JP2017052502A - 回生制動協調制御時の制動力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】前輪と後輪の制動力を独立制御するブレーキシステムの安全性を確保し、燃費を向上させ、優れた制動力を配分する回生制動協調制御時の制動力制御方法の提供。【解決手段】制動時に前輪及び後輪の一つ以上に対する回生制動力を基準減速度まで発生させて前輪と後輪の制動力を配分する第１段階では、基準制動配分比によって前輪回生制動力と後輪回生制動力を配分して発生させた後、後輪回生制動力制限値まで後輪回生制動力のみを発生させ、前記後輪回生制動力が後輪回生制動力制限値まで増加すれば、その後には前輪制動力の割合を増加させ、前記後輪回生制動力が後輪回生制動力制限値まで増加すれば、その後は前輪油圧制動力のみを発生させて前輪制動力の割合を増加させ、前記前輪制動力の割合が増加して前輪制動力と後輪制動力間の配分比が基準制動配分比と同じになれば、その後は後輪回生制動力最大値まで後輪回生制動力を発生させることを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は回生制動協調制御時の制動力制御方法に係り、より詳しくは前輪及び／又は後輪で回生制動を実施する環境に優しい車両における回生制動協調制御時の制動力制御方法に関する。

一般に、前輪及び後輪の両方で回生制動を実施する環境に優しい車両（ハイブリッド車、電気車、燃料電池車など）において回生制動協調制御は、既存の前輪だけで回生制動を実施する車両とは状況が違う。
前輪だけで回生制動を実施する環境に優しい車両（ハイブリッド車、電気車、燃料電池車など）は、前輪に駆動モーターが配置される。駆動モーターでバッテリーを充電してエネルギーを回収するときに回生制動力が発生し、前輪だけにこの制動力が作用することになる。前輪の回生制動力によって前輪の全制動力が高くても車両のスピン発生の可能性は低いので、エネルギーをできるだけ多く回収するために回生制動力発生量をできるだけ大きくすることができる。そして、油圧制動力の協調制御のためのシステムも前輪の回生制動力のみ考慮して構成される。
前輪及び後輪の両方で回生制動を実施することができる環境に優しい車両の場合、後輪にも回生制動力が印加されるので、エネルギーを多く回収するために後輪の回生制動力を増加させる場合、後輪がロック（ｌｏｃｋ）されて車両のスピン発生の可能性が高くなるので、前輪回生制動車両のように回生制動力を大きくするのに限界がある。

図１は前記のような従来の前輪回生制動車両の制動力配分を示すものであり、図２はこのような前輪回生制動車両において実際の前後輪制動力配分を理想制動力配分曲線（理想制動配分線）との関係で示すものである。
図１に示したように、エネルギー回収量を増大するために、前輪の回生制動力を最も先に使い、前輪回生制動力以上の制動力が必要な場合、前輪／後輪のホイールブレーキに同一油圧を印加して油圧制動力を発生させる。
前輪回生制動の場合、このような制動力配分であっても、図２に示したように、後輪ロック（ｌｏｃｋ）が先に発生することができる減速度が一般の油圧ブレーキのみ適用した車両より高いので、車両の安全性をあまり阻害しない。
すなわち、実際制動配分線に示す通り、前輪回生制動力の最大値までは前輪回生制動力のみ発生し、以後、油圧ブレーキによる前後輪の制動力が発生し、この際、理想制動配分線との交差点が相対的に大きな減速度領域に移動するからである。

前輪で発生する回生制動力の大きさは駆動モーターの容量に比例し、後輪先ロック（ｌｏｃｋ）発生可能減速度も駆動モーターの容量によって変る。
したがって、前輪回生制動だけ実施する環境に優しい車両の場合には、このように前輪回生制動力によって前輪の制動力が増加しても車両の安全性に問題がないので、前後輪油圧ブレーキの制動力比を変更しなくても問題とならず、ブレーキシステムの配管として、前後輪の油圧を同一に発生させるＸ−Ｓｐｌｉｔ配管を使ってもかまわない。
一方、従来技術のように、ブレーキシステムと制動力配分を、後輪又は前後輪で回生制動を実施する環境に優しい車両に対して実施した場合、その制動力配分と実際制動力配分を示す制動線図は図３及び図４に示す通りである。

