JP4722779B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ホイルシリンダ内の液圧を制御することで制動力を得るブレーキ制御装置に関し、特にブレーキバイワイヤ制御を行うブレーキ制御装置に関する。
従来、特許文献1に記載のブレーキ制御装置にあっては、ブレーキペダルとホイルシリンダとを遮断し、ストロークセンサおよびマスタシリンダ圧センサの検出値に基づき目標ホイルシリンダ圧を演算する。この目標ホイルシリンダ圧に基づきポンプと接続するモータおよび電磁弁を駆動することにより、所望のホイルシリンダ圧を得ている。
特許第3409721号
ここで、ポンプによりホイルシリンダ増圧を行ういわゆるブレーキバイワイヤシステムにあっては、増圧から減圧に切り替わる際、および増圧から保持に切り替わる際にポンプ吐出側に残圧が残ってしまい、吐出側から吸入側へ作動油が逆流する。このため、ポンプが逆回転して吐出側が負圧となってしまい、再度増圧を行う際は負圧分を余分に増圧しなければならないため吐出応答が遅れてしまう。
一方、従来例のように、増圧から減圧への切り替え時にあっても常にポンプモータに正回転方向の通電を行えば逆流は発生しないが、吐出側が正圧であって逆流が起こり得ないときにまでも通電を行うこととなり、電力を無駄に消費してしまう、という問題があった。
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、減圧時における不必要なポンプ電流を低減しつつ、吐出応答を改善することにある。
上記目的を達成するため、本発明では、マスタシリンダと車両の各輪に設けられたホイルシリンダとの間に設けられ、増圧、保持、減圧を行うことで前記ホイルシリンダの液圧を制御する油圧アクチュエータと、運転者のブレーキ操作量に基づき、前記油圧アクチュエータを制御する制御手段と、前記油圧アクチュエータ内に設けられ正回転することで前記ホイルシリンダ圧を増圧するための回転ポンプと、前記回転ポンプを駆動するモータと、前記回転ポンプの吐出側と前記ホイルシリンダとの間に設けられたチェック弁と、を備えたブレーキ制御装置において、前記制御手段によって前記ホイルシリンダの液圧を増圧から保持または減圧した際の前記回転ポンプの吐出側と前記チェック弁との間の圧力とギヤポンプの吸入側の圧力との差圧によって逆回転となった場合に前記モータに正回転方向の駆動指令を出力する逆流防止手段を設けたこととした。

よって、ポンプの回転方向を検出し、逆回転となった場合にのみポンプを正回転させることより、減圧時における不必要なポンプ電流を低減しつつ、吐出応答を改善したブレーキ制御装置を提供することができる。
以下、本発明の車両のブレーキ制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。
[システム構成]
実施例1につき図1ないし図10に基づき説明する。図1は実施例1におけるブレーキ制御装置のシステム構成図である。実施例1におけるブレーキ制御装置は4輪ブレーキバイワイヤシステムであり、運転者によるブレーキペダルBPの操作とは独立して液圧を制御する2つの第1、第2液圧ユニットHU1,HU2を備えている。
この第1、第2液圧ユニットHU1,HU2はメインECU300からの指令に基づき第1、第2サブECU100,200により駆動される。ブレーキペダルBPはマスタシリンダM/Cと接続するストロークシミュレータS/Simにより反力を付与される。
第1、第2液圧ユニットHU1,HU2はそれぞれ油路A1,A2によりマスタシリンダM/Cと接続し、油路B1,B2によりリザーバRSVと接続する。油路A1,A2には第1、第2M/C圧センサMC/Sen1,MC/Sen2が設けられている。
また、第1、第2液圧ユニットHU1,HU2は、それぞれポンプP1,P2、モータM1,M2、および電磁弁を備え(図2参照)、それぞれ独立して液圧を発生させる油圧アクチュエータである。第1液圧ユニットHU1はFL,RR輪の液圧制御を行い、第2液圧ユニットHU2はFR,RL輪の液圧制御を行う。
すなわち、2つの液圧源であるポンプP1,P2によって、ホイルシリンダW/C(FL〜RR)を直接増圧する。アキュムレータを用いずに直接ポンプP1,P2によってホイルシリンダW/Cを増圧するため、故障時にアキュムレータ内のガスが油路内にリークすることがない。また、ポンプP1はFL,RR輪、ポンプP2はFR,RL輪を増圧することにより、いわゆるX配管を構成する。
第1、第2液圧ユニットHU1,HU2はそれぞれ別体に設けられている。別体とすることで、一方の液圧ユニットにリークが発生した場合であっても、他方のユニットにより制動力を確保するものである。なお、第1、第2液圧ユニットHU1,HU2を一体に設け、電気回路構成を1箇所に集約してハーネス等を短縮し、レイアウトを簡素化することとしてもよく、特に限定しない。
ここで、装置のコンパクト性を追求するためには液圧源の数は少ないほうが望ましいが、従来例のように液圧源が1つの場合、液圧源フェールの際にバックアップが存在しないこととなる。一方、液圧源を各輪に設けて4つとした場合、フェールに対しては有利であるが、装置が大型化して制御も困難となってしまう。とりわけ、ブレーキバイワイヤ制御には冗長系を組むことが必須であるが、液圧源の増大に伴ってシステムが発散するおそれがある。
また、現在では車両のブレーキ油路はX配管が一般的であるが、X配管は対角輪(FL−RRまたはFR−RL)同士を油路によって接続し、それぞれの系を独立の液圧源(タンデム型マスタシリンダ等)によって増圧する。これにより、一方の対角輪側が失陥した場合であっても他方の対角輪が制動力を発生させることで、失陥時における制動力が左右いずれかに偏ることを回避するものであり、液圧源の数は2つであることが前提となっている。
このため、従来例のように液圧源の数が1つの場合、そもそもX配管の構成をとることはできない。液圧源が3つまたは4つの場合であっても、同一液圧源により対角輪同士を接続することはできないため、X配管を観念する余地はない。
したがって本願実施例では、現在普及しているX配管構造を変更することなく耐フェール性を向上させるため、それぞれ液圧源としてポンプP1,P2を有する液圧ユニットHU1,HU2を設けて液圧源2重系をとることとする。
