JP2010100112A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 酸化銅皮膜によるモータ異常の誤判断を防止できるブレーキ装置を提供する。
【解決手段】 ポンプ駆動用のブラシモータＭを有するブレーキ装置であって、モータＭの非通電時、モータＭの端子間電圧を検出する電圧センサ２６と、電圧センサ２６により検出された電圧値があらかじめ設定された所定の閾値を超えている場合、モータＭのブラシとコンミテータとの間に酸化銅皮膜が付着していると判断する第１モータ判断手段と、備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ポンプ駆動用のブラシモータを有するブレーキ装置に関する。

特許文献１には、モータ非駆動時、モータ端子間電圧をモニタリングし、端子間電圧が閾値を超えたとき、モータ異常と判断する技術が開示されている。
特開２００３−９５８６号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、モータとしてDCブラシモータを用いている場合、ブラシとコンミテータ（整流子）との間に付着した酸化銅皮膜（亜酸化銅皮膜）による一時的な抵抗値の増加をモータ異常と誤判断するという問題があった。

本発明の目的は、モータ異常の誤判断を防止できるブレーキ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のブレーキ装置では、モータの非通電時にモータの端子間電圧を検出し、検出した電圧値が所定の閾値を超えている場合、モータの異常状態と判断する。

よって、本発明のブレーキ装置では、モータ異常の誤判断を防止できる。

以下、本発明のブレーキ装置を実現するための最良の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のブレーキ装置の油圧回路図であり、実施例１のブレーキ装置は、モータ，ポンプ，電磁弁およびセンサ等が搭載されるとともに、マスタシリンダM/CとホイルシリンダW/Cとの間に介在された油圧ユニット３１と、この油圧ユニット３１に一体に取り付けられ各要素を制御するコントロールユニットCUとから構成された機電一体型のブレーキ倍力装置である。なお、機電一体の構成に限定するものではなく、油圧ユニット３１とコントロールユニットCUとが別体の構成であってもよく、特に限定しない。

実施例１の油圧回路は、Ｐ系統とS系統の２系統からなる、Ｘ配管と呼ばれる配管構造を有する。
Ｐ系統には、左前輪のホイルシリンダW/C(FL)、右後輪のホイルシリンダW/C(RR)が接続され、Ｓ系統には、右前輪のホイルシリンダW/C(FR)、左後輪のホイルシリンダW/C(RL)が接続されている。また、Ｐ系統、Ｓ系統それぞれに、ポンプPPとポンプPSとが設けられ、このポンプPPとポンプPSは、１つの電動モータ（以下、モータ）Ｍによって駆動される。実施例１では、モータＭとして、DCブラシモータを用いている。

ブレーキペダルBPには、ブレーキペダルBPの操作状態を検出するブレーキスイッチBSが設けられている。ブレーキペダルBPは、インプットロッド１を介してマスタシリンダM/Cに接続されている。なお、インプットロッド１の入力を倍力するブースタを備えた構成としてもよい。

マスタシリンダM/CとポンプPP，PS（以下、ポンプＰ）の吸入側とは、管路（第１通路）11P,11S（以下、管路１１）によって接続されている。この各管路１１上には、常閉型の電磁弁であるゲートインバルブ2P,2Sが設けられている。マスタシリンダM/Cとゲートインバルブ2Pとの間には、マスタシリンダM/Cの圧力を検出する圧力センサPMCが設けられている。

また、管路１１上であって、ゲートインバルブ2P,2S（以下、ゲートインバルブ２）とポンプＰとの間にはチェックバルブ6P,6S（以下、チェックバルブ６）が設けられ、この各チェックバルブ６は、ゲートインバルブ２からポンプＰへ向かう方向へのブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。

各ポンプＰの吐出側と各ホイルシリンダW/Cとは、管路12P,12S（以下、管路１２）によって接続されている。この各管路１２上には、各ホイルシリンダW/Cに対応する常開型の電磁弁であるソレノイドインバルブ4FL,4RR,4FR,4RL（以下、ソレノイドインバルブ４）が設けられている。

また、各管路１２上であって、各ソレノイドインバルブ４とポンプＰとの間にはチェックバルブ7P,7S（以下、チェックバルブ７）が設けられて、この各チェックバルブ７は、ポンプＰからソレノイドインバルブ４へ向かう方向へのブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。

更に、各管路１２には、各ソレノイドインバルブ４を迂回する管路17FL,17RR,17FR,17RL（以下、管路１７）が設けられ、この管路１７には、チェックバルブ10FL,10RR,10FR,10RL（以下、チェックバルブ１０）が設けられている。この各チェックバルブ１０は、ホイルシリンダW/CからポンプＰへ向かう方向へのブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。

