制動トルクも増減するものと考えられる。協調制御であるから、回生制動トルクの増減に応じて摩擦制動トルクも増減する。摩擦制動トルクを増減させるためには、液圧の増圧制御と減圧制御とを切り替えて実行する必要がある。このような切替が回生制動トルクの増減に伴って高頻度で実行されると、液圧制御弁等の液圧式制動力付与機構の構成要素の耐久性に悪影響が生じるおそれがある。

そこで、本発明は、回生制動と液圧制動との協調制御に用いられる液圧式の制動力付与機構の長寿命化を実現することができるブレーキ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両制動装置は、電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、回生制動力を補完して要求制動力を車輪に付与すべく、液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットと、制動中の回生エネルギー吸収率が所定の上限値を超えないよう回生ブレーキユニットを制御する制御部と、を備える。

この態様によれば、車両制動装置は、電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットとを備えている。この装置においては、回生ブレーキと液圧ブレーキとの協調制御、つまり回生制動力が優先的に用いられるとともに要求制動力に不足する分が液圧制動力で補完されるという協調制御が実行される。このような協調制御において制御部は、液圧制動力を発生させている間、回生エネルギー吸収率が上限値を超えないように回生エネルギー吸収率の増加を制限する一方、回生エネルギー吸収率の減少を許容するよう回生ブレーキユニットを制御する。ここで、回生エネルギー吸収率とは、電動機の回生制御により得られる単位時間あたりの電気エネルギーをいう。

設定された上限値を超えないように制動中の回生エネルギー吸収率が制御されることにより、回生エネルギー吸収率が上限値に達している限り、回生制動力は車両速度の減少につれて滑らかに増加する。液圧制動力は回生制動力を補完するように制御されるから、回生制動力の増加が滑らかであれば液圧制動力の変動も滑らかとなる。これにより液圧ブレーキユニットに対する負荷が軽減され、長寿命化を実現することができる。その結果、液圧ブレーキユニットの寿命に関する設計上の要件を緩和することが可能となり、液圧ブレーキユニットひいては車両制動装置をより低コストでシンプルに設計することができる。

更に、制御部は、液圧制動力を発生させている間、上限値を超えないように回生エネルギー吸収率の増加を制限する一方減少を許容する。回生エネルギー吸収率は、例えば電動機や蓄電池等の状態の変化に応じて変動することがある。ところがこの態様によれば、液圧制動力を発生させている間の回生エネルギー吸収率の減少は許容される一方増加は制限される。よって、制動中の回生エネルギー吸収率は減少傾向を有し、振動的に増減しない。その結果、回生制動力の増減も抑制され、液圧ブレーキユニットに対する負荷を一層軽減することができる。

また、電動機の回生制御により得られる電気エネルギーを蓄積する蓄電池をさらに備え、制御部は、液圧制動力の発生開始時における蓄電池のエネルギー受入能力を上限値としてもよい。

この態様によれば、蓄電池は、回生ブレーキにより得られる電気エネルギーを蓄積する。蓄積された電気エネルギーが以降の車輪の駆動等に適宜用いられることにより、車両の燃費が向上される。このとき、回生エネルギー吸収率の上限値を、液圧制動力の発生開始時における蓄電池のエネルギー受入能力としてもよい。ここで、蓄電池のエネルギー受入能力とは、蓄電池に蓄積できる単位時間あたりの電気エネルギーをいう。

蓄電池のエネルギー受入能力を回生エネルギー吸収率の上限値とすることにより、回生ブレーキから得られるエネルギーの回収効率を高くすることができる。また、液圧制動力の発生開始時の値を上限値とすることにより、液圧ブレーキユニットの動作開始後にエネルギー受入能力が増加したとしても、その増加に追従して回生エネルギー吸収率が上限値を超えて増加することはない。これにより、エネルギー回収効率の向上と液圧ブレーキユニットの負荷軽減との両立を図ることができる。

更に、制御部は、回生エネルギー吸収率が当初設定された上限値に達した後に減少した場合に、減少後の回生エネルギー吸収率を上限値として更新するようにしてもよい。回生エネルギー吸収率が減少する都度、上限値を減少後の回生エネルギー吸収率の値に更新することにより、回生エネルギー吸収率の減少後の再度の増加を防ぐことができる。よって、液圧制動力の変動を滑らかにすることが可能となり、液圧ブレーキユニットの負荷を軽減することができる。

本発明によれば、液圧式の制動力付与機構の長寿命化を実現することができる。

本実施形態に係る車両制動装置の概要をまず説明する。本装置によれば、回生制動力を補完する液圧制動力の増減の切換頻度が低減され、液圧ブレーキユニットの構成要素、特に液圧制御弁の耐久性に関する設計上の要求を緩和することができる。そのため、液圧ブレーキユニットひいては車両制動装置をより低コストでシンプルに設計することが可能となる。

そのために、本装置においては、回生エネルギー吸収率に上限値が設定され、好ましくはこの上限値に対応する等エネルギーカーブに沿って回生制動力を単調に増加させるように回生ブレーキユニットが制御される。回生制動力を単調に増加させることにより、回生制動力を補完する液圧制動力の増圧制御と減圧制御との切換頻度を低減させることができる。

