JP2009029372A - ポンプ制御装置およびブレーキ制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポンプの負荷をより精度よく推定するための技術を提供する。
【解決手段】モータの回転を用いてブレーキフルードの吐出を制御するポンプ制御装置100において、低速回転用回路140は、電源電圧と接続されることでモータが第2の回転速度で回転するように巻き線の数が設定されておる。高速回転用回路130は、低速回転用回路140の巻き線の途中の入力端子に電源電圧が入力されることでモータが第1の回転速度で回転するように低速回転用回路140の巻き線の一部を共用するように構成されている。ECU200は、出力端子170における出力電圧と電源電圧との差に基づいてモータの負荷状態を判定する。
【選択図】図2

Description

本発明は、モータによりポンプを駆動するポンプ制御装置に関する。
従来、ブレーキペダルの操作力に応じた液圧を液圧回路内に発生させて、ホイールシリンダにその液圧回路内の液圧を供給することにより車両の制動力を制御するブレーキ制御装置が知られている。このようなブレーキ制御装置の中には、マスタシリンダ圧とは別の液圧源であるアキュムレータから液圧をホイールシリンダに供給して車両を制動するものもある。このような装置では、運転者によるブレーキペダルの操作量を検出し、操作量に応じたホイールシリンダ圧となるように、蓄圧されているアキュムレータからブレーキフルードを供給し液圧を制御する。
アキュムレータへの蓄圧はポンプを駆動して行われるが、液圧回路内のブレーキフルードの量が規定の量より減少すると、ポンプから正常にブレーキフルードを吐出することができなくなる。そのため、アキュムレータの蓄圧が十分に行われず、アキュムレータからホイールシリンダへブレーキフルードが適切に供給されないので、精度の高い制動が困難となる。そこで、ブレーキ制御装置は、このような状態を検出した場合、アキュムレータからホイールシリンダへの流路を閉じて、他の流路からホイールシリンダへブレーキフルードを供給するように各制御弁を制御する。ブレーキフルードの減少を検出する方法は種々考案されているが、例えば、リザーバタンク内のブレーキフルードの液面を監視する方法がある。
ところで、ポンプを駆動するためのモータは、負荷によって流れる電流が変化する。そこで、特許文献1には、ポンプを駆動するモータと電源との間の出力電圧の変化を監視することでポンプの負荷を推定するポンプ駆動用モータの制御装置が開示されている。
特開2005−96613号公報
しかしながら、特許文献1に記載の制御装置では、出力電圧は常に電源電圧よりも低いため、ポンプの負荷が高い場合と低い場合との出力電圧の差があまり大きくならず、ポンプの負荷の推定精度にも限界がある。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ポンプの負荷をより精度よく推定するための技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様のポンプ制御装置は、モータの回転を用いてブレーキフルードの吐出を制御するポンプ制御装置であって、ポンプを駆動する回転軸を有するモータ本体と、電源電圧と接続されることで前記モータが第1の回転速度で回転するように構成されている高速回転用回路と、電源電圧と接続されることで前記モータが前記第1の回転速度より遅い第2の回転速度で回転するとともに、電源電圧と前記高速回転用回路が接続されている場合に電源電圧より電圧が高くなるように構成されている低速回転用回路と、前記低速回転用回路のうち前記モータ本体と前記電源電圧との間の分岐点から分岐され、該分岐点と抵抗を介して接続されている出力端子と、前記出力端子における出力電圧に基づいてモータの負荷状態を判定する判定手段と、を備える。
回転速度が固定の一般的なモータの場合、電源電圧とコイルなどの巻き線を含む回転用回路との間の出力電圧は、電源電圧より低くなる。しかし、上述の態様によると、低速回転用回路は、電源電圧と高速回転用回路とが接続されている場合に電源電圧より電圧が高くなるように構成されているので、モータの負荷が正常な状態では出力端子における出力電圧は電源電圧より高くなる。そのため、ブレーキフルードの量や環境によってポンプの負荷が変化し、それを駆動するモータの負荷の違いにより回路に流れる電流が変化した場合、一般的なモータの場合と比較して出力端子における出力電圧の変化も大きくなる。その結果、出力端子における出力電圧の変化でポンプの負荷をより精度よく推定することができる。
前記低速回転用回路は、電源電圧と接続されることで前記モータが前記第2の回転速度で回転するように巻き線の数が設定されており、前記高速回転用回路は、前記低速回転用回路の巻き線の途中の入力端子に電源電圧が入力されることで前記モータが前記第1の回転速度で回転するように前記低速回転用回路の巻き線の一部を共用するように構成されている。これにより、低速回転用回路と高速回転用回路とが互いに巻き線を共用しているので、回路構成を簡便にすることができる。また、巻き数の少ない高速回転用回路の入力端子に電源電圧が入力されると、誘導起電力により低速回転用回路の共用されていない巻き線の端部には電源電圧より高い電圧が発生する。これにより、低速回転用回路は、電源電圧と高速回転用回路とが接続されている場合に、出力端子に電源電圧より高い電圧を発生させることができる。なお、各回路は、巻き線以外の一部が重複していてもよい。また、各回路は、ノイズ低減のための抵抗やコイル、コンデンサが適宜組み込まれていてもよい。
前記判定手段は、前記出力端子における出力電圧と前記電源電圧との差に基づいてモータの負荷状態を判定してもよい。これにより、例えば、出力電圧と電源電圧との差が所定の閾値より小さい場合、ポンプ制御装置は、ポンプの吐出状態が異常であると判定することができる。
前記判定手段は、前記出力端子における出力電圧と、モータの負荷が正常な場合の前記出力端子における正常時出力電圧との差に基づいてモータの負荷状態を判定してもよい。これにより、モータの個体差や経年的な変化の影響を抑制してモータの負荷状態を判定することができる。
