JP6935710B2 - 車両の制動制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両の制動制御装置に関する。
特許文献1には、「バイ・ワイヤ・ブレーキ・システムを適用した車両用制動システムにおいて、バックアップの際における制動力の低下を防止する」ことを目的に、「通信ネットワークの異常等の故障が車両用制動システムで発生したときは、第1、第2遮断弁を開いて、スレーブシリンダとマスタシリンダとを連通させる。また、モータの駆動により、第1、第2スレーブピストンを現在の位置を維持するように制御する。その後、ブレーキペダルの操作が解除された際には、当該モータの動作を停止する」ことが記載されている。
特許文献1に記載の装置では、スレーブシリンダが、電気的アクチュエータとなるモータの動力でボールねじ軸を駆動し、このボールねじ軸の駆動に基づき第1、第2スレーブピストンによってブレーキ液圧を発生させる。第1、第2スレーブピストンは、それぞれコイルばねにより、後退方向に付勢されている。ボールねじ軸は、モータの動力により前進方向に駆動されて、コイルばねの付勢力に抗して第1、第2スレーブピストンを前進方向に移動し、これによりブレーキ液圧を発生させる。つまり、該装置では、タンデム型のスレーブシリンダが採用され、スレーブシリンダの中心軸上にボールねじが設けられ、ボールねじによって電気モータの回転動力がスレーブピストンの直線動力に変換されて、制動液圧が発生される。構造上、スレーブシリンダの長手方向の寸法が長くなるため、その短縮が望まれている。
出願人は、特許文献2に記載されるような車両用の制動制御装置を開発している。具体的には、「高圧源のブレーキ液圧に基づいて、パイロット室に供給されるパイロット圧に応じた出力圧力を出力ポートから送出する機械式レギュレータと、パイロット室に接続された切替部と、切替部を介してパイロット室に接続され、第1パイロット圧をパイロット室に供給する第1パイロット圧発生装置と、切替部を介してパイロット室に接続され、第2パイロット圧をパイロット室に供給する第2パイロット圧発生装置と、機械式レギュレータの出力ポートから供給される出力圧力に基づいたブレーキ力を発生させるホイールシリンダと、を備え、切替部は、第1パイロット圧及び第2パイロット圧の何れか一方をパイロット室に供給する」ものである。
該装置でも、タンデム型のマスタシリンダが採用されている。そして、マスタシリンダは、入力ピストンの前進方向に離間距離Bを有して配置され入力ピストンに対し独立して軸線方向に摺動可能なマスタピストンを有する。更に、入力ピストンの先端部側の端面と入力シリンダ穴の底部となる隔壁との間には反力室が形成され、該反力室には、入力ピストンの移動量に応じた反力圧が発生される。マスタシリンダの端部には、反力室が設けられるため、該構成においても、中心軸方向の寸法短縮が望まれている。
本発明の目的は、車両の制動制御装置において、長手方向(軸方向)の寸法が短縮され、車両への搭載性が高いものを提供することである。
本発明に係る車両の制動制御装置は、車両の制動操作部材(BP)の操作に応じて、前記車両の前輪(WHf)に備えられた前輪ホイールシリンダ(CWf)内の前輪液圧(Pwf)、及び、前記車両の後輪(WHr)に備えられた後輪ホイールシリンダ(CWr)内の後輪液圧(Pwr)を調整するものであり、『電動ポンプ(DC)、及び、電磁弁(UC)にて構成され、前記電動ポンプ(DC)が吐出する制動液(BF)を、前記電磁弁(UC)によって調整液圧(Pc)に調節し、前記調整液圧(Pc)を前記後輪ホイールシリンダ(CWr)に導入する調圧ユニット(YC)』と、『マスタシリンダ(CM)、及び、マスタピストン(PM)にて構成され、「前記前輪ホイールシリンダ(CWf)に接続されたマスタ室(Rm)」、及び、「前記マスタ室(Rm)によって前記マスタピストン(PM)に加えられる後退力(Fb)に対向する前進力(Fa)を前記マスタピストン(PM)に付与し、前記調整液圧(Pc)が導入されるサーボ室(Rs)」を有するマスタユニット(YM)』と、を備える。更に、車両の制動制御装置は、前記制動操作部材(BP)に連動する入力ピストン(PN)、及び、前記マスタシリンダ(CM)に固定された入力シリンダ(CN)にて構成され、前記マスタピストン(PM)と前記入力ピストン(PN)との隙間(Ks)が前記調整液圧(Pc)によって制御される回生協調ユニット(YK)を備える。
上記構成によれば、制動制御装置SCのマスタシリンダCMには、後輪ホイールシリンダCWrのためには、液圧室が設けられない。後輪用のマスタ室が省略されるため、マスタシリンダCMの長手方向において、短縮化が達成される。調圧ユニットYCでの調整液圧Pcの調節には、電動ポンプDCによる制動液BFの還流が利用される。制動液BFの量が無制限であるため、大流量を要する装置であっても、その小型化が達成され得る。更に、調圧ユニットYCでは、制動液BFの還流が電磁弁UCによって絞られて、調整液圧Pcが調節される。調圧ユニットYCでの調整によって、マスタ室Rmの背面に位置するサーボ室Rsと、後輪系統に係る流体路とが、サーボ制御される。調整液圧Pcは、制動時に「0」から増加されるため、その低圧領域での制御精度(液圧の分解能)が、容易に確保され得る。
<構成部材等の記号、及び、記号末尾の添字>
以下の説明において、「ECU」等の如く、同一記号を付された構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一機能のものである。各種記号の末尾に付された添字「i」〜「l」は、それが何れの車輪に関するものであるかを示す包括記号である。具体的には、「i」は右前輪、「j」は左前輪、「k」は右後輪、「l」は左後輪を示す。例えば、4つの各ホイールシリンダにおいて、右前輪ホイールシリンダCWi、左前輪ホイールシリンダCWj、右後輪ホイールシリンダCWk、及び、左後輪ホイールシリンダCWlと表記される。更に、記号末尾の添字「i」〜「l」は、省略され得る。添字「i」〜「l」が省略された場合には、各記号は、4つの各車輪の総称を表す。例えば、「WH」は各車輪、「CW」は各ホイールシリンダを表す。
以下の説明において、「ECU」等の如く、同一記号を付された構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一機能のものである。各種記号の末尾に付された添字「i」〜「l」は、それが何れの車輪に関するものであるかを示す包括記号である。具体的には、「i」は右前輪、「j」は左前輪、「k」は右後輪、「l」は左後輪を示す。例えば、4つの各ホイールシリンダにおいて、右前輪ホイールシリンダCWi、左前輪ホイールシリンダCWj、右後輪ホイールシリンダCWk、及び、左後輪ホイールシリンダCWlと表記される。更に、記号末尾の添字「i」〜「l」は、省略され得る。添字「i」〜「l」が省略された場合には、各記号は、4つの各車輪の総称を表す。例えば、「WH」は各車輪、「CW」は各ホイールシリンダを表す。
各種記号の末尾に付された添字「f」、「r」は、2つの制動系統において、それが前後輪の何れの系統に関するものであるかを示す包括記号である。具体的には、「f」は前輪系統、「r」は後輪系統を示す。例えば、下部流体ユニットYLの2つの流体ポンプにおいて、前輪流体ポンプQLf、及び、後輪流体ポンプQLrと表記される。更に、記号末尾の添字「f」、「r」は省略され得る。添字「f」、「r」が省略された場合には、各記号は、2つの各制動系統の総称を表す。例えば、「QL」は、前後の制動系統における下部流体ポンプを表す。
制動制御装置SCの作動が適正状態であり、制動制御装置SCによって行われる制動が、「制御制動」と称呼される。制動制御装置SCの作動が不調状態である場合において、運転者の操作力のみによる制動が、「マニュアル制動」と称呼される。従って、マニュアル制動では、制動制御装置SCは利用されない。
<本発明に係る車両の制動制御装置の実施形態>
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SCの実施形態について説明する。一般的な車両では、2系統の流体路が採用され、冗長性が確保されている。ここで、流体路は、制動制御装置の作動液体である制動液BFを移動するための経路であり、制動配管、流体ユニットの流路、ホース等が該当する。流体路の内部は、制動液BFが満たされている。なお、流体路において、リザーバRVに近い側(ホイールシリンダCWから遠い側)が、「上流側」、又は、「上部」と称呼され、ホイールシリンダCWに近い側(リザーバRVから遠い側)が、「下流側」、又は、「下部」と称呼される。
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SCの実施形態について説明する。一般的な車両では、2系統の流体路が採用され、冗長性が確保されている。ここで、流体路は、制動制御装置の作動液体である制動液BFを移動するための経路であり、制動配管、流体ユニットの流路、ホース等が該当する。流体路の内部は、制動液BFが満たされている。なお、流体路において、リザーバRVに近い側(ホイールシリンダCWから遠い側)が、「上流側」、又は、「上部」と称呼され、ホイールシリンダCWに近い側(リザーバRVから遠い側)が、「下流側」、又は、「下部」と称呼される。
2系統の流体路のうちの前輪系統は、前輪ホイールシリンダCWi、CWj(「CWf」とも記載)に接続される。2系統の流体路のうちの後輪系統は、後輪ホイールシリンダCWk、CWl(「CWr」とも記載)に接続される。つまり、2系統の流体路として、所謂、前後型(「H型」ともいう)のものが採用されている。
車両は、駆動用の電気モータGNを備えたハイブリッド車両、又は、電気自動車である。駆動用の電気モータGNは、エネルギ回生用のジェネレータ(発電機)としても機能する。例えば、駆動用モータGNは、前輪WHfに備えられる。制動制御装置SCでは、所謂、回生協調制御(回生制動と摩擦制動との協調)が実行される。制動制御装置SCを備える車両には、制動操作部材BP、ホイールシリンダCW、リザーバRV、及び、車輪速度センサVWが備えられる。
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。そして、回転部材KTを挟み込むようにブレーキキャリパが配置される。
ブレーキキャリパには、ホイールシリンダCWが設けられている。ホイールシリンダCW内の制動液BFの圧力(制動液圧)Pwが増加されることによって、摩擦部材(例えば、ブレーキパッド)が、回転部材KTに押し付けられる。回転部材KTと車輪WHとは、一体的に回転するよう固定されているため、このときに生じる摩擦力によって、車輪WHに制動トルク(摩擦制動力)が発生される。
リザーバ(大気圧リザーバ)RVは、作動液体用のタンクであり、その内部に制動液BFが貯蔵されている。大気圧リザーバRVの内部は、仕切り板SKによって、2つの部位Ru、Rdに区画されている。マスタリザーバ室Ruはマスタシリンダ室Rmに接続される。また、調圧リザーバ室Rdは、第1リザーバ流体路HRによって、調圧ユニットYCに接続されている。リザーバRV内に制動液BFが満たされた状態では、制動液BFの液面は、仕切り板SKの高さよりも上にある。このため、制動液BFは、仕切り板SKを超えて、マスタリザーバ室Ruと調圧リザーバ室Rdとの間を自由に移動することができる。一方、リザーバRV内の制動液BFの量が減少し、制動液BFの液面が仕切り板SKの高さよりも低くなると、マスタリザーバ室Ru、及び、調圧リザーバ室Rdは、夫々、独立した液だめとなる。
