JP4863945B2 - 摩擦材の温度推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の各車輪に装着されているブレーキ装置の摩擦材の温度を推定する摩擦材の温度推定装置に関する。

非ブレーキ操作時に、ブレーキ力によるトラクション制御（ＢＴＣＳ）を実行可能な車両では、ＢＴＣＳの実行によりブレーキ摩擦材の温度が過度に上昇すると、ブレーキ操作による通常のブレーキ時に車輪ブレーキの効きが悪くなる等の不具合が生じるため、従来、ＢＴＣＳの実行頻度が頻繁になったときにＢＴＣＳの実行を禁止したり、また、ブレーキ液圧の測定、若しくはポンプモータ又はバルブの動作によりブレーキ液圧を推定して、ブレーキ液圧により温度を推定し、推定温度が設定温度以上になったときに、ＢＴＣＳの実行を禁止したりすることが行われてきた。

摩擦材の温度推定に係る先行技術としては、特許文献１，２，３がある。

特許文献１には、車輪のホイール速度からブレーキ液圧を推定し、ブレーキ液圧及び車両のホイール速度に基づいてブレーキ装置の温度を推定することが記載されている。

特許文献２には、ペダルスイッチがＯＮのとき、制動初速及び制動終速に基づき、ＢＴＣＳの実行中のとき、ブレーキ液圧に基づき、摩擦材の上昇温度を推定することが記載されている。

特許文献３には、車輪のホイール速度及びブレーキ液圧から摩擦材の上昇温度を推定することが記載されている。
特公平７−９４２１８号公報- 特許第３３１４５３９号公報 特許第３５８５７０７号公報

しかしながら、ＢＴＣＳの頻度によってＢＴＣＳの実行可否を判断するものでは、通常のブレーキ液圧が大して増圧されておらず、摩擦材の温度も大して上昇していないのにＢＴＣＳの実行が禁止されてしまう。また、ブレーキ液圧により、摩擦材の温度を推定する方法では、摩擦材の摩擦による放熱が考慮されておらず、ブレーキ液圧は増圧されているものの、摩擦材が大して摩擦しておらず（例えば、車輪の停止状態）温度が上昇しない場合でも温度上昇を算出すること、また、ブレーキ装置の周辺の環境温度を使用して温度上昇を算出していないことから、ブレーキ装置からの放熱が十分考慮されておらず、温度上昇が過大に算出されて、余裕を以ってＢＴＣＳの実行を禁止してしまうという問題点があった。特許文献１〜３は、ブレーキ液圧により、摩擦材の温度を推定する方法であることから、上記問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ブレーキ液圧に基づいて摩擦材の温度上昇を推定するのではなく、ブレーキトルク及び車輪の角速度に基づく摩擦材の発熱エネルギー及びブレーキ装置の周辺の環境温度に基づいて摩擦材の温度を推定する摩擦材の温度推定装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、車輪を回転可能に支持すると共に、サスペンションによって車体にばね支持される回転支持体と、車輪と共に回転するブレーキ要素と、前記ブレーキ要素に接して前記ブレーキ要素を制動する摩擦材と、を備えたブレーキ装置の前記摩擦材の温度推定装置であって、前記サスペンションのばね下の部材の制動時のブレーキトルクによって歪が生じる部位に設けられ、該歪が生じる部位の歪を検出する歪検出手段及び該歪検出手段の温度依存性を補償するためのサーミスタを有するブレーキトルクセンサと、前記車輪の回転角速度を検出する車輪回転角速度検出手段と、前記ブレーキトルクセンサで検出され、前記サーミスタが検出した温度に基づき補正されたブレーキトルク、前記車輪回転角速度検出手段で検出された車輪回転角速度及び前記サーミスタで検出された温度に基づいて前記摩擦材の温度を推定する摩擦材温度推定手段と、を具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記摩擦材温度推定手段は、前記ブレーキトルクセンサで検出され、前記サーミスタが検出した温度に基づき補正されたブレーキトルク及び前記車輪回転角速度検出手段で検出された前記車輪回転角速度に基づいて、前記摩擦材と前記ブレーキ要素との間の摩擦により生じる発熱エネルギーを算出する発熱エネルギー算出手段と、前記サーミスタで検出された温度及び前記ブレーキ要素の熱量を単位熱量放熱するために必要な前記ブレーキ要素と大気との温度差である放熱抵抗に基づいて、前記ブレーキ要素が蓄積した熱の前記ブレーキ要素の温度と大気との温度差による大気への放熱エネルギーを算出する放熱エネルギー算出手段と、前記発熱エネルギー及び前記放熱エネルギーに基づいて、前記ブレーキ要素に蓄積される蓄積エネルギーを算出するブレーキ要素蓄積エネルギー算出手段と、前記蓄積エネルギー及び前記ブレーキ要素を１℃上昇させるために必要なエネルギーである前記ブレーキ要素の熱容量に基づいて、前記摩擦材の温度を推定する摩擦材温度算出手段と、を具備したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によると、ブレーキトルク、車輪回転角速度及びブレーキトルクセンサのサーミスタで検出された温度に基づいて摩擦材の温度を推定するので、温度推定を正確に行うことができる。また、摩擦材の偏摩耗や片利きで、車輪のブレーキ液圧が同じであっても、各車輪のブレーキトルクが異なり、各車輪の摩擦温度が異なるような場合でも、各車輪の摩擦温度の推定を正確に行うことができる。更に、サーミスタはブレーキトルクセンサに設けられており、サーミスタによりブレーキ装置の周囲の環境温度が検出されるので、ブレーキ装置からの放熱による冷却分を正確に算出することができ、正確に摩擦材の温度が推定できる。

