JP2006035967A - 自動車の制動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、各輪の制動力発生装置の一部に故障が発生した場合において、上記のような運転者の誤判断があった場合でも、自動車を安全に停止できる可能性を拡大することを目的とする。
【解決手段】
運転者のブレーキ操作量または操作力若しくは他の制御装置からの要求に応じて、自動車の各輪に設けられた制動力発生部を独立に制御する自動車のブレーキシステムにおいて、前記制動力発生部が故障した場合は、前記自動車の動力源の出力，動力原から車輪に動力を伝達する駆動力伝達機構の変速比または変速段、及び自動車の車速の少なくとも一つに制限をかけるとともに、当該制限の内容を故障した制動力発生部の数及び位置に応じて異ならせる。
【選択図】図６

Description

本発明は自動車の制動制御装置に関する。

自動車の各輪に制動力発生装置を設け、各輪の制動力を独立に制御可能とした自動車のブレーキ装置が知られている。

このようなブレーキ装置においては、アクチュエータや信号線，電力線等の故障により制動力を正常に制御することが出来なくなった車輪の制動力発生装置について、最低でも制動力を発生しなくなるような構造，制御とすることが要求されている。このような機構をフェールサイレント機構と称する。

これは、他の車輪に制動力が発生していないときに、故障した一輪のみに制動力が発生すると、その車輪を軸としたモーメントが発生して自動車の走行安定性に影響を与えるおそれがあるからである。

しかし、単に故障した制動力発生装置が制動力を発生しないようにするのみでは、自動車全体として左右の制動力のバランスが損なわれ、車両の直進安定性が低下する場合がある。

そこで、一輪の制動力発生装置が故障した場合に、故障した車輪と左右反対側の制動力発生装置の制動力を弱め、自動車全体として左右の車輪に発生する制動力のバランスをとることで、車両の直進性を維持することが知られている。

特開平１１−７８８５９号公報

上記先行技術では、自動車の直進安定性が補われているとはいえ、一輪の制動力発生装置が故障しているので、自動車全体としての制動力は低下している。よって、全ての制動力発生装置が正常に動作している通常時と比較すれば、同じ条件における自動車の制動距離は長くなる。このため運転者には自動車の制動力が低下していることを意識して、通常よりも運転速度を抑えたり、通常より手前からブレーキをかけたりすることが期待されている。

しかし、上記先行技術では、一輪の制動力発生装置が故障した場合に自動的に左右の制動力のバランスを取るため、運転者が感じる自動車の操作感覚は大きくは変化しない。すなわち、ブレーキ操作時に自動車がふらついたり、ハンドルを取られたりする感覚はあまり発生しない。

このため制動力発生装置の故障を警報等により運転者に通知したとしても、運転者が制動力発生装置の故障に気が付かない可能性がある。また故障発生時の警報等により運転者が故障に気が付いたとしても、つい日常と同じ操作感覚で自動車を加速させてしまう可能性もある。上記従来技術では、このような運転者の誤判断，誤操作があった場合に自動車の制動力が不足し、事故につながる可能性があるという課題がある。

本発明は、各輪の制動力発生装置の一部に故障が発生した場合において、上記のような運転者の誤判断があった場合でも、自動車を安全に停止できる可能性を拡大することを目的とする。

車輪ごとに制動力を発生させる制動力発生部と、前記制動力発生部を制御する制御部と、前記制動力発生部の故障を検知して前記制御部に通知する故障検出部と、自動車の駆動力を制御する駆動力制御部とを有し、前記制動力発生部の故障を検知したときは、自動車の機能を制限する。

制限する自動車の機能としては、例えば、自動車の動力源から車輪に動力を伝達する駆動力伝達機構の変速比または変速段、及び自動車の車速等が考えられる。

さらに当該制限の内容を故障した制動力発生部の数及び位置に応じて異ならせる。

本発明によれば、各輪の制動力発生装置の一部が故障した場合でも、安全に車両を停止できる可能性が向上する。

以下に、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は制動制御装置を搭載した自動車の実施例である。

自動車９９の車輪Ｗ１（前左），Ｗ２（前右），Ｗ３（後左），Ｗ４（後右）には、それぞれ電動ブレーキユニット（以下、ＥＭＢユニット）Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が取り付けられており、ブレーキコントロールユニット１からの制御信号に従って、各車輪Ｗ１〜Ｗ４に制動力を発生させる。

ブレーキコントロールユニット１には運転者のブレーキペダル２の踏込み量を検出するブレーキストロークセンサ３が接続されており、ブレーキコントロールユニットは入力された運転者の踏込み量に基づいて必要な制動力を算出し、この制動力を実現するように各輪のＥＭＢユニットＢ１乃至Ｂ４に対して制御信号を出力する。ＥＭＢユニットＢ１乃至Ｂ４は、ブレーキコントロールユニットから受け取った制御信号に基づいて、各車輪に制動力を発生させる。

続いて、ブレーキコントロールユニット１と各輪のＥＭＢユニット及び、これらを結ぶ信号線，電力線を含むシステム構成の実施例を図２に示す。

各輪のＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４は、自動車９９の各輪Ｗ１〜Ｗ４に取り付けられて各輪と一体に回転する被制動部材２３と、制動部材（図示しない）と、この制動部材をモータの力で被制動部材２３に押し付ける電動ブレーキアクチュエータ（ＥＭＢアクチュエータ）２２とを備えている。被制動部材２３の例としてはブレーキディスクやブレーキドラムがあり、制動部材の例としてはブレーキパッドがある。ＥＭＢアクチュエータ２２の構造の一例としては、例えば特開２００２−２１３５０７号公報に記載されているような構造が知られているが、本発明は電動ブレーキアクチュエータの特定の機械的構造に限定されるものではなく、様々な構造のＥＭＢアクチュエータを用いることができる。

