JPWO2010113574A1 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

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Abstract

車両電源失陥時における補助電源でのブレーキ制御時に、限られた電力を長持ちさせるように使用する。また、制動初期あるいは急制動が必要な場合の応答性を確保するブレーキ制御装置を提供する。本発明のブレーキ制御装置は、ブレーキペダルの操作量を電気信号で検出し、該電気信号から運転者の要求制動力を算出して該要求制動力を発生させるブレーキ制御装置において、車両電源失陥時にブレーキ制御装置へ電力を供給する補助電源を有し、補助電源の充電量に応じて制御する。

Description

本発明は車両のブレーキ制御装置に関し、特に、ブレーキペダル操作量に基づいて制動力又はアシスト力を発生させる車両のブレーキ制御装置に関する。
近年、ブレーキペダル操作に基づいて、電気的な駆動力より制動力をアシストする車両用ブレーキ制御装置が検討されている。これらのブレーキ制御装置は車両電源から電力を供給することで動作しているので、車両電源が失陥した場合、動作不能となる。このような事態に備え、電気的に動作するブレーキ制御装置が動作不能になった場合、ブレーキペダルを踏む力が各車輪のブレーキ装置に伝達されて制動力となる機械的な構成を備えている。
しかしできるだけ電気的な駆動力を使用できるようにすることが望ましい。このような技術の一つが特開２００４−１７７３２号公報（特許文献１）に開示されている。この特許文献１ではブレーキ制御装置の主電源が失陥した場合、補助電源から電力を供給する方法が開示されている。
特開２００４−１７７３２号公報
ブレーキ制御装置の主電源が失陥した場合に補助電源からの電力供給に切替えるシステムでは、補助電源が大きくなり、車両への搭載性に問題がある。
本発明の目的は、車両の搭載性を向上したブレーキ制御装置を提供することである。
本発明の課題を解決するための特徴の一つは次の構成である。
制動力を発生するための液圧を発生するマスタシリンダと、前記マスタシリンダの液圧を制御するための電動モータと、主電源からの電力を受け前記電動モータを駆動するための交流もしくは直流の電流（以下「駆動電流」と呼ぶ。）を発生する制御回路と、補助電源とを備え、；前記制御回路はブレーキペダルの操作量に基づき要求制動力を算出し、前記算出した要求制動力に基づき、前記電動モータの駆動電流を発生し、前記マスタシリンダが発生する液圧が前記要求制動力になるように前記電動モータを制御するブレーキ制御装置において、；主電源に異常が生じた状態で前記制御回路は補助電源の電力を受け、さらに前記補助電源の供給可能電力量に基づき制動状態での前記電動モータの駆動電流を制御することを特徴とするブレーキ制御装置。
本発明の課題を解決するための特徴の他の一つは次の構成である。
制動力を発生するための液圧を送出するマスタシリンダと、ブレーキペダルの操作量に基づき移動することで前記マスタシリンダの液圧を制御するインプットピストンと、前記インプットピストンと共に前記マスタシリンダの液圧を制御するアシストピストンと、前記アシストピストンを移動させるための電動モータと、主電源および補助電源からの電力を受ける電力端子をそれぞれ有し、ブレーキペダルの操作量に基づき前記電動モータを制御する制御回路と、を有し；前記制御回路は、前記ブレーキペダルの操作量に対して、前記主電源からの電力を受けて動作する場合に対して、前記補助電源からの電力を受けて動作する場合には前記電動モータの駆動電流が制限された状態で、前記電動モータが制御されることを特徴とするブレーキ制御装置。
本発明によれば、車両への搭載性が向上する効果がある。
さらに前記課題の他に、以下の実施の形態では製品化において望まれる課題が色々解決されている。それは例えば安全性や信頼性の向上である。
本発明の実施形態に係るブレーキ制御システムの全体構成を示す。 本発明の実施形態に係るブレーキ制御装置のマスタ圧制御装置の回路構成を示す。 本発明に係る制御モードの切替えロジックについてのフローチャートの一例を示す。 本発明に係るブレーキ制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。 本発明に係る制御モードの切替えロジックについてのフローチャートの一例を示す。 本発明に係る制御モードの電流制限方法の一例を示す。 本発明に係るブレーキ制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。 本発明に係る制御モードの切替えロジックについてのフローチャートの一例を示す。 本発明に係るブレーキ制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は、ブレーキ制御システムの全体構成を示すブロック図である。図で矢印付きの破線は信号線であり、矢印の向きによって信号の流れを表している。ブレーキ制御システム１は、マスタシリンダ９の出力圧力であるマスタ圧を制御するための電動モータ２０を備えたマスタ圧制御機構４と、前記マスタ圧制御機構４を電気的に制御するためのマスタ圧制御装置３と、ホイール圧制御機構６と、前記ホイール圧制御機構６を電気的に制御するためのホイール圧制御装置５と、インプットロッド７と、操作量検出装置８と、前記マスタシリンダ９と、リザーバタンク１０と、補助電源１２と、を有している。マスタシリンダ９の出力圧力を変化させるための第１の加減圧部はブレーキペダル１００の操作に基づき移動するインプットロッド７と前記インプットロッド７のマスタシリンダ９側に設けられ、マスタシリンダ９のプライマリ液室４２の圧力を制御するインプットピストン１６とを有している。前記マスタシリンダ９の出力圧力を変化させるための第２の加減圧部は前記マスタ圧制御装置３とマスタ圧制御機構４と前記マスタ圧制御機構４により制御されるアシストピストン４０を有している。なお、後述のとおり、前記インプットピストン１６とアシストピストン４０とは前記プライマリ液室４２の液圧を制御するプライマリピストンとして作用する。
