JP5332867B2 - 制動補助装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライバの制動操作を補助する制動補助装置に関し、特に、マスタシリンダ圧を加圧して補助制動力を付与する制動補助装置に関する。

車輪に制動力を付与する制動装置として、ドライバのブレーキペダル操作によりマスタシリンダに発生する作動圧を各車輪に配置したホイールシリンダへと伝達して、これらを駆動して制動力を付与する液圧式の制動装置が知られている。さらに、ドライバのブレーキペダル踏力を軽減して、より大きな制動力を付与するため、ホイールシリンダへと伝達される液圧を加圧する制動補助装置がある。特許文献１に開示されている制動装置、制動方法はこうした制動補助装置を採用した技術の一例であって、ドライバのペダル操作量であるストローク量を検出し、このストローク量から求めた要求圧力と、ペダル操作に応じて発生する操作圧力との差を加圧入力として加圧手段により付与するものである。

特開２００８−２３０５１４号公報

この特許文献１における加圧手段は、段落００３１に記載されているように、マスタカットソレノイドバルブの上流側のブレーキオイルを吸引し、ポンプにより加圧して同バルブの下流側へと吐出するとともに、マスタカットソレノイドバルブの作動を制御することで、下流側と上流側の差圧を調圧して加圧入力を調整するものである。このような構成によれば、マスタカットソレノイドバルブの上流側のブレーキオイルを吸引することで、上流側の液体容積が縮小するので、ドライバのブレーキペダル操作に変化がなくてもブレーキペダルがマスタシリンダ側へと移動することで、あたかもブレーキペダルがマスタシリンダ側へと引き込まれる現象が発生する。これにより、ストローク値が増大してしまい、ストローク値に応じた目標制動力にも誤差が生じてしまう。

そこで本発明は、液圧式の制動装置におけるドライバの制動操作を加圧手段による加圧により補助する制動補助装置において、加圧時にもドライバによるペダル操作量を精度よく検出することを可能とした制動補助装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る制動補助装置は、ブレーキペダルの操作力を受けて、車輪に設けられた制動装置へと作動液により作動圧を伝達するマスタシリンダの作動液を、加圧手段で吸引して加圧して制動装置へと伝達することによりドライバによる制動操作を補助する制動補助装置において、加圧手段による加圧により生じるブレーキペダルのストローク変化量を推定するストローク変化量推定手段と、推定したストローク変化量に基づいてドライバのブレーキペダル操作によるストローク値を算出するストローク算出手段と、ドライバによるブレーキペダルの踏み増し操作の有無を判定する踏み増し判定手段を備えており、ストローク算出手段は、判定した踏み増しの有無に応じてストローク算出手法を異ならせることを特徴とする。

例えば、踏み増し判定手段により踏み増し操作有りと判定された場合には、検出したストローク値と判定したストローク変化量との差分と、マスタシリンダ圧から推定されるストローク値とに基づいてブレーキペダル操作によるストローク値を算出するとよい。一方、踏み増し判定手段により踏み増し操作なしと判定された場合には、検出したストローク値と判定したストローク変化量との差分と、前回算出されたストローク値とに基づいてブレーキペダル操作によるストローク値を算出するとよい。

本発明によれば、加圧により生ずるストローク変化量を推定して、それに基づいてドライバのブレーキペダル操作によるストローク値を算出するので、加圧の有無によらず精度よく運転者の行ったペダル操作に基づくストローク量を算出することができる。