図２において、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４にはブレーキコントロールユニット１からの制御信号が伝達される信号線２７，ＥＭＢアクチュエータ２２の推力または電流値をブレーキコントロールユニット１に伝達する信号線２８が接続されており、さらに、ＥＭＢアクチュエータ２２に電力を供給する電力線が接続されている。なお、ブレーキコントロールユニット１とＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４との間の信号線は、本実施例のように送信用の信号線２７と受信用の信号線２８をＥＭＢユニットごとに備える構成としてもよいが、双方向通信可能な信号線を用いて、送信用と受信用の信号線を共通化することもできる。またＣＡＮを用いる構成としてもよい。

また、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４は２つのグループに分けて電力を供給されており、前左輪のＥＭＢユニットＢ１と後右輪のＥＭＢユニットＢ４を一組として電源線２６ａが接続され、前右輪のＥＭＢユニットＢ２と後左輪のＥＭＢユニットを一組として電源線26ｂが接続されている。このように構成することで、片方の電力線に異常が発生しても、もう片方の電力線に接続されたＥＭＢユニットを正常に動作させることが可能となる。

また本実施例の電動ブレーキシステムはパーキング機能を備えている。ブレーキコントロールユニット１にはパーキングブレーキスイッチ４からの信号が入力されるようになっており、各輪のＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４にはパーキング機構部２１が設けられている。パーキング機構部２１は外部からの指令に従ってブレーキパッドの移動またはＥＭＢアクチュエータ２２の動作を規制する機構であり、ＥＭＢアクチュエータに対する通電を停止してもそのときのブレーキ推力（制動部材を被制動部材２３に押し付ける力）を保持する。パーキング機構部２１の具体例としては、例えば留め金を可動部に設けた溝に押し込むことで機械的に動作を規制するラッチ機構などがある。

パーキング機構部２１にはブレーキコントロールユニット１からの指令信号を入力する信号線２９が接続されており、パーキングブレーキスイッチ４が操作されるとブレーキコントロールユニット１はＥＭＢアクチュエータ２２を動作させブレーキ推力を発生させる。このブレーキ推力が発生した状態でパーキング機構部２１に指令を送り、ブレーキ推力を保持する。

また、ブレーキコントロールユニット１は通信ライン９８に接続されており、必要に応じて他のコントロールユニットと情報の送受信を行うことができる。本実施例では、自動車の動力発生源を制御する動力源コントロールユニット３０（エンジンコントロールユニットまたはモータコントロールユニット等），動力源で発生した動力を車輪に伝達する機構を制御する駆動力伝達機構コントロールユニット３１(変速機コントロールユニット等)と通信を行う。また必要に応じて、操舵機構を制御する操舵機構コントロールユニット
３２，アクセルペダルの反力を制御するアクセルペダル反力コントロールユニット３３及びブレーキペダルの反力を制御するブレーキペダル反力コントロールユニット３４と通信を行う。通信ライン９８はＣＡＮなどにより実現できる。

また、ブレーキコントロールユニット１には、自動車の電源スイッチ（イグニッションキースイッチ）であるキースイッチ５，自動車の各輪の速度（前後左右輪で合計４輪の車輪速度）を示す車速センサ６，自動車のヨーレートを示すヨーレートセンサ７，操舵角度を示す操舵角センサ８，自動車の前後方向加速度を示す前後加速度センサ９，自動車の横方向の加速度を示す横加速度センサ１０などからの信号が入力される構成となっている。

また電動ブレーキには、図３に示すようにブレーキペダル２から機械的に切り離された液圧ポンプ３２８を有し、この液圧ポンプで発生した液圧を圧力制御部３３０と配管327とを通じて各輪のブレーキシリンダに分配する構成もある。以下図３について説明するが、特記しない構成については図２に示すものと同様である。

ブレーキコントロールユニット１は、ブレーキストロークセンサ３で検出した運転者の踏み込み量に応じて、ポンプ３２８及び圧力制御部３３０を制御し、各輪の液圧アクチュエータ３２２に供給される液圧を制御することで、各輪のブレーキ力を個別に制御する。ブレーキコントロールユニット１からの制御信号は信号線２７によりポンプ３２８および圧力制御部３３０に送られる。圧力制御部３３０はポンプ３２８から各輪の液圧アクチュエータ３２２まで配設された配管３２７ごとに供給する圧力を制御するものであり、例えば圧力制御弁で構成される。また各輪の液圧アクチュエータ３２２には、各輪に発生している制動力を検知するセンサ(図示しない)が設けられており、この検出結果は信号線２８によりブレーキコントロールユニット１に入力される。ブレーキコントロールユニット１は入力された各輪の制動力を、ブレーキ踏み込み量に応じた制動力目標値に近づけるようにポンプ３２８及び圧力制御部３３０を制御する。なお各輪の制動力は配管３２７の液圧に基づいて求められるので、圧力制御部において各輪に向かう配管３２７の液圧を検出し、これに基づいて各輪の制動力を算出してもよい。このようなシステムはＥＨＢ(Electro
-Hydraulic Brake）と呼ばれている。

以下の実施例は、図２に示す構成を例に取って説明するが、本発明は図３に示すような構成の電動ブレーキシステムにも適用可能である。

ブレーキコントロールユニット１の詳細について図４を用いて説明する。ブレーキコントロールユニット１は、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４の発生する制動力を制御するブレーキ制御部１１と、各輪のＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４の故障を判断する故障判断部１２，EMBユニットＢ１〜Ｂ４の故障情報に基づいて自動車の機能を制限する機能制限部１３及び他の制御装置との通信を行う通信部１５（図示しない）を備えている。このブレーキ制御部１１，故障判断部１２及び機能制限部１３は別々の演算装置等を用いて実現しても良いが、単一の演算装置を用いて論理的に実現しても良い。図４では、機能制限部１３の出力が直接的に動力源コントロールユニット３０，駆動力伝達機構コントロールユニット３１，操舵機構コントロールユニット３２に入力されているように描かれているが、これは情報の流れを表したものである。よって機能制限部１３で設定された制限指令値が通信部１５と通信ライン９８を会して他のコントロールユニット３０〜３２に送信される構成としてもよい。

