ブレーキ制御装置
【課題】車両の燃費性能を向上させる。
【解決手段】ブレーキ制御装置は、電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットと、運転者のブレーキ操作に応じて演算される要求制動力が満たされるように回生ブレーキユニット及び液圧ブレーキユニットを制御する制御部と、を備える。制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させる制御状態から液圧制動力のみで要求制動力を発生させる制御状態へと移行するに際して、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる。
【解決手段】ブレーキ制御装置は、電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットと、運転者のブレーキ操作に応じて演算される要求制動力が満たされるように回生ブレーキユニット及び液圧ブレーキユニットを制御する制御部と、を備える。制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させる制御状態から液圧制動力のみで要求制動力を発生させる制御状態へと移行するに際して、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に設けられた複数の車輪に制動力を付与する車両制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の運転状態や走行状態に応じて決まる目標制動トルクを回生制動及び液圧制動の協働により実現するブレーキ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。回生制動トルクと液圧制動トルクとの和である総制動トルクが運転者の要求する要求制動トルクとなるように回生協調制御が実行される。このブレーキ装置においては、回生制動により回生エネルギーを吸収して車両の燃費性能の向上に役立てることが可能となる。
【特許文献１】特開２００６−１２３８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで原理的に回生制動力は、車両が走行しているときには利用可能であるが、車両が停車しているときには利用できない。このため、回生協調制御実行中に車両が停車するときには、回生制動と液圧制動とを併用して車両を制動する状態から液圧制動力を増加させて液圧制動のみにより車両を制動する状態へと移行することになる。この場合、安定的なブレーキフィーリングを保ちながら移行することや、車両の燃費をできるだけ向上させるように制動力を制御することなどが望まれる。
【０００４】
そこで、本発明は、特に、更なる車両の燃費性能の向上に寄与するブレーキ制御技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキ制御装置は、電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットと、運転者のブレーキ操作に応じて演算される要求制動力が満たされるように回生ブレーキユニット及び液圧ブレーキユニットを制御する制御部と、を備える。制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させる制御状態から液圧制動力のみで要求制動力を発生させる制御状態へと移行するに際して、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる。
【０００６】
この態様によれば、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させるため、回生制動力を液圧制動力の増加よりも緩やかに減少させることが可能となる。このため、回生制動をより有効に活用して回生エネルギーを多く吸収し、車両の燃費向上が達せられる。また、要求制動力を超える制動力を発生させるようにしているため、移行の際にも制動力が不足することなく充分に生じさせることができる。
【０００７】
制御部は、車両が第１の車速まで減速されたときに液圧制動力を要求制動力に向けて増加させ始め、第１の車速よりも遅い第２の車速まで減速されたときに回生制動力を減少させ始めてもよい。この態様によれば液圧制動力の増加開始に遅れて回生制動力の減少が開始される。回生制動力の減少を遅らせることにより、回生制動力をより有効に活用することができる。
【０００８】
制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる第１移行モードと、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる第２移行モードと、を選択可能であってもよい。この態様によれば、例えば運転者の指令など状況に応じて第１移行モードと第２移行モードとが選択的に実行される。第１移行モードによれば燃費の向上が優先され、第２移行モードによればブレーキフィーリングの安定化が優先される。このような選択を可能とすることにより、異なる観点への対応の両立を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両の燃費性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置が適用された車両を示す概略構成図である。同図に示される車両１は、いわゆるハイブリッド車両として構成されており、エンジン２と、エンジン２の出力軸であるクランクシャフトに接続された３軸式の動力分割機構３と、動力分割機構３に接続された発電可能なモータジェネレータ４と、変速機５を介して動力分割機構３に接続された電動モータ６と、車両１の駆動系全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」といい、電子制御ユニットは、すべて「ＥＣＵ」と称する。）７とを備える。変速機５には、ドライブシャフト８を介して車両１の駆動輪たる右前輪９ＦＲおよび左前輪９ＦＬが連結される。
【００１２】
エンジン２は、例えばガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を用いて運転される内燃機関であり、エンジンＥＣＵ１３により制御される。エンジンＥＣＵ１３は、ハイブリッドＥＣＵ７と通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号や、エンジン２の作動状態を検出する各種センサからの信号に基づいてエンジン２の燃料噴射制御や点火制御、吸気制御等を実行する。また、エンジンＥＣＵ１３は、必要に応じてエンジン２の作動状態に関する情報をハイブリッドＥＣＵ７に与える。
【００１３】
動力分割機構３は、変速機５を介して電動モータ６の出力を左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬに伝達する役割と、エンジン２の出力をモータジェネレータ４と変速機５とに振り分ける役割と、電動モータ６やエンジン２の回転速度を減速あるいは増速する役割とを果たす。モータジェネレータ４と電動モータ６とは、それぞれインバータを含む電力変換装置１１を介してバッテリ１２に接続されており、電力変換装置１１には、モータＥＣＵ１４が接続されている。バッテリ１２としては、例えばニッケル水素蓄電池などの蓄電池を用いることができる。モータＥＣＵ１４も、ハイブリッドＥＣＵ７と通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号等に基づいて電力変換装置１１を介してモータジェネレータ４および電動モータ６を制御する。なお、上述のハイブリッドＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ１３、モータＥＣＵ１４は、何れもＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。
【００１４】
ハイブリッドＥＣＵ７やモータＥＣＵ１４による制御のもと、電力変換装置１１を介してバッテリ１２から電力を電動モータ６に供給することにより、電動モータ６の出力により左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬを駆動することができる。また、エンジン効率のよい運転領域では、車両１はエンジン２によって駆動される。この際、動力分割機構３を介してエンジン２の出力の一部をモータジェネレータ４に伝えることにより、モータジェネレータ４が発生する電力を用いて、電動モータ６を駆動したり、電力変換装置１１を介してバッテリ１２を充電したりすることが可能となる。
