JP2021138279A - ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フットブレーキ機構の異常時に電動パーキングブレーキ機構により自動的に、要求制動力に応じた制動対応ができるようにする。【解決手段】車両のブレーキ装置は、フットブレーキ用のブレーキペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサと、電動パーキングブレーキ機構による制動を行わせるパーキングブレーキモータと、フットブレーキ機構の異常を検知するフットブレーキ異常検知部と、フットブレーキ異常検知部によって異常が検知された場合に、ストロークセンサの検出値に応じて要求制動力を算出する要求制動力算出部と、パーキングブレーキモータのトルクを、要求制動力算出部で算出された要求制動力に応じて算出するモータトルク算出部とを備えるようにする。【選択図】図３

Description

本発明はブレーキ装置に関し、特に電動パーキングブレーキ機構を用いる技術に関する。

自動車のフットブレーキは、ブレーキペダルを踏むとエンジンの負圧や電動ブレーキブースターの力を利用してブレーキ液圧を高め、車輪軸に設置されたブレーキロータをブレーキパッドで押さえつけることで車両の制動力を確保する仕組みが主流となっている。
一方で、パーキングブレーキ（サイドブレーキ）は、運転者がサイドブレーキレバーを引くことでワイヤ・ピストンを介して直接ブレーキロータへパッドを押さえつけることで、駐車時等に車輪をロックさせる仕組み等がある。

最近では、電動パーキングブレーキ（ＥＰＢ：Electric Parking Brake）も普及しており、運転者がＥＰＢボタンを押すことで、ブレーキキャリパー部に取り付けられたＥＰＢモータが作動し、直接ブレーキロータへパッドを押さえつけて車輪ロックを行う制御となっている。

ところで、一般に知られているように、フットブレーキが効かなくなる事象がある。
上記のようなフットブレーキは、ブレーキ液配管内部に満たされているブレーキ液圧を利用して制動力を確保している。この為、例えば、下り坂や急加減速が続いてフットブレーキの使用が続くと、ブレーキロータが過熱されてブレーキ液が気化することで液圧を確保できなくなり、フットブレーキを踏んでも制動力を得られないことが起きる（ベーパーロック現象）。またブレーキブースターが故障したりエンジン負圧が確保できなくなったりすると十分な制動力を得ることができなくなる。
このような場合に制動できるようにすることが求められるが、例えば下記特許文献１には液圧式ブレーキがフェードした場合に制動力低下量に応じて例えば電動パーキングブレーキ機構などの電動式ブレーキによる制動を得る技術が開示されている。

特開２００８−１７４１１４号公報

現状、ほとんどのＥＰＢシステムは、走行中であってもＥＰＢボタンを長押しすることによりＥＰＢを強制駆動可能であり、上記のようなフットブレーキが機能しなくなる事象が起きた際に緊急手段として車両に制動をかけることができる。
しかし、走行中でもＥＰＢ強制駆動可能であることは一般的に認知されておらず、運転者は通常のブレーキ（フットブレーキ）が何らかの理由で機能しなくなった時に、ＥＰＢを用いて緊急で車両に制動をかけることができないことが多いと考えられる。
また、ＥＰＢにより緊急で制動力を確保できることを運転者が認知していたとしても、走行中にフットブレーキが機能しない状況下で、咄嗟の判断によりＥＰＢを操作（ボタンを長押し）して緊急制動力をかけることは難しい。加えて、ＥＰＢによる緊急制動制御は一般的には通常のフットブレーキよりも制動性能が劣る為、運転者が早期に修理することが望ましい。
そこで本発明は、ＥＰＢを利用した制動が適切に実現できるようにするとともにＥＰＢによる緊急制動が異常状態であることを運転者に通知し早期修理を促すことを目的とする。

本発明に係るブレーキ装置は、フットブレーキ用のブレーキペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサと、電動パーキングブレーキ機構による制動を行わせるパーキングブレーキモータと、フットブレーキ機構の異常を検知するフットブレーキ異常検知部と、前記フットブレーキ異常検知部によって異常が検知された場合に、前記ストロークセンサの検出値に応じて要求制動力を算出する要求制動力算出部と、前記パーキングブレーキモータのトルクを、前記要求制動力算出部で算出された要求制動力に応じて算出するモータトルク算出部とを備える。
即ち電動パーキングブレーキ機構の制御において、油圧機構によるフットブレーキ異常が検知されたときに、ブレーキペダルのストロークセンサの検出値、即ち要求制動力に応じて電動パーキングブレーキ（ＥＰＢ）を動作させる。

上記したブレーキ装置においては、前記要求制動力算出部が算出した要求制動力に応じつつ制動力が変動する制動力パターンを設定する第１ロジック部を備え、前記モータトルク算出部は、前記第１ロジック部で設定された制動力パターンに応じたモータトルクを算出することが考えられる。
即ち、単純に要求制動力に応じた制動力がかかるようにＥＰＢ制御を行うのではなく、要求制動力に応じていながら例えば周期的に制動力が変化するような制動がかけられるようにする。

上記したブレーキ装置においては、前記第１ロジック部は、前記要求制動力算出部が算出した要求制動力を閾値と比較した結果に応じて、要求制動力より低い制動力から周期的に要求制動力より高い制動力になる第１制動力パターンと、要求制動力より高い制動力から周期的に要求制動力より低い制動力になる第２制動力パターンとのいずれかを設定することが考えられる。
例えば運転者が周期的な脈動を感じるような制動がかけられるようにする。

