JP2014008832A

JP2014008832A - ブレーキシステム

Info

Publication number: JP2014008832A
Application number: JP2012145652A
Authority: JP
Inventors: Masaki Bando; 正樹坂東
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2012-06-28
Publication date: 2014-01-20

Abstract

【課題】１つの電動負圧ポンプを備える構成において、低車速走行中の電動負圧ポンプの作動音を抑制することができる、ブレーキシステムを提供する。
【解決手段】ブレーキブースタ１０の負圧の絶対値がオン閾値以下に低下すると、電動負圧ポンプ１１が駆動される。電動負圧ポンプ１１が駆動されると、ブレーキブースタ１０の負圧の絶対値が上昇する。ブレーキブースタ１０の負圧の絶対値がオフ閾値まで上昇すると、電動負圧ポンプ１１の駆動が停止される。所定車速以下での低速走行中には、高速走行中と比較して、電動負圧ポンプ１１の回転数が低減される。また、低速走行中は、オフ閾値が高速走行中のオフ閾値よりも小さい値に設定され、オン閾値とオフ閾値との差が高速走行中のオン閾値とオフ閾値との差よりも大きくなるように、オン閾値が高速走行中のオン閾値よりも小さい値に設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のブレーキブースタに伝達される負圧を発生させる電動負圧ポンプを備えるブレーキシステムに関する。

自動車などの車両には、たとえば、油圧式のブレーキ装置が備えられている。運転者によってブレーキペダルが踏まれると、ブレーキペダルに入力された力（踏力）がブレーキブースタの負圧によって増幅（倍力）される。そして、その増幅された力がブレーキブースタからマスタシリンダに伝達される。マスタシリンダでは、ブレーキブースタから入力される力に応じた油圧が発生する。マスタシリンダの油圧が各車輪に設けられたホイールシリンダに伝達され、各ホイールシリンダの油圧により、各ブレーキから車輪に制動力が付与される。

エンジン（ガソリンエンジン）を走行用駆動源とする車両では、ブレーキブースタの負圧として、エンジンの吸気管に発生する負圧が利用される。これに対し、モータを走行用駆動源とする車両、つまり電気自動車では、エンジンが搭載されていないので、エンジンの吸気管に発生する負圧をブレーキブースタの負圧に利用することができない。そのため、電気自動車では、電動負圧ポンプが備えられており、電動負圧ポンプからブレーキブースタに伝達される負圧により、ブレーキペダルからブレーキブースタに入力された力が増幅される。

電気自動車に電動負圧ポンプを備えた構成では、電動負圧ポンプにおける消費電力の問題の他に、電動負圧ポンプの作動音の問題がある。すなわち、電気自動車の走行用駆動源であるモータの作動音が小さいため、電気自動車では、走行音（ロードノイズなど）の小さい低速走行時に、電動負圧ポンプの作動音が目立ち、その作動音が運転者などに耳障り（騒音）となる。

そこで、相対的に小容量の第１電動負圧ポンプおよび相対的に大容量の第２電動負圧ポンプを設け、車両が所定車速以上で走行しているときには、第１電動負圧ポンプおよび第２電動負圧ポンプを駆動し、車速が所定車速未満であるときには、騒音を抑制するため、第２電動負圧ポンプの駆動を停止して、第１電動負圧ポンプのみを駆動する構成が提案されている。

特開２０１２−１０１５７１号公報

しかしながら、第１電動負圧ポンプおよび第２電動負圧ポンプの２つの電動負圧ポンプと、第１電動負圧ポンプおよび第２電動負圧ポンプからブレーキブースタに負圧を伝達するための２系統の配管とが必要であり、ハード構成の複雑化によるコストおよび専有スペースの増大を招く。また、第１電動負圧ポンプおよび第２電動負圧ポンプの両方を制御しなければならず、制御の複雑化によるコストの増大も招く。