請求項２記載の発明によると、摩擦材と摩擦材が圧接するブレーキ要素の温度は等しいと仮定し、ブレーキ要素の熱の蓄積及び放熱に関わる等価回路に基づいて、摩擦材の温度を推定するので、容易かつ正確に摩擦材の温度が推定できる。

図１は本発明の実施形態に係る車両のブレーキ系及び駆動系を示す概略構成図である。図１に示すように、車体２は、エンジン４、スロットル弁駆動装置５、自動変速機６、ＥＣＵ８、ブレーキ液圧制御装置１０、ブレーキペダル１２、マスタシリンダ１４、左前輪１６ＦＬ、右前輪１６ＦＲ、左後輪１６ＲＬ、右後輪１６ＲＲ、左前輪ブレーキ装置（ブレーキと略す）１８ＦＬ、右前輪ブレーキ１８ＦＲ、左後輪ブレーキ１８ＲＬ、右後輪ブレーキ１８ＲＲ、左前輪ブレーキトルクセンサ２０ＦＬ、右前輪ブレーキトルクセンサ２０ＦＲ、左後輪ブレーキトルクセンサ２０ＲＬ、右後輪ブレーキトルクセンサ２０ＲＲ、左前輪サーミスタ２２ＦＬ、右前輪サーミスタ２２ＦＲ、左後輪サーミスタ２２ＲＬ、右後輪サーミスタ２２ＲＲ、左前輪速度センサ２４ＦＬ、右前輪速度センサ２４ＦＲ、左後輪速度センサ２４ＲＬ及び右後輪速度センサ２４ＲＲを備える。

エンジン４及び自動変速機６は、駆動輪である左前輪１６ＦＬ及び右前輪１６ＦＲを駆動するために車体２の前部に搭載される。ＥＣＵ８は、非ブレーキ操作時に、左右前輪ブレーキ１８ＦＬ，１８ＦＲのうち過剰スリップを生じそうになった前輪に対応する前輪ブレーキでブレーキ力を発揮させるＢＴＣＳを実行すべくブレーキ液圧制御装置１０を制御する。また、ブレーキ操作時に各車輪ブレーキ１８ＦＬ、１８ＦＲ、１８ＲＬ、１８ＲＲのうちロック状態に陥りそうになった車輪に対応する車輪ブレーキのブレーキ圧を調節するＡＢＳを実行すべくブレーキ液圧制御装置１０を制御する。また、非ブレーキ操作時に前輪で過剰スリップを生じそうになったとき、エンジン４の出力を調整してエンジン出力によるトラクション制御（ＥＴＣＳ）を実行するべくスロットトル弁駆動装置５を制御する。更に、後述するブレーキ１８ＦＬ、１８ＦＲ、１８ＲＬ、１８ＲＲの摩擦材の温度を推定し、その推定温度に基づいてＢＴＣＳ及びＥＴＣＳの制御比率を変更する。

