JP4293074B2

JP4293074B2 - ブレーキ制御システム

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Publication number: JP4293074B2
Application number: JP2004203433A
Authority: JP
Inventors: 隆宏岡野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: JP2006021713A

Description

本発明は、ブレーキ制御システム、特に、電動パーキングブレーキと、電子制御ブレーキとを備える車両のブレーキ駆動形態の改良に関する。

従来からフットブレーキのように油圧によって制動力を発生させる油圧ブレーキ、およびワイヤーやロッドなどによって機械的に制動力を発生させるパーキングブレーキを備える車両が広く流通している。多くのパーキングブレーキは、手動によって作動する。例えばブレーキレバーが手で引き上げられたりペダルが踏み込まれたりすることによって、制動力を発生させるようになっている。ところで近年では、電動タイプのパーキングブレーキの開発が進んでおり、様々な工夫がなされている。この電動パーキングブレーキ（以下、ＥＰＢ：Electric Parking Brakeという）は、運転者により起動スイッチが操作されると、モータによりワイヤが巻き上げられ、例えばドラム式ブレーキのパッドを動作させ所望の制動力を得ている。また、ＥＰＢは、モータの制御により制動力の制御が比較的容易に行えるので、例えば、油圧を用いた常用油圧ブレーキのバックアップ用として、走行中の車両に対する制動手段として利用することも考案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−１８７５６４号公報

上述のようなＥＰＢは、モータ駆動によりワイヤを巻き上げてパッドユニットをドラム内で開き、ドラム内面と摩擦係合するようになっている。このときにパッドによる制動状態（開き状態）はラチェット機構等により保持される。従って、十分にパッドが開らきラチェット機構により保持された後には、モータ等による駆動力が不要となる。このようにＥＰＢは巻き上げ手段としてモータを用いるため、エネルギー効率のよいモータ回転数が存在する。ＥＰＢにおいては、制動力の立ち上がりとモータの回転数が比例するという関係が存在するため、制動力の立ち上がりに最適値が存在するということになる。例えば、制動を優先させる場合、モータを非効率領域となる高速で駆動することになる。一方、エネルギ効率を優先させる場合、モータが比較的低速で駆動されることになり、制動力の立ち上がりが遅れることになる。つまり、ＥＰＢにおいて、エネルギ効率と制動力の立ち上がりとの間には、トレードオフの関係があるということになる。従って、ＥＰＢを利用する場合、制動力の立ち上がりとエネルギ効率とのどちらを優先させるかを考慮した適切な制御を行うことが望まれる。

一方、常用油圧ブレーキとしてはもちろんのことパーキングブレーキとしても利用可能で、制動力の立ち上がりとエネルギ効率との間に相関がないブレーキシステムとして、アキュムレータに蓄えられた圧力により制動力を制御する電子制御ブレーキ（以下、ＥＣＢ：Electronically Controlled Brakeという）がある。このブレーキシステムは、アキュムレータ圧により油圧を維持調整しているので、エネルギ効率に関して考慮する必要があるものの、アキュムレータ圧が十分であるという前提の下では制動力の立ち上がりとエネルギ効率との間には相関がない。

従って、ＥＰＢ及びＥＣＢの長所を適宜使い分け、エネルギ効率と制動力とのバランスのとれたブレーキ制御システムを構成することが望まれている。

そこで、本発明は、ＥＰＢ（電動パーキングブレーキ）と、ＥＣＢ（電子制御ブレーキ）とを備える車両において、エネルギ効率と制動力とのバランスのとれたブレーキ制御システムを提供することを目的とする。

本発明は、電動パーキングブレーキと、電子制御ブレーキとを備える車両のブレーキ制御システムであって、前記車両が、迅速な制動力確保が必要な状態であるか否かを検出する状態検出部と、前記電子制御ブレーキの動作可否状態を認識する可否状態認識部と、前記車両の状態及び電子制御ブレーキの動作可否状態に基づき電動パーキングブレーキの駆動特性変化させるブレーキ制御部と、を含み、前記状態検出部は、車両の停止時の前後方向の傾斜状態を検出する傾き状態検出部であり、前記ブレーキ制御部は、前記傾き状態検出部の検出結果が車両が平地に停車しようとしていると見なせる場合、電動パーキングブレーキのみを高効率駆動状態で駆動し、車両が傾斜地に停車しようとしていると見なせる場合で、電子制御ブレーキが動作可能な場合、電動パーキングブレーキを高効率駆動状態で駆動しつつ、不足制動力を電子制御ブレーキで補い、車両が傾斜地に停車しようとしていると見なせる場合で、電子制御ブレーキが動作可能状態にない場合、電動パーキングブレーキを高速駆動状態で駆動することを特徴とする。

ここで、制動力とは、車両の停止状態を維持するための制動力と、車両を走行状態から減速、または停止させる場合の必要となる制動力とを含むものとする。この場合、車両は停車及び走行を問わず、置かれている状態によって迅速な制動力の確保が必要であるか否かが変化する。例えば、停車している路面形状や走行時のブレーキ操作状態によって変化する。これらの状態は、車両に備えられた様々なセンサからの情報により判断することができる。また、電子制御ブレーキの動作可否状態とは、電子制御ブレーキが十分な制動力を発生できる状態であるか否かを示すもので、例えば、アキュムレータの圧力等によって判断することができる。

