JP5685088B2

JP5685088B2 - 車両用制動装置

Info

Publication number: JP5685088B2
Application number: JP2011001475A
Authority: JP
Inventors: 後藤　勝; 後藤　　勝; 秀俊小堀; 悟史松下; 邦道波多野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-01-06
Filing date: 2011-01-06
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2031-01-06
Also published as: JP2012144059A

Description

本発明は、ブレーキ・バイ・ワイヤ形式の車両用ブレーキ装置に関する。

ブレーキドラムにブレーキシューまたはブレーキディスクにパッドを押さえ付けることによって生じる摩擦抵抗を利用して制動を行う摩擦ブレーキでは、制動時にパッドをブレーキディスク等に押さえ付ける力が一定であっても、時間の経過とともに制動力が次第に増大あるいは低下する現象が生じることが確認されている。制動力が次第に増大する現象は、ビルドアップと呼ばれ、運転者は制動後期にブレーキの効き増し感を得ることができ、操作感覚の点から好ましい。このようなビルドアップを意図的に生じさせるべく、制動時において運転者のブレーキ操作量が一定に維持された場合に、その制動後期においてパッドの操作量を次第に増大させ、制動力を増大させるようにしたビルドアップ制御がある（例えば、特許文献１、２）。

特開２０１０−７６４６８号公報特開２００６−１６０１３０号公報

しかしながら、従来のビルドアップ制御では、パッドとブレーキディスク等との摩擦による温度上昇に伴う摩擦係数の変化やパッド等の膨張による摩擦抵抗の増減（すなわち、制動力の増減）を考慮していないため、ビルドアップ制御による制動力の増加が過剰または不足となる問題が生じる。

本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであって、ビルドアップ制御を行う車両制動装置において、ビルドアップによる制動力を適切に設定することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、与えられた目標値に応じて駆動され、ブレーキ液圧を発生する液圧発生手段（８）と、運転者によるブレーキペダル操作量を検出するブレーキペダル操作量検出手段（１１ａ）と、前記ブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧検出手段（１６）と、前記ブレーキペダル操作量に応じて定められた前記目標値を前記液圧発生手段に供給する制御手段（６）とを有する車両用ブレーキ装置（１）であって、前記制御手段は、前記ブレーキペダル操作量の変化量に応じて、通常マップと、前記ブレーキペダル操作量が同じ場合に通常マップよりも大きい値のブレーキ液圧規範値を設定するビルドアップマップとのいずれかを選択し、前記ブレーキペダル操作量に基づいて前記選択したマップを参照し、前記ブレーキ液圧規範値を設定するブレーキ液圧規範値設定手段（２３）と、前記ブレーキ液圧規範値と前記ブレーキ液圧検出手段によって検出された前記ブレーキ液圧とに基づいて前記ブレーキ液圧規範値を補正する補正手段（２５、２６）と、補正された前記ブレーキ液圧規範値に応じて前記目標値を設定する目標値設定手段（２８）と、車輪の回転を制動すべく、電動機からなる回生制動手段（５）とを有し、前記補正手段は、前記回生制動手段が制動力を発生する場合には、前記ブレーキ液圧規範値を増大させる方向に補正することを特徴とする。

ペダルストロークからブレーキ液圧規範値を設定し、このブレーキ液圧規範値に対応する液圧発生手段の目標値（例えば、電動サーボモータの場合には回転角）に基づいて制御を行う車両用ブレーキ装置では、摩擦制動手段を構成するパッドの温度変化に伴う摩擦係数の変化や膨張を考慮していないため、ブレーキ液圧が液圧規範値に対して過剰または不足となる場合があるが、本発明の上記の構成によれば、ブレーキ液圧とブレーキ液圧規範値との差に基づいてブレーキ液圧規範値を補正するため、ブレーキ液圧をブレーキ液圧規範値に近づけることができる。

