JP2021024304A - ブレーキシステム - Google Patents

Abstract

【課題】車輪に電動ブレーキにより電動制動力が付与された状態で車載電源の異常が検出された場合に、電動制動力を保持することである。【解決手段】本ブレーキシステムにおいて、車輪に電動ブレーキにより電動制動力が付与されている状態において、車載電源の、電動ブレーキの電動モータへの電力供給が不能である異常が検出された場合に、電動モータが短絡させられる。短絡ブレーキが作動し、電動モータを外力により回転させることが困難となるため、車輪に付与された電動制動力を保持することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータの作動により車輪に制動力を付与する電動ブレーキを備えたブレーキシステムに関するものである。

特許文献１には、車載電源から供給される電力により作動させられる電動モータであるポンプモータを備えた液圧ブレーキシステムが記載されている。ポンプモータの駆動によりポンプが作動させられ、高圧の作動液が吐出される。本液圧ブレーキシステムにおいて、車載電源が主バッテリと補助バッテリとを含み、主バッテリの機能低下または停止が検出された場合にポンプモータへの目標電力供給量が小さくされる。それにより、補助バッテリの電力の消費を抑制することができる。

特開２０１９−０８１４６４号公報

本発明の課題は、車輪に電動ブレーキにより電動制動力が付与された状態で車載電源の異常が検出された場合に、電動制動力を保持することである。

課題を解決するための手段、作用および効果

本発明に係るブレーキシステムにおいて、車輪に電動ブレーキにより制動力である電動制動力が付与されている状態において、車載電源の、電動ブレーキの電動モータへの電力供給が不能である異常が検出された場合に、電動モータが短絡させられる。短絡ブレーキが作動し、電動モータを外力により回転させることが困難となるため、車輪に付与された電動制動力を保持することができる。

本発明に係るブレーキシステムの一部を概念的に示す図である。 上記ブレーキシステムの構成要素である電動ブレーキの断面図である。 上記ブレーキシステムの構成要素である電動モータと駆動回路とを概念的に示す図である。 上記ブレーキシステムのモータＥＣＵの記憶部に記憶されたモータ制御プログラムを表すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態としてのブレーキシステムについて図面に基づいて詳細に説明する。

本ブレーキシステムは、図１に模式的に示すように、車載電源４、電動ブレーキ装置６、ブレーキＥＣＵ８等を含む。電動ブレーキ装置６は、左右後輪１０ＲＬ，１０ＲＲにそれぞれ設けられた電動ブレーキ１２ＲＬ，１２ＲＲを含む。図示しない左右前輪については電動ブレーキが設けられても、液圧ブレーキが設けられてもよい。以下、電動ブレーキ等を総称する場合、車輪位置で区別する必要がない場合等には、車輪位置を表すＲＬ，ＲＲを省略する場合がある。

電動ブレーキ１２は、それぞれ、図２に示すように、摩擦ブレーキとしてのディスクブレーキである。電動ブレーキ１２は、それぞれ、ディスクロータ２０と、キャリパ２２と、一対のブレーキパッド２４と、キャリパ２２に設けられた電動モータ２６と、電動モータ２６の回転を押圧部材２８の直線移動に変換する運転変換機構としてのねじ機構３０とを含む。電動モータ２６の回転により押圧部材２８が回転軸線Ｌと平行な方向に前進させられ、キャリパ２２が移動させられる。一対のブレーキパッド２４がディスクロータ２０に押し付けられて、摩擦係合させられる。電動ブレーキ１２ＲＬ，１２ＲＲが作動させられ、左右後輪１０ＲＬ，１０ＲＲには、それぞれ、制動力である電動制動力が加えられる。

また、図３に示すように、電動モータ２６ＲＬ，２６ＲＲには、それぞれ、駆動回路３２ＲＬ，３２ＲＲが接続され、駆動回路３２ＲＬ，３２ＲＲには、それぞれ、モータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲが接続される。また、電動モータ３６ＲＬ，２６ＲＲは、駆動回路３２ＲＬ，３２ＲＲを介して車載電源４に接続される。

