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【発明の名称】 車両の制動装置
【発明者】 【氏名】松山 昌史

【氏名】大蔵 一真

【氏名】高見 健輔
【要約】 【課題】上乗せ回生制動時に車両の走行エネルギーを無駄なく回収する。

【解決手段】ブレーキペダルの踏み込みが検出された時に、エンジンブレーキ力に相当する回生制動力（Ｔe）に所定の回生制動力（Ｔm）を上乗せした制動力（Ｔe＋Ｔm）を発生させ、車速Ｖspが所定値α以下になったら、エンジンブレーキ力相当の回生制動力（Ｔe）と、摩擦制動力（Ｔf）と、上乗せ回生制動力（Ｔm）との合計値（Ｔe＋Ｔf＋Ｔm）が車両の安定限界制動力（β）を越えない範囲で上乗せ回生制動力（Ｔm）を増加する。これにより、制動時の車両の安定性を確保しながら、低車速域で回収可能な走行エネルギーを無駄にせずに回収することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】回生制動力を発生するモーターと、前記モーターの回生電力によりバッテリーを充電する充電手段と、ブレーキペダルの踏み込み圧に応じて摩擦制動力を発生する摩擦制動手段と、ブレーキペダルの踏み込みを検出するブレーキ検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記ブレーキ検出手段によりブレーキペダルの踏み込みが検出された時に、前記充電手段を制御してエンジンブレーキ力に相当する回生制動力に所定の回生制動力を上乗せした制動力を前記モーターから発生させる制御手段とを備えた車両の制動装置であって、前記制御手段は、車速が所定値以下になったら、前記エンジンブレーキ力相当の回生制動力と、前記摩擦制動力と、前記上乗せ回生制動力との合計値が車両の安定限界制動力を越えない範囲で前記上乗せ回生制動力を増加することを特徴とする車両の制動装置。
【請求項２】請求項１に記載の車両の制動装置において、制動時に車輪がロックするのを防止するＡＢＳ（Anti-lock Brake System）装置を備え、前記制御手段は、前記ＡＢＳ装置が保持状態になると前記上乗せ回生制動力を低減することを特徴と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】本発明は車両の制動装置に関し、特に、ブレーキペダルの踏み込み圧に応じた摩擦制動力に回生制動力を上乗せする制動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】摩擦制動と回生制動とを併用する車両では、摩擦ブレーキ装置に減圧機能を設けて回生制動分だけ摩擦ブレーキ装置のホイールシリンダー液圧を減圧し、ブレーキペダルの踏み込み圧に応じた制動力を発生させる制動方法（以下、回生協調制御法と呼ぶ）と、ブレーキペダルの踏み込み圧に応じた摩擦制動力を発生させ、その摩擦制動力に回生制動分を上乗せする制動方法（以下、上乗せ回生制御法と呼ぶ）とがある。
【０００３】後者の上乗せ回生制御法には、アクセルペダルが開放されると、変速機のシフト位置に応じたエンジンブレーキ力に相当する回生制動力を発生させるとともに、ブレーキペダルが踏み込まれた場合には、エンジンブレーキ力相当の回生制動力とブレーキペダルの踏み込み圧に応じた摩擦制動力に、さらに所定の回生制動力を上乗せするものがある（例えば、特開平０６−０７０４０６号公報参照）。この上乗せ回生制御法では、変速機のシフト位置に応じて車両の安定性を損なわない程度の一定の上乗せ回生制動力を設定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述した上乗せ回生制動装置では、変速機のシフト位置に応じて一定の上乗せ回生制動力を設定しているので、車両の安定性を確保しながらさらに多くの回生制動力を得ることができる低車速域でも回生制動力が増加されることはなく、回収可能なエネルギーを無駄にしているという問題がある。
