JP2007230419A

JP2007230419A - ブレーキ制御装置

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Publication number: JP2007230419A
Application number: JP2006055850A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ootomo; 昭裕大朋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: JP4497107B2

Abstract

【課題】高い信頼性を実現することができるブレーキ制御装置を提供する。
【解決手段】液圧ブレーキユニット２０は、作動液の供給により車輪に液圧制動力を付与するホイールシリンダ２３と、運転者によるブレーキ操作部材の操作量に応じて作動液を加圧するマスタシリンダユニット２７と、マスタシリンダユニット２７からホイールシリンダ２３への作動液の供給経路上に設けられたレギュレータカット弁６５と、供給経路に並列に設けられ、運転者によるブレーキ操作部材への操作から独立してホイールシリンダ圧を制御し得るホイールシリンダ圧制御系統と、ホイールシリンダ圧制御系統によりホイールシリンダ圧を制御するに際してレギュレータカット弁６５を閉弁し、当該弁の上下流間の差圧が所定の液圧を超えると機械的に開弁されるよう当該弁の開弁圧を制御するブレーキＥＣＵ７０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に設けられた車輪に付与される制動力を制御するブレーキ制御装置に関する。

従来から、車両に設けられた車輪に制動力を付与するための液圧制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、車輪ごとに設けられたホイールシリンダの増圧用あるいは減圧用に用いられる一対の電磁制御弁を含むアクチュエータと、このアクチュエータを制御する電子制御ユニットとを備えている。この装置によれば、運転者によるブレーキペダルの操作量は、センサ等により測定され電気信号に変換されて電子制御ユニットに供される。そして電子制御ユニットにより増圧用または減圧用の電磁制御弁が制御され、車両の４輪のホイールシリンダ圧が独立かつ最適に制御される。このため、高度の走行安定性及び安全性を実現するとともに運転者に自然なブレーキフィーリングを体感させることが可能である。このように運転者による操作入力を電気信号に置き換えて制動力を制御することは、一般にブレーキバイワイヤと称されている。
特開２００５−３５４７１号公報

ところが上述の装置においては、ブレーキバイワイヤによる制御中、運転者のブレーキ操作によりマスタシリンダから送出された作動液はホイールシリンダに供給されることなく遮断されている。このため、例えば運転者の急激なペダル踏み増し時や、異常発生等によるホイールシリンダ圧の急低下時などの場合には、制御系に内在する検出遅れや制御遅れ等に起因して制動力の応答性に影響が生じる可能性がある。

そこで、本発明は、ブレーキバイワイヤによる制動力制御を補完して、より高い信頼性を実現することができるブレーキ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキ制御装置は、作動液の供給により車輪に制動力を付与するホイールシリンダと、運転者によるブレーキ操作部材の操作量に応じて作動液を加圧するマニュアル液圧源と、マニュアル液圧源からホイールシリンダへの作動液の供給経路上に設けられた開閉弁と、供給経路に並列に設けられ、運転者によるブレーキ操作部材への操作から独立してホイールシリンダ圧を制御し得るホイールシリンダ圧制御系統と、ホイールシリンダ圧制御系統によりホイールシリンダ圧を制御するに際して前記開閉弁を閉弁し、開閉弁の上下流間の差圧が所定の液圧を超えると開閉弁が機械的に開弁されるよう開閉弁の開弁圧を制御する制御部と、を備える。

この態様によれば、ホイールシリンダに作用する液圧は、マニュアル液圧源からホイールシリンダへの作動液の供給経路に並列に設けられたホイールシリンダ圧制御系統により、運転者によるブレーキ操作部材への操作から独立して制御され得る。ホイールシリンダ圧制御系統によりホイールシリンダ圧が制御されているときは、マニュアル液圧源からホイールシリンダへの作動液の供給経路上に設けられた開閉弁は閉状態とされる。開閉弁の閉状態における上下流間の差圧が所定の液圧を超えると開閉弁が機械的に開弁されるよう開閉弁の開弁圧が制御される。

ホイールシリンダ圧制御系統によるホイールシリンダ圧の制御中に例えば運転者がブレーキ操作部材への操作を増加させた場合や、あるいは異常の発生等を原因としてホイールシリンダ圧が低下した場合などにおいては、開閉弁の上下流間の差圧が所定の液圧を超える可能性がある。このような場合に開閉弁が機械的に開弁されるよう開弁圧が制御されることにより、開閉弁の上下流間の差圧が所定の液圧以内に収まるまでマニュアル液圧源からホイールシリンダへと作動液が供給されることとなる。よって、仮にホイールシリンダ圧制御系統による制御の遅延が生じたとしても、この遅延の制動力への影響は開閉弁の機械的な開弁により軽減される。したがって、ホイールシリンダ圧制御系統による制動力制御を補完し、より高度の信頼性を有するブレーキ制御装置を実現することが可能となる。

この場合、モータの回生制御により車輪に回生制動力を付与する回生ブレーキユニットをさらに備え、所定の液圧は、回生制動力に相当する制動力をホイールシリンダにより発生させる際に必要とされる液圧であってもよい。

この態様によれば、回生による制動力と液圧による制動力とが併用されて、運転者から要求される制動力が車両に付与される。回生制動力に相当する制動力をホイールシリンダにより発生させる際に必要とされる液圧を開閉弁の上下流間の差圧が超えると開閉弁が開弁されるように制御部は開弁圧を制御する。

