JP2006298185A - 車両用ブレーキ制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 各車輪の制動力配分が適切なものとなるようにすることで、低μ路面等において特定車輪が簡単にロック傾向に陥ってしまうことを防止する。
【解決手段】 必要制動トルクが駆動輪駆動トルク未満であるか否かにより、駆動輪となる後輪RL、RRのみに制動力を発生させるか、それとも後輪RL、RRに加えて従動輪となる前輪FL、FRにも制動力を発生させるかを変更する。これにより、平坦路や登坂路のみならず、車両に対して重力に基づく推進力が発生する降坂路についても、クリープ速度が目標速度となるように保ち、かつ、最適な前後制動力配分を達成することが可能となる。そして、このように最適な前後制動力配分を達成することが可能になることで、低μ路面等において従動輪側が簡単にロック傾向に陥ってしまうことを防止できる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、クリープ走行を行う車両に適用される車両用ブレーキ制御装置に関するものである。
従来、特許文献1において、クリープ走行時にクリープ状態に応じた目標車速を設定すると共に、その目標車速を様々な条件、例えば車両の走行状態、路面状態および運転操作に応じて変更することで、快適なクリープ走行が実現できるようにする車両用ブレーキ制御装置が提案されている。
特開2004−90679号公報
上述した特許文献1に示される車両用ブレーキ制御装置において、クリープ速度を目標車速とするためには、各車輪に対して制動力を発生させる必要がある。
しかしながら、単に各車輪に対して制動力を発生させただけでは、例えば車両の走行路面が低μ路面(路面摩擦係数μが低くなっている路面)である場合に従動輪側が簡単にロック傾向に陥ってしまうという問題がある。
すなわち、各車輪に対して制動力を発生させる場合、各車輪に対して同じホイールシリンダ圧を付与することによって制動力を発生させるものと考えられるが、このような場合、クリープトルクが発生させられるのが駆動輪のみであるため、駆動輪と従動輪とで制動力配分が異なったものとなる。このため、クリープトルクが発生しない従動輪の方が駆動輪と比べて極端に制動力配分が高くなり、制動力の前後バランスがアンバランスになる。このため、上記のような問題が発生するのである。
このような問題は、特に、エンジン始動直後やエアコン駆動時のようなアイドルUP時に顕著になる。
本発明は上記点に鑑みて、各車輪の制動力配分が適切なものとなるようにすることで、低μ路面等において特定車輪が簡単にロック傾向に陥ってしまうことを防止できる車両用ブレーキ制御装置を提供することを第1の目的とする。
また、クリープ速度が目標速度に保たれるようにすることが可能な車両用ブレーキ制御装置を提供することを第2の目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1ないし5に記載の発明では、車両用ブレーキ制御装置の制御手段(70)に、車両の車体速度を検出する車速検出手段(100)と、車体速度の目標速度を設定する目標速度設定手段(110)と、車体速度検出手段で検出された車体速度が目標速度設定手段で設定された目標速度となるようにするために、制動力発生手段に発生させる制動トルクとして必要とされる必要制動トルクを求める必要制動トルク算出手段(120)と、各車輪輪のうちの駆動輪(RL、RR)に伝達されるエンジントルクを検出するエンジントルク検出手段(140)と、エンジントルク検出手段で検出されたエンジントルクを駆動輪に加えられる駆動輪駆動トルクに変換する駆動輪駆動トルク変換手段(150)と、駆動輪駆動トルク変換手段で求められた駆動輪駆動トルクの大きさに応じて、必要制動トルクの各車輪への配分を設定する各輪制動トルク配分設定手段(150〜210)とを備え、各輪制動トルク配分設定手段で設定された各車輪への必要制動トルクの配分を実現すべく、ブレーキ制御用アクチュエータに対して制御信号を出力させることを特徴としている。
このように、必要制動トルクが駆動輪駆動トルク未満であるか否かに基づいて必要制動トルクの各車輪への配分を設定するようにしている。このため、平坦路や登坂路のみならず、車両に対して重力に基づく推進力が発生する降坂路についても、クリープ速度が目標速度となるように保ち、かつ、最適な各輪制動力配分を達成することが可能となる。そして、このように最適な各輪制動力配分を達成することが可能になることで、例えば低μ路面等において従動輪側が簡単にロック傾向に陥ってしまうことを防止できる。
例えば、請求項4に示されるように、各輪制動トルク配分設定手段に、必要制動トルクが駆動輪駆動トルク未満であるか否かを判定する比較手段(150)を備え、比較手段によって必要制動トルクが駆動輪駆動トルク未満であると判定された場合には、必要制動トルクが各車輪のうちの駆動輪のみに配分されるようにする。そして、比較手段によって必要制動トルクが駆動輪駆動トルク以上であると判定された場合には、必要制動トルクのうちの駆動輪駆動トルク分が駆動輪に配分すると共に必要制動トルクから駆動輪駆動トルク分を減じた分が駆動輪に加えて従動輪(FL、FR)に対しても分配されるようにする。
請求項5に記載の発明は、ブレーキ制御用アクチュエータが、ブレーキ操作部材の対応したブレーキ液圧を発生させるブレーキ液圧発生源(12、13)のブレーキ液圧をホイールシリンダに対して伝える油圧回路(A〜H)を備えるブレーキ液圧制御用アクチュエータである場合を想定したものである。
この場合、油圧回路は、例えば、駆動輪側のホイールシリンダに対するブレーキ液圧を制御する第1配管系統(50a)と従動輪側のホイールシリンダに対するブレーキ液圧を制御する第2配管系統(50b)とを有すると共に、第1配管系統においてブレーキ液圧発生源と駆動輪側のホイールシリンダとのブレーキ液圧に差圧を発生させる電磁弁で構成された第1差圧制御弁(16)と第2配管系統においてブレーキ液圧発生源と従動輪側のホイールシリンダとのブレーキ液圧に差圧を発生させる電磁弁で構成された第2差圧制御弁(36)とを備え、第1、第2差圧制御弁の電流値を大きくするに従って発生させる差圧を大きくできるように構成される。
