JP6255775B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、回生制動力を制御するブレーキ制御装置に関するもので、特に、ブレーキペダルの操作量を検出する操作量検出手段が故障した場合でも、運転者に大きな違和感を与えることなく、回生制動力を制御できるブレーキ制御装置に関する。
回生制動力を制御するブレーキ制御装置は、ブレーキペダルの操作量に対応する回生制動力を回転電機によって生成させる。ブレーキペダルの操作量は操作量検出手段(ストロークセンサ)により検出され、ブレーキペダルの操作量に対応する回生制動力が回転電機によって生成される。
ところで、ブレーキペダルの操作量を検出する二つの操作量検出手段(ストロークセンサ)と、ブレーキペダルの操作を検知する操作検知手段(ストップランプスイッチ)と、を備え、二つの操作量検出手段のうちいずれか一方が故障した場合には、いずれか他方と、操作検知手段とに基づいて、ブレーキペダルの操作量を検出し、回転電機の回生制動力を制御する技術が提案されている。この技術によれば、二つの操作量検出手段のうちいずれか一方が故障した場合でも、ブレーキペダルの操作量に対応する回生制動力が回転電機によって生成される。これにより、二つの操作量検出手段のうちいずれか一方が故障した場合でも、運転者に与える違和感を小さくできる(例えば、特許文献1参照)。
特開2010−149797号公報
しかしながら、上述した特許文献1に記載された技術では、二つの操作量検出手段を備えるために、操作量検出手段が一つだけの場合よりも、費用が嵩み、制御手順も複雑になる。
上記実情を鑑みて、本発明は、費用が嵩んだり、制御手順が複雑になったりすることなく、操作量検出手段が故障した場合でも、運転者に与える違和感を小さくできるブレーキ制御装置を提供することを目的とする。
上記実情を考慮して、本発明は、ブレーキペダルの操作量を検出する操作量検出手段と、前記操作量検出手段が検出した操作量に対応する回生トルクを回転電機に設定する回生制御手段と、前記操作量検出手段の異常を判定する異常判定手段と、前記ブレーキペダルが予め定めた第1の操作量を超えて操作されたことを検知する第1の検知手段と、前記ブレーキペダルが予め定めた前記第1の操作量よりも大きい第2の操作量を超えて操作されたことを検知する第2の検知手段と、を備え、前記回生制御手段は、前記異常判定手段が異常を判定した際は、前記操作量検出手段からの情報を無効にし、前記第1の検知手段が操作を検知した際には、予め定めた第1回生トルクを、前記第2の検知手段が操作を検知した際には、前記第1回生トルクよりも大きい予め定めた第2回生トルクをそれぞれ前記回転電機に設定する複数の設定パターンを有し、前記第1の検知手段及び前記第2の検知手段により検知された操作に応じて段階的に回生制動力を増大させることを特徴とする。
このようにすれば、操作量検出手段が故障しても、第1の検知手段が操作を検知した時に予め定めた第1回生トルクを回転電機に設定し、さらに、第2の検知手段が操作を検知した時に予め定めた第2回生トルクを回転電機に設定する。これにより、回生制動力が段階的に増大するので、操作量検出手段が故障した場合でも、運転者に与える違和感を小さくできる。
また、本発明の一態様では、前記第1の検知手段は、自動車のストップランプを点灯させるストップランプスイッチであることが好ましい。
このようにすれば、第1の検知手段にストップランプスイッチが流用され、別途、第1の検知手段を設ける必要がない。
また、本発明の一態様では、前記第2の検知手段は、自動車の定速走行を解除するクルーズコントローラ解除スイッチであることが好ましい。
このようにすれば、第2の検知手段にクルーズコントローラ解除スイッチが流用され、別途、第2の検知手段を設ける必要がない。
また、本発明の一態様では、油圧を使用した油圧ブレーキと、前記操作量検出手段とは異なる検出方法でブレーキペダルの操作量を検出する油圧制動検出手段と、前記油圧制動検出手段が検出した操作量に対応する制動トルクを前記油圧ブレーキに設定する油圧制動制御手段を更に備え、前記油圧制動検出手段は、ブレーキペダルの踏み込み量を前記油圧の変化量として検出し、前記操作量検出手段は、ブレーキペダルの踏み込み量を電気信号として検出することが好ましい。