本実施例において、電動モータ２６は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルを備えたブラシレスモータである。駆動回路３２は、(i)Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルの各々と車載電源４のプラス側（ハイ側）との間にそれぞれ設けられたスイッチング素子であるハイ側スイッチング素子４０ＵＨ，４０ＶＨ，４０ＷＨと、(ii)車載電源４のマイナス側（ロー側）との間にそれぞれ設けられたスイッチング素子であるロー側スイッチング素子４０ＵＬ，４０ＶＬ，４０ＷＬと、(iii)これらスイッチング素子４０ＵＨ，４０ＶＨ，４０ＷＨ，４０ＵＬ，４０ＶＬ，４０ＷＬの各々と並列に設けられたダイオード４２ＵＨ，４２ＶＨ，４２ＷＨ，４２ＵＬ，４２ＶＬ，４２ＷＬとを含む。これらスイッチング素子４０ＵＨ，４０ＶＨ，４０ＷＨ，４０ＵＬ，４０ＶＬ，４０ＷＬのモータＥＣＵ３４による制御により、電動モータ２６への供給電流が制御され、押圧部材２８に加えられる押圧力、すなわち、荷重等が制御される。

車載電源４は、電動ブレーキ装置６(電動モータ２６、モータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲ等を含む)、ブレーキＥＣＵ８等に電力を供給するものであり、本実施例においては、例えば、リチウムイオンバッテリから構成される。
車載電源４は、図示しないＤＣ／ＤＣコンバータを介して電動ブレーキ装置６、ブレーキＥＣＵ８等に接続されるのであり、リチウムイオンバッテリの電圧が降圧されて、電動ブレーキ装置６、ブレーキＥＣＵ８等に供給される。本実施例においては、例えば、電動モータ２６等には１２Ｖの電圧が供給され、ブレーキＥＣＵ８、モータＥＣＵ３４等には５Ｖの電圧が供給されるようにすることができる。

ブレーキＥＣＵ８、モータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲは、それぞれ、コンピュータを主体とするものであり、図示しない実行部、記憶部、入出力部等を含む。また、ブレーキＥＣＵ８と、モータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲとは通信可能に接続されている。

ブレーキＥＣＵ８の入出力部には、図示しないブレーキ操作部材の操作状態を検出する操作状態検出装置５０、車載電源４の電圧を検出する電圧センサ５２等が接続されるとともにモータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲが接続される。操作状態検出装置５０は、例えば、ブレーキ操作部材のストロークとブレーキ操作部材に加えられる操作力との少なくとも一方を検出する。

モータＥＣＵ３４の入出力部には、それぞれ、電動モータ２６の回転数を検出する回転数センサ（レゾルバ）５４、押圧部材２８に加えられる軸線方向の力である荷重を検出する荷重センサ５６等が接続されるとともに、駆動回路３２が接続される。

以上のように構成されたブレーキシステムの作動について説明する。
例えば、ブレーキ操作部材の操作が行われた場合等には制動要求が出力される。ブレーキＥＣＵ８において、操作状態検出装置５０によって検出されたブレーキ操作状態に基づいて運転者が要求する要求総制動力が求められる。また、自車両の周辺の環境に基づいて制動要求が出され、自車両の周辺の環境に基づいて要求総制動力が求められる。以下、これらの場合（運転者によるブレーキ操作部材の操作が行われた場合、自車両の周辺の環境に基づく場合）に出される制動要求を環境依拠制動要求と称する。

例えば、車両の駆動源が電動モータを含み、駆動輪に回生制動力が加えられる場合には、回生制動力、電動制動力のうちの少なくとも一方により要求総制動力が満たされるように、要求電動制動力が取得され、これら要求電動制動力に基づいて要求荷重が求められる。それに対して、駆動輪に回生制動力が加えられない場合（車両が駆動源として機能する電動モータを含まない場合や、駆動源として機能する電動モータを含むが、回生制動力が加えられない場合等がある）には、電動制動力により要求総制動力が満たされるように、要求電動制動力が求められ、要求荷重が求められる。