【００１５】
また、車両１を制動する際には、ハイブリッドＥＣＵ７やモータＥＣＵ１４による制御のもと、前輪９ＦＲ，９ＦＬから伝わる動力によって電動モータ６が回転させられ、電動モータ６が発電機として作動させられる。すなわち、電動モータ６、電力変換装置１１、ハイブリッドＥＣＵ７およびモータＥＣＵ１４等は、車両１の運動エネルギを電気エネルギに回生することによって左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬに制動力を付与する回生ブレーキユニット１０として機能する。
【００１６】
車両１は、このような回生ブレーキユニット１０に加えて液圧ブレーキユニット２０を備える。液圧ブレーキユニット２０は、動力液圧源３０と液圧アクチュエータ４０等とを含んで構成される。動力液圧源３０は、作動液を蓄圧するアキュムレータ、蓄圧用のポンプ及びモータ等を含み、液圧アクチュエータ４０に加圧された作動液を供給する。液圧アクチュエータ４０は、動力液圧源３０から供給された作動液の液圧を目標液圧に追従するよう制御するための制御弁や、動力液圧源３０とマスタシリンダ（図示せず）とを液圧源として切り替えるための制御弁、作動液圧を測定するための圧力センサなどを含む。
【００１７】
液圧アクチュエータ４０は、左右の前輪に対応して設けられたディスクブレーキユニット２１ＦＲ、２１ＦＬ、及び左右の後輪（図示省略）に対応して設けられたディスクブレーキユニットに接続されている。ディスクブレーキユニット２１に液圧アクチュエータ４０から作動液が供給されると、車輪と共に回転するブレーキディスクにブレーキパッドが押し付けられ、摩擦による制動力が各車輪に付与される。この制動力を以下では適宜、液圧制動力と称する。
【００１８】
液圧ブレーキユニット２０において、動力液圧源３０および液圧アクチュエータ４０は、ブレーキＥＣＵ７０により制御される。ブレーキＥＣＵ７０は、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。そして、ブレーキＥＣＵ７０は、上位のハイブリッドＥＣＵ７などと通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号や、各種センサからの信号に基づいて動力液圧源３０や液圧アクチュエータ４０を制御する。
【００１９】
また、車両１には車両の走行速度を検出するための車速センサ７５が設けられている。車速センサ７５は、車両の走行速度を検出してハイブリッドＥＣＵ７やブレーキＥＣＵ７０などに与える。車速センサ７５の検出値は、所定時間おきにハイブリッドＥＣＵ７及びブレーキＥＣＵ７０等に与えられる。車速センサ７５としては、典型的には各車輪に対応して設けられている車輪速度センサなどを用いることができる。
【００２０】
本実施形態においては、回生ブレーキユニット１０と液圧ブレーキユニット２０とを協調させて制御する回生協調制御が実行され車両１が制動される。本実施形態における車両１は、回生協調制御を実行することにより回生制動力と液圧制動力とを併用して所望の制動力を発生させることができる。本実施形態において制御部は、ハイブリッドＥＣＵ７、ブレーキＥＣＵ７０、モータＥＣＵ１４等を含んで構成される。
【００２１】
制動要求を受けて回生協調制御が開始される。制動要求は、例えば運転者がブレーキペダルを操作した場合など、車両に制動力を付与すべきときに生起される。制動要求を受けてブレーキＥＣＵ７０はまず要求されている制動力の大きさを演算する。要求制動力は、例えば、ブレーキペダルのストロークやマスタシリンダ圧などに代表される運転者のブレーキ操作量を示す量に基づいて演算される。また、ブレーキＥＣＵ７０は、ハイブリッドＥＣＵ７から、電動モータ６の回転数等に基づいて決まる回生制動力の上限値である発電側上限値と、バッテリ１２の充電容量等に基づいて決まる上限値である蓄電側上限値との供給を受ける。ブレーキＥＣＵ７０は、これらの発電側上限値、蓄電側上限値、及び要求制動力のうちの最小値を要求回生制動力として決定しハイブリッドＥＣＵ７に送信する。
【００２２】
ハイブリッドＥＣＵ７は、要求回生制動力をモータＥＣＵ１４に出力する。モータＥＣＵ１４は、電動モータ６によって左右の前輪９ＦＲ、９ＦＬに付与される制動力が要求回生制動力となるように電力変換装置１１に制御指令を出力する。電力変換装置１１は、モータ１４からの指令に基づいて電動モータ６を制御する。これにより車両１の運動エネルギーは電気エネルギーに変換されて、電動モータ６から電力変換装置１１を介してバッテリ１２に蓄積される。蓄積されたエネルギーは以降の車輪の駆動等に用いられ、車両の燃費向上に寄与することとなる。
【００２３】
モータＥＣＵ１４は、電動モータ６の回転数などの回生ブレーキユニット１０の実際の作動状態を示す情報を取得してハイブリッドＥＣＵ７に送信する。ハイブリッドＥＣＵ７は、回生ブレーキユニット１０の実際の作動状態に基づいて車輪に実際に付与されている実回生制動力を演算し、実回生制動力をブレーキＥＣＵ７０に送信する。
【００２４】
ブレーキＥＣＵ７０は、要求制動力から実回生制動力を減じることにより、発生させるべき要求液圧制動力を演算する。更にブレーキＥＣＵ７０は、要求液圧制動力に基づいてディスクブレーキユニット２１における作動液の目標液圧を演算する。ブレーキＥＣＵ７０は、作動液圧が目標液圧となるように液圧ブレーキユニット２０を制御する。これにより各車輪に液圧制動力が付与される。
【００２５】
このようにして回生協調制御が実行される。要するに、制御部が運転者のブレーキ操作に応じて要求制動力を演算し、要求制動力が満たされるように要求回生制動力及び要求液圧制動力を演算する。制御部は、実際の回生制動力及び液圧制動力がそれぞれ要求回生制動力及び要求液圧制動力となるように回生ブレーキユニット１０及び液圧ブレーキユニット２０を制御する。
【００２６】
本実施形態に係る回生協調制御においては車両の燃費向上の観点から回生制動力が優先的に用いられる。液圧制動力は、回生制動力が要求制動力に満たない場合に補完的に用いられる。つまり、回生協調制御においては回生制動力と液圧制動力の双方を同時に発生させることは必須ではなく、回生制動力によって要求制動力が満たされる場合には液圧制動力を発生させる必要はない。なお、ブレーキフィーリングの改良など他の観点から、回生制動力と液圧制動力との配分を本実施形態とは異ならせて、例えば液圧制動力を優先的に用いることももちろん可能である。
【００２７】
ところで、回生制動力は原理的に車両の走行中にのみ発生させることが可能であり、車両が停車しているときにはゼロとなる。このため、回生協調制御実行中に車両が停車するときには、回生制動力と液圧制動力とを併用して要求制動力を発生させる制御状態から液圧制動力を増加させて液圧制動力のみにより要求制動力を発生させる制御状態へと移行することになる。すなわち、車両の停車に際して、回生制動力から液圧制動力への「すり替え」を行う必要がある。
【００２８】
すり替え制御の方式としては例えば、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させるようにしながら液圧制動力を要求制動力に向けて増加させるとともに回生制動力を減少させていくというものが考えられる。この場合、制御部は、所定の車速にまで車両が減速されたときにすり替え制御を開始する。この所定の車速を下回って更に車速が低下するにつれて、制御部は、要求液圧制動力を要求制動力に達するように漸増させるとともに要求回生制動力をゼロに向けて漸減させる。制御部は要求回生制動力及び要求液圧制動力の合計が要求制動力に一致するように設定する。制御部は、実際の回生制動力及び液圧制動力がそれぞれ要求回生制動力及び要求液圧制動力となるように回生ブレーキユニット１０及び液圧ブレーキユニット２０を制御する。すなわち制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる。
【００２９】
この方式における車速と制動力の時間変化の一例を図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るブレーキ制御装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。図２の上部に車速を示し、中部に要求制動力及び回生制動力を示し、下部に液圧制動力を示す。上述のように要求制動力と回生制動力との差が液圧制動力に相当するが、理解を容易にするために図２の下部に液圧制動力を示す。
