JPWO2005110814A1 - 電動ブレーキシステム - Google Patents
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Abstract
電力供給源、或いは電源ラインに異常が発生した場合においても、ブレーキアクチュエータに所要の電力を確実に供給できる、信頼性の高い車両用電動ブレーキ装置を提供する。 ２系統の電源ライン２１、２２の間に、第３の電力供給源１３と切替スイッチ２０を備える。これにより電源ライン２１、２２が電気的に接続する事は無く、一方の電源ラインに異常が生じた場合でも、もう一方の電源ラインに影響を及ぼすことは無い。また、第３の電力供給源は補助電源として備えることが出来、１系統の電源ラインに異常が生じた場合のバックアップ電源として機能する。
Description
本発明は、電力供給源からの電力により制動力を発生させる電動ブレーキ装置に関する。
電動モータを駆動してブレーキパッドをブレーキロータに押し付けることによりブレーキ制動力を発生する電動ブレーキの一例として、特開２００３−４８５３０号公報が知られている。この電動ブレーキ装置は、複数の電力供給源とブレーキアクチュエータを２系統に絶縁可能な電源遮断装置を備えており、１つの電源系統に異常が発生した際は、もう一方の正常な電源系統から切り離すことによりシステムの信頼性を確保する。
第１図は、本発明の実施例である電動ブレーキ装置のシステム構成図である。
第２図は、通常時の切替スイッチの動作フロー図である。
第３図は、異常時の切替スイッチの動作フロー図である。
第２図は、通常時の切替スイッチの動作フロー図である。
第３図は、異常時の切替スイッチの動作フロー図である。
上記従来例では、１つの電源系統に異常が発生した場合のもう一方の電源系統への影響については十分な配慮がなされていない。
本発明では、上記従来例より更に信頼性の高い電動ブレーキシステムを構築する事を目的とし、電力供給源あるいは電源ラインに故障があった場合でも、確実に電力を供給する信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現することを目的とする。
上記課題を解決するため、電力供給源とブレーキアクチュエータからなる２系統の電源ラインの間に、第３の電力供給源と切替スイッチを備える。２系統の電源ラインのうち、１系統を発電機と接続する第１主電源ラインとし、もう１系統を第２主電源ラインとする。第１主電源ラインと第２主電源ラインとが電気的に接続する事は無く、切替スイッチを切替えることにより、第１電源ラインから第３電力供給源へ供給した電力を、第２電源ラインへと供給する。従って、一方の電源ラインに異常が生じた場合でも、もう一方の電源ラインにその影響が及ぶことは無く、少なくとも１系統は確実に電力を供給できるので、全てのブレーキが制動不能となることは無い。
また、上記装置において、第３の電力供給源は補助電源として備えることが出来る。仮に１系統の電源ラインに異常が生じた場合、電力供給が可能なもう１系統の電源ラインのバックアップ電源として機能する。更には、２系統の電力供給源に異常が発生した場合には、電力負荷の少ない電源ラインへ第３の電力供給源を接続することにより緊急停止用のブレーキ制動力を確保するための電力を供給することが出来る。
本発明では、上記従来例より更に信頼性の高い電動ブレーキシステムを構築する事を目的とし、電力供給源あるいは電源ラインに故障があった場合でも、確実に電力を供給する信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現することを目的とする。
上記課題を解決するため、電力供給源とブレーキアクチュエータからなる２系統の電源ラインの間に、第３の電力供給源と切替スイッチを備える。２系統の電源ラインのうち、１系統を発電機と接続する第１主電源ラインとし、もう１系統を第２主電源ラインとする。第１主電源ラインと第２主電源ラインとが電気的に接続する事は無く、切替スイッチを切替えることにより、第１電源ラインから第３電力供給源へ供給した電力を、第２電源ラインへと供給する。従って、一方の電源ラインに異常が生じた場合でも、もう一方の電源ラインにその影響が及ぶことは無く、少なくとも１系統は確実に電力を供給できるので、全てのブレーキが制動不能となることは無い。
また、上記装置において、第３の電力供給源は補助電源として備えることが出来る。仮に１系統の電源ラインに異常が生じた場合、電力供給が可能なもう１系統の電源ラインのバックアップ電源として機能する。更には、２系統の電力供給源に異常が発生した場合には、電力負荷の少ない電源ラインへ第３の電力供給源を接続することにより緊急停止用のブレーキ制動力を確保するための電力を供給することが出来る。
電動ブレーキ装置は、複数の電動ブレーキアクチュエータと、電力の蓄電及び電力供給を行う複数の電力供給源を備える電動ブレーキ装置であって、前記電動ブレーキアクチュエータと前記電力供給源を少なくとも２系統の電源ラインとして分離して構成し、前記２系統の電源ラインのいずれかに接続する切替装置を介して補助電源を設けてあって、かつ複数の電力供給線と前記補助電源の電圧を検出する電圧検出装置を設けてある。
検出された電圧値によって次のような切替装置の使い方を行う。
前記電力供給源のいずれか１つが規定電圧を下回った場合、規定電圧を下回った電力供給源が接続されている電源ラインへ、切替装置を接続する。
