<本発明に係る車両の制動制御装置の全体構成>
図1の全体構成図を参照して、本発明に係る制動制御装置BCSについて説明する。以下の説明で、同一の記号が付された構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一の機能を発揮するものである。従って、重複説明は、省略されることがある。
制動制御装置BCSを備える車両には、制動操作部材BP、制動操作量センサBPA、コントローラECU、マスタシリンダMC、ストロークシミュレータSSM、シミュレータ遮断弁VSM、加圧ユニットKAU、切替弁VKR、マスタシリンダ配管HMC、ホイールシリンダ配管HWC、及び、加圧シリンダ配管HKCが備えられる。さらに、車両の各々の車輪WHには、ブレーキキャリパCP、ホイールシリンダWC、回転部材KT、及び、摩擦部材MSが備えられている。
さらに、車両には、ナビゲーション装置NAV、及び、通信バスCMBが備えられる。ナビゲーション装置NAVには、アンテナANTが備えられ、このアンテナANTによって、渋滞情報Jjhが受信される。渋滞情報Jjhは、無線通信MSNによって、基地局KCHから発信されている。ナビゲーション装置NAVでは、ナビゲーション装置NAV内に記憶された地図情報MAPと、自社の位置、及び、渋滞情報Jjhが照合され、「車両周りの交通状況が渋滞であるか、否か(即ち、車両の進行方向前方の交通状況において、渋滞が発生しているか、否か)」が判定される。
ナビゲーション装置NAVからは、交通状態が渋滞であることが判定される場合(渋滞が発生中)には、判定フラグFLjtとして「1」が発信される。一方、渋滞ではないことが判定される場合には、判定フラグFLjtとして「0(ゼロ)」が発信される。ここで、信号FLjtは、渋滞状態を表す判定フラグである。判定フラグFLjtは、通信バスCMB(例えば、シリアル通信バス)によって、コントローラECUに入力される。ここで、自車位置は、グローバル・ポジショニング・システムGPSにて検出される。
制動操作部材(例えば、ブレーキペダル)BPは、運転者が車両を減速するために操作する部材である。制動操作部材BPが操作されることによって、車輪WHの制動トルクが調整され、車輪WHに制動力が発生される。具体的には、車両の車輪WHには、回転部材(例えば、ブレーキディスク)KTが固定される。回転部材KTを挟み込むようにブレーキキャリパCPが配置される。そして、ブレーキキャリパ(単に、キャリパともいう)CPには、ホイールシリンダWCが設けられている。
キャリパCPのホイールシリンダWC内の液圧が調整(増加、又は、減少)されることによって、ホイールシリンダWC内のピストンが回転部材KTに対して移動(前進、又は、後退)される。このピストンの移動によって、摩擦部材(例えば、ブレーキパッド)MSが、回転部材KTに押し付けられ、押圧力が発生する。回転部材KTと車輪WHとは、固定シャフトDSを介して固定されている。このため、上記押圧力にて生じる摩擦力によって、車輪WHに制動トルク(制動力)が発生される。
制動操作部材BPが操作されていない場合には、ホイールシリンダWC内のカップシールの弾性、回転部材KT(例えば、ブレーキディスク)の回転振れ等によって、摩擦部材MSと回転部材KTとは、隙間(「ブレーキ隙間」という)を持った状態で維持されている。また、キャリパCP内に戻しばねが設けられ、戻しばねの弾性力によって、回転部材KTと摩擦部材MSとが、強制的に離間される。即ち、戻しばねによって、ブレーキ隙間が設けられ得る。
ブレーキ隙間(摩擦部材MSと回転部材KTとの離間距離)が大きいと、所謂、ブレーキの引き摺り(摩擦部材MSと回転部材KTとの僅かな摺動摩擦)は小さくなる。このため、ブレーキ隙間が大であることが、省エネルギの観点では望ましい。一方、摩擦部材MSの移動には時間を要するため、車輪制動力の立ち上がり(増加応答性)の視点では、ブレーキ隙間は小であることが好ましい。
制動操作量センサ(単に、操作量センサともいう)BPAは、制動操作部材BPに設けられる。操作量センサBPAによって、運転者による制動操作部材BPの操作量(制動操作量)Bpaが検出される。具体的には、操作量センサBPAとして、マスタシリンダMCの圧力を検出する液圧センサ、制動操作部材BPの操作変位を検出する操作変位センサ、及び、制動操作部材BPの操作力を検出する操作力センサのうちの少なくとも1つが採用される。即ち、操作量センサBPAは、マスタシリンダ液圧センサ、操作変位センサ、及び、操作力センサについての総称である。従って、制動操作量Bpaは、マスタシリンダMCの液圧、制動操作部材BPの操作変位、及び、制動操作部材BPの操作力のうちの少なくとも1つに基づいて決定される。操作量Bpaは、コントローラECUに入力される。
