JP5494937B2 - 車両のブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、坂道発進補助機能を備えた車両のブレーキ制御装置に関する。

車両が坂道で一時停止したときに、ブレーキペダルの踏み込み操作による制動力を保持することでブレーキペダルを開放しても車両が後退するのを防止し、車両を発進させる際の適切なタイミングで制動力を解除する坂道発進補助装置が知られている。
当該装置において、車両発進時の制動力を解除するタイミングとしては、例えばクラッチを備えた車両であれば、エンジンからの車輪への駆動力が伝達され始める半クラッチ状態になったときとしている。

しかし、クラッチペダルを備えずクラッチ操作を自動化し、アクセルペダルとブレーキペダルの２つのペダルのみを備えた、いわゆる２ペダル式のＡＭＴ（オートメーテッドマニュアルトランスミッション）車両の場合は、制動力の解除タイミングを自動的に判断しなければならない。
この制動力解除タイミングは、車両を発進させるのに必要な負荷（以下、発進負荷という）に応じて変化する。当該発進負荷は、例えば、坂道の勾配に応じて変化する。またトラックやトラクタ等の商用車の場合は、積載荷重に応じて車両重量が大きく変化し、それによっても発進負荷が変化する。制動力解除タイミングが不適切になれば、車両の後退や、ブレーキの引きずりを起こすという問題がある。

そこで、坂道発進補助装置を備えた車両に勾配センサを設け、路面勾配に応じて制動力解除タイミングを設定する技術が知られている（特許文献１参照）。

特許第３６７００４０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、勾配センサを設けることが必須な上、車両重量や路面勾配を適切に算出できる制御装置を備えた車両でなければ適用できない。
また、全長が長い車両、特に牽引車両等の場合、例えば坂道の上り始めや登頂部分では、牽引車両（トラクタ）側と被牽引車（トレーラ）側とで路面勾配が異なることがあり、１つの勾配センサを設けただけでは正確に発進負荷を算出することはできない。しかし、センサを増やせば部品点数の増加や発進負荷の演算の複雑化等を招き、好ましくない。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、勾配センサ等を設けたり、複雑な演算を要することなく、坂道発進補助装置の制動力解除を適切なタイミングで行うことのできる車両のブレーキ制御装置を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の車両のブレーキ制御装置では、車両の停車時にブレーキペダル操作により発生した制動力を、ブレーキペダルを開放した状態においても保持する坂道発進補助機能を備えた車両のブレーキ制御装置であって、前記車両の車軸に伝達されるトルクを算出する車軸トルク算出手段と、前記車両に設けられた変速機の複数ある変速段のうちの一つを車両の発進時に使用する発進段として前記車両の運転者が選択可能な発進段選択手段と、前記発進段選択手段により選択された発進段に応じ定められた、当該発進段の変速比に対応した車両を発進させるのに必要なトルクを、車軸トルク規定値として設定する車軸トルク規定値設定手段と、前記坂道発進補助機能により制動力が保持されている状態から発進する際に、前記車軸トルク算出手段により算出された車軸トルクが、前記車軸トルク規定値設定手段により設定された車軸トルク規定値以上となったときに、前記坂道発進補助機能を解除する坂道発進補助制御手段と、を備えることを特徴としている。