図３及び図４に示したように、後輪又は前後輪で回生制動を実施する環境に優しい車両の場合、前述した従来技術と同様なブレーキシステムと制動力配分を使えば、エネルギー回収量をふやすために、後輪の回生制動力を最初に使い、後輪回生制動力以上の制動力が必要な場合（“Ａ”以上の減速時）前輪／後輪のホイールブレーキに同一油圧を印加して油圧制動力を発生させることになる。
このように、エネルギー回収のために回生制動力を最大に使う場合、後輪ロックが先に発生する可能性がある減速度が低くなって車両の安全性が低下し、車両安全性を確保するために回生制動量を制限する場合、エネルギー回収量が減少する問題点が存在する。
よって、車両安全性と制動性能はもちろんのこと、回生制動を極大化して燃費を改善することができる回生制動協調制御方法が要求される。

特開１１−１１５７３８号公報

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものあって、前輪及び／又は後輪で回生制動を実施する環境に優しい車両において、前輪と後輪の制動力を独立制御するブレーキシステムを採用し、このようなブレーキシステムが車両の安全性を確保し、燃費を向上させることができ、制動性能の面で優れた性能を保障するように制動力を配分する回生制動協調制御時の制動力制御方法を提供することにその目的がある。

したがって、本発明は、制動時に前輪及び後輪の一つ以上に対する回生制動力を基準減速度まで発生させて前輪と後輪の制動力を配分する第１段階を含み、前記第１段階では、基準制動配分比によって前輪回生制動力と後輪回生制動力を配分して発生させた後、後輪回生制動力制限値まで後輪回生制動力のみを発生させることを特徴とする。

前記後輪回生制動力が後輪回生制動力制限値まで増加すれば、その後には前輪制動力の割合を増加させ特に前輪油圧制動力のみを発生させて前輪制動力の割合を増加させることを特徴とする。

前記前輪制動力の割合が増加して前輪制動力と後輪制動力間の配分比が基準制動配分比と同じになれば、その後には後輪回生制動力最大値まで後輪回生制動力を発生させ、特に前記基準制動配分比によって前輪制動力と後輪制動力が配分されるようにし、後輪回生制動力の最大値まで後輪回生制動力を発生させることを特徴とする。

前記後輪回生制動力が後輪回生制動力最大値まで発生すれば、その後には前記基準制動配分比によって前輪制動力と後輪制動力を配分して発生させることを特徴とする。

前記基準減速度以上の制動領域では、一定割合の基準制動配分比によって前輪と後輪の制動力を配分する第２段階をさらに含むことを特徴とする。

前記基準制動配分比は基本制動配分線の配分比と同一に設定されることを特徴とする。

本発明の回生制動協調制御時の制動力制御方法によれば、前輪及び／又は後輪で回生制動を実施する環境に優しい車両において、前輪と後輪の制動力を分離して制御し、前輪／後輪の制動力と回生制動力配分を設定することにより、後輪先ロックとなる路面摩擦係数の範囲を縮小するように前輪と後輪の制動力を配分し、回生制動力を発生させることができる。
また、制動の際に後輪ロックによる車両旋回を防止して車両の安全性を確保し、ＡＢＳ（ａｎｔｉ−ｌｏｃｋ ｂｒａｋｅ ｓｙｓｔｅｍ）の作動可能性を低めることで、ＡＢＳの頻煩な作動による耐久性の劣化及び運転者が感じる異質感を改善することができる。
さらに、車両安全性と制動力を充分に確保する範囲で回生制動エネルギー回収率を極大化させることができ、車両の燃費を向上させることができる。

前輪回生制動だけ実施する車両の制動力配分に対する制動線図である。 前輪回生制動だけ実施する車両の制動力配分に対する制動線図である。 後輪又は前後輪で回生制動を実施する車両において、後輪回生制動力を優先的に発生させる場合の制動力配分を示す制動線図である。 後輪又は前後輪で回生制動を実施する車両において、後輪回生制動力を優先的に発生させる場合の制動力配分を示す制動線図である。 本発明の好適な具現例に採択される制動システムの構成を概略的に示す図である。 本発明の好適な具現例による回生制動協調制御時の制動力制御方法における前後輪制動力及び回生制動力配分を示す制動線図である。 本発明の好適な具現例による回生制動協調制御時の制動力制御方法における前後輪制動力及び回生制動力配分を示す制動線図である。

本発明は前輪又は後輪、或いは前輪及び後輪の両方で回生制動を実施する環境に優しい車両（ハイブリッド車、電気車、燃料電池車など）において、車両安全性、制動性能及び燃費向上の特性を全て満たすことができる新形態の回生制動協調制御時の制動力制御方法である。
このために、本明細書では、このような回生制動協調制御時の制動力制御方法を具現するための基本的な制動システムを概略的に説明する。また、このような制動システムを基にして、前輪と後輪の回生制動力及び油圧制動力を適切に配分する制動力配分方式を含む回生制動協調制御時の制動力制御方法を説明する。
これに関連し、本明細書では、図５に代表される形態の制動システムを例示しているが、このような制動システムは前輪と後輪の制動力を独立制御することができるシステムの一例として開示したもので、本発明による回生制動協調制御時の制動力制御方法はこのような制動システムに適用されるものに限定されない。
例えば、本発明による回生制動協調制御時の制動力制御方法は、４輪の制動力を独立的に制御することができるＥＭＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｂｒａｋｅ）システムにも適用可能である。

