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JP4346001B2 - Electric vehicle braking system - Google Patents

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JP4346001B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車体を支持する複数の車輪の中に、電気モータにより駆動される駆動輪を含む電気自動車のための制動技術に関し、特に、駆動輪を制動するために、電気モータの回生により制動する回生ブレーキ手段と、ブレーキペダルの踏込みに伴ってマスタシリンダが生じる作動液の液圧を利用する液圧ブレーキ手段とを併用する制動技術に関する。
【0002】
【発明の背景】
一般に、自動車の制動装置としては、ブレーキペダルの踏込みに伴ってマスタシリンダが生じる作動液の液圧をホイールシリンダに供給して機械的に制動する液圧ブレーキ手段が利用される。電気自動車においては、そうした機械的な液圧ブレーキ手段のほか、電気モータ(駆動モータ)による電磁的な回生ブレーキ手段をも利用することができる。電気自動車が必要とする要求ブレーキトルクは、回生ブレーキ手段による回生ブレーキトルクと、従来一般の液圧ブレーキ手段による機械的ブレーキトルクとの総和として得る。したがって、電気自動車の制動装置では、要求ブレーキトルクと回生ブレーキトルクとの差分に相当する機械的なブレーキトルクを発生するための液圧制御装置が必要である。
【0003】
この液圧制御装置として、アンチロック制御や車の姿勢制御など走行する電気自動車に対する液圧ブレーキ手段による機械的ブレーキトルクを適正に制御するブレーキ適正化制御機構を活用することが考えられる。これらのブレーキ適正化制御機構は、自動車の安全および快適な走行をねらうものであり、内燃機関を動力源とした通常の自動車のみならず、電気自動車においても必要な機構である。しかも、ブレーキ適正化制御機構は、ホイールシリンダの液圧をリザーバに解放する減圧制御、および、ホイールシリンダの液圧を増圧する増圧制御がそれぞれ可能である。したがって、電気自動車が備えるブレーキ適正化制御機構の利用により、新たな液圧制御装置を追加せずに、比較的に低コストの電気自動車の制動装置を提供することができる。その点、たとえば、特開平7−336805号の公報は、アンチロック制御機構を電気自動車のための液圧制御装置として利用した例である。
【0004】
【発明の解決すべき課題】
ところで、このようなブレーキ適正化制御機構は、ホイールシリンダからリザーバに解放した作動液をマスタシリンダ側に戻すためのポンプを含んでいる。アンチロック制御は、ロック傾向に応じて作動する回数の少ない制御であるのに対し、通常のブレーキ作動は回数も多く、当然の作動である。アンチロック制御に比べて頻繁なブレーキ作動時、ブレーキ操作のたびにポンプはブレーキペダルにキックバックを生じるであろう。また、緩やかなブレーキトルクの変化を示す回生ブレーキ手段との協調を考えるとき、ブレーキ適正化制御機構によるブレーキトルクの変化(あるいは、減圧制御、増圧制御に伴う液圧変化)に対しても、円滑で緩やかな液圧制御が求められる。
【0005】
この発明は、自動車に付き物のブレーキ適正化制御機構を有効に活用しつつ、ペダルフィーリングおよびブレーキフィーリングをともに向上させることができる電気自動車の制動装置を提供することを目的にする。
また、この発明のもう一つの目的は、ペダルシミュレータを設けることなくブレーキペダルの良好な踏込みフィーリングを得ることができる技術を提供することにある。
この発明のその他の目的については、以下の説明から明らかになるであろう。
【0006】
【発明の解決手段】
この発明では、ブレーキ適正化制御機構が含む電磁弁をPWM制御(デューテイ制御)することにより、増圧および減圧の両制御を制限しつつ行い、しかもまた、ポンプのモータをもPWM制御(デューテイ制御)することにより、減圧制御時のペダルリアクションを円滑にする。
【0007】
また、制御に伴う作動液の急激な移動、および急激なブレーキトルク変化を抑制するため、前後に配列された複数の車輪の中の一部の車輪のホイールシリンダに対するブレーキ液圧制御と、残りの車輪のホイールシリンダに対するブレーキ液圧制御とを所定の時間差をもって交互に行う。車のヨーモメントを小さくする意味からすれば、前輪のホイールシリンダに対するブレーキ液圧制御と、後輪のホイールシリンダに対する液圧制御とを短時間ずつ交互に行うようにするのが良い。このように複数の車輪のブレーキ液圧制御を分けて行うことにより、制御に伴う作動液の急激な移動が抑制され、増圧および減圧の制御に伴う全体のブレーキトルク変化を滑らかにすることができ、また、制御時のペダルリアクションも円滑になる。
【0008】
さらに、減圧制御時には、制御の度ごとにリザーバ内の作動液をマスタシリンダ側に戻すのではなく、リザーバ内の作動液量が所定値Qを越えるときのみ、ポンプによりリザーバ内の作動液をマスタシリンダ側に戻すようにするのが良い。減圧制御時、リザーバ内の作動液量が所定値Q以下であるとき、その減圧制御
の後の次回の増圧制御のときに、ポンプによりリザーバ内の作動液をマスタシリンダ側に戻すようにする。それにより、減圧制御時に生じるブレーキペダルの戻り量を小さくすることができるとともに、その後の増圧制御に伴うブレーキペダルの伸び量を小さくすることができる。その結果、ペダルストローク特性の改善を図ることができる。
【0009】
電気自動車の制動について、一般的には、電気モータの回生による回生ブレーキトルクでまかなえる段階(つまり、回生ブレーキが充分に作用する段階であり、回生ブレーキトルクが最大に達するまでの段階)には、必要とする要求ブレーキトルクを回生ブレーキのみによって得るという考え方がもっぱら採られている。しかし、回生ブレーキ手段によって要求ブレーキトルクをまかなえる段階においても、その要求ブレーキトルクを回生ブレーキトルクと液圧ブレーキトルクとの両者で確保するという別の考え方を採ることができる。それによって、ペダルシミュレータを設けることなくブレーキペダルの良好な踏込みフィーリングを得ることができる。
【0010】
【実施例】
図1は、この発明による電気自動車の制動装置の一実施例を示す全体的な配管および主要な制御指令の接続関係を明らかにしている。図中、配管系統を実線で、電気的な制御指令を破線でそれぞれ示している。
制動の対象である電気自動車は、前輪駆動の4輪車である。4つの車輪のうち、2つの前輪、つまり、左前輪FLおよび右前輪FRは、電気モータ10によって駆動される駆動輪である。残りの2つの後輪、つまり、右後輪RRおよび左後輪RLは、駆動源をもたない従動輪である。4つの車輪は、それぞれホイールシリンダを含み、各ホイールシリンダが各車輪に対し機械的なブレーキトルクを生じる。
【0011】
前輪の駆動源である電気モータ10は、充電可能なバッテリをエネルギー源として、たとえばマイクロコンピュータを主体としたモータコントローラ12からの制御指令に基づいて駆動制御される。電気モータ10は、他方で発電機としても機能し、回生ブレーキのブレーキトルクを生じることになる。そのため、モータコントローラ12は、やはりマイクロコンピュータを主体としたブレーキコントローラ14と電気的に連結されている。ブレーキコントローラ14は、モータコントローラ12に回生ブレーキ指令を与え、また、モータコントローラ12は、ブレーキコントローラ14に対し、現時点で出力可能な回生ブレーキのブレーキトルクに対応した最大回生ブレーキ信号、および/または現時点の回生ブレーキトルクの実際値を与える。ブレーキコントローラ14には、また、マスタシリンダ液圧を検出する液圧センサP/Sからの信号、および各車輪の車輪速センサ161〜164からの信号が与えられており、それらに基づいて所定の演算をし、後述するように、その演算結果に基づく制御指令を電磁弁およびポンプモータに送る。
【0012】
