JP2018086963A - 負圧センサの故障診断装置、負圧センサの故障診断方法およびブレーキ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 故障診断装置27は、ブレーキリリース時における負圧センサ25の検出信号の変動量が所定の変動量以下の場合に、負圧センサ25が異常であると判定する。
【選択図】 図1
Description
本発明の目的の一つは、負圧センサの異常診断の頻度低下を抑制できる負圧センサの故障診断装置、負圧センサの故障診断方法およびブレーキ装置を提供することにある。
図1は、実施形態1のブレーキ装置を適用した車両の制駆動系を示すシステム構成図である。
実施形態1のブレーキ装置は、エンジン車に搭載されている。ブレーキ装置は、液圧による摩擦制動力を車両の各車輪(左前輪FL、右前輪FR、左後輪RL、右後輪RR)に付与する。各車輪FR〜RRには、ブレーキ作動ユニットBUが設けられている。ブレーキ作動ユニットBUは、ホイルシリンダW/Cを含む制動力発生部である。ブレーキ作動ユニットBUは、例えばディスク式であり、キャリパ(油圧式ブレーキキャリパ)を有する。キャリパはブレーキディスクおよびブレーキパッドを備える。ブレーキディスクはタイヤと一体に回転するブレーキロータである。ブレーキパッドは、ブレーキディスクに対し所定のクリアランスを持って配置され、ホイルシリンダW/Cの液圧によって移動してブレーキディスクに接触する。ブレーキパッドがブレーキディスクに接触することにより摩擦制動力を発生する。
エンジンENGは、自動変速機AT、図外のディファレンシャルギアおよびフロントドライブシャフトを介して左右前輪FL,FRと連結されている。エンジンENGは、エンジンコントロールユニットENGCUからの指令に基づいて前輪左右FL,FRに駆動力を付与する。エンジンコントロールユニットENGCUは、エンジン回転数、吸入空気量、冷却水温、アクセル開度センサ100により検出されたアクセルペダルAPの開度(アクセル開度)等の運転状態に基づき、エンジンENGの燃料噴射量や点火時期を制御する。
ブレーキコントロールユニット(コントロールユニット)BRKCUは、マスタシリンダ液圧センサ103により検出されたマスタシリンダ液圧、各車輪FL〜RRに設けられた各車輪速センサ101FL,101FR,101RL,101RRにより検出された各車輪速、操舵角センサ102により検出されたステアリングホイールSTWの操舵角や、他の車両状態(前後G、横Gおよびヨーレイト)に基づき、液圧ユニットHUに指令を送る。液圧ユニットHUは、ブレーキコントロールユニットBRKCUからの指令に応じて各ブレーキ作動ユニットBUのホイルシリンダ液圧を増減または保持する。
実施形態1のブレーキ装置は、2系統(プライマリP系統、セカンダリS系統)のブレーキ配管を有する。ブレーキ配管形式はX配管形式である。以下、P系統に対応する部位とS系統に対応する部位とを区別する場合は、それぞれの符号の末尾に添字P,Sを付す。P系統に対応する部位とS系統に対応する部位とを区別しない場合は、添字P,Sを省略する。また、左前輪FLに対応する部位、右前輪FRに対応する部位、左後輪RLに対応する部位、右後輪RRに対応する部位をそれぞれ区別する場合は、それぞれの符号の末尾に添字FL,FR,RL,RRを付す。左前輪FLに対応する部位、右前輪FRに対応する部位、左後輪RLに対応する部位、右後輪RRに対応する部位を区別しない場合は、添字FL,FR,RL,RRを省略する。
ブレーキペダルBPは、インプットロッドIRを介してマスタシリンダM/Cに接続されている。ブレーキペダルBPへ入力されたペダル踏力は、ブレーキブースタBBによって倍力される。ブレーキブースタBBは、エンジンが発生する吸気負圧を利用してブレーキ操作力を倍力する。ブレーキペダルBPには、ストロークセンサ104が設けられている。ストロークセンサ104は、ブレーキペダルBPの変位量(ペダルストローク)を検出する。マスタシリンダM/Cは、リザーバタンクRSVからブレーキ液を補給され、ブレーキペダルBPの操作に応じたマスタシリンダ液圧を発生する。マスタシリンダM/CとホイルシリンダW/Cは、液圧ユニットHUを介して接続されている。P系統には、左前輪FLのホイルシリンダW/C(FL)、右後輪RRのホイルシリンダW/C(RR)が接続されている。S系統には、左後輪RLのホイルシリンダW/C(RL)、右前輪FRのホイルシリンダW/C(FR)が接続されている。また、P系統、S系統には、オイルポンプ(ポンプ)PP,PSが設けられている。オイルポンプPP,PSは、1つのモータMにより駆動される。モータMは、回転式の電動機である。モータMは、例えばブラシモータである。オイルポンプPP,PSは、例えばプランジャポンプである。