上記したブレーキ装置においては、前記第１ロジック部は、要求制動力の上昇に応じた前記第１制動力パターンから前記第２制動力パターンへの切り替えは、第１切替閾値を用いて判定し、要求制動力の低下に応じた前記第２制動力パターンから前記第１制動力パターンへの切り替えは、前記第１切替閾値より低い制動力に相当する第２切替閾値を用いて判定することが考えられる。
即ち制動力パターンを切り替える場合の閾値としては制動力の上昇時と低下時とで異なる閾値が用いられるようにする。

上記したブレーキ装置においては、前記要求制動力算出部が算出した要求制動力に応じつつ、制動力が変動する制動力パターンを設定する第１ロジック部と、急制動のための制動力パターンを設定する第２ロジック部と、を備え、前記モータトルク算出部は、前記第１ロジック部と前記第２ロジック部のいずれかで設定された制動力パターンに応じたモータトルクを算出することが考えられる。
例えば運転者がブレーキペダルを強く踏み込んだ急制動のときは、第２ロジック部による制動力パターンで急制動がかけられるようにし、それ以外では、第１ロジック部による制動力パターンが用いられるようにする。

上記したブレーキ装置においては、前記電動パーキングブレーキ機構は、車両走行中に制動を行うことで異音を発生させる構造とされていることが考えられる。
ＥＰＢにより制動がかけられている状態では、停車していれば音は発生させないが、車両が走行することで異音（例えば通常のパッドの摩擦による音とは異なる音）を発生させる機構を備えるようにする。

本発明によれば、フットブレーキが作動しない時に、自動的にＥＰＢを作動させることで、緊急で車両の制動力を確保でき、衝突等の危険を回避することができる。また運転者のブレーキペダルの操作による要求制動力に応じた制動力で制動をかけるようにＥＰＢを動作させるものであるため、状況に応じた適切な制動力を発生させることができる。

本発明の実施の形態のブレーキ装置の構成の説明図である。 実施の形態のブレーキ装置において自動的にＥＰＢが作動する場合の説明図である。 実施の形態のＥＰＢ制御ユニットの機能構成の説明図である。 実施の形態の制動力パターンの説明図である。 実施の形態の制動力パターンの切り替えの説明図である。 実施の形態の制動力パターンのオフセットの説明図である。 実施の形態のＥＰＢ制御ユニットの処理のフローチャートである。

＜１．装置構成＞
実施の形態のブレーキ装置について以下説明していく。
実施の形態のブレーキ装置は、ＥＰＢシステムが採用されている車両に適用できるものであり、フットブレーキが効かない事象の発生時にフェールセーフ（Ｆ／Ｓ）としてブレーキペダル操作に応じてＥＰＢモータを駆動させて緊急で制動力を確保するものである。

図１に実施の形態のブレーキ装置の構成を示す。
図１にはブレーキペダル１、ストロークセンサ２、ブレーキブースター３、ブレーキ配管４、液室５、ブレーキパッド機構６、ＥＰＢモータ７、ＥＰＢパッド機構部８、ブレーキロータ９、ＥＰＢボタン１０、ＥＰＢ制御ユニット１１、センサ１２を示している。

本実施の形態のフットブレーキ機構としては、ブレーキペダル１と、ブレーキブースター３、ブレーキ配管４、ブレーキフルードの液室５を有する液圧機構と、パッド６ａをブレーキディスク９に押しつけるブレーキパッド機構部６を有する。
このフットブレーキ機構では、ブレーキペダル１による踏み込み量に応じた液圧がブレーキパッド機構部６に与えられ、これによりパッド６ａがブレーキディスク９に押しつけられることで制動力が与えられる。ブレーキブースター３はブレーキフルードの液圧を高める作用をなす。

ストロークセンサ２は、運転者によるブレーキペダル１の踏み込み量（ストローク量）を検出するセンサである。
なお本実施の形態のフットブレーキ機構は、ブレーキペダル１の踏み込み量に直接対応して液圧を印加する機械的な構成でもよいし、ストロークセンサ２で検出したブレーキペダル１のストローク量に応じてコントローラが液圧制御を行って制動力を調整するタイプのものでもよい。
但しいずれであっても、本実施の形態ではブレーキペダル１についてのストロークセンサ２は備えるものとする。後述するＥＰＢ制御に用いるためである。

本実施の形態のＥＰＢ機構としては、ＥＰＢモータ７とＥＰＢパッド機構部８を有する。ＥＰＢパッド機構部８はＥＰＢ制御ユニット１１により駆動制御される。
ＥＰＢ制御ユニット１１は例えばマイクロコンピュータにより構成され、ソフトウエアに基づく処理として、自動ＥＰＢ制御を実現する。このＥＰＢ制御ユニット１１は、基本的には、運転者によるＥＰＢボタン１０の操作を検知することに応じて、ＥＰＢモータ７を駆動し、ＥＰＢパッド機構部８による制動を実行させるコントローラである。
ＥＰＢパッド機構部８は、ＥＰＢモータ７によってパッド８ａをブレーキディスク９に押しつける動作を行う機構である。

なお図示の例では、ブレーキパッド機構部６のパッド６ａとＥＰＢパッド機構部８のパッド８ａを別体のパッドとしているが、例えばＥＰＢパッド機構部８がブレーキパッド機構部６のパッド６ａを共用する構成も考えられる。即ちパッド６ａに対して液圧制御機構に加えてＥＰＢパッド機構部８が設けられて、ＥＰＢモータ７によってもパッド６ａのブレーキディスク９への押しつけが行われるような構造である。

ＥＰＢ制御ユニット１１には、ストロークセンサ２の検出値が入力される。ＥＰＢ制御ユニット１１はストロークセンサ２の検出値を用いて運転者がブレーキペダル１の操作で要求する制動力（要求制動力）を検知することができる。
またＥＰＢ制御ユニット１１には、センサ１２として各種のセンサの検出値が入力される。センサ１２としては、例えば車両に設けられる勾配センサ、速度センサ、加速度センサなどが想定される。またＥＰＢ制御ユニット１１にはＥＰＢモータ７に取り付けられたモータ角度センサの検出値が入力される。

