(57)【要約】  自動車用の制動システムであって、電磁式制動サブシステム(Ｒ)および電気式あるいは液圧式サブシステム(Ｈ)と、電磁式制動サブシステム(Ｒ)によって回生された電気エネルギーを蓄積あるいは消散させる手段(１１)と、を具備してなり、電磁式サブシステム(Ｒ)は、車両の運動エネルギーを電気エネルギーへと変換するためのコンバーター(１０)を具備してなり、コンバーター(１０)は、いわゆる発生電流を出力し、制動システムはさらに、電磁式制動サブシステム(Ｒ)の制動力に基づいて、電気式あるいは液圧式制動サブシステム(Ｈ)の制動力を制限するための電気的作動手段(１２)を具備してなり、電気的作動制限手段(１２,１１２,２１２)は、発生電流によってあるいは発生電流のイメージ信号によって電気的に制御される。
2013500199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用の制動システムであって、電磁式制動サブシステム(Ｒ)および電気式あるいは液圧式サブシステム(Ｈ)と、前記電磁式制動サブシステム(Ｒ)によって回生された電気エネルギーを蓄積あるいは消散させる手段(１１)と、を具備してなり、前記電磁式サブシステム(Ｒ)は、車両の運動エネルギーを電気エネルギーへと変換するためのコンバーター(１０)を具備してなり、前記コンバータは、いわゆる発生電流を出力し、前記制動システムはさらに、前記電磁式制動サブシステム(Ｒ)の制動力の関数として、前記電気式あるいは前記液圧式制動サブシステム(Ｈ)の制動力を制限するための電気的作動手段(１２,１１２,２１２)を具備してなり、前記電気的作動制限手段(１２,１１２,２１２)は、前記発生電流によってあるいは前記発生電流のイメージ信号によって電気的に制御されることを特徴とする自動車用の制動システム。
【請求項２】
前記電気式あるいは液圧式制動サブシステム(Ｈ)は、その上に前記ドライバーが制動力を加えるブレーキペダル(４)によって作動させられ、前記制限手段(１２)は、前記ブレーキペダル(４)に対して前記ドライバーによって加えられる前記制動力に抗するように前記ブレーキペダル(４)に力を加えるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用の制動システム。
【請求項３】
前記液圧式制動サブシステム(Ｈ)はマスターシリンダー(ＭＣＴ)を備え、前記マスターシリンダーは少なくとも一つのピストンを備え、前記制限手段(１１２)は、前記圧力が前記マスターシリンダー(ＭＴＣ)内で増大する方向への前記ピストンの変位と対向する方向に前記ピストンに反力を加えるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の自動車用の制動システム。
【請求項４】
前記マスターシリンダー(ＭＣＴ)はタンデムマスターシリンダーであり、かつ、前記反力は前記二次ピストン(２４)に加えられるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の自動車用の制動システム。
【請求項５】
前記液圧式制動サブシステム(Ｈ)は回路を並列に備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の自動車用の制動システム。
【請求項６】
前記制限手段は、前記発生電流あるいは前記発生電流のイメージによって給電されるソレノイドと、前記ソレノイド内の可動要素とから形成されたアクチュエータを具備してなり、前記可動要素は前記反力を加えることが可能となっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用の制動システム。
【請求項７】
前記アクチュエータは、圧電タイプのものであることを特徴とする請求項６に記載の自動車用の制動システム。
【請求項８】
前記アクチュエータは、ヘリカルトランスミッションに結合された電気モータータイプのものであることを特徴とする請求項６に記載の自動車用の制動システム。
【請求項９】
前記液圧式制動サブシステム(Ｈ)は液圧源を備え、前記制限手段(２１２)は、前記液圧源と前記ブレーキとの間に介在させられかつ前記圧力源と前記ブレーキとの間の流体連通状態を中断きるリミッターデバイスを具備してなり、前記リミッターデバイスの前記カットオフ圧力は、前記発生電流によってあるいは前記発生電流のイメージによって制御されるアクチュエータによって固定されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用の制動システム。
【請求項１０】
前記圧力リミッターデバイス(２１２)は、その中で、二つのチャンバーを画定するピストン(３４)が液密様式でスライドするボディ(３０)を備え、前記チャンバーの一方は前記圧力源に接続され、かつ、他方は前記ブレーキに接続され、前記ピストン(３４)はこのピストン内の流路およびバルブ(３８)を備え、前記バルブ(３８)の開放は前記ピストン(３４)のポジションによって制御され、前記ピストン(３４)のポジションは前記二つのチャンバー間の圧力差によって制御され、前記バルブ(３８)の閉鎖は前記ブレーキの圧力制限を生じ、前記ピストンのポジションは前記アクチュエータ(３６)によって制御されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の自動車用の制動システム。
【請求項１１】
前記アクチュエータ(３６)は、前記発生電流あるいは前記発生電流のイメージによって給電されるソレノイド、および前記ソレノイド内の可動要素であり、前記可動要素のポジションはカットオフ圧力を規定するか、あるいは、前記アクチュエータは圧電タイプのものであるか、あるいは前記アクチュエータは、ヘリカルトランスミッションに結合された電気モータータイプのものであることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の自動車用の制動システム。
【請求項１２】
前記圧力制御手段(１２,１１２,２１２)は、前記電気機械の前記端子に対して直接接続されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の自動車用の制動システム。
