JP5250379B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキペダルの踏力を倍力する倍力装置を備えたブレーキ制御装置に関する。

車両を減速させる際、運転者は、ブレーキペダルを踏むことによって所望の減速度を得る。この時、運転者は、ストローク量に応じたペダル反力を受ける。車両をスムーズに減速させるためには、ペダル反力と減速度との微調整が必要であり、減速感に起因する車両の乗り心地の良し悪しは、運転者の技量に依存する。近年、ペダルを機械的に独立させることで、振動伝達系を遮断し、ブレーキ力及びペダル反力を可変とする、ブレーキバイワイヤ（以下、ＢＢＷと称する）が注目されている（特許文献１参照）。

特開２００５−１１２０３４号公報

特許文献１によれば、ストロークシミュレータのばね反力を可変としているが、依然として、運転者のペダル入力に、減速度，ペダル反力が依存した構成であるため、運転者の操作如何で、減速感に起因する車両の乗り心地，ペダルフィーリングが、影響を受けるという課題がある。特にカーブ減速のように、ブレーキ操作とハンドル操作を同時に行う場合には、制御対象が増えるために、運転者の負担が大きくなるという課題がある。即ち、ＢＢＷでは、運転者にブレーキ状態を伝えるペダル反力生成機構が考慮されていない。

そこで、本発明の目的は、減速感を良好に保つブレーキ力を生成し、ペダル反力を制御してペダルフィーリングを改善するブレーキ制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。

ＥＣＵ、ＥＣＵに信号線を介して接続される電動モータ、反力生成機構、電動モータの回転軸に契合されたボールネジ、及び、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダを備え、ＥＣＵは、車両の左右方向の加加速度から得られる目標減速度、運転者によるブレーキペダルの踏み込み量、マスタシリンダの液圧、及び、電動モータの指令電流に基づいて、目標ブレーキ力、及び、目標ペダル反力を算出し、反力生成機構は、目標ペダル反力に基づいて、ブレーキペダルの反力を生成する。

本発明によれば、減速感を良好に保つブレーキ力を生成し、ペダル反力を制御してペダルフィーリングを改善するブレーキ制御装置を提供することができる。

以下、実施例を、図面を用いて説明する。

図１は、ＢＢＷのブレーキ制御装置の平面図、図２は、ＢＢＷのブレーキ制御装置の断面図である。

ＢＢＷのブレーキ制御装置は、ブレーキ倍力のための液圧を発生させる電動アクチュエータ１，ブレーキペダル２，ブレーキ圧配分装置３，ブレーキ配管４，５，ピストン（プライマリピストン，セカンダリピストン）７，タイヤ（キャリパ，ロータ，車輪を含む）８，リザーバタンク９，ペダル反力生成機構１２，ストロークセンサ２０，ロッド２１，スプリング２３、及び、車両状態情報取得部３０とからなる。ここで車両状態情報とは、車両速度、アクセルのＯＮ／ＯＦＦなど制御に必要な情報である。又、電動アクチュエータ１は、マスタシリンダ１０，マスタシリンダ１０の上流に設置されブレーキ倍力を発生する電動式の倍力シリンダ１１，ステータ１１Ａ，ロータ１１Ｂ，ロータ１１Ｂに契合されたボールネジナット１１Ｃ，ボールネジシャフト１１Ｄ，ＥＣＵ１６、及び、各種の信号線１７とからなる。

ステータ１１Ａ，ロータ１１Ｂは、ボールネジナット１１Ｃに回転トルクを与え、ボールネジシャフト１１Ｄを直動方向に駆動し、マスタシリンダ１０を増圧する。増圧された作動油は、ブレーキ配管４Ａ，４Ｂを介して、ブレーキ圧配分装置３に流入する。ブレーキ圧配分装置３は必要に応じて、前後の左右輪にブレーキ圧を配分する。右前輪を例に取ると、ブレーキ圧配分装置３からブレーキ配管５ＦＲを介して、キャリパ８ＣＦＲが増圧され、ロータ８ＢＦＲが押圧され、車輪８ＡＦＲが制動される。