前記出力端子における出力電圧に変化を与える温度情報を検出する温度情報検出手段を更に備えてもよい。前記判定手段は、検出した前記温度情報に基づいて補正した前記出力端子における出力電圧を用いてモータの負荷状態を判定してもよい。これにより、モータが使用される環境が変化しても精度よくモータの負荷状態を判定することができる。ここで、出力端子における出力電圧に変化を与える温度情報としては、例えば、モータ自体の温度やモータが使用される環境温度、温度によって粘性が変わることで負荷が変動するブレーキフルードの温度などを用いることができる。
前記出力端子は、前記高速回転用回路のうち前記モータ本体と前記電源電圧との間の分岐点と抵抗を介して接続されていてもよい。
前記出力端子と前記低速回転用回路との間に配置されている抵抗は、前記出力端子と前記高速回転用回路との間に配置されている抵抗より小さい。これにより、出力端子と低速回転用回路との間に配置されている抵抗が、出力端子と高速回転用回路との間に配置されている抵抗と同じ場合と比較して、出力端子から出力される電圧を高くすることができる。
本発明の別の態様は、ブレーキ制御装置である。この装置は、ブレーキフルードを収容するリザーバと、収容されたブレーキフルードを運転者によるブレーキ操作部材の操作量に応じて加圧するマニュアル液圧源と、運転者のブレーキ操作から独立した動力を用いて蓄圧可能な動力液圧源と、前記マニュアル液圧源および前記動力液圧源の少なくとも一方からのブレーキフルードの供給を受けて車輪に制動力を付与する第1のホイールシリンダと、前記動力液圧源からのブレーキフルードの供給を受けて車輪に制動力を付与する、前記第1のホイールシリンダと異なる第2のホイールシリンダと、前記マニュアル液圧源と前記第1のホイールシリンダとを接続し、前記マニュアル液圧源から前記第1のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給が可能なように連通されるマニュアル圧力伝達経路と、前記動力液圧源と前記第1のホイールシリンダおよび前記第2のホイールシリンダとを接続し、前記動力液圧源から前記第1のホイールシリンダおよび前記第2のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給が可能なように連通される動力液圧伝達経路と、前記動力液圧伝達経路に設けられ、前記動力液圧源から前記第1のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給を制御する第1の制御弁と、前記動力液圧伝達経路に設けられ、前記動力液圧源から前記第2のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給を制御する第2の制御弁と、前記動力液圧伝達経路におけるブレーキフルードの圧力を制御するために前記第1の制御弁および前記第2の制御弁を制御する弁制御手段と、を備える。前記動力液圧源は、モータにより駆動されるポンプと、封入された気体が前記ポンプから供給されるブレーキフルードにより圧縮されることで蓄圧されるアキュムレータと、モータの回転を用いてブレーキフルードの吐出を制御するポンプ制御装置と、を有する。前記ポンプ制御装置は、ポンプを駆動する回転軸を有するモータ本体と、電源電圧と接続されることで前記モータが第1の回転速度で回転するように構成されている高速回転用回路と、電源電圧と接続されることで前記モータが前記第1の回転速度より遅い第2の回転速度で回転するとともに、電源電圧と前記高速回転用回路が接続されている場合に電源電圧より電圧が高くなるように構成されている低速回転用回路と、前記低速回転用回路のうち前記モータ本体と前記電源電圧との間の分岐点から分岐され、該分岐点と抵抗を介して接続されている出力端子と、前記出力端子における出力電圧に基づいてモータの負荷状態を判定する判定手段と、を有する。前記判定手段は、判定したモータの負荷状態から前記リザーバと前記ポンプとの間のブレーキフルードの残量を推定する。
この態様によると、ポンプ制御装置が備えるモータの低速回転用回路に接続された出力端子の出力電圧を用いることで、ブレーキフルードの残量に応じて変化するポンプの負荷を推定し、ブレーキフルードの残量を精度よく推定できる。これにより、ブレーキフルードの残量低下に対するブレーキフルードの補充や警告をタイミングよく行うことができる。
前記弁制御手段は、前記判定手段が推定したブレーキフルードの残量が所定の閾値以下の場合、前記第1の制御弁を閉弁し前記アキュムレータから前記第1のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給を遮断してもよい。これにより、ブレーキ制御装置は、ブレーキフルードの残量が所定の閾値以下の場合に制動要求があったときには、動力液圧源から第1のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給を遮断することで、少ないブレーキフルードであっても第2のホイールシリンダにおいて十分な制動を発揮することができる。その際、ブレーキ制御装置は、第1のホイールシリンダへはマニュアル液圧源からブレーキフルードを供給することができるので、第1のホイールシリンダおよび第2のホイールシリンダにおいて必要な制動力を発生させることができる。
本発明によれば、ポンプの負荷をより精度よく推定することができる。
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。
(第1の実施の形態)
はじめに、本発明に係るポンプ制御装置を好適に採用するブレーキ制御装置について説明する。
[ブレーキ制御装置の概略構成]
図1は、本実施の形態に係るブレーキ制御装置10を示す系統図である。図1に示されるブレーキ制御装置10は、車両用の電子制御式ブレーキシステムを構成しており、運転者によるブレーキ操作部材としてのブレーキペダル12の操作に応じて車両の4輪のブレーキを独立かつ最適に設定する。つまり、ブレーキ制御装置10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ことができる。
ブレーキペダル12は、運転者による踏み込み操作に応じて作動流体(作動液)としてのブレーキフルードを送り出すマスタシリンダ14に接続されている。また、ブレーキペダル12には、その踏み込みストロークを検出するためのストロークセンサ46が設けられている。
さらに、マスタシリンダ14には、リザーバタンク26が接続されており、マスタシリンダ14の一方の出力ポートには、開閉弁23を介して、運転者によるブレーキペダル12の操作力に応じた反力を創出するストロークシミュレータ24が接続されている。なお、開閉弁23は、非通電時に閉状態にあり、運転者によるブレーキペダル12の操作が検出された際に開状態に切り換えられる常閉型電磁弁である。
