JP2016527866A - 電気自動車又はハイブリッド自動車における回生ブレーキの制御 - Google Patents

電気自動車又はハイブリッド自動車における回生ブレーキの制御 Download PDF

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Abstract

第１の回生ブレーキ手段、及び第２のブレーキ手段が備わり、車両のドライバペダルからのブレーキ要求信号に基づいて、回生ブレーキ設定値（Ｃｅｌ）を生成するように設計された車両の回生ブレーキを制御するための装置（１０）であって、車両の能動安全システムのフラグ信号（ｆｌａｇ＿ｒｅｇ）を受信するための受信手段、及び受信したフラグ信号が、能動安全システムによる制御の起動に対応する値を想定し、カウンタが閾値に達する場合には、回生ブレーキ設定値の生成を終了するため、制御信号（Ｓ）を生成するように値をカウンタ値（Ｃｏｕｎｔ）を増やすような方法で構成された処理手段を備える装置。【選択図】図２

Description

本発明は、第１の回生ブレーキ手段、並びに第１のブレーキ手段から分離された第２のブレーキ手段、例えば油圧ブレーキ手段を備える車両での、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自動車であってもよい。
少なくとも１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。このような使い方は回生的であるため有利であり、エネルギーの一部を回収してバッテリを再充電することを可能にする。
分離型ブレーキの場合、車両は例えば、ブレーキペダルからのブレーキ命令全体を、電気アクチュエータと油圧アクチュエータとの間で分配するように構成された分配モジュール（「トルクブレンディング」）を備える。この状況は、相補的ブレーキ設定値を有する状況と呼ばれる。
別の実施例によれば、特に非分離型ブレーキを有する車両の場合には、車両は、ドライバ設定値の関数として、例えばドライバ設定値に比例する電気ブレーキ設定値を生成するように構成された、ブレーキ管理モジュール（「トルクマネージャ」）を備えうる。電気ブレーキ設定値は補助的なブレーキ設定値となり、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る。
回生ブレーキ設定値は、それが相補的なものであっても、或いは補助的なものであっても、ブレーキペダルからのドライバ設定値の関数としてだけでなく、他のパラメータの関数としても形成されるが、そのパラメータの１つが車両の安定性を示す信号である。
具体的には、電気ブレーキは、駆動輪に、すなわち前輪駆動車の場合には前輪に、後輪駆動車の場合には後輪にのみ適用される。したがって、回生ブレーキのポテンシャルは、すべての車輪に適用されるブレーキよりも限定されている。
そのため、この回生ブレーキは、路面が濡れている或いは氷や雪に覆われている場合などで、グリップ状況が比較的不安定なときには、当該車輪の大きなスリップを引き起こすリスク、或いは車輪のロックまでも引き起こすリスクがある。
能動安全システム、例えば、ＡＢＳ（ドイツ語のＡｎｔｉｂｌｏｃｋｉｅｒｓｙｓｔｅｍに由来）などの車輪ロック防止システム、及び／又はＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムなどの車輪スリップ防止システムは、危険な状況、例えば、この能動安全システムによって形成されるフラグ信号が１に変わるとき、を検出する。
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一又は複数のセンサと通信を行っている。
フラグ信号がゼロに戻ると、すなわち、能動安全システムからの信号が充分にリスクの低い状況に対応しているときには、回生ブレーキは再使用可能になる。
そのため、特許出願ＦＲ２９７２４１１は、「安定性指標」と称されるフラグ信号を開示している。しかしながら、その設計及び開発は複雑（特に、オーバーステアの補正、アンダーステアの補正、及び減速のための設定値に基づく指標の計算）であるため、比較的高価になる。