また、車両制動時には前輪荷重が大きいため後輪制動力はさほど期待できず、加えて後輪制動力が大きいとスピンするおそれがある。そのため、前後輪の制動力配分は一般的に前輪のほうが大きく、例えば前輪2に対し後輪1である。
ここで、耐フェール性を高めるため液圧源を多重系として複数の液圧ユニットを搭載する場合であっても、コスト面からなるべく同一スペックの液圧ユニットを複数搭載することが望ましい。しかし、前後輪の制動力配分を考慮した場合、4輪全てに液圧源を設ける場合は前輪と後輪でスペックの異なる液圧ユニットを2つずつ用意しなければならず、高コストとなる。液圧源を3つとする場合であっても、前後輪の制動力配分が異なる以上同様の問題が発生する。
したがって本願実施例では、2つの液圧ユニットHU1,HU2をX配管構造とし、液圧ユニットHU1,HU2の油圧回路において前輪FL,FRの液圧と後輪RL,RRの液圧が2:1になるようバルブ開度等を予め設定することとする。このように同一スペックの液圧ユニットHU1,HU2を2つ搭載することにより、低コストな液圧源2重系を達成しつつ前後輪制動力配分を2:1とするものである。
[メインECU]
メインECU300は各第1、第2液圧ユニットHU1,HU2が発生する目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrを演算する上位CPUである。このメインECU300は第1、第2電源BATT1,BATT2に接続してBATT1,BATT2のいずれかが正常であれば作動するよう設けられ、イグニッション信号IGNにより、またはCAN3により接続する他のコントロールユニットCU1〜CU6からの起動要求により起動する。
メインECU300には第1、第2ストロークセンサS/Sen1、S/Sen2からストローク信号S1,S2、第1、第2M/C圧センサMC/Sen1,MC/Sen2からM/C圧Pm1、Pm2が入力される。
また、メインECU300には車輪速VSPおよびヨーレイトY、前後加速度Gも入力される。さらに、リザーバRSVに設けられた液量センサL/Senの検出値が入力され、ポンプ駆動によるブレーキバイワイヤ制御を実行可能であるかが判断される。また、ストップランプスイッチSTP.SWからの信号により、ストローク信号S1,S2、およびM/C圧Pm1、Pm2によらずブレーキペダルBPの操作を検出する。
このメインECU300内には演算を行う2つの第1、第2CPU310,320が設けられている。第1、第2CPU310,320は、それぞれ第1、第2サブECU100,200とCAN通信線CAN1,CAN2によって接続され、第1、第2サブECU100,200を介して第1、第2CPU310,320にポンプ吐出圧Pp1,Pp2および実ホイルシリンダ圧Pfl〜Prrが入力される。このCAN通信線CAN1,CAN2は相互に接続されるとともに、バックアップ用に2重系が組まれている。
入力されたストローク信号S1,S2、M/C圧Pm1、Pm2、実ホイルシリンダ圧Pfl〜Prrに基づき、第1、第2CPU310,320は目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrを演算し、CAN通信線CAN1,CAN2を介して各サブECU100,200へ出力する。
なお、第1CPU310において第1、第2液圧ユニットHU1,HU2の目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrをまとめて演算し、第2CPU320は第1CPU310のバックアップ用としてもよく特に限定しない。
また、メインECU300はこのCAN通信線CAN1,CAN2を介して各サブECU100,200の起動を行う。第1、第2サブECU100,200をそれぞれ独立して起動する信号を発するが、1つの信号で各サブECU100,200を同時に起動することとしてもよく特に限定しない。またイグニッションスイッチIGNにより起動することとしてもよい。
ABS(車輪のロック回避のため制動力を増減する制御),VDC(車両挙動が乱れた際に横滑りを防ぐため制動力を増減する制御)およびTCS(駆動輪の空転を抑制する制御)等の車両挙動制御時には、車輪速VSPおよびヨーレイトY、前後加速度Gも合わせて取り込んで目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrの制御を行う。VDC制御中にはブザーBUZZにより運転者に警告を発する。また、VDCスイッチVDC.SWにより制御のON/OFFを運転者の意思により切替可能となっている。
また、メインECU300はCAN通信線CAN3により他のコントロールユニットCU1〜CU6と接続し、協調制御を行う。回生ブレーキコントロールユニットCU1は制動力を回生して電力に変換し、レーダーコントロールユニットCU2は車間距離制御を行う。また、EPSコントロールユニットCU3は電動パワーステアリング装置のコントロールユニットである。
ECMコントロールユニットCU4はエンジンのコントロールユニット、ATコントロールユニットCU5は自動変速機のコントロールユニットである。さらに、メータコントロールユニットCU6は各メータを制御する。メインECU300に入力された車輪速VSPは、CAN通信線CAN3を介してECMコントロールユニットCU4、ATコントロールユニットCU5、メータコントロールユニットCU6へ出力される。
各ECU100,200,300の電源は第1、第2電源BATT1,BATT2である。第1電源BATT1はメインECU300および第1サブECU100に接続し、第2電源BATT2はメインECU300および第2サブECU200に接続する。
[サブECU]
第1、第2サブECU100,200はそれぞれ第1、第2液圧ユニットHU1,HU2と一体に設けられる。なお、車両レイアウトに合わせ別体としてもよい。
この第1、第2サブECU100,200には、メインECU300から出力された目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rr、および第1、第2液圧ユニットHU1,HU2からそれぞれポンプP1,P2の吐出圧Pp1,Pp2、各実ホイルシリンダ圧Pfl,PrrおよびPfr,Prlが入力される。
