JP6895036B2 - 車両用ブレーキシステム - Google Patents

Description

本発明は、電動ブレーキを備えた信頼性の高い車両用ブレーキシステムに関する。

車両用ブレーキシステムとしては、多数の制御装置と多数のマイクロコンピュータ（以下「マイコン」という）を搭載した電動ブレーキシステムが提案されている（特許文献１）。このシステムでは、中央制御装置と各車輪用のブレーキ制御装置に主マイコンと監視マイコンの２つのマイコンを設け冗長化されているが、電動モータやモータドライバに関しては冗長化されていない。また、特許文献２に開示されたブレーキ装置システムでは、ブレーキの制御を行うコントローラとモータを駆動するドライバが１つの制御装置に備えられており、システムの冗長化がなされていない。

特開２００１−１３８８８２号公報 特開２０１６−５５６５７号公報

本発明は、電動ブレーキを備えた車両用ブレーキシステムであって、信頼性の高い車両用ブレーキシステムを提供することを目的とする。

本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例に係る車両用ブレーキシステムは、
摩擦パッドをロータ側に押圧するための電動アクチュエータを少なくとも１つ備える電動ブレーキと、前記電動アクチュエータを駆動するドライバと、前記ドライバを制御する複数の制御装置と、を備える車両用ブレーキシステムにおいて、
前記電動ブレーキは、２つの電動アクチュエータを備え、
前記２つの電動アクチュエータに対応した個別の前記ドライバを備え、
前記制御装置は、第１の制御装置と第２の制御装置とを備え、
前記第１の制御装置は、前記２つの電動アクチュエータの一方に対応した前記ドライバと、当該ドライバを制御する第１のコントローラとを備え、
前記第２の制御装置は、前記２つの電動アクチュエータの他方に対応した前記ドライバと、当該ドライバを制御する第２のコントローラを備え、
前記第１のコントローラは、マスタコントローラであり、
前記第２のコントローラは、サブコントローラであり、
前記マスタコントローラは、前記ドライバを制御するドライバ制御部と、前記電動ブレーキの制動力を演算する制動力演算部と、車両の挙動を制御する挙動制御部とを含み、
前記サブコントローラは、前記ドライバを制御するドライバ制御部と、前記電動ブレーキの制動力を演算する制動力演算部とを含むことを特徴とする。

本適用例に係る車両用ブレーキシステムによれば、電動ブレーキが複数の電動アクチュエータを備え、複数の電動アクチュエータに対応した個別のドライバを備え、各ドライバを別々の制御装置に備えることで、電動ブレーキの冗長化を実現できる。また、電動ブレーキにおいて個別の電動アクチュエータの制御ができるため、状況に応じて様々な制御を行うことができ、制御性の向上を図ることができる。

本実施形態に係る車両用ブレーキシステムを示す全体構成図である。 本実施形態に係る車両用ブレーキシステムのマスタコントローラ及び第１、第２サブコントローラを示すブロック図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。この説明に用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

本実施形態に係る車両用ブレーキシステムは、摩擦パッドをロータ側に押圧するための電動アクチュエータを少なくとも１つ備える電動ブレーキと、前記電動アクチュエータを駆動するドライバと、前記ドライバを制御する複数の制御装置と、を備える車両用ブレーキシステムにおいて、前記電動ブレーキは、複数の電動アクチュエータを備え、前記複数の電動アクチュエータに対応した個別の前記ドライバを備え、前記ドライバは別々の前記制御装置に備えられることを特徴とする。

１．車両用ブレーキシステム
図１及び図２を用いて本実施形態に係る車両用ブレーキシステム１について詳細に説明する。図１は本実施形態に係る車両用ブレーキシステム１を示す全体構成図であり、図２は本実施形態に係る車両用ブレーキシステム１のマスタコントローラ３０及び第１、第２サブコントローラ４０，４１を示すブロック図である。