この構成によれば、迅速な制動力確保が必要であるか否かと、電子制御ブレーキが使用可能であるか否かに基づき、電動パーキングブレーキの駆動特性を変化させる。例えば、迅速な制動が必要でないと判断された場合には、電動パーキングブレーキの効率を優先させた制御を行うので、制動性能を考慮しつつ、電動パーキングブレーキの制御が可能になり、電子制御ブレーキと電動パーキングブレーキとの駆動バランスをとることが可能になる。そして、車両を停止させて、パーキングを行う場合に、電動パーキングブレーキと電子制御ブレーキのエネルギ効率と制動力とのバランスをとった制動を行うことができる。

本発明は、電動パーキングブレーキと、電子制御ブレーキとを備える車両のブレーキ制御システムであって、前記車両が、迅速な制動力確保が必要な状態であるか否かを検出する状態検出部と、前記電子制御ブレーキの動作可否状態を認識する可否状態認識部と、前記車両の状態及び電子制御ブレーキの動作可否状態に基づき電動パーキングブレーキの駆動特性変化させるブレーキ制御部と、を含み、前記状態検出部は、車両が通常制動を行っているか急制動を行っているかの制動状態を検出する制動状態検出部であり、前記ブレーキ制御部は、前記状態検出部の検出結果が通常制動であると見なせる場合で、電子制御ブレーキが動作可能な場合、目標制動力を満たすべく電動パーキングブレーキを高効率駆動状態で駆動しつつ、不足制動力を電子制御ブレーキで補い、通常制動であると見なせる場合で、電子制御ブレーキが動作可能状態にない場合、目標制動力を満たすべく電動パーキングブレーキを高速駆動状態で駆動し、急制動であると見なせる場合は、電子制御ブレーキと共に電動パーキングブレーキを最高駆動状態で駆動することを特徴とする。

この構成によれば、車両が走行状態から停止を含む減速制動を行う場合、電動パーキングブレーキと電子制御ブレーキのエネルギ効率と制動力とのバランスをとった制動を行うことができる。

さらに、上記構成において、通常制動であると見なせる場合、電動パーキングブレーキの駆動は、少なくとも制動開始領域及び制動終了領域の減速度の微分値が所定値以下になるように制御することを特徴とする。

この構成によれば、走行中の車両が停止しようとして通常制動状態に入った場合、制動の利き始めと利き終わりの減速変化がなめらかに行われるので、エネルギ効率と制動力とのバランスを取りつつ制動時の減速ショックを軽減することができる。

本発明によれば、良好な制動力を確保しつつエネルギ効率を考慮した駆動バランスのとれた電子制御ブレーキと電動パーキングブレーキとの駆動制御を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態のブレーキ制御システムを搭載する車両１０の構成概念図である。車両１０は、シャフト１２で接続された前輪１４及び後輪１６を有し、本実施形態では、前輪１４及び後輪１６のそれぞれのホイールには、油圧制御の常用ブレーキとしてディスクブレーキ１８が接続されている。

このディスクブレーキ１８は、ホイールと共に回転するロータを挟むパッドが、電気的に制御される油圧によって開閉駆動する電子制御ブレーキ（ＥＣＢ）である。各ディスクブレーキ１８は、ＥＣＢ駆動部２０によって制御されている。ＥＣＢは主に、ブレーキペダル２２により動作するマスタシリンダと、運転者に反力を返すストロークシミュレータと、モータとアキュムレータが接続されたＥＣＢ駆動部２０（アクチュエータ）と、ブレーキ装置（この場合、ディスクブレーキ１８）とで構成されている。ＥＣＢは、アキュムレータ圧により油圧を制御するので、アキュムレータに接続されたモータの駆動により、アキュムレータに十分な圧力が発生している場合、ブレーキペダル２２の操作力に関わらず、ブレーキ制御装置（ＥＣＵ）２４にブレーキペダル２２が操作されたことを示す信号を入力されると、所望の制動力が得られるように構成されている。なお、ＥＣＢにおいては、マスタシリンダからの配管が、例えば、フロント側のディスクブレーキ１８に延び、ＥＣＢが制御を行っていない時にマスタシリンダからの油圧が接続されている。従って、もし、ＥＣＵが誤動作等を起こした場合には、ブレーキペダル２２の操作によってマスタシリンダで発生する油圧が直接フロント側のディスクブレーキ１８に導入され、良好な制動力を得られるようになっている。

また、本実施形態の場合、ディスクブレーキ１８の内側には、ドラムブレーキ２６が配置されている。本実施形態において、ドラムブレーキ２６は、電動パーキングブレーキ（ＥＰＢ）である。このＥＰＢは、運転者等が操作する操作スイッチ２８からの信号をＥＣＵ２４が受け付けると、ＥＰＢ駆動部３０に含まれる例えばモータの駆動により駆動ワイヤを巻き上げまたは巻き戻す。その結果、ブレーキシューがドラム内面に押圧され制動力を発生する。なお、モータにより回転するギア列のいずれかの位置にはラチェット機構が配置され、駆動ワイヤ巻き上げ時の巻き戻りを防止していると共に、任意の巻き上げ位置を保持し、制動力の維持を行うように構成されている。また、巻き戻しを行う場合には、ラチェット機構を解除することにより制動力の開放を瞬時に行えるようになっている。

