JP5966587B2 - 車両用制動装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用制動装置に関するものである。

車両においては、ブレーキペダルの踏み込みによってマスタシリンダでブレーキ液圧が発生されて、マスタシリンダからホイールシリンダへとブレーキ液圧が供給されて制動が行われる。また、最近では、ハイブリッド車や電気自動車において行われているように、ブレーキ液圧による制動に加えて、減速時に走行用モータを発電機として機能させて制動を行う回生制動を行うことも一般的である。そして、ブレーキ液圧による制動と回生制動とを協調させる協調制御も行われている。

協調制御を行っている際に、車速が低下すると回生制動力が低下するため、その分ブレーキ液圧による制動力を高める必要がある。このブレーキ液圧を高める際に、同じ踏力であってもブレーキペダルが入り込む（踏み込み方向に変位する）という違和感を運転者に与えてしまう可能性がある。上記違和感を解消するため、特許文献１には、回生制動力をブレーキ液圧制動力へ漸次変更することが開示されている。また、特許文献２には、単位時間あたりのストローク量の増加が一定となるようにブレーキ液圧を制御することが開示されている。

特開２００７−２７６５３４号公報 特開２００７−２７６５５０号公報

ところで、ブレーキペダルの踏み込み力を倍力装置で倍力してマスタシリンダへ伝達することが一般的に行われており、この倍力装置として、負圧を利用した負圧式のものがある（真空倍力装置とも呼ばれる）。エンジンを搭載した車両であれば、減速時に吸気通路内に生じる吸気負圧を利用して、負圧式倍力装置へ負圧供給することが可能である。しかしながら、電気自動車のようにエンジンを搭載していない車両の場合は、負圧を発生させるバキュームポンプが別途設けられることになる。また、エンジンを搭載していても負圧式倍力装置へ安定した負圧を供給する等のために、バキュームポンプを設けることもある。

バキュームポンプは、負圧式倍力装置内の負圧がある所定値よりも小さくなったときに作動されるのが一般的である。この場合、前述した制動力の協調制御を行っているときに、負圧式倍力装置への負圧供給のためにバキュームポンプが作動される場合がある。この場合、負圧式倍力装置への負圧供給によって、倍力機能が増大され、これによってブレーキペダルの入り込み現象を生じることになり、この点においてなんらかの対策が望まれることになる。

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、協調制御中のバキュームポンプの作動に起因するブレーキペダルの入り込み現象を防止あるいは低減できるようにした車両用制動装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、請求項１に記載のように、
ブレーキペダルの踏み込み力を倍力してマスタシリンダに伝達する負圧式の倍力装置と、
前記倍力装置に対して倍力用の負圧を供給するバキュームポンプと、
前記マスタシリンダからホイールシリンダへ供給されるブレーキ液圧を調整するブレーキ液圧調整装置と、
回生ブレーキ装置と、
前記ブレーキ液圧調整装置を制御して、ブレーキ液圧による制動力と前記回生ブレーキ装置による回生制動力とを協調させる協調制御手段と、
前記協調制御手段によって制動力が協調制御されているときに、前記バキュームポンプの作動を抑制する抑制手段と、
を備え、
前記バキュームポンプが、前記倍力装置内の負圧が所定値よりも小さくなったときに作動されるように設定され、
前記抑制手段は、前記協調制御中は非協調制御中に比して、前記所定値を小さくすることにより前記バキュームポンプの作動条件を厳しくする、
ようにしてある。上記解決手法によれば、協調制御中は、バキュームポンプの作動が抑制されるので、この分、負圧式倍力装置による倍力機能増大が抑制されて、ブレーキペダルの入り込み現象を防止あるいは低減することができる。

以上に加えて、バキュームポンプが作動開始されにくくするというバキュームポンプの作動条件を厳しくするという手法によって、上記効果を得ることができる。

前記抑制手段は、前記協調制御中は非協調制御中に比して、前記バキュームポンプの作動時間を短くする、ようにしてある（請求項２対応）。この場合、負圧式倍力装置での負圧不足を解消しつつ、負圧供給による負圧式倍力装置での倍力機能増大を抑制して、請求項１に対応した効果を得ることができる。

本発明によれば、協調制御中はバキュームポンプの作動を抑制して、バキュームポンプの作動に伴う負圧式倍力装置の倍力機能増大を抑制して、ブレーキペダルの入り込み現象を防止あるいは低減することができる。