マスタシリンダ14の一方の出力ポートには、右前輪用のブレーキ油圧制御管16が接続されている。ブレーキ油圧制御管16は、図示されない右前輪に対して制動力を付与する右前輪用のホイールシリンダ20FRに接続されている。また、マスタシリンダ14の他方の出力ポートには、左前輪用のブレーキ油圧制御管18が接続されており、ブレーキ油圧制御管18は、図示されない左前輪に対して制動力を付与する左前輪用のホイールシリンダ20FLに接続されている。
右前輪用のブレーキ油圧制御管16の中途には、右電磁開閉弁22FRが設けられており、左前輪用のブレーキ油圧制御管18の中途には、左電磁開閉弁22FLが設けられている。これらの右電磁開閉弁22FRおよび左電磁開閉弁22FLは、いずれも、非通電時に開状態にあり、運転者によるブレーキペダル12の操作が検出された際に閉状態に切り換えられる常開型電磁弁である。
また、右前輪用のブレーキ油圧制御管16の中途には、右前輪側のマスタシリンダ圧を検出する右マスタ圧力センサ48FRが設けられており、左前輪用のブレーキ油圧制御管18の途中には、左前輪側のマスタシリンダ圧を計測する左マスタ圧力センサ48FLが設けられている。
ブレーキ制御装置10では、運転者によってブレーキペダル12が踏み込まれた際、ストロークセンサ46によりその踏み込み操作量が検出されるが、これらの右マスタ圧力センサ48FRおよび左マスタ圧力センサ48FLによって検出されるマスタシリンダ圧からもブレーキペダル12の踏み込み操作力(踏力)を求めることができる。このように、ストロークセンサ46の故障を想定して、マスタシリンダ圧を右マスタ圧力センサ48FRおよび左マスタ圧力センサ48FLの2つによって監視することは、フェイルセーフの観点からみて好ましい。
一方、リザーバタンク26には、油圧給排管28の一端が接続されており、この油圧給排管28の他端には、モータ32により駆動されるオイルポンプ34の吸込口が接続されている。オイルポンプ34の吐出口は、高圧管30に接続されており、この高圧管30には、アキュムレータ50が接続されている。本実施形態では、オイルポンプ34として、モータ32によってそれぞれそれぞれ往復移動させられる2体以上のピストン(図示せず)を備えた往復動ポンプが採用される。なお、オイルポンプ34としては、往復動ポンプに限定されるものではなく、モータの回転を用いてブレーキフルードの吐出を行えるポンプであればよい。また、アキュムレータ50としては、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に変換して蓄えるものが採用される。
アキュムレータ50は、オイルポンプ34によって例えば14〜22MPa程度にまで昇圧されたブレーキフルードを蓄える。さらに、高圧管30には、アキュムレータ50の出口圧力、すなわち、アキュムレータ50におけるブレーキフルードの圧力を検出するアキュムレータ圧センサ51が設けられている。また、モータ32の温度あるいは使用環境温度を検出する温度センサ62が設けられている。
そして、高圧管30は、増圧弁40FR,40FL,40RR,40RLを介して右前輪用のホイールシリンダ20FR、左前輪用のホイールシリンダ20FL、右後輪用のホイールシリンダ20RRおよび左後輪用のホイールシリンダ20RLに接続されている。以下、適宜、ホイールシリンダ20FR〜20RLを総称して「ホイールシリンダ20」といい、適宜、増圧弁40FR〜40RLを総称して「増圧弁40」という。増圧弁40は、いずれも、非通電時は閉じた状態にあり、必要に応じてホイールシリンダ20の増圧に利用される常閉型の電磁流量制御弁(リニア弁)である。
なお、図示されない車両の各車輪に対しては、ディスクブレーキユニットが設けられており、各ディスクブレーキユニットは、ホイールシリンダ20の作用によってブレーキパッドをディスクに押し付けることで制動力を発生する。
また、右前輪用のホイールシリンダ20FRと左前輪用のホイールシリンダ20FLとは、それぞれ減圧弁42FRまたは42FLを介して油圧給排管28に接続されている。減圧弁42FRおよび42FLは、必要に応じてホイールシリンダ20FR,20FLの減圧に利用される常閉型の電磁流量制御弁(リニア弁)である。一方、右後輪用のホイールシリンダ20RRと左後輪用のホイールシリンダ20RLとは、常開型の電磁流量制御弁である減圧弁42RRまたは42RLを介して油圧給排管28に接続されている。以下、適宜、減圧弁42FR〜42RLを総称して「減圧弁42」という。
また、本実施形態に係るブレーキ制御装置10は、図1に示すように、右前輪用、左前輪用、右後輪用および左後輪用のホイールシリンダ20FR〜20RL付近に、それぞれ対応するホイールシリンダ20に作用するブレーキフルードの圧力であるホイールシリンダ圧を検出するシリンダ圧センサ44FR,44FL,44RRおよび44RLが設けられている。以下、適宜、シリンダ圧センサ44FR〜44RLを総称して「シリンダ圧センサ44」という。シリンダ圧センサ44は、ホイールシリンダ20に作用するブレーキフルードとしてのブレーキフルードの圧力を検出する圧力検出手段として機能する。
上述の右電磁開閉弁22FRおよび左電磁開閉弁22FL、増圧弁40FR〜40RL、減圧弁42FR〜42RL、オイルポンプ34、アキュムレータ50等は、ブレーキ制御装置10の油圧アクチュエータ80を構成する。そして、かかる油圧アクチュエータ80は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)200によって制御される。ECU200は、各種演算処理を実行するCPU、各種制御プログラムを格納するROM、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるRAM、入出力インターフェース、メモリ等を備えるものである。
(ポンプ制御装置)
次に、上述のオイルポンプ34におけるブレーキフルードの吐出をモータ32の回転を用いて制御するポンプ制御装置について説明する。図2は、ポンプ制御装置の概略構成を示す図である。