前記電力供給源のいずれか１つが規定電圧を下回った場合、規定電圧を下回った電力供給源が接続されている電源ラインへ切替装置を接続する。
前記電力供給源と前記補助電源のうち、少なくとも１つが規定電圧を上回った場合に、切替装置を中立位置に保持する。
全ての前記電力供給源の電圧が規定電圧を下回った場合に、接続されている電力負荷の少ない方の電源ラインに切替え装置を接続する。
これらの場合において、発電機が接続されている側の電源ラインへ前記切替装置を接続して補助電源へ電力を充電し、発電機が接続されていない側の電源ラインに前記補助電源に充電した電力を供給することを行う。
本発明の実施形態を第１図〜第３図を参照して説明する。
電動ブレーキ装置は、車両の各輪と共に回転するディスクロータ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ（以下、添字ａ、ｂ、ｃ、ｄをもつ符号は、その添字をａ〜ｄで記す）を備えている。ディスクロータ３ａは右前輪と共に回転し、ディスクロータ３ｂは左前輪と共に回転し、ディスクロータ３ｃは右後輪と共に回転し、ディスクロータ３ｄは左後輪と共に回転する。または、ディスクロータ３ａは右前輪と共に回転し、ディスクロータ３ｂは左後輪と共に回転し、ディスクロータ３ｃは左前輪と共に回転し、ディスクロータ３ｄは右後輪と共に回転する。車両は少なくとも１つの右輪と１つの左輪の制動力を確保すれば、直進安定性を極端に失うことなく減速できる。従って、ディスクロータ３ａとディスクロータ３ｂ、または、ディスクロータ３ｃとディスクロータ３ｄの制動力を確保すれば、車両は直進安定性を極端に失うことなく減速することができる。
ディスクロータ３ａ〜３ｄ近傍には、電動キャリパ２ａ〜２ｄとブレーキモータ１ａ〜１ｄから構成される電動ブレーキアクチュエータが配置されている。電動キャリパ２ａ〜２ｄは、それぞれ、ディスクロータ３ａ〜３ｄの両面に配設されるブレーキパッド（不図示）を備えている。
ブレーキモータ１ａ〜１ｄには、駆動回路４ａ〜４ｄが接続されている。駆動回路４ａ〜４ｄは、制御装置１７から供給される指令信号に応じた電力をブレーキモータ１ａ〜１ｄに供給する。各ブレーキモータ１ａ〜１ｄは、駆動回路４ａ〜４ｄから供給される電力に応じたクランプ力を発生する。
駆動回路４ａ〜４ｄには、２次電源ライン２４ａ〜２４ｄが接続されている。２次電源ライン２４ａ〜２４ｄのそれぞれの中間には、連通遮断状態の切替えの制御を行う２次電源遮断装置５ａ〜５ｄが配設されている。２次電源ライン２４ａ、２４ｂは第１主電源ライン２１に接続され、２次電源ライン２４ｃ、２４ｄは第２主電源ライン２２に接続されている。２次電源遮断装置５ａ〜５ｄは、例えば所定の過大電流が流れたときに断線するヒューズである。
第１主電源ライン２１には、第１バッテリ１１、発電機１４、負荷１５が接続されている。第１バッテリ１１は電力を蓄電すると共に、駆動回路４ａ、４ｂへ電力を供給する電力供給源である。発電機１４は、例えばエンジン（不図示）の回転と連動して電力を出力するオルタネータ、燃料電池等である。負荷１５は電動ブレーキ装置以外の負荷であり、発電機１４が接続されている第１主電源ライン２１側に接続することにより、負荷１５の電力消費による電圧変動に対応することができる。従って、ブレーキモータ１ａ〜１ｄに安定して電力を供給することができ、信頼性の高い電動ブレーキ装置を構成することができる。
第２主電源ライン２２には、第２バッテリ１２が接続されている。第２バッテリ１２は電力を蓄電すると共に、駆動回路４ｃ、４ｄへ電力を供給する電力供給源である。
第１主電源ライン２１と第２主電源ライン２２は、それぞれ切替スイッチ２０を介して補助電源１３に接続される。補助電源１３は電力を蓄電すると共に、通常時は駆動回路４ａ、４ｂへ、異常時には４ａ〜４ｄへ電力を供給することが可能である。なお、補助電源としてはキャパシタ等が適当である。
第１バッテリ１１、第２バッテリ１２、第３バッテリである補助電源１３、切替スイッチ２０のＡ〜Ｃ端子等の電圧や電流は、電力監視システム１６によりモニタが可能である。電力監視システム１６の駆動電力は補助電源１３から供給されるのが望ましい。
切替スイッチ２０が通常動作時にＡ側へ保持されるのは、補助電源１３の電圧Ｅ１３が所定の下限電圧Ｅ１３ｍｉｎ以下、または、第２バッテリの電圧Ｅ１２が所定の上限電圧Ｅ１２ｍａｘ以上となった場合である。切替スイッチ２０が通常動作時にＢ側へ保持されるのは、第２バッテリの電圧Ｅ１２が所定の下限電圧Ｅ１２ｍｉｎ以下となった場合である。
電力供給源であるバッテリ１１、１２、及び補助電源１３や、主電源ライン２１、２２、及び補助電源ライン２４ａ〜２４ｄ等に故障が生じた場合には、故障モードに応じて切替スイッチをＡ側、Ｂ側、中立位置の内の適切な位置に切り替える。
制御装置１７には、運転状態検出装置３０とペダルセンサ３１が接続されている。ペダルセンサ３１は、ブレーキペダル３２の踏み込み量に応じた電気信号を出力する。運転状態検出装置３０は、例えば、車両の速度、車両の加速度、車両の旋回角速度、各車輪の回転速度、各車輪のスリップ状態、エンジンのスロットル開度、操舵装置の舵角、前方走行車との車間距離や相対速度、障害物の有無、道路勾配、などを検出し、各運転状態に応じた電気信号を制御装置１７へ送る。制御装置１７は、ペダルセンサ３１と運転状態検出装置３０の出力信号に基づいて運転者が要求する制動力の大きさを求める。
上記構成からなる電動ブレーキ装置の動作について以下説明する。
≪１．通常時≫