タンデム型のマスタシリンダ１４の第１及び第２出力ポート１４Ａ，１４Ｂからはブレーキペダル１２の踏み込み量に応じたブレーキ液圧が出力され、両出力ポート１４Ａ，１４Ｂはブレーキ液圧制御装置１０に接続されている。ブレーキ液圧制御装置１０はＥＣＵ８の指示に基づいて、出力ポート１４Ａ，１４Ｂから出力されるブレーキ液圧を調整して、ブレーキ１８ＦＬ、１８ＦＲ、１８ＲＬ、１８ＲＲに供給して、ブレーキ１８ＦＬ、１８ＦＲ、１８ＲＬ、１８ＲＲを作動せしめる。

ブレーキ１８ＦＬ、１８ＦＲ、１８ＲＬ、１８ＲＲは、ブレーキ液圧制御装置１０から供給されるブレーキ液圧に従って、ブレーキ力を発揮する。

ブレーキトルクセンサ２０ＦＬ、２０ＦＲ、２０ＲＬ、２０ＲＲは、図示しないサスペンションのばね下の部材の制動時のブレーキトルクによって歪が生じる部位に設けられ、ブレーキ１８ＦＬ、１８ＦＲ、１８ＲＬ、１８ＲＲの作動により発生したブレーキトルクを検出するブレーキトルクセンサである。

サーミスタ２２ＦＬ、２２ＦＲ、２２ＲＬ、２２ＲＲは、熱的保護の観点からブレーキ１８ＦＬ〜１８ＲＲの発熱を遮断し、冷却され易い箇所に設けられ、ブレーキ１８ＦＬ〜１８ＲＲの摩擦材の周囲の環境温度を検出するとともに、ブレーキトルクセンサ２０ＦＬ〜２０ＲＲの歪み検出手段としての歪ゲージの温度依存性を補償してブレーキトルクセンサ２０ＦＬ〜２０ＲＲの出力補正を行うために、ブレーキトルクセンサ２０ＦＬ、２０ＦＲ、２０ＲＬ、２０ＲＲに搭載されている。

車輪速度センサ２４ＦＬ、２４ＦＲ、２４ＲＬ、２４ＲＲは、車輪１６ＦＬ、１６ＦＲ、１６ＲＬ、１６ＲＲ側に装着された回転型の磁気エンコーダに対向し、図３中の軸受７２の近傍のナックルに固定され、車輪１６ＦＬ、１６ＦＲ、１６ＲＬ、１６ＲＲの回転速度を検出するセンサであり、ハイ／ローのいずれかと、断線検知が可能であればよいので、通過電流によりハイ／ローを判定する電源ライン及び信号ラインからなる２線式となっている。

後述するように、ブレーキトルクセンサ２０ＦＬ、２０ＦＲ、２０ＲＬ、２０ＲＲ及び車輪速度センサ２４ＦＬ、２４ＦＲ、２４ＲＬ、２４ＲＲとＥＣＵ８との間の接続を共通の５芯同軸ケーブルにより接続する。センサ２０ＦＬ、２０ＦＲ、２０ＲＬ、２０ＲＲ、２４ＦＬ、２４ＦＲ、２４ＲＬ、２４ＲＲとＥＣＵ８との間の配線は、サスペンションの動作や振動、温度といった厳しい条件に適合したものでなければならず、配線をセンサ毎に別々に設けたのでは、コストアップに繋がるが、１個の５芯同軸ケーブルとすることにより、コストダウン及び配線の省スペース化が図れる。尚、共通に使用する配線は、後述するように、例えば、電源ラインである。

図２〜５は、ブレーキ１８ＦＬ、１８ＦＲ、１８ＲＬ、１８ＲＲを説明するための図である。尚、車輪１６ＦＬ、１６ＦＲ、１６ＲＬ、１６ＲＲについて、ブレーキ１８ＦＬ、１８ＦＲ、１８ＲＬ、１８ＲＲは同一構造であるので符号を１８と記載し、各車輪１６ＦＬ、１６ＦＲ、１６ＲＬ、１６ＲＲの区別はしない。

図２及び図３に示すように、摩擦要素としてのブレーキディスク（ロータ）５２は、車輪１６に固定されており、車輪１６とともに回転する。ナックル５４は、車輪支持体であり、車輪１６を回転可能に支持するとともに、図示しないばね及びサスペンションリンクを介して車体２に連結されている。キャリパブラケット５８は、ボルト４０，４２によりナックル５４に取り付けられており、ブレーキディスク５２の回入側及び回出側の両側でブレーキディスク５２の軸方向両側に配置される一対の摩擦パッド（摩擦材）６８，７０を支持している。