各車輪WHには、車輪速度Vwを検出するよう、車輪速度センサVWが備えられる。車輪速度Vwの信号は、車輪WHのロック傾向(過大な減速スリップ)を抑制するアンチスキッド制御等に採用される。車輪速度センサVWによって検出された各車輪速度Vwは、下部コントローラECLに入力される。コントローラECLでは、車輪速度Vwに基づいて、車体速度Vxが演算される。
≪制動制御装置SC≫
制動制御装置SCは、マスタシリンダCMに近い側の上部流体ユニットYU、及び、ホイールシリンダCWに近い側の下部流体ユニットYLにて構成される。上部流体ユニットYUは、上部コントローラECUによって制御され、制動制御装置SCに含まれる流体ユニットである。
制動制御装置SCは、マスタシリンダCMに近い側の上部流体ユニットYU、及び、ホイールシリンダCWに近い側の下部流体ユニットYLにて構成される。上部流体ユニットYUは、上部コントローラECUによって制御され、制動制御装置SCに含まれる流体ユニットである。
上部流体ユニットYUは、操作量センサBA、操作スイッチST、マスタユニットYM、調圧ユニットYC、回生協調ユニットYK、及び、上部コントローラECUにて構成される。
制動操作部材BPには、操作量センサBAが設けられる。操作量センサBAによって、運転者による制動操作部材(ブレーキペダル)BPの操作量Baが検出される。操作量センサBAとして、制動操作部材BPの操作変位Spを検出するよう、操作変位センサSPが設けられる。また、制動操作部材BPの操作力Fpを検出する操作力センサFPが設けられ得る。また、操作量センサBAとして、ストロークシミュレータSS内の液圧(シミュレータ液圧)Psを検出するよう、シミュレータ液圧センサPSが設けられる。従って、制動操作量Baとして、シミュレータ液圧Ps、制動操作変位Sp、及び、制動操作力Fpのうちの少なくとも1つが検出される。制動操作量Baは、車両減速の指示信号であり、上部コントローラECUに入力される。
制動操作部材BPには、操作スイッチSTが設けられる。操作スイッチSTによって、運転者による制動操作部材BPの操作の有無が検出される。制動操作部材BPが操作されていない場合(即ち、非制動時)には、制動操作スイッチSTによって、操作信号Stとしてオフ信号が出力される。一方、制動操作部材BPが操作されている場合(即ち、制動時)には、操作信号Stとしてオン信号が出力される。制動操作信号Stは、コントローラECUに入力される。
[マスタユニットYM]
マスタユニットYMによって、マスタシリンダ室Rmを介して、前輪ホイールシリンダCWf内の液圧(前輪制動液圧)Pwfが調整される。マスタユニットYMは、マスタシリンダCM、及び、マスタピストンPM、及び、マスタ弾性体SMを含んで構成される。
マスタユニットYMによって、マスタシリンダ室Rmを介して、前輪ホイールシリンダCWf内の液圧(前輪制動液圧)Pwfが調整される。マスタユニットYMは、マスタシリンダCM、及び、マスタピストンPM、及び、マスタ弾性体SMを含んで構成される。
マスタシリンダCMは、底部を有するシリンダ部材である。マスタピストンPMは、マスタシリンダCMの内部に挿入されたピストン部材であり、制動操作部材BPの操作に連動して移動可能である。マスタシリンダCMの内部は、マスタピストンPMによって、3つのチャンバ(液圧室)Rm、Rs、Roに区画されている。
マスタシリンダCMの第1内周部Mcには、溝部が形成され、該溝部に、2つのシールSLがはめ込まれる。2つのシールSLによって、マスタピストンPMの外周部(外周円筒面)Mpと、マスタシリンダCMの第1内周部(内周円筒面)Mcと、が封止されている。マスタピストンPMは、マスタシリンダCMの中心軸Jmに沿って、滑らかに移動可能である。
マスタシリンダ室(単に、「マスタ室」ともいう)Rmは、「マスタシリンダCMの第1内周部Mc、第1底部(底面)Mu」と、マスタピストンPMの第1端部Mvと、によって区画された液圧室である。マスタ室Rmには、マスタシリンダ流体路HMが接続され、下部流体ユニットYLを介して、最終的には、前輪ホイールシリンダCWfに接続される。
マスタピストンPMには、つば部(フランジ)Tmが設けられる。つば部Tmによって、マスタシリンダCMの内部は、サーボ液圧室(単に、「サーボ室」ともいう)Rsと後方液圧室(単に、「後方室」ともいう)Roとに仕切られている。つば部Tmの外周部にはシールSLが設けられ、つば部TmとマスタシリンダCMの第2内周部Mdとが封止(シール)されている。サーボ室Rsは、「マスタシリンダCMの第2内周部Md、第2底部(底面)Mt」と、マスタピストンPMのつば部Tmの第1面Msと、によって区画された液圧室である。マスタ室Rmとサーボ室Rsとは、マスタピストンPM(特に、つば部Tm)を挟んで、相対するように配置される。サーボ室Rsには、前輪調圧流体路HCfが接続され、調圧ユニットYCから調整液圧Pcが導入される。
後方室(後方液圧室)Roは、マスタシリンダCMの第2内周部Mdと、段付部Mzと、マスタピストンPMのつば部Tmの第2面Moと、によって区画された液圧室である。後方液圧室Roは、中心軸Jmの方向において、マスタ液圧室Rmとサーボ液圧室Rsとに挟まれ、それらの間に位置する。後方室Roには、シミュレータ流体路HSが接続される。後方室Roによって、上部流体ユニットYU内の制動液BFの液量が調節される。
マスタピストンPMの第1端部Mvには、窪み部Mxが設けられる。該窪み部Mxと、マスタシリンダCMの第1底部Muとの間には、マスタ弾性体(例えば、圧縮ばね)SMが設けられる。マスタ弾性体SMは、マスタシリンダCMの中心軸Jmの方向に、マスタピストンPMをマスタシリンダCMの第2底部Mtに対して押し付けている。非制動時には、マスタピストンPMの段付部MyとマスタシリンダCMの第2底部Mtとが当接している。この状態でのマスタピストンPMの位置が、「マスタユニットYMの初期位置」と称呼される。
2つのシールSL(例えば、カップシール)の間で、マスタシリンダCMには貫通孔Acが設けられる。貫通孔Acは、補給流体路HUを介して、マスタリザーバ室Ruに接続される。また、マスタピストンPMの第1端部Mvの近傍には、貫通孔Apが設けられる。マスタピストンPMが初期位置にある場合には、貫通孔Ac、Ap、及び、補給流体路HUを介して、マスタ室Rmは、リザーバRV(特に、マスタリザーバ室Ru)と連通状態にされる。
マスタ室Rmは、その内圧(「マスタシリンダ液圧」であり、「マスタ液圧」ともいう)Pmによって、中心軸Jmに沿った後退方向Hbの付勢力Fb(「後退力」という)を、マスタピストンPMに対して付与する。サーボ室(サーボ液圧室)Rsは、その内圧(即ち、導入された調整液圧Pc)によって、後退力Fbに対向する付勢力Fa(「前進力」という)を、マスタピストンPMに付与する。つまり、マスタピストンPMにおいて、サーボ室Rs内の液圧Pv(=Pc)による前進力Faとマスタ室Rm内の液圧(マスタ液圧)Pmによる後退力Fbとは、中心軸Jmの方向で互いに対抗し(向き合い)、静的には均衡している。
例えば、つば部Tmの第1面Msの受圧面積(即ち、サーボ室Rsの受圧面積)rsは、マスタピストンPMの第1端部Mvの受圧面積(即ち、マスタ室Rmの受圧面積)rmと等しくなるように設定されている。この場合、サーボ室Rs内に導入された液圧Pc(結果、サーボ液圧Pv)と、マスタ室Rm内の液圧Pmとは、定常状態では同一である。このとき、前進力Fa(=Pc×rs)と、後退力Fb(=Pm×rm(+SMの弾性力))とは釣り合っている。
制動操作部材BPが操作されると、調圧ユニットYCによって調整液圧Pcが上昇される。調整液圧Pcがサーボ室Rs内に供給され、サーボ室Rs内の液圧(サーボ液圧)Pvが増加される。サーボ液圧Pvによって発生する前進方向(図中で左方向)Haの力Faが、マスタ弾性体SMのセット荷重よりも大きくなると、マスタピストンPMは、中心軸Jmに沿って移動される。この前進方向Haへの移動によって、貫通孔ApがシールSLを通過すると、マスタ室Rmは、リザーバRV(特に、マスタリザーバ室Ru)から遮断される。更に、調整液圧Pcが増加されると、マスタ室Rmの体積は減少し、制動液BFは、マスタシリンダCMから、前輪ホイールシリンダCWfに向けて、マスタ液圧Pmで圧送される。マスタピストンPMには、マスタ液圧Pm(=Pwf)によって、後退方向Hbの力(後退力)Fbが作用している。サーボ室Rsは、後退力Fbに対抗(対向)するよう、サーボ液圧Pv(=Pc)によって、前進方向Haの力(前進力)Faを発生する。このため、調整液圧Pcの増減に応じて、マスタ液圧Pmが増減される。
制動操作部材BPが戻されると、調圧ユニットYCによって調整液圧Pcが減少される。そして、サーボ液圧Pvが、マスタ室液圧Pm(=Pwf)よりも小さくなり、マスタピストンPMは後退方向(図中で右方向)Hbに移動される。制動操作部材BPが非操作状態にされると、圧縮ばねSMの弾性力によって、マスタピストンPM(特に、段付部My)は、マスタシリンダCMの第2底部Mtに接触する位置(初期位置)にまで戻される。
[調圧ユニットYC]
調圧ユニットYCによって、マスタ室Rm内の液圧Pm、及び、後輪ホイールシリンダCWr内の液圧(後輪制動液圧)Pwrが調整される。調圧ユニットYCは、電動ポンプDC、調圧流体路HC、逆止弁GC、電磁弁UC、及び、調整液圧センサPCを備えている。調圧ユニットYCでは、電動ポンプDCが吐出する制動液BFが、電磁弁UCによって調整液圧Pcに調節される。調整液圧Pcは、マスタユニットYM(特に、サーボ室Rs)、及び、後輪ホイールシリンダCWrに付与される。
調圧ユニットYCによって、マスタ室Rm内の液圧Pm、及び、後輪ホイールシリンダCWr内の液圧(後輪制動液圧)Pwrが調整される。調圧ユニットYCは、電動ポンプDC、調圧流体路HC、逆止弁GC、電磁弁UC、及び、調整液圧センサPCを備えている。調圧ユニットYCでは、電動ポンプDCが吐出する制動液BFが、電磁弁UCによって調整液圧Pcに調節される。調整液圧Pcは、マスタユニットYM(特に、サーボ室Rs)、及び、後輪ホイールシリンダCWrに付与される。
調圧電動ポンプDCは、1つの調圧電気モータMC、及び、1つの調圧流体ポンプQCの組によって構成される。電動ポンプDCでは、電気モータMCと流体ポンプQCとが一体となって回転するよう、電気モータMCと流体ポンプQCとが固定されている。調圧電動ポンプDC(特に、調圧電気モータMC)は、制御制動時に、ホイールシリンダCWの液圧(制動液圧)Pwを調整するための動力源である。調圧電気モータMCは、駆動信号Mcに基づいて、上部コントローラECUによって制御される。
