JP3896240B2 - 回生協調ブレーキシステムの制御方法 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、電動車両における回生協調ブレーキシステムの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両に駆動力を付与する駆動源として電動モータ等の電気的駆動源を備えた、所謂、電動車両においては、例えば油圧機構等によって発生させられる摩擦制動トルクに加えて、車両の運動エネルギの一部が電気エネルギに変換され蓄電池に蓄えられることによって生じる回生制動トルクを併用するブレーキシステムが一般に採用されている。尚、本明細書中においては、上記「電動車両」なる用語は、内燃機関(エンジン)による駆動力と電気的駆動力とを併用し得るように構成された、所謂、ハイブリッド型の車両も含むものとする。
【0003】
このように摩擦制動トルクと回生制動トルクの両方を併用して車輪に制動トルクを加えるに際には、両制動トルクをバランス良く且つタイミング良く協調させて、運転者の制動意図に応じた(つまり、ブレーキペダルの踏み込み量など、運転者のブレーキ操作状況に応じた)総制動トルクが的確に得られるように、所謂、回生協調制御が行なわれる。この制御では、車速や蓄電池の容量などで定まる最大回生制動トルクよりも所要総制動トルクの方が小さい場合には全トルクが回生制動トルクで賄われるが、この限界値(最大回生制動トルク)を上回る制動トルクが必要とされる場合には、制動トルクの不足分は摩擦制動装置によって発生させられる。
【0004】
かかる回生協調ブレーキシステムを備えた電動車両では、従来の内燃機関を駆動源とする所謂エンジン車との間での運転操作上の操作フィーリングの違いを極力無くして運転時の違和感を解消すべく、種々工夫が積み重ねられており、その一環として、車両の制動操作においても、回生協調ブレーキシステムを適切に制御して、電動車両の制動フィーリングをエンジン車のそれに極力近付けるようにすることが試みられている。
【0005】
例えば、エンジン車では、周知のように、通常のブレーキペダルのペダル操作に伴なう摩擦制動力の作用に加えて、一定条件の下でアクセルペダルの踏み込みを緩めて(若しくは離して)踏み込み量を実質的に0(零)とするペダル操作により、所謂エンジンブレーキを車輪に作用させることができる。かかるエンジンブレーキは、例えば比較的急な勾配の長い坂を下る場合等を含めて、ある程度の時間にわたって略連続した制動操作を行なう場合などに常用されている。
【0006】
そこで、電動車両においても、通常のエンジン車に近似した制動フィーリングを実現すべく、車両減速時にエンジンブレーキに相当する制動トルクを生じせしめるように、回生協調ブレーキシステムを制御することが考えられている(例えば特開平6−153315号公報参照)。この場合、エンジンブレーキ相当の制動トルクは、アクセルペダルの操作状態に対応した制動トルクとして回生制動トルクで与えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
通常のエンジン車のエンジンブレーキ相当の制動トルクは、周知のように、車両の走行速度が低くなってエンジンの回転数が下がるほど小さくなるのであるが、回生制動トルクを利用した場合には、通常のエンジン車の場合に比して、かなりの低速域まで制動トルクを一定に保つことが可能である。
しかしながら、この一定トルクでの制御を回生可能な限界の極低速まで続けると、車両停止寸前まで一定値の制動トルクが作用することになるので、通常のエンジン車の場合と同様の自然な定点停止を行なうことが難しくなる。また、車両停止寸前の回生限界速度で回生制動トルクが略一気に0(零)となって、所謂、「G抜け」が生じるので、急に減速感が無くなって乗員に違和感を及ぼすと共に、定点停止のための制動操作が難しくなる、などの不具合が生じる。
【0008】
そこで、この発明は、電動車両に搭載される回生協調ブレーキシステムを制御するに際し、車両減速時、アクセルペダルの踏み込み量が実質的に0の場合について、ブレーキペダルの操作状態に応じた総制動トルクを車両に付与し、運転者の制動意図に応じた減速状態が得られるようにすることを、基本的な目的としてなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このため、本願発明では、例えば図7に模式的に示すように、比較的低速範囲に設定された所定値V1(例えば、V1≒20km/h程度)以下の車速領域では、アクセルペダルの操作量Sa(踏み込み量)が実質的に0(零)の場合に車両に付与すべきエンジンブレーキ相当の制動トルクТaを、車速Vに応じて漸減させるように設定することを基本にしている。
【0010】
但し、エンジンブレーキ相当の制動トルクТaを上述のように設定した場合、運転者がアクセルペダルの踏み込みを緩めて(若しくは離して)踏み込み量Saを実質的に0とした後、運転者が、ブレーキペダルを操作してその意志に応じた車両の減速度を得ようとした際には、上記所定値V1以下の車速領域では、エンジンブレーキ相当トルクТaが,運転者の意志に拘わらず、車速Vに応じて漸減するので、運転者の意図通りの車両制動状態を実現することはできないことになる。
【0011】
すなわち、図7に示した例では、常に、ブレーキペダルの踏み込み量Sbに対応した制動トルクТbとアクセルペダルの踏み込み量Saに対応した制動トルクТa(つまり、エンジンブレーキ相当トルク)との和が、車両に付与すべき目標総制動トルクТqになるのであるが、上記所定値V1以下の車速領域では、運転者が、車両の減速度を一定にすべく、ブレーキペダルの踏み込み量Sbを一定に保持しても、エンジンブレーキ相当トルクТaが車速Vに応じて漸減するので、これに伴なって車両全体に作用する総制動トルクТqが漸減し、運転者の意志に反して車両の減速度が減少することとなる。従って、運転者がその意志通りに車両の減速度を一定に維持するためには、ブレーキペダルの踏み増し操作を要することとなり、運転者に違和感を及ぼすと共に、減速操作が煩雑で難しいものとなる。