ここでブレーキ制御部１１は、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４に対して制御信号を出力し、ＥＭＢアクチュエータ２２の電流値又は制動部材を被制動部材に押し付ける圧力等の実際値信号を入力として受け取る。またブレーキコントロールユニット１には運転者のペダル操作量が入力されている。ここでブレーキ制御部１１は、入力されるＥＭＢアクチュエータ２２の電流値又は圧力値が運転者のペダル操作量に基づく制動力を発生させるのに必要な電流値又は圧力値となるように、各輪のＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４に制御信号を送信する。

故障判断部１２には、ブレーキ制御部１１からＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４に向かう制御信号と、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４からブレーキ制御部１１に向かう実際値信号が入力されており、この比較によってＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４の故障を判断する。具体的には、制御信号と実際値信号の差が所定以上である場合や、制御信号と実際値信号の所定以上の差が所定時間以上続いた場合などに、そのＥＭＢユニットが故障したと判断する。この構成によれば、少なくとも電動ブレーキアクチュエータＢ１〜Ｂ４の故障を独立に検出することが出来る。

また、故障判断部１２は、各種の故障を直接的に検出する外部センサからの情報が入力される構成とすることも出来る。本実施例では、信号線（２７ or ２８）の断線または接触不良，電源線（２６ａ or ２６ｂ）の断線または接触不良，電源２４電圧低下または故障，ブレーキ圧力（または押付力）センサの故障，ＥＭＢアクチュエータ２２の機械構造部の故障，制動部材の偏磨耗，ＥＭＢアクチュエータ２２のモータ故障などを検出する外部センサ３５を設け、この外部センサ３５からの信号が入力される構成としている。上記信号線及び電源線の断線，接触不良，電源電圧低下や故障を検出する手段としては、電圧計，電流計を用いることが出来る。また信号線の故障検出手段としては、故障判断部１２から検査用の送信信号を送信し、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４からの返信を受信して、この受信信号が正常か否かにより判断する方法もある。さらに圧力センサ，機械構造部，モータ，制動部材の偏磨耗等については、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４が診断機能を備え、故障発生を知らせる信号を故障判断部１２に送信する構成としてもよい。

故障判断部１２は、入力された情報に基づいて、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４のいずれが使用不能であるかを判断する。ブレーキ制御部１１の制御信号及び実際値信号によれば、どのＥＭＢユニットが故障したかを直接的に判断することができるが、電源線や通信線の故障の場合は、どの部分の電源線又は通信線が故障したかによって動作不能となるＥＭＢユニットが異なる。例えば、図２において電源線２６ａが分岐する手前の点で断線した場合は、ＥＭＢユニットＢ１（前左輪）とＢ４（後右輪）が動作不能となるが、分岐した先の点（例えばＥＭＢユニットＢ１に給電する側の線）が断線した場合は他方のＥＭＢユニットＢ４は動作可能である。そこで故障判断部１２は、入力された故障箇所と動作不能となるＥＭＢユニットの対応表をデータとして備え、動作不能となるＥＭＢユニットを判定する構成としても良い。

ブレーキコントロールユニット１は、故障判断部１２により故障と判断したＥＭＢユニットに対し、制動力を発生させないように制御信号を送信する。

機能制限部１３は、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４の動作不能の状況に応じて、自動車の機能（例えば、出力，車速，シフトレンジ，変速比等）に制限を加える。機能制限部１３の詳細な実施例を図５，図６を用いて説明する。

図５は、機能制限部１３の制御ブロックの実施例である。機能制限部１３には故障判断部で判断されたＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４の故障情報が入力される。ここで上記故障情報には少なくとも各輪の制動力が正常に制御可能であるか否か（ＯＫ or ＮＧ）の情報が含まれていれば良い。機能制限部１３は、入力された各車輪の電動ブレーキのＯＫ／ＮＧ情報に基づいて自動車の機能を制限する。

出力制限指令部１００は、各車輪に設けられたＥＭＢユニットのＮＧの数に応じて出力制限値を決定し、自動車の動力源コントロールユニットに対して制限値を出力する。図５に示すように、故障数０では制限値を１００％（制限無し）とするが、４輪に設けられたブレーキユニットＢ１〜Ｂ４のうち、故障が発生したものの数（ＮＧと判定されたユニットの数）が増加するにつれて自動車の出力を制限する。具体的には、ブレーキユニットの故障数が１，２，３と増加するにつれて自動車の出力（自動車が駆動力を発生するのに使用できる出力）を抑制し、故障数４（４輪全てのブレーキユニット故障）では出力を０％に制限することで走行できないようにする。車両の出力は動力源コントロールユニット
３０により制限される。動力源コントロールユニットの具体例としてはエンジンコントロールユニットやモータコントロールユニットがある。

上記の構成により、ＥＭＢユニットの故障時には自動車の出力が低下し、結果として自動車が出すことの出来る速度が低下する。よって運転者が故障に気付かずに運転を続けたとしても、故障により低下した制動力の範囲で安全に停止できるので、従来技術に比べて自動車の安全性が向上する。

車速制限指令部２００は、各車輪に設けられたＥＭＢユニットのＮＧの数に応じて車速制限値を決定し、自動車の動力源コントロールユニット３０および駆動力伝達機構コントロールユニット３１に対して制限値を出力する。故障数０では例えば１２０km／ｈ（制限無し）、故障数が１，２，３と増加するに伴って車速を制限し、故障数４（４輪全ての電動ブレーキアクチュエータ故障）では車速制限値を０km／ｈにすることで走行できないようにする。具体的には、車速センサ６によって検出される自車速が車速制限指令部２００により決定される車速制限値を上回る場合に、動力源コントロールユニット３０および駆動力伝達機構コントロールユニット３１に対して、駆動力を低下させるように制御する。すなわち燃料噴射量の低下やフューエルカット，クラッチの開放等を行う。上記において、車速制限値は正常に動作するＥＭＢユニットによって発生可能な制動力と、所定の停止距離とに基づいて定めてもよいが、後述するように予め用意したマップから求めてもよい。

