JP2015020443A - 電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両用ブレーキシステム2は、運転者の制動操作に応じた液圧を電動モータ51によって発生させるスレーブシリンダS/Cと、電動モータ51の作動量が保持される場合はスレーブシリンダS/Cの作動量を低減させて、その後電動モータ51の作動量に変化が生じた場合にはスレーブシリンダS/Cの作動量を増加させる制御手段11と、を備える。制御手段11は、電動モータ51の相電流Iu,Iv,Iwが2相連続通電状態で、かつその状態が一定時間以上経過したか否かを判定し、当該判定条件の場合は、スレーブシリンダS/Cの目標液圧を下げて電動モータ51に転流を発生させる転流制御を実施する。
【選択図】図6
Description
電動ブレーキシステムにおいて、ブレーキ圧力を発生させるアクチュエータとして、電動モータが用いられている。
この車両用ブレーキ装置のスレーブシリンダでは、電動モータを駆動するとギア機構等を介してピストンが前進することにより、ピストンの前方に形成された液圧室にブレーキ液圧が発生し、このブレーキ液圧がポートを介して液路に出力される。この電動モータは、例えば3相であるU相、V相及びW相の3つの巻線を有する3相交流式のブラシレスモータが用いられる。3相交流式のブラシレスモータでは、図示しない駆動回路により各巻線に通電される相電流Iu,Iv,Iwの電流値及び位相が制御される。
(実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る車両用ブレーキ装置を搭載した車両の概略構成図である。車両用ブレーキシステムは、通常時用として、電気信号を伝達してブレーキを作動させるバイ・ワイヤ(By Wire)式のブレーキシステムと、フェイルセイフ時用として、油圧を伝達してブレーキを作動させる旧来の油圧式のブレーキシステムの双方を備えて構成される。
本実施形態に係る車両用ブレーキシステム2(図1及び図2参照)は、モータ(走行モータ)を発電機として機能させ、走行時の運動エネルギを電気エネルギとして回収することで制動力を発生させる電動ブレーキ装置の一種である。
図2に示すように、車両用ブレーキシステム2は、ブレーキペダル3と、ホイールシリンダ4a、4b、4c、4dと、液圧路19a、19b、19c、19dとを有している。また、車両用ブレーキシステム2は、ブレーキペダル3の操作量を検出するストロークセンサ(操作量検出手段)S1と、運転者によるブレーキペダル3の操作により液圧を発生可能なタンデム式のマスタシリンダ(液圧発生手段)M/Cと、マスタシリンダM/Cの第2液圧室24と複数のホイールシリンダ4a、4b間とを接続する第1液圧系統の液圧路17a−18a−19a、17a−18a−19bと、マスタシリンダM/Cの第1液圧室26と複数のホイールシリンダ4c、4d間とを接続する第2液圧系統の液圧路17b−18b−19c、17b−18b−19dとを有している。
ストロークシミュレータS/Sは、第2液圧系統の液圧路17b上のマスタカットバルブMCV1よりマスタシリンダM/C側に配置されている。ストロークシミュレータS/Sは、マスタシリンダM/Cの第1液圧室26から送出されるブレーキ液(ブレーキフルード)を吸収可能になっている。
車両挙動の安定化を支援するVSA装置は、スレーブシリンダS/Cとホイールシリンダ4a、4b、4c、4dの間の、さらに、第1液圧系統の液圧路18aと液圧路19a、19bの間に配置されている。また、VSA装置は、第2液圧系統の液圧路18bと液圧路19c、19dの間に配置されている。
制御手段11は、電子回路基板にCPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを記憶したROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力部などが搭載され、CPUは、ROMに記憶された制御プログラムを読み出してRAMに展開し、各種処理を実行する。
制御手段11は、ストロークセンサ(ブレーキ操作量検出手段)S1によって検出されたブレーキペダル3の操作量に基づき、マスタカットバルブ(遮断弁:ノーマルオープンタイプ(N.O.))MCV1、MCV2の下流液圧Pdownを制御している。