このため、電子制御手段は、制御信号として、第1差圧制御弁に対して第2差圧制御弁よりも大きな電流値の電流を流すことで、駆動輪に対して従動輪よりも大きな制動トルクを発生させることが可能となる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の車両用ブレーキ制御装置1のブロック構成を示したものである。本実施形態で示す車両用ブレーキ制御装置1は、前輪駆動車両や後輪駆動車両さらには4輪駆動車両のいずれにも適用可能であるが、ここでは後輪駆動車両に適用した場合を例に挙げて説明する。以下、図1を参照して、本実施形態の車両用ブレーキ制御装置1について説明する。
図1に示されるように、車両用ブレーキ制御装置1には、ブレーキペダル11と、倍力装置12と、M/C13と、制動力発生手段に相当するW/C14、15、34、35と、ブレーキ液圧制御用アクチュエータ50と、ブレーキECU70とが備えられている。図2は、これら各部の詳細構造を示した図である。
図2に示されるように、車両に制動力を加える際にドライバによって踏み込まれるブレーキ操作部材としてのブレーキペダル11は、ブレーキ液圧発生源となる倍力装置12およびM/C13に接続されており、ドライバがブレーキペダル11を踏み込むと、倍力装置12にて踏力が倍力され、M/C13に配設されたマスタピストン13a、13bを押圧する。これにより、これらマスタピストン13a、13bによって区画されるプライマリ室13cとセカンダリ室13dとに同圧のM/C圧が発生させられるようになっている。
M/C13には、プライマリ室13cおよびセカンダリ室13dそれぞれと連通する通路を有するマスタリザーバ13eが備えられている。マスタリザーバ13eは、その通路を通じてM/C13内にブレーキ液を供給したり、M/C13内の余剰のブレーキ液を貯留したりする。なお、各通路は、プライマリ室13cおよびセカンダリ室13dから延びる各主管路の管路直径よりも非常に小さい直径に形成されるため、M/C13のプライマリ室13cおよびセカンダリ室13d側からマスタリザーバ13eへのブレーキ液の流入の際にはオリフィス効果を発揮するようになっている。
M/C13に発生させられるM/C圧は、ブレーキ液圧制御用アクチュエータ50を通じて各W/C14、15、34、35に伝えられるようになっている。
ブレーキ液圧制御用アクチュエータ50は、第1配管系統50aと第2配管系統50bとを有して構成されている。第1配管系統50aは、駆動輪となる左後輪RLと右後輪RRに加えられるブレーキ液圧を制御するもので、第2配管系統50bは、従動輪となる左前輪FLと右前輪FRに加えられるブレーキ液圧を制御するものであり、これら第1、第2配管系統50a、50bの2配管系により前後配管が構成されている。
以下、第1、第2配管系統50a、50bについて説明するが、第1配管系統50aと第2配管系統50bとは、略同様の構成であるため、ここでは第1配管系統50aについて説明し、第2配管系統50bについては、第1配管系統50aを参照して説明を省略する。
第1配管系統50aには、上述したM/C圧を左後輪RLに備えられたW/C14及び右後輪RRに備えられたW/C15に伝達する主管路となる管路Aが備えられている。この管路Aを通じて、各W/C14、15それぞれにW/C圧を発生させられるようになっている。
また、管路Aには、連通・差圧状態の2位置を制御できる電磁弁で構成された第1差圧制御弁16が備えられている。この第1差圧制御弁16は、通常ブレーキ状態では弁位置は連通状態とされており、ソレノイドコイルに電力供給が成されると弁位置が差圧状態になる。また、第1差圧制御弁16で形成される差圧値は、ソレノイドコイルに流す電流の電流値に応じたものとなり、電流値が大きいほど大きな差圧値となる関係となっている。
この第1差圧制御弁16における差圧状態の弁位置では、W/C14、15側のブレーキ液圧がM/C圧よりも所定以上高くなった際にのみ、W/C14、15側からM/C13側へのみブレーキ液の流動が許可される。このため、常時W/C14、15側がM/C13側よりも所定圧力以上高くならないように維持され、それぞれの管路の保護が成されている。
そして、管路Aは、この第1差圧制御弁16よりもW/C14、15側の下流において、2つの管路A1、A2に分岐する。2つの管路A1、A2の一方にはW/C14へのブレーキ液圧の増圧を制御する第1増圧制御弁17が備えられ、他方にはW/C15へのブレーキ液圧の増圧を制御する第2増圧制御弁18が備えられている。
第1、第2増圧制御弁17、18は、連通・遮断状態を制御できる2位置弁として電磁弁により構成されている。そして、これら第1、第2増圧制御弁17、18が連通状態に制御されているときには、M/C圧あるいは後述するポンプ19からのブレーキ液の吐出によるブレーキ液圧をW/C14、15に加えることができるようになっている。
なお、ドライバが行うブレーキペダル11の操作による通常のブレーキ時においては、第1差圧制御弁16及び第1、第2増圧制御弁17、18は、常時連通状態に制御されている。
また、第1差圧制御弁16及び第1、第2増圧制御弁17、18には、それぞれ安全弁16a、17a、18aが並列に設けられている。第1差圧制御弁16の安全弁16aは、第1差圧制御弁16の弁位置が差圧状態である際にドライバによりブレーキペダル11が踏み込まれた場合に、M/C圧をW/C14、15に伝達可能とするために設けられている。また、各増圧制御弁17、18の安全弁17a、18aは、特にABS制御時において各増圧制御弁17、18が遮断状態に制御されている際に、ドライバによりブレーキペダル11が戻された場合において、この戻し操作に対応して左後輪RLおよび右後輪RRのW/C圧を減圧可能とするために設けられている。
管路Aにおける第1、第2増圧制御弁17、18及び各W/C14、15の間と調圧リザーバ20とを結ぶ減圧管路としての管路Bには、連通・遮断状態を制御できる2位置弁として、電磁弁からなる第1減圧制御弁21と第2減圧制御弁22とがそれぞれ配設されている。そして、これら第1、第2減圧制御弁21、22は、通常ブレーキ時には、常時遮断状態とされている。
調圧リザーバ20と主管路である管路Aとの間を結ぶように還流管路となる管路Cが配設されている。この管路Cには調圧リザーバ20からM/C13側あるいはW/C14、15側に向けてブレーキ液を吸入吐出するように、モータ60によって駆動される自吸式のポンプ19が設けられている。