【0012】
そこで、本願の請求項1に係る発明は、摩擦制動トルクと回生制動トルクとを協調させて車両に付与すべき総制動トルクを得るようにした回生協調ブレーキシステムの制御方法であって、
比較的低速範囲に設定された所定値(V1)以下の車速領域では、アクセル操作子の操作量(Sa)が実質的に0の場合に車両に作用させるべきエンジンブレーキ相当の制動トルク(Тa)を、車速(V)に応じて次第に0に近付けるように設定し、上記所定値(V1)を越える車速領域でブレーキ操作子の操作が開始された場合、上記所定値(V1)を越える車速領域では、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)とアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тa)との和を車両の目標総制動トルク(Тq)とし、上記所定値(V1)以下の車速領域では、車速(V)が上記所定値(V1)に達した時点でのブレーキ操作子の操作量である第1ブレーキ操作量(Sb1)に対してブレーキ操作子の操作量(Sb)が等しいか若しくは増大している場合には、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、車速(V)が上記所定値(V1)に達した時点でのエンジンブレーキに相当する第1エンジンブレーキ相当トルク(Тa1)との和を目標総制動トルク(Тq)とし、上記第1ブレーキ操作量(Sb1)に対してブレーキ操作子の操作量(Sb)が減少している場合には、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、ブレーキ操作子の操作量(Sb)の減少割合に応じて、上記第1エンジンブレーキ相当トルク(Тa1)からアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тa)へ近付けたトルク値(Тa’)との和を目標総制動トルク(Тq)として制御することを特徴としたものである。
【0013】
また、本願の請求項2に係る発明は、上記請求項1を前提とし、上記所定値(V1)以下の車速領域でブレーキ操作子の操作が開始された場合、ブレーキ操作子の操作量(Sb)が増大している間は、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、ブレーキ操作子の操作が開始された時点でのエンジンブレーキに相当する第2エンジンブレーキ相当トルク(Тa2)との和を目標総制動トルク(Тq)とし、ブレーキ操作子の操作量(Sb)が極大をむかえた後減少すると、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、ブレーキ操作子の操作量(Sb)の減少割合に応じて、上記第2エンジンブレーキ相当トルク(Тa2)からアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тa)へ近付けたトルク値(Тa”)との和を目標総制動トルク(Тq)として制御することを特徴としたものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本実施の形態に係る車両用のブレーキシステムとしての車両用制動装置を搭載した自動車の制動系の主要部を概略的に示す構成説明図である。また、図2は、上記車両用制動装置の一部をなす液圧制動装置の主要部を概略的に示す構成説明図である。
図1に示すように、本実施の形態に係る自動車は、内燃機関(エンジン)による駆動力と電気的駆動力とを併用し得るようにした所謂ハイブリッド車とされ、駆動輪としての前輪10,12は電気的駆動装置14と内燃駆動装置(不図示)とによって駆動される。電気的駆動装置14は、差動装置22と左右のドライブシャフト24,26とを順次介して、駆動輪(前輪)10,12に接続されている。この電気的駆動装置14は、電動モータ28の回生制動により車輪10,12に回生制動トルクを加える回生制動装置としても作用するものである。
【0015】
上記車両用制動装置には、この回生制動装置14と併せて摩擦制動装置としての液圧制動装置30も設けられている。該液圧制動装置30では、後述するようにしてホイールシリンダ32,34,64,66に液圧が伝達されることにより、車輪10,12,60,62と一体的に回転する回転体(不図示)に摩擦材(不図示)が摩擦係合させられ、車輪10,12,60,62に液圧制動トルクが加えられる。
このように、車両制動時、車輪10,12には、回生制動装置14による回生制動トルクと液圧制動装置30による液圧制動トルクとが作用し、車輪60,62には液圧制動装置30による液圧制動トルクが作用し、その和である総制動トルクに応じて、車両が制動されるようになっている。
【0016】
上記回生制動装置14は、電動モータ28の他、蓄電装置36,変速装置38,電力変換装置40および電動モータ制御装置42等を備えて構成されている。車輪10,12の回転に伴なって上記電動モータ28の回転軸が強制的に回転させられる際に、電動モータ28に発生する起電力(いわゆる回生起電力)により蓄電装置36を充電すれば、電動モータ28が車輪10,12の回転運動に対し負荷として作用することになる。つまり、車輪10,12の回転に対する回生制動トルクが発生するのである。
【0017】
上記電動モータ28には、蓄電装置36に蓄えられた直流電流が電力変換装置40により交流に変換されて供給される。該電力変換装置40は、具体的には図示しなかったが、インバータ等を備えて構成され、電動モータ制御装置42からの制御信号によって制御されるようになっている。インバータにおけるすべり周波数制御やベクトル制御等の電流制御によって、電動モータ28による制動トルクや駆動トルクの大きさが制御され、その結果、車輪に加えられる回生制動トルクや駆動トルクが制御されるのである。