例えば、電気モータMCとして、3相ブラシレスモータが採用される。ブラシレスモータMCには、そのロータ位置(回転角)Kaを検出する回転角センサKAが設けられる。回転角(実際値)Kaに基づいて、ブリッジ回路のスイッチング素子が制御され、電気モータMCが駆動される。つまり、3つの各相(U相、V相、W相)のコイルの通電量の方向(即ち、励磁方向)が、順次切り替えられ、ブラシレスモータMCが回転駆動される。
調圧流体ポンプQCの吸込口Qsには、第1リザーバ流体路HRが接続されている。また、流体ポンプQCの吐出口Qtには、調圧流体路HCが接続されている。電動ポンプDC(特に、流体ポンプQC)の駆動によって、制動液BFが、第1リザーバ流体路HRから、吸込口Qsを通して吸入され、吐出口Qtから調圧流体路HCに排出される。例えば、調整流体ポンプQCとしてギヤポンプが採用される。
調圧流体路HCには、逆止弁GC(「チェック弁」ともいう)が介装される。例えば、流体ポンプQCの吐出部Qtの近くに、逆止弁GCが設けられる。逆止弁GCによって、制動液BFは、第1リザーバ流体路HRから調圧流体路HCに向けては移動可能であるが、調圧流体路HCから第1リザーバ流体路HRに向けての移動(即ち、制動液BFの逆流)が阻止される。つまり、電動ポンプDCは、一方向に限って回転される。
電磁弁UCは、調圧流体路HC、及び、第1リザーバ流体路HRに接続される。調圧電磁弁UCは、通電状態(例えば、供給電流)に基づいて開弁量(リフト量)が連続的に制御されるリニア型の電磁弁(「比例弁」、又は、「差圧弁」ともいう)である。調圧電磁弁UCは、駆動信号Ucに基づいて、上部コントローラECUによって制御される。電磁弁UCとして、常開型の電磁弁が採用される。
制動液BFは、第1リザーバ流体路HRから、流体ポンプQCの吸込口Qsを通して汲み上げられ、吐出口Qtから排出される。そして、制動液BFは、逆止弁GCと電磁弁UCとを通り、第1リザーバ流体路HRに戻される。換言すれば、第1リザーバ流体路HR、及び、調圧流体路HCによって、還流路(制動液BFの流れが、再び元の流れに戻る流体路)が形成され、この還流路に、逆止弁GC、及び、電磁弁UCが介装される。
電動ポンプDCが作動している場合には、制動液BFは、破線矢印(A)で示すように、「HR→QC(Qs→Qt)→GC→UC→HR」の順で還流している。調圧電磁弁UCが全開状態にある場合(常開型であるため、非通電時)、調圧流体路HC内の液圧(調整液圧)Pcは低く、略「0(大気圧)」である。調圧電磁弁UCへの通電量が増加され、電磁弁UCによって還流路が絞られると、調整液圧Pcは増加される。調整液圧Pcを検出するよう、調圧流体路HC(特に、逆止弁GCと電磁弁UCとの間)に調整液圧センサPCが設けられる。
調圧ユニットYCでは、制動操作量Baと予め設定された特性(演算マップ)に基づいて、調圧電動ポンプDCが回転駆動される。そして、調整液圧センサPCの検出結果(調整液圧Pc)に基づいて、調圧電磁弁UCが制御されて、調圧流体路HC内の液圧Pcが調整される。具体的には、目標液圧Ptが達成されるよう、調圧電動ポンプDC(特に、調圧電気モータMC)の回転数Naが制御され、電動ポンプDC(特に、流体ポンプQC)からの制動液BFの流れ(流量)が発生される。調圧電磁弁UCによって、制動液BFの流れが絞られ、最終的に、目標液圧Ptが達成される。即ち、調圧電磁弁UCのオリフィス効果によって調整液圧Pcの調節が行われる。
調圧流体路HCは、分岐部Bnにて、前輪調圧流体路HCf、及び、後輪調圧流体路HCrに分岐(分流)される。前輪調圧流体路HCfは、サーボ室Rsに接続され、サーボ室Rsに調整液圧Pcが導入される。また、後輪調圧流体路HCrは、下部流体ユニットYLに接続され、最終的には、後輪ホイールシリンダCWr(CWk、CWl)に接続される。従って、調整液圧Pcは、後輪ホイールシリンダCWrに導入(供給)される。後輪ホイールシリンダCWrの液圧Pwrは、マスタシリンダCMを介さず、直接、調圧ユニットYCによって制御される。このため、マスタシリンダCMの中心軸Jm方向の寸法が短縮化され得る。
[回生協調ユニットYK]
回生協調ユニットYKによって、摩擦制動と回生制動との協調制御が達成される。つまり、回生協調ユニットYKによって、制動操作部材BPは操作されているが、制動液圧Pwが発生しない状態が形成され得る。回生協調ユニットYKは、入力シリンダCN、入力ピストンPN、入力弾性体SN、第1開閉弁VA、第2開閉弁VB、ストロークシミュレータSS、及び、シミュレータ液圧センサPSにて構成される。
回生協調ユニットYKによって、摩擦制動と回生制動との協調制御が達成される。つまり、回生協調ユニットYKによって、制動操作部材BPは操作されているが、制動液圧Pwが発生しない状態が形成され得る。回生協調ユニットYKは、入力シリンダCN、入力ピストンPN、入力弾性体SN、第1開閉弁VA、第2開閉弁VB、ストロークシミュレータSS、及び、シミュレータ液圧センサPSにて構成される。
入力シリンダCNは、マスタシリンダCMに固定された、底部を有するシリンダ部材である。入力ピストンPNは、入力シリンダCNの内部に挿入されたピストン部材である。入力ピストンPNは、制動操作部材BPに連動するよう、クレビス(U字リンク)を介して、制動操作部材BPに機械的に接続されている。入力ピストンPNには、つば部(フランジ)Tnが設けられる。入力シリンダCNのマスタシリンダCMへの取付面と、入力ピストンPNのつば部Tnとの間には、入力弾性体(例えば、圧縮ばね)SNが設けられる。入力弾性体SNは、中心軸Jmの方向に、入力ピストンPNのつば部Tnを入力シリンダCNの底部に対して押し付けている。
非制動時には、マスタピストンPMの段付部MyがマスタシリンダCMの第2底部Mtに当接し、入力ピストンPNのつば部Tnが入力シリンダCNの底部に当接している。非制動時には、入力シリンダCNの内部にて、マスタピストンPM(特に、端面Mq)と入力ピストンPN(特に、端面Rv)との隙間Ksは、所定距離ks(「初期隙間」という)にされている。即ち、ピストンPM、PNが最も後退方向Hbの位置(各ピストンの「初期位置」という)にある場合(即ち、非制動時)に、マスタピストンPMと入力ピストンPNとは、所定距離ksだけ離れている。ここで、所定距離ksは、回生量Rgの最大値に対応している。回生協調制御が実行される場合には、隙間(「離間変位」ともいう)Ksは、調整液圧Pcによって制御(調節)される。
入力シリンダCN内にあるマスタピストンPM(端部Mq)の直径dmと、制動操作部材BPが操作された場合に入力シリンダCN内に侵入する入力ピストンPNの直径dnとが等しくなるように設定される。つまり、直径dmによる断面積amと、直径dnによる断面積anとが一致している。後述するように、マニュアル制動は、入力シリンダCNの内部が流体ロックされて実現される。マニュアル制動が行われると、「dm=dn(am=an)」であるため、入力シリンダCN内への入力ピストンPNの侵入体積が、入力シリンダCN外へのマスタピストンPMの退出体積に一致されて、各ピストンPN、PMが前進方向Haに移動される。つまり、入力ピストンPNの変位Hnと、マスタピストンPMの変位Hmとが一致するとともに、運転者によって、入力ピストンPNに加えられた力Fnが、そのまま、マスタピストンPMに作用する力Fmとされる(つまり、「Hn=Hm、Fn=Fm」)。
入力シリンダCNは、第2リザーバ流体路HTを介して、リザーバRV(特に、調圧リザーバ室Rd)に接続される。第2リザーバ流体路HTは、その一部を第1リザーバ流体路HRと共用することができる。しかし、第1リザーバ流体路HRと第2リザーバ流体路HTとは、別々にリザーバRVに接続されることが望ましい。流体ポンプQCは、第1リザーバ流体路HRを介して、リザーバRVから制動液BFを吸引するが、このとき、第1リザーバ流体路HRには、気泡が混じることが生じ得る。このため、入力シリンダCN等に、気泡が混入することを回避するよう、第2リザーバ流体路HTは、第1リザーバ流体路HRと共通部分を有さず、第1リザーバ流体路HRとは別個に、リザーバRVに接続される。
第2リザーバ流体路HTには、2つの開閉弁VA、VBが直列に設けられる。第1、第2開閉弁VA、VBは、開位置(連通状態)と閉位置(遮断状態)とを有する2位置の電磁弁(「オン・オフ弁」ともいう)である。第1、第2開閉弁VA、VBは、駆動信号Va、Vbに基づいて、上部コントローラECUによって制御される。第1開閉弁VAとして常閉型の電磁弁が、第2開閉弁VBとして常開型の電磁弁が、夫々採用される。
第2リザーバ流体路HTは、第1開閉弁VAと第2開閉弁VBとの間の接続部Bsにて、シミュレータ流体路HSに接続される。換言すれば、シミュレータ流体路HSの一方端は後方室Roに接続され、他方端は部位Bsに接続される。シミュレータ流体路HSには、ストロークシミュレータ(単に、「シミュレータ」ともいう)SSが設けられる。シミュレータSSによって、回生協調制御が実行され、第1開閉弁VAが開位置、第2開閉弁VBが閉位置にされた場合に、制動操作部材BPの操作力Fpが発生される。シミュレータSS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。入力シリンダCNから制動液BFがシミュレータSSに移動され、流入する制動液BF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BF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Fpが形成される。
シミュレータSS内の液圧(シミュレータ液圧)Psを検出するよう、シミュレータ流体路HSには、シミュレータ液圧センサPSが設けられる。シミュレータ液圧センサPSは、上述した制動操作量センサBAの1つである。検出されたシミュレータ液圧Psは、制動操作量Baとして、コントローラECUに入力される。
マスタピストンPMの移動に伴う体積変化が吸収されるよう、マスタピストンPMの端部Mqの断面積amと、つば部Tmの第2面Moの面積aoとが等しく設定されている。回生協調制御が実行される場合、第1開閉弁VAは開位置であり、第2開閉弁VBは閉位置であるため、入力室Rnと後方室Roとは、第2リザーバ流体路HT、及び、シミュレータ流体路HSによって接続されている。マスタピストンPMが前進方向Haに移動されると、該移動分だけ入力室Rn内の体積が増加されるが、「am=ao」であるため、体積増加分の制動液BFは、全て、後方室Roから入力室Rnに移動される。換言すれば、マスタピストンPMの移動に伴う液量の収支には過不足がない。従って、シミュレータSSへ流入する、又は、シミュレータSSからの流出する、制動液BFの量(体積)は、入力ピストンPNの移動のみに因る。
[上部コントローラECU]
上部コントローラ(「電子制御ユニット」ともいう)ECUは、マイクロプロセッサMP等が実装された電気回路基板と、マイクロプロセッサMP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。上部コントローラECUによって、制動操作量Ba、操作信号St、及び、調整液圧Pcに基づいて、電気モータMC、及び、3種類の異なる電磁弁VA、VB、UCが制御される。具体的には、マイクロプロセッサMP内の制御アルゴリズムに基づいて、各種電磁弁VA、VB、UCを制御するための駆動信号Va、Vb、Ucが演算される。同様に、電気モータMCを制御するための駆動信号Mcが演算される。そして、駆動信号Va、Vb、Uc、Mcに基づいて、電磁弁VA、VB、UC、及び、電気モータMCが駆動される。