マスタシリンダM/Cと管路１２とは管路（第２通路）13P,13S（以下、管路１３）によって接続され、管路１２と管路１３とはポンプＰとソレノイドインバルブ４との間において合流する。この各管路１３上には、常開型の電磁弁であるゲートアウトバルブ3P,3S（以下、ゲートアウトバルブ３）が設けられている。ここで、管路１３のうち、ゲートアウトバルブ３よりもマスタシリンダ側の管路をマスタ側管路１３ａとし、ホイルシリンダ側の管路をホイル側管路１３ｂとする。

また各管路１３には、各ゲートアウトバルブ３を迂回する管路18P,18S（以下、管路１８）が設けられ、この管路１８には、チェックバルブ9P,9S（以下、チェックバルブ９）が設けられている。この各チェックバルブ９は、マスタシリンダM/C側からホイルシリンダW/Cへ向かう方向のブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。

ポンプＰの吸入側にはリザーバ16P,16S（以下、リザーバ１６）が設けられ、このリザーバ１６とポンプＰとは管路15P,15S（以下、管路１５）によって接続されている。リザーバ１６とポンプＰとの間にはチェックバルブ8P,8S（以下、チェックバルブ８）が設けられて、この各チェックバルブ８は、リザーバ１６からポンプＰへ向かう方向のブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。

ホイルシリンダW/Cと管路１５とは管路14P,14S（以下、管路１４）によって接続され、管路１４と管路１５とはチェックバルブ８とリザーバ１６との間において合流する。この各管路１４には、それぞれ常閉型の電磁弁であるソレノイドアウトバルブ5FL,5RR,5FR,5RLが設けられている。

コントロールユニットCUは、圧力センサPMCにより検出されたマスタシリンダ圧Pmcや各種車両情報（車輪速、車両加速度）に基づいて、アンチスキッドブレーキ制御（ABS）や車両挙動安定化制御（VDC）の制御目標値を演算し、ゲートインバルブ２、ゲートアウトバルブ３、ソレノイドインバルブ４、ソレノイドアウトバルブ５およびモータＭの作動を制御する。

図２は、実施例１のモータ駆動回路図である。
モータＭの一端と接続されたモータ上流側回路２１は、ＮチャンネルMOSFETを用いた電界効果トランジスタ（以下、MOSFET）を介して車両のバッテリBATに接続され、モータＭの他端と接続されたモータ下流側回路２２は、グランドGNDに接続されている。MOSFETのゲートGには、ゲート駆動回路２３が接続され、モータ駆動部２４からのゲート電圧（ゲート信号）が入力される。

モータ駆動部２４は、コントロールユニットCUで生成されたモータＭの駆動デューティ比に応じてMOSFETにゲート電圧を出力する。ゲート駆動回路２３には、寄生振動の防止、ゲートのサージ保護、スイッチング速度の抑制等を目的として、ゲート抵抗R6が直列に接続されている。

ゲート駆動回路２３とモータ上流側回路２１との間には、ゲート−ソース間抵抗R5およびゲート−ソース間保護ツェナーダイオードD1が設けられている。ゲート−ソース間抵抗R5は、MOSFETのOFF時、ゲート−ソース間の電荷を抜くためのものである。また、ゲート−ソース間保護ツェナーダイオードD1は、ゲート−ソース間電圧を所定範囲内（許容範囲内）に維持するためのものである。

モータ上流側回路２１には、電圧モニタ回路２５が接続され、電圧センサ（電圧モニタ手段）２６によりモータＭの端子間電圧が監視されている。電圧センサ２６は、検出した端子間電圧をコントロールユニットCUへ送る。

電圧モニタ回路２５には、２つのダンピング抵抗R1,R3が直列に接続されている。これらダンピング抵抗R1,R3は、電圧センサ２６に入力する信号のノイズを減衰するためのものである。また、電圧モニタ回路２５には、回路安定用のプルダウン抵抗R2およびプルアップ抵抗R4と、回路保護用のパワークランプダイオードD2およびグランドクランプダイオードd3がそれぞれ接続されている。

〔モータ異常判断処理〕
図３は、実施例１のコントロールユニットCUで実行されるモータ異常判断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。この処理は、モータＭの非作動時に実行される。

ステップS1では、イグニッションスイッチがONされてからのモータ作動履歴を確認し、履歴なしの場合にはステップS2へ移行し、履歴有りの場合にはステップS6へ移行する。なお、コントロールユニットCUは、イグニッションスイッチON後のモータＭの作動履歴を記憶している（作動履歴記憶手段に相当）。

ステップS2では、モータ異常判断を行い、異常と判断した場合にはステップS3へ移行し、正常と判断した場合にはリターンへ移行する（第１モータ判断手段に相当）。モータ異常判断は、電圧センサ２６により検出された電圧値と所定の閾値Aとを比較し、検出値が閾値を超えた状態が所定時間T1継続した場合には異常と判断し、それ以外の場合は正常と判断する。