【0018】
この駆動トルクは、運転者のアクセルペダル(不図示)踏込み状況などに基づいた大きさとなるように制御される。尚、車両走行中にアクセルペダルの踏み込みを緩めて(若しくは離して)踏み込み量を実質的に0(零)とするペダル操作が行なわれた場合には、通常のエンジン車における所謂エンジンブレーキに相当する回生制動トルクを車輪に作用させて車両を制動することができる。このエンジンブレーキ相当の制動トルクを如何に設定するかについては後述する。
【0019】
上記液圧制動装置30は、車輪10,12及び60,62にそれぞれ付設されたホイールシリンダ32,34及び64,66、総制動トルク制御装置46、リニアバルブ装置56およびアンチロック制御装置58のほか、図2に示すような液圧回路などを備えて構成されている。
上記総制動トルク制御装置46は、摩擦制動トルクとしての液圧制動トルクを制御するとともに、基本的には該液圧制動トルクと回生制動トルクの和である総制動トルクを制御するものである。その制御の詳細については後述する。
【0020】
図2に示される液圧回路は、ブレーキペダル76に連繋されたマスタシリンダ68から車輪10,12,60,62側に付設されたホイールシリンダ32,34,64,66に至るもので、その基本的な構成および作用は、従来公知のものと大略同様であり、運転者のブレーキ操作に応じて(ブレーキペダル76の踏み込み状況等に応じて)マスタシリンダ68で発生した液圧を、当該液圧回路に介設した制御弁等により適宜制御して各車輪10,12,60,62のホイールシリンダ32,34,64,66に伝えるものである。
上記マスタシリンダ68は2つの加圧室72,74を備え、運転者がブレーキペダル76を踏み込み操作することにより、各加圧室72,74にブレーキペダル76の操作力に応じた略等しい大きさの液圧が発生させられるようになっている。一方の加圧室72には液通路80を介して駆動輪である前輪10,12のホイールシリンダ32,34が接続され、他方の加圧室74には液通路82を介して後輪60,62のホイールシリンダ64,66が接続されている。
【0021】
液圧回路の高液圧源70は、マスタリザーバ84,ポンプ85,アキュムレータ86等を備えて構成され、マスタリザーバ84の作動液がポンプ85で汲み上げられてアキュムレータ86に蓄えられるようになっている。該アキュムレータ86から加圧室74に至る液通路には圧力センサ88が取り付けられており、アキュムレータ86の液圧が上限値以上になったこと、下限値以下になったことが検出される。この圧力センサ88の検出値に応じてポンプ85が起動,停止させられ、それにより、アキュムレータ86に設定圧力範囲の作動液が常時蓄えられるようになっている。
上記高液圧源70はマスタシリンダ68の加圧室74に接続されているので、ブレーキペダル76が踏み込み操作された際には、高液圧源70の作動液が加圧室74に供給される。これにより、ブレーキペダル76の操作ストロークの軽減を図ることができるようになっている。
【0022】
マスタシリンダ68の一方の加圧室72から駆動輪である前輪10,12のホイールシリンダ32,34にまで至る上記液通路80の途中には、電磁開閉弁90が介設されている。この電磁開閉弁90の開閉により、ホイールシリンダ32,34とマスタシリンダ68との連通/遮断が制御される。上記ホイールシリンダ32,34は、回生制動トルク制御と摩擦制動トルク制御とが併用される場合(所謂、回生制動協調制御が行われる場合)やアンチロック制御が行われる場合などには、マスタシリンダ68から遮断されるように設定されている。
前輪側ホイールシリンダ32,34とマスタリザーバ84とを接続する液通路93の途中には、減圧弁としての電磁開閉弁94,96が介設されている。これら電磁開閉弁94,96が開状態に切り換えられると、ホイールシリンダ32,34とマスタリザーバ84とが連通させられ、ホイールシリンダ32,34の液圧が減圧させられ、液圧制動トルクが減少させられる。
【0023】
また、前輪側ホイールシリンダ32,34とリニアバルブ装置56とを接続する液通路98の途中には、増圧弁としての電磁開閉弁100,102が介設されている。これら電磁開閉弁100,102は、通常制動時において回生制動協調制御が行われる場合には開状態に保たれ、ホイールシリンダ32,34とリニアバルブ装置56とが連通状態に維持される。
電磁開閉弁100,102をそれぞれバイパスするバイパス通路の途中には、それぞれホイールシリンダ32,34からリニアバルブ装置56へ向かう作動液の流れを許容するが逆向きの流れは阻止する逆止弁104,106が設けられており、これら逆止弁104,106により、ブレーキペダル76の踏込みが解除された場合に、ホイールシリンダ32,34の作動液が迅速に戻される。また、上記液通路98のリニアバルブ装置56と電磁開閉弁100,102との間には、電磁開閉弁108が設けられている。この電磁開閉弁108は、回生制動協調制御や前輪10,12についてアンチロック制御が行われる場合等に、開状態を保つように設定されている。
【0024】
上記リニアバルブ装置56は、マスタシリンダ68の加圧室74と後輪60,62のホイールシリンダ64,66とを接続する液通路82の途中に介設されており、この液通路82のリニアバルブ装置56のホイールシリンダ側に上記液通路98が接続されることになる。リニアバルブ装置56とホイールシリンダ64,66との間には、増圧弁としての電磁開閉弁110が介設され、該電磁開閉弁110をバイパスするバイパス通路の途中には、ホイールシリンダ64,66からリニアバルブ装置56へ向かう方向の作動液の流れを許容するが逆向きの流れは阻止する逆止弁112が設けられている。
【0025】
