JP2005067508A - ブレーキパッドの磨耗警報システム - Google Patents

Abstract

【課題】 ブレーキパッドに磨耗警報装置を設ける必要なく、車両に搭載されている各種センサと車両に関する諸元データ等とに基づきブレーキパッドの磨耗量を推定し、その推定結果に応じてブレーキパッドの磨耗警報を出力する。
【解決手段】 車両制動時の初速度Ｖi及び終速度Ｖo、並びに路面高度に基づき車両制動単位毎の制動エネルギーＥを算出する。その制動エネルギーＥ、ブレーキ諸元データ及び大気温度データに基づき、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度上昇値を推定する。ブレーキパッドの温度上昇値、ブレーキパッドの温度別磨耗率データ、算出した制動エネルギーＥに基づき、車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を推定し、積算して、累積ブレーキパッドの磨耗量を推定する。累積ブレーキパッドの磨耗量が所定の磨耗量になったとき、ブレーキパッドの磨耗警報を運転パネルなどに出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブレーキパッドの磨耗量を演算により推定して、その推定結果に基づきブレーキパッドの磨耗警報を出力するシステムに関する。

従来より、車両を制動する装置として、ディスクブレーキ装置が知られている。ディスクブレーキ装置は、車輪の回転に伴って回転するディスクロータと、これに跨るようにして設けられるキャリパと、両者の間に介在して制動作用を果たす一対のブレーキパッドとを備えている。車両制動時には油圧による作用によってキャリパ内のシリンダがディスクロータ側へ移動して、一対のブレーキパッドが回転中のディスクロータを挟み込む。このため、ディスクロータの回転が阻止されて車両の制動が行われる。そして、かかる車両の制動が長期に亘って繰り返し行われるとブレーキパッドが徐々に磨耗し、遂にはそれが使用不能となる。したがって、ブレーキパッドが磨耗して使用不能となる直前に、その磨耗状態を検出してそれを交換する必要がある。そこで、ブレーキパッドの厚みがある一定の厚みになったとき、運転者にその交換を警報する装置が種々知られている。

例えば、ブレーキパッドと一体結合された摩擦材が磨耗限界位置に達すると、磨耗検知子がブレーキパッドの交換が必要なことを電気的に検知して、運転者にその交換を警告等するブレーキパッドの磨耗警報装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

尚、走行予定経路と勾配情報とから、走行予定経路の勾配状態を検出して、その勾配状態が急激な下り坂である際にはブレーキフェードの警報を行う、あるいは早めるように制御する車両用警報装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。

しかしながら、上述したブレーキパッドの磨耗警報装置においては、各車輪のディスクロータにブレーキパッドの磨耗警報装置を備える必要があるため製造コストが増大すると共に、ブレーキパッドの交換時に磨耗検知子の交換も必要になるなど、メインテナンスコストも増大するという問題がある。

特開２００２−２２１２４５号公報

特開平１１−９１５５０号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ブレーキパッドに磨耗警報装置を設けることなく、車両に搭載されている各種センサと車両に関する諸元データ等とに基づきブレーキパッドの磨耗量を推定し、その推定結果に応じてブレーキパッドの磨耗警報を出力することを提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、ブレーキパッドの磨耗警報システムは、車両制動開始及び終了を検出するブレーキセンサと、前記ブレーキセンサからの出力に基づいて車両制動開始及び終了時の車両速度を検出する車速度センサと、前記ブレーキセンサからの出力に基づいて車両制動開始から終了までの間の路面高度を算出する位置情報検出システムと、大気温度を検出する大気温度センサと、車両重量及びブレーキパッドの温度別磨耗率情報を含むブレーキ諸元情報を記憶する記憶手段と、前記車速度センサから得られる車両制動開始及び終了時の車両速度、前記位置情報検出システムから得られる車両制動開始から終了までの間の路面高度及び前記記憶手段から得られる前記車両重量に基づいて、車両制動単位毎の制動エネルギーを算出する手段と、前記記憶手段から得られるブレーキ諸元、前記大気温度センサから得られる大気温度、前記算出された車両制動単位毎の制動エネルギーに基づいて、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度を推定する手段と、前記記憶手段から得られるブレーキパッドの温度別磨耗率情報、並びに前記推定された車両制動単位毎の制動エネルギー及びブレーキパッドの温度に基づいて、車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を推定する手段と、前記推定された車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を積算し、ブレーキパッドの累積磨耗量を推定する手段と、前記推定されたブレーキパッドの累積磨耗量が所定の磨耗量になったとき、ブレーキパッドの磨耗警報を出力する出力手段と、を備える。