ここで、閾値Aは、センサ信号のバラツキ（誤差）を考慮してもモータＭが異常であると判断できる値とする。また、所定時間T1は、センサノイズ等による誤判断を防止して判断精度を高めるための判断時間である。

ステップS3では、モータＭを所定時間T2だけ強制作動させ、ステップS4へ移行する（モータ通電手段に相当）。ここで、所定時間T2は、モータＭのブラシとコンミテータとの間に酸化銅皮膜（亜酸化銅皮膜）が付着している場合、それを十分に除去できる時間とする。

ステップS4では、モータ異常最終判断を行い、異常と判断した場合にはステップS5へ移行し、正常と判断した場合にはリターンへ移行する（第２モータ判断手段に相当）。モータ異常判断は、電圧センサ２６により検出された電圧値と所定の閾値Aとを比較し、検出値が閾値を超えている時間を異常カウンタで計測し、異常カウンタが所定時間T3に相当する値となった場合には異常と判断し、それ以外の場合には正常と判断する。ここで、所定時間T3は、センサノイズ等による誤判断を防止して判断精度を高めるための判断時間である。所定時間T3は、所定時間T1と同一の長さとしてもよい。

ステップS5では、モータＭの異常と判断して異常フラグをセットし、リターンへ移行する。コントロールユニットCUは、異常フラグがセットされている場合、ABS制御やVDC制御の作動を禁止し、警報や警告灯（不図示）を用いて運転者にブレーキ装置の異常を知らせる。

ステップS6では、モータ異常判断を行い、異常判断した場合にはステップS7へ移行し、正常判断した場合にはリターンへ移行する（モータ異常判断手段に相当）。モータ異常判断は、電圧センサ２６により検出された電圧値と所定の閾値Aとを比較し、検出値が閾値を超えている時間を異常カウンタで計測し、異常カウンタが所定時間T4に相当する値となった場合には異常と判断し、それ以外の場合には正常と判断する。ここで、所定時間T4は、センサノイズ等による誤判断を防止して判断精度を高めるための判断時間である。

ステップS7では、モータＭの異常と判断して異常フラグをセットし、リターンへ移行する。

次に、作用を説明する。
〔酸化銅皮膜による異常誤判断防止作用〕
通常、車両用のブレーキ装置のポンプを駆動するモータは、要求機能およびコスト面から一般的にDCブラシモータが用いられている。このDCブラシモータは、ブラシとコンミテータとの間に酸化銅皮膜が形成されることが知られている。酸化銅皮膜は、モータのブラシが摺動したときにコンミテータ表面に生成されるチョコレート色の酸化比較であって、温度、湿度、電流、ブラシ材質、雰囲気などにより酸化被膜の状態は異なる。

この酸化銅皮膜は、モータ駆動時の電流およびブラシの摺動によって開単に除去されるため、モータの機能上影響はないが、モータを長時間駆動しない状態を継続した場合、酸化銅皮膜によりモータ端子間の抵抗値が増加することがある。

このため、モータ非駆動時にモータの端子間電圧に基づいてモータの異常を判断している場合、酸化銅皮膜による一時的なモータの抵抗値の増加をモータの異常と誤判断し、モータの駆動が禁止される。この結果、ABS制御やVDC制御等、モータ駆動を必要とするブレーキ制御が不能となる。

これに対し、実施例１では、モータ非駆動時にモータＭの端子間電圧が閾値Aを超えている状態が所定時間T1継続した場合には、ブラシとコンミテータとの間に酸化銅皮膜が付着している可能性有りと判断してモータＭを強制的に駆動する。その後、再び端子間電圧と閾値Aとを比較し、端子間電圧が閾値Aを超えている時間が所定時間T3継続した場合にのみモータＭの異常と判断し、それ以外は正常と判断する。

すなわち、酸化銅皮膜によるモータ異常の誤判断を防止できるため、ABS制御やVDC制御等のモータ駆動を必要とするブレーキ制御が不能となるのを防止でき、車両の安全性をより高めることができる。

図４は、実施例１のモータ異常判断作用を示すタイムチャートであり、ブラシとコンミテータとの間に酸化銅皮膜が付着している場合を示す。
時点t1では、モータ端子間電圧が閾値Aを超える。時点t2では、モータ端子間電圧が閾値Aを超えた時間が所定時間T1継続したため、異常と判断し、モータＭを所定時間T2だけ駆動し、ブラシとコンミテータとの間に付着した酸化銅皮膜を除去する（ステップS1→ステップS2→ステップS3）。