入力されたポンプ吐出圧Pp1,Pp2および実ホイルシリンダ圧Ffl〜Prrに基づき、目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrを実現するよう各第1、第2液圧ユニットHU1,HU2内のポンプP1,P2、モータM1,M2、および電磁弁を駆動して液圧制御を行う。なお、第1、第2サブECU100,200は各第1、第2液圧ユニットHU1,HU2と別体であってもよい。
この第1、第2サブECU100,200は、一旦目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrが入力されると、新たな目標値が入力されるまでは前回入力値に収束するよう制御するサーボ制御系を構成している。
また、第1、第2サブECU100,200により電源BATT1,BATT2からの電力が第1、第2液圧ユニットHU1,HU2のバルブ駆動電流I1,I2およびモータ駆動電圧V1,V2に変換され、リレーRY11,12およびRY21,22を介して第1、第2液圧ユニットHU1,HU2へ出力される。
[液圧ユニットの目標値演算と駆動制御の分離]
本願のメインECU300は液圧ユニットHU1,HU2の目標値演算のみであり駆動制御は行わないが、仮にメインECU300が目標値演算と駆動制御の両方を行うものとした場合、CAN通信等により他のコントロールユニットとの協調制御に基づき液圧ユニットHU1,HU2に駆動指令を出力することとなる。
したがって、CAN通信線CAN3および他のコントロールユニットCU1〜CU6の演算が終了してから初めて目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrが出力されることとなるため、CAN通信線CAN3の通信速度および他のコントロールユニットCU1〜CU6の演算速度が遅い場合、ブレーキ制御も遅れてしまう。
また、車内の他の制御コントローラとの接続を行う通信線の速度を上げると高コストとなり、またノイズによる耐フェール性の低下を招くおそれがある。
そのため本願実施例では、ブレーキ制御におけるメインECU300の役割は液圧ユニットHU1,HU2の目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrの演算に留め、油圧アクチュエータである液圧ユニットHU1,HU2の駆動制御はサーボ制御系を有する第1、第2サブECU100,200により行うこととする。
これにより、液圧ユニットHU1,HU2の駆動制御は第1、第2サブECU100,200に特化させ、他のコントロールユニットCU1〜CU6との協調制御はメインECU300に行わせることで、通信速度および他のコントロールユニットCU1〜CU6の演算速度に影響されずに行うことが可能となる。
したがって、ブレーキ制御系を他の制御系に対し独立させて制御することで、ハイブリッド車や燃料電池車で必須となっている回生協調ブレーキシステム、車両統合制御やITS等様々なユニットを付加した場合であっても、これらのユニットとの融合を円滑に行いつつ、ブレーキ制御の応答性を確保するものである。
とりわけ、本願のようなブレーキバイワイヤシステムにあっては、使用頻度の高い通常ブレーキ時においてブレーキペダル操作量に合わせた緻密な制御が要求される。そのため、本願のように液圧ユニットの目標値演算制御と駆動制御との分離はより有効となる。
[マスタシリンダおよびストロークシミュレータ]
ストロークシミュレータS/SimはマスタシリンダM/Cに内蔵され、ブレーキペダルBPの反力を発生させる。また、マスタシリンダM/CにはマスタシリンダM/CとストロークシミュレータS/Simとの連通/遮断を切り替える切替弁Can/Vが設けられている。
この切替弁Can/VはメインECU300により開弁/閉弁され、ブレーキバイワイヤ制御終了時やサブECU100,200の失陥時に速やかにマニュアルブレーキに移行可能となっている。また、マスタシリンダM/Cには第1、第2ストロークセンサS/Sen1,S/Sen2が設けられている。ブレーキペダルBPのストローク信号S1,S2がメインECU300に出力される。
[液圧ユニット]
図2、図3は液圧ユニットHU1,HU2の油圧回路図である。第1液圧ユニットHU1にはシャットオフバルブS.OFF/V、FL,RR輪インバルブIN/V(FL,RR)、FL,RR輪アウトバルブOUT/V(FL,RR)の各電磁弁、およびポンプP1、モータM1が設けられている。前輪FL,FRの液圧と後輪RL,RRの液圧が2:1になるよう、各バルブの開度等が予め設定されている。
ポンプP1の吐出側油路F1は油路C1(FL,RR)を介してそれぞれFL,RR輪ホイルシリンダW/C(FL,RR)と接続し、吸入側油路H1は油路B1を介してリザーバRSVと接続する。油路C1(FL,RR)はそれぞれ油路E1(FL,RR)を介して油路B1と接続する。
また、油路C1(FL)と油路E1(FL)の接続点I1は油路A1を介してマスタシリンダM/Cと接続する。さらに、油路C1(FL,RR)の接続点J1は油路G1を介して油路B1と接続する。
シャットオフバルブS.OFF/Vは常開電磁弁であり、油路A1上に設けられてマスタシリンダM/Cと接続点I1との連通/遮断を行う。
FL,RR輪インバルブIN/V(FL,RR)はそれぞれ油路C1(FL,RR)上に設けられた常開比例弁であり、ポンプP1の吐出圧を比例制御してFL,RR輪ホイルシリンダW/C(FL,RR)に供給する。また、油路C1(FL,RR)上にポンプP1側への逆流防止用のチェック弁C/V(FL,RR)が設けられている。
FL,RR輪アウトバルブOUT/V(FL,RR)はそれぞれ油路E1(FL,FR)上に設けられている。FL輪アウトバルブOUT/V(FL)は常閉比例弁であるが、RR輪アウトバルブOUT/V(RR)は常開比例弁となっている。また、油路G1上にはリリーフバルブRef/Vが設けられている。
第1液圧ユニットHU1とマスタシリンダM/Cとの間の油路A1には第1M/C圧センサMC/Sen1が設けられ、第1M/C圧Pm1をメインECU300へ出力する。また液圧ユニットHU1内であって油路C1(FL,FR)上にはFL,RR輪ホイルシリンダ圧センサWC/Sen(FL,RR)が設けられ、ポンプP1の吐出側油路F1にはポンプ吐出圧センサP1/Senが設けられてそれぞれの検出値Pfl,PrrおよびPp1を第1サブECU100へ出力する。
[通常ブレーキ]
(増圧時)