このようにすれば、回生ブレーキに異常であっても独立した機械式ブレーキが通常通り作動するので違和感を小さく出来る。
以上説明したように、本発明によれば、回生制動力が段階的に増大するので、操作量検出手段が故障した場合でも、運転者に与える違和感を小さくできる。また、新たに操作量検出手段を備える必要がないので、費用が嵩んだり、制御手順が複雑になったりすることがない。
自動車のブレーキペダルまわりの構成を示す模式図である。 図1に示したペダルスイッチの正面図である。 図2に示したペダルスイッチのIII−III線断面図である。 ペダルスイッチの構造とその通電状態を説明する模式図である。 本発明の実施の形態であるブレーキ制御装置の制御構成を示すブロック図である。 ペダルストロークセンサの正常時におけるブレーキペダルの踏み込み量と回転電機の回生量との関係を示す図である。 ペダルストロークセンサを異常と判定した場合におけるブレーキペダルの踏み込み量と回転電機の回生量との関係を示す図である。 ペダルストロークセンサを異常と判定した場合における処理内容を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、本発明に係るブレーキ制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。尚、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、自動車のブレーキペダルまわりの構成を示す模式図である。図2は、図1に示したペダルスイッチの正面図であり、図3は、図2に示したペダルスイッチのIII−III線断面図である。また、図4は、ペダルスイッチの構造とその通電状態を説明する模式図である。
本発明の実施の形態であるブレーキ制御装置は、自動車の運動エネルギーを電気エネルギーに回生する際の制動力(回生制動力)を制御するためのもので、自動車の運転席に設けられたブレーキペダルの踏み込み量(操作量)を入力とする。
図1に示すように、ブレーキペダル11は、運転席の足元に設けられている。ブレーキペダル11は、車体に対して回動可能に取り付けられている。より詳しくは、ブレーキペダル11は、車体に取り付けられたマスタシリンダブラケット12に回動可能に取り付けられている。また、マスタシリンダブラケット12の車両前方側(エンジンルーム)には、マスタシリンダ(油圧制動制御手段)21が取り付けられている。マスタシリンダ21は、ブレーキペダル11の踏み込み力(操作力)を油圧ブレーキ(機械式ブレーキ)22(図5参照)に伝達するためのもので、マスタシリンダ21の内部を往復移動するピストン(図示せず)と、ピストンと一体に設けられたプッシュロッド211とを有している。なお、このピストンとプッシュロッド211により本願請求項記載の油圧制動検出手段が構成される。プッシュロッド211の先端は、ブレーキペダル11の回動支点側(基端側)に連結され、ブレーキペダル11が踏み込まれると、プッシュロッド211を介してマスタシリンダ21内のピストンが押し込み、マスタシリンダ21内のブレーキフルード(ブレーキ液)に圧力を加える。加えられた圧力(油圧)は、油圧ブレーキ22に伝達され、油圧ブレーキ22に制動力を生じさせる。
ブレーキペダル11は、踏み込まれる前のペダル高さ、ペダルが踏み込まれ始めてからブレーキフルードに圧力を加えるまでの遊び、ペダルが最も踏み込まれたときの床板とペダルとの隙間、が調整可能であって、適宜に調整される。したがって、ブレーキペダル11が踏み込まれると、ブレーキペダル11は遊びの分だけ空転し、その後、ブレーキフルードに圧力を加えることになる。これにより、加えられた圧力は、油圧ブレーキ22に伝達され、油圧ブレーキ22に制動力を生じさせる。尚、油圧ブレーキ22の制動力は、加えられた圧力に比例するので、ブレーキペダル11の踏み込み力(踏み込み量)に比例する。
また、ブレーキペダル11とマスタシリンダブラケット12との間には、リターンスプリング13が架設されている。これにより、ブレーキペダル11の踏み込みを中断すると、ブレーキペダル11が踏み込む前のペダル高さに戻ることになる。