図１に示すように、車両用ブレーキシステム１は、図示しない摩擦パッドを図示しないロータ側に押圧するための電動アクチュエータであるモータ８０〜８５を少なくとも１つ備える電動ブレーキ１６ａ〜１６ｄと、モータ８０〜８５を駆動するドライバ６０〜６５と、相互に接続された複数のコントローラ（マスタコントローラ３０、第１サブコントローラ４０、第２サブコントローラ４１）を備える制御装置（１０，１１）と、を備える。図示しないロータは、４輪車である車両ＶＢの各車輪Ｗａ〜Ｗｄに設けられて車輪Ｗａ〜Ｗｄと一体に回転する。なお、車両ＶＢは４輪車に限られない。また、１つの電動ブレーキに対して複数のモータを備えていてもよいし、１つの車輪に複数の電動ブレーキを備えていてもよい。

１−１．電動ブレーキ
前輪左側（ＦＬ）の車輪Ｗａに設けられる電動ブレーキ１６ａは、ブレーキキャリパ５ａと、ブレーキキャリパ５ａに減速機４ａを介して固定されたモータ８０，８１と、モータ８０，８１によって図示しない摩擦パッドに加えられる荷重を検出する荷重センサ６ａと、を備える。モータ８０は、自身のステータに対する回転軸の相対位置を検出する回転角センサ９０を備える。モータ８１は、モータ８０と同軸であるため回転角センサは不要
である。荷重センサ６ａの検出信号は、第１サブコントローラ４０に入力され、回転角センサ９０の検出信号は、ドライバ６０，６１を介して第１サブコントローラ４０及びマスタコントローラ３０に入力される。

前輪右側（ＦＲ）の車輪Ｗｂに設けられる電動ブレーキ１６ｂは、ブレーキキャリパ５ｂと、ブレーキキャリパ５ｂに減速機４ｂを介して固定されたモータ８２，８３と、モータ８２，８３によって図示しない摩擦パッドに加えられる荷重を検出する荷重センサ６ｂと、を備える。モータ８２は、自身のステータに対する回転軸の相対位置を検出する回転角センサ９２を備える。モータ８３は、モータ８２と同軸であるため回転角センサは不要である。荷重センサ６ｂの検出信号は、第２サブコントローラ４１に入力され、回転角センサ９２の検出信号は、ドライバ６２，６３を介して第２サブコントローラ４１及びマスタコントローラ３０に入力される。

後輪左側（ＲＬ）の車輪Ｗｃに設けられる電動ブレーキ１６ｃは、ブレーキキャリパ５ｃと、ブレーキキャリパ５ｃに減速機４ｃを介して固定されたモータ８４と、モータ８４によって図示しない摩擦パッドに加えられる荷重を検出する荷重センサ６ｃと、を備える。モータ８４は、自身のステータに対する回転軸の相対位置を検出する回転角センサ９４を備える。荷重センサ６ｃの検出信号は、第２サブコントローラ４１に入力され、回転角センサ９４の検出信号は、ドライバ６４を介して第２サブコントローラ４１に入力される。

後輪右側（ＲＲ）の車輪Ｗｄに設けられる電動ブレーキ１６ｄは、ブレーキキャリパ５ｄと、ブレーキキャリパ５ｄに減速機４ｄを介して固定されたモータ８５と、モータ８５によって図示しない摩擦パッドに加えられる荷重を検出する荷重センサ６ｄと、を備える。モータ８５は、自身のステータに対する回転軸の相対位置を検出する回転角センサ９５を備える。荷重センサ６ｄの検出信号は、第１サブコントローラ４０に入力され、回転角センサ９５の検出信号は、ドライバ６５を介して第１サブコントローラ４０に入力される。

ブレーキキャリパ５ａ〜５ｄは、略Ｃ字型に形成されて図示しないロータを跨いで反対側へ延びる爪部が一体的に設けられている。

減速機４ａ〜４ｄは、ブレーキキャリパ５ａ〜５ｄに固定されて、モータ８０〜８５の回転によって発生したトルクをブレーキキャリパ５ａ〜５ｄに内蔵された図示しない直動機構に伝える。

直動機構は、電動ブレーキにおいて公知の機構を採用することができる。直動機構は、モータ８０〜８５の回転を減速機４ａ〜４ｄを介して摩擦パッドの直線運動に変換する。直動機構は、摩擦パッドをロータに押し付けて車輪Ｗａ〜Ｗｄの回転を抑制する。

