JP6192055B2 - 車両用ブレーキシステム - Google Patents
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Description
また、例えば、特許文献2に記載されるように、電動機の駆動で発生したブレーキ液圧で制動力を発生させる車両用の電動ブレーキ装置(車両用ブレーキシステム)も広く知られている。
例えば、図2の(a)に示すように、ロータの外周が180度間隔で2極(S極とN極)に着磁され、3つのホールセンサが120度間隔でロータの周囲に配置されている場合、制御手段は60度間隔で電気角を算出可能になる。
しかしながら、レゾルバは、電動機の電気角を連続的に検出できる。これに対し、ホールセンサは電動機の電気角を断続的(図2の(a)に示す構成では60度間隔)にしか検出できない。したがって、ホールセンサはレゾルバよりも電動機の電気角の検出精度が低い。
特に、処理能力の低い制御手段(駆動周波数が低く、演算速度が低いCPUを有する制御手段)は、ロータの回転速度が高くなるとホールセンサで断続的に検出される電気角を好適に検知できず、電気角の算出精度が低下する。制御手段による電気角の算出精度が低下すると、電動ブレーキ装置で発生するブレーキ液圧の精度が低下する。
このように、ホールセンサで電気角を検出する電動ブレーキ装置は、電動機(ロータ)の回転速度が高くなると、発生するブレーキ液圧の精度が低くなる場合があるという問題がある。
例えば、アンチロックブレーキ(ABS)の作動時などに液圧発生手段の下流でブレーキ液圧が変化する構成の場合、ブレーキ液圧の上昇で電動機に抵抗が生じるときには、制御手段が、早い段階で電動機が制御可能状態ではないと判定する構成も可能になる。これによって、上昇したブレーキ液圧が電動機に及ぼす影響を軽減できる。
図1は、車両用ブレーキシステムの概略構成図である。
入力装置14は、運転者によってブレーキペダル12等の操作子が操作されたときにその操作の入力に応じた液圧(ブレーキ液圧)を、作動液であるブレーキ液に発生させる。ペダルストロークセンサStは、ブレーキペダル12が踏み込み操作されたときの操作量(ストローク)を計測する。モータシリンダ装置16は、各車輪(右側前輪WFR,左側後輪WRL,右側後輪WRR,左側前輪WFL)のホィールシリンダ32FR,32RL,32RR,32FLに供給される作動圧(ブレーキ液圧)を作動液(ブレーキ液)に発生する。VSA装置18は、車両挙動の安定化を支援する。
また、プライマリピストン40bのセカンダリピストン40a側の端部からセカンダリピストン40aの摺動方向に沿ってガイドロッド48aが延設され、セカンダリピストン40aは、ガイドロッド48aにガイドされて摺動する。
そして、セカンダリピストン40aとプライマリピストン40bはガイドロッド48aで連結されて直列に配置される。
さらに、セカンダリピストン40aの外周に摺接する一対のカップシール44Sa,44Sbは、セカンダリピストン40aの摺動方向に第2リリーフポート52aを挟んで配置される。また、プライマリピストン40bの外周に摺接する一対のカップシール44Pa,44Pbは、プライマリピストン40bの摺動方向に第1リリーフポート52bを挟んで配置される。
第1圧力室56bと第2圧力室56aの間は、一対のカップシール44Pa,44Pbによって液密に封じられる。また、第2圧力室56aのブレーキペダル12側は、一対のカップシール44Sa,44Sbによって液密に封じられる。
また、セカンダリピストン40aはブレーキペダル12とプッシュロッド42を介して連結され、ブレーキペダル12の動作にともなってシリンダチューブ38内を変位する。さらに、プライマリピストン40bは、セカンダリピストン40aの変位によって第2圧力室56aに発生するブレーキ液圧によって変位する。つまり、プライマリピストン40bはセカンダリピストン40aに応動して変位する。
第1リターンスプリング66aと第2リターンスプリング66bは、互いに直列に配置されている。第1リターンスプリング66aのばね定数は第2リターンスプリング66bのばね定数よりも高い。シミュレータピストン68は、第1及び第2リターンスプリング66a,66bによって付勢される。そして、ストロークシミュレータ64は、ブレーキペダル12の踏み込み前期時にペダル反力の増加勾配を低く設定し、踏み込み後期時にペダル反力を高く設定する。これによって、ブレーキペダル12のペダルフィーリングが、既存のマスタシリンダ34を踏み込み操作したときのペダルフィーリングと同等になる。