ブレーキＥＣＵ８は、モータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲに環境依拠制動要求を表す情報と、要求荷重を表す情報とを供給する。モータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲは、要求荷重が実現されるように、換言すると、要求電動制動力が実現されるように、電動モータ２６の目標デューティ比Ｄｕｔｙを求め、駆動回路３２を制御する。
ブレーキＥＣＵ８は、車載電源４の電圧Ｖを表す値をモータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲに供給する。モータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲは、電圧Ｖが、異常判定しきい値Ｖｔｈより低い場合、換言すると、最低電圧（ブレーキＥＣＵ８、モータＥＣＵ３４等には電力を供給可能な電圧をいう）より高く、異常判定しきい値Ｖｔｈより低い場合に、車載電源４が、ブレーキＥＣＵ８、モータＥＣＵ３４には電力を供給可能であるが、電動モータ２６等に電力を供給することが困難である異常（以下、単に異常と称する）であると取得する。
また、モータＥＣＵ３４は、車載電源４が異常である場合には、目標デューティ比Ｄｕｔｙを０に決定する。なお、ブレーキＥＣＵ８からモータＥＣＵ３４に、車載電源４が異常であるか否かを表す情報（電圧が異常判定しきい値より低いか否かを表す情報）が供給されるようにすることができる。

さらに、車載電源４が正常である場合において、ブレーキＥＣＵ８から環境依拠制動要求を表す情報が供給されない場合にも電動ブレーキ１２が作動させられる。この場合の要求荷重（要求電動制動力）は、例えば、引き摺りが生じる程度の予め定められた大きさとすることができる。モータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲは、この要求荷重が得られるように、換言すれば、要求電動制動力が得られるように目標デューティ比Ｄｕｔｙを決定する。本実施例においては、この場合の目標デューティ比Ｄｕｔｙを設定値Ｄｍとする。

モータＥＣＵ３４ＲＬ，３４ＲＲにおいては、図４のフローチャートで表されるモータ制御プログラムが予め定められた設定時間毎に実行される。
ステップ１（以下、Ｓ１と略称する。他のステップについても同様とする）において、ブレーキＥＣＵ８から供給された車載電源４の電圧Ｖが読み込まれ、異常判定しきい値Ｖｔｈより低いか否かが判定される。

Ｓ１の判定がＮＯである場合には、Ｓ２において、ブレーキＥＣＵ８から、環境依拠制動要求を表す情報、要求荷重を表す情報が供給されたか否かが判定され、判定がＹＥＳである場合には、Ｓ３において、その要求荷重が満たされるように目標デューティ比Ｄｕｔｙ（＝Ｄｘ）が求められ、Ｓ４において、目標デューティ比Ｄｘに基づいて駆動回路３２が制御される。

また、Ｓ２の判定がＮＯである場合には、Ｓ５において、目標デューティ比Ｄｕｔｙが設定値Ｄｍとされ、Ｓ４において、目標デューティ比Ｄｍに基づいて駆動回路３２が制御される。
それに対して、Ｓ１の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ６において、目標デューティ比Ｄｕｔｙが０に決定され、Ｓ４において、駆動回路３２が制御される。図３において、例えば、ロー側のスイッチング素子４０ＵＬ，４０ＶＬ，４０ＷＬがＯＮとされ、ハイ側のスイッチング素子４０ＵＨ，４０ＶＨ，４０ＷＨがＯＦＦとされる。その結果、Ｕ点，Ｖ点，Ｗ点の電位が同じ（例えば、０）となる。電動モータ２６のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイルは、破線が示すように、短絡させられる。

このように、本実施例においては、車載電源４が正常である場合に、環境依拠制動要求が出されていなくても、目標デューティ比Ｄｍに基づいて駆動回路３２が制御され、車輪１０に電動制動力が付与される（Ｓ５，４）。そして、電動制動力が付与されている状態で、車載電源４の異常が検出された場合には、電動モータ２６が短絡させられ（Ｓ６，４）、短絡ブレーキが作動させられる。その結果、車載電源４が異常であっても、車輪１０に付与された電動制動力を保持することができる。
また、本実施例においては、車載電源４が異常であっても、車輪１０の回転を抑制することができるため、車載電源４が補助電源を含まないものとすることができる。その場合には、ブレーキシステムのコストダウンを図ることができる。

以上のように、本実施例においては、ブレーキＥＣＵ８、モータＥＣＵ３４の図４のモータ制御プログラムを記憶する部分、実行する部分等によりモータ制御部が構成される。そのうちの、Ｓ１を記憶する部分、実行する部分等により異常判定部が構成され、Ｓ２，３を記憶する部分、実行する部分等により第１モータ制御部が構成され、Ｓ２，４を記憶する部分、実行する部分等により第２モータ制御部が構成され、Ｓ６，４を記憶する部分、実行する部分等によりスイッチング素子制御部が構成される。