また、ブレーキコントロールユニットBRKCUは、ブレーキ制御として、各バルブおよびオイルポンプPを作動させることにより、車両挙動安定制御、先行車追従制御やブレーキアシスト制御等の自動ブレーキ制御を実施可能である。車両挙動安定制御は、車両旋回時にオーバーステア傾向やアンダーステア傾向が強くなったことを検出すると、所定の制御対象輪のホイルシリンダ液圧を制御して車両挙動安定化を図る制御である。先行者追従制御は、オートクルーズコントロールにより先行車との相対関係に応じて自動的に制動力を発生させる制御である。ブレーキアシスト制御は、ドライバのブレーキ操作時に実際にマスタシリンダM/Cで発生する圧力よりも高い圧力をホイルシリンダW/Cで発生させる制御である。ブレーキコントロールユニットBRKCUは、負圧センサ25により検出されたブレーキブースタBBの負圧室19(図3参照)の圧力が閾値よりも高い場合には、ブレーキブースタBBが助勢限界に達していると判断し、オイルポンプPを作動させて必要なホイルシリンダ液圧を確保する、アクティブ増圧を行う。
ブレーキブースタBBは、中空のハウジング17およびハウジング17内に設けられたパワーピストン18を有する。パワーピストン18は、ダイアフラム18aを有し、ハウジング17の内部をマスタシリンダM/Cの側の負圧室19とブレーキペダルBPの側の変圧室20とに仕切る。負圧センサ25は、ハウジング17の負圧室19に臨む位置に設けられている。パワーピストン18は、ブレーキペダルBPの側において、インプットロッドIRを介してブレーキペダルBPと接続し、マスタシリンダM/Cの側において、ゴム製のリアクションディスク21を介してブースタピストンロッド22と接続する。ブースタピストンロッド22はマスタシリンダM/Cの加圧ピストン(不図示)に接続し、パワーピストン18の作動力を加圧ピストンに伝達する。負圧室19と変圧室20との間に弁機構23が設けられている。弁機構23は、インプットロッドIRとパワーピストン18との相対移動に応じて作動する。負圧室19には、負圧導入管24が接続する。負圧導入管24は、エンジンENGの作動時に吸気マニホールドで発生した負圧を負圧室19内へ導く。
ブレーキブースタBBは、非作動時、弁機構23により変圧室20が大気から遮断されて負圧室19に連通する。この状態では、負圧室19も変圧室20も共に等しい高さの圧力(大気圧以下の圧力)とされる。一方、作動時には、インプットロッドIRがパワーピストン18に接近すると、弁機構23により変圧室20が負圧室19から遮断され、変圧室20が大気に連通する。この状態では、変圧室20の圧力が大気圧に近づき、負圧室19と変圧室20との間に差圧が発生し、その差圧によってパワーピストン18が前進し、ブレーキブースタBBにより倍力されたブレーキ操作力に応じた液圧がマスタシリンダM/Cに発生する。なお、パワーピストン18の前進に伴い負圧室19の容積は減少するため、負圧室19の圧力は大気圧に近づく。両室19,20の差圧がなくなることでブレーキブースタBBの助力が得られなくなる全負荷点(助勢限界点)に到達する。
負圧センサ25は、ダイアフラム方式の薄膜式圧力センサである。負圧センサ25は、負圧導入口25a、圧力室25bおよびダイアフラム25cを有する。負圧導入口25aはブレーキブースタBBの負圧室19に開口し、ダイアフラム25cはブレーキブースタBBのハウジング17外部に位置する。圧力室25bには負圧導入口25aから負圧室19内の圧力が導入される。ダイアフラム25cは金属製であって、負圧室19内の圧力(圧力室圧)と大気圧との差圧によって弾性変形する。負圧センサ25は、ダイアフラム25c上に形成された金属ゲージ薄膜(不図示)が歪むことによって発生する電気抵抗の変化に基づき、負圧室19の圧力を検出する。