ポンプ制御装置100は、オイルポンプ34を駆動する回転軸を有するモータ本体110と、電源電圧を発生するバッテリ120と接続されることでモータ32が第1の回転速度で回転するように構成されている高速回転用回路130と、バッテリ120と接続されることでモータ32が第1の回転速度より遅い第2の回転速度で回転するとともに、バッテリ120と高速回転用回路130が接続されている場合にバッテリ120より電圧が高くなるように構成されている低速回転用回路140と、低速回転用回路140のうちモータ本体110とバッテリ120との間の分岐点150から分岐され、分岐点150と抵抗160を介して接続されている出力端子170と、出力端子170における出力電圧に基づいてモータ32の負荷状態を判定するECU200と、を備える。
モータ本体110は、回転数が切り換えられるように設けられた2つの正極側端子190,210と、ボデーアースと接続される共通の負極側端子220と、を備える。高速回転用回路130は、正極側端子190と負極側端子220との間に所定回数巻かれたコイル(巻き線)が配置されている。また、本実施の形態に係る高速回転用回路130は、ノイズを抑えるために、コンデンサ230を正極側端子190と負極側端子220との間に接続している。出力端子170は、高速回転用回路130のうちモータ本体110とバッテリ120との間の分岐点155と抵抗280を介して接続されている。
低速回転用回路140は、正極側端子210と負極側端子220との間に所定回数巻かれたコイルが配置されている。また、本実施の形態に係る低速回転用回路140は、ノイズを抑えるために、バッテリ120と正極側端子210との間にコイル240が接続されているとともに、正極側端子210と負極側端子220との間にコンデンサ250が接続されている。
ECU200は、図1に示すストロークセンサ46や各圧力センサからの信号に基づいて必要に応じてスイッチ180を切り替えて、バッテリ120と高速回転用回路130または低速回転用回路140との接続状態を制御し、モータ32に通電を行う。これにより、オイルポンプ34が駆動され、アキュムレータ50にブレーキフルードが送出され蓄圧される。
次に、本実施の形態に係るモータについて更に詳述する。図3は、モータの内部の概観構成を示す断面図である。モータ本体110は、ハウジング300の内周面に複数の磁石310が固定されている。磁石310の更に内周側にはコイルを有する回転子(不図示)が配置されており、その回転軸320の端部に整流子330が複数のブラシと対向する状態で固定されている。
本実施の形態に係るモータ本体110は、回転速度が切り換えられるように、負極側端子220と接続されているコモンブラシ340と、高速回転用回路130の正極側端子190と接続されている高速用ブラシ350と、低速回転用回路140の正極側端子210と接続されている低速用ブラシ360と、を備える。
次に、このような回転速度切替え可能な構成のモータ32においてモータの負荷が正常な状態で各端子に発生する電圧について説明する。図4(a)は、低速回転用回路140に通電した場合に各ブラシに発生する電圧を模式的に示した図、図4(b)は、高速回転用回路130に通電した場合に各ブラシに発生する電圧を模式的に示した図である。なお、図4では説明の便宜のために各ブラシ間に環状に配置されているコイルを直線上に配置したものとして図示してある。
図4(a)に示すように、コモンブラシ340と低速用ブラシ360との間に高速用ブラシ350が配置されているので、低速回転用回路140に通電した場合に誘導起電力により高速用ブラシ350に生じる電圧は、コモンブラシ340と低速用ブラシ360における各電圧の間の値となる。
低速回転用回路140は、バッテリ120と接続されることでモータ32が相対的に低速な第2の回転速度で回転するようにコイルの巻き数が設定されており、高速回転用回路130は、低速回転用回路140のコイルの途中の高速用ブラシ350にバッテリ120の電圧が入力されることでモータ32が相対的に高速な第1の回転速度で回転するように低速回転用回路140のコイルの一部を共用するように構成されている。
具体的には、コモンブラシ340と低速用ブラシ360との間のコイルの巻き数と、コモンブラシ340と高速用ブラシ350との間のコイルの巻き数と、の比が3:2となっている。そして、例えば12Vの電源電圧が低速回転用回路140に印加され電流が流れると、高速用ブラシ350には8Vの電圧が発生することになる。
一方、図4(b)に示すように、高速回転用回路130に通電した場合に誘導起電力により低速用ブラシ360に生じる電圧は、高速用ブラシ350における電圧の値より大きな電圧となる。例えば12Vの電源電圧が高速回転用回路130に印加され電流が流れると、低速用ブラシ360には18Vの電圧が発生することになる。このように、本実施の形態に係る低速回転用回路140は、バッテリ120と高速回転用回路130とが接続されモータの負荷が正常な状態で駆動されている場合、バッテリ120の出力電圧より電圧が高くなるように構成されている。
また、本実施の形態に係るポンプ制御装置100は、低速回転用回路140と高速回転用回路130とが互いにコイルを共用しているので、回路構成を簡便にすることができる。また、コイルの巻き数の少ない高速回転用回路130の正極側端子190にバッテリ120の電圧が入力されると、誘導起電力により低速回転用回路140の共用されていないコイルの端部にはバッテリ120より高い電圧が発生する。これにより、低速回転用回路140は、バッテリ120と高速回転用回路130とが接続されている場合に、出力端子170にバッテリ120より高い電圧を発生させることができる。つまり、モータ32の負荷が正常な状態では、出力端子170(図2参照)における出力電圧VMTをバッテリ120の電源電圧Vcより高くすることが可能となる。
次に、モータの負荷が正常な状態で高速回転用回路130に電源電圧Vcが印加された場合の、出力端子170の出力電圧VMT、高速回転用回路130にある高速回転用端子260(図2参照)における出力電圧VH、低速回転用回路140にある低速回転用端子270(図2参照)における出力電圧VL、のそれぞれの関係を詳述する。図5は、各値の電源電圧Vcとその際の出力電圧VMT,VH,VLとの関係を示すグラフである。
図5に示すグラフのように、高速回転用端子260における出力電圧VHは、回路のインピーダンスにより電源電圧Vcよりも若干低い値となっている。一方、低速回転用端子270における出力電圧VLは、図4(b)で説明した理由により電源電圧Vcよりも高い値となっている。本実施の形態に係る出力端子170は、低速回転用回路140と抵抗160を介して接続されているとともに、高速回転用回路130とも抵抗280を介して接続されている。出力端子170の出力電圧VMTは、例えば抵抗160および抵抗280の抵抗値が同じ場合、VMT=(VH+VL)/2となる。