請求項２の車両のブレーキ制御装置では、請求項１において、前記変速機は、クラッチの断接が自動で行われる変速機であることを特徴としている。
請求項３の車両のブレーキ制御装置では、請求項１または２において、前記車両は牽引車両であることを特徴としている。
請求項４の車両のブレーキ制御装置では、請求項１から３のいずれかにおいて、前記発進段選択手段は、発進段選択スイッチであることを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１及び４の車両のブレーキ制御装置によれば、坂道発進補助機能を有した車両のブレーキ制御装置において、坂道発進補助機能により制動力が保持されている状態から発進する際に、車軸トルクが、発進段に応じて設定された車軸トルク規定値以上となったときに、坂道発進補助を解除する。
当該車軸トルク規定値は、逐一勾配センサにより路面勾配を検出したり車両重量を推定演算することなく、運転者が選択する発進段の変速比に対応して車両発進に要するトルク（発進負荷）として予め定められている。運転者は発進時に車両重量や路面勾配に応じて適切な変速段を選択し発進することから、運転者が選択する発進段は発進時の車両重量や路面勾配による発進負荷を間接的に表している。このことから、選択された発進段に応じた発進負荷を車軸トルク規定値とすることで、この車軸トルク規定値と車軸トルクとを比較するだけの簡単な制御で、坂道発進補助を適切なタイミングで解除することができる。

これにより、本発明に係る車両のブレーキ制御装置では、勾配センサ等を設けたり、複雑な演算を要することなく、坂道発進補助装置の制動力解除を適切なタイミングで行うことができる。
請求項２の車両のブレーキ制御装置によれば、変速機がクラッチの断接を自動で行なう、いわゆる２ペダル式ＡＭＴとする。これにより、運転者によるクラッチ操作をなくし運転疲労を軽減しつつ、坂道発進補助の解除を適切なタイミングで行うことができる。

請求項３の車両のブレーキ制御装置によれば、車両を牽引車両とする。これにより、全長が長くなる牽引車両について、例えば坂道の上り始めや登頂部分であっても誤作動なく坂道発進補助を適切なタイミングで解除することができる。

本発明に係る車両のブレーキ制御装置の実施形態における構成のブロック図である。 本発明に係る車両のブレーキ制御装置の実施形態におけるブレーキＥＣＵが実行する制御ルーチンを表したフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１には、本発明に係る車両のブレーキ制御装置の実施形態の構成のブロック図が示されている。
図１に示す本実施形態における車両１は、２速発進を基準とするトラックである。

車両１は、走行用の駆動源であるエンジン２を搭載しており、エンジン２が出力する回転駆動力（以下、単に駆動力という）はクラッチ４を介して変速機６に入力されるよう構成されている。
クラッチ４はエンジン２からの駆動力の断接を行うものであり、当該クラッチ接続時に変速機６へと駆動力が伝達される。変速機６は複数の歯車の組み合わせから構成され、所定の変速比をもつ複数の変速段を有している。そしてシンクロ機構により複数の変速段のうちの１つが選択される。なお、本実施形態の車両１の変速機６は、変速段切換時等に電子制御によりクラッチ４の断接を行ういわゆる２ペダル式ＡＭＴ（オートメーテッドマニュアルトランスミッション）とする。

また、変速機６の出力軸８はデファレンシャル装置１０に接続されており、変速機６から出力される駆動力はデファレンシャル装置１０から車軸１２、１２（アクスル）を介して左右の駆動輪１４、１４に割り振られるよう構成されている。
車両１には、図示しないが駆動輪１４の他にも車輪が設けられており、これら各車輪には対応する車輪に対し制動力をかけるブレーキ１６、１６が設けられている。

また、車両１の運転席にはアクセルペダル１８、ブレーキペダル２０、変速レンジを選択可能なシフトレバー２２、車両１の発進時に使用する変速段（以下、発進段という）を選択可能な発進段選択スイッチ２４（発進段選択手段）等の各種操作装置が設けられている。
さらに、車両１には、エンジン２の制御を行うエンジンＥＣＵ２６、変速機６の制御を行う変速機ＥＣＵ２８、ブレーキ１６の制御を行うブレーキＥＣＵ３０等、各種装置の制御を行う各ＥＣＵ（電子コントロールユニット）が設けられている。

