JP2015020668A

JP2015020668A - 車両制御装置

Info

Publication number: JP2015020668A
Application number: JP2013151952A
Authority: JP
Inventors: 広志虫上; Hiroshi Mushigami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-22
Also published as: JP6343881B2

Abstract

【課題】電動駐車ブレーキを好適に作動させることのできる技術を提供する。
【解決手段】バッテリ１４は、モータの駆動により駐車ブレーキを作動または解除する電動駐車ブレーキ装置１２に、電力を供給する。補助電源１６はキャパシタであって、電動駐車ブレーキ装置１２に電力を供給することができる。放電制御部１８は、ＩＧ−ＳＷ２０がオフにされた後、ただちに補助電源１６の放電を開始するのではなく、ＩＧ−ＳＷ２０がオフにされた後、電動駐車ブレーキ装置１２の状態に関する放電条件が成立した場合に、補助電源１６の放電を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に補助電源を有する電動駐車ブレーキを備えた車両の制御装置に関する。

車両には、駐車ブレーキが搭載されている。駐車ブレーキの最も単純なものは、運転者が操作レバーを引くことによりワイヤを駆動してブレーキパッドを動作させ、車輪の制動を行うものである。近年では、運転者による駐車ブレーキスイッチの操作により、電動モータを駆動して駐車ブレーキの作動または解除を行う電動駐車ブレーキ（ＥＰＢ：Electoronic Parking Brake）システムも採用されている。

電動駐車ブレーキシステムにおいては、バッテリ電圧が低下するなどして電動モータの駆動電流が小さくなると、駐車ブレーキの作動が不十分となるおそれがある。特許文献１は、補助電源を搭載し、車載電源の失陥時に補助電源により駐車ブレーキを作動可能な電動駐車ブレーキシステムを開示している。

特開２００４−３５９２２４号公報

ハイブリッド車両は、車載電源の失陥時に備え、補助電源としてキャパシタを搭載している。本発明者は、このキャパシタを電動駐車ブレーキのバックアップ電源として利用する可能性に注目した。従来、キャパシタに蓄積された電荷は、イグニッションスイッチがオフにされると、キャパシタ寿命の観点からただちに放出されて廃棄されているが、本発明者は、この廃棄エネルギを有効利用することで、電動駐車ブレーキを好適に作動させることのできる技術を開発するに至った。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電動駐車ブレーキを好適に作動させることのできる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車両制御装置は、モータの駆動により駐車ブレーキを作動または解除する電動駐車ブレーキ装置と、電動駐車ブレーキ装置に電力を供給するバッテリと、電動駐車ブレーキ装置に電力を供給可能な補助電源と、補助電源の放電を制御する放電制御部と、を備えた車両制御装置であって、放電制御部は、イグニッションスイッチがオフにされた後、電動駐車ブレーキ装置の状態に関する放電条件が成立した場合に、補助電源の放電を開始する。なお、この車両制御装置を搭載する車両はハイブリッド車両に限られるものではなく、他の種類の車両であってもよい。

この態様によると、イグニッションスイッチがオフにされた後、ただちに補助電源の放電を開始するのではなく、電動駐車ブレーキ装置の状態に関する放電条件が成立したときに補助電源の放電を開始することで、電動駐車ブレーキ装置を好適に作動させることが可能となる。

本発明によれば、電動駐車ブレーキを好適に作動させる技術を提供することができる。

本発明の実施例に係る車両制御装置の機能ブロック構成を示す図である。（ａ）〜（ｃ）は、電動駐車ブレーキ装置に供給する駆動電流の波形を示す図である。補助電源の放電制御のフローチャートを示す図である。

図１は、本発明の実施例に係る車両制御装置１の機能ブロック構成を示す。車両制御装置１は、電動駐車ブレーキ装置１２を制御する電動駐車ブレーキ制御装置（以下、「ＥＰＢ−ＥＣＵ」と呼ぶ）１０を備える。電動駐車ブレーキ装置１２は、電動モータの駆動により駐車ブレーキを作動または解除する機能を有し、電動モータ以外に、ギアユニットおよびドラムブレーキに接続されるワイヤを含んで構成される。ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、運転者により車室内に設けられた駐車ブレーキスイッチ（以下、「ＥＰＢ−ＳＷ」と呼ぶ）２２が操作されると、電動モータを駆動してワイヤを巻き込み、ドラムブレーキを作動して後輪に制動力を発生させる。本実施例では制動力が発生している状態を、駐車ブレーキが作動している状態と呼ぶ。なお電動モータの停止後は、ギアユニットがロックすることで、電動モータへの電力供給が停止しても駐車ブレーキが作動状態を維持するように構成されている。また駐車ブレーキが作動している状態で、運転者によりＥＰＢ−ＳＷ２２が操作されると、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、電動モータを駆動してワイヤを緩め、ドラムブレーキを解除して、後輪を非制動状態にする。なお電動駐車ブレーキ装置１２は、他の種類のブレーキ装置であってもよく、いずれにしても電動モータの駆動により駐車ブレーキを作動または解除する機能を有していればよい。

