JP5030532B2 - 回生ブレーキ装置を持つ車両、その車両の制御方法、回生ブレーキ装置を制御する方法、及びその方法をコンピューターに実行させるコンピューター・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、概してハイブリッド電気自動車（hybrid electric vehicle: HEV）のような回生ブレーキ装置を持つ車両、その車両の制御方法、回生ブレーキ装置を制御する方法、及びその方法をコンピューターに実行させるコンピューター・プログラムに関する。

回生ブレーキ装置は、従来の油圧式摩擦ブレーキ装置によって通常は熱として消散される車両の運動エネルギーを回収することを図るものである。運動エネルギーの回収は、制動中に、動力をバッテリー或いは他のエネルギー蓄積装置に返すための発電機として動作する電動機を介して生じる。

周知のように、回生ブレーキ装置を備えた車両はまた、車輪スリップの場合に車両の制御及び安定性を改善するアンチロック・ブレーキ装置（anti-lock braking system: ＡＢＳ）を持つ。しかしながら、車輪スリップ状態が生じたとき、アンチロック・ブレーキ装置は回生ブレーキ装置の解放を引き起こすのが常である。例えば、ＡＢＳ制御に影響を与えないよう、ＡＢＳ制御の開始前に、回生ブレーキトルクを低減或いは零にする。その結果、車両運転手は、ブレーキトルク即ち減速の瞬間的な損失に起因する、前方への突き出し感を経験する。この急激な減速度の損失は、車両運転手にとって望ましくない。

したがって、本発明は、回生ブレーキ装置のこれらの不利点及び他の不利点を考慮して、着想された。

本発明は、複数の車輪を持つ車両の回生ブレーキ装置を制御するための装置及び方法を含む。本方法は、車輪の少なくとも１つに対して回生ブレーキトルクを作動させる工程を含む。本方法は、車両の別の車輪に、アンチロック・ブレーキ装置（ＡＢＳ）イベントが生じているかどうかを判定する工程を含む。本方法はまた、車両の別の車輪にＡＢＳイベントが生じていることが判定されたとき、車輪の１つに与えられる回生ブレーキトルクを、決められた比率で補正する工程を含む。

装置は、複数の車輪を回生ブレーキ装置を持つ車両を含む。車両は、車輪の少なくとも１つに対して回生ブレーキトルクを与えるように構成されている。車両は、別の車輪の少なくとも１つに、ＡＢＳイベントが生じているかどうかを判定するように構成される。加えて、車両は、車両の別の車輪にＡＢＳイベントが生じていることが判定されたとき、車輪の１つに与えられる回生ブレーキトルクを、決められた比率で補正するように構成されている。

上述の実施形態及び他の実施形態、本発明の特徴及び利点が、下記の、添付の図面に関連して解釈される、本発明を実行するための最良の形態の詳細説明から容易に明らかにされる。

例示の目的で、本発明を実行するための装置及び方法を下記に説明する。この装置及び方法論は、本発明の範囲から逸脱することなく、具体的な実施に最良適合するため、適合、修正或いは再配置され得る。

図１が、本発明の実施形態の１つに対応する車両１０の概略図を示す。車両１０は、エンジン１２及び電気機械若しくは発電機１４を含む。エンジン１２及び発電機１４は、この実施形態においては、遊星歯車機構１６である動力伝達ユニットを介して連結される。もちろん、他の歯車装置及び変速機を含む他の形式の動力伝達ユニットを、エンジン１２を発電機１４に連結するために用いることもできる。遊星歯車機構は、リングギア１８、キャリア２０、プラネタリ・ギア２２及び、サンギア２４を含む。

発電機１４はまた、サンギア２４に接続されたシャフト２６にトルクを出力するモーターとして使用され得る。同様に、エンジン１２は、キャリア２０に接続されたシャフト２８にトルクを出力する。

シャフト２６の回転を止め、それによって、適所にサンギア２４をロックするためにブレーキ３０を設けてもよいが、必ずしも必要ではない。この構成が、発電機１４からエンジン１２へトルクが伝達されるのを許容するので、シャフト２８が一方向のみに回転するよう、ワンウェイ・クラッチ３２が設けられている。図１において示されているように、エンジン１２に接続されて動作可能な発電機１４を持つことが、エンジン１２の速度が発電機１４によって制御されるのを可能にする。代替実施形態が、ブレーキ３０及び/又はワンウェイ・クラッチ３２を含まなくてもよいことは、認識されている。

