ハイブリッド車両のブレーキ操作の制御方法
本発明は、電気駆動モータ（１２）のジェネレータモードによって制動可能である、ハイブリッド車両の油圧式の車両ブレーキ装置（１）のブレーキ操作を制御するための方法に関する。本発明によれば、車両ブレーキ装置に電気機械的なブレーキブースタ（１３）が設けられており、電気駆動モータ（１２）のジェネレータモードによる制動時に、ブレーキブースタ（１３）によって、ブレーキペダル（１５）におけるペダル力が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されている特徴を備えた、電気機械を有する自動車における、ブレーキブースタを有する油圧式の車両ブレーキ装置のブレーキ操作の制御方法に関する。殊に電気機械は、電気駆動モータがジェネレータとして駆動されることによって自動車を制動することができる、自動車の電気駆動モータである。
【０００２】
本明細書においては、閉ループ制御と開ループ制御は区別されず、本発明において開ループ制御には閉ループ制御も含まれ、その反対に、本発明において閉ループ制御には開ループ制御も含まれる。ブレーキ操作とは、足または手の筋力を用いた車両ドライバによる車両ブレーキ装置の操作を意味する。
【０００３】
自動車は、電気駆動モータを１つだけ有する駆動部を備えた電気自動車でよい。または、複数の電気駆動モータを有する駆動部を備えた電気自動車であってもよい。殊に本発明は、内燃機関と、付加的に１つの電気駆動モータまたは複数の電気駆動モータとを有するハイブリッド車両に使用される。エネルギを回生するために、制動について電気駆動モータをジェネレータとして駆動させることができる。ジェネレータとして電気駆動モータを駆動させるための駆動トルクはブレーキトルクとして車両を減速させる。ジェネレータモードによって形成される電流は蓄電池に蓄積され、電気駆動モータを用いた自動車の駆動に使用される。基本的に、電気機械は電気モータである必要はなく、例えば、制動を行うことができる（制動を行うこともできる）ジェネレータでよい。その種のジェネレータは、例えば、制動のため、もしくは制動の際に電流を形成する発電機でよい。
【０００４】
ジェネレータモードにある電気機械のブレーキ作用は、殊に車両速度に依存しており、また例えば、蓄電池の充電状態にも依存しており、完全に充電された蓄電池ではブレーキ作用はほぼゼロである。低速時にもブレーキ作用は低く、また車両静止状態に近付くにつれ０に低下していく。したがって、油圧式の車両ブレーキもジェネレータモードにある電気機械も共に自動車の減速を必要とする。油圧式の車両ブレーキ装置が制動に寄与しなければならない割合は０％から１００％の間で変位する。ジェネレータモードにある電気機械および油圧式の車両ブレーキ装置がブレーキ作用に寄与する割合の制御を「ブラインド」と称する。
【０００５】
「ブラインド」を車両ドライバに委ねることも可能である。すなわち車両ドライバはブレーキ操作のために、自身の筋力をジェネレータモードにある電気機械のブレーキ作用に適合させる。
【０００６】
ジェネレータモードにある電気機械を用いた自動車の制動への不可欠な要求は、ブレーキ距離が延長されてはならないということである。
【０００７】
電気油圧式の車両ブレーキ装置では、ブラインドを車両ドライバに気付かれることなく比較的簡単に実現することができる。電気油圧式の車両ブレーキ装置は、ブレーキ操作に必要とされるエネルギが車両ドライバの筋力によって形成されるのではなく、専ら外部エネルギ供給装置に由来する外力ブレーキ装置である。ブレーキ圧は油圧ポンプによって形成される。車両ドライバは制動ペダルにおいて制動力に関する目標値を設定する。
【０００８】
油圧式の車両ブレーキ装置はそれ自体公知であるので、ここでは詳細に説明しない。車輪スリップ制御部を備えた油圧式の車両ブレーキ装置も公知である。この車両スリップ制御部は各車輪ブレーキに対して、ブレーキ圧形成弁およびブレーキ圧減圧弁を有し、これらの弁を用いることにより、スリップ制御を目的とした車輪ブレーキ圧、したがってそれぞれの車輪ブレーキの制動力を調節することができる、すなわち開ループ制御もしくは閉ループ制御することができる。制動時に車両の車輪のロックを阻止するために車輪ブレーキ圧を減圧でき、また、始動時および／または加速時に駆動すべき車両車輪の回転を回避または制限するために車輪ブレーキ圧を形成でき、クリティカルな車両状況において横滑りの傾向を低減するために、個々の車両車輪も所期のように制動することができる。
【０００９】
今日において低圧ブレーキブースタは一般的なものであると言え、その構造および機能は既知であるので、ここでは説明しない。電気機械的なブレーキブースタも公知である。電気機械的なブレーキブースタはブレーキマスターシリンダの操作のための補助力を例えば起電的または電磁的に形成する。例えば、刊行物DE 100 57 557 A1からは、ブレーキ操作のための補助力を形成するための電磁石またはリニアモータを備えた電気機械的なブレーキブースタが公知である。低圧ブレーキブースタと同様に電気機械的なブレーキブースタは、このブレーキブースタによって形成された補助力を、車両ドライバによって加えられる筋力に付加的に、ブレーキ圧を形成するための車両ブレーキ装置のブレーキマスターシリンダに加える。
【００１０】
本発明を、制動に使用されるジェネレータを有するが、電気的な駆動モータは有していない、自動車または他の車両に使用することもできる。
【００１１】
発明の開示
請求項１の特徴部分に記載されている構成を備えた本発明による方法は、ジェネレータとして電気機械を駆動させることによって自動車が制動される場合に使用される。先ず、自動車が専らジェネレータとしての電気機械でもって制動されること、すなわち油圧式の車両ブレーキ装置は操作されないことを出発点とする。この場合に関して、本発明の方法によれば、ブレーキブースタを用いてペダル力が筋力操作素子に加えられ、この筋力操作素子は筋力を用いてブレーキマスターシリンダを操作するために設けられている。フットブレーキでは、筋力操作素子が通常の場合（フット）ブレーキペダルであり、ハンドブレーキでは通常の場合（ハンド）ブレーキレバーである。以下ではブレーキペダルについて言及するが、一般的に、他の筋力操作素子、例えば（ハンド）ブレーキレバーも含まれるものであると解するべきである。自動車の制動の際に、ジェネレータとしての電気駆動モータによって、本発明によりブレーキブースタから筋力操作素子に加えられるペダル力の方向は、筋力操作素子に加えられる車両ドライバの筋力とは反対方向である。ペダル力はブレーキマスターシリンダの操作方向とは反対方向に作用する。すなわちペダル力は、通常の操作力に反する、ブレーキブースタによって形成される力である。この場合、ブレーキブースタはブレーキマスターシリンダに力を加えない。ペダル力はブレーキブースタの負の増幅率での増幅力と解することもできる。
【００１２】
本発明によれば、制動操作時に車両ドライバによって筋力操作素子に加えられる筋力に対する抵抗として車両ドライバが感知するペダル力が形成される。このペダル力は、筋力操作素子のストロークが長くなるにつれて筋力も大きくなる通常の制動操作の感覚を車両ドライバに与えるものであり、実際に、自動車が専らジェネレータとしての電気駆動モータを用いて制動され、油圧式の車両ブレーキ装置が操作されない場合であっても、車両ペダルの「操作感が失われることはない」。
【００１３】
従属請求項には、請求項１に示した本発明の有利な実施形態および発展形態が記載されている。
【００１４】
請求項３に記載の構成によれば、筋力操作素子の力／ストローク関係は、ジェネレータとしての電気機械を用いた制動時に、電気駆動モータのジェネレータ作用なしで専ら油圧式の車両ブレーキ装置を用いて制動される場合と同じ力／ストローク関係が生じるように開ループ制御または閉ループ制御される。これによって、車両ドライバは自動車の電気機械のジェネレータモードによる制動に気付くことはない。電気機械のジェネレータモードによらずに制動される場合の力／ストローク関係が、電気機械のジェネレータモードによる制動時の筋力操作素子における力／ストローク関係とほぼ等しければ、本発明には十分である。筋力操作素子の力／ストローク関係はペダル特性曲線と称されることも多い。
【００１５】
請求項４に記載の構成によれば、筋力操作素子とブレーキマスターシリンダのピストンとの間に空ストロークが設けられる。２回路制動装置用のタンデムブレーキマスターシリンダでは、一次またはロッドピストンが設けられている。空ストロークによって、ブレーキマスターシリンダを操作することなく、筋力操作素子を移動させることができる。これにより、自動車の電気機械のジェネレータモードによる制動時の筋力操作素子における所望の力／ストローク関係が実現され、また油圧式の車両ブレーキ装置を操作することなく、専らジェネレータとしての電気機械を用いた制動が実現される。ブレーキマスターシリンダの機械的な筋力操作、またそれによって障害時の油圧式の車両ブレーキ装置の操作を実現するために、空ストロークの長さは制限されている。「機械的」とは、筋力操作素子から、例えばピストンロッドおよび圧力ロッドを介する、ブレーキマスターシリンダのピストンへの筋力の機械的な伝達を意味する。