上記のブレーキパッドの磨耗警報システムは、先ず、車速度センサから得られる車両制動開始及び終了時の車両速度、位置情報検出システムから得られる車両制動開始から終了までの間の路面高度、及び記憶手段から得られる車両重量に基づいて、車両制動単位毎の制動エネルギーを算出することができる。ここで、車両制動単位とは、運転者の１回の制動操作を意味し、例えば運転者がブレーキペダルを踏んでからブレーキペダルを解放するまでを１つの車両制動単位とすることができる。次に、本システムは、記憶手段から得られるブレーキ諸元、大気温度センサから得られる大気温度、算出された車両制動単位毎の制動エネルギーに基づいて、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度を推定する。次に、本システムは、記憶手段から得られるブレーキパッドの温度別磨耗率情報、並びに推定された車両制動単位毎の制動エネルギー及びブレーキパッドの温度に基づいて、車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を推定する。

したがって、本システムでは、推定された車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を積算することにより、ブレーキパッドの累積磨耗量を推定することができる。そして、本システムでは、その推定されたブレーキパッドの累積磨耗量が所定の磨耗量になったとき、運転者にブレーキパッドの交換を促すためブレーキパッドの磨耗警報を運転パネルなどに出力することができる。

これにより、ブレーキパッドの磨耗警報装置を車両に備える必要がなくなるため、製造コストやメインテナンスコストを大幅に下げることができる。また、車両の制動１回毎に、その時のブレーキパット温度などに基づいてブレーキパット摩耗量を推定するので、その車両毎のブレーキパットの摩耗量を正確に推定することができる。

上記のブレーキパッドの磨耗警報システムの一態様では、前記制動エネルギーは、前記車両制動開始及び終了時の車両速度、並びに前記車両重量に基づいて算出される運動エネルギーと、前記車両制動開始から終了までの間の路面高度に基づいて算出される位置エネルギーとの和とすることができる。

この態様によれば、運動エネルギーは、車両制動開始及び終了時の車両速度、並びに車両重量に基づいて正確に算出されると共に、位置エネルギーは、車両制動開始から終了までの間の路面高度に基づいて正確に算出される。よって、それら正確な運動エネルギーと位置エネルギーとの和を算出することにより、正確な制動エネルギーを算出することができる。

上記のブレーキパッドの磨耗警報システムの他の一態様では、前記車両制動単位毎の制動エネルギーとは、車両制動開始から終了までの繰り返しを基準単位とする個々の制動エネルギーとすることができる。これにより、車両制動単位毎の制動エネルギー、つまり車両制動開始から終了までの繰り返しを基準単位とする個々の制動エネルギーを正確に算出することができる。

上記のブレーキパッドの磨耗警報システムの他の一態様では、前記ブレーキ諸元情報には、ブレーキパッドの温度別磨耗率情報に加え、ディスクロータの熱伝導率、表面積、熱容量、比熱、及び温度の情報、並びにブレーキパッドの表面積及び厚さの情報が含まれる。

この態様によれば、本システムの車両制動単位毎のブレーキパッドの温度を推定する手段において、ブレーキ諸元に関するできるだけ多くの物理量等のデータが演算に使用されるため、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度をより正確に推定することができる。

上記のブレーキパッドの磨耗警報システムの他の一態様では、前記ブレーキパッドの温度を推定する手段は、前記車両制動単位毎の制動エネルギーに基づいて、車両制動開始から終了時までのブレーキパッドの温度上昇値を計算する手段と、前記車両制動開始時のブレーキパッドの温度及び前記ブレーキパッドの温度上昇値に基づいて、前記車両制動終了時のブレーキパッドの温度を推定する手段と、前記ブレーキ諸元、前記大気温度、及び時間に基づいて、前記車両制動終了時から次回の車両制動開始時までのブレーキパッドの温度低下値を計算する手段と、を備え、前記推定した前回の車両制動終了時のブレーキパッドの温度、前記ブレーキパッドの温度上昇値及び温度低下値に基づき、次回の車両制動開始時のブレーキパッドの温度を推定する。

