JP7740910B2

JP7740910B2 - ブレーキ制御装置

Info

Publication number: JP7740910B2
Application number: JP2021099978A
Authority: JP
Inventors: 康平土田; 傑加藤
Original assignee: Hino Motors Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Hino Motors Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2025-09-17
Anticipated expiration: 2041-06-16
Also published as: US12330532B2; US20220402368A1; CN115476695A; EP4105057A1; JP2022191641A

Description

本発明は、ブレーキ制御装置に関する。

バッテリから電力を供給される電動機により駆動輪を駆動し、バッテリを充電しつつ電動機の回生ブレーキにより制動力を得る自動車が提案されている。例えば、特許文献１には、自動車のサービスブレーキにより制動力を得ることができないときに、回生ブレーキを作動させる装置が開示されている。特許文献１の装置では、回生ブレーキの作動時に、バッテリに充電できない余剰の電力が負荷に供給され、熱エネルギーに変換され、消費される。

特開２０１３－２０７９２６号公報

ところで、上記のような技術では、サービスブレーキにより制動力を得ることが不可能なときに、回生ブレーキによって、より早く自動車を減速できる技術が望まれている。

そこで本発明は、回生ブレーキによって、より早く自動車を減速できるブレーキ制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、バッテリから電力を供給される電動機により駆動輪を駆動し、バッテリを充電しつつ電動機の回生ブレーキにより制動力を得る自動車のブレーキ制御装置であって、回生ブレーキの作動時に、駆動輪の回転数に対する電動機の回転数を増大させる変速処理部を備えたブレーキ制御装置である。

この構成によれば、バッテリから電力を供給される電動機により駆動輪を駆動し、バッテリを充電しつつ電動機の回生ブレーキにより制動力を得る自動車のブレーキ制御装置において、変速処理部により、回生ブレーキの作動時に、駆動輪の回転数に対する電動機の回転数が増大させられるため、回生ブレーキによって、より早く自動車を減速できる。

この場合、回生ブレーキの作動時に、バッテリに充電できない余剰の電力を負荷に供給する過充電防止部をさらに備えることが好適である。

この構成によれば、過充電防止部により、回生ブレーキの作動時に、バッテリに充電できない余剰の電力が負荷に供給されるため、バッテリの過充電を防止できる。

また、自動車のサービスブレーキにより制動力を得ることができないときに、回生ブレーキを作動させる非常ブレーキ作動部をさらに備えることが好適である。

この構成によれば、非常ブレーキ作動部により、自動車のサービスブレーキにより制動力を得ることができないときに、回生ブレーキが作動させられるため、サービスブレーキの故障時にも制動力を得ることができる。

また、回生ブレーキの作動時に、自動車の減速度を閾値以下に維持する減速度制御部をさらに備えることが好適である。

この構成によれば、減速度制御部により、回生ブレーキの作動時に、自動車の減速度が閾値以下に維持されるため、自動車の乗員への影響を低減できる。

本発明のブレーキ制御装置によれば、回生ブレーキによって、より早く自動車を減速できる。

実施形態に係るブレーキ制御装置を示すブロック図である。実施形態に係るブレーキ制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係るブレーキ制御装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１に示されるブレーキ制御装置１は、自動車１００に搭載され、自動車１００のブレーキを制御する。自動車１００は、ＦＣスタック１０１及びバッテリ１０２から電力を供給される電動機１０３により駆動輪１０５を駆動し、バッテリ１０２を充電しつつ電動機１０３の回生ブレーキにより制動力を得る。

なお、図１において、各構成要素の細い直線による接続は、ＣＡＮ（ControllerArea Network）等の通信回路による接続を意味する。図１において、各構成要素の二重線による接続は、電気回路による接続を意味する。図１において、各構成要素の太い直線による接続は、動力軸等の動力伝達機構による接続を意味する。

自動車１００は、ＦＣスタック１０１、バッテリ１０２、電動機１０３、変速機１０４及び駆動輪１０５を備える。ＦＣ（fuel cell）スタック（stack）１０１は、水素と空気中の酸素とを反応させて発電する燃料電池の複数のセルが積層されたものであり、電動機１０３に電力を供給する。変速機１０４は、電動機１０３の回転数に対する駆動輪１０５の回転数及び駆動輪１０５の回転数に対する電動機１０３の回転数を変更する機械的装置である。変速機１０４は、無段階変速機（ContinuouslyVariable Transmission）でもよい。