上部コントローラ(「電子制御ユニット」ともいう)ECUは、マイクロプロセッサMP等が実装された電気回路基板と、マイクロプロセッサMP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。上部コントローラECUによって、制動操作量Ba、操作信号St、及び、調整液圧Pcに基づいて、電気モータMC、及び、3種類の異なる電磁弁VA、VB、UCが制御される。具体的には、マイクロプロセッサMP内の制御アルゴリズムに基づいて、各種電磁弁VA、VB、UCを制御するための駆動信号Va、Vb、Ucが演算される。同様に、電気モータMCを制御するための駆動信号Mcが演算される。そして、駆動信号Va、Vb、Uc、Mcに基づいて、電磁弁VA、VB、UC、及び、電気モータMCが駆動される。
上部コントローラECUは、車載通信バスBSを介して、下部コントローラECL、及び、他システムのコントローラ(電子制御ユニット)とネットワーク接続されている。回生協調制御を実行するよう、上部コントローラECUから駆動用のコントローラECDに、回生量Rg(目標値)が、通信バスBSを通して送信される。「回生量Rg」は、駆動用モータ(回生用ジェネレータでもある)GNによって発生される回生制動の大きさを表す状態量(目標値)である。回生制動は、回生量の目標値Rgに基づいて、駆動用コントローラECDによって回生用ジェネレータGNが制御され、発生される。各コントローラECU、ECL、ECDには、車載の発電機AL、及び、蓄電池BTから電力が供給される。
上部コントローラECUには、電磁弁VA、VB、UC、及び、電気モータMCを駆動するよう、駆動回路DRが備えられる。駆動回路DRには、電気モータMCを駆動するよう、スイッチング素子(MOS−FET、IGBT等のパワー半導体デバイス)によってブリッジ回路が形成される。モータ駆動信号Mcに基づいて、各スイッチング素子の通電状態が制御され、電気モータMCの出力が制御される。また、駆動回路DRでは、電磁弁VA、VB、UCを駆動するよう、駆動信号Va、Vb、Ucに基づいて、それらの通電状態(即ち、励磁状態)が制御される。なお、駆動回路DRには、電気モータMC、及び、電磁弁VA、VB、UCの実際の通電量を検出する通電量センサが設けられる。例えば、通電量センサとして、電流センサが設けられ、電気モータMC、及び、電磁弁VA、VB、UCへの供給電流が検出される。
非制動時(例えば、制動操作部材BPの操作が行われていない場合)には、電気モータMC、及び、電磁弁VA、VB、UCへの通電は行われない。このため、電気モータMCは停止され、第1開閉弁VAは閉位置、第2開閉弁VBは開位置、調圧弁UCは開位置にある。
制動制御装置SCが適正作動する状態にある場合の制御制動時には、コントローラECUによって、先ず、第1、第2開閉弁VA、VBに通電が行われ、第1開閉弁VAが開位置に、第2開閉弁VBが閉位置にされる。第1開閉弁VAの開位置によって、入力室Rnと後方室Roとが流体接続されるとともに、シミュレータSSが入力室Rnに接続される。また、第2開閉弁VBの閉位置によって、シミュレータSSとリザーバRVとの接続が遮断される。制動操作部材BPの操作によって入力ピストンPNが前進方向Haに移動され、該移動によって入力室Rnから流出する液量が、シミュレータSSに流入し、制動操作部材BPの操作力Fpが形成される。
制御制動時には、コントローラECUによって、操作量Baに基づいて、電動ポンプDC(特に、電気モータMC)、及び、電磁弁UCが制御される。具体的には、電動ポンプDCによって、第1リザーバ流体路HRを通して、リザーバRVから制動液BFが汲み上げられ、調圧流体路HCに吐出される。そして、吐出された制動液BFは、電磁弁UCによって絞られ、調整液圧Pcに調節される。調整液圧Pcは、前輪調圧流体路HCfを介して、サーボ室Rsに供給される。調整液圧Pcによって、マスタピストンPMは前進方向Haに移動され、マスタ室Rmから、制動液BFが前輪ホイールシリンダCWf(CWi、CWj)に向けて圧送される。なお、サーボ室Rsの受圧面積rsと、マスタ室Rmの受圧面積rmとが等しい場合には、調整液圧Pcと等しいマスタ液圧Pmが前輪ホイールシリンダCWfに付与される。また、調整液圧Pcは、後輪調圧流体路HCrを通して、後輪ホイールシリンダCWr(CWk、CWl)に導入される。
制動制御装置SCの作動が不調状態にある場合のマニュアル制動時には、第1、第2開閉弁VA、VBには通電が行われない。従って、第1開閉弁VAが閉位置に、第2開閉弁VBが開位置にされる。第1開閉弁VAの閉位置によって、入力室Rnは流体ロックの状態(密封状態)にされ、入力ピストンPNとマスタピストンPMとが、相対移動できないようにされる。また、第2開閉弁VBの開位置によって、後方室Roは、第2リザーバ流体路HTを通して、リザーバRVに流体接続される。このため、マスタピストンPMの前進方向Haの移動によって、後方室Roの容積は減少されるが、容積減少に伴う液量は、リザーバRVに向けて排出される。制動操作部材BPの操作に連動して、入力ピストンPNとマスタピストンPMとが一体となって移動され、マスタ室Rmから制動液BFが圧送される。
[下部流体ユニットYL]
下部流体ユニットYLは、下部コントローラECLによって制御される。下部コントローラECLには、車輪速度Vw、ヨーレイトYr、操舵角Sa、前後加速度Gx、横加速度Gy、等が入力される。例えば、下部流体ユニットYLでは、車輪速度Vwに基づいて、車輪WHの過度の減速スリップ(例えば、車輪ロック)を抑制するよう、アンチスキッド制御が実行される。また、ヨーレイトYrに基づいて、車両の過度なオーバステア挙動、アンダステア挙動を抑制する車両安定化制御(所謂、ESC)が行われる。つまり、下部流体ユニットYLでは、上記信号(Vw等)に基づいて、各輪独立の制動制御が実行される。
下部流体ユニットYLは、下部コントローラECLによって制御される。下部コントローラECLには、車輪速度Vw、ヨーレイトYr、操舵角Sa、前後加速度Gx、横加速度Gy、等が入力される。例えば、下部流体ユニットYLでは、車輪速度Vwに基づいて、車輪WHの過度の減速スリップ(例えば、車輪ロック)を抑制するよう、アンチスキッド制御が実行される。また、ヨーレイトYrに基づいて、車両の過度なオーバステア挙動、アンダステア挙動を抑制する車両安定化制御(所謂、ESC)が行われる。つまり、下部流体ユニットYLでは、上記信号(Vw等)に基づいて、各輪独立の制動制御が実行される。
加えて、下部流体ユニットYLでは、回生協調制御において、前輪系統と後輪系統とが独立して制御されるよう、調整液圧Pcを更に調節する制御が行われる。上部コントローラECUと下部コントローラECLとは、通信バスBSによって通信可能な状態で接続され、センサ信号、演算値が共有されている。上部流体ユニットYUと下部流体ユニットYLとは、マスタシリンダ流体路HM、及び、後輪調圧流体路HCrを介して接続される。
下部流体ユニットYLには、下部電動ポンプDL、「前輪、後輪低圧リザーバRLf、RLr」、「前輪、後輪チャージオーバ弁UPf、UPr」、「前輪、後輪入力液圧センサPQf、PQr」、「前輪、後輪出力液圧センサPPf、PPr」、「インレット弁VI」、及び、「アウトレット弁VO」にて構成される。
下部電動ポンプDLは、1つの下部電気モータML、及び、2つの下部流体ポンプQLf、QLrにて構成される。下部電気モータMLは、下部コントローラECLによって、駆動信号Mlに基づいて制御される。電気モータMLによって、2つの下部流体ポンプQLf、QLrが一体となって回転され、駆動される。そして、電動ポンプDLの前輪、後輪流体ポンプQLf、QLrによって、前輪、後輪チャージオーバ弁(単に、「チャージ弁」ともいう)UPf、UPrの上流部Bof、Borから制動液BFが汲み上げられ、前輪、後輪チャージ弁UPf、UPrの下流部Bpf、Bprに吐出される。前輪、後輪流体ポンプQLf、QLrの吸込み側には、前輪、後輪低圧リザーバRLf、RLrが設けられる。
リニア調圧弁UCと同様に、チャージ弁UP(UPf、UPrの総称)として、常開型のリニア調圧弁(通電状態によって開弁量が連続的に制御される電磁弁)が採用される。リニア調圧弁UPは、下部コントローラECLによって、駆動信号Up(Upf、Upr)に基づいて制御される。
前輪流体ポンプQLfが駆動されると、「Bof→RLf→QLf→Bpf→UPf→Bof」の還流(循環する制動液BFの流れ)が形成される。マスタシリンダ流体路HMに設けられた前輪チャージ弁UPfによって、前輪チャージ弁UPfの下流部の液圧(前輪出力液圧)Ppfが調節される。流体ポンプQLfによって、前輪チャージ弁UPfの上流部Bofから下流部Bpfに向けたて、制動液BFが移動され、前輪チャージ弁UPf(開弁部の絞り)によって、上流部の入力液圧Pqfと下流部の出力液圧Ppfとの間の差圧(Ppf>Pqf)が調整される。
同様に、後輪流体ポンプQLrの駆動によって、「Bor→RLr→QLr→Bpr→UPr→Bor」の還流が形成される。後輪調圧流体路HCrに設けられた、後輪チャージ弁UPrによって、後輪チャージ弁UPrの下流部の液圧(後輪出力液圧)Pprが調節される。つまり、流体ポンプQLrによって、後輪チャージ弁UPrの上部Borから下部Bprに制動液BFが移動され、後輪チャージ弁UPrによって、上部液圧(入力液圧)Pqrと下部液圧(出力液圧)Pprとの間の差圧(Ppr>Pqr)が調整される。
前後輪の入力液圧Pqf、Pqrを検出するよう、入力液圧センサPQf、PQrが設けられる。また、前後輪の出力液圧Ppf、Pprを検出するよう、出力液圧センサPPf、PPrが設けられる。検出された液圧信号Pq、Ppは、下部コントローラECLに入力される。なお、4つの液圧センサPQf、PQr、PPf、及び、PPrのうちの少なくとも1つは省略可能である。
マスタシリンダ流体路HMは、前輪チャージ弁UPfの下流側の前輪分岐部Bpfにて、各前輪ホイールシリンダ流体路HWi、HWjに分岐(分流)される。同様に、後輪調圧流体路HCrは、後輪チャージ弁UPrの下流側の後輪分岐部Bprにて、各後輪ホイールシリンダ流体路HWk、HWlに分岐される。
ホイールシリンダ流体路HWには、インレット弁VI、及び、アウトレット弁VOが設けられる。インレット弁VIとして、常開型のオン・オフ電磁弁が採用される。また、アウトレット弁VOとして、常閉型のオン・オフ電磁弁が採用される。電磁弁VI、VOは、下部コントローラECLによって、駆動信号Vi、Voに基づいて制御される。インレット弁VI、及び、アウトレット弁VOによって各輪の制動液圧Pwが独立して制御され得る。なお、インレット弁VI、及び、アウトレット弁VOが駆動されていない場合には、前輪制動液圧Pwf(Pwi、Pwj)は、前輪出力液圧Ppfと同じであり、後輪制動液圧Pwr(Pwk、Pwl)は、後輪出力液圧Pprと同じである。
