説明

車両用ブレーキシステム

【課題】エネルギ回生効率と信頼性とを適切に両立させた車両用ブレーキシステムを提供すること。
【解決手段】回生制動力と油圧制動力とを発生し得る車両に搭載された車両用ブレーキシステムを、少なくとも、非パーキングブレーキ輪である二輪と、パーキングブレーキ輪である二輪とに異なる油圧制動力を発生させることができるように構成するとともに、発生させるべき目標油圧制動力が所定値以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を上記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零(ゼロ)とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概して、回生制動力と油圧制動力とを発生し得る車両に搭載された車両用ブレーキシステムに係り、特に、エネルギ回生効率と信頼性とを適切に両立させた車両用ブレーキシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、回生制動力と油圧制動力とを発生し得る車両に搭載された車両用ブレーキシステムが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
【0003】
特許文献1には、「回生制動手段及び液圧制動手段を備える電気自動車に搭載され・・・パッドとロータとの擦合せ・・・が得られていない状態では油圧制動力優先の制動力配分に制御し、擦合せ獲得後は回生制動力優先の制動力配分に切替える・・・制動制御装置」が開示されている(段落番号0001、0006、及び0007参照)。
【0004】
特許文献2には、「駆動輪に回生制動力及び油圧制動力を付与し得る電気自動車の制動制御装置であって、前記駆動輪に付与する制動力を前記回生制動力から前記油圧制動力に切り換える際に、前記駆動輪について、前記回生制動力の減少変化を補うように前記油圧制動力を増加させる・・・制動制御装置」が開示されている(段落番号0006参照)。
【特許文献1】特開平7−223532号公報
【特許文献2】特開2000−225932号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
回生制動を行わずに油圧制動のみを行う車両が市街地を走行したときに発生し得る制動油圧とその発生頻度との大凡の関係を図1に概略的に示す。
【0006】
図示するように、油圧制動のみを行う車両において、例えば制動油圧が所定値Pcより低いなど制動油圧が極めて低い領域(以下、「極低油圧領域X」と称す)での油圧制動が実施される頻度は比較的低く、さらに当該領域X内においても制動油圧が小さいほど頻度も低くなる。
【0007】
換言すれば、油圧制動のみを行う車両においては、非常に低い制動油圧で制動制御が行われる機会は比較的少ないと言い得る。
【0008】
他方、上記特許文献1及び2に記載された従来システムのように、回生制動と油圧制動とを行うことが可能な車両において、エネルギ回収効率を向上させるために回生制動を優先し、回生制動で足りない分だけを油圧制動で補うように制御する場合の減速度及び制動油圧とその発生頻度との大凡の関係を図2及び3にそれぞれ概略的に示す。
【0009】
駆動側発電機の大きさなどの制約により、発生させることのできる回生制動力には上限があるため、図2に示すように、回生制動のみで発生させることのできる減速度は、図2に斜線で示したように、ある減速度(G1とする)までの領域(以下、「回生制動領域Y」と称す)に限られる。
【0010】
市街地走行において生じ得る減速度は、この回生制動領域Y内のものが大部分である。換言すれば、市街地走行においては、回生制動のみで十分な制動力が得られる場合がほとんどである。
【0011】
したがって、回生制動と油圧制動とを行うことが可能な車両において、回生制動を優先し、回生制動で足りない分だけを油圧制動で補うように制御する場合、図3に示すように、極低油圧領域Xでの油圧制動が実施される頻度が比較的高く、さらに当該領域X内においても制動油圧が小さいほど頻度も高くなる。
【0012】
上記特許文献1及び2に記載されたような従来システムでは、前輪・後輪を問わず等しい制動油圧を掛けるのが一般的であるため、図3に示した特性は4輪すべてに共通であると言える。
【0013】
このように、油圧制動のみ行う車両と、回生制動を優先し、回生制動で足りない分だけ油圧制動も行う車両とでは、市街地走行において極低油圧領域Xでの油圧制動が発生する頻度に大きな差が生じる可能性が極めて高い。
【0014】
換言すれば、上記特許文献1及び2に記載された従来システムのように、例えば電気自動車やハイブリッド車などの回生制動及び油圧制動の双方が可能な車両において、回生制動を優先的に行い、回生制動のみでは目標制動力に不十分なときに不足分のみ油圧制動も行うように制御するものとすると、油圧制動のみを行う車両と比べて、極低油圧領域Xで油圧制動が行われる機会が大幅に増加し得る。
【0015】
このような極低油圧領域Xでの油圧制動が頻繁に繰り返されると、ライニング材などの摺動面が鏡面化して、摺動面が鏡のように凹凸のない状態となり得る。
【0016】
このような摺動面の鏡面化がパーキングブレーキ輪において発生すると、パーキングブレーキ作動により摺動面が長時間圧着されたときに貼り付き固着が発生しやすくなる。
【0017】