なお、本実施形態の場合、ＥＣＢ駆動部２０とＥＰＢ駆動部３０は、ブレーキペダル２２からの操作信号、例えば、ブレーキペダルの踏み込みストロークや踏み込み速度等の信号や、パーキングするときに操作する操作スイッチ２８からの操作信号、その他、車両に搭載された各種センサ３２からの信号が入力され、ＥＣＢ駆動部２０に対し油圧制御指令を出力し、ＥＰＢ駆動部３０に対しモータ駆動指令を出力する、ＥＣＵ２４により一括的に制御される例を示している。

図２は、ＥＣＵ２４内部の概略構成ブロック図である。ＥＣＵ２４には、傾き状態検出部３４、重量検出部３６、制動状態検出部３８、ブレーキ制御部４０が含まれる。

傾き状態検出部３４は、車両の停止時または走行時の車両の特に前後方向の傾きを検出する検出部であり、例えば、加速度センサ３２ａからの情報に基づき車両の絶対角度を検出することにより車両がどの程度前後方向に傾いているかを認識することができる。車両が前後方向に傾いている場合、つまり傾斜地に停車している場合、その停車状態を維持するための十分な制動力を迅速に発生させる必要が生じる。従って、傾き状態検出部３４が検出する車両の傾斜状態は、適切なブレーキ制御を行うための一つの指標となる。なお、車両は前後方向にしか移動しないので、車両の左右方向の傾きは特に検出する必要はない。

他の傾き検出方法としては、車両が停車する場合のブレーキペダルの踏力と減速度と車両重量との関係から車両の傾斜状態を推測することができる。例えば、下り坂に停車しようとする場合、平地と見なせる場所で停車しようとする場合に比べて、踏力に対する減速度が低下する、同様に上り坂に停車しようとする場合、踏力に対する減速度が平地に比べて増大する。従って、踏力と減速度と車両重量と傾斜度の対応テーブルを予め準備しておくことにより傾斜度、つまり車両の傾きを推定することができる。

また、重量検出部３６は、サスペンション等に配置された重量センサ３２ｂ等からの情報に基づき車両重量を検出する。車両重量は、搭乗者数や荷物の搭載量、燃料の残量によって変化し、停車時（静止時）には、傾斜による走り出しを防止するために、より迅速に最大制動力が得られるように制御することが要求される。従って、重量検出部３６が検出する車両の重量は、適切なブレーキ制御を行うための一つの指標となる。

また、制動状態検出部３８は、制動動作がどのように行われたかを検出する。つまり、急制動が要求されたか、通常制動が要求されたかを検出する。この検出は、例えば、ブレーキペダルに配置されたブレーキペダルストロークセンサ３２ｃから得られるペダル踏み込み量と踏み込み速度によって行うことができる。急制動を必要とする場合は、通常制動より迅速に最大制動力が得られるようにすることが要求される。従って、制動状態検出部３８が検出する車両の制動状態は、適切なブレーキ制御を行うための一つの指標となる。なお、この他、ブレーキ制御部４０には、ＥＣＢシステムに含まれるアキュムレータの圧力の充填状態を検出するアキュムレータセンサ３２ｄが接続され、アキュムレータの使用、つまりＥＣＢの使用が可能であるか否かの判断を常時行っている。なお、本実施形態では、ブレーキ制御部４０とアキュムレータセンサ３２ｄとでＥＣＢの動作可否状態を認識する可否状態認識部を構成することになる。

ブレーキ制御部４０は、傾き状態検出部３４、重量検出部３６、制動状態検出部３８からの検出結果に基づき各ブレーキの制御を行う。本実施形態の場合、ＥＣＢとＥＰＢの制御である。従って、ブレーキ制御部４０には、ＥＣＢ駆動部２０に制御信号を提供するＥＣＢ制御部４０ａとＥＰＢ駆動部３０に制御信号を提供するＥＰＢ制御部４０ｂとが含まれる。

以上のような構成を有する車両のブレーキ制御システムの動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。図３のフローチャートでは、まず、車両が停止した状態を維持するためのパーキング時のブレーキ制御システムの動作を説明する。

まず、ブレーキ制御部４０は、車両１０が走行状態から停止しようとしているか否かの判断を行う（Ｓ１００のＹまたはＮ）。この判断は、例えば、制動状態検出部３８に入力されるブレーキペダルストロークセンサ３２ｃからの情報や、図示しない速度センサ等からの情報により判断することができる。また、運転者のパーキングブレーキ操作の意志を示すＥＰＢの操作スイッチ２８の押下の有無を検出することによっても判断することができる。もし、車両１０が停止しようとしている場合（Ｓ１００のＹ）、ブレーキ制御部４０は、傾き状態検出部３４に入力される加速度センサ３２ａからの情報に基づき、車両１０の傾き状態を検出する（Ｓ１０２）。なお、この傾き状態は、前述したように、車両１０が停車する場合のブレーキペダルの踏力と減速度と車両重量との関係から車両の傾斜状態を推測するようにしてもよい。