回生制動力と液圧制動力とを併用して要求制動力を発生させる場合には、車両の燃費向上の観点から回生制動力を優先的に利用することが望ましい。よって、ホイールシリンダ圧は、要求制動力から回生制動力を減じた残りを液圧制動力として生じさせるよう制御される。一方、開閉弁の上流には運転者によるブレーキ操作部材の操作を受けて要求制動力に対応する液圧が生じている。したがって、開閉弁は、このときの上下流間の差圧つまり回生制動力に相当する液圧制動力を発生させる際に必要とされる液圧を、ホイールシリンダ圧制御系統による制御中に保持することができればよい。これにより、回生協調制御中の要求制動力の変動時等におけるホイールシリンダ圧の制御の遅延の影響を開閉弁の機械的な開弁により軽減することができる。

このとき、制御部は、予め設定された回生制動力の最大値に相当する液圧制動力を発生させる際に必要とされるホイールシリンダ圧を所定の液圧としてもよい。このようにすれば、予め設定された回生制動力の最大値に対応させて開閉弁の開弁圧を均一とすることができるので、開弁圧の制御を簡易に行うことができる。

あるいは、制御部は、車両の走行状態に応じて変動する回生制動力に相当する液圧制動力を発生させる際に必要とされるホイールシリンダ圧を所定の液圧としてもよい。このようにすれば、車両の走行速度等の走行状態に応じて開閉弁の開弁圧を変動させることができるので、ホイールシリンダ圧制御系統による制御をより柔軟に補完することができる。

開閉弁は、規定の制御電流の供給を受けて発生する電磁力により閉弁状態が保証され、制御電流の供給が遮断されている間は開弁状態となる常開の電磁制御弁であり、制御部は、開閉弁を閉弁しておくべき間、規定の制御電流よりも小さい中間電流を開閉弁へ供給してもよい。

この態様によれば、開閉弁は、規定の制御電流の供給を受けて発生する電磁力により閉弁状態が保証され、制御電流の供給が遮断されている間は開状態となる常開の電磁制御弁である。よって、この開閉弁は、想定される使用状態において規定の制御電流の供給の有無に応じて開閉する開閉弁として機能する。この開閉弁を閉弁しておくべき間、制御部は、規定の制御電流より小さい中間電流を開閉弁へ供給する。これにより、開閉弁の開弁圧は規定の開弁圧よりも低減される。開弁圧を上述の所定の液圧に対応させることにより、開閉弁の上下流間の差圧が所定の液圧を超えると開閉弁が開弁されるよう開弁圧を制御することが可能となる。この中間電流は規定の制御電流よりも小さい電流とされていることから、開閉弁における消費電力を抑えることができるという点で好ましい。

本発明によれば、より高い信頼性を実現することができるブレーキ制御装置が提供される。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両制動装置が適用された車両を示す概略構成図である。同図に示される車両１は、いわゆるハイブリッド車両として構成されており、エンジン２と、エンジン２の出力軸であるクランクシャフトに接続された３軸式の動力分割機構３と、動力分割機構３に接続された発電可能なモータジェネレータ４と、変速機５を介して動力分割機構３に接続された電動モータ６と、車両１の駆動系全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット（以下、「ハイブリッドＥＣＵ」といい、電子制御ユニットは、すべて「ＥＣＵ」と称する。）７とを備える。変速機５には、ドライブシャフト８を介して車両１の駆動輪たる右前輪９ＦＲおよび左前輪９ＦＬが連結される。

エンジン２は、例えばガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を用いて運転される内燃機関であり、エンジンＥＣＵ１０により制御される。エンジンＥＣＵ１０は、ハイブリッドＥＣＵ７と通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号や、エンジン２の作動状態を検出する各種センサからの信号に基づいてエンジン２の燃料噴射制御や点火制御、吸気制御等を実行する。また、エンジンＥＣＵ１０は、必要に応じてエンジン２の作動状態に関する情報をハイブリッドＥＣＵ７に与える。

動力分割機構３は、変速機５を介して電動モータ６の出力を左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬに伝達する役割と、エンジン２の出力をモータジェネレータ４と変速機５とに振り分ける役割と、電動モータ６やエンジン２の回転速度を減速あるいは増速する役割とを果たす。モータジェネレータ４と電動モータ６とは、それぞれインバータを含む電力変換装置１１を介してバッテリ１２に接続されており、電力変換装置１１には、モータＥＣＵ１４が接続されている。モータＥＣＵ１４も、ハイブリッドＥＣＵ７と通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵ７からの制御信号等に基づいて電力変換装置１１を介してモータジェネレータ４および電動モータ６を制御する。なお、上述のハイブリッドＥＣＵ７やエンジンＥＣＵ１０、モータＥＣＵ１４は、何れもＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。

ハイブリッドＥＣＵ７やモータＥＣＵ１４による制御のもと、電力変換装置１１を介してバッテリ１２から電力を電動モータ６に供給することにより、電動モータ６の出力により左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬを駆動することができる。また、エンジン効率のよい運転領域では、車両１はエンジン２によって駆動される。この際、動力分割機構３を介してエンジン２の出力の一部をモータジェネレータ４に伝えることにより、モータジェネレータ４が発生する電力を用いて、電動モータ６を駆動したり、電力変換装置１１を介してバッテリ１２を充電したりすることが可能となる。