以下、添付図面に基づき、本発明による回生制動協調制御時の制動力制御方法を詳細に説明する。
図５は本発明の好適な具現例に採択可能なＨ−Ｓｐｌｉｔ配管用回生制動システムの構成を概略的に示すものである。
本発明の好適な具現例による回生制動協調制御時の制動力制御方法においては、前輪と後輪の制動力に対する独立制御が要求される。よって、図５に示したように、前輪と後輪の油圧を独立制御することができるシステムが必要である。
このようなシステムの場合、図５に例示したように、モーター１０１によって駆動されるポンプ１０２と高圧タンク１０３を含む圧力生成部１００と、圧力生成部１００によって生成された圧力を制御して各車の制動力を制御するように構成された圧力制御部２００とを含むように構成される。
そして、ブレーキペダル２０１がプッシュロッド２０２を介してマスターシリンダー２０３に圧力をかければ、ストロークユニット２１９の情報を受けてシミューレーターバルブ２０４を開き、カットバルブ２０７、２０８を閉める。

ペダル２０１をもっと深く踏む場合、ペダル２０１の反力はペダルシミューレーター２０５内部のスプリングのような弾性部材で発生させる。
ペダルストロークにあたる前輪の目標圧力は第１アプライバルブ２１５を開いて高圧タンク１０３側の流量を前輪側の配管に移動させて圧力を生成させる。
また、ペダルストロークにあたる後輪の目標圧力は第２アプライバルブ２１６を開いて高圧タンク１０３側の流量を後輪側の配管に移動させて圧力を生成させる。
第１及び第２アプライバルブ２１５、２１６を通じて前輪又は後輪側の配管に移動した圧力は、各車輪側の配管に装着構成されたノーマルオープンバルブ２０９、２１１によって、それぞれの車輪側に油圧を形成することになる。
一方、配管内の圧力を減少させるとか油圧を解除しようとする場合、第１リリースバルブ２１７及び／又は第２リリースバルブ２１８を開放させることで、流量を排出して圧力を減圧又は解除する。

未説明のノーマルクローズバルブ２１０、２１２は各車輪側の配管に装着構成されてレザボア２０６側に連結される。
したがって、図５のようなＨ−Ｓｐｌｉｔ配管用回生制動ブレーキは、一対のアプライバルブ２１５、２１６と他の一対のリリースバルブ２１７、２１８を適切に制御することで、前輪と後輪の油圧を独立的に制御することができる。
このような制動システムは、後輪ロック（ｌｏｃｋ）が先に発生することを抑制する範囲内で、回生制動力を極大化させるように設定された制動線図によって前輪と後輪の制動力を配分するように用いられる。
したがって、基準減速度を設定し、設定した基準減速度地点の制動領域までは、つまり車両の減速度が基準減速度に到逹するまでは、制動時に前輪及び後輪の一つ以上に対する回生制動力を含んで前輪と後輪の制動力を配分し、回生制動力を増大させるように制御する段階を含む。

また、前記基準減速度以上の制動領域では、一定割合の基準制動配分比によって前輪と後輪の制動力を一定割合で配分する段階を含み、これにより車両重量が増加する状況で制動力を充分に確保することができるようにする。
これに関連し、図６はこのような制動システムを用いた本発明の好適な具現例に対する制動線図で、前後輪の制動力及び回生制動力の配分関係を具体的に示している。
図６は基準減速度地点（Ｂ地点）を基準に、Ｂ地点以前（以下）までは回生制動力を含んで前輪と後輪の制動力を配分し、Ｂ地点以後（以上）では前輪と後輪のブレーキ諸元による配分に基づいて制動力の配分を決定する例を示している。
好ましくは、前記基準減速度地点（Ｂ地点）は、理想制動配分線及び前輪と後輪のブレーキ諸元によって現れる配分に基づいた基本制動配分線が交差する地点を意味する。
この際、図６の直線化した基本制動配分線は前輪と後輪の油圧制動力のみを考慮した実際制動配分線図で、前輪と後輪のブレーキ諸元による配分比によって決定された一定の割合を持つ直線である。