インレット弁VI、及び、アウトレット弁VOにおいて、各車輪WHに係る構成は同じであるため、右前輪WHiに係る構成を例に説明する。右前輪用のホイールシリンダ流体路HWi(分岐部Bpfと右前輪ホイールシリンダCWiとを結ぶ流体路)には、常開型のインレット弁VIiが介装される。ホイールシリンダ流体路HWiは、インレット弁VIiの下流部にて、常閉型のアウトレット弁VOiを介して、低圧リザーバRLfに流体接続される。例えば、アンチスキッド制御において、ホイールシリンダCWi内の液圧Pwiを減少するためには、インレット弁VIiが閉位置にされ、アウトレット弁VOiが開位置される。制動液BFのインレット弁VIiからの流入が阻止され、ホイールシリンダCWi内の制動液BFは、低圧リザーバRLfに流出し、制動液圧Pwiは減少される。また、制動液圧Pwiを増加するため、インレット弁VIiが開位置にされ、アウトレット弁VOiが閉位置される。制動液BFの低圧リザーバRLfへの流出が阻止され、前輪チャージ弁UPfを介した出力液圧Ppfが、ホイールシリンダCWiに導入され、右前輪制動液圧Pwiが増加される。
<回生協調制御を含む調圧制御の処理>
図2の制御フロー図を参照して、回生協調制御を含む調圧制御の処理について説明する。「調圧制御」は、調整液圧Pc、及び、出力液圧Ppを調整するための、電気モータMC、ML、及び、電磁弁UC、UPの駆動制御である。該制御のアルゴリズムは、コントローラECU内にプログラムされている。
図2の制御フロー図を参照して、回生協調制御を含む調圧制御の処理について説明する。「調圧制御」は、調整液圧Pc、及び、出力液圧Ppを調整するための、電気モータMC、ML、及び、電磁弁UC、UPの駆動制御である。該制御のアルゴリズムは、コントローラECU内にプログラムされている。
ステップS110にて、制動操作量Ba、操作信号St、調整液圧Pc、出力液圧Pp、回転角Ka、及び、車輪速度Vwが読み込まれる。操作量Baは、操作量センサBA(例えば、シミュレータ液圧センサPS、操作変位センサSP)によって検出される。操作信号Stは、制動操作部材BPに設けられた操作スイッチSTによって検出される。調整液圧Pcは、調圧流体路HCに設けられた調整液圧センサPCによって検出される。出力液圧Ppは出力液圧センサPPにて検出され、検出された信号Ppは、通信バスBSを介して、下部コントローラECLから送信される。モータ回転角Kaは、調圧電気モータMCに設けられた回転角センサKAによって検出される。車輪速度Vwは、各車輪WHに設けられた車輪速度センサVWによって検出される。
ステップS120にて、制動操作量Ba、及び、制動操作信号Stのうちの少なくとも1つに基づいて、「制動操作中であるか、否か」が判定される。例えば、操作量Baが、所定値bo以上である場合には、ステップS120は肯定され、処理は、ステップS130に進む。一方、「Ba<bo」である場合には、ステップS120は否定され、処理は、ステップS110に戻される。ここで、所定値boは、制動操作部材BPの遊びに相当する、予め設定された定数である。また、操作信号Stがオンである場合には、ステップS130に進み、操作信号Stがオフである場合には、ステップS110に戻る。
ステップS130にて、常閉型の第1開閉弁VAが開位置にされ、常開型の第2開閉弁VBが閉位置にされる。これにより、入力液圧室Rnと後方液圧室Roとが接続される。また、シミュレータSSが、入力室Rnに接続されるとともに、リザーバRVからは遮断される。
ステップS140にて、操作量Baに基づいて、目標減速度Gtが演算される。目標減速度Gtは、車両の減速における減速度の目標値である。目標減速度Gtは、演算マップZgtに従って、操作量Baが「0」から所定値boの範囲では、「0」に決定され、操作量Baが所定値bo以上では、操作量Baが増加するに伴い、「0」から単調増加するよう演算される。
ステップS150にて、目標減速度Gtに基づいて、「目標減速度Gtが、所定回生量rg以上であるか、否か」が判定される。所定回生量rgは、回生制動によって達成され得る車両減速度についてのしきい値である。例えば、所定回生量rgは、定数として、予め設定されている。また、回生用ジェネレータGN、或いは、蓄電池BTの状態に基づいて、所定回生量rgが設定され得る。「Gt<rg」であり、ステップS140が否定される場合には、処理はステップS160に進む。一方、「Gt≧rg」が満足される場合には、処理はステップS180に進む。
ステップS160にて、回生量Rg(車両減速度に対応した値)が、目標減速度Gtに一致するように決定される。そして、「Rg=Gt」が、通信バスBSを介して、上部コントローラECUから駆動用コントローラECDに送信される。ステップS170にて、前後輪の目標液圧Ptf、Ptrは、「0」に演算される。つまり、調整液圧Pcの目標値が「0」に決定される。この場合、車両減速には、摩擦制動が採用されず、回生制動のみによって、目標減速度Gtが達成される。
ステップS180にて、車両減速度に対応した回生量Rgが、所定回生量rgに一致するように決定される。そして、「Rg=rg」が、通信バスBSを介して、上部コントローラECUから駆動用コントローラECDに送信される。つまり、目標減速度Gtのうちで、所定回生量rgに相当する分は、回生制動(ジェネレータGNにて発生される制動力)よって達成され、残り(「Gt−rg」)は摩擦制動(回転部材KTと摩擦材との摩擦にて発生される制動力)よって達成される。ステップS190にて、目標減速度Gt、及び、回生量Rg(=rg)に基づいて、前輪、後輪目標液圧Ptf、Ptrが決定される。前輪目標液圧Ptf、及び、後輪目標液圧Ptrの演算方法については後述する。なお、目標液圧Pt(Ptf、Ptr)は、摩擦制動が達成すべき液圧の目標値である。
以下、前輪WHfに駆動用モータ(即ち、回生用ジェネレータ)GNが備えられる車両を想定して説明する。ステップ200にて、目標液圧Pt(特に、前輪制動液圧Ptf)に基づいて、目標回転数Ntが演算される。目標回転数Ntは、電気モータMCの回転数の目標値である。目標回転数Ntは、演算マップZntに従って、目標液圧Ptが増加するに伴い単調増加するよう演算される。上述したように、調整液圧Pcは、調圧電磁弁UCのオリフィス効果によって発生される。オリフィス効果を得るためには、或る程度の流量が必要となるため、目標回転数Ntには所定の下限回転数noが設けられる。下限回転数noは、液圧発生において、最低限必要な値(予め設定された定数)である。なお、目標回転数Ntは、制動操作量Baに基づいて、直接、演算されてもよい。何れの場合であっても、目標回転数Ntは、制動操作量Baに基づいて決定される。
ステップS210にて、電気モータMCにおいて、回転数に基づくサーボ制御(目標値に、実際値を素早く追従させる制御)が実行される。例えば、回転数サーボ制御として、目標回転数Nt、及び、実回転数Naに基づいて、調圧電気モータMCの回転数フィードバック制御が実行される。ステップS210では、モータ回転角(検出値)Kaに基づいて、回転角Kaが時間微分されて、モータ回転速度(単位時間当りの実回転数)Naが演算される。そして、電気モータMCの回転数が制御変数とされて、電気モータMCへの通電量(例えば、供給電流)が制御される。具体的には、回転数の目標値Ntと実際値Naとの偏差hN(=Nt−Na)に基づいて、回転数偏差hNが「0」となるよう(つまり、実際値Naが目標値Ntに近づくよう)、電気モータMCへの通電量が微調整される。「hN>nx」の場合には、電気モータMCへの通電量が増加され、電気モータMCは増速される。一方、「hN<−nx」の場合には、電気モータMCへの通電量が減少され、電気モータMCは減速される。ここで、所定値nxは、予め設定された定数である。
ステップS220にて、電磁弁UCにおいて、液圧に基づくサーボ制御が実行される。例えば、液圧サーボ制御として、前輪目標液圧Ptf、及び、調整液圧Pcに基づいて、調圧電磁弁UCの液圧フィードバック制御が実行される。該フィードバック制御では、調圧流体路HC内の制動液BFの圧力Pcが制御変数とされて、常開・リニア型の電磁弁UCへの通電量が制御される。前輪目標液圧Ptfと調整液圧Pcとの偏差hP(=Ptf−Pc)に基づいて、液圧偏差hPが「0」となるよう(つまり、調整液圧Pcが前輪目標液圧Ptfに近づくよう)、電磁弁UCへの通電量が調整される。「hP>px」の場合には、電磁弁UCへの通電量が増加され、電磁弁UCの開弁量が減少される。一方、「hP<−px」の場合には、電磁弁UCへの通電量が減少され、電磁弁UCの開弁量が増加される。ここで、所定値pxは、予め設定された定数である。
ステップS230にて、下部コントローラECLによって、下部電気モータMLが駆動され、下部流体ポンプQLによって、チャージ弁UPの上流側から下流側に向けて、制動液BFが吐出される。チャージ弁UPが開位置にあり、流体ポンプQLを含む還流路が絞られていない場合には、前輪制動系統では、前輪チャージ弁UPfの上流部液圧(マスタ液圧)Pmと下流部液圧Ppfとは略一致する。後輪制動系統では、後輪チャージ弁UPrの上流部液圧(調整液圧)Pcと下流部液圧(出力液圧)Pprとは概ね等しい。
前輪WHfには、回生制動力が作用している。前後輪の制動力の配分が適正化されるように、摩擦制動力が調整される。ステップS240にて、後輪チャージ弁UPrにおいて、液圧に基づくサーボ制御(液圧サーボ制御)が実行される。具体的には、下部流体ユニットYLによって、後輪出力液圧Pprが、調整液圧Pc(=Pqr)から増加して調整されるよう、後輪チャージ弁UPrの液圧フィードバック制御が実行される。具体的には、後輪目標液圧Ptrと後輪出力液圧Ppr(後輪出力液圧センサPPrの検出値)との偏差hQが演算される。そして、液圧偏差hQに基づいて、液圧偏差hQが「0」となり、後輪出力液圧Pprが後輪目標液圧Ptrに近づくよう、後輪チャージ弁UPrへの通電量が調整される。
後輪出力液圧センサPPrが省略される場合には、後輪チャージ弁UPrの制御において、車輪の減速スリップ(単に、「車輪スリップ」ともいう)Swを状態変数として、スリップサーボ制御が実行される。車輪スリップSwに基づくサーボ制御は、車輪の減速スリップSwが過大ではない場合(即ち、車輪スリップが所定の範囲内にある場合)には、車輪スリップSwと車輪制動力とは比例関係にあることに基づく。例えば、車輪スリップ(状態量)Swとして、車体速度Vwと車輪速度Vxと偏差hVが用いられる。また、車輪スリップSwとして、上記偏差hVが車体速度Vxにて除算された車輪スリップ率が採用され得る。
具体的には、後輪目標液圧Ptrが、目標スリップStrに変換される。また、実際の後輪スリップSwrが、後輪速度Vwr、及び、車体速度Vxに基づいて演算される。そして、実後輪スリップSwr(実際値)が、後輪目標スリップStr(目標値)に近づき、一致するように、後輪チャージ弁UPrへの通電量が調整される。