リングギア１８が、第二歯車機構３８を通して車両のリア駆動輪（後輪３６）に接続されたシャフト３４に接続される。加えて、車両１０は、エンジン１２に直接連結され得る一組の前輪を含む。車両１０は、シャフト４２にトルクを出力するために利用され得る、第二の電気機械若しくはモーター４０を含む。本発明の範囲内において、電気機械が２台よりも多い又は少ないような異なる電気機械配置を車両が持つ場合もある。図１に示される実施例において、モーター４０及び発電機１４は両方とも、トルクを出力するためのモーターとして使用することができる。あるいは、各々を、電力を高電圧バス４４及び、エネルギー蓄積装置又はバッテリー４６に供給する発電機として使用することもできる。

バッテリー４６は、モーター４０及び発電機１４を作動するための電力を出力することができる、高電圧バッテリーである。他の形式のエネルギー蓄積装置及び/又は出力装置を、車両１０のような車両と共に使用することができる。例えば、高電圧バッテリーのように、電気エネルギーの貯蔵と出力の両方が可能なキャパシターのような装置を使用することができる。あるいは、車両１０用の電力を供給するために、燃料電池のような装置が、バッテリー及び/又はコンデンサーと共に使用されてもよい。

図１において示されているように、モーター４０、発電機１４、遊星歯車機構１６及び第二歯車機構３８の一部を、トランスアクスル４８と呼ぶこともできる。トランスアクスル４８は、従来の車両における変速機のようなものである。したがって、運転者が特定のギアを選択したとき、トランスアクスル４８はギア選択に従って作動すべく適切に制御される。エンジン１２及びトランスアクスル４８の構成要素（例えば、発電機１４とモーター４０）を制御するため、制御器５０を含む制御システムが備えられている。図１の中において示されるように、制御器５０は、車両システム制御器（vehicle system controller: VSC）とパワートレイン制御モジュール（powertrain control module: PCM）の組み合わせ（VSC/PCM）である。それは、単一のハードウエア・デバイスとして示されているが、マルチ・ハードウエア・デバイスの形式のマルチ制御器或いは、１つ以上のハードウエア・デバイス内のマルチ・ソフトウエア制御器を含み得る。他の制御器、例えば、トランスアクスル制御モジュール（transaxle control module：TCM）に関連するロジックを含む制御器５０のロジックが、特許請求の範囲に記載されている発明に如何なる限定をも加えることなく、数多くの方法によって分割され得る。

コントローラー・エリア・ネットワーク（controller area network：CAN）５２が、トランスアクスル４８及びバッテリー制御モジュール（battery control module：BCM）５４と制御器５０が通信することを可能にする。ちょうどバッテリー４６がBCM ５４を備えているように、制御器５０によって制御される他の装置が、それ自身の制御器を持ってもよい。例えば、エンジン制御ユニット（ECU）が制御器５０と通信し、エンジン１２の制御機能を実行してもよい。加えて、トランスアクスル４８は、TCM ５６のような、発電機１４及び/又はモーター４０のような、トランスアクスル４８内の特定の構成要素を制御するように構成された１つ又は複数の制御器を含んでもよい。したがって、図１に示すように、TCM ５６は、発電機インバータ４５及び、モーター・インバータ４１と繋がっている。実施形態の１つにおいて、発電機インバータ４５及びモーター・インバータ４１は、制御モジュール４７及び制御モジュール４３にそれぞれ接続される。制御モジュール４３及び４７は、車両センサーの生データを、TCM ５６と互換性のある形式に変換し、それらをTCM ５６に送ることができる。

図１に示される車両１０はHEVであるが、本発明は他の形式の車両での使用を企図していることは理解できるであろう。加えて、図１に示す車両１０はパラレル−シリーズ・タイプのHEVであるが、本発明はそのような「パワー・スプリット」構成を持つHEVに限定されない。さらに、車両１０は、単一のモーター（即ち、モーター４０）を持って示されるが、他の実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく追加のモーターを含む場合がある。したがって、本発明は、前輪３５のフロント・アクスル（不図示）に直接的に結合されたモーター４０のようなモーターを持つ車両１０の代替実施形態に適用可能である。加えて、代替実施形態において、車両１０は、本発明の範囲から逸脱することなく燃料電池自動車であり得る。