低コストでより高い安全性を提供する回生ブレーキ制御が必要とされている。
第１の回生ブレーキ手段、並びに第１のブレーキ手段から分離された第２のブレーキ手段、例えば摩擦によるブレーキ手段を備える車両での、回生ブレーキの制御の方法が提供される。回生ブレーキ設定値は、第１の設定値生成モードによるドライバペダルからのブレーキ要求信号の関数として生成される。本方法は、
− 能動安全システムからのフラグ信号を受信すること、
− フラグ信号の値の変化を検出すること、
− 受信するフラグ信号の値が変化して、能動安全システムによる制御の起動に対応する値になるとき、カウンタ値をインクリメントすること、
− カウンタ値を閾値と比較すること、
− カウンタ値が前記閾値に達すると、第１の計算モードに従う回生ブレーキ設定値の生成を終了し、第２の計算モードに従うこの回生ブレーキ設定値の生成を課すように、制御信号を形成すること
を含む。
この方法で形成される制御信号は、回生ブレーキ設定値を生成するためのモジュール、例えば、分配モジュール、ブレーキ管理モジュールなどに送信されうる。
したがって、能動安全システムによる制御が何回か起動された後には、グリップが不安定になるため、回生ブレーキを制限するように、第２の計算モードに従う回生ブレーキ設定値の計算が課されることが、何らかの方法によって想定されている。
１つの有利な実施形態では、第２の計算モードに従う回生ブレーキ設定値が生成されると、この設定値はゼロとなり、すなわち、回生ブレーキはもはや存在しない。
能動安全システムは、例えば、ＡＢＳシステム、ＡＹＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｙａｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システム、ＭＳＲ（ドイツ語のＭｏｔｏｒ Ｓｃｈｌｅｐｐ Ｒｅｇｅｌｕｎｇに由来）システム、ＡＳＲ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ Ｓｌｉｐ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）システム、ＥＢＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｂｒａｋｅｆｏｒｃｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）システム、ＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）システムなどを含みうる。
特に、受信したフラグ信号は複数の能動安全システムからのものでありうる。例えば、それぞれの異なる能動安全システムからの様々なフラグ信号には、ＯＲ論理回路を適用するように規定されることがある。
有利には、限定するものではないが、フラグ信号の時間フィルタ処理が提供されうる。したがって、カウンタをインクリメントするための１つの条件は、値が変化したフラグ信号が、所定の期間だけ、能動安全システムによる制御の起動に対応する値にとどまることである。フィルタ処理はこのようにして、状態変化遅延フィルタによって実行されうる。これによって、能動安全システムが比較的短い期間だけ制御を課すときには、カウンタのインクリメントを回避することが可能になる。これによって、原因の異なる起動に対してのみカウンタをインクリメントすること、言い換えるならば、原因が同じ起動に対してはカウンタのインクリメントを回避することが可能となりうる。
有利には、限定するものではないが、マスターシリンダ圧力信号は受信され、圧力閾値と比較されるが、マスターシリンダ圧力がこの圧力閾値よりも大きいときには、カウンタのインクリメントは回避されうる。別の言い方をするならば、能動安全システムによる制御の起動に対応する状態へのフラグ信号の状態変化は、ドライバが課すブレーキが比較的弱いときのみを考慮している。実際に、フラグ信号は、例えば比較的スポーティなドライビング中に、ドライバのブレーキが比較的強い場合には、ＥＳＣ制御などの制御を示唆することができる。したがって、マスターシリンダの圧力を考慮すれば、弱いブレーキだけを検討することが可能になる。能動安全システムが比較的弱いブレーキに対して制御を実行した場合には、グリップは不安定になりやすく、グリップの消失は不測の原因によるものである、と考えられている。