【請求項１３】
前記電気機械からの出力側にトロイダル電流トランスフォーマー(１８)を備えるか、あるいはそれに対して前記圧力制限手段(１２,１１２,２１２)が接続されるホール効果センサーを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の自動車用の制動システム。
【請求項１４】
前記電気式制動サブシステムは、前記ブレーキを作動させるために、ホイールに、少なくとも一つの電気式制動デバイスを具備してなり、かつ、前記制限手段は、前記電気式制動デバイスによって加えられる力に抗する力を加えるようになっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用の制動システム。
【請求項１５】
前記電気式制動サブシステムは、前記ブレーキを作動させるために、ホイールに、少なくとも一つの電気式制動デバイスを具備してなり、かつ、前記制限手段は、その中を前記発生電流あるいは前記発生電流のイメージが流れ、前記制動デバイスによって形成される磁界に抗する磁界を形成するコイルを具備してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用の制動システム。
【請求項１６】
前記電気式制動サブシステムは、前記ブレーキを作動させるために各ホイールに少なくとも一つの電気式制動デバイスを備え、かつ、前記制限手段は、前記電気式制動デバイスの制御電流から、前記発生電流あるいは前記発生電流のイメージを減じることができる電気回路を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車用の制動システム。
【請求項１７】
前記制限手段(１２,１１２,２１２)の電力供給回路にスイッチ(２１)を具備してなり、前記スイッチ(２１)は、前記ドライバーが制動のための指令を与えていないときには開放状態であり、かつ、前記ドライバーが制動のための指令を与えるときには閉じられるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の自動車用の制動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、より安全に機能する自動車用の電気式制動システム、ならびに、そうした制動システムを備えた自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、自動車は、ホイールを駆動する内燃エンジンと、車輪に制動力を加えるための液圧式制動システムとを備える。液圧式制動システムは、ドライバーによって直接操作されるブレーキペダルによって作動させられるマスターシリンダーと、ホイールに配置されたブレーキとを備える。マスターシリンダーは、ブレーキ液で満たされた液圧回路を介してブレーキに接続される。ドライバーがブレーキペダルを踏み込むとき、マスターシリンダーピストンがスライドし、回路内のブレーキ液の圧力を増大させてブレーキを作動させかつ制動を引き起こす。制動力はペダルに加えられる力に依存する。ドライバーは、自身が制動力を制御するのを助けるペダルの反作用を感じる。
【０００３】
ここ数年の間に、化石動力エネルギーではなく電気を使用し、ホイールが電気モーターによって駆動される自動車が開発された。車両の運動エネルギーを電気エネルギーへと変換するためのコンバータとして電気モーターを使用できることが、したがって車両を制動できることが考慮された。こうして生み出された電気エネルギーは、後に使用するために、たとえば駆動力を生み出すためにバッテリーに蓄えられるか、あるいは車両の電気的補機(制動、加熱など)によって直に利用される。このタイプの制動システムは回生制動システムと呼ばれる。だが、車両は、回生制動システムが故障した場合に、ペダルとブレーキとの間を直接的につなぐために、安全的な理由から、常に液圧式制動システムを備える。さらに、回生制動は常に必ずしも好ましいものではない。たとえば、電磁的制動はエネルギーを低速度で消費し得る。そして、いったんバッテリーが完全に充電されると、電磁的制動はもはや使用できず、あるいは、このエネルギーを消散させる必要があるが、これには抵抗および温度制御手段が必要になる。
【０００４】
したがって、二つの制動システムは同時に機能でき、かつ、それぞれが全制動力の一部を提供する。したがって、各システムによって提供される制動力の比率は、実際に提供される力がドライバーによって要求される制動に対応するように管理される必要がある。
【０００５】
特許文献１は、回生制動サブシステムと液圧式制動サブシステムとを備えた制動システムを開示している。このサブシステムは、ブレーキペダルによって操作されるマスターシリンダーを備える。ドライバーがブレーキペダルを踏み込むとき、発生する液圧が測定され、そして制動設定値としてコンピューターに送られる。コンピューターはこの設定値を使用し、そしてホイールへの制動力を発生させる回生制動サブシステムへとコマンドを送信する。コンピューターは、制動設定値の関数として予め決定された制動力に基づいて、回生制動力を完全なものとするために、それが液圧を発生させるように、液圧式制動サブシステムにコマンドを送信する。
【０００６】
このシステムは、多数のセンサーを必要とし、かつ、設定値へと変換される液圧に基づいてオーダーを発生させるためにコンピューターを利用する。このシステムは作動が複雑であり、しかも、さまざまな状況でそれが故障する可能性がある。
【０００７】
特許文献２は、回生制動サブシステムおよび液圧式制動サブシステム(この例では液圧式サブシステムによって生み出される制動圧力を調整するＡＢＳシステム)を備えたハイブリッド制動システムを開示している。ＡＢＳシステムは、ドライバーによって付与される制動設定値の関数として制御される。
【０００８】
従来技術に基づくハイブリッド制動システムにおいて、設定値信号およびブレーキにおける電磁トルクのイメージである電気信号は、何度も変換される。こうした多数の変換は、誤作動の原因となることがあり、制動システムを非効率にする。制動システムは安全デバイスであり、それは高い信頼性を持っている必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第2007/0126382号明細書
