JP2011093435A - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マスタシリンダとは別系統の油圧回路を設けて、緊急時の急昇圧や、ブレーキペダル戻し時の減圧をしているが、マスタシリンダの油圧回路との干渉，圧力制御の煩雑さ，機器構成の複雑化が懸念される。
【解決手段】車両のブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、マスタシリンダを倍力するブレーキ倍力装置を備えたブレーキ制御装置は、車両の速度が所定の値以下、かつ、ブレーキペダルのストローク速度が所定の値以下のときに、目標ブレーキ力の指令ゲインを可変にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ブレーキペダル（以下、ペダルと略す）の踏力を倍力する倍力装置を備えたブレーキ制御装置に関する。

車両を減速させる際、運転者は、ペダルを踏むことによって所望の減速度を得る。この時、運転者は、ペダル踏力に応じたペダル反力を受ける。車両をスムーズに減速させるためには、ペダル反力と減速度との微調整が必要であり、減速感に起因する車両の乗り心地の良し悪しは、運転者の技量に依存する。運転者のペダル操作の過不足を補うために、ブレーキ圧を発生させるマスタシリンダと別系統で、ブレーキ圧を増減する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００４−２９１７７８号公報

特許文献１によれば、マスタシリンダとは別系統の油圧回路を設けて、緊急時の急昇圧や、ブレーキペダル戻し時の減圧をしているが、マスタシリンダの油圧回路との干渉，圧力制御の煩雑さ，機器構成の複雑化が懸念される。また、停止間際のいわゆるカックンブレーキの抑制や、ハイブリッド自動車における回生協調制動時の滑らかな減速に関しては、その実現手段は見当たらない。

そこで、本発明の目的は、カックンブレーキなどの不具合を解消し、停止間際に滑らかに減速が実現可能なブレーキ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、電動モータの回転軸に契合されたボールネジナットと、ボールネジナットの回転トルクを直動変換するボールネジシャフトと、ボールネジシャフトに契合され、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、電動モータを制御するＥＣＵを備え、マスタシリンダを倍力するブレーキ倍力装置と、を有し、車両の速度が所定の値以下、且つ、ブレーキペダルのストローク速度が所定の値以下のときに、目標ブレーキ力の指令ゲインを可変にする構成とする。

また、電動モータの回転軸に契合されたボールネジナットと、ボールネジナットの回転トルクを直動変換するボールネジシャフトと、ボールネジシャフトに契合され、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、電動モータを制御するＥＣＵを備え、マスタシリンダを倍力するブレーキ倍力装置と、を有し、ＥＣＵは、車両の速度と、ブレーキペダルのストローク速度に基づいて、目標ブレーキ力の指令ゲインを決定する構成とする。

また、電動モータの回転軸に契合されたボールネジナットと、ボールネジナットの回転トルクを直動変換するボールネジシャフトと、ボールネジシャフトに契合され、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、電動モータを制御するＥＣＵとブレーキ倍力を発生する電動式の倍力シリンダとを備え、マスタシリンダを倍力するブレーキ倍力装置と、を有し、ＥＣＵは、車両の速度が所定の値以下、かつ、ブレーキペダルのストローク速度が所定の値以下のときに、倍力シリンダの指令ゲインを予め定められた値より小さくする構成とする。

また、電動モータの回転軸に契合されたボールネジナットと、ボールネジナットの回転トルクを直動変換するボールネジシャフトと、ボールネジシャフトに契合され、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、電動モータを制御するＥＣＵを備え、マスタシリンダを倍力するブレーキ倍力装置と、を有し、駆動輪に電動モータを用いることで回生協調制動が可能なブレーキ制御装置において、回生協調制動の状態において、目標ブレーキ力の指令ゲインを可変にする構成とする。

本発明によれば、カックンブレーキなどの不具合を解消して、停止間際に滑らかに減速が実現可能なブレーキ制御装置を提供することができる。

ブレーキ制御装置の平面図。 ブレーキ制御装置の断面図。 図１の制御フローを示す図。 ブレーキ力とペダルストロークの関係を示す図。 低速判別フラグとゆっくり踏み判別フラグを示す図。 ブレーキ指令ゲインを示す図。 従来のブレーキ指令ゲイン，減速度，車速を示す図。 ブレーキ指令ゲインを逓減した場合の、減速度，車速を示す図。 回生協調制動を行う場合の制御フローを示す図。 回生協調時のブレーキ指令ゲインを示す図。 ブレーキバイワイヤのブレーキ制御装置の断面図。

