JP2007062457A - 車両制動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両を長期間放置するとディスクロータに錆が生じる。
【解決手段】 車両１０は、走行用のモータ１２から電力を回生して制動力を発生させる回生ブレーキと、前輪１６とともに回転するディスクロータ４４にパッドを摺接させて制動力を発生させるディスクブレーキ３６とを併用して車両１０を制動する。油圧センサ５２は、ディスクブレーキのホイールシリンダ３８に供給される作動液の圧力を検出する。ブレーキＥＣＵ５０内の油圧変動記録手段は、摩擦ブレーキの作動時、車輪が一回転する間の作動液の圧力変動を記録して圧力変動幅を求める。この圧力変動幅が予め定められたしきい値以上であるとき、ディスクロータ４４の摩擦面に錆付きが発生していると判定し、回生ブレーキの作動を一時的に停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は車両制動装置に関し、より詳細には、摩擦ブレーキのパッド摺接面に生じた錆付きを検出して錆を除去する車両制動装置に関する。

モータにより車両を駆動する電気自動車においては、走行用のモータから車載のバッテリ等に電力を回生させることによる回生制動を行うことができる。このような車両では、回生制動の他に、油圧によりブレーキパッドをディスクロータまたはドラムに押し付けて制動力を作用させる油圧制動ブレーキを併用することが一般的である。

特許文献１には、回生制動手段と油圧制動手段とを備える電気自動車において、回生制動力優先と油圧制動力優先との間で制動力配分を切り替える技術が開示されている。
特開平７−２２３５３２号公報 特開２００１−２６０８６６号公報

回生ブレーキによる制動が続き油圧制動ブレーキを長期間使用しないと、摩擦面に錆が発生する場合がある。すると、ブレーキパッドと摩擦面との間の摩擦係数が低下し、摩擦ブレーキによる制動時に供給された油圧通りの制動力が得られなくなる可能性がある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、摩擦ブレーキの摩擦面の錆付きを検出してそれを除去するように摩擦ブレーキを作動させる技術を提供することにある。

本発明のある態様は、走行用モータから電力を回生して制動力を発生させる回生制動手段と、車輪とともに回転する摩擦面に作動液の供給によって摩耗部材を摺接させて制動力を発生させる摩擦制動手段とを併用して車両を制動する車両制動装置に関する。この装置は、前記摩擦制動手段に供給される作動液の圧力を検出する圧力センサと、前記摩擦制動手段の作動時、車輪が一回転する間の作動液の圧力変動を記録して圧力変動幅を求める圧力変動記録手段と、前記圧力変動幅と予め定められたしきい値とを比較して、しきい値以上であるとき前記摩擦制動手段の摩擦面に錆付きが発生していると判定する錆付き判定手段と、錆付きと判定されたとき、前記回生制動手段の作動を一時的に停止するブレーキ配分決定手段と、を備える。

この態様によると、摩擦制動手段に供給される作動液の圧力変動に基づいて摩擦面の錆付きの発生を判定するので、新たな装置を付加することなく従来通りの車両構成で錆付きを検出することができる。なお、摩擦制動手段にはディスクブレーキとドラムブレーキが含まれる。

前記錆付き判定手段により錆付きと判定されたとき、前記ブレーキ配分決定手段は、前記回生制動手段の作動を停止する代わりに、前記摩擦制動手段の作動回数が増加するように回生制動手段と摩擦制動手段とによる制動力の配分比率を調整してもよい。

前記ブレーキ配分決定手段が、車両の減速度が予め定められた第２しきい値を超えたときに前記摩擦制動手段を作動させるか否かを決定する場合に、前記錆付き判定手段により錆付きと判定されたとき、前記第２しきい値を初期値より低く設定してもよい。これによると、摩擦制動手段の作動回数が増加するので、摩擦制動手段の摩擦面に生じた錆を早期に除去することができる。

前記ブレーキ配分決定手段は、制動回数が予め定められた回数に達したとき、前記回生制動手段の使用を再開してもよい。これによると、摩耗部材が必要以上に摩耗することを防止することができる。