次に、液圧ブレーキのための配管を見よう。液圧の発生源としてマスタシリンダ18がある。マスタシリンダ18は、ブレーキペダル20の踏込みに伴って、ブースタ22を通してシリンダ内部に液圧を発生する。マスタシリンダ18はタンデム型であり、プライマリおよびセカンダリの各液圧ポート24p,24sからそれぞれ独立したブレーキ管路31,32が延びて各車輪のホイールシリンダにまで至る。各ブレーキ管路31,32は、アンチロック制御のための構成要素、すなわち、モータMにより駆動されるポンプ34、常開型の第1の電磁弁36、常閉型の第2の電磁弁38、および弛めのためのリザーバ40を備える。ここでは、第1および第2の各電磁弁36,38として2ポート2位置弁(各ホイールシリンダに対応してそれぞれ2個の2ポート2位置弁)を使用しているが、それを1個の3ポート3位置の電磁弁を用いたり、その他の電磁弁の構成にすることができるのは勿論である。各ブレーキ管路31,32は、さらに、第1の電磁弁36とマスタシリンダ18側とを連通する第1の位置と、第1の電磁弁36の上流側の液圧がマスタシリンダ18側に比べて所定以上高くなるときリリーフ機能を生じる第2の位置とをもつ2位置型の第3の電磁弁43、マスタシリンダ18側とポンプ34の吸込み側との間を連通、遮断する2位置型の第4の電磁弁44を備える。第3の電磁弁43は、同じ系統の中での液圧バランスをとったり、あるいは異なる系統間の液圧バランスをとるために利用し、また、第4の電磁弁44は、急ブレーキ時に開として制動の応答性を高めるために利用することができる。
【0013】
【ブレーキコントローラ内の処理の一例】
図2は、電気自動車に必要とする要求ブレーキトルクを回生ブレーキトルクと液圧ブレーキトルクとに配分するため、ブレーキコントローラ14内で行う処理の一例を示すフローチャートである。
まず、必要とする要求ブレーキトルクを知るため、ステップS1に示すように、液圧センサP/Sによるマスタシリンダ18の液圧Pmをサンプリングする。ついで、サンプリングした液圧Pmに基づいて、ステップS2において、所定の演算(たとえば、TB=α・Pm、α:比例定数)を行い必要とする要求ブレーキトルクTBを算出する。次のステップS3では、ステップS2で算出した要求ブレーキトルクTBから、回生ブレーキトルクTrbを算出する。この算出のため、ブレーキコントローラ14内のROMにTB−Trbの関係を予め設定しておく。TB−Trbの関係については、たとえば図3に示すような特性C1、すなわち、電気モータ10の回生ブレーキトルクが最大になる前であっても、要求ブレーキトルクの一部(たとえば、25〜35%程度の分)を液圧ブレーキトルクでまかなうように設定するのが好ましい。この点、通常の回生ブレーキ優先の考え方では、回生ブレーキトルクが最大になる前においては、回生ブレーキトルクでまかなえるかぎり、必要とする要求ブレーキトルクをすべて回生ブレーキトルクでまかなうようにしている。特性C1によれば、ブレーキペダル20の操作時、マスタシリンダ18側からホイールシリンダに向かって、踏込みに伴う作動液の一部が流れることになり、電気自動車の制動で問題となる板踏み感を緩和することができる。そのため、リザーバを主体としたペダルシミュレータを設けなくとも、ブレーキペダル20の良好な踏込みフィーリングを得る。
なお、図3の特性C1では、回生ブレーキトルクがゼロから最大になるまでの間、液圧ブレーキトルクを一定比率で増加させるようにしているが、その間をたとえば2次関数的に増加させても良い。そうすれば、特性C1の折れ点を小さくすることができ、ブレーキペダル20のより良好な踏込みフィーリングを得ることができる。
【0014】
次に、ステップS4において、モータコントローラ12から、最大回生ブレーキトルクTrbmax を得る。モータコントローラ12では、モータスピード、バッテリの充電状態に基づいて、Trbmax を決定する。そして、続くステップS5において、そのTrbmax よりもTrbが大きいか否かを判断し、Trb>Trbmax が「YES」であれば、Trb=Trbmax と設定し(ステップS6)、また、「NO」であれば、Trbそのものをモータコントローラ12に出力する(ステップS7)。
【0015】
モータコントローラ12では、Thb=TB−Trbに基づいて、液圧ブレーキトルクThbを算出し(ステップ8)、ついで、算出したThbを得るための液圧Pを得(ステップ9)、さらには、その液圧Pと現在の推定ブレーキ液圧Poとの差△P(=P−Po)を求める(ステップ10)。推定ブレーキ液圧Poは、ブレーキコントローラ14内のマイクロコンピュータの中に設けた油圧モデルに、現状のマスタシリンダ液圧、各電磁弁の作動状態などを入力することによって得ることができる。そして、以下のステップでは、その△Pが正であるか負であるかを判断し、△P>0が「YES」であれば増圧制御、△P>0が「NO」であり、しかも、△P<0が「YES」であれば減圧制御、さらにまた、△P>0が「NO」であり、しかも、△P<0が「NO」であれば保持制御を行う。
【0016】
【ブレーキコントローラ内の処理の他の例】
図2のフローチャートで示す処理においては、ブレーキコントローラ14にモータコントローラ12から回生ブレーキ信号を送信しているが、そうした回生ブレーキ信号の送信をなくすこともできる。図4は、回生ブレーキ信号の送信をなくした処理を示すフローチャートである。
まず、ステップS41において、液圧センサP/Sによるマスタシリンダ18の液圧Pmをサンプリングする。ついで、サンプリングした液圧Pmに基づいて、ステップS42において、ブレーキトルクとしてではなく、必要とする減速度Amを算出する。続くステップS43では、車輪速センサ161〜164の出力に基づいて、推定車両速度Vcを演算し、また、ステップS44では、推定車両速度Vcを微分演算することにより、推定車両減速度(つまり、実際の車両の減速度)Acを算出する。
【0017】
算出した要求減速度Amと推定車両減速度Acとの差△Aを求め(ステップS45)、さらに、その減速度としての△Aに圧力換算用係数αを乗じることにより液圧としての差△Pに換算する(ステップS46)。この後は、前に述べたように、△Pの正負に基づいて、増圧制御、減圧制御、保持制御を行う。また、回生ブレーキ信号と車輪速センサ信号の両方を取り入れ、制御の補正や矛盾のチェックに利用することも可能である。
【0018】
【増圧制御】
図5が、増圧制御例を示すフローチャートである。
増圧制御においては、第2の電磁弁(AV)38を閉とし(ステップS51)、第1の電磁弁(EV)36をPWM制御(デューテイ制御)する(ステップS57)。そのため、前記した△Pから、第1の電磁弁36のPWMデューテイ比DEV を算出する(ステップS52)。デューテイ比DEV は、△Pが大きいほど大(つまり、通電時間が大)となる。また、ポンプ34のモータについては、リザーバ40内に作動液が入っていると推定されるとき、PWM制御(デューテイ制御)する。そのため、リザーバ液量QrがQ(Q=0)よりも大であるかを判断し(ステップS53)、Qr>Qが「YES」であれば、第1の電磁弁36のPWMデューテイ比DEV から、ポンプ駆動のデューテイ比Dpを算出し(ステップS54)、そのデューテイ比Dpでポンプ34を駆動する(ステップS55)。ポンプ駆動のデューテイ比Dpは、第1の電磁弁36のPWMデューテイ比DEV が大きいほど大(つまり、通電時間が大)となる。なお、リザーバ液量Qrについては、推定ホイールシリンダ液圧Pw、減圧制御時の第2の電磁弁38の開弁時間、ポンプ34のモータの駆動時間をパラメータとして算出する。そのため、一連の処理の中に、リザーバ液量Qrの推定(ステップS56)、ホイールシリンダ液圧Pwの推定(ステップS58)がある。こうした増圧制御において、第1の電磁弁36をPWM制御するため、制御に伴うブレーキ液圧の変化は円滑で緩やかであり、車両減速度にも急激な変動は見られない。また、ポンプ34のモータをもPWM制御するため、増圧時の液源がマスタシリンダ以外に存在することとなり、ペダルストロークの延びを抑える効果がある。
【0019】
【減圧制御】
図6が、減圧制御例を示すフローチャートである。
