JP5806952B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体通路の開閉を行う電磁弁を備えたブレーキ制御装置に関する。

近年、車両用ブレーキ制御装置において、左右独立制御や同圧制御といった高機能制御の要求があり、これに伴って低車速の通常走行状態であっても制御を行うことから騒音を低減する必要がある。この種の低騒音化の技術としては、下記の特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報では、車両挙動制御が作動していないときに、電磁弁の異常検出時の衝突音を低減している。

特許第３８６４８７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、車両挙動制御が作動していないときの対策を施しており、通常走行状態でゲートイン弁が作動する場合に適切に電磁弁の作動音を低減することが困難であった。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、通常走行時にゲートイン弁を使用した場合における作動音の発生を抑制することができるブレーキ制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明においては、ゲートイン弁に指令電流値を付与するにあたり、車両の走行状態から昇圧応答性が高応答もしくはマスタシリンダ圧が所定圧以上と判断された時は指令電流値を予め設定された大きな値とし、高応答より低い応答性もしくはマスタシリンダ圧が所定圧より低いと判断された時は指令電流値を前記予め設定された大きな値より小さな値に調整することとした。

よって、緊急回避に必要な応答性を確保すると共に、通常走行での騒音を低減することができる。

実施例１のブレーキ装置の液圧回路図である。 実施例１のゲートイン弁の断面図である。 実施例１の電磁弁駆動回路を表す回路図である。 実施例１のゲートイン弁の制御処理を表すフローチャートである。 実施例１のゲートイン弁制御Aの処理内容を表すタイムチャートである。 実施例１のマスタシリンダ圧力と電流値Ｉ１，Ｉ２との関係を表す特性図である。 実施例１の時間T1の設定方法を表すタイムチャートである。 実施例１のゲートイン弁制御Ｂの処理内容を表すタイムチャートである。 実施例１のマスタシリンダ圧に応じたゲートイン弁への通電状態を表す図である。

［実施例１］
実施例１の電磁弁は、ブレーキ装置２０内のゲートイン弁１（電磁弁）として用いられるものである。まずブレーキ装置２０の液圧回路構成について説明する。
〔ブレーキ液圧回路の構成〕
図１は、ブレーキ装置２０の液圧回路図である。このブレーキ装置２０においては、P系統とS系統との2系統からなるX配管と呼ばれる配管構造となっている。P系統には、左前輪のホイルシリンダW/C(FL)、右後輪のホイルシリンダW/C(RR)が接続されており、S系統には、右前輪のホイルシリンダW/C(FR)、左後輪のホイルシリンダW/C(RL)が接続されている。また、P系統、S系統それぞれに、ポンプPPとポンプPSとが設けられており、このポンプPPとポンプPSは、１つのモータＭによって駆動される。また、Ｓ系統にはマスタシリンダ圧を検出するマスタシリンダ圧センサＳ１が設けられている。
マスタシリンダM/CとポンプPP，ＰＳの吸入側とは、液路１０Ｐ，１０Ｓによって接続されている。この各液路１０上には、ノーマルクローズのオン／オフ弁であるゲートイン弁１Ｐ，１Ｓが設けられている。また液路１０上であって、ゲートイン弁１とポンプPとの間にはチェックバルブ５Ｐ，５Ｓが設けられており、この各チェックバルブ５は、ゲートイン弁１からポンプPへ向かう方向へのブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。

各ポンプPの吐出側と各ホイルシリンダW/Cとは、液路１１Ｐ，１１Ｓによって接続されている。この各液路１１上には、各ホイルシリンダW/Cに対応するノーマルオープン型の比例弁である増圧バルブ３ＦＬ，３ＲＲ，３ＦＲ，３ＲＬが設けられている。また各液路１１上であって、各増圧バルブ３とポンプPとの間にはチェックバルブ６Ｐ，６Ｓが設けられており、この各チェックバルブ６は、ポンプPから増圧バルブ３へ向かう方向へのブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。
更に各液路１１には、各増圧バルブ３を迂回する液路１６ＦＬ，１６ＲＲ，１６ＦＲ，１６ＲＬが設けられており、この液路１６には、チェックバルブ９ＦＬ，９ＲＲ，９ＦＲ，９ＲＬが設けられている。この各チェックバルブ９は、ホイルシリンダW/CからポンプPへ向かう方向へのブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。