ブレーキ制御装置１は、ＦＣ－ＥＣＵ１０、ＥＶ－ＥＣＵ２０、ＩＮＶ－ＥＣＵ３０、サービスブレーキトルク検出部４０及びブレーキレジスタ５０を備える。ＦＣ－ＥＣＵ１０、ＥＶ－ＥＣＵ２０及びＩＮＶ－ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read OnlyMemory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]及びＨＤＤ（Hard disk drive）等を有する電子制御ユニット（ＥＣＵ：ElectronicControl Unit）である。ＦＣ（fuel cell）－ＥＣＵ１０は、ＦＣスタック１０１の動作を制御する。

ＥＶ（Electronic Vehicle）－ＥＣＵ２０は、自動車１００の走行及び自動車１００のブレーキを制御する。ＥＶ－ＥＣＵ２０は、非常ブレーキ作動部２１、変速処理部２２、過充電防止部２３及び減速度制御部２４を有する。ＥＶ－ＥＣＵ２０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、上記の非常ブレーキ作動部２１等の各部の制御を実行する。ＥＶ－ＥＣＵ２０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

非常ブレーキ作動部２１は、自動車１００のサービスブレーキにより制動力を得ることができないときに、回生ブレーキを作動させる。自動車１００のブレーキペダルの踏量及び自動車１００のサービスブレーキによる制動力（ブレーキトルク）は、サービスブレーキトルク検出部４０により検出される。サービスブレーキトルク検出部４０により自動車１００のブレーキペダルが踏まれたことが検出されているにもかかわらず、サービスブレーキトルク検出部４０によりサービスブレーキによるブレーキトルクが検出されないときは、非常ブレーキ作動部２１は、変速処理部２２、過充電防止部２３及び減速度制御部２４と協働して回生ブレーキを作動させる。

なお、非常ブレーキ作動部２１は、自動車１００のブレーキペダルが踏まれていることが検出されているにもかかわらず、加速度センサにより自動車１００の減速度が検出されないときに、回生ブレーキを作動させてもよい。

変速処理部２２は、回生ブレーキの作動時に、変速機１０４に指令信号を送信することにより、駆動輪１０５の回転数に対する電動機１０３の回転数（減速比）を増大させる。

過充電防止部２３は、回生ブレーキの作動時に、バッテリ１０２に充電できない余剰の電力をブレーキレジスタ（負荷）５０に供給する。過充電防止部２３は、バッテリ１０２の充電状況（ＳＯＣ：StateOf Charge）をバッテリ１０２の温度、バッテリ１０２の電圧及びバッテリ１０２に流出入する電流の積算値等から取得する。ブレーキレジスタ５０は、バッテリ１０２に充電できない余剰の電力を熱エネルギーに変換して消費する電気抵抗である。なお、ブレーキレジスタ５０は、バッテリ１０２に充電できない余剰の電力を消費可能な他の種類の電気的負荷であってもよい。

減速度制御部２４は、回生ブレーキの作動時に、ＩＮＶ－ＥＣＵ３０及び変速機１０４に指令信号を送信することにより、回生ブレーキの制動力（ブレーキトルク）を制御し、自動車１００の減速度を閾値以下に維持する。ＩＮＶ－ＥＣＵ３０は、ＦＣスタック１０１及びバッテリ１０２から電動機１０３に供給される電力及び電動機１０３からバッテリ１０２及びブレーキレジスタ５０に供給される電力を変換する不図示のインバータを制御する。減速度の閾値は、ブレーキペダルの踏量に応じて、例えば、０．１～０．３Ｇ程度の値に設定される。

以下、本実施形態のブレーキ制御装置１の動作について説明する。以下の説明では、自動車１００が走行中である状況を想定する。図２に示されるように、自動車１００のブレーキペダルが踏まれ、自動車１００のサービスブレーキがオンとなる（Ｓ１）。サービスブレーキトルク検出部４０により、自動車１００のブレーキペダルの踏量及び自動車１００のサービスブレーキによるブレーキトルクが検出される（Ｓ２）。

サービスブレーキトルク検出部４０により自動車１００のブレーキペダルが踏まれたことが検出されているにもかかわらず、サービスブレーキトルク検出部４０によりサービスブレーキによるブレーキトルクが検出されないとき、つまり、自動車のサービスブレーキにより制動力を得ることができないときは（Ｓ３）、非常ブレーキ作動部２１は、回生ブレーキが作動させる（Ｓ４）。