図5に、負圧センサ25の固着故障例を示す。(a)は、ダイアフラム25cの破損による負圧センサ25の故障例である。ダイアフラム25cが破損すると、圧力室圧は常時大気圧となるため、負圧室19の圧力が検出不能となる。(b)は、負圧導入口25aの閉塞による負圧センサ25の故障例である。負圧導入口25aが異物で閉塞されると、圧力室圧が一定となるため、負圧室19の圧力が検出不能となる。
ステップS1では、ブレーキリリース判断部27bにおいて、ブレーキリリースされたかを判断する(ブレーキリリース判断ステップ)。YESの場合はステップS2へ進み、NOの場合はリターンへ進む。このステップでは、マスタシリンダ液圧センサ103の検出信号の変化速度からマスタシリンダ液圧の減圧勾配を求め、減圧勾配が所定勾配以上の場合にブレーキリリースされたと判断する。
ステップS2では、異常診断許可部27cにおいて、負圧センサ25の故障診断許可条件が成立しているかを判断する(異常診断許可ステップ)。YESの場合はステップS3へ進み、NOの場合はリターンへ進む。故障診断許可条件の成立は、下記の2条件を共に満たす場合とする。
1. ブレーキペダル戻し操作開始時のマスタシリンダ液圧が所定圧力以上である。
2. 負圧室19の圧力(負圧)が大気圧付近にない。
ステップS3では、負圧センサ信号入力部27aにおいて、負圧センサ25の検出信号を入力し、変動量観測部27dにおいて、負圧センサ25の検出信号の変動量(最大値−最小値)を観測する(変動量観測ステップ)。
ステップS5では、異常判定部27eにおいて、負圧センサ25は正常と判定する。
ステップS6では、異常判定部27eにおいて、負圧の変動量の観測時間が所定時間以上かを判定する。YESの場合はステップS7へ進み、NOの場合はステップS3へ戻る。所定時間は、負圧センサ25の検出信号の変動が期待できる時間とする。なお、誤検出のリスクを下げるために、出来るだけ長く負圧センサ25の検出信号の変動を観測することが望ましいが、負圧室19の圧力は一度低下した後に回復するため、あまり長く観測しても意味がない。よって、所定時間としては、1sec程度とすれば十分な変動の観測が期待できる。
ステップS7では、異常判定部27eにおいて、負圧センサ25は異常と判定する(異常判定ステップ)。
ステップS8では、異常判定部27eにおいて、異常判定カウンタをカウントアップ(+1)する。
ステップS9では、異常判定部27eにおいて、異常判定カウンタが所定回数以上であるかを判定する。YESの場合はステップS10へ進み、NOの場合はリターンへ進む。所定回数は、1以上の自然数であり、任意に設定可能である。
ステップS10では、異常判定部27eにおいて、負圧センサ25の異常を確定する。
ステップS11では、異常判定部27eにおいて、警告灯を点灯させる。
ステップS12では、異常判定部27eにおいて、異常判定カウンタをクリアする。
時刻t1では、ドライバがブレーキペダルBPの踏み込みを開始する。
時刻t2では、ドライバがブレーキペダルBPをリリースしたため、負圧室19の圧力が急上昇する。故障診断装置27は、ブレーキリリースがなされたと判断し、かつ、故障診断許可条件が成立しているため、負圧センサ25の検出信号の変動量の観測を開始する。
時刻t3では、ブレーキリリースが終了する(ブレーキペダルBPが初期位置に戻る)が、変動量は所定変動量未満であり、かつ、観測時間が所定時間に達していないため、故障診断装置27は変動量の観測を継続する。
時刻t4では、負圧の変動量が所定変動量を超えない状態で観測時間が所定時間に達したため、故障診断装置27は負圧センサ25の異常と判定する。
異常判定部27eは、負圧センサ25が異常であるとの判定が所定回数継続した場合に異常を確定する。これにより、センサノイズ等に起因する誤検出のリスクを低減できる。
実施形態1では、負圧センサ25が故障している場合、ブレーキペダルBPの踏み込み中は警告を行わず、当該踏み込みからの踏み戻し中または踏み戻し後に警告を行う。これにより、ブレーキリリースに伴う負圧センサ25の検出信号の変動量に基づく負圧センサ25の異常診断が可能となる。そして、実施形態1では、ブレーキリリース時の負圧センサ25の検出信号の変動量が、負圧センサ25が正常であるときの検出信号の変動量よりも小さい場合に、警告として警告灯を点灯する。つまり、ブレーキリリース時における負圧センサ25の検出信号の変動量が所定変動量以下である場合、負圧センサ25の異常と判定し、異常判定が所定回数継続したとき、警告灯を点灯させる。これにより、負圧センサ25の異常診断の頻度低下を抑制できる。