マスタシリンダ(液圧発生手段)M/Cは、シリンダ21に摺動自在に嵌合する第2ピストン22及び第1ピストン23を備えており、第2ピストン22の前方に区画される第2液圧室24に第2リターンスプリング25が配置され、第1ピストン23の前方に区画される第1液圧室26に第1リターンスプリング27が配置されている。第2ピストン22の後端は、プッシュロッド28を介してブレーキペダル3に接続されており、運転者がブレーキペダル3を踏むと、第1ピストン23と第2ピストン22が前進して第1液圧室26と第2液圧室24に上流液圧Pupが発生する。
ストロークシミュレータS/Sは、ブレーキペダル3の踏み込み前期にはペダル反力の増加勾配を低くし、踏み込み後期にはペダル反力の増加勾配を高くしてブレーキペダル3のペダルフィーリングを高めるべく、ばね定数の低い第2リターンスプリング44とばね定数の高い第1リターンスプリング43とを直列に配置してピストン42を付勢している。ピストン42の第2リターンスプリング44の反対側には、液圧室46が区画されている。液圧室46は、遮断弁(ノーマルクローズ(N.C.))47を介して、液圧路(第2液圧系統)17bに接続している。遮断弁(ノーマルクローズ)47には、ブレーキ液を液圧室46から液圧路(第2液圧系統)17bへは流すが逆には流さない逆止弁48が、並列に接続されている。なお、ピストン42にはカップシール45が設けられ、ピストン42がシリンダ41内を摺動しても、液圧室46側からカップシール45を通過してブレーキ液が漏れないようになっている。
スレーブシリンダS/Cは、シリンダ61に摺動自在に嵌合する第2ピストン(スレーブピストン)62及び第1ピストン(スレーブピストン)63を備えており、第2ピストン62の前方に区画される第2液圧室64に第2リターンスプリング65が配置され、第1ピストン63の前方に区画される第1液圧室66に第1リターンスプリング67が配置されている。第2ピストン62の後端は、プッシュロッド68、ボールねじ機構54、減速機構53、ギヤ52を介して電動モータ(電動機)51に接続されており、これらにより、モータシリンダ(52、53、54、68)が構成されている。スレーブシリンダS/Cは、運転者の制動操作に応じた液圧を電動モータ51によって発生させる電気的液圧発生手段を構成する。
車両挙動の安定化を支援するVSA装置では、液圧路18aから液圧路19a、19bへ至る第1液圧系統の構造と、液圧路18bから液圧路19c、19dへ至る第2液圧系統の構造とが、同じ構造になっている。このため、理解を容易にするため、VSA装置の第1液圧系統と第2液圧系統とで対応する部材には同じ符号を付している。以下の説明では、液圧路18aから液圧路19a、19bへ至る第1液圧系統を例に説明する。
図3は、制御手段11のモータ転流制御を示すフローチャートである。図中、Sはフローの各ステップを示す。本フローは制御手段11を構成するECU(Electronic Control Unit)によって制御プログラムとして所定タイミング毎に繰り返し実行される。また、制御プログラムに代えて、後記する図6及び図7に示す制御ロジックにより電子回路で実施されてもよい。
すなわち、ステップS2で制御手段11は、スレーブシリンダS/Cの作動量が最大値付近か否かを判別する。スレーブシリンダS/Cの作動量が最大値付近でない場合は、ステップS2で待機する。スレーブシリンダS/Cの作動量が最大値付近のときは最も発熱が大きく、運転者も大きい制動力を求めているため、発熱によって制動力が低下することを防ぐことができる。
ABS制御開始でない場合は(S3:No)、ステップS4で制御手段11は、スレーブシリンダS/Cの作動量を低減させる。なお、ステップS4の詳細については、図5により後記する。
上記ステップS3でABS制御を開始した場合(S3:Yes)、あるいは上記ステップS5で運転者の制動操作量が増加した場合(S5:Yes)は、ステップS6で制御手段11は、スレーブシリンダS/Cの作動量低減を禁止してステップS7に進む。
電動モータ51の作動量が所定時間保持されている場合(S7:Yes)は、上記ステップS2に戻り、電動モータ51の作動量が所定時間保持されていない場合(S7:No)は、本フローを終了する。因みに、上記ステップS5で運転者の制動操作量が減少した場合、本フローの処理を終了するようにしてもよい。