本発明が適用された車両の駆動系とブレーキ系とその制御系を示す全体系統図。 協調制御の一例を示す特性図。 本発明の制御例を示すフローチャート。

図１において、１は制御装置で、この制御装置１は、車両コントローラ２と、後述のインバータ１２の作動を制御するインバータコントローラ３と、後述のバッテリ１３の充放電を制御するバッテリコントローラ４と、後述のブレーキユニット３１の作動を制御するブレーキコントローラ５とを含む。車両コントローラ２は、インバータコントローラ３、バッテリコントローラ４及びブレーキコントローラ５を統括して制御するコントローラであって、これら３つのコントローラ３〜５とそれぞれ相互に通信可能であり、各種情報の送受信を行う。尚、制御装置１を、このように４つのコントローラ２〜５で構成する必要はなく、１以上３以下のコントローラで構成することも可能である。

上記各コントローラ２〜５は、周知のマイクロコンピュータをベースとするものであって、プログラムを実行する中央算出処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラムおよびデータを格納するメモリと、種々の信号の入出力を行うための入出力（Ｉ／Ｏ）バスとを含む。

上記車両の前部には、当該車両を駆動するための駆動モータ（走行用モータ）１１が配設されている。この駆動モータ１１は３相交流モータであり、この駆動モータ１１（の各コイル）は、インバータ１２を介して、直流の高圧バッテリ１３と接続されている。実施形態では、車両は、エンジンを有しないで、駆動モータ１１のみによって駆動される電気自動車となっている。

上記駆動モータ１１のモータ軸１１ａは、差動ギヤを含む減速ギヤ１６及び左右のドライブシャフト１７を介して左右の前輪２２と連結されており、これら前輪２２は、駆動モータ１１によって駆動される駆動輪とされている。一方、左右の後輪２３は、非駆動輪（従動輪）とされている。なお、後輪を駆動輪とする一方、前輪を従動輪としてもよく、あるいは４輪駆動としてもよい。なお、以下の説明で、駆動輪と従動輪とを区別しない場合は、単に車輪２１と称することもある。

駆動モータ１１は、インバータ１２を介してバッテリ（高圧バッテリ）１３から供給される電力に応じた駆動トルクを発生して、左右の前輪２２（駆動輪）を駆動して、車両を走行させる。一方、上記車両の制動時（車両の運転者によってブレーキペダル３２が踏まれているとき）には、駆動モータ１１は、左右の前輪２２からの駆動力によって発電することが可能である。この車両制動時に、インバータコントローラ３は、後述の如く車両コントローラ２により決められた回生制動力が得られるように駆動モータ１１を回生制御する。このとき、バッテリコントローラ４は、その発電電力（回生電力）をバッテリ１３に充電させるように制御する。

上記駆動モータ１１が回生電力を発電するとき、左右の前輪２２には、その回転を制動しようとする回生制動（回生制動力）が同時に付与されることになる。左右の前輪２２に付与される回生制動力は同じ値である。上記回生電力は、上記のようにバッテリ１３に充電され、その充電量が多いほど、回生制動力が大きくなる。したがって、駆動モータ１１、インバータ１２及びバッテリ１３は、車両制動時に車両の全車輪２１のうちの一部の車輪２１（本実施形態では、左右の前輪２２）に対し回生制動を付与する回生制動装置１０を構成することになる。

ここで、バッテリ１３の充電量には限界があり、その充電量の上限値はバッテリ１３の充電状態（ＳＯＣ）や温度等によって決まる。したがって、回生制動力の上限値は、バッテリ１３の充電状態（ＳＯＣ）や温度等によって決まることになる。上記回生制動力は、０と上記上限値との間で自在に変更することが可能であり、回生制動力の増加速度及び減少速度も、０とかなり速い速度との間で自在に変更することが可能である。

上記車両は、上記回生制動装置１０に加えて、車両制動時に車両の全車輪２１に対しブレーキ液圧制動を付与する油圧式制動装置３０を備えている。この油圧式制動装置３０は、負圧式倍力装置５１と、マスタシリンダ５２と、ブレーキユニット３１とを有する。ブレーキユニット３１は、ポンプ及びバルブを含みかつこれらにより各車輪（液圧ブレーキ３４）へ供給するブレーキ液圧を調整する。このブレーキユニット３１には、マスタシリンダ５２からブレーキ液圧が供給される。各車輪２１に設けられたブレーキ３４は、ホイールシリンダを有して、ホイールシリンダに供給されるブレーキ液圧の大きさに応じて制動されることになる。