運転者の踏み増し操作の有無に応じて、上述したようにストローク算出手法を異ならせることにより、いずれの場合にも精度よくストローク量算出を行うことができる。

本発明に係る制動補助装置を含む電子制御ブレーキシステムの実施形態を示す構成図である。 図１の装置の制御動作を示すフローチャートである。 図２の制御動作時の各状態量変化を説明するタイムチャートである。 図２の制御動作におけるストローク変化量特性マップの設定例を示すグラフである。 図２の制御動作におけるストローク特性マップの設定例を示すグラフである。 図１の装置における制動操作時の制動力設定例を示すタイムチャートである。 ドライバが踏み増しを行った場合の制御例を示すフローチャートである。 ドライバが踏み増しを行っていない場合の制御例を示すフローチャートである。 本発明に係る制動補助装置を含む電子制御ブレーキシステムの別の実施形態を示す構成図である。 図９の装置における制動操作時の制動力設定例を示すタイムチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１に本発明に係る制動補助装置を含む電子制御ブレーキシステムの実施形態の構成を示す。この制動制御装置は、電子制御により各輪に付与する制動力を制御する電子制御ブレーキシステム１であって、運転者によるブレーキペダル１１の踏み込み操作に応答して作動油を圧送するマスタシリンダ１４を有している。マスタシリンダ１４とブレーキペダル１１の間に配置されるブースタ１３は、ドライバのブレーキペダル１１への入力である踏力を増大してマスタシリンダ１４へと入力するものである。このブレーキペダル１１には、ブレーキペダルの踏み込み量、すなわちペダルストロークを検出するペダルストロークセンサ１２が取り付けられている。

各車輪（右前輪ＦＲ、左前輪ＦＬ、右後輪ＲＲ、左後輪ＲＬ）には、それぞれ車輪に制動力を付与するブレーキ装置が配置されており、そのブレーキ装置を動作させるためのホイールシリンダ６１、６２、６３、６４が配置されている。このブレーキ装置としては、ドラム式、ディスク式等各種のブレーキ装置を用いることが可能である。

マスタシリンダ１４とホイールシリンダ６１〜６４との間に、配置される液圧回路が油圧制御式のブレーキアクチュエータ３を構成する。前述したマスタシリンダ１４は２つの出力ポートを備えている。そして、マスタシリンダ１４は２つの出力ポートを備えており、各出力ポートからは、それぞれ油圧供給導管１５、１７が延び、それらの延長上には調整弁２０、２２が配置されている。この調整弁２０、２２には、比例式油圧調整弁を用いることができる。油圧供給導管１７のマスタシリンダ１４と調整弁２２との間（調整弁２２より上流側）には、管内の液圧を検出するためのマスタ圧センサ２４が配置されている。

調整弁２０の下流側からは、それぞれホイールシリンダ６１、６４へと接続される油圧供給導管３１、３４が延びており、その途上に、通常は開弁される保持弁３５、３８が配置されている。各保持弁３５、３８の下流側では、油圧供給導管３１、３４から油圧排出導管３９ａ、３９ｂが分岐し、油圧排出導管３９を通じてリザーバ４５へと接続されている。各油圧排出導管３９ａ、３９ｂ上には、通常閉弁されている減圧弁４１、４４が配置される。一方、リザーバ４５の上流側の油圧排出導管３９と調整弁２０の下流側とは油圧供給導管４７により接続され、その途上には、モータ４９により駆動されるポンプ５０と、ポンプ５０の駆動による油圧の脈動を取るためのダンパー室５２が接続されている。一方、リザーバ４５からは、調整弁２０の上流側の油圧供給導管１５へと延びる油圧返送導管５４が接続されている。

調整弁２２の下流側の構成も同様であって、それぞれホイールシリンダ６２、６３へと接続される油圧供給導管３２、３３が延びており、その途上に、通常は開弁される保持弁３６、３７が配置されている。各保持弁３６、３７の下流側では、油圧供給導管３２、３３から油圧排出導管４０ａ、４０ｂが分岐し、油圧排出導管４０を通じてリザーバ４６へと接続されている。各油圧排出導管４０ａ、４０ｂ上には、通常閉弁されている減圧弁４２、４３が配置される。一方、リザーバ４５の上流側の油圧排出導管４０と調整弁２２の下流側とは油圧供給導管４８により接続され、その途上には、モータ４９により駆動されるポンプ５１と、ポンプ５１の駆動による油圧の脈動を取るためのダンパー室５３が接続されている。一方、リザーバ４６からは、調整弁２２の上流側の油圧供給導管１７へと延びる油圧返送導管５５が接続されている。