マスタシリンダM/Cと液路１１とは液路１２Ｐ，１２Ｓによって接続されており、液路１１と液路１２とはポンプPと増圧バルブ３との間において合流している。この各液路１２上には、ノーマルオープン型の比例弁であるゲートアウト弁２Ｐ，２Ｓが設けられている。また各液路１２には、各ゲートアウト弁２を迂回する液路１７Ｐ，１７Ｓが設けられており、この液路１７には、チェックバルブ８Ｐ，８Ｓが設けられる。この各チェックバルブ８は、マスタシリンダM/C側からホイルシリンダW/Cへ向かう方向へのブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。

ポンプPの吸入側にはリザーバ１５Ｐ，１５Ｓが設けられており、このリザーバ１５とポンプPとは液路１４Ｐ，１４Ｓによって接続されている。リザーバ１５とポンプPとの間にはチェックバルブ７Ｐ，７Ｓが設けられており、この各チェックバルブ７は、リザーバ１５からポンプPへ向かう方向へのブレーキ液の流れを許容し、反対方向の流れを禁止する。
ホイルシリンダW/Cと液路１４とは液路１３Ｐ，１３Ｓによって接続されており、液路１３と液路１４とはチェックバルブ７とリザーバ１５との間において合流している。この各液路１３にそれぞれ、ノーマルクローズ型のオン／オフ弁である減圧バルブ４ＦＬ，４ＲＲ，４ＦＲ，４ＲＬが設けられている。

マスタシリンダ圧に関わらず車両挙動制御側から所望のホイルシリンダW/Cに対して増圧要求（以下、ポンプアップ要求と記載する。）が出力されると、ゲートアウト弁２を閉じ、ゲートイン弁１を開いてポンプPを駆動することで、マスタシリンダM/Cからブレーキ液を吸いこみ、ポンプアップによりホイルシリンダ側にブレーキ液を吐出することで所望のホイルシリンダ圧を供給する。尚、ブレーキペダル操作によりマスタシリンダ圧が発生している状態で、更にポンプアップ要求が出力された場合は、例えばゲートアウト弁２をつり合い制御とし、マスタシリンダ圧とホイルシリンダ圧との差圧を確保してポンプアップを行う。

〔ゲートイン弁の構成〕
図２は実施例１のゲートイン弁断面図である。ゲートイン弁１は、ハウジング２６内の液路１０の途中に形成されたバルブ装着孔３２に装着されている。ゲートイン弁１は通電により電磁力を発生するソレノイド２１と、磁性体の固定鉄心２７と、電磁力により駆動するアーマチュア２４と、固定鉄心２７とアーマチュア２４との間において両者を離間する方向に付勢する第１スプリング２８と、アーマチュア２４のシリンダとなる中空のバルブボディ２３と、アーマチュア２４の先端に形成したプランジャ２４ａによって有効断面積Ａ１の第１オリフィス２５ｂが開閉されると共に軸方向貫通穴２５ａを有する第１部材２５と、第１部材２５の係合面２５ｃと対向する被係合面３０ｋとの間の開閉により第２オリフィス３０ａを形成する第２部材３０と、第１部材２５と第２部材３０との間において両者を離間する方向に付勢する第２スプリング２９と、第1部材２５を収装すると共に第2部材３０が圧入固定された円筒状のバルブハウジング４０とを有する。