通常ブレーキ増圧時にはシャットオフバルブS.OFF/Vを閉弁、インバルブIN/V(FL,RR)を開弁、アウトバルブOUT/V(FL,RR)を閉弁し、モータMを駆動する。モータM1によりポンプP1が駆動されて吐出圧が油路F1を介して油路C1(FL,FR)に供給され、インバルブIN/V(FL,RR)により液圧制御を行ってFL,RR輪ホイルシリンダW/C(FL,RR)に導入し、増圧を行う。
(減圧時)
通常ブレーキ減圧時にはインバルブIN/V(FL,RR)を閉弁、アウトバルブOUT/V(FL,RR)を開弁してホイルシリンダ圧をリザーバRSVに排出し、減圧を行う。
(保持時)
通常ブレーキ保持時にはインバルブIN/V(FL,RR)およびアウトバルブOUT/V(FL,RR)を全て閉弁し、ホイルシリンダ圧を保持する。
[マニュアルブレーキ]
システム失陥時等、マニュアルブレーキ時にはシャットオフバルブS.OFF/Vが開弁、インバルブIN/V(FL,RR)が閉弁される。したがってマスタシリンダ圧PmはRR輪ホイルシリンダW/C(RR)には供給されない。
一方、FL輪アウトバルブOUT/V(FL)は常閉であるため、マニュアル時には閉弁されてFL輪ホイルシリンダW/C(FL)にマスタシリンダ圧Pmが作用する状態となる。よって、運転者のペダル踏力によって増圧したマスタシリンダ圧PmをFL輪ホイルシリンダW/C(FL)に作用させ、マニュアルブレーキを確保する。
なお、マニュアルブレーキをRR輪にも作用させてもよいが、FL輪に加えRR輪のホイルシリンダ圧をペダル踏力により増圧する場合、運転者に与える踏力負荷が大きくなりすぎて現実的でない。したがって本願実施例では、第1液圧ユニットHU1においては制動力の大きいFL輪にのみマニュアルブレーキを作用させることとする。
このためRR輪アウトバルブは常開とされ、システム失陥時に速やかにRR輪ホイルシリンダW/C(RR)の残圧を排出させてRR輪のロックを回避することとする。
第2液圧ユニットHU2についても、回路構成および制御は同一である。第1液圧ユニットHU1と同様、FR輪アウトバルブOUT/V(FR)は常閉、RL輪アウトバルブOUT/V(RL)は常開とされてマニュアルブレーキはFR輪にのみ作用する。
[ブレーキバイワイヤ制御処理]
図4は、メインECU300および第1、第2サブECU100,200において実行されるブレーキバイワイヤ制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、各ステップにつき説明する。
ステップS11では第1、第2ストローク信号S1,S2を読み込み、ステップS12へ移行する。
ステップS12では第1、第2M/C圧Pm1,Pm2を読み込み、ステップS13へ移行する。
ステップS13ではメインECU300の第1、第2CPU310,320において第1、第2液圧ユニットHU1,HU2の目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrを演算し、ステップS14へ移行する。
ステップS14ではメインECU300から第1、第2サブECU100,200へ目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrを送信し、ステップS15へ移行する。
ステップS15では第1、第2サブECU100,200が目標ホイルシリンダ圧P*fl〜P*rrを受信し、ステップS16へ移行する。
ステップS16では第1、第2サブECU100,200が第1、第2液圧ユニットHU1,HU2を駆動して実ホイルシリンダ圧Pfl〜Prrを制御し、ステップS17へ移行する。
ステップS17では第1、第2サブECU100,200が実ホイルシリンダ圧Pfl〜PrrをメインECU300へ送信し、ステップS18へ移行する。
ステップS18ではメインECU300が各実ホイルシリンダ圧Pfl〜Prrを受信し、ステップS11へ戻る。
[ストロークシミュレータ切替弁開閉制御]
図5は、メインECU300において実行されるストロークシミュレータS/Simの切替弁Can/Vの開閉制御処理の流れを示すフローチャートである。
ステップS21では第1、第2ストローク信号S1,S2を読み込み、ステップS22へ移行する。
ステップS22では第1、第2M/C圧センサ値Pm1,Pm2を読み込み、ステップS23へ移行する。
ステップS23では読み込んだストローク信号S1,S2およびPm1,Pm2に基づき運転者によるブレーキ要求が有るかどうかを判断し、YESであればステップS24へ移行し、NOであればステップS29へ移行する。
ステップS24では切替弁Can/Vを閉弁し、ステップS25へ移行する。
ステップS25では図4のブレーキバイワイヤ制御を実行し、ステップS26へ移行する。
ステップS26では第1、第2ストローク信号S1,S2を読み込み、ステップS27へ移行する。
ステップS27では第1、第2M/C圧センサ値Pm1,Pm2を読み込み、ステップS28へ移行する。
ステップS28では読み込んだストローク信号S1,S2およびPm1,Pm2に基づき運転者によるブレーキ要求が有るかどうかを判断し、YESであればステップS25へ移行し、NOであればステップS29へ移行する。
ステップS29では切替弁Can/Vを開弁し、ステップS21へ戻る。
[ポンプ逆流防止制御]
本願ブレーキ制御装置は増圧時のみポンプP1,P2によってホイルシリンダW/C(FL〜RR)を増圧し、増圧から減圧に切り替わる際はポンプP1,P2を停止し、ホイルシリンダW/C(FL〜RR)内の作動油をアウトバルブOUT/V(FL〜RR)を介して排出する構成をとっている(図2、図3参照)。
ここで、増圧から減圧に切り替わる際、および増圧から保持に切り替わる際、ポンプP1,P2が駆動を停止しても回転イナーシャの存在によりポンプP1,P2の回転数Npはすぐにゼロにはならず、しばらく回転を継続する。
また、吸入側油路H1,H2から吐出側油路F1,F2への流れにより作動油自身にもイナーシャが発生し、吐出側油路F1,F2への作動油の供給もしばらく続行される。そのため、ポンプP1,P2の回転数Npがゼロとなるまで油路F1,F2の増圧が継続する。
ポンプP1,P2の回転がゼロとなった際、吐出側油路F1,F2が完全に減圧されて吐出側油路F1,F2と吸入側油路H1,H2が等圧となればポンプP1,P2の逆回転は発生しないが、減圧回路である油路B,Eの流路抵抗により必然的に減圧遅れが発生する。