第1液圧系統70bは、入力装置14の第1液圧路58bと、配管チューブ22d,22e,22f,22i,22jとによって構成される。
本実施形態においてボールねじ構造体80は、ギヤ機構78とともにアクチュエータハウジング172の機構収納部173aに収納される。
そして、略円筒状を呈するシリンダ本体82の開放された端部(開放端)がハウジング本体172Fとハウジングカバー172Rからなるアクチュエータハウジング172に嵌合してシリンダ本体82とアクチュエータハウジング172が連結され、モータシリンダ装置16が構成される。
以下、X1の側を前方、X2の側を後方とする。
そして、出力軸72bの回転駆動がギヤ機構78を介してボールねじ構造体80に伝達されるように構成される。
なお、第2及び第1スレーブピストン88a,88bの間には、第2リターンスプリング96aが配設され、第1スレーブピストン88bとシリンダ本体82の側端部と間には、第1リターンスプリング96bが配設される。
この構成によって、シリンダ本体82の内部に充填されるブレーキ液がガイドピストン90cによってシリンダ本体82に封入され、アクチュエータハウジング172の側に流れ込まないように構成されている。
なお、ガイドピストン90cとスレーブカップシール90bの間には、後記するリザーバポート92aと連通する第2背室94aが形成される。
なお、ガイドピストン90cがシリンダ本体82に取り付けられる方法は限定するものではなく、例えば、図示しないサークリップで取り付けられる構成とすればよい。
VSA装置18は、レギュレータバルブ116と、第1チェックバルブ118と、第1インバルブ120と、第2チェックバルブ122と、第2インバルブ124と、第3チェックバルブ126とを備える。
第1アウトバルブ128は、第1導出ポート28a(第4導出ポート28d)と第2共通液圧路114との間に配置されたノーマルクローズタイプのソレノイドバルブからなる。第2アウトバルブ130は、第2導出ポート28b(第3導出ポート28c)と第2共通液圧路114との間に配置されたノーマルクローズタイプのソレノイドバルブからなる。リザーバ装置132は、第2共通液圧路114に接続される。第4チェックバルブ134は、第1共通液圧路112と第2共通液圧路114との間に配置されて第2共通液圧路114側から第1共通液圧路112側へのブレーキ液の流通を許容する(第1共通液圧路112側から第2共通液圧路114側へのブレーキ液の流通を阻止する)。ポンプ136は、第4チェックバルブ134と第1共通液圧路112との間に配置されて第2共通液圧路114側から第1共通液圧路112側へブレーキ液を供給する。吸入弁138及び吐出弁140は、ポンプ136の前後に設けられる。モータMはポンプ136を駆動する。サクションバルブ142は、第2共通液圧路114と導入ポート26a(26b)との間に配置されたノーマルクローズタイプのソレノイドバルブからなる。
さらに、VSA装置18に代えて、ABS機能のみを搭載するABS装置が接続される構成であってもよい。
本実施形態に係る車両用ブレーキシステム10は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
また、本実施形態における電気信号は、例えば、電動モータ72を駆動する電力や電動モータ72を制御するための制御信号である。
このように、制御手段150は、電気角θに基づいて電動モータ72を制御する。
ホールセンサ701U,701V,701Wは、ロータ702の回転によって変化する磁極(N極とS極の変化)を検出して検出信号を出力する。
1つのホールセンサが検出する磁極は、ロータ702が180度回転するごとに変化する。このため、1つのホールセンサが出力する検出信号は、図2の(b)に示すように、ロータ702が180度回転するごとに出力波形が変化する矩形波になる。
図2の(b)に示すように、ホールセンサ701Uが出力する検出信号(Sig_U)の変化に対し、ホールセンサ701Vが出力する検出信号(Sig_V)は位相が120度遅れて変化する。また、ホールセンサ701Wが出力する検出信号(Sig_W)は位相がさらに120度遅れて変化する。
なお、図2の(b)に示す検出信号(Sig_U,Sig_V,Sig_W)は、ハイレベルがN極の検出信号、ローレベルがS極の検出信号を示す一例であるが、検出信号の出力状態は限定されない。
つまり、検出信号の組み合わせが変化してから、次に変化するまでの間(変化点Pから次の変化点Pまでの間)に制御手段150は少なくとも一回は検出信号の組み合わせを取得できる。
これによって、制御手段150は、電動モータ72の電気角θを60度間隔で精度よく算出できる。