回生ブレーキの作動時に、変速処理部２２は、不図示の車速センサにより自動車１００が変速機１０４による変速が可能な車速であるか否かを判定する（Ｓ５）。この判定は、変速不可能な車速で変速した場合における電動機１０３のギア等の破損を防ぐためのものである。

自動車の車速が変速可能な車速である場合は（Ｓ５）、回生ブレーキの作動時に、変速処理部２２は、変速機１０４に指令信号を送信することにより、駆動輪１０５の回転数に対する電動機１０３の回転数を増大させる（Ｓ６）。減速度制御部２４は、サービスブレーキトルク検出部４０により検出されたブレーキペダルの踏量に基づいて、自動車１００の減速度（の閾値）を算出する（Ｓ７）。減速度制御部２４は、ＩＮＶ－ＥＣＵ３０及び変速機１０４に指令信号を送信することにより、回生ブレーキのブレーキトルクを制御し、自動車１００の減速度を閾値以下に維持する（Ｓ８）。

過充電防止部２３は、取得されたバッテリ１０２の充電状況が満充電に近く、バッテリ１０２に充電できない余剰の電力が存在するときは（Ｓ９）、バッテリ１０２に充電できない余剰の電力をブレーキレジスタ５０に供給する（Ｓ１０）。

一方、自動車の車速が変速不可能な車速である場合は（Ｓ５）、駆動輪１０５の回転数に対する電動機１０３の回転数を増大させることなく、上記のＳ７～Ｓ１０と同様にＳ１１～Ｓ１４の工程が、自動車の車速が変速可能な車速になるまで実行される（Ｓ５）。自動車の車速が変速可能な車速になった場合は（Ｓ５）、上記のＳ７～Ｓ１０の工程が実行される。

本実施形態によれば、バッテリ１０２から電力を供給される電動機１０３により駆動輪１０５を駆動し、バッテリ１０２を充電しつつ電動機１０３の回生ブレーキにより制動力を得る自動車１００のブレーキ制御装置１において、変速処理部２２により、回生ブレーキの作動時に、駆動輪１０５の回転数に対する電動機１０３の回転数が増大させられるため、回生ブレーキによって、より早く自動車１００を減速できる。

また、本実施形態によれば、過充電防止部２３により、回生ブレーキの作動時に、バッテリ１０２に充電できない余剰の電力がブレーキレジスタ５０に供給されるため、バッテリ１０２の過充電を防止できる。

また、本実施形態によれば、非常ブレーキ作動部２１により、自動車１００のサービスブレーキにより制動力を得ることができないときに、回生ブレーキが作動させられるため、サービスブレーキの故障時にも制動力を得ることができる。

また、本実施形態によれば、減速度制御部２４により、回生ブレーキの作動時に、自動車１００の減速度が閾値以下に維持されるため、自動車１００の乗員への影響を低減できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

１…ブレーキ制御装置、１０…ＦＣ－ＥＣＵ、２０…ＥＶ－ＥＣＵ、２１…非常ブレーキ作動部、２２…変速処理部、２３…過充電防止部、２４…減速度制御部、３０…ＩＮＶ－ＥＣＵ、４０…サービスブレーキトルク検出部、５０…ブレーキレジスタ（負荷）、１００…自動車、１０１…ＦＣスタック、１０２…バッテリ、１０３…電動機、１０４…変速機、１０５…駆動輪。

Claims

バッテリから電力を供給される電動機により駆動輪を駆動し、前記バッテリを充電しつつ前記電動機の回生ブレーキにより制動力を得る自動車のブレーキ制御装置であって、
前記回生ブレーキの作動時に、前記自動車の車速が変速機による変速が可能な車速であるか否かを判定し、前記自動車の車速が前記変速機による変速が可能な車速であると判断した場合は、前記駆動輪の回転数に対する前記電動機の回転数を増大させ、前記自動車の前記車速が前記変速機による変速が不可能な車速であると判断した場合は、前記駆動輪の回転数に対する前記電動機の回転数を増大させない、変速処理部を備えたブレーキ制御装置。
前記回生ブレーキの作動時に、前記バッテリに充電できない余剰の電力を負荷に供給する過充電防止部をさらに備えた、請求項１に記載のブレーキ制御装置。
前記自動車のサービスブレーキにより制動力を得ることができないときに、前記回生ブレーキを作動させる非常ブレーキ作動部をさらに備えた、請求項１又は２に記載のブレーキ制御装置。
前記回生ブレーキの作動時に、前記自動車の減速度を閾値以下に維持する減速度制御部をさらに備えた、請求項１～３のいずれか１項に記載のブレーキ制御装置。