キャリパブラケット５８には、２本のボルトによりブレーキキャリパ５６に固定されたた２本のスライドピンが摺動可能に嵌合されており、ブレーキディスク５２の軸線と平行な方向に進退して摩擦パッド６８，７０をブレーキディスク５２に向けて押し付けるピストン（押動部材）６２を備える。

ブレーキキャリパ５６はホイールシリンダ６０を一体的に有しており、ホイールシリンダ６０内にはピストン６２が嵌合されている。ピストン室６４には、液圧供給口６６を介して液圧制御装置１０からの液圧が供給される。

ブレーキディスク５２は、ハブ５３に連結されている。液圧供給口６６を介して液圧制御装置１０からの液圧がピストン室６４に供給されると、ピストン６２が図３において左方向に押し出されて摩擦パッド６８がブレーキディスク５２に押し付けられる。

ピストン６２が摩擦パッド６８をブレーキディスク５２に押し付けた反力でブレーキキャリパ５６が右方向に移動し、反対側の摩擦パッド７０もブレーキディスク５２に押し付けられ、ブレーキディスク５２の回転を制動する。

図４に示すように、キャリパブラケット５８の内側連結部５８ｃのブレーキディスク５２の半径方向外側側面には凹部５８ｄが形成されており、この凹部５８ｄに一対のボルト７４，７６によりセンサプレート７８が固定されている。センサプレート７８には、歪ゲージ８０が貼付されているとともに、サーミスタ２２が搭載されている。ブレーキトルクセンサ２０は、歪ゲージ８０及びその出力を増幅するアンプ８２を有する。

車両前進時にブレーキがかけられた場合には、摩擦パッド６８，７０がブレーキディスク５２を圧接しながら、ブレーキディスク５２が回転するため、摩擦パッド６８，７０がブレーキディスク５２に引き摺られてブレーキディスク５２の回転方向に移動し、キャリパブラケット５８のブレーキ荷重受け部５８ｂに圧接する。

キャリパブラケット５８はネジ穴にボルト４０，４２を螺合することによりナックル５４に固定されているため、内側連結部５８ｃのブレーキディスク５２の半径方向外側側面に固定されたセンサプレート７８には引張荷重が発生し、この引張荷重によりセンサプレート７８には引張方向の変形が生じる。この変形は、歪ゲージ８０で検出され、アンプ８２で歪ゲージ８０の出力を増幅することにより、センサプレート７８の歪量に基づいてブレーキトルクが検出される。

車両後退時にブレーキがかけられた場合には、ブレーキディスク５２は前進時と反対方向に回転するため、摩擦パッド６８，７０がブレーキディスク５２に引き摺られてブレーキディスク５２の回転方向に移動し、キャリパブラケット５８のブレーキ荷重受け部５８ａに圧接する。よって、車両の後退時にも、ブレーキディスク５２の半径方向外側の内側連結部５８ｃには引張荷重が発生する。この引張荷重により、センサプレート７８は引張方の変形を受け、歪ゲージ８０によりこの変形量が検出される。車両前進後及び車両後退時でともに引っ張り荷重がかかることから、ブレーキトルクセンサ２０の特性は、図５に示すように、ブレーキトルク＝０を軸として線対称となる。

図７（ａ）に示すように、ブレーキトルクセンサ２０は、歪により抵抗が変化する歪ゲージ８０によりブリッジ接続されており、電源端子２０ａは歪を抵抗の変化として検出する歪ゲージ８０の接続部８０ａに接続される。グラウンド端子２０ｂは、歪ゲージ８０の接続部８０ｂに接続される。接続部８０ｃ，８０ｄはアンプ８２の入力端子に接続されて、接続部８０ｃ，８０ｄ間の電圧は、アンプ８２で増幅され、出力端子２０ｃから増幅された電気信号が出力される。一方、サーミスタ２２の出力端子２２ａからは温度に対応する電気信号が出力される。

車輪速度センサ２４は、並列に接続された磁束の流れ方向に応じて出力を変化させて車輪速度に応じた信号を出力するホールＩＣ８４及びコンデンサ８６からなり、電源端子２４ａはコンデンサ８６の正極及びホールＩＣ８４に接続され、信号出力端子２４ｂは、ホールＩＣ８４の信号端子及びコンデンサ８６の負極に接続されている。