以下、実施例を、図面を用いて説明する。

図１は、ブレーキ制御装置の平面図、図２は、ブレーキ制御装置の断面図である。本ブレーキ制御装置は、ブレーキペダル２の踏力を倍力する、マスタシリンダ１０を倍力するブレーキ倍力装置を備える。なお、ブレーキ倍力装置は、倍力シリンダ１１，ＥＣＵ１６，ストロークセンサ２０，車両状態情報取得部３０，各通信線（倍力指令信号線１７Ａ，車両状態信号線１７Ｂ，ペダルストローク信号線１７Ｃ）を含む。

ブレーキ制御装置は、ブレーキ倍力のための液圧を発生させる電動アクチュエータ１，ブレーキペダル２，ブレーキ圧配分装置３，ブレーキ配管４Ａ，４Ｂ，５ＦＲ，５ＦＬ，５ＲＲ，５ＲＬ、ピストン（プライマリピストン７Ａ，セカンダリピストン７Ｂ），タイヤ（キャリパ８ＣＦＲ，８ＣＦＬ，８ＣＲＲ，８ＣＲＬ、ロータ８ＢＦＲ，８ＢＦＬ，８ＢＲＲ，８ＢＲＬ、車輪８ＡＦＲ，８ＡＦＬ，８ＡＲＲ，８ＡＲＬを含む），リザーバタンク９，ストロークセンサ２０，ロッド２１，スプリング２３、及び、車両状態情報取得部３０とからなる。ここで車両状態情報とは、車両速度，アクセルのＯＮ／ＯＦＦなど制御に必要な情報である。又、電動アクチュエータ１は、車両のブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダ１０，マスタシリンダ１０の上流に設置されブレーキ倍力を発生する電動式の倍力シリンダ１１，ステータ１１Ａ，ロータ１１Ｂ，ロータ１１Ｂに契合された、つまり電動モータの回転軸に契合されたボールネジナット１１Ｃ，ボールネジナット１１Ｃの回転トルクを直動変換するボールネジシャフト１１Ｄ，電動モータを制御するＥＣＵ１６、及び、各種の信号線（倍力指令信号線１７Ａ，車両状態信号線１７Ｂ，ペダルストローク信号線１７Ｃ）とからなる。なお、ボールネジナット１１Ｃとボールネジシャフト１１Ｄでボールネジが構成され、マスタシリンダは、ボールネジシャフト１１Ｄに契合されて、ブレーキ液圧を発生させる。

ステータ１１Ａ，ロータ１１Ｂは、ボールネジナット１１Ｃに回転トルクを与え、ボールネジシャフト１１Ｄを直動方向に駆動し、マスタシリンダ１０を増圧する。増圧された作動油は、ブレーキ配管４Ａ，４Ｂを介して、ブレーキ圧配分装置３に流入する。ブレーキ圧配分装置３は必要に応じて、前後の左右輪にブレーキ圧を配分する。右前輪を例に取ると、ブレーキ圧配分装置３からブレーキ配管５ＦＲを介して、キャリパ８ＣＦＲが増圧され、ロータ８ＢＦＲが押圧され、車輪８ＡＦＲが制動される。

次に、ブレーキ倍力発生の仕組みについて説明する。車体前後方向に延設された倍力シリンダ１１内にて、ロータ１１Ｂとボールネジナット１１Ｃが契合され、筐体１１Ｅに対し、図示しない軸受により回転自在に設置されている。ボールネジシャフト１１Ｃは、ＥＣＵ１６の倍力指令に基づいて、ステータ１１Ａからの電磁力によりロータ１１Ｂとボールネジナット１１Ｃが回転トルクを受け、直動方向に駆動する。

ＥＣＵ１６は、倍力指令信号線１７Ａを介して倍力シリンダ１１と、ペダルストローク信号線１７Ｃを介してストロークセンサ２０と、車両状態信号線１７Ｂを介して車両状態情報取得部３０と、それぞれ接続されている。

減速時には、ＥＣＵ１６は、ペダルストローク信号線１７Ｃを介して受信したペダルストローク情報に基づいて、倍力シリンダ１１への指令値を算出する。

以上のように、運転者がペダル２を踏み込むと、ストロークセンサ２０がストロークを検出することで、ボールネジナット１１Ｃが駆動し、ボールネジシャフト１１Ｄが稼動する。従って、ボールネジシャフト１１Ｄに連結したプライマリピストン７Ａが変位し、圧力室１０Ａが増圧される。セカンダリピストン７Ｂは、スプリング２３Ａ，２３Ｂと圧力室１０Ａ，１０Ｂの内圧とのバランスにより変位し、圧力室１０Ｂも同様に増圧される。増圧された結果、下流にブレーキ圧が伝達される。