また、車両１を制動する際には、ハイブリッドＥＣＵ７やモータＥＣＵ１４による制御のもと、前輪９ＦＲ，９ＦＬから伝わる動力によって電動モータ６が回転させられ、電動モータ６が発電機として作動させられる。すなわち、電動モータ６、電力変換装置１１、ハイブリッドＥＣＵ７およびモータＥＣＵ１４等は、車両１の運動エネルギを電気エネルギに回生することによって左右の前輪９ＦＲ，９ＦＬに回生制動力を付与する回生ブレーキユニットとして機能する。

車両１はこのような回生ブレーキユニットに加えて、図２に示されるように、本実施形態におけるブレーキ制御装置としての液圧ブレーキユニット２０を備える。このため、両者を協調させるブレーキ回生協調制御を実行することにより車両１は制動可能である。本実施形態における車両１は、ブレーキ回生協調制御を実行することにより、回生制動と液圧制動とを併用して所望の制動力を発生させることができる。

図２は、本実施形態に係る液圧ブレーキユニット２０を示す系統図である。液圧ブレーキユニット２０は、図２に示されるように、各車輪に対応して設けられたディスクブレーキユニット２１ＦＲ，２１ＦＬ、２１ＲＲおよび２１ＲＬと、マスタシリンダユニット２７と、動力液圧源３０と、液圧アクチュエータ４０とを含む。

ディスクブレーキユニット２１ＦＲ，２１ＦＬ、２１ＲＲおよび２１ＲＬは、車両の右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪のそれぞれに制動力を付与する。マニュアル液圧源としてのマスタシリンダユニット２７は、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル２４の運転者による操作量に応じて加圧されたブレーキフルードをディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬに対して送出する。動力液圧源３０は、動力の供給により加圧された作動流体としてのブレーキフルードを、運転者によるブレーキペダル２４の操作から独立してディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬに対して送出することが可能である。液圧アクチュエータ４０は、動力液圧源３０またはマスタシリンダユニット２７から供給されたブレーキフルードの液圧を適宜調整してディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬに送出する。これにより、液圧制動による各車輪に対する制動力が調整される。

ディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬ、マスタシリンダユニット２７、動力液圧源３０、および液圧アクチュエータ４０のそれぞれについて以下で更に詳しく説明する。各ディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬは、それぞれブレーキディスク２２とブレーキキャリパに内蔵されたホイールシリンダ２３ＦＲ〜２３ＲＬを含む。そして、各ホイールシリンダ２３ＦＲ〜２３ＲＬは、それぞれ異なる流体通路を介して液圧アクチュエータ４０に接続されている。なお以下では適宜、ホイールシリンダ２３ＦＲ〜２３ＲＬを総称して「ホイールシリンダ２３」という。

ディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬにおいては、ホイールシリンダ２３に液圧アクチュエータ４０からブレーキフルードが供給されると、車輪と共に回転するブレーキディスク２２に摩擦部材としてのブレーキパッドが押し付けられる。これにより、各車輪に制動力が付与される。なお、本実施形態においてはディスクブレーキユニット２１ＦＲ〜２１ＲＬを用いているが、例えばドラムブレーキ等のホイールシリンダ２３を含む他の制動力付与機構を用いてもよい。

マスタシリンダユニット２７は、本実施形態では液圧ブースタ付きマスタシリンダであり、液圧ブースタ３１、マスタシリンダ３２、レギュレータ３３、およびリザーバ３４を含む。液圧ブースタ３１は、ブレーキペダル２４に連結されており、ブレーキペダル２４に加えられたペダル踏力を増幅してマスタシリンダ３２に伝達する。動力液圧源３０からレギュレータ３３を介して液圧ブースタ３１にブレーキフルードが供給されることにより、ペダル踏力は増幅される。そして、マスタシリンダ３２は、ペダル踏力に対して所定の倍力比を有するマスタシリンダ圧を発生する。

マスタシリンダ３２とレギュレータ３３との上部には、ブレーキフルードを貯留するリザーバ３４が配置されている。マスタシリンダ３２は、ブレーキペダル２４の踏み込みが解除されているときにリザーバ３４と連通する。一方、レギュレータ３３は、リザーバ３４と動力液圧源３０のアキュムレータ３５との双方と連通しており、リザーバ３４を低圧源とすると共に、アキュムレータ３５を高圧源とし、マスタシリンダ圧とほぼ等しい液圧を発生する。レギュレータ３３における液圧を以下では適宜、「レギュレータ圧」という。

動力液圧源３０は、アキュムレータ３５およびポンプ３６を含む。アキュムレータ３５は、ポンプ３６により昇圧されたブレーキフルードの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギ、例えば１４〜２２ＭＰａ程度に変換して蓄えるものである。ポンプ３６は、駆動源としてモータ３６ａを有し、その吸込口がリザーバ３４に接続される一方、その吐出口がアキュムレータ３５に接続される。また、アキュムレータ３５は、マスタシリンダユニット２７に設けられたリリーフバルブ３５ａにも接続されている。アキュムレータ３５におけるブレーキフルードの圧力が異常に高まって例えば２５ＭＰａ程度になると、リリーフバルブ３５ａが開弁し、高圧のブレーキフルードはリザーバ３４へと戻される。

上述のように、液圧ブレーキユニット２０は、ホイールシリンダ２３に対するブレーキフルードの供給源として、マスタシリンダ３２、レギュレータ３３およびアキュムレータ３５を有している。そして、マスタシリンダ３２にはマスタ配管３７が、レギュレータ３３にはレギュレータ配管３８が、アキュムレータ３５にはアキュムレータ配管３９が接続されている。これらのマスタ配管３７、レギュレータ配管３８およびアキュムレータ配管３９は、それぞれ液圧アクチュエータ４０に接続される。