また、ブレーキペダル11の車両前方側には、ペダルストロークセンサ3が設けられている。ペダルストロークセンサ3は、ブレーキペダル11の踏み込み量(操作量)を検出するためのもので、ブレーキペダル11を踏み込む前の高さからブレーキペダル11を最も踏み込んだ高さまでの踏み込み量が検出可能である。また、ペダルストロークセンサ3は、ブレーキペダル11の踏み込み量を電気信号に変換し、出力するものである。尚、ペダルストロークセンサ3が故障したとしても、油圧ブレーキ22の性能には影響を与えないようにマスタシリンダ21とは異なる独立した検出機構としている。
また、ブレーキペダル11の車両後方側には、ペダルスイッチ4が設けられている。ペダルスイッチ4は、スイッチブラケット14を介してマスタシリンダブラケット12に取り付けられている。ペダルスイッチ4は、ストップランプスイッチ(第1の検知手段)41と、クルーズコントロールスイッチ(第2の検知手段)42とを構成している。
ストップランプスイッチ41は、車両後部に設けられた自動車のストップランプ5(図5参照)を点灯させるためのもので、ブレーキペダル11が踏み込まれた場合(予め定めた第1の操作量を超えて操作された場合)にその旨を検知するとともに、ブレーキペダル11の踏み込みが中断された場合(操作が中断された場合)にその旨を検知する。
クルーズコントロールスイッチ42は、定速走行(オートクルーズ)を解除させるためのもので、ブレーキペダル11が一定量踏み込まれた場合(第1の操作量よりも大きい第2の操作量を超えて操作された場合)にその旨を検知する。
図2及び図3に示すように、ペダルスイッチ4は、ケース43、プッシュロッド44、圧縮バネ45を備えて構成されている。ケース43は、プッシュロッド44、圧縮バネ45を収容する収容ケースであって、図1に示すように、スイッチブラケット14を介して、マスタシリンダブラケット12に固定される。また、ケース43には、ストップランプスイッチ41を構成する固定端子411とクルーズコントロールスイッチ42を構成する固定端子421とが設けられている(図4参照)。プッシュロッド44は、ケース43に進退可能に収容されている。プッシュロッド44には、ストップランプスイッチ41を構成する移動端子412とクルーズコントロールスイッチ42を構成する移動端子422とが設けられている(図4参照)。図3に示すように、圧縮バネ45は、ケース43の内部、ケース43とプッシュロッド44との間に装着され、ケース43からプッシュロッド44が進出する方向に付勢している。
これにより、図4に示すように、ケース43にプッシュロッド44が押し込まれた状態で、ストップランプスイッチ41の固定端子411と移動端子412とが離間し(非通電)、ストップランプスイッチ41がオフとなる(A接点)。このとき、クルーズコントロールスイッチ42の固定端子421と移動端子422とが接し(通電)、クルーズコントロールスイッチ42がオフとなる(B接点)。
ケース43にプッシュロッド44が少し押し込まれた状態で、ストップランプスイッチ41の固定端子411と移動端子とが接し(通電)、ストップランプスイッチ41がオンとなる。このとき、クルーズコントロールスイッチ42は通電状態を継続し、クルーズコントロールスイッチ42はオフを継続する。
ケース43からプッシュロッド44が完全に押し出された状態(図3に示す状態)で、ストップランプスイッチ41は通電状態を継続し、ストップランプスイッチ41はオンを継続する。このとき、クルーズコントロールスイッチ42の固定端子421と移動端子422とが離間し(非通電)、クルーズコントロールスイッチ42がオンとなる。
そして、ケース43にプッシュロッド44が押し込まれた状態で、プッシュロッド44をブレーキペダル11の回動支点側(基端側)に押し当てて取り付けると(図1参照)、ブレーキペダル11を踏む前はケース43にプッシュロッド44が押し込まれた状態となり、ストップランプスイッチ41及びクルーズコントロールスイッチ42がオフとなる。
この状態からブレーキペダル11を踏み込むと、ケース43からプッシュロッド44が少し突出した状態(ケース43にプッシュロッド44が少し押し込まれた状態)となる。すると、ストップランプスイッチ41はオンとなり、クルーズコントロールスイッチ42はオフを継続する。