この態様によれば、車両制動単位毎の制動エネルギーに基づいて、車両制動開始時から終了時までのブレーキパッドの温度上昇値を計算することができると共に、車両制動終了時のブレーキパッドの温度を推定することができる。また、ブレーキ諸元、大気温度、及び当該車両制動終了時の時間に基づいて、当該車両制動終了時から次回の車両制動開始時までのブレーキパッドの温度低下値を計算することができる。また、推定した前回の車両制動終了時のブレーキパッドの温度、ブレーキパッドの温度上昇値及び温度低下値に基づき、次回の車両制動開始時のブレーキパッドの温度を推定することができる。よって、次回の車両制動開始時のブレーキパッドの温度を正確に推定することができるため、次回の車両制動開始から終了時までの制動エネルギーを正確に算出することができる。したがって、上述の演算を繰り返すことにより、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度を正確に推定することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

［ブレーキパッドの磨耗警報システム］
まず、本発明の実施形態に係るブレーキパッドの磨耗警報システム１００の概要について説明する。ブレーキパッドの磨耗警報システム１００は、車両に搭載されている各種センサ、及び車両に関する諸元データに基づいて、運転者による１回の制動毎にブレーキパッドの磨耗量を推定し、その累積摩耗量に基づいてブレーキパッドの磨耗警報を運転パネルなどに出力する。これにより、運転者にブレーキパッドが磨耗していることを警報する。

図１に、ブレーキパッドの磨耗警報システム１００のブロック図を示す。ブレーキパッドの磨耗警報システム１００は、運転者によるアクセルペダルの踏込の有無を検出するブレーキスイッチ１と、車両の各車輪の回転速度を検出する車速度センサ２と、車両の現在位置などを検出するＧＰＳ３と、車両に搭載され外気温度を検出する大気温度センサ４と、記憶手段６と、演算手段５と、ブレーキパッドの磨耗警報を出力するブレーキパッドの磨耗警報出力手段７と、を備える。尚、本実施形態に係るブレーキパッドの磨耗警報システム１００では、一般的によく知られているディスクブレーキ装置を対象として、その装置内に有するブレーキパッドの磨耗量を推定するものである。よって、ディスクブレーキ装置に関する説明は省略する。以下、各構成について図１を参照して説明する。

ブレーキスイッチ１は、運転者によるアクセルペダルの踏込みの有無に基づいて、オン／オフ信号Sig1を車速度センサ２、ＧＰＳ３、及び演算手段５へ出力する。具体的には、運転者がアクセルペダルを踏込むと、ブレーキスイッチ１は、オン信号Sig1を車速度センサ２、ＧＰＳ３、及び演算手段５へ夫々出力する。一方、運転者がアクセルペダルから足を離すと、ブレーキスイッチ１は、オフ信号Sig1を車速度センサ２、ＧＰＳ３、及び演算手段５へ夫々出力する。

車速度センサ２は、ブレーキスイッチ１からのオン／オフ信号Sig1に基づいて、車両制動時の初速度Ｖi及び終速度Ｖoの各データSig2を演算手段５へ出力する。具体的には、車速度センサ２は、ブレーキスイッチ１からのオン信号Sig1を受信すると、その時点の車両速度を車両制動開始時の初速度Ｖiとして、その初速度Ｖiに対応するデータSig2を演算手段５へ出力する。一方、車速度センサ２は、ブレーキスイッチ１からのオフ信号Sig1を受信すると、その時点の車両速度を車両制動終了時の終速度Ｖoとして、その終速度Ｖoに対応するデータSig2を演算手段５へ出力する。

ＧＰＳ３は、ブレーキスイッチ１よりオン／オフ信号Sig1を受信すると、車両制動時間中における路面高度を算出する。つまり、ＧＰＳ３は、ブレーキスイッチがオンされた時点の車両の高度と、ブレーキスイッチがオフされた時点の車両の高度との差、即ち、運転者によるアクセルペダルの踏込み開始が行われてから足が離されるまでの間の車両制動時間中の車両の高低差ΔＨを算出する。そして、ＧＰＳ３は、その算出した高低差ΔＨに対応するデータSig3を演算手段５へ出力する。尚、ＧＰＳ３は、一般的に知られている車両の現在位置を検出して、その車両を地図上に表示するシステムである。