言うまでもなく、本発明は、マスターシリンダ圧力を考慮することに全く限定されていない。具体的には、ドライバの意図、特に車両の減速を解釈することを可能にする、他の推定パラメータ又は測定パラメータを使用することが可能である。
本発明では、カウンタをゼロにリセットする方法に制限はない。例えば、ミッションの終了時又はミッションの開始時にゼロにリセットするように規定されることがある。別の実施例によれば、ブレーキ圧力が閾値よりも大きく、フラグ信号が能動安全システムによる制御の非起動に対応する状態にとどまるとき、カウンタをデクリメントするように、しかも、カウンタがゼロを下回るのを回避しつつデクリメントするように規定されることがある。したがって、ブレーキが比較的強いにもかかわらず、能動安全システムが制御を課すことがないほど、グリップ状況が良好な場合には、第１の計算モードに従って形成されるよう、回生ブレーキ設定値は再度設定されてもよい。
本発明は、回生ブレーキが後輪に適用されるときには、車両の安定性は比較的重要になりうるため、後輪駆動車の場合には、特に有利な応用を見出しうる。比較的小さなステアリングホイール角は、車両のスピンにつながるリスクを有する。
言うまでもなく、本発明はこの応用に限定されることなく、前輪駆動車の場合に本発明を使用するように規定されてもよい。
第２のブレーキ手段は、ペダルから分離されてもよく、ペダルから非分離であってもよい。
回生ブレーキ設定値は、例えば、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値に対して相補的であってもよく、この第２のブレーキ手段などによって適用されるブレーキに関して補助的であってもよい。
上述の方法ステップを実行するための指令を含むコンピュータプログラム製品は、これらの指令がプロセッサによって実行されるときに、更に提供される。このプログラムは、例えば、ハードドライブなどの記憶媒体に保存されてもよく、或いは代替的にダウンロードされてもよい。
第１の回生ブレーキ手段、並びに前記第１のブレーキ手段から分離された第２のブレーキ手段を備える車両での、回生ブレーキを制御するための装置であって、第１の設定値生成モードによる車両のドライバペダルからのブレーキ要求信号の関数として、回生ブレーキの設定値を生成するように設計されており、この装置は、
− 車両の能動安全システムからのフラグ信号を受信するための受信手段、
− 受信したフラグ信号の値の変化の検出し、受信したフラグ信号が、能動安全システムによる制御の起動に対応する値をとるように値を変化させるときに、カウンタ値をインクリメントし、カウンタを閾値と比較し、カウンタが閾値に達すると、第１の計算モードに従う回生ブレーキ設定値の生成を終了し、第２の計算モードに従うこの回生ブレーキ設定値の生成を課すために、制御信号を形成するように構成された処理手段
を含む。
したがって、この装置は、上述の方法を実行することを可能にする。この装置は、例えば、信号を処理するための複数のプロセッサ、例えば、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどを含んでもよく、或いはこれらのプロセッサに統合されてもよい。
受信手段は例えば、入力ポート、入力ピンなどを含みうる。処理手段は例えば、プロセッサコア又はＣＰＵ（中央処理装置）などを含みうる。装置は、例えば、出力ポート、出力ピンなどの回生ブレーキ設定値生成モジュールに、制御信号を送信するための手段を含みうる。
回生ブレーキを制御するためのシステムは、第１の計算モードに従い、並びに第２の計算モード及び上述の制御装置に従い、車両のドライバペダルからのブレーキ要求信号の関数として回生ブレーキ設定値を生成することができる、回生ブレーキ設定値を生成するためのモジュールを備えて、更に提供される。
