(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦及び回生ブレーキシステムと、
車両の経路において障害物を検出するように動作するセンサと、
車両が障害物から所定距離であるときに、その速度が障害物のそれと一致するように車両を減速するために、ブレーキシステムの一方又は両方を自動的に配備するための利用者が操作可能なブレーキコントローラと、
その動きの途中に、更なる動きに対する抵抗が一時的に増大する位置を有するブレーキ制御装置とを含み、
前記ブレーキコントローラが、前記回生ブレーキシステムによる運動エネルギーの回収を最適化するために、前記ブレーキシステムを配備するように構成され、
前記ブレーキコントローラが、運転者の入力によって車両に減速力を与えるように前記ブレーキシステムを配備する標準モードで選択的に動作可能であり、
前記回生ブレーキシステムによる運動エネルギーの回収を最適化するために、前記ブレーキ制御装置の初期動作が、車両が障害物から所定距離であるときに、その速度が障害物のそれと一致するように車両を減速するために、前記ブレーキコントローラにブレーキシステムの一方又は両方を自動的に配備させ、更なる動きに対する抵抗が一時的に増大する前記位置を超える前記ブレーキ制御装置の動作が、前記ブレーキコントローラに標準モードで動作させる車両。
【請求項２】
前記ブレーキコントローラが、車両を減速するときに、前記摩擦ブレーキシステムと比べて、前記回生ブレーキシステムの使用を最大にするように動作する請求項１に記載の車両。
【請求項３】
前記ブレーキコントローラが、車両の実質的線形減速を達成するために、前記ブレーキシステムを配備する請求項１又は２に記載の車両。
【請求項４】
前記ブレーキコントローラが、利用者によって操作されるときに、望ましい減速レートを決定するように構成される請求項１〜３のいずれかに記載の車両。
【請求項５】
前記減速レートが閾値以下である場合には、前記ブレーキコントローラが回生ブレーキだけを適用する請求項４に記載の車両。
【請求項６】
前記減速レートが閾値を超える場合には、前記ブレーキコントローラが回生及び摩擦ブレーキの両方を適用する請求項４に記載の車両。
【請求項７】
ブレーキペダルの動きに対する抵抗が増大するように動作するアクチュエータを含む請求項１に記載の車両。
【請求項８】
前記センサが障害物を何も検出できない場合には、前記ブレーキコントローラが標準モードで動作する請求項１〜７のいずれかに記載の車両。
【請求項９】
前記回生ブレーキシステムが、車両の１以上のロードホイールに駆動結合され、車両のホイールによって回転したときに、電流を生成するように動作する電気モーターと、電気エネルギーを蓄えるように動作する蓄電装置とを含む請求項１〜８のいずれかに記載の車両。
【請求項１０】
車両が自動車である請求項１〜９のいずれかに記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦及び回生ブレーキシステムを備える車両、限定されるものではないが特に自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気推進システムを備える自動車、例えば、内燃機関と、電気トラクションモーターと、電気のバッテリーとを含むハイブリッド駆動システムを備えるそれらのものは、純粋な電気自動車と同様に、車両の推進に用いる車両の運動エネルギーを回収して蓄えるために、一般的に回生ブレーキを配備する。これは、車両のロードホイールからの回転運動エネルギーを車両上の電気のバッテリーに蓄えられる電気エネルギーに変換するために、発電機として、逆に電気トラクションモータを用いることによって達成される。
【０００３】
