JP7041526B2 - 電子制御ユニットおよび制動制御装置 - Google Patents
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Description
本発明の目的の一つは、電源回路の複雑化を抑制できる電子制御ユニットおよび制動制御装置を提供することにある。
図1は、実施形態1の制動制御装置1の構成図である。
制動制御装置1は、電動車両に好適な液圧式ブレーキ装置を有する。電動車両は、車輪を駆動する原動機として、エンジンおよびモータジェネレータを備えたハイブリッド車や、モータジェネレータのみを備えた電気自動車等である。なお、エンジンのみを駆動力源とする車両に制動制御装置1を適用してもよい。制動制御装置1は、車両の各輪(左前輪FL、右前輪FR、左後輪RL、右後輪RR)に取り付けられたブレーキユニットのホイルシリンダ2a~2dにブレーキ液を供給する。ホイルシリンダ2a~2dのブレーキ液圧(ホイルシリンダ液圧Pw)に応じて車体側のパッドが車輪側のロータに押し付けられることにより、摩擦による制動力が各輪に付与される。ここで、ホイルシリンダ2は、ディスクブレーキ機構における油圧式ブレーキキャリパのシリンダのほか、ドラムブレーキ機構のホイルシリンダであってもよい。制動制御装置1は、P(プライマリ)およびS(セカンダリ)の2系統のブレーキ配管を有し、X配管形式を採用する。なお、前後配管等、他の配管形式を採用してもよい。以下、P系統に対応する部材とS系統に対応する部材とを区別する場合は、それぞれの符号の末尾に添字P,Sを付す。
マスタシリンダユニット3は、ブレーキペダル6、マスタシリンダ7およびリザーバタンク8を有する。ブレーキペダル6は、ドライバのブレーキ操作の入力を受けるブレーキ操作部材である。ブレーキペダル6は、いわゆる吊下げ型であり、その基端が軸6aによって回転自在に支持されている。ブレーキペダル6の先端には、ドライバが踏み込む対象となるパッド6bが取り付けられている。ブレーキペダル6の軸6aとパッド6bとの間における基端側には、プッシュロッド6dの一端が、軸6cによって回転自在に接続されている。
マスタシリンダ7はタンデム型であり、ブレーキ操作に応じて軸方向に移動するマスタシリンダピストンとして、プライマリピストン9Pおよびセカンダリピストン9Sを有する。両ピストン9P,9Sは直列に配置されている。プライマリピストン9Pはプッシュロッド6dに接続されている。セカンダリピストン9Sはフリーピストン型である。
ストロークシミュレータ20は、ドライバのブレーキ操作に応じて作動し、マスタシリンダ7の内部から流出したブレーキ液がストロークシミュレータ20内に流入することにより、ペダルストロークSを発生させる。ストロークシミュレータ20のピストン21は、マスタシリンダ7から供給されたブレーキ液量に応じてシリンダ22内を軸方向移動する。これにより、ドライバのブレーキ操作に伴う操作反力が生なされる。
第3液路24は、ストロークシミュレータ20の背圧室20bと第1液路13とを接続する。具体的には、第3液路24は、第1液路13S(液路13B)における遮断弁12SとSOL/V IN28との間から分岐して背圧室20bに接続する。ストロークシミュレータイン弁(SS/V IN)41は、第3液路24に設置された常閉型の電磁弁である。第3液路24は、SS/V IN41によって、背圧室20b側の液路24Aと第1液路13側の液路24Bとに分離されている。SS/V IN41をバイパスして第3液路24と並列にバイパス液路42が設置されている。バイパス液路42は、液路24と液路13Bとを接続する。バイパス液路42にはチェック弁43が設置されている。チェック弁43は、背圧室20b側(液路24)から第1液路13側(液路13B)へ向うブレーキ液の流れを許容し、逆方向へのブレーキ液の流れを抑制する。
図2は、実施形態1の制動制御装置1の制御回路図である。
車両電源(電力源)400は、主として12Vの鉛酸バッテリおよび車両発電機(オルタネータ)である。ここで、電動車両の場合は、DC/DCコンバータにより降圧された二次電池(リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等)の出力を車両電源400としてもよいし、電気2重層キャパシタ(EDLC)等の大容量コンデンサを車両電源400としてもよい。なお、図2では、車両電源400が1つの電源であるが、車両電源400を2つ以上としてもよい。