また、例えば下り坂を走行している場合など、駆動力を低下させても自車速が車速制限値を超えるような場合は、動力源コントロールユニット３０及び駆動力伝達機構コントロールユニット３１に対して、エンジンブレーキや回生ブレーキ等により車両を減速させるように指令値を出力する。

シフトレンジ制限指令部１０１は、各車輪に設けられたＥＭＢユニットのＮＧの数に応じてシフトレンジ（変速比）の制限値を決定する。ここでは駆動力伝達機構が４速のＡＴ（オートマチックトランスミッション）である場合を例として説明する。故障数０ではＰレンジ（パーキング），Ｎレンジ（ニュートラル），１速〜４速の範囲（制限無し）の使用を許可するが、故障数が１，２，３と増加するに伴い変速レンジを３速，２速，１速まで制限し、故障数４（４輪全ての電動ブレーキアクチュエータ故障）ではＰレンジまたはＮレンジ以外には変速できないようにすることで走行できないようにする。車両の変速比は駆動力伝達機構コントロールユニット３１により制御される。駆動力伝達機構は有段のオートマチックトランスミッションのほか、マニュアルトランスミッションを自動で変速するメカニカルＡＴでもよい。なお、運転者のスイッチ操作等によって変速段を切り替えるマニュアルモードを備えた変速機の場合であってもシフトレンジ制限指令部１０１の動作は同様である。すなわち運転者が制限値以上のシフトレンジを選択しても、そのときのシフトレンジ制限値を超える変速段にはシフトしないように制限をかける。

ここで、駆動力伝達機構が無段変速機(ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission)である場合は、シフトレンジ制限指令部１０１の代わりに変速比制限指令部２０１を用いる。変速比制限指令部２０１ではＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４の故障の数に応じて無段変速機（ＣＶＴ）の変速比制限値が決定される。故障数０では無段変速機のＰレンジから変速比０.７〜４.５の範囲（制限無し）、故障数が１，２，３に伴い変速比を段階的に低速側に制限し、故障数４（４輪全てのＥＭＢユニット故障）ではＰレンジ又はＮレンジ以外には変速できないようにすることで走行できないようにする。車両の変速比は駆動力伝達機構コントロールユニット３１により制御される。

以上のような構成によれば、自動車のＥＭＢユニットが故障した場合に、残りのＥＭＢユニットによって発生可能な制動力に応じて、自動車が出すことの出来る速度が低下する。よって、ＥＭＢユニット一部が故障している時に、運転者がブレーキの故障をうっかり忘れて、通常と同じ感覚でアクセルペダルを踏み込んだとしても自動車は所定の速度以上には加速しないので、安全に停止できる可能性が向上する。

図６に機能制限部１３における機能制限の詳細な実施例を示す。自動車９９に制動力を発生させると、慣性力によって自動車９９の車体が前のめりになるため、後輪よりも前輪の方にかかる車重が大きくなる。

このため、自動車９９の各輪のＥＭＢユニットＢ１乃至Ｂ４に対し、同一の力で制動部材を被制動部材２３に押し付けるように制御したとしても、各輪に実際に発生する制動力は異なり、一般には前輪の方が後輪よりも強い制動力が働くという性質がある。また上述の慣性力により、制動時には前輪の方が後輪よりも路面とのグリップがよくなるため、より強い制動力を発生させても滑りにくいという性質もある。この性質を積極的に利用するため、予め前輪の制動力を後輪の制動力よりも強く設定する場合がある。このため故障したＥＭＢユニットの数が同じであっても、故障した車輪の位置によって、自動車全体としての制動力低下の程度が異なる場合がある。そこで、以下に示すように故障した車輪の位置によって制限指令値を異ならせることで、残存する制動力に応じて車両の機能を制限し、安全に停止できる可能性を拡大する。

図６において、一番左の列は故障しているブレーキユニットの数を示し、左から２番目の列は故障モードの名称を示す。さらに中央の４列はその故障モードにおける４輪のブレーキユニットＢ１〜Ｂ４の故障状況を示し、右側の４列はその故障モードにおける制限指令値の設定例を示している。

まず、先述のとおり自動車がブレーキをかけると慣性によって車体が前のめりになり、前輪の方が後輪に比べて路面との摩擦が大きくなるので、前輪の分担する制動力の割合を後輪より大きくした方が滑りにくいという性質がある。よって故障したＥＭＢユニットの数が同じであっても、前輪のＥＭＢユニットが故障した場合は、後輪のＥＭＢユニットが故障した場合よりも自動車全体として発生できる制動力が低くなる。

そこで図６に示すように、同じ故障数１であっても前輪ＮＧのモード（前左ＮＧ，前右ＮＧ）の制限指令値を、後輪ＮＧのモード（後左ＮＧ，後右ＮＧ）の制限指令値よりも低く設定する。同様に故障数２のモードにおいても、左右の前輪がＮＧのモード(前軸ＮＧ)の制限指令値を、左右の後輪がＮＧのモード（後軸ＮＧ）の制限指令値より低く設定する。さらに、故障数３のモードにおいても同様に、前輪のＥＭＢユニットが動作するモード（前左ＯＫ，前右ＯＫ）の制限指令値を、後輪のＥＭＢユニットが動作するモード（後左ＯＫ，後右ＯＫ）の制限指令値より高く設定する。

次に、自動車は左右の車輪に働く制動力のバランスが崩れると、ステアリングを正面に保持していても曲ってしまい、走行安定性が損なわれるという特性がある。よって、左右の車輪に働く制動力のバランスが悪い故障モードほど制限指令値を低くすることが望ましい。

そこで図６に示すように、同じ故障数２のモードであっても、右側または左側の前輪及び後輪がＮＧのモード（左輪ＮＧ，右輪ＮＧ）の制限指令値は、右側と左側の少なくとも一輪が動作可能（ＯＫ）である他のモード（対角ＮＧ，前軸ＮＧ，後軸ＮＧ）の制限指令値に比べて低く設定する。

なお、本実施例のシフトレンジ制限値は、取りうる値が１速−４速およびＮ，Ｐのみであるため上記のように詳細な設定とはしていないが、さらに変速段の多い変速機では、出力制限値や車速制限値と同様に、故障モードに合わせて制限値を変えることが望ましい。