【００１６】
請求項６に記載の構成によれば、遮断可能な空ストロークが設けられているので、空ストロークを克服する必要なく、制動操作を実現することができる。
【００１７】
本発明による方法に関しては、原則として、通常の増幅力に反する力を形成することができる、制御可能な全てのブレーキブースタを使用することができる。そのような通常の増幅力に反する力を本明細書ではペダル力と称する。「制御可能」とは、ブレーキブースタの増幅力が、ブレーキブースタに加えられる筋力に依存せずに制御できることを意味する。所望の制御能力を構造的に有している電気機械的なブレーキブースタが本発明に適している。例えば、磁石弁のような弁、より良好な制御を目的とすれば、有利には比例電磁弁を用いて換気可能な低圧室および作業室を有する、修正された低圧ブレーキブースタも使用することができる。作業室の換気によって増幅力を形成および制御することができ、また低圧室の換気によって、反対方向に作用するペダル力を形成および制御することができる。本発明による方法は殊にＩＩ型ブレーキ回路分岐およびＸ型ブレーキ回路分岐に適している。
【００１８】
以下では、図面に示した実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による方法を実施するための油圧式の車両ブレーキ装置の油圧回路を示す。
【図１ａ】図１に示した油圧式の車両ブレーキ装置の変形形態の詳細を示す。
【図２】本発明による電気機械的なブレーキブースタの概略図を示す。
【００２０】
発明を実施するための形態
図面に示されている、本発明による油圧式の車両ブレーキ装置１は、スリップ制御部（アンチロックブレーキシステムＡＢＳ；トラクションコントロールシステムＴＣＳ；エレクトロニック・ビークルダイナミクスコントロールＦＤＲ／スタビリティ・プログラムＥＳＰ）を有する。車両ブレーキ装置１は２つのブレーキ回路Ｉ，ＩＩを備えた２系統ブレーキ装置として構成されており、ブレーキ回路Ｉ，ＩＩはブレーキマスターシリンダ２に接続されている。各ブレーキ回路Ｉ，ＩＩは分離弁３を介してブレーキマスターシリンダ２に接続されている。分離弁３は無電流の基本位置において開かれている２ポート２位置方向制御電磁弁である。ブレーキマスターシリンダ２から車輪ブレーキ４へと通り抜け可能な逆止弁５が、分離弁３にそれぞれ１つずつ油圧的に並列に接続されている。各ブレーキ回路のＩ，ＩＩの分離弁３には、ブレーキ圧形成弁６を介して車輪ブレーキ４が接続されている。ブレーキ圧形成弁６は無電流の基本位置において開かれている２ポート２位置方向制御電磁弁である。ブレーキ圧形成弁６には、車輪ブレーキ４からブレーキマスターシリンダ２の方向へと通り抜け可能である逆止弁７が並列に接続されている。
【００２１】
各車輪ブレーキ４にはブレーキ圧減圧弁８が接続されており、それらのブレーキ圧減圧弁８は油圧ポンプ９の吸込み側に共通して接続されている。ブレーキ圧減圧弁８は無電流の基本位置において閉じられている２ポート２位置方向制御電磁弁である。油圧ポンプ９の圧力側はブレーキ圧形成弁６と分離弁３との間に接続されている。すなわち、油圧ポンプ９の圧力側はブレーキ圧形成弁６を介して車輪ブレーキ４と接続されており、かつ、分離弁３を介してブレーキマスターシリンダ２と接続されている。より良好な開ループ制御および閉ループ制御を行えるようにするために、ブレーキ圧形成弁６およびブレーキ圧減圧弁８は比例弁である。
【００２２】
２つのブレーキ回路Ｉ，ＩＩはそれぞれ１つの油圧ポンプ９を有する。これらの油圧ポンプ９を共通の１つの電気モータ１０によって駆動させることができる。油圧ポンプ９の吸込み側はブレーキ圧減圧弁８に接続されている。油圧ポンプ９の吸込み側には、スリップ制御中にブレーキ圧減圧弁８を開くことによって車輪ブレーキ４から流れ出るブレーキ流体を収容し、一時的に蓄積するための流体蓄積部１１が設けられている。
【００２３】
ブレーキ圧形成弁６およびブレーキ圧減圧弁８は車輪ブレーキ圧調節弁装置を形成する。これらの車輪ブレーキ圧調節弁装置を用いることにより、油圧ポンプ９の駆動時にはスリップ制御のためのブレーキ圧制御を車輪ごとに行うことができる。その種のスリップ制御はそれ自体公知であるので、ここでは説明しない。スリップ制御の際に分離弁３は閉じられる。すなわち、車両ブレーキ装置１は油圧的にブレーキマスターシリンダ２から分離される。
【００２４】
各ブレーキ回路Ｉ，ＩＩにおける始動弁２５によって、油圧ポンプ９の吸込み側をブレーキマスターシリンダ２と接続することができる。始動弁２５は無電流の基本位置において閉じられている２ポート２位置方向制御電磁弁である。始動弁２５が開かれると、油圧ポンプ９はブレーキ流体をブレーキマスターシリンダ２から直接的に吸込み、これによって、ブレーキマスターシリンダ２が操作されていない場合か、もしくは、車両ブレーキ装置１に圧力が加わっていない場合には、油圧ポンプ９を用いた高速なブレーキ圧形成が実現される。図示されている実施形態とは異なり、始動弁２５をブレーキマスターシリンダ２に接続する代わりに、ブレーキマスターシリンダ２に載置されたブレーキ流体容器２６に接続することもできる。これによって、ブレーキ流体容器２６と始動弁２５との間の流体抵抗としてのブレーキマスターシリンダ２は省略されるので、車両ブレーキ装置１に圧力が加わっていない場合にさらに高速に圧力が形成される。
【００２５】
車両ブレーキ装置１を装備している自動車は、１つまたは複数の車輪を駆動させるための１つまたは複数の電気駆動モータ１２を有する。図面には例示的に２つの電気駆動モータ１２が示されているが、これらの電気駆動モータ１２は１つの車両軸の２つの車輪、この実施例においては２つの前輪を駆動させる。共通の１つの電気駆動モータによって２つの車輪を駆動させることもできる。付加的に、図面には図示していない、自動車を駆動させるための内燃機関を設けることもできる。その種の自動車はハイブリッド車両と称される。１つ（または複数）の電気駆動モータ１２とは異なる電気機械１２がジェネレータモードにおいて、または他のやり方で車両または自動車の制動を実現する場合には、そのような電気機械１２を用いても本発明を実施することができる。例えば、車両の発電機のようなジェネレータを使用することができる。ここでは、１つ（または複数）の電気駆動モータ１２を用いる本発明の実施形態を説明する。
【００２６】
ブレーキマスターシリンダ２はブレーキブースタ１３、この実施例においては電気機械的なブレーキブースタ１３を有する。ブレーキブースタ１３は電気モータ１４を用いて増幅力を形成し、この増幅力は、ブレーキペダル１５を介して加えられる筋力と共にブレーキマスターシリンダ２を操作する。シンボリックに示されている電気モータ１４はブレーキブースタ１３に統合されている。電気モータ１４は回転モータでよく、その回転運動は伝動装置を介して減速され、また、ブレーキマスターシリンダ２の操作のための回転運動に変換される。電気リニアモータまたは電磁石を備えたブレーキブースタ１３の実施形態も考えられる。列記することは意図していない。ブレーキペダル１５を一般化させて筋力操作素子とみなすこともできる。
【００２７】
ブレーキブースタ１３および電気駆動モータ１２を含めた車両ブレーキ装置１の開ループ制御または閉ループ制御のために電子制御装置１６が設けられている。力センサ１７を用いることにより、ブレーキペダル１５に加えられるペダル力を測定することができ、また距離センサ１８を用いることにより、ブレーキペダル１５の位置を測定することができ、またブレーキペダル１５の速度または加速度も測定することができる。
【００２８】
ブレーキペダル１５が操作されると、走行状態が許容する限り、殊に車両速度が十分に高い限り、電気駆動モータ１２がジェネレータとして駆動される。形成された電流は図示していない蓄電池に蓄積される。距離センサ１８によって測定されるブレーキペダル１５の位置ないし距離がブレーキ作用に関する目標値を設定する。ブレーキペダル１５の位置によって設定されるブレーキ作用を達成するために電気駆動モータ１２のブレーキ作用が十分であるならば、油圧式の車両ブレーキ装置１は操作されない。すなわち、自動車の制動は専ら電気駆動モータ１２のジェネレータモードによって行われる。ブレーキペダル１５におけるペダル力はブレーキブースタ１３によって形成される。このブレーキブースタ１３は通常の操作方向に反する力（この力を本明細書においてはペダル力と称する）をブレーキペダル１５に加える。電気機械的なブレーキブースタ１３は、ブレーキペダル１５の位置に依存するペダル力が、ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２のブレーキ作用を用いることなく、専ら油圧式の車両ブレーキ装置１を用いて制動される際の力と同じであるように開ループ制御ないし閉ループ制御される。これによって、自動車の制動が油圧式の車両ブレーキ装置１によって行われずに、ジェネレータとして駆動される電気駆動モータ１２によって専ら行われていることに車両ドライバは気付かない。