【特許文献２】国際公開第2008/107212号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的の一つは、回生制動サブシステムおよび液圧式あるいは電気式制動サブシステムを備え、二つのサブシステムによって生み出される制動力の配分が簡単かつ安全な様式で制御される制動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、自動車用の制動システムであって、回生制動サブシステムおよび電気式あるいは液圧式サブシステムと、液圧式あるいは電気式制動サブシステムによって生み出される制動力を調整する手段とを具備してなり、回生制動サブシステムは、制動段階の間、車両の運動エネルギーを電気エネルギーへと変換できる電気機械を備え、上記手段は、電磁的制動の間、電気機械によって生み出される電流によって制動される自動車用の制動システムによって達成される。
【００１２】
言い換えれば、電磁式制動サブシステムによって生み出される電流を用いて、電磁式制動サブシステムと、液圧式あるいは電気式制動との間に、物理的結合が形成され、この発生電流は、電磁的制動によって生み出される力の比率を直接代表するものである。発生電流を使用することは、コンピューターが必要ないことを意味し、発生電流を別な量へと変換する必要性が排除されるが、これは故障のリスクを低減する。この調整はまた、電気機械が電流を出力する限り連続的に行われる。
【００１３】
発生電流は、制動力調整手段を制御するために直接利用でき、あるいは別な電流であるこの電流のイメージあるいは電圧を利用できる。
【００１４】
本発明によれば、車両の電磁的制動と液圧あるいは電気的制動との間の結合は、コンピューターを必要としない物理的手法によって制御される。この制御は、単に物理法則によって、恒久的に機能するという重要な利点を有する。本発明に基づく結合システムは、液圧式あるいは電気式制動システムが、電磁制動の関数として永続的に適合されることを仮定する。これは、マイコンによる、あらゆる生じ得る計算エラーを排除する。使用されるコンポーネント(トランスフォーマー、ソレノイド)は非常に信頼性が高いコンポーネントであり、そしてシステム全体には極めて僅かな故障モードしか存在しない。本発明はまたシステム設計に、さらなる自由度を与える。
【００１５】
有利なことには、調整手段は、発生電流あるいは発生電流のイメージを、たとえば、液圧式制動サブシステムの液圧を制御するブレーキペダルに、あるいはマスターシリンダー内のピストンに、あるいは液圧リミッターに作用する機械的な力に変換する。
【００１６】
本発明の対象事項は、それゆえ、主として、自動車用の制動システムであって、電磁式制動サブシステムおよび電気式あるいは液圧式制動サブシステムと、電磁式制動サブシステムによって回生された電気エネルギーを蓄積あるいは消散させる手段と、を具備してなり、電磁式制動サブシステムは、車両の運動エネルギーを電気エネルギーへと変換するためのコンバータを具備してなり、当該コンバータは、いわゆる発生電流を出力し、制動システムはさらに、電磁式制動サブシステムの制動力の関数として、電気式あるいは液圧式制動サブシステムの制動力を制限するための電気的作動手段を具備してなり、この電気的作動制限手段は、発生電流によってあるいは発生電流のイメージ信号によって電気的に制御される自動車用の制動システムである。
【００１７】
ある実施形態では、電気式あるいは液圧式制動サブシステムは、その上にドライバーが制動力を加えるブレーキペダルによって作動させられ、制限手段は、ブレーキペダルに対してドライバーによって加えられる制動力に抗するようにブレーキペダルに力を加える。
【００１８】
別な実施形態では、液圧式制動サブシステムはマスターシリンダーを備え、当該マスターシリンダーは少なくとも一つのピストンを備え、上記制限手段は、圧力がマスターシリンダー内で増大する方向へのピストンの変位と対向する方向にピストンに反力を加える。
【００１９】
マスターシリンダーは、たとえばタンデムマスターシリンダーであってもよく、かつ、反力は二次ピストンに加えられる。有利なことには、液圧式制動サブシステムは回路を並列に備える。
【００２０】
上記制限手段は、発生電流あるいは発生電流のイメージによって給電されるソレノイドによって形成されるソレノイドと、このソレノイド内の可動要素とから形成されたアクチュエータであって、上記可動要素は反力を加えることが可能であるアクチュエータを、あるいは圧電タイプのものであるか、あるいはヘリカルトランスミッションに結合された電気モータータイプのものであるアクチュエータを備えてもよい。
【００２１】
別な実施形態では、液圧式制動サブシステムは液圧源を備え、上記制限手段は、液圧源とブレーキとの間に介在させられかつ圧力源とブレーキとの間の流体連通状態を中断できる圧力リミッターデバイスを具備してなり、このリミッターデバイスのカットオフ圧力は、発生電流によってあるいは発生電流のイメージによって制御されるアクチュエータによって固定される。
【００２２】
上記圧力リミッターデバイスは、たとえば、その中で、二つのチャンバーを画定するピストンが液密様式でスライドするボディを備え、チャンバーの一方は上記圧力源に接続され、かつ、他方のチャンバーはブレーキに接続され、ピストンはこのピストン内の流路およびバルブを備え、このバルブの開放はピストンのポジションによって制御され、ピストンのポジションは二つのチャンバー間の圧力差によって制御され、バルブの閉鎖はブレーキの圧力制限を生じ、ピストンのポジションはアクチュエータによって制御される。上記アクチュエータは、発生電流あるいは発生電流のイメージによって給電されるソレノイド、およびソレノイド内の可動要素であり、可動要素のポジションはカットオフ圧力を規定するか、あるいは、それは圧電タイプのものであっても、あるいはヘリカルトランスミッションに結合された電気モータータイプのものであってもよい。
【００２３】
たとえば、圧力制限手段は、電気機械の端子に対して直接接続される。
【００２４】