以上の実施例では、ＥＭＢユニットの一部が故障した場合に、自動車が加速し難いように機能を制限することで自動車の走行速度を低下させ、安全に停止できる可能性を拡大することを示した。

しかしながら、走行速度が低く制限されていたとしても、運転者がブレーキの故障を意識せず、またはブレーキが故障していることをうっかり忘れて、ブレーキをかけるタイミングが遅くなれば、やはり制動力が不足する可能性がある。よって、自動車が加速し難いようにするだけではなく、残された正常なＥＭＢユニットを用いて発生できる制動力を出来るだけ大きくし、制動距離を短くすることが望ましい。

図７（ａ）は、自動車９９の前右輪Ｗ２のＥＭＢユニットＢ２が故障して制動力を発生できなくなった場合を示している。この場合、自動車９９の右側の車輪に働く制動力は右後輪のＥＭＢユニットＢ４による制動力だけになるので、左側の車輪Ｗ１，Ｗ３に働く制動力の合計に対して右側の車輪に働く制動力が小さくなる。このため、路面の状況や車速によっては自動車９９が進行方向左側に曲ってしまう場合がある。このような状況では、運転者はブレーキを踏むたびに自動車が左に流されるので、ステアリングをこまめに操作して自動車９９の進行方向を所望の方向に修正しなければならない。そこで、故障した車輪と左右逆側の車輪の制動力を弱めて自動車９９の左右の車輪に発生させる制動力の差を小さくし、左右の制動力のバランスをとる。

ここで、自動車９９の左右の車輪に発生する制動力を釣り合わせる方法としては、先述した従来技術（特開平１１−７８８５９号公報）に示すように、自動車９９の左側の車輪（Ｗ１，Ｗ３）の制動力の合計と、右の車輪（Ｗ２，Ｗ４）の制動力の合計とのバランスを取る方法もある。しかしながらこの方法では、自動車全体として発生可能な制動力が、実質的に左右１輪ずつ（合計２輪）のＥＭＢユニットが故障したときと同等まで低下するので、残されたＥＭＢユニットによる制動力を最大限に活用して制動距離をできる限り短縮し、自動車９９を安全に停止できる可能性を拡大するという観点では不十分である。

特に、前輪の制動力が後輪の制動力よりも強めに設定されている場合には、前右輪の
ＥＭＢユニットＢ２が故障した場合に、左側車輪のＥＭＢユニット（Ｂ１，Ｂ３）の制動力を弱め、Ｂ１とＢ３で発生する制動力の合計がＥＭＢユニットＢ４で発生する制動力と同等になるように制御すると、自動車全体として発生する制動力が正常時の半分未満に低下する可能性もある。

また、前輪の一方のＥＭＢユニットが故障した場合、もう一方の前輪の制動力を弱めてしまうと、自動車全体の制動力に占める前軸が発生する制動力の割合が低下するため、路面状況によって生じる左右の後輪の制動力差によって車体にヨーイングが発生してしまい、かえって走行安定性を損なう場合がある。

そこで、本実施例に示すように、ＥＭＢユニットが故障した車輪（故障輪）からみて車体の対角の位置にある車輪（対角輪）の制動力を弱める構成とする。ここで対角の位置とは、前右輪と後左輪，前左輪と後右輪の位置関係を意味する。

例えば前右輪のＥＭＢユニットＢ２が故障した場合は、図７（ｂ）に示すようにＥＭＢユニットＢ３の制動力を通常よりも弱くする。また、後右輪のＥＭＢユニットＢ４が故障した場合は前左輪のＥＭＢユニットＢ１の制動力を通常よりも弱くする。ここで「通常」とは、全ての車輪のＥＭＢユニットが故障していない状態の意味であり、「通常よりも弱くする」とは、所定のブレーキ操作量または操作力若しくは他の制御装置からの制動力要求値に対して発生させる制動力を、通常における制動力よりも弱くする意味である。

なお上記制動力の制御は、ブレーキコントロールユニット１からＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４に送信される制御信号を補正することで行う。制御信号の補正は、故障判断部１２または機能制限部１３からの情報に基づいてブレーキ制御部１１が行う。具体的には、検出された運転者のブレーキ操作に基づく各輪のＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４への制動力指令値に対し、故障判断部１２または機能制限部１３からの信号に基づく補正を加え、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４に送信される制動力指令値を通常よりも小さい値とする。

以上の構成によれば、故障数１の故障モードにおいては、車体の対角の位置にある前輪後輪一つずつのＥＭＢユニットが通常通りの制動力を発生することになる。よって単純に左右の制動力をバランスさせる場合に比べて発生可能な制動力が大きくなり、自動車を安全に停止できる可能性が向上する。

また、上記の構成では、左右の制動力の不均衡による回転モーメントが発生を完全に抑えることが出来ない場合があるが、ある程度、右側と左側の制動力の差が抑えられているので、発生する回転モーメントは、上述の制御を行わない場合に比べて小さい。また自動車はタイヤの復元力により多少の左右の制動力不均衡であれば、直進安定性を保つことができる。上記の構成によれば、ある程度の直進安定性を維持しつつ、従来技術に比べて制動力の低下を抑制し、制動距離の拡大を抑えることができるので、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４の一部が故障した場合に自動車を安全に停止できる可能性が大きくなる。

先述の通り、各輪のＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４の一部が故障してフェールオープン機構が動作すると、故障したＥＭＢユニットは制動力を発生しなくなる。このため各輪のEMBユニットＢ１〜Ｂ４の一部が故障すると、自動車全体として発生可能な制動力が図８(ａ)に示すように低下してしまう。図８の横軸はブレーキペダルの踏み込み量であり、縦軸は自動車全体として発生する制動力である。なお、図８では踏み込み量と制動力の関係を直線的に描いているが、実際には路面の状況等により非線形の特性となる場合がある。

よって、各輪のＥＭＢユニットの一部が故障した場合、運転者には通常時よりもブレーキが効きにくくなっていることを意識し、所望の制動力を得るために通常よりも大きくブレーキペダルを踏み込むことが要求される。