このような本実施の形態のブレーキ装置では、フットブレーキ機構の異常時に、それをＥＰＢ制御ユニット１１が検知し、運転者のブレーキペダル１の操作に応じて自動的にＥＰＢパッド機構部８による制動をかけるようにする。
図１では運転者のブレーキペダル１の踏み込み量（矢印ＢＫ０）に応じた液圧機構の作用により、ブレーキパッド機構部６のパッド６ａがブレーキディスク９に押しつけられる状態（矢印ＢＫ１）を模式的に示している。
これに対して図２は、フットブレーキ機構にベーパーロック現象やブレーキブースターの故障などの異常で、十分な制動力を得ることができなくなったときに、運転者のブレーキペダル１の踏み込み量（矢印ＢＫ０）に応じて、ＥＰＢ制御ユニット１１によるＥＰＢモータ７の駆動制御により、ＥＰＢパッド機構部８のパッド８ａがブレーキディスク９に押しつけられる状態（矢印ＢＫ２）を模式的に示している。

図３は、ブレーキペダル１の操作に応じて、図１のようにフットブレーキ機構３０（この場合のフットブレーキ機構３０はブレーキブースター３、ブレーキ配管４、液室５、ブレーキパッド機構部６等を指す）が機能する場合を示すとともに、図２のようにストロークセンサ２で検出されるブレーキペダル１のストローク量に応じてＥＰＢ制御ユニット１１がＥＰＢモータ７を駆動制御する場合があることを示している。
図２のような動作を実現するために、ＥＰＢ制御ユニット１１は図３に示す機能を備える。即ちフットブレーキ異常検知部２１、要求制動力算出部２２、Ｆ／Ｓ遷移認知ロジック部２３、急制動ロジック部２４、モータトルク算出部２５である。これらの機能はマイクロコンピュータであるＥＰＢ制御ユニット１１内でソフトウエア処理により実現される。

フットブレーキ異常検知部２１は、フットブレーキ機構の異常を検知する処理を行う。
フットブレーキ機構により制動をかけることができない事象の検知手段は、ブレーキペダル１の角度、勾配値・減速度・ＥＰＢモータ角度などから判断することが考えられる。

要因別の検知手法の例を挙げる。
・ベーパーロック発生時
この場合、車輪軸付近のブレーキフルードの配管４の内部に気泡が発生する為、少ない踏力で深い角度までブレーキペダル１を踏み込めるようになる。従って通常時よりもブレーキペダル１の踏み込み速度が速くなること、踏み込む最大ペダル角度が通常使用範囲を脱することで、ベーパーロックによる異常が検知可能である。

・ブレーキ液圧異常時
負圧系統やブレーキブースター３の故障が原因となる場合、ブレーキペダル１の角度が変化している（ブレーキペダルが踏まれている）にもかかわらず、負圧センサやブレーキブースター３の内部のストロークセンサの値が変化しないことにより、異常を検出可能である。

なお、検出手法はこれらに限らず各種考えられる。また各種センサの検出値を用いて検出精度を向上させることも考えられる。
例えば勾配センサによる勾配値により下り坂であることを検出できる場合、現在のブレーキペダル１の操作が下り坂にふさわしい状態であるか否かの判定が可能である。緩やかな下りにも関わらずブレーキペダル１のストローク量が大きい場合は、フットブレーキ機構の異常と考えることができる。
また減速度を参照する場合、ブレーキペダル１のストローク量に応じたほどの減速度が生じていない場合もフットブレーキ機構の異常と考えることができる。

ＥＰＢ制御ユニット１１における要求制動力算出部２２は、フットブレーキ異常検知部２１によってフットブレーキ機構の異常が検知された場合に、ストロークセンサ２の検出値に応じて要求制動力を算出する機能である。

モータトルク算出部２５は、ＥＰＢモータ７のトルクを、要求制動力算出部２２で算出された要求制動力に応じて算出する処理を行う。このモータトルク算出部２５で算出されたトルクでＥＰＢモータ７が駆動されることで、ＥＰＢにより要求制動力に応じた制動力が与えられることになる。

モータトルク算出部２５は、要求制動力算出部２２で算出された要求制動力にそのまま応じたモータトルクを算出してＥＰＢモータ７を制御してもよいが、この図３の場合は、特にＦ／Ｓ遷移認知ロジック部２３又は急制動ロジック部２４が設定した、要求制動力に応じた制動力パターンに応じてモータトルクを算出するものとしている。

Ｆ／Ｓ遷移認知ロジック部２３は、要求制動力算出部２２が算出した要求制動力に応じつつ、制動力が変動する制動力パターンを設定する。
急制動ロジック部２４は、急制動が必要とされたときに制動力パターンを設定する。例えば急制動ロジック部２４は、ＡＢＳ（Anti-lock Braking System）と同様に断続的な制動印加を行うブレーキ制御を行うように制動力パターンを設定する。

なお図３の例では、フットブレーキ異常検知部２１、要求制動力算出部２２、Ｆ／Ｓ遷移認知ロジック部２３、急制動ロジック部２４、モータトルク算出部２５が、ＥＰＢ制御ユニット１１内に設けられている例としたが、これは一例である。例えば、フットブレーキ機構３０はＥＰＢ機構とは別のコントロールユニットが制御しており、フットブレーキ機構３０の異常を検出するフットブレーキ異常検知部２１は、フットブレーキコントロールユニット（例えばＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）ユニット、ＡＢＳユニット）が備えるものとしてもよい。Ｆ／Ｓ遷移認知ロジック部２３、急制動ロジック部２４等の他の機能についても同様である。