したがって、Ｂ地点以後の区間での前輪と後輪の制動配分比（制動力配分の比）を基準制動配分比とすると、前記基準制動配分比は従来技術のような基本制動配分線の制動力配分比と同一であり、設計的要素を考慮して適切な制動力配分比に設定できる。
そして、自動車の制動力は４輪が同時に止まるときに最大になる。この時の制動力配分を理想制動力配分と言い、理想制動力配分をグラフとして示したものが前記理想制動配分線である。
図６のように制動力を配分する具現例においては、Ｂ地点以前の領域では前記基本制動配分線に沿って前輪と後輪の制動力が配分され、前輪と後輪の回生制動力が現れる一部領域では前記基本制動配分線とは異なる制動力が配分される。
したがって、Ｂ地点以前の領域で現れる前輪と後輪の回生制動力を含む制動力配分線を実際制動配分線とすると、図６に示すように、前記実際制動配分線の一部区間で後輪制動力が基本制動配分線の後輪制動力より高い値を持つ。

言い換えれば、前記の実際制動配分線と基本制動配分線はＢ地点以後の制動領域で重複して互いに同一制動力配分比を持ち、Ｂ地点以前の制動領域で実際制動配分線と基本制動配分線が重複しない一部区間で実際制動配分線の後輪制動力が基本制動配分線の後輪制動力より高くなる。
このような実際制動配分線に基づいてなされる前後輪の制動力配分を区間別に詳細に説明する。まずＣ地点までは前輪と後輪の油圧制動力のみ考慮した制動力配分のための基本制動配分線の制動力配分比（つまり、基準制動配分比）によって前輪回生制動力と後輪回生制動力を配分し、Ｃ地点からＤ地点までは後輪回生制動力を増加させるが、後輪ロック（ｌｏｃｋ）が先に発生する可能性を最小化するために一定水準の以下に制限して発生させ、Ｄ地点からＥ地点まではＣ地点からＤ地点までの後輪制動力に対する前輪制動力の割合を増加させ、Ｅ地点以後は実際制動配分線の制動力配分比を超えない範囲内で後輪回生制動力を最大に発生させる。そして、Ｆ地点で後輪回生制動力によって出すことができる最大値、つまり後輪回生制動力の最大値を発生させる。

図７は図６による具現例に基づき、前後輪の回生制動力を含めた全体制動力の配分を示すもので、前後輪回生制動力と前後輪油圧制動力に区分して示している。
図６及び図７を参照してより詳細に説明すれば、前記Ｃ地点からＤ地点までは、後輪回生制動力の大きさをあまり高くする場合、摩擦係数の低い路面で後輪ロック（ｌｏｃｋ）が先に発生する可能性が高くなるので、一定水準の後輪回生制動力制限値までだけ後輪回生制動力が発生するように制限する。この際、後輪制動力が一部区間で理想制動配分線を超えることになる。
例えば、氷板での摩擦係数を基準に、それ以上の摩擦係数を持つ路面では前輪ロック（ｌｏｃｋ）が発生するように設定し、それ以下の摩擦係数を持つ路面では後輪先ロック（ｌｏｃｋ）の発生を許容することができる。
前記Ｄ地点からＥ地点まではＤ地点での後輪制動力を増加なしに維持し、前輪油圧制動力を発生させて前輪制動力の割合を増加させる。

すなわち、後輪回生制動力が後輪回生制動力制限値まで増加すれば、その後には前輪油圧制動力のみを発生させて前輪制動力の割合を増加させる。この際、Ｅ地点での前輪制動力と後輪制動力は基準制動配分比で配分されて発生する。
そして、Ｅ地点以後には、後輪回生制動力を一定水準内で増加させてＦ地点で最大値として発生させ、Ｆ地点での後輪回生制動力を実際制動配分線の制動力配分比（つまり、基準制動配分比）を超えない範囲内で最大値まで発生させる。Ｆ地点以後には、実際制動配分線に基づいて前輪と後輪の制動力を発生させる。
すなわち、前記Ｄ地点からＥ地点まで前輪制動力の割合が増加して前輪制動力と後輪制動力間の配分比が基準制動配分比と同じになれば、その後には前記基準制動配分比によって前輪制動力と後輪制動力が配分できるようにして、後輪回生制動力最大値まで後輪回生制動力を発生させる。
図６の具現例において、実際制動配分線は、Ｃ地点からＥ地点までの区間を除き、基準制動配分比と同一値の制動力配分比を持つ。したがって、Ｂ地点以前の制動領域でＣ地点からＥ地点までの区間を除き、基準制動配分比によって前輪と後輪の制動力配分が決定され、Ｆ地点からＢ地点までの区間でも基準制動配分比によって前輪と後輪の制動力を発生させる。