【００２９】
ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２の考えられる最大限のブレーキ作用が過度に小さい場合、すなわち、ブレーキペダル１５の位置によって設定されるブレーキ作用が電気駆動モータ１２のジェネレータモードによって達成されない場合には、油圧式の車両ブレーキ装置１が付加的に操作される。このことは電気駆動モータ１２のジェネレータモードが所望されない走行状態にも当てはまる。その種の走行状態の例は、山道での運転開始の支援（外部エネルギのブレーキ操作による後向きの回転を回避するために）または走行ダイナミクス保護制御および横滑り保護制御である。車両ブレーキ装置１の操作は通常の場合、ブレーキブースタ１３の増幅力によって増幅された、ブレーキペダル１５を用いた筋力によって行われる。増幅力によってブレーキマスターシリンダ２の操作方向に反する筋力が高まるか、またはブレーキマスターシリンダ２の操作方向における増幅が行われる。車両ブレーキ装置の制動力は、ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２のブレーキ作用と合わせて、ブレーキペダル１５の位置によって設定されているブレーキ作用が生じるように閉ループ制御される。ブレーキブースタ１３の増幅率は、ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２のブレーキ作用を用いることなく、専ら油圧式の車両ブレーキ装置１を用いて制動される場合のように、ブレーキペダル１５において変化しない力／ストローク関係が生じるように低減ないし閉ループ制御される。電気駆動モータ１２がブレーキ作用を有していない場合、すなわちジェネレータモードが不可能な場合には、自動車は専ら油圧式の車両ブレーキ装置１によって制動される。
【００３０】
車輪ブレーキ４の制動力の閉ループ制御は、アンチロックブレーキシステムＡＢＳの場合のように、ブレーキ圧形成弁６およびブレーキ圧減圧弁８を用いて実現される。
【００３１】
ブレーキペダルの位置によって設定されるブレーキ作用を達成するには、ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２のブレーキ作用が過度に小さい場合に、ブレーキ作用を高めるための本発明による他の実現手段は油圧式の車両ブレーキ装置１の外力操作である。このために分離弁３が閉じられ、また、電気モータ１０を用いて油圧ポンプ９が駆動されることによってブレーキ圧が形成され、ブレーキ圧形成弁６およびブレーキ圧減圧弁８を用いることにより、車輪ブレーキ４における車輪ブレーキ圧が個別に開ループ制御される。ジェネレータモードにある電気駆動モータを用いた制動に加えこの外力制動が行われる場合には、ブレーキブースタ１３を用いてペダル力を形成することができ、これによって、制動時に専ら油圧式の車両ブレーキ装置１を用いて形成される、ブレーキペダル１５における通常の力／ストローク関係が生じる。
【００３２】
図１ａに示されている変形形態においては、ブレーキ流体蓄積容器２６がブレーキマスターシリンダ２に載置されておらず、上方に配置されており、また対になっている別の分離弁２７を介してブレーキマスターシリンダ２と接続されている。各ブレーキ回路Ｉ，ＩＩに対して１つの別の分離弁２７が設けられている。別の分離弁２７は無電流の基本位置において開かれている２ポート２位置方向制御電磁弁として構成されている。図１ａにおけるブレーキマスターシリンダ２への車両ブレーキ装置１の接続は図１と同様に、すなわち分離弁３を介して行われている。ここでもまた始動弁２５が設けられており、それらの始動弁２５は油圧ポンプ９の吸込み側をブレーキマスターシリンダ２と接続するか、図示していない方式でブレーキ流体蓄積容器２６と直接的に接続する。分離弁２７を閉じることによって、ブレーキマスターシリンダ２を操作せずに、油圧ポンプ９を用いて圧力を形成することができる。電気駆動モータ１２のジェネレータモードによる制動から、ブレーキブースタ１３によるサポートのもとでの、ブレーキペダル１５の操作による制動へと移行する際に、ブレーキマスターシリンダ２において適時に圧力を形成することによって圧力の急激な変化を回避することができ、これによって車両ドライバのペダル操作感が改善される。
【００３３】
電気機械的なブレーキブースタ１３によって、例えば低圧ブレーキブースタよりも簡単に増幅率を開ループ制御または閉ループ制御することができるので、したがって電気機械的なブレーキブースタ１３が好まれる。電気機械的なブレーキブースタ１３のさらなる利点は、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用する力をブレーキペダル１５に加えることができることである。これはブレーキブースタ１３の負の増幅率と解することもできる。これによって、車両ブレーキ装置１に圧力が加えられていない場合には、ブレーキペダル１５において通常のペダル力を形成することができる。何故ならば、専ら電気駆動モータ１２のジェネレータモードによる制動が行われており、油圧式の車両ブレーキ装置１は操作されていないからである。通常のペダル力とは、専ら車両ブレーキ装置１を用いて制動される場合のブレーキペダル１５の力／ストローク関係を意味している。ブレーキマスターシリンダ２が作用することなく、油圧ポンプ９による圧力形成によって外力制動が行われる場合にも、ブレーキブースタ１３を用いてブレーキペダル１５における通常のペダル力を形成することができる。
【００３４】
図２には、電気機械的なブレーキブースタ１３の実施形態が簡略化されて概略的に示されている。ブレーキブースタ１３はピストンロッド１９を有し、このピストンロッド１９はブレーキペダル１５とヒンジ式に接続されており、また、このピストンロッド１９によって、ブレーキペダル１５に加えられた筋力をリアクションディスク２０を介して圧力ロッド２１に伝達することができる。圧力ロッド２１は通常の場合、ブレーキマスターシリンダ２のピストン、ここでは一次ピストンまたはロッドピストン２８に作用する。さらには、ブレーキブースタ１３は電気機械的なアクチュエータ２２を有し、このアクチュエータ２２によって、増幅力を同様にリアクションディスク２０を介して圧力ロッド２１に伝達することができる。増幅力はアクチュエータ２２によって形成される力である。電気モータ１４は力を形成するためのものとしてシンボリックに表されている。この電気モータ１４はリニアモータであってもよい。同様に、電磁石を用いて増幅力を形成することもできる（図示せず）。リアクションディスク２０はゴム弾性体であり、ピストンロッド１９からの筋力と、アクチュエータ２２によって形成される増幅力を圧力として圧力ロッド２１に伝達する。したがって、ブレーキブースタ１３からブレーキマスターシリンダ２への力の伝達をブレーキマスターシリンダ２の操作のみで実現することができる。
【００３５】
ブレーキブースタ１３のアクチュエータ２２を用いて、上述のように、操作方向とは反対方向に作用するペダル力をピストンロッド１９に加えられるようにするために、ブレーキブースタ１３は切り替え可能なクラッチ２３、例えば磁石クラッチを有する。図２に示されている実施形態においては、クラッチ２３を用いてアクチュエータ２２をピストンロッド１９と接続することができるので、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用する力、すなわち図２において右方向に作用する力をアクチュエータ２２からクラッチ２３を介して、ブレーキペダル１５とヒンジ式に接続されているピストンロッド１９に加えることができる。電気駆動モータ１２のジェネレータモードによる制動に起因して、車両ブレーキ装置１には圧力が加えられていない場合、したがってブレーキマスターシリンダ２にはブレーキペダル１５におけるペダル力が作用しない場合、クラッチ２３は、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用する上述のペダル力をアクチュエータ２２によって形成することができる。これによって、車両ブレーキ装置１に圧力が加えられていない場合に、ペダル距離に依存する通常の、もしくは慣例のペダル力を形成することができる。
【００３６】
図示していない実施形態においては、図２に示した配置構成とは異なり、クラッチ２３をアクチュエータ２２と圧力ロッド２１との間に設けることができる。この実施形態においては、操作方向とは反対方向に作用するペダル力が同様にアクチュエータ２２によって形成され、またリアクションディスク２０を介してピストンロッド１９に伝達される。
【００３７】