図１において、機能ブロック間を結ぶ太実線は、電源線またはＧＮＤ線を表現しており、また機能ブロック間を結ぶ細実線は、信号線を表現している。バッテリ１４は車載電源であり、車両における各機器やセンサなどに電力を供給する。本実施例の車両制御装置１においては、バッテリ１４はＥＰＢ−ＥＣＵ１０に電力を供給し、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、電動駐車ブレーキ装置１２を作動させる際に、バッテリ１４からの電力を電動駐車ブレーキ装置１２に供給する。

ここでバッテリ１４の電源電圧が低下していると、必要なブレーキクランプ力に到達するまでに長い時間がかかったり、または所定のタイムアウト時間内に必要なブレーキクランプ力に到達できない可能性がある。特に最近の電動駐車ブレーキシステムにおいては、電動モータが後輪付近に設けられ、一方でバッテリ１４はエンジンルームに設けられて、バッテリ１４と電動モータとが長い電源線で接続されることがある。そのため配線抵抗による電圧降下が大きくなり、電動モータに必要な電力を供給するための時間が長くなることがある。配線抵抗を減らすために、たとえば大径の電源線を採用することも可能であるが、コストがかかり、また配線重量も増大するという問題がある。

そこで本実施例の車両制御装置１は、車両走行中に電力を蓄積する補助電源１６を利用して、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０が、電動駐車ブレーキ装置１２を作動させる際に、補助電源１６からの電力を、電動駐車ブレーキ装置１２に供給可能とする。補助電源１６はキャパシタとして構成され、車両走行開始から徐々に電荷を蓄積する。

たとえばハイブリッド車両は、車載電源の失陥時に備え、補助電源としてキャパシタを搭載している。したがって車両がハイブリッド車両であれば、車両制御装置１は、ハイブリッド車両に搭載されているキャパシタを、電動駐車ブレーキ装置１２に電力供給可能な補助電源１６として利用してもよい。なお車両がハイブリッド車両であるか否かに関わらず、車両制御装置１において補助電源１６は、電動駐車ブレーキ装置１２専用のバックアップ電源として搭載されるものであってもよい。

従来のハイブリッド車両において、キャパシタは、イグニッションスイッチがオンにされると充電され、イグニッションスイッチがオフにされると放電される。キャパシタはイグニッションスイッチがオフにされると、キャパシタ寿命を長くする目的で、ただちに放電されるように制御されている。したがって従来のハイブリッド車両において、キャパシタに蓄積された電荷は、イグニッションスイッチのオフ後は、すみやかに放出されて廃棄されている。

本実施例では、イグニッションスイッチのオフ後にキャパシタから放出される廃棄エネルギを、電動駐車ブレーキ装置１２の駆動エネルギとして有効利用することで、電動駐車ブレーキ装置１２の作動を確実なものとする。そのために放電制御部１８は、イグニッションスイッチ（以下、「ＩＧ−ＳＷ」と呼ぶ）２０がオフにされた後、すぐに補助電源１６から放電させるのではなく、電動駐車ブレーキ装置の状態に関する所定の放電条件が成立した場合に、補助電源１６の放電を開始する。これによりＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、電動駐車ブレーキ装置１２への電力供給時に、バッテリ１４からの電力だけでなく、補助電源１６からの電力も、電動駐車ブレーキ装置１２に供給することが可能となる。

図２（ａ）は、バッテリ１４からの電力を電動駐車ブレーキ装置１２に供給したときの正常な駆動電流波形３０を示す。ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、電動駐車ブレーキ装置１２に供給する駆動電流値を検出する。ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、ＥＰＢ−ＳＷ２２から駐車ブレーキオン操作を受け付けると、電動駐車ブレーキ装置１２に対して、バッテリ１４からの電力供給を開始する。図中、時間Ｔｔは電動駐車ブレーキ装置１２の作動を完了させる目標時間を示す。駆動電流が目標電流Ｉｔに到達すると、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、電動駐車ブレーキ装置１２の作動が完了したことを判定し、電力供給を停止する。この電流波形３０においては、時間Ｔ１（＜Ｔｔ）のときに、駆動電流が目標電流Ｉｔに到達しており、電動駐車ブレーキ装置１２の作動が目標時間Ｔｔ内で正常に完了したことが示されている。