この際、前輪と後輪の制動力配分比が基本制動配分比と同じになった後には、前輪と後輪の制動力が基本制動配分線と同一配分で前輪と後輪の制動力を同時に発生させる。
すなわち、後輪回生制動力が後輪回生制動力最大値まで発生すれば、その後には前記基準制動配分比によって前輪制動力と後輪制動力を配分して発生させる。この際、前記基準制動配分比によって前輪制動力と後輪制動力が配分できるように、後輪油圧制動力を発生させる。
また、Ｂ地点以後の区間では、一定の割合値を持つ基準制動配分比によって前輪と後輪の油圧制動力を発生させ、よって車両重量が増加する状況で制動力を充分に確保することができるようにする。
図７に示したように、前後輪の油圧制動力より前輪回生制動力及び後輪回生制動力を先に発生させるとともに、後輪ロック（ｌｏｃｋ）が発生する可能性を最小化することができるように、後輪回生制動力を一定値以下に制限して増加させることにより、制動安全性を補って後輪の総制動力増加による車両の安全性低下を解決し、回生制動エネルギー回収率を増大させることができる。
また、前述したように、４輪ＥＭＢシステムのように前輪と後輪の制動力を独立的に制御することができるブレーキシステムであれば、本具現例と同一方式を適用することができる。

以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

１００ 圧力生成部
１０１ モーター
１０２ ポンプ
１０３ 高圧タンク
２００ 圧力制御部
２０１ ペダル
２０２ プッシュロッド
２０３ マスターシリンダー
２０４ シミューレーターバルブ
２０５ ペダルシミューレーター
２０６ レザボア
２０７、２０８ カットバルブ
２０９、２１１ ノーマルオープンバルブ
２１０、２１２ ノーマルクローズバルブ
２１３ 前輪
２１４ 後輪
２１５ 第１アプライバルブ
２１６ 第２アプライバルブ
２１７ 第１リリースバルブ
２１８ 第２リリースバルブ
２１９ ストロークユニット

Claims (9)

1. 制動時に前輪及び後輪の一つ以上に対する回生制動力を基準減速度まで発生させて前輪と後輪の制動力を配分する第１段階を含み、
   前記第１段階では、基準制動配分比によって前輪回生制動力と後輪回生制動力を配分して発生させた後、後輪回生制動力制限値まで後輪回生制動力のみを発生させることを特徴とする回生制動協調制御時の制動力制御方法。
2. 前記後輪回生制動力が後輪回生制動力制限値まで増加すれば、その後は前輪制動力の割合を増加させることを特徴とする請求項１に記載の回生制動協調制御時の制動力制御方法。
3. 前記後輪回生制動力が後輪回生制動力制限値まで増加すれば、その後は前輪油圧制動力のみを発生させて前輪制動力の割合を増加させることを特徴とする請求項１に記載の回生制動協調制御時の制動力制御方法。
4. 前記前輪制動力の割合が増加して前輪制動力と後輪制動力間の配分比が基準制動配分比と同じになれば、その後は後輪回生制動力最大値まで後輪回生制動力を発生させることを特徴とする請求項２又は３に記載の回生制動協調制御時の制動力制御方法。
5. 前記前輪制動力の割合が増加して前輪制動力と後輪制動力間の配分比が基準制動配分比と同じになれば、その後は前記基準制動配分比によって前輪制動力と後輪制動力が配分されるようにし、後輪回生制動力の最大値まで後輪回生制動力を発生させることを特徴とする請求項２又は３に記載の回生制動協調制御時の制動力制御方法。
6. 前記後輪回生制動力が後輪回生制動力最大値まで発生すれば、その後は前記基準制動配分比によって前輪制動力と後輪制動力を配分して発生させることを特徴とする請求項４に記載の回生制動協調制御時の制動力制御方法。
7. 前記後輪回生制動力が後輪回生制動力最大値まで発生すれば、その後は前記基準制動配分比によって前輪制動力と後輪制動力が配分されるように後輪油圧制動力を発生させることを特徴とする、請求項４に記載の回生制動協調制御時の制動力制御方法。
8. 前記基準減速度以上の制動領域では、一定割合の基準制動配分比によって前輪と後輪の制動力を配分する第２段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の回生制動協調制御時の制動力制御方法。
9. 前記基準制動配分比は基本制動配分線の配分比と同一に設定されることを特徴とする請求項１に記載の回生制動協調制御時の制動力制御方法。
   

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