この状態からさらにブレーキペダル11を踏み込むと、ケース43からプッシュロッド44が完全に押し出された状態となる。すると、ストップランプスイッチ41はオンを継続し、クルーズコントロールスイッチ42はオンとなる。
尚、上述したペダルスイッチ4において、ストップランプスイッチ41がオフのときを非通電とし、クルーズコントロールスイッチ42がオフのときを通電とするのは、いずれかの固定接点と移動接点とが常時接することになるので、常時ペダルスイッチ4に電気が流れることになり、断線の発見が容易になるからである。
図5は、本発明の実施の形態であるブレーキ制御装置の制御装置を示すブロック図である。図5に示すように、上述したストップランプスイッチ41は、電装系ECU6に接続されている。本発明の実施の形態において、電装系ECU6は、自動車のストップランプ5を点灯させるとともに、ストップランプスイッチ41のオン信号及びオフ信号を総合ECU7に出力するものである。これにより、電装系ECU6は、ストップランプスイッチ41がオンになると、ストップランプ5を点灯し、ストップランプスイッチ41がオフになると、ストップランプ5を消灯する。
上述したペダルストロークセンサ3、クルーズコントロールスイッチ42、電装系ECU6は、総合ECU7に接続されている。本発明の実施の形態において、総合ECU7は、ペダルストロークセンサ3、クルーズコントロールスイッチ42、電装系ECU6からの入力に基づいて、ジェネレータコントロールユニット(回転電機コントロールユニット)8を介してジェネレータ(回転電機)9を制御するものである。
図5に示すように、総合ECU7は、異常判定手段71、回生制御手段72を有している。異常判定手段71は、ペダルストロークセンサ3、ストップランプスイッチ41、クルーズコントロールスイッチ42の異常判定を行うもので、各種情報(総合ECU7が管理する情報)に基づいて、これら機器の異常判定を行う。回生制御手段72は、定速走行(オートクルーズ)を管理するとともに、ブレーキペダル11の踏み込み量に基づいて、踏み込み量に対応する回生トルクをジェネレータ9に設定するものである。具体的には、ペダルストロークセンサ3を正常と判定した場合に、ペダルストロークセンサ3から入力されたブレーキペダル11の踏み込み量に基づいて、踏み込み量に対応する回生トルクをジェネレータ(回転電機)9に設定する。一方、ペダルストロークセンサ3を異常と判定した場合に、ストップランプスイッチ41、クルーズコントロールスイッチ42の正常を条件に、電装系ECU6及びクルーズコントロールスイッチ42から入力された信号に基づいて回生トルクをジェネレータ(回転電機)9に設定する。これにより、駆動輪10が制動される。
図6は、ペダルストロークセンサ3の正常時におけるブレーキペダルの踏み込み量と回転電機の回生量の関係を示す図であり、図7は、ペダルストロークセンサ3を異常と判定した場合におけるブレーキペダルの踏み込み量と回転電機の回生量との関係を示す図である。
図6に示すように、ペダルストロークセンサ3の正常時には、ペダルストロークセンサ3が検出した量がそのままブレーキペダル11の踏み込み量となる。これにより、ジェネレータ(回転電機)9には、ブレーキペダル11の踏み込み量に対応する回生トルクが設定され、ブレーキペダル11の踏み込み量に対応する回生量を得ることができる。
図6に示す例では、ブレーキペダル11が踏み込まれることにより、ストップランプスイッチ41がオンとなる。これにより、電装系ECU6が自動車のストップランプ5を点灯させる。そして、しばらくすると、ブレーキペダル11の踏み込み量に対応して回生量が徐々に増える。尚、ストップランプスイッチ41がオンになってからしばらくしてから回生量が増えるのは、ブレーキペダル11の遊びに対応することによる。
ブレーキペダル11がさらに踏み込まれると、クルーズコントロールスイッチ42がオンとなる。これにより、総合ECU7が定速走行(オートクルーズ)を解除する。そして、しばらくすると、ブレーキペダル11の踏み込み量に関係なく回生量が一定となる。この時の回生量は、予め設定した最大回生量である。尚、ここで規定する最大回生量は、自動車の車速によって変動する。