本装置においては、車両の燃費向上のために、電動機の回生による制動力（本明細書では適宜「回生制動力」という）と液圧による摩擦制動力（本明細書では適宜「液圧制動力」という）とを併用するブレーキ回生協調制御を実行することにより要求される制動力を発生させる。回生制動力は、車輪を駆動させるための電動機を、走行中の車輪の回転トルクを入力とする発電機として動作させることにより車輪に付与される制動力である。車両の運動エネルギーは電気エネルギーに変換され、電気エネルギーは、電動機からインバータ等を含む電力変換装置を介して蓄電池に蓄積される。蓄積された電気エネルギーは以降の車輪の駆動等に用いられ、車両の燃費向上に寄与することとなる。一方、液圧制動力は、車輪とともに回転する回転部材に対して、液圧源からの作動液の供給により摩擦部材を押圧することにより車輪に付与される制動力である。燃費をより向上させるためには、回生制動力を優先的に用い、回生制動力のみでは要求制動力に不足する分を液圧制動力により補完的に生じさせることが好ましい。

図１は、本実施形態に係る車両制動装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。図１の上部に車速を示し、中部に要求制動力及び回生制動力を示し、下部に液圧制動力を示す。上述のように要求制動力と回生制動力との差が液圧制動力であるが、理解を容易にするために図１の下部に液圧制動力を示す。

回生制動力は、一定の回生エネルギー吸収率のもとで車速の減少につれて単調に増加する。回生エネルギー吸収率が一定であるときの回生制動力と車速との関係を示す曲線は等エネルギーカーブと称される。ここで、回生エネルギー吸収率とは、電動機の回生制御により得られる単位時間あたりの電気エネルギーをいう。回生エネルギー吸収率が一定であるということは、つまり、回生制動による車両の運動エネルギーの減少率が一定であるということである。運動エネルギーの減少率が一定であれば、車速が大きいほど車両減速度は小さくなる。逆に車速が小さいほど車両減速度は大きくなる。すなわち、車速が大きいほど回生制動力は小さく、車速が小さいほど回生制動力は大きくなると言える。

減速して回生制動力が大きくなってくると、回生制動力の制御が比較的困難となる場合がある。そのために制御部は、車速が充分に小さくなった後、制御性を保持するために回生制動力を徐々に低下させる制御を行う。

以上のことから、回生制動力は、図１において領域ａに示されるように車速の減少につれて等エネルギーカーブに沿って単調に増加して所定の最大値に達する。そして、更に車速が減少するとともに図１の領域ｂのように緩やかに減少するよう制御される。このように、回生制動力は理想的には１回の制動中に滑らかな１つの山を描くように制御される。

一方、要求制動力は、制動要求を契機として運転者のブレーキ操作量に応じた値へと増加し（図１の領域ｃ）、運転者のブレーキ操作が解除されるまで維持される（図１の領域ｄ）。このため、液圧制動力は次のように一度の制動につき増圧制御から減圧制御への切換を２回繰り返すこととなる。

まず、要求制動力が増加しているときには車速の減少とともに回生制動力もともに増加するため、液圧制動力も増加することとなる（図１の領域ｅ）。次いで要求制動力がブレーキ操作に応じた値に達してからも回生制動力は最大値に向けて増加し続けるため、液圧制動力は減少する（図１の領域ｆ）。これが一度目の切換である。次に、回生制動力が最大値に達して減少に転じると、補完的に液圧制動力は増加に転じる（図１の領域ｇ）。そして、ブレーキ操作の解除による要求制動力の減少とともに液圧制動力も減少する。これが２度目の切換である。

ところで、電動機や蓄電池の状態の変化により回生制動力は変動し得る。例えば電動機または蓄電池の温度、あるいは蓄電池のＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）などが変動することにより電動機の回生エネルギー吸収率や蓄電池のエネルギー受入能力は変動する。ここで、蓄電池のエネルギー受入能力とは、蓄電池に蓄積できる単位時間あたりのエネルギーをいう。回生エネルギー吸収率やエネルギー受入能力の変動に応じて回生制動力は変動する。回生エネルギー吸収率等が増加すれば回生制動力も増加し、逆に回生エネルギー吸収率等が減少すれば回生制動力も減少する。

図２は、従来の車両制動装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。図２は、回生制動力が等エネルギーカーブに沿って増加している段階において回生エネルギー吸収率が増加した場合を示す。図１と同様に、図２の上部に車速を示し、中部に要求制動力及び回生制動力を示し、下部に液圧制動力を示す。

回生エネルギー吸収率が増加すると、回生制動力は、増加後の等エネルギーカーブを目指して一層増加することとなる。回生制動力の増加が大きければ制御性の確保等の理由により回生制動力を一旦減少させる制御を要する場合がある。そうすると、回生制動力は上述のように１回の制動中に１つの山を描くのではなく、図２に示されるように増減を繰り返して複数の山を描くように制御されることとなってしまう。

回生制動力が繰り返し増減すれば、この増減を補完するために液圧制動力を高頻度に増減させなければならない。液圧制動力を増減させるためには、液圧ブレーキユニットの構成要素である例えば増圧用制御弁や減圧用制御弁等を開閉することになる。回生制動力の増減の頻度が増加することにより、これらの制御弁等の作動頻度も増大し耐久性に悪影響が生じるおそれがある。

