実施の形態1.
図1は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置20を示す系統図である。同図に示されるブレーキ制御装置20は、車両用の電子制御式ブレーキシステム(ECB)を構成しており、車両に設けられた4つの車輪に付与される制動力を制御する。本実施形態に係るブレーキ制御装置20は、例えば、走行駆動源として内燃機関を備える車両に搭載される。
ブレーキ制御装置20は、図1に示されるように、各車輪に対応して設けられたディスクブレーキユニット21FR,21FL、21RRおよび21RLと、マスタシリンダユニット27と、動力液圧源30と、液圧アクチュエータ40とを含む。
ディスクブレーキユニット21FR,21FL、21RRおよび21RLは、車両の右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪のそれぞれに制動力を付与する。なお、ディスクブレーキユニット21FR,21FL、21RRおよび21RLを特に区別しない場合には、総称してディスクブレーキユニット21という場合もある。マニュアル液圧源としてのマスタシリンダユニット27は、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル24の運転者による操作量に応じて加圧された作動流体(ブレーキフルード)をディスクブレーキユニット21FR〜21RLに対して送出する。動力液圧源30は、動力の供給により加圧されたブレーキフルードを、運転者によるブレーキペダル24の操作から独立してディスクブレーキユニット21FR〜21RLに対して送出することが可能である。液圧アクチュエータ40は、動力液圧源30またはマスタシリンダユニット27から供給されたブレーキフルードの液圧を適宜調整してディスクブレーキユニット21FR〜21RLに送出する。これにより、液圧制動による各車輪に対する制動力が調整される。
ディスクブレーキユニット21FR〜21RL、マスタシリンダユニット27、動力液圧源30、および液圧アクチュエータ40のそれぞれについて以下でさらに詳しく説明する。各ディスクブレーキユニット21FR〜21RLは、それぞれブレーキディスク22とブレーキキャリパに内蔵されたホイールシリンダ23FR〜23RLを含む。そして、各ホイールシリンダ23FR〜23RLは、それぞれ異なる流体通路を介して液圧アクチュエータ40に接続されている。なお以下では適宜、ホイールシリンダ23FR〜23RLを総称して「ホイールシリンダ23」という。
ディスクブレーキユニット21FR〜21RLにおいては、ホイールシリンダ23に液圧アクチュエータ40からブレーキフルードが供給されると、車輪と共に回転するブレーキディスク22に摩擦部材としてのブレーキパッドが押し付けられる。これにより、各車輪に制動力が付与される。なお、本実施形態においてはディスクブレーキユニット21FR〜21RLを用いているが、例えばドラムブレーキ等のホイールシリンダ23を含む他の制動力付与機構を用いてもよい。
マスタシリンダユニット27は、本実施形態では液圧ブースタ付きマスタシリンダであり、液圧ブースタ31、マスタシリンダ32、レギュレータ33、およびリザーバ34を含む。液圧ブースタ31は、ブレーキペダル24に連結されており、ブレーキペダル24に加えられたペダル踏力を増幅してマスタシリンダ32に伝達する。動力液圧源30からレギュレータ33を介して液圧ブースタ31にブレーキフルードが供給されることにより、ペダル踏力は増幅される。そして、マスタシリンダ32は、ペダル踏力に対して所定の倍力比を有するマスタシリンダ圧を発生する。
マスタシリンダ32とレギュレータ33との上部には、ブレーキフルードを貯留するリザーバ34が配置されている。リザーバ34の詳細は後述する。マスタシリンダ32は、ブレーキペダル24の踏み込みが解除されているときにリザーバ34と連通する。一方、レギュレータ33は、リザーバ34と動力液圧源30のアキュムレータ(蓄圧器)35との双方と連通しており、リザーバ34を低圧源とすると共に、アキュムレータ35を高圧源とし、マスタシリンダ圧とほぼ等しい液圧を発生する。レギュレータ33における液圧を以下では適宜、「レギュレータ圧」という。なお、マスタシリンダ圧とレギュレータ圧とは厳密に同一圧にされる必要はなく、例えばレギュレータ圧のほうが若干高圧となるようにマスタシリンダユニット27を設計することも可能である。
動力液圧源30は、アキュムレータ35およびポンプ36を含む。アキュムレータ35は、ポンプ36により昇圧されたブレーキフルードの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギ、例えば14〜22MPa程度に変換して蓄えるものである。ポンプ36は、駆動源としてモータ36aを有し、その吸込口がリザーバ34に接続される一方、その吐出口がアキュムレータ35に接続される。また、アキュムレータ35は、マスタシリンダユニット27に設けられたリリーフバルブ35aにも接続されている。アキュムレータ35におけるブレーキフルードの圧力が異常に高まって例えば25MPa程度になると、リリーフバルブ35aが開弁し、高圧のブレーキフルードはリザーバ34へと戻される。