図7に示すように、ペダルストロークセンサ3を異常と判定した場合には、ペダルストロークセンサ3が検出した量に異常があるので、ペダルストロークセンサ3が検出した量をそのままブレーキペダル11の踏み込み量とすることができない。これにより、ペダルストロークセンサ3を異常と判定した場合には、ストップランプスイッチ41及びクルーズコントロールスイッチ42からブレーキペダル11の踏み込み量を検出する。これにより、ストップランプスイッチ41がオンになった時にジェネレータ9に予め定めた所定の回生トルク(第1回生トルク)を設定するとともに、クルーズコントロールスイッチ42がオンになった時にジェネレータ9に予め定めた最大回生トルク(第2回生トルク)を設定する。
図7に示す例では、ブレーキペダル11が踏み込まれることにより、ストップランプスイッチ41がオンとなる。これにより、ハード的に自動車のストップランプ5を点灯させる。この時、ジェネレータ(回転電機)9に予め定めた所定の回生トルクを設定する。予め定めた所定の回生トルクは、ペダルストロークセンサ3の正常時にクルーズコントロールスイッチ42がオンとなる時の回生トルクで、言い換えると、クルーズコントロールスイッチ42がオンとなる時の踏み込み量に対応する回生トルクである。
ブレーキペダル11がさらに踏み込まれると、クルーズコントロールスイッチ42がオンとなる。これにより、総合ECU7が定速走行を解除する。この時、ジェネレータ(回転電機)9に予め定めた最大回生トルクを設定する。予め定めた最大トルクは、ブレーキペダル11を最も踏み込んだ時の回生トルクで、言い換えると、ブレーキペダル11が最も踏み込まれた時の踏み込み量に対応する回生トルクである。尚、ここで規定する最大トルクは、自動車の車速によって変動する。
図8は、ペダルストロークセンサを異常判定した場合における処理内容を示すフローチャートである。図8に示すように、ペダルストロークセンサ3に異常が生じると、総合ECU7が管理する各種情報に異常が発生する。これにより、異常判定手段71は、ブレーキストロークセンサに異常があると判定する(ステップS1:Yes)。ペダルストロークセンサ3に異常があると異常判定手段71が判定すると、次に、異常判定手段71は、ストップランプスイッチ41とクルーズコントロールスイッチ42に異常があるか否かを判定する(ステップS2)。ストップランプスイッチ41とクルーズコントロールスイッチ42に異常がないと異常判定手段71が判定すると、回生制御手段72は、ストップランプスイッチ41がオンとなるまで待機する(ステップS3:No)。
ブレーキペダル11が踏み込まれ、ストップランプスイッチ41がオンになると(ステップS3:Yes)、ハード的に自動車のストップランプ5が点灯する。一方、回生制御手段72は、ジェネレータコントロールユニット(回転電機コントロールユニット)8を介して、ジェネレータ(回転電機)9に所定の回生トルクを設定する(ステップS4)。所定の回生トルクは、上述したように、ペダルストロークセンサ3の正常時にクルーズコントロールスイッチ42がオンとなる時の回生トルクで、言い換えると、クルーズコントロールスイッチ42がオンとなる踏み込み量に対応する回生トルクである。
さらに、ブレーキペダル11が踏み込まれ、クルーズコントロールスイッチ42がオンになると(ステップS5:Yes)、回生制御手段72は、定速走行を解除するとともに、ジェネレータコントロールユニット(回転電機コントロールユニット)8を介して、ジェネレータ(回転電機)9に最大回生トルクを設定する(ステップS6)。最大回生トルクは、上述したように、ブレーキペダル11を最も踏み込んだ時の回生トルクで、言い換えると、ブレーキペダル11が最も踏み込まれた時の踏み込み量に対応する回生トルクである。
上述した本発明の実施の形態であるブレーキ制御装置は、ペダルストロークセンサが故障しても、ストップランプスイッチがオンとなった時に予め定めた回生トルクを回転電機に設定する。そして、さらに、クルーズコントロールスイッチがオンとなった時に予め定めた最大回生トルクを回転電機に設定する。これにより、回生制動力が段階的に増大するので、ペダルストロークセンサが故障した場合でも、運転者に与える違和感を小さくできる。