減圧制御においては、第1の電磁弁(EV)36を閉とし(ステップS61)、第2の電磁弁(AV)38を最小時間開弁制御する(ステップS62、最小時間開弁制御に代えてPWM制御を行うこともできる)。その際、リザーバ40内の推定液量Qrが所定値Qより大きいか否かを判断し(ステップS65)、Qr>Qが「YES」のときに、ポンプ34のモータをPWM制御(デューテイ制御)する(ステップS66)。所定値Qについては、Q>Qとし、しかも、この減圧制御中にアンチロック制御が開始されたとしても支障のない値とする。アンチロック制御は、回生ブレーキの制御に優先する制御であり、リザーバ40には、車輪がロックしないようにホイールシリンダ側の作動液の液圧を受け入れるだけの容量を常に確保しておくことが必要である。なお、ここでも、一連の処理の中に、ホイールシリンダ液圧Pwの推定(ステップS63)、リザーバ液量Qrの推定(ステップS64)、ポンプ駆動後のリザーバ液量Qrの推定(ステップS67)がある。こうした減圧制御において、第2の電磁弁38を最小時間開弁制御あるいはPWM制御するため、緩やかに減圧することができ、車両減速度にも急激な変動は見られない。しかもまた、ポンプ34のモータをPWM制御することにより、ブレーキペダル20への反力も滑らかである。さらに、リザーバ液量Qrが所定値Q以下ではポンプ34のモータを駆動しないので、ブレーキペダル20の戻り量が小さくなり、ブレーキフィーリングをより有効に向上させることができる。
【0020】
【保持制御】
図7が、保持制御例を示すフローチャートである。
増圧制御から減圧制御への移行途中、および減圧制御から増圧制御への移行途中に、第1の電磁弁(EV)36および第2の電磁弁(AV)38をともに閉じ、液圧を一定に保持する制御を行う。ただし、マスタシリンダ液圧Pm=ホイールシリンダ液圧Pw、あるいは回生ブレーキトルクTrbがゼロのときには、この保持制御を行わず、各電磁弁36,38を通常の位置(第1の電磁弁36は開、第2の電磁弁38は閉)に切り替える。
【0021】
以上の制御において、複数ある車輪の各ホイールシリンダに対する各電磁弁36,38を同時に制御することもできるが、作動液に移動を生じる制御時、つまり、増圧制御および減圧制御の場合に、前輪側のものと後輪側のものとを時間差をもって交互に制御するようにするのが好ましい。それにより、作動液の急激な移動を避けることができ、ブレーキペダル20のストロークの変化をより円滑にすることができ、しかもまた、ブレーキペダル20への反力をも緩やかにすることができ、ブレーキペダル20のフィーリングを良好にすることができる。
【0022】
前記した実施例では、リザーバ液量の所定値Qをゼロと設定したが、所定値Qをゼロより大、かつQより小(0<Q<Q)と設定し、増圧制御時は、リザーバ液量QrがQr>Qのときのみ、ポンプ34のモータをPWM制御(デューティ制御)するようにしても良い。
【0023】
この発明は、すべてを電気エネルギーで駆動する電気自動車(いわゆるピュアな電気自動車)のみならず、電気エネルギーと他のエネルギーとの組合わせによって駆動するハイブリッド車にも適用することができる。さらに、この発明は、4輪車だけでなく、多軸の車両、たとえば前一軸、後2軸の車両などにも適用することができる。
【0024】
なお、回生ブレーキと液圧ブレーキとの協調のための液圧制御時にポンプ34のモータをPWM制御するが、アンチロック制御に際しては、ポンプ34のモータをPWM制御せずに通常のように連続駆動するか、デューティ比を増加して駆動する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の制動装置の一実施例を示す配管等の接続図である。
【図2】 ブレーキコントローラ内の処理の一例を示すフローチャートである。
【図3】 TB−Trbの関係を示す特性図である。
【図4】 ブレーキコントローラ内の処理の他の例を示すフローチャートである。
【図5】 増圧制御例を示すフローチャートである。
【図6】 減圧制御例を示すフローチャートである。
【図7】 保持制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 電気モータ
12 モータコントローラ
14 ブレーキコントローラ
161〜164 車輪速センサ
18 マスタシリンダ
34 ポンプ
36 第1の電磁弁
38 第2の電磁弁
40 リザーバ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a braking technique for an electric vehicle including a driving wheel driven by an electric motor among a plurality of wheels that support a vehicle body. In particular, the braking is performed by regeneration of an electric motor to brake the driving wheel. The present invention relates to a braking technique that uses both regenerative braking means and hydraulic brake means that uses hydraulic pressure of hydraulic fluid generated by a master cylinder when a brake pedal is depressed.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
2. Description of the Related Art Generally, as a braking device for an automobile, hydraulic brake means that mechanically brakes by supplying hydraulic pressure of hydraulic fluid generated by a master cylinder to a wheel cylinder when a brake pedal is depressed is used. In an electric vehicle, in addition to such mechanical hydraulic brake means, electromagnetic regenerative brake means using an electric motor (drive motor) can also be used. The required brake torque required for the electric vehicle is obtained as the sum of the regenerative brake torque by the regenerative brake means and the mechanical brake torque by the conventional general hydraulic brake means. Therefore, a braking device for an electric vehicle requires a hydraulic pressure control device for generating a mechanical brake torque corresponding to the difference between the required brake torque and the regenerative brake torque.
[0003]