液圧アクチュエータ４０は、複数の流路が形成されるアクチュエータブロックと、複数の電磁制御弁を含む。アクチュエータブロックに形成された流路には、個別流路４１、４２，４３および４４と、主流路４５とが含まれる。個別流路４１〜４４は、それぞれ主流路４５から分岐されて、対応するディスクブレーキユニット２１ＦＲ、２１ＦＬ，２１ＲＲ，２１ＲＬのホイールシリンダ２３ＦＲ、２３ＦＬ，２３ＲＲ，２３ＲＬに接続されている。これにより、各ホイールシリンダ２３は主流路４５と連通可能となる。

また、個別流路４１，４２，４３および４４の中途には、ＡＢＳ保持弁５１，５２，５３および５４が設けられている。各ＡＢＳ保持弁５１〜５４は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされた各ＡＢＳ保持弁５１〜５４は、ブレーキフルードを双方向に流通させることができる。つまり、主流路４５からホイールシリンダ２３へとブレーキフルードを流すことができるとともに、逆にホイールシリンダ２３から主流路４５へもブレーキフルードを流すことができる。ソレノイドに通電されて各ＡＢＳ保持弁５１〜５４が閉弁されると、個別流路４１〜４４におけるブレーキフルードの流通は遮断される。

更に、ホイールシリンダ２３は、個別流路４１〜４４にそれぞれ接続された減圧用流路４６，４７，４８および４９を介してリザーバ流路５５に接続されている。減圧用流路４６，４７，４８および４９の中途には、ＡＢＳ減圧弁５６，５７，５８および５９が設けられている。各ＡＢＳ減圧弁５６〜５９は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。各ＡＢＳ減圧弁５６〜５９が閉状態であるときには、減圧用流路４６〜４９におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて各ＡＢＳ減圧弁５６〜５９が開弁されると、減圧用流路４６〜４９におけるブレーキフルードの流通が許容され、ブレーキフルードがホイールシリンダ２３から減圧用流路４６〜４９およびリザーバ流路５５を介してリザーバ３４へと還流する。なお、リザーバ流路５５は、リザーバ配管７７を介してマスタシリンダユニット２７のリザーバ３４に接続されている。

主流路４５は、中途に分離弁６０を有する。この分離弁６０により、主流路４５は、個別流路４１および４２と接続される第１流路４５ａと、個別流路４３および４４と接続される第２流路４５ｂとに区分けされている。第１流路４５ａは、個別流路４１および４２を介して前輪側のホイールシリンダ２３ＦＲおよび２３ＦＬに接続され、第２流路４５ｂは、個別流路４３および４４を介して後輪側のホイールシリンダ２３ＲＲおよび２３ＲＬに接続される。

分離弁６０は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。分離弁６０が閉状態であるときには、主流路４５におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて分離弁６０が開弁されると、第１流路４５ａと第２流路４５ｂとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。

また、液圧アクチュエータ４０においては、主流路４５に連通するマスタ流路６１およびレギュレータ流路６２が形成されている。より詳細には、マスタ流路６１は、主流路４５の第１流路４５ａに接続されており、レギュレータ流路６２は、主流路４５の第２流路４５ｂに接続されている。また、マスタ流路６１は、マスタシリンダ３２と連通するマスタ配管３７に接続される。レギュレータ流路６２は、レギュレータ３３と連通するレギュレータ配管３８に接続される。

マスタ流路６１は、中途にマスタカット弁６４を有する。マスタカット弁６４は、マスタシリンダ３２から各ホイールシリンダ２３へのブレーキフルードの供給系路上に設けられている。マスタカット弁６４は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされたマスタカット弁６４は、マスタシリンダ３２と主流路４５の第１流路４５ａとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに規定の制御電流が通電されてマスタカット弁６４が閉弁されると、マスタ流路６１におけるブレーキフルードの流通は遮断される。

また、マスタ流路６１には、マスタカット弁６４よりも上流側において、シミュレータカット弁６８を介してストロークシミュレータ６９が接続されている。すなわち、シミュレータカット弁６８は、マスタシリンダ３２とストロークシミュレータ６９とを接続する流路に設けられている。シミュレータカット弁６８は、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。シミュレータカット弁６８が閉状態であるときには、マスタ流路６１とストロークシミュレータ６９との間のブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されてシミュレータカット弁６８が開弁されると、マスタシリンダ３２とストロークシミュレータ６９との間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。

ストロークシミュレータ６９は、複数のピストンやスプリングを含むものであり、シミュレータカット弁６８の開放時に運転者によるブレーキペダル２４の踏力に応じた反力を創出する。ストロークシミュレータ６９としては、運転者によるブレーキ操作のフィーリングを向上させるために、多段のバネ特性を有するものが採用されると好ましい。

レギュレータ流路６２は、中途にレギュレータカット弁６５を有する。レギュレータカット弁６５は、レギュレータ３３から各ホイールシリンダ２３へのブレーキフルードの供給系路上に設けられている。レギュレータカット弁６５も、ＯＮ／ＯＦＦ制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされたレギュレータカット弁６５は、レギュレータ３３と主流路４５の第２流路４５ｂとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに通電されてレギュレータカット弁６５が閉弁されると、レギュレータ流路６２におけるブレーキフルードの流通は遮断される。

液圧アクチュエータ４０には、マスタ流路６１およびレギュレータ流路６２に加えて、アキュムレータ流路６３も形成されている。アキュムレータ流路６３の一端は、主流路４５の第２流路４５ｂに接続され、他端は、アキュムレータ３５と連通するアキュムレータ配管３９に接続される。