図示されているように、車両１０は摩擦ブレーキ３７を更に含む。ブレーキ３７は、ブレーキ・ディスク３７ａ、キャリパ３７ｂ及び、ＡＢＳモジュール３９と通信する速度センサー４９を含む。キャリパ３７ｂが、車両１０を減速及び/又は停止するためにブレーキ・ディスク３７ａと一緒に動作可能である。ＡＢＳモジュール３９は、圧力調整ユニット５１と一緒に動作可能である。圧力調整ユニット５１は、ブレーキ・ペダル５５からの制動要求に応じて、液体圧通路５３の使用によってブレーキ３７に対して制動液体圧を適切に分配できるように構成されている。図１に示される実施形態は油圧を使用するブレーキ装置を図示するが、図１の摩擦ブレーキ装置は、本発明の範囲から逸脱することなく、完全なブレーキ・バイ・ワイヤ（brake-by-wire: BBW）装置、電気機械式ブレーキ装置、電気油圧式ブレーキ装置或いは、油圧機械式ブレーキ装置であり得る。いずれの実施形態においても、ＡＢＳモジュール３９は、発電機１４及びモーター４０の動作を監視及び制御するための制御器５０及びTCM５６と一緒に動作可能である。

回生制動の動作中に、前輪３５がＡＢＳモジュール３９を介してＡＢＳ制御に入った場合、モーター４０及び/又は発電機１４によって生成されるトルクが補正される。ブレーキトルクの補正は、いわば、減速度の損失を最小化或いは除去するために生じる。減速度の損失は、モーター４０、発電機１４或いは、ブレーキトルクの除去をもたらす後輪３６において生じるＡＢＳイベントの作動の結果として生じ得る。例えば、実施形態の１つとして、後輪３６にＡＢＳイベントが生じる際、後輪３６の回生ブレーキトルクが所定値（零の場合もある）まで低減される。実施形態の１つにおいて、モーター４０及び発電機１４によって生成されるトルクが、制御された方法で、決められた比率（予め決められた固定値若しくは、車速やブレーキペダル操作量に応じて決められる値）で低減される。例えば、車速が高いほど及び/又はブレーキ踏み込み量が大きいほど、回生ブレーキトルクの低減比率が大きくされた代替実施形態が存在する。さらに、前輪ＡＢＳイベントの発生が判定されたときに一度のみ回生ブレーキトルクを減少させるのではなく、前輪ＡＢＳイベントの発生から後輪ＡＢＳイベントの発生に至るまで、所定の変化率で回生ブレーキトルクを低減する場合もある。例えば、後輪のＡＢＳイベントが発生するまでの時間を車速などに基づいて推定し、その時間と、後輪ＡＢＳイベント発生時の回生ブレーキトルクの目標値（零を含む）とに基づいて、前輪ＡＢＳイベントの発生から後輪ＡＢＳイベントの発生に至るまでの回生ブレーキトルクの減少率が一定になるよう、時間に応じて変化する低減比率を設定し実行する代替実施形態が存在する。このトルクの低減が、前輪３５がＡＢＳモードに入り且つ回生制動が低減されるときに車両乗員が感じる「前方への突き出し感」を軽減する。実施形態の１つにおいて、ＡＢＳモジュール３９及び速度センサー４９は、前輪３５に生じる、ロックする可能性のある車輪スリップ・イベントを検出する。ここにおいて「車輪スリップ」という用語が、ＡＢＳの取り組み/起動を引き起こす如何なる状態をも指すことは認識されている。

前輪３５のスリップ・イベントの検出時（即ち、ＡＢＳ制御が起動時）、ＡＢＳモジュール３９は、TCM ５６用に、ＡＢＳ起動の発生を示す信号を生成する。TCM自体は、モーター４０及び発電機１４によって後輪３６に与えられる回生ブレーキトルクの低減を制御するための信号を生成する。したがって、後輪３６が、そこにおいて前輪３５に車輪スリップ状態が生じる路面位置に達したとき、トルクは、従来の回生ブレーキ装置によって引き起こされる「前方への突き出し感」を緩和する方法で低減されている。その結果、ＡＢＳ装置が後輪用に起動されたとき、それに続く回生ブレーキトルクの低減は、車両乗員に対して目立たなくなる。