クラッチ２３は一般的に、このクラッチ２３が閉じられると、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用する、アクチュエータ２２からの力をピストンロッド１９に伝達することができる素子であると解される。この力を本明細書においてはペダル力と称する。ペダル力はブレーキブースタ１３の増幅力と同様にそのアクチュエータによって形成されるが、増幅力が作用する方向とは反対方向に作用する。有利には、クラッチ２３を用いて伝達できる力は制限されているので、ブレーキマスターシリンダ２の筋力操作はクラッチ２３が閉じられても可能であり、またアクチュエータ２２が遮断された際、またはアクチュエータ２２により形成される反対方向の力が作用する際にも可能である。
【００３８】
クラッチ２３を種々に構成することができる。一例として永久磁石と電磁石の組み合わせが挙げられる。別の実施形態として、クラッチ２３はマグネトレオロジ的な減衰器でよい。この実施形態においては、減衰器はピストン−シリンダのユニットから成るものであり、このユニットの一方のコンポーネントはアクチュエータ２２と接続されており、他方のコンポーネントは例えばピストンロッド１９と接続されている。ピストンによって隔てられている、シリンダの２つの室は接続部を有し、付加的に流体の粘性、したがって減衰器の減衰特性を電気的な駆動制御によって調整することができる。
【００３９】
別の実施形態においては、付加的に、シリンダの２つの室の間の接続部を制御可能な弁として構成することができ、この弁を用いて減衰を（ロックされるまで）調整することができる。別の実施形態においては、クラッチ２３が同様にピストン−シリンダのユニットと電気的に駆動制御可能な弁とを有しているが、もっともシリンダは１つの作業室しか有していない。流体としてブレーキ流体蓄積容器からのブレーキ流体を使用することができる。
【００４０】
電気的に駆動制御可能な弁は切り替え位置に応じて、体積がブレーキ流体蓄積容器と交換され、結合が生じないようにするか、体積をピストン−シリンダのユニットの作業室に閉じ込め、したがって結合を生じさせる。もちろん、クラッチ２３の別の実施形態も考えられる。
【００４１】
開ループ制御ないし閉ループ制御のために、ブレーキブースタ１３は力センサ１７および距離センサ１８の他に位置センサ２４を有し、この位置センサ２４を用いてアクチュエータ２２に対するピストンロッド１９の移動を測定することができる。ピストンロッド１９がアクチュエータ２２に対して移動した際でもクラッチ２３を入れることができるようにクラッチ２３は構成されている。
【００４２】
ブレーキブースタ１３はブレーキペダル１５が操作されなければ、圧力ロッド２１とブレーキマスターシリンダ２の一次またはロッドピストン２８との間に間隔を有する。この間隔はアクチュエータ２２とリアクションディスク２０との間にも存在していてもよい。間隔は、ロッドピストン２８がスライドすることなくブレーキペダル１５を移動させることができる空ストロークΔｓを形成する。これによって、ブレーキペダル１５はブレーキマスターシリンダ２を操作せずに移動することができる。クラッチ２３が閉じられると、ブレーキマスターシリンダ２、したがって車両ブレーキ装置１が操作されることなく、前述のように、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用するペダル力をアクチュエータ２２によってブレーキペダル１５に加えることができる。これによって、自動車が電気駆動モータ１２のジェネレータモードによって制動される場合には、ブレーキペダル１５における通常の力／ストローク関係を上述したやり方で調整することができる。有利には、空ストロークΔｓを克服する直前、すなわちブレーキブースタ１３の圧力ロッド２１がブレーキマスターシリンダ２のロッドピストン２８に届く前に、油圧ポンプ９を用いて油圧式の圧力がブレーキマスターシリンダ２内に形成される。このためにブレーキ流体蓄積容器２６とブレーキマスターシリンダ２との間の分離弁２７は閉じられる。形成すべき圧力は空ストロークΔｓが無いときに支配的に生じるであろう圧力に相当する。これによって、車両ドライバは電気駆動モータ１２のジェネレータモードによる制動から車両ブレーキ装置１を用いた制動への移行に気付くことはない。
【００４３】
空ストロークΔｓを遮断できるようにするために、ブレーキブースタ１３は別の切り替え可能なクラッチ２９を有する。この別の切り替え可能なクラッチ２９を用いることにより、ブレーキブースタ１３の圧力ロッド２１をブレーキマスターシリンダ２の一次またはロッドピストン２８と接続することができる。クラッチ２９が閉じられると、ブレーキマスターシリンダ２の一次またはロッドピストン２８はブレーキブースタ１３の圧力ロッド２１と固く接続されており、また空ストロークΔｓが無くともブレーキブースタ２によってスライドされる。これによって、事前に空ストロークΔｓを克服する必要なく、車両ブレーキ装置１における油圧式の圧力形成が実現される。別のクラッチ２９は、アクチュエータ２２をピストンロッド１９と接続させることができるクラッチ２３と同様に磁石クラッチでよい。同様に別のクラッチ２９は、ブレーキブースタ１３の圧力ロッド２１からの力をブレーキマスターシリンダ２の一次またはロッドピストン２８へと伝達することができる素子と解される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されている特徴を備えた、電気機械を有する自動車における、ブレーキブースタを有する油圧式の車両ブレーキ装置のブレーキ操作の制御方法に関する。殊に電気機械は、電気駆動モータがジェネレータとして駆動されることによって自動車を制動することができる、自動車の電気駆動モータである。
【０００２】
本明細書においては、閉ループ制御と開ループ制御は区別されず、本発明において開ループ制御には閉ループ制御も含まれ、その反対に、本発明において閉ループ制御には開ループ制御も含まれる。ブレーキ操作とは、足または手の筋力を用いた車両ドライバによる車両ブレーキ装置の操作を意味する。
【０００３】
自動車は、電気駆動モータを１つだけ有する駆動部を備えた電気自動車でよい。または、複数の電気駆動モータを有する駆動部を備えた電気自動車であってもよい。殊に本発明は、内燃機関と、付加的に１つの電気駆動モータまたは複数の電気駆動モータとを有するハイブリッド車両に使用される。エネルギを回生するために、制動について電気駆動モータをジェネレータとして駆動させることができる。ジェネレータとして電気駆動モータを駆動させるための駆動トルクはブレーキトルクとして車両を減速させる。ジェネレータモードによって形成される電流は蓄電池に蓄積され、電気駆動モータを用いた自動車の駆動に使用される。基本的に、電気機械は電気モータである必要はなく、例えば、制動を行うことができる（制動を行うこともできる）ジェネレータでよい。その種のジェネレータは、例えば、制動のため、もしくは制動の際に電流を形成する発電機でよい。
【０００４】
ジェネレータモードにある電気機械のブレーキ作用は、殊に車両速度に依存しており、また例えば、蓄電池の充電状態にも依存しており、完全に充電された蓄電池ではブレーキ作用はほぼゼロである。低速時にもブレーキ作用は低く、また車両静止状態に近付くにつれ０に低下していく。したがって、油圧式の車両ブレーキもジェネレータモードにある電気機械も共に自動車の減速を必要とする。油圧式の車両ブレーキ装置が制動に寄与しなければならない割合は０％から１００％の間で変位する。ジェネレータモードにある電気機械および油圧式の車両ブレーキ装置がブレーキ作用に寄与する割合の制御を「ブラインド」と称する。
【０００５】
「ブラインド」を車両ドライバに委ねることも可能である。すなわち車両ドライバはブレーキ操作のために、自身の筋力をジェネレータモードにある電気機械のブレーキ作用に適合させる。
【０００６】
ジェネレータモードにある電気機械を用いた自動車の制動への不可欠な要求は、ブレーキ距離が延長されてはならないということである。
【０００７】
電気油圧式の車両ブレーキ装置では、ブラインドを車両ドライバに気付かれることなく比較的簡単に実現することができる。電気油圧式の車両ブレーキ装置は、ブレーキ操作に必要とされるエネルギが車両ドライバの筋力によって形成されるのではなく、専ら外部エネルギ供給装置に由来する外力ブレーキ装置である。ブレーキ圧は油圧ポンプによって形成される。車両ドライバは制動ペダルにおいて制動力に関する目標値を設定する。
【０００８】
油圧式の車両ブレーキ装置はそれ自体公知であるので、ここでは詳細に説明しない。車輪スリップ制御部を備えた油圧式の車両ブレーキ装置も公知である。この車両スリップ制御部は各車輪ブレーキに対して、ブレーキ圧形成弁およびブレーキ圧減圧弁を有し、これらの弁を用いることにより、スリップ制御を目的とした車輪ブレーキ圧、したがってそれぞれの車輪ブレーキの制動力を調節することができる、すなわち開ループ制御もしくは閉ループ制御することができる。制動時に車両の車輪のロックを阻止するために車輪ブレーキ圧を減圧でき、また、始動時および／または加速時に駆動すべき車両車輪の回転を回避または制限するために車輪ブレーキ圧を形成でき、クリティカルな車両状況において横滑りの傾向を低減するために、個々の車両車輪も所期のように制動することができる。