図３は、図１の制御フローを示す図、図４は、ブレーキ力とペダルストロークの関係を示す図、図５は、低速判別フラグとゆっくり踏み判別フラグを示す図、図６は、ブレーキ指令ゲインを示す図である。ここで、図５における線ハは車両速度に対する低速判定フラグの設定値、線ニはストローク速度に対するゆっくり踏みフラグの設定値、図６の線ホはペダルストローク速度に対するブレーキ指令ゲインの設定値を示す。予め当該特性をＥＣＵ１６に記憶させておくとよい。

まず、ＥＣＵ１６は、検知された又は算出された車両速度（Ｂ１）が、所定の速度域か否かを、図５（ａ）に基づいて判別し（Ｓ２：車両速度判定手段）、所定の速度域と判別した場合（Ｓ３）、検知された又は算出されたペダルストローク速度（Ｂ２）が、所定速度以下か否を、図５（ｂ）に基づいて判別する（Ｓ４：ストローク速度判定手段）。ペダルストローク速度が所定の速度以下と判別した場合（Ｓ５）、図６に基づいてブレーキ指令ゲインを変更する（Ｓ６）。

Ｓ３で所定の車両速度以上、または、Ｓ５で所定のペダルストローク速度以上と判断した場合、ブレーキ指令ゲインは予め定めた指令ゲイン（標準値）を用いる（Ｓ７）。

以上の通り、ＥＣＵ１６は、車両の速度が所定の値以下、且つ、ブレーキペダルのストローク速度が所定の値以下のときに、目標ブレーキ力の指令ゲインを可変にする。つまり、車両の速度と、ブレーキペダル２のストローク速度に基づいて、目標ブレーキ力の指令ゲインを決定する。

ブレーキ指令ゲインが標準値の場合、ブレーキ力は図４の線イのようになる。一方、Ｓ６でブレーキ指令ゲインを変更した場合、図４の線ロのようになる。すなわち、通常は点ＢＮのようなブレーキ力を発生させるところを、車両が低速かつ、ペダルストローク速度がゆっくりの場合には、点ＢＬのようにブレーキ力を減少させる。

また、図５（ａ）に示すように、低速判定フラグＦｖは、所定の車両速度Ｖｄ以下で「１」となり、Ｖｄ以上で「０」となるように設定される。閾値となるＶｄは、ブレーキの特性によって調整されることが望ましいが、例えば、Ｖｄ＝１km／ｈ、あるいは、５km／ｈとして、停車間際の状態を判別するようにするとよい。

また、図５（ｂ）に示すように、ゆっくり踏み判定フラグＦｓは、所定のペダルストローク速度−Ｓｄ以上Ｓｄ以下のとき「１」となり、それ以外のとき「０」となるように設定される。閾値となるＳｄは、ブレーキの特性によって調整されることが望ましいが、例えば、Ｓｄ＝１mm／sec、あるいは、１０mm／secとして、停車間際の状態を判別するようにするとよい。

次に、Ｓ６で用いる、変更用のブレーキ指令ゲインＧに関して、図６を用いて説明する。車両速度が所定速度Ｖｄ以下、かつ、ペダルストローク速度がＳｄ以下の場合、標準のブレーキ指令ゲインＧ０から線ホに示すように指令ゲインＧ０より小さい指令ゲインＧ１を設定する。ここで、ペダルストローク速度が正の時は踏み込みであり、負の場合は踏み戻しである。実際の運転状況では、停止間際にブレーキペダルを離す場合もあるため、踏み戻し側に関しても、ゲインを設定しておく必要がある。

以上説明したブレーキ制御装置による、ブレーキ指令ゲイン，減速度，車速の関係を図７，図８を用いて説明する。

図７は、ブレーキ指令ゲインを一定値にした場合（従来のブレーキに相当）を示す。ブレーキ指令ゲインを一定値（Ｇ０）にした場合、減速度も一定値（ｇ０）になる（但し、ペダルストロークを一定に維持した場合）。この結果、車速は一定の傾きで減少し、停止に至る。ここで、停止時の減速度に注目すると、ｇ０からゼロに変化する。この減速度の変化分が、いわゆるカックンブレーキとして、乗り心地の悪化を招く。