しかし運転者は、各輪のＥＭＢユニットが正常に動作しているときの踏み込み量と自動車に発生する制動力の関係を操作感覚として体得している。特に自家用車などのように乗り慣れた自動車では、ブレーキの効き具合、すなわち「どの程度の速度で、どの程度の距離から、どの程度ペダルを踏み込めば安全に停止できるか」を感覚として記憶している。

よって、踏み込み量と制動力の関係が変化すると、先述の制御により自動車の走行速度が低く制限されていたとしても、運転者がつい通常と同じ感覚でブレーキを操作してしまい、制動力が不足する場合がある。また、運転者がブレーキの故障を意識して通常よりも大きめのブレーキ操作を心がけていたとしても、普段より深くブレーキペダルを踏み込む場合には、「急制動が生じるのではないか」という心理的抵抗があり、運転者の心理的負担が増大する。

そこで、図７（ｃ）に示すように、故障したＥＭＢユニットからみて車体の対角の位置にある車輪の制動力を弱めると共に、残りの２輪については制動力を増加させ、図８(ｂ)に示すように所定の踏み込み量閾値までは通常時と同様の制動力を発生させる。

運転者は通常の運転では、自動車が発生できる制動力のうち、ある一定の割以下の部分しか使用していない。すなわち図８（ａ）のグラフのうち、ある値より左側の領域で通常運転に必要な制動力を発生させている。

よって、ＥＭＢユニットＢ１〜Ｂ４の一部が故障したとしても、踏み込み量の少ない領域では、故障していない車輪の制動力を増大させることで、車両全体として発生する制動力と踏み込み量との関係を、通常時と同じように維持することができる。

上記の踏み込み量閾値は以下のように設定する。まず、故障したＥＭＢユニットの位置（前右，前左，後右，後左）に応じて、残りのＥＭＢユニットによって発生可能な制動力の上限値から、左右の制動力バランスを取るために必要な制動力の弱め分を差し引いて、自動車全体として発生可能な故障時限界制動力を求める。例えば通常時に４輪合計で発生可能な制動力を１００％とし、この制動力を左右の前輪が３０％ずつ、左右の後輪が２０％ずつ分担しているとして、右前輪のＥＭＢユニットが故障したとする。この場合、残りのＥＭＢユニットにより発生可能な制動力を単純に合計すれば７０％となるが、左右の制動力の差異をある程度小さくするために、左側の車輪の制動力は各輪ごとの上限値よりも低くする必要がある。よって、自動車全体として発生可能な制動力は、単純合計値である７０％よりも低くなる。

次に、通常時における踏み込み量と制動力の関係から、当該故障時限界制動力に相当する踏み込み量を設定する。なお、予め全ての故障モードについて踏み込み量閾値を設定し、マップ等のデータとしてブレーキコントロールユニット１に保持させる構成が好適である。

また、図７では、故障数１の場合を例にとって説明したが、故障数２以上の場合についても図９に示すように同様の制御が可能である。故障数２の故障モードのうち、前軸ＮＧ，後軸ＮＧ，対角ＮＧの場合は、故障数１の場合と同様、故障していないＥＭＢユニットの制動力を上昇させることで、所定の踏み込み量までは通常と同じ運転感覚を維持することが出来る。

このとき、前軸ＮＧモード及び後軸ＮＧモードでは左右の制動力バランスを取る必要がないが、対角ＮＧモードであって、通常時の前輪と後輪の制動力分担の割合が大きく異なる場合は、左右の制動力バランスを維持するために前後輪の制動力差を通常時よりも低下させる必要がある。

なお、故障数３以上の故障モードと、故障数２のモードのうち左輪ＮＧモード及び右輪ＮＧモードでは、左右の制動力バランスを制御することが不可能となる。この場合には制動力を増加させると、ＥＭＢユニットが故障していない正常な車輪を中心とする回転モーメントが発生したり、正常な車輪がロックしたりする場合があり、かえって自動車の走行安定性を損なう場合があるので、制動力の増大は行わない構成としても良い。

図１０及び図１１を用いて他の実施例を説明する。図１０は、図２に示すブレーキコントロールユニット１の詳細ブロック図であり、補助指令部１４を設けた点が異なる。図
１０において図示されていない部分は図２または図５と同様である。図１０では機能制限部１３も記載を簡略化しているが、図５と同様の構成及び機能を備えている。

上述した車両走行制御装置では、ＥＭＢユニットの故障時に自動車の出力やシフトレンジ等を低く制限するので運転者は低速での運転を強いられる。ここで自動車は速度が低いほど、同じカーブを曲るのに必要なステアリングの操舵角が大きくなる性質があるので、低速運転の連続は運転者の肉体的負担を増大させる。

そこでＥＭＢユニットの故障時にはステアリング反力を低減し、運転者が通常より軽い力でステアリングを操作できるようにする。

ここで、ステアリング反力補助指令部３０２は、ＥＭＢユニットの故障数に応じて操舵時の反力を変える反力制限値を決定し、操舵機構コントロールユニット３２に出力する。操舵機構コントロールユニット３２は入力された反力制限値に基づいてステアリングに設けられた反力制御機構（図示しない）を制御する。ステアリング反力制限値は、図１１に示すように例えば、故障数０のとき（通常時）の反力を１００％とし、故障数が１，２，３と増加するのに伴って低下させる。ステアリング反力の制御は、パワーステアリング機構のアシスト力を制御することで実現できる。

この構成により、自動車の出力等が制限されて低速走行を継続する場合においても、ステアリングを従来よりも軽い力で回せるようになるので、自動車の取りまわしが容易になるとともに、運転者の疲労が軽減される。

また、ＥＭＢユニットの故障数に応じて使用可能な自動車の出力や車速が制限されると、例えばＥＭＢユニットの故障数が３の場合などは、アクセルを通常と同じ間隔で操作すると頻繁に機能制限が動作してしまうことになる。機能制限が動作すると自動車の駆動力が強制的にカットされるので、機能制限の動作と解除が繰り返されて自動車の駆動力が振動的に変化し、前後にガクガクと揺れるような乗り心地となる。