【０００９】
今日において低圧ブレーキブースタは一般的なものであると言え、その構造および機能は既知であるので、ここでは説明しない。電気機械的なブレーキブースタも公知である。電気機械的なブレーキブースタはブレーキマスターシリンダの操作のための補助力を例えば起電的または電磁的に形成する。例えば、刊行物DE 100 57 557 A1からは、ブレーキ操作のための補助力を形成するための電磁石またはリニアモータを備えた電気機械的なブレーキブースタが公知である。低圧ブレーキブースタと同様に電気機械的なブレーキブースタは、このブレーキブースタによって形成された補助力を、車両ドライバによって加えられる筋力に付加的に、ブレーキ圧を形成するための車両ブレーキ装置のブレーキマスターシリンダに加える。
【００１０】
本発明を、制動に使用されるジェネレータを有するが、電気的な駆動モータは有していない、自動車または他の車両に使用することもできる。
【００１１】
発明の開示
請求項１の特徴部分に記載されている構成を備えた本発明による方法は、ジェネレータとして電気機械を駆動させることによって自動車が制動される場合に使用される。先ず、自動車が専らジェネレータとしての電気機械でもって制動されること、すなわち油圧式の車両ブレーキ装置は操作されないことを出発点とする。この場合に関して、本発明の方法によれば、ブレーキブースタを用いてペダル力が筋力操作素子に加えられ、この筋力操作素子は筋力を用いてブレーキマスターシリンダを操作するために設けられている。フットブレーキでは、筋力操作素子が通常の場合（フット）ブレーキペダルであり、ハンドブレーキでは通常の場合（ハンド）ブレーキレバーである。以下ではブレーキペダルについて言及するが、一般的に、他の筋力操作素子、例えば（ハンド）ブレーキレバーも含まれるものであると解するべきである。自動車の制動の際に、ジェネレータとしての電気駆動モータによって、本発明によりブレーキブースタから筋力操作素子に加えられるペダル力の方向は、筋力操作素子に加えられる車両ドライバの筋力とは反対方向である。ペダル力はブレーキマスターシリンダの操作方向とは反対方向に作用する。すなわちペダル力は、通常の操作力に反する、ブレーキブースタによって形成される力である。この場合、ブレーキブースタはブレーキマスターシリンダに力を加えない。ペダル力はブレーキブースタの負の増幅率での増幅力と解することもできる。
【００１２】
本発明によれば、制動操作時に車両ドライバによって筋力操作素子に加えられる筋力に対する抵抗として車両ドライバが感知するペダル力が形成される。このペダル力は、筋力操作素子のストロークが長くなるにつれて筋力も大きくなる通常の制動操作の感覚を車両ドライバに与えるものであり、実際に、自動車が専らジェネレータとしての電気駆動モータを用いて制動され、油圧式の車両ブレーキ装置が操作されない場合であっても、車両ペダルの「操作感が失われることはない」。
【００１３】
従属請求項には、請求項１に示した本発明の有利な実施形態および発展形態が記載されている。
【００１４】
請求項３に記載の構成によれば、筋力操作素子の力／ストローク関係は、ジェネレータとしての電気機械を用いた制動時に、電気駆動モータのジェネレータ作用なしで専ら油圧式の車両ブレーキ装置を用いて制動される場合と同じ力／ストローク関係が生じるように開ループ制御または閉ループ制御される。これによって、車両ドライバは自動車の電気機械のジェネレータモードによる制動に気付くことはない。電気機械のジェネレータモードによらずに制動される場合の力／ストローク関係が、電気機械のジェネレータモードによる制動時の筋力操作素子における力／ストローク関係とほぼ等しければ、本発明には十分である。筋力操作素子の力／ストローク関係はペダル特性曲線と称されることも多い。
【００１５】
請求項４に記載の構成によれば、筋力操作素子とブレーキマスターシリンダのピストンとの間に空ストロークが設けられる。２回路制動装置用のタンデムブレーキマスターシリンダでは、一次またはロッドピストンが設けられている。空ストロークによって、ブレーキマスターシリンダを操作することなく、筋力操作素子を移動させることができる。これにより、自動車の電気機械のジェネレータモードによる制動時の筋力操作素子における所望の力／ストローク関係が実現され、また油圧式の車両ブレーキ装置を操作することなく、専らジェネレータとしての電気機械を用いた制動が実現される。ブレーキマスターシリンダの機械的な筋力操作、またそれによって障害時の油圧式の車両ブレーキ装置の操作を実現するために、空ストロークの長さは制限されている。「機械的」とは、筋力操作素子から、例えばピストンロッドおよび圧力ロッドを介する、ブレーキマスターシリンダのピストンへの筋力の機械的な伝達を意味する。
【００１６】
請求項６に記載の構成によれば、遮断可能な空ストロークが設けられているので、空ストロークを克服する必要なく、制動操作を実現することができる。
【００１７】
本発明による方法に関しては、原則として、通常の増幅力に反する力を形成することができる、制御可能な全てのブレーキブースタを使用することができる。そのような通常の増幅力に反する力を本明細書ではペダル力と称する。「制御可能」とは、ブレーキブースタの増幅力が、ブレーキブースタに加えられる筋力に依存せずに制御できることを意味する。所望の制御能力を構造的に有している電気機械的なブレーキブースタが本発明に適している。例えば、磁石弁のような弁、より良好な制御を目的とすれば、有利には比例電磁弁を用いて換気可能な低圧室および作業室を有する、修正された低圧ブレーキブースタも使用することができる。作業室の換気によって増幅力を形成および制御することができ、また低圧室の換気によって、反対方向に作用するペダル力を形成および制御することができる。本発明による方法は殊にＩＩ型ブレーキ回路分岐およびＸ型ブレーキ回路分岐に適している。
【００１８】
以下では、図面に示した実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による方法を実施するための油圧式の車両ブレーキ装置の油圧回路を示す。
【図１ａ】図１に示した油圧式の車両ブレーキ装置の変形形態の詳細を示す。
【図２】本発明による電気機械的なブレーキブースタの概略図を示す。
【００２０】
発明を実施するための形態
図面に示されている、本発明による油圧式の車両ブレーキ装置１は、スリップ制御部（アンチロックブレーキシステムＡＢＳ；トラクションコントロールシステムＴＣＳ；エレクトロニック・ビークルダイナミクスコントロールＦＤＲ／スタビリティ・プログラムＥＳＰ）を有する。車両ブレーキ装置１は２つのブレーキ回路Ｉ，ＩＩを備えた２系統ブレーキ装置として構成されており、ブレーキ回路Ｉ，ＩＩはブレーキマスターシリンダ２に接続されている。各ブレーキ回路Ｉ，ＩＩは分離弁３を介してブレーキマスターシリンダ２に接続されている。分離弁３は無電流の基本位置において開かれている２ポート２位置方向制御電磁弁である。ブレーキマスターシリンダ２から車輪ブレーキ４へと通り抜け可能な逆止弁５が、分離弁３にそれぞれ１つずつ油圧的に並列に接続されている。各ブレーキ回路のＩ，ＩＩの分離弁３には、ブレーキ圧形成弁６を介して車輪ブレーキ４が接続されている。ブレーキ圧形成弁６は無電流の基本位置において開かれている２ポート２位置方向制御電磁弁である。ブレーキ圧形成弁６には、車輪ブレーキ４からブレーキマスターシリンダ２の方向へと通り抜け可能である逆止弁７が並列に接続されている。
【００２１】
各車輪ブレーキ４にはブレーキ圧減圧弁８が接続されており、それらのブレーキ圧減圧弁８は油圧ポンプ９の吸込み側に共通して接続されている。ブレーキ圧減圧弁８は無電流の基本位置において閉じられている２ポート２位置方向制御電磁弁である。油圧ポンプ９の圧力側はブレーキ圧形成弁６と分離弁３との間に接続されている。すなわち、油圧ポンプ９の圧力側はブレーキ圧形成弁６を介して車輪ブレーキ４と接続されており、かつ、分離弁３を介してブレーキマスターシリンダ２と接続されている。より良好な開ループ制御および閉ループ制御を行えるようにするために、ブレーキ圧形成弁６およびブレーキ圧減圧弁８は比例弁である。
【００２２】
２つのブレーキ回路Ｉ，ＩＩはそれぞれ１つの油圧ポンプ９を有する。これらの油圧ポンプ９を共通の１つの電気モータ１０によって駆動させることができる。油圧ポンプ９の吸込み側はブレーキ圧減圧弁８に接続されている。油圧ポンプ９の吸込み側には、スリップ制御中にブレーキ圧減圧弁８を開くことによって車輪ブレーキ４から流れ出るブレーキ流体を収容し、一時的に蓄積するための流体蓄積部１１が設けられている。
【００２３】
ブレーキ圧形成弁６およびブレーキ圧減圧弁８は車輪ブレーキ圧調節弁装置を形成する。これらの車輪ブレーキ圧調節弁装置を用いることにより、油圧ポンプ９の駆動時にはスリップ制御のためのブレーキ圧制御を車輪ごとに行うことができる。その種のスリップ制御はそれ自体公知であるので、ここでは説明しない。スリップ制御の際に分離弁３は閉じられる。すなわち、車両ブレーキ装置１は油圧的にブレーキマスターシリンダ２から分離される。