図６に示すように、ブレーキトルクセンサ２０及び車輪速度センサ２４は、共通の５芯同軸ケーブル９０によりＥＣＵ８と接続されている。５芯同軸ケーブル９０の電源ライン９０ａは、ナックル５４に支持される軸受７２の付近で、分岐して、ブレーキトルクセンサ２０の電源端子２０ａを通して、ブレーキトルクセンサ２０の歪ゲージ８０に接続され、また、車輪速度センサ２４の電源端子２４ａを通して、ホールＩＣ８４の電源端子及びコンデンサ８６の正極にそれぞれ接続される。

５芯同軸ケーブル９０のグラウンドライン９０ｂは、軸受７２付近で、分配され、グラウンド端子２０ｂを通して、ブレーキトルクセンサ２０の歪ゲージ８０の接続部８０ｂに接続される。ブレーキトルクセンサ２０の信号出力端子２０ｃ及びサーミスタ２２の信号出力端子２２ａは、出力信号ライン９０ｃ及び９０ｅを通して、５芯同軸ケーブル９０に収容されて、ＥＣＵ８に接続される。

車輪速度センサ２４の信号出力端子２４ｂは、出力信号ライン９０ｄを通して、５芯同軸ケーブル９０に収容されて、ＥＣＵ８に設けられた抵抗８７を通してグラウンドに接続される。

図８は、図２における断面方向が図３に示す断面図の断面方向と直交する方向の断面図であり、図９は図８中の車輪速度センサ２４を含む要部断面図である。車輪速度センサ２４は、車輪側に配置され、図９（ｂ）に示すＮＳの磁極を円周方向に多極形成したリング状のエンコーダ７３に車軸７５の軸方向で対向し、図９（ａ）に示すように軸受７２の近傍のナックル５４にネジ止めにより固定されている。一方、ブレーキトルクセンサ２０は、軸受７２の付近に配置されたキャリパブラケット５８に設けられている。

そのため、ブレーキトルクセンサ２０及び車輪速度センサ２４がお互い近接して配置され、軸受７２の付近で５芯同軸ケーブル９０を分岐すれば、分岐ケーブル長を短くすることができるとともに、ブレーキトルクセンサ２０と車輪速度センサ２４の相互の位置に影響されることなく、５芯同軸ケーブル９０を最適な配置とすることができる。また、５芯同軸ケーブル９０を共用して使用することから、コストダウンを図ることができる。

図１０は、ＥＣＵ８の摩擦パッド６８，７０の温度を推定する機能ブロック図であり、摩擦材温度推定手段は、発熱エネルギー算出手段１００、放熱エネルギー算出手段１０２、ロータ蓄積エネルギー算出手段１０４及びパッド温度算出手段１０６を具備する。本実施形態では、各車輪１６ＦＬ、１６ＦＲ、１６ＲＬ、１６ＲＲについて、摩擦パッド６８，７０の温度を推定するが、処理内容は同一であるので、車輪１６ＦＬ、１６ＦＲ、１６ＲＬ、１６ＲＲ毎の説明を省略する。

図１１は、放熱等価回路図である。この放熱等価回路では、摩擦パッド６８，７０はブレーキディスク（ロータ）５２に接しており、摩擦パッド６８，７０とロータ５２との間の摩擦により発熱することから、摩擦パッド６８，７０の温度はロータ５２の温度に等しいと仮定している。

発熱エネルギー算出手段１００は、電流源に対応する発熱源が摩擦パッド６８，７０とロータ５２との間の摩擦であることから、発熱エネルギー［Ｗ］を式（１）により算出する。

発熱エネルギー＝ω×Ｍｂ ・・・ （１）
ωは車輪速度センサ２４から検出された車輪速度より角速度算出手段により算出される車輪角速度［ｒａｄ／ｓ］である。車輪速度をｖ（ｍ／ｓｅｃ）とすると、ω＝ｖ／ｒ（ｒは車輪１６の半径）である。また、Ｍｂは、ブレーキトルクセンサ２０より検出され、サーミスタ２２が検出した温度に基づき補正されたブレーキトルク［Ｎ・ｍ］である。