なお、ポンプ19の吐出口側には、ポンプ19に対して高圧なブレーキ液が加えられないように、安全弁19aが備えられている。また、ポンプ19が吐出したブレーキ液の脈動を緩和するために管路Cのうちポンプ19の吐出側には固定容量ダンパ23が配設されている。
そして、調圧リザーバ20とM/C3とを接続するように補助管路となる管路Dが設けられている。この管路Dを通じ、ポンプ19にてM/C13からブレーキ液を吸入し、管路Aに吐出することで、TCS制御時やABS制御時などにおいて、W/C14、15側にブレーキ液を供給し、対象となる車輪のW/C圧を増加できるようになっている。
調圧リザーバ20は、管路Dに接続されてM/C3側からのブレーキ液を受け入れるリザーバ孔20aと、管路B及び管路Cに接続されW/C14、15から逃がされるブレーキ液を受け入れると共にポンプ19の吸入側にブレーキ液を供給するリザーバ孔20bとが備えられ、これらがリザーバ室20cと連通している。リザーバ孔20aより内側には、ボール弁20dが配設されている。このボール弁20dには、ボール弁20dを上下に移動させるための所定ストロークを有するロッド20fがボール弁20dと別体で設けられている。
また、リザーバ室20c内には、ロッド20fと連動するピストン20gと、このピストン20gをボール弁20d側に押圧してリザーバ室20c内のブレーキ液を押し出そうとする力を発生するスプリング20hが備えられている。
このように構成された調圧リザーバ20は、所定量のブレーキ液が貯留されると、ボール弁20dが弁座20eに着座して調圧リザーバ20内にブレーキ液が流入しないようになっている。このため、ポンプ19の吸入能力より多くのブレーキ液がリザーバ室20c内に流動することがなく、ポンプ19の吸入側に高圧が印加されないようになっている。
一方、上述したように、第2配管系統50bは、第1配管系統50aにおける構成と略同様となっている。つまり、第1差圧制御弁16は、第2差圧制御弁36に対応する。第1、第2増圧制御弁17、18は、それぞれ第3、第4増圧制御弁37、38に対応し、第1、第2減圧制御弁21、22は、それぞれ第3、第4減圧制御弁41、42に対応する。調圧リザーバ20は、調圧リザーバ40に対応する。ポンプ19は、ポンプ39に対応する。ダンパ23は、ダンパ43に対応する。また、管路A、管路B、管路C、管路Dは、それぞれ管路E、管路F、管路G、管路Hに対応する。以上のように車両用ブレーキ制御装置1における液圧配管構造が構成されている。
また、ブレーキECU70は、電子制御手段に相当するもので、CPU、ROM、RAM、I/Oなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ROMなどに記憶されたプログラムに従って各種演算などの処理を実行する。
このブレーキECU70からの電気信号に基づいて、上記のように構成されたブレーキ液圧制御用アクチュエータ50における各制御弁16〜18、21、22、36〜38、41、42及びポンプ19、39を駆動するためのモータ60への電圧印加制御が実行されるようになっている。これにより、各W/C14、15、34、35に発生させられるW/C圧の制御が行われるようになっている。
例えば、ABS制御時などにおいて、ブレーキ液圧制御用アクチュエータ50では、ブレーキECU70からモータ60および電磁弁駆動用のソレノイドに対して制御電圧が印加されると、その印加電圧に応じてブレーキ液圧制御用アクチュエータ50内の各制御弁16〜18、21、22、36〜38、41、42が駆動され、ブレーキ配管の経路が設定される。そして、設定されたブレーキ配管の経路に応じたブレーキ液圧がW/C14、15、34、35に発生させられ、各車輪に発生させられる制動力を制御できるようになっている。
また、このブレーキ液圧制御用アクチュエータ50は、ドライバがブレーキペダル11を操作していない非制動時に、第1、第2差圧制御弁16、36を差圧状態にした状態でモータ60に電圧を加え、M/C13内のブレーキ液をポンプ19、39で吸入吐出させることで、各W/C14、15、34、35を自動加圧できるようになっている。このとき、駆動輪となる左後輪RLおよび右後輪RRと対応する第1、第2増圧制御弁17、18に関しては通電を行わずに連通状態としておき、従動輪となる左前輪FLおよび右前輪FRと対応する第3、第4増圧制御弁37、38に関しては通電を行って遮断状態とすれば、駆動輪に対してのみ制動力を発生させることが可能となる。また、第1、第2差圧制御弁16、36への通電量を調整し、これらが発生させる差圧量が異なる値となるようにすることで、前輪FL、FRと後輪RL、RRとの制動力配分を適宜調整することもできる。
また、車両用ブレーキ制御装置1には、車輪速度センサ71〜74も備えられている。車輪速度センサ71〜74は、各車輪FL、FR、RL、RRに対応して配設され、各車輪FL、FR、RL、RRの回転速度、すなわち車輪速度に比例するパルス数のパルス信号をブレーキECU70に向けて出力するようになっている。このため、ブレーキECU70では、各車輪速度センサ71〜74からの検出信号に基づいて、各車輪FL、FR、RL、RRの車輪速度や車速(推定車体速度)を求め、これらに基づいてABS制御等を実行するようになっている。なお、ブレーキECU70による車速演算手法に関しては、周知の事項であるため、ここでは説明を省略する。
さらに、車両用ブレーキ制御装置1では、例えば車内LANを通じて、ブレーキECU70でエンジンECU80から各種情報を受け取れるようになっている。
エンジンECU80は、CPU、ROM、RAM、I/Oなどを備えた周知のマイクロコンピュータによって構成され、ROMなどに記憶されたプログラムにしたがってエンジン制御を実行するようになっている。
例えば、このエンジンECU80は、車両に備えられるエンジンのスロットル制御装置や燃料噴射装置などの制御を行うものであり、ドライバの駆動要求に応じたアクセル操作部材としてのアクセルペダル81での操作量をペダルセンサ82で検出し、その操作量に応じたエンジン出力(エンジントルク)となるように、スロットル制御装置や燃料噴射装置などに向けて制御信号を出力するようになっている。
また、エンジンECU80は、ギア位置がドライブレンジもしくは1速や2速レンジである場合において、ドライバによるアクセルペダル操作がなされていないとき、もしくは所定のクリープ速度以上の速度が得られる位までアクセルペダル操作が為されていないときに、クリープトルク相当のエンジン出力を発生させることで車両がクリープ速度で進むようにエンジン出力を制御するようになっている。