また、ブレーキ制御部４０は重量検出部３６から現在の車両１０の重量を取得する（Ｓ１０４）。ここで、車両１０の重量とは、車両１０自身の重量と、搭乗者及び積載物の総重量を意味する。重量センサ３２ｂによる重量の検出は、車両１０の走行開始時や走行中等安定した重量の測定が可能なタイミングであれば任意である。また、複数の回の測定を行い、平均値を取得し、それを車両１０の重量としてもよい。

ブレーキ制御部４０は、まず傾き状態検出部３４からの情報に基づき、停車しようとしている車両１０の傾き角ｘが前後方向に所定角度α以上傾いているか否か、つまりα以上の傾斜値に停車しようとしているか否かを判断する（１０６）。ここで、所定角度αとは、例えば３°であり、３°以上の場合、車両１０は傾斜地に停車しようとしていると判断する。

もし、車両１０の傾きが３°以上でない場合、すなわち、平地と見なせる位置に停車しようとしていると判断できた場合には（Ｓ１０６のＮ）、車両１０は、常用ブレーキにより停止した後、停車位置の状態に起因して動き出す可能性は低い。つまり、車両１０のブレーキ機能として要求されることは、安定的かつ継続的な制動状態を維持できればよく、極短時間に最大制動力を発生することは必要とされない。そこで、ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に対し、ＥＰＢのモータが最も低エネルギで、効率よく駆動するスピードでドラムブレーキ２６の駆動ワイヤを巻き上げるように制御信号を出力する（Ｓ１０８）。なお、本実施形態では、このような効率を優先させたＥＰＢの制御モードを「ＥＰＢ効率優先モード」という。

車両１０は、平地と見なせる位置に停止しようとしているので、ＥＰＢによる十分な制動力の発生に時間がかかったとしても車両１０が自然に動き出すことはない。従って、エネルギ消費を最小限に抑えつつ、車両を停止維持するのに十分な制動力の確保を行うことができる。

ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ制御部４０ｂの駆動状態（駆動ワイヤの巻き上げ状態）に基づき、十分な制動力の確保が完了したか否かの判断を行い（Ｓ１１０のＮまたはＹ）、十分な制動力を確保できた、つまり、ワイヤを十分巻き上げたと判断した場合、ＥＰＢ制御の停止指令（モータの停止指令）をＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に送出し（Ｓ１１２）、パーキングブレーキ制御を終了する。ＥＰＢはラチェット機構により駆動ワイヤを巻き上げた状態を維持できるので、モータ駆動を停止しても所定の制動力の維持を行うことができるので、安定した車両１０の停止維持を行うことができる。

一方、Ｓ１０６において、車両１０が傾斜地（例えば３°以上）に停止しようとしている場合（Ｓ１０６のＹ）、ブレーキ制御部４０はさらに車両重量ｙが所定重量β以上か否かの判断を行う（Ｓ１１４）。ここで、βとは、例えば車両１０自体の重量＋２００ｋｇ等である。ここで、車両重量の確認を行うのは、傾斜地に停車した場合、傾斜による車両１０の走り出しを防止するために、重量が重いほど迅速な制動操作が必要になるからである。ブレーキ制御部４０は、現在の車両１０の重量が所定値βより軽いと判断した場合（Ｓ１１４のＮ）、続いて、入力されるアキュムレータセンサ３２ｄからの情報に基づき、現在アキュムレータが使用可能であるか、つまりアキュムレータ圧がＥＣＢの油圧制御を行い十分な制動力を迅速に発生できるか否かの判断を行う（Ｓ１１６）。アキュムレータが使用可能な場合（Ｓ１１６のＹ）、パーキングのための制動にＥＰＢとＥＣＢの両方を使用することが可能となる。このとき、アキュムレータ圧が十分に確保されているので、ＥＣＢは、油圧制御により、所望の制動力を迅速に発生することができる。従って、一時的にＥＣＢで制動力を確保しておけば、ＥＰＢは効率のよいゆっくりしたスピードでモータを駆動し、十分な制動力を確保することができる。つまり、ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ効率優先モードでＥＰＢを駆動する（Ｓ１１８）。同時にブレーキ制御部４０は、ＥＣＢ制御部４０ａを制御し、ＥＰＢが十分な制動力を発生するまでの制動力の不足分をＥＣＢにより補填する（Ｓ１２０）。このときのブレーキ制御部４０は、図４に示すように、ＥＰＢを効率優先モードで駆動したときの制動力発生プロファイルを予め認識可能であるため、ＥＰＢを効率優先モードで駆動したときの制動力の変化に対し、ＥＣＢで補うべき制動力を容易に算出することができる。なお、この場合、例えば、ＥＰＢを効率を考慮することなくモータを最大速度で駆動して得られる制動力と概ね等しくなるように、ＥＣＢの制動力による補填を行う。つまり、所定の短時間で車両１０の十分な制動（静止）を行うことができる制動力（ここでは、目標制動力という）の確保を行う。