サンプリング時間ｔｓに発生した発熱エネルギーＥｂｒｋ［Ｊ］を式（２）より算出する。サンプリング時間ｔｓは、摩擦パッド６８，７０の温度を推定する周期である。

Ｅｂｒｋ＝ω×Ｍｂ×ｔｓ ・・・ （２）
ロータ５２に蓄積された熱エネルギーがロータ５２から周囲の大気中に放熱することにより、ロータ５２に蓄積される熱エネルギーが減少して、ロータ５２の温度が低下する。ロータ５２からの放熱には、対流による放熱と輻射による放熱が含まれる。輻射による放熱は、ロータ５２の温度と周囲の温度との温度差によって決まり、他のパラメータには依存しない。また、対流による放熱は、車体２が移動することにより、ロータ５２への通風量が変化し、車速が大きくなると、通風量が増加して、ロータ５２から周囲への放熱量が増加する。即ち、車速によりロータ５２から周囲への放熱量が変化する。

従って、ロータ５２からの放熱量は、車速の関数となる。車輪１６のスリップがないと仮定すると、車速及び車輪回転速度は等しくなり、ロータ５２からの放熱量は、車輪回転速度の関数となる。

各車輪回転速度におけるロータ５２の放熱熱抵抗を計算や実験により算出しておき、車輪回転速度と、輻射による放熱を含めた放熱熱抵抗［°Ｃ／Ｗ］との関係をメモリ等に記憶しておく。尚、ロータ５２の放熱熱抵抗はロータ５２が１Ｗの熱量を放熱するために必要とされるロータ５２と周囲との温度差である。

放熱エネルギー算出手段１０２は、１秒当たりのロータ５２からの放熱量を式（３）より算出する。

ロータ５２からの放熱量［Ｗ］＝（Ｔｐ（ｎ−１）−Ｔａ（ｎ−１））／θｒｏｔ
・・・ （３）
但し、Ｔｐ（ｎ−１）は現在時刻ｎより１サンプリング周期ｔｓ前のサンプリング時刻（ｎ−１）において算出されたロータ５２の温度であり、Ｔａ（ｎ−１）は時刻（ｎ−１）における周囲の温度であり、サーミスタ２２により時刻（ｎ−１）において検出された温度Ｔｓに等しいものとする。θｒｏｔ［°Ｃ／Ｗ］は、対流による放熱と輻射による放熱とを合わせたロータ５２の放熱熱抵抗でありメモリに記憶されている。このメモリに記憶された放熱熱抵抗は、車輪速度による通風量に応じたものが格納されている。

そして、サンプリング時間ｔｓにおけるロータ５２からの放熱エネルギーＥｏｕｔ［Ｊ］を式（４）より算出する。

Ｅｏｕｔ＝（Ｔｐ（ｎ−１）−Ｔａ（ｎ−１））×ｔｓ／θｒｏｔ ・・・ （４）
ロータ蓄積エネルギー算出手段１０４、ブレーキ１８が非作動状態であり、摩擦パッド６８，７０の周囲の環境温度に等しい状態、例えば、イグニッションスイッチがＯＮされたときから、現在までにロータ５２に蓄積されるエネルギーＥｒｏｔ（ｎ）［Ｊ］を式（５）より算出する。

Ｅｒｏｔ（ｎ）＝Ｅｒｏｔ（ｎ−１）＋Ｅｂｒｋ−Ｅｏｕｔ ・・・ （５）
ロータ５２に熱エネルギーが蓄積されると、ロータ５２は蓄積エネルギーＥｒｏｔ［ｎ］及び熱容量ＭＡＳＳｒｏｔ［Ｊ／Ｋ］に従って、温度が上昇する。ロータ５２の熱容量ＭＡＳＳｒｏｔは、ロータ５２を１Ｋ上昇させるのに必要な熱エネルギーであり、ロータ５２の容積や比熱等によって決まる。

パッド温度算出手段１０６は、摩擦パッド６８，７０の現在の温度Ｔｐ（ｎ）を式（６）より算出する。

Ｔｐ（ｎ）＝Ｅｒｏｔ（ｎ）／ＭＡＳＳｒｏｔ＋Ｔａ（１） ・・・ （６）
Ｅｒｏｔ［ｎ］／ＭＡＳＳｒｏｔは、ロータ５２の蓄積エネルギーＥｒｏｔ（ｎ）によるＥｒｏｔ＝０であるときから現在までのロータ５２の上昇温度である。また、Ｔａ（１）は、Ｅｒｏｔ＝０のときのロータ５２の温度、即ち、摩擦パッド６８，７０の初期温度であり、摩擦パッド６８，７０が周囲の温度に等しい状態、例えば、イグニッションスイッチがＯＮされた時点のサーミスタ２２が検出した摩擦パッド６８，７０の温度Ｔｓである。