ソレノイド２１はコイルが巻かれており、コントロールユニットケース３１に装着されている。固定鉄心２７は略円筒状に形成された鉄製の磁性体である。バルブボディ２３は中空の略円筒状に形成された非磁性体である。アーマチュア２４の一端側にはスプリング挿入孔２４ｃが形成されており、他端側には球状のプランジャ２４ａが設けられている。
第１オリフィス２５ｂの周辺には第１オリフィス２５ｂに向かって凹む方向に傾斜した第１係合面２５ｄが形成されている。
バルブハウジング４０には円筒の内外を連通する吸入窓３０ｇが形成されている。この吸入窓３０ｇにはフィルタが設けられ、マスタシリンダM/Cから供給されるブレーキ液が流れ込むように接続されている。第２部材３０の第1部材２５側先端には、第2部材３０の内外を連通する第２オリフィス３０ａが形成されている。第２オリフィス３０ａは、前述の第１オリフィス２５ｂよりも大径に形成されている。第２オリフィス３０ａは、第２部材３０の底部まで貫通しており、底部の開口部は排出口３０ｉを構成している。この排出口３０ｉは液路１０ｓと接続され、ポンプ吸入側と接続されている。バルブハウジング４０の先端とバルブ装着孔３２の底部との間にシール部材４１が装着され、吸入窓３０ｇ側と排出口３０ｉ側とを液密に画成している。

〔ゲートイン弁の動作〕
マスタシリンダM/Cから供給される高圧のブレーキ液は、第２部材３０に形成された吸入窓３０ｇからバルブハウジング４０内部に供給される。ソレノイド２１が非通電時には、第１部材２５の第１係合面２５ｄと、プランジャ２４ａの球面とが当接し、第１オリフィス２５ｂを閉鎖している。また非通電時には、第１部材２５の係合面２５ｃと、第２部材３０の被係合面３０ｋとが当接し、第２オリフィス３０ａを封鎖している。ソレノイド２１が通電されると、アーマチュア２４が固定鉄心２７側に吸引され、プランジャ２４ａが第１部材２５の第１オリフィス２５ｂを開放する。ほぼ同時に第１部材２５も固定鉄心２７側に移動して第２部材３０の第２オリフィス３０ａを開放する。これにより、液路１０が開放されてマスタシリンダM/Cのブレーキ液がポンプPに供給される。

図３は実施例１の電磁弁駆動回路を表す回路図である。ゲートイン弁１は、ECUA１により駆動される。ECUＡ１には、マイコン部B1と、電気回路（アンプ６０，抵抗６１及びダイオード６２）で構成されている。マイコン部B1には、ブレーキペダル操作量であるマスタシリンダ圧と、横加速度センサにより検出された横加速度と、車輪速センサにより検出された車速と、に基づいて車両挙動制御の制御内容を判断する車両挙動制御判断部５０を有する。車両挙動制御としては、緊急回避的にブレーキ液圧を供給する制御である衝突回避や過度のオーバーステア状態やアンダーステア状態を抑制する車両挙動制御の他、先行車との車間距離を維持するために低い減速度で減速するような車間距離制御や先行車追従制御もしくは車線逸脱防止制御等が含まれる。また、車両挙動制御の内容及びマスタシリンダ圧に基づいてゲートイン弁１の制御方法を変更するゲートイン弁制御方法判断部５１と、ソレノイド２１に通電している電流値を検出する電流センサ６０と、検出された電流値に基づくフィードバック制御によりマイコン部B1からの信号によりゲートイン弁１のPWM駆動デューティを変化させるゲートイン弁駆動部５２と、FET（スイッチング素子）５３とを有する。ソレノイド２１に通電する電流値を制御する際は、PWM駆動デューティを制御し、FET５３をスイッチング制御することで所望の電流値となるように電流フィードバック制御が行われる。