コントローラ(電子制御ユニット)ECUは、マイクロプロセッサ等が実装された電気回路基板と、マイクロプロセッサにプログラムされた制御アルゴリズムにて構成されている。コントローラECUは、制動操作量Bpaに基づいて、加圧ユニットKAU、遮断弁VSM、及び、切替弁VKRを制御する。具体的には、プログラムされた制御アルゴリズムに基づいて、電気モータMTR、遮断弁VSM、切替弁VKRを制御するための信号(Su1等)が演算され、コントローラECUから出力される。
コントローラECUは、操作量Bpaが所定値bp0以上になった場合に、遮断弁VSMを開位置にする駆動信号Vsmを出力するとともに、切替弁VKRが加圧シリンダ配管HKCとホイールシリンダ配管HWCとを連通状態にする駆動信号Vkrを、各電磁弁VSM、VKRに出力する。この場合、マスタシリンダMCはシミュレータSSMに連通状態にされ、加圧シリンダKCLはホイールシリンダWCと連通状態にされる。
コントローラECUは、操作量Bpa、回転角Mka、及び、押圧力Fpa(加圧シリンダKCLの液圧)に基づいて、電気モータMTRを駆動するための駆動信号(Su1等)を演算し、駆動回路DRVに出力する。ここで、制動操作量Bpaは制動操作量センサBPA、実回転角Mkaは回転角センサMKA、実押圧力Fpaは押圧力センサFPAによって検出される。電気モータMTRで駆動される加圧ユニットKAUによって、ホイールシリンダWC内の制動液の圧力が制御(維持、増加、又は、減少)される。
マスタシリンダMCは、制動操作部材BPと、ブレーキロッドBRDを介して、機械的に接続されている。マスタシリンダMCによって、制動操作部材BPの操作力(ブレーキペダル踏力)が、制動液の圧力に変換される。マスタシリンダMCには、マスタシリンダ配管HMCが接続され、制動操作部材BPが操作されると、制動液は、マスタシリンダMCからマスタシリンダ配管HMCに排出(圧送)される。マスタシリンダ配管HMCは、マスタシリンダMCと切替弁VKRとを接続する流体路である。
ストロークシミュレータ(単に、シミュレータともいう)SSMが、制動操作部材BPに操作力を発生させるために設けられる。マスタシリンダMC内の液圧室とシミュレータSSMとの間には、シミュレータ遮断弁(単に、遮断弁ともいう)VSMが設けられる。遮断弁VSMは、開位置と閉位置とを有する2位置の電磁弁である。遮断弁VSMが開位置にある場合には、マスタシリンダMCとシミュレータSSMとは連通状態となり、遮断弁VSMが閉位置にある場合には、マスタシリンダMCとシミュレータSSMとは遮断状態(非連通状態)となる。遮断弁VSMは、コントローラECUからの駆動信号Vsmによって制御される。遮断弁VSMとして、常閉型電磁弁(NC弁)が採用され得る。
シミュレータSSMの内部には、ピストン、及び、弾性体(例えば、圧縮ばね)が備えられる。マスタシリンダMCから制動液がシミュレータSSMに移動され、流入する制動液によりピストンが押される。ピストンには、弾性体によって制動液の流入を阻止する方向に力が加えられる。弾性体によって、制動操作部材BPが操作される場合の操作力(例えば、ブレーキペダル踏力)が形成される。
≪加圧ユニットKAU≫
加圧ユニットKAUは、電気モータMTRを動力源として、加圧シリンダ配管HKCに制動液を排出(圧送)する。そして、この圧力によって、加圧ユニットKAUは、摩擦部材MSを回転部材KTに押し付け(押圧)して、車輪WHに制動トルク(制動力)を付与する。換言すれば、加圧ユニットKAUは、回転部材KTに摩擦部材MSを押し付ける力(押圧力)を電気モータMTRによって発生する。
加圧ユニットKAUは、電気モータMTR、駆動回路DRV、動力伝達機構DDK、加圧ロッドKRD、加圧シリンダKCL、加圧ピストンPKC、及び、押圧力センサFPAにて構成される。
電気モータMTRは、加圧シリンダKCLがホイールシリンダWC内の制動液の圧力を調整(加圧、減圧等)するための動力源である。例えば、電気モータMTRとして、3相ブラシレスモータが採用される。電気モータMTRは、3つのコイルCLU、CLV、CLWを有し、駆動回路DRVによって駆動される。電気モータMTRには、電気モータMTRのロータ位置(回転角)Mkaを検出する回転角センサMKAが設けられる。回転角Mkaは、コントローラECUに入力される。