そこで、本装置においては、制御部が回生エネルギー吸収率に上限値を設定し、制動時の回生エネルギー吸収率が設定された上限値を超えないように回生ブレーキユニットを制御する。少なくとも液圧制動力の発生開始以降の回生制動力の増加段階において回生エネルギー吸収率が上限値を超えないように制御部は回生ブレーキユニットを制御すればよい。回生エネルギー吸収率が上限値に達している限り、図１に示されるように回生制動力は車両速度の減少につれて等エネルギーカーブに沿って滑らかに増加する。ブレーキ回生協調制御において回生制動力を補完するように液圧制動力は制御されるから、回生制動力の増加が滑らかであれば液圧制動力の変動も滑らかとなる。

制御部は、回生エネルギー吸収率の上限値を、蓄電池のエネルギー受入能力を上限として設定する。エネルギーの回収という観点からみれば、電動機の回生エネルギー吸収率が蓄電池のエネルギー受入能力を超える必要性が小さいからである。実際には、制動要求後に液圧制動力が発生し始めるときのエネルギー受入能力を、回生エネルギー吸収率の上限値として設定することが望ましい。そうすれば、液圧ブレーキユニットの動作開始時から速やかに液圧制動力の変動を滑らかにすることができるとともに、エネルギー回収効率を高くすることができる。

引き続いて、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について更に詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施形態に係る車両制動装置が適用された車両を示す概略構成図である。同図に示される車両１は、いわゆるハイブリッド車両として構成されており、エンジン２と、エンジン２の出力軸であるクランクシャフトに接続された３軸式の動力分割機構３と、動力分割機構３に接続された発電可能なモータジェネレータ４と、変速機５を介して動力分割機構３に接続された電動モータ６と、車両１の駆動系全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」といい、電子制御ユニットは、すべて「ＥＣＵ」と称する。）７とを備える。変速機５には、ドライブシャフト８を介して車両１の駆動輪たる右前輪９ＦＲおよび左前輪９ＦＬが連結される。

エンジン２は、例えばガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を用いて運転される内燃機関であり、エンジンＥＣＵ１３により制御される。エンジンＥＣＵ１３は、ハイブリッドＥＣＵ７と通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号や、エンジン２の作動状態を検出する各種センサからの信号に基づいてエンジン２の燃料噴射制御や点火制御、吸気制御等を実行する。また、エンジンＥＣＵ１３は、必要に応じてエンジン２の作動状態に関する情報をハイブリッドＥＣＵ７に与える。

動力分割機構３は、変速機５を介して電動モータ６の出力を左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬに伝達する役割と、エンジン２の出力をモータジェネレータ４と変速機５とに振り分ける役割と、電動モータ６やエンジン２の回転速度を減速あるいは増速する役割とを果たす。モータジェネレータ４と電動モータ６とは、それぞれインバータを含む電力変換装置１１を介してバッテリ１２に接続されており、電力変換装置１１には、モータＥＣＵ１４が接続されている。バッテリ１２としては、例えばニッケル水素蓄電池などの蓄電池を用いることができる。モータＥＣＵ１４も、ハイブリッドＥＣＵ７と通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号等に基づいて電力変換装置１１を介してモータジェネレータ４および電動モータ６を制御する。なお、上述のハイブリッドＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ１３、モータＥＣＵ１４は、何れもＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。

ハイブリッドＥＣＵ７やモータＥＣＵ１４による制御のもと、電力変換装置１１を介してバッテリ１２から電力を電動モータ６に供給することにより、電動モータ６の出力により左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬを駆動することができる。また、エンジン効率のよい運転領域では、車両１はエンジン２によって駆動される。この際、動力分割機構３を介してエンジン２の出力の一部をモータジェネレータ４に伝えることにより、モータジェネレータ４が発生する電力を用いて、電動モータ６を駆動したり、電力変換装置１１を介してバッテリ１２を充電したりすることが可能となる。

また、車両１を制動する際には、ハイブリッドＥＣＵ７やモータＥＣＵ１４による制御のもと、前輪９ＦＲ，９ＦＬから伝わる動力によって電動モータ６が回転させられ、電動モータ６が発電機として作動させられる。すなわち、電動モータ６、電力変換装置１１、ハイブリッドＥＣＵ７およびモータＥＣＵ１４等は、車両１の運動エネルギを電気エネルギに回生することによって左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬに制動力を付与する回生ブレーキユニット１０として機能する。

車両１はこのような回生ブレーキユニット１０に加えて、図４に示されるように、動力液圧源３０等からの作動液の供給により制動力を発生させる液圧ブレーキユニット２０を備える。本実施形態の車両制動装置は、回生ブレーキユニット１０と液圧ブレーキユニット２０とを協調させるブレーキ回生協調制御を実行することにより車両１を制動可能なものである。本実施形態における車両１は、ブレーキ回生協調制御を実行することにより回生制動力と液圧制動力とを併用して所望の制動力を発生させることができる。

図４は、本実施形態に係る液圧ブレーキユニット２０を示す系統図である。液圧ブレーキユニット２０は、図４に示されるように、各車輪に対応して設けられたディスクブレーキユニット２１ＦＲ，２１ＦＬ、２１ＲＲおよび２１ＲＬと、マスタシリンダユニット２７と、動力液圧源３０と、液圧アクチュエータ４０とを含む。