図８は、図３で述べた制御フローに従って停車間際にブレーキ指令ゲインを逓減した場合である。この場合、減速度は、最終的にｇ１となり、図７の減速度ｇ０よりも小さい値とすることができるため、滑らかな停車を実現することができる。

尚、本実施例では、倍力シリンダ１１とＥＣＵ１６を別体としているが、これらを一体にしてもよい。この場合、システムの小型化が図られるので車両への搭載性が向上する。

以上により、車両速度とペダルストローク速度に基づいて、停車間際の滑らかな制動が実現できるとともに、運転者は適切な減速を体感することができ、安定してブレーキペダルの操作ができる。また、従来は、運転者のブレーキペダル操作速度，ブレーキ力，減速度（減速感）が相互に影響を及ぼしていたが、本実施例では、運転者の技量によらず、快適な停車操作を行うことができる。

本実施例が実施されていることを確認するためには、車両速度，ペダルストローク速度，ブレーキ力指令値（あるいは、ブレーキ圧）の履歴を測定し、所定の車両速度およびペダルストローク速度以下で、ブレーキ力指令値（あるいはブレーキ圧）が変化することを測定確認すれば良い。

図９は、ハイブリッド車で実施される回生協調制動での制御フローを示す。

本実施例では、駆動輪に電動モータを用いて回生協調制動が可能なブレーキ制御装置の制御フローである。

ＥＣＵ１６は、予め定めた回生協調フラグ（Ｋ１）を参照して、車両が回生協調制動状態か否かを判別し（Ｓ１２：回生協調判定手段）、回生協調状態と判別した場合（Ｓ１３）、図１０（ａ）に基づいてブレーキ指令ゲインを変更する（Ｓ１４）。

Ｓ１３で回生協調でないと判断した場合、ブレーキ指令ゲインは標準値を用いる（Ｓ１５）。

図１０（ａ）は、回生協調時のブレーキ指令ゲインを示し、（ｂ）は、回生制動と摩擦制動の切り替わりを示している。

減速開始時は、回生のみで制動力を発生し、このときのブレーキ指令ゲインは−Ｇとする。これはすなわち、運転者がブレーキペダルを踏んでも、電動式の倍力シリンダ１１が、それに対向するペダル反力を発生させることを意味する。

回生協調が開始されると、回生の割合が減少し、摩擦制動の割合が増加する。よって、回生協調の区間においては、ブレーキ指令ゲインは線へのように、領域Ａから領域Ｂにかけて徐々に増加させる。領域Ｂを通過後は、摩擦制動のみとなり、ブレーキ指令ゲインＧは、Ｇ０（標準値）に設定する。なお、回生協調の開始（領域Ａ）と終了（領域Ｂ）の切り替えを滑らかにするために、点線トのように２次曲線で結ぶように設定してもよい。なお、回生制動時と摩擦制動時で、目標ブレーキ力の指令ゲインの符号を反転させている。

図１１は、ブレーキバイワイヤのブレーキ制御装置の断面図である。

本実施例では、ペダル反力生成機構１２が、ブレーキペダルの入力軸であるロッド２１Ａと連結されており、ＥＣＵ１６からのペダル反力指令を、ペダル反力指令信号線１７Ｄを介して、受け取ることで、ペダル反力を生成する。その他の構成は第一の実施例と同等である。ここでは、ブレーキペダルの入力軸であるロッド２１Ａが、マスタシリンダ７と機械的に分離されているため、ブレーキ圧変動や、マスタシリンダ側からの振動などが、ペダルに伝わらず、ペダルフィールを良好にできる。また、ペダル反力を自在に制御することで、緊急時の運転者への警報など利便性が向上する。

これによりハイブリッド自動車の回生協調制動時に滑らかな減速が実現可能なブレーキ制御装置を提供できる。

１ 電動アクチュエータ
２ ブレーキペダル
３ ブレーキ圧配分装置
６ ステアリングホイール
７Ａ プライマリピストン
７Ｂ セカンダリピストン
９ リザーバタンク
１０ マスタシリンダ
１１ 倍力シリンダ
１６ ＥＣＵ
２０ ストロークセンサ
２１ ロッド
２３ スプリング
３０ 車両状態情報取得部

Claims (10)