有利なことには、本発明に基づく制動システムは、電気機械からの出力側にトロイダル電流トランスフォーマーあるいはＬＥＭセンサーを備え、それに対して圧力制限手段が接続される。
【００２５】
電気式制動サブシステムが、ブレーキを作動させるために、ホイールに、少なくとも一つの電気式制動デバイスを備える場合、上記制限手段は、電気式制動デバイスによって加えられる力に抗する力を加えてもよく、あるいは、その中を発生電流あるいは発生電流のイメージが流れ、制動デバイスによって形成される磁界に抗する磁界を形成するコイルを備えてもよく、あるいは、それは、上記電気式制動デバイスの制御電流から、発生電流あるいは発生電流のイメージを減じることができる電気回路を備えてもよい。
【００２６】
本発明に基づく自動車用の制動システムは、有利なことには、制限手段の電力供給回路にスイッチを具備してなり、当該スイッチは、ドライバーが制動のための指令を与えていないときには開放状態であり、かつ、ドライバーが制動のための指令を与えるときには閉じられる。
【００２７】
以下の説明ならびに図面から本発明はより明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】本発明に基づく制動システムの第１実施形態の概略図であり、調整はブレーキペダルにおいてなされる。
【図１Ｂ】本発明に基づく制動システムの第１実施形態の概略図であり、調整はブレーキペダルにおいてなされる。
【図１Ｃ】本発明に基づく制動システムの第１実施形態の概略図であり、調整はブレーキペダルにおいてなされる。
【図１Ｄ】図１Ｂのシステムの変形実施形態を示す図である。
【図２】本発明に基づく制動システムの第２実施形態の概略図であり、調整はマスターシリンダーによってなされる。
【図３】本発明に基づく制動システムの第３実施形態の細部の概略図であり、調整は圧力リミッターによって実現される。
【図４】本発明に基づく制動システムの第１実施形態の変形例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１Ａは、本発明に基づく自動車用の第１の制動システムを示している。
【００３０】
図１Ａにおいては、自動車の一つのホイール２のみを示しているが、本発明に基づく制動システムは一つ以上のホイールに、好ましくは自動車の二つあるいは四つのホイールに適用可能であることは明らかである。
【００３１】
本発明に基づく制動システムは、制御デバイス(図示する例では、ドライバーによって操作されかつドライバーが必要とする制動の度合いを変換するブレーキペダル４によって形成される)と、回生すなわち電磁式制動サブシステムＲと、液圧式制動サブシステムＨとを具備してなり、当該サブシステムはブレーキペダル４によって操作される。
【００３２】
図示する実施形態では、液圧式制動サブシステムＨは、コントロールロッドおよびブレーキに対するパワー補助サーボモーター６を介して、ブレーキペダル４によって操作されるタンデムマスターシリンダーＭＴＣを備え、タンデムマスターシリンダーＭＣＴは、ホイール２においてブレーキ８に対して流体的に接続されている。たとえば、ブレーキはディスクブレーキであってもよい。
【００３３】
電磁式制動サブシステムＲは、ホイール２からの、さらに詳しくは、それ自体、回転に関して、それに固定されたブレーキディスクからの運動エネルギーを電気エネルギーへと変換できる電気機械１０を備える。この電気エネルギーは、バッテリーに蓄えられるのが有利である。それはまた抵抗体によって消散させることができ、あるいは、それは電気式補機によって直接利用することができる。
【００３４】
有利なことには、運行段階の間、電気機械１０はモーターとして機能し、そして内燃エンジンの代わりに一つ以上の駆動ホイールを駆動する。電気機械１０は各ホイールに設けられてもよい。
【００３５】
電磁制動がなされる場合、電気機械１０は電流を発生させるが、その値は、電磁力によって加えられる制動トルクの値に関連し、この電流は、大まかに示すようにバッテリー１１および／またはスーパーコンデンサーおよび／または一つ以上の消散抵抗体に向かって電気機械のコイルから取り出される。バッテリー１１の充電回路１３もまた大まかに示されている。
【００３６】
電気機械１０は、制動が実施されたとき、電力源として機能するが、ここで、電圧は回転速度(逆起電力)に依存し、かつ、電流は制動トルクに関連する。電磁制動段階の間に電気機械１０から取り出される電流は、「発生電流」と呼ばれる。
【００３７】
本発明の第１実施形態において、制動システムは、ブレーキペダル２に反力を加える液圧を制限する手段１２を備える。この手段１２は、液圧式制動回路それ自体によって生み出される反作用に対して付加的な反作用を加える。
【００３８】
こうした制限手段１２は電磁式アクチュエータから形成されてもよい。図示する例では、手段１２はソレノイド１６を備え、その中には、ソレノイド１６内で電流が流れるときに変位可能な可動要素１４が配置される。可動要素１４はブレーキペダル２の動きに対して固定され、かつ、それは、ドライバーの足によって加えられる力に抗する反力をペダルに加えることができる。ソレノイド１６は電気機械１０およびバッテリー１１に対して直に直列に連結され、したがって発生電流はそれを直に通過する。
【００３９】
ソレノイド１６によって提供される力は、可変リラクタンスの原理に基づく。すなわち、ソレノイド内に磁界が発生するとき、内部に配置された可動要素は、形成される磁界に対する抵抗(リラクタンス)を最小にするために移動しようとする。可動要素の所与のポジションに関して、合力は形成される磁界に、したがってソレノイドを流れる電流に比例する。ソレノイドを流れる電流は、まさに、電気機械からの電流アウトプットのイメージ、したがって電磁制動トルクであるので、可動要素によってペダルに加えられる力は、電磁式制動サブシステムの制動力に依存する。
【００４０】
可動要素によって加えられる力は、ブレーキペダル２へのドライバーの力に抗するが、これは、結果的に、液圧式ブレーキにおけるブレーキ液の圧力を制限し、この制限は、電磁式制動サブシステムの制動力に依存する。
【００４１】