このような出力端子170を備えるポンプ制御装置100を用いてモータの負荷、換言すればオイルポンプ34の吐出状態を判定する方法について説明する。図1に示すブレーキ制御装置10においては、経年的な使用や揮発によりブレーキフルードが徐々に減少する場合がある。そのような場合にオイルポンプ34の近傍までブレーキフルードの液面が低下すると、オイルポンプ34駆動時におけるブレーキフルードの吐出状態が不安定となる。つまり、ブレーキフルードの量が適量であればオイルポンプ34に一定の負荷がかかった状態で安定してアキュムレータ50にブレーキフルードが送出されるが、ブレーキフルードが減少し液面が低下すると、オイルポンプ34にかかる負荷が低くなり、モータ32にかかる負荷も低下する。
モータ32は、かかる負荷の低下により電源電圧Vcが印加された際に流れる電流が少なくなるものの回転数が上昇するため、低速回転用端子270における出力電圧VLは、正常な負荷状態の場合と比較して大きくなる。特に、本実施の形態に係るポンプ制御装置100は、正常な負荷状態の場合における出力端子170の出力電圧VMTが電源電圧Vcより高い。そのため、ブレーキフルードの量や環境によってオイルポンプ34の負荷が変化し、それを駆動するモータ32の負荷の違いにより高速回転用回路130に流れる電流が変化したりモータの回転数が変化したりした場合、一般的なモータの場合と比較して出力端子170における出力電圧VMTの変化も大きくなる。その結果、出力端子170における出力電圧VMTの変化でポンプの負荷をより精度よく推定することができる。
なお、出力端子170と低速回転用回路140との間に配置されている抵抗160は、出力端子170と高速回転用回路130との間に配置されている抵抗280より小さくしてもよい。これにより、出力端子170と低速回転用回路140との間に配置されている抵抗160が、出力端子170と高速回転用回路130との間に配置されている抵抗280と同じ場合と比較して、出力端子170から出力される電圧VMTを高くすることができる。
図6は、第1の実施の形態に係るポンプ制御装置100によるポンプ吐出状態の判定方法を示すフローチャートである。この処理は、車両が使用されている所定のタイミングで必要に応じて行われる。
はじめに、ECU200は、高速回転用回路130に通電中か否かを判定する(S10)。スイッチ180の状態により高速回転用回路130とバッテリ120とが接続されておらず、高速回転用回路130を介してモータ32に通電されていない場合(S10のNo)、この処理を一度終了する。
スイッチ180の状態により高速回転用回路130とバッテリ120とが接続されており、高速回転用回路130を介してモータ32に通電されている場合(S10のYes)、ECU200は、バッテリ120における電源電圧Vcと出力端子170における出力電圧VMTとを取得し比較する(S12)。そして、モータ32の負荷が小さければ小さいほどモータの回転数が上昇するため、誘導起電力の増大により低速回転用回路140における出力電圧VLの値が大きくなり(図5に示す□参照)、出力端子170における出力電圧VMTの値も大きくなるので、電源電圧Vcと出力電圧VMTとの差が大きくなる(図5に示す◇参照)。
そこで、判定手段として機能するECU200は、|VMT−Vc|>a(ここでaは所定の閾値)の条件を満たす場合(S12のYes)、つまり出力電圧VMTと電源電圧Vcとの差が所定の閾値aより大きい場合、モータ32の負荷が低下しておりオイルポンプ34の吐出状態が異常であると判定し(S14)、ポンプ吐出異常フラグをたてる。一方、ECU200は、|VMT−Vc|>aの条件を満たさない場合(S12のNo)、モータ32の負荷は大きく低下しておらず、オイルポンプ34の吐出状態は正常であると判定する(S16)。
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態で説明したモータ32は、個体差によって同じ負荷状態であっても出力端子170や低速回転用回路140の低速回転用端子270から出力される電圧が異なる場合がある。そこで、本実施の形態ではモータの個体差による影響を軽減してより精度の高いモータ負荷、ひいては精度の高いポンプの吐出状態の判定を行うことができるポンプ制御装置について説明する。基本的な構成は第1の実施の形態に係るポンプ制御装置と同様なため、図2を参照するとともに構成の説明は省略する。
図7は、第2の実施の形態に係るポンプ制御装置100による基準出力電圧を用いたポンプ吐出状態の判定方法を示すフローチャートである。この処理は、ポンプ制御装置を備えたブレーキ制御装置を車両に装着して工場から出荷される際や、車両の始動時などの所定のタイミングで必要に応じて行われる。
はじめに、オイルポンプ34の吐出状態が正常である場合における出力端子170の基準出力電圧VMT0が設定済みか否かが判定される(S20)。基準出力電圧VMT0が設定済みでない場合(S20のNo)、高速回転用回路130に通電中か否かを判定する(S22)。高速回転用回路130に通電されていない場合(S22のNo)、基準出力電圧VMT0を設定することができないためS20の処理に戻る。高速回転用回路130に通電されている場合(S22のYes)、オイルポンプ34の吐出状態が正常か否かを判定する(S24)。オイルポンプ34の吐出状態の判定は、例えば、図6に示すS12〜S16の処理により行ってもよい。
オイルポンプ34の吐出状態が正常でない場合(S24のNo)、基準出力電圧VMT0を設定することができないためS20の処理に戻る。オイルポンプ34の吐出状態が正常である場合(S24のYes)、ECU200は、出力端子170の出力電圧VMTを基準出力電圧VMT0として記憶し(S26)、S20の処理に戻る。
また、S20の処理において基準出力電圧VMT0が設定済みの場合(S20のYes)、高速回転用回路130に通電中か否かを判定する(S28)。高速回転用回路130に通電されていない場合(S28のNo)、この処理を一度終了する。