また、各車輪２１には、車輪２１の車輪速を検出する車輪速センサ４１が設けられており、各車輪速センサ４１による検出情報は、ブレーキコントローラ５に入力されるようになっている。

ブレーキコントローラ５は、ブレーキユニット３１のポンプ及びバルブの作動を制御して、各車輪２１へ供給するブレーキ液圧（つまり液圧制動力）を制御する。具体的には、ホイールシリンダ（ブレーキ３４）へ供給するブレーキ液圧の加圧と減圧と液圧維持とが切換可能である。ブレーキユニット３１の切換機能を利用して、ＡＢＳ制御、トラクション制御が行われると共に、後述するブレーキ液圧制動と回生制動との協調制御が行われる。

前記負圧式倍力装置５１は、負圧通路５３を介して、バキュームポンプ５４と接続されている。負圧通路５３には、負圧式倍力装置５１内の負圧検出用の負圧センサ５５が接続されている。負圧式倍力装置５１内の負圧が減少して、負圧センサ５５によって検出される負圧Ｐが第１所定値（下限しきい値）よりも小さくなると、バキュームポンプ５４が作動されて、負圧式倍力装置５１内の負圧が増大される。また、バキュームポンプ５４の作動によって、負圧センサ５５によって検出される負圧が第２所定値（上限しきい値）よりも大きくなると、バキュームポンプ５３の作動が停止される。このようにして、負圧式倍力装置５１内の負圧がある所定範囲内の負圧に維持されることになる。

ブレーキ液圧制動と回生制動との協調制御例について、図２を参照しつつ説明する。まず、ブレーキペダル３２が踏み込み操作されることにより、この踏み込み操作力が負圧式倍力装置５１で倍力されてマスタシリンダ５２に伝達され、マスタシリンダ５２でブレーキ液圧が発生される。マスタシリンダ５２で発生されたブレーキ液圧は、ブレーキユニット３１で調整制御されて、ホイールシリンダ（ブレーキ３４）に供給される。また、ブレーキペダル３２の踏み込み操作に伴って、駆動モータ１１を利用した回生制動が行われる。

ブレーキ操作に伴って車速は徐々に低下されるが、ブレーキ当初は、車速が高すぎるために、回生制動力を十分確保することが難しく、このため、当初は、一定のマスタシリンダ液圧と小さな回生制動力とブレーキユニット３１によって調整される大きな制御液圧（以下、ＤＳＣ液圧と呼ぶ場合もある）とによる制動力とされる。マスタシリンダ液圧による制動力は常時一定とされており、したがって、車速の低下に伴って回生制動力が増加し、それに伴いＤＳＣ液圧が徐々に減少され、ｔ３時点でＤＳＣ液圧が０になる。なお、ｔ１時点から徐々に増大される制動力は、ｔ３時点の前の時点となるｔ２時点で一定値とされる（ブレーキペダル３２の踏み込み力に対応した制動力）。

マスタシリンダ液圧による制動力と回生制動力との合計制動力が一定のままｔ４時点になると、車速が小さくなっているために、車速の低下に伴って回生制動力が徐々に小さくされ、車速が０になるｔ５時点で回生制動力が０になる。回生制動力が低下し始めるｔ４時点から、再びＤＳＣ液圧による制動力が発生され、このＤＳＣ制動力は、回生制動力が小さくなるのに伴って大きくされる。そして、ｔ５時点で車速が０になった後は、一定のマスタシリンダ液圧による一定制動力と大きなＤＳＣ液圧による制動力とされる。ｔ６時点は、ブレーキペダル３２が解放された時点であり、ｔ６時点後は制動力が０になる。

ここで、ブレーキ中は、負圧式倍力装置５１内の負圧は、徐々に減少（消費）されることになる。ｔ４〜ｔ５の間において、バキュームポンプ５４が作動されて負圧式倍力装置５１へ負圧が供給されると、倍力機能が増大されて、その分ブレーキペダル３２の入り込み現象が生じることになり、運転者に違和感を与えてしまうことになる。特に、車速が大きく低下しているブレーキ後期は、運転者がブレーキ操作に敏感になっていることもあって、上記入り込みに対して違和感を感じやすいものとなる。

上記入り込みを抑制して運転者へ違和感を与えてしまう事態を防止あるいは低減するために、制動力を協調制御しているときは、バキュームポンプ５４の作動を抑制するようにしてある。このバキュームポンプ５４の作動を制御する一例が図３のフローチャートに示される。以下、図３のフローチャートについて説明するが、以下の説明でＱはステップを示す。