図１２は摩擦パッド６８，７０の温度推定方法を示すフローチャートである。以下、この図面を参照して、摩擦パッド６８，７０の温度推定方法の説明をする。ステップＳ２で、摩擦パッド６８，７０が周囲の温度に等しい状態、例えば、イグニッションスイッチがＯＮされたか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ４に進み、否定判定ならば、ステップＳ６に進む。

ステップＳ４で、パッド温度Ｔｐ及びパッド初期温度Ｔｐ（１）にサーミスタ２２が示す温度Ｔｓを代入し、ロータ蓄積エネルギーＥｒｏｔに零を代入して初期値を設定する。ステップＳ６で、タイマ起動済みであるか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ８に進み、否定判定ならば、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ８でタイマ起動する。タイマ起動周期はサンプリング時間ｔｓである。ステップＳ１０で、外気温Ｔａにサーミスタ２２が検出した温度Ｔｓを代入して外気温をセーブする。ステップＳ１２でタイマタイムアウトしたか否かを判定する。肯定判定ならば、ステップＳ１４に進み、否定判定ならば、終了する。

ステップＳ１４で、ｔｓ時間におけるロータ５２の発熱エネルギーＥｂｒｋ=ω×Ｍｂ×ｔｓを算出する。ω及びＭｂは式（１）中のものと同じである。

ステップＳ１６で、サンプリング時間ｔｓにおけるロータ５２の放熱エネルギーＥｏｕｔ＝（Ｔｐ−Ｔａ）×ｔｓ／θｒｏｔを算出する。Ｔｐは１サンプリング時間ｔｓ前のロータ５２の算出温度である。θｒｏｔは、式（４）中のものと同じである。これにより、ブレーキ１８が非作動状態でロータ５２が発熱していない間のみならず、ブレーキ１８が作動状態でロータ５２が発熱している間にも、ロータ５２から周囲への放熱が算出される。

ステップＳ１８で、ロータ蓄積エネルギーＥｒｏｔ＝Ｅｒｏｔ＋Ｅｂｒｋ−Ｅｏｕｔを算出する。ステップＳ２０で、パッド温度Ｔｐ＝Ｅｒｏｔ／ＭＡＳＳｒｏｔ＋Ｔｐ（１）を算出する。ＭＡＳＳｒｏｔは、式（６）中のものと同じである。上記ステップＳ２〜２０は、一定周期で繰り返し実行される。

このように、摩擦パッド６８，７０の温度をブレーキ液圧ではなく、ブレーキトルクセンサ２０が検出したブレーキトルク及びサーミスタ２２が検出した外気温に基づいて推定するので、摩擦パッド温度を精度良く推定することができる。

また、摩擦パッドの偏摩耗や片利きで各車輪のブレーキトルクが異なり、各車輪の摩擦温度が異なるような場合でも、各車輪の摩擦温度の正確に行うことができる。更に、サーミスタ２２はブレーキトルクセンサ２０に設けられており、サーミスタ２２によりブレーキ２０の周囲の環境温度が検出できるので、ブレーキ２０からの放熱による冷却分を正確に算出することができ、正確に摩擦パッド６８，７０の温度が推定できる。

初期値Ｔｐ（１）は、摩擦パッド６８，７０が外気温に等しいと予測される時点でそのときの外気温で更新しても良い。例えば、高速道路の走行中のように、ブレーキ力が一定時間以上発揮されていない場合には、ロータ５２に蓄積されたエネルギーＥｒｏｔが周囲に放熱されて、ロータ５２の冷却により、ロータ５２の温度が外気温に等しくなる。

このように、初期値Ｔｐ（１）を摩擦パッド６８，７０が外気温に等しいと予測される時点で適宜更新することにより、温度推定の累積誤差が小さくなり、より温度推定の精度を向上させることができる。

本実施形態では、ブレーキがディスクブレーキの場合について説明したが、ドラムブレーキの場合も、ブレーキ要素としてブレーキドラムとすれば、図８に示した等価回路及び式（１）〜（６）が成り立ち、ブレーキドラムの場合にブレーキシューに貼付された摩擦材の温度推定をブレーキディスクの場合と同様に行うことができる。