したがって、電磁式サブシステムと液圧式サブシステムとの間の制動力の配分が、電磁式サブシステムによる制動力アウトプットに直に基づいて、最小数の付加的コンポーネントと共に、より簡単に実現される。この例証的実施形態は、発生電流によって形成される信号の変換の数を制限するという利点を有する。ソレノイドは、それを磁界へと変換し、そして、それは続いてブレーキペダルへの反力へと変換される。それゆえ、故障のリスクは低減される。
【００４２】
図１Ｂは、電気機械１０と直列に発生電流トランスフォーマ１８を備えた、別な例証的実施形態を示しており、ソレノイド１６は、このトランスフォーマ１８からの電流アウトプットによって給電される。図示するようなトロイダル電流トランスフォーマはＡＣ電気機械にとっては好ましく、一方、ホール効果センサーがＤＣ電気機械にとっては好ましい。
【００４３】
トロイダル電流トランスフォーマ１９からの電流アウトプットは、電気機械１０からの発生電流アウトプットに比例する物理的信号である。この例証的実施形態は、制限手段１２がブレーキペダルに近接している限り、それが信号の伝達を容易にする、という利点を有する。トランスフォーマからのイメージ信号アウトプット、すなわち低強度電流は、発生電流のために必要であるよりも、より細い電線によって伝達することができる。
【００４４】
図２Ｃに示すように、電気機械と直列にツェナーダイオード２０を設けることもまた可能であり、制限手段１２はツェナーダイオード２０のターミナルに対して接続される。
【００４５】
液圧制限手段１２は上述したものとは異なっていてもよいことは明らかである。ブレーキペダルに、さらに一般的には、ブレーキの液圧を制限するために液圧式制動システムの要素に反力を加えることができる電気式アクチュエータが使用可能である。たとえば、それは、電圧制御式圧電アクチュエータであってもよい。このタイプのアクチュエータは、図２Ｃのシステム場合に、あるいはホール効果センサーを備えたＤＣ機械の場合に、特に適している。
【００４６】
アクチュエータはまた、ギアおよびウォームネジタイプのヘリカルトランスミッションと関連付けられた電気モーターによって形成されてもよく、ウォームネジは、ブレーキペダル２に対してあるいはラックトランスミッションに対して、あるいは、ペダルへの反力へと回転動作を変換することができるその他のトランスミッションに対して、機械的に結合される。
【００４７】
図１Ｄは図１Ｂのシステムの変形実施形態を示しており、このものでは、加速指令が与えられたとき、結合は無効状態とされる。
【００４８】
この発明によれば、結合は、電気機械が制動トルクあるいはトラクショントルクを加えるか否かに関係なく、永続的に有効である。後者の場合、結合はいかなる役割も果たさない。制動トルクの制限は、トラクションの場合には問題ではない。なぜなら、通常の運転モードでは同時に加速および制動がなされることはあり得ないからである。マスターシリンダーは、ブレーキへと加圧ブレーキ液を送り込まない。
【００４９】
にもかかわらず、車両ドライバーが高いパワーの制動を要求するのと同時に電気機械がトラクショントルクを出力する作動モードが考えられ(たとえばドライバーがミスを犯した場合)、この場合には制動は制限される。
【００５０】
こうした問題は、ソレノイド電力供給回路、さらに詳しくは反作用アクチュエータ回路内でスイッチ２１を使用することによって解消されるが、これは、ブレーキペダルが押圧されていないときには開放状態であり、かつ、ブレーキペダルが押圧されたときには閉じる。たとえば、このスイッチは、ブレーキライト接触器に接続される。
【００５１】
たとえば手で動かされるレバーによって制御される制動システムが本発明の範囲の外にあるものでないことは明らかである。この例では制限手段１２が適用可能である。
【００５２】
一つの可能な実施形態の変形例は以下のものであり、電気機械が巻き線ローターを備えた同期モーターである場合に適用可能である。この変形例は図４に大まかに示す。この例では、モーターによる制動トルク出力は、以下の式に基づいて誘導および励磁電流の積に比例する。
【００５３】
【数１】
2013500199.tif 000003
【００５４】
ソレノイドの合力は、このソレノイドのパワー供給電流およびそのコアの周囲の巻き線によって形成される磁束に比例する。この磁束自体は、巻き線を通って流れる電流に比例する(以下の式参照)。
【００５５】
【数２】
2013500199.tif 000004
【００５６】
上記二つの式は、駆動トルクと、ソレノイドによって加えられる力との間の比例関係を特定するために使用される。したがって、液圧制動トルクが電磁制動トルクによって低減されるように、液圧制動と電磁制動との間に物理的結合が実現される。
【００５７】
図４に示す例では、ソレノイドコアの巻き線はモーター励磁電流によって直に給電される。ＬＥＭタイプの電磁式電流センサーが、この電流のイメージを回復するためにかつ励磁回路における消費を制限するために、アナログアンプと共に使用できる。
【００５８】
この変形例では、ソレノイド１６は、整流器１９を経たトランスフォーマ１８からの電流出力によって給電される。バッテリー１３の充電回路１３は三相コンバータ１５を備える。電気機械に電力を供給するために励磁クリッパー１７がバッテリー端子に設けられる。
【００５９】
図２は、本発明に基づく制動システムの別な実施形態を示しているが、このものには、液圧を制限する手段１１２が組み込まれており、タンデムマスターシリンダーのピストンの一つに直に作用する。
【００６０】
図示する例では、タンデムマスターシリンダーＭＴＣは、一次ピストン２６および二次ピストン２８によって画定される二つの一次および二次作動チャンバー２２,２４へと分割される。
【００６１】
一次ピストンは、ブレーキペダルによって直にあるいはパワー補助デバイスを介して動作させられ、そして二次ピストンは、一次ピストンの変位によって、さらに正確には、一次チャンバー２２内に生じる圧力および二つのピストン間に配置されたスプリングによって変位させられる。
【００６２】
各作動チャンバー２２,２４は二つのブレーキに流体接続される。平行な回路の場合、一方のチャンバーは二つの前輪に供給を行い、かつ、別なチャンバーは二つの後輪に供給を行う。Ｘ回路の場合、一方のチャンバーは左前輪および右後輪に供給を行い、かつ、別なチャンバーは右前輪および左後輪に供給を行う。