さりとて、油圧制動時に極低油圧領域Xが頻繁に用いられないように、回生制動も油圧制動も可能な車両において油圧制動を優先的に行うようにすると、回生制動が行われる頻度が大幅に低下して、エネルギ回収効率が悪化する。
【0018】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、エネルギ回生効率と信頼性とを適切に両立させた車両用ブレーキシステムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0019】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、回生制動力と油圧制動力とを発生し得る車両に搭載された車両用ブレーキシステムであって、少なくとも、非パーキングブレーキ輪である二輪(例えば前二輪)と、パーキングブレーキ輪である二輪(例えば後二輪)とに異なる油圧制動力を発生させることができるように構成されるとともに、発生させるべき目標油圧制動力が第一の所定値以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を上記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零(ゼロ)とする、車両用ブレーキシステムである。
【0020】
上記一態様において、上記目標油圧制動力は、例えば、運転者によるブレーキペダル操作量から算出された目標制動力から、回生制動により発生させることができる回生制動力を引いた値として算出することができる。換言すれば、上記一態様に係る車両用ブレーキシステムにおいては、油圧制動よりも回生制動を優先する制御が可能である。
【0021】
また、上記一態様において、上記第一の所定値とは、例えば、非パーキングブレーキ輪である二輪において発生させることのできる油圧制動力の上限値である。
【0022】
さらに、上記一態様において、上記目標油圧制動力が上記第一の所定値より大きいときには、非パーキングブレーキ輪である二輪のみに油圧による制動力を発生させずに、上記目標油圧制動力を、例えば前輪・後輪のブレーキバランスが最適となるように予め設定された所定の配分比率で、非パーキングブレーキ輪である二輪とパーキングブレーキ輪である二輪とに配分する。
【0023】
上記一態様によれば、発生させるべき油圧制動力が比較的低い状況において、パーキングブレーキ輪である二輪には油圧制動力が発生されず、もっぱら非パーキングブレーキ輪である二輪にのみ油圧制動力が発生されるため、パーキングブレーキ輪である二輪が極低油圧領域で油圧制動されることを防止することができる。
【0024】
これにより、上記一態様によれば、パーキングブレーキ輪の摺動面が鏡面化してしまうことを防止することができるため、パーキングブレーキ輪において貼り付き固着が発生することを防止することができる。
【0025】
したがって、上記一態様によれば、回生制動と油圧制動とが可能な車両において、油圧制動よりも回生制動を優先することによってエネルギ回収効率を向上させつつ、油圧制動制御系の信頼性を向上させることができる。
【0026】
なお、上記一態様においては、非パーキングブレーキ輪のみに油圧制動力を発生させる油圧制動力範囲をより狭くする観点から、発生させるべき目標油圧制動力が上記第一の所定値以下で、且つ、上記目標油圧制動力を上記所定の配分比率で非パーキングブレーキ輪である二輪とパーキングブレーキ輪である二輪とに配分するものした場合にパーキングブレーキ輪である二輪に配分されることになる油圧制動力が第二の所定値(例えば、摺動面の鏡面化を招き得る極低油圧領域の上限油圧の値)以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を上記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零とする、ようにしてもよい。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、エネルギ回生効率と信頼性とを適切に両立させた車両用ブレーキシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、電気自動車やハイブリッド車などにおいて回生制動を実現するための基本的な構成や制御方法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【実施例】
【0029】
図4は、本実施例に係る車両用ブレーキシステム400の概略構成図である。
【0030】
車両用ブレーキシステム400は、運転者によるブレーキペダルの操作量(踏み込み量/ストローク量)Bsを検出するブレーキペダル操作量検出部401を有する。
【0031】
また、車両用ブレーキシステム400は、パーキングブレーキ輪である二輪(本実施例においては一例として後二輪とする)へ掛ける油圧を制御して、それらパーキングブレーキ輪に所望の油圧制動力を発生させるパーキングブレーキ輪油圧制御部402と、非パーキングブレーキ輪である二輪(本実施例においては一例として前二輪とする)へ掛ける油圧を制御して、それら非パーキングブレーキ輪に所望の油圧制動力を発生させる非パーキングブレーキ輪油圧制御部403とを有する。
【0032】