ディスクブレーキユニット２１ＦＲ，２１ＦＬ、２１ＲＲおよび２１ＲＬは、車両の右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪のそれぞれに制動力を付与する。マニュアル液圧源としてのマスタシリンダユニット２７は、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル２４の運転者による操作量に応じて加圧された作動液としてのブレーキフルードをディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬに対して送出する。動力液圧源３０は、動力の供給により加圧されたブレーキフルードを、運転者によるブレーキペダル２４の操作から独立してディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬに対して送出することが可能である。液圧アクチュエータ４０は、動力液圧源３０またはマスタシリンダユニット２７から供給されたブレーキフルードの液圧を適宜調整してディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬに送出する。これにより、液圧制動による各車輪に対する制動力が調整される。

ディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬ、マスタシリンダユニット２７、動力液圧源３０、および液圧アクチュエータ４０のそれぞれについて以下で更に詳しく説明する。各ディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬは、それぞれブレーキディスク２２とブレーキキャリパに内蔵されたホイールシリンダ２３ＦＲ〜２３ＲＬを含む。そして、各ホイールシリンダ２３ＦＲ〜２３ＲＬは、それぞれ異なる流体通路を介して液圧アクチュエータ４０に接続されている。なお以下では適宜、ホイールシリンダ２３ＦＲ〜２３ＲＬを総称して「ホイールシリンダ２３」という。

ディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬにおいては、ホイールシリンダ２３に液圧アクチュエータ４０からブレーキフルードが供給されると、車輪と共に回転するブレーキディスク２２に摩擦部材としてのブレーキパッドが押し付けられる。これにより、各車輪に制動力が付与される。なお、本実施形態においてはディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬを用いているが、例えばドラムブレーキ等のホイールシリンダ２３を含む他の制動力付与機構を用いてもよい。

マスタシリンダユニット２７は、本実施形態では液圧ブースタ付きマスタシリンダであり、液圧ブースタ３１、マスタシリンダ３２、レギュレータ３３、およびリザーバ３４を含む。液圧ブースタ３１は、ブレーキペダル２４に連結されており、ブレーキペダル２４に加えられたペダル踏力を増幅してマスタシリンダ３２に伝達する。動力液圧源３０からレギュレータ３３を介して液圧ブースタ３１にブレーキフルードが供給されることにより、ペダル踏力は増幅される。そして、マスタシリンダ３２は、ペダル踏力に対して所定の倍力比を有するマスタシリンダ圧を発生する。

マスタシリンダ３２とレギュレータ３３との上部には、ブレーキフルードを貯留するリザーバ３４が配置されている。マスタシリンダ３２は、ブレーキペダル２４の踏み込みが解除されているときにリザーバ３４と連通する。一方、レギュレータ３３は、リザーバ３４と動力液圧源３０のアキュムレータ３５との双方と連通しており、リザーバ３４を低圧源とすると共に、アキュムレータ３５を高圧源とし、マスタシリンダ圧とほぼ等しい液圧を発生する。レギュレータ３３における液圧を以下では適宜、「レギュレータ圧」という。

動力液圧源３０は、アキュムレータ３５およびポンプ３６を含む。アキュムレータ３５は、ポンプ３６により昇圧されたブレーキフルードの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギ、例えば１４〜２２ＭＰａ程度に変換して蓄えるものである。ポンプ３６は、駆動源としてモータ３６ａを有し、その吸込口がリザーバ３４に接続される一方、その吐出口がアキュムレータ３５に接続される。また、アキュムレータ３５は、マスタシリンダユニット２７に設けられたリリーフバルブ３５ａにも接続されている。アキュムレータ３５におけるブレーキフルードの圧力が異常に高まって例えば２５ＭＰａ程度になると、リリーフバルブ３５ａが開弁し、高圧のブレーキフルードはリザーバ３４へと戻される。

上述のように、液圧ブレーキユニット２０は、ホイールシリンダ２３に対するブレーキフルードの供給源として、マスタシリンダ３２、レギュレータ３３およびアキュムレータ３５を有している。そして、マスタシリンダ３２にはマスタ配管３７が、レギュレータ３３にはレギュレータ配管３８が、アキュムレータ３５にはアキュムレータ配管３９が接続されている。これらのマスタ配管３７、レギュレータ配管３８およびアキュムレータ配管３９は、それぞれ液圧アクチュエータ４０に接続される。

液圧アクチュエータ４０は、複数の流路が形成されるアクチュエータブロックと、複数の電磁制御弁を含む。アクチュエータブロックに形成された流路には、個別流路４１、４２，４３および４４と、主流路４５とが含まれる。個別流路４１〜４４は、それぞれ主流路４５から分岐されて、対応するディスクブレーキユニット２１ＦＲ、２１ＦＬ，２１ＲＲ，２１ＲＬのホイールシリンダ２３ＦＲ、２３ＦＬ，２３ＲＲ，２３ＲＬに接続されている。これにより、各ホイールシリンダ２３は主流路４５と連通可能となる。

また、個別流路４１，４２，４３および４４の中途には、ＡＢＳ保持弁５１，５２，５３および５４が設けられている。各ＡＢＳ保持弁５１〜５４は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされた各ＡＢＳ保持弁５１〜５４は、ブレーキフルードを双方向に流通させることができる。つまり、主流路４５からホイールシリンダ２３へとブレーキフルードを流すことができるとともに、逆にホイールシリンダ２３から主流路４５へもブレーキフルードを流すことができる。ソレノイドに通電されて各ＡＢＳ保持弁５１〜５４が閉弁されると、個別流路４１〜４４におけるブレーキフルードの流通は遮断される。