また、ホイールシリンダ64,66とマスタリザーバ84とを接続する液通路114の途中には、減圧弁としての電磁開閉弁116が設けられている。液通路82には、プロポーショニングバルブ(Pバルブ)118も設けられ、後輪60,62のホイールシリンダ64,66の液圧が前輪10,12のホイールシリンダ32,34の液圧に対して大きくならないように制御されている。尚、本実施形態においては、後輪60のホイールシリンダ64の液圧と後輪62のホイールシリンダ66の液圧とは、互いに共通に制御されるように構成されている。
【0026】
更に、上記液通路82のリニアバルブ装置56とマスタシリンダ68との間には液圧センサ122が設けられ、リニアバルブ装置56のホイールシリンダ側の近傍には、液圧センサ124が設けられている。また、液通路98にも液圧センサ132が設けられている。尚、この液圧センサ132は、上記液圧センサ124のフェールを検出するために設けられたもので、電磁開閉弁108が開状態に保たれた場合に、液圧センサ132の出力信号と液圧センサ124の出力信号とが一定以上異なる場合には、上記液圧センサ124が異常であるとされる。
上記リニアバルブ装置56は、液圧センサ124で検出される液圧が、目標とすべき液圧制動トルク(目標液圧制動トルク)に対応する値になるように加圧室74の液圧を調圧し、ホイールシリンダ側に供給する。
【0027】
また、上記液通路80には、マスタシリンダ68の液圧(具体的には加圧室72の液圧)を検出する液圧センサ226が設けられている。マスタシリンダ68の液圧は、運転者のブレーキペダル76の踏み込み操作力に応じた液圧となるので、この液圧に対応する制動トルクが運転者の意図する制動トルクであると見做すことができ、これが制動トルク制御における目標総制動トルクとされる。尚、上記液通路80には、電磁開閉弁90が閉状態とされた場合においてブレーキペダル76のストロークが殆ど0(零)になることを回避するために、所謂、ストロークシミュレータ228が更に設けられている。
更に、各車輪10,12,60,62各々の回転速度を検出するための車輪速センサ252,254,256,258が設けられ、これら車輪速センサ252,254,256,258の出力信号に基づいて、制動スリップ状態や推定車体速度等のデータが得られるようになっている。
【0028】
運転者がブレーキ操作を行った場合、目標総制動トルクは、基本的にはマスタシリンダ68の加圧室72の液圧を検出する液圧センサ226の出力信号に基づいて決定される。上述のように、マスタシリンダ68の液圧は、運転者のブレーキペダル76の踏み込み操作力に応じた液圧となるので、この液圧に対応する制動トルクが運転者の意図する所要制動トルク(目標総制動トルク)であるとすることができる。
尚、この目標総制動トルクを、ブレーキペダル76の踏み込み操作力に限らず、例えば操作ストロークや操作時間など、他のブレーキ操作状況に基づいて決定することも可能である。
【0029】
一方、目標回生制動トルクは、装置の設計条件に基づいて決定付けられる設計上限値と、ブレーキ操作状況に基づいて決定付けられる操作側上限値のうちのいずれか小さい方に決定される。上記設計上限値は、より詳しく説明すれば、発電機として機能する電動モータ28の能力や蓄電装置36の充電能力(最大充電容量)などの装置の設計条件に基づいて決まる回生制動トルクの上限値であり、また、操作側上限値は、運転者のブレーキペダル76の操作状況やアクセルペダル(不図示)の操作状況に応じて定まる制動トルクの上限値(操作側上限値は、上述の目標総制動トルクに対応する)である。
【0030】
総制動トルク制御装置46および電動モータ制御装置42は、それぞれROM,RAM及びPU(プロセッシングユニット)等を備えたマイクロコンピュータを主要部として構成されている。
上記総制動トルク制御装置46の入力部には、前述の各液圧センサ122,124,226,蓄電装置36の充電容量を検出する充電容量検出装置262等が電気的に接続され、出力部には、前述の各電磁開閉弁90,94,96,100,102,108,110,116のソレノイドやリニアバルブ装置56等が、図示しない駆動回路を介して電気的に接続されるている。また、そのROMには、回生制動トルクと液圧制動トルクの協調制御を行うか否かを蓄電装置36の充電容量に基づいて判定する制動トルク協調制御判定プログラムやかかる協調制御を実行するための協調制御プログラムなどの制御プログラム等が格納されている。
【0031】
上記電動モータ制御装置42の入力部には、電動モータ28の回転数を検出するエンコーダ260やアクセルペダル(不図示)の操作状況を検出するアクセル操作状況検出装置等が電気的に接続され、出力部には電力変換装置40が電気的に接続されている。そして、そのROMには、駆動トルク制御プログラムや回生制動トルク制御プログラムなどの種々の制御プログラム等が格納されている。
上記電力変換装置40は、電動モータ制御装置42からの制御信号に応じて、アクセルペダル(不図示)の操作状況に応じた駆動トルクが得られるように、或いは、目標回生制動トルクと略同じ大きさの回生制動トルクが得られるように、制御されるものである。
【0032】
以上のように構成された車両用制動装置において、ブレーキペダル76が踏み込まれると、各車輪10,12,60,62に、液圧制動トルクと回生制動トルクとの少なくとも一方を含む総制動トルクが加えられる。駆動輪である前輪10,12には、運転者のブレーキ操作状況に応じて液圧制動トルクと回生制動トルクの両方が作用し得るが、非駆動輪である後輪60,62には、回生制動トルクが加えられることはなく、液圧制動トルクのみが加えられるようになっている。ここでは、ブレーキ液圧発生装置及びその調整装置として図2に示したものを例としその構成を説明したが、この構成に限定されることはなく、ホイールシリンダに加わる液圧を調整する機能を有している構成であれば、同等の回生協調トルク制御が実行できることは言うまでもない。