上述のように、ブレーキ制御装置20は、ホイールシリンダ23に対するブレーキフルードの供給源として、マスタシリンダ32、レギュレータ33およびアキュムレータ35を有している。そして、マスタシリンダ32にはマスタ配管37が、レギュレータ33にはレギュレータ配管38が、アキュムレータ35にはアキュムレータ配管39が接続されている。これらのマスタ配管37、レギュレータ配管38およびアキュムレータ配管39は、それぞれ液圧アクチュエータ40に接続される。
液圧アクチュエータ40は、複数の流路が形成されるアクチュエータブロックと、複数の電磁制御弁を含む。アクチュエータブロックに形成された流路には、個別流路41、42,43および44と、主流路45とが含まれる。個別流路41〜44は、それぞれ主流路45から分岐されて、対応するディスクブレーキユニット21FR、21FL,21RR,21RLのホイールシリンダ23FR、23FL,23RR,23RLに接続されている。これにより、各ホイールシリンダ23は主流路45と連通可能となる。
また、個別流路41,42,43および44の中途には、ABS保持弁(電磁制御弁)51,52,53および54が設けられている。各ABS保持弁51〜54は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされた各ABS保持弁51〜54は、ブレーキフルードを双方向に流通させることができる。つまり、主流路45からホイールシリンダ23へとブレーキフルードを流すことができるとともに、逆にホイールシリンダ23から主流路45へもブレーキフルードを流すことができる。ソレノイドに通電されて各ABS保持弁51〜54が閉弁されると、個別流路41〜44におけるブレーキフルードの流通は遮断される。
さらに、ホイールシリンダ23は、個別流路41〜44にそれぞれ接続された減圧用流路46,47,48および49を介してリザーバ流路55に接続されている。減圧用流路46,47,48および49の中途には、ABS減圧弁56,57,58および59が設けられている。各ABS減圧弁56〜59は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。各ABS減圧弁56〜59が閉状態であるときには、減圧用流路46〜49におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて各ABS減圧弁56〜59が開弁されると、減圧用流路46〜49におけるブレーキフルードの流通が許容され、ブレーキフルードがホイールシリンダ23から減圧用流路46〜49およびリザーバ流路55を介してリザーバ34へと環流する。なお、リザーバ流路55は、リザーバ配管77を介してマスタシリンダユニット27のリザーバ34に接続されている。
主流路45は、中途に分離弁60を有する。この分離弁60により、主流路45は、個別流路41および42と接続される第1流路45aと、個別流路43および44と接続される第2流路45bとに区分けされている。第1流路45aは、個別流路41および42を介して前輪側のホイールシリンダ23FRおよび23FLに接続され、第2流路45bは、個別流路43および44を介して後輪側のホイールシリンダ23RRおよび23RLに接続される。
分離弁60は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。分離弁60が閉状態であるときには、主流路45におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて分離弁60が開弁されると、第1流路45aと第2流路45bとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。
また、液圧アクチュエータ40においては、主流路45に連通するマスタ流路61およびレギュレータ流路62が形成されている。より詳細には、マスタ流路61は、主流路45の第1流路45aに接続されており、レギュレータ流路62は、主流路45の第2流路45bに接続されている。また、マスタ流路61は、マスタシリンダ32と連通するマスタ配管37に接続される。レギュレータ流路62は、レギュレータ33と連通するレギュレータ配管38に接続される。
マスタ流路61は、中途にマスタカット弁64を有する。マスタカット弁64は、マスタシリンダ32から各ホイールシリンダ23へのブレーキフルードの供給系路上に設けられている。マスタカット弁64は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされたマスタカット弁64は、マスタシリンダ32と主流路45の第1流路45aとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに規定の制御電流が通電されてマスタカット弁64が閉弁されると、マスタ流路61におけるブレーキフルードの流通は遮断される。