このように、本実施例では、少なくとも、パーキングブレーキ輪である二輪と、非パーキングブレーキ輪である二輪と、に対して異なる制動油圧を掛けることができるように構成される。当然、アンチスキッドなどの観点から、パーキングブレーキ輪である二輪の中でも更に各輪に対して異なる制動油圧を掛けることが可能であったり、非パーキングブレーキ輪である二輪の中でも更に各輪に対して異なる制動油圧を掛けることが可能であったりしてもよい。
【0033】
さらに、車両用ブレーキシステム400は、ブレーキECU(Electronic Control Unit;電子制御装置)404を有する。本実施例において、ブレーキECU404には、例えばハイブリッドECUなどの外部装置から、回生制動により発生された回生制動力の大きさを示す情報が入力されるように構成される。
【0034】
ブレーキECU404は、ブレーキペダル操作量検出部401により検出されたブレーキペダル操作量と回生制動力の大きさとに基づいて、油圧制動により発生させるべき目標油圧制動力を算出する。そして、算出した目標油圧制動力を、パーキングブレーキ輪において摺動面の鏡面化が発生しないように、パーキングブレーキ輪と非パーキングブレーキ輪とに配分する。
【0035】
以下、このブレーキECU404による油圧制動制御の流れを図5のフローチャートを用いて詳述する。
【0036】
まず、ブレーキECU404は、ブレーキペダル操作量検出部401により検出されたブレーキペダルの操作量Bsが0より大きいか否かを判定することによって、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれたか否かを判断する(S501)。
【0037】
ブレーキペダルが踏み込まれていないと判断された場合(S501の「NO」)、特段の処理を実行せずに、本フローの1ルーチンを終了する。
【0038】
他方、運転者によりブレーキペダルが踏み込まれたと判断された場合(S501の「YES」)、次いで、ブレーキECU404は、ブレーキペダル操作量検出部401により検出されたブレーキペダルの操作量Bsから、発生させるべき制動力すなわち目標制動力Grefを算出する(S502)。
【0039】
次いで、ブレーキECU404は、エネルギ回収効率向上の観点から回生制動を優先すべく、目標制動力Grefから回生制動力Gkの大きさを引いて、油圧制動により発生させるべき目標油圧制動力Gpを算出する(S503)。
【0040】
次いで、ブレーキECU404は、目標油圧制動力Gpを、例えば前輪・後輪のブレーキバランスが最適となるように予め設定された所定の配分比率(初期設定配分比率)に従って、目標油圧制動力Gpをパーキングブレーキ輪である二輪と非パーキングブレーキ輪である二輪とに配分したときに、非パーキングブレーキ輪に配分される制動力Gpfと、パーキングブレーキ輪に配分される制動力Gprと、を算出する(S504)。
【0041】
この配分の様子を図6に示す。本実施例においては、図示するように、目標制動力Grefから回生制動力Gkを引いて算出された目標油圧制動力Gpが、非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪に1:αの割合で配分される。また、駆動側発電機の大きさなどの制約により回生制動力Gkには上限があるため、回生制動力Gkで足りない分だけ、油圧制動力Gpが発生される。
【0042】
図5に戻る。非パーキングブレーキ輪に配分される制動力Gpfとパーキングブレーキ輪に配分される制動力Gprとがそれぞれ算出されると、次いで、ブレーキECU404は、これらの油圧制動力を発生させるために非パーキングブレーキ輪及びパーキングブレーキ輪にそれぞれ掛ける必要がある目標油圧Pf及びPrを算出する(S505)。
【0043】
このようにして非パーキングブレーキ輪の目標油圧Pf及びパーキングブレーキ輪の目標油圧Prが算出されると、次いで、ブレーキECU404は、パーキングブレーキ輪の目標油圧Prが摺動面の鏡面化を招き得る極低油圧領域Xの上限油圧Pc(図3参照)以下であるか否かを判定することによって、そのときのパーキングブレーキ輪の目標油圧Prが極低油圧領域X内に含まれるか否かを判断する(S506)。
【0044】
パーキングブレーキ輪の目標油圧Prが摺動面の鏡面化を招き得る極低油圧領域Xに含まれないと判断された場合(S506の「NO」)、ブレーキECU404は、目標油圧Pf、Prを変更せず、パーキングブレーキ輪に目標制動力Gprを発生させるべくパーキングブレーキ輪油圧制御部402に制御目標油圧を油圧Prにするように指示するとともに、非パーキングブレーキ輪に目標制動力Gpfを発生させるべく非パーキングブレーキ輪油圧制御部403に制御目標油圧を油圧Pfにするように指示する(S509)。
【0045】
他方、パーキングブレーキ輪の目標油圧Prが摺動面の鏡面化を招き得る極低油圧領域Xに含まれる判断された場合(S506の「YES」)、ブレーキECU404は、パーキングブレーキ輪において摺動面の鏡面化が発生するのを回避するために、油圧制動により発生させるべき目標油圧制動力Gpのすべてが非パーキングブレーキ輪のみで発生するように、上述の「1:α」という初期設定配分比率を一時的に変更して、非パーキングブレーキ輪の目標制動力Gpf=Gpとするとともに、パーキングブレーキ輪の目標制動力Gpr=0とする(S507)。
【0046】