回生制動を行い、摩擦制動が減少する場合には、回生制動を行わず摩擦制動のみで制動を行う場合より、摩擦制動手段を構成するパッドの温度が低下し、摩擦制動による制動力が期待する値よりも低下する現象が発生するが、本発明の上記の構成によれば、摩擦制動による制動力を期待する値に近づけることができる。

また、本発明の他の側面は、前記液圧発生手段は、電動モータによって駆動されるピストンを備えたモータ駆動シリンダであり、前記目標値は、電動モータの回転角または前記モータ駆動シリンダのストロークであることを特徴とする。

以上の構成によれば、ビルドアップ制御を行う車両制動装置において、ビルドアップによる制動力を適切に設定することができる。

自動車のブレーキ系の要部系統図である。制御ユニットを模式的に示すブロック図である。制御ユニットが行う制御フローである。摩擦制動分ストロークに対してブレーキ液圧規範値を設定するためのマップである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明のブレーキ装置１が適用された電気自動車またはハイブリッド自動車のブレーキ系の要部系統図である。

図１に示される自動車は、車両１００の前側に配設された左右一対の前輪２ａと、車両１００の後側に配設された左右一対の後輪２ｂとを有する。左右の前輪２ａに連結された前輪車軸４にはモータ・ジェネレータ５がトルク伝達関係で連結されている。なお、前輪車軸４に設けられる差動機構は図示省略する。

モータ・ジェネレータ５は、車両走行用の電動機と回生用の発電機とを兼ねたものであり、二次電池であるバッテリ７を電源としてインバータ１０によってバッテリ７よりの電力供給とバッテリ７に対する電力供給（充電）とを制御され、減速時には減速エネルギを電力に変換回生して回生制動力を発生する回生制動手段をなす。

また、ＣＰＵを用いた制御回路を備えることにより車両１００の各種制御を行うと共に制動力配分手段としての制御ユニット６が設けられている。制御ユニット６には、上記インバータ１０が電気的に接続されている。なお、電気自動車の場合にはこの構成のまま、または後輪２ｂを駆動するモータ・ジェネレータを設けても良いが、ハイブリッド自動車の場合には前輪車軸４には図の二点鎖線で示されるエンジン（内燃機関）Ｅの出力軸が連結される。図のエンジンＥの場合には前輪駆動の例であるが、四輪駆動とすることもできる。

前輪２ａ及び後輪２ｂの各車輪には、摩擦制動を行う摩擦制動手段としてのディスクブレーキ３が設けられている。各ディスクブレーキ３は、公知のディスクブレーキであってよく、各車輪２ａ・２ｂとともに回転するブレーキディスク３ａと、ブレーキディスク３ａに摺接するブレーキパッド３ｂと、ブレーキパッド３ｂをディスク側へと押圧するホイールシリンダ（キャリパ）３ｃとを備えている。ホイールシリンダ３ｃは、ブレーキ配管を介してブレーキ液圧発生装置８に接続されている。ブレーキ液圧発生装置８は、図２に示すように、電動サーボモータ１２に駆動されるピストン１３を備えたモータ駆動シリンダ１４からなり、電動サーボモータ１２の回転角（以下、モータ回転角という）に対応してピストンのストロークが変化し、各ホイールシリンダ３ｃにブレーキ圧を供給する。電動サーボモータ１２には、モータ角θを検出するためのモータ角センサ１５が設けられている。モータ角センサ１５は、公知のロータリエンコーダやレゾルバであってよい。

また、車両１００には、車軸の回転数から車速Ｖを検出する車速センサ９が設けられている。運転者が操作するブレーキペダル１１には、その操作量（踏み込み量）であるペダルストロークＳｐを検出するペダルストロークセンサ（ブレーキペダル操作量検出手段）１１ａが設けられている。ブレーキ液圧発生装置８とホイールシリンダ３ｃとを連通する油路上には、ホイールシリンダ３ｃに供給されるブレーキ液圧Ｂを検出する液圧センサ１６が設けられている。車速センサ９、ペダルストロークセンサ１１ａ、液圧センサ１６およびモータ角センサ１５の各検出信号は制御ユニット６に入力する。