1. 電動モータの回転軸に契合されたボールネジナットと、
   前記ボールネジナットの回転トルクを直動変換するボールネジシャフトと、
   前記ボールネジシャフトに契合され、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、
   電動モータを制御するＥＣＵを備え、前記マスタシリンダを倍力するブレーキ倍力装置と、を有し、
   車両の速度が所定の値以下、且つ、ブレーキペダルのストローク速度が所定の値以下のときに、目標ブレーキ力の指令ゲインを可変にすることを特徴とするブレーキ制御装置。
2. 電動モータの回転軸に契合されたボールネジナットと、
   前記ボールネジナットの回転トルクを直動変換するボールネジシャフトと、
   前記ボールネジシャフトに契合され、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、
   電動モータを制御するＥＣＵを備え、前記マスタシリンダを倍力するブレーキ倍力装置と、を有し、
   前記ＥＣＵは、車両の速度と、ブレーキペダルのストローク速度に基づいて、目標ブレーキ力の指令ゲインを決定することを特徴とするブレーキ制御装置。
3. 請求項２記載のブレーキ制御装置において、
   前記ＥＣＵは、車両の速度が所定の値以下、かつ、ブレーキペダルのストローク速度が所定の値以下のときに、目標ブレーキ力の指令ゲインを可変にすることを特徴とするブレーキ制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のブレーキ制御装置において、
   検知された車両速度が所定の値以下か否か判定する車両速度判定手段と、
   検知されたブレーキペダルのストローク速度が所定の値以下か否か判定するストローク速度判定手段と、を有し、
   前記車両速度判定手段で、検知された車両速度が所定の値以下との判定で、且つ前記ストローク速度判定手段で、検知されたストローク速度が所定の値以下との判定の場合、目標ブレーキ力の指令ゲインを予め定めた指令ゲインに設定し、
   前記車両速度判定手段で、検知された車両速度が所定の値より大きいとの判定、又は前記ストローク速度判定手段で、検知されたストローク速度が所定の値より大きいとの判定の場合、目標ブレーキ力の指令ゲインを前記予め定めた指令ゲインより小さい値に設定することを特徴とするブレーキ制御装置。
5. 電動モータの回転軸に契合されたボールネジナットと、
   前記ボールネジナットの回転トルクを直動変換するボールネジシャフトと、
   前記ボールネジシャフトに契合され、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、
   電動モータを制御するＥＣＵとブレーキ倍力を発生する電動式の倍力シリンダとを備え、前記マスタシリンダを倍力するブレーキ倍力装置と、を有し、
   前記ＥＣＵは、車両の速度が所定の値以下、かつ、ブレーキペダルのストローク速度が所定の値以下のときに、前記倍力シリンダの指令ゲインを予め定められた値より小さくすることを特徴とするブレーキ制御装置。
6. 電動モータの回転軸に契合されたボールネジナットと、
   前記ボールネジナットの回転トルクを直動変換するボールネジシャフトと、
   前記ボールネジシャフトに契合され、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダと、
   電動モータを制御するＥＣＵを備え、前記マスタシリンダを倍力するブレーキ倍力装置と、を有し、
   駆動輪に電動モータを用いることで回生協調制動が可能なブレーキ制御装置において、
   回生協調制動の状態において、目標ブレーキ力の指令ゲインを可変にすることを特徴とするブレーキ制御装置。
7. 請求項６記載のブレーキ制御装置において、
   回生制動時と、摩擦制動時で、目標ブレーキ力の指令ゲインの符号を反転させることを特徴とするブレーキ制御装置。
8. 請求項６記載のブレーキ制御装置において、
   予め定めた回生協調フラグに基づいて、車両が回生協調制動の状態か否かを判定する回生協調判定手段を有し、
   前記回生協調判定手段にて、車両が回生協調制動の状態では無い場合は、目標ブレーキ力の指令ゲインを予め定めた指令ゲインに設定し、
   前記回生協調判定手段にて、車両が回生協調制動の状態である場合は、目標ブレーキ力の指令ゲインを前記予め定めた指令ゲインから可変にすることを特徴とするブレーキ制御装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載のブレーキ制御装置において、
   ブレーキペダルの入力軸と前記マスタシリンダは、機械的に分離されていることを特徴とするブレーキ制御装置。
10. 請求項９記載のブレーキ制御装置において、
    前記ＥＣＵからペダル反力指令が入力され、前記ペダル反力指令に基づいてペダル反力を生成するペダル反力生成機構を有し、
    前記ペダル反力生成機構は、ブレーキペダルの入力軸と連結されていることを特徴とするブレーキ制御装置。

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