車両の制動装置および制動方法

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【発明の名称】	車両の制動装置および制動方法
【発明者】	【氏名】浦馬場真吾【氏名】酒井俊行【氏名】榎本直泰
【要約】	【課題】機械的制動系と電気的制動系の二つの制動系を備えた車両において、機械的制動系に失陥が生じた場合の制動力を確保する。【解決手段】機械的制動系１０が所期の制動力を達成し得るかを判定する判定部１６を設ける。機械的制動系１０がブレーキ操作子の操作量を油圧によって伝達する摩擦ブレーキである場合、前記判定部１６は前記油圧が所定の値に達しているかを検出する油圧センサを含む。判定部１６により、機械的制動系１０による制動力が所期の値に達しないと判断された場合、指令部１８は電気的制動系１２に制動力の増加を指令する。これによって、機械的制動系１０で失った制動力の少なくとも一部を電気的制動系１２により回復する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】機械的制動系と電気的制動系を備えた車両の制動方法であって、機械的制動系の作動が所期の作動量に達しないときに、電気的制動系の作動量を所期のものより増加させる、車両の制動方法。
【請求項２】機械的制動系と電気的制動系を備えた車両の制動装置であって、前記機械的制動系の作動が所期の作動量を達成しないことを判定する判定手段と、前記判定部で作動量の不達成が判定された場合に、電気的制動系の作動量を増加する指令を行う指令手段と、を有する車両の制動装置。
【請求項３】請求項２に記載の車両の制動装置であって、機械的制御系は、ブレーキ操作子の操作量を流体を介して伝達し、前記操作量に応じて摩擦力を発生させる摩擦制動系を含み、前記判定手段は、前記流体の圧力が所期の値に達しないことを判定するものである、車両の制動装置。
【請求項４】請求項３に記載の車両の制動装置であって、前記摩擦制動系は、前記ブレーキ操作子の操作の助勢を行う助勢系を含み、当該助勢系は、前記流体を加圧するポンプと、この加圧された流体を蓄えるアキュームレータとを含み、前記判定手段は、前記アキュームレータの圧力が低下したことを判定するものである、車両の制動装置。
【請求項５】請求項２から４のいずれかに記載の車両の制動装置において、電気的制動系が作動している場合には、電気的制動系の発生する制動力に相当する値だけ機械的制動系の制動力を抑制する、抑制手段を有し、前記判定部により所期の作動量の不達成が判定された場合には、前記抑制手段に対し、機械的制動系の制動力の抑制を禁止する、抑制禁止手段と、を有する、車両の制動装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回生制動などの電気的制動系と摩擦制動などの機械的制動系の双方を備えた車両の制動装置および制動方法に関し、特に二つの制動系の制動力の配分の最適化に関する。
【０００２】
【従来の技術】制動装置には、運動エネルギを熱エネルギや他の部材の運動エネルギに変換する機械的制動を行うものや、運動エネルギによって発電し、電気エネルギに変換する電気的制動を行うものなどが知られている。機械的制動として、相対移動する部材間の摩擦により、運動エネルギを熱エネルギに変換する摩擦制動が良く知られている。電気的制動には、発電した電気を抵抗により消費するものや、一旦電池に蓄え、後にこの電池から電気エネルギの供給を受けるいわゆる回生制動などがある。
【０００３】電気自動車などの電動機を備えた車両の多くは、エネルギを有効に利用するために、摩擦による制動装置の他に回生制動を行う制動装置を備えている。そして、摩擦制動による制動力と、回生制動による制動力の配分を適宜設定して、最適な制動力および回生電力が発生するように制御される。
【０００４】特開平４－２２１２５８号には、電気的制動系と機械的制動系を備えた車両の制動装置が開示されている。電気的制動系としては回生制動装置を備え、機械的制動系としては、ブレーキ操作部材の操作量を液圧を介して伝達し、車輪とともに回転する回転部材に摩擦部材を押しつける摩擦制動装置を備えている。また、運転者の所望する制動力を検出するために、ブレーキ操作部材の操作量を検出するブレーキ操作量センサが設けられている。このセンサの出力に基づき、回生制動力と摩擦制動力の配分が決定される。そして、ブレーキ操作量センサの異常が検出された場合、その時発生している液体の圧力に応じた摩擦制動力のみによって、制動力の制御を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記公報に記載された装置によれば、異常時に、その時発生している操作力伝達用の液体の圧力に応じた摩擦制動力のみによって車両の制動が実行される。よって、前記液体の圧力に応じた制動力以上の制動力を得ることができなかった。