＜２．制動力変化によるＦ／Ｓ認知＞
本実施の形態では、フットブレーキ機構の異常時に自動的にＥＰＢによる制動がかけられることで安全性を向上させるが、この状況を運転者に認知させることが望ましい。
図２のような状況でのＥＰＢによる制動は、フットブレーキ機構と同様に運転者のブレーキペダル１の操作に応じて発動される。
このようにフットブレーキ機構の代わりにＥＰＢシステムの介入により制動力を確保した場合、運転者はフットブレーキ機構の故障に気付かずにそのまま走行を続けてしまい、急ブレーキが必要な状況下で適切に制動をかけられなかったり、コーナリング中に不安定な制動がかかり危険な状態となったりする恐れがある。

そこで、ＥＰＢにより制動力を確保する際は、あえて運転者にフェールセーフ（Ｆ／Ｓ）の状態に移行していることを認知させられるような制動をかけることで運転者に違和感を与え、退避走行を促すことができるようにする。

Ｆ／Ｓに移行（ＥＰＢにより制動）していることを運転者に認知させる為に、あえて制動に強弱をつけることや、異音を発生させることが考えられる。
ここでは、制動に強弱をつける手法について説明していく。

フットブレーキ機構の故障時、運転者がブレーキペダルを踏み込むと、ＥＰＢ制御ユニット１１はストロークセンサ２の検出値によってペダル角度（運転者の要求制動力）を算出する。
ここで、運転者の要求制動力通りにそのままＥＰＢモータを駆動させるのではなく、一定の周期で制動力に強弱をつけることで、要求制動力を確保しつつＦ／Ｓに移行していることを運転者に認知させる。

具体的な制動力への強弱のつけ方は、Ｆ／Ｓ遷移認知ロジック部２３で決定する。即ちＦ／Ｓ遷移認知ロジック部２３が、制動力に強弱をつけるように図４Ａに示す制動力パターンＰＡ、又は図４Ｂに示す制動力パターンＰＢを設定する。この制動力パターンＰＡ又は制動力パターンＰＢに応じて、モータトルク算出部２５がＥＰＢモータ７の制御を行う。

図４Ａの制動力パターンＰＡは、要求制動力が閾値ｆ１より小さい時に設定する制動力パターンである。
例えば走行中に、少し先の信号機が赤であり、運転者が浅くブレーキを踏んでゆっくり減速、停車していく時などが想定される。
このような場合で要求制動力が小さい時は、車両の減速度はあまり出ていない（車速変化が小さい）ので、制動力パターンＰＡは、図示のように、制動力を大きくする瞬間が周期的に発生するようにする。例えば周期Ｔ毎に、制動力を変動量Δｆだけ上昇させる。

一般に、人は、制動力の変化（減速度の変化率；図４Ａの波形における制動力の線の傾き）［ｍ／ｓ³］が大きいほど体感加速度も大きく、車両挙動に気づきやすく、不快だと感じる。そこで制動力小→大の時は変化率（図中の制動力の線の傾き）を大きくつけて確実に運転者に感知させ、逆に、制動力大→小の時は変化率（図中の線の傾き）を小さくして、元の要求制動力に緩やかに収束させる。

図４Ｂの制動力パターンＰＢは、要求制動力が閾値ｆ１より大きい時に設定する制動力パターンである。
例えば走行路として直線が続いた後に、急カーブに侵入していく時（急ブレーキではない）時などを想定する。
このような場合で要求制動力が大きい時は、制動力パターンＰＢは、図示のように、制動力を小さくする瞬間が周期的に発生するようにする。例えば周期Ｔ毎に、制動力を変動量Δｆだけ低下させる。
この場合、運転者は大きく速度を落としたいので、車両には大きな減速度が発生している。大きな制動力を要求（あるいは発生）している最中に突然制動が抜ける（減速感が一瞬だけ抜ける）と、運転者は急な制動力抜けに危機感を覚え、即座に違和感が生じる。

以上のように、要求制動力の大小に応じて、制動力パターンＰＡ、ＰＢを使い分けることで、運転者に違和感を与えやすい。これによりＦ／Ｓ遷移していることを運転者に感知させる。
この使い分けのための閾値ｆ１について説明する。

制動をかけた時に上記２つの制動力パターンＰＡ、ＰＢのどちらを制御に用いるかは、要求制動力の大きさにより決定し、その閾値（切り替え点）は下記２つの条件を満たすことができる定数として閾値ｆ１を設定する。

・要求制動力の絶対値が大きい（運転者が強めのブレーキを踏む）時に制動力パターンＰＡを適用すると、運転者の要求制動力にさらに制動力の変動量Δｆ（確実に運転者が感知できる変動）を加えることとなり、タイヤがロックして車両の挙動が乱れて危険な状態となったり、急制動がかかって運転者がムチ打ちなどの衝撃を受けたりする可能性がある。その為、制動力パターンＰＡの適用時は要求制動力に上限値を設ける。

・ある程度要求制動力が大きい時に制動力パターンＰＢを適用しないと、運転者は制動力の変動を感じにくいと考えられる。例えば車両にかかっている制動力の絶対値が小さい場合、多少制動力抜けが発生しても運転者は気づかない可能性がある。その為、確実に運転者が感知できる制動力変動量Δｆを上回る要求制動力が出ている時に、制動力パターンＰＢを適用する。

以上の条件を満たすように設定した閾値ｆ１を用いることで、Ｆ／Ｓ遷移ロジック部２３で、制動力パターンＰＡ、ＰＢのいずれかを、要求制動力に応じて選択できる。
但し、運転者がブレーキペダル１の操作を行った当初は、この閾値ｆ１を用いた選択でよいが、運転者はブレーキペダル１を踏んでいる間、途中でブレーキを踏み増したり、逆に弱めたりすることもある。そのため、制動力パターンＰＡ、ＰＢの切り替えが必要になることもある。