次に、ブレーキ倍力発生の仕組みについて説明する。車体前後方向に延設された倍力シリンダ１１内にて、ロータ１１Ｂとボールネジナット１１Ｃが契合され、筐体１１Ｅに対し、図示しない軸受により回転自在に設置されている。ボールネジシャフト１１Ｃは、ＥＣＵ１６の倍力指令に基づいて、ステータ１１Ａからの電磁力によりロータ１１Ｂとボールネジナット１１Ｃが回転トルクを受け、直動方向に駆動する。

ＥＣＵ１６は、転舵速度信号線１７Ａを介してステアリングホイール６と、倍力指令信号線１７Ｂを介して倍力シリンダ１１と、ペダル反力指令信号線１７Ｃを介してペダル反力生成機構１２と、ペダルストローク信号線１７Ｄを介してストロークセンサ２０と、車両状態信号線１７Ｅを介して車両状態情報取得部３０と、それぞれ接続されている。

直進減速時など、車両横方向に加速度が発生しない場合、ＥＣＵ１６は、ペダルストローク信号線１７Ｄを介して受信したペダルストローク情報に基づいて、倍力シリンダ１１への指令値を算出する。

カーブ減速時など、ステアリングホイール６が転舵された場合、ＥＣＵ１６は、転舵速度信号線１７Ａを介して受信した転舵速度情報と、車両状態信号線１７Ｅを介して受信した車両速度情報に基づいて、車両の横加加速度を算出する。

横加加速度の算出は、山門誠，「加加速度情報を用いたドライバの制御動作と車両運動の解釈と評価」，自動車技術会論文集，Vol.39,No.3,May 2008、にある方法を用いれば良い。

ここで、山門誠，「横運動に連係して加減速を制御する車両の運動特性に関する検討」，自動車技術会春季学術講演会予稿集，36-20085351には、横加加速度に応じて、適切な減速度が一意に決められることが知られている。

ＥＣＵ１６は、上記、横加加速度情報に基づいて、目標減速度を算出する（数１）。

（数１）
Ｇxc＝−sgn（Ｇｙ・Ｇｙ′）Ｃxy／（１＋Ｔｓ）｜Ｇｙ′｜＋Ｇ_{x_DC}

ここで、Ｇxcは目標減速度、Ｇｙは車両の横加速度、Ｇｙ′は車両の横加加速度、Ｃxy／（１＋Ｔｓ）は一次遅れゲインである。シグナム項は、転舵の左右に対応する項、Ｇ_{x_DC}は横運動に連係していない減速度成分で、例えば、前方にコーナーがある場合の予見的な減速に対して必要な項である。

更に、ＥＣＵ１６は、ペダルストローク信号線１７Ｄを介して受信したペダルストローク情報と、上記算出された目標減速度に基づいて、ペダル反力指令信号線１７Ｃを介して、ペダル反力生成機構１２にペダル反力を指令する。

以上のように、運転者がブレーキペダル２を踏み込むと、ストロークセンサ２０がストロークを検出することで、ボールネジナット１１Ｃが駆動し、ボールネジシャフト１１Ｄが稼動する。従って、ボールネジシャフト１１Ｄに連結したプライマリピストン７Ａが変位し、圧力室１０Ａが増圧される。セカンダリピストン７Ｂは、スプリング２３Ａ，２３Ｂと圧力室１０Ａ，１０Ｂの内圧とのバランスにより変位し、圧力室１０Ｂも同様に増圧される。増圧された結果、下流にブレーキ圧が伝達される。

図３は、図１の制御フローを示す図、図４は、ブレーキ力とペダルストロークの関係を示す図、図５は、ペダル踏み込み量不足時のブレーキ力とペダル反力の出力値を示す図、図６は、ペダル踏み込み量過剰時のブレーキ力とペダル反力の出力値を示す図である。ここで、図４における線ロは運転者の踏み込みによるブレーキ力、線イは倍力シリンダ１１により倍力された時のブレーキ力（倍力ブレーキ圧要求特性）を示す。予め当該特性をＥＣＵ１６に記憶させておくとよい。

まず、ＥＣＵ１６は、ステアリングホイール６が転舵されているか否かを判断し（Ｓ１）、転舵されていると判断した場合、アクセルがＯＦＦか否かを判断し（Ｓ２）、ＯＦＦと判断した場合、車両速度及び転舵速度から数１に基づいて、目標減速度を算出する（Ｓ３）。