典型的な電気トラクションモーターの容量と、電気トラクションシステムのその他の特性のせいで、これらの回生ブレーキシステムは、従来の摩擦ブレーキシステムによって消散され得るほど速やかにエネルギーを吸収できず、また、エネルギーを吸収するためのそれらの能力は、車両速度等の運転条件によって変動することがある。したがって、回生システムを補いかつ回生システムへの支援を提供するために、摩擦ブレーキシステムも通常設けられ、また、摩擦及び回生システム間でブレーキ踏力を分配するために、ブレーキ制御システムが設けられている。ブレーキ制御システムは、運転者への従来の摩擦ブレーキシステムの感触を維持しながらエネルギー回収を最大にするために、通常は、２つのブレーキシステム間でブレーキ踏力を分配するように構成される。
【０００４】
実際に、回生ブレーキシステムで回収されたエネルギーの量は、運転者の運転スタイルによって制限される。急ブレーキは、作動するために、通常、回生及び摩擦ブレーキの両方を必要とする。摩擦ブレーキが配備されるときはいつでも別の方法で回収されるかもしれないエネルギーが消散される。
【０００５】
本発明の実施形態は、この問題に対処しようとする。
【発明の概要】
【０００６】
本発明によれば、摩擦及び回生ブレーキシステムと、車両の経路において障害物を検出するように動作するセンサと、車両が障害物から所定距離であるときに、その速度が障害物のそれと一致するように車両を減速するために、ブレーキシステムの一方又は両方を自動的に配備するための利用者が操作可能なブレーキコントローラとを含み、前記ブレーキコントローラが、前記回生ブレーキシステムによる運動エネルギーの回収を最適化するために、前記ブレーキシステムを配備するように構成される車両が提供される。
【０００７】
前記ブレーキシステムの自動制御を提供することは、運転者の運転スタイルがエネルギーを回収するための前記ブレーキシステムの能力を弱めることを回避するのに役立つ。前記システムは、その速度が障害物のそれと一致するように車両を減速するので、前記システムは、停止のために車両を減速すること、及び前方でより遅く移動する車両の速度まで車両を減速することの両方に有用である。
【０００８】
エネルギー回収を最適化するために、前記ブレーキコントローラは、車両を減速するときに、前記摩擦ブレーキシステムと比べて、前記回生ブレーキシステムの使用を最大にするように動作することが可能である。
【０００９】
前記ブレーキコントローラは、車両の実質的線形減速を達成するために、前記ブレーキシステムを配備することができる。このやり方は、摩擦ブレーキで回生ブレーキを補う必要性を減じる傾向がある。
【００１０】
前記ブレーキコントローラは、利用者が車両を減速するために前記システムを必要とするときに、望ましい減速レートを決定するように構成されても良い。減速レートが閾値以下の場合には、前記ブレーキコントローラは、回生ブレーキだけを適用することができる。減速レートが閾値を超える場合には、前記ブレーキコントローラは、回生及び摩擦ブレーキの両方を適用することができる。
【００１１】
前記ブレーキコントローラは、利用者の入力によって車両に減速力を与えるように前記ブレーキシステムを配備する標準モードで選択的に動作することが可能である。
【００１２】
車両は、ブレーキペダルのようなブレーキ制御装置を含んでいても良い。前記制御装置は、解除位置に向かって弾性的に付勢されていても良い。前記制御装置は、その動きの途中に、更なる動きに対する抵抗が一時的に増大する位置を有していても良い。前記回生ブレーキシステムによる運動エネルギーの回収を最適化するために、前記制御装置の初期動作は、車両が障害物から所定距離であるときに、その速度が障害物のそれと一致するように車両を減速するために、前記ブレーキコントローラにブレーキシステムの一方又は両方を自動的に配備させることができる。更なる動きに対する抵抗が一時的に増大する前記位置を超える前記制御装置の動作は、前記ブレーキコントローラに標準モードで動作させることができる。
【００１３】
前記ブレーキ制御装置の動きに対する抵抗は、アクチュエータの作動によって増大されても良い。これは、前記ブレーキシステムが自動モードで動作しているときに、増加した抵抗が適用されるだけで良いように、動きに対する抵抗の増加が選択的に提供されることを可能にする。
【００１４】
