JP2008211887A - 電圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 電圧制限回路を省略しつつ、電圧が過度に昇圧されることを回避した電圧回路を提供する。
【解決手段】 電源と、入力された前記電源の昇圧を行う昇電圧回路とを備えた電圧回路において、前記昇電圧回路は、昇圧電圧をあらかじめ設定された上限値以下となるよう制限する昇圧制限手段を備えることとした。
【選択図】 図１０

Description

本発明は電圧回路に関し、特にホイルシリンダ内の液圧を制御することで制動力を得るブレーキ制御装置の電圧回路に関する。

従来、特許文献１に記載の電圧回路にあっては、昇電圧時の電圧から回路損傷を防止するため、別途ＭＯＳトランジスタ等の電圧制限回路が設けられている。
特開平８−３２１７５５号公報

しかしながら上記従来技術にあっては、別途付加される電圧制限回路がコストアップ要因となっていた。

本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電圧制限回路を省略しつつ、電圧が過度に昇圧されることを回避した電圧回路を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、電源と、入力された前記電源の昇圧を行う昇電圧回路とを備えた電圧回路において、前記昇電圧回路は、昇圧電圧をあらかじめ設定された上限値以下となるよう制限する昇圧制限手段を備えることとした。

よって、電圧制限回路を省略しつつ、電圧が過度に昇圧されることを回避した電圧回路を提供できる。

以下、本発明の車両の電圧回路を実現する最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

［システム構成］
図１は実施例１における電圧回路のシステム構成図である。実施例１では前輪のみポンプ吐出圧によって制動力を得る油圧ブレーキバイワイヤシステムとし、１つの液圧ユニットＨＵによってＦＬ，ＦＲ輪液圧Ｐｆｌ，Ｐｆｒの増減圧を行うこととする。

また、液圧ユニットＨＵはコントロールユニットＣＵにより駆動され、前輪の液圧配管系および電気系はともに１重系であるものとする。一方、リヤ側は油圧を用いず電気的にブレーキ制御を行う方式を採用する。

マスタシリンダＭ／ＣにはストロークセンサＳ／Ｓｅｎ及びストロークシミュレータＳ／Ｓｉｍが設けられている。ブレーキペダルＢＰの踏み込みに伴ってマスタシリンダＭ／Ｃ内に液圧が発生するとともに、ブレーキペダルＢＰのストローク信号ＳがコントロールユニットＣＵへ出力される。

マスタシリンダ圧は油路Ａ（ＦＬ，ＦＲ）を介して液圧ユニットＨＵに供給され、コントロールユニットＣＵにより液圧ユニットＨＵを駆動して液圧制御が施された後、油路Ｄ（ＦＬ，ＦＲ）を介して前輪ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）に供給される。

コントロールユニットＣＵはＦＬ，ＦＲ輪目標液圧Ｐ＊ｆｌ，Ｐ＊ｆｒを演算して液圧ユニットＨＵを駆動し、ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）の液圧を制御する。制動時には回生ブレーキ装置９によりＦＬ，ＦＲ輪を制動する。また、後輪ブレーキアクチュエータ６はコントロールユニットＣＵからの目標信号に基づいて電動キャリパ７の制動力を制御する。なお、電源はＢＡＴＴである。

液圧ユニットＨＵは、ブレーキバイワイヤシステムにおける通常制動時はマスタシリンダとホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）との連通を遮断する。一方、ポンプＰによりホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）に液圧を供給し、制動力を発生させる。

そして、減圧用のバルブを適宜駆動することで、前輪ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）内の液圧を減圧し、車輪のロックを回避しつつ制動力を得る。また、ブレーキバイワイヤ機能故障時には、マスタシリンダ圧をＦＬ，ＦＲ輪ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）に液圧を供給し、制動力を得る。

［油圧回路］
図２は実施例１の油圧回路図である。ポンプＰの吐出側は油路Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）、油路Ｄ（ＦＬ，ＦＲ）を介してそれぞれＦＬ，ＦＲ輪ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）と接続し、吸入側は油路Ｂを介してリザーバＲＳＶと接続する。油路Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）はそれぞれ油路Ｅ（ＦＬ，ＦＲ）を介して油路Ｂと接続する。