制御装置１７は、ペダルセンサ３１と運転状態検出装置３０の出力信号に基づいてブレーキペダル３２が踏み込まれているか否かを判断し、制動要求が生じているか否かを判断する。制動要求が生じていると判断した場合には、ペダルセンサ３１と運転状態検出装置３０の出力信号に基づいて、制御装置１７は、例えば、安定走行時の制動力制御、アンチロックブレーキ制御、トラクションコントロール制御、車両姿勢制御、車間距離制御を実現できるように、各輪の目標制動力を演算し、駆動回路４ａ〜４ｄに目標制動力に応じた信号を出力する。
駆動回路４ａ〜４ｄは、各輪の制動力が目標制動力となるように、ブレーキモータ１ａ〜１ｄを駆動する。ブレーキモータ１ａ、１ｂへの電力は、第１バッテリ１１から第１主電源ライン２１、２次電源ライン２４ａ、２４ｂ、駆動回路４ａ、４ｂを経由して供給される。ブレーキモータ１ｃ、１ｄへの電力は、第２バッテリ１２から、第２主電源ライン２２、２次電源ライン２４ｃ〜２４ｄ、駆動回路４ｃ、４ｄを経由して供給される。
第１電源ライン２１と第２電源ライン２２とは電気的に接続していないので、第２バッテリ１２への電力供給は、補助電源１３を介して切替スイッチのスイッチ動作により行う。通常時の電力供給動作を、切替スイッチ２０の動作フローを表す第２図を参照して説明する。
切替スイッチ２０の基本機能は、第１バッテリ１１、及び発電機１４からの電力を補助電源１３に供給するときにはＡ側へ保持し、補助電源１３の電力を第２バッテリに供給するときにはＢ側へ保持するものである。
第２図において、ステップＳ１００では第２バッテリの電圧Ｅ１２が、所定の下限電圧Ｅ１２ｍｉｎより低いかを判定する。第２バッテリの電圧Ｅ１２が、所定の下限電圧Ｅ１２ｍｉｎより低いと判定された場合はステップＳ１１０へ移り、第２バッテリ１２へ電力を供給するためにスイッチをＢ側へ保持する。第２バッテリの電圧Ｅ１２が、所定の下限電圧Ｅ１２ｍｉｎより低くないと判定された場合はステップＳ１０１へ移り、切替スイッチ２０をＡ端子に保持し、再度ステップＳ１００へ進む。
ステップＳ１２０では第２バッテリ１２への充電が完了したかを判定する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が所定の電圧Ｅ１２ｍａｘに達した、或いは第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が補助電源１３の電圧Ｅ１３とほぼ同等になった場合はステップＳ１３０へ移り、切替スイッチ２０をＡ側に保持して補助電源１３を充電する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が所定の電圧Ｅ１２ｍａｘに達しない、或いは第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が補助電源１３の電圧Ｅ１３とほぼ同等でない場合はステップＳ１２１へ移り、切替スイッチ２０をＢ側に保持したまま充電を続け、再度ステップＳ１３０へ移る。
なお、補助電源１３が異常時のバックアップ電源として常に機能できるように、ステップＳ１２０の判定条件に補助電源１３の所定の下限電圧を設け、下限電圧を下回ったら切替スイッチをＡに保持し、所定の電力を維持する構成でも良い。
このように、本実施例では第１バッテリ１１が接続される第１主電源ライン２１と、第２バッテリ１２が接続される第２主電源ライン２２とを、電気的に直接接続すること無く、第２バッテリ１２へ電力を供給することができる。従って、例えば一方の電源ラインが接地した際にも、もう一方の電源ラインはその影響を受けず、当面の制動力を確保することができるので信頼性の高い電動ブレーキ装置を構成することができる。
≪２．異常時≫
以下、主電源ライン２１、２２、または２次電源ライン２４ａ〜２４ｄ、またはこれらの電源ラインに接続される装置に異常が生じる場合における電動ブレーキ装置の動作を述べる。なお、異常が検出された場合には、制御装置１７は、例えば警告灯や、警告音などを用いて、速やかに運転者に異常を警告すると同時に、車両が危険な状態に推移しないように車両運動を制限する。例えば、走行中であれば、車両が加速しないように駆動を制御し、運転状況に応じて、図示しない補助ブレーキ、例えばエンジンブレーキや発電機の負荷トルクを用いて減速制御する。また例えば、停止中であれば、車両が発進できないように駆動を制限する。
異常発生時の電動ブレーキ装置の動作を、切替スイッチ２０の動作フロー第３図を参照して説明する。
ステップＳ２００から異常検出が開始される。
ステップＳ２００では２次電源ライン２４ａ〜２４ｄで接地が生じているかを判定する。２次電源遮断装置５ａ〜５ｄの電流値Ｉ５ａ〜Ｉ５ｄが、所定の上限電流値Ｉ５ｍａｘより大きい場合、接地が生じていると判定し、ステップＳ２０１へ移り、対応する２次電源遮断装置を遮断する。これにより、接地した２次電源ラインの影響が他のブレーキモータへ及ぶことはなく、十分な制動力を確保することができる。
ステップＳ２１０では第１主電源ライン２１の断線と接地を判定する。切替スイッチ２０のＡ端子での電圧ＥＡが所定の下限電圧ＥＡｅｍｉｎより低い場合は断線していると判定、第１バッテリ１１の電流Ｉ１１が所定の上限電流Ｉ１１ｅｍａｘを超えた場合は接地していると判定し、ステップＳ２１１へ移る。いずれの場合も切替スイッチ２０を中立位置に保持し、第１電源ライン２１の影響が第２電源ライン２２に及ばないようにする。これにより、少なくとも第２主電源ライン２２に接続するブレーキモータ１ｃ、１ｄの制動力を確保することが可能となる。また、補助電源１３は第２バッテリ１２の電圧低下時や、急制動等で高電圧が必要な場合に備えて待機し、必要に応じてＢ端子に保持して電力を供給することが可能であり、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