前記摩擦制動手段の未使用時間が一定期間以上になったとき、前記錆付き判定手段は錆付きの判定を実施してもよい。これによると、車両の放置期間が短く錆が生じ得ないときに錆付き判定を実施することがなくなる。

本発明によれば、新たな装置を付加することなく従来通りの車両構成で摩擦制動手段の摩擦面の錆付きを検出することができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る制動装置を搭載する車両１０の構成図である。車両１０は例えばハイブリッド車両であり、モータ１２と内燃機関（エンジン）１４の協働により前輪１６を回転駆動する車両である。モータ１２とエンジン１４は、動力切替機構１８を介して無段階自動変速機（ＣＶＴ）２０に接続されている。ＣＶＴ２０の出力軸はディファレンシャルギア２２に接続され、前輪１６が接続されたドライブシャフト２４を回転駆動する。また、モータ１２はインバータ２６を介してバッテリ２８に接続されている。したがって、モータ１２が駆動源として機能する場合には、バッテリ２８から電力供給を受け前輪１６を駆動する。また、モータ１２が発電機として機能する場合には、前輪１６からドライブシャフト２４、ディファレンシャルギア２２、動力切替機構１８を介してモータ１２が回転し発電してバッテリ２８を充電する。このときモータ１２の回転抵抗により回生制動が実施される。このような放電および充電の制御は、ハイブリッドＥＣＵ３０によって行われる。そのため、ハイブリッドＥＣＵ３０には、モータ１２、インバータ２６、バッテリ２８などが接続され必要な情報を取得している。また、このハイブリッドＥＣＵ３０は、エンジン１４を制御するエンジンＥＣＵ３２とも接続され、走行状態に関する情報を交換し、車両１０の走行状態を最適な状態に維持するようにモータ１２とエンジン１４の駆動を制御する。

動力切替機構１８は、ハイブリッドＥＣＵ３０およびエンジンＥＣＵ３２からの情報に基づき利用する駆動源を切り替える。例えば車両１０の低速走行時には、エンジン１４の効率が低いので、エンジンＥＣＵ３２が燃料のカットやエンジン１４を停止した上で、ハイブリッドＥＣＵ３０がモータ１２を駆動する。そして、動力切替機構１８は駆動系をモータ１２側に切り替えて車両１０を走行させる。また、正常走行時の場合、動力切替機構１８は、エンジン１４のみの駆動力により走行するように駆動系を切り替える。さらに、全開加速などの高負荷の場合、動力切替機構１８はモータ１２とエンジン１４の両方の出力により前輪１６を駆動するように駆動系を切り替える。

バッテリ２８は、常時充放電がスムーズにできるように、最適な目標充電量（ＳＯＣ）が定められている。例えば、バッテリ２８の充電状態がフル充電の８０％になるようにハイブリッドＥＣＵ３０は充放電制御を実施する。したがって、車両１０の非加速時にバッテリ２８の充電が可能な場合には、回生制御が実施されバッテリ２８の充電をすると共に、回生制動力が前輪１６で作用する。逆に、バッテリ２８の充電状態がＳＯＣを満たしている場合、回生制御ができないので、回生制動を期待できない。そのため、車両１０には、油圧ブレーキ機構が備えられ、必要な制動力が回生制動のみでまかなえない場合に、油圧ブレーキで制動力を補い、前輪１６および後輪３４を適切に制動する、いわゆる回生協調型の制動システムを構成する。なお、図１の場合、油圧ブレーキ機構は、制動力を電子的に制御可能な電子制御ブレーキ（ＥＣＢ）である。

油圧ブレーキ機構は、前輪１６に内蔵されるディスクブレーキ３６と、後輪３４に内蔵されるドラムブレーキ６０と、ディスクブレーキ３６のホイールシリンダ３８、およびドラムブレーキ６０のホイールシリンダ６４に油圧を選択的に供給するブレーキアクチュエータ４０と、油圧源となるマスタシリンダ（ハイドロブースタ）４２とで構成される。なお、ディスクブレーキ３６とドラムブレーキ６０を合わせて「摩擦ブレーキ」と呼ぶ。