また、マスタ流路61には、マスタカット弁64よりも上流側において、シミュレータカット弁68を介してストロークシミュレータ69が接続されている。すなわち、シミュレータカット弁68は、マスタシリンダ32とストロークシミュレータ69とを接続する流路に設けられている。シミュレータカット弁68は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により開弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。シミュレータカット弁68が閉状態であるときには、マスタ流路61とストロークシミュレータ69との間のブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されてシミュレータカット弁68が開弁されると、マスタシリンダ32とストロークシミュレータ69との間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。
ストロークシミュレータ69は、複数のピストンやスプリングを含むものであり、シミュレータカット弁68の開放時に運転者によるブレーキペダル24の踏力に応じた反力を創出する。ストロークシミュレータ69としては、運転者によるブレーキ操作のフィーリングを向上させるために、多段のバネ特性を有するものが採用されると好ましい。
レギュレータ流路62は、中途にレギュレータカット弁65を有する。レギュレータカット弁65は、レギュレータ33から各ホイールシリンダ23へのブレーキフルードの供給系路上に設けられている。レギュレータカット弁65も、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされたレギュレータカット弁65は、レギュレータ33と主流路45の第2流路45bとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに通電されてレギュレータカット弁65が閉弁されると、レギュレータ流路62におけるブレーキフルードの流通は遮断される。
液圧アクチュエータ40には、マスタ流路61およびレギュレータ流路62に加えて、アキュムレータ流路63も形成されている。アキュムレータ流路63の一端は、主流路45の第2流路45bに接続され、他端は、アキュムレータ35と連通するアキュムレータ配管39に接続される。
アキュムレータ流路63は、中途に増圧リニア制御弁66を有する。また、アキュムレータ流路63および主流路45の第2流路45bは、減圧リニア制御弁67を介してリザーバ流路55に接続されている。増圧リニア制御弁66と減圧リニア制御弁67とは、それぞれリニアソレノイドおよびスプリングを有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67は、それぞれのソレノイドに供給される電流に比例して弁の開度が調整される。
増圧リニア制御弁66は、各車輪に対応して複数設けられた各ホイールシリンダ23に対して共通の増圧用制御弁として設けられている。また、減圧リニア制御弁67も同様に、各ホイールシリンダ23に対して共通の減圧用制御弁として設けられている。つまり、本実施形態においては、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67は、動力液圧源30から送出される作動流体を各ホイールシリンダ23へ給排制御する1対の共通の制御弁として設けられている。このように増圧リニア制御弁66等を各ホイールシリンダ23に対して共通化すれば、ホイールシリンダ23ごとにリニア制御弁を設けるのと比べて、コストの観点からは好ましい。
なお、ここで、増圧リニア制御弁66の出入口間の差圧は、アキュムレータ35におけるブレーキフルードの圧力と主流路45におけるブレーキフルードの圧力との差圧に対応し、減圧リニア制御弁67の出入口間の差圧は、主流路45におけるブレーキフルードの圧力とリザーバ34におけるブレーキフルードの圧力との差圧に対応する。また、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67のリニアソレノイドへの供給電力に応じた電磁駆動力をF1とし、スプリングの付勢力をF2とし、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67の出入口間の差圧に応じた差圧作用力をF3とすると、F1+F3=F2という関係が成立する。したがって、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67のリニアソレノイドへの供給電力を連続的に制御することにより、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67の出入口間の差圧を制御することができる。なお、後述するが本実施形態における増圧リニア制御弁66が環流制御手段により制御される第1開閉弁として機能する。また、減圧リニア制御弁67が環流制御手段により制御される第3開閉弁として機能し、電磁制御弁51,52,53および54が環流制御手段により制御される第2開閉弁として機能する。
ブレーキ制御装置20において、動力液圧源30および液圧アクチュエータ40は、本実施形態における制御部として機能するブレーキECU70により制御される。ブレーキECU70は、CPUを含むマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に各種プログラムを記憶するROM、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。そして、ブレーキECU70は、エンジンECU(図示せず)などと通信可能であり、エンジンECUからの制御信号や、各種センサからの信号に基づいて動力液圧源30のポンプ36や、液圧アクチュエータ40を構成する電磁制御弁51〜54,56〜59,60,64〜68を制御する。