As this hydraulic pressure control device, it is conceivable to utilize a brake optimization control mechanism that appropriately controls the mechanical brake torque by the hydraulic brake means for the traveling electric vehicle such as anti-lock control and vehicle attitude control. These brake optimization control mechanisms are intended for safe and comfortable driving of the automobile, and are necessary not only for ordinary automobiles that use an internal combustion engine as a power source but also for electric automobiles. In addition, the brake optimization control mechanism can perform pressure reduction control for releasing the hydraulic pressure of the wheel cylinder to the reservoir and pressure increase control for increasing the hydraulic pressure of the wheel cylinder. Therefore, by using the brake optimization control mechanism provided in the electric vehicle, it is possible to provide a relatively low-cost electric vehicle braking device without adding a new hydraulic pressure control device. In this regard, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-336805 is an example in which an antilock control mechanism is used as a hydraulic pressure control device for an electric vehicle.
[0004]
Problems to be Solved by the Invention
By the way, such a brake optimization control mechanism includes a pump for returning the hydraulic fluid released from the wheel cylinder to the reservoir to the master cylinder side. The anti-lock control is a control with a small number of times of operation according to the lock tendency, whereas the normal brake operation is a natural operation with a large number of times. During frequent braking operations compared to anti-lock control, the pump will cause the brake pedal to kick back with each braking operation. Also, when considering cooperation with regenerative braking means that shows a gradual change in brake torque, the brake torque change due to the brake optimization control mechanism (or hydraulic pressure change accompanying pressure reduction control or pressure increase control) Smooth and gentle fluid pressure control is required.
[0005]
An object of the present invention is to provide a braking device for an electric vehicle capable of improving both pedal feeling and brake feeling while effectively utilizing a brake optimization control mechanism attached to the vehicle.
Another object of the present invention is to provide a technique capable of obtaining a good depression feeling of a brake pedal without providing a pedal simulator.
Other objects of the present invention will become apparent from the following description.
[0006]
[Means for Solving the Invention]
According to the present invention, the solenoid valve included in the brake optimization control mechanism is controlled by PWM (duty control) to limit both pressure increase and pressure reduction, and the pump motor is also PWM controlled (duty control). ) To facilitate pedal reaction during decompression control.
[0007]
In addition, in order to suppress the sudden movement of the hydraulic fluid and the sudden brake torque change accompanying the control, the brake fluid pressure control for the wheel cylinders of some of the wheels arranged in the front and rear, and the remaining The brake fluid pressure control for the wheel cylinder of the wheel is alternately performed with a predetermined time difference. From the standpoint of reducing the vehicle's yamment, it is preferable to alternately perform the brake fluid pressure control for the front wheel wheel cylinder and the hydraulic pressure control for the rear wheel wheel cylinder for a short time. By separately performing the brake fluid pressure control for a plurality of wheels in this way, the rapid movement of the hydraulic fluid accompanying the control is suppressed, and the overall brake torque change accompanying the control of pressure increase and pressure reduction can be made smooth. Also, pedal reaction during control is smooth.