ディスクブレーキ３６は、ホイールシリンダ３８に油圧が供給されることによりブレーキパッドをディスクロータ４４に押圧して油圧制動力を発生し、前輪１６を制動する。ドラムブレーキ６０は、ホイールシリンダ６４に油圧が供給されることにより、ブレーキシューを図示しないドラムに押圧して油圧制動力を発生し、後輪３４を制動する。ブレーキアクチュエータ４０は、複数の切替弁で構成され、前輪１６および後輪３４のホイールシリンダ３８、６４に対して個別に油圧制御する。なお、ドライバが要求する要求制動力は、ユーザの操作するブレーキペダル４６の踏み込みストロークや踏み込み速度をブレーキペダル入力センサ４８で検出して、制動制御手段として機能するブレーキＥＣＵ５０で演算する。本実施形態の車両１０は、前述したように回生協調型の制動システムを有しているので、ブレーキＥＣＵ５０は、ハイブリッドＥＣＵ３０から回生制動量がどの程度あるかの情報を取得し、ブレーキアクチュエータ４０の制御量を決定する。

ブレーキ配管には、ホイールシリンダ油圧を測定するための油圧センサ５２が配設される。イグニッションセンサ６２は、ドライバによるイグニッションキーのオン／オフを検出する。これらの情報はブレーキＥＣＵ５０に入力される。

車輪速センサ５４は、前輪１６の少なくとも一輪に設置され、車軸に取り付けられたディスクに刻まれた歯数をカウントすることで、車両の速度を検出する。この情報は、ブレーキＥＣＵ５０に入力されて前輪１６の一回転を判定するために使用される。

ブレーキＥＣＵ５０は、回生による制動力がどの程度発生可能かの情報を取得し、それ以上の制動力が必要なときには、ブレーキアクチュエータ４０に対して摩擦ブレーキを作動させるように指示する。一例として、車両１０においては、減速度０．２Ｇまでは回生制動を使用し、０．２Ｇ以上の減速度が必要な場合には、０．２Ｇ分を回生制動によりまかない、それ以上は摩擦ブレーキによる制動力を利用する。回生による限界制動力は、モータ能力およびバッテリ容量で決定される。通常の市街地走行における制動では、車両の減速度はほぼ０．２Ｇまでの範囲に収まる。モータ性能およびバッテリの蓄電容量の向上によって、車両の制動力の大半は回生による制動でカバーできる。

ところで、車両が長期間運転されず摩擦ブレーキが使用されないと、ブレーキパッドが面するディスクロータの摩擦面に錆が発生する。一般に、ディスクブレーキを作動させて、ブレーキパッドをディスクロータの摩擦面に摺接させることで錆は除去される。しかしながら、回生ブレーキの性能向上につれ摩擦ブレーキの使用頻度が減少するため、錆が生じやすくなり、また摩擦面の錆が除去される頻度も少なくなる。すると、ブレーキパッドとディスクロータ間の摩擦係数が低下するため、同じホイールシリンダ圧でのディスクブレーキによる制動力が低下するおそれがある。また、錆付きの程度がひどくなると、ブレーキパッドが摩耗しやすいという問題がある。

そこで、本実施の形態では、ディスクロータに生じた錆付きを検出し、錆付きがある場合には回生ブレーキの作動を一時的に抑制してディスクブレーキを作動させて、早期に錆を除去するようにした。

本実施の形態では、ディスクブレーキ作動時の車輪一回転分のホイールシリンダ油圧変動Δｐを検出することで錆付きを判定する。図２を参照して、この錆付き判定の原理を説明する。

ディスクブレーキのディスクロータ８０に生じる錆は、周方向に不均一になることが多い。特に、ブレーキパッド８２がディスクロータ８０に当接している部分は外気に触れにくいことから、錆が生じにくい。この状態でブレーキパッド８２をディスクロータ８０に摺接させると、錆のある部分と錆のない部分をブレーキパッド８２が通過するときに摩擦力が変動し、これによりホイールシリンダ３８に油圧変動が発生する。したがって、この油圧変動の大きさΔｐを検出することによって、ディスクロータに錆付きが生じているか否かを判定することが可能になる。

図３は、ブレーキＥＣＵ５０のうち錆付き判定に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのＣＰＵやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。