また、ブレーキECU70には、レギュレータ圧センサ71、アキュムレータ圧センサ72、および制御圧センサ73が接続される。レギュレータ圧センサ71は、レギュレータカット弁65の上流側でレギュレータ流路62内のブレーキフルードの圧力、すなわちレギュレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。アキュムレータ圧センサ72は、増圧リニア制御弁66の上流側でアキュムレータ流路63内のブレーキフルードの圧力、すなわちアキュムレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。制御圧センサ73は、主流路45の第1流路45a内のブレーキフルードの圧力を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。各圧力センサ71〜73の検出値は、所定時間おきにブレーキECU70に順次与えられ、ブレーキECU70の所定の記憶領域に所定量ずつ格納保持される。
分離弁60が開状態とされて主流路45の第1流路45aと第2流路45bとが互いに連通している場合、制御圧センサ73の出力値は、増圧リニア制御弁66の低圧側の液圧を示すと共に減圧リニア制御弁67の高圧側の液圧を示すので、この出力値を増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67の制御に利用することができる。また、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67が閉鎖されていると共に、マスタカット弁64が開状態とされている場合、制御圧センサ73の出力値は、マスタシリンダ圧を示す。さらに、分離弁60が開放されて主流路45の第1流路45aと第2流路45bとが互いに連通しており、各ABS保持弁51〜54が開放される一方、各ABS減圧弁56〜59が閉鎖されている場合、制御圧センサの73の出力値は、各ホイールシリンダ23に作用する作動流体圧、すなわちホイールシリンダ圧を示す。
さらに、ブレーキECU70に接続されるセンサには、ブレーキペダル24に設けられたストロークセンサ25も含まれる。ストロークセンサ25は、ブレーキペダル24の操作量としてのペダルストロークを検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。ストロークセンサ25の出力値も、所定時間おきにブレーキECU70に順次与えられ、ブレーキECU70の所定の記憶領域に所定量ずつ格納保持される。なお、ストロークセンサ25以外のブレーキ操作状態検出手段をストロークセンサ25に加えて、あるいは、ストロークセンサ25に代えて設け、ブレーキECU70に接続してもよい。ブレーキ操作状態検出手段としては、例えば、ブレーキペダル24の操作力を検出するペダル踏力センサや、ブレーキペダル24が踏み込まれたことを検出するブレーキスイッチなどがある。
上述のように構成されたブレーキ制御装置20は制動要求を受けて制動を開始する。制動要求は、例えば運転者がブレーキペダル24を操作した場合など、車両に制動力を付与すべきときに生起される。制動要求を受けてブレーキECU70は要求制動力を演算し、ブレーキ制御装置20により発生させるべき制動力である要求液圧制動力を算出する。算出した要求液圧制動力に基づいて各ホイールシリンダ23FR〜23RLの目標液圧を算出する。ブレーキECU70は、ホイールシリンダ圧が目標液圧となるように、フィードバック制御則により増圧リニア制御弁66や減圧リニア制御弁67に供給する制御電流の値を決定する。
その結果、ブレーキ制御装置20においては、ブレーキフルードが動力液圧源30から増圧リニア制御弁66を介して各ホイールシリンダ23に供給され、車輪に制動力が付与される。また、各ホイールシリンダ23からブレーキフルードが減圧リニア制御弁67を介して必要に応じて排出され、車輪に付与される制動力が調整される。本実施形態においては、動力液圧源30、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67等を含んでホイールシリンダ圧制御系統が構成されている。ホイールシリンダ圧制御系統によりいわゆるブレーキバイワイヤによる制動力制御が行われる。ホイールシリンダ圧制御系統は、マスタシリンダユニット27からホイールシリンダ23へのブレーキフルードの供給経路に並列に設けられている。
このとき、ブレーキECU70は、レギュレータカット弁65を閉状態とし、レギュレータ33から送出されるブレーキフルードがホイールシリンダ23へ供給されないようにする。さらにブレーキECU70は、マスタカット弁64を閉状態とするとともにシミュレータカット弁68を開状態とする。これは、運転者によるブレーキペダル24の操作に伴ってマスタシリンダ32から送出されるブレーキフルードがホイールシリンダ23ではなくストロークシミュレータ69へと供給されるようにするためである。