【0033】
上記電動モータ制御装置42と総制動トルク制御装置46との間においては、種々の情報交換が行われる。
本実施の形態では、総制動トルク制御装置46から電動モータ制御装置42へは、(回生制動トルクと液圧制動トルクとの)制動トルクの協調制御における制御フラグ(制御中は1、非制御中は0)を表わす情報(信号)と、目標回生制動トルクを表わす情報(信号)とが供給される。この目標回生制動トルクの値については、制動トルクの協調制御が行われていない非制御中は0である。
一方、電動モータ制御装置42から総制動トルク制御装置46へは、回生制動トルクの上限値(つまり、上述の操作側上限値と設定上限値との小さい方)を表わす情報(信号)と、実回生制動トルクを表す情報(信号)が供給される。この実回生制動トルクについては、制動制御が行われていない非制御中は0である。
【0034】
上記制動トルクの制御は、マスタシリンダ68に(具体的には、その加圧室72に)液圧が発生したことが液圧センサ226によって検出されたことを制御開始のトリガーとして、制御フラグ1が立てられる。また、制御の終了は、車両が停止状態になったこと、総制動トルク制御装置46等に異常が生じたこと、或いは蓄電装置36の充電容量が0になったこと等が条件とされ、これらのうちのいずれか1つの条件が満たされた場合に終了させられ、制御フラグが0に設定される。
車両が停止状態にあることは、例えば、駆動輪である前輪10,12の車輪速度のうちの小さい方、すなわち、車輪速センサ252,254によって検出された車輪速度のうちの小さい方が設定速度より小さい場合に、車両停止状態にあると判定される。尚、この替わりに、各車輪10,12,60,62の車輪速度に基づいて求められた推定車体速度が設定速度より小さい場合に車両停止状態にあるとしたり、車速センサを設け、車速センサによって検出された車速が設定速度より小さい場合に停止状態にあると、判定するようにしても良い。
【0035】
次に、本実施の形態に係る回生協調ブレーキシステムの制御方法について説明する。上述のように、車両走行中にアクセルペダルの踏み込みを緩めて(若しくは離して)踏み込み量を実質的に0(零)とするペダル操作が行なわれた場合には、通常のエンジン車における所謂エンジンブレーキに相当する回生制動トルクを車輪に作用させることができるのであるが、本実施の形態では、図3の線図に示すように、比較的低速範囲に設定された所定値V1以下の車速領域では、アクセルペダル操作量(踏み込み量)が実質的に0(零)の場合に車両に作用させるべきエンジンブレーキ相当の制動トルクТaを、車速Vに応じて次第に0に近付けるように設定されている。
【0036】
すなわち、図3の例では、アクセルペダルの踏み込み量が実質的に0の場合、車両に作用するエンジンブレーキ相当の制動トルクТa(エンジンブレーキ相当トルク)は、車速Vが所定値V1を越える車速域では略一定であるが、車速Vが比較的低速範囲に設定された上記所定値V1(V1は例えば略20km/h程度)に達すると、その時点でのエンジンブレーキ相当トルクТa1から、例えば図3における実線曲線に沿って漸減し、車速Vに応じて次第に0に近付くように設定されている。尚、エンジンブレーキ相当トルクТaが0になった時点での車速Voは、通常のエンジン車におけるアイドリング回転数に略対応している。
【0037】
エンジンブレーキ相当トルクТaを所定値V1以下の車速域で漸減するように設定することについては、図7に示した例における場合と同様であり(図7の破線Ka参照)、このように設定することにより、車両停止寸前まで一定値の制動トルク(エンジンブレーキ相当トルク)が作用することに起因する定点停止の制動操作の困難性を改善し、また、車両停止寸前の回生限界速度で回生制動トルク(エンジンブレーキ相当トルク)が急に0となって所謂G抜けが生じることを回避でき、通常のエンジン車に近い比較的自然な減速あるいは停止が可能になる。
【0038】
尚、エンジンブレーキ相当トルクТaを次第に0に近付ける漸減パターンとしては、上述のような曲線に沿ったパターンに限らず、例えば図3において二点鎖線の線分で示されるように、直線状のパターンで漸減させるようにしても良い。また、例えば車速等に応じた所定の重み付け係数によって重み付けされた漸減パターンとすることもできる。
このように、所定値V1以下の車速領域で、エンジンブレーキ相当トルクТaを0に近付ける漸減パターンとしては、種々のものが考えられるが、当該トルクТaを所定値V1の車速に対応するエンジンブレーキ相当トルク(以下、これを第1エンジンブレーキ相当トルクと称する。)Тa1始点とし、0(零)に至るまで車速に応じて次第に減少させるパターンならどのようなものでも良く、必要とされる車両の制動トルク特性に応じて最適なものが選ばれる。
【0039】
本実施の形態では、車両走行中にアクセルペダルの踏み込みを緩めて(若しくは離して)踏み込み量を実質的に0とした後(つまり、エンジンブレーキ相当トルクを車両に作用させた状態で)、運転者がその制動意図に応じてブレーキペダルを踏み込んでブレーキ操作を行った場合について、運転者の意志に応じた制動力を車両に付与することができるように、回生協調ブレーキシステムが制御される。
まず、上記所定値V1を越える車速領域でブレーキペダル76の操作が開始された場合について、図4及び図5の線図を参照しながら説明する。
【0040】
この場合、図4及び図5の線図に示すように、上記所定値V1を越える車速領域では、ブレーキペダルの操作状態(踏み込み量)に対応した制動トルクТbとアクセルペダルの操作状態に対応した制動トルク(つまり、エンジンブレーキ相当トルクТa)との和を、車両の目標総制動トルクТqとして制御される。この制御は、図7に示した例における場合と同様で、トルク関係式は、次の通りである。
Тq=Тb+Тa…▲1▼ (但し、V≧V1)
【0041】