【００３０】
回生制動力は、一定の回生エネルギー吸収率のもとで車速の減少につれて単調に増加する。回生エネルギー吸収率が一定であるときの回生制動力と車速との関係を示す曲線は等エネルギーカーブと称される。言い換えれば、回生制動力は車速の減少につれて等エネルギーカーブに沿って増加する。ここで、回生エネルギー吸収率とは、電動機の回生制御により得られる単位時間あたりの電気エネルギーをいう。回生エネルギー吸収率が一定であるということは、つまり、回生制動による車両の運動エネルギーの減少率が一定であるということである。運動エネルギーの減少率が一定であれば、車速が大きいほど車両減速度は小さくなる。逆に車速が小さいほど車両減速度は大きくなる。すなわち、車速が大きいほど回生制動力は小さく、車速が小さいほど回生制動力は大きくなると言える。
【００３１】
そして車輌の走行速度が所定の車速Ｖ１にまで減速されると、すり替え制御が開始される。すり替え制御により、回生制動力は車速の減少とともに減少するよう制御される。すり替え制御が開始される所定の車速Ｖ１を、以下では適宜、すり替え車速Ｖ１と呼ぶ。
【００３２】
よって、回生制動力は、図２において領域ａに示されるように車速の減少につれて等エネルギーカーブに沿って単調に増加して所定の最大値に達する。そして、更に車速が減少するとともに図２の領域ｂに示されるようにすり替え制御により回生制動力は減少していく。このように、回生制動力は理想的には１回の制動中に１つの山を描くように制御される。
【００３３】
一方、要求制動力は、制動要求を契機として運転者のブレーキ操作量に応じた値へと増加し（図２の領域ｃ）、運転者のブレーキ操作が解除されるまで維持される（図２の領域ｄ）。このため、液圧制動力は次のように増減される。
【００３４】
まず、要求制動力が増加しているときには車速の減少とともに回生制動力もともに増加するため、液圧制動力も増加することとなる（図２の領域ｅ）。要求制動力がブレーキ操作に応じた値に達してからは回生制動力は最大値に向けて増加し続けるため、液圧制動力は減少に転じる（図２の領域ｆ）。車速がすり替え車速Ｖ１に減速されてすり替え制御が開始されると液圧制動力は要求制動力に向けて増加を開始する。要求制動力に達すると液圧制動力はその値に維持される（図２の領域ｇ）。そして、ブレーキ操作の解除による要求制動力の減少とともに液圧制動力も減少する。
【００３５】
ここで、すり替え車速Ｖ１は、例えば次のように定めることができる。まず、上限値まで発生している回生制動力を液圧制動力により置き換えるのに必要とされる作動液圧を求める。そしてこの作動液圧まで増圧するのに必要とされる時間を液圧ブレーキユニット２０における制御応答性に基づいて算出する。この時間が、すり替え制御の開始から完了までの所要時間に相当する。
【００３６】
次いで、この所要時間が経過するまでに最大の車両減速度で減速したときの車速の減少量を算出する。この車速の減少量は、想定される最大車両減速度での制動中に最大回生制動力が生じているという状態ですり替え制御を開始した場合におけるすり替え制御の開始時点での車速と完了時点での車速との差に相当する。よって、この車速の減少量をすり替え車速Ｖ１として設定すれば、理想的には車両が停車するまでにすり替え制御を完了させることができる。なお、車速センサ７５の測定誤差、つまり車両の停止判定の誤差を考慮して、すり替え車速を理想的な値よりも高速側に設定してもよい。
【００３７】
上述のすり替え制御においては、回生制動力の減少と液圧制動力の増加とを同期させることにより、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させながらすり替え制御を実行することができる。すり替え制御の開始前から完了後まで実際に生じる制動力を要求制動力に合わせることができるので、安定的なブレーキフィーリングを実現するという点で好ましい。以下では適宜このすり替え制御を、ブレーキフィーリング優先すり替え制御と呼ぶ。
【００３８】
ところで、安定的なブレーキフィーリングを実現することよりも車両の燃費を向上させることを優先させることが好ましい場合もある。車両の燃費を向上させるためには、回生制動力をできるだけ多く活用するようにすればよい。それには例えば液圧制動力の応答性を改善することによりすり替え車速Ｖ１をできるだけ低速側に設定するということが１つの方法として考えられる。しかし、制動力応答性の改善はブレーキ制御装置のコスト増を招くおそれもある。
【００３９】
そこで、本実施形態においては、制御部は、ブレーキフィーリング優先すり替え制御に加えて、以下に説明する燃費優先すり替え制御も実行可能である。制御部は、ブレーキフィーリング優先すり替え制御または燃費優先すり替え制御のいずれかを選択して実行する。なお、制御部は、ブレーキフィーリング優先すり替え制御に代えて、燃費優先すり替え制御のみを実行するようにしてもよい。本実施形態においては、燃費優先すり替え制御が第１移行モードに相当し、ブレーキフィーリング優先すり替え制御が第２移行モードに相当する。
【００４０】
制御部は、例えば運転者からの指令に応じてブレーキフィーリング優先すり替え制御または燃費優先すり替え制御のいずれかを選択して実行するようにしてもよい。いずれのすり替え制御を実行すべきかを運転者が指令するためのスイッチ等の入力手段を設けてもよい。入力手段への操作に応じた出力が制御部へと送信され、制御部は当該出力に応じたすり替え制御を実行するようにしてもよい。
【００４１】
燃費優先すり替え制御においては、制御部は液圧制動力の増加よりも回生制動力の減少を遅らせるように液圧ブレーキユニット及び回生ブレーキユニットを制御する。燃費優先すり替え制御は、液圧制動力の増加のタイミングと回生制動力の減少のタイミングとをずらすという点において、両者を同期させるブレーキフィーリング優先すり替え制御とは異なる。
【００４２】
そのために制御部は、要求回生制動力及び要求液圧制動力の合計が要求制動力を超えることを許容する。制御部は、要求液圧制動力を要求制動力に達するように漸増させるとともに、要求回生制動力を要求液圧制動力よりも遅れて漸減させる。制御部は、実際の回生制動力及び液圧制動力がそれぞれ要求回生制動力及び要求液圧制動力となるように回生ブレーキユニット１０及び液圧ブレーキユニット２０を制御する。このようにして制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる。本実施形態においては、制御部は、車両が第１すり替え車速Ｖ１まで減速されたときに液圧制動力を要求制動力に向けて増加させ始め、第１すり替え車速Ｖ１よりも遅い第２すり替え車速Ｖ２（図３参照）まで減速されたときに回生制動力を減少させる。
【００４３】
図３は、本実施形態に係るブレーキ制御装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。図３には特に燃費優先すり替え制御の際の車速と制動力の時間変化を示す。図２と同様に、図３の上部に車速を示し、中部に要求制動力及び回生制動力を示し、下部に液圧制動力を示す。図３の中部に実線で示される回生制動力は、燃費優先すり替え制御における回生制動力であり、破線で図中の点Ａ及び点Ｂを結ぶ線分は、図２に示されるブレーキフィーリング優先すり替え制御における回生制動力を比較のために示すものである。
【００４４】
図３に示される本実施形態に係る燃費優先すり替え制御を実行する場合においても車速が第１すり替え車速Ｖ１にまで減速されるまでは、制御部は液圧制動力及び回生制動力を図２と同様に変化させる。すなわち、制御部は、要求制動力に一致させるべく回生制動力を優先的に発生させるとともに液圧制動力を補完的に発生させる。
【００４５】
制御部は、車速が第１すり替え車速Ｖ１まで減速された時点から液圧制動力が要求制動力に達した時点までの液圧制動力の平均増加率よりも、車速が第１すり替え車速Ｖ１まで減速された時点から回生制動力がゼロとされた時点までの回生制動力の平均減少率のほうが小さくなるように液圧制動力及び回生制動力を制御する。図３において、液圧制動力の平均増加率は点Ｄ及び点Ｅを結ぶ線分の傾き、あるいは点Ａ及び点Ｂを結ぶ線分の傾きの絶対値として示される。回生制動力の平均減少率は点Ａ及び点Ｃを結ぶ線分の傾きとして示される。制御部は、要求液圧制動力を要求制動力に達するように漸増させるとともに、要求回生制動力を要求液圧制動力よりも平均的に緩やかに漸減させるともいえる。なお、ブレーキフィーリング優先すり替え制御においては、液圧制動力の平均増加率と回生制動力の平均減少率とを等しくするように制御しているといえる。
【００４６】