そして、ブレーキECU404は、これらの油圧制動力を発生させるために非パーキングブレーキ輪及びパーキングブレーキ輪にそれぞれ掛ける必要がある目標油圧Pf及びPrを算出する(S508)。パーキングブレーキ輪については、発生させるべき目標制動力Gprが0であるから、目標油圧Prも当然0となる。
【0047】
このようにして目標油圧Pf、Prが算出されると、ブレーキECU404は、パーキングブレーキ輪には制動力が発生しないようにパーキングブレーキ輪油圧制御部402に制御目標油圧を0にするように指示するとともに、非パーキングブレーキ輪に目標制動力Gpf(=Gp)を発生させるべく非パーキングブレーキ輪油圧制御部403に制御目標油圧を油圧Pfにするように指示する(S509)。
【0048】
このような油圧制御により、従来の回生制動を優先するシステムにおいては、いずれの輪についても図3に示したような特性が現れていた市街地走行時の制動油圧の発生頻度を、非パーキングブレーキ輪については図7に示すように極低油圧領域Xでの油圧制動の発生頻度が増える代わりに、パーキングブレーキ輪については図8に示すように極低油圧領域Xでの油圧制動の発生を0とすることができる。
【0049】
このように目標油圧制動力Gpをすべて非パーキングブレーキ輪で発生させる制御は、初期設定配分比率によればパーキングブレーキ輪において発生することになる制動油圧Prが極低油圧領域Xを超えるまで(Pc<Prとなるまで)継続される。
【0050】
一方で、非パーキングブレーキ輪である二輪において発生させることのできる油圧制動力にも上限値Gthは存在する。そこで、ブレーキECU404は、上記のように目標油圧制動力Gpのすべてを非パーキングブレーキ輪で発生させる制御が行われているときには、非パーキングブレーキ輪に配分される目標油圧制動力Gpfが上限値Gthを超えるか否かを常に監視しておく(S510)。
【0051】
非パーキングブレーキ輪に配分される目標油圧制動力Gpfが上限値Gth以下のときには(S510の「NO」)、目標油圧制動力Gpのすべてを非パーキングブレーキ輪で発生させる制御を継続する。
【0052】
他方、非パーキングブレーキ輪に配分される目標油圧制動力Gpfが上限値Gthを超えるときには(S510の「YES」)、ブレーキECU404は、目標油圧制動力Gpの非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪への配分の比率を初期設定配分比率(1:α)へ戻す。すなわち、S511及びS512において、S504及びS505とそれぞれ同一の演算を行って、初期設定配分比率に基づいた非パーキングブレーキ輪の目標油圧Pfとパーキングブレーキ輪の目標油圧Prとを算出し、非パーキングブレーキ輪油圧制御部403とパーキングブレーキ輪油圧制御部402とにそれぞれ指示する(S513)。
【0053】
時間の経過とともに目標油圧制動力Gpが大きくなったときの非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Gpfとパーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Gprの変化を図9に示す。
【0054】
図示するように、非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Gpfが上限値Gthに達するまでは、非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Gpf=目標油圧制動力Gp、及び、パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Gpr=0の関係が維持される。そして、非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Gpfが上限値Gthに達すると、目標油圧制動力Gpが初期設定配分比率である1:αに従って、非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪に配分される。
【0055】
このように、本実施例によれば、目標油圧制動力Gpを初期設定配分比率に従って非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪に配分したとすればパーキングブレーキ輪の目標油圧Prが極低油圧領域Xに入ってしまう場合には、目標油圧制動力Gpのすべてを非パーキングブレーキ輪において発生させるようにし、パーキングブレーキ輪には油圧制動力を発生させないようにすることができる。
【0056】
これにより、本実施例によれば、パーキングブレーキ輪が極低油圧領域Xで油圧制動されることがないため、パーキングブレーキ輪の摺動面が鏡面化して貼り付き固着が発生してしまうことを防止することができる。
【0057】
したがって、本実施例によれば、回生制動と油圧制動とが可能な車両において、油圧制動よりも回生制動を優先することによってエネルギ回収効率を向上させつつ、油圧制動制御系の信頼性を向上させることができる。
【0058】