なお、車載電源４が異常である場合には、ハイ側のスイッチング素子４０ＵＨ，４０ＶＨ，４０ＷＨをＯＮとすることもできる。この場合にも、車載電源４が異常であるため、Ｕ点，Ｖ点，Ｗ点の電位が同じ０となる。
また、車両が運転者によって操作されている場合（自動運転中でない場合）には、車載電源４が正常であり、かつ、環境依拠制動要求が出されていない場合に、電動ブレーキ１２が作動させられないようにすることができる。例えば、運転者の操作により、パーキングブレーキを作動させることができ、車輪の回転を抑制することができるからである。
その他、本発明は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

４:車載電源 ６：電動ブレーキ装置 ８：ブレーキＥＣＵ １２：電動ブレーキ ２６：電動モータ ３２：駆動回路 ３４：モータＥＣＵ ４０：スイッチング素子 ５２：電圧センサ

特許請求可能な発明

以下、特許請求可能な発明について説明する。
（１）車両の車輪に設けられ、前記車両に搭載された電源である車載電源から供給された電力により作動可能な電動モータにより作動させられて、前記車輪に制動力である電動制動力を付与する電動ブレーキと、
前記車輪に電動制動力が付与された状態で、前記車載電源の、前記電動モータへの電力供給が不能である異常が検出された場合に、前記電動モータを短絡させるモータ制御部と
を含むブレーキシステム。

（２）前記モータ制御部が、前記車載電源の電圧が異常判定しきい値より低い場合に、前記車載電源が、前記電動モータへの電力供給が不能である異常であると判定する異常判定部を含む(1)項に記載のブレーキシステム。

車載電源の電圧が異常判定しきい値より低い場合、換言すると、最低電圧より高く、異常判定しきい値より低い場合には、電動モータ等に電力を供給することはできないが、モータ制御部等に電力を供給することは可能である。

（３）当該ブレーキシステムが、前記車載電源と前記電動モータの複数のコイルの各々との間に設けられた駆動回路を含み、
前記駆動回路が、前記車載電源のプラス側と前記複数のコイルの各々との間に設けられた複数のスイッチング素子であるハイ側スイッチング素子と、前記車載電源のマイナス側と前記複数のコイルの各々との間に設けられた複数のスイッチング素子であるロー側スイッチング素子とを含み、
前記モータ制御部が、前記車載電源の前記異常が取得された場合に、前記駆動回路の前記複数のハイ側スイッチング素子、または、前記複数のロー側スイッチング素子を同様に制御するスイッチング素子制御部を含む(1)項または(2)項に記載のブレーキシステム。
複数のハイ側スイッチング素子または複数のロー側スイッチング素子を同様に制御、すなわち、ＯＮＯＦＦの状態を同じに制御することにより、電動モータを短絡させることができる。また、車載電源が異常であるため、複数のハイ側スイッチング素子をＯＮにしても、電動モータのデューティ比は０となる。

（４）前記スイッチング素子制御部が、前記車載電源の前記異常が検出された場合に、前記複数のハイ側スイッチング素子と前記複数のロー側スイッチング素子との一方をＯＮとして、他方をＯＦＦとする(3)項に記載のブレーキシステム。

（５）前記モータ制御部が、前記車載電源が正常であり、かつ、環境依拠制動要求が出された場合に、前記環境依拠制動要求に基づいて決まる要求電動制動力が得られるように前記電動モータを制御する第１モータ制御部と、前記車載電源が正常であり、かつ、前記環境依拠制動要求が出されていない場合に、予め定められた設定要求電動制動力が得られるように前記電動モータを制御する第２モータ制御部とを含む(1)項ないし(4)項に記載のブレーキシステム。
環境依拠制動要求がない場合であっても、車輪に設定要求電動制動力が付与される。そのため、車載電源の異常が検出された場合に、車輪に付与された電動制動力（設定要求電動制動力）を保持することができる。

Claims (1)

1. 車両の車輪に設けられ、前記車両に搭載された電源である車載電源から供給された電力により作動可能な電動モータにより作動させられて、前記車輪に制動力である電動制動力を付与する電動ブレーキと、
   前記車輪に前記電動制動力が付与された状態で、前記車載電源の、前記電動モータへの電力供給が不能である異常が検出された場合に、前記電動モータを短絡させるモータ制御部と
   を含むブレーキシステム。

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