記憶手段６は、例えばＲＯＭなどの半導体メモリにより構成され、車両の仕様に関する基本的な車両データを記憶している。具体的には、車両データは、車両重量データ６１、ブレーキ諸元データ６２、ブレーキパッドの温度別磨耗率データ６３などを含む。車両重量データ６１は、車両重量Ｍを示すデータである。ブレーキ諸元データ６２は、ディスクロータの熱伝導率ｈ´、表面積Ａ、熱容量ｗｂ、比熱ｃ、温度Ｑ、及び冷却係数−ｈ´・Ａ／（ｗｂ・ｃ）、並びにブレーキパッドの表面積、厚さ、及び体積などを含んでいる。ブレーキパッドの温度別磨耗率データとは、ブレーキパッドの種類や仕様などに応じて、ブレーキパッドの温度及び磨耗率、並びに車速との関係に基づいて算出されたデータである。これらの車両重量データ６１及びブレーキパッド諸元データ６２は定数であり、ブレーキパッドの温度別磨耗率データは、実験などに基づいて予め決定された特性であり、いずれも記憶手段６内に適宜読み出し可能に記憶されている。

演算手段５は、例えばＣＰＵなどにより構成され、制動エネルギーの算出、ブレーキパッドの温度の推定、ブレーキパッドの磨耗量の推定、及び累積ブレーキパッドの磨耗量の推定を順に実行する。そして、演算手段５は、その推定結果に基づいてブレーキパッドの磨耗警報Sig8をブレーキパッドの磨耗警報出力手段７へ出力する。尚、これらは、後述する演算手段５内のプログラムにより実行される。以下に、演算手段５が制動エネルギーの算出、ブレーキパッドの温度の推定、ブレーキパッドの磨耗量の推定、及び累積ブレーキパッドの磨耗量の推定する方法について順に説明する。

先ず、演算手段５は制動エネルギーを算出する。制動エネルギーは、車両制動開始時の初速度Ｖi、車両制動終了時の終速度Ｖo、及び車両重量Ｍ（以下、「車両重量データ６１」とも呼ぶ。）に基づいて算出される運動エネルギーと、車両制動開始から終了までの間の車両の高低差ΔＨに基づいて算出される位置エネルギーとの和である。具体的には、制動エネルギーは次式で求めることができる。

制動エネルギー：Ｅ＝{Ｍ（Ｖi^２−Ｖo^２）}／２＋Ｍｇ・ΔＨ （式１）
ここで、ｇは重力加速度である。

演算手段５は、車速度センサ２から車両制動開始時の初速度Ｖi、及び車両制動終了時の終了時の終速度Ｖoを信号Sig2として受信し、且つ記憶手段６から車両重量データ６１を信号Sig5として読み出すと、それらの各データを上記の（式１）に代入し制動エネルギーＥを算出する。

次に、演算手段５はブレーキパッドの温度を推定する。演算手段５は、記憶手段６から得られるブレーキ諸元データ６２、大気温度センサ４から得られる大気温度データ、上述において算出された制動エネルギーＥに基づいて、ブレーキパッドの温度を連続的に推定する。先ず、車両が発進し、初回の車両制動が行われるまでのブレーキパッドの温度は大気温度と同等であると考える。そして、初回の車両制動が行われることにより、ディスクロータにブレーキパッドが押しつけられ、摩擦によりブレーキパッドの温度が上昇する。よって、演算手段５は、車両制動開始から終了までの間にブレーキパッドの温度が大気温度からどの程度上昇したか、つまりブレーキパッドの温度上昇値を温度上昇式により推定する。

次に、初回の車両制動が終了して次回の車両制動が開始するまでの間は、ディスクロータとブレーキパッドとは非接触となり、ブレーキパッドの温度は徐々に低下する。よって、演算手段５は、初回の車両制動終了から次回の車両制動開始までの間にブレーキパッドの温度がどの程度低下したか、つまりブレーキパッドの温度低下値をニュートンの冷却式により推定する。