制御ユニット６は、ブレーキペダル１１のペダルストロークセンサ１１ａの出力信号が０から増大した場合に制動の指令が発生したと判断し、制動時の制御を行う。本実施形態では、制御ユニット６は、回生制動と油圧制動（摩擦制動）とを組み合わせた回生協調制御を行う。

次に、図２を参照して制御ユニット６の構成について説明する。制御ユニット６は、摩擦制動割合設定部２１と、各制動分ストローク設定部２２と、ブレーキ液圧規範値設定部２３と、減算器２４と、補正値設定部２５と、加算器２６と、ストローク目標値設定部２８と、変換器２９と、減算器３０と、モータ角フィードバック部３１と、トルク目標値設定部３２と、変換器３３とを有している。

摩擦制動割合設定部２１は、ペダルストロークセンサ１１ａからのペダルストロークＳｐおよび車速センサ９からの車速Ｖを受けて、摩擦制動手段としてのディスクブレーキ３と回生制動手段としてのモータ・ジェネレータ５とが発生する全制動力に対してディスクブレーキ３が発生する制動力の割合である摩擦制動割合Ｋを設定する。摩擦制動割合Ｋは、ペダルストロークＳｐと車速Ｖとに基づいて所定のマップを参照して設定する。摩擦制動割合Ｋは、０〜１の値であり、摩擦制動のみを行う場合には１となる。例えば、マップはペダルストロークＳｐの値が大きい（踏み込み量が大きい）ほど、摩擦制動割合Ｋの値が大きくなるように設定されている。また、０．２Ｇ以上の減速度に対応するペダルストロークＳｐが検出された場合には、摩擦制動割合Ｋを１にするように設定してもよい。

各制動分ストローク設定部２２は、ペダルストロークセンサ１１ａからのペダルストロークＳｐと、摩擦制動割合設定部２１が設定した摩擦制動割合Ｋとに基づいて、ペダルストロークＳｐの内で摩擦制動分に対する摩擦制動分ストロークＳｐｆと、ペダルストロークＳｐの内で回生制動分に対する回生制動分ストロークＳｐｒとを設定する。摩擦制動分ストロークＳｐｆは、ペダルストロークＳｐと摩擦制動割合Ｋとを乗じることによって、回生制動分ストロークＳｐｒは、ペダルストロークＳｐと１から摩擦制動割合Ｋを減じた値とを乗じることによって、算出してよい。

ブレーキ液圧規範値設定部２３は、各制動分ストローク設定部２２が設定した摩擦制動分ストロークＳｐｆに基づき、所定のマップや関数を用いて、ホイールシリンダ３ｃに発生させるべき液圧をブレーキ液圧規範値Ｂｏとして設定する。本実施形態では、ブレーキ液圧規範値設定部２３は、図４に示すように、通常制御に使用される通常マップとビルドアップ制御に使用されるビルドアップマップとの２つのマップを有し、条件に応じて各マップを選択して使用する。通常マップおよびビルドアップマップは、ともに摩擦制動分ストロークＳｐｆに対してブレーキ液圧規範値Ｂｏを定めたものであり、摩擦制動分ストロークＳｐｆの値が同じ場合には、ビルドアップマップの方が通常マップよりもブレーキ液圧規範値Ｂｏを高く設定する。

ブレーキ液圧規範値設定部２３は、通常時には通常マップを選択する。ビルドアップマップは、摩擦制動分ストロークＳｐｆが０ではなく、かつ摩擦制動分ストロークＳｐｆの変化量が所定値以下である状態が一定期間継続したとき、すなわち摩擦制動分ストロークＳｐｆの値が一定、或いは変化量が微小なとき（概ね一定とみなせるとき）に選択される。本実施形態では、ブレーキ液圧規範値設定部２３は、値が０ではない摩擦制動分ストロークＳｐｆを受けた際に、摩擦制動分ストロークＳｐｆの変化量が所定の判定値Ａの範囲内に時間Ｔの間留まり続けた場合に条件が成就したとしてビルドアップマップを選択する。なお、他の実施形態では、摩擦制動分ストロークＳｐｆが０ではなく、単位時間当たりの変化量が所定値以下である状態が所定期間経過したときにビルドアップマップを選択するようにしてもよい。また、他の実施形態では、摩擦制動分ストロークＳｐｆに代えて、ペダルストロークＳｐに基づいてマップの選択を行ってもよい。