本発明の目的は、１つの電動負圧ポンプを備える構成において、低車速走行中の電動負圧ポンプの作動音を抑制することができる、ブレーキシステムを提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るブレーキシステムは、少なくとも車速が所定車速以下であるときに、モータの駆動力のみによる走行が可能である車両に搭載され、ブレーキブースタおよび前記ブレーキブースタに伝達される負圧を発生する電動負圧ポンプを備えるブレーキシステムである。前記電動負圧ポンプは、１つであり、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記車速検出手段によって前記所定車速以下の車速が検出されているときに、前記車速検出手段によって前記所定車速よりも大きい車速が検出されているときと比較して、前記オン閾値および前記オフ閾値が低減するように、前記オン閾値および前記オフ閾値を設定する閾値設定手段と、前記ブレーキブースタの負圧（ブレーキブースタの負圧室内の負圧）を検出する負圧検出手段と、前記負圧検出手段によって検出される負圧の絶対値が前記閾値設定手段によって設定される前記オン閾値以下に低下したことに応答して、前記電動負圧ポンプを作動させ、前記負圧検出手段によって検出される負圧の絶対値が前記閾値設定手段によって設定される前記オフ閾値に上昇したことに応答して、前記電動負圧ポンプを停止させる駆動制御手段と、前記車速検出手段によって前記所定車速以下の車速が検出されているときに、前記車速検出手段によって前記所定車速よりも大きい車速が検出されているときと比較して、前記電動負圧ポンプの回転数を低減させる回転数制御手段とを含む。

ブレーキ操作が行われると、そのブレーキ操作がブレーキブースタの負圧によって助勢され、それに伴って、ブレーキブースタの負圧の絶対値が低下する。負圧検出手段により、ブレーキブースタの負圧が検出される。負圧検出手段によって検出される負圧の絶対値がオン閾値以下に低下すると、電動負圧ポンプが駆動される。言い換えれば、負圧検出手段によって検出される負圧の絶対値がオン閾値以下に低下するまで、電動負圧ポンプが駆動されない。これにより、電動負圧ポンプが常時駆動される構成と比較して、電動負圧ポンプによる消費電力を低く抑えることができる。

電動負圧ポンプが駆動されると、電動負圧ポンプで負圧が発生する。この負圧がブレーキブースタに伝達されて、ブレーキブースタの負圧の絶対値が上昇する。負圧検出手段によって検出される負圧の絶対値がオフ閾値まで上昇すると、電動負圧ポンプの駆動が停止される。

そして、所定車速以下の車速（０を含む）での走行中（以下、この項において「低速走行中」という。）には、所定車速よりも大きい車速での走行中（以下、この項において「高速走行中」という。）と比較して、電動負圧ポンプの回転数が低減される。これにより、電動負圧ポンプの作動音を抑制することができる。

電動負圧ポンプの回転数が低減されると、電動負圧ポンプで発生する負圧が低下するので、ブレーキブースタの負圧の絶対値が急速には上がらない。そのため、低速走行中のオフ閾値が高速走行中のオフ閾値と同じであると、低速走行中に、電動負圧ポンプが駆動されてからブレーキブースタの負圧の絶対値がオフ閾値に上昇するまでに時間がかかり、電動負圧ポンプが長時間にわたって連続して駆動されるおそれがある。

そこで、低速走行中のオフ閾値は、高速走行中のオフ閾値よりも小さい値に設定される。これにより、低速走行中に、電動負圧ポンプが長時間にわたって連続して駆動されることを防止でき、ひいては、電動負圧ポンプの連続駆動による故障の発生を抑制することができる。

また、低速走行中は、オン閾値が高速走行中のオン閾値よりも小さい値に設定される。これにより、低速走行中の電動負圧ポンプの駆動を抑制することができ、電動負圧ポンプの作動音の発生を抑制することができる。

なお、低速走行中は、オン閾値とオフ閾値との差が高速走行中のオン閾値とオフ閾値との差よりも低減しないように、オン閾値が高速走行中のオン閾値よりも小さい値に設定されることが好ましい。これにより、低速走行中に、電動負圧ポンプの駆動および停止が頻繁に繰り返されることを防止できる。