第2接続機能部としての連結リレー(第2リレー)700は、連結ライン640上に配置された機械式リレー等のスイッチング部品またはパワーMOSFET等の半導体部品である。機械式リレーは基本的に電流経路を双方向に接続または遮断するが、整流ダイオード等をリレーと直列に配置することにより、単方向に接続する構成としてもよい。連結リレー700は、ロジック判断によりマイコン900や後述する電源制御回路910等からのON指令が入力されると電流経路を接続し、OFF指令が入力されると電流経路を遮断する動作を行う。また、ドレインーソース間に寄生ダイオードが存在するパワーMOSFETの場合、例えば、直列に2つ配置し、ドレイン端子同士(ドレインコモン)、またはソース端子同士(ソースコモン)を直結することで、OFF信号入力中に寄生ダイオードを介して通流させない構成を採る。さらに、2つのパワーMOSFETを独立した信号によりON/OFFする構成を採り、両方をONすれば双方向に通流可能で、一方のみをONすれば寄生ダイオードによる単方向のみに限定した通流を可能とする。
電源制御回路910は、コントロールユニット5内で使用する3.3V,5V等の定電圧制御機能を有する。電源制御回路910は、通常、第2電源ライン420を経由して入力される電力を使用し、各電源を生成する。その他に、電源制御回路910は、マイコン900の監視機能や、イグニッションスイッチのON操作を検知してシステムを起動させる機能等を備えている。
第4接続機能部としてのRL e-PKBリレー620およびRR e-PKBリレー630は、第3電源ライン430上に設置されている。RL e-PKBリレー620およびRR e-PKBリレー630は、フェイルセーフ作動時のロジック判断によりOFF信号が入力されると電流経路を開放する半導体、リレー等のスイッチング部品、または温度加熱や過電流時にメカニカルな機構で経路開放がなされるヒューズ部品を示す。e-PKB駆動回路380,390はHブリッジ駆動回路構成とし、e-PKB381,391を双方向に制御し、e-PKB作動とe-PKB解除を切り替えている。
図3は、モータリレー600、ソレノイドリレー610および連結リレー700の故障診断方法を示す制動制御装置1の模式図である。図3では、説明に必要な要素のみを記載している。
マイコン900は、連結リレー700の駆動信号D1、ソレノイドリレー610の駆動信号D2およびモータリレー600の駆動信号D3を制御する。また、マイコン900は、連結リレー700の両端ポイント701,702のアナログ電圧信号M1,M2を、内蔵するA/D変換器によりデジタル変換処理し、フェイルセーフのロジック処理により連結リレー700の両端電圧を監視する。連結リレー700の異常監視は、連結リレー700の駆動信号D1、ソレノイドリレー610の駆動信号D2およびモータリレー600の駆動信号D3をシーケンス的に切り替えたときの、連結リレー700の両端電圧の監視結果と照合する故障診断アルゴリズムで行う。
ステップS1では、全ての駆動信号D1,D2,D3をOFFする。
ステップS2では、アナログ電圧信号M1,2が共に0V相当の電圧であるかを判定する。YESの場合はステップS3へ進み、NOの場合はステップS10へ進む。
ステップS3では、駆動信号D1,D2を共にOFFし、駆動信号D3をONする。つまり、モータリレー600のみをONする。
ステップS4では、アナログ電圧信号M1が車両電源400相当の電圧、かつ、アナログ電圧M2が0V相当の電圧であるかを判定する。YESの場合はステップS4へ進み、NOの場合はS10へ進む。
ステップS5では、駆動信号D1,D3を共にOFFし、駆動信号D2をONする。つまり、ソレノイドリレー610のみをONする。
ステップS7では、駆動信号D1およびD2をONし、駆動信号D3をOFFする。つまり、ソレノイドリレー610および連結リレー700を共にONし、モータリレー600をOFFする。
ステップS8では、アナログ電圧信号M1,M2が共に車両電源400相当の電圧であるかを判定する。YESの場合はS9へ進み、NOの場合はS10へ進む。
S9では、OK(異常なし)と判定する。
S10では、異常ありと判定する。具体的には、S2でNOと判定された場合、モータリレー600またはソレノイドリレー610のON固着と判定する。S4でNOと判定された場合、モータリレー600のOFF固着等、第1電源ライン410の故障と判定する。S6でNOと判定された場合、ソレノイドリレー610のOFF固着等、第2電源ライン420の故障と判定する。S8でNOと判定された場合、連結リレー700の故障と判定する。
図5は、実施形態1のコントロールユニット5において、第1電源ライン410のコネクタ端子410cに接触不良が発生した場合の動作を示す制御回路図である。図5では、説明に必要な要素のみを記載している。
コネクタ端子410cに接触不良が発生した場合、モータリレー600のみをONしたときのアナログ電圧信号M1は車両電源400相当の電圧に達しないため、図4のフローチャートでは、ステップS4からステップS10と進み、第1電源ライン410の故障と判定される。この場合、車両電源400は、図5に矢印で示すバイパス経路を経由して第2電源ライン420からモータ11aへ供給される。実施形態1では、連結ライン640は、第1電源ライン410のうちモータリレー600とモータ11aとの間と、第2電源ライン420のうちソレノイドリレー610と複数の電磁弁との間とを接続する。