本実施形態においては、車速が第１すり替え車速Ｖ１まで減速されたときに、制御部は、回生制動力に関しては第１すり替え車速Ｖ１に達したときの値、つまり当該制動中における回生制動力の最大値にそのまま維持する一方、液圧制動力に関しては要求制動力に向けて増加させ始める。そして車速が第１すり替え車速Ｖ１よりも小さい第２すり替え車速Ｖ２にまで減速されたときに、制御部は、回生制動力を減少させ始める。制御部は、回生制動力がゼロに達するまでに液圧制動力を要求制動力まで増加させる。時間の経過とともに見れば、液圧制動力の増加開始、回生制動力の減少開始、液圧制動力の増加完了、回生制動力の減少完了の順に起こるようになっている。液圧制動力の増加に遅れて回生制動力が減少していると言える。
【００４７】
斯かる制御のために、ハイブリッドＥＣＵ７は、車速が第１すり替え車速Ｖ１にまで減速された時点以降、モータＥＣＵ１４に出力すべき回生制動力の要求値とブレーキＥＣＵ７０に出力すべき回生制動力の実際の発生値とを異ならせる。具体的にはハイブリッドＥＣＵ７は、ブレーキＥＣＵ７０に出力する回生制動力値を超える値を要求回生制動力としてモータＥＣＵ１４に出力する。言い換えれば、ハイブリッドＥＣＵ７は、モータＥＣＵ１４から取得される実際の回生制動力の発生値よりも小さい値をブレーキＥＣＵ７０に回生制動力値として出力する。
【００４８】
車速が第１すり替え車速Ｖ１に達してから第２すり替え車速Ｖ２にまで減速されるまでの間は、ハイブリッドＥＣＵ７はモータＥＣＵ１４に出力する回生制動力の要求値を、第１すり替え車速Ｖ１に達したときの回生制動力の値に維持する。第２すり替え車速Ｖ２にまで減速された後は、ハイブリッドＥＣＵ７は、モータＥＣＵ１４に出力する回生制動力の要求値を適宜減少させていく。回生制動力の減少率は、車両が停止するまでに回生制動力がゼロとなるように適宜定める。
【００４９】
モータＥＣＵ１４は、ブレーキＥＣＵ７０に出力される値よりも割り増しされた回生制動力の要求値を受けて、当該要求値に応じた回生制動力を発生させるべく回生ブレーキユニット１０を制御する。一方、ブレーキＥＣＵ７０は、回生制動力を補完して要求制動力を満たすのに必要とされる液圧制動力を超える液圧制動力を発生させることになる。
【００５０】
よって、燃費優先すり替え制御においては、車速が第１すり替え車速Ｖ１に減速されてから回生制動力がゼロとなるまでの間、液圧制動力と回生制動力との合計が要求制動力を超えることになる。このため、燃費優先すり替え制御においてはブレーキフィーリング優先すり替え制御が実行されたときとは異なるブレーキフィーリングが運転者に体感される。
【００５１】
また、ハイブリッドＥＣＵ７は、ブレーキＥＣＵ７０に出力する回生制動力値として、ブレーキフィーリング優先すり替え制御のもとで実際に発生させるであろう回生制動力値を用いる。ブレーキＥＣＵ７０は、ハイブリッドＥＣＵ７から送信された回生制動力の値を要求制動力から減じた値を液圧制動力として発生させるように液圧ブレーキユニット２０を制御する。これにより、ブレーキフィーリング優先すり替え制御と燃費優先すり替え制御とで液圧制動力は同じように増加される。このようにすればブレーキフィーリング優先すり替え制御と燃費優先すり替え制御とで共通の設定で液圧制動力が制御されることとなるから、制御上の設定を簡易にすることができる。
【００５２】
燃費優先すり替え制御における第１すり替え車速Ｖ１は、ブレーキフィーリング優先すり替え制御におけるすり替え車速Ｖ１と同じに設定される。ブレーキフィーリング優先すり替え制御におけるすり替え車速Ｖ１は上述のように液圧制動力の応答性を考慮して設定されており、燃費優先すり替え制御においても同様のすり替え車速Ｖ１を採用してもよい。また、第２すり替え車速Ｖ２に関しては、許容できるブレーキフィーリングの変化量や、回生制動力を減少させる際の制御応答性、車両の停車判定精度などに基づいて適宜定めることができる。燃費向上の観点からは、第２すり替え車速Ｖ２を低速側に設定することが好ましい。
【００５３】
すなわち、制御部は、第１移行モードと第２移行モードとで液圧制動力を共通の設定で制御する。第１移行モードと第２移行モードとでは、液圧制動力の増加が開始される車速は共通に設定され、液圧制動力の増加率も共通に設定される。
【００５４】
以上のように本実施形態に係る燃費優先すり替え制御によれば、液圧制動力の増加よりも回生制動力の減少を遅らせることにより、図３の中部に示されるように回生制動力をより多く活用することが可能となり、燃費の向上を図ることができる。すり替え車速Ｖ１を低速側に設定するのと同等の効果を、回生制動力の減少を遅らせるという簡易な制御により実現することができるという点でも好ましい。
【００５５】
また、燃費優先すり替え制御とブレーキフィーリング優先すり替え制御とでブレーキフィーリングを異ならせることにより、運転者に燃費の向上を意図する制御が実行されていることを体感させることができる。これにより商品性の向上が期待される。燃費優先すり替え制御とブレーキフィーリング優先すり替え制御との選択を運転者に委ねることも商品性の向上に寄与するものと考えられる。また、実際に発生する制動力は要求制動力を超えるようにしているので制動力が不足することもなく、燃費優先すり替え制御の安全性も良好である。
【００５６】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。
【００５７】
上述の実施形態においては、液圧制動力の増加開始、回生制動力の減少開始、液圧制動力の増加完了、回生制動力の減少完了の順に起こるように制御部は回生制動力及び液圧制動力を制御している。これに代えて、例えば、液圧制動力の増加開始、回生制動力の減少開始、回生制動力の減少完了、液圧制動力の増加完了の順に起こるように、すなわち回生制動力の減少が液圧制動力の増加よりも先に完了するようにすり替え制御を実行することも可能である。この場合も、液圧制動力の増加開始に対して回生制動力の減少開始を遅らせているから、回生制動力を有効に活用することができる。また、上述の実施形態と同様にブレーキフィーリングの変化及び燃費優先すり替え制御の安全性の両立も図られる。
【００５８】
あるいは、車速が第１すり替え車速Ｖ１に達してから第２すり替え車速Ｖ２にまで減速されるまでの間は、第１すり替え車速Ｖ１に達したときの回生制動力の値に維持しなくてもよい。可能な場合には第１すり替え車速Ｖ１に達したときの回生制動力の値よりも更に増加させてもよい。あるいは第１すり替え車速Ｖ１に達したときの回生制動力の値から減少させるようにしてもよい。減少させる場合には、液圧制動力の増加率よりも緩やかにすることが望ましい。目指すべき燃費性能及びブレーキフィーリングなどを考慮してより好ましく回生制動力の変動を設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置が適用された車両を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係るブレーキ制御装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態に係るブレーキ制御装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
７ ハイブリッドＥＣＵ、 １０ 回生ブレーキユニット、 １４ モータＥＣＵ１４、 ２０ 液圧ブレーキユニット、 ７０ ブレーキＥＣＵ、 ７５ 車速センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に設けられた複数の車輪に制動力を付与する車両制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の運転状態や走行状態に応じて決まる目標制動トルクを回生制動及び液圧制動の協働により実現するブレーキ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。回生制動トルクと液圧制動トルクとの和である総制動トルクが運転者の要求する要求制動トルクとなるように回生協調制御が実行される。このブレーキ装置においては、回生制動により回生エネルギーを吸収して車両の燃費性能の向上に役立てることが可能となる。
【特許文献１】特開２００６−１２３８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで原理的に回生制動力は、車両が走行しているときには利用可能であるが、車両が停車しているときには利用できない。このため、回生協調制御実行中に車両が停車するときには、回生制動と液圧制動とを併用して車両を制動する状態から液圧制動力を増加させて液圧制動のみにより車両を制動する状態へと移行することになる。この場合、安定的なブレーキフィーリングを保ちながら移行することや、車両の燃費をできるだけ向上させるように制動力を制御することなどが望まれる。