また、油路Ｃ（ＦＬ）と油路Ｅ（ＦＬ）の接続点Ｉ（ＦＬ）は油路Ａ（ＦＬ）を介してマスタシリンダＭ／Ｃと接続し、油路Ｃ（ＦＲ）と油路Ｅ（ＦＲ）の接続点Ｉ（ＦＲ）は油路Ａ（ＦＲ）を介してマスタシリンダＭ／Ｃと接続する。さらに、油路Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）の接続点Ｊは油路Ｇを介して油路Ｂと接続する。

シャットオフバルブＳ．ＯＦＦ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）は常開電磁弁であり、油路Ａ（ＦＬ，ＦＲ）上に設けられてマスタシリンダＭ／Ｃと接続点Ｉ（ＦＬ，ＦＲ）との連通／遮断を行う。

ＦＬ，ＦＲ輪インバルブＩＮ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）はそれぞれ油路Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）上に設けられた常開比例弁であり、ポンプＰの吐出圧を比例制御してＦＬ，ＦＲ輪ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）に供給する。また、油路Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）上であってＦＬ，ＦＲ輪インバルブＩＮ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）の間にはポンプＰ側への逆流防止用のチェックバルブＣ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）が設けられている。

ＦＬ，ＦＲ輪アウトバルブＯＵＴ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）は常閉比例弁であり、それぞれ油路Ｅ（ＦＬ，ＦＲ）上に設けられている。また、接続点Ｊと油路Ｂを接続する油路Ｇ上にはリリーフバルブＲｅｆ／Ｖが設けられている。

シャットオフバルブＳ．ＯＦＦ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）とマスタシリンダＭ／Ｃとの間の油路Ａ（ＦＬ，ＦＲ）には第１、第２Ｍ／Ｃ圧センサＭＣ／Ｓｅｎ１，ＭＣ／Ｓｅｎ２が設けられ、Ｍ／Ｃ圧Ｐｍ１，Ｐｍ２をコントロールユニットＣＵへ出力する。

また液圧ユニットＨＵ内であって油路Ｄ（ＦＬ，ＦＲ）上にはＦＬ，ＦＲ輪液圧センサＷＣ／Ｓｅｎ（ＦＬ，ＦＲ）が設けられ、ポンプＰの吐出側にはポンプ吐出圧センサＰ／Ｓｅｎが設けられてそれぞれの検出値Ｐｆｌ，ＰｆｒおよびＰｐをコントロールユニットＣＵへ出力する。

［ブレーキバイワイヤ制御における通常ブレーキ］
（増圧時）
ブレーキバイワイヤ制御における通常ブレーキ増圧時にはシャットオフバルブＳ．ＯＦＦ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）を閉弁、インバルブＩＮ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）を開弁、アウトバルブＯＵＴ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）を閉弁し、モータＭを駆動し、インバルブＩＮ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）により液圧制御を行って増圧を行う。

（減圧時）
通常ブレーキ減圧時には所定のインバルブＩＮ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）を閉弁、アウトバルブＯＵＴ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）を開弁して液圧をリザーバＲＳＶに排出し、減圧を行う。

（保持時）
通常ブレーキ保持時には所定のインバルブＩＮ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）およびアウトバルブＯＵＴ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）を閉弁し、液圧を保持する。

［マニュアルブレーキ］
マニュアルブレーキ時には常開のシャットオフバルブＳ．ＯＦＦ／ＶおよびインバルブＩＮ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）が開弁、常閉のアウトバルブＯＵＴ／Ｖ（ＦＬ，ＦＲ）が閉弁される。したがってＦＬ，ＦＲ輪ホイルシリンダＷ／Ｃ（ＦＬ，ＦＲ）にマスタシリンダ圧Ｐｍが作用する状態となる。これによりマニュアルブレーキを確保する。

［増圧制御ブロック］
図３は、コントロールユニットＣＵにおける増圧制御ブロック図である。

液圧サーボ制御部１１０は各液圧センサＷＣ／Ｓｅｎ（ＦＬ，ＦＲ），ＭＣ／Ｓｅｎ１，２、Ｐ／Ｓｅｎの検出値に基づき液圧サーボ制御を行い、目標ポンプ角速度を演算して回転サーボ制御部１２０へ出力する。

回転サーボ制御部１２０は目標ポンプ角速度およびモータＭに設けられたホールＩＣ（回転角度センサ）の検出値に基づき回転速度サーボ制御を行い、指令電圧を演算して駆動電圧制御部１３０へ出力する。