一方、後輪WHrに回生用ジェネレータが備えられる車両では、ステップS200の目標回転数Ntが、後輪目標液圧Ptrに基づいて演算される。また、ステップS220のサーボ制御において、液圧偏差hPは、後輪目標液圧Ptrと調整液圧Pcとに基づいて演算される(hP=Ptr−Pc)。上記と同様に、液圧偏差hPが「0」となり、調整液圧Pcが後輪目標液圧Ptrに近づくよう、電磁弁UCへの通電量が調整される。更に、ステップS240にて、液圧偏差hQが、前輪目標液圧Ptf、及び、前輪出力液圧Ppf(前輪出力液圧センサPPfの検出値)に基づいて演算される。そして、液圧偏差hQが「0」となり、前輪出力液圧Ppf(実際値)が前輪目標液圧Ptfに近づくよう、前輪チャージ弁UPfへの通電量が調整される(ステップS240のカッコ内を参照)。
同様に、前輪出力液圧センサPPfが省略される場合には、車輪の減速スリップ(車輪スリップ)Swを状態変数として、スリップサーボ制御が実行される。例えば、車輪スリップ(状態量)Swとして、車体速度Vwと車輪速度Vxと偏差hVが用いられる。また、車輪スリップSwとして、上記偏差hVが車体速度Vxにて除算された車輪スリップ率が採用され得る。
前輪スリップSwfに基づくスリップサーボ制御では、先ず、前輪目標液圧Ptfが、前輪目標スリップStfに変換されるとともに、前輪速度Vwf、及び、車体速度Vxに基づいて、前輪実スリップSwfが演算される。そして、実際の前輪スリップSwfが、前輪目標スリップStfに近づき、一致するように、前輪チャージ弁UPfへの通電量が調整される。
<回生協調制御における制動力前後配分>
図3の特性図を参照して、回生協調制御における制動力の前後配分について、図2に示した演算処理と関連付けて説明する。図3(a)は、ジェネレータGNが、前輪WHfに設けられ、後輪WHrには設けられない場合の特性である。逆に、図3(b)は、ジェネレータGNが、後輪WHrに設けられ、前輪WHfには設けられない場合を示している。なお、下部流体ユニットYLが利用されて、前後輪の制動系統の間で液圧が独立して制御されるものが、「独立制御」と称呼される。
図3の特性図を参照して、回生協調制御における制動力の前後配分について、図2に示した演算処理と関連付けて説明する。図3(a)は、ジェネレータGNが、前輪WHfに設けられ、後輪WHrには設けられない場合の特性である。逆に、図3(b)は、ジェネレータGNが、後輪WHrに設けられ、前輪WHfには設けられない場合を示している。なお、下部流体ユニットYLが利用されて、前後輪の制動系統の間で液圧が独立して制御されるものが、「独立制御」と称呼される。
上述したように、同一記号を付された構成部材、演算処理、信号、特性、及び、値は、同一機能のものである。記号末尾の添字「i」〜「l」は、何れの車輪に関するものであるかを示す包括記号であり、「i」は右前輪、「j」は左前輪、「k」は右後輪、「l」は左後輪を示す。添字「i」〜「l」が省略された場合には、各記号は、4つの各車輪の総称を表す。また、記号末尾の添字「f」、「r」は、2系統の流体路(制動液BFの移動経路)において、前後輪の何れの系統に関するものであるかを示す包括記号であり、「f」は前輪系統、「r」は後輪系統を示す。添字「f」、「r」が省略された場合には、2系統の総称を表す。各流体路において、「上流側(又は、上部)」はリザーバRVに近い側であり、「下流側(又は、下部)」はホイールシリンダCWに近い側である。
[エネルギ回生用のジェネレータGNが前輪WHfに備えられる場合]
図3(a)の特性図を参照して、前輪WHfに回生用ジェネレータGNが設けられた車両において、回生協調制御の独立制御について説明する。特性図は、回生制動力を含む前輪制動力Ffと、後輪制動力Frとの関係を示している。ジェネレータGNは、後輪WHrには備えられていないため、後輪WHrには、回生制動力は作用せず、摩擦制動力のみが作用する。
図3(a)の特性図を参照して、前輪WHfに回生用ジェネレータGNが設けられた車両において、回生協調制御の独立制御について説明する。特性図は、回生制動力を含む前輪制動力Ffと、後輪制動力Frとの関係を示している。ジェネレータGNは、後輪WHrには備えられていないため、後輪WHrには、回生制動力は作用せず、摩擦制動力のみが作用する。
一点鎖線で示す特性Caは、車両減速に伴う前後輪の接地荷重(垂直力)の変動が考慮された、所謂、理想制動力配分を表している。具体的には、理想配分特性Caでは、前後輪の制動力Ff、Frが、車両減速度を考慮した動的な接地荷重(垂直力)に比例している。従って、理想配分特性Caでは、アンチスキッド制御が実行されない場合において、摩擦係数が異なる路面でも前輪WHfと後輪WHrとが同時に車輪ロックし、摩擦制動力が最大となる。
特性Cbは、回生制動力が作用しない場合(即ち、「Rg=0」)における、前輪制動力Ffと後輪制動力Frとの関係を表す。特性Cbは、「前輪、後輪ホイールシリンダCWf、CWrの受圧面積」、「回転部材KTf、KTrの有効制動半径」、及び、「前後輪の摩擦材の摩擦係数」に基づく。一般的な車両では、後輪WHrが、前輪WHfに対して先行して車輪ロックしないよう、通常制動の範囲内(最大制動力を発生する領域を除く領域内)で、特性Cbが理想配分特性Caよりも小さくなるよう、ホイールシリンダCWの受圧面積、回転部材KTの有効制動半径、及び、摩擦材の摩擦係数が設定されている。なお、最大制動力を発生する領域では、後輪WHrの減速スリップが、前輪WHfの減速スリップよりも大きくならないよう、車輪速度Vwに基づいて制動力配分制御(所謂、EBD制御)が実行される。
制動操作部材BPの操作が開始されると、制動初期の段階では、ステップS160、及び、ステップS170に基づいて(即ち、「Ptf=0、Ptr=0」であるため)、前後輪制動力Ff、Frとして、摩擦制動力が作用しない。つまり、前輪制動力Ffは、回生制動力のみによって、第1所定力f1に向けて増加され、後輪制動力Frは、「0」のままに維持される。このとき、入力ピストンPNは、制動操作部材BPの操作に応じて前進方向Haに移動され、入力室Rnの容積は減少される。容積減少によって、制動液BFがシミュレータSS内に流入され、制動操作部材BPには、操作力Fpが作用する。入力ピストンPNとマスタピストンPMとは、隙間Ksだけ離れているため、入力ピストンPNが前進しても、マスタピストンPMは入力ピストンPNによって押圧されない。更に、調整液圧Pcは、「0」に維持されるため、前輪制動液圧Pwf(=Ppf)、及び、後輪制動液圧Pwr(=Ppr)は、「0」のままである。
更に、制動操作部材BPの操作量Baが増加され、前輪制動力Ffが第1所定力f1に達すると(即ち、回生量Rgが第1所定力f1に対応する第1所定量g1に達すると)、ステップS150の判定条件が満足され、ステップS180、及び、ステップS190の処理が実行される。先ず、ステップS150(「Gt≧rg(=g1)」の条件)が満足された時点(演算周期)にて、後輪制動力Frが「0」から第1所定力r1に急増するように、後輪目標液圧Ptrが、「第1所定力r1に対応した第1所定液圧p1」に決定される。この後輪制動液圧Pwr(=Ppr)の「0」からのステップ的な急増圧は、下部流体ユニットYL(特に、後輪チャージ弁)によって達成される。該時点以降、摩擦制動力が特性Cbに沿って増加するよう、前輪目標液圧Ptfは、操作量Baの増加に従って、「0」から単調増加される。また、後輪目標液圧Ptrは、操作量Baの増加に従って、「第1所定力r1に対応する第1所定液圧p1」から単調増加するよう演算される。結果、「Ff<f1」では「Fr=0」であり、「Ff≧f1」では、特性Cbと一致する、特性Cxが達成される。
ステップS200、及び、ステップS210にて、電気モータMCが回転数サーボ制御にて駆動され、流体ポンプQC、及び、電磁弁UCを含む制動液BFの還流が形成される。そして、ステップS220にて、目標液圧Pt(特に、前輪目標液圧Ptf)に基づく液圧サーボ制御が実行され、調整液圧Pc(調整液圧センサPCの検出値)が前輪目標液圧Ptfに一致するよう、電磁弁UCが制御される。結果、前輪WHfには、第1所定量g1(=rg)に対応した回生制動力と、調整液圧Pcに対応した摩擦制動力との合力として、制動力Ffが作用する。更に、ステップS230にて、下部流体ユニットYLの電気モータMLが、回転駆動され、後輪流体ポンプQLr、及び、後輪チャージ弁UPrを含む制動液BFの還流が形成される。ステップS240にて、後輪目標液圧Ptrに基づく液圧サーボ制御が実行され、調整液圧Pcが増加されて、後輪出力液圧Ppr(後輪出力液圧センサPPrの検出値)が後輪目標液圧Ptrに一致するよう、後輪チャージ弁UPrが制御される。結果、後輪WHrには、後輪出力液圧Pprに対応した摩擦制動力Frが作用する。
なお、後輪出力液圧センサPPrが省略されている場合には、ステップS240にて、後輪目標液圧Ptrに対応する後輪目標スリップStrが演算され、後輪目標スリップStrに基づく、スリップサーボ制御が実行される。具体的には、車輪速度Vw(車輪速度センサVWの検出値)に基づいて車体速度Vxが演算され、車体速度Vx、及び、後輪速度Vwr(後輪速度センサVWrの検出値)に基づいて、実際の後輪スリップ(実際値)Swrが演算される。そして、後輪の実スリップSwrが、目標スリップStrに近づくように、後輪チャージ弁UPrが制御されることによって、出力液圧Pprが、調整液圧Pcから増加される。
回生協調ユニットYKでは、「制動操作部材BPに機械的に接続され、制動操作部材BPに連動する入力ピストンPN」と、「制動操作部材BPの操作に連動して移動可能なマスタピストンPM」とが隙間Ksを有して配置されている。そして、隙間Ksが、調整液圧Pcによって制御され、回生制動力と摩擦制動力との協調制御が達成される。例えば、制動操作部材BPが操作されているが、車輪WHには摩擦制動力が発生されず、回生制動力のみが作用される状態が形成される。このため、ジェネレータGNによって、十分なエネルギが回生され得る。なお、回生協調ユニットYKにおいて、非制動時の隙間Ksの設定(初期値ks)が、回生量Rgの最大値(例えば、所定量rgに設定)に対応している。つまり、離間変位Ksが「0」となる状態まで、回生量Rgの範囲が設定可能である。
例えば、後輪目標液圧Ptrが第1所定液圧p1からではなく、「0」から増加された場合(即ち、独立制御が行われず、「Ptf=Ptr」の場合)には、前後輪制動力Ff、Frは、特性Ccのようになる。特性Ccにおける後輪制動力Frは、理想配分特性Caの後輪制動力Frに比較して小さい。このため、特性Ccでは、車両安定性は確保されるが、後輪制動力Frが十分に活用され得ない。
後輪制動力Frの有効利用のため、下部流体ユニットYLの後輪チャージ弁UPrによって、調整液圧Pcが増加調整されて、前後輪の制動系統の液圧(出力液圧)Ppf、Pprが独立して制御される。これにより、前輪制動力Frが十分に活用されるよう、前後輪の制動力Ff、Frが好適に確保され、車両安定性が維持された上で、回生可能なエネルギ量が十分に確保され得る。
[エネルギ回生用のジェネレータGNが後輪WHrに備えられる場合]
次に、図3(b)を参照して、後輪WHrに回生用ジェネレータGNが設けられた車両において、回生協調制御の独立制御について説明する。特性図は、摩擦制動力のみによる前輪制動力Ffと、回生制動力を含む後輪制動力Frとの関係を示している。上記同様、一点鎖線の特性Caは、理想制動力配分の線図である。以下の説明で、図3(a)との相違点を主に説明する。