コネクタ端子420cに接触不良が発生した場合、ソレノイドリレー610のみをONしたときのアナログ電圧信号M2は車両電源400相当の電圧に達しないため、図4のフローチャートでは、ステップS6からステップS10へと進み、第2電源ライン420の故障と判定される。この場合、車両電源400は、図6に矢印で示すバイパス経路を経由して第1電源ライン410からマイコン900および複数の電磁弁48へ供給される。
実施形態1のコントロールユニット5は、第1電源ライン410のうちモータリレー600とモータ11aとの間と、第2電源ライン420のうちソレノイドリレー610と複数の電磁弁との間とを接続する連結ライン640と、連結ライン640上に配置された連結リレー700と、を備える。第1電源ライン410または第2電源ライン420に故障が発生した場合には、連結リレー700をONすることにより、故障側の負荷(モータ11aまたは複数の電磁弁48)にソレノイドリレー610や連結リレー700を経由して車両電源400を供給できる。よって、負荷毎に電源供給を冗長化させた従来技術と比較して、電源回路の複雑化を抑制できる。
実施形態1の連結リレー700は、車両電源400~負荷(モータ11a、複数の電磁弁48)間の電源ライン410,420の最下流にあたる負荷の端子に配置されている。このため、電源ライン410,420の如何なる部位で経路断線が発生してもバイパス経路を形成できる。
第1電源ライン410のうち車両電源400とソレノイドリレー610との間から分岐し、各輪に制動力を与えるe-PKB381,391を駆動させるe-PKB駆動回路380,390と接続する第3電源ライン430と、第3電源ライン430に配置されたe-PKBリレー620,630と、を備える。これにより、1つのコントロールユニット5が電動パーキングブレーキの駆動回路を持つ統合コントロールユニットを実現できる。
実施形態2の基本的な構成は実施形態1と同じであるため、実施形態1と相違する部分のみ説明する。
図8は、実施形態2の制動制御装置1の制御回路図である。
連結ライン650は、第1電源ライン410のうちコネクタ端子410cとモータ11aとの間と、第2電源ライン420のうちコネクタ端子420cとソレノイドリレー(第3リレー)610との間とを接続する。
第2接続機能部としての第1論理回路705は、実施形態1の連結リレー700と等価であり、連結ライン650上に配置された機械式リレー等のスイッチング部品またはパワーMOSFET等の半導体部品である。第1論理回路705は、機械式リレーは基本的に電流経路を双方向に接続または遮断するが、整流ダイオード等をリレーと直列に配置することにより、単方向に接続する構成としてもよい。第1論理回路705は、ロジック判断によりマイコン900や電源制御回路910等からのON指令が入力されると電流経路を接続し、OFF指令が入力されると電流経路を遮断する動作を行う。
第3電源ライン430は、第2電源ライン420のうち第2論理回路605とソレノイドリレー610との間と、電源制御回路910、RL e-PKB駆動回路380およびRR e-PKB駆動回路390とをそれぞれ接続する。
図9は、実施形態2のコントロールユニット5において、第2電源ライン420のコネクタ端子420cに接触不良が生じた場合の動作を示す制御回路図である。図9では、説明に必要な要素のみを記載している。
コネクタ端子420cに接触不良が生じた場合、車両電源400は、図9に矢印で示すバイパス経路を経由して第1電源ライン410から複数の電磁弁48およびマイコン900へ供給される。
実施形態2のコントロールユニット5では、第1論理回路705と第2論理回路605をそれぞれダイオードOR構成としている。複数の電磁弁48およびマイコン900には、第1電源ライン410と第2電源ライン420のうち電圧の高い方から電源が供給される。つまり、第1論理回路705および第2論理回路605は、一組の論理回路として機能し、一組の論理回路で2系統の電源ライン(第1電源ライン410、第2電源ライン420)から各負荷へ電源を供給できる。
また、例えば第1電源ライン410の断線等、第1電源ライン410の電圧が低下した場合は、第1論理回路705をONすることにより、第2電源ライン420から連結ライン650を介してモータ11aに電源を供給できる。
第2電源ライン420のうち第1論理回路705と複数の電磁弁48との間に、ソレノイドリレー610を備え、連結ライン650は、第2電源ライン420のうち第1論理回路705とソレノイドリレー610との間と、第1電源ライン410とを接続する。すなわち、第1論理回路705とソレノイドリレー610とを別々に設置することにより、第1論理回路705および第2論理回路605を一組の論理回路として電源ラインの冗長化を達成できる。