[0008]
Further, when the pressure reduction control, instead of returning the hydraulic fluid in the reservoir to the master cylinder side each time the control, only when the working fluid volume in the reservoir exceeds a predetermined value Q 1, the hydraulic fluid in the reservoir by a pump It is better to return to the master cylinder side. When the pressure reduction control, when hydraulic fluid volume in the reservoir is below a predetermined value Q 1, the time of your next pressure increasing after the pressure reduction control, the hydraulic fluid in the reservoir back to the master cylinder side by the pump To do. Accordingly, the return amount of the brake pedal generated during the pressure reduction control can be reduced, and the extension amount of the brake pedal accompanying the subsequent pressure increase control can be reduced. As a result, the pedal stroke characteristics can be improved.
[0009]
Regarding braking of an electric vehicle, in general, at a stage that can be covered by a regenerative brake torque by regeneration of an electric motor (that is, a stage where the regenerative brake is fully applied and the regenerative brake torque reaches a maximum), The concept of obtaining the required brake torque required only by regenerative braking is adopted. However, even in a stage where the required brake torque can be provided by the regenerative brake means, another concept of securing the required brake torque by both the regenerative brake torque and the hydraulic brake torque can be adopted. Thereby, it is possible to obtain a good depression feeling of the brake pedal without providing a pedal simulator.
[0010]
【Example】
FIG. 1 clarifies the overall piping and the connection relationship of main control commands showing an embodiment of the braking system for an electric vehicle according to the present invention. In the figure, the piping system is indicated by a solid line, and the electrical control command is indicated by a broken line.
The electric vehicle to be braked is a front-wheel drive four-wheel vehicle. Of the four wheels, two front wheels, that is, the left front wheel FL and the right front wheel FR are drive wheels driven by the electric motor 10. The remaining two rear wheels, that is, the right rear wheel RR and the left rear wheel RL are driven wheels having no driving source. Each of the four wheels includes a wheel cylinder, and each wheel cylinder produces a mechanical brake torque for each wheel.
[0011]
The electric motor 10 that is a drive source for the front wheels is driven and controlled based on a control command from a motor controller 12 mainly composed of a microcomputer, for example, using a rechargeable battery as an energy source. On the other hand, the electric motor 10 also functions as a generator, and generates a brake torque of the regenerative brake. Therefore, the motor controller 12 is electrically connected to a brake controller 14 mainly composed of a microcomputer. The brake controller 14 gives a regenerative brake command to the motor controller 12, and the motor controller 12 gives the brake controller 14 the maximum regenerative brake signal corresponding to the brake torque of the regenerative brake that can be output at the present time, and / or the present time. Gives the actual value of the regenerative braking torque. The brake controller 14 is also given a signal from the hydraulic pressure sensor P / S for detecting the master cylinder hydraulic pressure and signals from the wheel speed sensors 161 to 164 of each wheel, and based on them, a predetermined value is given. As will be described later, a control command based on the calculation result is sent to the solenoid valve and the pump motor.
[0012]
Next, let's look at the piping for the hydraulic brake. There is a master cylinder 18 as a source of hydraulic pressure. The master cylinder 18 generates hydraulic pressure inside the cylinder through the booster 22 as the brake pedal 20 is depressed. The master cylinder 18 is a tandem type, and independent brake lines 31 and 32 extend from the primary and secondary hydraulic ports 24p and 24s to reach the wheel cylinders of the respective wheels. The brake lines 31 and 32 are components for anti-lock control, that is, a pump 34 driven by a motor M, a normally open first electromagnetic valve 36, and a normally closed second electromagnetic valve 38. And a reservoir 40 for relaxation. Here, two-port two-position valves (two two-port two-position valves corresponding to each wheel cylinder) are used as the first and second electromagnetic valves 36 and 38, respectively. Of course, it is possible to use the three-port, three-position solenoid valve, or other solenoid valve configurations. Each of the brake pipes 31 and 32 further includes a first position where the first electromagnetic valve 36 communicates with the master cylinder 18 side, and a hydraulic pressure upstream of the first electromagnetic valve 36 is applied to the master cylinder 18 side. A two-position type third solenoid valve 43 having a second position that produces a relief function when higher than a predetermined level, a two-position type that communicates and blocks between the master cylinder 18 side and the suction side of the pump 34. The fourth solenoid valve 44 is provided. The third solenoid valve 43 is used to balance the hydraulic pressure in the same system or to balance the hydraulic pressure between different systems, and the fourth solenoid valve 44 is opened during sudden braking. It can be used to increase the response of braking.
[0013]
[Example of processing in the brake controller]
FIG. 2 is a flowchart showing an example of processing performed in the brake controller 14 in order to distribute the required brake torque required for the electric vehicle to the regenerative brake torque and the hydraulic brake torque.
First, in order to know the required brake torque required, the hydraulic pressure Pm of the master cylinder 18 by the hydraulic pressure sensor P / S is sampled as shown in step S1. Next, based on the sampled hydraulic pressure Pm, in step S2, a predetermined calculation (for example, TB = α · Pm, α: proportional constant) is performed to calculate a required brake torque TB. In the next step S3, the regenerative brake torque Trb is calculated from the required brake torque TB calculated in step S2. For this calculation, the TB-Trb relationship is preset in the ROM in the brake controller 14. Regarding the TB-Trb relationship, for example, even if the characteristic C1 as shown in FIG. It is preferable to set so that the hydraulic brake torque can be provided. In this regard, in the normal regenerative brake priority concept, before the regenerative brake torque reaches the maximum, as long as the regenerative brake torque can provide, all the required brake torques are provided by the regenerative brake torque. According to the characteristic C1, when the brake pedal 20 is operated, a part of the hydraulic fluid accompanying the stepping flows from the master cylinder 18 side toward the wheel cylinder, so that a feeling of stepping on the plate, which is a problem in braking of an electric vehicle, is felt. Can be relaxed. Therefore, a good feeling of depression of the brake pedal 20 can be obtained without providing a pedal simulator mainly composed of a reservoir.