アキュムレータ流路６３は、中途に増圧リニア制御弁６６を有する。また、アキュムレータ流路６３および主流路４５の第２流路４５ｂは、減圧リニア制御弁６７を介してリザーバ流路５５に接続されている。増圧リニア制御弁６６と減圧リニア制御弁６７とは、それぞれリニアソレノイドおよびスプリングを有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７は、それぞれのソレノイドに供給される電流に比例して弁の開度が調整される。

増圧リニア制御弁６６は、各車輪に対応して複数設けられた各ホイールシリンダ２３に対して共通の増圧用制御弁として設けられている。また、減圧リニア制御弁６７も同様に、各ホイールシリンダ２３に対して共通の減圧用制御弁として設けられている。つまり、本実施形態においては、増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７は、動力液圧源３０から送出される作動流体を各ホイールシリンダ２３へ給排制御する１対の共通の制御弁として設けられている。このように増圧リニア制御弁６６等を各ホイールシリンダ２３に対して共通化すれば、ホイールシリンダ２３ごとにリニア制御弁を設けるのと比べて、コストの観点からは好ましい。

なお、ここで、増圧リニア制御弁６６の出入口間の差圧は、アキュムレータ３５におけるブレーキフルードの圧力と主流路４５におけるブレーキフルードの圧力との差圧に対応し、減圧リニア制御弁６７の出入口間の差圧は、主流路４５におけるブレーキフルードの圧力とリザーバ３４におけるブレーキフルードの圧力との差圧に対応する。また、増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７のリニアソレノイドへの供給電力に応じた電磁駆動力をＦ１とし、スプリングの付勢力をＦ２とし、増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７の出入口間の差圧に応じた差圧作用力をＦ３とすると、Ｆ１＋Ｆ３＝Ｆ２という関係が成立する。従って、増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７のリニアソレノイドへの供給電力を連続的に制御することにより、増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７の出入口間の差圧を制御することができる。

液圧ブレーキユニット２０において、動力液圧源３０および液圧アクチュエータ４０は、本実施形態における制御部としてのブレーキＥＣＵ７０により制御される。ブレーキＥＣＵ７０は、ＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。そして、ブレーキＥＣＵ７０は、上位のハイブリッドＥＣＵ（図示せず）などと通信可能であり、ハイブリッドＥＣＵからの制御信号や、各種センサからの信号に基づいて動力液圧源３０のポンプ３６や、液圧アクチュエータ４０を構成する電磁制御弁５１〜５４，５６〜５９，６０，６４〜６８を制御して、ブレーキ回生協調制御を実行可能である。

また、ブレーキＥＣＵ７０には、レギュレータ圧センサ７１、アキュムレータ圧センサ７２、および制御圧センサ７３が接続される。レギュレータ圧センサ７１は、レギュレータカット弁６５の上流側でレギュレータ流路６２内のブレーキフルードの圧力、すなわちレギュレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキＥＣＵ７０に与える。アキュムレータ圧センサ７２は、増圧リニア制御弁６６の上流側でアキュムレータ流路６３内のブレーキフルードの圧力、すなわちアキュムレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキＥＣＵ７０に与える。制御圧センサ７３は、主流路４５の第１流路４５ａ内のブレーキフルードの圧力を検知し、検知した値を示す信号をブレーキＥＣＵ７０に与える。各圧力センサ７１〜７３の検出値は、所定時間おきにブレーキＥＣＵ７０に順次与えられ、ブレーキＥＣＵ７０の所定の記憶領域に所定量ずつ格納保持される。

分離弁６０が開状態とされて主流路４５の第１流路４５ａと第２流路４５ｂとが互いに連通している場合、制御圧センサ７３の出力値は、増圧リニア制御弁６６の低圧側の液圧を示すと共に減圧リニア制御弁６７の高圧側の液圧を示すので、この出力値を増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７の制御に利用することができる。また、増圧リニア制御弁６６および減圧リニア制御弁６７が閉鎖されていると共に、マスタカット弁６４が開状態とされている場合、制御圧センサ７３の出力値は、マスタシリンダ圧を示す。更に、分離弁６０が開放されて主流路４５の第１流路４５ａと第２流路４５ｂとが互いに連通しており、各ＡＢＳ保持弁５１〜５４が開放される一方、各ＡＢＳ減圧弁５６〜５９が閉鎖されている場合、制御圧センサの７３の出力値は、各ホイールシリンダ２３に作用する作動流体圧、すなわちホイールシリンダ圧を示す。

さらに、ブレーキＥＣＵ７０に接続されるセンサには、ブレーキペダル２４に設けられたストロークセンサ２５も含まれる。ストロークセンサ２５は、ブレーキペダル２４の操作量としてのペダルストロークを検知し、検知した値を示す信号をブレーキＥＣＵ７０に与える。ストロークセンサ２５の出力値も、所定時間おきにブレーキＥＣＵ７０に順次与えられ、ブレーキＥＣＵ７０の所定の記憶領域に所定量ずつ格納保持される。なお、ストロークセンサ２５以外のブレーキ操作状態検出手段をストロークセンサ２５に加えて、あるいは、ストロークセンサ２５に代えて設け、ブレーキＥＣＵ７０に接続してもよい。ブレーキ操作状態検出手段としては、例えば、ブレーキペダル２４の操作力を検出するペダル踏力センサや、ブレーキペダル２４が踏み込まれたことを検出するブレーキスイッチなどがある。