なお、上記一実施例においては、一例として、目標油圧制動力Gpを初期設定配分比率に従って非パーキングブレーキ輪とパーキングブレーキ輪に配分した場合に、1)パーキングブレーキ輪の目標油圧Prが極低油圧領域Xに入ってしまう場合で、且つ、2)非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Gpfが上限値Gth以下のときに、目標油圧制動力Gpのすべてを非パーキングブレーキ輪において発生させるものとしたが、当業者には明らかなように、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。例えば、代替例として、より端的に、目標油圧制動力Gpが非パーキングブレーキ輪の上限制動力Gth以下であるか否かを判定して、肯定判定であれば目標油圧制動力Gpのすべてを非パーキングブレーキ輪において発生させるものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明は、回生制動と油圧制動とが可能なあらゆる車両に利用できる。対象車両の動力源種類、燃料種類、外観デザイン、重量、サイズ、走行性能等はいずれも不問である。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】油圧制動のみが可能な車両が市街地を走行したときの制動油圧の発生頻度を示すグラフである。
【図2】市街地を走行したときの減速度の発生頻度を示すグラフである。
【図3】回生制動と油圧制動が可能な車両が回生制動を優先して市街地を走行したときの制動油圧の発生頻度を示すグラフである。
【図4】本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムの概略構成図である。
【図5】本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムによる油圧制動制御の流れを示すフローチャートである。
【図6】本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムによる目標制動力の初期設定配分を示す図である。
【図7】本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムにより回生制動を優先して市街地を走行したときの非パーキングブレーキ輪における制動油圧の発生頻度を示すグラフである。
【図8】本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムにより回生制動を優先して市街地を走行したときのパーキングブレーキ輪における制動油圧の発生頻度を示すグラフである。
【図9】本発明の一実施例に係る車両用ブレーキシステムにおいて目標油圧制動力Gpが徐々に大きくなるときの非パーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Gpfとパーキングブレーキ輪の目標油圧制動力Gprの時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【0061】
400 車両用ブレーキシステム
401 ブレーキペダル操作量検出部
402 パーキングブレーキ輪油圧制御部
403 非パーキングブレーキ輪油圧制御部
404 ブレーキECU

【特許請求の範囲】
【請求項1】
回生制動力と油圧制動力とを発生し得る車両に搭載された車両用ブレーキシステムであって、
少なくとも、非パーキングブレーキ輪である二輪と、パーキングブレーキ輪である二輪とに異なる油圧制動力を発生させることができるように構成されるとともに、
発生させるべき目標油圧制動力が所定値以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を前記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零とする、
ことを特徴とする車両用ブレーキシステム。
【請求項2】
請求項1記載の車両用ブレーキシステムであって、
前記目標油圧制動力が前記第一の所定値より大きいとき、該目標油圧制動力を、所定の配分比率で、非パーキングブレーキ輪である二輪とパーキングブレーキ輪である二輪とに配分する、
ことを特徴とする車両用ブレーキシステム。
【請求項3】
請求項2記載の車両用ブレーキシステムであって、
発生させるべき目標油圧制動力が前記第一の所定値以下で、且つ、該目標油圧制動力を前記所定の配分比率で非パーキングブレーキ輪である二輪とパーキングブレーキ輪である二輪とに配分するものとした場合にパーキングブレーキ輪である二輪に配分されることになる油圧制動力が第二の所定値以下のとき、非パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を前記目標油圧制動力とし、パーキングブレーキ輪である二輪に発生させる油圧制動力を零とする、
ことを特徴とする車両用ブレーキシステム。
【請求項4】
請求項1乃至3のいずれか一項記載の車両用ブレーキシステムであって、
前記目標油圧制動力は、運転者によるブレーキペダル操作量から算出された目標制動力から、回生制動により発生させることができる回生制動力を引いた値として算出される、
ことを特徴とする車両用ブレーキシステム。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2009−196382(P2009−196382A)
【公開日】平成21年9月3日(2009.9.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−36890(P2008−36890)
【出願日】平成20年2月19日(2008.2.19)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】