ここで、温度上昇式は、上記算出した制動エネルギーＥを熱量Ｑに換算して、その換算値Ｑに基づきブレーキパッドの温度上昇値を求める式である。一方、ニュートンの冷却式は次式で示される。

ｄＱ／ｄｔ＝−ｈ´・Ａ（Ｑ−Ｑｏ´）／（ｗｂ・ｃ） （式２）
（式２）の右辺は、ブレーキ諸元データ６２及び大気温度データの演算式であり、ｈ´はディスクロータの熱伝導率、Ａはディスクロータの表面積、ｗｂはディスクロータの熱容量、ｃはディスクロータの比熱、Ｑはディスクロータの温度、Ｑｏ´は大気温度センサ４から得られる大気温度であり、−ｈ´・Ａ／（ｗｂ・ｃ）はディスクロータの冷却係数を示している。一方、（式２）の左辺は温度と時間との微分値であり、つまり単位時間当りのブレーキパッドの温度低下値を示している。よって、演算手段５は、式２を用いて車両制動終了から次回の車両制動開始までの間のブレーキパッドの温度低下値を推定する。

こうして、演算手段５は、温度上昇式により車両制動開始から終了までのブレーキパッドの温度上昇値を推定し、式（２）により次回の車両制動開始時までの温度低下値を推定することにより、次回の車両制動開始時点におけるブレーキパッドの温度を推定する。即ち、
（次回の車両制動開始時のブレーキパットの温度）
＝（制動開始時の温度）＋（制動中の温度上昇値）−（非制動中の温度低下値）
として与えられる。

そして、演算手段５は、上述の演算を車両の制動が行われる度に繰り返し実行することにより、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度変化を推定する。

図２に、演算手段５が上述の演算を繰り返し実行して、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度変化を推定した結果の一例をグラフに示す。図２のグラフにおいて、Ｘ軸は時間を、Ｙ軸はブレーキパッドの温度を夫々示す。

先ず、車両が発進し、時刻ｔ１において初回の車両制動（制動１）が開始されるまでのブレーキパッドの温度は大気温度と同等の温度ｃ１である。演算手段５は、時刻ｔ２において初回の車両制動が終了すると、上記の（式１）により制動１に対応する初回の制動エネルギーＥ１を算出する。続いて、演算手段５は、初回の制動エネルギーＥ１に対応するブレーキパッドの温度上昇値を温度上昇式により推定する。続いて、演算手段５は、初回の車両制動開始時のブレーキパッドの温度ｃ１に、温度上昇式により求めたブレーキパッドの温度上昇値を加えて、制動１に対応する初回の車両制動終了時のブレーキパッドの温度ｃ２を推定する。続いて、演算手段５は、ブレーキパッドの温度ｃ２やブレーキ諸元データ６２などに基づいて上記の（式２）により、次回の車両制動（制動２）の開始時刻ｔ３までの間のブレーキパッドの温度低下値を算出する。そして、演算手段５は、ブレーキパットの温度ｃ２からその温度低下値を減算して、制動２に対応する次回の車両制動開始時のブレーキパッドの温度値ｃ３を算出する。こうして、演算手段５は、制動１に対応するブレーキパッドの温度上昇値、及び制動２に対応する次回の車両制動開始時のブレーキパッドの温度値ｃ３を推定する。

次に、演算手段５は、制動２に対応する車両制動開始時のブレーキパッドの温度ｃ３からどの程度ブレーキパッドの温度が上昇したか、つまり制動２に対応する車両制動開始から終了までの間のブレーキパッドの温度上昇値を温度上昇式により推定する。続いて、演算手段５は、制動２に対応する車両制動開始時のブレーキパッドの温度ｃ３に、温度上昇式により求めたブレーキパッドの温度上昇値を加えて、制動２に対応する車両制動終了時のブレーキパッドの温度ｃ４を推定する。続いて、演算手段５は、ブレーキパッドの温度ｃ３やブレーキ諸元データ６２などに基づいて（式２）により、時刻ｔ５までの間のブレーキパッドの温度低下値を算出し算出したブレーキパッドの温度低下値を温度ｃ４から減算することにより制動３に対応する次回の車両制動開始時のブレーキパッドの温度値ｃ５を算出する。