【０００５】本発明の目的は、上乗せ回生制動時に車両の走行エネルギーを無駄なく回収することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１および図３に対応づけて本発明を説明すると、（１） 請求項１の発明は、回生制動力を発生するモーター１と、モーター１の回生電力によりバッテリー４を充電する充電手段３と、ブレーキペダルの踏み込み圧に応じて摩擦制動力（Ｔf）を発生する摩擦制動手段と、ブレーキペダルの踏み込みを検出するブレーキ検出手段８と、車速Ｖspを検出する車速検出手段９と、ブレーキ検出手段８によりブレーキペダルの踏み込みが検出された時に、充電手段３を制御してエンジンブレーキ力に相当する回生制動力（Ｔe）に所定の回生制動力（Ｔm）を上乗せした制動力（Ｔe＋Ｔm）をモーター１から発生させる制御手段５とを備えた車両の制動装置であって、制御手段５は、車速Ｖspが所定値α以下になったら、エンジンブレーキ力相当の回生制動力（Ｔe）と、摩擦制動力（Ｔf）と、上乗せ回生制動力（Ｔm）との合計値（Ｔe＋Ｔf＋Ｔm）が車両の安定限界制動力（β）を越えない範囲で上乗せ回生制動力（Ｔm）を増加する。
（２） 請求項２の車両の制動装置は、制動時に車輪がロックするのを防止するＡＢＳ（Anti-lock Brake System）装置１０を備え、制御手段５によって、ＡＢＳ装置１０が保持状態になると上乗せ回生制動力（Ｔm）を低減するようにしたものである。
【０００７】上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、ブレーキペダルの踏み込みが検出された時に、エンジンブレーキ力に相当する回生制動力に所定の回生制動力を上乗せした制動力を発生させ、車速が所定値以下になったら、エンジンブレーキ力相当の回生制動力と、摩擦制動力と、上乗せ回生制動力との合計値が車両の安定限界制動力を越えない範囲で上乗せ回生制動力を増加するようにしたので、制動時の車両の安定性を確保しながら、低車速域で回収可能な走行エネルギーを無駄にすることなく回収することができる。
（２） 請求項２の発明によれば、ＡＢＳ装置が保持状態になると上乗せ回生制動力を低減するようにしたので、請求項１の上記効果に加え、ＡＢＳ装置の早期作動を防止でき、ＡＢＳ作動が遅延された分だけ走行エネルギーの回収量を増やすことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明を、ベルト式やトロイダル式の無段変速機とＡＢＳ装置を装備したハイブリッド車両に適用した一実施の形態を説明する。このハイブリッド車両は、駆動時はエンジンとモーターのいずれか一方、または両方で走行し、制動時は摩擦ブレーキ装置の制動力とモーターの回生制動力により車両を減速、停車させる。なお、本発明はハイブリッド車両に限定されず、モーターのみを走行駆動源とする電気自動車にも適用することができる。
【００１０】図１は一実施の形態の構成を示す図である。なお、エンジンとモーターとの間に介装されるクラッチ、および無段変速機の図示を省略する。モーター１は駆動輪２に無段変速機（不図示）を介して連結され、駆動力と制動力を発生する。モーター１には同期型や誘導型などの各種交流モーターの他に、直流モーターを用いることができる。インバーター３はバッテリー４の直流電力を交流電力に変換してモーター１へ供給するとともに、モーター１により回生された交流電力を直流電力に変換してバッテリー４へ供給する。なお、モーター１に直流モーターを用いる場合はインバーターの代わりにＤＣ−ＤＣチョッパーを用いる。