ステップＳ２２０では補助電源ライン２３の接地を判定する。補助電源１３の電流Ｉ１３が所定の上限電流Ｉ１３ｅｍａｘを超えた場合は接地していると判定し、切替スイッチ２０を中立位置に保持する。これにより、第１、第２主電源ライン２１、２２へ影響が及ぶことを防止でき、ブレーキモータ１ａ〜１ｄの制動力を確保することができる。
ステップＳ２３０では補助電源ライン２４の断線を判定する。補助電源１３の電圧Ｅ１３とＣ端子位置での電圧ＥＣとの差が所定の電圧差ΔＥｅを超えた場合、断線していると判定して警告を出す。なお、この場合は通常時と同様の動作を続けても他に影響を及ぼす事は無いので、そのまま通常時と同じ動作を継続する。
ステップＳ２４０では第２主電源ライン２２の断線と接地を判定する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２とＢ端子位置での電圧ＥＢとの差が所定の値ΔＥｅを超えた場合は断線していると判定する。第２バッテリ１２の電流Ｉ１２が所定の上限電流Ｉ１２ｅｍａｘを超えた場合は接地していると判定する。何れの場合も切替スイッチ２０を中立位置に保持して第１電源ライン２１に影響が及ばないようにし、少なくとも第１主電源ライン２１に接続するブレーキモータ３ａ、３ｂの制動力を確保する。また、補助電源１３は第１バッテリ１１の電圧低下時や、急制動等で高電圧が必要な場合に備えて待機し、必要に応じてＡ端子に保持し、電力を供給することが可能となり、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
ステップＳ２５０では第１バッテリ１１の電圧降下を判定する。第１バッテリ１１の電圧Ｅ１１が所定の下限電圧Ｅ１１ｅｍｉｎより低くなった場合に電圧降下と判定する。電圧降下と判定された場合、切替スイッチ２０をＡ端子に保持して補助電源１３から第１バッテリ１１側へ電力を供給する。或いは、切替スイッチ２０を中立位置に保って発電機１４からブレーキモータ１ａ、１ｂに電力供給しても良い。また、補助電源１３は第２バッテリ１２の電圧降下時に電力供給することが可能となり、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
ステップＳ２６０では第１バッテリ１１の高電圧異常を判定する。第１バッテリ１１の電圧Ｅ１１が所定の上限電圧Ｅ１１ｅｍａｘを超えた場合に高電圧異常と判定し、２次電源遮断装置５ａ、５ｂを遮断する。このとき、切替スイッチ２０は中立位置に保持して第２主電源ライン２２に影響が及ばないようにする。また、補助電源１３は第２バッテリ１２の電圧低下時や、第２主電源ライン２２で高電圧を必要とする場合に備えて待機し、必要に応じてＡ、Ｂ端子に切り替えて電力を供給する。以上により、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
ステップ２７０では補助電源１３の電圧降下を判定する。補助電源１３の電圧Ｅ１３が所定の下限電圧Ｅ１３ｅｍｉｎより低くなった場合に電圧降下と判定し、警告を出す。なお、通常時と同様の動作を続けても他に影響を及ぼす事は無いので、そのまま通常時と同じ動作を継続する。ここで、下限電圧Ｅ１３ｅｍｉｎは通常時の下限電圧Ｅ１３より低い電圧とする。
ステップＳ２８０では補助電源１３の高電圧異常を判定する。補助電源１３の電圧Ｅ１３が所定の上限電圧Ｅ１３ｅｍａｘより高くなった場合に高電圧異常と判定する。この場合、切替スイッチ２０は中立位置に保持して第１、第２主電源ライン２１、２２に影響が及ばないようにし、ブレーキモータ１ａ〜１ｄの制動力を確保する。
ステップＳ２９０では第２バッテリ１２の電圧降下を判定する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が所定の下限電圧Ｅ１２ｅｍｉｎより低くなった場合に電圧降下と判定する。電圧降下と判定された場合、切替スイッチ２０をＢ端子に保持して補助電源１３から、第２バッテリ１２が接続する第２主電源ライン２２へ電力を供給する。或いは、切替スイッチ２０を中立位置に保ち、第１バッテリ１１の電圧低下時に備えて待機し、必要に応じて切替スイッチ２０をＢ端子に保持することにより電力供給が可能となる。以上により、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。なお下限電圧Ｅ１２ｅｍｉｎは通常時の下限電圧Ｅ１２より低い電圧である。
ステップＳ３００では第２バッテリ１２の高電圧異常を判定する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が所定の上限電圧Ｅ１２ｅｍａｘより高くなった場合に高電圧異常と判定し、２次電源遮断装置５ｃ、５ｄを遮断する。この場合、切替スイッチ２０は中立位置に保持し、第１主電源ライン２１に影響が及ばないようにする。また、補助電源１３は第１バッテリ１１の電圧低下時や、第１主電源ライン２１で高電圧が必要な場合に備えて待機し、必要に応じてＡ、Ｂ端子に切り替えて電力を供給する。以上により、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