図３の制御例では、バキュームポンプ５４を作動させる開始しきい値としてのＰLOWとして、ＰLOW１〜ＰLOW５の５種類設定されている。ただし、ＰLOW５絶対値＞ＰLOW４絶対値＞ＰLOW３絶対値＞ＰLOW２絶対値＞ＰLOW１絶対値である。開始しきい値に対応して、バキュームポンプ５４の作動を停止する終了しきい値ＰHiとして、ＰHi１〜ＰHi５の５種類設定されている。ＰHi５絶対値＞ＰHi４絶対値＞ＰHi３絶対値＞ＰHi２絶対値＞ＰHi１絶対値である。勿論、ＰHi５絶対値＞ＰLOW５絶対値であり、ＰHi４絶対値＞ＰLOW４絶対値であり、ＰHi３絶対値＞ＰLOW３絶対値であり、ＰHi２絶対値＞ＰLOW２絶対値であり、ＰHi１絶対値＞ＰLOW１絶対値である。

以上のことを前提として、まず、Ｑ０において、各種センサ等からの信号が入力される。この後、Ｑ１において、アクセルがＯＮであるか否か、つまりアクセルペダルが踏み込まれているか否かが判別される。このＱ１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２において、車速Ｖが所定の高車速Ｖ２よりも大きいか否かが判別される。このＱ２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ３において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰLOW５絶対値よりも小さいか否かが判別される。このＱ３の判別でＮＯのときは、負圧式倍力装置５１内の負圧が所望設定範囲内なので、そのままリターンされる。

上記Ｑ３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ４において、バキュームポンプ５４が作動される（負圧式倍力装置５１への負圧供給）。Ｑ４の後、Ｑ５において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰHi５の絶対値よりも大きいか否かが判別される。このＱ５の判別でＮＯのときは、Ｑ４に戻って負圧式倍力装置５１へ負圧が供給され続ける。これにより、高速走行中に、負圧式倍力装置５１内に負圧が十分に蓄積されることになる。前記Ｑ５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ６において、バキュームポンプ５４が停止される。

前記Ｑ２の判別でＮＯのときは、Ｑ７において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰLOW４絶対値よりも小さいか否かが判別される。このＱ７の判別でＮＯのときは、負圧式倍力装置５１内の負圧が所望設定範囲内なので、そのままリターンされる。

前記Ｑ７の判別でＹＥＳのときは、Ｑ８において、バキュームポンプ５４が作動される（負圧式倍力装置５１への負圧供給）。Ｑ８の後、Ｑ９において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰHi４の絶対値よりも大きいか否かが判別される。このＱ９の判別でＮＯのときは、Ｑ８に戻って負圧式倍力装置５１へ負圧が供給され続ける。Ｑ９の判別でＹＥＳのときは、Ｑ６において、バキュームポンプ５４が停止される。このように、高速走行中でなくても、アクセルＯＮ時は（非ブレーキ時）には、負圧式倍力装置５１に比較的大きな負圧が蓄積される。

前記Ｑ１の判別でＮＯときは、Ｑ１０において、ブレーキペダル３２が踏み込み操作されているか否かが判別される。このＱ１０の判別でＮＯのときは、前記Ｑ２へ移行される。Ｑ１０の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１１において、制動力の協調制御中であるか否かが判別される。このＱ１１の判別でＮＯのときは、Ｑ１２において、車速Ｖが所定車速Ｖ１（≦Ｖ２）よりも大きいか否かが判別される。

上記Ｑ１２の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１３において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰLOW３絶対値よりも小さいか否かが判別される。このＱ１３の判別でＮＯのときは、負圧式倍力装置５１内の負圧が所望設定範囲内なので、そのままリターンされる。

前記Ｑ１３の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１４において、バキュームポンプ５４が作動される（負圧式倍力装置５１への負圧供給）。Ｑ１４の後、Ｑ１５において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰHi３の絶対値よりも大きいか否かが判別される。このＱ１５の判別でＮＯのときは、Ｑ１４に戻って負圧式倍力装置５１へ負圧が供給され続ける。Ｑ１５の判別でＹＥＳのときは、Ｑ６において、バキュームポンプ５４が停止される。

前記Ｑ１２の判別でＮＯのときは、Ｑ１６において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰLOW２絶対値よりも小さいか否かが判別される。このＱ１６の判別でＮＯのときは、負圧式倍力装置５１内の負圧が所望設定範囲内なので、そのままリターンされる。