マスタ圧制御装置３とホイール圧制御装置５とは双方向の通信を行っており、制御指令、車両状態量を共有している。車両の状態量とは、例えばヨーレートや前後加速度や横加速度やハンドル舵角や車輪速や車体速、故障情報、作動状態等、などを表す値あるいはデータである。
ブレーキ制御を行うためのマスタ圧制御装置３は、車両に搭載されたバッテリである車両電源から供給される電力により動作し、操作量検出装置８の検出値であるブレーキ操作量に基づいて、電動モータ２０を制御する。ここで車両電源とは、車両バッテリおよび車両発電機のことを示しており、従来の自動車の場合は、オルタネータとバッテリであり、ハイブリッド自動車もしくは電気自動車の場合は、高電圧電源から１２Ｖ系もしくは２４Ｖ系などの低電圧電源へ電圧変換するＤＣ／ＤＣコンバータと低電圧バッテリのことを示す。マスタ圧制御機構４は、マスタ圧制御装置３から出力されるモータ駆動電流に従って、アシストピストン４０を押圧する機構であり、回転トルクを発生する電動モータ２０、この電動モータの回転トルクを増幅する減速装置２１と、回転運動と直進運動との間の変換を行う回転−直動変換装置２５とを備えている。
ホイール圧制御装置５は、車両電源から供給される電力により動作し、各車輪がロックすることを防止する制御機能、車両の挙動が乱れないように各車輪のホイールシリンダ圧を制御する機能などを有しており、車両状態量に基づいて各輪で発生させるべき目標ブレーキ力を算出し、この算出値に基づいてホイール圧制御機構６を制御する。前記ホイール圧制御機構６は、ホイール圧制御装置５の出力に従って、マスタシリンダ９で加圧された作動液を受け、各車輪に対して摩擦制動力を発生するための各ホイールシリンダ１１ａ〜１１ｄへ供給する作動液の圧を制御する。
インプットロッド７はブレーキペダル１００に連結され、その他端がプライマリ液室４２に挿入されるインプットピストン１６を駆動する。このような構成を採ることにより、運転者のブレーキ操作によってもマスタ圧を上昇することができるため、万一、電動モータ２０が停止した場合にも、制動力を発生することができる。また、マスタ圧に応じた反力がインプットロッド７を介してブレーキペダル１００に作用しブレーキペダル反力として運転者に伝達される。
操作量検出装置８は、運転者のペダル操作量から要求ブレーキ力を検出するセンサを少なくとも１個以上備えた構成となっている。また、ここで使用するセンサとしては、ブレーキペダル１００の移動角度もしくはインプットロッド７の移動量を検出する変位センサを用いるのが一般的であるが、ブレーキペダル１００の踏力を検出する踏力センサを使用してもよいし、マスタシリンダ９内の液圧を検出するマスタ圧センサを使用してもよい。
また、操作量検出装置８のセンサ構成として、変位センサ、踏力センサ、マスタ圧センサ等、異なる種類のセンサを少なくとも２個以上組み合わせた構成であってもよい。
マスタシリンダ９は、アシストピストン４０によって加圧されるプライマリ液室４２と、セカンダリピストン４１によって加圧されるセカンダリ液室４３の二つの加圧室を有するタンデム型のものである。アシストピストン４０およびインプットピストン１６によって各加圧室で加圧された作動液は、マスタ配管１０２ａや１０２ｂを経由してホイール圧制御機構６に供給される。リザーバタンク１０は、図示しない隔壁によって仕切られた少なくとも二つの液室を有するものであり、各液室はマスタシリンダ９の各加圧室と連通可能に接続されている。
ホイールシリンダ１１ａ〜１１ｄは、図示しないシリンダとピストンとパッド等から構成されており、ホイール圧制御機構６から供給された作動液によって前記ピストンが推進され、ピストンに連結されたパッドがディスクロータ１０１ａ〜１０１ｄに押圧され、摩擦制動力を発生する。ディスクロータは、車輪と一体に回転するため、ディスクロータに作用するブレーキトルクは、車輪と路面との間に作用するブレーキ力となる。なお、図示されたＦＬ輪は左前輪、ＦＲ輪は右前輪、ＲＬ輪は左後輪、ＲＲ輪は右後輪を意味している。
補助電源１２は、電力を蓄電すると共に、車両電源が失陥した時に、マスタ圧制御装置３へ電力を供給することが可能であり、信頼性の観点からキャパシタを用いるのが適当である。また、小型のバッテリもしくは別系統の車両電源を用いてもよいが、いずれにしても補助電源１２は、本来マスタ圧制御装置３に電力を供給する主電源と比べ供給できる電力量が少ない。
次に、マスタ圧制御機構４の構成と動作について説明する。電動モータ２０は、マスタ圧制御装置３で制御されるモータ駆動電流によって動作し、所望の回転トルクを発生する。電動モータ２０としては、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等を使用するのが適当であるが、制御性、静粛性、耐久性の点において、ＤＣブラシレスモータが望ましい。電動モータには、例えばレゾルバなどの位置センサ（図２で回転角検出センサ２０５として示す）が備わっており、この信号がマスタ圧制御装置３に入力されるように構成されている。これにより、マスタ圧制御装置３は、上記位置センサの信号に基づいて電動モータ２０の回転角すなわち回転量を算出することができ、これに基づいて回転−直動変換装置２５の推進量、すなわちアシストピストン４０の変位量を算出することができる。