一方、高速走行中は、低速走行中と比較して、オン閾値およびオフ閾値が大きい値に設定されるので、ブレーキブースタの負圧を高く保持することができる。その結果、良好なブレーキ性能を発揮することができる。

本発明によれば、１つの電動負圧ポンプを備える構成において、所定車速以下の車速での走行中に、電動負圧ポンプの回転数が低減されることにより、電動負圧ポンプの作動音を抑制することができる。また、所定車速以下の車速での走行中には、電動負圧ポンプの駆動およびその停止を切り替えるオン閾値およびオフ閾値がそれぞれ所定車速よりも大きい車速での走行中のオン閾値およびオフ閾値よりも低減されるので、電動負圧ポンプの回転数の低減に起因する電動負圧ポンプの連続駆動を防止することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキシステムが適用された車両の要部の構成を図解的に示す図である。図２は、電動負圧ポンプの駆動制御の流れを示すフローチャートである。図３は、オン閾値およびオフ閾値の設定例を示すグラフである。図４は、電動負圧ポンプの目標回転数の設定例を示すグラフである。図５は、電動負圧ポンプの目標回転数の他の設定例を示すグラフである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の構成＞

図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキシステムが適用された車両の要部の構成を図解的に示す図である。

車両１は、電動発電機（モータジェネレータ）２を走行用駆動源とする電気自動車である。車両１には、前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲが備えられている。

車両１の左右の後輪３ＲＬ，３ＲＲには、それぞれディファレンシャルギヤ４から左右に延びるドライブシャフト５ＲＬ，５ＲＲが連結されている。電動発電機２の出力軸は、変速機などを介して、ディファレンシャルギヤ４に連結されている。

電動発電機２には、インバータ６が接続されている。インバータ６には、電動発電機２に供給される電力を蓄えておくための二次電池（図示せず）が接続されている。

車両１の加速時には、電動発電機２がモータとして機能する。二次電池が出力する直流電力がインバータ６に供給され、その直流電力がインバータ６で交流電力に変換されて、その変換後の交流電力がインバータ６から電動発電機２に供給される。電動発電機２が発生する駆動力は、変速機およびディファレンシャルギヤ４を介して、ドライブシャフト５ＲＬ，５ＲＲに伝達される。これにより、ドライブシャフト５ＲＬ，５ＲＲが回転し、ドライブシャフト５ＲＬ，５ＲＲとともに、後輪３ＲＬ，３ＲＲが回転する。

車両１の制動時には、電動発電機２が発電機として機能する。ドライブシャフト５ＲＬ，５ＲＲの回転が電動発電機２の出力軸に伝達され、電動発電機２の出力軸の回転が交流電力に回生される。電動発電機２が出力する交流電力は、インバータ６で直流電力に変換され、その変換後の直流電力により、二次電池が充電される。

車両１の制動のために、ブレーキ７ＦＬ，７ＦＲ，７ＲＬ，７ＲＲが設けられている。また、車両１の車室内には、運転者の足で操作されるブレーキペダル８が設けられている。ブレーキペダル８は、マスタシリンダ９と一体的に設けられたブレーキブースタ１０に連結されている。

ブレーキペダル８が踏み込まれると、そのブレーキペダル８に入力された踏力がブレーキブースタ１０に伝達される。ブレーキブースタ１０に伝達された踏力は、ブレーキブースタ１０の負圧によって増幅（倍力）される。ブレーキブースタ１０の負圧は、電動負圧ポンプ１１から伝達される。ブレーキブースタ１０で増幅された踏力は、マスタシリンダ９に入力される。マスタシリンダ９では、ブレーキブースタ１０から入力される力に応じた油圧が発生する。

マスタシリンダ９の油圧は、ＡＢＳアクチュエータ１２などを介して、各ブレーキ７ＦＬ，７ＦＲ，７ＲＬ，７ＲＲに設けられたホイールシリンダに伝達される。そして、ホイールシリンダの液圧により、ブレーキ７ＦＬ，７ＦＲ，７ＲＬ，７ＲＲからそれぞれ前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲに摩擦制動力が付与される。