生成モジュールは、第２のブレーキ手段によって実行されたブレーキを表わすブレーキ値に、課された計算モードによって決まる係数を乗ずることによって、回生ブレーキ設定値を計算するように構成されたブレーキ管理モジュールを含みうる。
車両、例えば、上述の制御装置を備える自動車が、更に提供される。
車両は、例えば、電気アクチュエータ、及び油圧アクチュエータなどの非回生ブレーキ手段を更に備えうる。
本発明は、エネルギーの回復を可能にするトルクアクチュエータを有するすべての車両に、すなわち、具体的には電気自動車やハイブリッド自動車に加えて、交流発電機、例えば、大きなブレーキトルクを可能にする結合された交流発電機スタータを備える内燃機関車両にも、応用を見出しうる。
本発明は、非限定的な実施形態を示す図面を参照することによって、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を示す。 本発明の一実施形態による、回生ブレーキ制御のための装置の一例を示す。
形態又は機能において同一又は同様な要素を示すため、１つの図と別の図で同一の参照番号が使用されることがある。
図１を参照するに、電気自動車又はハイブリッド自動車１は、車輪１４、１５、並びにバッテリ（図示せず）を再充電するため、動いている後輪１４を駆動することができる、或いはこれらの後輪１４にブレーキをかけることができる電気モータ１３を備える。
回生ブレーキ設定値、例えば、電気ブレーキ設定値Ｃｅｌを生成するためのモジュール１２により、第１の計算モードに従うこの設定値Ｃｅｌを、ドライバ要求計算モジュール１１すなわちＤＲＣからのドライバ設定値Ｃｃの関数として生成することができる。
この計算モジュール１１は、入力として、ブレーキのステータスに関する情報の値、すなわちＢＬＳ（Ｂｒａｋｅ Ｉｎｆｏ Ｓｔａｔｕｓ）及びマスターシリンダ圧力値に関する情報の値を受信するが、これらは図１には表わされていない。したがって、このモジュール１１は、センサからの値に基づいて、設定値信号Ｃｃを生成する。
モジュール１２は、例えば０．１に等しい乗算器係数をこの設定値Ｃｃに適用し、これによって電気ブレーキ設定値Ｃｅｌを得るように構成されている。
別の言い方をするならば、第１の計算モードに従ってこの電気設定値Ｃｅｌが得られるとき、この設定値は、ドライバペダルからのブレーキ要求信号Ｃｃの１０％に等しくなるように選択される。したがって、これは、分離されずに、ブレーキペダルに基づいて直接実行される油圧ブレーキに追加される補助的な電気ブレーキである。
ブレーキ制御装置１０は、種々の能動安全システム（図示せず）、例えば、ＡＢＳシステム、ＡＹＣシステムなどからのフラグ信号を受信する。これらのフラグ信号の１つが１に等しいとき、装置１０は、値１をとる全体フラグ信号Ｆを生成し、この信号Ｆが１に等しい限り、すなわち、能動安全システムが制御を起動している限り、電気ブレーキ設定値Ｃｅｌはゼロである。
さらに、装置１０は、種々の能動安全システムの様々なフラグ信号から得たフラグ信号が１に変わるたびに、カウンタをインクリメントするように構成されている。カウンタが閾値に達すると、装置１０からの信号Ｆは、回生ブレーキの永続的な回避に対応する値をとる。
図２は、本発明の一実施形態による制御装置のより正確な例を示す。
この実施形態では、装置１０は、それぞれの異なる能動安全システムからの様々なフラグ信号を、例えば、ＡＢＳシステムからのフラグｆｌａｇ＿ＡＢＳ、ＡＹＣシステムからのフラグｆｌａｇ＿ＡＹＣ、ＭＳＲシステムからのフラグｆｌａｇ＿ＭＳＲ、ＡＳＲシステムからのフラグｆｌａｇ＿ＡＳＲ、ＥＢＤシステムからのフラグｆｌａｇ＿ＥＢＤを、入力として受信するＯＲゲート１００を備える。
このＯＲゲート１００からの信号ｆｌａｇ＿ｒｅｇは、ＡＮＤゲート１０１の入力で受信される。このＡＮＤゲートは更に、マスターシリンダ圧力値Ｐがマスターシリンダ圧力閾値ＴＨＲ＿Ｐよりも小さいとき、値１をとる信号を受信する。したがって、ＡＮＤゲート１０１から得られた信号は、マスターシリンダ圧力が閾値よりも小さく、信号ｆｌａｇ＿ｒｅｇが１に等しい場合にのみ、１に等しくなる。