そのためポンプP1,P2の回転停止時に吐出側油路F1,F2に残圧が残ってしまい、吐出側油路F1,F2と吸入側油路H1,H2の差圧によってポンプP1,P2が逆回転し、吐出側油路F1,F2から吸入側油路H1,H2へ作動油が逆流する。
吐出側油路F1,F2と吸入側油路H1,H2が等圧になった時点で逆流が止まれば問題はないが、作動油自体に逆流方向へのイナーシャが発生し、またポンプP1,P2にも逆回転方向の回転イナーシャが発生するため、油路F1,F2と油路H1,H2が等圧となっても逆流はすぐには停止しない。
このため、油路F1,F2と油路H1,H2が等圧となっても逆流は停止せず、吸入側油路H1,H2が吐出側油路F1,F2よりも高圧となる。リザーバRSVと接続する吸入側油路H1,H2は大気圧となるため、吐出側油路F1,F2が負圧となってしまう。
したがって、再度増圧を行う際は吐出側油路F1,F2の負圧を正圧としてから更に目標液圧にまで増圧する必要があり、負圧分を余分に増圧しなければならないため吐出応答が遅れてしまう。
一方、従来例のように、増圧から減圧への切り替え時にあっても常にポンプモータに正回転方向の通電を行えば逆流は発生しないが、吐出側油路F1,F2が正圧であって逆流が起こり得ないときにまでも通電を行うこととなり、電力を無駄に消費してしまう。
これに対し本願実施例では、ポンプP1,P2の回転方向を検出し、逆回転となった場合にのみモータM1,M2に正回転方向の駆動指令を出力し、ポンプP1,P2を正回転させる。これにより、減圧時における不必要なポンプ電流を低減しつつ、吐出応答を改善する。
[実施例1:モータ制御ブロック図]
図6は、第1、第2サブECU100,200内におけるモータ制御ブロック図である。第1、第2サブECU100,200は同一構成であるため、第1サブECU100についてのみ説明する。
第1サブECU100は液圧制御ユニット110、モータ制御ユニット120を有する。モータ制御ユニット120には、回転方向判別部121、回転数算出部122、回転数制御部123、回転数/電圧変換部124、および電圧/Duty変換部125が設けられている。
液圧制御ユニット110は、メインECU300から入力された目標ホイルシリンダ圧P*(fl〜rr)に基づき第1モータM1の回転数指令値Nsm1を演算し、モータ制御ユニット120の回転数制御部123へ出力する。
モータ制御ユニット120内の回転方向判別部121は、位置検出部PS1からの磁極位置情報に基づきモータM1の回転方向を判別し、判別結果を回転数算出部122へ出力する。
なお、位置検出部PS1,PS2は第1、第2モータM1,M2にそれぞれ設けられたポジションセンサであり、第1、第2モータM1,M2の磁極位置情報を検出する。磁極位置の検出パターンにより回転方向は判別可能となっている。
回転数算出部122は磁極位置情報および回転方向に基づき第1モータM1の実回転数Nm1を算出し、回転数制御部123へ出力する。
回転数制御部123は、回転数指令値Nsm1、および実回転数Nm1に基づき第1モータM1の出力電圧相当値N*m1を演算し、回転数/電圧変換部124へ出力する。
回転数/電圧変換部124は、入力された第1モータ出力電圧相当値N*m1を目標電圧指令値V*s1に変換し、電圧/Duty変換部125へ出力する。
電圧/Duty変換部125は、入力電圧V1を第1モータ目標電圧指令値V*s1に基づきデューティ変換し、第1モータM1へ出力する。
[回転数制御によるポンプ逆流防止制御処理]
(メインフロー)
図7は、回転数制御によるポンプ逆流防止制御処理のメインフローである。
ステップS100では位置検出部PS1,PS2の磁極位置信号を読み込み、ステップS200へ移行する。
ステップS200では第1、第2モータM1,M2の実回転数Nm1,Nm2を算出し、ステップS300へ移行する。
ステップS300では第1、第2モータM1,M2の回転数制御を行い、出力電圧相当値N*m1,N*m2を演算し、ステップS400へ移行する。
ステップS400では出力電圧相当値N*m1,N*m2に対応した第1、第2モータM1,M2のPWMデューティ値を算出し、ステップS500へ移行する。
ステップS500では算出されたPWMデューティを出力し、制御を終了する。
(回転数算出フロー)
図8は回転数算出フロー(図7:ステップ200)である。モータ制御ユニット120,220の回転数算出部122,222で実行される。
ステップS201ではモータ実回転数Nm1,Nm2を演算し、ステップS202へ移行する。この時点では実回転数Nm1,Nm2の符号は不明であり、回転方向の正/逆も不明である。
ステップS202では正回転か逆回転かを判断し、正回転であればステップS203へ移行し、逆回転であればステップS204へ移行する。
ステップS203では逆回転フラグ=0とし、ステップS205へ移行する。
ステップS204では逆回転フラグ=1とし、ステップS205へ移行する。
ステップS205では逆回転フラグがか1かを判断し、0であれば制御を終了し、1であればステップS206へ移行する。
ステップS206では実回転数Nm1,Nm2の符号を反転させて出力し、制御を終了する。
(回転数制御フロー)
図9は回転数算出フロー(図7:ステップ300)である。モータ制御ユニット120,220の回転数制御部123,223で実行される。
ステップS301では第1、第2モータM1,M2の指令値Nms1,Nms2と実回転数Nm1,Nm2の偏差ΔNを演算し、ステップS302へ移行する。
ステップS302では偏差ΔNの積分値SNを演算し、ステップS303へ移行する。
ステップS303では回転数指令値Nsm1,Nsm2=0かどうかが判断され、YESであればステップS304へ移行し、NOであればステップS306へ移行する。
ステップS304では実回転数Nm1,Nm2が正であるかどうかが判断され、YESであればステップS307へ移行し、NOであればステップS306へ移行する。
ステップS306では偏差積分値SN=積分演算値Iとし、ステップS307へ移行する。
ステップS307では偏差ΔNの微分値DNを演算し、ステップS308へ移行する。
ステップS308では回転数指令値Nsm1,Nsm2が正であるかかどうかが判断され、YESであればステップS310へ移行し、NOであればステップS309へ移行する。
ステップS309では偏差微分値DN=0とし、ステップS311へ移行する。