減速装置２１は、電動モータ２０の回転トルクを、減速比分だけ増幅させるものである。減速の方式としては、歯車減速、プーリ減速等が適当であるが、図１に示された例では、駆動側プーリ２２と、従動側プーリ２３と、ベルト２４とからなるプーリ減速による方式を採用している。電動モータ２０の回転トルクが十分に大きく、減速によるトルクの増幅が必要でない場合には、減速装置２１を備えずに電動モータ２０と回転−直動変換装置２５とを直結することが可能である。これにより、減速装置の介在に起因して発生する信頼性、静粛性、搭載性等に係る諸問題を回避することができる。
回転−直動変換装置２５は、電動モータ２０の回転動力を直進方向の動力に変換してアシストピストン４０を押圧するものである。変換の機構としては、ラックピニオン、ボールネジ等を用いることが適当であるが、図示された例では、ボールネジによる方式を採用している。このボールネジによる方式では、ボールネジナット２６の外側には、従動側プーリ２３が嵌合されており、その回転によるボールネジナット２６の回転によりボールネジ軸２７が軸に沿って直線的に移動し、この推力によって可動部材２８を介してアシストピストン４０が押圧される。
可動部材２８には、片端が固定部に接続された戻しバネ２９の一端が係合されており、ボールネジ軸２７の推力と逆方向の力が可動部材を介してボールネジ軸２７に作用するように構成されている。これにより、ブレーキ中、すなわちアシストピストン４０が押圧されてマスタ圧が加圧されている状態において、電動モータ２０が停止しボールネジ軸の戻し制御が不能となった場合にも、戻しバネ２９の反力によってボールネジ軸２７が初期位置に戻されてマスタ圧が概ね零付近まで低下するので、ブレーキ力の引きずりに起因して車両挙動が不安定になることが回避される。
次に、インプットロッド７の推力の増幅について説明する。実施形態１では、運転者のブレーキ操作によるインプットロッド７を介したインプットピストン１６の変位量に応じてアシストピストン４０を変位させることにより、インプットロッド７の推力にアシストピストン４０の推力が加算されるため、インプットロッド７の推力が増幅される形でプライマリ液室４２が加圧される。その増幅比（以下「倍力比」と呼ぶ。）は、インプットロッド７とアシストピストン４０の変位量の比、インプットピストン１６とアシストピストン４０の断面積の比等によって任意の値に決定される。
特に、インプットロッドの変位量と同量だけアシストピストン４０を変位させる場合、インプットピストン１６の断面積を「ＡIP」とし、アシストピストン４０の断面積を「ＡAP」とすると、倍力比は、（ＡIP＋ＡAP）／ＡIPとして一意に定まる。すなわち、必要な倍力比に基づいて、ＡIPとＡAPを設定し、その変位量がインプットピストン１６の変位量に等しくなるようにアシストピストン４０を制御することで、常に一定の倍力比を得ることができる。なお、アシストピストン４０の変位量は、図示しない位置センサの信号に基づいてマスタ圧制御装置３によって算出される。
次に、倍力可変機能を実施する際の処理について説明する。倍力可変制御処理は、インプットピストン１６の変位量に比例ゲイン（Ｋ１）を乗じた量だけアシストピストン４０を変位させる制御処理である。なお、Ｋ１は、制御性の点からは１であることが望ましいが、緊急ブレーキ等により運転者のブレーキ操作量を超える大きなブレーキ力が必要な場合には、一時的に１を超える値に変更することができる。これにより、同量のブレーキ操作量でも、マスタ圧を通常時（Ｋ１＝１の場合）に比べて引き上げられるため、より大きなブレーキ力を発生させることができる。ここで、緊急ブレーキの判定は、例えば、操作量検出装置８の信号の時間変化率が所定値を上回るか否かで判定することができる。
以上述べたとおり、倍力可変制御処理によれば、運転者のブレーキ要求に従うインプットロッド７の変位量に応じてマスタ圧が増減圧されるため、運転者の要求通りのブレーキ力を発生させることができる。また、Ｋ１を１未満の値に変更することで、ハイブリッド車において、液圧ブレーキを回生ブレーキ力分だけ減圧する回生協調ブレーキ制御に適用することも可能である。
次に、自動ブレーキ機能を実施する際の処理について説明する。自動ブレーキ制御処理は、マスタシリンダ９の作動圧を自動ブレーキの要求液圧（以下「自動ブレーキ要求液圧という。」に調節するようにアシストピストン４０を前進又は後退させる処理である。この場合のアシストピストン４０の制御方法としては、テーブルに記憶された事前に取得したアシストピストン４０の変位量とマスタ圧との関係に基づいて、自動ブレーキ要求液圧を実現するアシストピストン４０の変位量を抽出して目標値とする方法、マスタ圧センサ５７で検出されたマスタ圧をフィードバックする方法等があるが、いずれの方法を採っても構わない。なお、自動ブレーキ要求液圧は、外部ユニットから受信することが可能であり、例えば車両追従制御、車線逸脱回避制御、障害物回避制御等でのブレーキ制御に適用可能である。
次に、ホイール圧制御機構６の構成と動作について説明する。ホイール圧制御機構６は、マスタシリンダ９で加圧された作動液を各ホイールシリンダ１１ａ〜１１ｄへ供給するのを制御するゲートＯＵＴ弁５０ａ、５０ｂ、マスタシリンダ９で加圧された作動液をポンプへの供給するのを制御するゲートＩＮ弁５１ａ、５１ｂ、マスタシリンダ９又はポンプから各ホイールシリンダへ作動液を供給するのを制御するＩＮ弁５２ａ〜５２ｄ、ホイールシリンダ１１ａ〜１１ｄを減圧制御するＯＵＴ弁５３ａ〜５３ｄ、マスタシリンダ９で生成された作動圧を昇圧するポンプ５４ａ、５４ｂ、ポンプを駆動するモータ５５、マスタ圧を検出するマスタ圧センサ５６を有する。なお、ホイール圧制御機構６としては、アンチロックブレーキ制御用の液圧制御ユニット、車両挙動安定化制御用の液圧制御ユニット等が適当である。