ここで、クリープトルクとは、車両がクリープ速度で進むようにするためにエンジンからトランスミッションおよびデファレンシャルを介して駆動軸に加えられる力のことをいい、例えば、エンジン出力(エンジントルク)をミッションギア比およびデファレンシャルギア比と乗算した値に相当するもので、エンジンECU80によって求められる。具体的には、エンジンECU80にて、クリープトルクを発生させるために必要なエンジン出力が求められ、スロットル制御装置や燃料噴射装置などを制御することで、所望のクリープトルクが得られるようになっている。
このクリープトルクは、エンジン負荷に応じて可変とされており、エンジン始動直後やエアコン駆動時のようなアイドルUP時には、エンジン回転数が安定している通常アイドル時と比べて大きな値に設定されるようになっている。このクリープトルクの具体的な求め方に関しては、従来より一般的に行われているものであるため、ここでは説明しないが、エンジンECU80では、このクリープトルクを発生させるべく制御信号を出力し、スロットル制御装置や燃料噴射装置などを駆動するようになっている。
このように、エンジンECU80では、エンジン制御に関する各種情報が扱われており、ブレーキECU70に対してエンジンECU80からクリープトルクに関する情報(もしくはクリープトルク相当のエンジン出力に関する情報)およびアクセルペダル81の操作量に関する情報を含む各種情報が伝えられるようになっている。
以上のようにして、本実施形態の車両用ブレーキ制御装置1が構成されている。続いて、この車両用ブレーキ制御装置1による作動について説明する。
まず、本実施形態の車両用ブレーキ制御装置1の作動説明に先立ち、そのような作動を行う理由について説明する。
図3は、横軸を前輪制動力とし、縦軸を後輪制動力として、理想制動力配分線図と実制動力配分線図との関係を記載した図である。なお、理想制動力配分線図は、前後輪の制動力配分として理想的な形態を表したものであり、実制動力配分線図は、純粋に車両用ブレーキ制御装置1によって発生させることができる制動力を表したものである。
実制動力配分は、前輪FL、FRと後輪RL、RRそれぞれに対して備えられたブレーキ機構のブレーキ効力に応じた配分となり、一般的に、後輪RL、RRが前輪FL、FRよりも先にロック傾向になると車両安定性が著しく損なわれることから、それを避けるために、前輪FL、FR側の方が後輪RL、RR側よりも高くされている。
このため、通常のブレーキのように各車輪のW/C14、15、34、35に対して同じW/C圧が発生させられたとすると、実制動力配分線図の左下から右上に向かって制動力配分が移動することになる。なお、高い減速度の領域では、理想制動力配分線を後輪側に越えることになるが、その場合には、通常EBDと呼ばれる後輪の制動力を抑制する制御によって後輪RL、RRがロック傾向に至るのを防止するようになっている。
ところで、この実制動力配分は、実際に前輪FL、FRと後輪RL、RRそれぞれに発生させられる制動力であるため、駆動輪(本実施形態の場合は後輪RL、RR)に駆動力が発生させられている場合には、その駆動力に応じて変化することになる。すなわち、駆動輪に関しては、ブレーキ効力に応じた制動力から駆動力分を除いた分が実制動力となる。
このため、駆動輪に対して駆動力、例えばクリープトルクが加えられているときには、そのクリープトルク分だけ、実制動力配分が駆動輪側の軸のマイナス方向に平行移動することになる。例えば、本実施形態のような後輪駆動車両であれば、図3に示されるように、駆動輪となる後輪RL、RRに対してクリープトルクが加えられると、そのクリープトルク分だけ、実制動力配分が縦軸のマイナス方向に平行移動することになる。そして、その移動量はクリープトルク分を駆動力に換算した値、つまり制動力の低下量分の値となる。
ここで、上述したように、クリープトルクは、エンジン負荷に応じて可変とされており、エンジン始動直後やエアコン駆動時のようなアイドルUP時には、エンジン回転数が安定している通常アイドル時と比べて大きな値に設定されるようになっている。
このため、エンジンが十分に温まり、かつ、エアコン等のエンジン負荷を与えるような装置が駆動されていないようなアイドルUP要求が出されていないときのクリープトルク分を駆動力に換算した値がX、アイドルUP要求が出されているときのクリープトルク分を駆動力に換算した値をYとすれば、当然Y>Xとなる。ここでいうYは、アイドルUP要求の度合いによって変化するようになっている。
このように、アイドルUP要求が出されていない通常クリープトルク時の値をX、アイドルUP時の値Yとし、それぞれの場合の実制動力配分を示すと、図3中の一点差線および二点差線のようになる。したがって、クリープトルクが大きくなるほど、実制動力配分が変化し、前輪FL、FRの制動力が後輪RL、RRの制動力に対して、相対的に強くなる。このようにして制動力バランスが著しく前輪寄りになると、以下の弊害が懸念される。この弊害について、低μ路と降坂路の二つの例を挙げて説明する。
〔低μ路での弊害について〕
まず、低μ路の場合について説明する。寒冷地では、凍結した低μ路が存在しがちであり、気温も低いため、エンジン始動時のアイドルUP量も大きくなる。このため、クリープトルクがアイドルUP時の値Yのように大きくなる。
したがって、この場合に、クリープ速度を一定に保つために通常のブレーキにより各車輪に対して同じW/C圧を発生させると、実制動力配分は、図3中の二点鎖線で示される直線Sを左下から右上に向かって移動することになる。
一方、路面μにより、車輪がロックする限界が存在し、寒冷地のように凍結した低μ路が存在するような状況下であれば、発生させ得る減速度の限界も比較的小さなものとなる。例えば、図3中における理想制動力配分上でのA点で発生する減速度が限界となるμの路面、つまり理想制動力配分上のA点で定義される制動力を前輪FL、FRおよび後輪RL、RRそれぞれに対して発生させたときに得られる減速度が限界となるμの路面を車両が走行中であると仮定する。このような路面を車両が走行中である場合において、クリープトルクが発生させられていないと想定したときの実際に発生させ得る制動力配分はB点となる。