例えば、図3の(b)に示す一例では、制御手段150(図1参照)が、時刻St1に検出信号を取り込んでから、次に検出信号を取り込む時刻St2までの間に検出信号の組み合わせが4回変化している。
このように、信号変動周期Δtbがサンプリング周期Δtaより短くなると、制御手段150は、時刻St1から時刻St2までの間で全ての検出信号の組み合わせを取得できない。このため、制御手段150による電動モータ72(図1参照)の電気角θの算出精度が低下する場合がある。
例えば、制御手段150のサンプリング周期Δtaよりも短い周期で検出信号(Sig_U,Sig_V,Sig_W)の組み合わせが変化するような高速回転域で電動モータ72が駆動する状態になったとき、制御手段150は電動モータ72が制御可能状態ではないと判定する。
図4に示すように、時刻t1でブレーキペダル12(図1参照)が踏み込み操作されると、制御手段150(図1参照)は、電動モータ72(図1参照)を正転させて回転速度を上昇させる。これによって、モータシリンダ装置16(図1参照)でブレーキ液圧が発生する。さらに、制御手段150は、ホールセンサ701U,701V,701W(図2の(a)参照)から入力される検出信号(Sig_U,Sig_V,Sig_W)に基づいて電動モータ72の電気角θを算出してモータシリンダ装置16(図1参照)で好適なブレーキ液圧を発生させる。
時刻t4でブレーキペダル12(図1参照)が解放されると(踏み込み操作量がゼロになると)、制御手段150は、電動モータ72を逆転させて回転速度を上昇させる。これによって、モータシリンダ装置16(図1参照)で発生しているブレーキ液圧が低下する。そして、時刻t5でブレーキ液圧がゼロになると、制御手段150は電動モータ72を停止させる。電動モータ72の回転速度は低下して時刻t6でゼロになる。
時刻t10でブレーキペダル12(図1参照)が解放されると(踏み込み操作量がゼロになると)、制御手段150は、電動モータ72を逆転させて回転速度を上昇させる。
ブレーキペダル12(図1参照)の急速な踏み込みで高いブレーキ液圧が発生しているため、制御手段150は、電動モータ72の回転速度を急速に上昇させる。このときに、時刻t10’で電動モータ72の回転速度が所定の上限回転速度(逆転上限速度R_Lmt)に達すると、制御手段150は逆転上限速度R_Lmtで電動モータ72を回転させる。逆転上限速度R_Lmtは、正転上限速度F_Lmtと同様に、信号変動周期Δtbがサンプリング周期Δta以上となる回転速度とする。例えば、逆転上限速度R_Lmtは正転上限速度F_Lmtと同じ値に設定される。このような逆転上限速度R_Lmtは、あらかじめ設定されていることが好ましい。なお、逆転上限速度R_Lmtと正転上限速度F_Lmtが異なった値であってもよい。
また、高速回転域での電動モータ72の駆動が抑制される。このため、電動モータ72に過度の負荷がかかることが回避され、電動モータ72の耐久性に影響を与える状態での駆動が回避される。したがって、電動モータ72の寿命を延ばすことができる。
このような場合には、電動モータ72の回転速度を下げることによって電動モータ72にかかる負荷を軽減できる。
この場合、逆転上限速度R_Lmtを正転上限速度F_Lmtに合わせて小さくする構成としてもよいし、逆転上限速度R_Lmtは変更しない構成であってもよい。
逆転上限速度R_Lmtが変更されない構成の場合、ABSが作動するときには、正転上限速度F_Lmtと逆転上限速度R_Lmtが異なった値になる。
一例として、圧力センサP1が計測するブレーキ液圧と正転上限速度F_Lmtの関係を示すマップがあらかじめ設定されていれば、制御手段150は圧力センサP1が計測するブレーキ液圧に基づいて当該マップを参照し、ABSの作動状態に応じた正転上限速度F_Lmtを設定できる。
例えば、ABSを作動するときの目標のブレーキ液圧に対応する好適な正転上限速度F_Lmtがあらかじめ設定されていれば、制御手段150はABSを作動するときの目標のブレーキ液圧に応じて正転上限速度F_Lmtを設定(変更)できる。このように、制御手段150が、ABSの作動状態(ABSの作動で設定されるブレーキ液圧)に応じて正転上限速度F_Lmtを設定する構成であってもよい。
この場合も、ABSの目標となるブレーキ液圧と正転上限速度F_Lmtの関係を示すマップがあらかじめ設定されていれば、制御手段150はABSの目標となるブレーキ液圧に基づいて当該マップを参照し、ABSの作動状態に応じた正転上限速度F_Lmtを設定できる。
12 ブレーキペダル(操作子)
16 モータシリンダ装置(液圧発生手段)
18 車両挙動安定化装置
72 電動モータ(電動機)
150 制御手段