以上、演算手段５は上述の演算を繰り返し実行して、制動１〜制動Ｎに夫々対応する車両制動単位毎のブレーキパッドの温度値を推定する。

次に、演算手段５はブレーキパッドの磨耗量を推定する。ブレーキパッドの磨耗量とは、車両の制動によりブレーキパッドが摩耗した量であり、本発明では車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を推定する。演算手段５は、記憶手段から得られるブレーキパッドの温度別磨耗率データ６３、並びに上述において推定した車両制動単位毎の制動エネルギーＥ及びブレーキパッドの温度上昇値に基づいて、車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を推定する。尚、ブレーキパッドの温度別磨耗率データ６３とは、ブレーキパットの種類、車両重量、車速など毎にブレーキパッドの温度とブレーキパッドの摩耗量との関係を示したデータであり、記憶手段６内に読み出し可能に記憶されている。

車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量は、以下のようにして求める。先ず、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度上昇値、ブレーキパッドの磨耗率データ６３、車速から車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗率を求める。ここで、図３を参照して、車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗率を求める方法について説明する。図３は、ブレーキパッドの温度別磨耗率データ６３を、ブレーキパッドの温度値及び磨耗率、並びに車速との関係に基づいて示したグラフである。図３のグラフにおいて、Ｘ軸にはブレーキパッドの温度値が、Ｙ軸にはブレーキパッドの磨耗率が示される。また、図中には波形Ｗ１及びＷ２が夫々示されるが、波形Ｗ１は車速がＶ１のときのグラフであり、波形Ｗ２は車速がＶ２（＞Ｖ１）のときのグラフである。つまり、波形Ｗ１及びＷ２より、ブレーキパッドの温度値が同じ値であっても、車速によりブレーキパッドの磨耗率が変わることがわかる。尚、それらの車速は、車両制動開始時の初速度Ｖiから車両制動終了時の終速度Ｖoを引き算した値である。また、図中に示すブレーキパッドの温度は、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度上昇値に相当する。よって、演算手段５は、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度上昇値及び車速に基づいて、図３に示すグラフから車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗率を求める。

また、ブレーキパットの摩耗率は、制動エネルギーＥの影響を受ける。よって、演算手段５は、必要に応じ、上記のように算出された摩耗率の値を、制動エネルギーＥを利用して補正する。

次に、演算手段５は、算出したブレーキパッドの磨耗率に基づいて、車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を推定する。具体的には、ブレーキパットの体積に、車両制動単位毎のブレーキパットの摩耗率を乗じて車両制動単位毎のブレーキパットの磨耗量を算出する。こうして演算手段５は、図４の表に例示するように、上記した制動１のときブレーキパッドの磨耗量はＦｒ１、制動２のときブレーキパッドの磨耗量はＦｒ２、制動３のときブレーキパッドの磨耗量はＦｒ３、・・・、制動Ｎのときブレーキパッドの磨耗量はＦｒＮといったように、車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を全て求めてゆく。

次に、演算手段５は累積ブレーキパッドの磨耗量を推定する。即ち、演算手段５は、上述により求めた車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を全て加算することにより、累積ブレーキパッドの磨耗量を推定する。例えば、演算手段５は、上記において求めた車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量、即ちＦｒ１、Ｆｒ２、Ｆｒ３、・・・、ＦｒＮを積算する。尚、ブレーキパッドを新しく交換した場合には、累積ブレーキパッドの磨耗量はゼロにセットされる。

次に、演算手段５は、ブレーキパッドの磨耗が促進して、その交換が必要なのか否かを判定する。具体的には、演算手段５は、車両搭載時の未使用のブレーキパッドの厚さから上記推定した累積ブレーキパッドの磨耗量（厚さ）を減算して、現在のブレーキパットの厚さを算出し、ブレーキパッドの所定の交換基準時の厚さとを比較する。そして、演算手段５は、現在のブレーキパットの厚さがブレーキパッドの交換基準時の厚さ以下になったらブレーキパッドを交換する必要があるため、ブレーキパッドの磨耗警報Sig8をブレーキパッドの磨耗警報出力手段７へ出力する。尚、車両搭載時の未使用のブレーキパッドの厚さ、及びブレーキパッドの交換基準時の厚さは、共に記憶手段６内に記憶されており、適宜読み出し可能である。