図４は実施例１のゲートイン弁の制御処理を表すフローチャートである。
ステップ１０１では、車両の横加速度G及び車速Vを読み込む。
ステップ１０２では、車速Vが所定車速Voより小さいか否かを判断し、小さいときは騒音が気になりやすい走行状態であると判断してステップ１０３に進み、それ以外のときは騒音が気にならない走行状態であると判断して本制御フローを終了する。
ステップ１０３では、横加速度Gが所定の横加速度Gmより小さいか否かを判断し、小さいときは騒音が気になりやすい走行状態であると判断してステップ１０４に進み、それ以外のときは騒音が気にならない走行状態であると判断して本制御フローを終了する。
ステップ１０４では、横加速度Gが所定範囲内（０より大きく、かつ、Goより小さい）か否かを判断し、所定範囲外である場合には緊急回避の機能が要求される可能性が高いと判断してステップ１０８に進み、所定範囲内である場合には緊急回避の要求はなく、静音性が求められると判断してステップ１０５に進む。
ステップ１０５では、マスタシリンダ圧Pを読み込む。
ステップ１０６では、マスタシリンダ圧が所定圧Poより小さいか否かを判断し、小さいときは緊急回避の機能が要求されないと判断してステップ１０７に進んで静音性を重視したゲートイン弁制御Aを実行し、それ以外のときはステップ１０８に進んで応答性を重視したゲートイン弁制御Bを実行する。

ここで、ゲートイン弁制御A及びゲートイン弁制御Bについて説明する。
（ゲートイン弁制御A）
図５は実施例１のゲートイン弁制御Aの処理内容を表すタイムチャートである。ゲートイン弁制御Aでは、ゲートイン弁１を駆動する時間Tonを、指令電流I1を通電する時間T1と、指令電流I2を通電する時間T2に配分する。
・マスタシリンダ圧が発生していない場合
アーマチュア２４とプランジャ２５とが閉弁する方向にスプリング２８とスプリング２９の荷重差（以下、スプリング荷重差と記載する。）が働いている。よって、指令電流I1の設定は、スプリング荷重差に打ち勝つ最低限の力の吸引力を発生する電流値をI1として設定する。
次に、アーマチュア２４が摺動し、固定鉄心２７とアーマチュア２４との隙間であるGAPが小さくなると、吸引力は大きくなる。この吸引力とスプリング荷重差の差分はゲートイン弁の駆動開始時（閉弁時から開弁への移行時）よりも大きくなるため、開弁状態を維持する保持時の電流値は駆動開始時の電流値よりも小さくて済む。このように開弁状態を維持できる最低限の吸引力を発生する指令電流値をI2として設定する。
このように、指令電流値をＩ１，Ｉ２として設定すると、図５に示すように、コイル等の影響により実電流値は指令電流値に対して遅れて立ち上がる。このとき、まずは大きな指令電流値Ｉ１を設定することで、初期の応答性を確保することができる。

・マスタシリンダ圧が発生している場合
次に、ブレーキペダルが踏み込まれ、マスタシリンダ圧が発生している場合には、マスタシリンダ圧がアーマチュア２４をプランジャ２５に押し付ける方向に力（Ｐ×Ａ１）が作用する。ただし、Ｐはマスタシリンダ圧、Ａ１は第１オリフィス２５ａの有効断面積である。つまり、スプリング２８のスプリング力を助成する方向に力を発生することとなり、アーマチュア２４を開弁するには、マスタシリンダ圧が発生しない場合に比べて大きな吸引力を必要とする。このため、ソレノイド２１に通電する電流Ｉ１をマスタシリンダ圧に応じて高める必要がある。

図６は実施例１のマスタシリンダ圧力と指令電流値Ｉ１，Ｉ２との関係を表す特性図である。図６に示すように、マスタシリンダ圧の上昇に応じて電流Ｉ１を大きくすることで、マスタシリンダ圧による押し付け力に抗して開弁させる。尚、電流Ｉ１を印加し、アーマチュア２４とプランジャ２５が開弁状態となると、マスタシリンダ圧が流れる吸入窓３０ｇとポンプ側に排出する排出口３０ｉとの差圧が小さくなり、スプリング２８のスプリング力を助成する力が小さくなる。よって、電流Ｉ２は電流Ｉ１ほどマスタシリンダ圧力に対して電流値を増加させる必要はない。