ビルドアップマップを選択した後に、摩擦制動分ストロークＳｐｆが判定値を越えた場合や摩擦制動分ストロークＳｐｆが０になった場合は、ビルドアップマップに代えて通常マップを選択する。

減算器２４は、ブレーキ液圧規範値設定部２３が設定したブレーキ液圧規範値Ｂｏと、液圧センサ１６が検出したブレーキ液圧Ｂとの差分ΔＢを算出し、補正値設定部２５に入力する。

補正値設定部２５は、摩擦制動割合設定部２１からの摩擦制動割合Ｋに基づいて補正ゲインＧを設定し、減算器２４からの差分ΔＢに補正ゲインＧを乗じることによって補正値Ｃを設定する。補正ゲインＧは、摩擦制動割合Ｋを考慮することによって、回動制動が行われている場合には補正値Ｃが正の値で大きくなるように設定される。

加算器２６は、ブレーキ液圧規範値設定部２３からのブレーキ液圧規範値Ｂｏと、補正値設定部２５からの補正値Ｃとを加算し、補正ブレーキ液圧規範値Ｂｏ´を設定する。

ストローク目標値設定部２８は、加算器２６からの補正ブレーキ液圧規範値Ｂｏ´に基づいて所定のマップを参照し、モータ駆動シリンダ１４のストローク目標値Ｓｍを設定する。

変換器２９は、ストローク目標値設定部２８からのモータ駆動シリンダ１４のストローク目標値Ｓｍを、対応する電動サーボモータ１２のモータ角目標値θｔに変換する。

減算器３０は、変換器２９からのモータ角目標値θｔに対して、モータ角センサ１５からのモータ角θを減算して差分Δθを算出し、差分Δθをモータ角フィードバック部３１に入力する。

モータ角フィードバック部３１は、差分Δθに基づいて、モータ制御量Ｍｔを設定し、このモータ制御量Ｍｔに基づいてモータ角θがモータ角目標値θｔに近づくように電動サーボモータ１２を駆動する。これにより、モータ駆動シリンダ１４が駆動され、液圧を発生する。

トルク目標値設定部３２は、各制動分ストローク設定部２２からの回生制動分ストロークＳｐｒに基づいて、モータ・ジェネレータ５に発生させるトルクの目標値であるトルク目標値Ｔｍを所定のマップに基づいて設定する。トルク目標値設定部３２は、通常制御に使用される通常マップとビルドアップ制御に使用されるビルドアップマップとの２つのマップを有し、条件に応じて各マップを選択して使用する。通常マップおよびビルドアップマップは、ともに回生制動分ストロークＳｐｒに対してモータ・ジェネレータ５に発生させるトルクを定めたものであり、回生制動分ストロークＳｐｒの値が同じ場合には、ビルドアップマップの方が通常マップよりもブレーキ液圧規範値Ｂｏを高く設定する。本実施形態では、通常時においては通常マップを選択し、Ｓｐｆの値が０ではなく、回生制動分ストロークＳｐｒがほぼ一定に一定期間維持された場合にビルドアップマップを選択する。

変換器３３は、トルク目標値Ｔｍを電圧目標値Ｖｍに変換する。モータ・ジェネレータ５は、電圧目標値Ｖｍに基づいて制御される。

次に、図３のフロー図を参照して制御ユニット６が行う摩擦制動手順について説明する。制御ユニット６は、車両１００が運転を開始すると、制御ユニット６は、所定の制御インターバル（例えば、２ｍｓ）をもって、図３に示す摩擦制動制御を実行する。