ブレーキ制御部４０は、ＥＣＢ制御部４０ａとＥＰＢ制御部４０ｂとの制御状態に基づき、ＥＣＢとＥＰＢの合成制動力が目標制動力に達したか否かの判断を行い（Ｓ１２２のＹまたはＮ）、もし、ＥＣＢとＥＰＢの合成制動力が目標制動力に達した場合（Ｓ１２２のＹ）、ＥＣＢによる制動力を漸減する（Ｓ１２４）。これは、目標制動力に達したあとでも、ＥＰＢの効率優先モードによる制動力が増大するので、その増大分に対応する割合でＥＣＢの制動力を漸減する。ＥＣＢは制動力の発生及び維持にモータの駆動を必要とするので、ＥＣＢの制動力を漸減させることにより、ＥＣＢの使用エネルギを低減することができる。つまり、ＥＰＢ及びＥＣＢを最も効率的に駆動することが可能となる。ブレーキ制御部４０は、ＥＣＢの制動力を漸減し、ＥＣＢが停止した後に、安定的な制動力が確保できているか否かの確認を、例えば、駆動ワイヤの巻き上げ量等に基づき行い（Ｓ１２６のＹまたはＮ）、十分な制動力を確保できている場合、ＥＰＢ制御の停止指令（モータの停止指令）をＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に送出し（Ｓ１２８）、パーキングブレーキ制御を終了する。前述したように、ＥＰＢはラチェット機構により駆動ワイヤを巻き上げた状態を維持できるので、ＥＣＢの駆動を停止しても、またＥＰＢの駆動を停止しても所定の制動力の維持を行うことができるので、安定した車両１０の停止（静止）を行うことができる。

一方、Ｓ１１６において、ブレーキ制御部４０がアキュムレータの使用ができないと判断した場合、つまり、アキュムレータ圧が十分に充填されていない場合（Ｓ１１６のＮ）、ＥＣＢによる制動力は期待できないので、ＥＰＢのみの制動力で所望の制動力を得ることになる。このとき、車両１０は、傾斜地に停車しようとしているが、車両１０の重量は所定値βより軽いため、傾斜による車両１０の移動はそれほど急激には発生しない。従って、ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に対し、ＥＰＢ駆動部３０のモータを準高速で回転するように制御信号を提供する（Ｓ１３０）。ここで、準高速とは、モータの効率が落ちる最高速度での駆動ではなく、それ以下の比較的効率運転に近い状態のスピードである。この準高速の種類は、車両１０の傾きｘに応じた準高速のスピードを準備しておくことが望ましい。つまり、傾きｘが大きくなるに連れて準高速のスピードが大きいものが選択され、所定の制動力の確保の迅速性が向上するようにすることが望ましい。ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ駆動部３０の駆動状態（駆動ワイヤの巻き上げ状態）に基づき、十分な制動力の確保が完了したか否かの判断を行い（Ｓ１３２のＮまたはＹ）、十分な制動力を確保できた場合、つまり、駆動ワイヤを十分巻き上げたと判断した場合、ＥＰＢ制御の停止指令（モータの停止指令）をＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に送出し（Ｓ１３４）、パーキングブレーキ制御を終了する。

一方、ブレーキ制御部４０が、Ｓ１１４で車両１０の重量ｙが所定重量β以上であると判断した場合（Ｓ１１４のＹ）、ブレーキ制御部４０は入力されるアキュムレータセンサ３２ｄからの情報に基づき、現在アキュムレータが使用可能であるか否かの判断を行う（Ｓ１３６）。アキュムレータが使用可能な場合（Ｓ１３６のＹ）、パーキングのための制動にＥＰＢとＥＣＢの両方を使用することが可能となる。このとき、アキュムレータ圧が十分に確保されているので、ＥＣＢは、油圧制御により、所望の制動力を迅速に発生することができる。従って、一時的にＥＣＢで制動力を確保しておけば、ＥＰＢは効率のよいゆっくりしたスピードでモータを駆動し、十分な制動力を確保することができる。つまり、ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ効率優先モードでＥＰＢを駆動する（Ｓ１３８）。同時にブレーキ制御部４０は、ＥＣＢ制御部４０ａを制御し、ＥＰＢが十分な制動力を発生するまでの制動力の不足分をＥＣＢにより補填する（Ｓ１４０）。この場合、ＥＣＢにより補填される制動力は、車両１０の重量が軽い場合にＳ１２０でＥＣＢが補填した制動力より、車両１０の重量が増大している分、迅速な制動力の確保が必要になるため、短時間で大きな補填量を必要とする。この場合のＥＣＢによる制動力の補填量は、車両１０の停車しようとする場所の傾きｘと車両１０の重量ｙとをパラメータとするテーブルから求めることができる。

ブレーキ制御部４０は、ＥＣＢ制御部４０ａとＥＰＢ制御部４０ｂとの制御状態に基づき、ＥＣＢとＥＰＢの合成制動力が目標制動力に達したか否かの判断を行い（Ｓ１４２のＹまたはＮ）、もし、ＥＣＢとＥＰＢの合成制動力が目標制動力に達した場合、車両１０の重量が軽い場合と同様に、ＥＣＢによる制動力を漸減する（Ｓ１４４）。そして、ブレーキ制御部４０は、ＥＣＢの制動力を漸減し、ＥＣＢが停止した後に、安定的な制動力が確保できているか否かの確認を行い（Ｓ１４６のＹまたはＮ）、十分な制動力を確保できている場合、ＥＰＢ制御の停止指令（モータの停止指令）をＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に送出し（Ｓ１４８）、パーキングブレーキ制御を終了する。車両１０は、ＥＰＢのラチェット機構によりＥＣＢの駆動を停止しても、またＥＰＢの駆動を停止しても所定の制動力の維持を行うことができるので、安定した車両１０の停止を行うことができる。