モータ８０〜８５は、公知の電動モータを採用することができ、例えばブラシレスＤＣモータである。モータ８０〜８５の駆動により、減速機４ａ〜４ｄ及び直動機構を介して摩擦パッドを移動させる。電動アクチュエータとしてモータを採用した例について説明するが、これに限らず、他の公知のアクチュエータを採用してもよい。

１−２．入力装置
車両用ブレーキシステム１は、入力装置であるブレーキペダル２と、ブレーキペダル２に接続されたストロークシミュレータ３と、を含む。ブレーキペダル２は、運転者のブレーキペダル２の操作量を検出する第２ストロークセンサ２１及び第３ストロークセンサ２２を備える。ストロークシミュレータ３は、ブレーキペダル２の操作量を検出する第１ス
トロークセンサ２０を備える。

各ストロークセンサ２０〜２２は、ブレーキペダル２の操作量の一種である踏込ストローク及び／または踏力に対応した電気的な検出信号を互いに独立して発生させる。第１ストロークセンサ２０は後述するマスタコントローラ３０へ検出信号を送信し、第２ストロークセンサ２１は後述する第１サブコントローラ４０へ検出信号を送信し、第３ストロークセンサ２２は後述する第２サブコントローラ４１へ検出信号を送信する。

車両ＶＢは、車両用ブレーキシステム１への入力装置として、車両用ブレーキシステム１以外のシステムに設けられた複数の制御装置（以下「他の制御装置１０００」という）を備える。他の制御装置１０００は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）によってマスタコントローラ３０に接続され、相互にブレーキ操作に関する情報を通信する。

１−３．制御装置
制御装置は、第１の制御装置１０と第２の制御装置１１とを含む。第１の制御装置１０は、第２の制御装置１１とは独立して車両ＶＢの所定位置に配置される。第１の制御装置１０及び第２の制御装置１１は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。第１の制御装置１０及び第２の制御装置１１のそれぞれは、合成樹脂製の筐体に収容される。したがって、第１の制御装置１０と第２の制御装置１１という２つの制御装置によって、冗長化されている。なお、制御装置を２つ用いた例について説明するが、冗長性を高めるために３つ以上としてもよい。

第１の制御装置１０と第２の制御装置１１との間はＣＡＮによって接続され、通信が行われる。ＣＡＮの通信においては、一方向および双方向の情報の送信が行われる。なお、ＥＣＵ間の通信はＣＡＮに限定されない。

第１の制御装置１０及び第２の制御装置１１は、互いに独立した３つのバッテリ１００，１０１，１０２と電気的に接続される。バッテリ１００，１０１，１０２は、第１の制御装置１０及び第２の制御装置１１が備える電子部品に電力を供給する。車両用ブレーキシステム１のバッテリ１００，１０１，１０２は、車両ＶＢの所定の位置に配置される。

第１の制御装置１０は、マスタコントローラ３０及びドライバ６１，６３を備え、第２の制御装置１１は、第１サブコントローラ４０、第２サブコントローラ４１及びドライバ６０，６２，６４，６５を備える。マスタコントローラ３０及び第１、第２サブコントローラ４０，４１はそれぞれ、マイクロコンピュータである。第２の制御装置１１が複数のコントローラを搭載することにより、第２の制御装置１１における冗長化と信頼性が向上する。また、比較的高価なマスタコントローラを複数搭載しないので低コスト化を実現できる。マスタコントローラ３０は、挙動制御部３０３（挙動制御部３０３については後述する）を設けるために高い性能が必要となり、第１、第２サブコントローラ４０，４１に比べて比較的高価なコントローラとなる。

図１及び図２に示すように、マスタコントローラ３０は、ドライバ６１，６３を制御するドライバ制御部３０１と、電動ブレーキ１６ａ〜１６ｄの制動力を演算する制動力演算部３０２と、車両ＶＢの挙動を制御する挙動制御部３０３と、を含む。