【０００６】本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、機械的制動系の作動が所期の作動量に達しないと判断された場合でも、不達成である作動量に応じた制動力以上の制動力を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するために、本発明にかかる車両の制動方法は、機械的制動系と電気的制動系を備えた車両の制動方法であって、機械的制動系の作動が所期の作動量に達しないときに、電気的制動系の作動量を所期のものより増加させるものである。
【０００８】また、本発明にかかる制動装置は、機械的制動系と電気的制動系を備えた車両の制動装置であって、機械的制動系の作動が所期の作動量を達成しないことを判定する判定手段と、前記判定部で作動量の不達成が判定された場合に、電気的制動系の作動量を増加する指令を行う指令手段と、を有している。これによれば、機械的制動系の作動量の不足分の少なくとも一部は、電気的制動系により補われ、制動力を増加させることができる。
【０００９】さらに、前記機械的制御系は、ブレーキ操作子の操作量を流体を介して伝達し、前記操作量に応じて摩擦力を発生させる摩擦制動系を含み、前記判定手段は、前記流体の圧力が所期の値に達しないことを判定するものとすることができる。
【００１０】さらに、前記摩擦制動系は、前記ブレーキ操作子の操作の助勢を行う助勢系を含み、当該助勢系は、前記流体を加圧するポンプと、この加圧された流体を蓄えるアキュームレータとを含み、前記判定手段は、前記アキュームレータの圧力が低下したことを判定するものとすることができる。
【００１１】さらに、前記電気的制動系が作動している場合には、当該電気的制動系の発生する制動力に相当する値だけ機械的制動系の制動力を抑制する抑制手段と、前記判定部により所期の作動量の不達成が判定された場合には、前記抑制手段に対し、機械的制動系の制動力の抑制を禁止する抑制禁止手段とを有するものとすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。本実施形態は、車載の電池からの電力の供給を受ける電動機によって車両を駆動する、いわゆる電気自動車に本発明が適用されたものである。
【００１３】図１には、本発明にかかる車両の制動装置の制御にかかる構成を示すブロック図が示されている。本実施形態の制動装置は、機械的制御系１０と電気的制御系１２を有している。機械的制動系１０は、ブレーキペダルなどのブレーキ操作子の操作によって、ホイールとともに回転するブレーキディスクまたはブレーキドラムにブレーキパッドまたはブレーキシューを当接させ、摩擦によって制動力を発生させる摩擦ブレーキである。ブレーキ操作子の操作量の伝達は、ブレーキフルードなどの流体を介して行われる。また、電気的制動系１２は、車両駆動用の電動機を制動時に発電機として利用し、発電した電力を電池に蓄える回生ブレーキである。
【００１４】制御部１４は、運転者が操作するブレーキ操作子の操作量や車両速度や電池のそのときの充電量などに応じて、適切な配分で電気的制動系１２と機械的制動系１０の各々の制動力を制御する。たとえば、電池がすでに満充電状態で、これ以上充電できない状態であれば、電気的制動系１２を用いず、機械的制動系１０のみによって制動力を発生する。また、電池の充電量にまだ余裕があれば、電気的制動系１２により制動力を発生し、その分機械的制動系１０の制動力を抑制する、いわゆる協調制動を実行する。協調制動時、電気的制動系１２により十分な制動力が得られれば、機械的制動系１０は制動力を発生しないように制御され、不足すれば不足分を補うように制御される。より具体的には、図２に示すようにブレーキ操作子の操作量が小さいときには、車両の全制動力のほとんどを回生制動力でまかない、操作量がある程度以上となると、回生制動力に摩擦制動力を上乗せして全制動力を得るようにしている。通常時には、回生制動力の上限値は、車両の加速度が例えば約－１．９６ｍ／ｓ²（－Ｏ．２Ｇ）となる値に設定され、それ以上の制動力を得ようとする場合に、摩擦制動力が付加される。なお、本実施形態の場合、回生制動力は前輪のみに作用するため、後輪の制動力を確保するために後輪制動力は、ブレーキ操作量が小さいときにおいてもわずかに制動力を発生させている。