このように、所定値V1を越える車速領域でブレーキペダル76の操作が開始された場合、上記所定値V1を越える車速領域では、ブレーキペダル踏み込み量に対応した制動トルクТbとエンジンブレーキ相当トルクТaとの和を車両の目標総制動トルクТqとして制御が行なわれるので、通常通りに、ブレーキペダル踏み込み量に応じた(つまり、運転者の制動意図に応じた)総制動トルクを得ることができる。
【0042】
一方、上記所定値V1以下の車速領域では、車速Vがこの所定値V1に達した時点でのブレーキペダル76の踏み込み量Sb1(以下、これを第1ブレーキ操作量と称する。)に応じて二通りの制御パターンに分かれる。
すなわち、図4に示すように、ブレーキペダル76の踏み込み量Sbが、上記第1ブレーキ操作量Sb1に等しいか若しくは増大している場合には、ブレーキペダル踏み込み量に対応した制動トルクТbと、車速Vが上記所定値V1に達した時点でのエンジンブレーキ相当の制動トルクТa1(第1エンジンブレーキ相当トルク)との和を目標総制動トルクТqとして制御が行なわれる。この場合のトルク関係式は、次の通りである。
Тq=Тb+Тa1…▲2▼ (但し、V<V1、且つ、Sb≧Sb1)
従って、この場合、所定値V1以下の車速領域でも、運転者の意志に反して車両の減速度が低下することを防止でき、運転者の制動意図に応じた総制動トルクを車両に付与することができる。
【0043】
これに対して、図5に示すように、ブレーキペダル76の踏み込み量Sbが、上記第1ブレーキ操作量Sb1よりも減少している場合には、ブレーキペダル踏み込み量Sbの減少の割合に応じて、上記第1エンジンブレーキ相当トルクТa1からエンジンブレーキ相当トルクТaへ次第に近付けたトルクТa’(以下、これを第1漸変トルクと称する。)が演算される。
この演算は、第1エンジンブレーキ相当トルクТa1からエンジンブレーキ相当トルクТaへ次第に近付ける際の近付け方、および所定値V1以下の車速領域でエンジンブレーキ相当トルクТaを0に近付ける際の漸減パターンに応じて定められる演算式によって行なわれる。
【0044】
例えば、直線近似とした場合には、上記演算式は次式で与えられる。
Тa’=[(Тa1−Тa)/Тb1]×Тb+Тa…▲3▼
ここに、Тb1は、車速Vが所定値V1に達した時点でのブレーキペダル踏み込み量(つまり、第1ブレーキ操作量Sb1)に対応した制動トルクである。
【0045】
そして、ブレーキペダル踏み込み量に対応した制動トルクТbと、上記第1漸変トルクТa'との和を目標総制動トルクТqとして制御が行なわれる。この場合のトルク関係式は、次の通りである。
Тq=Тb+Тa'…▲4▼ (但し、V<V1、且つ、Sb<Sb1)
【0046】
このように、上記第1ブレーキ操作量Sb1に対してブレーキペダル踏み込み量Sbが減少している場合には、ブレーキペダル踏み込み量に対応した制動トルクТbと、ブレーキペダル踏み込み量Sbの減少割合に応じて、上記第1エンジンブレーキ相当トルクТa1からアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルクТaへ近付けたトルク値Тa’(第1漸変トルク)との和を目標総制動トルクТqとして制御されるので、エンジンブレーキ相当トルクТaを通常のエンジン車のエンジンブレーキトルクよりも大きく設定した場合にも、運転者の制動意図にできるだけ忠実で、且つ、比較的自然な車両の減速あるいは停止を実現できる。
【0047】
次に、上記所定値V1以下の車速領域でブレーキペダル76の操作が開始された場合について、図6の線図を参照しながら説明する。この場合には、ブレーキペダル踏み込み量の増減傾向に応じて二通りの制御パターンに分かれる。
すなわち、ブレーキペダル76の踏み込み量Sbが増大している間は、ブレーキペダル踏み込み量に対応した制動トルクТbと、ブレーキペダル76の操作が開始された時点でのエンジンブレーキ相当の制動トルクТa2(第2エンジンブレーキ相当トルク)との和を目標総制動トルクТqとして制御が行なわれる。この場合のトルク関係式は、次の通りである。
Тq=Тb+Тa2…▲5▼ (但し、V<V1、且つ、d(Sb)/dt≧0)
従って、この場合、運転者の意志に反して車両の減速度が低下することを防止でき、運転者の制動意図に応じた総制動トルクを車両に付与することができる。
【0048】
一方、ブレーキペダル76の踏み込み量Sbが極大値を越えて減少し始めると、ブレーキペダル踏み込み量Sbの減少の割合に応じて、上記第2エンジンブレーキ相当トルクТa2からエンジンブレーキ相当トルクТaへ次第に近付けたトルクТa"(以下、これを第2漸変トルクと称する。)が演算される。
この演算は、第2エンジンブレーキ相当トルクТa2からエンジンブレーキ相当トルクТaへ次第に近付ける際の近付け方、および所定値V1以下の車速領域でエンジンブレーキ相当トルクТaを0に近付ける際の漸減パターンに応じて定められる演算式によって行なわれる。具体的な数値は異なるが、演算手法としては、上述の第1漸変トルクТa'を得る場合と同様の手法が適用できる。
【0049】
そして、ブレーキペダル踏み込み量に対応した制動トルクТbと、上記第2漸変トルクТa"との和を目標総制動トルクТqとして制御が行なわれる。この場合のトルク関係式は、次の通りである。
Тq=Тb+Тa"…▲6▼ (但し、V<V1、且つ、d(Sb)/dt<0)
【0050】
このように、ブレーキペダル踏み込み量Sbが極大値を越えて減少し始めると、ブレーキペダル踏み込み量に対応した制動トルクТbと、ブレーキペダル踏み込み量Sbの極大操作量からの減少の割合に応じて、上記第2エンジンブレーキ相当トルクТa2からエンジンブレーキ相当トルクТaへ次第に近付けたトルク値Тa"(第2漸変トルク)との和を目標総制動トルクТqとして制御されるので、運転者の制動意図にできるだけ忠実で、且つ、比較的自然な車両の減速あるいは停止を実現できる。