Ｓ１で転舵されていないと判断した場合、又は、Ｓ２でＯＮと判断した場合は、通常のブレーキ制御を行う（Ｓ１３）。当該制御は、図４の倍力ブレーキ圧要求特性に従う。

Ｓ３の後、ストロークセンサ２０の情報に基づいて、Ｓ３で算出した目標減速度に対する運転者のペダル踏み込み量の過不足を判定する（Ｓ４）。ここで、Ｓ５〜Ｓ８について、図５を用いて説明する。

踏み込み量が第１の所定値に満たない（不足している）場合、ペダルストロークの位置は点Ｓｔ１にあるとする。基本特性上は、踏力をＢｐ１とすると、倍力はＢａ１と表される。これに対し、ＥＣＵ１６が目標ブレーキ圧をＢａｓ１と算出し、ブレーキ力を差分のＧ１だけ増量制御する（Ｓ５）。ペダル反力は、点線ハのような基本特性を示す。Ｓ５の後、点Ａ（Ｓｔ０）にてペダル反力を増量し、線ニに示すような段階ステップ状の特性に従ってペダル反力を制御する（Ｓ６）。

次に、踏み込み量が第１の所定値から当該第１の所定値よりも大きい第２の所定値までの範囲内にある（適正）場合、基本特性通りの値を出力する（Ｓ７）。ペダル反力は、Ｓ６と同様に制御する。

次に、Ｓ９，Ｓ１０について、図６を用いて説明する。

踏み込み量が第２の所定値以上（過剰）の場合、ペダルストロークの位置は点Ｓｔ２にあるとする。基本特性上は、踏力をＢｐ１とすると、倍力はＢａ２と表される。これに対し、ＥＣＵ１６は目標ブレーキ圧をＢａｓ２と算出し、ブレーキ力を差分のＧ２だけ減量制御する（Ｓ９）。Ｓ９の後、点Ｂ（Ｓｔ２）にて、ペダル反力を増量し、線ホに示すような段階ステップ状の特性に従ってペダル反力を制御する（Ｓ１０）。

ここで、上記点Ａ及び点Ｂは、ペダル反力の増量制御を開始する点（閾値）であり、車両の減速度に応じて変更する。そのため、減速度に応じたペダル反力の制御を適切に行うことができる。

尚、本実施例では、運転者がペダルを２回以上繰り返して踏んだ場合、運転者のブレーキ入力を優先して制御してもよい。これにより、緊急時のブレーキ動作が運転者主導となり、運転の安心感を確保することができる。又、本実施例では、倍力シリンダ１１とＥＣＵ１６を別体としているが、これらを一体にしてもよい。この場合、システムの小型化が図られるので車両への搭載性が向上する。

以上により、車両の横加加速度情報に基づいて、適切なブレーキ力が得られるとともに、運転者は適切なペダル操作量を体感することができ、安定してブレーキペダルの操作ができる。又、従来は、運転者のブレーキペダル操作量，ブレーキ力，減速度（減速感）が相互に影響を及ぼしていたが、本実施例では、運転者の技量によらず、快適な減速操作を行うことができる。尚、Ａ点では、運転者に制御状態を教示することを目的として、ペダルを振動させてもよい。この場合、運転者は、適切なペダルストローク位置を知ることができる。

Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１０において、ペダル反力をペダルストロークに比例して制御すると、従来ブレーキと同等のフィーリングとなる。

尚、Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１０では、ペダル反力をブレーキ圧に比例して制御してもよい。この場合、比例定数を可変にすることで、いわゆる、軽いペダルや、重いペダルを実現することができる。更に、Ｓ６，Ｓ８，Ｓ１０では、ペダルを最適位置に自動ストロークするように、制御してもよい。この場合、運転者は、意図することなく必要なペダルストロークが維持されるため、運転者の負担軽減に効果がある。

本実施例が実施されていることを確認するためには、運転者のペダル入力とは独立に、ブレーキ力を生成することが可能な倍力装置が備わっていることを目視確認し、カーブ減速時の横加速度，横加加速度，前後加速度，ペダル反力の履歴を測定確認すればよい。