前記センサが障害物を何も検出できない場合には、前記ブレーキコントローラは標準モードで動作することができる。
【００１５】
前記回生ブレーキシステムは、車両の１以上のロードホイールに駆動連結され、車両のホイールによって回転したときに電流を生成するように動作する電気モーターと、電気エネルギーを蓄えるように動作する電気のバッテリー又は他の蓄電装置とを含んでいても良い。
【００１６】
車両は自動車であっても良い。
【００１７】
発明の詳細な説明
本発明がより明確に理解されるために、その実施形態が実施例のみの方法で添付図面に関連して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、回生及び摩擦ブレーキシステムとブレーキ制御システムとを装備した自動車の回路図である。
【図２】図２は、図１のブレーキ制御システムの更なる詳細を示す回路図である。
【図３】図３は、ブレーキコントローラの更なる詳細を示す回路図である。
【図４】図４は、自動ブレーキ動作モードを示すフローチャートである。
【図５】図５は、運転者がどのように前記自動モードを選択するのかを示すフローチャートである。
【図６】図６は、時間に対する自動車の速度を示すグラフである。
【図７】図７は、時間に対する自動車の車頭間隔を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面並びに最初に図１を参照すると、自動車は、摩擦ブレーキシステムを備えている。これは、車両の４つのロードホイール２のそれぞれにつき１つの従来の油圧作動ディスクブレーキ１を含む。自動車は、回生ブレーキシステムも備えている。これは、自動車のリヤホイールに駆動連結される電気モーター３を含む。自動車を遅らせるために、モーター３は、移動する自動車の運動エネルギーを電気のバッテリー４に蓄えられる電気エネルギーに変換するために、発電機として動作する。
【００２０】
電気モーター３は、バッテリー４からの及び／又は内燃機関によって生成されるエネルギーからのエネルギーを用いて自動車を駆動することに使用されても良い。自動車は、このように電気自動車又はハイブリッド車であり得る。
【００２１】
摩擦及び回生ブレーキシステムは、図２でより詳細に示されるブレーキ制御システムで制御される。
【００２２】
ディスクブレーキ１は、同伴流体リザーバを備え、マスタシリンダ７から安定制御ユニット８を経由して各ディスクブレーキ１まで続くパイプ内の油圧油に圧力をかけるよう動作可能なマスタシリンダ７を動かす油圧作動システム６によって作動する。摩擦ブレーキは、油圧作動システム６に接続されたブレーキペダル９で操作される。マスタシリンダ７の急激な動作は、油圧システムにおける流体圧の急激な上昇と、その後に一般的に累増する制動力を引き起こす。安定制御ユニット８は、例えば、ホイールロックを防ぐ等の車両安定性を維持するために、感知パラメータに応じて、１以上のホイール２と関連するディスクブレーキ１に適用されるブレーキ液の圧力を変化させるように動作することができる。
【００２３】
ブレーキペダル９は、ブレーキ踏力が加えられていないときに、ばねのような適切な弾性手段で解除位置に向かって弾性的に付勢されている。
【００２４】
回生ブレーキシステムは、ブレーキコントローラ１０によって作動させられ、また、ブレーキペダル９にも接続されている。ブレーキコントローラ１０は、ブレーキペダル９の位置を検出するためのセンサ１１と、モーター３がバッテリー４に電流を供給し、次いで自動車にブレーキをかけることを引き起こすための電気制御システム１２と、ブレーキペダル９を解除位置に向かって付勢することによって追加のフィードバック力をブレーキペダル９を介して駆動部に提供するためのアクチュエータ１３と、ブレーキコントローラ１０の他の構成要素及び油圧作動システム６に動作可能に接続されるプロセッサ１４とを含む。アクチュエータ１３は、ブレーキペダル９の動作に対する抵抗を選択的に提供するように動作する。プロセッサ１４は、前方対向カメラ及び／又はレーダーのような車頭間隔検出器１５にも動作可能に接続されている。車頭間隔検出器１５は、自動車の経路において障害物の存在を感知し、自動車との距離を決定するように動作する。これは、例えば、動いているかそれとも静止している別の車両のような物理的な障害物、又は交通信号もしくは自動車が停止しなければならない停止標識のような交通規制標識であり得る。