更に、ホイールシリンダ２３は、個別流路４１〜４４にそれぞれ接続された減圧用流路４６，４７，４８および４９を介してリザーバ流路５５に接続されている。減圧用流路４６，４７，４８および４９の中途には、ＡＢＳ減圧弁５６，５７，５８および５９が設けられている。各ＡＢＳ減圧弁５６〜５９は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。各ＡＢＳ減圧弁５６〜５９が閉状態であるときには、減圧用流路４６〜４９におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて各ＡＢＳ減圧弁５６〜５９が開弁されると、減圧用流路４６〜４９におけるブレーキフルードの流通が許容され、ブレーキフルードがホイールシリンダ２３から減圧用流路４６〜４９およびリザーバ流路５５を介してリザーバ３４へと還流する。なお、リザーバ流路５５は、リザーバ配管７７を介してマスタシリンダユニット２７のリザーバ３４に接続されている。

主流路４５は、中途に分離弁６０を有する。この分離弁６０により、主流路４５は、個別流路４１および４２と接続される第１流路４５ａと、個別流路４３および４４と接続される第２流路４５ｂとに区分けされている。第１流路４５ａは、個別流路４１および４２を介して前輪側のホイールシリンダ２３ＦＲおよび２３ＦＬに接続され、第２流路４５ｂは、個別流路４３および４４を介して後輪側のホイールシリンダ２３ＲＲおよび２３ＲＬに接続される。

分離弁６０は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。分離弁６０が閉状態であるときには、主流路４５におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて分離弁６０が開弁されると、第１流路４５ａと第２流路４５ｂとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。

また、液圧アクチュエータ４０においては、主流路４５に連通するマスタ流路６１およびレギュレータ流路６２が形成されている。より詳細には、マスタ流路６１は、主流路４５の第１流路４５ａに接続されており、レギュレータ流路６２は、主流路４５の第２流路４５ｂに接続されている。また、マスタ流路６１は、マスタシリンダ３２と連通するマスタ配管３７に接続される。レギュレータ流路６２は、レギュレータ３３と連通するレギュレータ配管３８に接続される。

マスタ流路６１は、中途にマスタカット弁６４を有する。マスタカット弁６４は、マスタシリンダ３２から各ホイールシリンダ２３へのブレーキフルードの供給系路上に設けられている。マスタカット弁６４は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされたマスタカット弁６４は、マスタシリンダ３２と主流路４５の第１流路４５ａとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに規定の制御電流が通電されてマスタカット弁６４が閉弁されると、マスタ流路６１におけるブレーキフルードの流通は遮断される。

また、マスタ流路６１には、マスタカット弁６４よりも上流側において、シミュレータカット弁６８を介してストロークシミュレータ６９が接続されている。すなわち、シミュレータカット弁６８は、マスタシリンダ３２とストロークシミュレータ６９とを接続する流路に設けられている。シミュレータカット弁６８は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。シミュレータカット弁６８が閉状態であるときには、マスタ流路６１とストロークシミュレータ６９との間のブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されてシミュレータカット弁６８が開弁されると、マスタシリンダ３２とストロークシミュレータ６９との間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。

ストロークシミュレータ６９は、複数のピストンやスプリングを含むものであり、シミュレータカット弁６８の開放時に運転者によるブレーキペダル２４の踏力に応じた反力を創出する。ストロークシミュレータ６９としては、運転者によるブレーキ操作のフィーリングを向上させるために、多段のバネ特性を有するものが採用されると好ましい。

レギュレータ流路６２は、中途にレギュレータカット弁６５を有する。レギュレータカット弁６５は、レギュレータ３３から各ホイールシリンダ２３へのブレーキフルードの供給系路上に設けられている。レギュレータカット弁６５も、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされたレギュレータカット弁６５は、レギュレータ３３と主流路４５の第２流路４５ｂとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに通電されてレギュレータカット弁６５が閉弁されると、レギュレータ流路６２におけるブレーキフルードの流通は遮断される。

液圧アクチュエータ４０には、マスタ流路６１およびレギュレータ流路６２に加えて、アキュムレータ流路６３も形成されている。アキュムレータ流路６３の一端は、主流路４５の第２流路４５ｂに接続され、他端は、アキュムレータ３５と連通するアキュムレータ配管３９に接続される。

アキュムレータ流路６３は、中途に増圧リニア制御弁６６を有する。また、アキュムレータ流路６３および主流路４５の第２流路４５ｂは、減圧リニア制御弁６７を介してリザーバ流路５５に接続されている。増圧リニア制御弁６６と減圧リニア制御弁６７とは、それぞれリニアソレノイドおよびスプリングを有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７は、それぞれのソレノイドに供給される電流に比例して弁の開度が調整される。

増圧リニア制御弁６６は、各車輪に対応して複数設けられた各ホイールシリンダ２３に対して共通の増圧用制御弁として設けられている。また、減圧リニア制御弁６７も同様に、各ホイールシリンダ２３に対して共通の減圧用制御弁として設けられている。つまり、本実施形態においては、増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７は、動力液圧源３０から送出される作動流体を各ホイールシリンダ２３へ給排制御する１対の共通の制御弁として設けられている。このように増圧リニア制御弁６６等を各ホイールシリンダ２３に対して共通化すれば、ホイールシリンダ２３ごとにリニア制御弁を設けるのと比べて、コストの観点からは好ましい。