この場合において、前輪FL、FRがロックするか否かの境界線となるフロントロック線図は、A点から左斜め下方向に伸ばした直線となる。このフロントロック線図が縦軸と平行にならずに斜めになるのは、減速度が高くなるほどフロント荷重となり、前輪FR、FLにかかる荷重が大きくなってロック限界が高くなるためである。なお、A点から左斜め上方向に伸ばした直線は、後輪RL、RRがロックするか否かの境界線となるリアロック線図である。このリアロック線図に関しては、逆に、減速度が高くなるほど後輪FR、RLにかかる荷重が小さくなってロック限界が低くなる。
フロントロック線図から分かるように、実制動力配分線図が図3の下方位置にあるほど前輪FL、FRのロックは低い減速度で発生する。したがって、クリープトルクを無視した場合の前輪FL、FRにロックが発生しない限界の実制動力配分がB点であったとすると、クリープトルクの大きさに合せてその限界がC点→D点となり、徐々に小さくなる。
そして、上述したように実制動配分が直線S上を移動する場合には、D点で前輪FL、FRがロックすることになるが、このときの後輪RL、RRの制動力はマイナスであるので、まだ駆動力が制動力に勝っている状態となり、極端に前後輪での制動力バランスが悪く、所望のクリープ速度に制御できないという状態が発生し得る。
したがって、このような状況を回避するために、クリープトルクの大きさに応じて、駆動輪となる後輪RL、RRに対する制動力を増加することで、クリープトルクによる実制動力配分の変動を低減もしくはキャンセルするのが望ましい。このようにすることで、クリープトルク発生時の実制動力配分が図3中の直線Rもしくは直線Sで示されていたものを例えば直線Qで示したクリープトルクが発生していない場合の実制動力配分へ近づけることが可能となる。これにより、前輪FL、FRのロック限界もD点からB点に移動し、その場合の車両減速度も高くすることが可能となる。
ただし、実際には、クリープ速度を一定に保つために、車両空気抵抗やタイヤと路面との摩擦分を考慮に入れた駆動力が残るように後輪RL、RRの制動力が発生させられることになるため、必ずしも後輪RL、RRに対する制動力の増加分がクリープトルクの値X、Y相当の駆動力と一致する訳ではないが、ほぼ一致することになる。
なお、図中に破線で示したのが等G線図であり、同じ車両減速度を得るために必要とされる制動力配分を示し、この線がA点から順に紙面下方に移動するに従って、得られる車両減速度が低くなることを示している。
〔降坂路での弊害について〕
次に、降坂路について説明する。上述したように、駆動輪となる後輪RL、RRに対してクリープトルクによる実制動力配分の変動を低減もしくはキャンセルすれば、実制動力配分を理想制動力配分に近づけることが可能となる。すなわち、アイドルUP要求がないときには通常のクリープトルクの値Xに相当する駆動力、またアイドルUP要求があるときにはクリープトルクの値Yに相当する駆動力を低減もしくはキャンセルするように後輪RL、RRの駆動力を増加させるだけで良い。
しかしながら、これは平坦路や登坂路の場合のようにクリープトルク分を低減もしくはキャンセルすることで車両が前方に進む力が発生しなくなる場合に言えることであり、降坂路のように重力によって車両が前方に進む力(以下、重力に基づく推進力という)が発生する場合、必ずしも同様のことが言える訳ではない。具体的には、降坂路の場合、重力に基づく推進力が発生することから、クリープトルク分を低減もしくはキャンセルしたとしても、重力に基づく推進力によって車両が加速され、クリープ速度を一定に保つことが出来なくなるのである。
このため、降坂路の場合には、重力に基づく推進力を考慮に入れて、その分を駆動力と見なし、その分の駆動力を低減もしくはキャンセルするように、後輪RL、RRの制動力を増加しなければならなくなる。ところが、単に後輪RL、RRの制動力を増加し続けたのでは、後輪RL、RRがロック傾向に陥ってしまう可能性もある。特に、低μ路のように、後輪RL、RRがロックに至るまでの限界が低い場合にはその可能性が高くなる。このような状況になると、上述したように、車両の安定性を著しく損なうことになり、元々後輪RL、RRが前輪FL、FRよりも先にロック傾向に陥ることを防止するような設定となっていることにも反することになる。
したがって、このような状況を回避するために、クリープトルクおよび重力に基づく推進力を低減もしくはキャンセルするために必要とされる制動力をすべて後輪RL、RRに対して加えた場合に、後輪側において理想制動力配分線を越えてしまうときには、その越える分を前輪FL、FRと後輪RL、RRに分配する。例えば、直線Qで示される実制動力配分に沿って、図中矢印Zのように前輪FL、FRと後輪RL、RRの制動力配分を設定すれば、後輪側において理想制動力配分線を越えてしまうことが無いため、車両の安定性を保ちつつ、クリープ速度を一定にすることが可能となる。
以上のことは、制動時だけでなく非制動時共に成り立ち、非制動時に関しても、上述したクリープトルク分を駆動力に換算した値X、Yがそのままクリープ速度を発生させる駆動力分として置き換えられる。このため、アイドルUP要求がない通常クリープトルク時に対してアイドルUP要求時の方が大きなクリープトルクとなり、クリープ速度も速くなる。
このため、非制動時の場合にも、上記と同様に、クリープトルクの変動を考慮に入れて、駆動輪となる後輪RL、RRに対して制動力を加えることで、クリープトルクによるクリープ速度の変動を低減もしくはキャンセルするのが望ましい。
以上のような考察に基づき、本実施形態の車両用ブレーキ制御装置1では、以下のような作動を行う。図4は、車両用ブレーキ制御装置1におけるブレーキECU70で実行される制動力制御処理のフローチャートである。この図に示される処理は、例えば図示しないイグニッションスイッチがオンされた場合において、所定の演算周期ごとに実行されるものである。
まず、ステップ100では、クリープ中であるか否かが判定される。ブレーキECU70のうち、この処理を実行する部分がクリープ判定手段に相当し、車速検出手段を備えたものとなっている。クリープ中であるか否かは、エンジンECU80からブレーキECU70に伝えられた各種情報と、ブレーキECU70で演算される車速(車体速度)に基づいて判定される。具体的には、エンジンECU80で扱われているアクセルペダル81の操作量に関する情報が用いられ、アクセルペダル81が操作されておらず、かつ、車速が所定値以下である場合に、クリープ中であるものと判定されるようになっている。なお、車速に関しては、ブレーキECU70中で一般的に実行されるABS制御処理などの図示しない別ルーチンで求められているため、そこでの演算結果が用いられる。