図７は、ペダルが機械的に結合されたブレーキ制御装置の断面図である。

本実施例では、運転者の踏力を伝達する入力ロッド２１Ａは、入力ロッド２２に連結されており、踏力が直接的に液室１０Ａを加圧する構成になっている。その他の構成は第一の実施例と同等である。ここでは、ペダル反力生成機構が無いため、構成が単純化でき、低コスト，小型化，制御性の単純化に有効である。

ブレーキバイワイヤのブレーキ制御装置の平面図。 ブレーキバイワイヤのブレーキ制御装置の断面図。 図１の制御フローを示す図。 ブレーキ力とペダルストロークの関係を示す図。 ペダル踏み込み量不足時のブレーキ力とペダル反力の出力値を示す図。 ペダル踏み込み量過剰時のブレーキ力とペダル反力の出力値を示す図。 ペダルが機械的に結合されたブレーキ制御装置の断面図。

符号の説明

１ 電動アクチュエータ
２ ブレーキペダル
３ ブレーキ圧配分装置
４，５ ブレーキ配管
６ ステアリングホイール
７ ピストン
８ タイヤ
９ リザーバタンク
１０ マスタシリンダ
１１ 倍力シリンダ
１２ ペダル反力生成機構
１６ ＥＣＵ
１７ 通信線
２０ ストロークセンサ
２１ ロッド
２３ スプリング
３０ 車両状態情報取得部

Claims (8)

1. ＥＣＵ、当該ＥＣＵに信号線を介して接続される電動モータ、反力生成機構、当該電動モータの回転軸に契合されたボールネジ、及び、ブレーキ液圧を発生させるマスタシリンダを備え、
   前記ＥＣＵは、車両の左右方向の加加速度から得られる目標減速度、運転者によるブレーキペダルの踏み込み量、マスタシリンダの液圧、及び、電動モータの指令電流に基づいて、目標ブレーキ力、及び、目標ペダル反力を算出し、
   前記反力生成機構は、前記目標ペダル反力に基づいて、前記ブレーキペダルの反力を生成する、ブレーキ制御装置。
2. 前記車両の減速度に応じて、前記ブレーキペダルのストロークの閾値を変更する閾値変更部と、
   前記閾値変更部が変更した閾値の前後で、ペダル反力を変化させるペダル反力生成部と、を有する、請求項１記載のブレーキ制御装置。
3. 前記ブレーキペダルにペダル反力を発生させるペダル反力生成部と、
   運転者のブレーキ入力変動を抑制するようにブレーキ力を制御するブレーキ制御部と、を備え、
   前記ペダル反力生成部は、所定の減速度及びペダル反力特性に応じて、前記ペダル反力の変動を抑制する、請求項１記載のブレーキ制御装置。
4. 車両進行方向を前方向とした場合の、車両左右方向の加加速度情報に基づいて目標減速度を算出する算出部と、
   前記ブレーキ制御部は、前記目標減速度となるようにブレーキ力を制御し、
   前記ペダル反力生成部は、前記目標減速度に対し、前記ブレーキペダルの踏み込み量が第１の所定値に達した場合、ペダル反力を増加させる、請求項３記載のブレーキ制御装置。
5. 前記ペダル反力生成部は、前記踏み込み量が前記第１の所定値に達し、かつ、前記第１の所定値より大きい第２の所定値に達しない場合、前記ブレーキ力を増加させ、前記踏み込み量が前記第２の所定値以上の場合、前記ブレーキ力を減少させる、請求項４記載のブレーキ制御装置。
6. 前記ブレーキ制御部は、運転者が前記ブレーキペダルを２回以上繰り返して踏んだ場合、前記運転者のブレーキ入力を優先する、請求項３乃至５何れか一に記載のブレーキ制御装置。
7. 前記運転者に制御状態を教示することを目的として、前記ブレーキペダルの踏み込み量が、前記第１の所定値と前記第２の所定値間に達した場合、前記ブレーキペダルを振動させる、請求項３乃至６の何れか一に記載のブレーキ制御装置。
8. 前記ブレーキペダルの入力軸と前記マスタシリンダのピストンは、機械的に連結されていない、請求項１乃至７の何れか一に記載のブレーキ制御装置。

Images