また、Ｓ１３６において、ブレーキ制御部４０がアキュムレータの使用ができないと判断した場合（Ｓ１３６のＮ）、ＥＣＢによる制動力は期待できないので、ＥＰＢのみの制動力で所望の制動力を得ることになる。このとき、車両１０は、傾斜地に停車しようとしている上、車両１０の重量が所定値β以上であるため、傾斜による車両１０の移動は発生し易い状態であると見なすことができる。従って、ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ制御部４０ｂに対し、ＥＰＢ駆動部３０のモータを高速（望ましくは最高速）で回転するように制御信号を提供する（Ｓ１５０）。ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ駆動部３０の駆動状態（駆動ワイヤの巻き上げ状態）に基づき、十分な制動力の確保が完了したか否かの判断を行い（Ｓ１５２のＮまたはＹ）、十分な制動力を確保できた場合、つまり、ワイヤを十分巻き上げたと判断した場合、ＥＰＢ制御の停止指令（モータの停止指令）をＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に送出し（Ｓ１５４）、パーキングブレーキ制御を終了する。

このように、車両１０の停車しようとしている時の傾き状態やその時の車両重量、ＥＣＢの使用可能状態に基づいて、ＥＰＢとＥＣＢの使い分けをバランスよく行うことにより、必要最小限のエネルギにより十分な停車維持のための制動力を得ることが可能となる。

ところで、車両１０に搭載されたＥＰＢは、停止した車両１０のパーキングブレーキとして利用するだけでなく、走行中の車両１０を減速、停止させるための制動手段としても利用することができる。そして、本実施形態においては、このような車両１０の減速、停止の場合でもＥＣＢとＥＰＢを効率よく利用し、かつ十分な制動力をバランスよく確保することが可能となる。

図５には、車両１０が走行状態から減速停止しようとする場合の制御を説明するフローチャートが示されている。

ブレーキ制御部４０は、まず、制動状態検出部３８を介して入力されるブレーキペダルストロークセンサ３２ｃから提供される情報に基づき、車両１０の制動が通常制動か否かの判断を行う（Ｓ２００）。ここで、通常制動とは、例えば減速度０．９８ｍ／ｓ^２以下の制動であり、運転者が、所定値以下のブレーキペダルの踏み込み量を所定値以下の踏み込み速度で行うものである。通常制動に対して急制動とは、減速度０．９８ｍ／ｓ^２より大きな制動であり、ブレーキペダルの大きな踏み込みを速い踏み込み速度で行うものである。

ブレーキ制御部４０が今回の始動が通常制動であると判断した場合（Ｓ２００のＹ）、ブレーキ制御部４０は入力されるアキュムレータセンサ３２ｄからの情報に基づき、現在アキュムレータが使用可能であるか、つまりアキュムレータ圧がＥＣＢの油圧制御を行い十分な制動力を迅速に発生できるか否かの判断を行う（Ｓ２０２）。アキュムレータが使用可能な場合（Ｓ２０２Ｙ）、減速制動のための制動にＥＰＢとＥＣＢの両方を使用することができると判断する。このとき、アキュムレータ圧が十分に確保されているので、ＥＣＢは、油圧制御により、所望の制動力を迅速発生することができる。従って、一時的にＥＣＢにより安定した制動力を供給するようにしておけば、ＥＰＢは効率のよいゆっくりしたスピードでモータを駆動し、十分な制動力を確保するようにしてもよくなる。つまり、ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ制御部４０ｂを介しＥＰＢ駆動部３０をＥＰＢ効率優先モードで駆動する（Ｓ２０４）。同時にブレーキ制御部４０は、ＥＣＢ制御部４０ａを制御し、ＥＰＢが十分な制動力を発生するまでの制動力の不足分をＥＣＢにより補填するために、ＥＣＢ駆動部２０を駆動する（Ｓ２０６）。このときのブレーキ制御部４０は、図４に示すように、ＥＰＢを効率優先モードで駆動したときの制動力発生プロファイルを予め認識可能であるため、ＥＰＢを効率優先モードで駆動したときの制動力の変化に対し、ＥＣＢで補うべき制動力は容易に算出することができる。なお、図４に示す制動プロファイルは、減速状態に応じて適宜変更することが望ましく、ＥＰＢの制動の制動を合わせて所定の減速度を伴う制動ができるように、ＥＣＢの制動力を補填する。つまり、所定の時間で車両１０の十分な減速停止が行える制動力（ここでは、目標制動力という）の確保を行う。