以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範疇であれば本発明に含まれるものとする。
実施形態1において、モータリレー600の有無は問わない。つまり、実施形態1において、モータリレー600を省略してもよい。また、実施形態2において、第1電源ライン410のコネクタ端子410cと、第1電源ライン410と連結ライン650との接続位置との間にモータリレー600を設置してもよい。
本発明の電子制御ユニットは、制動制御装置以外のシステムにも適用可能であり、実施形態と同様の作用効果を奏する。
電子制御ユニットは、その一つの態様において、電力源と第1負荷とを接続する第1電源ラインと、前記電力源と第2負荷とを接続する第2電源ラインと、前記第2電源ラインに配置された第1接続機能部と、前記第2電源ラインのうち前記第1接続機能部と前記第2負荷との間と、前記第1電源ラインとを接続する連結ラインと、前記連結ラインに配置された第2接続機能部と、を備える。
より好ましい態様では、上記態様において、前記第1接続機能部は第1リレーであり、前記第2接続機能部は第2リレーである。
別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1接続機能部は第1論理回路であり、前記第2接続機能部は第2論理回路である。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1接続機能部および前記第2接続機能部の駆動信号を制御し、前記第2接続機能部の両端の電圧を検出および監視する負荷制御演算機能部を備え、前記負荷制御演算機能部は、前記第1接続機能部を接続したときの前記電圧および前記第1接続機能部を非接続としたときの前記電圧を検出および監視する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1接続機能部は第1リレーである。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第2接続機能部は第2リレーである。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1電源ラインに配置された第3接続機能部を備え、前記連結ラインは、前記第2電源ラインのうち前記第1接続機能部と前記第2負荷との間と、前記第1電源ラインのうち前記第3接続機能部と前記第1負荷との間とを接続する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1電源ラインのうち前記電力源と前記第1接続機能部との間から分岐し、車両の車輪に制動力を与えるパーキングブレーキを駆動させる駆動回路と接続する第3電源ラインと、前記第3電源ラインに配置された第4接続機能部と、を備える。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第2電源ラインのうち前記第1論理回路と前記第2負荷との間に、第3リレーを備え、前記連結ラインは、前記第2電源ラインのうち前記第1論理回路と前記第3リレーとの間と、前記第1電源ラインとを接続する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1論理回路と前記第2論理回路とは、一組の論理回路として機能する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第2接続機能部の駆動信号を制御する負荷制御演算機能部を備え、前記負荷制御演算機能部は、前記第2接続機能部を接続または非接続に制御し、前記接続のときは、電流の向きを双方向または単方向に制御する。
さらに別の好ましい態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第1接続機能部および前記第2接続機能部の駆動信号を制御し、前記第2接続機能部の両端の電圧を検出および監視する負荷制御演算機能部を備え、前記負荷制御演算機能部は、前記第1接続機能部を接続したときの前記電圧および前記第1接続機能部を非接続としたときの前記電圧を検出および監視する。
2 ホイルシリンダ
4 液圧ユニット
5 コントロールユニット(電子制御ユニット)
11 ポンプ
11a モータ(第1負荷)
12 遮断弁(電磁弁)
13 第1液路(接続液路)
28 SOL/V IN(電磁弁)
48 複数の電磁弁(第2負荷)
380,390 e-PKB駆動回路(駆動回路)
381,391 e-PKB(パーキングブレーキ)
400 車両電源(電力源)
410 第1電源ライン