異常診断許可部27cは、負圧室19の圧力が大気圧付近にない場合には、負圧センサ25の故障診断を許可する(故障診断許可条件2)。ブレーキブースタBBに負圧失陥(負圧室19の圧力≒変圧室20の圧力≒大気圧)が生じている場合は、ブレーキリリース時に負圧室19の圧力が変動しないため、故障を誤検出する可能性がある。また、負圧失陥は負圧センサ25の故障と区別して検出されるのが好ましい。そこで、ブレーキブースタBBが負圧失陥している場合には負圧センサ25の故障診断を禁止することにより、誤検出のリスクを低減できる。
基本的な構成は実施形態1と同じであるため、実施形態1と相違する部分のみ説明する。
実施形態2のブレーキ装置では、図6に示したフローチャートにおいて、ステップS2で用いられる故障診断許可条件が実施形態1と相違する。実施形態2では、故障診断許可条件として、実施形態1に示した2条件に加え、必要に応じて下記の各条件のうち少なくとも1つを併用する。
3. エンジン回転数が所定回転数以上である。
4. エンジンストールしていない。
5. アクセルペダルが操作されていない。
6. 直前にブレーキリリースがなされていない。
7. オイルポンプP等に故障がなく、アクティブ増圧可能である。
ブレーキブースタBBが全負荷点を超えた場合、全負荷点を超えない場合と比べてマスタシリンダ液圧に対するマスタシリンダM/Cのピストンストローク量が減少するため、負圧室19の圧力の変動量が低下する。このため、全負荷点を超えるブレーキ操作が行われた後のブレーキリリース時には、負圧センサ25が正常であっても、ブレーキリリース時における負圧センサ25の検出信号の変動量が所定変動量以下となる可能性が高くなるつまり、負圧センサ25の故障を誤検出する可能性が高くなる。ここで、全負荷点に到達する可能性があるのは、例えば負圧の発生能力が低い(エンジン回転数が低い、エンジンストールしている、スロットルバルブが開いている)場合、連続してブレーキリリースが行われた場合や、故障などによりアクティブ増圧が作動しない場合である。よって、全負荷点に到達する可能性がある場合(故障診断許可条件3〜7を満たさない場合)には、必要に応じて負圧センサ25の故障診断を禁止するのが望ましい。全負荷点に到達する可能性がある場合には、負圧センサ25の故障診断を禁止することにより、誤検出のリスクを低減できる。
基本的な構成は実施形態1と同じであるため、実施形態1と相違する部分のみ説明する。
実施形態3のブレーキ装置では、連続してブレーキリリースが行われた場合、各ブレーキリリース時に発生した負圧センサ25の検出信号の変動量を合算し、これを所定変動量と比較することにより、負圧センサ25の異常を判定する。これにより、誤検出のリスクを低減できる。また、負圧センサ25の異常診断の頻度低下を抑制できる。
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
実施形態1では、マスタシリンダM/Cの減圧勾配からブレーキリリースを判断したが、ストロークセンサ104の検出信号の変化速度からペダル操作量の減少勾配を求め、減少勾配が所定勾配以上の場合にブレーキリリースされたと判断してもよい。ペダル操作量の変化速度を直接検出することにより、ブレーキリリースの検出精度を向上できる。
ブレーキリリースの判断後に故障診断許可条件が成立しているか否かを判断してもよい。
BP ブレーキペダル
BRKCU ブレーキコントロールユニット(コントロールユニット)
FL〜RR 各車輪
HU 液圧ユニット
M/C マスタシリンダ
W/C ホイルシリンダ
19 負圧室
25 負圧センサ
25a 負圧導入口
25c ダイアフラム
27 故障診断装置
27a 負圧センサ信号入力部
27b ブレーキリリース判断部
27c 異常診断許可部
27d 変動量観測部
27e 異常判定部
Claims (12)