高速回転用回路130とバッテリ120とが接続されており、高速回転用回路130を介してモータ32に通電されている場合(S28のYes)、ECU200は、記憶してある基準出力電圧VMT0と取得した出力端子170における出力電圧VMTとを比較する(S30)。このとき、モータ32の負荷が小さければ小さいほどモータの回転数が上昇するため、誘導起電力の増大により低速回転用回路140における出力電圧VLの値も大きくなり、出力端子170における出力電圧VMTの値と基準出力電圧VMT0との差が大きくなる。
そこで、判定手段として機能するECU200は、|VMT0−VMT|>b(ここでbは所定の閾値)の条件を満たす場合(S30のYes)、つまりポンプの吐出状態が正常な場合に検出した基準出力電圧VMT0と出力電圧VMTとの差が所定の閾値bより大きい場合、モータ32の負荷が低下しておりオイルポンプ34の吐出状態が異常であると判定し(S32)、ポンプ吐出異常フラグをたてる。一方、ECU200は、|VMT0−VMT|>bの条件を満たさない場合(S30のNo)、モータ32の負荷は大きく低下しておらず、オイルポンプ34の吐出状態は正常であると判定する(S34)。これにより、モータ32の個体差や経年的な変化の影響を抑制してモータの負荷状態を判定することができる。
(第3の実施の形態)
第2の実施の形態で説明したモータ32は、オイルポンプ34が同じ吐出状態であっても温度によって出力端子170や低速回転用回路140の低速回転用端子270から出力する電圧が異なる場合がある。そこで、本実施の形態ではモータの自己発熱や使用環境温度による影響を軽減してより精度の高いモータ負荷、ひいては精度の高いポンプの吐出状態の判定を行うことができるポンプ制御装置について説明する。基本的な構成は第1の実施の形態に係るポンプ制御装置と同様なため、図2を参照するとともに構成の説明は省略する。
本実施の形態に係るポンプ制御装置100は、出力端子170における出力電圧VMTに変化を与える温度情報を検出する温度情報検出手段として温度センサ62(図1参照)を更に備える。図8は、第3の実施の形態に係るポンプ制御装置100における基準出力電圧の温度補正方法を示すフローチャートである。この処理は、車両が使用されている所定のタイミングで必要に応じて行われる。
はじめに、ECU200は、オイルポンプ34の吐出状態が正常か否かを判定する(S40)。オイルポンプ34の吐出状態の判定は、例えば、図6に示すS12〜S16の処理により行ってもよい。オイルポンプ34の吐出状態が正常でない場合(S40のNo)、基準出力電圧VMT0を温度補正できないため処理を一度終了する。オイルポンプ34の吐出状態が正常である場合(S40のYes)、ECU200は、温度センサ62を用いてモータの温度t[℃]を検出する(S42)。
次に、ECU200は、出力端子170の出力電圧VMTを取得し、その値に補正値k×(t−20)を加えて基準出力電圧VMT0として記憶する(S44)。ここで、kは実験などにより算出された係数であり、(t−20)としてあるのは基準温度を20[℃]としているからである。
その結果、ECU200は、検出した温度に基づいて補正した出力端子170における基準出力電圧VMT0を用いてモータ32の負荷状態を判定することができる。これにより、モータ32が使用される環境が変化しても精度よくモータの負荷状態、ひいてはポンプの吐出状態を精度よく判定することができる。
(第4の実施の形態)
本実施の形態に係るポンプ制御装置は、高速回転用回路130および低速回転用回路140にそれぞれ別の出力端子を接続している点が上述のポンプ制御装置100と異なる点である。図9は、第4の実施の形態に係るポンプ制御装置1100の概略構成を示す図である。
図9に示すように、ポンプ制御装置1100は、出力端子として、高速回転用回路130の分岐点155と抵抗280を介して接続されている出力端子172と、低速回転用回路140の分岐点150と抵抗160を介して接続されている出力端子174とを別々に備える。出力端子174から出力される出力電圧VMTLは、出力端子172から出力される出力電圧VMTHより大きく、また、図2に示すポンプ制御装置100の出力端子170から出力されるVMTよりも大きい。そのため、ECU200は、図6や図7に示すポンプ吐出状態の判定において、より大きな値の出力電圧VMTLを用いることで、精度の高いポンプの吐出状態の判定が可能となる。
(第5の実施の形態)
本実施の形態では、上述の各実施の形態で説明したポンプ制御装置を備えたブレーキ制御装置10の制御方法について説明する。
ブレーキ制御装置10は、ブレーキフルードを収容するリザーバタンク26と、収容されたブレーキフルードを運転者によるブレーキペダル12の操作量に応じて加圧するマスタシリンダ14と、運転者のブレーキ操作から独立した動力を用いて蓄圧可能な動力液圧源と、マスタシリンダ14および動力液圧源の少なくとも一方からのブレーキフルードの供給を受けて車輪に制動力を付与するホイールシリンダ20FL,20FRと、動力液圧源からのブレーキフルードの供給を受けて車輪に制動力を付与するホイールシリンダ20RL,RRと、マスタシリンダ14とホイールシリンダ20FL,20FRとを接続し、マスタシリンダ14からホイールシリンダ20FL,20FRへのブレーキフルードの供給が可能なように連通されるブレーキ油圧制御管16,18と、動力液圧源とホイールシリンダ20FL,20FRおよびホイールシリンダ20RL,RRとを接続し、動力液圧源からホイールシリンダ20FL,20FRおよびホイールシリンダ20RL,20RRへのブレーキフルードの供給が可能なように連通される高圧管30と、高圧管30に設けられ、動力液圧源からホイールシリンダ20FL,20FRへのブレーキフルードの供給を制御する増圧弁40FL,40FRと、高圧管30に設けられ、動力液圧源からホイールシリンダ20RL,20RRへのブレーキフルードの供給を制御する増圧弁40RL,40RRと、高圧管30におけるブレーキフルードの圧力を制御するために増圧弁40FL,40FR,40RL,40RRを制御するECU200と、を備える。
動力液圧源は、モータ32により駆動されるオイルポンプ34と、封入された気体がオイルポンプ34から供給されるブレーキフルードにより圧縮されることで蓄圧されるアキュムレータ50と、モータ32の回転を用いてブレーキフルードの吐出を制御するポンプ制御装置100と、を有する。