【００１１】車両コントローラー５はマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、車両の状態やバッテリー４の状態などに基づいて駆動トルク指令値、回生制動トルク指令値、最大許容回生トルク値などを算出し、モーターコントローラー６を制御する。モーターコントローラー６はマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、車両コントローラー５からの駆動トルク指令値および回生制動トルク指令値に基づいてインバーター３を制御し、モーター１の駆動トルクおよび回生トルクを制御する。
【００１２】車両コントローラー５にはアクセルセンサー７、ブレーキペダルスイッチ８、車速センサー９、ＡＢＳ装置１０、バッテリーセンサー１１などが接続される。アクセルセンサー７はアクセルペダルの踏み込み量を検出し、ブレーキスイッチ８はブレーキペダルの踏み込み状態を検出する。また、車速センサー９は車両の走行速度Ｖspを検出する。ＡＢＳ装置１０は摩擦ブレーキ装置（不図示）の制動力を制御して制動時に車輪がロックするのを防止する装置であり、作動状態の情報を車両コントローラー５へ送る。バッテリーセンサー１１はバッテリー４の充電状態ＳＯＣと温度を検出する。
【００１３】図２は、一実施の形態の回生制動制御プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。車両コントローラー５のマイクロコンピューターは、所定時間、例えば１０msecごとにこの回生制動制御プログラムを実行する。ステップ１において、アクセルセンサー７によりアクセルペダルの踏み込み量を検出し、踏み込み量が略０、すなわちアクセルペダルが解放されている場合はステップ２へ進み、アクセルペダルが踏み込まれている場合はステップ９へ進む。アクセルペダルが踏み込まれている場合は駆動モードであり、ステップ９で回生トルク指令値に０を設定してステップ８へ進み、モーターコントローラー６へ回生トルク指令値（この場合は０）を出力する。
【００１４】一方、アクセルペダルが解放されている場合は、ステップ２でエンジンブレーキトルクに相当する回生制動トルク（以下、エンブレ回生トルクまたは単にエンブレ回生分と呼ぶ）Ｔeを演算する。具体的には、エンジン回転速度に対するエンジンブレーキトルクの特性マップに相当する、モーター回転速度に対するエンブレ回生トルクのマップを予め設定、記憶しておき、現在のモーター１の回転速度に対応するエンブレ回生トルクＴeを表引き演算する。
【００１５】ステップ３では、車両の状態に基づいて上乗せ回生を許可するか否かを判断する。ここで、車両状態には車速や各種異常情報などがあり、例えば車速が略５km/h以下、つまりクリープ速度では上乗せ回生を禁止する。また、モーター１、インバーター３、バッテリー４などに異常が検出された時も上乗せ回生を禁止する。ステップ４で上乗せ回生が許可されたか否かを確認し、許可された場合はステップ５へ進み、禁止された場合はステップ６へ進む。上乗せ回生が許可された場合は、ステップ５で図５、図６に示す上乗せ回生制御演算ルーチンを実行し、上乗せ回生トルク（以下、上乗せ回生分と呼ぶ）Ｔmを演算する。一方、上乗せ回生が禁止された場合は、ステップ６で上乗せ回生量に０を設定してステップ７へ進む。
【００１６】ステップ７において、ステップ２で演算したエンブレ回生分Ｔeとステップ５で演算した上乗せ回生分Ｔmとを加算し、回生トルク指令値を求める。続くステップ８で、モーターコントローラー６へ回生トルク指令値を出力する。モーターコントローラー６は、インバーター３を制御して車両コントローラー５から出力された回生トルク指令値に応じた回生トルクをモーター１から出力させる。