【００２４】
各ブレーキ回路Ｉ，ＩＩにおける始動弁２５によって、油圧ポンプ９の吸込み側をブレーキマスターシリンダ２と接続することができる。始動弁２５は無電流の基本位置において閉じられている２ポート２位置方向制御電磁弁である。始動弁２５が開かれると、油圧ポンプ９はブレーキ流体をブレーキマスターシリンダ２から直接的に吸込み、これによって、ブレーキマスターシリンダ２が操作されていない場合か、もしくは、車両ブレーキ装置１に圧力が加わっていない場合には、油圧ポンプ９を用いた高速なブレーキ圧形成が実現される。図示されている実施形態とは異なり、始動弁２５をブレーキマスターシリンダ２に接続する代わりに、ブレーキマスターシリンダ２に載置されたブレーキ流体容器２６に接続することもできる。これによって、ブレーキ流体容器２６と始動弁２５との間の流体抵抗としてのブレーキマスターシリンダ２は省略されるので、車両ブレーキ装置１に圧力が加わっていない場合にさらに高速に圧力が形成される。
【００２５】
車両ブレーキ装置１を装備している自動車は、１つまたは複数の車輪を駆動させるための１つまたは複数の電気駆動モータ１２を有する。図面には例示的に２つの電気駆動モータ１２が示されているが、これらの電気駆動モータ１２は１つの車両軸の２つの車輪、この実施例においては２つの前輪を駆動させる。共通の１つの電気駆動モータによって２つの車輪を駆動させることもできる。付加的に、図面には図示していない、自動車を駆動させるための内燃機関を設けることもできる。その種の自動車はハイブリッド車両と称される。１つ（または複数）の電気駆動モータ１２とは異なる電気機械１２がジェネレータモードにおいて、または他のやり方で車両または自動車の制動を実現する場合には、そのような電気機械１２を用いても本発明を実施することができる。例えば、車両の発電機のようなジェネレータを使用することができる。ここでは、１つ（または複数）の電気駆動モータ１２を用いる本発明の実施形態を説明する。
【００２６】
ブレーキマスターシリンダ２はブレーキブースタ１３、この実施例においては電気機械的なブレーキブースタ１３を有する。ブレーキブースタ１３は電気モータ１４を用いて増幅力を形成し、この増幅力は、ブレーキペダル１５を介して加えられる筋力と共にブレーキマスターシリンダ２を操作する。シンボリックに示されている電気モータ１４はブレーキブースタ１３に統合されている。電気モータ１４は回転モータでよく、その回転運動は伝動装置を介して減速され、また、ブレーキマスターシリンダ２の操作のための回転運動に変換される。電気リニアモータまたは電磁石を備えたブレーキブースタ１３の実施形態も考えられる。列記することは意図していない。ブレーキペダル１５を一般化させて筋力操作素子とみなすこともできる。
【００２７】
ブレーキブースタ１３および電気駆動モータ１２を含めた車両ブレーキ装置１の開ループ制御または閉ループ制御のために電子制御装置１６が設けられている。力センサ１７を用いることにより、ブレーキペダル１５に加えられるペダル力を測定することができ、また距離センサ１８を用いることにより、ブレーキペダル１５の位置を測定することができ、またブレーキペダル１５の速度または加速度も測定することができる。
【００２８】
ブレーキペダル１５が操作されると、走行状態が許容する限り、殊に車両速度が十分に高い限り、電気駆動モータ１２がジェネレータとして駆動される。形成された電流は図示していない蓄電池に蓄積される。距離センサ１８によって測定されるブレーキペダル１５の位置ないし距離がブレーキ作用に関する目標値を設定する。ブレーキペダル１５の位置によって設定されるブレーキ作用を達成するために電気駆動モータ１２のブレーキ作用が十分であるならば、油圧式の車両ブレーキ装置１は操作されない。すなわち、自動車の制動は専ら電気駆動モータ１２のジェネレータモードによって行われる。ブレーキペダル１５におけるペダル力はブレーキブースタ１３によって形成される。このブレーキブースタ１３は通常の操作方向に反する力（この力を本明細書においてはペダル力と称する）をブレーキペダル１５に加える。電気機械的なブレーキブースタ１３は、ブレーキペダル１５の位置に依存するペダル力が、ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２のブレーキ作用を用いることなく、専ら油圧式の車両ブレーキ装置１を用いて制動される際の力と同じであるように開ループ制御ないし閉ループ制御される。これによって、自動車の制動が油圧式の車両ブレーキ装置１によって行われずに、ジェネレータとして駆動される電気駆動モータ１２によって専ら行われていることに車両ドライバは気付かない。
【００２９】
ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２の考えられる最大限のブレーキ作用が過度に小さい場合、すなわち、ブレーキペダル１５の位置によって設定されるブレーキ作用が電気駆動モータ１２のジェネレータモードによって達成されない場合には、油圧式の車両ブレーキ装置１が付加的に操作される。このことは電気駆動モータ１２のジェネレータモードが所望されない走行状態にも当てはまる。その種の走行状態の例は、山道での運転開始の支援（外部エネルギのブレーキ操作による後向きの回転を回避するために）または走行ダイナミクス保護制御および横滑り保護制御である。車両ブレーキ装置１の操作は通常の場合、ブレーキブースタ１３の増幅力によって増幅された、ブレーキペダル１５を用いた筋力によって行われる。増幅力によってブレーキマスターシリンダ２の操作方向に反する筋力が高まるか、またはブレーキマスターシリンダ２の操作方向における増幅が行われる。車両ブレーキ装置の制動力は、ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２のブレーキ作用と合わせて、ブレーキペダル１５の位置によって設定されているブレーキ作用が生じるように閉ループ制御される。ブレーキブースタ１３の増幅率は、ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２のブレーキ作用を用いることなく、専ら油圧式の車両ブレーキ装置１を用いて制動される場合のように、ブレーキペダル１５において変化しない力／ストローク関係が生じるように低減ないし閉ループ制御される。電気駆動モータ１２がブレーキ作用を有していない場合、すなわちジェネレータモードが不可能な場合には、自動車は専ら油圧式の車両ブレーキ装置１によって制動される。
【００３０】
車輪ブレーキ４の制動力の閉ループ制御は、アンチロックブレーキシステムＡＢＳの場合のように、ブレーキ圧形成弁６およびブレーキ圧減圧弁８を用いて実現される。
【００３１】
ブレーキペダルの位置によって設定されるブレーキ作用を達成するには、ジェネレータモードにある電気駆動モータ１２のブレーキ作用が過度に小さい場合に、ブレーキ作用を高めるための本発明による他の実現手段は油圧式の車両ブレーキ装置１の外力操作である。このために分離弁３が閉じられ、また、電気モータ１０を用いて油圧ポンプ９が駆動されることによってブレーキ圧が形成され、ブレーキ圧形成弁６およびブレーキ圧減圧弁８を用いることにより、車輪ブレーキ４における車輪ブレーキ圧が個別に開ループ制御される。ジェネレータモードにある電気駆動モータを用いた制動に加えこの外力制動が行われる場合には、ブレーキブースタ１３を用いてペダル力を形成することができ、これによって、制動時に専ら油圧式の車両ブレーキ装置１を用いて形成される、ブレーキペダル１５における通常の力／ストローク関係が生じる。
【００３２】
図１ａに示されている変形形態においては、ブレーキ流体蓄積容器２６がブレーキマスターシリンダ２に載置されておらず、上方に配置されており、また対になっている別の分離弁２７を介してブレーキマスターシリンダ２と接続されている。各ブレーキ回路Ｉ，ＩＩに対して１つの別の分離弁２７が設けられている。別の分離弁２７は無電流の基本位置において開かれている２ポート２位置方向制御電磁弁として構成されている。図１ａにおけるブレーキマスターシリンダ２への車両ブレーキ装置１の接続は図１と同様に、すなわち分離弁３を介して行われている。ここでもまた始動弁２５が設けられており、それらの始動弁２５は油圧ポンプ９の吸込み側をブレーキマスターシリンダ２と接続するか、図示していない方式でブレーキ流体蓄積容器２６と直接的に接続する。分離弁２７を閉じることによって、ブレーキマスターシリンダ２を操作せずに、油圧ポンプ９を用いて圧力を形成することができる。電気駆動モータ１２のジェネレータモードによる制動から、ブレーキブースタ１３によるサポートのもとでの、ブレーキペダル１５の操作による制動へと移行する際に、ブレーキマスターシリンダ２において適時に圧力を形成することによって圧力の急激な変化を回避することができ、これによって車両ドライバのペダル操作感が改善される。