ステップS11で制御手段11は、2相連続通電状態でかつ、一定時間経過していることを検知する。2相連続通電状態は、例えば電動モータ51が回転していないにも拘らず、スレーブシリンダS/Cがストローク状態にある、又は電動モータ51の2相に高電流が流れている、状態が挙げられる。つまり、電動モータ51が回転していないにも拘らずスレーブシリンダS/Cがストローク状態にある場合は、電動モータ51の2相に高電流が流れていることが疑われる。逆に、電動モータ51の2相に高電流が流れている場合は、電動モータ51が正常回転していないことが疑われる。本実施形態では、2相連続通電状態でかつ、一定時間経過している場合、電動モータ51の作動量が所定時間保持されていると判定する。
ステップS21で制御手段11は、スレーブシリンダS/Cの作動量が変化レート規制範囲内にあるか否かを判別する。スレーブシリンダS/Cの作動量の変化が所定の変化レート規制範囲内で行われるようにすることで、制動力の急な低下を防止する。
変化レート規制範囲内にない場合(S21:No)は、本フローを終了して図3のステップS4に戻る。
変化レート規制範囲内にある場合(S21:Yes)は、ステップS22で制御手段11は、スレーブシリンダS/Cの目標圧力を低下させて電動モータ51の転流を発生させる。電動モータ51に転流を発生させることで、電動モータ51に通電パターンが固定されている状態をなくすことができる。この後、フローは図3のステップS4に戻る。
本実施形態のモータ転流制御は、制御手段11が実行する制御プログラムに代えて、図6及び図7の制御ロジック100,200により実施してもよい。すなわち、制御手段11に2相連続通電検知ロジック100,200が実装される構成であってもよい。なお、図3乃至図5の処理フローの各ステップは、2相連続通電検知ロジック100,200からみて、対応する各ゲート等のロジック動作に相当する。
図6は、2相連続通電検知ロジックの一例を示す図である。
図6に示すように、2相連続通電検知ロジック100は、スレーブシリンダS/C液圧入力部101、停車中最大発生圧入力部102、マージン入力部103、スレーブシリンダS/Cストローク入力部104、連続通電判定ストローク入力部105、連続通電判定時間入力部106、転流検知中入力部107、通常時上限入力部108、スレーブシリンダS/C液圧出力部111、スレーブシリンダS/Cストローク出力部112、スレーブシリンダS/C目標液圧出力部113、及び連続通電検知フラグ114を備える。上記各入力部101〜108、各出力部111〜113、及び連続通電検知フラグ114は、各入出力データ・設定値を一時的に格納するレジスタから構成される。
また、2相連続通電検知ロジック100は、加算器121、ディレイ122、減算器123、絶対値算出部124、比較器125〜127、反転器128、タイマ129、ANDゲート130、スイッチ131、及びリミッタ132を備える。
停車中最大発生圧入力部102は、停車中最大発生圧を格納する。
マージン入力部103は、停車中最大発生圧の十数分の1程度のマージンを格納する。
スレーブシリンダS/Cストローク入力部104は、スレーブシリンダS/Cのストローク[SC_Stroke_mm]を格納する。
連続通電判定ストローク入力部105は、連続通電判定ストロークを格納する。
連続通電判定時間入力部106は、連続通電判定時間を格納する。
転流検知中入力部107は、転流検知中のブレーキの目標圧力を格納する。
通常時上限入力部108は、通常時の上限のブレーキの目標圧力を格納する。
スレーブシリンダS/Cストローク出力部112は、スレーブシリンダS/Cストローク出力[SC_Strk]を保持する。
スレーブシリンダS/C目標液圧出力部113は、スレーブシリンダS/C目標液圧出力[SC_TargetPresLimit]を保持する。
連続通電検知フラグ114は、連続通電検知時にフラグ「1」を立てる。
図7は、2相連続通電検知ロジックの他の例を示す図である。図6の制御ロジックと同一構成部分には同一符号を付している。
図7に示すように、2相連続通電検知ロジック200は、スレーブシリンダS/C液圧入力部101、停車中最大発生圧入力部102、マージン入力部103、U相電流Iu入力部201、V相電流Iv入力部202、W相電流Iw入力部203、連続通電検知電流入力部204、連続通電検知時間入力部205、スレーブシリンダS/C目標液圧出力部113、及び連続通電検知フラグ114を備える。上記各入力部201〜205、スレーブシリンダS/C目標液圧出力部113及び連続通電検知フラグ114は、各入出力データ・設定値を一時的に格納するレジスタからなる。なお、電動モータ51(図2参照)のU相電流Iu,V相電流Iv,W相電流Iwは、以下単に相電流Iu,相電流Iv,相電流Iwと呼ぶ。