- ブレーキペダルの操作力を増幅するブレーキブースタの負圧室の圧力を検出する負圧センサの故障診断装置であって、
前記ブレーキペダルが踏み戻されたときの前記負圧センサの検出信号の変動量を観測する変動量観測部と、
前記変動量が所定の変動量以下の場合に、前記負圧センサが異常であると判定する異常判定部と、
を備える負圧センサの故障診断装置。 - 請求項1に記載の負圧センサの故障診断装置において、
前記ブレーキペダルが踏み戻されたときのペダル操作量の変化速度が所定速度以上となった場合に、前記ブレーキペダルの踏み戻しと判断するブレーキリリース判断部を備える負圧センサの故障診断装置。 - 請求項2に記載の負圧センサの故障診断装置において、
前記ブレーキブースタにより倍力された操作力に応じた液圧を発生させるマスタシリンダの液圧が所定液圧以上の場合には前記異常判定部による異常診断を許可し、前記マスタシリンダの液圧が前記所定液圧未満の場合には前記異常診断を禁止する異常診断許可部を備える負圧センサの故障診断装置。 - 請求項2に記載の負圧センサの故障診断装置において、
前記ブレーキブースタの倍力が上限となる全負荷点に到達する可能性がない場合には前記異常判定部による異常診断を許可し、前記可能性がある場合には前記異常診断を禁止する異常診断許可部を備える負圧センサの故障診断装置。 - 請求項1に記載の負圧センサの故障診断装置において、
前記異常判定部は、前記負圧センサが異常であるとの判定が複数回継続した場合に異常を確定する負圧センサの故障診断装置。 - ブレーキペダルの操作力を増幅するブレーキブースタの負圧室の圧力を検出する負圧センサの故障診断装置であって、
前記負圧センサが故障している場合、前記ブレーキペダルの踏み込み中は警告を行わず、前記踏み込みからの踏み戻し中または踏み戻し後に警告を行う負圧センサの故障診断装置。 - 請求項6に記載の負圧センサの故障診断装置において、
前記ブレーキペダルが踏み戻されたときの前記負圧センサの検出信号の変動量が、前記負圧センサ正常時の変動量よりも小さい場合に、前記警告を行う負圧センサの故障診断装置。 - 請求項7に記載の負圧センサの故障診断装置において、
前記負圧センサの検出信号の変動量は、前記負圧センサのダイアフラムが破損または前記負圧センサの負圧導入口が閉塞した場合に、前記負圧センサ正常時の変動量よりも小さくなる負圧センサの故障診断装置。 - ブレーキペダルの操作力を増幅するブレーキブースタの負圧室の圧力を検出する負圧センサの故障診断方法であって、
前記ブレーキペダルが踏み戻されたときの前記負圧センサの検出信号の変動量を観測する変動量観測ステップと、
前記変動量が所定の変動量以下の場合に、前記負圧センサが異常であると判定する異常判定ステップと、
を備える負圧センサの故障診断方法。 - 請求項9に記載の負圧センサの故障診断方法において、
前記ブレーキペダルの踏み戻しによるペダル操作量が所定値以上となった場合に、前記ブレーキペダルの踏み戻しと判断するブレーキリリース判断ステップを備える負圧センサの故障診断方法。 - 請求項10に記載の負圧センサの故障診断方法において、
前記ブレーキブースタにより倍力された操作力に応じた液圧を発生させるマスタシリンダの液圧が所定液圧以上の場合には前記異常判定ステップによる異常診断を許可し、前記マスタシリンダの液圧が前記所定液圧未満の場合には前記異常診断を禁止する異常診断許可ステップを備える負圧センサの故障診断装置。 - ブレーキペダルの操作力を増幅するブレーキブースタにより倍力された操作力に応じた液圧を発生させるマスタシリンダと、各車輪に設けられたホイルシリンダと、の間に設けられ、前記ホイルシリンダに対して液圧を発生させる液圧ユニットと、
前記液圧ユニットを制御するコントロールユニットであって、
前記ブレーキブースタの負圧室の圧力を検出する負圧センサの検出信号を入力する負圧センサ信号入力部と、
前記ブレーキペダルが踏み戻されたときの前記負圧センサの検出信号の変動量を観測する変動量観測部と、
前記変動量が所定の変動量以下の場合に、前記負圧センサが異常であると判定する異常判定部と、
を有するコントロールユニットと、
を備えるブレーキ装置。
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