次に、図3(b)を参照して、後輪WHrに回生用ジェネレータGNが設けられた車両において、回生協調制御の独立制御について説明する。特性図は、摩擦制動力のみによる前輪制動力Ffと、回生制動力を含む後輪制動力Frとの関係を示している。上記同様、一点鎖線の特性Caは、理想制動力配分の線図である。以下の説明で、図3(a)との相違点を主に説明する。
制動操作部材BPの操作が開始されると、制動初期の段階(「Gt<rg(=g2)」の状態)では、「Ptf=0、Ptr=0」が演算され、摩擦制動力は発生されない。従って、後輪制動力Frは回生制動力のみによって、第2所定力r2に向けて増加されるが、前輪制動力Ffは「0」のままである。上記と同様、制動操作部材BPの操作に応じて、制動液BFがシミュレータSSに流入し、摩擦制動力が発生されなくても(即ち、制動液圧Pwが「0」のままでも)、制動操作部材BPの操作力Fpが発生される。
制動操作部材BPの操作量Baが増加され、後輪制動力Frが第2所定力r2に達すると(即ち、回生量Rgが、第2所定力r2に対応する第2所定量g2に達すると)、ステップS150が肯定され、ステップS180、及び、ステップS190の処理が実行される。先ず、ステップS150が肯定された時点(演算周期)にて、前輪制動力Ffが「0」から第2所定力f2に急増するように、前輪目標液圧Ptfが、「第2所定力f2に対応した第2所定液圧p2」に演算される。この前輪制動液圧Pwf(=Ppf)の「0」からのステップ的な急増圧は、下部流体ユニット(特に、前輪チャージ弁UPf)によって達成される。該時点以降、摩擦制動力が、特性Cb(ホイールシリンダCWの受圧面積、回転部材KTの有効制動半径、及び、摩擦材の摩擦係数にて定まる、回生制動力が作用しない場合の前輪制動力Ffと後輪制動力Frとの関係)に沿って増加される。具体的には、前輪目標液圧Ptfは、操作量Baの増加に従って、「第2所定力f2に対応する第2所定液圧p2」から、単調増加するよう演算される。また、後輪目標液圧Ptrは、操作量Baの増加に従って、「0」から単調増加される。即ち、「Fr<r2」では「Ff=0」であり、「Fr≧r2」では、特性Cbと一致する、特性Cyが達成される。
上記と同様に、ステップS200、及び、ステップS210にて、電気モータMCでは、回転数の実際値Naが、後輪目標液圧Ptrに応じた目標値Ntに一致するよう、回転数サーボ制御が実行される。そして、ステップS220にて、電磁弁UCでは、液圧の実際値Pcが目標値Pt(特に、後輪目標液圧Ptr)に一致するよう、液圧サーボ制御が実行される。結果、後輪WHrには、所定回生量rgに対応した回生制動力と、調整液圧Pcに対応した摩擦制動力との合力Frが作用する。ステップS230にて、電動ポンプDL(特に、電気モータML)が回転され、ステップS240にて、前輪チャージ弁UPfでは、出力液圧における実際値Ppfが目標値Ptfに一致するよう、液圧サーボ制御が実行される。これにより、調整液圧Pcが増加されて、前輪出力液圧Ppfが形成され、前後輪系統の独立制御が達成される。
なお、前輪出力液圧センサPPfが省略された場合には、ステップS240にて、前輪目標液圧Ptfに対応する前輪目標スリップStfが演算されるとともに、前輪速度Vwfと車体速度Vxとに基づいて、前輪スリップの実際値Swfが演算される。そして、実際値Swfが目標値Stfに一致するよう、前輪チャージ弁UPfのスリップサーボ制御が実行される。この場合でも、調整液圧Pcから増加され、前輪出力液圧Ppfが形成される。
上記同様に、入力ピストンPNとマスタピストンPMとの隙間(離間変位)Ksが、調整液圧Pcによって調整され、回生協調制御が達成される。
前輪目標液圧Ptfが第2所定液圧p2からではなく、「0」から増加された場合(即ち、独立制御が行われず、「Ptf=Ptr」の場合)には、特性Cdとなる。特性Cdにおける後輪制動力Frは、理想配分特性Caの後輪制動力Frに比較して大きい。このため、特性Cdでは、後輪制動力Frが十分に活用されるが、車両安定性が懸念される。
車両の安定性が向上されるよう、下部流体ユニットYLの前輪チャージ弁UPfによって、調整液圧Pcが増加調整されて、前後輪の制動系統の出力液圧Ppf、Pprが個別に制御される。このため、前後輪の制動力Ff、Frの配分が好適に調整され、車両減速度、及び、車両安定性の維持と、回生エネルギの確保とが、両立され得る。
車両の安定性が向上されるよう、下部流体ユニットYLの前輪チャージ弁UPfによって、調整液圧Pcが増加調整されて、前後輪の制動系統の出力液圧Ppf、Pprが個別に制御される。このため、前後輪の制動力Ff、Frの配分が好適に調整され、車両減速度、及び、車両安定性の維持と、回生エネルギの確保とが、両立され得る。
<回生協調制御における他の制動力の前後配分>
図4の特性図を参照して、回生協調制御における他の制動力の前後配分について説明する。上述したように、下部流体ユニットYLが利用され、調圧ユニットYCの調整液圧Pcが増加されて、独立制御が達成された。独立制御に代えて、前後輪の制動系統が同一に制御され得る。該制御は、「同一制御」と称呼される。
図4の特性図を参照して、回生協調制御における他の制動力の前後配分について説明する。上述したように、下部流体ユニットYLが利用され、調圧ユニットYCの調整液圧Pcが増加されて、独立制御が達成された。独立制御に代えて、前後輪の制動系統が同一に制御され得る。該制御は、「同一制御」と称呼される。
回生協調制御の同一制御では、図2を参照して説明した制御フロー図のステップS190にて、前輪目標液圧Ptf、及び、後輪目標液圧Ptrが同じ値(Ptf=Ptr)として演算される。そして、ステップS220にて、電磁弁UCの液圧サーボ制御(検出値Pcを目標値Ptに素早く一致させる制御)によって形成された調整液圧Pcが、そのまま、前輪ホイールシリンダCWf、及び、後輪ホイールシリンダCWrに供給される。同一制御では、調圧制御において、下部流体ユニットYLは用いられず、上部流体ユニットYUのみによって回生協調制御が実行される。このため、ステップS230、及び、ステップS240の処理が省略される。
前輪WHfに回生用ジェネレータGNが設けられた車両(後輪WHrにはジェネレータGNが設けられていない)を例に説明する。制動操作部材BPの操作が開始され、「Gt<rg(=g3)」の場合には、摩擦制動力が発生されず、回生制動力のみが、車両に作用する。制動操作部材BPの操作量Baが増加され、目標減速度Gtが第3所定量g3(=rg)以上になると、調整液圧Pcが、「0」から増加され、前輪、後輪ホイールシリンダCWf、CWrに導入される。従って、ジェネレータGNによる前輪制動力Ffが、第3所定量g3に対応した第3所定力f3に到達すると、調整液圧Pcによる前後輪制動力Ff、Frの増加が開始される。ここで、第3所定量g3は、第1所定量g1(図3(a)参照)よりも小さく設定される。
回生協調制御の同一制御では、前輪制動力Ffが第3所定力f3未満では、回生制動力のみが発生され、摩擦制動力が発生されない。そして、目標減速度Gtが第3所定量g3以上となり、前輪制動力Ffが第3所定力f3以上になると、調整液圧Pcが「0」から増加され、前後輪の摩擦制動力が、「0」から増加される。従って、同一制御の制動力の前後配分は、特性Czに示すようになる。
調整液圧Pcが、前輪、後輪ホイールシリンダCWf、CWrに供給されるため、特性Czは、特性Cbに平行であり、且つ、特性Cbよりも小さい特性となる。同一制御では、独立制御と比較して、回生エネルギの最大化は達成され得ない。しかし、同一制御では、回生エネルギ量と車両安定性とが好適にバランスされ得る。
<回生協調ユニットYKの他の構成例>
図5の概略図を参照して、回生協調ユニットYKの他の構成例について説明する。図1を参照して説明した回生協調ユニットYKでは、マスタピストンPMの直径dmと、入力ピストンPNの直径dnとが等しくなるように設定された。これに代えて、マスタピストンPMの直径dmが入力ピストンPNの直径dnよりも大きくなるように設定され得る。
図5の概略図を参照して、回生協調ユニットYKの他の構成例について説明する。図1を参照して説明した回生協調ユニットYKでは、マスタピストンPMの直径dmと、入力ピストンPNの直径dnとが等しくなるように設定された。これに代えて、マスタピストンPMの直径dmが入力ピストンPNの直径dnよりも大きくなるように設定され得る。
上述したように、入力シリンダCNは、マスタシリンダCMに取付面Rxで固定される。入力シリンダCNには、その内部で摺接するよう、入力ピストンPNが挿入される。入力ピストンPNは、クレビス等によって、制動操作部材BPに機械的に接続され、制動操作部材BPに連動する。入力ピストンPNには、つば部Tnが形成され、つば部Tn、及び、入力シリンダCNの取付面Rxの間には、圧縮ばね(入力弾性体)SNが設けられる。入力弾性体SNによって、つば部Tnは、中心軸Jmに沿って、後退方向Hbに押圧されている。非制動時には、つば部Tnは、入力シリンダCNの底部Rtに当接している。該状態は、入力ピストンPNが最も後退方向Hbにされる位置(入力ピストンPNの初期位置)である。
また、非制動時には、マスタピストンPMの段付部Myが、マスタシリンダCMの第2底部Mtに当接されている。このとき、マスタピストンPMの端部Mqは、入力シリンダCNの内部に入っている。該状態が、マスタピストンPMが最も後退方向Hbにされる位置(マスタピストンPMの初期位置)である。非制動時(つまり、各ピストンPN、PMが共に初期位置にある場合)には、マスタピストンPMの端部Mqと、入力ピストンPNの端部Rvとの隙間Ksは、初期隙間ks(所定値)である。
入力シリンダCN内にあるマスタピストンPMの直径は、直径dmであり、断面積は所定値amである。また、制動操作部材BPが操作されたときに、入力シリンダCN内に侵入する入力ピストンPNの直径は、所定値dnであり、断面積は所定値anである。ここで、直径dm(即ち、面積am)が、直径dn(即ち、面積an)よりも大きくなるように設定され得る(dm>dn、am>an)。
マニュアル制動は、第1開閉弁VAが閉位置にされ、入力シリンダCNが流体ロックされること(つまり、制動液BFが封じ込められること)によって実現される。流体ロックによって、入力シリンダCNの入力室Rn内の制動液BFの量は一定に維持される。入力ピストンPNに力Fnが作用し、前進方向Haに移動されると、入力シリンダCN(入力室Rn)内の液圧が増加される。各ピストンの受圧面積において、面積amが面積anよりも大であるため、マスタピストンPMに作用する力Fmは、入力ピストンPNの力Fnよりも大きくなる。具体的には、入力面積anに対する出力面積amの比(面積比「am/an」)を、力Fnに乗じたものが、力Fmとして出力される(Fm=Fn×(am/an))。また、入力シリンダCN内の制動液BFの体積は一定であるため、マスタピストンPMの移動量(変位)Hmは、入力ピストンPNの移動量(変位)Hnよりも小さい。つまり、入力シリンダCNが封じ込められることによって、入力ピストンPNとマスタピストンPMとが「てこ」として作動する。