ホイール圧制御機構６は、プライマリ液室４２から作動液の供給を受け、ＦＬ輪とＲＲ輪のブレーキ力を制御する第１のブレーキ系統と、セカンダリ液室４３から作動液の供給を受け、ＦＲ輪とＲＬ輪のブレーキ力を制御する第２のブレーキ系統の二つの系統から構成されている。このような構成を採ることにより、一方のブレーキ系統が失陥した場合にも、正常な他方のブレーキ系統によって対角２輪分のブレーキ力を確保できるので、車両の挙動が安定に保たれる。
ゲートＯＵＴ弁５０ａ、５０ｂは、マスタシリンダ９とＩＮ弁５２ａ〜５２ｄとの間に備えられ、マスタシリンダで加圧された作動液をホイールシリンダ１１ａ〜１１ｄに供給する際に開弁される。ゲートＩＮ弁５１ａ、５１ｂは、マスタシリンダ９とポンプ５４ａ、５４ｂとの間に備えられ、マスタシリンダで加圧された作動液をポンプで昇圧してホイールシリンダに供給する際に開弁される。
ＩＮ弁５２ａ〜５２ｄは、ホイールシリンダ１１ａ〜１１ｄの上流に備えられ、マスタシリンダ９又はポンプで加圧された作動液をホイールシリンダ１１ａ〜１１ｄに供給する際に開弁される。ＯＵＴ弁５３ａ〜５３ｄは、ホイールシリンダの下流に備えられ、ホイール圧を減圧する際に開弁される。なお、ゲートＯＵＴ弁、ゲートＩＮ弁、ＩＮ弁、ＯＵＴ弁は、いずれもソレノイド（図示省略）への通電によって弁の開閉が行われる電磁式であり、ホイール圧制御装置５が行う電流制御によって各弁の開閉量を独立に調節できるものである。
実施形態１では、ゲートＯＵＴ弁５０ａ、５０ｂとＩＮ弁５２ａ〜５２ｄが常開弁、ゲートＩＮ弁５１ａ、５１ｂとＯＵＴ弁５３ａ〜５３ｄが常閉弁である。このような構成を採ることにより、故障時に弁への電力供給が停止した場合にも、ゲートＩＮ弁とＯＵＴ弁が閉じ、ゲートＯＵＴ弁とＩＮ弁が開いて、マスタシリンダ９で加圧された作動液が全てのホイールシリンダ１１ａ〜１１ｄに到達するので、運転者の要求通りのブレーキ力を発生させることができる。
ポンプ５４ａ、５４ｂは、例えば車両挙動安定化制御、自動ブレーキ等を行うために、マスタシリンダ９の作動圧を超える圧力が必要な場合に、マスタ圧を昇圧してホイールシリンダ１１ａ〜１１ｄに供給する。ポンプとしては、プランジャポンプ、トロコイドポンプ、ギヤポンプ等の使用が適当である。
モータ５５は、ホイール圧制御装置５の制御指令に基づいて供給される電力により動作してモータに連結されたポンプ５４ａ、５４ｂを駆動する。モータとしては、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等の使用が適当である。
マスタ圧センサ５６は、セカンダリ側のマスタ配管１０２ｂの下流に備えられており、マスタ圧を検出する圧力センサである。マスタ圧センサ５６の個数及び設置位置については、制御性、フェイルセーフ等を考慮して任意に決定することができる。
以上、ホイール圧制御機構６の構成と動作について説明したが、マスタ圧制御装置３の故障の際には、ホイール圧制御装置６は、マスタ圧センサ５６で検知する作動液圧により、運転者のブレーキ操作量を検出し、この検出値に応じたホイール圧を発生させるようにポンプ５４ａ、５４ｂ等を制御することができる。
図２は、図１に示されたマスタ圧制御装置３の回路構成の一例を示す。マスタ圧制御装置３の回路は、図２において太線枠２０１で示されており、マスタ圧制御機構４の電気部品や電気回路は、点線枠２０２で示されている。太線枠５は、ホイール圧制御装置５を示す。また、点線枠２０８は、操作量検出装置８のセンサを示しており、図２に示された例では、２個の変位センサを備えた構成としているが、少なくとも１個以上備えた構成であればよい。ここで用いるセンサを、踏力センサもしくはマスタ圧センサとしてもよいし、異なるセンサを少なくとも２個以上組み合わせた構成としてもよい。
まず、太線枠２０１で囲まれた電気回路は、車両電源ラインからＥＣＵ電源リレー２１４を介して供給される電力が５Ｖ電源回路２１５（以下第１電源回路２１５と記す）と５Ｖ電源回路２１６（以下第２電源回路２１５と記す）に入力されるようになっている。ＥＣＵ電源リレー２１４は、起動信号とＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ２１８でＣＡＮ受信により生成する起動信号のいずれか一つによりオンする構成となっており、起動信号は、ドアスイッチ信号、ブレーキスイッチ、ＩＧＮスイッチ信号等を使用することができ、複数使用する場合は、マスタ圧制御装置３に全て取り込み、複数信号のいずれか一つのスイッチがオンした時に、起動信号がＥＣＵ電源リレー２１４をオンする側に作動する回路構成とする。また、車両電源が失陥した時には、補助電源１２から補助電源リレー２３６を介して供給される電力が第１電源回路２１５と第２電源回路２１６に供給できるようになっている。第１電源回路２１５によって得られる安定した電源（ＶCC１）は、中央制御回路（ＣＰＵ）２１１に供給される。第２電源回路２１６によって得られる安定した電源（ＶCC２）は監視用制御回路２１９に供給される。
フェイルセーフリレー回路２１３は、車両電源ラインから三相モータ駆動回路２２２に供給する電力を遮断できるようになっており、ＣＰＵ２１１と監視用制御回路２１９によって、三相モータ駆動回路２２２への電力の供給と遮断を制御できるようになっている。
また、車両電源が失陥した時には、補助電源１２から補助電源リレー２３５を介して三相モータ駆動回路２２２に電力を供給できるようになっている。外部から供給される電力は、フィルタ回路２１２を介することによってノイズが除去され、三相モータ駆動回路２２２に供給される。
ここで、車両電源が失陥した時に、補助電源１２からの電力供給に切替える方法について説明する。ここでいう車両電源の失陥とは、車両バッテリの故障、車両発電機の故障、そしてハイブリッド自動車、電気自動車の場合は、モータジェネレータの故障、高電圧バッテリの故障、ＤＣ／ＤＣコンバータの故障、低電圧バッテリの故障等により、車両電源が車両に搭載されている電気機器および電子制御装置へ電力を供給できなくなることを意味する。