液圧ブレーキユニット２０において、動力液圧源３０および液圧アクチュエータ４０は、ブレーキＥＣＵ７０により制御される。ブレーキＥＣＵ７０は、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。そして、ブレーキＥＣＵ７０は、上位のハイブリッドＥＣＵ（図示せず）などと通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵからの制御信号や、各種センサからの信号に基づいて動力液圧源３０のポンプ３６や、液圧アクチュエータ４０を構成する電磁制御弁５１〜５４，５６〜５９，６０，６４〜６８を制御して、ブレーキ回生協調制御を実行可能である。

また、ブレーキＥＣＵ７０には、レギュレータ圧センサ７１、アキュムレータ圧センサ７２、および制御圧センサ７３が接続される（図３参照）。レギュレータ圧センサ７１は、レギュレータカット弁６５の上流側でレギュレータ流路６２内のブレーキフルードの圧力、すなわちレギュレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキＥＣＵ７０に与える。アキュムレータ圧センサ７２は、増圧リニア制御弁６６の上流側でアキュムレータ流路６３内のブレーキフルードの圧力、すなわちアキュムレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキＥＣＵ７０に与える。制御圧センサ７３は、主流路４５の第１流路４５ａ内のブレーキフルードの圧力を検知し、検知した値を示す信号をブレーキＥＣＵ７０に与える。各圧力センサ７１〜７３の検出値は、所定時間おきにブレーキＥＣＵ７０に順次与えられ、ブレーキＥＣＵ７０の所定の記憶領域に所定量ずつ格納保持される。

さらに、ブレーキＥＣＵ７０に接続されるセンサには、ブレーキペダル２４に設けられたストロークセンサ２５も含まれる。ストロークセンサ２５は、ブレーキペダル２４の操作量としてのペダルストロークを検知し、検知した値を示す信号をブレーキＥＣＵ７０に与える。ストロークセンサ２５の出力値も、所定時間おきにブレーキＥＣＵ７０に順次与えられ、ブレーキＥＣＵ７０の所定の記憶領域に所定量ずつ格納保持される。なお、ストロークセンサ２５以外のブレーキ操作状態検出手段をストロークセンサ２５に加えて、あるいは、ストロークセンサ２５に代えて設け、ブレーキＥＣＵ７０に接続してもよい。ブレーキ操作状態検出手段としては、例えば、ブレーキペダル２４の操作力を検出するペダル踏力センサや、ブレーキペダル２４が踏み込まれたことを検出するブレーキスイッチなどがある。

図５は、本実施形態の車両制動装置におけるブレーキ回生協調制御を説明するためのフローチャートである。本実施形態におけるブレーキ回生協調制御は、電動モータ６やハイブリッドＥＣＵ７等を含む回生ブレーキユニット１０によって駆動輪たる前輪９ＦＲ，９ＦＬに付与される回生制動トルクと、液圧ブレーキユニット２０により各車輪に付与される摩擦制動トルクとの和である総制動トルクを運転者により要求される制動トルクと一致させるためのものである。

車両制動装置は制動要求を受けて制動を開始する。制動要求は、車両に制動力を付与すべきときに生起される。制動要求は例えば、運転者がブレーキペダル２４を操作した場合や、走行中に他の車両との距離を自動制御している際に当該他の車両との距離が所定の距離よりも狭まった場合などに生起される。ブレーキ回生協調制御の実行が許容されている場合には、以下に説明するようにブレーキＥＣＵ７０は制動要求を受けてブレーキ回生協調制御を開始する。なお、システムに異常が検出されている場合はブレーキ回生協調制御の実行は禁止され、回生制動力は利用されずにブレーキＥＣＵ７０は液圧ブレーキユニット２０により要求制動力を発生させる。

図５に示されるように、まず、ブレーキＥＣＵ７０がストロークセンサ２５からの信号に基づいて運転者により要求された要求総制動トルクＦ^＊を算出する（Ｓ１）。更に、ブレーキＥＣＵ７０は、電動モータ６の回生エネルギー吸収率の値などの回生制動トルクの演算に必要な情報をハイブリッドＥＣＵ７から受信する（Ｓ２）。なお、電動モータ６の回生エネルギー吸収率の値は、液圧制動力の発生開始時におけるバッテリ１２のエネルギー受入能力を超えないようにモータＥＣＵ１４により制御されている。この回生エネルギー吸収率の上限値の設定処理については、図６を参照して後述する。

受信された情報に基づいてブレーキＥＣＵ７０は、要求される回生制動トルクを算出し、算出した要求回生制動トルクをハイブリッドＥＣＵ７に与える（Ｓ３）。なおここで、算出された要求回生制動トルクよりも要求総制動トルクＦ^＊のほうが小さい場合には、液圧制動力を用いずに要求制動力を発生させることができるので、ブレーキＥＣＵ７０は、要求総制動トルクＦ^＊を要求回生制動トルクとしてハイブリッドＥＣＵ７に与える。

Ｓ３にてブレーキＥＣＵ７０から要求回生制動トルクを示す信号を受け取ると、ハイブリッドＥＣＵ７は、要求回生制動トルクを示す信号をモータＥＣＵ１４に与える。モータＥＣＵ１４は、電動モータ６により左右の前輪９ＦＲ、９ＦＬに対して付与される制動トルクを要求回生制動トルクと一致させるための制御信号を電力変換装置１１に送出する。そして、電動モータ６の実回転数といった回生ブレーキユニット１０の作動状態を示す情報がモータＥＣＵ１４からハイブリッドＥＣＵ７に与えられる。ハイブリッドＥＣＵ７は、これらの情報から、電動モータ６の作動により実際に得られている実回生制動トルクＦ_Ｅを算出し、実回生制動トルクＦ_ＥをブレーキＥＣＵ７０に送信する（Ｓ４）。