マスタシリンダ室Rmの容積(即ち、マスタシリンダCMの内径と長さ)は、制動装置の剛性(例えば、キャリパの剛性、摩擦材の剛性、制動配管の剛性)によって定まる。制御制動において、摩擦材と回転部材KTとの間の摩擦係数が低下した場合(例えば、フェード現象が生じた場合)にも、車輪WHが最大制動力を発揮できるように、マスタ室Rmの容量が設定される。一方、マニュアル制動においては、運転者によって発生される、制動操作部材BPの操作力Fpが適正範囲に収まるよう、マスタシリンダCMは、相対的に小径にされる必要がある。
上記のように、「am>an」に設定されることにより、中心軸Jmの方向において、操作力Fpによって発生された力(入力ピストン推力)Fnが、力(マスタピストン推力)Fm(=Fn×(am/an))に増幅される。このため、操作力Fpが一定の条件下では、「am=an」の場合に比較して、マスタシリンダCMの直径が大きくされ得る。結果、容量一定の条件で、マスタシリンダCMの長手方向の寸法が低減可能となる。
<作用・効果>
本発明に係る制動制御装置SCでは、2系統の流体路(制動配管、流体ユニットの流路、ホース等)において、前後型流体路が採用される。制動制御装置SCの上部流体ユニットYUは、調圧ユニットYC、マスタユニットYM、及び、回生協調ユニットYKを含んでいる。調圧ユニットYCは、電動ポンプDC、及び、電磁弁UCにて構成される。調圧ユニットYCによって、電動ポンプDCが吐出する制動液BFが、電磁弁UCによって調整液圧Pcに調節される。調整液圧Pcは、マスタシリンダCMを介さずに、後輪ホイールシリンダCWrに、直接導入される。
本発明に係る制動制御装置SCでは、2系統の流体路(制動配管、流体ユニットの流路、ホース等)において、前後型流体路が採用される。制動制御装置SCの上部流体ユニットYUは、調圧ユニットYC、マスタユニットYM、及び、回生協調ユニットYKを含んでいる。調圧ユニットYCは、電動ポンプDC、及び、電磁弁UCにて構成される。調圧ユニットYCによって、電動ポンプDCが吐出する制動液BFが、電磁弁UCによって調整液圧Pcに調節される。調整液圧Pcは、マスタシリンダCMを介さずに、後輪ホイールシリンダCWrに、直接導入される。
マスタユニットYMは、マスタシリンダCM、及び、マスタピストンPMにて構成される。マスタピストンPMは、制動操作部材BPの操作に連動して移動可能である。マスタユニットYMは、マスタ室Rm、及び、サーボ室Rsを有している。マスタ室Rmは、前輪ホイールシリンダCWfに接続される。マスタ室Rmは、マスタ液圧Pmによって、中心軸Jmに沿った後退方向Hbの力Fb(後退力)を発生し、マスタピストンPMに対して付与する。サーボ室Rsには、調整液圧Pcが導入(付与)される。調整液圧Pcにより、サーボ室Rsは、中心軸Jmの方向において、後退力Fbに対向する前進方向Haの力Fa(前進力)を発生し、マスタピストンPMに対して付与する。換言すれば、前進力Fa(=Pc×rs)と後退力Fb(=Pm×rm)とは、マスタシリンダCMの中心軸Jmの方向に、互いに向き合うように作用する。
制動制御装置SCのマスタシリンダCMには、後輪ホイールシリンダCWr用の液圧室が設けられない。このため、マスタシリンダCMの長手方向(中心軸Jmの方向)の寸法短縮が達成される。結果、車両への搭載性が向上され得る。なお、マニュアル制動(制御制動装置SCに依らず、運転者の筋力のみよる制動)においては、前輪制動力Ffが支配的であるため、必要最低限の車両減速度は確保され得る。
例えば、特許文献1に記載されるような、モータ駆動のシリンダによる調圧では、調圧に必要とされる制動液BFの量が、シリンダ容積(特に、シリンダ内のピストン変位)によって制限される。換言すれば、調圧に必要な制動液BFの容量(体積)を確保するには、シリンダが、大径で、且つ、長いものとなる。一方、本発明に係る制動制御装置SCでは、調整液圧Pcの形成には、電動ポンプDCによる制動液BFの循環(還流)が利用されるため、制動液BFの量についての制限がない。このため、大流量を要する制動制御装置SCにおいて、その小型化が達成され得る。
更に、調圧ユニットYCでは、制動液BFの還流が電磁弁UCによって絞られて、調整液圧Pcが調整される。電磁弁UCは常開型であり、電磁弁UCへの通電量が「0」である場合には、還流は絞られず、調整液圧Pcは、「0」である。電磁弁UCへの通電量が増加されると、電磁弁UCによるオリフィス効果が発揮され、調整液圧Pcが、「0」から増加される。
例えば、特許文献2に記載される装置では、アキュムレータに蓄積された高圧が、電磁弁によって減少されて、調圧される。電磁弁の僅かな開弁量の変化で、調圧結果が大きく変わるため、特に、低圧における調圧精度(液圧分解能)の確保が重要となる。一方、本発明に係る制動制御装置SCでは、調整液圧Pcは、制動開始時に「0」から上昇される。従って、低圧領域における制御精度が、容易に確保され得る。
回生協調ユニットYKは、制動操作部材BPに連動する入力ピストンPN、及び、マスタシリンダCMに固定された入力シリンダCNにて構成される。回生協調ユニットYKの入力シリンダCN内では、マスタピストンPM、及び、入力ピストンPNは、中心軸Jmにおいて、隙間(離間変位)Ksだけ離れている。制御制動(制動制御装置SCによる制動)において、隙間Ksによって、制動操作部材BPが操作されているが、ホイールシリンダCWの液圧Pwが「0」のままで、摩擦制動力が発生しない状況が形成され得る。隙間Ksは、調整液圧Pcによって制御され、調整液圧Pcの調節によって、回生協調制御が達成される。
マスタピストンPMの直径dm(入力シリンダCN内に含まれる部分)が、入力ピストンPNの直径dn(制動操作部材BPが操作された場合に入力シリンダCN内に移動される部分)よりも大きく設定される。従って、入力シリンダCN内において、マスタピストンPMの断面積amは、入力ピストンPNの断面積anよりも大きい。回生協調ユニットYKでは、「am>an、dm>dn」に設定されているため、マニュアル制動において、入力ピストンPNに作用する力(入力ピストン推力)Fnが増加されて、マスタピストン推力Fmとして、マスタピストンPMに伝達される。このため、マスタシリンダCM(特に、マスタ室Rm)の内径が大きく設定されても、マニュアル制動時の操作力Fpが適正化され得る。従って、マスタシリンダCMの短縮化が図られ得る。
上部流体ユニットYUとは別に、制動制御装置SCには、下部流体ユニットYLが設けられる。下部流体ユニットYLには、電動ポンプDCとは、別に、電動ポンプ(下部電動ポンプ)DL、及び、リニア調圧弁(チャージ弁)UPが設けられる。調圧ユニットYCと同様に、電動ポンプDL(ML+QL)によって、制動液BFの還流が形成され、該還流が、常開型のチャージ弁UPによって絞られて、調整液圧Pcが増加して修正される。下部流体ユニットYLによって、回生協調制御の独立制御(前輪制動系統と後輪制動系統との個別制御)が達成される。前後輪間での制動力配分が適正化されるため、回生されるエネルギ量が十分に確保されるとともに、車両安定性が好適に維持され得る。
<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(装置の小型化、調圧精度の向上、等)を奏する。
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(装置の小型化、調圧精度の向上、等)を奏する。
上記実施形態では、車両が、駆動用モータを有する電気自動車、又は、ハイブリッド車両とされた。これに代えて、駆動用モータを持たない一般的な内燃機関(ガソリンエンジン、ジーゼルエンジン)を有する車両にも、制動制御装置SCが適用され得る。制動制御装置SCは、制動液圧Pwの応答性が高いため、例えば、高応答な衝突被害軽減ブレーキ(所謂、AEB)が要求される車両にも適している。ジェネレータGNを有さない車両では、回生制動は発生されないため、制動制御装置SCにおいて、回生協調制御は不要であり、実行されない。つまり、車両は、制動制御装置SCによる摩擦制動のみによって減速される。なお、調圧制御では、「Gt=Rg=0」として制御が実行される。
上記実施形態では、リニア型の電磁弁UC、UPには、通電量に応じて開弁量が調整されるものが採用された。例えば、電磁弁UC、UPは、オン・オフ弁ではあるが、弁の開閉がデューティ比で制御され、液圧が線形に制御されるものでもよい。
上記実施形態では、チャージ弁UPの駆動制御において、液圧サーボ制御、又は、スリップサーボ制御が採用された。これに代えて、目標液圧Pt(Ptf、Ptr)に基づいて、指示通電量(例えば、指示電流)が決定され、該通電量が、チャージ弁UP(UPf、UPr)に供給されることによって、チャージ弁UPが駆動され得る。ここで、指示通電量の演算マップでは、目標液圧Ptが大であるほど、指示通電量が大きくなるよう、予め設定されている。
上記実施形態では、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、摩擦部材はブレーキパッドであり、回転部材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、キャリパに代えて、ブレーキドラムが採用される。また、摩擦部材はブレーキシューであり、回転部材はブレーキドラムである。
上記実施形態では、上部流体ユニットYUと、下部流体ユニットYLとが別体として構成された。上部流体ユニットYUと下部流体ユニットYLとは、一体として構成され得る。この場合、下部コントローラECLは、上部コントローラECUに含まれる。
BP…制動操作部材、CW…ホイールシリンダ、YC…調圧ユニット、DC…電動ポンプ(QC+MC)、UC…調圧電磁弁(常開・リニア型)、YM…マスタユニット、CM…マスタシリンダ、PM…マスタピストン、Rm…マスタ室、Rs…サーボ室、YK…回生協調ユニット、CN…入力シリンダ、PN…入力ピストン、ECU…コントローラ、BA…操作量センサ、PC…調整液圧センサ。
Claims (2)
- 車両の制動操作部材の操作に応じて、前記車両の前輪に備えられた前輪ホイールシリンダ内の前輪液圧、及び、前記車両の後輪に備えられた後輪ホイールシリンダ内の後輪液圧を調整する車両の制動制御装置であって、
電動ポンプ、及び、電磁弁にて構成され、
前記電動ポンプが吐出する制動液を、前記電磁弁によって調整液圧に調節し、前記調整液圧を前記後輪ホイールシリンダに導入する調圧ユニットと、
マスタシリンダ、及び、マスタピストンにて構成され、
「前記前輪ホイールシリンダに接続されたマスタ室」、及び、「前記調整液圧が導入され、前記マスタ室によって前記マスタピストンに加えられる後退力に対向する前進力を前記マスタピストンに付与するサーボ室」を有するマスタユニットと、
を備えた、車両の制動制御装置。 - 請求項1に記載の車両の制動制御装置であって、
前記制動操作部材に連動する入力ピストン、及び、前記マスタシリンダに固定された入力シリンダにて構成され、
前記マスタピストンと前記入力ピストンとの隙間が前記調整液圧によって制御される回生協調ユニットを備えた、車両の制動制御装置。
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