ステップS310では偏差微分値DN=微分演算値Dとし、ステップS311へ移行する。
ステップS311では実回転数Nm1,Nm2が正であるかどうかが判断され、YESであればステップS312へ移行し、NOであればステップS313へ移行する。
ステップS312では正、逆回転時それぞれのPIDゲインKn,Krのうち正回転側のゲインKnを選択し、ステップS314へ移行する。
ステップS313では逆回転側のゲインKrを選択し、ステップS314へ移行する。
ステップS314では出力電圧相当値N*m1,N*m2を算出し、ステップS315へ移行する。
ステップS315では出力電圧相当値N*m1,N*m2=0であるかどうかが判断され、YESであればステップS316へ移行し、NOであればステップS318へ移行する。
ステップS316では実回転数Nm1,Nm2≧0であるかどうかが判断され、YESであればステップS317へ移行し、NOであればステップS318へ移行する。
ステップS317では出力電圧相当値N*m1,N*m2=0として出力し、制御を終了する。
ステップS318では出力電圧相当値N*m1,N*m2の演算値をそのまま出力し、制御を終了する。
[逆流防止制御の経時変化]
図10は逆流防止制御を実行しない場合と実行した場合のタイムチャートの対比である。(a)は逆流防止制御なし、(b)は逆流防止制御ありの場合を示す。
(時刻t1)
時刻t1において増圧指令が出力され、モータM1,M2のデューティが100%となる。
(時刻t2)
時刻t2において実ホイルシリンダ圧P(fl〜rr)が増圧を開始する。
(時刻t3)
時刻t3において増圧から減圧に切り替わり、デューティが0%になって実モータ回転数Nm1,Nm2も低下を開始する。一方、ポンプP1,P2の回転イナーシャおよび作動油の自体のイナーシャにより、ポンプ吐出側に設けられた実ホイルシリンダ圧P(fl〜rr)はさらに増圧して吹け上がる。
(時刻t4)
時刻t4においてポンプ吐出圧Pが最大となる。
(時刻t5)
時刻t5においてポンプ吐出圧Pが減少を開始する。同時に作動油の逆流が発生し、ポンプP1,P2が逆回転する。
これにより、(b)ではモータM1,M2の実回転数Nm1,Nm2が負の値となってポンプ逆流防止制御が実行され、モータM1,M2を正回転方向に駆動する指令が出力され、デューティが0%から上昇して正の値をとる。
(時刻t6)
時刻t6では、(a)においてもモータM1,M2の実回転数Nm1,Nm2が負の値となる。(a)では逆流防止制御は実行されないため、モータM1,M2のデューティは0%のままである。
(時刻t7)
時刻t7では、逆流防止制御を実行する(b)において回転数指令値Nsm1,Nsm2が正となる。(a)では回転数は0のままである。
(時刻t8)
時刻t8では、(b)においてモータM1,M2の実回転数Nm1,Nm2が正となる。これにより(b)ではホイルシリンダW/Cの増圧が開始される。逆流防止制御を行った(b)ではポンプ吐出圧Pが常に正の値であるため、モータM1,M2の駆動開始により速やかに増圧モードに移行する。
(時刻t9)
時刻t9では、逆流防止制御を行わない(a)においてポンプ吐出圧Pが負の値となる。
(時刻t10)
時刻t10では、(a)においてモータM1,M2の実回転数Nm1,Nm2が正となる。しかし、ポンプ吐出側のポンプ吐出圧Pは依然負の値のままである。
(時刻t11)
時刻11において、(a)のポンプ吐出圧Pが正となり、ホイルシリンダW/Cの増圧が開始される。逆流防止制御を行わない(a)ではモータM1,M2の駆動開始時に実ホイルシリンダ圧P(fl〜rr)が負の値となるため、負圧を正圧にした後でないと増圧モードに移行できず、逆流防止制御を行う場合と比べて応答遅れが生じる。
[本願実施例の効果]
(1)本願実施例では、マスタシリンダM/Cと、車両各輪FL〜RRに設けられたホイルシリンダW/C(FL〜RR)と、マスタシリンダM/Cとは別途設けられ、ホイルシリンダW/C(FL〜RR)の液圧を制御する第1、第2液圧ユニットHU1,HU2と、運転者のブレーキ操作量に基づき、第1、第2液圧ユニットHU1,HU2を制御する第1、第2サブECU100,200と、第1、第2液圧ユニットHU1,HU2内に設けられたポンプP1,P2とを備えたブレーキ制御装置において、ポンプP1,P2の吐出側油路F1,F2から吸入側油路H1,H2への作動油の逆流を防止するポンプ逆流防止制御を実行することとした。
これにより、減圧時における不必要なポンプ電流を低減しつつ、吐出応答を改善することができる。
(2)サブECU100,200は、ポンプP1,P2の回転方向を検出し、逆回転となった場合にのみモータM1,M2に正回転方向の駆動指令を出力し、ポンプP1,P2を正回転させることとした。
ポンプP1,P2の正回転時には逆流が起こり得ないため、ポンプP1,P2の正回転時はモータM1,M2を停止させ、ポンプP1,P2の逆回転時のみモータM1,M2を駆動することで、消費電力を低減することができる。また、吐出側が負圧となることを回避してキャビテーションを防止し、液圧ユニットHU1,HU2の耐久性を向上させることができる。
(3)サブECU100,200は、ポンプP1,P2の逆回転を検出した場合、モータM1,M2に対する制御ゲインを正回転側ゲインKnから逆回転側ゲインKrに切り替えることとした。これにより、ゲイン変更のみで容易にポンプ逆流防止を行うことができる。
(イ)モータM1,M2に設けられたポジションセンサである位置検出部PS1,PS2により、正/逆回転を検出することとした。モータM1,M2の回転を直接検出することで、逆回転判定を容易に行うことができる。
(ロ)モータM1,M2はブラシレスモータであって、位置検出部PS1,PS2はブラシレスモータM1,M2のロータ位置を検出することとした。
これにより、ブラシレスモータに必須のポジションセンサを用いてモータM1,M2の正/逆回転を検出することで、新たにセンサを追加することなくモータM1,M2の回転方向を検出することができる。
また、油圧アクチュエータとしてそれぞれ第1、第2の液圧源P1,P2を備えた第1、第2液圧ユニットHU1,HU2から構成され、第1液圧ユニットHU1は、第1の液圧源P1によってFL輪およびRR輪の液圧を制御し、第2液圧ユニットHU2は、第2の液圧源P2によってFR輪およびRL輪の増減圧を行うこととした。