更に、本実施例においては、第１、第２バッテリ１１、１２が共に電圧降下状態となった場合、第１電源ライン２１より電力負荷の少ない第２電源ライン２２に接続するＢ端子側に切替スイッチ２０を切り替えて、補助電源１３より緊急制動用の電力を供給することができる。これにより、２系統のバッテリに異常が生じた際でも、１系統の制動力を確保することができ、より信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
以上に加えて、補助電源１３の高電圧異常、或いは補助電源ライン１３の接地に、切替スイッチ２０のＡ端子とＢ端子を接続するスイッチを別に設けても良い。これにより、第１、第２主電源ライン２１、２２共に、ブレーキモータ１ａ〜１ｄが制動可能となる電力を供給することが可能となる。
上記の動作フローにより本ルーチンは終了する。なお、第３図に示すルーチンはある一定の時間間隔で繰返し起動され、各ステップにおいて条件に合致すると判定された場合は通常時の動作フローよりも優先される。また、条件に合致すると判定された場合には、いずれも速やかに運転者に警告を伝える。
本発明によれば、電力供給システムに異常が発生した場合にも、ブレーキアクチュエータに十分な電力を確実に供給する、信頼性の高い車両用電動ブレーキ装置を提供することができる。
検出された電圧値によって次のような切替装置の使い方を行う。
前記電力供給源のいずれか１つが規定電圧を下回った場合、規定電圧を下回った電力供給源が接続されている電源ラインへ、切替装置を接続する。
前記電力供給源のいずれか１つが規定電圧を下回った場合、規定電圧を下回った電力供給源が接続されている電源ラインへ切替装置を接続する。
前記電力供給源と前記補助電源のうち、少なくとも１つが規定電圧を上回った場合に、切替装置を中立位置に保持する。
全ての前記電力供給源の電圧が規定電圧を下回った場合に、接続されている電力負荷の少ない方の電源ラインに切替え装置を接続する。
これらの場合において、発電機が接続されている側の電源ラインへ前記切替装置を接続して補助電源へ電力を充電し、発電機が接続されていない側の電源ラインに前記補助電源に充電した電力を供給することを行う。
本発明の実施形態を第１図〜第３図を参照して説明する。
電動ブレーキ装置は、車両の各輪と共に回転するディスクロータ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ（以下、添字ａ、ｂ、ｃ、ｄをもつ符号は、その添字をａ〜ｄで記す）を備えている。ディスクロータ３ａは右前輪と共に回転し、ディスクロータ３ｂは左前輪と共に回転し、ディスクロータ３ｃは右後輪と共に回転し、ディスクロータ３ｄは左後輪と共に回転する。または、ディスクロータ３ａは右前輪と共に回転し、ディスクロータ３ｂは左後輪と共に回転し、ディスクロータ３ｃは左前輪と共に回転し、ディスクロータ３ｄは右後輪と共に回転する。車両は少なくとも１つの右輪と１つの左輪の制動力を確保すれば、直進安定性を極端に失うことなく減速できる。従って、ディスクロータ３ａとディスクロータ３ｂ、または、ディスクロータ３ｃとディスクロータ３ｄの制動力を確保すれば、車両は直進安定性を極端に失うことなく減速することができる。
ディスクロータ３ａ〜３ｄ近傍には、電動キャリパ２ａ〜２ｄとブレーキモータ１ａ〜１ｄから構成される電動ブレーキアクチュエータが配置されている。電動キャリパ２ａ〜２ｄは、それぞれ、ディスクロータ３ａ〜３ｄの両面に配設されるブレーキパッド（不図示）を備えている。
ブレーキモータ１ａ〜１ｄには、駆動回路４ａ〜４ｄが接続されている。駆動回路４ａ〜４ｄは、制御装置１７から供給される指令信号に応じた電力をブレーキモータ１ａ〜１ｄに供給する。各ブレーキモータ１ａ〜１ｄは、駆動回路４ａ〜４ｄから供給される電力に応じたクランプ力を発生する。
駆動回路４ａ〜４ｄには、２次電源ライン２４ａ〜２４ｄが接続されている。２次電源ライン２４ａ〜２４ｄのそれぞれの中間には、連通遮断状態の切替えの制御を行う２次電源遮断装置５ａ〜５ｄが配設されている。２次電源ライン２４ａ、２４ｂは第１主電源ライン２１に接続され、２次電源ライン２４ｃ、２４ｄは第２主電源ライン２２に接続されている。２次電源遮断装置５ａ〜５ｄは、例えば所定の過大電流が流れたときに断線するヒューズである。
第１主電源ライン２１には、第１バッテリ１１、発電機１４、負荷１５が接続されている。第１バッテリ１１は電力を蓄電すると共に、駆動回路４ａ、４ｂへ電力を供給する電力供給源である。発電機１４は、例えばエンジン（不図示）の回転と連動して電力を出力するオルタネータ、燃料電池等である。負荷１５は電動ブレーキ装置以外の負荷であり、発電機１４が接続されている第１主電源ライン２１側に接続することにより、負荷１５の電力消費による電圧変動に対応することができる。従って、ブレーキモータ１ａ〜１ｄに安定して電力を供給することができ、信頼性の高い電動ブレーキ装置を構成することができる。
第２主電源ライン２２には、第２バッテリ１２が接続されている。第２バッテリ１２は電力を蓄電すると共に、駆動回路４ｃ、４ｄへ電力を供給する電力供給源である。
第１主電源ライン２１と第２主電源ライン２２は、それぞれ切替スイッチ２０を介して補助電源１３に接続される。補助電源１３は電力を蓄電すると共に、通常時は駆動回路４ａ、４ｂへ、異常時には４ａ〜４ｄへ電力を供給することが可能である。なお、補助電源としてはキャパシタ等が適当である。