本実施形態において、ホイールシリンダ圧制御系統により制動力を制御する制御モード、すなわち、ホイールシリンダ23に対してアキュムレータ35からブレーキフルードを提供して制御する制御モードを以下では適宜「第1モード」または「リニア制御モード」と称する。あるいは、ブレーキバイワイヤによる制御と呼ぶ場合もある。
第1モードでの制御中に、例えば漏れなどに起因するブレーキフルードの異常減少の発生によりホイールシリンダ圧が低下したりして、ホイールシリンダ圧が目標液圧から乖離してしまう場合がある。ブレーキECU70は、例えば制御圧センサ73の測定値に基づいてホイールシリンダ圧の応答異常の有無を周期的に判定している。ホイールシリンダ圧の制御応答(ブレーキフルードの異常減少を含む)に異常があると判定された場合には、ブレーキECU70は、第1モードを中止して、マスタシリンダユニット27からブレーキフルードを提供する第2モードにモード状態を切り替える。なお、第2モードは、適宜「マニュアルブレーキモード」と称する場合もある。第2モードにおいては、運転者のブレーキペダル24への入力が液圧に変換されて機械的にホイールシリンダ23に伝達され、車輪に制動力が付与される。第2モード(マニュアルブレーキモード)は、フェイルセーフの観点から第1モード(リニア制御モード)のバックアップ用の制御モードとしての役割を有する。
ブレーキECU70は、第2モードを実行する場合、一つの方法として、すべての電磁制御弁への制御電流の供給を停止する。つまり、常開型のマスタカット弁64およびレギュレータカット弁65は開弁され、常閉型の分離弁60およびシミュレータカット弁68は閉弁される。増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67は、制御が停止され閉弁される。
その結果、ブレーキフルードの供給経路はマスタシリンダ側とレギュレータ側との2系統に分離される。マスタシリンダ圧が前輪側のホイールシリンダ23FRおよび23FLへと伝達され、レギュレータ圧が後輪側のホイールシリンダ23RRおよび23RLへと伝達される。マスタシリンダ32からのブレーキフルードの送出先は、ストロークシミュレータ69から前輪側のホイールシリンダ23FRおよび23FLに切り替えられる。第2モードによれば、制御系の異常により電磁制御弁への通電がない場合であっても制動力を発生させることができるので、フェイルセーフの観点から好ましい。
前述したように、第1モードにおいて、アキュムレータ35が所定の圧力状態でブレーキフルードを送出可能な状態で蓄圧するためには、リザーバ34からブレーキフルードの供給を受ける必要がある。また、第2モードにおいて、マスタシリンダ32がブレーキペダル24の踏力に応じた圧力のブレーキフルードを送出するためにもリザーバ34からブレーキフルードの供給を受ける必要がある。特に、第1モードの場合、アキュムレータ35は、運転者の制動要求の他にABS制御や横滑り防止制御など車両を安定して走行させるために運転者の意志に拘わらず制動制御のためにブレーキフルードの送出を行うので、複数回の制動を可能とする圧力を蓄圧しておく必要がある。つまり、第2モード時より多くのブレーキフルードを使用している。そのために、リザーバ34は、常に必要十分な量のブレーキフルードを貯留しておく必要がある。
図2は、リザーバ34の内部構成を説明する説明図である。リザーバ34は例えば金属や樹脂でできた本体容器34aと、ブレーキフルードの補充を行う際に開閉する蓋34bで構成されている。本体容器34aの上部にはリザーバ配管77が接続され、ブレーキフルードがリザーバ34に戻される。本体容器34aの内底面には、当該本体容器34a内部をマスタフルード室78とレギュレータフルード室79に分離する隔壁80が形成されている。この隔壁80は、本体容器34aの例えば1/3程度の高さまで形成されている。そして、マスタフルード室78の底面には、マスタシリンダ32と連通するマスタ接続管81が形成されている。ブレーキペダル24が踏み込まれていない場合に、マスタフルード室78のブレーキフルードがマスタ接続管81を通りマスタシリンダ32に供給されるようになっている。また、レギュレータフルード室79にはレギュレータ接続管82が接続されている。レギュレータカット弁65が閉弁しているときにブレーキペダル24が踏み込まれた場合、レギュレータ接続管82を通ってブレーキフルードがリザーバ34に戻される。また、レギュレータフルード室79の底面には、ポンプ36にブレーキフルードを供給するフルード供給配管83が接続されている。ブレーキECU70はアキュムレータ圧センサ72の検出結果に応じてモータ36aを駆動してアキュムレータ35の蓄圧値が所定の範囲になるようにしている。なお、アキュムレータ35の圧力が所定値を超えて高くなりリリーフバルブ35aが開弁したときには、リザーバ配管77を介して高圧のブレーキフルードがリザーバ34に戻される。
また、リザーバ34の隔壁80の上端面80aから所定高さhの位置には、リザーバ34内に貯留されたブレーキフルードの貯留量がしきい値以下になったことを検出するレベルスイッチ84のフロート84aが配置されている。レベルスイッチ84はブレーキフルードの液面高さを検出できるセンサであれば任意であり、例えば、図2に示すようなメカ式のフロートセンサの他、光学式のセンサや磁気式センサでもよい。通常、リザーバ34には、フロート84aが下限値を検出するMIN値を超えてMAX値までブレーキフルードが充填され、アキュムレータ35が所定圧力(例えば、14〜22MPa)を蓄圧する際には、ブレーキフルードがMAX値とMIN値の間で推移するように設計されている。