車両１には、ＣＰＵおよびメモリを含む構成のＥＣＵ（電子制御ユニット）２１が備えられている。ＥＣＵ２１には、車両１に設けられた各種センサが接続されている。各種センサには、車速を検出する車速センサ２２と、ブレーキブースタ１０の負圧を検出するブレーキ負圧センサ２３とが含まれる。ＥＣＵ２１は、各種センサから入力される検出信号などに基づいて、電動発電機２および電動負圧ポンプ１１を制御する。

＜電動負圧ポンプの駆動制御＞

図２は、電動負圧ポンプの駆動制御の流れを示すフローチャートである。図３は、オン閾値およびオフ閾値の設定例を示すグラフである。図４は、電動負圧ポンプの目標回転数の設定例を示すグラフである。

車両１のスタートスイッチ（イグニッションキースイッチ）がオンされている間、ＥＣＵ２１により、車速センサ２２およびブレーキ負圧センサ２３の検出信号が参照されて、車両１の車速およびブレーキブースタ１０の負圧が監視されている。

車速センサ２２によって検出される車速が所定車速Ｖ（たとえば、５ｋｍ／ｈ）以下であるときには（ステップＳ１のＹＥＳ）、オン閾値およびオフ閾値がそれぞれ第１オン負圧値Ｐ_ＬＯＮおよび第１オフ負圧値Ｐ_ＬＯＦＦに設定される（ステップＳ２）。

また、車速センサ２２によって検出される車速が所定車速Ｖ以下であるときには、電動負圧ポンプ１１の目標回転数が第１ポンプ回転数Ｎ_Ｌに設定される（ステップＳ３）。

なお、所定車速Ｖ以下の範囲には、０が含まれる。

一方、車速センサ２２によって検出される車速が所定車速Ｖよりも大きいときには（ステップＳ１のＮＯ）、オン閾値およびオフ閾値がそれぞれ第２オン負圧値Ｐ_ＨＯＮおよび第２オフ負圧値Ｐ_ＨＯＦＦに設定される（ステップＳ４）。

また、車速センサ２２によって検出される車速が所定車速Ｖよりも大きいときには、電動負圧ポンプ１１の目標回転数が第２ポンプ回転数Ｎ_Ｈに設定される（ステップＳ３）。

図３に示されるように、第１オン負圧値Ｐ_ＬＯＮは、第２オン負圧値Ｐ_ＨＯＮよりも小さい。また、第１オフ負圧値Ｐ_ＬＯＦＦは、第２オフ負圧値Ｐ_ＨＯＦＦよりも小さい。そして、第１オン負圧値Ｐ_ＬＯＮと第１オフ負圧値Ｐ_ＬＯＦＦとの差は、第２オン負圧値Ｐ_ＨＯＮと第２オフ負圧値Ｐ_ＨＯＦＦとの差よりも大きく、たとえば、車両１を所定車速Ｖ以下の車速から停止させるためのブレーキ操作（ブレーキペダル８の踏み込み）が２回行われたときの負圧の低下幅よりも大きい。

また、図４に示されるように、第１ポンプ回転数Ｎ_Ｌは、所定車速Ｖ以下の範囲において、車速センサ２２によって検出される車速が低いほどその車速に比例して小さい値に設定される。第２ポンプ回転数Ｎ_Ｈは、所定車速Ｖよりも大きい範囲において、車速センサ２２によって検出される車速にかかわらず、一定値に設定される。

図２に示されるように、オン閾値およびオフ閾値ならびに目標回転数が設定された後、ブレーキ負圧センサ２３によって検出される負圧（たとえば、真空を０とする絶対圧）の絶対値がオン閾値以下であるか否かが判断される（ステップＳ６）。

ブレーキ負圧センサ２３によって検出される負圧の絶対値がオン閾値よりも大きい間は（ステップＳ６のＮＯ）、電動負圧ポンプ１１が駆動されずに停止している。

ブレーキペダル８が踏み込まれ、ブレーキブースタ１０の負圧がその踏力の増幅に使われると、ブレーキブースタ１０の負圧が低下する（真空度が下がる）。ブレーキ負圧センサ２３によって検出される負圧の絶対値がオン閾値以下になると（ステップＳ６のＹＥＳ）、電動負圧ポンプ１１が車速センサ２２によって検出される車速に応じた回転数で駆動される（ステップＳ７）。電動負圧ポンプ１１の回転数は、たとえば、電動負圧ポンプ１１に供給される電圧のデューティを変更することによって制御される。