この場合に、同じく閾値ｆ１を基点として制動力パターンＰＡ、ＰＢを切り替えることが考えられるが、運転者がブレーキペダル１の踏み量を変えることにより要求制動力が変化する場合、急に波形形状を切り替えると運転者が急な車両の挙動変化に対応し切れなかったり不快に感じたりする可能性もある。
そこで、要求制動力が変化する場合は、切替判定に用いる閾値（切替閾値）として図５Ａに示す閾値ｆ２や図５Ｂに示す閾値ｆ３を用いるようにし、急な挙動変化を避ける。

図５Ａは、当初、要求制動力が閾値ｆ１より低かったため、制動力パターンＰＡを適用していたところ、ラインＲＱＢ１として、要求制動力が高くなっていくように変化した場合を示している。この場合、閾値ｆ１より高い制動力に相当する閾値ｆ２を用いて切り替え判定を行う。即ち要求制動力が閾値ｆ２より高くなった時点で、制動力パターンＰＢに切り替える。

図５Ｂは、当初、要求制動力が閾値ｆ１より高かったため、制動力パターンＰＢを適用していたところ、ラインＲＱＢ２として、要求制動力が低くなっていくように変化した場合を示している。この場合、閾値ｆ１より低い制動力に相当する閾値ｆ３を用いて切り替え判定を行う。即ち要求制動力が閾値ｆ３より低くなった時点で、制動力パターンＰＡに切り替える。

このように要求制動力が上昇するときと下降するときとで異なる閾値ｆ２，ｆ３を用いて制動力パターンＰＡ、ＰＢの切り替えタイミングを判定することで、車両の挙動が急に変動することを防止する。

次に制動力パターンＰＡ、ＰＢの波形設定について説明する。
まず周期Ｔについて述べる。
制動力の強弱の周期（図４Ａ、図４Ｂの周期Ｔ）は、運転者が減速度の変化を体感できる程度の時間を設定する。
周期が短すぎると運転者は感知しにくくなると想定される。
逆に周期が長すぎても、例えば前に車が割り込んできた時に数秒だけブレーキを踏んでも、その間に制動力の強弱が感じられないということが想定される。
そこで周期Ｔは、強弱を体感できるとともに長すぎない範囲とすることやよい。具体的には０．５秒から２秒程度の間が考えられる。但し、この範囲に限られるものではない。

次に制動力パターンＰＡ、ＰＢのオフセット量について述べる。
制動力に周期的な強弱（脈動）を持たせると、平均制動力と運転者の要求制動力が一致しない。即ち、運転者が思っていた以上にブレーキがかかり過ぎることや、予想よりもブレーキがかからないといったことが起こり得る。 その為、図６Ａ、図６Ｂのように、平均した制動力が運転者のブレーキペダル１の操作による要求制動力と一致するよう、オフセット量ＯＦを決定する。

図６Ａ、図６Ｂでは制動力パターンＰＡ、ＰＢをそれぞれ示しているとともに、要求制動力算出部２２が算出した要求制動力ＲＱＢを示している。
要求制動力ＲＱＢが閾値ｆ１より低く、制動力パターンＰＡを適用する場合、その制動力パターンＰＡは図６Ａのように、制動力が、要求制動力ＲＱＢよりオフセット量ＯＦだけ低い状態から周期的に要求制動力ＲＱＢを越えるパターンとされる。
要求制動力ＲＱＢが閾値ｆ１より高く、制動力パターンＰＢを適用する場合、その制動力パターンＰＢは図６Ｂのように、制動力が、要求制動力ＲＱＢよりオフセット量ＯＦだけ高い状態から周期的に要求制動力ＲＱＢを下回るパターンとされる。

いずれの場合も、周期Ｔの期間の平均制動力が要求制動力ＲＱＢと一致するように設定される。換言すれば、制動力パターンＰＡ、ＰＢの１周期の間の制動力の積分値が、要求制動力ＲＱＢを一定値とした場合の１周期の間の積分値と一致するようにする。
このようにすることで、脈動するパターンでありながら、要求制動力に応じた制動制御を行うことができるようになる。

なお、以上はＦ／Ｓ遷移ロジック部２４による処理で設定される制動力パターンＰＡ、ＰＢの例の説明である。但し制動力の強弱制御を行うことにより、乗員に危険が及ぶことがあってはならない。
運転者がブレーキペダル１の操作で急制動をかけるような場合、制動力パターンＰＡ、ＰＢによるＥＰＢモータ７の制御では制動力は不十分と考えられる。
そのような場合は、急制動ロジック部２４により強い制動力の制動力パターンが設定され、モータトルク算出部２５によって急制動のためのＥＰＢモータ７の駆動が行われる。

具体的には、急ブレーキ（運転者が最大制動力を要求している）時や低μ路等でブレーキをかけた時は、車両はタイヤロックやスリップする可能性がある為、通常はＡＢＳが作動しタイヤロックを防ぐ。
そこで、急制動が必要な状況下では、Ｆ／Ｓ遷移ロジック部２４によるロジックを入れず、急制動ロジック２５を介入させてＡＢＳと同様の制御を入れることでタイヤロック・スリップを防ぎ乗員の安全を確保するようにする。

＜３．ＥＰＢ制御ユニットの処理例＞
以上のような動作のためのＥＰＢ制御ユニット１１の処理例を図７に示す。
図７は、ＥＰＢ制御ユニット１１がフットブレーキ機構の異常を検知した時に実行される処理例である。
この処理は、ＥＰＢ制御ユニット１１がストロークセンサ２の検出値のサンプリング周期毎に、運転者によってブレーキペダル１が操作されている限り、繰り返し行われるものとなる。

ＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０１で、ストロークセンサ２の検出値を取得し、検出されたストローク量から要求制動力を算出する。

ステップＳ１０２でＥＰＢ制御ユニット１１は、運転者による要求制動力は、衝突の緊急回避等を意図したものであるか否かを判定する。
この場合、例えば急激かつ大きなストローク量の変化であるか否かを判定することになる。ストロークセンサ２の検出値だけでなく、例えばＧセンサ、ステアリング角度センサ、など、他のセンサやそれらを併用した判定で、急制動のためのブレーキ操作であるか否かを判定してもよい。

急制動と判定した場合は、ＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１１１に進み、急制動ロジック部２４を発動させて急制動のためのＥＰＢ制御を行うようにする。

急制動ではないと判定した場合は、ＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０３に進み、Ｆ／Ｓ遷移ロジック部２４を発動させてＥＰＢ制御を行うようにする。
この場合、まずＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０３で、前回の要求制動力＝０であるか否かを判定する。即ち、現在、ブレーキペダル１の踏み込みを検知してステップＳ１０３に進んだ最初の時点であるか否かを判定する。

最初の時点（前回の要求制動力＝０）であれば、ＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０４に進み、今回算出した要求制動力と閾値ｆ１を比較する。
そしてＥＰＢ制御ユニット１１は、要求制動力＜閾値ｆ１であればステップＳ１０８に進み、制動力パターンＰＡを適用する。
また要求制動力＜閾値ｆ１でなければＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０９に進み、制動力パターンＰＢを適用する。
制動力パターンＰＡ又は制動力パターンＰＢが適用されることで、ＥＰＢ制御ユニット１１ではそれに応じたモータトルクが算出され、ＥＰＢモータ７が駆動されて制動がかけられる。

ＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０８又はステップＳ１０９の処理からはステップＳ１１０に進み、ブレーキペダル１の操作が継続されているか否かを確認する。運転者がブレーキペダル１の操作（踏み込み）を継続していればステップＳ１０１に戻り、ブレーキペダル１の操作を継続していなければ図７の処理を終了する。

運転者がブレーキペダル１の操作を継続している場合、次にステップＳ１０３に進んだときは、前回の要求制動力＝０ではないため、ステップＳ１０５に進むことになる。このステップＳ１０５でＥＰＢ制御ユニット１１は、現在、制動力パターンＰＡ適用中か否かで処理を分岐する。
制動力パターンＰＡの適用中であれば、ＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０６に進み、今回の要求制動力と閾値ｆ２を比較し、要求制動力＜閾値ｆ２であればステップＳ１０８に進んで、引き続き制動力パターンＰＡを適用する。

なお、ステップＳ１０８に繰り返し進む場合、波形は制動力パターンＰＡであるが、その制動力レベルは、そのときの要求制動力に応じて設定されることになる。
要求制動力は運転者のブレーキペダル１の操作に応じたものであり、刻々と変化する。ステップＳ１０８では、ステップＳ１０１で検知した直近の要求制動力を基準に、図６Ａで説明したオフセット量ＯＦを設定して制動力を指定するものとする。
つまり図６Ａの波形で示す制動力パターンＰＡは、要求制動力の変化に応じて上下にシフトすることになる。

ステップＳ１０６で、今回の要求制動力が閾値ｆ２を越えていたと判定した場合、ＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０９に進んで、制動力パターンＰＢの適用に切り替えることになる。

また、ステップＳ１０５の時点で、制動力パターンＰＢの適用中であれば、ＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０７に進み、今回の要求制動力と閾値ｆ３を比較し、要求制動力＜閾値ｆ３でなければステップＳ１０９に進んで、引き続き制動力パターンＰＢを適用する。

なお、ステップＳ１０９に繰り返し進む場合、波形は制動力パターンＰＢであるが、その制動力レベルは、そのときの要求制動力に応じて設定されることは、上述の制動力パターンＰＡと同様である。つまり図６Ｂの波形で示す制動力パターンＰＢは、要求制動力の変化に応じて上下にシフトすることになる。

ステップＳ１０７で、今回の要求制動力が閾値ｆ３よりも小さいと判定した場合、ＥＰＢ制御ユニット１１はステップＳ１０８に進んで、制動力パターンＰＡの適用に切り替えることになる。

フットブレーキ異常検知部２１によってフットブレーキ機構の異常が検知されたときは、以上の図７の処理により、要求制動力算出部２２、Ｆ／Ｓ遷移ロジック部２３、急制動ロジック部２４、モータトルク算出部２５の機能によるＥＰＢ制御が行われることになる。

＜４．異音によるＦ／Ｓ認知＞
ところで、制動の強弱パターン以外に、異音を発生させることにより、運転者にフェールセーフ状態を認識させるようにしても良いと述べた。
例えばこのためには、ＥＰＢパッド機構部８のパッド８ａによって異音を発生させる手法が考えられる。

即ち図１のように、ブレーキパッドとして、フットブレーキ機構のパッド６ａとは別にＥＰＢのパッド８ａが専用で設置されている車両の場合、ＥＰＢによる制動中に音が鳴るようにパッド８ａを特殊なものとし、Ｆ／Ｓ機能が発動した時に特殊な音を発生させる。これにより運転者が異変に気づき退避走行を行うように促すことができる。

より具体的には、いわゆるパッドウエアインジケータの利用が想定される。
公知のとおりパッドウエアインジケータは、ブレーキパッド内に埋め込まれ、パッドが消耗することで表出し、ブレーキディスクと接触して異音を発生させる。