【０００４】
そこで、本発明は、特に、更なる車両の燃費性能の向上に寄与するブレーキ制御技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキ制御装置は、電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットと、運転者のブレーキ操作に応じて演算される要求制動力が満たされるように回生ブレーキユニット及び液圧ブレーキユニットを制御する制御部と、を備える。制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させる制御状態から液圧制動力のみで要求制動力を発生させる制御状態へと移行するに際して、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる。
【０００６】
この態様によれば、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させるため、回生制動力を液圧制動力の増加よりも緩やかに減少させることが可能となる。このため、回生制動をより有効に活用して回生エネルギーを多く吸収し、車両の燃費向上が達せられる。また、要求制動力を超える制動力を発生させるようにしているため、移行の際にも制動力が不足することなく充分に生じさせることができる。
【０００７】
制御部は、車両が第１の車速まで減速されたときに液圧制動力を要求制動力に向けて増加させ始め、第１の車速よりも遅い第２の車速まで減速されたときに回生制動力を減少させ始めてもよい。この態様によれば液圧制動力の増加開始に遅れて回生制動力の減少が開始される。回生制動力の減少を遅らせることにより、回生制動力をより有効に活用することができる。
【０００８】
制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる第１移行モードと、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる第２移行モードと、を選択可能であってもよい。この態様によれば、例えば運転者の指令など状況に応じて第１移行モードと第２移行モードとが選択的に実行される。第１移行モードによれば燃費の向上が優先され、第２移行モードによればブレーキフィーリングの安定化が優先される。このような選択を可能とすることにより、異なる観点への対応の両立を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両の燃費性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置が適用された車両を示す概略構成図である。同図に示される車両１は、いわゆるハイブリッド車両として構成されており、エンジン２と、エンジン２の出力軸であるクランクシャフトに接続された３軸式の動力分割機構３と、動力分割機構３に接続された発電可能なモータジェネレータ４と、変速機５を介して動力分割機構３に接続された電動モータ６と、車両１の駆動系全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」といい、電子制御ユニットは、すべて「ＥＣＵ」と称する。）７とを備える。変速機５には、ドライブシャフト８を介して車両１の駆動輪たる右前輪９ＦＲおよび左前輪９ＦＬが連結される。
【００１２】
エンジン２は、例えばガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を用いて運転される内燃機関であり、エンジンＥＣＵ１３により制御される。エンジンＥＣＵ１３は、ハイブリッドＥＣＵ７と通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号や、エンジン２の作動状態を検出する各種センサからの信号に基づいてエンジン２の燃料噴射制御や点火制御、吸気制御等を実行する。また、エンジンＥＣＵ１３は、必要に応じてエンジン２の作動状態に関する情報をハイブリッドＥＣＵ７に与える。
【００１３】
動力分割機構３は、変速機５を介して電動モータ６の出力を左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬに伝達する役割と、エンジン２の出力をモータジェネレータ４と変速機５とに振り分ける役割と、電動モータ６やエンジン２の回転速度を減速あるいは増速する役割とを果たす。モータジェネレータ４と電動モータ６とは、それぞれインバータを含む電力変換装置１１を介してバッテリ１２に接続されており、電力変換装置１１には、モータＥＣＵ１４が接続されている。バッテリ１２としては、例えばニッケル水素蓄電池などの蓄電池を用いることができる。モータＥＣＵ１４も、ハイブリッドＥＣＵ７と通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号等に基づいて電力変換装置１１を介してモータジェネレータ４および電動モータ６を制御する。なお、上述のハイブリッドＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ１３、モータＥＣＵ１４は、何れもＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。
【００１４】
ハイブリッドＥＣＵ７やモータＥＣＵ１４による制御のもと、電力変換装置１１を介してバッテリ１２から電力を電動モータ６に供給することにより、電動モータ６の出力により左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬを駆動することができる。また、エンジン効率のよい運転領域では、車両１はエンジン２によって駆動される。この際、動力分割機構３を介してエンジン２の出力の一部をモータジェネレータ４に伝えることにより、モータジェネレータ４が発生する電力を用いて、電動モータ６を駆動したり、電力変換装置１１を介してバッテリ１２を充電したりすることが可能となる。
【００１５】
また、車両１を制動する際には、ハイブリッドＥＣＵ７やモータＥＣＵ１４による制御のもと、前輪９ＦＲ，９ＦＬから伝わる動力によって電動モータ６が回転させられ、電動モータ６が発電機として作動させられる。すなわち、電動モータ６、電力変換装置１１、ハイブリッドＥＣＵ７およびモータＥＣＵ１４等は、車両１の運動エネルギを電気エネルギに回生することによって左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬに制動力を付与する回生ブレーキユニット１０として機能する。
【００１６】
車両１は、このような回生ブレーキユニット１０に加えて液圧ブレーキユニット２０を備える。液圧ブレーキユニット２０は、動力液圧源３０と液圧アクチュエータ４０等とを含んで構成される。動力液圧源３０は、作動液を蓄圧するアキュムレータ、蓄圧用のポンプ及びモータ等を含み、液圧アクチュエータ４０に加圧された作動液を供給する。液圧アクチュエータ４０は、動力液圧源３０から供給された作動液の液圧を目標液圧に追従するよう制御するための制御弁や、動力液圧源３０とマスタシリンダ（図示せず）とを液圧源として切り替えるための制御弁、作動液圧を測定するための圧力センサなどを含む。
【００１７】
液圧アクチュエータ４０は、左右の前輪に対応して設けられたディスクブレーキユニット２１ＦＲ、２１ＦＬ、及び左右の後輪（図示省略）に対応して設けられたディスクブレーキユニットに接続されている。ディスクブレーキユニット２１に液圧アクチュエータ４０から作動液が供給されると、車輪と共に回転するブレーキディスクにブレーキパッドが押し付けられ、摩擦による制動力が各車輪に付与される。この制動力を以下では適宜、液圧制動力と称する。
【００１８】
液圧ブレーキユニット２０において、動力液圧源３０および液圧アクチュエータ４０は、ブレーキＥＣＵ７０により制御される。ブレーキＥＣＵ７０は、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。そして、ブレーキＥＣＵ７０は、上位のハイブリッドＥＣＵ７などと通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号や、各種センサからの信号に基づいて動力液圧源３０や液圧アクチュエータ４０を制御する。