検出開始判定部１０２は、錆付き判定のための油圧変動の検出を開始するか否かを判定する。具体的には、イグニッションセンサ６２によりイグニッションオンが検出された後、ブレーキペダルの踏み込みをブレーキペダル入力センサ４８により検出したときに油圧変動の検出を開始する。油圧変動記録部１０４は、検出開始判定部１０２により開始と判定されたとき、油圧センサ５２の出力値を車輪一回転分記録し、最大値と最小値の差である油圧変動幅Δｐを算出する。車輪の一回転は、車輪速センサ５４によりカウントされる歯数に基づいて判断する。

錆付き判定部１０６は、油圧変動幅Δｐと予め定められたしきい値とを比較して、ディスクロータに錆付きが生じているか否かを判定する。このしきい値は、ホイールシリンダ容積や油圧配管経路などにより変化するので、車種毎に実験的に求められる値である。ブレーキ配分決定部１０８は、ディスクロータに錆付き発生と判定されると、それ以降の予め設定された制動回数だけ、一時的に回生ブレーキを作動させず、ディスクブレーキだけで車両１０の制動力をまかなうように、ハイブリッドＥＣＵ３０およびブレーキＥＣＵ５０に指令する。この制動回数は、ブレーキパッドの摺接によりディスクロータに生じた錆が除去される回数であり、例えば１００回である。所定回数だけ制動操作がなされると、回生ブレーキの使用を再開する。これによって、ディスクロータに発生した錆によるブレーキの効きの低下を回復することができる。

なお、ブレーキ配分決定部１０８は、回生ブレーキを完全に作動させなくする代わりに、回生制動のみを使用する減速度のしきい値を低下させて（例えば、０．２Ｇから０．１Ｇ）、ディスクブレーキの作動頻度を増加させるようにブレーキＥＣＵ５０に指令してもよい。

図４は、錆付き判定のフローチャートである。まず、検出開始判定部１０２は、イグニッションがオンされたことを検出する（Ｓ１０）。ブレーキ配分決定部１０８は、錆付き判定のために走行開始から初回のブレーキ操作については回生ブレーキを作動させず、ディスクブレーキのみを作動させるようにブレーキＥＣＵ５０に指令する（Ｓ１２）。油圧変動記録部１０４は、ディスクブレーキの作動時、車輪一回転分のホイールシリンダ油圧の変動を記録し、油圧変動幅Δｐを算出する（Ｓ１４）。錆付き判定部１０６は、油圧変動幅Δｐがしきい値以上か否かを判定する（Ｓ１６）。しきい値未満であれば（Ｓ１６のＮ）、通常通り回生ブレーキを使用する（Ｓ２２）。しきい値以上であれば（Ｓ１６のＹ）、錆付き判定部１０６はディスクブレーキの摩擦面に錆が生じていると判定し（Ｓ１８）、ブレーキ配分決定部１０８は回生ブレーキの作動を一時的に停止するようにハイブリッドＥＣＵ３０およびブレーキＥＣＵ５０に指令する（Ｓ２０）。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、そのような実施例について述べる。

実施の形態では、ディスクブレーキのディスクロータに生じた錆付きを除去することを述べたが、ドラムブレーキのドラム内面に生じた錆付きについても同様の方法で除去することができる。

錆付き判定部１０６は、車輪一回転分だけでなく数回転分の油圧変動幅Δｐを測定し、その平均値を用いてディスクロータの錆付きを判定するようにしてもよい。これにより、判定の精度が向上する。

車両の放置期間が短い場合には錆付きが発生する確率は低くなるから、一定期間以上放置されていたときにだけ錆付き判定を実施すれば十分である。そこで、錆付き判定部１０６は、ディスクブレーキを作動させなかった時間を考慮して錆付き判定を実施してもよい。例えば、前回のエンジン停止時からエンジン始動時までの時間をＥＣＵにより測定しておき、車両の放置期間を推定する。そして、この放置期間が所定期間（例えば、一週間）以上であり、かつ油圧変動幅Δｐが上記しきい値以上である場合に、ブレーキ配分決定部１０８が回生ブレーキの作動を一時的に停止させるようにしてもよい。