このステップで肯定判定された場合にはステップ110に進み、否定判定されて駆動輪に対して制動力を発生させる必要がないとされた場合には、そのまま処理が完了となり、第1差圧制御弁16への通電がオフ、モータリレーもオフとなって、第1差圧制御弁16が連通状態にされると共にモータ60がオフとなる。
ステップ110では、目標速度設定がなされる。ブレーキECU70のうち、この処理を実行する部分が目標車速設定手段に相当する。ここでいう目標速度とは、目標のクリープ速度として設定されるものであり、車種などに応じて決められた値とすることもできるし、車両の走行状態などの各種条件に応じて変更される値とすることもできる。なお、各種条件に応じた目標速度の変更に関しては、上述した特許文献1と同様の手法を採用することが可能である。
次に、ステップ120に進み、目標速度とブレーキECU70で求められた実際の車速(実車速)から必要制動トルクが算出される。ブレーキECU70のうち、この処理を実行する部分が必要制動トルク算出手段に相当する。すなわち、目標速度と実車速とに差がある場合には、その差を縮めるために制動力を付与することになる。このように、目標速度と実車速との差を縮めるような必要制動トルクを求めるようにしているため、平坦路や登坂路だけでなく、降坂路に関しても、クリープ速度が一定となるような必要制動トルクを求めることが可能となる。
このときに必要とされる制動力に相当する制動トルクが必要制動トルクとして求められることになる。ここで求められる制動力は、実車速をどのような形態で目標速度に近づけて行くかという制御形態に応じて変わり、例えばPID制御が行われる場合には、P、I、Dのいずれの制御に重点を置くか等によって決まる。なお、ここで用いられる制御形態としては、従来よりある各種制御のいずれであっても良く、それらについては周知なものであるため詳細については省略する。
また、ステップ130では、エンジントルク(クリープトルク)入力が行われる。ブレーキECU70のうち、この処理を実行する部分がエンジントルク検出手段に相当する。例えば、エンジンECU80で取り扱われているエンジントルク(エンジン出力)に関する情報がそのまま用いられる。そして、ステップ140で、ステップ130で求められたエンジントルクが駆動輪駆動トルクに換算される。具体的には、エンジントルクにミッションギア比およびデファレンシャルギア比を掛け合わせることで駆動輪駆動トルク、すなわちクリープトルクを求めることができる。
なお、ここではエンジントルクからクリープトルクを求めるようにしているが、エンジンECU80でクリープトルクそのものの情報が扱われている場合には、それをそのまま駆動輪駆動トルクとして用いることもできる。ブレーキECU70のうち、このように駆動輪駆動トルクを求める処理を実行する部分が駆動輪駆動トルク変換手段に相当する。
このようにして、必要制動トルクと駆動輪駆動トルクが求められると、ステップ150に進み、必要制動トルクが駆動輪駆動トルク未満であるか否かが求められる。そして、このステップで肯定判定されると、ステップ160に進んで駆動輪に対して制動力を発生させるための処理が実行される。なお、平坦路や登坂路の場合には、ほとんどこのステップで肯定判定されることになる。
まず、ステップ160において必要制動トルクが駆動輪となる後輪RL、RRのW/C圧に換算される。これは、クリープトルク分に相当する制動力を発生させるために必要なW/C圧に相当し、クリープ速度を一定に保つためにどの程度のブレーキ液圧を駆動輪に対応するW/C14、15に発生させれば良いかを求めるものである。これにより、具体的にW/C14、15に発生させるべきW/C圧が求められる。
さらに、ステップ170において、駆動輪に対応するW/C14、15に対してステップ160で求められたW/C圧を発生させるための出力がなされる。具体的には、まず、W/C圧が制御電流に換算される。これは、駆動輪となる後輪RL、RRに対して上記W/C圧を発生させるために、第1、第2差圧制御弁16、36に対してどれだけの電流を流せば良いかを求めるものである。すなわち、非制動時であれば、第1差圧制御弁16に対してのみ通電を行って差圧状態を発生させ、その差圧値が上記W/C圧相当となるようにすることで後輪RL、RRに対して上記W/C圧を発生させることになるため、第1差圧制御弁16に対して流す電流値が求められる。また、制動中であれば、前輪FL、FRに対しても制動力を発生させることになるが、後輪RL、RRに対しては上記W/C圧分だけ前輪FL、FRに加えられるブレーキ液圧よりも高くする必要があるため、第1差圧制御弁16の電流値が第2差圧制御弁36の電流値よりも大きな値となるように、つまり第1差圧制御弁16にて第2差圧制御弁36よりも大きな差圧が発生させられるような電流値が求められる。
なお、制動中における第1、第2差圧制御弁16、36の電流値に関しては、ABS制御時などではない通常のブレーキ時であれば、第1、第2差圧制御弁16、36への通電は行われないため、基本的に第1差圧制御弁16の制御液圧相当の電流値が制御電流として求められることになる。この場合、ブレーキペダル踏み込みによって発生させられたブレーキ液圧はクリープトルクの増加に関わらず従動輪となる前輪FL、FRに加えられ、駆動輪となる後輪RL、RRにはブレーキペダル踏み込みによって発生させられたブレーキ液圧に第1差圧制御弁16での差圧分が加算された分が加えられることになる。
この後、求められた制御電流が第1差圧制御弁16に対して出力され、かつ、モータ60を駆動するために、モータリレーをオンさせる制御信号が出力される。
これにより、非制動時であれば、第1差圧制御弁16での差圧分のブレーキ液圧がW/C14、15に加えられることになり、クリープトルク分の制動力が発生させられることで、クリープ速度の変化がキャンセルされることになる。これにより、クリープ速度を一定に保つことが可能となる。
また、制動中であれば、第1差圧制御弁16による差圧と第2差圧制御弁17による差圧との差分、後輪RL、RRのW/C14、15に対して前輪FL、FRのW/C34、35よりも高いブレーキ液圧が加えられることになる。したがって、後輪RL、RRに対してクリープトルク分を加算した制動力を発生させることが可能となる。このため、駆動輪と従動輪との制動力配分が適切なものとなるようにすることができ、低μ路面等において従動輪側が簡単にロック傾向に陥ってしまうことを防止できる。