【００１７】ここで、図３により一実施の形態の上乗せ回生制御法について説明する。時刻ｔ１でアクセルペダルが解放されると、エンジンとモーター１との間に介装されるクラッチが解放されてエンジンが車両の駆動系から切り離され、モーター１によりエンブレ回生トルクＴeを発生する。このエンブレ回生トルクＴeは、図３に示すように車速Ｖspの低下につれて増加する。
【００１８】さらに、時刻ｔ２でブレーキペダルが踏み込まれると、摩擦ブレーキ装置（不図示）によりブレーキペダルの踏み込み圧に応じた摩擦ブレーキトルク（以下、摩擦ブレーキ分と呼ぶ）Ｔfを発生させる。同時にまた、モーター１から所定量の上乗せ回生トルク（以下、上乗せ回生分と呼ぶ）Ｔmを発生させる。なお、この上乗せ回生分Ｔmは車速Ｖspと無関係に一定量であり、上乗せ後の合計制動トルク（Ｔe＋Ｔf＋Ｔm）が車両安定限界制動トルクβを越えない量とする。
【００１９】ところで、通常の車両は、エンジンやモーターなどの駆動源から発生する動力を、ベルト式やトロイダル式の無段変速機、あるいは自動変速機や手動変速機などの有段変速機を介して駆動輪へ伝達する。どの方式の変速機を用いた場合でも、低車速域では変速比が大きく、変速機入力軸の回転速度が出力軸の回転速度よりも高い。逆に、高車速域では変速比が小さく、変速機入力軸の回転速度が出力軸の回転速度よりも低い。この関係は、エンジンおよびモーターのいずれか一方または両方で車両を駆動する駆動モードにおいても、あるいは車両の走行エネルギーをモーターにより回収する回生モードにおいても同様であり、したがって、回生モードでは車速が低くなるほどモーターが駆動輪側から高速で回され、モーターの逆起電圧が高くなる。モーターの逆起電圧が高くなるほど走行エネルギーの回生可能量は大きくなるので、車速が低くなるほど上乗せ回生分Ｔmを増やすことができる。
【００２０】図４は、一実施の形態のハイブリッド車両における車速と上乗せ回生可能量との関係を示す図である。図４に示すように、バッテリー４の受け入れ可能電力がどのような状態にあっても、特定の車速αを越えると上乗せ回生可能量が急に増加する。
【００２１】そこで、この実施の形態では、図３に示すように車速Ｖspがαを越える範囲では、車両安定限界制動トルクβを越えない程度の上乗せ回生分Ｔmを設定し、車速Ｖspがα以下になったら（時刻ｔ３）車両限界制動トルクβを越えない範囲で上乗せ回生分Ｔmを増加する。これにより、低車速域で回収可能な走行エネルギーを無駄にせずに回収することができる。なお、車速αはバッテリー４の定格容量、モーター１の定格出力などに応じて変わるので、実車実験により最適な値を設定するのが望ましい。
【００２２】図５、図６は上乗せ回生制御演算ルーチンを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の上乗せ回生制御を説明する。ステップ１１において、バッテリー４の充電状態ＳＯＣ、温度および劣化度合いに基づいて次式により最大上乗せ回生可能量Ｔmmaxを求める。
【数１】
Ｔmmax＝｛（ＳＯＣmax−ＳＯＣ）＊Ｋa＊Ｋb｝−Ｔe上式において、ＳＯＣmaxはバッテリー４の最大充電量であり、ＳＯＣはバッテリーセンサー１１により検出した現在の充電量である。また、Ｋaはバッテリー４の温度係数であり、現在の充電可能量（ＳＯＣmax−ＳＯＣ）をモーター１の回生可能トルク量に変換する。Ｋbはバッテリー４の劣化係数である。
【００２３】ステップ１２で、上乗せ回生制御の開始を示すフラグＦがセット（１）されているか否か、つまりすでに上乗せ回生制御が開始されているか否かを確認する。まだ上乗せ回生制御が開始されていない場合はステップ１３へ進み、すでに開始されている場合はステップ１７へ進む。図３に示す例では、時刻ｔ２においてブレーキペダルが踏み込まれた時点から上乗せ回生制御を開始する。