第１バッテリ１１、第２バッテリ１２、第３バッテリである補助電源１３、切替スイッチ２０のＡ〜Ｃ端子等の電圧や電流は、電力監視システム１６によりモニタが可能である。電力監視システム１６の駆動電力は補助電源１３から供給されるのが望ましい。
切替スイッチ２０が通常動作時にＡ側へ保持されるのは、補助電源１３の電圧Ｅ１３が所定の下限電圧Ｅ１３ｍｉｎ以下、または、第２バッテリの電圧Ｅ１２が所定の上限電圧Ｅ１２ｍａｘ以上となった場合である。切替スイッチ２０が通常動作時にＢ側へ保持されるのは、第２バッテリの電圧Ｅ１２が所定の下限電圧Ｅ１２ｍｉｎ以下となった場合である。
電力供給源であるバッテリ１１、１２、及び補助電源１３や、主電源ライン２１、２２、及び補助電源ライン２４ａ〜２４ｄ等に故障が生じた場合には、故障モードに応じて切替スイッチをＡ側、Ｂ側、中立位置の内の適切な位置に切り替える。
制御装置１７には、運転状態検出装置３０とペダルセンサ３１が接続されている。ペダルセンサ３１は、ブレーキペダル３２の踏み込み量に応じた電気信号を出力する。運転状態検出装置３０は、例えば、車両の速度、車両の加速度、車両の旋回角速度、各車輪の回転速度、各車輪のスリップ状態、エンジンのスロットル開度、操舵装置の舵角、前方走行車との車間距離や相対速度、障害物の有無、道路勾配、などを検出し、各運転状態に応じた電気信号を制御装置１７へ送る。制御装置１７は、ペダルセンサ３１と運転状態検出装置３０の出力信号に基づいて運転者が要求する制動力の大きさを求める。
上記構成からなる電動ブレーキ装置の動作について以下説明する。
≪１．通常時≫
制御装置１７は、ペダルセンサ３１と運転状態検出装置３０の出力信号に基づいてブレーキペダル３２が踏み込まれているか否かを判断し、制動要求が生じているか否かを判断する。制動要求が生じていると判断した場合には、ペダルセンサ３１と運転状態検出装置３０の出力信号に基づいて、制御装置１７は、例えば、安定走行時の制動力制御、アンチロックブレーキ制御、トラクションコントロール制御、車両姿勢制御、車間距離制御を実現できるように、各輪の目標制動力を演算し、駆動回路４ａ〜４ｄに目標制動力に応じた信号を出力する。
駆動回路４ａ〜４ｄは、各輪の制動力が目標制動力となるように、ブレーキモータ１ａ〜１ｄを駆動する。ブレーキモータ１ａ、１ｂへの電力は、第１バッテリ１１から第１主電源ライン２１、２次電源ライン２４ａ、２４ｂ、駆動回路４ａ、４ｂを経由して供給される。ブレーキモータ１ｃ、１ｄへの電力は、第２バッテリ１２から、第２主電源ライン２２、２次電源ライン２４ｃ〜２４ｄ、駆動回路４ｃ、４ｄを経由して供給される。
第１電源ライン２１と第２電源ライン２２とは電気的に接続していないので、第２バッテリ１２への電力供給は、補助電源１３を介して切替スイッチのスイッチ動作により行う。通常時の電力供給動作を、切替スイッチ２０の動作フローを表す第２図を参照して説明する。
切替スイッチ２０の基本機能は、第１バッテリ１１、及び発電機１４からの電力を補助電源１３に供給するときにはＡ側へ保持し、補助電源１３の電力を第２バッテリに供給するときにはＢ側へ保持するものである。
第２図において、ステップＳ１００では第２バッテリの電圧Ｅ１２が、所定の下限電圧Ｅ１２ｍｉｎより低いかを判定する。第２バッテリの電圧Ｅ１２が、所定の下限電圧Ｅ１２ｍｉｎより低いと判定された場合はステップＳ１１０へ移り、第２バッテリ１２へ電力を供給するためにスイッチをＢ側へ保持する。第２バッテリの電圧Ｅ１２が、所定の下限電圧Ｅ１２ｍｉｎより低くないと判定された場合はステップＳ１０１へ移り、切替スイッチ２０をＡ端子に保持し、再度ステップＳ１００へ進む。
ステップＳ１２０では第２バッテリ１２への充電が完了したかを判定する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が所定の電圧Ｅ１２ｍａｘに達した、或いは第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が補助電源１３の電圧Ｅ１３とほぼ同等になった場合はステップＳ１３０へ移り、切替スイッチ２０をＡ側に保持して補助電源１３を充電する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が所定の電圧Ｅ１２ｍａｘに達しない、或いは第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が補助電源１３の電圧Ｅ１３とほぼ同等でない場合はステップＳ１２１へ移り、切替スイッチ２０をＢ側に保持したまま充電を続け、再度ステップＳ１３０へ移る。
なお、補助電源１３が異常時のバックアップ電源として常に機能できるように、ステップＳ１２０の判定条件に補助電源１３の所定の下限電圧を設け、下限電圧を下回ったら切替スイッチをＡに保持し、所定の電力を維持する構成でも良い。
このように、本実施例では第１バッテリ１１が接続される第１主電源ライン２１と、第２バッテリ１２が接続される第２主電源ライン２２とを、電気的に直接接続すること無く、第２バッテリ１２へ電力を供給することができる。従って、例えば一方の電源ラインが接地した際にも、もう一方の電源ラインはその影響を受けず、当面の制動力を確保することができるので信頼性の高い電動ブレーキ装置を構成することができる。
≪２．異常時≫