【００１５】制御部１４には、機械的制御系１０の作動が所期の作動量を達成しているか否かを判定する判定部１６が設けられている。判定部１６は、ブレーキ操作子の操作量に対して機械的制動系１０のある物理量、たとえば流体圧回路上の所定位置におけるブレーキフルード圧が、所期の値となっているかを監視する。たとえば、ブレーキフルード圧がブレーキ操作子の操作量に対して本来発生されるべき圧力となっていないときに、所期の作動量の不達成を判定する。判定部１６が、機械的制動系１０の所期の作動量の不達成を判定すると、これを受けて指令部１８は、電気的制動系１２に制動力の増加を指令する。したがって、正常時であれば回生制動によって前記－１．９６ｍ／ｓ²を発生させるような状況であっても、これ以上の制動力を発生するように制御を行う。また、通常は回生制動を行わない電池の満充電状態においても、機械的制動系１０の失陥が判定された場合は、電気的制動系１２により制動力を発生させるようにすることもできる。
【００１６】図３には、本実施形態の機械的制動系１０の流体圧回路の概略が示されている。前述のように本実施形態においては流体としてブレーキフルードを使用しており、以降、流体を単に油と記して説明する。運転者がブレーキ操作を行うブレーキ操作子であるブレーキペダル２０は、マスタシリンダ（Ｍ／Ｃ）２２に接続されている。マスタシリンダ２２では、ブレーキペダル１０のストローク量に応じた油圧が発生する。マスタシリンダ２２の油圧は、協調時フロント減圧系２４、増圧ピストン２６およびアンチロックブレーキフロント制御系２８のバルブを介して、左右の前輪のホイールシリンダ（Ｗ／Ｃ）３０，３２に伝達される（以降、アンチロックブレーキをＡＢＳと記す）。ホイールシリンダ３０，３２のストロークによりブレーキパッドがブレーキディスクに当接し、摩擦制動力が発生する。
【００１７】マスタシリンダ２２には、レギュレータ３４が併設されている。レギュレータ３４には、油圧ポンプ３６により増圧された油が蓄えられたアキュームレータ３８から高圧油が供給され、レギュレータ３４によって、マスタシリンダ２２と同程度の油圧に減圧される。また、本実施形態においては、アキュームレータ３８の油圧によって、マスタシリンダ２２の油圧の助勢を行っている。レギュレータ３４の油圧は、協調時リア減圧系４０、ＡＢＳリア制御系４２およびプロポーショニングアンドバイパスバルブ（以降、Ｐ＆Ｂバルブと記す）４４を介して左右の後輪のホイールシリンダ（Ｗ／Ｃ）４６，４８に伝達される。Ｐ＆Ｂバルブ４４には、マスタシリンダ２２から油圧が供給され、このＰ＆Ｂバルブ４４によって前輪と後輪の制動力の比を制御している。
【００１８】マスタシリンダ２２側とレギュレータ３４側の油圧系の圧力を連通させるのが連通系５０である。この連通系５０により、ＡＢＳ作動時のレギュレータ３４側の圧力がマスタシリンダ２２側に伝えられる。また、マスタシリンダ２２、レギュレータ３４および油圧ポンプ３６には、リザーバ５２から油が供給される。
【００１９】協調時フロント減圧系２４は、マスタシリンダ２２内の圧力を検出するマスタシリンダ圧センサ５４、ＡＢＳ非作動時の前輪ホイールシリンダ３０，３２の圧力を検出するホイルシリンダ圧センサ５６およびブレーキペダルのストロークを検出するストロークセンサ５８を含んでいる。これらのセンサ５４，４６，５８の出力に基づき、運転者の所望する制動力が達成されるように制動装置の制御がなされる。ソレノイドバルブ６０は、非協調制動時には開状態に制御され、マスタシリンダ２２の圧力をそのままホイルシリンダ３０，３２に伝える。よって、非協調制動時には、マスタシリンダ２２とホイールシリンダ３０，３２の圧力は図４の破線で示すように略線形な関係となる。ソレノイドバルブ６０は、協調制動時には閉状態に制御され、減圧バルブ６２、低圧リリーフバルブ６４、高圧リリーフバルブ６６さらにソレノイドバルブ６８によってマスタシリンダ２２の圧力が減圧されて前輪のホイールシリンダ３０，３２に伝わる。よって、協調制動時には、マスタシリンダ２２とホイールシリンダ３０，３２の圧力は図４の実線で示すような折れ線状の関係となる。回生制動力で運転者の所望する制動力が得られるときには、減圧バルブ６２によって、マスタシリンダ２２の油圧は減圧され、ブレーキの遊びがなくなる程度の油圧が前輪のホイルシリンダ３０，３２に伝達される。所望する制動力が、回生制動で発生することができる制動力以上になると、低圧リリーフバルブ６４または高圧リリーフバルブ６６が開き、不足分の制動力を発生するための油圧が前輪のホイルシリンダ３０，３２に伝達される。二つのリリーフバルブ６４，６６は、その開放圧が異なり、低圧リリーフバルブ６４がより低圧で開状態になる。２種類のリリーフバルブ６４，６６の選択はソレノイドバルブ６８によってなされる。なお、２種類のリリーフバルブ６４，６６を設けたのは、回生制動力の上限値が車速によって変動するのに対応するためである。すなわち、回生制動力の上限値があるしきい値より低いときには、低圧リリーフバルブ６４によって低い制動力から摩擦制動力を立ち上げる。一方、回生制動力の上限値があるしきい値より高いときには、ソレノイドバルブ６８を閉じ、高圧リリーフバルブ６６によってより高い制動力から摩擦制動が作動するようにする。