【００２４】ブレーキペダルが踏み込まれて上乗せ回生制御を開始する場合は、ステップ１３でエンブレ回生分Ｔe、摩擦ブレーキ分Ｔf、および、ステップ１１で演算した最大上乗せ回生可能量Ｔmmaxの合計値（Ｔe＋Ｔf＋Ｔmmax）が車両の安定限界制動トルクβを越えるかどうかを確認する。制動トルク合計値（Ｔe＋Ｔf＋Ｔmmax）が安定限界制動トルクβを越える場合はステップ１４へ進み、モーター１の上乗せ回生トルクＴmに、安定限界制動トルクβを越えない値を設定する。すなわち、【数２】Ｔm＝β−Ｔe−Ｔfそして、上乗せ回生制御開始フラグＦをセットしてステップ１６へ進み、上乗せ回生トルクＴmの立ち上がり時の傾きを所定値Ａに制御して図２に示すプログラムへリターンする。なお、上乗せ回生トルクＴmの傾きには、乗員が衝撃あるいは違和感を感じない程度の値を設定する。
【００２５】一方、エンブレ回生分Ｔe、摩擦ブレーキ分Ｔf、および最大上乗せ回生可能量Ｔmmaxの合計値（Ｔe＋Ｔf＋Ｔmmax）が車両の安定限界制動トルクβ以下の場合はステップ１５へ進み、ステップ１１で求めた最大上乗せ回生可能量Ｔmmaxをモーター１で発生させても車両の安定限界制動トルクβを越えることはないので、モーター１の上乗せ回生トルクＴmに最大上乗せ回生可能量Ｔmmaxを設定する。そして、上乗せ回生制御開始フラグＦをセットしてステップ１６へ進み、上述したように上乗せ回生トルクＴmの立ち上がり時の傾きを所定値Ａに制御して図２に示すプログラムへリターンする。
【００２６】ステップ１２ですでに上乗せ回生制御が開始されて最初の上乗せ回生トルクＴmが演算され、最初の上乗せ回生トルクＴmにしたがってモーター１が上乗せ回生運転を行っている場合は、ステップ１７で現在の車速Ｖspが上述した車速α以下になっているか否かを確認する。車速Ｖspがα以下になっていない場合は上乗せ回生トルクＴmを増加することはできないので、処理を終了して図２に示すプログラムへリターンする。
【００２７】一方、現在の車速Ｖspがα以下になっている場合はステップ２１へ進み、現在の上乗せ回生トルクＴmが今回ステップ１１で演算した最新の最大上乗せ回生可能量Ｔmmaxよりも大きいか否かを確認する。現在の上乗せ回生トルクＴmが今回演算した最大上乗せ回生可能量Ｔmmaxより大きい場合は、これ以上、上乗せ回生トルクＴmを増加することはできないので処理を終了し、図２に示すプログラムへリターンする。
【００２８】現在の上乗せ回生トルクＴmが今回演算した最大上乗せ回生可能量Ｔmmax以下の場合はステップ２２へ進み、上乗せ回生トルクＴmに今回演算した最大上乗せ回生可能量Ｔmmaxを設定し直し、上乗せ回生トルクＴmを増加する。続くステップ２３では、上乗せ回生トルクＴmを増加したので、エンブレ回生分Ｔe、摩擦ブレーキ分Ｔf、および上乗せ回生トルクＴmの合計値（Ｔe＋Ｔf＋Ｔm）が車両の安定限界制動トルクβ以下か否かを確認する。合計値（合計値（Ｔe＋Ｔf＋Ｔm）が車両の安定限界制動トルクβ以下の場合はステップ２４へ進み、上乗せ回生トルクＴmを増加する時の傾きを所定値Ｂに制御して図２に示すプログラムへリターンする。なお、上乗せ回生トルクＴmを増加する時の回生トルクの傾きＢは、上乗せ回生制御開始時の立ち上がりの上記傾きＡよりも小さくし、滑らかに上乗せ回生トルクＴmを増加させるのが望ましい。
【００２９】一方、合計値（Ｔe＋Ｔf＋Ｔm）が車両の安定限界制動トルクβより大きい場合はステップ２５へ進み、次式により上乗せ回生トルクＴmに車両安定限界制動トルクβを越えない最大の値を設定する。
【数３】Ｔm＝（β−Ｔe−Ｔf）
そしてステップ２４へ進み、上乗せ回生トルクＴmを増加する時の傾きを所定値Ｂに制御して図２に示すプログラムへリターンする。