ポンプ制御装置100は、上述のように、出力端子170(図2参照)あるいは出力端子174(図9参照)における出力電圧に基づいてモータ32の負荷状態を判定する判定手段と、を有する。本実施の形態に係る判定手段は、ECU200が兼ねている。ECU200は、判定したモータ32の負荷状態からリザーバタンク26とオイルポンプ34との間のブレーキフルードの残量を推定する。
したがって、本実施の形態に係るブレーキ制御装置10は、ポンプ制御装置100が備えるモータ32の低速回転用回路140に接続された出力端子の出力電圧を用いることで、ブレーキフルードの残量に応じて変化するオイルポンプ34の負荷を推定し、ブレーキフルードの残量を精度よく推定できる。これにより、ブレーキフルードの残量低下に対する補充や警告をタイミングよく行える。
次に、上述のブレーキフルードの残量推定結果を用いてブレーキ制御装置10における制御を変更する方法について説明する。図10は、第5の実施の形態に係るブレーキ制御装置10によるブレーキフルード減少時の制御変更方法を示すフローチャートである。
はじめに、ECU200は、リザーバタンク26に設けられた液面検知センサ等からの液面警告信号の有無によりリザーバタンク26内にブレーキフルードが十分に残っているか否かを判定する(S50)。ECU200が液面警告信号を検出しない場合(S50のNo)、リザーバタンク26内に十分にブレーキフルードが残っているため、ブレーキ制御装置10によるブレーキ制御を変更する必要がなく、この処理を終了する。
ECU200が液面警告信号を検出した場合(S50のYes)、リザーバタンク26内にはブレーキフルードが十分にないことになる。しかしながら、リザーバタンク26からオイルポンプ34までの配管や高圧管30、減圧弁42から排出されたブレーキフルードをオイルポンプ34に戻すための配管などにもブレーキフルードは満たされている。したがって、リザーバタンク26内にブレーキフルードが十分にない場合であってもブレーキ制御装置10における通常のブレーキ制御が可能な場合がある。
そこで、本実施の形態に係るブレーキ制御装置10は、オイルポンプ34の吐出状態が異常となる程度までブレーキフルードの残量が減少した場合にブレーキ制御方法を変更している。具体的には、ECU200は、図6や図7に示す方法によりオイルポンプ34の吐出異常が有るか否かを判定する(S52)。オイルポンプ34の吐出異常がない場合(S52のNo)、ブレーキ制御装置10によるブレーキ制御を変更する必要がないため、この処理を一度終了する。
一方、ECU200は、オイルポンプ34の負荷から推定したブレーキフルードの残量が所定の閾値以下の場合、ポンプの吐出異常が有ると判定する(S52のYes)。この場合、ECU200は、増圧弁40FL,FRを閉弁しアキュムレータ50から前輪側のホイールシリンダ20FL,FRへのブレーキフルードの供給を遮断する(S54)。これにより、ブレーキ制御装置10は、ブレーキフルードの残量が所定の閾値以下の場合に制動要求があったときには、アキュムレータ50から前輪側のホイールシリンダ20FL,FRへのブレーキフルードの供給を遮断することで、少ないブレーキフルードであっても後輪側のホイールシリンダ20RL,RRにおいて十分な制動を発揮することができる。その際、ブレーキ制御装置10は、前輪側のホイールシリンダ20FL,FRに対しては、右電磁開閉弁22FRおよび左電磁開閉弁22FLを開弁することで、マスタシリンダ14からブレーキフルードを供給することができるので、すべてのホイールシリンダ20において必要な制動力を発生させることができる。これにより、ブレーキフルードがリザーバタンク26内に十分残っていない場合であっても、前輪側は運転者の踏力を用いたマスタシリンダ14から送出されたブレーキフルードを用いて、後輪側はアキュムレータから送出されたブレーキフルードを用いて4輪の制動を行うことが可能となる。
さらに、ブレーキ制御装置10は、アキュムレータ圧センサ51により検出したアキュムレータ圧と比較することでモータ32を駆動したり停止したりするためのアキュムレータ圧の設定値を変更する(S56)。具体的には、モータ32の駆動が開始(ON)するアキュムレータ圧PACCONをPACCON−P1(P1は所定の正の値)に変更し、モータ32の駆動が停止(OFF)するアキュムレータ圧PACCOFFをPACCOFF−P2(P2は所定の正の値)に変更する。これにより、モータ32のON/OFFがそれまでよりも低圧で行われるので、ブレーキフルードの減少によりオイルポンプ34の吐出が正常でない場合であっても、オイルポンプ34にエアを吸い込むことを抑制することができる。また、モータ32が低負荷で長時間回転することが防止され、モータ32の加熱が抑制される。
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における処理の組合せや順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
本実施の形態に係るブレーキ制御装置を示す系統図である。 ポンプ制御装置の概略構成を示す図である。 モータの内部の概観構成を示す断面図である。 図4(a)は、低速回転用回路に通電した場合に各ブラシに発生する電圧を模式的に示した図、図4(b)は、高速回転用回路に通電した場合に各ブラシに発生する電圧を模式的に示した図である。 各値の電源電圧Vcとその際の出力電圧VMT,VH,VLとの関係を示すグラフである。 第1の実施の形態に係るポンプ制御装置によるポンプ吐出状態の判定方法を示すフローチャートである。 第2の実施の形態に係るポンプ制御装置による基準出力電圧を用いたポンプ吐出状態の判定方法を示すフローチャートである。 第3の実施の形態に係るポンプ制御装置における基準出力電圧の温度補正方法を示すフローチャートである。 第4の実施の形態に係るポンプ制御装置の概略構成を示す図である。 第5の実施の形態に係るブレーキ制御装置によるブレーキフルード減少時の制御変更方法を示すフローチャートである。
符号の説明
10 ブレーキ制御装置、 12 ブレーキペダル、 14 マスタシリンダ、 16 ブレーキ油圧制御管、 18 ブレーキ油圧制御管、 20 ホイールシリンダ、 26 リザーバタンク、 28 油圧給排管、 30 高圧管、 32 モータ、 34 オイルポンプ、 40 増圧弁、 42 減圧弁、 44 シリンダ圧センサ、 46 ストロークセンサ、 50 アキュムレータ、 51 アキュムレータ圧センサ、 62 温度センサ、 80 油圧アクチュエータ、 100 ポンプ制御装置、 110 モータ本体、 120 バッテリ、 130 高速回転用回路、 140 低速回転用回路、 150 分岐点、 170 出力端子、 200 ECU。