電動負圧ポンプ１１が駆動されると、電動負圧ポンプ１１で発生した負圧がブレーキブースタ１０に伝達され、ブレーキブースタ１０の負圧が上昇する（真空度が上がる）。ブレーキブースタ１０の負圧の絶対値がオフ閾値に達すると（ステップＳ８のＹＥＳ）、電動負圧ポンプ１１の駆動が停止される（ステップＳ９）。

＜作用効果＞

ブレーキペダル８が踏み込まれると、そのブレーキ操作がブレーキブースタ１０の負圧によって助勢され、それに伴って、ブレーキブースタ１０の負圧の絶対値が低下する。ブレーキ負圧センサ２３により、ブレーキブースタ１０の負圧が検出される。ブレーキ負圧センサ２３によって検出される負圧の絶対値がオン閾値以下に低下すると、電動負圧ポンプ１１が駆動される。言い換えれば、ブレーキ負圧センサ２３によって検出される負圧の絶対値がオン閾値以下に低下するまで、電動負圧ポンプ１１が駆動されない。これにより、電動負圧ポンプ１１が常時駆動される構成と比較して、電動負圧ポンプ１１による消費電力を低く抑えることができる。

電動負圧ポンプ１１が駆動されると、電動負圧ポンプ１１で負圧が発生する。この負圧がブレーキブースタ１０に伝達されて、ブレーキブースタ１０の負圧の絶対値が上昇する。ブレーキ負圧センサ２３によって検出される負圧の絶対値がオフ閾値まで上昇すると、電動負圧ポンプ１１の駆動が停止される。

そして、所定車速Ｖ以下の車速での低速走行中には、所定車速Ｖよりも大きい車速での高速走行中と比較して、電動負圧ポンプ１１の回転数が低減される。これにより、電動負圧ポンプ１１の作動音を抑制することができる。

電動負圧ポンプ１１の回転数が低減されると、電動負圧ポンプ１１で発生する負圧が低下するので、ブレーキブースタ１０の負圧の絶対値が急速には上がらない。そのため、低速走行中のオフ閾値が高速走行中のオフ閾値と同じであると、低速走行中に、電動負圧ポンプ１１が駆動されてからブレーキブースタ１０の負圧の絶対値がオフ閾値に上昇するまでに時間がかかり、電動負圧ポンプ１１が長時間にわたって連続して駆動されるおそれがある。

そこで、低速走行中のオフ閾値（第１オフ負圧値Ｐ_ＬＯＦＦ）は、高速走行中のオフ閾値（第２オフ負圧値Ｐ_ＨＯＦＦ）よりも小さい値に設定される。これにより、低速走行中に、電動負圧ポンプ１１が長時間にわたって連続して駆動されることを防止でき、ひいては、電動負圧ポンプ１１の連続駆動による故障の発生を抑制することができる。

また、低速走行中は、オン閾値とオフ閾値との差が高速走行中のオン閾値とオフ閾値との差よりも大きくなるように、オン閾値（第１オン負圧値Ｐ_ＬＯＮ）が高速走行中のオン閾値（第２オン負圧値Ｐ_ＨＯＮ）よりも小さい値に設定される。これにより、低速走行中に、電動負圧ポンプ１１の駆動および停止が頻繁に繰り返されることを防止できる。

一方、高速走行中は、低速走行中と比較して、オン閾値およびオフ閾値が大きい値に設定されるので、ブレーキブースタ１０の負圧を高く保持することができる。その結果、良好なブレーキ性能を発揮することができる。