【００３０】このように、ブレーキペダルの踏み込みが検出された時に、エンブレ回生制動トルクＴeに所定の回生制動トルクＴmを上乗せした回生制動トルク（Ｔe＋Ｔm）を発生させ、車速Ｖspが所定値α以下になったら、エンブレ回生制動トルクＴeと、摩擦ブレーキトルクＴfと、上乗せ回生制動トルクＴmとの合計値（Ｔe＋Ｔf＋Ｔm）が車両の安定限界制動トルクβを越えない範囲で上乗せ回生制動トルクＴmを増加するようにしたので、制動時の車両の安定性を確保しながら、低車速域で回収可能な走行エネルギーを無駄にせずに回収することができる。
【００３１】次に、上乗せ回生制御によりＡＢＳ装置１０の早期作動を防止してエネルギー回収量を増やす方法を説明する。ＡＢＳ装置１０は、駆動輪２の周速と車体速度とに基づいてスリップ量を求め、駆動輪２がロック傾向にあるか否かを判定する。スリップ量が所定値以上の場合は駆動輪２がロック傾向にあると判断し、ＡＢＳ保持状態へ移行する。ＡＢＳ保持状態になってから所定時間経過後に、スリップ量が所定値以上のままであればＡＢＳ減圧（ＡＢＳ作動）状態へ遷移し、スリップ量が所定値より小さくなっていれば復帰（ＡＢＳ非作動）状態へ遷移する。
【００３２】ＡＢＳ保持状態からＡＢＳ減圧状態へ遷移した時は、図７に示すように上乗せ回生分Ｔmを０にするとともに、駆動輪２のホイールシリンダー（不図示）の液圧を減圧する。スリップ量が小さくなるとふたたび液圧を増圧し、以後、ホイールシリンダーの減圧と増圧を繰り返してＡＢＳ装置１０を作動させる。
【００３３】ところで、駆動輪２のスリップ量が所定値を越えてＡＢＳ保持状態に遷移した時に、そのまま駆動輪２のロック傾向が続けば確実にＡＢＳ減圧状態になるが、図８に示すようにＡＢＳ保持状態になった直後に上乗せ回生トルクＴmを低減することによって、駆動輪２がロック状態になるのを遅らせることができる。これにより、ＡＢＳ装置１０の早期作動を防ぎ、ＡＢＳ作動が遅れた分だけ走行エネルギーの回収量を増やすことができる。
【００３４】図９は、上乗せ回生制御によりＡＢＳ作動を遅延させる制御ルーチンを示すフローチャートである。このＡＢＳ制御ルーチンは図５、図６に示す上乗せ回生制御演算ルーチンを終了して図２に示すプログラムへリターンする前に実行することができる。ステップ３１において、ＡＢＳ装置１０からの情報によりＡＢＳ保持状態かどうかを確認する。ＡＢＳ保持状態の時はステップ３２へ進み、現在の上乗せ回生トルクＴmから所定量γを減じて上乗せ回生トルクＴmを低減する。一方、ＡＢＳ保持状態でない時はステップ３３へ進み、ＡＢＳ装置１０からの情報によりＡＢＳ減圧状態かどうかを確認する。すでに、ＡＢＳ装置１０が作動（ＡＢＳ減圧）している時はステップ３４へ進み、上乗せ回生トルクＴmに０を設定する。
【００３５】このように、ＡＢＳ装置が保持状態になると上乗せ回生制動Ｔmを低減するようにしたので、ＡＢＳ装置の早期作動を防止でき、ＡＢＳ作動が遅れた分だけ走行エネルギーの回収量を増やすことができる。
【００３６】以上の実施の形態の構成において、モーター１がモーターを、インバーター３が充電手段を、摩擦ブレーキ装置（不図示）が摩擦制動手段を、ブレーキペダルスイッチ８がブレーキ検出手段を、車速センサー９が車速検出手段を、車両コントローラー５が制御手段を、ＡＢＳ装置１０がＡＢＳ装置をそれぞれ構成する。
【出願人】 【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】 平成１１年１１月１６日（１９９９．１１．１６）
【代理人】 【識別番号】１０００８４４１２
【弁理士】
【氏名又は名称】永井 冬紀
【公開番号】 特開２００１−１４５２０５（Ｐ２００１−１４５２０５Ａ）
【公開日】 平成１３年５月２５日（２００１．５．２５）
【出願番号】 特願平１１−３２５７６１