本実施の形態では、ＥＰＢ用のパッド８ａは、このパッドウエアインジケータが最初から（摩耗していない新品状態で）表出されるようにしておく。より具体的には、摩耗していないパッド８ａがブレーキディスク９に押しつけられた時に、パッドウエアインジケータがブレーキディスク９に接触するようにしておく。
ＥＰＢは本来停車中に制動力を印加するものであるため、パッドウエアインジケータが表出し、ブレーキディスク９に接触していても、ブレーキディスク９は回転しないため異音は発生しない。
一方で、Ｆ／ＳとしてＥＰＢ制御が自動的に行われる場合は、走行中であるため、パッドウエアインジケータとブレーキディスク９が擦れ合って、異音（金属音）を発生させることになる。
これにより運転者は、ブレーキペダル１の操作時にＥＰＢ制御によって制動がかけられている状態（フットブレーキ機構が異常な状態）を認識できるようになる。

＜５．まとめ及び変形例＞
以上の実施の形態の効果を述べる。
実施の形態のブレーキ装置は、フットブレーキ用のブレーキペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサ２と、ＥＰＢ機構による制動を行わせるＥＰＢモータ７と、フットブレーキ機構の異常を検知するフットブレーキ異常検知部２１と、フットブレーキ異常検知部２１によって異常が検知された場合に、ストロークセンサ２の検出値に応じて要求制動力を算出する要求制動力算出部２２と、ＥＰＢモータ７のトルクを要求制動力算出部２２で算出された要求制動力に応じて算出するモータトルク算出部２５を備える。

即ち油圧機構によるフットブレーキ異常が検知されたときに、ブレーキペダルのストロークセンサの検出値に応じてＥＰＢを動作させる。
フットブレーキ機構の異常時に自動的にＥＰＢを作動させることで、緊急で車両の制動力を確保でき、衝突等の危険を回避することができ、安全性を格段に向上させることができる。
またストロークセンサ２の検出値、つまり運転者のブレーキペダル１の操作による要求制動力に応じた制動力で制動をかけるようにＥＰＢを動作させるものであるため、均一な制動力ではなく、状況、即ち運転者のブレーキペダル１の踏み込み量に応じた適切な制動力を発生させることができる。

実施の形態のブレーキ装置は、要求制動力算出部２２が算出した要求制動力に応じつつ制動力が変動する制動力パターンＰＡ，ＰＢを設定するＦ／Ｓ遷移ロジック部２４（第１ロジック部）を備え、モータトルク算出部２５はＦ／Ｓ遷移ロジック部２４で設定された制動力パターンに応じたモータトルクを算出する例を挙げた。
Ｆ／Ｓ遷移認知ロジック２３により設定される制動力パターンＰＡ，ＰＢにより、運転者にとっては、ブレーキペダル１を踏み込んでいるときにブレーキの懸かり具合が変化するような違和感が生じるようになる。これは運転者に、フェールセーフ状態に遷移したことを感知させるものとなる。運転者はフェールセーフ遷移の感知によりフットブレーキ機構の異常を認識し、対処を行うことができる。
つまりフットブレーキ機構が機能しない状態のまま運転者が走行を続けることを避ける（退避走行を促す）ことができ、乗員の安全を確保できる。
特にフットブレーキ機構の異常時に自動的にＥＰＢで制動がかけられたことは、例えば運転席前面表示パネルなどに表示させるようにしてもよいが、運転中に運転者が常に表示パネルを見ているわけではないし、殆ど見ない運転者もいる。そのため体感的に違和感を与えることはフェールセーフ遷移を認識させることに有用となる。
なお、制動力が変化しつつも、要求制動力に応じた制動力が得られるようにするには、例えば０．５秒から２秒程度の周期で、制動力を変化させ、１周期で積分的に要求制動力と同等の制動力が与えられるような制御を行うことで実現できる。例えば図６Ａ、図６Ｂのように制動力パターンＰＡ，ＰＢを設定すればよい。もちろんこれ以外のパターンであってもよい。

実施の形態のＦ／Ｓ遷移ロジック部２４は、要求制動力算出部２２が算出した要求制動力を閾値ｆ１と比較した結果に応じて、要求制動力より低い制動力から周期的に要求制動力より高い制動力になる制動力パターンＰＡ（第１制動力パターン）と、要求制動力より高い制動力から周期的に要求制動力より低い制動力になる制動力パターンＰＢ（第２制動力パターン）とのいずれかを設定するようにした。
要求制動力が低いときは制動力パターンＰＡを用いることで、運転者は軽くブレーキペダル１を踏んでいる状態で周期的に大きな制動力を感じることになる。
また要求制動力が低いときは制動力パターンＰＢを用いることで、運転者は強めにブレーキペダル１を踏んでいる状態で周期的に制動力が抜けるように感じることになる。
いずれの場合も違和感を生じさせやすくなり、Ｆ／Ｓ遷移をより認知させやすくなる。

また要求制動力が比較的低いときの制動力パターンＰＡは、要求制動力より低い制動力から周期的に要求制動力より高い制動力になるようにすることで、要求制動力と同等の制動力を得ることができる。
同様に要求制動力が比較的高いときの制動力パターンＰＢは、要求制動力より高い制動力から周期的に要求制動力より低い制動力になるようにすることで、要求制動力と同等の制動力を得ることができる。
これらの制動力パターンＰＡ、ＰＢでは、脈動周期、オフセット量、ピーク／ボトムレベル、傾き（制動力の変化率）が適切に設定されればよい。