図２（ｂ）は、バッテリ１４の電源電圧低下時に、バッテリ１４からの電力のみを電動駐車ブレーキ装置１２に供給したときの駆動電流波形３２を示す。ここでバッテリ１４の電源電圧の低下時とは、バッテリ１４の出力電圧自体が低下しているときや、バッテリ１４から電動駐車ブレーキ装置１２までの電源線において大きな電圧降下が生じている場合も含んでいる。

図２（ｂ）に示す駆動電流波形３２においては、時間Ｔ２（＞Ｔｔ）のときに、駆動電流が目標電流Ｉｔに到達している。電動駐車ブレーキ装置１２は、目標時間Ｔｔ内に作動完了していることが好ましく、目標時間Ｔｔを大きく超えることは好ましくない。なお図２（ｂ）に示す駆動電流波形３２においては、時間Ｔ２で目標電流Ｉｔに到達しているが、場合によっては、異常を判定するための判定時間（タイムアウト時間）になっても、目標電流Ｉｔに到達しないことも生じうる。

そこで既述したように本実施例の車両制御装置１においては、放電制御部１８が、補助電源１６の放電を制御し、具体的には、補助電源１６の放電のタイミングを制御することで、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０が、バッテリ１４からの電力のみならず、補助電源１６からの電力も電動駐車ブレーキ装置１２に供給できるようにする。

図３は、補助電源１６の放電制御のフローチャートを示す。まず車両が停止した状態で（Ｓ１０）、運転者がＩＧ−ＳＷ２０をオフにする（Ｓ１２）。このとき放電制御部１８は、ただちに補助電源１６の放電を開始しない。続いて運転者がＥＰＢ−ＳＷ２２を操作して、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０がＥＰＢ−ＳＷ２２から駐車ブレーキオン操作を受け付けると、電動駐車ブレーキ装置１２の駆動を開始する（Ｓ１４）。なお車両制御装置１が、ＩＧ−ＳＷ２０のオフ操作に基づいて電動駐車ブレーキ装置１２を作動させる制御を行う場合には、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０が、ＥＰＢ−ＳＷ２２の駐車ブレーキオン操作ではなく、ＩＧ−ＳＷ２０のオフ操作に基づいて電動駐車ブレーキ装置１２の駆動を開始してもよい。

ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、駆動電流の検出値を監視し、駆動電流が目標電流Ｉｔに到達しているか判定する（Ｓ１６）。駆動電流が目標電流Ｉｔに到達すると（Ｓ１６のＹ）、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、電動駐車ブレーキ装置１２の作動が完了したことを判定して、電動駐車ブレーキ装置１２の駆動を終了し（Ｓ２８）、放電制御部１８に、電動駐車ブレーキ装置１２の駆動を終了したことを通知する。これを受けて放電制御部１８は、補助電源１６の放電を開始する（Ｓ３０）。この場合は、電動駐車ブレーキ装置１２の作動が正常に完了したため、補助電源１６の放電エネルギは、電動駐車ブレーキ装置１２の駆動には利用されず、廃棄される。

一方で、駆動電流が目標電流Ｉｔに到達していなければ（Ｓ１６のＮ）、放電制御部１８は、電動駐車ブレーキ装置１２の状態に関する放電条件が成立したか否かを判定する（Ｓ１８）。なお、放電条件が成立したか否かは、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０により判定されてもよい。放電条件の判定は、ＩＧ−ＳＷ２０がオフにされていること（Ｓ１２）、および電動駐車ブレーキ装置１２の駆動が開始されていること（Ｓ１４）を前提として行われる。さらに、放電条件の判定は、バッテリ１４の電源電圧が、本来出力するべき電圧よりも所定値低い電圧以下であることを前提として行われてもよい。たとえばバッテリ１４の本来の電源電圧が１２Ｖであって、実際の電源電圧が１１．５Ｖ以下である場合に、放電条件の判定が行われるようにしてもよい。