【００２５】
ブレーキコントローラ１０は、ブレーキペダルを押すことによる運転者によるブレーキ信号の要求に応じて、（油圧作動システム６を手段として）摩擦ブレーキ及び（電気制御システム１２を手段として）回生ブレーキの適用を制御するように動作し、バッテリーへのエネルギーの回収を最適化しながら自動車に望ましい減速力を適用する。ブレーキ制御システムは、２つの、利用者が選択可能な動作のモードを有する。
【００２６】
第１のモードは、標準的なものである。このモードでは、ブレーキ制御システムは、ブレーキペダルの位置によって減速力を適用しようとする。このモードでは、ブレーキ制御システムは、エネルギー回収を最適化しながら従来の摩擦ブレーキシステムの感触を運転者に与えようとする。したがって、バッテリーが十分に充電されていないときに、制御システムは、エネルギーを回収するために回生ブレーキシステムの使用を最大にしようとするが、望ましい減速力を得るために必要に応じて摩擦ブレーキを適用する。そのような動作のモードは、回生及び摩擦ブレーキを備えた車両で知られており、したがって、さらに詳細には記載されない。
【００２７】
第２のモードは、自動のものである。このモードでは、自動車の経路において障害物が車頭間隔検出器１５によって検出され、かつ運転者がブレーキペダル９を押すときに、ブレーキ制御システムが有効な車頭間隔を適用するために減速力を自動的に決定する。このモードの動作は、図４においてフローチャートで示される。最初に車頭間隔検出器が自動車の経路において障害物を検出し、自動車と障害物との間の距離を決定する。次に決定された距離の変化率が車両の速度（そのロードホイールから測定される）と比較され、障害物の速度を決定する。その後に障害物の速度によって自動車と障害物との間の望ましい間隔が計算可能になる。ここで、障害物は静止しており、所定の最小間隔が選択される。ここで、障害物は車両から離れており、一般に認められている良い運転慣習に従って車両と障害物との間の安全な距離を提供する間隔が選択される。次に車両の車頭間隔を決定するために、望ましい間隔が車両と障害物との間の距離から差し引かれる。
【００２８】
次に、エネルギー回収を最適化しながら望ましい間隔が達したときに、車両の速度が障害物のそれと同じであるように、その車頭間隔と比較して自動車の速度を障害物のそれまで減速するために、望ましい減速レートが計算される。エネルギー回収を最適化するための適切な方法は、車両によって異なるが、一般には、略線形減速が好ましい。運転者によるブレーキの適用によって、ブレーキコントローラは、必要とされる減速のレートによってブレーキシステムの一方又は両方を選択的に適用する。減速のレートが閾値以下の場合には、回生ブレーキシステムだけが配備され得る。それが閾値を超えた場合には、回生及び摩擦システムの両方が配備され得る。コントローラは、車両速度によってブレーキシステムの一方又は両方を選択的に適用することもあり得る。例えば、回生ブレーキが効果的でなくなるレベル以下に車両速度が低下する場合には、摩擦ブレーキだけが適用され得る。
【００２９】
自動車が減速している時は、図４に示された手順が繰り返され、減速のレート及びブレーキ踏力が必要に応じて修正される。例えば、障害物が動いている車両であり、その車両が減速している場合には、自動車と車両との間の安全な間隔を維持するために、自動車の減速のレートが増加される必要があり得る。
【００３０】
運転者は、車両の動作モードを選択することによって利用可能な自動ブレーキモードを有するか否かを選ぶことができる。例えば、車両がノーマル及びエコの全動作モードを有するかもしれず、エコモードが選択されるときは、自動ブレーキモードが利用可能になる。自動モードが利用可能なときは、これは図５に示されるように達成される。
【００３１】