上述のように構成された液圧ブレーキユニット２０は、ブレーキ回生協調制御を実行することができる。液圧ブレーキユニット２０は制動要求を受けて制動を開始する。制動要求は、車両に制動力を付与すべきときに生起される。制動要求は例えば、運転者がブレーキペダル２４を操作した場合や、走行中に他の車両との距離を自動制御している際に当該他の車両との距離が所定の距離よりも狭まった場合などに生起される。

制動要求を受けて、ブレーキＥＣＵ７０は、要求制動力から回生による制動力を減じることにより、液圧ブレーキユニット２０により発生させるべき制動力である要求液圧制動力を算出する。ここで、回生による制動力は、ハイブリッドＥＣＵ７から液圧ブレーキユニット２０に供給される。そして、ブレーキＥＣＵ７０は、算出した要求液圧制動力に基づいて各ホイールシリンダ２３ＦＲ〜２３ＲＬの目標液圧を算出する。ブレーキＥＣＵ７０は、ホイールシリンダ圧が目標液圧となるように、フィードバック制御則により増圧リニア制御弁６６や減圧リニア制御弁６７に対する供給電流の値を決定する。

その結果、液圧ブレーキユニット２０においては、動力液圧源３０から増圧リニア制御弁６６を介してブレーキフルードが各ホイールシリンダ２３に供給されて車輪に制動力が付与される。また、各ホイールシリンダ２３からブレーキフルードが減圧リニア制御弁６７を介して必要に応じて排出され、車輪に付与される制動力が調整される。本実施形態においては、動力液圧源３０、増圧リニア制御弁６６及び減圧リニア制御弁６７等を含んでホイールシリンダ圧制御系統が構成されている。ホイールシリンダ圧制御系統によりいわゆるブレーキバイワイヤによる制動力制御が行われる。ホイールシリンダ圧制御系統は、マスタシリンダユニット２７からホイールシリンダ２３へのブレーキフルードの供給経路に並列に設けられている。

なお、このとき、ブレーキＥＣＵ７０は、レギュレータカット弁６５を閉状態とし、レギュレータ３３から送出されるブレーキフルードが主流路４５へ供給されないようにする。更にブレーキＥＣＵ７０は、マスタカット弁６４を閉状態とするとともにシミュレータカット弁６８を開状態とする。これは、運転者によるブレーキペダル２４の操作に伴ってマスタシリンダ３２から送出されるブレーキフルードがストロークシミュレータ６９へと供給されるようにするためである。

図３は、運転者によるブレーキ操作入力とホイールシリンダ圧との関係を示す図である。図３の縦軸はホイールシリンダ圧を示し、横軸は例えばブレーキペダル２４に課されるペダル踏力等の運転者によるブレーキ操作入力を示す。図３には、ブレーキ回生協調制御の実行中における液圧制動力の一例が実線で示されている。また、図３において一点鎖線により示されるのは運転者の要求制動力であり、要求制動力は運転者の操作入力に比例して増大するようブレーキＥＣＵ７０により設定される。要求制動力と液圧制動力との差、図３でいえば要求制動力を示す一点鎖線と液圧制動力を示す実線との間隙が回生制動力の大きさを示す。

図３に示されるように、操作入力が入力値Ａに達するまでのように比較的小さい場合には、ブレーキＥＣＵ７０は液圧制動力を発生させない。なぜならブレーキ回生協調制御において要求制動力を回生制動力のみによりまかなうことが可能な場合には、車両の燃費向上の観点から回生制動力を優先的に利用することが望ましいからである。ここで、操作入力Ａは、予め設定された回生制動力の最大値に要求制動力が達するときの操作入力を示している。運転者の操作入力が入力値Ａを超えて大きくなると要求制動力を回生制動力のみで賄うことができなくなるため、液圧ブレーキユニット２０の発生させる液圧制動力により制動力の不足分が補われる。つまり、操作入力が入力値Ａを超える場合にブレーキＥＣＵ７０は操作入力に比例させてホイールシリンダ圧を増大させ、液圧制動力を生じさせる。

図２を参照して説明したように、ブレーキ回生協調制御の実行中は、ホイールシリンダ圧は動力液圧源３０等を含むホイールシリンダ圧制御系統により制御される。その一方、マスタカット弁６４及びレギュレータカット弁６５は閉状態とされるため、運転者のブレーキペダル２４の操作によりマスタシリンダ３２及びレギュレータ３３において加圧されたブレーキフルードはホイールシリンダ２３には供給されない。

閉状態のマスタカット弁６４及びレギュレータカット弁６５のそれぞれの上流側のブレーキフルードの液圧は要求制動力を発生させられるよう加圧されている。これは、ブレーキバイワイヤによる制御に異常が生じた場合などにレギュレータカット弁６５等を開弁して液圧制動力で要求制動力をまかなうようにするためである。このような冗長性はフェイルセーフの観点から見て好ましい。

一方、マスタカット弁６４及びレギュレータカット弁６５のそれぞれの下流側の液圧はホイールシリンダ圧に等しい。よって、閉状態とされたこれらの弁にはともに、要求制動力に相当する液圧と実際のホイールシリンダ圧との差圧、つまり要求制動力と液圧制動力との差である回生制動力の大きさに対応する差圧が作用する。ここで図３に示されるように、運転者の操作入力が入力値Ａであるときの要求制動力を液圧制動力のみにより発生させる場合に必要とされるホイールシリンダ圧を圧力Ｐとする。言い換えれば、圧力Ｐは、予め設定された回生制動力の最大値に相当する液圧制動力を発生させる際に必要とされるホイールシリンダ圧に相当する。結局、ブレーキ回生協調制御の実行中のマスタカット弁６４及びレギュレータカット弁６５は、この圧力差Ｐを保持することができれば充分であるといえる。