尚、上述した本発明の実施の形態で説明したジェネレータには、モータをジェネレータとする場合も含まれる。例えば、ハイブリッド自動車(PHEV)、電気自動車(EV)において、ジェネレータとして機能し、運動エネルギーを電気エネルギーに回生する電動機(電気モータ)も含まれる。
また、上述した本発明の実施の形態で説明した実施形態では、所定の回生トルクと最大回生トルクの2段階に設定するとしているが、これに限るものではなく、例えば3段階以上の複数の設定パターンを有するようにしても良い。
また、上述した本発明の実施の形態で説明した実施形態では、クルーズコントロールスイッチ42がオンになった時にジェネレータ9に予め定めた最大回生トルクを設定するとしたが、これに限るものではなく、例えば第一回生トルクの2倍のトルクにするなど、第1回生トルクよりも高いものであれば良い。
本発明は、ブレーキペダルの操作量を検出する操作量検出手段が故障した場合でも、運転者に大きな違和感を与えることなく、回生制動力を制御できるので、ハイブリッド自動車や電気自動車の回生制動力を制御するブレーキ制御装置に好適である。
11 ブレーキペダル
12 マスタシリンダブラケット
13 リターンスプリング
14 スイッチブラケット
21 マスタシリンダ
22 油圧ブレーキ
211 プッシュロッド
3 ペダルストロークセンサ(操作量検出手段)
4 ペダルスイッチ
41 ストップランプスイッチ(第1の検知手段)
411 固定端子
412 移動端子
42 クルーズコントロールスイッチ(第2の検知手段)
421 固定端子
422 移動端子
43 ケース
44 プッシュロッド
45 圧縮バネ
5 ストップランプ
6 電装系ECU
7 総合ECU
71 異常判定手段
72 回生制御手段
8 ジェネレータコントロールユニット(回転電機コントロールユニット)
9 ジェネレータ(回転電機)
10 駆動輪

Claims (4)

  1. ブレーキペダルの操作量を検出する操作量検出手段と、
    前記操作量検出手段が検出した操作量に対応する回生トルクを回転電機に設定する回生制御手段と、
    前記操作量検出手段の異常を判定する異常判定手段と、
    前記ブレーキペダルが予め定めた第1の操作量を超えて操作されたことを検知する第1の検知手段と、
    前記ブレーキペダルが予め定めた前記第1の操作量よりも大きい第2の操作量を超えて操作されたことを検知する第2の検知手段と、
    を備え、
    前記回生制御手段は、前記異常判定手段が異常を判定した際は、前記操作量検出手段からの情報を無効にし、
    前記第1の検知手段が操作を検知した際には、予め定めた第1回生トルクを、
    前記第2の検知手段が操作を検知した際には、前記第1回生トルクよりも大きい予め定めた第2回生トルクをそれぞれ前記回転電機に設定する複数の設定パターンを有し、前記第1の検知手段及び前記第2の検知手段により検知された操作に応じて段階的に回生制動力を増大させることを特徴とするブレーキ制御装置。
  2. 前記第1の検知手段は、自動車のストップランプを点灯させるストップランプスイッチであることを特徴とする請求項1に記載のブレーキ制御装置。
  3. 前記第2の検知手段は、自動車の定速走行を解除するクルーズコントローラ解除スイッチであることを特徴とする請求項1又は2に記載のブレーキ制御装置。
  4. 油圧を使用した油圧ブレーキと、
    前記操作量検出手段とは異なる検出方法でブレーキペダルの操作量を検出する油圧制動検出手段と、
    前記油圧制動検出手段が検出した操作量に対応する制動トルクを前記油圧ブレーキに設定する油圧制動制御手段を更に備え、
    前記油圧制動検出手段は、ブレーキペダルの踏み込み量を前記油圧の変化量として検出し、
    前記操作量検出手段は、ブレーキペダルの踏み込み量を電気信号として検出する
    ことを特徴とする請求項1から3何れか1項に記載のブレーキ制御装置。
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