まず、車両電源失陥の検出は、車両電源からの電力供給ラインの電圧をモニタし、モニタ電圧が所定値以下になった場合に電源の失陥と判断する。こうして車両電源の失陥を検出した時に、正常状態ではオフしている補助電源リレー２３５と２３６をオンする。これにより、補助電源１２から電力を供給することが可能となる。また、車両電源の失陥を検出して補助電源リレー２３５と２３６をオンする時に、ＥＣＵ電源リレー２１４とフェイルセーフリレー回路２１３をオフした方が望ましい。もし、車両電源の失陥の原因が車両電源系のどこかが車体などのＧＮＤへの短絡故障であった場合、短絡箇所より上流のヒューズが溶断するまで、補助電源１２の電力を消費してしまうからである。また、ＥＣＵ電源リレー２１４とフェイルセーフリレー回路２１３の上流か下流のいずれかに、アノードを車両電源側にしてダイオードを入れるような回路構成としてもよい。
ＣＰＵ２１１には、ＣＡＮ通信Ｉ／Ｆ回路２１８を介してマスタ圧制御装置３の外部からの車両情報と自動ブレーキ要求液圧等の制御信号が入力されるようになっていると共に、マスタ圧制御機構４の側に配置された回転角検出センサ２０５、モータ温度センサ２０６、変位センサ８ａ、８ｂ、マスタシリンダ圧センサ５７からの出力が、それぞれ回転角検出センサＩ／Ｆ回路２２５、モータ温度センサＩ／Ｆ回路２２６、変位センサＩ／Ｆ回路２２７、２２８、マスタシリンダ圧センサＩ／Ｆ回路２２９を介して入力されるようになっている。
ＣＰＵ２１１には、外部装置からの制御信号と現時点における各センサの検出値等が入力され、これらに基づいて三相モータ駆動回路２２２に適切な信号を出力して、マスタ圧制御装置４を制御する。三相モータ駆動回路２２２は、マスタ圧制御機構４内の電動モータ２０にその出力端が接続され、ＣＰＵ２１１により制御され、直流電力を交流電力に変換し、電動モータ２０を駆動する。この場合、三相モータ駆動回路２２２の三相出力の各相には、相電流モニタ回路２２３と相電圧モニタ回路２２４が具備されており、これらの回路２２３、２２４によって、それぞれ相電流及び相電圧が監視され、これらの情報により、ＣＰＵ２１１は、マスタ圧制御機構４内の電動モータ２０を適切に動作させるように、三相モータ駆動回路２２２を制御する。そして、相電圧モニタ回路でのモニタ値が正常範囲外となった場合、制御指令どおりに制御できていない場合等には、故障と判断されるようになっている。
マスタ圧制御装置３の回路２０１内には、例えば故障情報等が格納されたＥＥＰＲＯＭからなる記憶回路２３０が備えられ、ＣＰＵ２１１との間で信号の送受がなされる。ＣＰＵ２１１は、検出した故障情報と、マスタ圧制御機構４の制御で用いる学習値、例えば制御ゲイン、各種センサのオフセット値、等を記憶回路２３０に記憶させる。また、マスタ圧制御装置３の回路２０１内には、監視用制御回路２１９が備えられ、ＣＰＵ２１１との間で信号の送受がなされる。監視用制御回路２１９は、ＣＰＵ２１１の故障、ＶCC１電圧等を監視している。そして、ＣＰＵ２１１、ＶCC１電圧等の異常を検出した場合は、速やかにフェイルセーフリレー回路２１３を動作させ、三相モータ駆動回路２２２への電源供給を遮断する。監視用制御回路２１９とＶCC２電圧の監視はＣＰＵ２１１で行う。
本実施例では、補助電源リレー２３５と２３６をマスタ圧制御装置３内に実装し、マスタ圧制御装置３内部で車両電源からの電力供給と補助電源１２からの電力供給とを切替える構成としているが、車両側の電源制御装置で車両電源からの電力供給と補助電源１２からの電力供給とを切替える構成とし、マスタ圧制御装置３のへの電力供給ラインは、図２の車両電源からのみとすることもできる。
以上、説明した第１の実施形態のブレーキ制御システム１について、その動作、特に制御モードの切替えと作用について、以下、説明する。図３は、制御モードの切替えロジックについてのフローチャートの一例を示す。ステップＳ１１において、車両電源の状態をモニタする。そして、ステップＳ１２で車両電源が失陥しているか否かの判断を行う。車両電源の状態をモニタして車両電源が失陥しているか否かの判断を行う方法として、車両電源からの電力供給ラインの電圧をモニタし、モニタ電圧が所定値以下の場合、車両電源が失陥していると判断する。ただし、車両電源からの電力供給ラインを１系統のみモニタする場合、モニタしているラインの断線およびモニタ回路の故障の場合も車両電源が失陥していると判断する可能性がある。そこで、車両電源からの電力供給ラインを２系統、図２の回路構成の場合、ＥＣＵ電源リレー２１４とフェイルセーフリレー回路２１３の２系統の車両電源からの電力供給ラインの電圧をモニタして、両方のモニタ電圧が所定値以下の場合に車両電源が失陥していると判断した方が、車両電源の失陥を特定し易い。また、車両電源からの電力供給ラインの地絡故障を区別する場合、車両電源からの電力供給ラインの電流をモニタし、車両電源側に大電流が流れる場合を電力供給ラインの地絡故障と判断して区別してもよい。
ステップＳ１２で車両電源が失陥していないと判断された場合、すなわち車両電源が正常であり、車両電源から電力を供給していると判断された場合には、ステップＳ３２の通常制御モードとなる。
ステップＳ３２の通常制御モードでは、従来どおりのマスタ圧制御装置３の機能を継続し、ブレーキ操作量検出装置８で検出したブレーキ操作量に基づいて算出した運転者の要求制動力を発生させるように電動モータ２０の駆動電流を制御する。