以下、主電源ライン２１、２２、または２次電源ライン２４ａ〜２４ｄ、またはこれらの電源ラインに接続される装置に異常が生じる場合における電動ブレーキ装置の動作を述べる。なお、異常が検出された場合には、制御装置１７は、例えば警告灯や、警告音などを用いて、速やかに運転者に異常を警告すると同時に、車両が危険な状態に推移しないように車両運動を制限する。例えば、走行中であれば、車両が加速しないように駆動を制御し、運転状況に応じて、図示しない補助ブレーキ、例えばエンジンブレーキや発電機の負荷トルクを用いて減速制御する。また例えば、停止中であれば、車両が発進できないように駆動を制限する。
異常発生時の電動ブレーキ装置の動作を、切替スイッチ２０の動作フロー第３図を参照して説明する。
ステップＳ２００から異常検出が開始される。
ステップＳ２００では２次電源ライン２４ａ〜２４ｄで接地が生じているかを判定する。２次電源遮断装置５ａ〜５ｄの電流値Ｉ５ａ〜Ｉ５ｄが、所定の上限電流値Ｉ５ｍａｘより大きい場合、接地が生じていると判定し、ステップＳ２０１へ移り、対応する２次電源遮断装置を遮断する。これにより、接地した２次電源ラインの影響が他のブレーキモータへ及ぶことはなく、十分な制動力を確保することができる。
ステップＳ２１０では第１主電源ライン２１の断線と接地を判定する。切替スイッチ２０のＡ端子での電圧ＥＡが所定の下限電圧ＥＡｅｍｉｎより低い場合は断線していると判定、第１バッテリ１１の電流Ｉ１１が所定の上限電流Ｉ１１ｅｍａｘを超えた場合は接地していると判定し、ステップＳ２１１へ移る。いずれの場合も切替スイッチ２０を中立位置に保持し、第１電源ライン２１の影響が第２電源ライン２２に及ばないようにする。これにより、少なくとも第２主電源ライン２２に接続するブレーキモータ１ｃ、１ｄの制動力を確保することが可能となる。また、補助電源１３は第２バッテリ１２の電圧低下時や、急制動等で高電圧が必要な場合に備えて待機し、必要に応じてＢ端子に保持して電力を供給することが可能であり、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
ステップＳ２２０では補助電源ライン２３の接地を判定する。補助電源１３の電流Ｉ１３が所定の上限電流Ｉ１３ｅｍａｘを超えた場合は接地していると判定し、切替スイッチ２０を中立位置に保持する。これにより、第１、第２主電源ライン２１、２２へ影響が及ぶことを防止でき、ブレーキモータ１ａ〜１ｄの制動力を確保することができる。
ステップＳ２３０では補助電源ライン２４の断線を判定する。補助電源１３の電圧Ｅ１３とＣ端子位置での電圧ＥＣとの差が所定の電圧差ΔＥｅを超えた場合、断線していると判定して警告を出す。なお、この場合は通常時と同様の動作を続けても他に影響を及ぼす事は無いので、そのまま通常時と同じ動作を継続する。
ステップＳ２４０では第２主電源ライン２２の断線と接地を判定する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２とＢ端子位置での電圧ＥＢとの差が所定の値ΔＥｅを超えた場合は断線していると判定する。第２バッテリ１２の電流Ｉ１２が所定の上限電流Ｉ１２ｅｍａｘを超えた場合は接地していると判定する。何れの場合も切替スイッチ２０を中立位置に保持して第１電源ライン２１に影響が及ばないようにし、少なくとも第１主電源ライン２１に接続するブレーキモータ３ａ、３ｂの制動力を確保する。また、補助電源１３は第１バッテリ１１の電圧低下時や、急制動等で高電圧が必要な場合に備えて待機し、必要に応じてＡ端子に保持し、電力を供給することが可能となり、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
ステップＳ２５０では第１バッテリ１１の電圧降下を判定する。第１バッテリ１１の電圧Ｅ１１が所定の下限電圧Ｅ１１ｅｍｉｎより低くなった場合に電圧降下と判定する。電圧降下と判定された場合、切替スイッチ２０をＡ端子に保持して補助電源１３から第１バッテリ１１側へ電力を供給する。或いは、切替スイッチ２０を中立位置に保って発電機１４からブレーキモータ１ａ、１ｂに電力供給しても良い。また、補助電源１３は第２バッテリ１２の電圧降下時に電力供給することが可能となり、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
ステップＳ２６０では第１バッテリ１１の高電圧異常を判定する。第１バッテリ１１の電圧Ｅ１１が所定の上限電圧Ｅ１１ｅｍａｘを超えた場合に高電圧異常と判定し、２次電源遮断装置５ａ、５ｂを遮断する。このとき、切替スイッチ２０は中立位置に保持して第２主電源ライン２２に影響が及ばないようにする。また、補助電源１３は第２バッテリ１２の電圧低下時や、第２主電源ライン２２で高電圧を必要とする場合に備えて待機し、必要に応じてＡ、Ｂ端子に切り替えて電力を供給する。以上により、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
ステップ２７０では補助電源１３の電圧降下を判定する。補助電源１３の電圧Ｅ１３が所定の下限電圧Ｅ１３ｅｍｉｎより低くなった場合に電圧降下と判定し、警告を出す。なお、通常時と同様の動作を続けても他に影響を及ぼす事は無いので、そのまま通常時と同じ動作を継続する。ここで、下限電圧Ｅ１３ｅｍｉｎは通常時の下限電圧Ｅ１３より低い電圧とする。
ステップＳ２８０では補助電源１３の高電圧異常を判定する。補助電源１３の電圧Ｅ１３が所定の上限電圧Ｅ１３ｅｍａｘより高くなった場合に高電圧異常と判定する。この場合、切替スイッチ２０は中立位置に保持して第１、第２主電源ライン２１、２２に影響が及ばないようにし、ブレーキモータ１ａ〜１ｄの制動力を確保する。