In the characteristic C1 of FIG. 3, the hydraulic brake torque is increased at a constant ratio until the regenerative brake torque reaches the maximum from zero. However, even if the interval is increased in a quadratic function, for example. good. If it does so, the break point of the characteristic C1 can be made small and the better depression feeling of the brake pedal 20 can be obtained.
[0014]
Next, in step S4, the maximum regenerative braking torque Trbmax is obtained from the motor controller 12. The motor controller 12 determines Trbmax based on the motor speed and the state of charge of the battery. In step S5, it is determined whether Trb is larger than Trbmax. If Trb> Trbmax is “YES”, Trb = Trbmax is set (step S6), and “NO” is set. For example, Trb itself is output to the motor controller 12 (step S7).
[0015]
The motor controller 12 calculates a hydraulic brake torque Thb based on Thb = TB−Trb (step 8), then obtains a hydraulic pressure P for obtaining the calculated Thb (step 9), A difference ΔP (= P−Po) between the hydraulic pressure P and the current estimated brake hydraulic pressure Po is obtained (step 10). The estimated brake fluid pressure Po can be obtained by inputting the current master cylinder fluid pressure, the operating state of each solenoid valve, and the like into a hydraulic model provided in a microcomputer in the brake controller 14. In the following steps, it is determined whether the ΔP is positive or negative. If ΔP> 0 is “YES”, the pressure increasing control is performed, and ΔP> 0 is “NO”. If ΔP <0 is “YES”, pressure reduction control is performed, and furthermore, ΔP> 0 is “NO”, and if ΔP <0 is “NO”, holding control is performed.
[0016]
[Other examples of processing in the brake controller]
In the process shown in the flowchart of FIG. 2, a regenerative brake signal is transmitted from the motor controller 12 to the brake controller 14, but such regenerative brake signal transmission can be eliminated. FIG. 4 is a flowchart showing processing in which transmission of the regenerative brake signal is eliminated.
First, in step S41, the hydraulic pressure Pm of the master cylinder 18 by the hydraulic pressure sensor P / S is sampled. Next, based on the sampled hydraulic pressure Pm, in step S42, the required deceleration Am is calculated instead of the brake torque. In the following step S43, the estimated vehicle speed Vc is calculated based on the outputs of the wheel speed sensors 161 to 164. In step S44, the estimated vehicle speed Vc is differentiated to calculate the estimated vehicle deceleration (that is, the actual vehicle speed Vc). The vehicle deceleration) Ac is calculated.
[0017]
A difference ΔA between the calculated required deceleration Am and the estimated vehicle deceleration Ac is obtained (step S45), and a difference ΔP as a hydraulic pressure is obtained by multiplying ΔA as the deceleration by a pressure conversion coefficient α. (Step S46). Thereafter, as described above, the pressure increase control, the pressure reduction control, and the holding control are performed based on the positive / negative of ΔP. It is also possible to incorporate both the regenerative brake signal and the wheel speed sensor signal and use them for control correction and inconsistency checking.
[0018]
[Pressure increase control]
FIG. 5 is a flowchart showing an example of pressure increase control.
In the pressure increase control, the second electromagnetic valve (AV) 38 is closed (step S51), and the first electromagnetic valve (EV) 36 is subjected to PWM control (duty control) (step S57). Therefore, the PWM duty ratio DEV of the first solenoid valve 36 is calculated from the above-described ΔP (step S52). The duty ratio DEV increases as ΔP increases (that is, the energization time increases). The motor of the pump 34 is subjected to PWM control (duty control) when it is estimated that hydraulic fluid is contained in the reservoir 40. Therefore, it is determined whether the reservoir fluid amount Qr is larger than Q 0 (Q 0 = 0) (step S53). If Qr> Q 0 is “YES”, the PWM duty of the first solenoid valve 36 is determined. The pump drive duty ratio Dp is calculated from the ratio DEV (step S54), and the pump 34 is driven at the duty ratio Dp (step S55). The duty ratio Dp for driving the pump increases as the PWM duty ratio DEV of the first solenoid valve 36 increases (that is, the energization time increases). The reservoir fluid amount Qr is calculated using the estimated wheel cylinder fluid pressure Pw, the valve opening time of the second electromagnetic valve 38 during the pressure reduction control, and the motor drive time of the pump 34 as parameters. Therefore, in the series of processing, there are estimation of the reservoir fluid amount Qr (step S56) and estimation of the wheel cylinder fluid pressure Pw (step S58). In such pressure increase control, the first electromagnetic valve 36 is subjected to PWM control, so that the change in the brake fluid pressure accompanying the control is smooth and gradual, and there is no sudden fluctuation in the vehicle deceleration. Further, since the motor of the pump 34 is also subjected to PWM control, the liquid source at the time of pressure increase is present other than the master cylinder, and there is an effect of suppressing the extension of the pedal stroke.
[0019]
[Decompression control]
FIG. 6 is a flowchart showing an example of pressure reduction control.
In the pressure reduction control, the first electromagnetic valve (EV) 36 is closed (step S61), and the second electromagnetic valve (AV) 38 is controlled to open for a minimum time (step S62, instead of the minimum time valve opening control). PWM control can also be performed). At that time, estimated fluid amount Qr in the reservoir 40 is determined whether larger than the predetermined value Q 1 (step S65), when Qr> Q 1 is "YES", the motor of the PWM control of the pump 34 (duty Control) (step S66). The predetermined value Q 1 is set to Q 1 > Q 0 and is a value that does not hinder even if the antilock control is started during the pressure reduction control. The anti-lock control is a control that takes precedence over the regenerative brake control, and it is necessary to always ensure that the reservoir 40 has a capacity enough to receive the hydraulic pressure of the hydraulic fluid on the wheel cylinder side so that the wheel is not locked. It is. Also in this case, estimation of the wheel cylinder hydraulic pressure Pw (step S63), estimation of the reservoir fluid amount Qr (step S64), and estimation of the reservoir fluid amount Qr after driving the pump (step S67) are performed in a series of processes. is there. In such pressure reduction control, since the second electromagnetic valve 38 is subjected to valve opening control or PWM control for a minimum time, the pressure can be gradually reduced, and no rapid fluctuation is observed in the vehicle deceleration. Moreover, the reaction force to the brake pedal 20 is smooth by controlling the motor of the pump 34 by PWM . Further, in the reservoir fluid amount Qr is a predetermined value or less Q 1 is therefore not drive the motor of the pump 34, the return amount of the brake pedal 20 is reduced, it is possible to more effectively improve brake feeling.