駆動回路DRVは、電気モータMTRを駆動するためのスイッチング素子(パワー半導体デバイス)等が実装された電気回路基板である。具体的には、駆動回路DRVには3相ブリッジ回路が形成され、駆動信号(Su1等)に基づいて、電気モータMTRへの通電状態が制御される。駆動回路DRVには、電気モータMTRへの実際の通電量Ima(各相の総称)を検出する通電量センサ(例えば、電流センサ)IMAが設けられる。各相の通電量(検出値)Imaは、コントローラECUに入力される。
動力伝達機構DDKは、電気モータMTRの回転動力を減速し、且つ、直線動力に変換して加圧ロッドKRDに出力する。具体的には、動力伝達機構DDKには、減速機(図示せず)が設けられ、電気モータMTRからの回転動力が減速されてねじ部材(図示せず)に出力される。そして、ねじ部材によって、回転動力が加圧ロッドKRDの直線動力に変換される。即ち、動力伝達機構DDKは、回転・直動変換機構である。
加圧ロッドKRDには加圧ピストンPKCが固定される。加圧ピストンPKCは、加圧シリンダKCLの内孔に挿入され、ピストンとシリンダとの組み合わせが形成されている。具体的には、加圧ピストンPKCの外周には、シール部材(図示せず)が設けられ、加圧シリンダKCLの内孔(内壁)との間で液密性が確保される。即ち、加圧シリンダKCLと加圧ピストンPKCとによって区画され、制動液が充填された加圧室Rkcが形成される。
加圧シリンダKCL内にて、加圧ピストンPKCが中心軸方向に移動されることによって、加圧室Rkcの体積が変化される。この体積変化によって、制動液は、制動配管(流体路)HKC、HWCを介して、加圧シリンダKCLとホイールシリンダWCとの間で移動される。加圧シリンダKCLからの制動液の出し入れによって、ホイールシリンダWC内の液圧が調整され、その結果、摩擦部材MSが回転部材KTを押圧する力(押圧力)が調整される。
例えば、押圧力センサFPAとして、加圧室Rkcの液圧Fpaを検出する液圧センサが、加圧ユニットKAU(特に、加圧シリンダKCL)に内蔵される。液圧センサ(押圧力センサに相当)FPAは、加圧シリンダKCLに固定され、加圧ユニットKAUとして一体となって構成される。押圧力の検出値Fpa(即ち、加圧室Rkcの液圧)は、コントローラECUに入力される。以上、加圧ユニットKAUについて説明した。
切替弁VKRによって、「ホイールシリンダWCがマスタシリンダMCと接続される状態」と、「ホイールシリンダWCが加圧シリンダKCLと接続される状態」とが、切り替えられる。切替弁VKRは、コントローラECUからの駆動信号Vkrに基づいて制御される。具体的には、制動操作が行われていない場合(「Bpa<bp0」の場合)には、ホイールシリンダ配管HWCは、切替弁VKRを介して、マスタシリンダ配管HMCと連通状態にされ、加圧シリンダ配管HKCとは非連通(遮断)状態にされる。ここで、ホイールシリンダ配管HWCは、ホイールシリンダWCに接続される流体路である。制動操作が行われると(即ち、「Bpa≧bp0」の状態になると)、切替弁VKRが駆動信号Vkrに基づいて励磁され、ホイールシリンダ配管HWCとマスタシリンダ配管HMCとの連通は遮断され、ホイールシリンダ配管HWCと加圧シリンダ配管HKCとが連通状態にされる。
<コントローラECUにおける処理>
図2の機能ブロック図を参照して、コントローラ(電子制御ユニット)ECUでの処理について説明する。ここでは、電気モータMTRとして、ブラシレスモータが採用される例について説明する。なお、上記の如く、同一記号の構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一の機能を発揮する。
コントローラECUでは、制動操作部材BPの操作量Bpaに基づいて、電気モータMTRの駆動、及び、電磁弁VSM、VKRの励磁が行われる。スイッチング素子SU1、SU2、SV1、SV2、SW1、SW2(単に、「SU1〜SW2」とも表記)によって、駆動回路DRV(3相ブリッジ回路)が形成される。電気モータMTRの駆動は、駆動回路DRVによって実行される。具体的には、コントローラECUによって、スイッチング素子SU1〜SW2を駆動するための信号Su1、Su2、Sv1、Sv2、Sw1、Sw2(単に、「Su1〜Sw2」とも表記)が演算される。また、コントローラECUによって、電磁弁VSM、VKRを駆動するための信号Vsm、Vkrが決定される。
コントローラECUは、目標押圧力演算ブロックFPT、指示通電量演算ブロックIMS、押圧力フィードバック制御ブロックFFB、目標通電量演算ブロックIMT、スイッチング制御ブロックSWT、電磁弁制御ブロックSLC、及び、隙間制御ブロックSKCにて構成される。