【００３３】
電気機械的なブレーキブースタ１３によって、例えば低圧ブレーキブースタよりも簡単に増幅率を開ループ制御または閉ループ制御することができるので、したがって電気機械的なブレーキブースタ１３が好まれる。電気機械的なブレーキブースタ１３のさらなる利点は、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用する力をブレーキペダル１５に加えることができることである。これはブレーキブースタ１３の負の増幅率と解することもできる。これによって、車両ブレーキ装置１に圧力が加えられていない場合には、ブレーキペダル１５において通常のペダル力を形成することができる。何故ならば、専ら電気駆動モータ１２のジェネレータモードによる制動が行われており、油圧式の車両ブレーキ装置１は操作されていないからである。通常のペダル力とは、専ら車両ブレーキ装置１を用いて制動される場合のブレーキペダル１５の力／ストローク関係を意味している。ブレーキマスターシリンダ２が作用することなく、油圧ポンプ９による圧力形成によって外力制動が行われる場合にも、ブレーキブースタ１３を用いてブレーキペダル１５における通常のペダル力を形成することができる。
【００３４】
図２には、電気機械的なブレーキブースタ１３の実施形態が簡略化されて概略的に示されている。ブレーキブースタ１３はピストンロッド１９を有し、このピストンロッド１９はブレーキペダル１５とヒンジ式に接続されており、また、このピストンロッド１９によって、ブレーキペダル１５に加えられた筋力をリアクションディスク２０を介して圧力ロッド２１に伝達することができる。圧力ロッド２１は通常の場合、ブレーキマスターシリンダ２のピストン、ここでは一次ピストンまたはロッドピストン２８に作用する。さらには、ブレーキブースタ１３は電気機械的なアクチュエータ２２を有し、このアクチュエータ２２によって、増幅力を同様にリアクションディスク２０を介して圧力ロッド２１に伝達することができる。増幅力はアクチュエータ２２によって形成される力である。電気モータ１４は力を形成するためのものとしてシンボリックに表されている。この電気モータ１４はリニアモータであってもよい。同様に、電磁石を用いて増幅力を形成することもできる（図示せず）。リアクションディスク２０はゴム弾性体であり、ピストンロッド１９からの筋力と、アクチュエータ２２によって形成される増幅力を圧力として圧力ロッド２１に伝達する。したがって、ブレーキブースタ１３からブレーキマスターシリンダ２への力の伝達をブレーキマスターシリンダ２の操作のみで実現することができる。
【００３５】
ブレーキブースタ１３のアクチュエータ２２を用いて、上述のように、操作方向とは反対方向に作用するペダル力をピストンロッド１９に加えられるようにするために、ブレーキブースタ１３は切り替え可能なクラッチ２３、例えば磁石クラッチを有する。図２に示されている実施形態においては、クラッチ２３を用いてアクチュエータ２２をピストンロッド１９と接続することができるので、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用する力、すなわち図２において右方向に作用する力をアクチュエータ２２からクラッチ２３を介して、ブレーキペダル１５とヒンジ式に接続されているピストンロッド１９に加えることができる。電気駆動モータ１２のジェネレータモードによる制動に起因して、車両ブレーキ装置１には圧力が加えられていない場合、したがってブレーキマスターシリンダ２にはブレーキペダル１５におけるペダル力が作用しない場合、クラッチ２３は、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用する上述のペダル力をアクチュエータ２２によって形成することができる。これによって、車両ブレーキ装置１に圧力が加えられていない場合に、ペダル距離に依存する通常の、もしくは慣例のペダル力を形成することができる。
【００３６】
図示していない実施形態においては、図２に示した配置構成とは異なり、クラッチ２３をアクチュエータ２２と圧力ロッド２１との間に設けることができる。この実施形態においては、操作方向とは反対方向に作用するペダル力が同様にアクチュエータ２２によって形成され、またリアクションディスク２０を介してピストンロッド１９に伝達される。
【００３７】
クラッチ２３は一般的に、このクラッチ２３が閉じられると、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用する、アクチュエータ２２からの力をピストンロッド１９に伝達することができる素子であると解される。この力を本明細書においてはペダル力と称する。ペダル力はブレーキブースタ１３の増幅力と同様にそのアクチュエータによって形成されるが、増幅力が作用する方向とは反対方向に作用する。有利には、クラッチ２３を用いて伝達できる力は制限されているので、ブレーキマスターシリンダ２の筋力操作はクラッチ２３が閉じられても可能であり、またアクチュエータ２２が遮断された際、またはアクチュエータ２２により形成される反対方向の力が作用する際にも可能である。
【００３８】
クラッチ２３を種々に構成することができる。一例として永久磁石と電磁石の組み合わせが挙げられる。別の実施形態として、クラッチ２３はマグネトレオロジ的な減衰器でよい。この実施形態においては、減衰器はピストン−シリンダのユニットから成るものであり、このユニットの一方のコンポーネントはアクチュエータ２２と接続されており、他方のコンポーネントは例えばピストンロッド１９と接続されている。ピストンによって隔てられている、シリンダの２つの室は接続部を有し、付加的に流体の粘性、したがって減衰器の減衰特性を電気的な駆動制御によって調整することができる。
【００３９】
別の実施形態においては、付加的に、シリンダの２つの室の間の接続部を制御可能な弁として構成することができ、この弁を用いて減衰を（ロックされるまで）調整することができる。別の実施形態においては、クラッチ２３が同様にピストン−シリンダのユニットと電気的に駆動制御可能な弁とを有しているが、もっともシリンダは１つの作業室しか有していない。流体としてブレーキ流体蓄積容器からのブレーキ流体を使用することができる。
【００４０】
電気的に駆動制御可能な弁は切り替え位置に応じて、体積がブレーキ流体蓄積容器と交換され、結合が生じないようにするか、体積をピストン−シリンダのユニットの作業室に閉じ込め、したがって結合を生じさせる。もちろん、クラッチ２３の別の実施形態も考えられる。
【００４１】
開ループ制御ないし閉ループ制御のために、ブレーキブースタ１３は力センサ１７および距離センサ１８の他に位置センサ２４を有し、この位置センサ２４を用いてアクチュエータ２２に対するピストンロッド１９の移動を測定することができる。ピストンロッド１９がアクチュエータ２２に対して移動した際でもクラッチ２３を入れることができるようにクラッチ２３は構成されている。
【００４２】
ブレーキブースタ１３はブレーキペダル１５が操作されなければ、圧力ロッド２１とブレーキマスターシリンダ２の一次またはロッドピストン２８との間に間隔を有する。この間隔はアクチュエータ２２とリアクションディスク２０との間にも存在していてもよい。間隔は、ロッドピストン２８がスライドすることなくブレーキペダル１５を移動させることができる空ストロークΔｓを形成する。これによって、ブレーキペダル１５はブレーキマスターシリンダ２を操作せずに移動することができる。クラッチ２３が閉じられると、ブレーキマスターシリンダ２、したがって車両ブレーキ装置１が操作されることなく、前述のように、ブレーキマスターシリンダ２の操作方向とは反対方向に作用するペダル力をアクチュエータ２２によってブレーキペダル１５に加えることができる。これによって、自動車が電気駆動モータ１２のジェネレータモードによって制動される場合には、ブレーキペダル１５における通常の力／ストローク関係を上述したやり方で調整することができる。有利には、空ストロークΔｓを克服する直前、すなわちブレーキブースタ１３の圧力ロッド２１がブレーキマスターシリンダ２のロッドピストン２８に届く前に、油圧ポンプ９を用いて油圧式の圧力がブレーキマスターシリンダ２内に形成される。このためにブレーキ流体蓄積容器２６とブレーキマスターシリンダ２との間の分離弁２７は閉じられる。形成すべき圧力は空ストロークΔｓが無いときに支配的に生じるであろう圧力に相当する。これによって、車両ドライバは電気駆動モータ１２のジェネレータモードによる制動から車両ブレーキ装置１を用いた制動への移行に気付くことはない。
【００４３】