錆を落とすために回生ブレーキの作動を停止した場合であっても、車両の走行距離が短いためにディスクブレーキによる制動回数が少なく、一回の走行ではディスクロータに生じた錆を十分に落とすことができない可能性もある。したがって、一旦錆付きと判定された場合には、ブレーキペダル入力センサ４８により制動回数をカウントしておき、たとえ一度エンジンを停止させても、ブレーキ配分決定部１０８は、次回以降の走行時に通算して所定の回数（例えば、１００回）制動を実施するまでは回生ブレーキの作動を停止するようにしてもよい。

上述のように、車両の走行距離が短く錆付きを落とすまでに長期間必要な場合や、錆付きの程度が高い場合には、ブレーキパッドの摺接によりディスクロータの錆を落とすまでの間、回生ブレーキを使用できないという問題がある。そこで、錆付きと判定された場合に、ブレーキＥＣＵ５０は、ブレーキペダルの踏み込みがない間にもホイールシリンダ圧をわずかに高めて、減速度をほとんど生じさせない状態でブレーキパッドをディスクロータに摺接させ、早期に錆を落とすようにしてもよい。この場合、微小摺接状態を一定の時間継続した後、ホイールシリンダ圧を通常油圧に戻すようにする。これによって、早期にディスクロータの錆落としを達成でき、さらに回生ブレーキを早く使用できるようになるので蓄電効率も高まる。

本発明の一実施形態に係る制動装置を搭載する車両の構成を示す図である。 錆付き判定の原理を示す図である。 ブレーキＥＣＵのうち錆付き判定に関与する部分の機能ブロック図である。 錆付き判定のフローチャートである。

符号の説明

１０ 車両、 １２ モータ、 １８ 動力切替機構、 ２２ ディファレンシャルギア、 ２４ ドライブシャフト、 ２８ バッテリ、 ３０ ハイブリッドＥＣＵ、 ３６ ディスクブレーキ、 ４４ ディスクロータ、 ４６ ブレーキペダル、 ４８ ブレーキペダル入力センサ、 ５０ ブレーキＥＣＵ、 ５２ 油圧センサ、 ５４ 車輪速センサ、 ６０ ドラムブレーキ、 ６２ イグニッションセンサ、 １０２ 検出開始判定部、 １０４ 油圧変動記録部、 １０６ 錆付き判定部、 １０８ ブレーキ配分決定部。

Claims (5)

1. 走行用モータから電力を回生して制動力を発生させる回生制動手段と、車輪とともに回転する摩擦面に作動液の供給によって摩耗部材を摺接させて制動力を発生させる摩擦制動手段とを併用して車両を制動する車両制動装置において、
   前記摩擦制動手段に供給される作動液の圧力を検出する圧力センサと、
   前記摩擦制動手段の作動時、車輪が一回転する間の作動液の圧力変動を記録して圧力変動幅を求める圧力変動記録手段と、
   前記圧力変動幅と予め定められたしきい値とを比較して、しきい値以上であるとき前記摩擦制動手段の摩擦面に錆付きが発生していると判定する錆付き判定手段と、
   錆付きと判定されたとき、前記回生制動手段の作動を一時的に停止するブレーキ配分決定手段と、
   を備えることを特徴とする車両制動装置。
2. 前記錆付き判定手段により錆付きと判定されたとき、前記ブレーキ配分決定手段は、前記回生制動手段の作動を停止する代わりに、前記摩擦制動手段の作動回数が増加するように回生制動手段と摩擦制動手段とによる制動力の配分比率を調整することを特徴とする請求項１に記載の車両制動装置。
3. 前記ブレーキ配分決定手段が、車両の減速度が予め定められた第２しきい値を超えたときに前記摩擦制動手段を作動させるか否かを決定する場合に、前記錆付き判定手段により錆付きと判定されたとき、前記第２しきい値を初期値より低く設定することを特徴とする請求項２に記載の車両制動装置。
4. 前記ブレーキ配分決定手段は、制動回数が予め定められた回数に達したとき、前記回生制動手段の使用を再開することを特徴とする請求項１に記載の車両制動装置。
5. 前記摩擦制動手段の未使用時間が一定期間以上になったとき、前記錆付き判定手段は錆付きの判定を実施することを特徴とする請求項１に記載の車両制動装置。

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