次に、ブレーキ制御部４０は、ＥＣＢ制御部４０ａとＥＰＢ制御部４０ｂとの制御状態に基づき、ＥＣＢとＥＰＢの合成制動力が目標制動力に達したか否かの判断を行い（Ｓ２０８のＹまたはＮ）、もし、ＥＣＢとＥＰＢの合成制動力が目標制動力に達した場合（ｓ２０８のＹ）、ＥＣＢによる制動力を漸減する（Ｓ２１０）。これは、目標制動力に達したあとでも、ＥＰＢの効率優先モードによる制動力が増大するので、その増大分に対応する割合でＥＣＢの制動力を漸減する。ＥＣＢは制動力の発生及び維持にモータの駆動を必要とするので、ＥＣＢの制動力を漸減させることにより、ＥＣＢの使用エネルギを低減することができる。つまり、ＥＰＢ及びＥＣＢを最も効率的に駆動することが可能となる。ブレーキ制御部４０は、ＥＣＢの制動力を漸減し、ＥＣＢが停止した後に、安定的な制動力の確保が行われ、車両１０の停止が完了したか否かの確認を、例えば、車速センサ等からの情報に基づき行い（Ｓ２１２のＹまたはＮ）、完全な停止が確認された場合、ＥＰＢ制御の停止指令（モータの停止指令）をＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に送出し（Ｓ２１４）、減速停止制御を終了する。前述したように、ＥＰＢはラチェット機構により駆動ワイヤを巻き上げた状態を維持できるので、ＥＣＢの駆動を停止しても、またＥＰＢの駆動を停止しても所定の制動力の維持を行うことができるので、安定した車両１０の停止維持を行うことができる。

一方、Ｓ２０２において、ブレーキ制御部４０がアキュムレータの使用ができないと判断した場合（Ｓ２０２のＮ）、ＥＣＢによる制動力は期待できないので、ＥＰＢのみの制動力で所望の制動力を得ることになる。なお、前述したように、ＥＣＢは、マスタシリンダからの配管が、例えば、フロント側のディスクブレーキ１８に延び、ＥＣＢが制御を行っていない時にマスタシリンダからの油圧が接続されているので、アキュムレータが使用できない場合でも、ブレーキペダル２２の操作によってマスタシリンダで発生する油圧を直接フロント側のディスクブレーキ１８に導入することができる。その結果、所定の制動力を得ることができる。ただし、ＥＣＢの電子的に制御される油圧アシストによる制動力が期待できないため、制動力の補填を行う意味で、ブレーキ制御部４０は、ＥＰＢ制御部４０ｂに対し、ＥＰＢ駆動部３０のモータを高速（望ましくは最高速）で回転するように制御信号を提供する（Ｓ２１６）。

そして、ブレーキ制御部４０は、車速センサ等からの情報に基づき、車両１０が停止したか否かの判断を行い（Ｓ２１８のＹまたはＮ）、停止が確認された場合には（Ｓ２１８のＹ）、ＥＰＢ制御の停止指令（モータの停止指令）をＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に送出し（Ｓ２２０）、減速停止制御を終了する。

また、Ｓ２００において、ブレーキ制御部４０が、車両１０の制動が通常制動でないと判断した場合、つまり、車両１０が急制動を行おうとしている場合（Ｓ２００のＮ）、ブレーキ制御部４０は、アキュムレータの状態に関わらずＥＣＢ制御部４０ａをフル駆動すると共に、ＥＰＢも最高速度で駆動する（Ｓ２２２）。この場合、制動力の確保が最優先されるため、制動力を発生可能な操作は全て行う。つまり、直結されたマスタシリンダにより発生する制動力とＥＣＢのアキュムレータ圧による制動力とＥＰＢによる制動力の全てが利用される。そして、ブレーキ制御部４０は、車速センサ等からの情報に基づき車両１０が停止したか否かの判断を行い（Ｓ２２４のＹまたはＮ）、停止が確認された場合には（Ｓ２２４のＹ）、ＥＰＢ制御の停止指令（モータの停止指令）をＥＰＢ制御部４０ｂを介してＥＰＢ駆動部３０に送出すると共に、ＥＣＢ制御停止指令（油圧制御の停止命令）をＥＣＢ制御部４０ａを介してＥＣＢ駆動部２０に送出し（Ｓ２２６）、減速停止制御を終了する。

このように、車両１０の走行状態からの制動状態、ＥＣＢの使用可能状態に基づいて、ＥＰＢとＥＣＢの使い分けをバランスよく行うことにより、必要最小限のエネルギにより十分な減速停車のための制動力を得ることが可能となる。

ところで、一般に制動とは、目標制動力と、目標制動力に達するまでの時間（制動の立ち上がり時間）によって概ねの制動パターンを決定できる。つまり、図６に示すように通常制動パターンは、時間と共に増加し所定時間後に目標制動力に到達するパターンａのようになる。一方、急制動の場合、短時間で制動力が立ち上がり一気に目標制動力に達するパターンｂのようになる。このうち、急制動の場合は制動が優先されるが、通常制動の場合、車両１０の乗り心地も考慮することが望ましい。ＥＰＢの制御を行う場合に、前述した制動パターンａに従って等速でモータを駆動すると、制動開始領域及び制動終了領域で減速度の急激な変化が生じ、制動が始まったときまたは制動が終了する時に、制動ショックが生じる。その結果、搭乗者に違和感を与えてしまうおそれがある。この時の制動ショックは、制動力の微分値、すなわち減速度の微分値を小さくすることにより抑制することができる。そこで、本実施形態において、通常制動を行う場合、目標制動力と制動力の立ち上がり時間の決定後に、その間をつなぐ減速度パターンを減速度の微分値が所定の閾値を超えることなく、また減速度の微分値の積分値が最小になるように制動パターンを選択している。図６においては、パターンｃのようになる。