【００１９】
また、車両１には車両の走行速度を検出するための車速センサ７５が設けられている。車速センサ７５は、車両の走行速度を検出してハイブリッドＥＣＵ７やブレーキＥＣＵ７０などに与える。車速センサ７５の検出値は、所定時間おきにハイブリッドＥＣＵ７及びブレーキＥＣＵ７０等に与えられる。車速センサ７５としては、典型的には各車輪に対応して設けられている車輪速度センサなどを用いることができる。
【００２０】
本実施形態においては、回生ブレーキユニット１０と液圧ブレーキユニット２０とを協調させて制御する回生協調制御が実行され車両１が制動される。本実施形態における車両１は、回生協調制御を実行することにより回生制動力と液圧制動力とを併用して所望の制動力を発生させることができる。本実施形態において制御部は、ハイブリッドＥＣＵ７、ブレーキＥＣＵ７０、モータＥＣＵ１４等を含んで構成される。
【００２１】
制動要求を受けて回生協調制御が開始される。制動要求は、例えば運転者がブレーキペダルを操作した場合など、車両に制動力を付与すべきときに生起される。制動要求を受けてブレーキＥＣＵ７０はまず要求されている制動力の大きさを演算する。要求制動力は、例えば、ブレーキペダルのストロークやマスタシリンダ圧などに代表される運転者のブレーキ操作量を示す量に基づいて演算される。また、ブレーキＥＣＵ７０は、ハイブリッドＥＣＵ７から、電動モータ６の回転数等に基づいて決まる回生制動力の上限値である発電側上限値と、バッテリ１２の充電容量等に基づいて決まる上限値である蓄電側上限値との供給を受ける。ブレーキＥＣＵ７０は、これらの発電側上限値、蓄電側上限値、及び要求制動力のうちの最小値を要求回生制動力として決定しハイブリッドＥＣＵ７に送信する。
【００２２】
ハイブリッドＥＣＵ７は、要求回生制動力をモータＥＣＵ１４に出力する。モータＥＣＵ１４は、電動モータ６によって左右の前輪９ＦＲ、９ＦＬに付与される制動力が要求回生制動力となるように電力変換装置１１に制御指令を出力する。電力変換装置１１は、モータ１４からの指令に基づいて電動モータ６を制御する。これにより車両１の運動エネルギーは電気エネルギーに変換されて、電動モータ６から電力変換装置１１を介してバッテリ１２に蓄積される。蓄積されたエネルギーは以降の車輪の駆動等に用いられ、車両の燃費向上に寄与することとなる。
【００２３】
モータＥＣＵ１４は、電動モータ６の回転数などの回生ブレーキユニット１０の実際の作動状態を示す情報を取得してハイブリッドＥＣＵ７に送信する。ハイブリッドＥＣＵ７は、回生ブレーキユニット１０の実際の作動状態に基づいて車輪に実際に付与されている実回生制動力を演算し、実回生制動力をブレーキＥＣＵ７０に送信する。
【００２４】
ブレーキＥＣＵ７０は、要求制動力から実回生制動力を減じることにより、発生させるべき要求液圧制動力を演算する。更にブレーキＥＣＵ７０は、要求液圧制動力に基づいてディスクブレーキユニット２１における作動液の目標液圧を演算する。ブレーキＥＣＵ７０は、作動液圧が目標液圧となるように液圧ブレーキユニット２０を制御する。これにより各車輪に液圧制動力が付与される。
【００２５】
このようにして回生協調制御が実行される。要するに、制御部が運転者のブレーキ操作に応じて要求制動力を演算し、要求制動力が満たされるように要求回生制動力及び要求液圧制動力を演算する。制御部は、実際の回生制動力及び液圧制動力がそれぞれ要求回生制動力及び要求液圧制動力となるように回生ブレーキユニット１０及び液圧ブレーキユニット２０を制御する。
【００２６】
本実施形態に係る回生協調制御においては車両の燃費向上の観点から回生制動力が優先的に用いられる。液圧制動力は、回生制動力が要求制動力に満たない場合に補完的に用いられる。つまり、回生協調制御においては回生制動力と液圧制動力の双方を同時に発生させることは必須ではなく、回生制動力によって要求制動力が満たされる場合には液圧制動力を発生させる必要はない。なお、ブレーキフィーリングの改良など他の観点から、回生制動力と液圧制動力との配分を本実施形態とは異ならせて、例えば液圧制動力を優先的に用いることももちろん可能である。
【００２７】
ところで、回生制動力は原理的に車両の走行中にのみ発生させることが可能であり、車両が停車しているときにはゼロとなる。このため、回生協調制御実行中に車両が停車するときには、回生制動力と液圧制動力とを併用して要求制動力を発生させる制御状態から液圧制動力を増加させて液圧制動力のみにより要求制動力を発生させる制御状態へと移行することになる。すなわち、車両の停車に際して、回生制動力から液圧制動力への「すり替え」を行う必要がある。
【００２８】
すり替え制御の方式としては例えば、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させるようにしながら液圧制動力を要求制動力に向けて増加させるとともに回生制動力を減少させていくというものが考えられる。この場合、制御部は、所定の車速にまで車両が減速されたときにすり替え制御を開始する。この所定の車速を下回って更に車速が低下するにつれて、制御部は、要求液圧制動力を要求制動力に達するように漸増させるとともに要求回生制動力をゼロに向けて漸減させる。制御部は要求回生制動力及び要求液圧制動力の合計が要求制動力に一致するように設定する。制御部は、実際の回生制動力及び液圧制動力がそれぞれ要求回生制動力及び要求液圧制動力となるように回生ブレーキユニット１０及び液圧ブレーキユニット２０を制御する。すなわち制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる。
【００２９】
この方式における車速と制動力の時間変化の一例を図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るブレーキ制御装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。図２の上部に車速を示し、中部に要求制動力及び回生制動力を示し、下部に液圧制動力を示す。上述のように要求制動力と回生制動力との差が液圧制動力に相当するが、理解を容易にするために図２の下部に液圧制動力を示す。
【００３０】
回生制動力は、一定の回生エネルギー吸収率のもとで車速の減少につれて単調に増加する。回生エネルギー吸収率が一定であるときの回生制動力と車速との関係を示す曲線は等エネルギーカーブと称される。言い換えれば、回生制動力は車速の減少につれて等エネルギーカーブに沿って増加する。ここで、回生エネルギー吸収率とは、電動機の回生制御により得られる単位時間あたりの電気エネルギーをいう。回生エネルギー吸収率が一定であるということは、つまり、回生制動による車両の運動エネルギーの減少率が一定であるということである。運動エネルギーの減少率が一定であれば、車速が大きいほど車両減速度は小さくなる。逆に車速が小さいほど車両減速度は大きくなる。すなわち、車速が大きいほど回生制動力は小さく、車速が小さいほど回生制動力は大きくなると言える。
【００３１】
そして車輌の走行速度が所定の車速Ｖ１にまで減速されると、すり替え制御が開始される。すり替え制御により、回生制動力は車速の減少とともに減少するよう制御される。すり替え制御が開始される所定の車速Ｖ１を、以下では適宜、すり替え車速Ｖ１と呼ぶ。
【００３２】
よって、回生制動力は、図２において領域ａに示されるように車速の減少につれて等エネルギーカーブに沿って単調に増加して所定の最大値に達する。そして、更に車速が減少するとともに図２の領域ｂに示されるようにすり替え制御により回生制動力は減少していく。このように、回生制動力は理想的には１回の制動中に１つの山を描くように制御される。
【００３３】
一方、要求制動力は、制動要求を契機として運転者のブレーキ操作量に応じた値へと増加し（図２の領域ｃ）、運転者のブレーキ操作が解除されるまで維持される（図２の領域ｄ）。このため、液圧制動力は次のように増減される。
【００３４】
まず、要求制動力が増加しているときには車速の減少とともに回生制動力もともに増加するため、液圧制動力も増加することとなる（図２の領域ｅ）。要求制動力がブレーキ操作に応じた値に達してからは回生制動力は最大値に向けて増加し続けるため、液圧制動力は減少に転じる（図２の領域ｆ）。車速がすり替え車速Ｖ１に減速されてすり替え制御が開始されると液圧制動力は要求制動力に向けて増加を開始する。要求制動力に達すると液圧制動力はその値に維持される（図２の領域ｇ）。そして、ブレーキ操作の解除による要求制動力の減少とともに液圧制動力も減少する。
【００３５】