次に、以上に述べた演算手段５が実行するフローチャートについて説明する。図５に、演算手段５が実行するフローチャートを示す。

先ず、演算手段５は、車速度センサ２から車両制動時の初速度Ｖi及び終速度Ｖo、並びにＧＰＳ３から車両制動時間中の車両の高低差ΔＨに夫々対応するデータなどを受信すると（ステップｓ１）、それらの各データに基づき制動エネルギーＥを算出する（ステップｓ２）。次に、演算手段５は、上記により算出した制動エネルギーＥ、ブレーキ諸元データ６２、及び大気温度センサ４から得られる大気温度データに基づき、制動エネルギーＥに対応するブレーキパッドの温度上昇値を推定する（ステップｓ３）。

次に、演算手段５は、ブレーキパッドの温度別磨耗率データ６３、推定したブレーキパッドの温度上昇値、算出した制動エネルギーＥに基づいて、ブレーキパッドの磨耗量を推定する（ステップｓ４）。さらに演算手段５は、推定したブレーキパッドの磨耗量に基づいて、累積ブレーキパッドの磨耗量を推定する。尚、初回の車両制動時は、ブレーキパッドの磨耗量と累積ブレーキパッドの磨耗量とは同等である（ステップｓ５）。

次に、演算手段５は、車両搭載時の未使用のブレーキパッドの厚さから推定した累積ブレーキパッドの磨耗量を減算して、その現在のブレーキパットの厚さとブレーキパッドの交換基準時の厚さとを比較する。これにより、演算手段５はブレーキパッドの交換が必要か否か判定する（ステップｓ６）。ブレーキパッドの交換が必要でない間は（ステップｓ６；Ｎｏ）、演算手段５は車両の制動が行われる度にステップｓ１からステップｓ５までを繰り返し実行する。これにより、演算手段５は、車両制動回数分に対応する車両制動単位毎の制動エネルギーＥの算出、その算出値に基づきブレーキパッドの温度上昇値の推定、その推定値に基づきブレーキパッドの磨耗量の推定、その推定値に基づき累積ブレーキパッドの磨耗量の推定を実行する。

一方、累積ブレーキパッドの磨耗量が増加してブレーキパッドの交換が必要になると（ステップｓ６；Ｙｅｓ）、演算手段５はブレーキパッドの磨耗警報をブレーキパッドの磨耗警報出力手段７に出力する（ステップｓ７）。

図１に戻り、ブレーキパッドの磨耗警報出力手段７は、演算手段５からブレーキパッドの磨耗警報出力信号Sig8を受信すると、ブレーキパッドの磨耗警報を運転パネルに表示し、或いは車内搭載のスピーカを通じてアナウンスして、運転者にブレーキパッドの交換を警報する。

以上、本実施形態に係るブレーキパッドの磨耗警報システム１００では、ブレーキパッドの磨耗量を演算により推定してブレーキパッドの磨耗警報を出力するようにしているため、ブレーキパッドの磨耗警報装置を備える必要がなくなる。このため、製造コストやメインテナンスコストを大幅に下げることができる。また、本システム１００では、車両制動単位毎に、制動開始時のブレーキパット温度、制動によるブレーキパットの温度上昇値、次回の制動開始時までの間のブレーキパット温度の低下値などを毎回演算してブレーキパッドの磨耗量を正確に推定し、その推定結果に基づいて累積ブレーキパッドの磨耗量を推定するようにしているので、累積ブレーキパッドの磨耗量の推定誤差を限りなく少なくすることができる。

[変形例]
上記実施形態のブレーキパッドの磨耗警報システム１００においては、推定した累積ブレーキパッドの磨耗量、車両搭載時の未使用のブレーキパッドの厚さ、及びブレーキパッドの交換基準時の厚さに基づいて、運転者にブレーキパッドの交換を警報するようにしているが、これに加えて、累積ブレーキパッドの磨耗量を必要に応じて運転パネルなどに表示したり、或いは現時点の累積ブレーキパッドの磨耗量などやＧＰＳ３などから得られる日付情報に基づいて、ブレーキパッドの交換推定時期を運転パネルなどに表示したりすることも可能である。