エンジンＥＣＵ２６は、アクセルペダル１８の踏込量情報が入力され、当該アクセル踏込量情報に応じてエンジン２の出力を制御するものである。具体的にはエンジン２の燃焼噴射等を制御するものであるが、従来から知られているものと同様であるため、詳しい説明は省略する。
変速機ＥＣＵ２８には、シフトレバー２２により選択されている変速レンジ情報、及び発進段選択スイッチ２４により選択されている発進段情報が入力され、当該変速レンジ情報及び発進段情報に応じ、クラッチ４の断接を行うとともに変速機６の変速段の選択を行う。

変速レンジとしては、車両駐車時に選択するＰレンジ、いずれの変速段も駆動力の伝達に使用しないＮレンジ、車両後退時に選択するＲレンジ、及び車両前進時に選択するＤレンジが設けられている。
また、発進段選択スイッチ２４は、例えば本実施形態では２速発進を基準として、低速側の１速発進、高速側の３速発進を選択可能である。当該選択スイッチ２４による発進段の選択は運転者の判断により選択されるものであり、例えば１速発進は急勾配の坂道発進時や積載荷重が大きい場合等で高トルクでの発進を必要とする際等、２速発進は積載荷重が比較的小さく、平地での発進を行う際等、３速発進は下り坂での発進時等で低トルクでの発進が可能な際等に選択される。

ブレーキＥＣＵ３０は、制動力制御部３２にブレーキペダル２０の踏込量情報が入力され、当該ブレーキ踏込量情報に応じてブレーキ１６の制動力を制御する。具体的には、図示しないアクチュエータを介してブレーキ２６に作用する油圧や空気圧等を制御するものであるが従来から知られているものと同様であるため、詳しい説明は省略する。
また、当該ブレーキＥＣＵ３０は、車両停車時にブレーキペダル２０操作により発生した制動力を、ブレーキペダル２０を開放した状態においても保持する坂道発進補助機能の制御も行う。当該坂道発進補助について、当該ブレーキＥＣＵ３０には、車軸トルク算出部３４（車軸トルク算出手段）、車軸トルク規定値設定部３６（車軸トルク規定値設定手段）、坂道発進補助制御部３８（坂道発進補助制御手段）を有している。

車軸トルク算出部３４には、エンジンＥＣＵ２６からエンジン２が出力する駆動力情報やエンジン２の回転数情報が入力されるとともに、変速機ＥＣＵ２８から発進段選択スイッチ２４において選択されている発進段情報がそれぞれ入力される。そして、当該車軸トルク算出部３４では、エンジン２の駆動力や回転数、発進段の変速比、及びデファレンシャル装置１０における最終減速比から、車軸１２に伝達される車軸トルク（アクスルトルク）を算出する。なお、半クラッチ状態では、エンジン回転数とクラッチ回転数が同期しておらず、エンジン２の駆動力がそのまま変速機６に伝わらないため、半クラッチ状態における変速機６に伝達される駆動力、即ちクラッチ４が伝達するトルクは、エンジン２の駆動力と回転数から算出する。

車軸トルク規定値設定部３６には、変速機ＥＣＵ２８より発進段選択スイッチ２４において選択されている発進段情報が入力される。そして、車軸トルク規定値設定部３６では、発進段に応じて予め記憶されている車軸トルク規定値を設定する。この予め記憶されている車軸トルク規定値は、発進段が低速側であるほど高い値に設定されており、１速発進に対応した車軸トルク規定値が最大、３速発進に対応した車軸トルク規定値が最小である。つまり、１速（低速段）を選択して発進する際は、車両にかかる負荷は大きくなるため、車軸トルク規定値は大きく、３速（高速段）を選択して発進する際は、車両にかかる負荷は小さくなるため、車軸トルク規定値は小さくする。具体的には、この各発進段に応じた車軸トルク規定値は、車両の型式、車両重量、路面勾配等を考慮し、発進段の変速比に対応して車両を発進させるのに必要なトルク（発進負荷）に設定されている。