目標押圧力演算ブロックFPTでは、制動操作量Bpa、及び、演算特性(演算マップ)CFptに基づいて、目標押圧力Fptが演算される。ここで、目標押圧力Fptは、加圧ユニットKAUによって発生される液圧(押圧力に相当)の目標値である。具体的には、演算特性CFptにおいて、制動操作量Bpaがゼロ(制動操作が行われていない場合に対応)以上から所定値bp0未満の範囲では目標押圧力Fptが「0(ゼロ)」に演算され、操作量Bpaが所定値bp0以上では目標押圧力Fptが操作量Bpaの増加にしたがって「0」から単調増加するように演算される。ここで、所定値bp0は、制動操作部材BPの「遊び」に相当する値である。
指示通電量演算ブロックIMSでは、目標押圧力Fpt、及び、予め設定された演算特性(演算マップ)CIup、CIdwに基づいて、加圧ユニットKAUを駆動する電気モータMTRの指示通電量Ims(電気モータMTRを制御するための通電量の目標値)が演算される。指示通電量Ims用の演算マップは、動力伝達機構DDK等によるヒステリシスの影響を考慮して、目標押圧力Fptが増加する場合の特性CIupと、目標押圧力Fptが減少する場合の特性CIdwとの2つの特性で構成されている。
ここで、「通電量」とは、電気モータMTRの出力トルクを制御するための状態量(状態変数)である。電気モータMTRは電流に概ね比例するトルクを出力するため、通電量の目標値(目標通電量)として電気モータMTRの電流目標値が用いられ得る。また、電気モータMTRへの供給電圧を増加すれば、結果として電流が増加されるため、目標通電量として供給電圧値が用いられ得る。さらに、パルス幅変調におけるデューティ比によって供給電圧値が調整され得るため、このデューティ比(一周期における通電時間の割合)が通電量として用いられ得る。
押圧力フィードバック制御ブロックFFBでは、押圧力の目標値(例えば、目標液圧)Fpt、及び、押圧力の実際値(液圧検出値)Fpaを制御の状態変数として、これらに基づいて、電気モータMTRの補償通電量Ifpが演算される。指示通電量Imsに基づく制御だけでは、押圧力に誤差が発生するため、押圧力フィードバック制御ブロックFFBでは、この誤差を補償することが行われる。押圧力フィードバック制御ブロックFFBは、比較演算、及び、補償通電量演算ブロックIFPにて構成される。
比較演算によって、押圧力の目標値Fptと実際値Fpaとが比較される。ここで、押圧力の実際値Fpaは、押圧力センサFPA(例えば、加圧シリンダKCLの液圧を検出する液圧センサ)によって検出される検出値である。比較演算では、目標押圧力(目標値)Fptと、実押圧力(検出値)Fpaとの偏差(押圧力偏差)eFpが演算される。押圧力偏差eFp(制御変数であり、物理量としては「圧力」)は、補償通電量演算ブロックIFPに入力される。
補償通電量演算ブロックIFPには、比例要素ブロック、微分要素ブロック、及び、積分要素ブロックが含まれる。比例要素ブロックでは、押圧力偏差eFpに比例ゲインKpが乗算されて、押圧力偏差eFpの比例要素が演算される。微分要素ブロックでは、押圧力偏差eFpが微分されて、これに微分ゲインKdが乗算されて、押圧力偏差eFpの微分要素が演算される。積分要素ブロックでは、押圧力偏差eFpが積分されて、これに積分ゲインKiが乗算されて、押圧力偏差eFpの積分要素が演算される。そして、比例要素、微分要素、及び、積分要素が、加算されることによって、補償通電量Ifpが演算される。即ち、補償通電量演算ブロックIFPでは、目標押圧力Fptと実押圧力Fpaとの比較結果(押圧力偏差eFp)に基づいて、実押圧力(検出値)Fpaが目標押圧力(目標値)Fptに一致するよう(即ち、偏差eFpが「0(ゼロ)」に近づくよう)、所謂、押圧力に基づくPID制御が実行される。
目標通電量演算ブロックIMTでは、指示通電量(目標値)Ims、補償通電量(押圧力フィードバック制御による補償量)Ifp、及び、隙間通電量Iskに基づいて、通電量の最終的な目標値である目標通電量Imtが演算される。具体的には、指示通電量Imsに対して、補償通電量Ifp、及び、隙間通電量Iskが加えられ、それらの和が目標通電量Imtとして演算される(即ち、Imt=Ims+Ifp+Isk)。隙間通電量Iskは通電量の目標値である。その詳細については後述するが、隙間通電量Iskが出力される場合は、非制動時(「Bpa=0」の場合)である。従って、指示通電量Ims、補償通電量Ifpは、共に「0(ゼロ)」に演算されているため、目標通電量Imtは、隙間通電量Iskと一致するように演算される。