このような状況を回避するためには機能制限が動作しない範囲でアクセルペダルを操作する必要があるが、このような極めて狭い操作幅でのペダル操作は運転者の負担を増大させる。そこで、ＥＭＢユニットが故障したときはアクセルペダル反力を増大させ、ペダルを重く設定することで、運転者がペダルを深く踏み込み難いようにする。

アクセルペダル反力補助指令部３０１は、ＥＭＢユニットの故障数に応じてアクセルペダル反力の増大値を決定し、アクセルペダル反力コントロールユニット３３に出力する。アクセルペダル反力とはペダルを踏み込んだときに運転者の足を押し返す力であり、運転者にはペダルの重さとして認識される。アクセルペダル反力コントロールユニット３３は入力された反力増大値に基づいてアクセルペダルに設けられた反力制御機構(図示しない)を制御する。アクセルペダル反力増大値は、図１１に示すように例えば、故障数０のとき（通常時）の反力を１００％とし、故障数が１，２，３と増加するのに伴って増大させる。

ＥＭＢユニットが故障すると自動車全体の制動力が低下する。よって運転者は通常時よりも頻繁に、ブレーキペダルを操作する必要がある。特に、下り坂などでは通常時に比べて長い時間、連続してブレーキペダルを踏み続ける必要がある場合がある。そこで、EMBユニットの故障時にブレーキペダル反力を制限し、ペダルを軽くして運転者の疲労軽減を図る。

ここでブレーキペダル反力補助指令部３００は、ＥＭＢユニットの故障数に応じてブレーキペダル反力の制限値を決定し、ブレーキペダル反力コントロールユニット３４に出力する。ブレーキペダル反力コントロールユニット３４は入力された反力制限値に基づいてブレーキペダルに設けられた反力制御機構（図示しない）を制御する。アクセルペダルとは逆に、ブレーキアクセルペダル反力増大値は、図１１に示すように例えば、故障数０のとき（通常時）の反力を１００％とし、故障数が１，２，３と増加するのに伴って減少させる。

図１２はブレーキコントロールユニット１の制御フローである。ステップ５０で各EMBユニット（Ｂ１〜Ｂ４）の故障（ＯＫ／ＮＧ）を判定し、故障数及び故障箇所（故障モード）を判別する。ステップ５１で故障数が零か否かを判別し、故障数が零の時は処理を終了する。故障数が非零の時はステップ５２に進む。ステップ５２では、判別された故障モードに基づいて各種の制限指令値および補助指令値を決定する。図１２では、出力，車速，シフトレンジ，変速比，ステアリング反力，ブレーキペダル反力，アクセルペダル反力の全てについて制限指令値及び補助指令値を決定するように記載されているが、これらの全てについて、制限指令値または補助指令値を決定する必要は無い。先述の実施例にも示すように、目的に応じて制限指令値または補助指令値によって機能を制限または補助する対象を適宜選択することができる。

ステップ５３では決定した制限指令値を他のコントロールユニット（動力源コントロールユニット３０，駆動力伝達機構コントロールユニット３１等）に出力する。出力された制限指令値により、他のコントロールユニットは機能を制限する。この制限指令値による自動車の機能の制限は自動車を安全に停止する上で特に重要であるため、自動車が走行中であっても制限を行う。このとき運転者にブレーキの故障を通知する為、警報を出力する。警報の手段としては音声やインジケータなど周知の方法が考えられるが、自動車のどの機能が、どの程度制限されたかを運転者が認識できる方法が望ましい。

なお、ＥＭＢユニットの故障が検出されたときに、制限対象（出力，速度，シフトレンジ，変速比）の値が、制限指令値適用後に禁止される値である場合には、当該制限対象の値が制限指令値未満となるように制御してもよいが、交差点や高速道路の加速車線などのように、車両の加速不能や急減速がかえって危険な状況を引き起こす場合もある。そこで、ＥＭＢユニットの故障が検出されたときの制限対象の値が制限指令値適用後に禁止される値である場合には、制限指令値の適用をせず、制限対象の値が当該制限指令値未満の値に低下したときに制限指令値を適用する構成としても良い。この場合においても、運転者への警報はＥＭＢユニットの故障を検出した時点で行うことが望ましい。

ステップ５４では自動車が停車中か否かを判断する。停止中であればステップ５５に進み、各種補助指令値を出力する。自動車が停車中で無ければ、運転操作中にステアリングやアクセルペダル等の反力特性を変化させることは危険なので、そのまま処理を終了する。

このフローを所定周期で繰り返し実行することにより、ＥＭＢユニットの故障後、最初に停車したときに補助指令値が出力され、ステアリングやペダルの反力特性が変化する。

本発明の電動ブレーキシステムを搭載した自動車の一実施例を示す図。 本発明のシステム構成の一実施例を示す図。 本発明のシステム構成の一実施例を示す図。 本発明のブレーキコントロールユニットの詳細な実施例を示す図。 本発明の一実施例を示す図。 本発明の一実施例を示す図。 本発明の一実施例を示す図。 本発明の一実施例を示す図。 本発明の一実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の他の実施例を示す図。 本発明の制御フローの一実施例を示す図。

符号の説明

１…ブレーキコントロールユニット、２…ブレーキペダル、３…ブレーキストロークセンサ、４…パーキングブレーキスイッチ、５…キースイッチ、６…車速センサ、７…ヨーレートセンサ、８…操舵角センサ、９…前後加速度センサ、１０…横加速度センサ、１１…ブレーキ制御部、１２…故障判断部、１３…機能制限部、１４…補助指令部、１５…通信部、２１…パーキング機構部、２２…電動ブレーキアクチュエータ（ＥＭＢアクチュエータ）、２３…被制動部材、２４…電源、２６ａ，２６ｂ…電源線、２７，２８，２９…信号線、３０…動力源コントロールユニット、３１…駆動力伝達機構コントロールユニット、３２…操舵機構コントロールユニット、３３…アクセルペダル反力コントロールユニット、３４…ブレーキペダル反力コントロールユニット、３５…外部センサ、９８…通信ライン、９９…自動車、１００…出力制限指令部、１０１…シフトレンジ制限指令部、
２００…車速制限指令部、２０１…変速比制限指令部、３００…ブレーキペダル反力補助指令部、３０１…アクセルペダル反力補助指令部、３０２…ステアリング反力補助指令部、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４…車輪、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…電動ブレーキユニット
（ＥＭＢユニット）。