ステップＳ１２で車両電源が失陥したと判断された場合には、ステップＳ１３で補助電源１２からの電力供給に切替える。車両電源の失陥を検出して補助電源１２からの電力供給に切替える方法は、図２の回路構成の場合、オフしている補助電源リレー２３５と２３６をオンすることで、補助電源１２から電力を供給することができる。また、車両電源の失陥を検出して補助電源リレー２３５と２３６をオンする時（直前）に、ＥＣＵ電源リレー２１４とフェイルセーフリレー回路２１３をオフした方が望ましい。もし、車両電源系のどこかが地絡故障している場合、地絡箇所上流の車両ヒューズが溶断するまで、補助電源１２の電力を消費してしまうからである。ステップＳ１３で補助電源１２からの電力供給に切替えたら、ステップＳ３１で低消費電力制御モードに移行する。
ステップＳ３１の低消費電力制御モードでは、電動モータ２０の駆動電流を制限する。ここで電動モータ２０の駆動電流の制限値は、例えば、所定の制動力が確保される範囲で通常制御モードより小さな値に設定する。このように電動モータ２０の駆動電流を制限することにより、車両電源失陥時のバックアップブレーキ機能として、電動モータ２０の駆動力により発生させる最大液圧は正常時より劣るが、補助電源１２からの電力供給を持続させることができる。
また、低消費電力制御モードとして、目標制動力もしくは目標液圧を制限する方法を用いることもできる。しかし、この場合、車両電源失陥時のバックアップブレーキ機能として、電動モータ２０の駆動力により発生させる最大液圧を正常より小さくすることにより、消費電流を少なくするので、目標制動力もしくは目標液圧に達するまでに使用する電動モータ２０を加速するために使用する消費電流を抑制することができない。これに比べて、電動モータ２０の駆動電流を制限する方法を用いた場合は、電動モータ２０を加速するために使用する消費電流を抑制することができるため、目標制動力もしくは目標液圧に到達する時間は遅くなるが、より少ない消費電力で電動モータ２０の駆動力により発生させる最大液圧を大きくすることができる。
以上のように、低消費電力制御モードについて説明したが、図１で説明したマスタ圧制御装置３およびマスタ圧制御機構４の場合、運転者がブレーキペダル１００を踏む操作量に応じて発生する、電動モータ２０の駆動力によりマスタシリンダ９を加圧する力を補助するためのアシスト力が制限されるだけであり、運転者がブレーキペダル１００を踏む力なりにマスタシリンダ液圧および制動力を増加させることができる。
図４に車両電源が失陥した場合の補助電源１２での電力供給時の制御として、低消費電力制御モードを実施した場合のタイミングチャートの一例を示す。
時刻ｔ０までは、一定の車速で走行中であり、時刻ｔ０からブレーキペダル操作を開始し、時刻ｔ１からブレーキペダル操作を一定に保持する。このブレーキペダル操作に応じて要求制動力が算出される。この時点では車両電源が正常なため、通常制御モードで制御が行われるため、少ない応答遅れで要求制動力に対して実制動力が発生し、時刻ｔ２で実制動力が一定に保持される。時刻ｔ３で制動を止めるために、ブレーキペダルを戻すとブレーキペダル操作に応じて要求制動力が０になるように算出され、実制動力も０になっていく。
車両電源の失陥が発生し、時刻ｔ４で車両電源失陥を判断されると補助電源１２からの電力供給に切替わり、低消費電力制御モードとなる。時刻ｔ５でブレーキペダル操作を開始し、時刻ｔ６からブレーキペダル操作を一定に保持する。このブレーキペダル操作に応じて要求制動力が算出される。この時点では低消費電力制御モードで制御が行われ、電動モータ２０の最大駆動電流が制限されるため、要求制動力に対する実制動力の応答性が通常制御モードより遅くなる。だだし、ここでの要求制動力は、低消費電力制御モードで設定された電流制限値で電動モータ２０を駆動することにより発生できる最大制動力より小さいため、要求制動力と同じ実制動力を発生することができ、時刻ｔ７で一定に保持される。時刻ｔ８で車速が０すなわち停車状態となり、運転者は時刻ｔ９でブレーキ操作を止める。時刻ｔ５からｔ９までマスタ圧制御装置３は補助電源１２からの電力供給により駆動するが、低消費電力制御モードで駆動しているため、補助電源１２の消費電力は、通常制御モードで駆動するより少なくなり、補助電源１２からの電力供給を持続させることができる。なお、時刻ｔ４からｔ５まで電子回路が消費する分の電力が低下するが、電動モータ２０を駆動している時と比べて消費電力が少ないため、補助電源１２の充電量の低下を図示していない。
次に前記低消費電力制御モードの制御方法を適用する方式について説明する。
第一の方式は、補助電源１２の充電量に応じて電動モータ２０の駆動電流を制限する方式である。図５に第一の方式のフローチャートを示す。ステップＳ１１からステップＳ１３およびステップＳ３１とステップＳ３２は図３と同じため説明を省略する。ステップＳ１２で車両電源が失陥したと判断された場合には、ステップＳ１３で補助電源１２からの電力供給に切替え、ステップＳ２１で補助電源１２の充電量すなわち供給可能な電力量をモニタする。ここで、補助電源１２の充電量は、補助電源ラインの電圧により検出できるが、補助電源ラインの電圧と充放電電流と温度等に基づいて検出してもよい。そして、ステップＳ２２で補助電源１２の充電量が所定値未満であるか否かの判断を行い、所定値以上の場合、ステップＳ３２の通常制御モードを継続し、所定値未満である場合、ステップＳ３１の低消費電力制御モードとなる。
本第一の方式は、補助電源１２の充電量に応じてモータ駆動電流の制限値を変える方式であり、例えば、補助電源１２の充電量が低下するほど、モータ駆動電流の制限値を下げていく方式である。