[0020]
[Retention control]
FIG. 7 is a flowchart showing an example of holding control.
During the transition from the pressure increase control to the pressure decrease control and during the transition from the pressure decrease control to the pressure increase control, both the first solenoid valve (EV) 36 and the second solenoid valve (AV) 38 are closed to reduce the hydraulic pressure. Control to keep constant. However, when the master cylinder hydraulic pressure Pm = the wheel cylinder hydraulic pressure Pw or the regenerative brake torque Trb is zero, this holding control is not performed and the electromagnetic valves 36 and 38 are moved to their normal positions (the first electromagnetic valve 36 is opened). The second solenoid valve 38 is switched to the closed state.
[0021]
In the above control, the electromagnetic valves 36 and 38 for each wheel cylinder of a plurality of wheels can be controlled simultaneously. However, in the control for causing movement of the hydraulic fluid, that is, in the case of pressure increase control and pressure reduction control, the front wheels It is preferable to alternately control the side and the rear wheel side with a time difference. Thereby, the rapid movement of the hydraulic fluid can be avoided, the change of the stroke of the brake pedal 20 can be made smoother, and the reaction force to the brake pedal 20 can be made gentle, The feeling of the brake pedal 20 can be improved.
[0022]
In the embodiment described above, the predetermined value Q 0 of the reservoir fluid amount is set to zero, but the predetermined value Q 0 is set to be larger than zero and smaller than Q 1 (0 <Q 0 <Q 1 ) to increase the pressure. time control only when the reservoir fluid amount Qr of Qr> Q 0, the motor of the pump 34 may be PWM controlled (duty control).
[0023]
The present invention can be applied not only to an electric vehicle (so-called pure electric vehicle) that is driven entirely by electric energy, but also to a hybrid vehicle that is driven by a combination of electric energy and other energy. Furthermore, the present invention can be applied not only to a four-wheeled vehicle but also to a multi-axis vehicle such as a front uniaxial vehicle and a rear biaxial vehicle.
[0024]
Note that the motor of the pump 34 is PWM-controlled during hydraulic pressure control for cooperation between the regenerative brake and the hydraulic brake. However, during anti-lock control, the motor of the pump 34 is continuously driven as usual without PWM control. Or increase the duty ratio to drive.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a connection diagram of piping and the like showing an embodiment of a braking device of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an example of processing in a brake controller.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a TB-Trb relationship.
FIG. 4 is a flowchart showing another example of processing in the brake controller.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of pressure increase control.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of pressure reduction control.
FIG. 7 is a flowchart showing an example of holding control.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric motor 12 Motor controller 14 Brake controllers 161-164 Wheel speed sensor 18 Master cylinder 34 Pump 36 1st solenoid valve 38 2nd solenoid valve 40 Reservoir

Claims (5)

電気モータの回生により電磁的に制動する回生ブレーキ手段と、ブレーキペダルの踏込みに伴ってマスタシリンダが生じる作動液の液圧をホイールシリンダに供給して機械的に制動する液圧ブレーキ手段とを備え、電気自動車に必要とする要求ブレーキトルクを、前記回生ブレーキ手段による回生ブレーキトルクと前記液圧ブレーキ手段による機械的ブレーキトルクとによって得る電気自動車の制動装置であって、アンチロック制御あるいは車の姿勢制御など走行する前記電気自動車に対する前記液圧ブレーキ手段による機械的ブレーキトルクを適正に制御するブレーキ適正化制御機構をさらに含み、このブレーキ適正化制御機構を利用して、前記要求ブレーキトルクと前記回生ブレーキトルクとの差分に相当する機械的ブレーキトルクを得る電気自動車の制動装置において、前記ブレーキ適正化制御機構は、前記マスタシリンダと前記ホイールシリンダとの間を連通、遮断可能な第1の電磁弁と、前記ホイールシリンダとリザーバとの間を遮断、連通可能な第2の電磁弁と、前記リザーバ内の作動液をモータの駆動により前記マスタシリンダ側に戻すポンプとを含み、前記第2の電磁弁を連通させ前記ホイールシリンダの液圧をリザーバに解放する減圧制御、および、前記第1の電磁弁を連通させ前記ホイールシリンダの液圧を増圧する増圧制御がそれぞれ可能であり、前記第1および第2の電磁弁をPWM制御することにより、増圧および減圧の両制御を制限し、しかも、前記ポンプのモータをPWM制御することにより、減圧制御時のペダルリアクションを円滑にする構成であり、さらに、
前記減圧制御時に、前記リザーバ内の作動液量が所定値Q を越えるときのみ、前記ポンプにより前記リザーバ内の作動液を前記マスタシリンダ側に戻し、しかもまた、前記減圧制御時に、前記リザーバ内の作動液量が所定値Q 以下であるとき、その減圧制御の後の次回の増圧制御のときに、前記ポンプにより前記リザーバ内の作動液を前記マスタシリンダ側に戻す、電気自動車の制動装置。
Regenerative brake means for electromagnetically braking by regeneration of the electric motor, and hydraulic brake means for mechanically braking by supplying hydraulic pressure of the hydraulic fluid generated by the master cylinder to the wheel cylinder when the brake pedal is depressed. A braking device for an electric vehicle, which obtains a required brake torque required for the electric vehicle from a regenerative brake torque by the regenerative brake means and a mechanical brake torque by the hydraulic brake means, wherein the anti-lock control or the attitude of the car And further including a brake optimization control mechanism for appropriately controlling a mechanical brake torque by the hydraulic brake means for the electric vehicle traveling such as control, and using the brake optimization control mechanism, the required brake torque and the regeneration Obtain mechanical brake torque equivalent to the difference from brake torque In the braking device for an electric vehicle, the brake optimization control mechanism communicates between the master cylinder and the wheel cylinder, and blocks and communicates between the first solenoid valve capable of being disconnected and the wheel cylinder and the reservoir. A possible second solenoid valve and a pump for returning the hydraulic fluid in the reservoir to the master cylinder side by driving a motor, and communicating the second solenoid valve to release the hydraulic pressure of the wheel cylinder to the reservoir The pressure reducing control for controlling the pressure and the pressure increasing control for increasing the hydraulic pressure of the wheel cylinder by communicating the first electromagnetic valve are possible, respectively, and the control is performed by PWM controlling the first and second electromagnetic valves. limit both control of pressure and vacuum, moreover, the motor of the pump by PWM control, a configuration that facilitates the pedal reaction during pressure reduction control Ri, further,
When the pressure reduction control, the hydraulic fluid amount in the reservoir only when exceeding a predetermined value Q 1, return the hydraulic fluid in the reservoir to the master cylinder side by the pump, yet also when the decompression control, in the reservoir when hydraulic fluid amount is below the predetermined value Q 1, the time of your next pressure increasing after the pressure reduction control, return the hydraulic fluid in the reservoir to the master cylinder side by the pump, the electric vehicle braking apparatus.