車頭間隔検出器は、障害物を絶えず確認しようとし、したがって、車頭間隔が自動車のために計算されることを可能にする。障害物が検出されない場合には、ブレーキシステムは標準モードで動作する。障害物が検出され、これが車頭間隔及び望ましい減速レートを計算可能な場合には、自動ブレーキモードが利用可能である。ブレーキペダルの踏み込みによって自動システムが活性化し、ブレーキコントローラ１０がブレーキを適用して、エネルギー回収を最大にすることを目的とした最適化された減速を得る。同時に、アクチュエータ１３が作動して、その解除位置と完全に踏み込んだ位置との間の途中の約２０％の位置を超えるブレーキペダルの踏み込みに対して抵抗を与える。ペダルがその動きの最初の２０％内で存在する間は、ブレーキシステムが自動モードで作動し、減速のレートがペダルの位置にかかわらず自動的に制御される。
【００３２】
その動きの２０％までブレーキペダルを踏み込むことによって、運転者は、戻り止め位置が接近するので、抵抗を感じる。これは、ブレーキシステムが自動モードで動作していることを運転者に合図する。運転者が抵抗のポイントを超えてブレーキペダルを踏み込まない場合には、ブレーキシステムが自動モードのままである。運転者が抵抗のポイントを超えてブレーキペダルを踏み込む場合には、アクチュエータがペダルの踏み込みに抵抗しなくなり、ブレーキシステムが標準モードに直ちに戻り、ペダルの位置によって減速力を加える。システムが標準モードに一旦切り替われば、ブレーキペダルが完全に解除され、やり直されるまで、及び障害物が車両の車頭間隔検出器により検出されるまで、それは自動モードに逆戻りしない。これは、運転者が自動モードを容易に選択解除することを可能にし、潜在的な衝突につながる自動モードの不具合の場合に、車両を止めるためにブレーキペダルをより強く押す運転者の本能が自動モードが解除される原因になることを意味する。
【００３３】
自動ブレーキモードの提供は、回生ブレーキシステムを備える車両を運転するときに、エネルギー回収を最適化するように運転者を支援する。一般に、回生ブレーキシステムから得られる減速の度合いは、摩擦ブレーキシステムから得られるそれと比較して制限される。したがって、急ブレーキでは、望ましい減速を達成するために、摩擦ブレーキシステムが適用されるべきである。摩擦ブレーキシステムが適用されるときに、エネルギーは、熱として消散され、さもなければ回生システムにより回収される。図６及び７は、静止した障害物に接近している時の典型的な自動車の減速経路と、利用可能な車頭間隔の対応する低下を破線で示す。障害物が運転者によって認知される時に運転者は緩やかにブレーキを適用し、徐々に車両を減速し始める。これは、ブレーキが作用することで、及び彼又は彼女が車両を支配することで運転者を安心させるのに役立つ。しかしながら、その後、より迅速に車両を減速するためにブレーキへの圧力を増加する前に、運転者は車両の車頭間隔が大幅に低下するのを許す。実際、車頭間隔は最小に達し、その後車両が減速するに従ってわずかに増加する。より急な減速は、通常は摩擦ブレーキの適用を必要とし、この減速の間に自動車の運動エネルギーの大半は消散される。図６及び７において実線は、対応する状態を示し、ここで、ブレーキ制御システムは自動モードで作動して介入した。ここで、車両は、運転者によるブレーキの最初の適用から障害物からの適切な距離での停止まで略直線状に減速される。したがって、車両の減速のレートは、実質的に一定で、実施例を運転した運転者の急ブレーキ段階中よりも非常に低いレートであった。減速のこのより低いレートは、ブレーキ踏力の増加した割合が（全部ではないにしても）回生システムによって提供されることを可能にし、したがって、エネルギー回収の割合を改善する。
【００３４】
上記実施形態は実施例のみを手段として記載される。様々な変形が添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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