図７は実施例１の時間T1の設定方法を表すタイムチャートである。時間T1は、実際の電流値が設定した電流値Ｉ１に到達する時間、又は、吸引力がスプリング荷重差を上回るまでの時間としてＴ１を設定する。尚、この時間は予め実験等で求め、マスタシリンダ圧の影響については図６の特性に応じて設定電流値を補正することで適切なタイミングを維持できる。

（ゲートイン弁制御Ｂ）
図８は実施例１のゲートイン弁制御Ｂの処理内容を表すタイムチャートである。ゲートイン弁制御Ｂでは、ゲートイン弁１を駆動する時間Tonの間、継続して最大電流Ｉ３を通電する。すなわち、ＰＷＭデューティ１００％によって通電することで、開弁応答性が必要な場合に対応する。例えば、衝突防止補助機能などの応答性が重視される場面では、静音性よりも応答性が要求されることから、一気にゲートイン弁１を開弁する。

図９は実施例１のマスタシリンダ圧に応じたゲートイン弁への通電状態を表す図である。例えば、ドライバが徐々にブレーキペダルを踏み込み始め、マスタシリンダ圧Ｐが所定圧Ｐｏに到達するまでは、ゲートイン弁制御Ａが選択されるため、図６の特性図に基づいて設定された電流Ｉ１が徐々に増大しながら通電される。これにより静音性を確保すると共に、FETの発熱や、ソレノイド２１の発熱を小さくでき、ゲートイン弁１の小型化やFET等の小型化や廉価化を図ることができる。そして、マスタシリンダ圧Ｐが所定圧Ｐｏを超えると、ゲートイン弁制御Ｂが選択され、最大電流Ｉ３に設定されることで応答性を確保できる。

以上説明したように、実施例１にあっては下記の作用効果を得ることができる。
（１）ドライバのブレーキペダル操作量に応じて液圧を発生するマスタシリンダM/CとホイルシリンダW/Cを接続する液路１２（第１ブレーキ回路）と、マスタシリンダM/C内のブレーキ液を吸入し、液路１２へ吐出するポンプPと、マスタシリンダM/CとポンプPの吸入側を接続する液路１０（吸入回路）と、液路１０に設けられたノーマルクローズ型のゲートイン弁１と、ゲートイン弁１に対し指令電流値を演算して開弁量をコントロールするECUＡ１（コントロールユニット）と、車両挙動に基づいてポンプＰによるホイルシリンダ圧力の昇圧応答性を判断するステップ１０４（昇圧応答性判断部）を有し、ECUＡ１は判断された昇圧応答性が高応答と判断された時は指令電流値を最大電流値（予め設定された大きな値）とし、高応答より低い応答性と判断された時は指令電流値を予め設定された大きな値より小さな電流値である電流Ｉ１に調整するゲートイン弁駆動部５２（指令電流値調整部）と、を備えた。
よって、緊急回避に必要な応答性を確保すると共に、通常走行での騒音を低減することができる。

（２）ドライバのブレーキペダル操作量に応じて液圧を発生するマスタシリンダM/CとホイルシリンダW/Cを接続する液路１２（第１ブレーキ回路）と、マスタシリンダM/C内のブレーキ液を吸入し、液路１２へ吐出するポンプPと、マスタシリンダM/CとポンプPの吸入側を接続する液路１０（吸入回路）と、液路１０に設けられたノーマルクローズ型のゲートイン弁１と、ゲートイン弁１に対し指令電流値を演算して開弁量をコントロールするECUＡ１（コントロールユニット）と、マスタシリンダ圧を検出するマスタシリンダ圧センサＳ１と、を備え、ＥＣＵA1は、検出されたマスタシリンダ圧Pが予め設定されたマスタシリンダ圧Poより高いときに指令電流値を最大電流値（予め設定された大きな値）とし、予め設定されたマスタシリンダ圧Poより低いときは指令電流値を予め設定された大きな値より小さな値である電流値Ｉ１に調整するステップ１０６（指令電流値調整部）と、を備えた。
よって、ドライバが大きな制動力を要求するような場面に必要な応答性を確保すると共に、通常走行での騒音を低減することができる。