これにより、従来のX配管構造を有する車両に本願ブレーキ制御装置をそのまま適用することにより、ブレーキバイワイヤシステム車両を容易に提供することができる。
第1、第2の液圧源P1,P2はそれぞれ第1、第2ポンプP1,P2であって、ホイルシリンダW/C(FL〜RR)は、この第1、第2ポンプP1,P2によって直接増圧されることとした。
これにより、アキュムレータを用いることなくホイルシリンダW/C(FL〜RR)の増圧を可能とし、アキュムレータのガスが油路内に混入するといった故障を回避することができる。また、アキュムレータを搭載しないため、省スペース化を図ることができる。
第1、第2液圧ユニットHU1,HU2は、それぞれ別体のユニットとした。これにより、一方の液圧ユニットにリークが発生した場合であっても、他方のユニットにより制動力を確保することができる。
第1、第2液圧ユニットHU1,HU2は、一体のユニットとした。これにより、電気回路構成を1箇所に集約してハーネス等を短縮し、レイアウトを簡素化することができる。
第1、第2液圧ユニットHU1,HU2には、それぞれ第1、第2電源B1,B2が供給されることとした。電源B1,B2のいずれかが失陥した場合であっても液圧ユニットHU1,HU2のいずれかを駆動することにより、制動力を確保することができる。
実施例2につき図11ないし図16に基づき説明する。基本構成は実施例1と同様であるため異なる点についてのみ説明する。実施例1ではモータM1,M2の実回転数Nm1,Nm2を検出してポンプ逆回転を検出した。
これに対し実施例2ではポンプ吐出側の吐出圧Pp1,Pp2を検出し、吐出圧Pp1,Pp2の減圧勾配ΔPp1,ΔPp2が所定値Pα以上となった場合にポンプ逆回転の発生を推定する点で実施例1と異なる。
[実施例2:モータ制御ブロック図]
図11は、実施例2におけるモータ制御ブロック図、図12はポンプ吐出圧−時間マップ、図13は吐出圧減圧勾配ΔPp1,ΔPp2の算出マップである。第1、第2サブECU100,200は同一構成であるため、第1サブECU100についてのみ説明する。
モータ制御ユニット120'には、吐出圧減圧勾配算出部121'、ポンプ吐出圧制御部122'、吐出圧/回転数変換部123'、回転数/電圧変換部124'、および電圧/Duty変換部124'が設けられている。
液圧制御ユニット110'は、メインECU300から入力された目標ホイルシリンダ圧P*(fl〜rr)に基づき、FL,RR輪ホイルシリンダW/C(FL,RR)の回転数指令値Nsm1を演算し、ポンプ吐出圧制御部122'へ出力する。
吐出圧減圧勾配算出部121'は、第1ポンプ圧センサP1/Senにより検出された吐出圧Pp1から減圧勾配ΔPp1を演算する。減圧勾配ΔPp1が大きい場合に、ポンプP1の逆回転が発生する(図12参照)。
したがって、ΔPp1が所定値ΔPα以上であれば逆回転、ΔPα以下であれば正回転と推定し、ポンプP1の正/逆回転推定結果をポンプ吐出圧制御部122'へ出力する。
減圧勾配ΔPp1は、吐出圧Pp1の前回値Pp1(n−1)と今回値Pp1(n)の差分を演算周期Δtで除することにより算出する(図13参照)。
減圧勾配ΔPp1={Pp1(n−1)−Pp1(n)}/Δt
ポンプ吐出圧制御部122'は、磁極位置、回転数指令値Nsm1および正/逆回転推定結果に基づき第1モータM1の出力電圧相当値N*m1を演算し、回転数/電圧変換部123',223'へ出力する。
回転数/電圧変換部123',223'は、入力された第1モータM1の出力電圧相当値N*m1を第1モータM1の目標電圧指令値V*s1に変換し、電圧/Duty変換部124'へ出力する。
電圧/Duty変換部124'は、入力電圧V1を第1モータ目標電圧指令値V*s1に基づきデューティ変換し、第1モータM1へ出力する。
[吐出圧制御によるポンプ逆流防止制御処理]
(メインフロー)
図14は、吐出圧制御によるポンプ逆流防止制御処理のメインフローである。
ステップS600では第1、第2ポンプP1,P2の吐出圧減圧勾配ΔPp1、ΔPp2を算出し、ステップS700へ移行する。
ステップS700では、第1、第2ポンプP1,P2の吐出圧制御を行って目標吐出圧P*p1,P*p2を演算し、ステップS800へ移行する。
ステップS800では目標吐出圧P*p1,P*p2に対応した第1、第2モータM1,M2のPWMデューティ値を算出し、ステップS900へ移行する。
ステップS900では算出されたPWMデューティを出力し、制御を終了する。
(ポンプ吐出圧勾配算出フロー)
図15は、ポンプ吐出圧勾配算出フローである。
ステップS601ではポンプ吐出圧前回値Pp1(n−1),Pp2(n−1)が今回値Pp1(n),Pp2(n)よりも大きいかどうかが判断され、YESであればステップS602へ移行し、NOであればステップS604へ移行する。
前回値Pp1(n−1),Pp2(n−1)が今回値Pp1(n),Pp2(n)以下であれば吐出圧Pp1,Pp2は増圧であるため、勾配を算出する必要はなく制御を終了させるものである。
ステップS602では吐出圧減圧勾配ΔPp1,ΔPp2を算出し、ステップS603へ移行する(図13参照)。
ステップS603では吐出圧減圧勾配ΔPp1,ΔPp2が所定値ΔPα未満であるかどうかが判断され、YESであればポンプP1,P2は正回転状態としてステップS604へ移行し、NOであればポンプP1,P2は逆回転状態としてステップS605へ移行する。
ステップS604では逆回転フラグ=0とし、制御を終了する。
ステップS605では逆回転フラグ=1とし、制御を終了する。
(ポンプ吐出圧制御フロー)
図16は、ポンプ吐出圧制御フローである。
ステップS701では逆回転フラグ=0であるかどうかが判断され、YESであればステップS703へ移行し、NOであればステップS702へ移行する。
ステップS702では、ポンプP1,P2の目標吐出圧P*p1,P*p2を算出し、ステップS704へ移行する。
ステップS703ではモータM1,M2を通常制御とし、制御を終了する。
ステップS704ではモータM1,M2の出力電圧相当値N*m1,N*m2を算出し、制御を終了する。
[実施例2の効果]
(4)実施例2では、ポンプ吐出側の吐出圧Pp1,Pp2を検出し、吐出圧Pp1,Pp2の減圧勾配ΔPp1,ΔPp2が所定値Pα以上となった場合にポンプ逆回転の発生を推定する。これにより、モータM1,M2の回転数によらず、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