【００２０】協調時リア減圧系４０は、ソレノイドバルブ７０、減圧バルブ７２およびリリーフバルブ７４を含んでいる。非協調制動時には、ソレノイドバルブ７０が開状態に制御され、レギュレータ３４の油圧がそのまま下流に供給される。協調制動時には、ソレノイドバルブ７０が閉じ、減圧バルブ７２とリリーフバルブ７４によってレギュレータ３４の油圧が減圧されて下流に供給される。よって後輪においても、図４に示す特性とほぼ同様の特性を有する。回生制動力で運転者の所望する制動力が得られるときには、減圧バルブ７２によって、レギュレータ３４からの油圧は減圧され、ブレーキの遊びがなくなる程度の油圧が後輪のホイルシリンダ４６，４８に伝達される。所望する制動力が、回生制動で発生することができる制動力以上になると、リリーフバルブ７４が開き、不足分の制動力を発生するための油圧が後輪のホイルシリンダ４６，４８に伝達される。
【００２１】以上のように、協調制動時には、図２に示すように、回生制動力と、前輪および後輪の摩擦制動力で全制動力を得ている。なお、回生制動力の上限は、車両の加速度が例えば約－１．９６ｍ／ｓ²（－Ｏ．２Ｇ）となるように設定されている。
【００２２】以上は、ＡＢＳ非作動時である。ＡＢＳ作動時には、ソレノイドバルブ７６がレギュレータ３４と前輪のホイールシリンダ３０，３２を連通するように作動する。ソレノイドバルブ７０および６０は開放状態となる。ＡＢＳが作動すると、車輪がロック寸前の状態に制御されるように、増圧用バルブ７８と減圧用バルブ８０が開閉を繰り返し、ホイールシリンダ３０，３２，４６，４８の油圧を制御する。すなわち、車輪の回転がほぼ停止すると、減圧用バルブ８０が開状態となり、ホイールシリンダの油圧をリザーバ５２に戻して、減圧を行う。車輪の回転が始まると、増圧用バルブ７８が開状態となり、レギュレータ３４からの油圧が供給され、ホイールシリンダの油圧が再び上昇し、制動力が増加される。この繰り返しによって、アンチロック動作が達成される。増圧ピストン２６は、回生ブレーキ力が低下したときに、レギュレータ圧を利用して前輪の減圧されたホイールシリンダ圧を増圧するもので、２系統分離用のものである。レギュレータ圧を使うことでペダルの奥入りを回避できる。
【００２３】さらに、本実施形態においては、アキュームレータ３８に所定の油圧が蓄圧されているかを検出するアキュームレータ圧センサ８６が設けられている。アキュームレータ圧センサ８６により、アキュームレータ３８の圧力が低下していることが検出されると、摩擦制動系の異常が判定される。この判定に基づき、ソレノイドバルブ６０およびソレノイドバルブ７０を開状態に制御し、マスタシリンダ２２およびレギュレータ３４の油圧を減圧せずに、ホイールシリンダ３０，３２，４６，４８に伝達する。これによって、その状況で発生し得る最大の摩擦制動力を発生させることができる。また、さらに回生制動力を付加することによってアキュームレータ圧が低下することによる摩擦制動力の減少を補う。
【００２４】本実施形態においては、アキュームレータ３８の油圧が低下していると、後輪のホイールシリンダ４６，４８の油圧が上昇しなくなり、所期の制動力を得ることができなくなる。また、アキュームレータ３８の油圧は、マスタシリンダ２２の油圧の助勢力としても作用しているので、この油圧の低下により助勢力が失われる。よって、マスタシリンダ２２の油圧が上昇しなくなり、所期の制動力を得ることができなくなる。前述の制御により、アキュームレータ圧低下による制動力の低下を防止する、または低下が生じたとしても小さいものとすることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００３２０７【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社【識別番号】０００００００１１【氏名又は名称】アイシン精機株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）９月１８日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】吉田研二（外２名）
【公開番号】	特開平１１－９８６０８
【公開日】	平成１１年（１９９９）４月９日
【出願番号】	特願平９－２５３７８４