目標通電量演算ブロックIMTでは、電気モータMTRの回転すべき方向(即ち、押圧力の増減方向)に基づいて、目標通電量Imtの符号(値の正負)が決定される。また、電気モータMTRの出力すべき回転動力(即ち、押圧力の増減量)に基づいて、目標通電量Imtの大きさが演算される。具体的には、制動圧力を増加する場合には、目標通電量Imtの符号が正符号(Imt>0)に演算され、電気モータMTRが正転方向に駆動される。一方、制動圧力を減少させる場合には、目標通電量Imtの符号が負符号(Imt<0)に決定され、電気モータMTRが逆転方向に駆動される。さらに、目標通電量Imtの絶対値が大きいほど電気モータMTRの出力トルク(回転動力)が大きくなるように制御され、目標通電量Imtの絶対値が小さいほど出力トルクが小さくなるように制御される。
スイッチング制御ブロックSWTでは、目標通電量Imtに基づいて、各スイッチング素子SU1〜SW2についてパルス幅変調を行うための駆動信号Su1〜Sw2が演算される。電気モータMTRがブラシレスモータである場合、目標通電量Imt、及び、回転角Mkaに基づいて、各相(U相、V相、W相)の通電量の目標値Imt(各相の総称)が演算される。各相の目標通電量Imtに基づいて、各相のパルス幅のデューティ比(一周期に対するオン時間の割合)Dutが決定される。そして、デューティ比(目標値)Dutに基づいて、3相ブリッジ回路を構成する各スイッチング素子SU1〜SW2をオン状態(通電状態)にするか、或いは、オフ状態(非通電状態)にするかの駆動信号Su1〜Sw2が演算される。駆動信号Su1〜Sw2は、駆動回路DRVに出力される。
6つの駆動信号Su1〜Sw2によって、6つのスイッチング素子SU1〜SW2の通電、又は、非通電の状態が、個別に制御される。ここで、デューティ比Dut(各相の総称)が大きいほど、各スイッチング素子において、単位時間当りの通電時間が長くされ、より大きな電流がコイルに流される。したがって、電気モータMTRの回転動力が大とされる。
駆動回路DRVには、各相に通電量センサ(例えば、電流センサ)IMAが備えられ、実際の通電量Ima(各相の総称)が検出される。各相の検出値(例えば、実際の電流値)Imaは、スイッチング制御ブロックSWTに入力される。そして、各相の検出値Imaが、目標値Imtと一致するよう、所謂、電流フィードバック制御が実行される。具体的には、各相において、実際の通電量Imaと目標通電量Imtとの偏差に基づいて、デューティ比Dutが修正(微調整)される。この電流フィードバック制御によって、高精度なモータ制御が達成され得る。
電磁弁制御ブロックSLCにて、操作量Bpaに基づいて、電磁弁VSM、VKRを制御するための駆動信号Vsm、Vkrが演算される。操作量Bpaが所定量bp0未満の場合(特に、「Bpa=0」の場合)が、非制動操作時に対応し、シミュレータ遮断弁VSMが開位置にされるよう、駆動信号Vsmが決定される。例えば、遮断弁VSMがNC弁である場合には、駆動信号Vsmは非励磁を指示する。同時に、「Bpa<bp0」の場合には、「マスタシリンダMCとホイールシリンダWCとが連通され、加圧シリンダKCLとホイールシリンダWCとが遮断される状態(非励磁状態という)」になるよう、駆動信号Vkrが演算される。
操作量Bpaが増加され、操作量Bpaが所定量bp0以上となった時点以降が、制動操作時に対応し、該時点(制動操作開始時点)で、遮断弁VSMが閉位置から開位置へと変更されるよう、駆動信号Vsmが決定される。遮断弁VSMがNC弁である場合には、制動操作開始時点で、駆動信号Vsmとして、励磁指示が開始される。また、制動操作開始時点にて、「マスタシリンダMCとホイールシリンダWCとが遮断され、加圧シリンダKCLとホイールシリンダWCとが連通される状態(「励磁状態」という)」になるよう、駆動信号Vkrが決定される。
隙間制御ブロックSKCにて、渋滞の有無が判定され、この判定結果に基づいて、ブレーキ隙間量Skmを調整するための隙間通電量Isk、及び、指示信号Sskが決定される。ブレーキ隙間量Skmは、制動操作部材BPが操作されていない場合における、摩擦部材MSと回転部材KTとの隙間(距離)である。隙間通電量Iskは、電気モータMTRの通電量の目標値であり、目標通電量演算ブロックIMTに出力される。指示信号Sskは、電気モータMTRの出力(隙間通電量Iskによる出力)がホイールシリンダWCに伝達されるよう、電磁弁VKRを制御するためのものである。
隙間制御ブロックSKCでは、操作量Bpaに基づいて、「車両周辺(特に、車両の進行方向)の交通状態において、渋滞が発生しているか、否か」が判定される。具体的には、操作量Bpaが時系列で記憶され、操作量Bpaの時系列データに基づいて、渋滞の有無が判定される。隙間制御ブロックSKCでの判定結果として、判定フラグFLjtが決定される。