ブレーキＥＣＵ７０は、ハイブリッドＥＣＵ７から実回生制動トルクＦ_Ｅを受け取ると、要求総制動トルクＦ^＊から実回生制動トルクＦ_Ｅを減じることにより、液圧ブレーキユニット２０に発生させるべき制動トルクである要求液圧制動トルクを算出する（Ｓ５）。そして、ブレーキＥＣＵ７０は、算出した要求液圧制動トルクに基づいて各ディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬの目標液圧を算出し、増圧リニア制御弁６６や減圧リニア制御弁６７に対する供給電流Ｉの値を決定する（Ｓ６）。かかる図５のルーチンは、ブレーキ回生協調制御の実行が許容される間、所定時間おきに、例えば数ｍｓｅｃごとに繰り返される。

その結果、液圧ブレーキユニット２０においては、動力液圧源３０から増圧リニア制御弁６６を介してブレーキフルードが各ホイールシリンダ２３に供給されて車輪に制動力が付与される。また、各ホイールシリンダ２３からブレーキフルードが減圧リニア制御弁６７を介して必要に応じて排出され、車輪に付与される制動力が調整される。

なお、このとき、ブレーキＥＣＵ７０は、レギュレータカット弁６５を閉状態とし、レギュレータ３３から送出されるブレーキフルードが主流路４５へ供給されないようにする。更にブレーキＥＣＵ７０は、マスタカット弁６４を閉状態とするとともにシミュレータカット弁６８を開状態とする。これは、運転者によるブレーキペダル２４の操作に伴ってマスタシリンダ３２から送出されるブレーキフルードがストロークシミュレータ６９へと供給されるようにするためである。

図６は、本実施形態に係る車両制動装置における回生エネルギー吸収率の上限値の設定処理を説明するためのフローチャートである。この上限値の設定処理は、アクセルペダルへの踏込が解除された状態で制動要求を受けて開始され、制動中は所定の周期でハイブリッドＥＣＵ７により繰り返し実行される。処理が開始されると、まずハイブリッドＥＣＵ７は、増圧リニア制御弁６６が開弁されたか否かを判定する（Ｓ１０）。増圧リニア制御弁６６が開弁されていないと判定された場合には（Ｓ１０のＮｏ）、ハイブリッドＥＣＵ７は本処理を終了し、次の実行タイミングで再度本処理を開始する。

一方、増圧リニア制御弁６６が開弁されたものと判定された場合には（Ｓ１０のＹｅｓ）、ハイブリッドＥＣＵ７は、増圧リニア制御弁６６の開弁時点におけるバッテリ１２のエネルギー受入能力を電動モータ６の回生エネルギー吸収率の上限値として設定する（Ｓ１２）。既に上限値が設定されていた場合には、ハイブリッドＥＣＵ７は、増圧リニア制御弁６６の開弁時点におけるバッテリ１２のエネルギー受入能力を新たな上限値として更新する。上限値の設定を受けてモータＥＣＵ１４は、この上限値を超えないように電動モータ６の回生エネルギー吸収率を制御する。

回生エネルギー吸収率に上限値を設定することにより、バッテリ１２等の状態変化により回生エネルギー吸収率の当該上限値を超えて大きくなる方向に変動することが防がれる。また、増圧リニア制御弁６６の開弁時点、つまり液圧制動力の発生開始時点のバッテリ１２のエネルギー受入能力を上限値として設定しているので、液圧ブレーキユニット２０の動作開始時から速やかに液圧制動力の変動を滑らかにすることができる。

なお、増圧リニア制御弁６６の開弁時点におけるバッテリ１２のエネルギー受入能力よりも小さい値を上述の上限値として設定することも可能である。しかし、エネルギーの回収効率を最大限高めるためにはバッテリ１２のエネルギー受入能力を上限値とすることが好ましい。

また、増圧リニア制御弁６６の開弁以前、例えば制動要求時などのバッテリ１２のエネルギー受入能力を上限値として設定することも可能である。しかし、増圧リニア制御弁６６の開弁時点において、開弁以前よりもバッテリ１２のエネルギー受入能力が増加している場合には、エネルギーの回収効率を最大限高めるために、増圧リニア制御弁６６の開弁時点のエネルギー受入能力の値に上限値を更新することが望ましい。

回生エネルギー吸収率の上限値を設定すると、ハイブリッドＥＣＵ７は、バッテリ１２のエネルギー受入能力が設定された上限値から低下したか否かを判定する（Ｓ１４）。エネルギー受入能力の低下が検出されない場合には（Ｓ１４のＮｏ）、ハイブリッドＥＣＵ７は本処理を終了し、次の実行タイミングで再度本処理を開始する。一方、エネルギー受入能力が低下したと判定された場合には（Ｓ１４のＹｅｓ）、ハイブリッドＥＣＵ７は、低下後のエネルギー受入能力の値に回生エネルギー吸収率の上限値を更新し（Ｓ１６）、制動中は本設定処理を繰り返し実行する。