【0051】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、所定値V1以下の車速領域ではエンジンブレーキ相当の制動トルクТaを車速Vに応じて次第に0に近付けるように設定されているので、車両停止寸前まで一定値の制動トルク(エンジンブレーキ相当トルク)が作用することに起因する定点停止の制動操作の困難性を改善し、また、車両停止寸前の回生限界速度で回生制動トルク(エンジンブレーキ相当トルク)が急に0となって所謂G抜けが生じることを回避でき、通常のエンジン車に近い比較的自然な減速あるいは停止が可能になる。
【0052】
そして、エンジンブレーキ相当の制動トルクТaが作用した状態で、ブレーキペダル76が踏み込まれた際には、そのブレーキ操作のタイミング(つまり、そのブレーキ操作が上記所定値V1を越える車速領域か或いは所定値V1以下の車速領域か)によって、更には、車速が所定値V1に達した時点でのブレーキ操作の状態によって、それぞれ好適な目標総制動トルクを得ることができ、それぞれの場合について、運転者の制動意図にできるだけ忠実で、且つ、比較的自然な車両の減速あるいは停止を実現できるのである。
【0053】
尚、以上の実施の形態では、摩擦制動トルク制御機構の主要部を成す総制動トルク制御装置46および回生制動トルク制御機構の主要部を成す電動モータ制御装置42のそれぞれが、ROM,RAM及びPU(プロセッシングユニット)等を備えたマイクロコンピュータを主要部として構成され、両制御装置間でデータ等の通信を行なって回生協調制御が実行されるようになっていたが、本発明の適用は、かかる構成のシステムに限定されるものではない。
例えば、摩擦制動トルク制御装置と回生制動トルク制御装置のそれぞれについて、マイクロコンピュータ等の制御主要部を分離し、これら両方の制御機能を備えた一つの制御部をシステム内に設けるようにしても良い。この場合、別物のCPUどうしを結ぶ場合のような通信ラインは不用である。また、回生協調制御を一つのプログラムでソフト的に処理することも可能である。このような制御部はシステムの何処に配置しても良い。
【0054】
また、以上の実施の形態においては、摩擦制動トルク制御装置は総制動トルク制御装置46およびリニアバルブ装置56等によって構成され、回生制動トルク制御装置は電動モータ制御装置42および電力変換装置40等によって構成したものであり、また、摩擦制動トルクは液圧回路を主要部として形成された液圧制動装置として構成されたものであったが、この替わりに、他のタイプの摩擦制動装置を適用することができるものである。
【0055】
更に、上記実施の形態は、アクセル操作子およびブレーキ操作子としてアクセルペダル及びブレーキペダルを用いたものであったが、これに限らず、車両のアクセル操作、ブレーキ操作を行うことができるものであれば、それぞれ他の形態のものを適用することも可能である。
このように、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形または設計上の変更や改良を加えることができるのは、勿論のことである。
【0056】
【発明の効果】
本願の請求項1に係る発明によれば、比較的低速範囲に設定された所定値(V1)以下の車速領域ではエンジンブレーキ相当の制動トルク(Тa)を、車速(V)に応じて次第に0に近付けるように設定されているので、車両停止寸前まで一定値の制動トルク(エンジンブレーキ相当トルク)が作用することに起因する定点停止の制動操作の困難性を改善し、また、車両停止寸前の回生限界速度で回生制動トルク(エンジンブレーキ相当トルク)が急に0となって所謂G抜けが生じることを回避でき、通常のエンジン車に近い比較的自然な減速あるいは停止が可能になる。
そして、かかる作用効果を保持した上で、上記所定値(V1)を越える車速領域でブレーキ操作子の操作が開始された場合、上記所定値(V1)を越える車速領域にあっては、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)とアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тa)との和を車両の目標総制動トルク(Тq)として制御が行なわれるので、ブレーキ操作子の操作状態に応じた(つまり、運転者の制動意図に応じた)総制動トルクを車両に付与することができる。また、上記所定値(V1)以下の車速領域にあっては、車速(V1)に対応する第1ブレーキ操作量(Sb1)に対してブレーキ操作子の操作量(Sb)が等しいか若しくは増大していれば、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と所定車速(V1)でのエンジンブレーキに相当する第1エンジンブレーキ相当トルク(Тa1)との和を目標総制動トルク(Тq)として制御が行なわれるので、運転者の意志に反して車両の減速度が低下することを防止でき、運転者の制動意図に応じた総制動トルクを車両に付与することができる。一方、上記第1ブレーキ操作量(Sb1)に対してブレーキ操作子の操作量(Sb)が減少している場合には、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、ブレーキ操作子の操作量(Sb)の減少割合に応じて、上記第1エンジンブレーキ相当トルク(Тa1)からアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тa)へ近付けたトルク値(Тa’)との和を目標総制動トルク(Тq)として制御されるので、運転者の制動意図にできるだけ忠実で、且つ、比較的自然な車両の減速あるいは停止を実現できる。
【0057】