第１サブコントローラ４０は、ドライバ６０、６２、６５を制御するドライバ制御部４００と、電動ブレーキ１６ａ〜１６ｄの制動力を演算する制動力演算部４０２と、を含む。第２サブコントローラ４１は、ドライバ６０、６２、６４を制御するドライバ制御部４１０と、電動ブレーキ１６ａ〜１６ｄの制動力を演算する制動力演算部４１２と、を含む
。第１、第２サブコントローラ４０，４１は、挙動制御部を備えない分、マスタコントローラ３０より安価なマイクロコンピュータを採用できるため、低コスト化に貢献する。

ドライバ６０〜６５は、モータ８０〜８５の駆動を制御する。具体的には、ドライバ６０はモータ８０の駆動を制御し、ドライバ６１はモータ８１の駆動を制御し、ドライバ６２はモータ８２の駆動を制御し、ドライバ６３はモータ８３の駆動を制御し、ドライバ６４はモータ８４の駆動を制御し、ドライバ６５はモータ８５の駆動を制御する。ドライバ６０〜６５は、モータ８０〜８５を例えば正弦波駆動方式によって制御する。また、ドライバ６０〜６５は、正弦波駆動方式に限らず、例えば矩形波の電流で制御してもよい。

ドライバ６０〜６５は、ドライバ制御部３０１，４００，４１０の指令に応じた電力をモータ８０〜８５に供給する電源回路及びインバータを備える。

制動力演算部３０２，４０２，４１２は、ブレーキペダル２の操作量に応じた各ストロークセンサ２０〜２２の検出信号に基づいて制動力（要求値）を算出する。また、制動力演算部３０２，４０２，４１２は、他の制御装置１０００からの信号に基づいて制動力（要求値）を算出することができる。

ドライバ制御部３０１，４００，４１０は、制動力演算部３０２，４０２，４１２が算出した制動力（要求値）と、荷重センサ６ａ〜６ｄの検出信号と、回転角センサ９０，９２，９４，９５の検出信号とに基づいてドライバ６０〜６５を制御する。ドライバ６０〜６５は、ドライバ制御部３０１，４００，４１０からの指令に従ってモータ８０〜８５に駆動用の正弦波電流を供給する。モータ８０〜８５に供給された電流は、電流センサ７０〜７５によって検出される。

挙動制御部３０３は、車両ＶＢの挙動を制御するための信号をドライバ制御部３０１，４００，４１０に出力する。通常のブレーキペダル２の操作に応じた単純な制動以外の挙動であり、例えば、車輪Ｗａ〜Ｗｄのロックを防ぐ制御であるＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ
Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、車輪Ｗａ〜Ｗｄの空転を抑制する制御であるＴＣＳ（Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ）、車両ＶＢの横滑りを抑制する制御である挙動安定化制御である。

マスタコントローラ３０及び第１、第２サブコントローラ４０，４１は、他のコントローラの制動力演算結果を比較して制動力を決定する判定部３０４，４０４，４１４を含む。マスタコントローラ３０及び第１、第２サブコントローラ４０，４１が判定部３０４，４０４，４１４を有することにより、制動力演算結果に応じてコントローラ（３０，４０，４１）を使い分けることにより、車両用ブレーキシステム１の冗長化を実現できる。

判定部３０４，４０４，４１４は、他のコントローラの制動力演算結果を比較して制動力を決定する。他のコントローラとは、判定部３０４にとっては第１サブコントローラ４０及び第２サブコントローラ４１であり、判定部４０４にとってはマスタコントローラ３０及び第２サブコントローラ４１であり、判定部４１４にとってはマスタコントローラ３０及び第１サブコントローラ４０である。例えば、判定部３０４，４０４，４１４は、マスタコントローラ３０の制動力演算部３０２における演算結果と、第１サブコントローラ４０の制動力演算部４０２における演算結果と、第２サブコントローラ４１の制動力演算部４１２における演算結果とを比較し、多数決によっていずれの演算結果を制動力として採用するかを判定する。例えば、制動力演算部４０２の演算結果だけが他の演算結果と異なれば、制動力演算部３０２及び制動力演算部４１２の演算結果に基づいてマスタコントローラ３０がドライバ６１及びドライバ６３を制御する。すなわち、判定部３０４，４０４，４１４により、車両用ブレーキシステム１を冗長化させている。