バッテリ１２のエネルギー受入能力は、ＳＯＣや温度により変動する。バッテリ１２のエネルギー受入能力が変動があった場合、例えば一度減少して再度増加した場合には、同様に回生エネルギー吸収率さらには回生制動力にも一度減少し再度増加するという変動が生じてしまう。仮に液圧制動力の増圧制御中であれば、回生制動力の再度増加の際に増圧制御から減圧制御に切り替える必要が生じるため、制御弁の開閉頻度が増加してしまう。バッテリ１２のエネルギー受入能力の低下に合わせて回生エネルギー吸収率の上限値を更新することにより、上述のような回生制動力の再度の増加が抑えられ、制御弁の開閉頻度を低減させることができる。

同様の理由により、ハイブリッドＥＣＵ７は、設定された上限値に回生エネルギー吸収率が達した後に、回生エネルギー吸収率がその上限値から減少したか否かを判定してもよい。減少したものと判定された場合には、ハイブリッドＥＣＵ７は、回生エネルギー吸収率の上限値を減少後の回生エネルギー吸収率の値に更新する。回生エネルギー吸収率が減少する都度、ハイブリッドＥＣＵ７は、上限値を減少後の回生エネルギー吸収率の値に更新するようにしてもよい。つまり、ハイブリッドＥＣＵ７は、液圧制動力を発生させている間、回生エネルギー吸収率の減少を許容する一方、回生エネルギー吸収率の増加を禁止する。このようにしても、回生エネルギー吸収率の減少後の再度の増加を防ぐことができるので、制御弁の開閉頻度を低減させることができる。

言い換えれば、制御部は、回生エネルギー吸収率の制動時の時間変化率を零以下に保つよう回生ブレーキユニットを制御するとも言える。これにより回生エネルギー吸収率は時間の経過とともに一定の値を維持するか減少することとなり、液圧ブレーキユニットにおける増圧制御と減圧制御との切換頻度を低減させることができる。

図７に、この場合の車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す。図７には、要求制動力が増加する領域ｃにおいて回生エネルギー吸収率が減少して回生制動力が減少する様子が示されている。減少後の回生エネルギー吸収率を超えないこととされているために、液圧制動力は単調に増加し続け（図７の領域ｅ）、減圧制御への切換が不要とされている。

なお、上述のように本実施形態においては回生エネルギー吸収率が上限値を超えて増加することは禁止されている。また、回生エネルギー吸収率が一旦減少した後の再度の増加も禁止されることが好ましいとしている。ところが、これらの増加を完全に禁止する必要はなく、液圧ブレーキユニットにおける増圧制御と減圧制御との切換を引き起こさない範囲で回生エネルギー吸収率の増加を許容してもよい。液圧ブレーキユニットの長寿命化と回生によるエネルギーの回収効率の向上とをどのように両立させるかという設計思想に基づいて、回生エネルギー吸収率の変動を許容する度合を定めることができる。

ところで、制動中には、増圧リニア制御弁６６が一旦閉弁され、その後に再度開弁されて液圧制動力が増加される場合がある。これは、例えば、制動中に運転者のブレーキ操作量が一旦低下し、その後に再度ブレーキ操作量が増加された場合に生じる。あるいは、回生制動力の増減によっても生じることがある。このように制動中に液圧制動力の増加が再開された場合に、ハイブリッドＥＣＵ７は、液圧制動力の増加再開時のバッテリ１２のエネルギー受入能力を回生エネルギー吸収率の上限値として更新してもよい。特に、増圧リニア制御弁６６の閉弁中にバッテリ１２のエネルギー受入能力が増加している場合には、更新により上限値を大きくすることができる。このような場合には、回生ブレーキによるエネルギーの回収効率を高めるために上限値を更新することが望ましい。

本発明の一実施形態に係る車両制動装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。従来の車両制動装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。本実施形態に係る車両制動装置が適用された車両を示す概略構成図である。本実施形態に係る液圧ブレーキユニットを示す系統図である。本実施形態の車両制動装置におけるブレーキ回生協調制御を説明するためのフローチャートである。本実施形態に係る車両制動装置における回生エネルギー吸収率の上限値の設定処理を説明するためのフローチャートである。本発明の一実施形態に係る車両制動装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。

符号の説明

６電動モータ、７ハイブリッドＥＣＵ、１０回生ブレーキユニット、１２バッテリ、１４モータＥＣＵ、２０液圧ブレーキユニット、２３ホイールシリンダ、２４ブレーキペダル、３０動力液圧源、６６増圧リニア制御弁、７０ブレーキＥＣＵ。

Claims

電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、
前記回生制動力を補完して要求制動力を車輪に付与すべく、液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットと、
液圧制動力を発生させている間、回生エネルギー吸収率が上限値を超えないように回生エネルギー吸収率の増加は制限する一方回生エネルギー吸収率の減少は許容するよう前記回生ブレーキユニットを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする車両制動装置。
前記電動機の回生制御により得られる電気エネルギーを蓄積する蓄電池をさらに備え、
前記制御部は、前記液圧制動力の発生開始時における前記蓄電池のエネルギー受入能力を前記上限値とすることを特徴とする請求項１に記載の車両制動装置。
前記制御部は、回生エネルギー吸収率が前記上限値に達した後に減少した場合に、減少後の回生エネルギー吸収率を上限値として更新することを特徴とする請求項１に記載の車両制動装置。