最初に、ステップＳ１では、摩擦制動割合設定部２１において、ペダルストロークＳｐおよび車速Ｖに基づいて摩擦制動割合Ｋを設定する。続いて、ステップＳ２では、各制動分ストローク設定部２２において、ペダルストロークＳｐに摩擦制動割合Ｋを乗じることによって摩擦制動分ストロークＳｐｆを設定する。

続くステップＳ３では、ブレーキ液圧規範値設定部２３において、Ｓｐｆの値が０ではなく、摩擦制動分ストロークＳｐｆの変化量が、所定の判定値Ａの範囲内にある状態で所定期間Ｔを経過したか否か、すなわち摩擦制動分ストロークＳｐｆが一定であるか否かを判定する。判定がＹｅｓの場合は、ステップＳ４に進み、ブレーキ液圧規範値設定部２３において、通常マップを参照し、摩擦制動分ストロークＳｐｆに応じたブレーキ液圧規範値Ｂｏを設定する。一方、判定がＮｏの場合は、ステップＳ５に進み、ブレーキ液圧規範値設定部２３において、ビルドアップマップを参照し、摩擦制動分ストロークＳｐｆに応じたブレーキ液圧規範値Ｂｏを設定する。

ステップＳ４およびＳ５に続くステップＳ６では、減算器２４および補正値設定部２５において、ブレーキ液圧規範値Ｂｏとブレーキ液圧Ｂの差分ΔＢを算出し、摩擦制動割合Ｋに応じて設定された補正ゲインＧを差分ΔＢに乗じて補正値Ｃを設定する。この補正値Ｃは温度変化などによって生じる負荷剛性の大きさを判断するものであり、例えばストローク目標値Ｓｍに対してのブレーキ液圧Ｂが高ければ負荷剛性が大きいと判定し、ストローク目標値Ｓｍに対してのブレーキ液圧Ｂが低ければ負荷剛性が小さいと判定し、この負荷剛性に応じて液圧規範値を変えるものである。また、予めストロークに対する負荷剛性の最大値と最小値を計測または算出して、ビルドアップマップに切り替わった際に、この最大値と最小値の間の液圧を発生させることによってペダルフィーリングを向上させることができる。

続くステップＳ７では、加算器２６において、ブレーキ液圧規範値Ｂｏに補正値Ｃを加算し、補正ブレーキ液圧規範値Ｂｏ´を設定する。そして、ステップＳ８では、ストローク目標値設定部２８において、補正ブレーキ液圧規範値Ｂｏ´に基づいて所定のマップを参照し、モータ駆動シリンダ１４のストローク目標値Ｓｍを設定する。

ステップＳ９では、変換器２９において、モータ駆動シリンダ１４のストローク目標値Ｓｍを対応する電動サーボモータ１２のモータ角目標値θｔに変換し、減算器３０およびモータ角フィードバック部３１において、モータ角目標値θｔおよびモータ角θに基づいて電動サーボモータ１２のフィードバック制御を行う。

本実施形態では、ブレーキ液圧規範値Ｂｏとブレーキ液圧Ｂとの差分ΔＢに基づいてブレーキ液圧規範値Ｂｏを補正するため、ブレーキ液圧Ｂを適正な値に設定することができる。ブレーキディスク３ａおよびブレーキパッド３ｂは、温度に依存して摩擦係数および体積が変化するため、単に、ブレーキ液圧規範値Ｂｏに対してモータ駆動シリンダ１４のストローク目標値Ｓｍを予め設定したマップに基づいてモータ駆動シリンダ１４を駆動制御する場合には、温度変化に伴ってブレーキ液圧Ｂとブレーキ液圧規範値Ｂｏとの間にずれが生じる。本実施形態では、差分ΔＢに基づいてブレーキ液圧規範値Ｂｏを補正するため、ブレーキ液圧Ｂをブレーキ液圧規範値Ｂｏに近づけることができる。特に、ビルドアップ制御時には、ブレーキ液圧規範値Ｂｏが高められ、ブレーキディスク３ａおよびブレーキパッド３ｂの温度上昇が顕著となるため、差分ΔＢに基づいてブレーキ液圧規範値Ｂｏを補正することは、有効である。