図６に本第一の方式における補助電源１２の充電量に対するモータ駆動電流の制限値を示す。図６（ａ）は、補助電源１２の充電量が充電量Ｃ１まで低下するまでは、通常制御モードと同じように、マスタ圧制御装置３の最大駆動電流Ａ０まで電流を使用することができるが、補助電源１２の充電量が充電量Ｃ１より低下した場合、補助電源１２の充電量の低下に応じて徐々にモータ駆動電流の制限値を補助電源１２の充電量が０の時にモータ駆動電流の制限値が０となるように下げていく例である。図６（ｂ）は、補助電源１２の充電量が充電量Ｃ１まで低下するまでは、通常制御モードと同じように、マスタ圧制御装置３の最大駆動電流Ａ０まで電流を使用することができるが、補助電源１２の充電量が充電量Ｃ１より低下した場合、補助電源１２の充電量の低下に応じて徐々にモータ駆動電流の制限値を下げていき、補助電源１２の充電量が充電量Ｃ２まで低下した場合、モータ駆動電流の制限値を必要最小限の電流値Ａ１にする例である。また、図６では、補助電源１２の充電量が充電量Ｃ１より低下した場合、補助電源１２の充電量に対するモータ駆動電流の制限値の下げ方を１次関数で表しているが、２次以上の関数もしくは、マップによる非線形な特性にしてもよい。
図７に車両電源が失陥した場合の補助電源１２での電力供給時の制御として、補助電源１２の充電量に応じて、モータ駆動電流の制限値を変える第一の方式で実施した場合のタイミングチャートの一例を示す。時刻ｔ０からｔ４までは図４と同じため説明を省略する。時刻ｔ５でブレーキペダル操作を開始し、時刻ｔ６からブレーキペダル操作を一定に保持する。このブレーキペダル操作に応じて要求制動力が算出される。この時点では車両電源が失陥して補助電源１２からの電力供給になっているが、補助電源１２の充電量が低下していないため、モータ駆動電流の制限値が通常制御モードと同じである制限ことから、通常制御モードと同じように少ない応答遅れで要求制動力に対して実制動力が発生し、時刻ｔ７で実制動力が一定に保持される。時刻ｔ８で車速が０すなわち停車状態となり、運転者は時刻ｔ１０でブレーキ操作を止めるが、その間の時刻ｔ９で補助電源１２の充電量が所定値を下回ると、補助電源１２の充電量の低下に対応して電流制限値が徐々に低くなるため、ブレーキ操作を一定に保持している場合、実制動力も徐々に低下していく。なお、図１で説明したマスタ圧制御装置３およびマスタ圧制御機構４の場合、時刻ｔ９以降でブレーキ操作を大きくすれば、ブレーキペダルを踏み込む力なりに制動力を上げることが可能である。以上、本第一の方式を用いることで、制動初期のブレーキ制御装置の応答性を正常時と変えることなく、補助電源１２の消費電力を抑えることができる。
第二の方式は、急ブレーキが必要となった場合のみ、マスタ圧制御装置３を正常時の制御すなわち通常制御モードと同じように制御する方式である。図８に第二の方式のフローチャートを示す。ステップＳ１１からステップＳ１３およびステップＳ３１とステップＳ３２は図３と同じため説明を省略する。ステップＳ１２で車両電源が失陥したと判断された場合には、ステップＳ１３で急ブレーキであるか否かを判断する。急ブレーキの判断は、ブレーキ操作量が所定値より大きいことと、ブレーキ操作速度が所定値より速いことの両方、もしくはどちらか一方で判断する。急ブレーキと判断された場合、ステップＳ３２の通常制御モードを継続し、急ブレーキでない場合は、ステップＳ３１の低消費電力制御モードとなる。第二の方式を用いることで、車両電源の失陥が発生した時が、急ブレーキを必要とするシチュエーションであっても、急制動を実現することが可能である。すなわち、車両電源が失陥したと判断された場合、ブレーキ操作量が大きい場合や、ブレーキ操作速度が速い場合は、緊急を要すると判断して、電動モータ２０への供給電流を大きくするために、モータ駆動電流の制限値を電源正常時における主電源からの電力供給時と変わらない値とし、ブレーキ操作量がそれほど大きくない場合や、ブレーキ操作速度がそれほど速くない場合は、補助電源１２の消費電力を抑えるために、モータ駆動電流の制限値を電源正常時における主電源からの電力供給時より小さく設定することで実現できる。
図９に車両電源が失陥した場合の補助電源１２での電力供給時の制御として、第二の方式で実施した場合のタイミングチャートの一例を示す。時刻ｔ０からｔ７までは図４と同じため説明を省略する。時刻ｔ７から低消費電力モードで一定減速中に時刻ｔ８で例えば前方に障害物を発見し、急ブレーキ操作を開始し、時刻ｔ９までブレーキペダルを踏み増しした場合、急ブレーキと判断され、最大電流制限が解除され通常制御モードになる。時刻ｔ９から急減速し、時刻ｔ１０で車速が０すなわち停車状態となり、運転者は時刻ｔ１１でブレーキ操作を止める。この場合、時刻ｔ５からｔ８までマスタ圧制御装置３は補助電源１２からの電力供給により駆動するが、低消費電力制御モードで駆動しているため、通常制御モードで実施するより補助電源１２からの消費電力を少なくすることができ、さらに急ブレーキが必要な場合には、急制動を許可することで安全性も確保することができる。
以上、前記低消費電力制御モードの制御方法を適用する方式を２つ説明したが、これら２つの方式を組み合わせて使用してもよい。
また、以上の説明では、車両電源が失陥した時に補助電源１２に切替える例で説明したが、車両の電子装置の過負荷等により、車両電源の電圧が低下した場合においても、本発明を適用することができる。この場合、図５のステップＳ１２で車両電源の電圧低下を検知し、電圧低下を検知した場合には、ステップＳ２１で車両電源の電圧を読み込み、ステップＳ２２で車両電源の電圧が所定の電圧以下の場合、ステップＳ３１の低消費電力制御モードにすることで実現できる。また、低消費電力制御モードの制御方法を適用する第一の方式として、車両電源の電圧に応じてモータ駆動電流の制限値を変える方式を用いることができ、この場合、図６の充電量を車両電源の電圧に置き換えることにより実現できる。本車両電源の電圧が低下した場合に、低消費電力制御モードにしてモータ駆動電流の制限値を変える方法は、補助電源１２がない車両においても適用することができる。