駆動電圧制御部１３０は、指令電圧および電源モニタ１５０のモニタ値に基づきモータＤＹＴＹを演算して乗算部１６０へ出力する。

電源制御部１４０（昇電圧制御手段）は指令電圧および電源モニタ値に基づき電源ＤＵＴＹを演算し、昇電圧回路１５０へ出力する。

昇電圧回路１５０は電源ＤＵＴＹに基づき電源を昇圧し、乗算部１６０へ出力する。

乗算部１６０はモータＤＵＴＹと昇圧された電源を乗じ、モータ駆動電圧ＶｂとしてモータＭへ出力する。

［昇電圧回路］
図４は昇電圧回路１５０の回路図である。また、図５はトランジスタＴｒ１ＯＦＦ時、図６はＯＮ時の昇電圧回路１５０内の電流を示す図である。

昇電圧回路１５０は並列の第１、第２コンデンサＣ１，Ｃ２に対しさらに並列に接続され、ＰＷＭ駆動されるトランジスタＴｒ１を有する。トランジスタＴｒ１のコレクタ側はコイルＬ１を介して第１コンデンサＣ１に接続するとともに、ダイオードＤ１を介して第２コンデンサＣ２に接続する。第１、第２コンデンサＣ１，Ｃ２およびトランジスタＴｒ１のエミッタ側は接地される。

トランジスタＴｒ１ＯＦＦ時には、コイルＬ１の位相遅れ中に電源によって第１コンデンサＣ１に蓄電され、定常状態となれば電源＋第１コイルＣ１の放電電圧がＶｏｕｔへ出力される。その際、第２コンデンサＣ２に電位差が生じて第２コンデンサＣ２に蓄電される。

トランジスタＴｒ１がＯＮされると、電源からの電流はトランジスタＴｒ１を介して接地に流れ、第１コンデンサＣ１の電荷も０となる。この場合、第２コンデンサＣ２に蓄電されていた電圧がＶｏｕｔへ供給される。その際、第２コンデンサＣ２の放電電圧が電源ＢＡＴＴの電圧以上となるよう第２コンデンサＣ２の容量およびＰＷＭデューティを設定する。

［ＰＷＭ駆動時における電源Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係］
図７にトランジスタＴｒ１をＰＷＭ駆動した際の電源Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔを示す。

上述のように、トランジスタＴｒ１ＯＦＦ時には電源＋第１コイルＣ１の放電電圧が出力されてＶｏｕｔが上昇し、ＯＮ時には第２コンデンサＣ２の放電電圧が出力されてＶｏｕｔが低下する。ＯＦＦ時において、第２コンデンサＣ２の放電電圧が電源ＢＡＴＴの電圧となるよう第２コンデンサＣ２の容量およびＰＷＭデューティを設定する。

昇電圧要求があるときはモータＭに大きな駆動要求があるときであり、消費電力も大きくなる。この状態で昇電圧制御を行って電圧を一気に落とすと、モータＭの回転も一気に低下するため、モータ回転確保のため再度昇圧しなければならない。また、モータ回転確保のための昇圧が大きすぎるとまた電圧を落とさなければならないこととなる。

本願では、図７に示すようにＰＷＭ駆動によって昇圧（ＯＦＦ）・昇圧停止（ＯＮ）が繰り返され、電圧の急激な増減が低減される。そのため、モータ回転確保のために昇圧・電圧下落を繰り返す必要がない。

［昇電圧制限制御処理］
図８は昇電圧制限制御処理のフローチャートである。

ステップＳ１００ではモータ駆動電圧Ｖｂ>所定値（急制動時に最低限の応答性が確保できる電圧の下限）であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０３へ移行し、ＮＯであればステップ１０１へ移行する。

ステップＳ１０１では、回路が許容する最大の昇電圧を行って昇電圧効率を上げるため、昇電圧回路１５０内のトランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティを許容最大値とし、ステップＳ１０２へ移行する。
なお、この許容最大値は６０％とする。車両バッテリ電圧が２０Ｖであるため、ＰＩＤ制御を行った場合はバッテリ最大容量の２０Ｖを目標として制御することになるため、コントロールユニットＣＵ内のＣＰＵ負荷が増大する。
また、デューティに対する電圧値はデューティ６０％前後で最も高くなるため、ＰＷＭデューティの許容最大値を６０％として負荷を低減するとともに、効率を向上させるものである。