Claims (15)

1. 車輪ごとに制動力を発生させる制動力発生部と、
   前記制動力発生部を制御する制御部と、
   前記制動力発生部の故障を検知して前記制御部に通知する故障検出部と、
   自動車の駆動力を制御する駆動力制御部とを有し、
   前記制動力発生部の故障を検知したときは、自動車の駆動力を制限することを特徴とする、自動車の制動制御装置。
2. 請求項１において、
   前記制動力発生部の故障を検知したときは、当該制動力発生部の制動力を解除するとともに、故障した前記制動力発生部の位置または数に基づいて自動車の駆動力を制限することを特徴とする、自動車の制動制御装置。
3. 請求項１において、
   前記制動力発生部の故障を検知したときは、当該制動力発生部の制動力を解除するとともに、故障した前記制動力発生部と対角の位置にある車輪の制動力を、所定の値以下に制限することを特徴とする、自動車の制動制御装置。
4. 請求項１において、
   運転者のブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出部と、
   運転者のブレーキ操作に対して車輪ごとに発生させる制動力を記憶する記憶部とを有し、
   前記制動力発生部の故障を検知したときは、当該制動力発生部の制動力を解除するとともに、故障した前記制動力発生部と対角の位置にある車輪の制動力を、前記記憶部に記憶された制動力より低下させることを特徴とする、自動車の制動制御装置。
5. 請求項４において、
   前記制動力発生部の故障を検知したときは、当該制動力発生部の制動力を解除するとともに、故障した前記制動力発生部と対角の位置にある車輪の制動力を、前記記憶部に記憶された制動力より低下させ、さらに上記２輪を除く車輪の制動力を、前記記憶部に記憶された制動力よりも強くすることを特徴とする、自動車の制動制御装置。
6. 請求項４において、
   運転者のブレーキ操作が所定の閾値を超えるまでは、
   運転者のブレーキ操作と車輪ごとに発生させる制動力との関係が、
   前記記憶部に記憶した関係と一致するように、残りの２輪の制動力を制御することを特徴とする、自動車の制動制御装置。
7. 請求項１において、
   前輪の制動力発生部が故障した場合は、後輪の制動力発生部が故障した場合よりも駆動力をより低く制限することを特徴とする、自動車の制動制御装置。
8. 自動車の各車輪に設けられ、制動部材を自動車の各車輪と一体に回転する被制動部材に押し付ける電動アクチュエータと、
   前記電動アクチュエータに制御信号を出力するブレーキコントロールユニット、
   を備え、
   前記電動アクチュエータのいずれかが発生する制動力が制御不能であることを検知したとき、当該電動アクチュエータの発生する制動力を低下させ、かつ、当該電動アクチュエータと対角の位置にある電動アクチュエータの制動力を低下させることを特徴とする自動車の制動制御装置。
9. 請求項８において、
   前記電動アクチュエータの故障を検知したときは、当該電動アクチュエータの制動力を解除するとともに、故障した前記電動アクチュエータの位置または数に基づいて自動車の駆動力を制限することを特徴とする、自動車の制動制御装置。
10. 請求項８において、
    前記電動アクチュエータの故障を検知したときは、当該電動アクチュエータの制動力を解除するとともに、故障した前記電動アクチュエータと対角の位置にある車輪の制動力を、所定の値以下に制限することを特徴とする、自動車の制動制御装置。
11. 請求項８において、
    運転者のブレーキ操作を検出するブレーキ操作検出部と、
    運転者のブレーキ操作に対して車輪ごとに発生させる制動力を記憶する記憶部とを有し、
    前記電動アクチュエータの故障を検知したときは、当該電動アクチュエータの制動力を解除するとともに、故障した前記電動アクチュエータと対角の位置にある車輪の制動力を、前記記憶部に記憶された制動力より低下させることを特徴とする、自動車の制動制御装置。
12. 請求項１１において、
    前記電動アクチュエータの故障を検知したときは、当該電動アクチュエータの制動力を解除するとともに、故障した前記電動アクチュエータと対角の位置にある車輪の制動力を、前記記憶部に記憶された制動力より低下させ、さらに上記２輪を除く車輪の制動力を、前記記憶部に記憶された制動力よりも強くすることを特徴とする、自動車の制動制御装置。
13. 請求項１１において、
    運転者のブレーキ操作が所定の閾値を超えるまでは、
    運転者のブレーキ操作と車輪ごとに発生させる制動力との関係が、
    前記記憶部に記憶した関係と一致するように、残りの２輪の制動力を制御することを特徴とする、自動車の制動制御装置。
14. 請求項８において、
    前輪の電動アクチュエータが故障した場合は、後輪の電動アクチュエータが故障した場合よりも駆動力をより低く制限することを特徴とする、自動車の制動制御装置。
15. 自動車の各車輪に設けられ、制動部材を自動車の各車輪と一体に回転する被制動部材に押し付ける液圧アクチュエータと、
    ポンプと、
    当該ポンプが出力する液圧を、前記各車輪の前記液圧アクチュエータに分配する液圧配管と、
    前記液圧配管に供給する液圧を制御する圧力制御部と、
    前記ポンプおよび前記圧力制御部に制御信号を出力するブレーキコントロールユニット、を備え、
    前記液圧アクチュエータのいずれかが発生する制動力が制御不能であることを検知したとき、当該液圧アクチュエータの発生する制動力を低下させ、かつ、当該電動アクチュエータと対角の位置にある液圧アクチュエータの制動力を低下させることを特徴とする自動車の制動制御装置。

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