「FLjt=0」は、「渋滞無し」を表し、ブレーキ隙間量Skmとして、相対的に大きい値skl(「初期隙間」という)が決定される。また、「FLjt=1」は、「渋滞有り」を表し、ブレーキ隙間量Skmとして、相対的に小さい値sks(「待機隙間」という)が決定される。待機隙間sks、及び、初期隙間sklは、予め設定された値であり、「sks<skl」の関係にある。例えば、「sks=0.2〜0.3mm」、及び、「skl=0.5〜1.0mm」になるよう、構成部材(キャリパCP、シール剛性等)の諸元、対応する押圧力(制動液圧)が設定されている。
制動操作部材BPの操作が行われていない非制動操作時であり、且つ、隙間制御ブロックSKCにて、「FLjt=0(渋滞無し)」とされている間は、電気モータMTRは停止され、切替弁VKRによって、ホイールシリンダWCはマスタシリンダMCに連通されている。このとき、マスタシリンダMCは、リザーバRSVと連通され、マスタシリンダMC内は大気圧とされる。従って、ホイールシリンダWC内の液圧も大気圧にされる。ブレーキ隙間量Skmは、ホイールシリンダWCのカップシール弾性、回転部材KTの回転振れ、或いは、キャリパCP内の戻しばねによって、初期隙間sklの状態にされている。
操作量Bpaの時系列データにおいて、制動操作部材BPの操作が繰り返されている場合(即ち、制動終了から制動開始までの時間が相対的に短い場合)には、「交通状態は渋滞である」ことが判定される。「渋滞あり」が判定されると、判定フラグFLjtが「1」にされる。前回の演算周期において、「FLjt=1」であった場合には、電気モータMTR、及び、電磁弁VSM、VKRの制御は行われない。しかし、前回の演算周期において、「FLjt=0」であった場合には、交通状態が「渋滞無し」から「渋滞有り」へと遷移したため、隙間量Skmが初期隙間sklから待機隙間sksに変更される。そして、「Skm=sks」を達成するよう、電気モータMTR、及び、切替弁VKRの制御が行われる。即ち、隙間制御ブロックSKCから、隙間通電量Isk、指示信号Sskが出力される。
「FLjt=1」に遷移した時点で、指示信号Sskによって、電磁弁制御ブロックSLCにて、切替弁VKRを励磁する駆動信号Vkrが形成される。駆動信号Vkrによって、切替弁VKRが駆動され、ホイールシリンダWCとマスタシリンダMCとが非連通にされ、加圧シリンダKCLとホイールシリンダWCとが連通にされる。また、隙間通電量Iskによって、電気モータMTRが正転駆動され、ホイールシリンダWC内の液圧が、待機隙間sksに対応する所定液圧fskにまで増加される。ここで、所定液圧fskは、予め設定された所定値である。実押圧力Fpaが、所定液圧fskに達した時点で、電気モータMTRの回転は停止され、実押圧力Fpaが所定液圧fskに一致した状態が継続される。即ち、隙間量Skmが、待機隙間sksに維持される。ここで、隙間通電量Iskが出力される場合は、制動操作部材BPが操作されていない場合である。従って、「Ims=0、且つ、Ifp=0」であるため、目標通電量演算ブロックIMTでは、「Imt=Isk」が決定される。
操作量Bpaの時系列データにおいて、制動操作部材BPの操作頻度が低下した場合(即ち、制動終了から制動開始までの時間が相対的に長くなった場合)には、「交通状態は渋滞ではない」ことが判定され、「FLjt=0」にされる。判定フラグFLjtが、「1」から「0」に遷移した演算周期にて、電気モータMTRの逆転駆動が開始され、初期位置(「Bpa=0」に対応する位置)にまで戻された後に、作動が停止される。また、指示信号Sskが電磁弁制御ブロックSLCに送信され、電磁弁制御ブロックSLCにて、切替弁VKRを非励磁にする駆動信号Vkrが形成される。そして、切替弁VKRの励磁が停止され、加圧シリンダKCLとホイールシリンダWCとが非連通にされ、ホイールシリンダWCとマスタシリンダMCとが連通にされる。結果、ホイールシリンダWCは大気圧に戻り、隙間量Skmは、初期隙間skl(初期状態)にまで拡大される。
隙間量Skmが、待機隙間sksに維持されるためには、少なくとも、電気モータMTR、及び、切替弁VKRが通電状態に維持されることが必要となる。制動制御装置BCSが省電力化されるためには、「Skm=sks」の状態が、回数、及び、時間において、必要最低限であることが要求される。車両の渋滞走行では、制動操作が繰り返される。制動制御装置BCSでは、渋滞中が判定されると、隙間量Skmの調整が実行されない(即ち、隙間調整が禁止される)。このため、電力消費が抑制され、省電力が達成され得る。なお、制動制御装置BCSでは、制動操作部材BPの変位と力との関係は、シミュレータSSMによって形成されるため、ブレーキフィーリングは良好に維持される。