＜変形例＞

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、第１オン負圧値Ｐ_ＬＯＮと第１オフ負圧値Ｐ_ＬＯＦＦとの差は、第２オン負圧値Ｐ_ＨＯＮと第２オフ負圧値Ｐ_ＨＯＦＦとの差よりも大きいとしたが、第２オン負圧値Ｐ_ＨＯＮと第２オフ負圧値Ｐ_ＨＯＦＦとの差と同じであってもよい。

また、第１オン負圧値Ｐ_ＬＯＮと第１オフ負圧値Ｐ_ＬＯＦＦとの差が第２オン負圧値Ｐ_ＨＯＮと第２オフ負圧値Ｐ_ＨＯＦＦとの差よりも小さくなってもよいが、その場合、低速走行中に、電動負圧ポンプ１１の駆動および停止の繰り返し頻度が多くなるおそれがある。そのため、第１オン負圧値Ｐ_ＬＯＮと第１オフ負圧値Ｐ_ＬＯＦＦとの差は、第２オン負圧値Ｐ_ＨＯＮと第２オフ負圧値Ｐ_ＨＯＦＦとの差よりも小さくならない方が好ましい。

また、第１オン負圧値Ｐ_ＬＯＮおよび第１オフ負圧値Ｐ_ＬＯＦＦは、一定値である必要はなく、第１ポンプ回転数Ｎ_Ｌに応じて、車速センサ２２によって検出される車速が低いほど小さい値に設定されてもよい。

さらにまた、第１ポンプ回転数Ｎ_Ｌは、所定車速Ｖ以下の範囲において、車速センサ２２によって検出される車速が低いほどその車速に比例して小さい値に設定されるとした。これに限らず、図５に示されるように、所定車速Ｖ以下の範囲が複数の範囲に分割されて、第１ポンプ回転数Ｎ_Ｌは、車速センサ２２によって検出される車速が低いほど小さい値となるように、各分割範囲に対して一定値に設定されてもよい。

また、電動発電機２の走行用駆動力が後輪３ＲＬ，３ＲＲに伝達される構成、つまり後輪３ＲＬ，３ＲＲを駆動輪とする後輪駆動車の構成を取り上げたが、車両１は、前輪３ＦＬ，３ＦＲを駆動輪とする前輪駆動車であってもよい。

さらに、車両１が電気自動車である場合を取り上げたが、本発明に係るブレーキシステムは、電気自動車に限らず、電動負圧ポンプを備える車両であれば、たとえば、エンジンおよびモータまたは電動発電機を走行用駆動源として搭載するハイブリッドカーに搭載することもできる。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１車両
２電動発電機（モータ）
１０ブレーキブースタ
１１電動負圧ポンプ
２１ＥＣＵ（閾値設定手段、駆動制御手段、回転数制御手段）
２２車速センサ（車速検出手段）
２３ブレーキ負圧センサ（負圧検出手段）

Claims

少なくとも車速が所定車速以下であるときに、モータの駆動力のみによる走行が可能である車両に搭載され、ブレーキブースタおよび前記ブレーキブースタに伝達される負圧を発生する電動負圧ポンプを備えるブレーキシステムであって、
前記電動負圧ポンプは、１つであり、
前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段によって前記所定車速以下の車速が検出されているときに、前記車速検出手段によって前記所定車速よりも大きい車速が検出されているときと比較して、前記オン閾値および前記オフ閾値が低減するように、前記オン閾値および前記オフ閾値を設定する閾値設定手段と、
前記ブレーキブースタの負圧を検出する負圧検出手段と、
前記負圧検出手段によって検出される負圧の絶対値が前記閾値設定手段によって設定される前記オン閾値以下に低下したことに応答して、前記電動負圧ポンプを作動させ、前記負圧検出手段によって検出される負圧の絶対値が前記閾値設定手段によって設定される前記オフ閾値に上昇したことに応答して、前記電動負圧ポンプを停止させる駆動制御手段と、
前記車速検出手段によって前記所定車速以下の車速が検出されているときに、前記車速検出手段によって前記所定車速よりも大きい車速が検出されているときと比較して、前記電動負圧ポンプの回転数を低減させる回転数制御手段とを含む、ブレーキシステム。