以上、実施形態１のブレーキ制御システム１について、その動作、特に制御モードの切替えと作用について説明した。本発明は、実施形態１のブレーキ制御システム１以外においても、モータでキャリパの推力を制御することで制動力を発生させる電動キャリパ、電動油圧ポンプを駆動制御することで、ホイールシリンダを加圧して制動力を発生させる油圧式電動ブレーキ等のブレーキバイワイヤシステムにも適用できる。
１ ブレーキ制御システム
４ マスタ圧制御機構
７ インプットロッド
８ 操作量検出装置
９ マスタシリンダ
１０ リザーバタンク
１２ 補助電源
１６ インプットピストン
２０ 電動モータ
２５ 回転−直動変換装置
４０ アシストピストン
４１ セカンダリピストン
４２ プライマリ液室
４３ セカンダリ液室
５５ モータ
５６、５７ マスタ圧センサ
１００ ブレーキペダル

Claims (9)

  1. 制動力を発生するための液圧を発生するマスタシリンダと、前記マスタシリンダの液圧を制御するための電動モータと、主電源からの電力を受け前記電動モータを駆動する電流を発生する制御回路と、補助電源とを備え、
    前記制御回路はブレーキペダルの操作量に基づき要求制動力を算出し、前記算出した要求制動力に基づき、前記電動モータを駆動するための電流を発生し、前記マスタシリンダが発生する液圧が前記要求制動力になるように前記電動モータを制御するブレーキ制御装置において、
    主電源に異常が生じた状態で前記制御回路は補助電源の電力を受け、さらに前記補助電源の供給可能電力量に基づき制動状態での前記電動モータを駆動するための電流を制御することを特徴とするブレーキ制御装置。
  2. 請求項１に記載のブレーキ制御装置において、
    前記制御回路は、ブレーキペダルの操作量に基づき算出した要求制動力に従って前記電動モータを駆動するための電流を発生し、
    主電源に異常が生じた状態では、前記制御回路はブレーキペダルの操作量が前記操作量と同じ状態において、制動制御の初期は電動モータを駆動するための電流を同じように発生し、制動制御の後期において、電動モータを駆動するための電流の大きさを主電源から供給される電力による制動制御に比べ小さくすることを特徴とするブレーキ制御装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載のブレーキ制御装置で、主電源に異常が生じた状態で前記制御回路は補助電源の電力を受けて制動制御を行う場合において、
    前記制御回路は、ブレーキペダルの操作状態から急ブレーキ状態かどうかを判断し、
    前記制御回路が急ブレーキ状態ではないと判断した場合に、主電源からの電力に基づいてブレーキ制御を行っているのと同じ状態でのブレーキペダルの操作に対して、電動モータを駆動するための電流の大きさを小さくすることを特徴とするブレーキ制御装置。
  4. 請求項３に記載のブレーキ制御装置で、主電源に異常が生じた状態で前記制御回路は補助電源の電力を受けて制動制御を行う場合において、
    前記制御回路が急ブレーキ状態と判断した場合に、主電源からの電力に基づいてブレーキ制御を行っているのと同じ状態でのブレーキペダルの操作に対して、電動モータを駆動するための電流の大きさを略同じとすることを特徴とするブレーキ制御装置。
  5. 請求項４に記載のブレーキ制御装置で、主電源に異常が生じた状態で前記制御回路は補助電源の電力を受けて制動制御を行う場合において、
    前記制御回路は、制動制御の動作に基づき低消費電力制御モードに切替えることを特徴とするブレーキ制御装置。
  6. 制動力を発生するための液圧を送出するマスタシリンダと、
    ブレーキペダルの操作量に基づき移動することで前記マスタシリンダの液圧を制御するインプットピストンと、
    前記インプットピストンと共に前記マスタシリンダの液圧を制御するアシストピストンと、
    前記アシストピストンを移動させるための電動モータと、
    主電源および補助電源からの電力を受ける電力端子をそれぞれ有し、ブレーキペダルの操作量に基づき前記電動モータを制御する制御回路と、を有し、
    前記制御回路は、前記ブレーキペダルの操作量に対して、前記主電源からの電力を受けて動作する場合に対して、前記補助電源からの電力を受けて動作する場合には前記電動モータの駆動電流が制限された状態で、前記電動モータが制御されることを特徴とするブレーキ制御装置。
  7. 請求項６に記載のブレーキ制御装置において、
    前記制御回路は、前記ブレーキペダルの操作量に対するブレーキ制御の開始の状態では、前記主電源からの電力を受けて動作する場合に対して、前記補助電源からの電力を受けて動作する前記電動モータの駆動電流の制限を少なくし、
    前記ブレーキ制御の後半では、前記電動モータの駆動電流の制限を大きくして、前記電動モータを制御することを特徴とするブレーキ制御装置。
  8. 請求項６に記載のブレーキ制御装置において、
    前記制御回路は、前記ブレーキペダルの操作量に対するブレーキ制御で、
    前記ブレーキペダルの操作量が大きい状態での、前記主電源からの電力を受けて動作する場合に対する前記補助電源からの電力を受けて動作する前記電動モータの駆動電流の減少幅より、前記ブレーキペダルの操作量が小さい状態での、前記主電源からの電力を受けて動作する場合に対する前記補助電源からの電力を受けて動作する前記電動モータの駆動電流の減少幅を大きくすることを特徴とするブレーキ制御装置。
  9. 請求項６に記載のブレーキ制御装置で、主電源に異常が生じた状態で前記制御回路は補助電源の電力を受けて制動制御を行う場合において、
    前記制御回路は、制動制御の動作基づき低消費電力制御モードに切替えることを特徴とするブレーキ制御装置。
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