【００６３】
図示する例では、液圧式反作用制限手段、たとえばソレノイドは、二次ピストン２８に作用し、そして二次ピストンに反力を加え、二次チャンバー内の、したがってそれが供給を行うブレーキの圧力を制限するのに役立つ。
【００６４】
制限手段１２は、発生電流によって直に、あるいはたとえば上述したようにトランスフォーマによって得られた発生電流のイメージによって、図１Ａないし１Ｄの実施形態におけるように制御される。
【００６５】
この実施形態は、ブレーキペダルが使用されるときにはそうであるように、四つのホイールの代わりに、二つのホイールのみに制動力を配分するという利点を有する。
【００６６】
一次回路の圧力とは別個に二次液圧回路に接続されたアクスルのホイールに関して制動圧力を調整できることを示すために、本発明のこの第２実施形態および並列式アセンブリの例を用いる。これは、一次回路がリアアクスルに接続され、かつ、二次回路が前輪ブレーキに接続されることを仮定することによってなされる。前輪のみが電磁式ブレーキを備え、かつ、リアアクスルは液圧式ブレーキを備えるだけである。
【００６７】
概して、ブレーキディスクへの液圧制動トルクＣＦＨは以下のように記述できる。
【００６８】
【数３】
2013500199.tif 000005
【００６９】
ここで、
ｒは、ブレーキパッドがブレーキディスクに力Ｆを加える距離であり、
ＰＨは液圧式システムによって加えられる圧力であり、
Ｓは、ブレーキパッドをディスクに接触させるために圧力ＰＨが加えられる表面積であり、
ｆは、ディスクとブレーキパッドとの間の接触の摩擦係数であり、
Ｆは、パッドがディスクに押し付けられる力である。
【００７０】
力Ｆは、摩擦係数に、そしてピストンによって加えられる力に比例する。
【００７１】
したがって、一次回路によって加えられる液圧制動トルクは、関係(Ｉ)に基づいて、以下のように記述される。
【００７２】
【数４】
2013500199.tif 000006
【００７３】
概して、一次ピストンに対して加えられる力のバランスは以下の式で表される。
【００７４】
【数５】
2013500199.tif 000007
【００７５】
ここで、
ｋは、一次チャンバーにおけるリターンスプリングの弾性率であり、
ＳPistonは、一次ピストンの作用断面であり、
ΔｘＰは、一次ピストンに関連するスプリングの圧縮であり、
ＦRodは、ブレーキペダルを介してオペレータによって加えられる力である。
【００７６】
二次チャンバー２４内の圧力が増大する方向へのその変位に抗するよう二次ピストンに力が加えられるならば、一次ピストン２６に加えられる力のバランスは不変のままである。一次ピストンへの圧力は以下の式で表されると推定できる。
【００７７】
【数６】
2013500199.tif 000008
【００７８】
したがって、リアアクスルへの制動力は不変のままである。
【００７９】
したがって、二次ピストンへの作用によって、二次回路によって供給を受けるブレーキペダルにおいてのみ圧力を制御することが可能である。
【００８０】
ここで、二次回路によって生み出される液圧制動力を特定する。
【００８１】
関係Ｉを用いると、二次回路ＣＦＨ Ｓの液圧制動トルクは以下のように記述できる。
【００８２】
【数７】
2013500199.tif 000009
【００８３】
ピストン２８に加えられる力のバランス(関係II)は、以下の式によって修正されるが、ここで、Ｆsolは、ソレノイドによって加えられる力である。
【００８４】
【数８】
2013500199.tif 000010
【００８５】
Ｃstandardを、結合を要さずに得られたであろう液圧式システムによる制動トルクであるとすると、以下の式がフロントアクスルのために制動トルクに関して得られる。
【００８６】
【数９】
2013500199.tif 000011
【００８７】
上述したように、ソレノイドを流れる電流は、電気機械からの電流アウトプットのイメージに、したがって電磁制動トルクＣＥＭに直接関連付けられ、ＦＳＯＬはＩgeneratedに比例するので、以下のように記述できる。
【００８８】
【数１０】
2013500199.tif 000012
【００８９】
Ｋは、この場合、グローバル比例ゲインである。このゲインは、ソレノイドの設計(ターンの数、ピストンジオメトリー、ピストン内の磁石の存在)に、そして発生電流とソレノイド電流との間の結合のために選択されるモード(すなわちトロイダル電流トランスフォーマの変換比)に依存する。コンポーネントは、フロントアクスルへの液圧制動力が同アクスルへの電磁的制動力を永続的に低減するように、Ｋ＝１の値を得るために選択できる。
【００９０】
フロントアクスルへの電磁的制動力は以下のように記述される。
【００９１】
【数１１】
2013500199.tif 000013
【００９２】
最後に、フロントアクスルへの全体的な力は以下のように記述される。
【００９３】
【数１２】
2013500199.tif 000014
【００９４】
Ｋ＝１の適応値に関して、以下の式を得る。
【００９５】
【数１３】
2013500199.tif 000015
【００９６】
したがって、液圧式制動システムおよび電磁式制動システムの作動状況に関係なく、総合的な制動トルクは、液圧式制動システムに関して最適化されるように一定のままである。
【００９７】
図３は別な実施形態を示しており、このものにおいて、本発明は、ブレーキへの液圧アウトプットを制限するためにマスターシリンダーとブレーキとの間で機能する。マスターシリンダーは、この場合、油圧ポンプのような別な圧力源によって置き換えることができる。
【００９８】
図３は、電磁的制動力の関数として、ブレーキの液圧を制限するための手段２１２の別な実施形態を示している。この手段２１２はボディ３０を備え、チャンバー３２は、第一に、マスターシリンダーチャンバーの一方に対して、そして第二に、ブレーキに対して接続される。ピストン３４はチャンバー３２内で液密状態を保って自由にスライドできるように設置される。ピストン３４は、バルブ３８によって閉塞可能な流路３６を備える。たとえば、バルブ３８はボールバルブであり、ボールは、リターンスプリングによってピストン内に形成されたバルブシートと接触状態とさせられる。ピストン３４が所与のレベルを越えて低いポジションにあるときに、ボールをバルブシートから離間させた状態で維持するために、開放ロッド４０もまた設けられる。