また、回生制動制御が実行される場合には、ディスクブレーキ３に加わる液圧が低下し、ブレーキディスク３ａおよびブレーキパッド３ｂの温度が低下するため、補正ブレーキ液圧規範値Ｂｏ´を高める方向に補正することによって、ブレーキ液圧Ｂをブレーキ液圧規範値Ｂｏに近づけることができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、摩擦制動装置はディスクブレーキ３に限らず、公知のドラムブレーキを適用してもよい。また、回生制動制御を行わない場合には、摩擦制動割合設定部２１、各制動分ストローク設定部２２、トルク目標値設定部３２および変換器３３を省略し、ブレーキ液圧規範値設定部２３がペダルストロークＳｐに基づいてブレーキ液圧規範値Ｂｏを設定するようにしてもよい。

１…ブレーキ装置（車両用ブレーキ装置）、３…ディスクブレーキ（摩擦制動手段）、３ａ…ブレーキディスク、３ｂ…ブレーキパッド、３ｃ…ホイールシリンダ、５…モータ・ジェネレータ（回生制動手段）、６…制御ユニット（制御手段）、７…バッテリ、８…ブレーキ液圧発生装置（液圧発生手段）、９…車速センサ、１１…ブレーキペダル、１１ａ…ペダルストロークセンサ（ブレーキペダル操作量検出手段）、１２…電動サーボモータ、１３…ピストン、１４…モータ駆動シリンダ、１５…モータ角センサ、１６…液圧センサ、２１…摩擦制動割合設定部、２２…摩擦制動分ストローク設定部、２３…ブレーキ液圧規範値設定部（ブレーキ液圧規範値設定手段）、２４…減算器、２５…補正値設定部（補正手段）、２６…加算器（補正手段）、２８…ストローク目標値設定部（目標値設定手段）、２９…変換器、３０…減算器、３１…モータ角フィードバック部、３２…トルク目標値設定部、３３…変換器、１００…車両

Claims

与えられた目標値に応じて駆動され、ブレーキ液圧を発生する液圧発生手段と、
運転者によるブレーキペダル操作量を検出するブレーキペダル操作量検出手段と、
前記ブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧検出手段と、
前記ブレーキペダル操作量に応じて定められた前記目標値を前記液圧発生手段に供給する制御手段とを有する車両用ブレーキ装置であって、
前記制御手段は、
前記ブレーキペダル操作量の変化量に応じて、通常マップと、前記ブレーキペダル操作量が同じ場合に通常マップよりも大きい値のブレーキ液圧規範値を設定するビルドアップマップとのいずれかを選択し、前記ブレーキペダル操作量に基づいて前記選択したマップを参照し、前記ブレーキ液圧規範値を設定するブレーキ液圧規範値設定手段と、
前記ブレーキ液圧規範値と前記ブレーキ液圧検出手段によって検出された前記ブレーキ液圧とに基づいて前記ブレーキ液圧規範値を補正する補正手段と、
補正された前記ブレーキ液圧規範値に応じて前記目標値を設定する目標値設定手段と、
車輪の回転を制動すべく、電動機からなる回生制動手段とを有し、
前記補正手段は、前記回生制動手段が制動力を発生する場合には、前記ブレーキ液圧規範値を増大させる方向に補正することを特徴とする車両用ブレーキ装置。
前記液圧発生手段は、電動モータによって駆動されるピストンを備えたモータ駆動シリンダであり、
前記目標値は、電動モータの回転角または前記モータ駆動シリンダのストロークであることを特徴とする請求項１に記載の車両用制動装置。