(他の実施例)
以上、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例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。
(ロ)例えば、図17に示すように、ポンプ吸入側油路H1,H2にチェック弁C/V1を設け、ポンプP1,P2での逆流を防止してもよい。実施例1,2のように制御によって逆流回避する場合と比べてチェック弁C/V1分の管路抵抗が増加するが、簡易な設計変更により実施例1,2と同様の作用効果を得ることができる。
また、図18に示すように、回生協調ブレーキシステム、ITS等様々な制御を行う統合コントローラ600を設けた場合であっても、ブレーキ制御系を他の制御系に対し独立させて制御を行っているため、ブレーキ制御系に特別の処置を施すことなく統合コントローラ600を容易に融合させることができる。
また、ブラシレスモータに替えてブラシモータを用いてもよいし、液圧源としてポンプとアキュムレータを併用してもよい。
さらに、上記実施の形態及び実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
(イ)請求項2に記載のブレーキ制御装置において、
前記モータに設けられたポジションセンサである位置検出部により、正/逆回転を検出すること
を特徴とするブレーキ制御装置。
モータの回転を直接検出することで、逆回転判定を容易に行うことができる。
(ロ)上記(イ)に記載のブレーキ制御装置において、
前記モータはブラシレスモータであって、前記位置検出部は前記ブラシレスモータのロータ位置を検出すること
を特徴とするブレーキ制御装置。
ブラシレスモータに必須のポジションセンサを用いてモータの正/逆回転を検出することで、新たにセンサを追加することなく前記モータの回転方向を検出することができる。
本願ブレーキ制御装置のシステム構成図である。 第1液圧ユニットの油圧回路図である。 第2液圧ユニットの油圧回路図である。 ブレーキバイワイヤ制御処理の流れを示すフローチャートである。 ストロークシミュレータ切替弁の開閉制御処理の流れを示すフローチャートである。 第1、第2サブECU内におけるモータ制御ブロック図である。 実施例1の回転数制御によるポンプ逆流防止制御処理のメインフローである。 実施例1の回転数算出フロー(図7:ステップ200)である。 実施例1の回転数算出フロー(図7:ステップ300)である。 逆流防止制御を実行しない場合と実行した場合のタイムチャートの対比である。 実施例2におけるモータ制御ブロック図である。 実施例2におけるポンプ吐出圧−時間マップである。 実施例2における吐出圧減圧勾配の算出マップである。 実施例2の吐出圧制御によるポンプ逆流防止制御処理のメインフローである。 実施例2のポンプ吐出圧勾配算出フローである。 実施例2のポンプ吐出圧制御フローである。 ポンプ吸入側油路にチェック弁を設けた例である。 本願ブレーキ制御装置のシステムに統合コントローラを融合させた例である。
符号の説明
100,200 第1、第2サブECU
110,210 液圧制御ユニット
120,220 モータ制御ユニット
121,221 回転方向判別部
122,222 回転数算出部
123,223 回転数制御部
124,224 回転数/電圧変換部
125,225 電圧/Duty変換部
300 メインECU
310,320 第1、第2CPU
600 統合コントローラ
A〜H 油路
I,J 接続点
BP ブレーキペダル
BATT1,BATT2 第1、第2電源
BUZZ ブザー
C/V チェック弁
Can/V 切替弁
CAN1〜CAN3 CAN通信線
CU1 回生ブレーキコントロールユニット
CU2 レーダーコントロールユニット
CU3 EPSコントロールユニット
CU4 ECMコントロールユニット
CU5 ATコントロールユニット
CU6 メータコントロールユニット
HU1,HU2 第1、第2液圧ユニット
L/Sen 液量センサ
IGN.SW イグニッションスイッチ
IN/V インバルブ
M1,M2 第1、第2モータ
M/C マスタシリンダ
MC/Sen1,2 マスタシリンダ圧センサ
OUT/V アウトバルブ
P1,P2 第1、第2ポンプ
P1/Sen,P2/Sen ポンプ圧吐出圧センサ
PS1,PS2 位置検出部
Ref/V リリーフバルブ
RSV リザーバ
RY11〜22 リレー
S.OFF/V シャットオフバルブ
S/Sen1,S/Sen2 ストロークセンサ
S.Sim ストロークシミュレータ
STP.SW ストップランプスイッチ
VDC.SW VDCスイッチ
W/C ホイルシリンダ
WC/Sen(FL〜RR) ホイルシリンダ圧センサ





Claims (3)

  1. マスタシリンダと車両の各輪に設けられたホイルシリンダとの間に設けられ、増圧、保持、減圧を行うことで前記ホイルシリンダの液圧を制御する油圧アクチュエータと、
    運転者のブレーキ操作量に基づき、前記油圧アクチュエータを制御する制御手段と、
    前記油圧アクチュエータ内に設けられ正回転することで前記ホイルシリンダ圧を増圧するための回転ポンプと、前記回転ポンプを駆動するモータと、前記回転ポンプの吐出側と前記ホイルシリンダとの間に設けられたチェック弁と、を備えたブレーキ制御装置において、
    前記制御手段によって前記ホイルシリンダの液圧を増圧から保持または減圧した際の前記回転ポンプの吐出側と前記チェック弁との間の圧力とギヤポンプの吸入側の圧力との差圧によって逆回転となった場合に前記モータに正回転方向の駆動指令を出力する逆流防止手段を設けたことを特徴とするブレーキ制御装置。
  2. 請求項1に記載のブレーキ制御装置において、
    前記逆流防止手段は、前記回転ポンプの逆回転を検出した場合、前記モータに対する制御ゲインを前記増圧時の正回転時ゲインから逆回転時ゲインに切り替えることを特徴とするブレーキ制御装置。
  3. 請求項1に記載のブレーキ制御装置において、
    前記逆流防止手段は、前記回転ポンプの吐出圧を検出し、吐出圧の減圧勾配が所定値以下となった場合に前記回転ポンプは逆回転であると検出することを特徴とするブレーキ制御装置。
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