420 第2電源ライン
430 第3電源ライン
600 モータリレー(第3接続機能部)
605 第2論理回路(第2接続機能部)
610 ソレノイドリレー(第1接続機能部、第1リレー)
610 ソレノイドリレー(第3リレー)
620,630 e-PKBリレー(第4接続機能部)
640 連結ライン
650 連結ライン
700 連結リレー(第2接続機能部、第2リレー)
705 第1論理回路(第1接続機能部)
900 マイコン(負荷制御演算機能部)
Claims (12)
- 電力源と第1負荷とを接続する第1電源ラインと、
前記電力源と第2負荷とを接続する第2電源ラインと、
前記第2電源ラインに配置された第1接続機能部と、
前記第2電源ラインのうち前記第1接続機能部と前記第2負荷との間と、前記第1電源ラインとを接続する連結ラインと、
前記連結ラインに配置された第2接続機能部と、
前記第1接続機能部および前記第2接続機能部の駆動信号を制御し、前記第2接続機能部の両端の電圧を検出および監視する負荷制御演算機能部と、
を備え、
前記負荷制御演算機能部は、前記第1接続機能部を接続したときの前記電圧および前記第1接続機能部を非接続としたときの前記電圧を検出および監視する電子制御ユニット。 - 電力源と第1負荷とを接続する第1電源ラインと、
前記電力源と第2負荷とを接続する第2電源ラインと、
前記第2電源ラインに配置された第1接続機能部と、
前記第2電源ラインのうち前記第1接続機能部と前記第2負荷との間と、前記第1電源ラインとを接続する連結ラインと、
前記連結ラインに配置された第2接続機能部と、
を備え、
前記第1負荷は、制動制御装置に用いられるブレーキ液を吐出するポンプを駆動するモータであり、
前記第2負荷は、前記ブレーキ液のホイルシリンダへの供給量を調整する電磁弁である電子制御ユニット。 - 請求項2に記載の電子制御ユニットにおいて、
前記第1接続機能部は第1リレーである電子制御ユニット。 - 請求項3に記載の電子制御ユニットにおいて、
前記第2接続機能部は第2リレーである電子制御ユニット。 - 請求項4に記載の電子制御ユニットは、
前記第1電源ラインに配置された第3接続機能部を備え、
前記連結ラインは、前記第2電源ラインのうち前記第1接続機能部と前記第2負荷との間と、前記第1電源ラインのうち前記第3接続機能部と前記第1負荷との間とを接続する電子制御ユニット。 - 請求項3に記載の電子制御ユニットは、
前記第1電源ラインのうち前記電力源と前記第1接続機能部との間から分岐し、車両の車輪に制動力を与えるパーキングブレーキを駆動させる駆動回路と接続する第3電源ラインと、
前記第3電源ラインに配置された第4接続機能部と、
を備える電子制御ユニット。 - 請求項2に記載の電子制御ユニットにおいて、
前記第1接続機能部は第1論理回路であり、前記第2接続機能部は第2論理回路である電子制御ユニット。 - 請求項7に記載の電子制御ユニットは、
前記第2電源ラインのうち前記第1論理回路と前記第2負荷との間に、第3リレーを備え、
前記連結ラインは、前記第2電源ラインのうち前記第1論理回路と前記第3リレーとの間と、前記第1電源ラインとを接続する電子制御ユニット。 - 請求項7に記載の電子制御ユニットにおいて、
前記第1論理回路と前記第2論理回路とは、一組の論理回路として機能する電子制御ユニット。 - 請求項2に記載の電子制御ユニットは、
前記第2接続機能部の駆動信号を制御する負荷制御演算機能部を備え、
前記負荷制御演算機能部は、前記第2接続機能部を接続または非接続に制御し、前記接続のときは、電流の向きを双方向または単方向に制御する電子制御ユニット。 - 請求項2に記載の電子制御ユニットは、
前記第1接続機能部および前記第2接続機能部の駆動信号を制御し、前記第2接続機能部の両端の電圧を検出および監視する負荷制御演算機能部を備え、
前記負荷制御演算機能部は、前記第1接続機能部を接続したときの前記電圧および前記第1接続機能部を非接続としたときの前記電圧を検出および監視する電子制御ユニット。 - 制動制御装置であって、
液圧ユニットとコントロールユニットとを備え、
前記液圧ユニットは、
ホイルシリンダに接続する接続液路と、
前記接続液路にある電磁弁と、
モータによって駆動され、前記接続液路にブレーキ液を供給可能なポンプと、
を有し、
前記コントロールユニットは、
電力源と前記モータとを接続する第1電源ラインと、
前記電力源と前記電磁弁とを接続する第2電源ラインと、
前記第2電源ラインに配置された第1接続機能部と、
前記第2電源ラインのうち前記第1接続機能部と前記電磁弁との間と、前記第1電源ラインとを接続する連結ラインと、
前記連結ラインに配置された第2接続機能部と、
を有する制動制御装置。
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