本ブレーキシステム１の制御部であるブレーキＥＣＵ８は、ＣＰＵ、メモリ等からなり、格納されているブレーキ制御プログラムを実行することにより、制動装置の制御を行う。ブレーキＥＣＵ８には、ペダルストロークセンサ１２の出力であるストローク量、マスタ圧センサ２４の出力信号であるマスタシリンダ１４内の圧力を示す信号が入力され、各弁２０、２２、３５〜３８、４１〜４４およびポンプ５０、５１の作動を制御する制御信号を出力する。

この電子制御ブレーキシステム１においては、調整弁２０、２２、保持弁３５〜３８、減圧弁４１〜４４およびポンプ５０、５１の作動を制御することで、各ホイールシリンダ６１〜６４へ付与される油圧を独立して調整し、各車輪に付与する制動力を独立して調整することができるとともに、加圧により補助制動力を付与することが可能な構成となっている。

次に、本実施形態の動作である制動補助について図２のフローチャートを参照して説明する。図３は、制御時の各状態量の変化を示すタイミングチャートである。まず、ペダルストロークセンサ１２、マスタ圧センサ２４等のセンサ出力を取得する（ステップＳ１）。次に、ポンプ５０、５１の起動状態フラグの値を調べる（ステップＳ２）。この起動状態フラグがＯＮのときは、ポンプ５０，５１を作動させるべき状態、つまり、加圧より補助制動力を付与している状態であることを意味する。反対にフラグがＯＦＦのときは、加圧を行わず、補助制動力を付与していない状態であることを示すから、この場合は、ブースタ１３で増大されたブレーキペダル１１の踏力のみがマスタシリンダ１４に加えられて、マスタシリンダ圧の増圧原因となっているから、ステップＳ８へと移行して、ドライバによるペダル操作量に基づくストローク量Ｓoutは、ペダルストロークセンサ１２の出力であるストローク測定量Ｓと同一であるとして、ストローク量Ｓoutとしてストローク測定量Ｓを出力して処理を終了する。

一方、ステップＳ２でポンプの起動状態フラグがＯＮであると判定した場合には、ステップＳ３へと移行して、ストローク変化量ΔＳを算出する。このストローク変化量ΔＳは、ポンプ作動によりマスタシリンダ圧が低下してブレーキペダルが引き込まれることによって発生するストロークの変化量を指しており、ブレーキＥＣＵ８が要求する補助制動力付与のための差圧要求値ＰＳＭに基づいて算出することができる。ここでは、図４に示されるように、差圧要求値ＰＳＭとストローク変化量ΔＳとの関係を把握してマップとして保持しておき、このマップを参照することにより、差圧要求値ＰＳＭからストローク変化量ΔＳを求める。差圧要求値ＰＳＭとストローク変化量ΔＳとの関係式を記憶しておいて、計算により求めてもよい。

次に、マスタ圧センサ値Ｐの変化量ΔＰＭＣを所定のしきい値（一定値）と比較する（ステップＳ４）。ドライバにより踏み込み操作が行われている場合には、マスタ圧センサＰが増大する。そこで、その変化量ΔＰＭＣを基にしてドライバの踏み込み操作の有無を判定することができる。

ΔＰＭＣが一定値以上の場合には、ドライバによる踏み込み操作があるものと判定し、ステップＳ５へと移行して、ストローク推定値ＳfromＰを算出する。このストローク推定値ＳfromＰは、現在のマスタ圧センサ値Ｐに対応するストローク量である。ここでは、図５に示されるように、マスタ圧センサ値Ｐとストローク推定値ＳfromＰとの関係を把握してマップとして保持しておき、このマップを参照することにより、マスタ圧センサ値Ｐからストローク推定値ＳfromＰを求める。マスタ圧センサ値Ｐとストローク推定値ＳfromＰとの関係式を記憶しておいて、計算により求めてもよい。