ステップＳ１０２では昇電圧制御判断を行い、制御を終了する。

ステップＳ１０３ではモータ駆動電圧Ｖｂ>上限値であるかどうかが判断され、ＮＯであればステップＳ１０４へ移行し、ＹＥＳであればステップＳ１０６へ移行する。

ステップＳ１０４ではトランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティ＝（上限電圧−モータ駆動電圧Ｖｂ）×１００／Ｖｂ＿ｄｅｎに設定し、ステップＳ１０５へ移行する。
ここで、Ｖｂ＿ｄｅｎは定数であり、トランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティの減少勾配により可変としてもよい。

ステップＳ１０５ではトランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティ>許容最大値であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ１０１へ移行し、ＮＯであればステップＳ１０２へ移行する。

ステップＳ１０６では過大な昇電圧状態にあるためゼロとし、ステップＳ１０２へ移行する。

［昇電圧制御判断処理］
図９は、昇電圧制御判断処理のフローチャートである。

ステップＳ２００では昇電圧回路１５０における昇電圧指令値−モータ駆動電圧Ｖｂ≧Ｖｂｓｔ＿ＯＮであるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ２０１へ移行し、ＮＯであればステップＳ２０４へ移行する。
ここで、Ｖｂｓｔ＿ＯＮはトランジスタＴｒ１のＯＮ時における定数であり、ＮＯの場合はトランジスタＴｒ１のＯＮ時において昇電圧過剰であることを示す。

ステップＳ２０１ではモータ電圧Ｖｂ≦上限値であるかどうかが判断され、ＹＥＳであれば昇電圧正常であり、ステップＳ２０２へ移行する。ＮＯであれば昇電圧過剰であり、ステップＳ２０５へ移行する。

ステップＳ２０２ではＰＷＭデューティ>０であるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ２０３へ移行し、ＮＯであればステップＳ２０５へ移行する。

ステップＳ２０３では昇電圧フラグ＝１（昇電圧実行）とし、制御を終了する。

ステップＳ２０４では昇電圧回路１５０における昇電圧指令値−モータ駆動電圧Ｖｂ≧Ｖｂｓｔ＿ＯＦＦであるかどうかが判断され、ＹＥＳであればステップＳ２０５へ移行し、ＮＯであれば制御を終了する。
ここで、Ｖｂｓｔ＿ＯＦＦはトランジスタＴｒ１のＯＦＦ時における定数であり、ＮＯの場合はトランジスタＴｒ１のＯＦＦ時において昇電圧過剰であることを示す。

ステップＳ２０５では昇電圧フラグ＝０（昇電圧停止）とし、制御を終了する。

［昇電圧制御実行時のモータ駆動電圧］
図１０は昇電圧制御実行時のトランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティとモータ駆動電圧Ｖｂとの関係を示す図である。モータ駆動電圧Ｖｂが図８のステップＳ１００における所定値以下の場合、ＰＷＭデューティを許容最大値とする（ステップＳ１００→Ｓ１０１）。これによりモータ駆動電圧Ｖｂが所定値以下の場合昇電圧効率が向上する。

モータ駆動電圧Ｖｂが所定値を上回れば、トランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティを徐々に低下させる（ステップＳ１００→Ｓ１０３→Ｓ１０５→Ｓ２０５）。

モータ駆動電圧Ｖｂが上限値となれば、ＰＷＭデューティ＝０として昇電圧フラグを停止する（ステップＳ１０６→Ｓ２０５）。これによりモータ駆動電圧Ｖｂの昇圧は上限値に制限され、電圧制限回路を設けずとも、電圧が過度に昇圧されることを回避するものである。

［昇電圧制限制御の経時変化］
図１１は昇電圧制限制御のタイムチャートである。

（時刻ｔ０）
時刻ｔ０において昇電圧フラグ＝１となる。モータ駆動電圧Ｖｂが再び所定値を下回っているためトランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティが許容最大値となる。

（時刻ｔ１）
時刻ｔ１においてモータ駆動電圧Ｖｂが所定値を上回り、トランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティが徐々に低下する。

（時刻ｔ２）
時刻ｔ２においてモータ駆動電圧Ｖｂが再び所定値を下回り、ＰＷＭデューティが許容最大値となる。

（時刻ｔ３）
時刻ｔ３においてモータ駆動電圧Ｖｂが再び所定値を上回り、トランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティが徐々に低下する。以降これを繰り返す。