そこで、本実施形態においては、ブレーキＥＣＵ７０は、ホイールシリンダ圧制御系統によりホイールシリンダ圧が制御されている間、レギュレータカット弁６５の上下流間の差圧が所定の液圧を超えるとレギュレータカット弁６５が開弁されるようレギュレータカット弁の開弁圧を制御する。なお、ここで開弁圧とは、閉状態とされた電磁制御弁に作用する差圧作用力により当該制御弁が開弁されるときの上下流間の差圧をいい、電磁制御弁に供給される制御電流に応じて変動する。

要するに典型的に従来は、想定される使用環境下において閉弁時に作用する差圧作用力が制御弁を開弁させることのないよう閉弁状態における開弁圧が規定されていた。そして、この規定の開弁圧の実現を保証する規定の制御電流を供給または遮断することにより制御弁の開閉が制御されていた。ところが、本実施形態においては、想定される使用環境下において閉弁時に差圧作用力による機械的な開弁が起こり得るように、ブレーキＥＣＵ７０は規定の開弁圧よりも当該弁の開弁圧を低減させるよう制御する。

より具体的には、ブレーキＥＣＵ７０は、上述の圧力Ｐを所定の液圧とし、レギュレータカット弁６５の上下流間の差圧が圧力Ｐを超えると当該弁が機械的に開弁されるように開弁圧を制御する。そのためにブレーキＥＣＵ７０は、閉状態におけるレギュレータカット弁６５への制御電流を、想定される使用環境下で閉弁状態を保証する規定の制御電流より少なくなるよう制御する。

図４は、本実施形態におけるレギュレータカット弁６５への供給電流と開弁圧との関係を示す図である。図４の縦軸はレギュレータカット弁６５への制御電流を示し、横軸は閉状態とされたレギュレータカット弁６５の開弁圧を示す。図４に一例として示されるようにレギュレータカット弁６５の開弁圧は、当該レギュレータカット弁６５への供給電流の大きさに比例して大きくなる。

レギュレータカット弁６５は、当該弁の使用が想定される環境下において閉弁状態を保証する規定の制御電流Ｉ_０の供給を受けて閉弁される一方、制御電流の供給が遮断されている間は開状態となる常開の電磁制御弁である。ところが、本実施形態においてブレーキＥＣＵ７０は、ブレーキ回生協調制御の実行中においてレギュレータカット弁６５を閉弁しておくべき間、規定の制御電流Ｉ_０より小さい中間電流Ｉ_Ｐを当該弁へ供給する。この中間電流Ｉ_Ｐは、レギュレータカット弁６５の開弁圧が上述の圧力Ｐとなるよう設定された制御電流である。中間電流Ｉ_Ｐは規定の制御電流Ｉ_０よりも小さい電流とされているので、レギュレータカット弁６５における消費電力を抑えることができるという点で好ましい。

なお、ここで、中間電流Ｉ_Ｐは、圧力Ｐに余裕代ΔＰを加えた圧力Ｐ＋ΔＰを開弁圧とするように設定されてもよい。余裕代ΔＰは、例えばブレーキＥＣＵ７０の制御遅れの許容可能な程度や、ブレーキ回生協調制御の正常な実行中におけるレギュレータカット弁６５の上下流間の差圧の変動量などを考慮して実験等により適宜設定することができる。余裕代ΔＰを適宜設定することによりレギュレータカット弁６５の開閉の頻度を抑えることができるので、当該弁の耐久性の向上に寄与することとなる。

図５は、本実施形態におけるブレーキ回生協調制御の実行中のレギュレータカット弁６５の開閉動作を説明するための図である。図５の上部はレギュレータカット弁６５の上下流間の差圧の時間変化を示し、図５の下部は差圧の変化に対応したレギュレータカット弁６５の開閉状態の変化を示す。

ブレーキ回生協調制御の実行中はブレーキＥＣＵ７０により中間電流Ｉ_Ｐが供給されてレギュレータカット弁６５は閉状態とされている。回生制動力が最大値に達している場合には図５に示されるようにレギュレータカット弁６５の上下流間に差圧Ｐが生じている。ところが、時刻ｔ_１において、例えば運転者による急激なブレーキペダル２４の踏み増し等によりレギュレータカット弁６５の上流側が増圧された場合には、当該弁の上下流間の差圧が一時的に圧力値Ｐを超えて大きくなる。上述のようにブレーキＥＣＵ７０は、レギュレータカット弁６５の開弁圧を圧力Ｐとするよう中間電流Ｉ_Ｐを供給している。よって、時刻ｔ_１にレギュレータカット弁６５の上下流間の差圧が圧力値Ｐを超えるとレギュレータカット弁６５は機械的に開弁される。

その結果、運転者のブレーキペダル２４の踏み増しにより加圧されたブレーキフルードが、マスタシリンダユニット２７からレギュレータカット弁６５を介してホイールシリンダ２３へと供給される。そして、例えば時刻ｔ_２にレギュレータカット弁６５の上下流間の差圧が圧力値Ｐまで低下する。上下流間の差圧が開弁圧である圧力Ｐにまで低下すればレギュレータカット弁６５に作用する差圧作用力が弱まって開弁状態を維持することができなくなり、レギュレータカット弁６５は機械的に閉弁されることとなる。