ステップＳ６では、求めたストローク推定値ＳfromＰと、ストローク測定値Ｓとストローク変化量ΔＳの差分（Ｓ−ΔＳ）とを比較し、いずれか大きいほうをストローク演算値Ｓoutとして出力する。ストローク測定値Ｓは、ポンプ作動によるストローク変化量ΔＳだけ実際のドライバのペダル操作量より大きくなる可能性がある。一方で、ドライバがブレーキペダル１１を踏み増している場合には、踏み増し分が、このストローク変化量ΔＳ分の一部、さらには全部を打ち消すことがある。この場合には、マスタ圧センサ値Ｐは、踏み増しがない場合より減少幅が小さく、その分大きな値をとり、ストローク推定値ＳfromＰも大きくなる。そこで、ストローク推定値ＳfromＰと差分（Ｓ−ΔＳ）とを比較することで、精度よくストローク量を推定する。

ステップＳ４で、ΔＰＭＣが一定値未満であった場合には、ドライバによる踏み込み操作がないものとして、ステップＳ７へと移行する。ここでは、前回のタイムステップで求めたストローク出力であるＳoutLastと、ストローク測定値Ｓとストローク変化量ΔＳの差分（Ｓ−ΔＳ）とを比較し、いずれか小さいほうをストローク演算値Ｓoutとして出力する。運転者の踏み増しがない、つまり、運転者がペダル操作量を維持しているか、ペダル戻し操作を行っている場合でも、そのほかの車両状態量の変化によりブレーキＥＣＵ８が差圧要求値ＰＳＭを変更する場合がある。この場合、ストローク変化量ΔＳも変化するため、特に、差圧要求値ＰＳＭを小さくする場合に、差分（Ｓ−ΔＳ）をストローク量とみなすと、ストローク量が増大していると誤判定する可能性がある。そこで、前回のタイムステップのストローク出力であるＳoutLastと差分（Ｓ−ΔＳ）とを比較することで、精度よくストローク量を推定する。

本実施形態によれば、ドライバのペダル操作量（あるべきストローク量）を精度よく求めることができる。そのため、図６に示されるように、ポンプ加圧による油圧を増大させている場合でもドライバの意志に反して制動力を増大させることがない。これにより、制動力を一定に維持するような場合に、ドライバが大きな踏力を維持する必要がなく、制動力維持が容易になる。そして、ドライバの真のペダル操作量（あるべきストローク量）に応じた制動力付与制御が行えるので、制動力の制御精度も向上する。

ここでは、マスタ圧の変化量から踏み増し意志を判定する手法を説明したが、ブレーキペダル１１に別に踏力センサを配置し、その出力を基にして判定を行ってもよい。また、図２に示されるフローチャートでは、制御中において、ドライバの踏み増し操作の判定を行っているが、ドライバの踏み増し意志の有無が把握できている場合には、それぞれ別々の処理として行ってもよい。この踏み増し意志の把握手法としては、ドライバのブレーキペダル１１を操作する足位置の検出やシート圧検出による手法や、踏力センサとしてブレーキペダル１１の操作面に圧力センサを設けてその出力により検出する手法を用いることができる。

図７、図８は、それぞれドライバが踏み増していると判断できている場合、及び、踏み増しがないと判断できている場合の制御フローである。具体的な制御の内容は、図７のフローのステップＳ１１、１２、１３、１４、１５、１６がそれぞれ図２のフローのステップＳ１、２、３、５、６、８に対応し、図８のフローのステップＳ２１、２２、２３、２４、２５がそれぞれ図２のフローのステップＳ１、２、３、７、８に対応しており、ここのステップの具体的な動作については上述した図２のフローの動作と同一であるため、ここではその記載は省略する。