ところで、ブレーキフルードの流路系に失陥が生じた場合、ブレーキフルードが流路系外に漏れ出るためリザーバ34の貯留量が低下する。例えばマスタ配管37に失陥が生じた場合、アキュムレータ35を用いる第1モードを実行し続けるとブレーキフルードが減少してMIN値を下回り、レベルスイッチ84がブレーキフルードの貯留量低下を検出する。一方、流路系などに失陥がない場合でも、ディスクブレーキユニット21において、ブレーキディスク22を挟持するブレーキパッドが摩耗して薄くなった場合、摩耗分を補うためにホイールシリンダ23の挟持ストロークが延びる。つまり、摩耗がない状態に比べてホイールシリンダ23に滞留するブレーキフルードが多くなる。この滞留増加分だけリザーバ34の貯留量が減少する。この他、失陥以外でブレーキフルードの貯留量がMIN値を下回ることがある。例えば、ブレーキフルードの温度が低下した場合、液体であるブレーキフルードは体積収縮する。この場合、摩耗により貯留量減少状態にある場合やアキュムレータ35におけるブレーキフルードの吸い込みが最大状態の場合、貯留量がMIN値を下回る可能性が増大する。
ブレーキフルードが適正量であるMIN値を下回った場合、アキュムレータ35が所定の圧力を蓄圧できなくなる可能性があり、また、ブレーキ配管に空気を吸い込んでしまう可能性も生じる。そこで、車両走行中にブレーキフルードがMIN値を下回った場合には、リザーバ内の液面レベルの低下速度を測定し、この速度に基づきアキュムレータ35を使用するリニア制御モードを持続可能な時間を推定するようにしていた。
これに対し、ブレーキECUがオフになっている間に流路系に失陥が発生した場合のように、イグニッションスイッチがオンにされブレーキECUが起動した直後に既にブレーキフルードがMIN値を下回っている場合は、リニア制御モードを持続可能な時間を時間を見積もることができなかったため、直ちにアキュムレータを使用しないマニュアルブレーキモードに移行するしか方法がなかった。
しかし、マニュアルブレーキモードは制動力確保を優先させた制御であり、アキュムレータを使用するリニア制御モードのようにABS制御や横滑り防止制御などの詳細の制動力制御は行えない。したがって、ブレーキECUの起動直後であろうとも、ブレーキフルード漏れが発生していない場合、つまり、ブレーキフルードがMIN値を下回っているもののアキュムレータが通常通り蓄圧可能な状態にある場合、直ちにマニュアルブレーキモードに移行することは好ましくない。
そこで、実施の形態1のブレーキ制御装置20では、ブレーキECUの起動直後にレベルスイッチ84がMIN値を下回っていることを検出した場合、アキュムレータ35内のブレーキフルードをリザーバ34に環流させてMIN値を上回ることができるかを見極めることによって、リニア制御モードの持続の可否を判断するようにした。
図3は、ブレーキECU70のうち、実施の形態1に係るリニア制御モード延長制御に関与する部分の構成を示す機能ブロック図である。ブレーキECU70内に示す各ブロックは、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックとして描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、当業者には理解されるところである。
環流制御部104は、ブレーキECU70の起動直後に動作し、レベルスイッチ84のオンオフを判定する。そして、レベルスイッチがオンの場合、つまりブレーキフルードがMIN値以下になった場合、アキュムレータ35からリザーバ34へとブレーキフルードを環流させる。
このブレーキフルードの環流は、電磁制御弁51〜54を閉弁した状態で、増圧リニア制御弁66と減圧リニア制御弁67を開弁することにより実現できる。
このブレーキフルードの環流は、以下のような目的で実施される。通常、リザーバでは、MIN値までブレーキフルード量が低下しても直ちに空気吸い込み等が発生しないようにブレーキフルードを余分に貯留するように設計されている。この余分に貯留されているブレーキフルードを消費する間は、リニア制御モードを継続しても空気吸い込み等の問題は生じない。以下、本明細書では、このブレーキフルードの余裕分を「余裕液量」と呼ぶ。
ブレーキフルードを環流させてリザーバ内のフルードがMIN値まで戻れば、一定の時間(以下、「猶予時間」と呼ぶ)リニア制御モードを継続できる。アキュムレータにフルードを供給するポンプ36の平均吐出量を使用すると、以下の関係が成り立つ。
(余裕液量)=(ポンプの平均吐出量)×(猶予時間)
これに対し、余裕液量に相当するブレーキフルードをリザーバに環流させたにもかかわらず、レベルスイッチがオンのままの場合、つまりブレーキフルードの量がMIN値以下の場合は、流路系の失陥のためブレーキフルードが流路系外に漏れ出ていると判断できる。したがって、この場合は、猶予時間の経過を持つことなく直ちにマニュアルブレーキモードに移行する。これによって、リザーバからのブレーキフルードの減少を食い止めるとともに、車両を確実に制動できるようにする。
環流量推定部106は、アキュムレータ圧センサ72により検出されるアキュムレータ圧の変化量に基づいて、アキュムレータ35からリザーバ34に環流された液量を推定する。