ここで、すり替え車速Ｖ１は、例えば次のように定めることができる。まず、上限値まで発生している回生制動力を液圧制動力により置き換えるのに必要とされる作動液圧を求める。そしてこの作動液圧まで増圧するのに必要とされる時間を液圧ブレーキユニット２０における制御応答性に基づいて算出する。この時間が、すり替え制御の開始から完了までの所要時間に相当する。
【００３６】
次いで、この所要時間が経過するまでに最大の車両減速度で減速したときの車速の減少量を算出する。この車速の減少量は、想定される最大車両減速度での制動中に最大回生制動力が生じているという状態ですり替え制御を開始した場合におけるすり替え制御の開始時点での車速と完了時点での車速との差に相当する。よって、この車速の減少量をすり替え車速Ｖ１として設定すれば、理想的には車両が停車するまでにすり替え制御を完了させることができる。なお、車速センサ７５の測定誤差、つまり車両の停止判定の誤差を考慮して、すり替え車速を理想的な値よりも高速側に設定してもよい。
【００３７】
上述のすり替え制御においては、回生制動力の減少と液圧制動力の増加とを同期させることにより、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させながらすり替え制御を実行することができる。すり替え制御の開始前から完了後まで実際に生じる制動力を要求制動力に合わせることができるので、安定的なブレーキフィーリングを実現するという点で好ましい。以下では適宜このすり替え制御を、ブレーキフィーリング優先すり替え制御と呼ぶ。
【００３８】
ところで、安定的なブレーキフィーリングを実現することよりも車両の燃費を向上させることを優先させることが好ましい場合もある。車両の燃費を向上させるためには、回生制動力をできるだけ多く活用するようにすればよい。それには例えば液圧制動力の応答性を改善することによりすり替え車速Ｖ１をできるだけ低速側に設定するということが１つの方法として考えられる。しかし、制動力応答性の改善はブレーキ制御装置のコスト増を招くおそれもある。
【００３９】
そこで、本実施形態においては、制御部は、ブレーキフィーリング優先すり替え制御に加えて、以下に説明する燃費優先すり替え制御も実行可能である。制御部は、ブレーキフィーリング優先すり替え制御または燃費優先すり替え制御のいずれかを選択して実行する。なお、制御部は、ブレーキフィーリング優先すり替え制御に代えて、燃費優先すり替え制御のみを実行するようにしてもよい。本実施形態においては、燃費優先すり替え制御が第１移行モードに相当し、ブレーキフィーリング優先すり替え制御が第２移行モードに相当する。
【００４０】
制御部は、例えば運転者からの指令に応じてブレーキフィーリング優先すり替え制御または燃費優先すり替え制御のいずれかを選択して実行するようにしてもよい。いずれのすり替え制御を実行すべきかを運転者が指令するためのスイッチ等の入力手段を設けてもよい。入力手段への操作に応じた出力が制御部へと送信され、制御部は当該出力に応じたすり替え制御を実行するようにしてもよい。
【００４１】
燃費優先すり替え制御においては、制御部は液圧制動力の増加よりも回生制動力の減少を遅らせるように液圧ブレーキユニット及び回生ブレーキユニットを制御する。燃費優先すり替え制御は、液圧制動力の増加のタイミングと回生制動力の減少のタイミングとをずらすという点において、両者を同期させるブレーキフィーリング優先すり替え制御とは異なる。
【００４２】
そのために制御部は、要求回生制動力及び要求液圧制動力の合計が要求制動力を超えることを許容する。制御部は、要求液圧制動力を要求制動力に達するように漸増させるとともに、要求回生制動力を要求液圧制動力よりも遅れて漸減させる。制御部は、実際の回生制動力及び液圧制動力がそれぞれ要求回生制動力及び要求液圧制動力となるように回生ブレーキユニット１０及び液圧ブレーキユニット２０を制御する。このようにして制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる。本実施形態においては、制御部は、車両が第１すり替え車速Ｖ１まで減速されたときに液圧制動力を要求制動力に向けて増加させ始め、第１すり替え車速Ｖ１よりも遅い第２すり替え車速Ｖ２（図３参照）まで減速されたときに回生制動力を減少させる。
【００４３】
図３は、本実施形態に係るブレーキ制御装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。図３には特に燃費優先すり替え制御の際の車速と制動力の時間変化を示す。図２と同様に、図３の上部に車速を示し、中部に要求制動力及び回生制動力を示し、下部に液圧制動力を示す。図３の中部に実線で示される回生制動力は、燃費優先すり替え制御における回生制動力であり、破線で図中の点Ａ及び点Ｂを結ぶ線分は、図２に示されるブレーキフィーリング優先すり替え制御における回生制動力を比較のために示すものである。
【００４４】
図３に示される本実施形態に係る燃費優先すり替え制御を実行する場合においても車速が第１すり替え車速Ｖ１にまで減速されるまでは、制御部は液圧制動力及び回生制動力を図２と同様に変化させる。すなわち、制御部は、要求制動力に一致させるべく回生制動力を優先的に発生させるとともに液圧制動力を補完的に発生させる。
【００４５】
制御部は、車速が第１すり替え車速Ｖ１まで減速された時点から液圧制動力が要求制動力に達した時点までの液圧制動力の平均増加率よりも、車速が第１すり替え車速Ｖ１まで減速された時点から回生制動力がゼロとされた時点までの回生制動力の平均減少率のほうが小さくなるように液圧制動力及び回生制動力を制御する。図３において、液圧制動力の平均増加率は点Ｄ及び点Ｅを結ぶ線分の傾き、あるいは点Ａ及び点Ｂを結ぶ線分の傾きの絶対値として示される。回生制動力の平均減少率は点Ａ及び点Ｃを結ぶ線分の傾きとして示される。制御部は、要求液圧制動力を要求制動力に達するように漸増させるとともに、要求回生制動力を要求液圧制動力よりも平均的に緩やかに漸減させるともいえる。なお、ブレーキフィーリング優先すり替え制御においては、液圧制動力の平均増加率と回生制動力の平均減少率とを等しくするように制御しているといえる。
【００４６】
本実施形態においては、車速が第１すり替え車速Ｖ１まで減速されたときに、制御部は、回生制動力に関しては第１すり替え車速Ｖ１に達したときの値、つまり当該制動中における回生制動力の最大値にそのまま維持する一方、液圧制動力に関しては要求制動力に向けて増加させ始める。そして車速が第１すり替え車速Ｖ１よりも小さい第２すり替え車速Ｖ２にまで減速されたときに、制御部は、回生制動力を減少させ始める。制御部は、回生制動力がゼロに達するまでに液圧制動力を要求制動力まで増加させる。時間の経過とともに見れば、液圧制動力の増加開始、回生制動力の減少開始、液圧制動力の増加完了、回生制動力の減少完了の順に起こるようになっている。液圧制動力の増加に遅れて回生制動力が減少していると言える。
【００４７】
斯かる制御のために、ハイブリッドＥＣＵ７は、車速が第１すり替え車速Ｖ１にまで減速された時点以降、モータＥＣＵ１４に出力すべき回生制動力の要求値とブレーキＥＣＵ７０に出力すべき回生制動力の実際の発生値とを異ならせる。具体的にはハイブリッドＥＣＵ７は、ブレーキＥＣＵ７０に出力する回生制動力値を超える値を要求回生制動力としてモータＥＣＵ１４に出力する。言い換えれば、ハイブリッドＥＣＵ７は、モータＥＣＵ１４から取得される実際の回生制動力の発生値よりも小さい値をブレーキＥＣＵ７０に回生制動力値として出力する。
【００４８】
車速が第１すり替え車速Ｖ１に達してから第２すり替え車速Ｖ２にまで減速されるまでの間は、ハイブリッドＥＣＵ７はモータＥＣＵ１４に出力する回生制動力の要求値を、第１すり替え車速Ｖ１に達したときの回生制動力の値に維持する。第２すり替え車速Ｖ２にまで減速された後は、ハイブリッドＥＣＵ７は、モータＥＣＵ１４に出力する回生制動力の要求値を適宜減少させていく。回生制動力の減少率は、車両が停止するまでに回生制動力がゼロとなるように適宜定める。
【００４９】
モータＥＣＵ１４は、ブレーキＥＣＵ７０に出力される値よりも割り増しされた回生制動力の要求値を受けて、当該要求値に応じた回生制動力を発生させるべく回生ブレーキユニット１０を制御する。一方、ブレーキＥＣＵ７０は、回生制動力を補完して要求制動力を満たすのに必要とされる液圧制動力を超える液圧制動力を発生させることになる。
【００５０】
よって、燃費優先すり替え制御においては、車速が第１すり替え車速Ｖ１に減速されてから回生制動力がゼロとなるまでの間、液圧制動力と回生制動力との合計が要求制動力を超えることになる。このため、燃費優先すり替え制御においてはブレーキフィーリング優先すり替え制御が実行されたときとは異なるブレーキフィーリングが運転者に体感される。