また、運転者による制動が頻繁であるためにブレーキパットの温度上昇が激しいとか、ブレーキパットの摩耗速度が早いなどの傾向がある場合には、エンジンブレーキの効果的な利用を勧める表示や音声出力などを行うように構成することもできる。

本発明に係るブレーキパッドの磨耗警報システムのブロック図を示す。 車両制動単位毎のブレーキパッドの温度上昇値と時間との関係を示すグラフである。 ブレーキパッドの温度及び磨耗率並びに車速との関係を示すグラフである。 車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を示す表である。 ブレーキパッドの磨耗量を推定するフローチャートを示す。

符号の説明

１ ブレーキスイッチ
２ 車速度センサ
３ ＧＰＳ
４ 大気温度センサ
５ 演算手段
６ 記憶手段
７ ブレーキパッドの磨耗警報出力手段

Claims (5)

1. 車両制動開始及び終了を検出するブレーキセンサと、
   前記ブレーキセンサからの出力に基づいて車両制動開始及び終了時の車両速度を検出する車速度センサと、
   前記ブレーキセンサからの出力に基づいて車両制動開始から終了までの間の路面高度を算出する位置情報検出システムと、
   大気温度を検出する大気温度センサと、
   車両重量及びブレーキパッドの温度別磨耗率情報を含むブレーキ諸元情報を記憶する記憶手段と、
   前記車速度センサから得られる車両制動開始及び終了時の車両速度、前記位置情報検出システムから得られる車両制動開始から終了までの間の路面高度及び前記記憶手段から得られる前記車両重量に基づいて、車両制動単位毎の制動エネルギーを算出する手段と、
   前記記憶手段から得られるブレーキ諸元、前記大気温度センサから得られる大気温度、前記算出された車両制動単位毎の制動エネルギーに基づいて、車両制動単位毎のブレーキパッドの温度を推定する手段と、
   前記記憶手段から得られるブレーキパッドの温度別磨耗率情報、並びに前記推定された車両制動単位毎の制動エネルギー及びブレーキパッドの温度に基づいて、車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を推定する手段と、
   前記推定された車両制動単位毎のブレーキパッドの磨耗量を積算し、ブレーキパッドの累積磨耗量を推定する手段と、
   前記推定されたブレーキパッドの累積磨耗量が所定の磨耗量になったとき、ブレーキパッドの磨耗警報を出力する出力手段と、を備えることを特徴とするブレーキパッドの磨耗警報システム。
2. 前記制動エネルギーは、前記車両制動開始及び終了時の車両速度、並びに前記車両重量に基づいて算出される運動エネルギーと、前記車両制動開始から終了までの間の路面高度に基づいて算出される位置エネルギーとの和であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキパッドの磨耗警報システム。
3. 前記車両制動単位毎の制動エネルギーとは、車両制動開始から終了までの繰り返しを基準単位とする個々の制動エネルギーであることを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキパッドの磨耗警報システム。
4. 前記ブレーキ諸元情報には、ブレーキパッドの温度別磨耗率情報に加え、ディスクロータの熱伝導率、表面積、熱容量、比熱、及び温度の情報、並びにブレーキパッドの表面積及び厚さの情報が含まれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のブレーキパッドの磨耗警報システム。
5. 前記ブレーキパッドの温度を推定する手段は、
   前記車両制動単位毎の制動エネルギーに基づいて、車両制動開始から終了時までのブレーキパッドの温度上昇値を計算する手段と、
   前記車両制動開始時のブレーキパッドの温度及び前記ブレーキパッドの温度上昇値に基づいて、前記車両制動終了時のブレーキパッドの温度を推定する手段と、
   前記ブレーキ諸元、前記大気温度、及び時間に基づいて、前記車両制動終了時から次回の車両制動開始時までのブレーキパッドの温度低下値を計算する手段と、
   前記推定した前回の車両制動終了時のブレーキパッドの温度、前記ブレーキパッドの温度上昇値及び温度低下値に基づき、次回の車両制動開始時のブレーキパッドの温度を推定する手段と、を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のブレーキパッドの磨耗警報システム。

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