本発明は、駆動源として電動モータを有し、減速時には、この電動モータを発電機として作動させ、車両の運動エネルギーを電力に変換して回収することで制動を行う回生制動機能を有する車両においても好適に実施できる。図９は、そのような車両に搭載される本発明に係る制動補助装置を含む電子制御ブレーキシステムの実施形態を示す構成図である。ここでは、内燃機関と電動モータを駆動源として有するとともに、内燃機関により電動モータを発電機として駆動することで発電した電力を蓄電池に貯えることで、燃費を向上させたいわゆるシリーズ・パラレル式ハイブリッド車に搭載されている場合を例に説明する。

この電子制御ブレーキシステム１ａは、基本的に図１に示される電子制御ブレーキシステム１と構成が同一であり、ブレーキＥＣＵ８が、ハイブリッド車（ＨＶ）ＥＣＵ９と相互通信を行う機能を有している。このようなハイブリッド車で制動を行う場合、図１０に示されるように、車速が比較的速い制動初期においては、ドライバにより付与された踏力に基づくマスタシリンダ圧による油圧制動と、電気モータを発電機として利用する回生制動を組み合わせた制動が行われる。これは、ブレーキＥＣＵ８からＨＶ ＥＣＵ９に対して、回生要求を行い、ＨＶ ＥＣＵ９からブレーキＥＣＵ８へと回生実効値を返すことで制御を行う。一方、車速が一定値以下となった制動後期には、補助制動力付与をポンプ加圧による油圧制動に切り替える。このシステムにおいても、油圧制動の制動制御時において上述した本発明に係る制動補助装置を好適に使用できる。

本発明に係る制動補助装置は上述した形態に限られるものではなく、各種の油圧ブレーキシステムに適用可能である。この場合、補助制動力をポンプで加圧することにより得るブレーキシステムであり、この加圧の際に、マスタシリンダ側の作動油を吸引するため、マスタシリンダ側の油圧が低下するものであれば、本発明を適用して、上述した課題を解決することができる。

１、１ａ…電子制御ブレーキシステム、３…ブレーキアクチュエータ、８…ブレーキＥＣＵ、９…ハイブリッド車ＥＣＵ、１１…ブレーキペダル、１２…ペダルストロークセンサ、１３…ブースタ、１４…マスタシリンダ、１５、１７…油圧供給導管、２０、２２…調整弁、２４…マスタ圧センサ、３１、３２…油圧供給導管、３５〜３８…保持弁、３９、４０…油圧排出導管、４１〜４４…減圧弁、４５、４６…リザーバ、４７、４８…油圧供給導管、４９…モータ、５０、５１…ポンプ、５２、５３…ダンパー室、５４、５５…油圧返送導管、６１〜６４…ホイールシリンダ。

Claims (3)

1. ブレーキペダルの操作力を受けて、車輪に設けられた制動装置へと作動液により作動圧を伝達するマスタシリンダの作動液を加圧手段で吸引して加圧することで該作動圧を加圧することによりドライバによる制動操作を補助する制動補助装置において、
   前記加圧手段による加圧により生じるブレーキペダルのストローク変化量を推定するストローク変化量推定手段と、
   推定したストローク変化量に基づいてドライバのブレーキペダル操作によるストローク値を算出するストローク算出手段と、
   ドライバによるブレーキペダルの踏み増し操作の有無を判定する踏み増し判定手段を備えており、前記ストローク算出手段は、判定した踏み増しの有無に応じてストローク算出手法を異ならせることを特徴とする制動補助装置。
2. 前記ストローク算出手段は、前記踏み増し判定手段により踏み増し操作有りと判定された場合には、検出したストローク値と判定したストローク変化量との差分と、マスタシリンダ圧から推定されるストローク値とに基づいてブレーキペダル操作によるストローク値を算出することを特徴とする請求項１記載の制動補助装置。
3. 前記ストローク算出手段は、前記踏み増し判定手段により踏み増し操作なしと判定された場合には、検出したストローク値と判定したストローク変化量との差分と、前回算出されたストローク値とに基づいてブレーキペダル操作によるストローク値を算出することを特徴とする請求項１記載の制動補助装置。

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