隙間制御ブロックSKCでは、操作量Bpaに基づく渋滞の有無の判定(「渋滞判定」という)に代えて、ナビゲーション装置NAVからの渋滞情報Jjhに基づいて、渋滞判定がなされ得る。ナビゲーション装置NAVは、通信バスCMBを介して、コントローラECUと接続されている。通信バスCMBは、シリアル通信バスである。例えば、通信バスCMBとして、「CAN」が採用され得る。渋滞の有無が、ナビゲーション装置NAVにて判定され、判定結果FLjtがナビゲーション装置NAVからコントローラECUに送信され得る。この場合でも、コントローラECUは、隙間制御ブロックSKCにて、渋滞の有無が判定され、ブレーキ隙間量Skmが初期隙間skl、又は、待機隙間sksに決定される。
<隙間制御ブロックの第1処理例>
図3のフロー図を参照して、隙間制御ブロックSKCでの第1処理例について説明する。第1処理例では、制動操作量Bpaに基づいて、渋滞の有無が判定され、ブレーキ隙間量Skmが調整される。
先ず、ステップS110にて、制動操作量Bpaが読み込まれる。次に、ステップS120にて、操作量Bpaが記憶される。ステップS130(渋滞判定)にて、記憶された操作量Bpaの時系列データに基づいて、「車両周りの交通状態が渋滞であるか、否か(FLjt=1、又は、0)」が判定される。換言すれば、ステップS130では、操作量Bpaに基づいて、「車両が渋滞の中にいるか、否か」が判定される。ステップS130が肯定される場合(「YES」の場合)、処理は、ステップS140に進む。ステップS130が否定される場合(「NO」の場合)、処理は、ステップS150に進む。
具体的には、ステップS130の判定では、「制動終了から、次の制動開始までの時間Tbpが所定時間tbz未満であるか、否か」に基づいて、「交通状態が渋滞であるか、否か」が判定される。ここで、「Tbp<tbz」が「渋滞有り(FLjt=1)」に対応し、「Tbp≧tbz」が「渋滞無し(FLjt=0)」に対応する。なお、所定時間tbzは、判定用の予め設定されたしきい値である。
また、ステップS130では、記憶された操作量Bpaに基づいて、所定時間内の操作量Bpaの発生頻度分布が評価されて、渋滞の有無が判定される。所定時間内の制動状態の発生頻度が所定パーセントpcz以上の場合に「渋滞有り(FLjt=1)」が判定され、所定パーセントpcz未満の場合に「渋滞無し(FLjt=0)」が判定される。
ステップS140、S150にて、ブレーキ隙間の調整が実行される。ステップS140では、ブレーキ隙間量Skmが待機隙間sksに設定される。また、ステップS150では、隙間量Skmが初期隙間sklに設定される。初期隙間sklは相対的に大きい値であり、待機隙間sksは相対的に小さい値である。従って、待機隙間sksは、初期隙間sklよりも小さい。ブレーキ隙間量Skmが待機隙間sksにされている場合には、初期隙間sklの場合に比較して、摩擦部材MSと回転部材KTとは、より近接している。
前回演算周期のステップS140にて、「Skm=sks」である場合には、今回演算周期のステップS140では、「Skm=sks」の状態が維持される。即ち、電気モータMTR、切替弁VKRの制御状態は、前回演算周期のままである。
前回演算周期のステップS140にて、「Skm=skl」である場合には、今回演算周期のステップS140にて、ブレーキ隙間量Skmが減少されるように、電気モータMTR、切替弁VKRが制御される。具体的には、隙間通電量Isk(目標値)によって、電気モータMTRの正転方向に駆動される。同時に、切替弁VKRによって、加圧シリンダKCLがホイールシリンダWCに連通され、ホイールシリンダWCが所定液圧fskにまで加圧される。結果、摩擦部材MSが回転部材KTに接近するように、ホイールシリンダWCによって押圧され、隙間量Skmが、初期隙間sklから待機隙間sksに減少される。制動操作部材BPの操作があった場合に、Fbaの立ち上がり応答性(増加勾配)が向上され得る。
前回演算周期のステップS150にて、「Skm=skl」である場合には、今回演算周期のステップS150では、「Skm=skl」の状態が維持される。即ち、電気モータMTR、切替弁VKRの制御状態は、前回演算周期のままである。