ここで、アキュムレータの構造について説明する。アキュムレータは、容器内に窒素ガスなどが充填されたガス袋を有していて、このガス袋を圧縮するようにブレーキフルードを容器内に押し込むことにより蓄圧する。したがって、所与の温度に対して、横軸がガス容積、縦軸がガス圧であるグラフ(ポリトロープ線図)を描くことができる。環流量推定部106は、ブレーキフルードがとりうる温度範囲に対応するポリトロープ線図のデータ群を保持しており、アキュムレータ圧に対応するガス容積をポリトロープ線図から求めることで、アキュムレータからの流出ブレーキフルード量、すなわちリザーバに環流されたブレーキフルード量を推定することができる。
別の実施例では、環流量推定部106は、増圧リニア制御弁66または減圧リニア制御弁67の流量を所定値に設定し、単位時間当たりの流量に、アキュムレータからリザーバにブレーキフルードを環流させた時間を乗じることによって、環流されたブレーキフルード量を推定するように構成されてもよい。
制御切替部108は、リザーバに環流されたブレーキフルードが上述の余裕液量に達する前にレベルスイッチがオフになるか否か、つまりブレーキフルード量がMIN値を上回るか否かを判定する。レベルスイッチがオフになった場合、上述の猶予時間の間はリニア制御モードを継続し、その後マニュアルブレーキモードに移行する。レベルスイッチがオフにならない場合は、警報ランプ114を点灯させて乗員にブレーキフルード漏れが生じたことを報知するとともに、直ちにマニュアルブレーキモードに移行する。
猶予時間算出部110は、余裕液量とポンプの平均吐出量とから上述の猶予時間を算出する。
なお、ポンプの平均吐出量は種々の条件によって変化する。そのため、猶予時間算出部110は、ポンプ吐出量を適宜補正することが好ましい。例えば、気温が低い場合、空気コン、ランプ、オーディオが稼働している場合、あるいは長期間バッテリが使用されていない場合などには、電圧が低下するためポンプの吐出量が低下する。猶予時間算出部110は、予め準備されているマップ等を使用して、これらの影響によるポンプ吐出量の変動を求めることで、猶予時間を正確に算出することができる。
図4は、実施の形態1に係るリニア制御モード延長制御のフローチャートである。このフローは、図示しない車両のイグニッションスイッチがオンにされブレーキECU70が始動したときに実行される。
ブレーキECU70が起動すると、環流制御部104は、レベルスイッチ84がオンであるか、すなわちブレーキフルードの貯留量がMIN値を下回っているか否かを確認する(S10)。レベルスイッチ84がオフ、つまりブレーキフルードの貯留量がMIN値以上である場合(S10のN)、このフローを終了する。一方、レベルスイッチ84がオン、つまりブレーキフルードの貯留量がMIN値を下回っている場合(S10のY)、環流制御部104は、液圧アクチュエータ40に対し、各電磁弁を上述のように開閉することによって、アキュムレータ35からリザーバ34に向けてブレーキフルードを環流させる(S12)。
環流量推定部106は、アキュムレータ圧センサの検出値に基づき、アキュムレータ35から吐出されたブレーキフルード、すなわちリザーバ34に環流されたブレーキフルードの量を推定する(S14)。環流制御部104は、環流量推定部106によって推定された環流ブレーキフルードが上述の余裕液量に達する前に、レベルスイッチ84がオフになるか否かを判定する(S16)。
余裕液量分のブレーキフルードをリザーバ34に環流してもレベルスイッチ84がオフにならない場合、つまりブレーキフルード量がMIN値を下回っている場合(S16のN)、制御切替部108は、ブレーキフルード漏れが生じていると判断する。この場合、ポンプ36を作動し続けるとリザーバ34で空気吸い込みが生じるおそれがあるので、制御切替部108は、アキュムレータ35からホイールシリンダにブレーキフルードを供給するリニア制御モードを禁止し、マスタシリンダ32からブレーキフルードを供給するマニュアルブレーキモードに切り替える(S20)。
余裕液量分のブレーキフルードをリザーバ34に環流する前にレベルスイッチがオフになった場合(S16のY)、制御切替部108は、ブレーキフルードの漏れが生じていないかまたは一時的に失陥が生じているだけと判定する。そこで、リニア制御モード下での制御を継続できる猶予時間を算出し(S18)、制御切替部108は、猶予時間が経過するまでリニア制御モードを継続し、猶予時間の経過後にマニュアルブレーキモードに切り替える(S22)。
以上説明したように、実施の形態1によれば、ブレーキECUの起動直後であっても、余裕液量をリザーバに環流させたときのレベルスイッチの変化に応じてブレーキフルード漏れが発生しているか否かを見極め、リニア制御モードを継続するか否かを決定することができる。したがって、失陥の程度が大きくない場合、直ちにマニュアルブレーキモードに切り替えずに、安定性の高いリニア制御モードを継続することができる。
なお、上述した実施の形態1に係る制御は、リザーバ34内にレベルスイッチが一つ設けられていれば実現可能である。一般に、リザーバ内には少なくとも一つはレベルスイッチが設けられているから、従来の構成に対して新たな部品を追加することなく、本実施形態を適用することができる。
実施の形態2.