一方、上述したステップ150で否定判定された場合には、必要制動トルクが駆動輪駆動トルク分よりも多く必要になるものとして、ステップ180に進む。降坂路のように、車両に重力に基づく推進力が発生する場合には、必要制動トルクはおよそクリープトルクに推進力が加算された分となるため、ステップ150で否定判定される可能性が高い。
ステップ180では、必要制動トルクのうちの駆動トルク分が駆動輪となる後輪RL、RRのW/C圧に換算される。これは、実質的にクリープトルク分に相当する制動力を発生させるために必要なW/C圧に相当し、クリープトルク分をキャンセルするためにどの程度のブレーキ液圧を駆動輪に対応するW/C14、15に発生させれば良いかを求めるものである。このときのW/C圧が換算値Aとなる。
さらに、ステップ190において、必要制動トルクのうち駆動トルク分を減算した残り(必要制動トルク−駆動トルク)が、駆動輪となる後輪RL、RRと従動輪である前輪FL、FRそれぞれに対して分配した場合のW/C圧に換算される。具体的には、上述したように直線Qで示される実制動力配分線に沿って前後輪のW/C圧が設定される場合には、前後輪のW/C圧が同圧として求められる。このときのW/C圧が換算値Bとなる。
この後、ステップ200に進み、駆動輪となる後輪RL、RRに対応するW/C14、15に対して、ステップ180およびステップ190で求めた各W/C圧の加算値(A+B)を発生させるための出力がなされる。具体的には、加算値(A+B)分のW/C圧が制御電流に換算され、さらに、その求められた制御電流が第1差圧制御弁16に対して出力される。
そして、ステップ210に進み、従動輪となる前輪FL、FRに対応するW/C34、35に対して、ステップ190で求めたW/C圧(=B)を発生させるための出力がなされる。具体的には、ステップ190で求められたW/C圧(=B)が制御電流に換算され、さらに、その求められた制御電流が第2差圧制御弁36に対して出力されると共に、モータ60を駆動するために、モータリレーをオンさせる制御信号が出力される。
これにより、非制動時であれば、後輪RL、RRに関しては、第1差圧制御弁16での差圧分のブレーキ液圧がW/C14、15に加えられることになり、クリープトルクと重力に基づく推進力との加算値相当の制動力が発生させられ、前輪FL、FRに関しては、第2差圧制御弁36での差圧分のブレーキ液圧がW/C34、35に加えられることになり、ほぼ重力に基づく推進力相当の制動力が発生させられることになる。したがって、後輪RL、RRに加えられるクリープトルク分相当の制動力によってクリープトルクがキャンセルされ、後輪RL、RRと前輪FL、FRの双方に加えられる重力に基づく推進力相当の制動力によって重力に基づく推進力がキャンセルされる。したがって、クリープ速度を一定に保つことが可能となる。
なお、ブレーキECU70のうち、このようにステップ150〜210で示される各輪FL、FR、RL、RRの制動トルク配分を設定する部分が各輪制動トルク配分設定手段に相当する。
以上説明したように、本実施形態の車両用ブレーキ制御装置1では、必要制動トルクが駆動輪駆動トルク未満であるか否かにより、駆動輪となる後輪RL、RRのみに制動力を発生させるか、それとも後輪RL、RRに加えて従動輪となる前輪FL、FRにも制動力を発生させるかを変更するようにしている。
このため、平坦路や登坂路のみならず、車両に対して重力に基づく推進力が発生する降坂路についても、クリープ速度が目標速度となるように保ち、かつ、最適な前後制動力配分を達成することが可能となる。そして、このように最適な前後制動力配分を達成することが可能になることで、低μ路面等において従動輪側が簡単にロック傾向に陥ってしまうことを防止できる。
(他の実施形態)
(1)上記実施形態では、本発明における制御手段に相当するブレーキECU70とエンジンECU80とが別々の形態とされたものを例に挙げたが、これらが一体化され、ブレーキ制御とエンジン制御とが1つのECUで実行されるような形態とされていても構わない。特に、近年、ブレーキ制御やエンジン制御に拘わらず、あらゆる制御を1つの統合ECUで行うことが検討されつつあるが、このような形態とされていても構わない。勿論、ブレーキECU70やエンジンECU80に限らず、他のECUを用いて上記各処理が実行されるような形態であっても構わない。
(2)上記実施形態では、車速の演算がブレーキECU70で行われるようにしているが、車載された他のECUで求められている場合には、それを車内LANなどを通じて入手するようにしても構わない。また、車速を車輪速度センサ71〜74の検出信号から求める例を示したが、車速センサが備えられているような車両であれば、それの検出信号から求めることも可能である。なお、このようにブレーキECU70が車速に関する信号(情報)を入手する場合には、その部分が車速検出手段に相当することになる。
(3)上記実施形態では、車両用ブレーキ制御装置1に備えられるブレーキ制御用アクチュエータとして、ブレーキ液圧によってW/C14、15、34、35を加圧し、駆動輪と従動輪に対して制動力を発生させるような油圧回路を備えたブレーキ液圧制御用アクチュエータ50を例に挙げて説明したが、各W/C14、15、34、35を電気的に加圧する電気ブレーキを備えるものであっても良い。この場合、例えば、ブレーキECU70から出力される制御信号に基づいて各W/C14、15、34、35を加圧するモータなどがブレーキ制御用アクチュエータに相当することになる。
(4)上記実施形態では後輪駆動車両について説明したが、前輪駆動車両や4輪駆動車両についても、同様に本発明を適用することが可能である。
(5)上記実施形態では、後輪駆動車両において、後輪RL、RRそれぞれに対して同じように駆動輪駆動トルクが発生させられる場合を前提とした説明を行ったが、各駆動輪に対する駆動トルクがアクティブに配分が変えられるような制御が行われる車両もある。この場合には、各車輪ごとに駆動トルクを低減もしくはキャンセルできるように、各車輪ごとに発生させる制動力を変えるようにしても良い。勿論、4輪駆動車両において、4輪の駆動配分がアクティブに変えられる形態とされる場合には、4輪それぞれの駆動トルクに対応して、各車輪の制動力を変えるようにすればよい。特に、上述したような電気ブレーキを採用すれば、4輪それぞれで異なる制動力を発生させるという制御を容易に行うことができる。