また、2相連続通電検知ロジック200は、加算器121、絶対値算出部211〜213、比較器125,221〜223,261〜263、ANDゲート130,231〜233、反転器241〜243、タイマ251〜253、及びORゲート264を備える。
相電流Iv入力部202は、電動モータ51の相電流Ivを格納する。
相電流Iw入力部203は、電動モータ51の相電流Iwを格納する。
連続通電検知電流入力部204は、予め設定された連続通電検知電流を格納する。
連続通電検知時間入力部205は、予め設定された連続通電検知時間を格納する。
図8(b)の領域fに示すように、2相連続通電検知した場合、ブレーキの目標圧力を低下させて、電動モータ51の転流を発生させる。
2 車両用ブレーキシステム(電動ブレーキ装置)
3 ブレーキペダル
4a〜4d ホイールシリンダ
11 制御手段
51 電動モータ(電動機)
100,200 2相連続通電検知ロジック
101 スレーブシリンダS/C液圧入力部
102 停車中最大発生圧入力部
103 マージン入力部
104 スレーブシリンダS/Cストローク入力部
105 連続通電判定ストローク入力部
106 連続通電判定時間入力部
107 転流検知中入力部
108 通常時上限入力部
111 スレーブシリンダS/C液圧出力部
112 スレーブシリンダS/Cストローク出力部
113 スレーブシリンダS/C目標液圧出力部
114 連続通電検知フラグ
121 加算器
122 ディレイ
123 減算器
124 絶対値算出部
125〜127,221〜223,261〜263 比較器
128,241〜243 反転器
129,251〜253 タイマ
130,231〜233 ANDゲート
131 スイッチ
132 リミッタ
201 U相電流Iu入力部
202 V相電流Iv入力部
203 W相電流Iw入力部
204 連続通電検知電流入力部
205 連続通電検知時間入力部
264 ORゲート
M/C マスタシリンダ(液圧発生手段)
S/C スレーブシリンダ(電気的液圧発生手段)
VSA ビークルスタビリティアシスト装置
Claims (7)
- 運転者の制動操作に応じた液圧を電動機によって発生させる電気的液圧発生手段と、
前記電動機の作動量が保持される場合は前記電気的液圧発生手段の作動量を低減させて、その後前記電動機の作動量に変化が生じた場合には前記電気的液圧発生手段の作動量を増加させる制御手段と、
を備えることを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 前記制御手段は、前記電気的液圧発生手段の作動量を低減させる場合、前記電気的液圧発生手段の作動量の最大量付近において前記電気的液圧発生手段の作動量を低減させることを特徴とする請求項1に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記制御手段は、アンチロックブレーキ制御が開始される場合、前記電気的液圧発生手段の作動量の低減を禁止することを特徴とする請求項1又は2に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記制御手段は、前記電気的液圧発生手段の作動量を低減させているときに、運転者の制動操作量が増加した場合には前記電気的液圧発生手段の作動量の低減を禁止することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記制御手段は、前記電気的液圧発生手段の作動量を低減させる場合を、前記電動機の作動量の保持が所定時間以上経過したときであるとし、前記所定時間を前記電動機の発熱又は前記電気的液圧発生手段の出力液圧が低いときには長く設定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記制御手段は、前記電動機の駆動用電流が2相連続通電状態で、かつ一定時間以上検知した場合、前記電気的液圧発生手段の作動量の目標圧力を低下させて、前記電動機の転流を発生させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記2相連続通電状態は、前記電動機が回転していない、前記電動機の駆動用電流である3相電流のうち2相に高電流が流れている、又は前記電気的液圧発生手段が所定作動量で一定時間経過している状態であることを特徴とする請求項6に記載の電動ブレーキ装置。
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