【００５１】
また、ハイブリッドＥＣＵ７は、ブレーキＥＣＵ７０に出力する回生制動力値として、ブレーキフィーリング優先すり替え制御のもとで実際に発生させるであろう回生制動力値を用いる。ブレーキＥＣＵ７０は、ハイブリッドＥＣＵ７から送信された回生制動力の値を要求制動力から減じた値を液圧制動力として発生させるように液圧ブレーキユニット２０を制御する。これにより、ブレーキフィーリング優先すり替え制御と燃費優先すり替え制御とで液圧制動力は同じように増加される。このようにすればブレーキフィーリング優先すり替え制御と燃費優先すり替え制御とで共通の設定で液圧制動力が制御されることとなるから、制御上の設定を簡易にすることができる。
【００５２】
燃費優先すり替え制御における第１すり替え車速Ｖ１は、ブレーキフィーリング優先すり替え制御におけるすり替え車速Ｖ１と同じに設定される。ブレーキフィーリング優先すり替え制御におけるすり替え車速Ｖ１は上述のように液圧制動力の応答性を考慮して設定されており、燃費優先すり替え制御においても同様のすり替え車速Ｖ１を採用してもよい。また、第２すり替え車速Ｖ２に関しては、許容できるブレーキフィーリングの変化量や、回生制動力を減少させる際の制御応答性、車両の停車判定精度などに基づいて適宜定めることができる。燃費向上の観点からは、第２すり替え車速Ｖ２を低速側に設定することが好ましい。
【００５３】
すなわち、制御部は、第１移行モードと第２移行モードとで液圧制動力を共通の設定で制御する。第１移行モードと第２移行モードとでは、液圧制動力の増加が開始される車速は共通に設定され、液圧制動力の増加率も共通に設定される。
【００５４】
以上のように本実施形態に係る燃費優先すり替え制御によれば、液圧制動力の増加よりも回生制動力の減少を遅らせることにより、図３の中部に示されるように回生制動力をより多く活用することが可能となり、燃費の向上を図ることができる。すり替え車速Ｖ１を低速側に設定するのと同等の効果を、回生制動力の減少を遅らせるという簡易な制御により実現することができるという点でも好ましい。
【００５５】
また、燃費優先すり替え制御とブレーキフィーリング優先すり替え制御とでブレーキフィーリングを異ならせることにより、運転者に燃費の向上を意図する制御が実行されていることを体感させることができる。これにより商品性の向上が期待される。燃費優先すり替え制御とブレーキフィーリング優先すり替え制御との選択を運転者に委ねることも商品性の向上に寄与するものと考えられる。また、実際に発生する制動力は要求制動力を超えるようにしているので制動力が不足することもなく、燃費優先すり替え制御の安全性も良好である。
【００５６】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。以下、そうした例をあげる。
【００５７】
上述の実施形態においては、液圧制動力の増加開始、回生制動力の減少開始、液圧制動力の増加完了、回生制動力の減少完了の順に起こるように制御部は回生制動力及び液圧制動力を制御している。これに代えて、例えば、液圧制動力の増加開始、回生制動力の減少開始、回生制動力の減少完了、液圧制動力の増加完了の順に起こるように、すなわち回生制動力の減少が液圧制動力の増加よりも先に完了するようにすり替え制御を実行することも可能である。この場合も、液圧制動力の増加開始に対して回生制動力の減少開始を遅らせているから、回生制動力を有効に活用することができる。また、上述の実施形態と同様にブレーキフィーリングの変化及び燃費優先すり替え制御の安全性の両立も図られる。
【００５８】
あるいは、車速が第１すり替え車速Ｖ１に達してから第２すり替え車速Ｖ２にまで減速されるまでの間は、第１すり替え車速Ｖ１に達したときの回生制動力の値に維持しなくてもよい。可能な場合には第１すり替え車速Ｖ１に達したときの回生制動力の値よりも更に増加させてもよい。あるいは第１すり替え車速Ｖ１に達したときの回生制動力の値から減少させるようにしてもよい。減少させる場合には、液圧制動力の増加率よりも緩やかにすることが望ましい。目指すべき燃費性能及びブレーキフィーリングなどを考慮してより好ましく回生制動力の変動を設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置が適用された車両を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係るブレーキ制御装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態に係るブレーキ制御装置の制動時における車速と制動力の時間変化の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
７ ハイブリッドＥＣＵ、 １０ 回生ブレーキユニット、 １４ モータＥＣＵ１４、 ２０ 液圧ブレーキユニット、 ７０ ブレーキＥＣＵ、 ７５ 車速センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、
液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットと、
運転者のブレーキ操作に応じて演算される要求制動力が満たされるように前記回生ブレーキユニット及び前記液圧ブレーキユニットを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させる制御状態から液圧制動力のみで要求制動力を発生させる制御状態へと移行するに際して、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させることを特徴とするブレーキ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、車両が第１の車速まで減速されたときに液圧制動力を要求制動力に向けて増加させ始め、前記第１の車速よりも遅い第２の車速まで減速されたときに回生制動力を減少させ始めることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる第１移行モードと、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる第２移行モードと、を選択可能であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御装置。
【請求項１】
電動機の回生制御により回生制動力を発生させる回生ブレーキユニットと、
液圧源からの作動液の供給により液圧制動力を発生させる液圧ブレーキユニットと、
運転者のブレーキ操作に応じて演算される要求制動力が満たされるように前記回生ブレーキユニット及び前記液圧ブレーキユニットを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させる制御状態から液圧制動力のみで要求制動力を発生させる制御状態へと移行するに際して、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させることを特徴とするブレーキ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、車両が第１の車速まで減速されたときに液圧制動力を要求制動力に向けて増加させ始め、前記第１の車速よりも遅い第２の車速まで減速されたときに回生制動力を減少させ始めることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、回生制動力と液圧制動力との合計が要求制動力を超えるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる第１移行モードと、回生制動力と液圧制動力との合計を要求制動力に一致させるように液圧制動力を増加させ回生制動力を減少させる第２移行モードと、を選択可能であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１０５５２３（Ｐ２００８−１０５５２３Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８９４９６（Ｐ２００６−２８９４９６）
【出願日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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