以下に電動駐車ブレーキ装置１２の状態に関する放電条件の例を示す。電動駐車ブレーキ装置１２の状態に関する放電条件とは、電動駐車ブレーキ装置１２に対して供給される駆動電流に関する放電条件であってよい。
（条件ａ）
所定時間経過時点で、駆動電流が目標電流Ｉｔに到達していないこと。なお条件ａにおける所定時間は、目標時間Ｔｔであってよい。
（条件ｂ）
駆動電流値の変化率（上昇率）が所定値以下であること。なお条件ｂにおける変化率は、目標時間Ｔｔの半分が経過した後から、目標時間Ｔｔの３／４が経過するまでの間に測定されるものであってよい。
上記の条件（ａ）と条件（ｂ）のいずれか、または両方が、判定条件として採用されてよい。以下、条件（ａ）が放電条件として採用された場合の放電制御フローを説明する。

電動駐車ブレーキ装置１２の駆動開始後、目標時間Ｔｔが経過していなければ、放電制御部１８ないしＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、放電条件の不成立を判定して（Ｓ１８のＮ）、フローはＳ１６に戻る。Ｓ１６において、目標時間Ｔｔの経過前に駆動電流が目標電流Ｉｔに到達していることが判定されると（Ｓ１６のＹ）、上記したように、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、電動駐車ブレーキ装置１２の駆動を終了する（Ｓ２８）。

一方で目標時間Ｔｔの経過時点で、駆動電流が目標電流Ｉｔに到達していなければ、放電制御部１８ないしＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、放電条件の成立を判定して（Ｓ１８のＹ）、放電制御部１８は、補助電源１６の放電を開始する（Ｓ２０）。

図２（ｃ）は、バッテリ１４および補助電源１６からの電力を電動駐車ブレーキ装置１２に供給したときの駆動電流波形３４を示す。図２（ｃ）に示す電流波形は、電動駐車ブレーキ装置１２の駆動開始から時間Ｔｔまでは図２（ｂ）に示す電流波形３２と同じであり、時間Ｔｔの時点で放電条件が成立したことをもって放電制御部１８が補助電源１６の放電を開始したことで、駆動電流が時間Ｔｔ以降、一気に上昇する電流波形３４を示している。

このように放電制御部１８が、放電条件が成立したタイミングで補助電源１６の放電を開始し、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０が、バッテリ１４からの電力に加えて、補助電源１６からの電力も電動駐車ブレーキ装置１２に供給することで、駆動電流を大きくすることが可能となる。放電開始後、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、駆動電流の検出値を監視し、駆動電流が目標電流Ｉｔに到達しているか判定する（Ｓ２２）。ここで駆動電流が目標電流Ｉｔに到達すると（Ｓ２２のＹ）、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、電動駐車ブレーキ装置１２の作動が完了したことを判定して、電動駐車ブレーキ装置１２の駆動を終了する（Ｓ２４）。図２（ｃ）に示す電流波形では、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、時間Ｔ３で駆動電流が目標電流Ｉｔに到達してことを判定して、電動駐車ブレーキ装置１２への電力供給を中止し、駆動を停止する。なおＳ２２において、駆動電流が目標電流Ｉｔにタイムアウト時間内に到達しなければ（Ｓ２２のＮ）、ＥＰＢ−ＥＣＵ１０は、電動駐車ブレーキ装置１２が十分に作動していないことを示す警告を運転者に通知する（Ｓ２６）。

以上、実施例をもとに本発明を説明した。実施例はあくまでも例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえばブレーキがフェード状態にある場合には、ＩＧ−ＳＷ２０がオフにされてから所定時間後に、再度ブレーキを作動（所謂、増引き）させる必要がある。そのため、放電制御部１８は、初回の電動駐車ブレーキ装置１２の作動完了とともに補助電源１６の放電を終了させ、２回目の増引きのタイミングで、残りの電荷を放電させてもよい。なお初回の電動駐車ブレーキ装置１２の駆動時に補助電源１６の放電を行っていない場合には、２回目の増引きのタイミングで、全ての電荷を放電させてよい。

１・・・車両制御装置、１０・・・ＥＰＢ−ＥＣＵ、１２・・・電動駐車ブレーキ装置、１４・・・バッテリ、１６・・・補助電源、１８・・・放電制御部、２０・・・ＩＧ−ＳＷ、２２・・・ＥＰＢ−ＳＷ。

Claims

モータの駆動により駐車ブレーキを作動または解除する電動駐車ブレーキ装置と、
前記電動駐車ブレーキ装置に電力を供給するバッテリと、
前記電動駐車ブレーキ装置に電力を供給可能な補助電源と、
前記補助電源の放電を制御する放電制御部と、を備えた車両制御装置であって、
前記放電制御部は、イグニッションスイッチがオフにされた後、電動駐車ブレーキ装置の状態に関する放電条件が成立した場合に、前記補助電源の放電を開始することを特徴とする車両制御装置。