本実施形態に係る車両用ブレーキシステム１では、車輪Ｗａ（左側前輪）に設けられる電動ブレーキ１６ａが２つのモータ８０，８１を備え、車輪Ｗｂ（右側前輪）に設けられる電動ブレーキ１６ｂが２つのモータ８２，８３を備え、２つのモータ８０，８１に個別に対応したドライバ６０，６１と、２つのモータ８２，８３に個別に対応したドライバ６２，６３とを備え、第１の制御装置１０が、ドライバ６１，６３（２つのモータの一方に対応したドライバ）と、ドライバ６１，６３を制御するマスタコントローラ３０（第１のコントローラ）とを備え、第２の制御装置１１が、ドライバ６０，６２（２つのモータの他方に対応したドライバ）と、ドライバ６０，６２を制御する第１、第２サブコントローラ４０，４１（第２のコントローラ）とを備える。これにより、前輪の電動ブレーキ（電動ブレーキに備わるモータと、当該モータを駆動するドライバと、当該ドライバを制御する制御装置のそれぞれ）の冗長化を実現することができ、信頼性を高めることができる。また、第１の制御装置１０（マスタコントローラ３０）と第２の制御装置１１（第１、第２サブコントローラ４０，４１）とで電動ブレーキ１６ａの２つのモータ８０，８１及び電動ブレーキ１６ｂの２つのモータ８２,８３をそれぞれ個別に制御することができ、制御性の向上を図ることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…車両用ブレーキシステム、２…ブレーキペダル、３…ストロークシミュレータ、４ａ〜４ｄ…減速機、５ａ〜５ｄ…ブレーキキャリパ、６ａ〜６ｄ…荷重センサ、１０…第１の制御装置、１１…第２の制御装置、１６ａ〜１６ｄ…電動ブレーキ、２０…第１ストロークセンサ、２１…第２ストロークセンサ、２２…第３ストロークセンサ、３０…マスタコントローラ、３０１…ドライバ制御部、３０２…制動力演算部、３０３…挙動制御部、３０４…判定部、４０…第１サブコントローラ、４００…ドライバ制御部、４０２…制動力演算部、４０４…判定部、４１…第２サブコントローラ、４１０…ドライバ制御部、４１２…制動力演算部、４１４…判定部、６０〜６５…ドライバ、７０〜７５…電流センサ、８０〜８５…モータ、９０，９２，９４，９５…回転角センサ、１００〜１０２…バッテリ、１０００…他の制御装置、ＶＢ…車両、Ｗａ〜Ｗｄ…車輪

Claims (1)

1. 摩擦パッドをロータ側に押圧するための電動アクチュエータを少なくとも１つ備える電動ブレーキと、前記電動アクチュエータを駆動するドライバと、前記ドライバを制御する複数の制御装置と、を備える車両用ブレーキシステムにおいて、
   前記電動ブレーキは、２つの電動アクチュエータを備え、
   前記２つの電動アクチュエータに対応した個別の前記ドライバを備え、
   前記制御装置は、第１の制御装置と第２の制御装置とを備え、
   前記第１の制御装置は、前記２つの電動アクチュエータの一方に対応した前記ドライバと、当該ドライバを制御する第１のコントローラとを備え、
   前記第２の制御装置は、前記２つの電動アクチュエータの他方に対応した前記ドライバと、当該ドライバを制御する第２のコントローラを備え、
   前記第１のコントローラは、マスタコントローラであり、
   前記第２のコントローラは、サブコントローラであり、
   前記マスタコントローラは、前記ドライバを制御するドライバ制御部と、前記電動ブレーキの制動力を演算する制動力演算部と、車両の挙動を制御する挙動制御部とを含み、
   前記サブコントローラは、前記ドライバを制御するドライバ制御部と、前記電動ブレーキの制動力を演算する制動力演算部とを含むことを特徴とする、車両用ブレーキシステム。

Images