後輪３６に関して、決められた期間内にＡＢＳ装置が起動しない場合、後輪３６において許容される回生ブレーキトルクの量を増加してもよい。さらに、車両１０が停止した或いは、加速を開始した場合、TCM ５６は発電機１４及びモーター４０用に、後輪３６に対して追加の量のトルクを適用することができるような信号を生成する。本発明の観点の１つにおいて、追加される回生ブレーキトルクの量は、元の低減されていない回生ブレーキトルク量に等しい（即ち、制動要求に応じて後輪に与えられる回生ブレーキの量を、前輪のＡＢＳイベント発生の検出に基づいて補正される前の値に戻す）。

ここで、図２を参照すると、発電機１４及びモーター４０によって生成される回生ブレーキトルクの作動を制御するための方法を表わすフローチャートが示される。上述したように、発電機及び/又はモーター４０によって生成されるトルクは、車両に推進力を供給する。ブロック７０が、この方法への入り口である。ブロック７１に示されるように、本方法は所望のレベルで回生ブレーキトルクを与える工程を含む。前述したように、車両の発電機及び/又はモーターは、回生ブレーキトルクを供給可能である。ブロック７２が、ＡＢＳ装置が車両の前輪用に起動したかどうかの判定を示す。もしＡＢＳ装置が起動していたらならば、ブロック７３に示されるようにタイマーがセットされる。幾つかの例において、後輪にＡＢＳイベントが生じない一方で、車両の前輪にＡＢＳイベントが生じる可能性があることは、認識されている。タイマーが設定する時間は、それ自体、車両のホイール・ベース及び車両の速度に依存し得る。代替実施形態において、タイマーの設定時間は、４５秒から１分の間の範囲の所定時間の場合がある。

ブロック７４に示すように、この方法は決められた変化率で後輪に作動する回生ブレーキトルクを低減する。ブロック７６が、ＡＢＳ装置が後輪において起動したかどうかの判定を示す。もしＡＢＳ装置が起動していなかったら、ブロック８０が生じる。ブロック８０において、方法は車両が車両のアクセルペダルを介して加速命令を受けたかどうかを判定する。もし車両が加速命令を受けていないならば、ブロック８２が生じる。ブロック８２において、方法は車両が停止したかどうかを判定する。もし車両が停止していなかったならば、ステップ８４が生じ、方法は、最初にブロック７３でセットされたタイマーが満了したかどうかを判定する。もしタイマーが満了していたら、方法は、ブロック８６に示すように、回生ブレーキトルクが望ましいレベルにあるかどうかを判定する。もし回生ブレーキトルクが望ましいレベルにないならば、ブロック７８が生じる。ブロック７８において、回生ブレーキトルクの増加が、車両乗員によって完全に気づかれないとまではいかなくとも、さほど目立たないように生じる。もし回生ブレーキトルクが望ましいレベルにあるならば、方法はブロック７１に戻る。もう一度ブロック８０を参照すると、もし車両の加速が命令されたならば、方法はブロック７１に戻る。もう一度ブロック８４を参照すると、もしタイマーが満了していなかったら、方法はブロック７４に戻る。

ここで、ブロック７２に戻って参照すると、もし前輪においてＡＢＳ装置が起動していなかったならば、ブロック８８が生じる。ブロック８８において、方法はＡＢＳが後輪において起動したかどうかを判定する。もしＡＢＳ装置が起動していないならば、方法はブロック７１に戻る。もしＡＢＳ装置が後輪において起動しているならば、ブロック９０が生じる。ブロック９０において、方法は、ＡＢＳ制御のため、後輪に加えられる回生ブレーキトルクを低減する。さらに、ブロック７６を参照すると、もしＡＢＳ装置が後輪で起動するならば、方法はまた、ＡＢＳ制御のため、後輪に加えられる回生ブレーキトルクを低減する。ブロック９２が、後輪上でのＡＢＳ制御の実行を示す。ブロック９４によって示されるように、方法はＡＢＳイベントが終了したかどうかを判定する。もしＡＢＳイベントが終了していなかったならば、方法はブロック９２に戻る。もしＡＢＳイベントが終了していれば、方法はブロック８０に戻る。代替実施形態において、（ブロック９４に示されるように）後輪に生じるＡＢＳイベントが終了した場合、タイマーの満了を待つことなく、回生ブレーキトルクが増加される場合もある。

本発明を実行するための最良の形態を詳細に説明してきたが、本発明が関連する技術分野の当業者が、特許請求の範囲に規程された発明を実行するための種々の代替設計及び代替実施形態を認識するであろう。