（３）ゲートイン弁駆動部５２は、電流Ｉ１（予め設定された大きな値）に基づきゲートイン弁１を開弁駆動したのちに指令電流値をＩ２に低減させるゲートイン弁制御Ａ（指令電流値制限手段）を備えた。
よって、電磁弁の消費電流を小さくできるため、FET等の駆動素子の発熱、電磁弁のソレノイド２１の発熱を小さくでき、これに伴ってゲートイン弁１や駆動素子を小型化もしくは廉価化を図ることができる。

１ ゲートイン弁
２１ ソレノイド
２３ バルブボディ
２４ アーマチュア
２５ 第１部材
２５ｂ 第１オリフィス
２７ 固定鉄心
２８ スプリング
２９ スプリング
３０ 第２部材
３０ａ 第２オリフィス
３０ｇ 吸入窓

Claims (3)

1. ドライバのブレーキペダル操作量に応じて液圧を発生するマスタシリンダと前記ホイルシリンダを接続する第１ブレーキ回路と、
   前記マスタシリンダ内のブレーキ液を吸入し、前記第1ブレーキ回路へ吐出するポンプと、
   前記マスタシリンダと前記ポンプの吸入側を接続する吸入回路と、
   前記吸入回路に設けられたノーマルクローズ型ゲートイン弁と、
   前記ノーマルクローズ型ゲートイン弁に対し指令電流値を演算して開弁量をコントロールするコントロールユニットと、
   車両挙動に基づいて前記ポンプによる前記ホイルシリンダ圧力の昇圧応答性を判断する昇圧応答性判断部を有し、
   前記コントロールユニットは前記判断された昇圧応答性が高応答と判断された時は前記指令電流値を予め設定された大きな値とし、前記高応答より低い応答性と判断された時は前記指令電流値を前記予め設定された大きな値より小さな値に前記指令電流値を調整する指令電流値調整部と、
   を備えたことを特徴とするブレーキ制御装置。
2. ドライバのブレーキペダル操作量に応じて液圧を発生するマスタシリンダと前記ホイルシリンダとを接続する第1ブレーキ回路と、
   前記マスタシリンダ内のブレーキ液を吸入し、前記第1ブレーキ回路へ吐出するポンプと、
   前記マスタシリンダと前記ポンプの吸入側とを接続する吸入回路と、
   前記吸入回路に設けられたノーマルクローズ型ゲートイン弁と、
   前記ノーマルクローズ型ゲートイン弁に対し指令電流値を演算して開弁量をコントロールするコントロールユニットと、
   前記マスタシリンダ圧を検出するマスタシリンダ圧センサと、
   を備え、
   前記コントロールユニットは、検出された前記マスタシリンダ圧が予め設定されたマスタシリンダ圧より高いときに指令電流値を予め設定された大きな値とし、前記予め設定されたマスタシリンダ圧より低いときは指令電流値を前記予め設定された大きな値より小さな値に調整する指令電流値調整部と、
   を備えたことを特徴とするブレーキ制御装置。
3. 請求項１または２に記載のブレーキ制御装置において、
   前記指令電流調整部は、前記予め設定された大きな値より小さな値に基づき前記ノーマルクローズ型ゲートイン弁を開弁駆動したのちに指令電流値を低減させる指令電流値制限手段を備えたことを特徴とするブレーキ制御装置。
   
   
   

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