Claims (9)

  1. モータの回転を用いてブレーキフルードの吐出を制御するポンプ制御装置であって、
    ポンプを駆動する回転軸を有するモータ本体と、
    電源電圧と接続されることで前記モータが第1の回転速度で回転するように構成されている高速回転用回路と、
    電源電圧と接続されることで前記モータが前記第1の回転速度より遅い第2の回転速度で回転するとともに、電源電圧と前記高速回転用回路が接続されている場合に電源電圧より電圧が高くなるように構成されている低速回転用回路と、
    前記低速回転用回路のうち前記モータ本体と前記電源電圧との間の分岐点から分岐され、該分岐点と抵抗を介して接続されている出力端子と、
    前記出力端子における出力電圧に基づいてモータの負荷状態を判定する判定手段と、
    を備えることを特徴とするポンプ制御装置。
  2. 前記低速回転用回路は、電源電圧と接続されることで前記モータが前記第2の回転速度で回転するように巻き線の数が設定されており、
    前記高速回転用回路は、前記低速回転用回路の巻き線の途中の入力端子に電源電圧が入力されることで前記モータが前記第1の回転速度で回転するように前記低速回転用回路の巻き線の一部を共用するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ制御装置。
  3. 前記判定手段は、前記出力端子における出力電圧と前記電源電圧との差に基づいてモータの負荷状態を判定することを特徴とする請求項1または2に記載のポンプ制御装置。
  4. 前記判定手段は、前記出力端子における出力電圧と、モータの負荷が正常な場合の前記出力端子における正常時出力電圧との差に基づいてモータの負荷状態を判定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のポンプ制御装置。
  5. 前記出力端子における出力電圧に変化を与える温度情報を検出する温度情報検出手段を更に備え、
    前記判定手段は、検出した前記温度情報に基づいて補正した前記出力端子における出力電圧を用いてモータの負荷状態を判定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のポンプ制御装置。
  6. 前記出力端子は、前記高速回転用回路のうち前記モータ本体と前記電源電圧との間の分岐点と抵抗を介して接続されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のポンプ制御装置。
  7. 前記出力端子と前記低速回転用回路との間に配置されている抵抗は、前記出力端子と前記高速回転用回路との間に配置されている抵抗より小さいことを特徴とする請求項6に記載のポンプ制御装置。
  8. ブレーキフルードを収容するリザーバと、
    収容されたブレーキフルードを運転者によるブレーキ操作部材の操作量に応じて加圧するマニュアル液圧源と、
    運転者のブレーキ操作から独立した動力を用いて蓄圧可能な動力液圧源と、
    前記マニュアル液圧源および前記動力液圧源の少なくとも一方からのブレーキフルードの供給を受けて車輪に制動力を付与する第1のホイールシリンダと、
    前記動力液圧源からのブレーキフルードの供給を受けて車輪に制動力を付与する、前記第1のホイールシリンダと異なる第2のホイールシリンダと、
    前記マニュアル液圧源と前記第1のホイールシリンダとを接続し、前記マニュアル液圧源から前記第1のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給が可能なように連通されるマニュアル圧力伝達経路と、
    前記動力液圧源と前記第1のホイールシリンダおよび前記第2のホイールシリンダとを接続し、前記動力液圧源から前記第1のホイールシリンダおよび前記第2のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給が可能なように連通される動力液圧伝達経路と、
    前記動力液圧伝達経路に設けられ、前記動力液圧源から前記第1のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給を制御する第1の制御弁と、
    前記動力液圧伝達経路に設けられ、前記動力液圧源から前記第2のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給を制御する第2の制御弁と、
    前記動力液圧伝達経路におけるブレーキフルードの圧力を制御するために前記第1の制御弁および前記第2の制御弁を制御する弁制御手段と、を備え、
    前記動力液圧源は、
    モータにより駆動されるポンプと、
    封入された気体が前記ポンプから供給されるブレーキフルードにより圧縮されることで蓄圧されるアキュムレータと、
    モータの回転を用いてブレーキフルードの吐出を制御するポンプ制御装置と、を有し、
    前記ポンプ制御装置は、
    ポンプを駆動する回転軸を有するモータ本体と、
    電源電圧と接続されることで前記モータが第1の回転速度で回転するように構成されている高速回転用回路と、
    電源電圧と接続されることで前記モータが前記第1の回転速度より遅い第2の回転速度で回転するとともに、電源電圧と前記高速回転用回路が接続されている場合に電源電圧より電圧が高くなるように構成されている低速回転用回路と、
    前記低速回転用回路のうち前記モータ本体と前記電源電圧との間の分岐点から分岐され、該分岐点と抵抗を介して接続されている出力端子と、
    前記出力端子における出力電圧に基づいてモータの負荷状態を判定する判定手段と、
    を有し、
    前記判定手段は、判定したモータの負荷状態から前記リザーバと前記ポンプとの間のブレーキフルードの残量を推定することを特徴とするブレーキ制御装置。
  9. 前記弁制御手段は、前記判定手段が推定したブレーキフルードの残量が所定の閾値以下の場合、前記第1の制御弁を閉弁し前記アキュムレータから前記第1のホイールシリンダへのブレーキフルードの供給を遮断することを特徴とする請求項8に記載のブレーキ制御装置。
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