電気モータの回生により電磁的に制動する回生ブレーキ手段と、ブレーキペダルの踏込みに伴ってマスタシリンダが生じる作動液の液圧をホイールシリンダに供給して機械的に制動する液圧ブレーキ手段とを備え、電気自動車に必要とする要求ブレーキトルクを、前記回生ブレーキ手段による回生ブレーキトルクと前記液圧ブレーキ手段による機械的ブレーキトルクとによって得る電気自動車の制動装置であって、アンチロック制御あるいは車の姿勢制御など走行する前記電気自動車に対する前記液圧ブレーキ手段による機械的ブレーキトルクを適正に制御するブレーキ適正化制御機構をさらに含み、このブレーキ適正化制御機構を利用して、前記要求ブレーキトルクと前記回生ブレーキトルクとの差分に相当する機械的ブレーキトルクを得る電気自動車の制動装置において、前記ブレーキ適正化制御機構は、前記マスタシリンダと前記ホイールシリンダとの間を連通、遮断可能な第1の電磁弁と、前記ホイールシリンダとリザーバとの間を遮断、連通可能な第2の電磁弁と、前記リザーバ内の作動液をモータの駆動により前記マスタシリンダ側に戻すポンプとを含み、前記第2の電磁弁を連通させ前記ホイールシリンダの液圧をリザーバに解放する減圧制御、および、前記第1の電磁弁を連通させ前記ホイールシリンダの液圧を増圧する増圧制御がそれぞれ可能であり、前記第1および第2の電磁弁をPWM制御することにより、増圧および減圧の両制御を制限し、しかも、前記ポンプのモータをPWM制御することにより、減圧制御時のペダルリアクションを円滑にする構成であり、さらに、
前記回生ブレーキ手段によって前記要求ブレーキトルクをまかなえる段階においても、その要求ブレーキトルクを前記回生ブレーキトルクと前記液圧ブレーキトルクとの両者で確保し、それによって、ペダルシミュレータを設けることなく前記ブレーキペダルの良好な踏込みフィーリングを得る、電気自動車の制動装置。
Regenerative brake means for electromagnetically braking by regeneration of the electric motor, and hydraulic brake means for mechanically braking by supplying hydraulic pressure of the hydraulic fluid generated by the master cylinder to the wheel cylinder when the brake pedal is depressed. A braking device for an electric vehicle, which obtains a required brake torque required for the electric vehicle from a regenerative brake torque by the regenerative brake means and a mechanical brake torque by the hydraulic brake means, wherein the anti-lock control or the attitude of the car And further including a brake optimization control mechanism for appropriately controlling a mechanical brake torque by the hydraulic brake means for the electric vehicle traveling such as control, and using the brake optimization control mechanism, the required brake torque and the regeneration Obtain mechanical brake torque equivalent to the difference from brake torque In the braking device for an electric vehicle, the brake optimization control mechanism communicates between the master cylinder and the wheel cylinder, and blocks and communicates between the first solenoid valve capable of being disconnected and the wheel cylinder and the reservoir. A possible second solenoid valve and a pump for returning the hydraulic fluid in the reservoir to the master cylinder side by driving a motor, and communicating the second solenoid valve to release the hydraulic pressure of the wheel cylinder to the reservoir The pressure reducing control for controlling the pressure and the pressure increasing control for increasing the hydraulic pressure of the wheel cylinder by communicating the first electromagnetic valve are possible, respectively, and the control is performed by PWM controlling the first and second electromagnetic valves. limit both control of pressure and vacuum, moreover, the motor of the pump by PWM control, a configuration that facilitates the pedal reaction during pressure reduction control Ri, further,
Even in the step of providing the required brake torque by the regenerative brake means, the required brake torque is ensured by both the regenerative brake torque and the hydraulic brake torque, thereby enabling the brake pedal of the brake pedal to be provided without providing a pedal simulator. A braking device for an electric vehicle that achieves a good depression feeling.
前記電気自動車は、前後に配列された複数の車輪を含み、複数の車輪の中の一部の車輪のホイールシリンダに対するブレーキ液圧制御と、残りの車輪のホイールシリンダに対するブレーキ液圧制御とを所定の時間差をもって交互に行う、請求項1あるいは2のいずれか一つの制動装置。The electric vehicle includes a plurality of wheels arranged in front and rear, and brake fluid pressure control for wheel cylinders of some of the wheels and brake fluid pressure control for wheel cylinders of the remaining wheels are predetermined. The braking device according to any one of claims 1 and 2, wherein the braking device is alternately performed with a time difference of. 前記一部の車輪は前輪あるいは後輪のいずれか一方であり、前記残りの車輪は前輪あるいは後輪の他方である、請求項の制動装置。The braking device according to claim 3 , wherein the some wheels are either front wheels or rear wheels, and the remaining wheels are the other of the front wheels or the rear wheels. 前記要求ブレーキトルクを要求減速度としてとらえる、請求項1あるいは2のいずれか一つの制動装置。 The braking device according to claim 1, wherein the required brake torque is regarded as a required deceleration.
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