前記Ｑ１６の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１７において、バキュームポンプ５４が作動される（負圧式倍力装置５１への負圧供給）。Ｑ１７の後、Ｑ１８において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰHi２の絶対値よりも大きいか否かが判別される。このＱ１８の判別でＮＯのときは、Ｑ１７に戻って負圧式倍力装置５１へ負圧が供給され続ける。Ｑ１８の判別でＹＥＳのときは、Ｑ６において、バキュームポンプ５４が停止される。

前記Ｑ１１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ１９において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰLOW１絶対値よりも小さいか否かが判別される。このＱ１９の判別でＮＯのときは、負圧式倍力装置５１内の負圧が所望設定範囲内なので、そのままリターンされる。

Ｑ１９の判別でＹＥＳのときは、Ｑ２０において、バキュームポンプ５４が作動される（負圧式倍力装置５１への負圧供給）。Ｑ２０の後、Ｑ２１において、負圧センサ５５で検出される負圧Ｐの絶対値が、ＰHi１の絶対値よりも大きいか否かが判別される。このＱ２１の判別でＮＯのときは、Ｑ２０に戻って負圧式倍力装置５１へ負圧が供給され続ける。Ｑ２１の判別でＹＥＳのときは、Ｑ６において、バキュームポンプ５４が停止される。

このように、制動力の協調制御中は、バキュームポンプ５４の作動条件は、もっとも小さい負圧（もっとも厳しい条件）となるように設定されているので、協調制御中にバキュームポンプ５４がもっとも作動されにくくなり、バキュームポンプ５４の作動に起因するブレーキペダル３２の入り込み現象が防止あるいは低減されることになる。ちなみに、協調制御中に、例えば、負圧センサ５５で検出される負圧がＰLOW５の絶対値よりも小さくなったときにバキュームポンプ５４を作動させるように設定したときは、ブレーキペダル３２の入り込み現象が生じ、しかも入り込みの程度も強いものになってしまう。

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。制動力の協調制御中に、バキュームポンプ５４の作動条件を厳しくする他の例として、例えば、バキュームポンプ５４の作動時間をある一定時間に設定する一方、協調制御中はこの設定時間を短くするようにしてもよい。また、バキュームポンプ５４の作動時間を短くすることと、作動開始の負圧しきい値を小さくすることとを併用してもよい。負圧式倍力装置５１への負圧供給をバキュームポンプ５４を利用して行うのであれば、エンジンを搭載した車両であってもよい。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することや制御方法を提供することをも暗黙的に含むものである。

本発明は、バキュームポンプによる負圧が利用される負圧式倍力装置を搭載した車両の制動装置として好適である。

１：制御装置
２：車両コントローラ
３：インバータコントローラ
４：バッテリコントローラ
５：ブレーキコントローラ
１０：回生制動装置
１１：駆動モータ
１２：インバータ
１３：ブレーキユニット（ブレーキ液圧調整装置）
２２：駆動輪
３４：液圧ブレーキ（ホイールシリンダ）
３２：ブレーキペダル
３４：ブレーキ（ホイールシリンダ）
５１：負圧式倍力装置
５２：マスタシリンダ
５３：負圧通路
５４：バキュームポンプ
５５：負圧センサ
ＰLOW１〜ＰLOW５：しきい値（バキュームポンプの作動開始用）
ＰHi１〜ＰHi５：しきい値（バキュームポンプの作動停止用）

Claims (2)

1. ブレーキペダルの踏み込み力を倍力してマスタシリンダに伝達する負圧式の倍力装置と、
   前記倍力装置に対して倍力用の負圧を供給するバキュームポンプと、
   前記マスタシリンダからホイールシリンダへ供給されるブレーキ液圧を調整するブレーキ液圧調整装置と、
   回生ブレーキ装置と、
   前記ブレーキ液圧調整装置を制御して、ブレーキ液圧による制動力と前記回生ブレーキ装置による回生制動力とを協調させる協調制御手段と、
   前記協調制御手段によって制動力が協調制御されているときに、前記バキュームポンプの作動を抑制する抑制手段と、
   を備え、
   前記バキュームポンプが、前記倍力装置内の負圧が所定値よりも小さくなったときに作動されるように設定され、
   前記抑制手段は、前記協調制御中は非協調制御中に比して、前記所定値を小さくすることにより前記バキュームポンプの作動条件を厳しくする、
   ことを特徴とする車両用制動装置。
2. 請求項１において、
   前記抑制手段は、前記協調制御中は非協調制御中に比して、前記バキュームポンプの作動時間を短くする、ことを特徴とする車両用制動装置。
   
   
   

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