このように、各車輪の制動力を各車輪の駆動力に対応するように設定した場合、その駆動力がキャンセルされたときの各車輪のタイヤのグリップ状態は、縦軸にタイヤにかかる前後力(駆動力、制動力)、横軸に横力(サイドフォース) をとった摩擦円における前後力が発生していない状態となる。このため、最もサイドフォースを活かせる状態となっていることになり、将来的な車両挙動の安定化に貢献できるという効果も得られる。
本発明の第1実施形態における車両用ブレーキ制御装置のブロック構成を示す図である。 図1に示す車両用ブレーキ制御装置に備えられた各部の詳細構造を示した図である。 横軸を前輪制動力とし、縦軸を後輪制動力として、理想制動力配分線図と実制動力配分線図との関係を記載した図である。 車両用ブレーキ制御装置におけるブレーキECUで実行される制動力制御処理のフローチャートである。
符号の説明
1…車両用ブレーキ制御装置、11…ブレーキペダル、13…M/C、16、36…差圧制御弁、17、18、37、38…増圧制御弁、21、22、41、42…減圧制御弁、50…ブレーキ液圧制御用アクチュエータ、50a、50b…第1、第2配管系統、70…ブレーキECU、71〜74…車輪速度センサ、80…エンジンECU、81…アクセルペダル。

Claims (5)

  1. 車両における各車輪(FL、FR、RL、RR)それぞれに対応した制動トルクを発生させることで、前記各車輪に対して制動力を発生させる制動力発生手段(14、15、34、35)と、
    ドライバによるブレーキ操作部材(11)の操作に対応して、前記制動力発生手段に制動トルクを発生させるブレーキ制御用アクチュエータ(50)と、
    前記ブレーキ制御用アクチュエータに対して制御信号を出力することで、前記制動力発生手段の発生させる制動トルクを制御する電子制御手段(70)と、を有してなる車両用ブレーキ制御装置において、
    前記電子制御手段は、
    前記車両の車体速度を検出する車速検出手段(100)と、
    前記車体速度の目標速度を設定する目標速度設定手段(110)と、
    前記車体速度検出手段で検出された前記車体速度が前記目標速度設定手段で設定された前記目標速度となるようにするために、前記制動力発生手段に発生させる前記制動トルクとして必要とされる必要制動トルクを求める必要制動トルク算出手段(120)と、
    前記各車輪輪のうちの駆動輪(RL、RR)に伝達されるエンジントルクを検出するエンジントルク検出手段(140)と、
    前記エンジントルク検出手段で検出された前記エンジントルクを前記駆動輪に加えられる駆動輪駆動トルクに変換する駆動輪駆動トルク変換手段(150)と、
    前記駆動輪駆動トルク変換手段で求められた前記駆動輪駆動トルクの大きさに応じて、前記必要制動トルクの前記各車輪への配分を設定する各輪制動トルク配分設定手段(150〜210)と、を有し、
    前記各輪制動トルク配分設定手段で設定された前記各車輪への前記必要制動トルクの配分を実現すべく、前記ブレーキ制御用アクチュエータに対して前記制御信号を出力するように構成されていることを特徴とする車両用ブレーキ制御装置。
  2. 前記電子制御手段は、前記車両がクリープ走行中であるか否かを判定するクリープ判定手段(100)を有し、該クリープ判定手段によって前記車両がクリープ走行中であると判定された場合に、前記各輪制動トルク配分設定手段による前記各車輪への前記必要制動トルクの配分の設定を行うことを特徴とする請求項1に記載の車両用ブレーキ制御装置。
  3. 前記クリープ判定手段として、ドライバによるアクセル操作部材(81)の操作を検出するアクセル操作検出手段を有し、前記車速検出手段によって検出された車速が所定速度以下、かつ、前記アクセル操作検出手段によって前記アクセル操作部材による操作が行われていないことが検出された際に、クリープ走行中であると判定することを特徴とする請求項2に記載の車両用ブレーキ制御装置。
  4. 前記各輪制動トルク配分設定手段は、前記必要制動トルクが前記駆動輪駆動トルク未満であるか否かを判定する比較手段(150)を有し、該比較手段によって前記必要制動トルクが前記駆動輪駆動トルク未満であると判定された場合には、前記必要制動トルクを前記各車輪のうちの前記駆動輪のみに配分し、前記必要制動トルクが前記駆動輪駆動トルク以上であると判定された場合には、前記必要制動トルクのうちの前記駆動輪駆動トルク分を前記駆動輪に配分すると共に前記必要制動トルクから前記駆動輪駆動トルク分を減じた分が前記駆動輪および前記各車輪のうちの従動輪(FL、FR)に対しても分配することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用ブレーキ制御装置。
  5. 前記ブレーキ制御用アクチュエータは、前記ブレーキ操作部材の操作と対応したブレーキ液圧を発生させるブレーキ液圧発生源(12、13)のブレーキ液圧を前記ホイールシリンダに対して伝える油圧回路(A〜H)を備えるブレーキ液圧制御用アクチュエータであり、
    前記油圧回路は、前記駆動輪側の前記ホイールシリンダに対するブレーキ液圧を制御する第1配管系統(50a)と前記従動輪側の前記ホイールシリンダに対するブレーキ液圧を制御する第2配管系統(50b)とを有すると共に、前記第1配管系統において前記ブレーキ液圧発生源と前記従動輪側の前記ホイールシリンダとのブレーキ液圧に差圧を発生させる電磁弁で構成された第1差圧制御弁(16)と前記第2配管系統において前記ブレーキ液圧発生源と前記駆動輪側の前記ホイールシリンダとのブレーキ液圧に差圧を発生させる電磁弁で構成された第2差圧制御弁(36)とを備え、前記第1、第2差圧制御弁の電流値を大きくするに従って発生させる差圧を大きくできるように構成されており、
    前記電子制御手段は、前記制御信号として、前記第1差圧制御弁に対して前記第2差圧制御弁よりも大きな電流値の電流を流すことで、前記駆動輪に対して前記従動輪よりも大きな制動トルクを発生させるようになっていることを特徴とする請求項4に記載の車両用ブレーキ制御装置。
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