実施の形態のＦ／Ｓ遷移ロジック部２４は、要求制動力の上昇に応じた制動力パターンＰＡから制動力パターンＰＢへの切り替えは、閾値ｆ２（第１切替閾値）を用いて判定し、要求制動力の低下に応じた制動力パターンＰＢから制動力パターンＰＡへの切り替えは、閾値ｆ２より低い制動力に相当する閾値ｆ３（第２切替閾値）を用いて判定するようにした。
これにより制動力パターンＰＡ、ＰＢの切り替えにヒステリシス制御が行われることになり、運転中のブレーキ操作上で不必要な急なブレーキ挙動の変化を運転者に感じさせないようにすることができる。
なお実施の形態では閾値ｆ３＜ｆ１＜ｆ２とした。閾値ｆ１より高い閾値ｆ２と、閾値ｆ１より低い閾値ｆ３を用いることで、制動力パターンＰＡ、ＰＢの最初の設定後に、即座に制動力パターンが切り替わってしまうようなことを発生しにくくできる。

実施の形態のブレーキ装置は、急制動のための制動力パターンを設定する急制動ロジック部２４（第２ロジック部）を備え、モータトルク算出部２５は、Ｆ／Ｓ遷移ロジック部２４と急制動ロジック部２４のいずれかで設定された制動力パターンに応じたモータトルクを算出するものとした。
急制動が必要なときは、急制動ロジック部２４により例えばＡＢＳと同様の制動力パターンにより制動制御を行うようにすることで、急ブレーキにも対応できるようにし、安全性を向上させることができる。

実施の形態では、ＥＰＢ機構は車両走行中に制動を行うことで異音を発生させる構造とされている。
例えばパッドウエアインジケータのような部品が、当初からブレーキディスク９と接触している状態とすることで、ＥＰＢで制動がかけられた状態で走行すると異音（例えば金属音）が発生する。これにより通常の停車時のＥＰＢ使用では異音は発生しないが、本実施の形態のようにフットブレーキ機構の異常時に自動的にＥＰＢで制動がかけられた場合は、運転者は異音により、その状態を認知できることになる。これも表示パネルを見ない運転者に、フェールセーフ遷移を認知させることに好適となる。
もちろん上述の制動力パターンＰＡ、ＰＢによる違和感を生じさせることと、異音を発生させることの両方が用いられてもよい。

なお本発明は実施の形態で説明した処理や構造の限定されずに多様な変形例が想定される。
フットブレーキ機構のパッド６ａ、ＥＰＢ機構の８ａはブレーキディスク９を両側から押さえつける構造のものを図示したが、片側から押さえつけるタイプのものでもよい。
また、ＥＰＢはディスクブレーキ構造以外の制動構造のものでもよい。
本発明のブレーキ装置が適用できる車両は限定されない。例えばガソリン車、ハイブリッド車、電気自動車の別に関わらず、本発明のブレーキ装置が適用できる。少なくともＥＰＢを搭載し、またブレーキペダル１の操作量を検知するストロークセンサ２が配置される車両であれば本発明を適用できる。

１ ブレーキペダル
２ ストロークセンサ
３ ブレーキブースター
４ ブレーキ配管
５ 液室
６ ブレーキパッド機構部
６ａ パッド
７ ＥＰＢモータ
８ ＥＰＢパッド機構部
８ａ パッド
９ ブレーキロータ
１０ ＥＰＢボタン
１１ ＥＰＢ制御ユニット
１２ センサ
２１ フットブレーキ異常検知部
２２ 要求制動力算出部
２３ Ｆ／Ｓ遷移認知ロジック部
２４ 急制動ロジック部
２５ モータトルク算出部

Claims (6)

1. フットブレーキ用のブレーキペダルの踏み込み量を検出するストロークセンサと、
   電動パーキングブレーキ機構による制動を行わせるパーキングブレーキモータと、
   フットブレーキ機構の異常を検知するフットブレーキ異常検知部と、
   前記フットブレーキ異常検知部によって異常が検知された場合に、前記ストロークセンサの検出値に応じて要求制動力を算出する要求制動力算出部と、
   前記パーキングブレーキモータのトルクを、前記要求制動力算出部で算出された要求制動力に応じて算出するモータトルク算出部と、
   を備える、
   ブレーキ装置。
2. 前記要求制動力算出部が算出した要求制動力に応じつつ制動力が変動する制動力パターンを設定する第１ロジック部を備え、
   前記モータトルク算出部は、前記第１ロジック部で設定された制動力パターンに応じたトルクを算出する
   請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記第１ロジック部は、
   前記要求制動力算出部が算出した要求制動力を閾値と比較した結果に応じて、
   要求制動力より低い制動力から周期的に要求制動力より高い制動力になる第１制動力パターンと、
   要求制動力より高い制動力から周期的に要求制動力より低い制動力になる第２制動力パターンと、
   のいずれかを設定する
   請求項２に記載のブレーキ装置。
4. 前記第１ロジック部は、
   要求制動力の上昇に応じた前記第１制動力パターンから前記第２制動力パターンへの切り替えは、第１切替閾値を用いて判定し、
   要求制動力の低下に応じた前記第２制動力パターンから前記第１制動力パターンへの切り替えは、前記第１切替閾値より低い制動力に相当する第２切替閾値を用いて判定する
   請求項３に記載のブレーキ装置。
5. 前記要求制動力算出部が算出した要求制動力に応じつつ、制動力が変動する制動力パターンを設定する第１ロジック部と、
   急制動のための制動力パターンを設定する第２ロジック部と、
   を備え、
   前記モータトルク算出部は、前記第１ロジック部と前記第２ロジック部のいずれかで設定された制動力パターンに応じたトルクを算出する
   請求項１から請求項４のいずれかに記載のブレーキ装置。
6. 前記電動パーキングブレーキ機構は、車両走行中に制動を行うことで異音を発生させる構造とされている
   請求項１から請求項５のいずれかに記載のブレーキ装置。

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