［本願実施例の効果］
（１）電源ＢＡＴＴと、入力された電源電圧の昇圧を行う昇電圧回路１５０とを備えた電圧回路において、昇電圧回路１５０は、昇圧電圧をあらかじめ設定された上限値以下となるよう制限する電源制御部１４０を備えることとした。

これにより、電圧制限回路を省略しつつ、電圧が過度に昇圧されることを回避した電圧回路を提供することができる。また、電圧閾値である上限値を設定するのみでよいため、電流フィードバック等のソフトウェア負荷が高い制御を行わないため、安価なマイコンで本願制御を実行可能となる。

（２）電源制御部１４０は、昇圧電圧を電源電圧以上の所定値に設定することとした。これにより、所定値を急制動時に最低限の応答性が確保できる電圧の下限値に設定することで、急制動時の制動力を確保することができる。

（３）昇電圧回路１５０は、ＰＷＭ駆動されるトランジスタＴｒ１（スイッチング素子）と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、を備え、トランジスタＴｒ１をＰＷＭ駆動することにより、コンデンサＣ１，Ｃ２に蓄電するとともに、昇圧電圧を上限値以下に制限することとした。

これにより、簡易かつ安価な構成で昇電圧制限を実行することができる。

［他の実施例］
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。

実施例１における電圧回路のシステム構成図である。 実施例１における液圧ユニットの油圧回路図である。 コントロールユニットＣＵにおける増圧制御ブロック図である。 昇電圧回路１５０の回路図である。 トランジスタＴｒ１ＯＦＦ時の昇電圧回路１５０内の電流を示す図である。 トランジスタＴｒ１ＯＮ時の昇電圧回路１５０内の電流を示す図である。 トランジスタＴｒ１をＰＷＭ駆動した際の電源Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの関係を示す図である。 昇電圧制限制御処理のフローチャートである。 昇電圧制御判断処理のフローチャートである。 昇電圧制御実行時のトランジスタＴｒ１に対するＰＷＭデューティとモータ駆動電圧Ｖｂとの関係を示す図である。 昇電圧制限制御のタイムチャートである。

符号の説明

ＢＰ ブレーキペダル
ＢＡＴＴ 電源
Ｃａｎ／Ｖ 切替弁
ＨＵ 液圧ユニット
ＩＮ／Ｖ インバルブ
Ｍ モータ
Ｍ／Ｃ マスタシリンダ
ＭＣ／Ｓｅｎ１，２ マスタシリンダ圧センサ
ＯＵＴ／Ｖ アウトバルブ
Ｐ ポンプ
Ｐ／Ｓｅｎ ポンプ吐出圧センサ
Ｒｅｆ／Ｖ リリーフバルブ
ＲＳＶ リザーバ
Ｓ．ＯＦＦ／Ｖ シャットオフバルブ
Ｓ／Ｓｅｎ ストロークセンサ
Ｓ．Ｓｉｍ ストロークシミュレータ
Ｗ／Ｃ ホイルシリンダ
ＷＣ／Ｓｅｎ 液圧センサ
ＣＵ コントロールユニット
１１０ 液圧サーボ制御部
１２０ 回転速度サーボ制御部
１３０ 駆動電圧制御部
１４０ 電源制御部
１５０ 昇電圧回路
１６０ 乗算部
Ｔｒ１ トランジスタ
Ｃ１，Ｃ２ 第１、第２コンデンサ
Ｄ１ ダイオード
Ｌ コイル

Claims (3)

1. 電源と、
   入力された前記電源の電圧の昇圧を行う昇電圧回路と
   を備えた電圧回路において、
   前記昇電圧回路は、昇圧電圧をあらかじめ設定された上限値以下となるよう制限する昇圧制限手段を備えること
   を特徴とする電圧回路。
2. 請求項１に記載の電圧回路において、
   前記昇圧制限手段は、前記昇圧電圧を前記電源の電圧以上の所定値に設定すること
   を特徴とする電圧回路。
3. 請求項１または請求項２に記載の電圧回路において、
   前記昇電圧回路は、
   ＰＷＭ駆動されるスイッチング素子と、コンデンサと、を備え、
   前記スイッチング素子をＰＷＭ駆動することにより、前記コンデンサに蓄電するとともに、前記昇圧電圧を前記上限値以下に制限すること
   を特徴とする電圧回路。

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