ステップＳ２９０では第２バッテリ１２の電圧降下を判定する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が所定の下限電圧Ｅ１２ｅｍｉｎより低くなった場合に電圧降下と判定する。電圧降下と判定された場合、切替スイッチ２０をＢ端子に保持して補助電源１３から、第２バッテリ１２が接続する第２主電源ライン２２へ電力を供給する。或いは、切替スイッチ２０を中立位置に保ち、第１バッテリ１１の電圧低下時に備えて待機し、必要に応じて切替スイッチ２０をＢ端子に保持することにより電力供給が可能となる。以上により、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。なお下限電圧Ｅ１２ｅｍｉｎは通常時の下限電圧Ｅ１２より低い電圧である。
ステップＳ３００では第２バッテリ１２の高電圧異常を判定する。第２バッテリ１２の電圧Ｅ１２が所定の上限電圧Ｅ１２ｅｍａｘより高くなった場合に高電圧異常と判定し、２次電源遮断装置５ｃ、５ｄを遮断する。この場合、切替スイッチ２０は中立位置に保持し、第１主電源ライン２１に影響が及ばないようにする。また、補助電源１３は第１バッテリ１１の電圧低下時や、第１主電源ライン２１で高電圧が必要な場合に備えて待機し、必要に応じてＡ、Ｂ端子に切り替えて電力を供給する。以上により、信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
更に、本実施例においては、第１、第２バッテリ１１、１２が共に電圧降下状態となった場合、第１電源ライン２１より電力負荷の少ない第２電源ライン２２に接続するＢ端子側に切替スイッチ２０を切り替えて、補助電源１３より緊急制動用の電力を供給することができる。これにより、２系統のバッテリに異常が生じた際でも、１系統の制動力を確保することができ、より信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
以上に加えて、補助電源１３の高電圧異常、或いは補助電源ライン１３の接地に、切替スイッチ２０のＡ端子とＢ端子を接続するスイッチを別に設けても良い。これにより、第１、第２主電源ライン２１、２２共に、ブレーキモータ１ａ〜１ｄが制動可能となる電力を供給することが可能となる。
上記の動作フローにより本ルーチンは終了する。なお、第３図に示すルーチンはある一定の時間間隔で繰返し起動され、各ステップにおいて条件に合致すると判定された場合は通常時の動作フローよりも優先される。また、条件に合致すると判定された場合には、いずれも速やかに運転者に警告を伝える。
本発明によれば、電力供給システムに異常が発生した場合にも、ブレーキアクチュエータに十分な電力を確実に供給する、信頼性の高い車両用電動ブレーキ装置を提供することができる。
Claims (6)
- 複数の電動ブレーキアクチュエータと、電力の蓄電及び電力供給を行う複数の電力供給源を備える電動ブレーキ装置において、
前記電動ブレーキアクチュエータと前記電力供給源を少なくとも２系統の電源ラインとして分離して構成し、前記２系統の電源ラインのいずれかに接続する切替装置を介して補助電源を設けたことを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 特許請求の範囲第１項に記載の電動ブレーキ装置において、
複数の電力供給線と前記補助電源の電圧を検出する電圧検出装置を設け、
前記電力供給源のいずれか１つが規定電圧を下回った場合、規定電圧を下回った電力供給源が接続されている電源ラインへ、切替装置を接続することを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 特許請求の範囲第１項に記載の電動ブレーキ装置において、
複数の電力供給線と前記補助電源の電圧を検出する電圧検出装置を設け、
前記電力供給源のいずれか１つが規定電圧を下回った場合、規定電圧を下回った電力供給源が接続されている電源ラインへ切替装置を接続することを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 特許請求の範囲第１項に記載の電動ブレーキ装置において、
複数の電力供給線と前記補助電源の電圧を検出する電圧検出装置を設け、
前記電力供給源と前記補助電源のうち、少なくとも１つが規定電圧を上回った場合に、切替装置を中立位置に保持することを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 特許請求の範囲第１項に記載の電動ブレーキ装置において、
複数の電力供給線と前記補助電源の電圧を検出する電圧検出装置を設け、
全ての前記電力供給源の電圧が規定電圧を下回った場合に、接続されている電力負荷の少ない方の電源ラインに切替え装置を接続することを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 特許請求の範囲第１項に記載の電動ブレーキ装置において、
複数の電力供給線と前記補助電源の電圧を検出する電圧検出装置を設け、
発電機が接続されている側の電源ラインへ前記切替装置を接続して補助電源へ電力を充電し、発電機が接続されていない側の電源ラインに前記補助電源に充電した電力を供給することを特徴とする電動ブレーキ装置。
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