【００９９】
ピストン３４は二つの面を備えるが、その上に、マスターシリンダー内の圧力が作用する。ブレーキは、バルブ３８が開放状態のとき、すなわちピストン３４が十分に低いポジションにあるときに作用させることができる。
【０１００】
さらに、本発明によれば、アクチュエータ３６が、開放ロッド４０に対してピストン３４の休止ポジションを変更するために設けられる。
【０１０１】
たとえば、アクチュエータは、図１Ａないし１Ｄに関して説明したものと同様、その中で可動要素がスライドできるソレノイドによって形成される。本発明によれば、このソレノイドは、図１Ａのシステムと同じ様式で発生電流によって、あるいは、図１Ｂおよび１Ｃのシステムと同じ様式で、発生電流のイメージによって給電される。
【０１０２】
ソレノイド内でスライドする可動要素は、ボディ内でスライドするピストン３４に固定される。ソレノイド内を流れる発生電流あるいはそのイメージの値が増大するとき、ピストン３４のポジションはより高くなり、かつ、ブレーキのブレーキ液の圧力の付加的増大を可能とするためにバルブを開くために必要なマスターシリンダーの圧力が増大する。
【０１０３】
ピストン３４の平衡状態は、公知の様式で、以下の式によって調整される。
【０１０４】
【数１４】
2013500199.tif 000016
【０１０５】
ここで、
Ｆ２はソレノイドによって加えられる力であり、
Ｐ１はマスターシリンダー内の圧力であり、
Ｐ２はブレーキ内の圧力であり、
Ｓ１はその上にＰ１が加えられる断面積であり、
Ｓ２はその上にＰ２が加えられる断面積であり、
Ｓ１２は、その上に圧力Ｐ１が加えられない断面積Ｓ２の一部である。
【０１０６】
利用される設計が表面積Ｓ１およびＳ２が等しいようなものであるならば、以下の新しい関係が得られる。
【０１０７】
【数１５】
2013500199.tif 000017
【０１０８】
既に説明したように、図３のデバイスにおいては、ソレノイドによって加えられる力は、ピストン３４を持ち上げようとし、したがって、式Ｖで規定したように、力Ｆ２と逆向きである。この新しい力をＦsolと表すならば、得られる結果は以下ように記述される。
【０１０９】
【数１６】
2013500199.tif 000018
【０１１０】
この新しいシステムに関して、Ｐ２は、力Ｆsolがゼロである限りＰ１と等しい。この力がゼロでなくなると、制動圧力は、この力に比例して低減される。したがって、平行な液圧式制動システムに関して、フロントアクスルへの全体的な制動トルクは、関係IVの比率Ｋが１と等しいように変換要素を決定することによって保存される。
【０１１１】
ここで、本発明に基づく制動力制限デバイスを備えた制動システムの動作について説明する。
【０１１２】
ドライバーがブレーキを掛けたいとき、ドライバーはブレーキペダルを踏み込み、その指令が検出され、中央ユニットは、それが制動力を生み出すように、電気機械を制御する回生制動システムへとこの指令を送信する。制動力は、発生電流を出力する電気機械を介して電流へと変換される。同時に、マスターシリンダーはブレーキに、加圧されたブレーキ液を送り込む。
【０１１３】
発生電流あるいはそのイメージはソレノイド内を流れて、ピストン３４が上方に変位させられ、バルブ３８は閉塞され、ボールがバルブシートに圧着する。この結果、マスターシリンダーＭＣＴとブレーキとの間の連通状態が断たれ、ブレーキの圧力上昇が制限される。この限界は、発生電流あるいはそのイメージの値に直接依存するピストン３４のポジションによって課されるが、これは回生制動システムによる制動力アウトプットの代表例である。したがって、回生制動システムの制動力に基づいて、回生制動システムと液圧式制動システムとの間で制動力の配分がなされる。
【０１１４】
ブレーキペダルに加えられる力が増大するとき、マスターシリンダー内の圧力は増大し、そしてピストン３４に作用する。同時に、電磁的制動が増大するが、これは発生電流を増大させ、反対方向へのピストン３４の変位を引き起こす。ブレーキに対する、液圧式制動システムによる制動力アウトプットの比率が適応させられた新しい状態に達する。
【０１１５】
本発明に基づく制限手段２１２は、有利なことには、並列回路において使用可能であり、単一の制限デバイスがマスターシリンダーと同じアクスル上のブレーキとの間に介在させられる。
【０１１６】
そうした手段がまた各ブレーキに備えられてもよい。
【０１１７】
制限手段２１２は特に有益である。というのは、それらはサイズを、したがってコンポーネントのコストを低減できるからである。マスターシリンダーへのソレノイドの直接作用は大きな力を、したがって相応のサイズとされたコンポーネントを必要とする。
【０１１８】
ここまで説明してきたような液圧式制動システムはタンデムマスターシリンダーを備えているが、四つのブレーキに供給を行う単一のチャンバーを備えたマスターシリンダーを含む制動システムが本発明の範囲の外にあるものでないことは明らかである。
【０１１９】
マスターシリンダーがペダル間隔シミュレータとして機能する制動システムもまた存在し、ブレーキの圧力の増大は油圧ポンプによって得られる。油圧ポンプは、ドライバーが必要とする制動レベルの測定に基づいて、特にピストンの移動距離を測定することによって制御される。本発明はまたこの例においても適用可能であり、かつ、制限手段は、ペダル間隔をシミュレートするピストンに適用される。こうしてシミュレーションピストンに加えられる反作用は、電磁的制動力の関数として、油圧ポンプに送られる設定値を変更する。
【０１２０】
ホイールアンチロックシステムは電磁式制動システムによって制御可能であることは明らかである。ホイールのロックのリスクが検出されたときに電磁式制動システムを作動させないこと、そして完全に液圧式制動システムによって、この状況に対処することもまた可能であろう。
【０１２１】