時点t3では、ステップS4でモータ異常最終判断を開始し、時点t4では、モータ端子間電圧が閾値A以下となったため、モータＭは正常と判断する。このため、酸化銅皮膜の付着によるモータ異常の誤判断を防止できる。

一方、図５は、モータＭのコイルが断線している場合であり、時点t3までは図４と同一であるが、時点t5では、ステップS4のモータ異常最終判断において、モータ端子間電圧が閾値Aを超えている時間が所定時間T3継続したため、モータＭは異常と判断して異常フラグをセットし、モータＭの駆動を禁止して運転者に異常を知らせる。

図６は、イグニッションスイッチのON後にモータＭを駆動した後、モータＭに異常が発生した場合であり、時点t10では、コントロールユニットCUによりモータ作動履歴が記憶されるため、時点t11では、ステップS1でモータ作動履歴有りと判断してステップS6でモータ異常判断を開始する。つまり、イグニッションスイッチのON後にモータＭが駆動している場合、酸化銅皮膜は既に除去されているため、その場合はモータ駆動を行うことなく異常判断を行う。

時点t12では、モータ端子間電圧が閾値Aを超えている時間が所定時間T4継続したため、モータＭは異常と判断して異常フラグをセットし、モータＭの駆動を禁止して運転者に異常を知らせる。

次に、効果を説明する。
実施例１のブレーキ装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) ポンプ駆動用のブラシモータＭを有するブレーキ装置であって、モータＭの非通電時（非駆動時）、モータＭの端子間電圧を検出する電圧センサ２６と、電圧センサ２６により検出された電圧値があらかじめ設定された所定の閾値Aを超えている場合、モータＭのブラシとコンミテータとの間に酸化銅皮膜が付着していると判断する第１モータ判断手段（ステップS2）と、備えた。これにより、酸化銅皮膜によるモータ異常の誤判断を防止できる。

(2) 第１モータ判断手段（ステップS2）により酸化銅皮膜が付着していると判断された場合、モータＭに所定時間T2通電するモータ通電手段（ステップS3）と、モータ通電手段によるモータＭへの通電後に電圧センサ２６により検出された電圧値が閾値A以下となった場合、酸化銅皮膜が除去されたと判断し、異常状態の判断をキャンセルする第２モータ判断手段（ステップS4）と、を備えた。これにより、モータ非駆動時にも確実にモータＭの異常判断を行うことができる。

(3) イグニッションスイッチオン後のモータＭの作動履歴を記憶する作動履歴記憶手段と、作動履歴記憶手段により作動履歴が記憶されている場合には、第１判断手段（ステップS2）により酸化銅皮膜が付着していると判断された場合であっても、モータＭに所定時間通電することなくモータ異常と判断するモータ異常判断手段（ステップS6）と、を備えた。これにより、モータＭに通電することなく異常判断を行うことができ、異常判断の応答性を高めることができる。

実施例１のブレーキ装置の油圧回路図である。 実施例１のモータ駆動回路図である。 実施例１のコントロールユニットCUで実行されるモータ異常判断処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１の酸化銅皮膜付着時におけるモータ異常判断作用を示すタイムチャートである。 実施例１のモータコイル断線時（作動履歴なし時）におけるモータ異常判断作用を示すタイムチャートである。 実施例１のモータコイル断線時（作動履歴有り時）におけるモータ異常判断作用を示すタイムチャートである。

符号の説明

Ｍ 電動モータ（ブラシモータ）
Ｐ ポンプ
２６ 電圧センサ（電圧モニタ手段）

Claims (3)

1. ポンプ駆動用のブラシモータを有するブレーキ装置であって、
   前記モータの非通電時、モータの端子間電圧を検出する電圧モニタ手段と、
   前記電圧モニタ手段により検出された電圧値があらかじめ設定された所定の閾値を超えている場合、前記モータの異常状態と判断する第１モータ判断手段と、
   を備えたことを特徴とするブレーキ装置。
2. 請求項１に記載のブレーキ装置において、
   前記第１モータ判断手段により異常状態と判断された場合、前記モータに所定時間通電するモータ通電手段と、
   前記モータ通電手段による前記モータへの通電後に前記電圧モニタ手段により検出された電圧値が前記閾値以下となった場合、前記異常状態の判断をキャンセルする第２モータ判断手段と、
   を備えたことを特徴とするブレーキ装置。
3. 請求項２に記載のブレーキ装置において、
   イグニッションスイッチオン後の前記モータの作動履歴を記憶する作動履歴記憶手段と、
   前記作動履歴記憶手段により作動履歴が記憶されている場合には、前記第１判断手段により異常状態と判断された場合であっても、前記モータに所定時間通電することなくモータ異常と判断するモータ異常判断手段と、
   を備えたことを特徴とするブレーキ装置。

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