このレギュレータカット弁６５の機械的な開弁によるブレーキフルードのホイールシリンダ２３への供給は、ホイールシリンダ圧制御系統によるホイールシリンダ圧の制御に並行して実現され得る。また、レギュレータカット弁６５は、ブレーキＥＣＵ７０からの制御電流の遮断を待つことなく上下流間の差圧に応じて機械的に開弁される。このため、仮にブレーキＥＣＵ７０によるホイールシリンダ圧制御系統等の制御に遅延が生じたとしても、この遅延による影響を軽減することができる。このように、本実施形態によれば、運転者のブレーキ操作による要求制動力の変動を迅速にホイールシリンダ２３へと伝達し、運転者のブレーキ操作に制動力を速やかに追従させることが可能となる。よって、より高度の信頼性を持つブレーキ制御装置を実現することができる。

また、異常の発生等によりホイールシリンダ圧が低下してレギュレータカット弁６５の下流側が減圧された場合にも当該弁の上下流間の差圧が一時的に大きくなり、中間電流Ｉ_Ｐの供給により制御された開弁圧を超えてしまうことがある。この場合においても図５を参照して説明したのと同様に、レギュレータカット弁６５が機械的に開弁され、上下流間の差圧が制御された開弁圧まで低下するようマスタシリンダユニット２７からホイールシリンダ２３へとブレーキフルードが供給される。このため、仮に制御の遅延が生じたとしても機械的な開弁により軽減されることとなり、制動力制御のフェイルセーフ性を向上させることができる。よって、より高度の信頼性を持つブレーキ制御装置を実現することが可能となる。

本実施形態においては、レギュレータカット弁６５の開弁圧は、予め設定された回生制動力の最大値に対応させて均一値に設定されていたが、これを変動させてもよい。制御部は、例えば車両の走行状態に応じた回生制動力の変動に合わせて開弁圧を変動させてもよい。このようにすれば、発生する回生制動力に合わせて開閉弁の開弁圧を変動させることができるので、ホイールシリンダ圧制御系統による制御をより柔軟に補完することができる。

なお、上述の実施形態においては開弁圧を制御する対象をレギュレータカット弁６５としたが、マスタカット弁６４の開弁圧も同様に制御してもよい。そうすれば、上下流間の差圧に応じてレギュレータカット弁６５とともにマスタカット弁６４も機械的に開閉される。よって、より多量のブレーキフルードを短時間にホイールシリンダへと供給することが可能となり、より迅速にホイールシリンダ圧制御系統による制御を補完することができるという点で好ましい。

また、マスタカット弁６４の開弁圧についてもレギュレータカット弁６５の開弁圧と同様に余裕代ΔＰを加えて設定してもよい。この場合、レギュレータカット弁６５に対する余裕代よりもマスタカット弁６４に対する余裕代を大きく設定してもよい。このようにすれば、マスタカット弁６４よりもレギュレータカット弁６５を優先的に開弁させることが可能となる。よって、レギュレータカット弁６５の機械的な開弁で充分に差圧を解消できる場合にはマスタカット弁６４は開弁されないこととなる。これにより、マスタカット弁６４の機械的な開閉を抑制することができるので、ブレーキフィーリングの向上等の観点から好ましい。

本発明の一実施形態に係る車両制動装置が適用された車両を示す概略構成図である。本実施形態に係る液圧ブレーキユニットを示す系統図である。本実施形態における運転者によるブレーキ操作入力とホイールシリンダ圧との関係を示す図である。本実施形態におけるレギュレータカット弁への供給電流と開弁圧との関係を示す図である。本実施形態におけるブレーキ回生協調制御の実行中のレギュレータカット弁の開閉動作を説明するための図である。

符号の説明

２０液圧ブレーキユニット、２３ホイールシリンダ、２４ブレーキペダル、３０動力液圧源、６４マスタカット弁、６５レギュレータカット弁、６６増圧リニア制御弁、７０ブレーキＥＣＵ。

Claims

作動液の供給により車輪に制動力を付与するホイールシリンダと、
運転者によるブレーキ操作部材の操作量に応じて作動液を加圧するマニュアル液圧源と、
前記マニュアル液圧源から前記ホイールシリンダへの作動液の供給経路上に設けられた開閉弁と、
前記供給経路に並列に設けられ、運転者による前記ブレーキ操作部材への操作から独立してホイールシリンダ圧を制御し得るホイールシリンダ圧制御系統と、
前記ホイールシリンダ圧制御系統により前記ホイールシリンダ圧を制御するに際して前記開閉弁を閉弁し、前記開閉弁の上下流間の差圧が所定の液圧を超えると前記開閉弁が機械的に開弁されるよう前記開閉弁の開弁圧を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするブレーキ制御装置。
モータの回生制御により車輪に回生制動力を付与する回生ブレーキユニットをさらに備え、
前記所定の液圧は、前記回生制動力に相当する制動力を前記ホイールシリンダにより発生させる際に必要とされる液圧であることを特徴とする請求項１に記載のブレーキ制御装置。
前記開閉弁は、規定の制御電流の供給を受けて発生する電磁力により閉弁状態が保証され、制御電流の供給が遮断されている間は開弁状態となる常開の電磁制御弁であり、
前記制御部は、前記開閉弁を閉弁しておくべき間、前記規定の制御電流よりも小さい中間電流を前記開閉弁へ供給することを特徴とする請求項１または２に記載のブレーキ制御装置。