液圧式制動システムはまた、電気式制動システムによって置き換えることが可能であり、すなわち、たとえば、ギアおよびウォームネジシステムを作動させる電気モーターを備えた電気式制動デバイスによって、ブレーキパッドがディスクに対して押し付けられ、あるいは、ライニングがドラムに対して押し付けられる。
【０１２２】
電気式制動システムが使用される場合には、電気式制動デバイスに抗する力を加える発生電流あるいは発生電流のイメージを用いてソレノイド型電気式アクチュエータに供給を行うことが可能であろう。電気式制動デバイスによって形成される磁界と反対の磁界を形成するコイルに、発生電流のイメージ電流を流すこともまた可能であろう。発生電流のイメージ電流から電気式アクチュエータに供給する電流を減じることができる電気回路を形成することもまた可能であろう。
【０１２３】
並列状態の制動回路が本発明に基づく制動システムに関して、特に作用がタンデムマスターシリンダーの二次ピストンに加えられる場合には、特に有利である。本発明の枠組みに関して、そうした制動システムは、たとえ一次または二次回路が故障しても十分な安全性をもたらす。フロントアクスルの液圧式制動システムが故障した場合、リア回路の全液圧制動力は、電磁的制動力と共に利用可能である。電気自動車に関する電磁的制動力は、たいてい、最大トラクションパワーと等しい。
【０１２４】
以下、単なる例証のために、本発明に基づく制動システムの設計について説明する。
【０１２５】
以下の特性を備えた制動システムを考える。
ペダルにおける増幅：ｋ１＝４；
液圧式システムによる増幅：ｋ２＝１０と判断する；
ブレーキライニングの摩擦係数：ｆ＝０.４と判断する；
ディスクの平均半径：ｒ＝１９０ｍｍ
【０１２６】
ドライバーによってペダルに加えられる制動力はＦcde＝１００Ｎに対応すると仮定する。この場合、以下の式によって示されるディスクへのブレーキパッドの締め付け力を得る。
【０１２７】
【数１７】
2013500199.tif 000019
【０１２８】
フロントアクスルの二つのディスクに作用する四つのブレーキパッドが存在するので、以下の式によって示されるフロントアクスルへの制動トルクを得る。
【０１２９】
【数１８】
2013500199.tif 000020
【０１３０】
ここで、発生電流によって直接給電されるソレノイドを備えた、図１に示す本発明の第１実施形態に基づくシステムを考える。
【０１３１】
車両は、以下の特性を備えた電気機械を備える。
ＤＣ機械；
公称出力：２２ｋＷ
６０Ｎｍの公称トルクに対応する公称電流５４Ａ；
電気機械とホイールトランスミッションとの間の減速比：Kred＝４
【０１３２】
制動力はその最大トルクよりも大きいので、電気機械は、最大量のエネルギーを回生させるために、６０Ｎｍのその公称トルクで作動する。フロントアクスルへの等価制動トルクは、５４Ａの電流に関して、２４０Ｎｍである。液圧制動トルクは相応に低減されたことを確かめる。この操作は、コントロールロッドによって加えられる力と反対の方向に一次回路のコントロールピストンに力を加えることによってなされる。この力は以下の式で表される。
【０１３３】
【数１９】
2013500199.tif 000021
【０１３４】
ソレノイドは、電気機械によって生み出される電流が５４Ａのとき、７９Ｎの力を出力することが可能である必要がある。Magnet-Schulz companyは、０.６８Ａの電流に関して５８Ｎを出力するソレノイド参照「G RF Y 035 F20 B02」を販売している。このタイプのソレノイドが直列に使用される場合、７０Ｎを得るためには０.９３Ａが必要である。電気機械によって生み出される誘導電流が５４Ａであり、かつ、それがソレノイドを流れることを考慮すると、ソレノイドにおけるターンの数は、磁気回路において同じ起磁力を得るために、５８によって割られる必要があるであろう。
【０１３５】
ＤＣ電気機械の特殊な例では、以下の式に基づいて、電磁的制動トルクＣＥＭは、発生電流Ｉおよび電気機械内に存在する磁束Φの関数として表される。
【０１３６】
【数２０】
2013500199.tif 000022
【０１３７】
ｋMCCは定比例定数であり、装置の物理的特性(寸法、巻き線など)にのみ依存する。したがって、トルクは、定励磁電流に関する電流に直接比例することが観察される。この理論は、磁束が一定のままであると仮定するならば、電気機械の全作動レンジに適用可能である。
【０１３８】
装置内に計測コイルを挿入することによって、あるいは(たとえばＤＣ機械に関して)単にローター励磁電流を使用することによって、いかなる電気機械においても磁束を測定することが可能である。この磁束イメージは、ソレノイドの「機械式アクチュエータ」部分を励磁するために、したがってアセンブリによって生み出される力を増大させるために使用できる。
【０１３９】
本発明は、インフォメーションロスを制限しながら、電磁制動力の関数として、液圧あるいは電磁的制動力を簡単にかつ確実に調整できる自動車用のハイブリッド制動システムを開示する。
【符号の説明】
【０１４０】
２  ホイール
４  ブレーキペダル
６  パワー補助サーボモーター
８  ブレーキ
１０  電気機械
１１  バッテリー
１２  液圧制限手段
１３  充電回路
１４  可動要素
１５  三相コンバータ
１６  ソレノイド
１７  励磁クリッパー
１８  トランスフォーマ
１９  トロイダル電流トランスフォーマ(整流器)
２０  ツェナーダイオード
２１  スイッチ
Ｒ  電磁式制動サブシステム
Ｈ  液圧式制動サブシステム
ＭＴＣ  タンデムマスターシリンダー
【図１Ａ】
2013500199.tif 000023
【図１Ｂ】
2013500199.tif 000024
【図１Ｃ】
2013500199.tif 000025
【図１Ｄ】
2013500199.tif 000026
【図２】
2013500199.tif 000027
【図３】
2013500199.tif 000028
【図４】
2013500199.tif 000029
【国際調査報告】
2013500199.tif 000030
2013500199.tif 000031
2013500199.tif 000032
2013500199.tif 000033