前回演算周期のステップS150にて、「Skm=sks」である場合には、今回演算周期のステップS150にて、隙間量Skmが増加されるように、電気モータMTR、切替弁VKRが制御される。具体的には、隙間通電量Iskによって、電気モータMTRの逆転方向に駆動される。同時に、切替弁VKRによって、マスタシリンダMCがホイールシリンダWCに連通され、ホイールシリンダWCが「0(ゼロ)」にまで減圧される。カップシール剛性、回転部材KTの振れ、戻しばね等によって、摩擦部材MSが回転部材KTから隔離される。ブレーキ隙間量Skmが、待機隙間sksから初期隙間sklに増加され、ブレーキ引き摺りが低減される。
ブレーキ隙間量Skmが、待機隙間sksに維持されるためには、電気モータMTR、及び、切替弁VKRが通電状態に維持される。省電力のためには、隙間量Skmが待機隙間sksにされる状況の回数が抑制され、その継続時間の短縮が必要である。制動操作部材BPの操作が、最も頻繁に行われる状況の1つは、渋滞中の走行である。隙間制御ブロックSKCにて、渋滞判定が行われ、渋滞中が判定されると、隙間量Skmの調整が禁止される。即ち、隙間量Skmが、待機隙間sksのまま維持される。結果、電気モータMTR、切替弁VKRへの通電が抑制され得る。制動制御装置BCSでは、シミュレータSSMが採用されるため、制動操作部材BPの操作変位と操作力との関係は、隙間制御中であっても、良好に維持され得る。
<隙間制御ブロックの第2処理例>
図4のフロー図を参照して、隙間制御ブロックSKCでの第2処理例について説明する。第1処理例では、操作量Bpaに基づいて渋滞判定が行われたが、第2処理例では、基地局KCHから無線送信される渋滞情報Jjhに基づいて渋滞判定が実行される。具体的には、渋滞情報Jjhが、ナビゲーション装置NAVにて受信され、ナビゲーション装置NAV内部の地図情報MAP、自車位置、及び、渋滞情報Jjhが照合されて、「車両が進行する前方が、渋滞しているか、否か」が判定される。
先ず、ステップS210にて、渋滞情報Jjhが読み込まれる。例えば、渋滞情報Jjhとして、ナビゲーション装置NAVからの判定フラグFLjtが、通信バスCMBを介して取得され、読み込まれる。次に、ステップS220にて、渋滞情報Jjhに基づいて、「車両が渋滞の中にいるか、否か」が判定される。ステップS220が肯定される場合(「YES」の場合)、処理は、ステップS230に進む。一方、ステップS220が否定される場合(「NO」の場合)、処理は、ステップS240に進む。
ステップS230にて、ステップS140と同等の処理が実行される。また、ステップS240にて、ステップS150と同等の処理が実行される。第2処理例においても、第1処理例と同様の効果を奏する。
<他の実施形態>
以下、他の実施形態について説明する。他の実施形態においても、上記同様の効果を奏する。即ち、電気モータMTR、切替弁VKRへの通電低減による消費電力の低減、及び、シミュレータSSMの採用による良好な操作特性が、確保され得る。
上記説明では、ディスク型制動装置(ディスクブレーキ)の構成が例示された。この場合、摩擦部材MSはブレーキパッドであり、回転部材KTはブレーキディスクである。ディスク型制動装置に代えて、ドラム型制動装置(ドラムブレーキ)が採用され得る。ドラムブレーキの場合、キャリパCPに代えて、ブレーキドラムが採用される。また、摩擦部材MSはブレーキシューであり、回転部材KTはブレーキドラムである。
電気モータMTRとして、ブラシレスモータに代えて、ブラシ付モータ(単に、ブラシモータともいう)が採用され得る。この場合、ブリッジ回路として、4つのスイッチング素子(パワートランジスタ)にて形成されるHブリッジ回路が用いられる。即ち、ブラシモータのブリッジ回路では、ブラシレスモータの3つの相のうちの1つが省略される。ブラシレスモータの場合と同様に、電気モータMTRには、回転角センサMKAが設けられる。さらに、駆動回路DRVには、通電量センサIMAが設けられる。
加圧ユニットKAUとして、電気モータMTRを動力源とするものが例示された。電気モータMTRに代えて、他の方法(リニア電磁弁、自給ポンプ等)にて、加圧ユニットKAUが駆動され得る。なお、他の方法が採用される場合であっても、運転者の筋力以外の動力源は必要である。
加圧ユニットKAUとして、制動液の圧力が利用されるものが例示された。これに代えて、制動液が利用されない、所謂、電子機械式のものが採用され得る。この構成において、加圧室Rkcが省略され、加圧ピストンPKCによって、直接、摩擦部材MS(ブレーキパッド)が回転部材KT(ブレーキディスク)に押し付けられる。機械式の加圧ユニットKAUが採用される場合、実押圧力Fpaを検出するよう、押圧力センサFPAは、動力伝達機構DDKと加圧ピストンPKCとの間に設けられる。