実施の形態1では、猶予時間の間リニア制御モードを継続することを述べた。しかし、ブレーキフルード漏れの程度が極めて大きい場合には、ポンプの吐出量よりもさらに多くのブレーキフルードが漏れ出る可能性がある。この場合は、猶予時間を設けずに直ちにマニュアルブレーキモードに切り替えるべきである。
そこで、実施の形態2のブレーキ制御装置20においては、ECUの起動直後にレベルスイッチ84がMIN値を下回っていることを検出した場合、ブレーキフルード漏れの程度を判定するための技術について説明する。
図5は、実施の形態2に係るブレーキECU70の機能ブロック図である。この図においても、各機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェアの組合せによっていろいろなかたちで実現できる。
環流制御部104は、ブレーキECU70の起動直後に動作し、レベルスイッチ84のオンオフを判定する。そして、レベルスイッチがオンの場合に、アキュムレータからリザーバへブレーキフルードを環流させる。
タイマ102は、環流制御部104からの指令に応じて開始、停止され、レベルスイッチ84がオンになったときからオフになるまでの経過時間tを計測する。
環流量推定部106は、アキュムレータ圧センサ72により検出されるアキュムレータ圧の変化量に基づいて、アキュムレータ35からリザーバ34に環流された液量を推定する。
漏れ速度算出部112は、環流量推定部106で算出されるブレーキフルード量と、タイマ102で計測された経過時間tを使用して、リザーバ34からのブレーキフルード漏れ速度vを算出する。
制御切替部116は、ブレーキフルードの漏れ速度のレベルに応じてブレーキ制御装置20における制御を切り替える。この切替は、様々に定めることが可能である。一例として、漏れ速度が所定のしきい値より大きい場合、直ちにリニア制御モードからマニュアルブレーキモードに切り替えてもよい。あるいは、漏れ速度が所定のしきい値より小さい場合、所定の時間リニア制御モードを継続し、その後マニュアルブレーキモードに切り替えてもよい。この場合のしきい値は、ブレーキフルード漏れが続いても所与の時間の間はリニア制御モードを継続できる程度の漏れ速度に設定され、実験的に求められるものである。さらに、漏れ速度が所定のしきい値より小さい場合は、単にリニア制御モードを継続してもよい。
図6は、実施の形態2に係るリニア制御モード延長制御のフローチャートである。このフローは、図示しない車両のイグニッションスイッチがオンにされブレーキECU70が始動したときに実行される。
ブレーキECU70が起動すると、環流制御部104は、レベルスイッチ84がオンであるか、すなわちブレーキフルードの貯留量がMIN値を下回っているか否かを確認する(S30)。レベルスイッチ84がオフ、つまりブレーキフルードの貯留量がMIN値以上である場合(S30のN)、このフローを終了する。一方、レベルスイッチ84がオン、つまりブレーキフルードの貯留量がMIN値を下回っている場合(S30のY)、環流制御部104は、液圧アクチュエータ40に対し、各電磁弁を上述のように開閉することによって、アキュムレータ35からリザーバ34に向けてブレーキフルードを環流させる(S32)。
レベルスイッチ84がオフになると、環流制御部104はタイマ102をスタートして時間計測を開始する(S34)。さらにブレーキフルードを環流させ、レベルスイッチ84がオンになると、タイマ102を停止する(S36)。環流量推定部106は、アキュムレータ圧センサ72の出力を監視することで、レベルスイッチがオフになった時点でリザーバ34に環流されたブレーキフルード量Q1と、レベルスイッチがオンになった時点で環流されたブレーキフルード量Q2を推定する(S38)。
漏れ速度算出部112は、ブレーキフルード量Q1、Q2と、タイマ102による計測時間tを使用して、ブレーキフルードの漏れ速度vをv=(Q2−Q1)/tにより算出する(S40)。制御切替部116は、算出されたブレーキフルードの漏れ速度vに応じて、制御モードを切り替える(S42)。
なお、ブレーキフルードの漏れ速度vは、リニア制御モードを延長するかマニュアルブレーキモードに切り替えるかを判定するために測定されるものであり、判定後の制御に利用される訳ではない。したがって、ブレーキフルード漏れ速度を高精度で算出する必要はなく、本実施形態の手法で十分であることに注意する。
以上説明したように、実施の形態2によれば、ブレーキフルードの漏れ速度を推定し、漏れ速度の大きさに応じて異なるブレーキ制御につなげることができる。例えば、漏れ速度の大きさが所定のしきい値よりも小さい場合には、一定の猶予時間の間はアキュムレータからホイールシリンダにブレーキフルードを供給するリニア制御モードを継続し、漏れ速度の大きさがしきい値以上の場合には、マスタシリンダからホイールシリンダにブレーキフルードを供給するマニュアルブレーキモードに直ちに切り替えるといったように、失陥の状況に応じて制御を切り替えることが可能になる。なお、実施の形態2もまた、リザーバ内にレベルスイッチを一つ設けるだけで実現可能である。
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態はあくまで例示であり、実施の形態どうしの任意の組合せ、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスの任意の組合せなどの変形例もまた、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。
実施の形態では、ブレーキ制御装置20を、一組の増圧リニア制御弁66と減圧リニア制御弁67で全輪のホイールシリンダ圧を制御する形態のアクチュエータを備えるものとして説明したが、ブレーキ制御装置の構成はこれに限られない。一例として、各輪に対しそれぞれ一組の増圧リニア制御弁と減圧リニア制御弁とが設けられたアクチュエータを備えるブレーキ制御装置についても、本発明を適用することができる。
20 ブレーキ制御装置、 21 ディスクブレーキユニット、 22 ブレーキディスク、 23 ホイールシリンダ、 24 ブレーキペダル、 27 マスタシリンダユニット、 30 動力液圧源、 32 マスタシリンダ、 33 レギュレータ、 34 リザーバ、 35 アキュムレータ、 40 液圧アクチュエータ、 51〜54 ABS保持弁、 66 増圧リニア制御弁、 67 減圧リニア制御弁、 70 ブレーキECU、 72 アキュムレータ圧センサ、 84 レベルスイッチ、 84a フロート、 104 環流制御部、 106 環流量推定部、 108 制御切替部、 112 漏れ速度算出部、 116 制御切替部。