空ストロークΔｓを遮断できるようにするために、ブレーキブースタ１３は別の切り替え可能なクラッチ２９を有する。この別の切り替え可能なクラッチ２９を用いることにより、ブレーキブースタ１３の圧力ロッド２１をブレーキマスターシリンダ２の一次またはロッドピストン２８と接続することができる。クラッチ２９が閉じられると、ブレーキマスターシリンダ２の一次またはロッドピストン２８はブレーキブースタ１３の圧力ロッド２１と固く接続されており、また空ストロークΔｓが無くともブレーキブースタ２によってスライドされる。これによって、事前に空ストロークΔｓを克服する必要なく、車両ブレーキ装置１における油圧式の圧力形成が実現される。別のクラッチ２９は、アクチュエータ２２をピストンロッド１９と接続させることができるクラッチ２３と同様に磁石クラッチでよい。同様に別のクラッチ２９は、ブレーキブースタ１３の圧力ロッド２１からの力をブレーキマスターシリンダ２の一次またはロッドピストン２８へと伝達することができる素子と解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の制動のためにジェネレータとして駆動可能な電気機械（１２）を有する自動車における、筋力操作素子（１５）を介して筋力によって操作可能であり、かつ、車輪ブレーキ（４）と接続されているブレーキマスターシリンダ（２）と、制御可能なブレーキブースタ（１３）とを有する油圧式の車両ブレーキ装置（１）のブレーキ操作を制御するための方法において、
ジェネレータ（１２）としての前記電気機械を用いた前記自動車の制動時に、前記ブレーキブースタ（１３）は、車両ドライバによって前記筋力操作素子（１５）に加えられる筋力とは反対方向に作用するペダル力を前記筋力操作素子（１５）に加えることを特徴とする、油圧式の車両ブレーキ装置（１）のブレーキ操作を制御する方法。
【請求項２】
前記電気機械は電気駆動モータ（１２）である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ブレーキブースタ（１３）は、ジェネレータとしての前記電気機械（１２）を用いた前記自動車の制動時に、専ら前記油圧式の車両ブレーキ装置（１）を用いる制動時の力／ストローク関係に対応する力／ストローク関係を前記筋力操作素子（１５）において形成する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記車両ブレーキ装置（１）は、前記筋力操作素子（１５）と前記ブレーキマスターシリンダ（２）のピストン（２８）との間に空ストローク（Δｓ）を有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ブレーキマスターシリンダ（２）における前記空ストローク（Δｓ）を克服する直前に油圧を形成する、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記空ストローク（Δｓ）は遮断可能である、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記車両ブレーキ装置（１）は電気機械的なブレーキブースタ（１３）を有する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ジェネレータモードにある前記電気機械（１２）のブレーキ作用が過度に小さい場合には、外力を用いて前記油圧式の車両ブレーキ装置（１）を操作する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記電気機械（１２）のジェネレータモードが所望されない場合には、外力を用いて前記油圧式の車両ブレーキ装置（１）を操作する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
ジェネレータモードにある前記電気機械（１２）のブレーキ作用が過度に小さい場合には、筋力を用いて、また必要に応じて付加的に、前記ブレーキブースタ（１３）の増幅力を用いて前記ブレーキマスターシリンダ（２）を操作する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記車両ブレーキ装置（１）は、ブレーキ流体蓄積容器（２６）と、該ブレーキ流体蓄積容器（２６）と前記ブレーキマスターシリンダ（２）との間に配置されている分離弁（２７）とを有する、請求項１記載の方法。
【請求項１】
自動車の制動のためにジェネレータとして駆動可能な電気機械（１２）を有する自動車における、筋力操作素子（１５）を介して筋力によって操作可能であり、かつ、車輪ブレーキ（４）と接続されているブレーキマスターシリンダ（２）と、制御可能なブレーキブースタ（１３）とを有する油圧式の車両ブレーキ装置（１）のブレーキ操作を制御するための方法において、
ジェネレータ（１２）としての前記電気機械を用いた前記自動車の制動時に、前記ブレーキブースタ（１３）は、車両ドライバによって前記筋力操作素子（１５）に加えられる筋力とは反対方向に作用するペダル力を前記筋力操作素子（１５）に加えることを特徴とする、油圧式の車両ブレーキ装置（１）のブレーキ操作を制御する方法。
【請求項２】
前記電気機械は電気駆動モータ（１２）である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ブレーキブースタ（１３）は、ジェネレータとしての前記電気機械（１２）を用いた前記自動車の制動時に、専ら前記油圧式の車両ブレーキ装置（１）を用いる制動時の力／ストローク関係に対応する力／ストローク関係を前記筋力操作素子（１５）において形成する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記車両ブレーキ装置（１）は、前記筋力操作素子（１５）と前記ブレーキマスターシリンダ（２）のピストン（２８）との間に空ストローク（Δｓ）を有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ブレーキマスターシリンダ（２）における前記空ストローク（Δｓ）を克服する直前に油圧を形成する、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記空ストローク（Δｓ）は遮断可能である、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記車両ブレーキ装置（１）は電気機械的なブレーキブースタ（１３）を有する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ジェネレータモードにある前記電気機械（１２）のブレーキ作用が過度に小さい場合には、外力を用いて前記油圧式の車両ブレーキ装置（１）を操作する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記電気機械（１２）のジェネレータモードが所望されない場合には、外力を用いて前記油圧式の車両ブレーキ装置（１）を操作する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
ジェネレータモードにある前記電気機械（１２）のブレーキ作用が過度に小さい場合には、筋力を用いて、また必要に応じて付加的に、前記ブレーキブースタ（１３）の増幅力を用いて前記ブレーキマスターシリンダ（２）を操作する、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記車両ブレーキ装置（１）は、ブレーキ流体蓄積容器（２６）と、該ブレーキ流体蓄積容器（２６）と前記ブレーキマスターシリンダ（２）との間に配置されている分離弁（２７）とを有する、請求項１記載の方法。
【図１】
【図１ａ】
【図２】
【図１ａ】
【図２】
【公表番号】特表２０１２−５１２７７７（Ｐ２０１２−５１２７７７Ａ）
【公表日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４１２５８（Ｐ２０１１−５４１２５８）
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６４９６４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６９６７９
【国際公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１１日（２００９．１１．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０６４９６４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０６９６７９
【国際公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（３９００２３７１１）ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング (2,908)
【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ
【住所又は居所原語表記】Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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