坂道発進補助制御部３８は、ブレーキペダル２０の踏み込み操作により車両１が停止（車速０）したことを確認したときに坂道発進補助条件が成立したと判定し、当該ブレーキペダル２０操作により発生した制動力をブレーキペダル２０開放時においても保持する坂道発進補助を実行するよう制動力制御部３２に指示する。そして、坂道発進補助制御部３８には、車軸トルク算出部３４において算出された車軸トルク３４、及び車軸トルク設定部３６において設定された車軸トルク規定値を比較し、車軸トルクが車軸トルク規定値以上となったときに坂道発進補助を解除する、即ち保持している制動力を解除するよう制動力制御部３２に指示する。

以下、このように構成された本発明に係る車両のブレーキ制御装置の坂道発進補助制御について詳しく説明する。
図２には、本発明に係る車両のブレーキ制御装置の実施形態におけるブレーキＥＣＵが実行する制御ルーチンを表したフローチャートが示されており、以下当該フローチャートに沿って説明する。

まず、図２のステップＳ１に示すように、ブレーキＥＣＵ３０は、坂道発進制御部３６において、坂道発進補助条件が成立したか否かを判定する。当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち車両走行時等では、当該ルーチンをリターンする。一方、当該判定結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ちブレーキペダル２０操作により車両１が停止したときは、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、車軸トルク算出部３４及び車軸トルク規定値設定部３６において、エンジンＥＣＵ２６からのエンジン駆動力や回転数情報、及び変速機ＥＣＵ２８からの発進段情報を取得する。
ステップＳ３では、車軸トルク算出部３４において、エンジン駆動力や回転数、発進段の変速比、及び最終減速比に基づき車軸トルクを算出する。また、車軸トルク規定値設定部３６において、発進段に応じた車軸トルク規定値を設定する。

続くステップＳ４では、坂道発進補助制御部３８において、上記ステップＳ３において算出した車軸トルクが車軸トルク規定値以上であるか否かを判定する。当該判定結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち車両停車状態時において、アクセルペダル１８の踏み込みがない、またはアクセルペダル１８が踏み込まれていても車軸トルクが車軸トルク規定値に達していない場合は、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、坂道発進補助制御部３８から制動力制御部３２に坂道発進補助を実行するよう指示し、この指示を受けた制動力制御部３２は、車両停止時の制動力を保持するよう各ブレーキ１６を制御し、当該ルーチンを抜ける。そして、車軸トルクが車軸トルク既定値以上になるまでの間は、上記ステップＳ１からＳ５を繰り返し、当該坂道発進補助を維持する。

一方、上記ステップＳ４の判定結果が真（Ｙｅｓ）となった場合、即ち車軸トルクが車軸トルク規定値以上となった場合には、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、坂道発進補助制御部３８から制動力制御部３２に坂道発進補助を解除するよう指示し、当該制動力制御部３２は、各ブレーキ１６の制動力を解除し、当該ルーチンを抜ける。これにより、車両１は発進初期から発進負荷以上の十分な車軸トルクで発進することとなる。

このようにブレーキＥＣＵ３０により実行される坂道発進補助制御は、坂道発進補助機能により制動力が保持されている状態から発進する際に、車軸トルクが、発進段に応じて設定された車軸トルク規定値以上となったときに、坂道発進補助を解除する。
当該車軸トルク規定値は、逐一勾配センサにより路面勾配を検出したり車両重量を推定演算することなく、運転者が選択する発進段の変速比に対応して車両発進に要するトルク（発進負荷）として予め定められている。運転者は発進時に車両重量や路面勾配に応じて適切な変速段を選択し発進することから、運転者が選択する発進段は発進時の車両重量や路面勾配による発進負荷を間接的に表している。このことから、選択された発進段に応じた発進負荷を車軸トルク規定値とすることで、この車軸トルク規定値と車軸トルクとを比較するだけの簡単な制御で、坂道発進補助を適切なタイミングで解除することができる。