この信号はフィルタ処理モジュール１０２で受信され、高い状態でのフィルタ処理は、持続時間が極めて短いときに実行される。別の言い方をするならば、ＡＮＤゲート１０１からの信号が、所定の期間よりも短い時間だけ１に等しい値を有する場合には、フィルタ処理モジュール１０２からの信号ｆ＿ｒはゼロにとどまる。
このモジュール１０２からの信号ｆ＿ｒは、入射信号の前縁でインクリメントされるように構成された計数モジュール１０３によって受信される。
好ましい実施形態では、信号ｆ＿ｒの前縁のみが信号Ｃｏｕｎｔのインクリメントをもたらす。
代替的な実施形態では、信号Ｃｏｕｎｔは、信号ｆ＿ｒの各前縁で、信号ｆ＿ｒが所定の期間だけ高い値を有するたびにインクリメントされる。したがって、何らかの方法で、信号ｆ＿ｒの高信号期間の持続時間が考慮される。高信号期間の持続時間の相対的な重み及び前縁は、この所定の期間の値及びそれぞれのインクリメントによって決まる。例えば、いずれの場合でも、期間を１分間とし、インクリメントを１とする選択が行われてもよい。高信号が２０秒間続くとインクリメントが１となるが、７０秒間の高信号はカウンタに１＋１＝２のインクリメントをもたらす。所定の期間は、当然ながらさらに短くすることも可能で、例えば１秒間にしてもよい。
ここで図２を参照すると、この方法で得た信号Ｃｏｕｎｔは次に閾値ＴＨＲと比較される。信号Ｃｏｕｎｔが閾値ＴＨＲに達する、或いはこれを上回る場合には、信号Ｓを生成する双安定モジュール１０４はこの信号Ｓを値Ｓ１から値Ｓ２に変化させる。値Ｓ１は比較的高い回生ブレーキ限界に対応しており、一方、値Ｓ２は比較的低い回生ブレーキ限界、例えば、０に対応している。
別の言い方をするならば、信号Ｓが値Ｓ１から値Ｓ２に変化するとき、図１の１２で参照されるモジュールは、設定値Ｃｅｌに対する第１の計算モードから、特にドライバ設定値Ｃｃに係数を適用することによって、この電気ブレーキ設定値Ｃｅｌがゼロになる第２の計算モードへと変化する。
この実施形態では、カウンタは、装置がオフにされた後にのみ、すなわち、ミッションの終了時にゼロにリセットされる。
しかも、安定性指標である図１の信号Ｆは、モジュール１００からの信号ｆｌａｇ＿ｒｅｇであってもよく、或いはモジュール１０１からの信号であってもよく、或いは代替的にモジュール１０２からの信号ｆ＿ｒであってもよい。
この実施形態では、車両１は前輪駆動車で、電気ブレーキは駆動後輪１４にのみ適用され、したがって、ブレーキポテンシャルはすべての車輪へのブレーキよりも限定されている。後輪にはより大きなスリップのリスクがあり、グリップ状況が比較的不安定になると車輪のロックを引き起こす危険がある。
上述の方法は、道路の状況や、起動されている制御システムの状況に関連しやすい長期の起動を考慮することに基づいて、不安定なグリップ状況に対応する道路の状況を診断すること、及びこの診断が行われるときには任意の電気ブレーキを回避することを可能にする。
このような不安定なグリップ状況は、例えば、氷や雪の存在、或いはもっと単純に道路が濡れているという事実に関連しうる。
したがって、実装された制御カウンタは、従来技術で既知の安定性指標を補完することができる。
本発明は、カウンタが閾値に達するときに電気ブレーキを回避することに限定されていない。例えば、設定値Ｃｅｌが第１の計算モードに従って生成されるときよりも、低い電力で電気ブレーキが可能になるように規定されうる。例えば、図１の１２で参照されるモジュールで採用されている方法は、ドライバのブレーキ設定値Ｃｃに適用される係数が第２の計算モードよりも小さいという事実を除いて、一方の計算モードと他方の計算モードに交互に一致しうる。例えば、この係数は第１の計算モードでは１０％か２０％であっても、第２の計算モードではわずか１％か２％にすぎないことがありうる。別の言い方をするならば、グリップの状態が不十分であると診断された後では、適用される補助的な電気ブレーキはかなり少ない。

Claims (10)