また、本願の請求項2に係る発明によれば、基本的には、請求項1に係る発明の効果を奏することができる。その上、上記所定値(V1)以下の車速領域でブレーキ操作子の操作が開始された場合について、ブレーキ操作子の操作量(Sb)が増大している間は、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、ブレーキ操作子の操作が開始された時点でのエンジンブレーキに相当する第2エンジンブレーキ相当トルク(Тa2)との和を目標総制動トルク(Тq)として制御されるので、所定値(V1)以下の車速領域でも、運転者の意志に反して車両の減速度が低下することを防止でき、運転者の制動意図に応じた総制動トルクを車両に付与することができる。
一方、ブレーキ操作子の操作量(Sb)が減少すると、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、ブレーキ操作子の操作量(Sb)の極大操作量からの減少割合に応じて、上記第2エンジンブレーキ相当トルク(Тa2)からアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тa)へ近付けたトルク値(Тa”)との和を目標総制動トルク(Тq)として制御されるので、運転者の制動意図にできるだけ忠実で、且つ、比較的自然な車両の減速あるいは停止を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る車両用制動装置を搭載した自動車の制動系主要部を概略的に示す構成説明図である。
【図2】 上記車両用制動装置の一部をなす液圧制動装置の主要部を概略的に示す構成説明図である。
【図3】 所定値以下の車速領域におけるエンジンブレーキ相当トルクの設定状態を拡大して示す線図である。
【図4】 所定値を越える車速領域でブレーキペダルが踏み込まれその踏み込み量が増大する場合の総制動トルクの制御を説明するための線図である。
【図5】 所定値を越える車速領域でブレーキペダルが踏み込まれその踏み込み量が減少する場合の総制動トルクの制御を説明するための線図である。
【図6】 所定値以下の車速領域でブレーキペダルが踏み込まれた場合の総制動トルクの制御を説明するための線図である。
【図7】 所定値以下の車速領域でのエンジンブレーキ相当トルクの設定の一例を示す線図である。
【符号の説明】
28… 電動モータ
36… 蓄電装置
40… 電力変換装置
42… 電動モータ制御装置
46… 総制動トルク制御装置
76…ブレーキペダル
Sa…アクセルペダル踏み込み量
Sb…ブレーキペダル踏み込み量
Sb1…第1ブレーキペダル踏み込み量
Тa…エンジンブレーキ相当トルク
Тa'…第1漸変トルク
Тa"…第2漸変トルク
Тa1…第1エンジンブレーキ相当トルク
Тa2…第2エンジンブレーキ相当トルク
Тb…ブレーキペダル踏み込み量に対応した制動トルク
Тq…総制動トルク
V…車速
V1…(車速)所定値
Claims (2)
- 摩擦制動トルクと回生制動トルクとを協調させて車両に付与すべき総制動トルクを得るようにした回生協調ブレーキシステムの制御方法であって、
比較的低速範囲に設定された所定値(V1)以下の車速領域では、アクセル操作子の操作量(Sa)が実質的に0の場合に車両に作用させるべきエンジンブレーキ相当の制動トルク(Тa)を、車速(V)に応じて次第に0に近付けるように設定し、
上記所定値(V1)を越える車速領域でブレーキ操作子の操作が開始された場合、
上記所定値(V1)を越える車速領域では、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)とアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тa)との和を車両の目標総制動トルク(Тq)とし、
上記所定値(V1)以下の車速領域では、
車速(V)が上記所定値(V1)に達した時点でのブレーキ操作子の操作量である第1ブレーキ操作量(Sb1)に対してブレーキ操作子の操作量(Sb)が等しいか若しくは増大している場合には、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、車速(V)が上記所定値(V1)に達した時点でのエンジンブレーキに相当する第1エンジンブレーキ相当トルク(Тa1)との和を目標総制動トルク(Тq)とし、
上記第1ブレーキ操作量(Sb1)に対してブレーキ操作子の操作量(Sb)が減少している場合には、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、ブレーキ操作子の操作量(Sb)の減少割合に応じて、上記第1エンジンブレーキ相当トルク(Тa1)からアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тa)へ近付けたトルク値(Тa’)との和を目標総制動トルク(Тq)として制御することを特徴とする回生協調ブレーキシステムの制御方法。 - 上記所定値(V1)以下の車速領域でブレーキ操作子の操作が開始された場合、
ブレーキ操作子の操作量(Sb)が増大している間は、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、ブレーキ操作子の操作が開始された時点でのエンジンブレーキに相当する第2エンジンブレーキ相当トルク(Тa2)との和を目標総制動トルク(Тq)とし、
ブレーキ操作子の操作量(Sb)が減少すると、ブレーキ操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тb)と、ブレーキ操作子の操作量(Sb)の極大操作量からの減少割合に応じて、上記第2エンジンブレーキ相当トルク(Тa2)からアクセル操作子の操作状態に対応した制動トルク(Тa)へ近付けたトルク値(Тa”)との和を目標総制動トルク(Тq)として制御することを特徴とする請求項1記載の回生協調ブレーキシステムの制御方法。
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