これにより、本発明に係る車両のブレーキ制御装置では、勾配センサ等を設けたり、複雑な演算を要することなく、坂道発進補助装置の制動力解除を適切なタイミングで行うことができる。
また、変速機４はクラッチ４の断接を自動で行なう２ペダル式ＡＭＴであることから、運転者によるクラッチ操作をなくし運転疲労を軽減しつつ、坂道発進補助の解除を適切なタイミングで行うことができる。

以上で本発明に係る車両のブレーキ制御装置の実施形態についての説明を終えるが、ＥＣＵの構成やその役割等を含み、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態では、ブレーキＥＣＵ３０の車軸トルク算出部３４及び車軸トルク規定値設定部３６において車軸トルクの算出及び車軸トルク規定値の設定を行っているが、例えば変速機ＥＣＵにて、車軸トルクの算出及び車軸トルク規定値の設定を行った上で坂道発進補助解除のタイミングを判断し、当該変速機ＥＣＵからブレーキＥＣＵに対して坂道発進補助を指示する構成であっても構わない。

また、上記実施形態では、車両１は通常２速発進を行うトラックであるが、当該ブレーキ制御装置を適用する車両はこれに限られるものではない。
例えば、トラクタのような牽引車両でも適用可能である。勾配センサ等を設けるものではないため、例えば坂道の上り始めや登頂部分であっても、坂道発進補助の誤作動を起こすこともない。

トラクタの場合、上記実施形態の変形例として、トレーラ連結時と非連結時のそれぞれに応じて発進段に応じた車軸トルク規定値を予め設定しておき、トレーラ連結時と非連結時とで同じ発進段であっても車軸トルク規定値を切り換える構成としてもよい。これにより、より正確な解除タイミングを実現することができる。
また、上記実施形態では、車両１は発進段を選択可能な発進段選択スイッチを備えているが、発進段として選択する手段はこれに限られるものではなく、例えばシフトレバーにより任意の変速段を発進段として設定できる構成としても構わない。

１ 車両
１２ 車軸
１４ 駆動輪
１６ ブレーキ
１８ アクセルペダル
２０ ブレーキペダル
２２ シフトレバー
２４ 発進段選択スイッチ（発進段選択手段）
３０ ブレーキＥＣＵ
３２ 制動力制御部
３４ 車軸トルク算出部（車軸トルク算出手段）
３６ 車軸トルク規定値設定部（車軸トルク規定値設定手段）
３８ 坂道発進補助制御部（坂道発進補助解除制御手段）

Claims (4)

1. 車両の停車時にブレーキペダル操作により発生した制動力を、ブレーキペダルを開放した状態においても保持する坂道発進補助機能を備えた車両のブレーキ制御装置であって、
   前記車両の車軸に伝達されるトルクを算出する車軸トルク算出手段と、
   前記車両に設けられた変速機の複数ある変速段のうちの一つを車両の発進時に使用する発進段として前記車両の運転者が選択可能な発進段選択手段と、
   前記発進段選択手段により選択された発進段に応じ定められた、当該発進段の変速比に対応した車両を発進させるのに必要なトルクを、車軸トルク規定値として設定する車軸トルク規定値設定手段と、
   前記坂道発進補助機能により制動力が保持されている状態から発進する際に、前記車軸トルク算出手段により算出された車軸トルクが、前記車軸トルク規定値設定手段により設定された車軸トルク規定値以上となったときに、前記坂道発進補助機能を解除する坂道発進補助制御手段と、を備えることを特徴とする車両のブレーキ制御装置。
2. 前記変速機は、クラッチの断接が自動で行われる変速機であることを特徴とする請求項１記載の車両のブレーキ制御装置。
3. 前記車両は牽引車両であることを特徴とする請求項１または２記載の車両のブレーキ制御装置。
4. 前記発進段選択手段は、発進段選択スイッチであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の車両のブレーキ制御装置。

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