本発明の実施形態の１つに対応する回生ブレーキ装置を持つ車両の概略図である。 本発明の実施形態の１つに対応する、回生ブレーキ装置を制御するための方法のフローチャートである。

符号の説明

１２ エンジン
１４ 発電機
３５ 前輪
３６ 後輪
３７ ブレーキ
３９ ＡＢＳモジュール
４０ モーター
５６ トランスアクスル制御モジュール

Claims (9)

1. 複数の車輪を持つ車両の制御方法であって、
   所望のレベルで回生ブレーキトルクを与える工程と、
   上記複数の車輪のうち１つの車輪にＡＢＳイベントが生じているかどうかを判定する工程と、
   上記車輪にＡＢＳイベントが生じていることが判定されたとき、上記車両のホイール・ベース及び該車両の速度に依存する時間のタイマーを設定した後、上記回生ブレーキトルクを、決められた零よりも大きい割合で徐々に低減する工程と、
   上記タイマーが満了したときに上記回生ブレーキトルクが上記所望のレベルに達成していないときに、該回生ブレーキトルクを所定の割合で増加させる工程と、
   を有することを特徴とする車両の制御方法。
2. 複数の車輪を持つ車両において、
   所望のレベルで回生ブレーキトルクを与え、
   上記複数の車輪のうち１つの車輪においてＡＢＳ制御が起動しているかどうかを判定し、そして、
   上記車輪においてＡＢＳ制御が起動していることが判定されたときに、上記車両のホイール・ベース及び該車両の速度に依存する時間のタイマーを設定した後、上記回生ブレーキトルクを決められた零よりも大きい比率で徐々に低減し、該タイマーが満了したときに上記回生ブレーキトルクが上記所望のレベルに達成していないときに、該回生ブレーキトルクを所定の割合で増加させるように構成されている
   ことを特徴とする回生ブレーキ装置を持つ車両。
3. 上記車輪においてＡＢＳ制御が起動しているかどうかを判定することが、ＡＢＳイベントが生じているかどうかを判定することを含む、
   ことを特徴とする請求項２による回生ブレーキ装置を持つ車両。
4. 一組の前輪と、一組の後輪と、モーター及び発電機の少なくとも一方とを持つハイブリッド電気自動車の回生ブレーキ装置を制御する方法であって、
   上記後輪に、上記モーター及び発電機の少なくとも一方によって生成される回生ブレーキトルクを与える工程と、
   ＡＢＳの使用を通じて上記前輪においてＡＢＳ制御が起動しているかどうかを判定する工程と、
   上記前輪においてＡＢＳ制御が起動していると判定されたとき上記車両のホイール・ベース及び該車両の速度に依存する時間のタイマーを設定した後、上記後輪に対して与えられる回生ブレーキトルクを決められた零よりも大きい比率で徐々に低減する工程と、
   上記タイマーが満了したときに上記回生ブレーキトルクが上記所望のレベルに達成していないときに、該回生ブレーキトルクを所定の割合で増加させる工程と、
   を有することを特徴とする回生ブレーキ装置を制御する方法。
5. 上記後輪に与えられる回生ブレーキトルクを決められた比率で徐々に低減する工程が、上記後輪に与えられる上記回生ブレーキトルクを徐々に低減する工程を含む、
   ことを特徴とする請求項４による回生ブレーキ装置を制御する方法。
6. 上記後輪においてＡＢＳ制御が起動しているかどうかを判定する工程と、
   上記後輪が上記ＡＢＳ制御が起動していることが判定されたときに上記後輪に与えられる上記回生ブレーキトルクを徐々に低減する工程とを更に有する、
   ことを特徴とする請求項４又は５による回生ブレーキ装置を制御する方法。
7. 上記後輪に与えられる上記回生ブレーキトルクを徐々に低減する工程が、上記後輪に与えられるトルクを、所定の上記比率に比して大幅に徐々に低減する工程を含む、
   ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１つによる回生ブレーキ装置を制御する方法。
8. 上記後輪における上記ＡＢＳ制御が終了したことが判定されたとき、上記後輪に低減されない回生ブレーキトルクを与える工程を更に有する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の回生ブレーキ装置を制御する方法。
9. コンピューターに格納され、請求項１乃至８のいずれか１つに記載の方法を上記コンピューターに実行させる
   ことを特徴とするコンピューター・プログラム。

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