701U,701V,701W ホールセンサ
702 ロータ
F_Lmt 正転上限速度
R_Lmt 逆転上限速度
Claims (6)
- 電動機が駆動してブレーキ液圧を発生する液圧発生手段と、
前記電動機の電気角を検出する複数のホールセンサと、
運転者が操作子を操作する操作量に応じたブレーキ液圧が発生するように、前記電動機を制御する制御手段と、を備え、
複数の前記ホールセンサは、それぞれが、前記電動機内で回転するロータの磁極を検出して、検出した磁極の変化に応じて出力状態が変化する検出信号を出力する車両用ブレーキシステムであって、
前記制御手段は、前記検出信号の出力状態の組み合わせが変化するごとに前記電気角を算出するとともに当該電気角に基づいて前記電動機の回転速度を算出し、
算出した前記電動機の回転速度が上限回転速度以上のときに前記電動機が制御可能状態ではないと判定するとともに、
前記制御手段が、前記電動機を正転させるときに当該電動機が制御可能状態ではないと判定するときの前記上限回転速度である正転上限速度と、前記電動機を逆転させるときに該電動機が制御可能状態ではないと判定するときの前記上限回転速度である逆転上限速度と、が異なっていることを特徴とする車両用ブレーキシステム。 - 前記制御手段は、
前記電動機を正転させて前記ブレーキ液圧を上昇させ、前記電動機を逆転させて前記ブレーキ液圧を低下させることを特徴とする請求項1に記載の車両用ブレーキシステム。 - 電動機が駆動してブレーキ液圧を発生する液圧発生手段と、
前記電動機の電気角を検出する複数のホールセンサと、
運転者が操作子を操作する操作量に応じたブレーキ液圧が発生するように、前記電動機を制御する制御手段と、を備え、
複数の前記ホールセンサは、それぞれが、前記電動機内で回転するロータの磁極を検出して、検出した磁極の変化に応じて出力状態が変化する検出信号を出力する車両用ブレーキシステムであって、
前記制御手段は、前記検出信号の出力状態の組み合わせが変化するごとに前記電気角を算出するとともに当該電気角に基づいて前記電動機の回転速度を算出し、
算出した前記電動機の回転速度が上限回転速度以上のときに前記電動機が制御可能状態ではないと判定するとともに、
前記制御手段は、
車両挙動安定化装置を制御してアンチロックブレーキを作動するとき、アンチロックブレーキの作動状態に応じて前記上限回転速度を設定することを特徴とする車両用ブレーキシステム。 - 電動機が駆動してブレーキ液圧を発生する液圧発生手段と、
前記電動機の電気角を検出する複数のホールセンサと、
運転者が操作子を操作する操作量に応じたブレーキ液圧が発生するように、前記電動機を制御する制御手段と、を備え、
複数の前記ホールセンサは、それぞれが、前記電動機内で回転するロータの磁極を検出して、検出した磁極の変化に応じて出力状態が変化する検出信号を出力する車両用ブレーキシステムであって、
前記制御手段は、前記検出信号の出力状態の組み合わせが変化するごとに前記電気角を算出するとともに当該電気角に基づいて前記電動機の回転速度を算出し、
算出した前記電動機の回転速度が上限回転速度以上のときに前記電動機が制御可能状態ではないと判定するとともに、
前記上限回転速度は、
前記検出信号の前記組み合わせが変化する周期が所定の周期以上となる回転速度に設定されることを特徴とする車両用ブレーキシステム。 - 電動機が駆動してブレーキ液圧を発生する液圧発生手段と、
前記電動機の電気角を検出する複数のホールセンサと、
運転者が操作子を操作する操作量に応じたブレーキ液圧が発生するように、前記電動機を制御する制御手段と、を備え、
複数の前記ホールセンサは、それぞれが、前記電動機内で回転するロータの磁極を検出して、検出した磁極の変化に応じて出力状態が変化する検出信号を出力する車両用ブレーキシステムであって、
前記制御手段は、前記検出信号の出力状態の組み合わせが変化するごとに前記電気角を算出するとともに当該電気角に基づいて前記電動機の回転速度を算出し、
算出した前記電動機の回転速度が上限回転速度以上のときに前記電動機が制御可能状態ではないと判定するとともに、
前記所定の周期は、前記制御手段が前記検出信号を取り込むサンプリング周期であることを特徴とする車両用ブレーキシステム。 - 前記制御手段は、
前記電動機が制御可能状態ではないと判定した場合、
回転速度が前記上限回転速度以下となるように前記電動機を制御することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の車両用ブレーキシステム。
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