  1. 第１の回生ブレーキ手段、並びに前記第１のブレーキ手段から分離された第２のブレーキ手段を備える車両での、回生ブレーキの制御の方法であって、前記方法は、第１の設定値生成モードによる車両のドライバペダルからのブレーキ要求信号の関数として、回生ブレーキ設定値を生成するように設計されており、前記方法は、
    前記車両の能動安全システムからのフラグ信号（ｆｌａｇ＿ｒｅｇ）を受信すること、
    前記受信したフラグ信号の値の変化を検出すること、
    前記受信したフラグ信号が、前記能動安全システムによる制御の起動に対応する値をとるように値を変化させるとき、カウンタ値（Ｃｏｕｎｔ）をインクリメントすること、
    前記カウンタを閾値（ＴＨＲ）と比較すること、及び
    前記カウンタが前記閾値に達すると、第１の計算モードに従う前記回生ブレーキ設定値の生成を終了し、第２の計算モードに従うこの回生ブレーキ設定値の生成を課すために、制御信号（Ｓ）を形成すること
    を含む方法。
  2. 前記回生ブレーキ設定値は前記第２の計算モードに従って生成され、この設定値はゼロである、請求項１に記載の制御方法。
  3. 値の変化を検出する前記ステップに先立って、前記受信したフラグ信号に、時間フィルタ処理（１０２）を適用することからなるステップを含む、請求項１又は２に記載の制御方法。
  4. マスターシリンダ圧力信号（Ｐ）を受信すること、
    前記マスターシリンダ圧力信号を圧力閾値（ＴＨＲ＿Ｐ）と比較すること、
    前記マスターシリンダ圧力信号が前記圧力閾値よりも大きい場合に、前記カウンタ値（Ｃｏｕｎｔ）の前記インクリメントを回避すること
    をさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 複数の指令を含むコンピュータプログラム製品であって、これらの指令は、プロセッサによって実行されると請求項１から４のいずれか一項に記載の方法ステップを実行する、コンピュータプログラム製品。
  6. 第１の回生ブレーキ手段、並びに前記第１のブレーキ手段から分離された第２のブレーキ手段を備える車両での、回生ブレーキを制御するための装置（１０）であって、前記装置は、第１の設定値生成モードによる車両のドライバペダルからのブレーキ要求信号の関数として、回生ブレーキ設定値を生成するように設計されており、前記装置は、
    前記車両の能動安全システムからのフラグ信号（ｆｌａｇ＿ｒｅｇ）を受信するための受信手段、及び
    前記受信したフラグ信号の値の変化を検出するように構成され、前記受信したフラグ信号が、前記能動安全システムによる制御の起動に対応する値をとるように値を変化させるときに、カウンタ値（Ｃｏｕｎｔ）をインクリメントするように構成され、前記カウンタを閾値（ＴＨＲ）と比較するように構成され、かつ、前記カウンタが前記閾値に達すると、第１の計算モードに従う前記回生ブレーキ設定値の生成を終了し、第２の計算モードに従うこの回生ブレーキ設定値の生成を課すために、制御信号（Ｓ）を形成するように構成された処理手段
    を含む装置。
  7. 第１の回生ブレーキ手段（１３）、並びに前記第１のブレーキ手段から分離された第２のブレーキ手段を備える車両での、回生ブレーキを制御するためのシステムであって、
    第１の計算モードに従って、また第２の計算モードに従って、前記車両のドライバペダルからのブレーキ要求信号の関数として前記回生ブレーキ設定値を生成することができる回生ブレーキ設定値（１２）を生成するためのモジュール、及び
    請求項６に記載の制御装置（１０）
    を備えるシステム。
  8. 前記生成モジュールは、前記第２のブレーキ手段（Ｃｃ）によって実行されたブレーキを表わすブレーキ値に、課された前記計算モードによって決まる係数を乗ずることによって、前記回生ブレーキ設定値を計算するように構成されたブレーキ管理モジュール（１２）を備える、請求項７に記載のシステム。
  9. 請求項８に記載の前記制御システムを備える自動車（１）。
  10. 後輪（１４）にブレーキを働かせることができる電気アクチュエータ（１３）を備える、請求項９に記載の自動車（１）。
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