本実施形態によれば、ブレーキトルクセンサ２０及び車輪速度センサ２４とＥＣＵ８との接続を、電源ラインを共用して１本の５芯同軸ケーブル９０により接続したので、５芯同軸ケーブル９０を最適な配置とすることができる。また、５芯同軸ケーブル９０を共用して使用することから、コストダウンを図ることができるとともに、組み立て、メンテナンス時の工数削減を図ることができる。

本発明が適用される車両システムの概略構成図である。 ブレーキトルクセンサを説明するための図ある。 ブレーキトルクセンサを説明するための図である。 ブレーキトルクセンサを説明するための図である。 ブレーキトルクセンサの特性を示す図である。 ブレーキトルクセンサ及び車輪速度センサの配線を示す図である。 ブレーキトルクセンサ及び車速センサの構成を示す図である。 車速センサの配置を示す図である。 図８の要部断面図である。 ＥＣＵの摩擦材温度推定に係る機能ブロック図である。 ロータのエネルギー蓄積及び放出に係る等価回路図である。 摩擦パッド温度推定方法を示すフローチャートである

符号の説明

８ ＥＣＵ
１０ ブレーキ液圧制御装置
１６ＦＬ、１６ＦＲ、１６ＲＬ、１６ＲＲ 車輪
１８ＦＬ、１８ＦＲ、１８ＲＬ、１８ＲＲ ブレーキ
２０ＦＬ、２０ＦＲ、２０ＲＬ、２０ＲＲ ブレーキトルクセンサ
２２ＦＬ、２２ＦＲ、２２ＲＬ、２２ＲＲ サーミスタ
２４ＦＬ、２４ＦＲ、２４ＲＬ、２４ＲＲ 車輪速度センサ
９０ ５芯同軸ケーブル
５４ ナックル
６８，７０ 摩擦材
１００ 発熱エネルギー算出手段
１０２ 放熱エネルギー算出手段
１０４ メータ蓄積エネルギー算出手段
１０６ パッド温度算出手段

Claims (2)

1. 車輪を回転可能に支持すると共に、サスペンションによって車体にばね支持される回転支持体と、前記車輪と共に回転するブレーキ要素と、前記ブレーキ要素に接して前記ブレーキ要素を制動する摩擦材と、を備えたブレーキ装置の前記摩擦材の温度推定装置であって、
   前記サスペンションのばね下の部材の制動時のブレーキトルクによって歪が生じる部位に設けられ、該歪が生じる部位の歪を検出する歪検出手段及び該歪検出手段の温度依存性を補償するためのサーミスタを有するブレーキトルクセンサと、
   前記車輪の回転角速度を検出する車輪回転角速度検出手段と、
   前記ブレーキトルクセンサで検出され、前記サーミスタが検出した温度に基づき補正されたブレーキトルク、前記車輪回転角速度検出手段で検出された車輪回転角速度及び前記サーミスタで検出された温度に基づいて前記摩擦材の温度を推定する摩擦材温度推定手段と、
   を具備したことを特徴とする摩擦材の温度推定装置。
2. 前記摩擦材温度推定手段は、
   前記ブレーキトルクセンサで検出され、前記サーミスタが検出した温度に基づき補正されたブレーキトルク及び前記車輪回転角速度検出手段で検出された前記車輪回転角速度に基づいて、前記摩擦材と前記ブレーキ要素との間の摩擦により生じる発熱エネルギーを算出する発熱エネルギー算出手段と、
   前記サーミスタで検出された温度及び前記ブレーキ要素の熱量を単位熱量放熱するために必要な前記ブレーキ要素と大気との温度差である放熱抵抗に基づいて、前記ブレーキ要素が蓄積した熱の前記ブレーキ要素の温度と大気との温度差による大気への放熱エネルギーを算出する放熱エネルギー算出手段と、
   前記発熱エネルギー及び前記放熱エネルギーに基づいて、前記ブレーキ要素に蓄積される蓄積エネルギーを算出する蓄積エネルギー算出手段と、
   前記蓄積エネルギー及び前記ブレーキ要素を１℃上昇させるために必要なエネルギーである前記ブレーキ要素の熱容量に基づいて、前記摩擦材の温度を推定する摩擦材温度算出手段と、
   を具備したことを特徴とする請求項１に記載の摩擦材の温度推定装置。

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