このような制動パターンｃを図５のフローチャートのＥＰＢの制御に採用することにより、通常制動を行った場合、制動のかけ始めは、制動が徐々に効き始め、制動が次第に強くなり、車両１０の停止直前には再び制動が弱くなる。その結果、制動ショックが抑制される。つまり、通常制動において十分な制動力を確保しつつ、ＥＰＢとＥＣＢのバランスのとれたエネルギ効率のよい制御を実現し、かつ、制動ショックが抑制された乗り心地を配慮した制御を行うことが可能となる。

なお、上述した本実施形態において、図１、図２の構成及び図３、図５のフローチャートの処理手順は一例であり、車両に迅速な制動を要求されるか否かを検出すると共に、ＥＣＢの利用が可能か否かを検出することにより、ＥＰＢの駆動特性を変化させて、所望の制動力を確保しつつ、ＥＰＢとＥＣＢのバランスのとれたエネルギ効率のよい制御を実現するものであれば、適宜構成や処理手順を変更してもよく、本実施形態と同様な効果を得ることができる。

本実施形態に係るブレーキ制御システムを搭載する車両の概略構成を説明する説明図である。本実施形態に係るブレーキ制御システムのＥＣＵとその周辺の構成を説明する説明図である。本実施形態に係るブレーキ制御システムにおいて、パーキング時の制動力発生手順を説明するフローチャートである。本実施形態に係るブレーキ制御システムにおけるＥＣＢとＥＰＢの制動パターンを説明する説明図である。本実施形態に係るブレーキ制御システムにおいて、減速停止時の制動力発生手順を説明するフローチャートである。本実施形態に係るブレーキ制御システムにおいて、通常制動時の制動ショック抑制を行う制動パターンを説明する説明図である。

符号の説明

１０車両、１２シャフト、１４前輪、１６後輪、１８ディスクブレーキ、２０ＥＣＢ駆動部、２２ブレーキペダル、２４ＥＣＵ、２６ドラムブレーキ、２８操作スイッチ、３０ＥＰＢ駆動部、３２各種センサ、３２ａ加速度センサ、３２ｂ重量センサ、３２ｃブレーキペダルストロークセンサ、３２ｄアキュムレータセンサ、３４傾き状態検出部、３６重量検出部、３８制動状態検出部、４０ブレーキ制御部、４０ａＥＣＢ制御部、４０ｂＥＰＢ制御部。

Claims

電動パーキングブレーキと、電子制御ブレーキとを備える車両のブレーキ制御システムであって、
前記車両が、迅速な制動力確保が必要な状態であるか否かを検出する状態検出部と、
前記電子制御ブレーキの動作可否状態を認識する可否状態認識部と、
前記車両の状態及び電子制御ブレーキの動作可否状態に基づき電動パーキングブレーキの駆動特性変化させるブレーキ制御部と、
を含み、
前記状態検出部は、車両の停止時の前後方向の傾斜状態を検出する傾き状態検出部であり、
前記ブレーキ制御部は、前記傾き状態検出部の検出結果が車両が平地に停車しようとしていると見なせる場合、電動パーキングブレーキのみを高効率駆動状態で駆動し、車両が傾斜地に停車しようとしていると見なせる場合で、電子制御ブレーキが動作可能な場合、電動パーキングブレーキを高効率駆動状態で駆動しつつ、不足制動力を電子制御ブレーキで補い、車両が傾斜地に停車しようとしていると見なせる場合で、電子制御ブレーキが動作可能状態にない場合、電動パーキングブレーキを高速駆動状態で駆動することを特徴とするブレーキ制御システム。
電動パーキングブレーキと、電子制御ブレーキとを備える車両のブレーキ制御システムであって、
前記車両が、迅速な制動力確保が必要な状態であるか否かを検出する状態検出部と、
前記電子制御ブレーキの動作可否状態を認識する可否状態認識部と、
前記車両の状態及び電子制御ブレーキの動作可否状態に基づき電動パーキングブレーキの駆動特性変化させるブレーキ制御部と、
を含み、
前記状態検出部は、車両が通常制動を行っているか急制動を行っているかの制動状態を検出する制動状態検出部であり、
前記ブレーキ制御部は、前記状態検出部の検出結果が通常制動であると見なせる場合で、電子制御ブレーキが動作可能な場合、目標制動力を満たすべく電動パーキングブレーキを高効率駆動状態で駆動しつつ、不足制動力を電子制御ブレーキで補い、通常制動であると見なせる場合で、電子制御ブレーキが動作可能状態にない場合、目標制動力を満たすべく電動パーキングブレーキを高速駆動状態で駆動し、急制動であると見なせる場合は、電子制御ブレーキと共に電動パーキングブレーキを最高駆動状態で駆動することを特徴とするブレーキ制御システム。
通常制動であると見なせる場合、電動パーキングブレーキの駆動は、少なくとも制動開始領域及び制動終了領域の減速度の微分値が所定値以下になるように制御することを特徴とする請求項２記載のブレーキ制御システム。