WO2017018269A1

WO2017018269A1 - 摩擦ブレーキシステム

Info

Publication number: WO2017018269A1
Application number: PCT/JP2016/071134
Authority: WO
Inventors: 唯増田
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2016-07-19
Publication date: 2017-02-02
Also published as: CN107848508B; US10525947B2; EP3330143A4; EP3330143B1; EP3330143A1; JP6605248B2; JP2017024646A; US20180134264A1; CN107848508A

Abstract

摩擦係数を推定した上で各ブレーキの配分が可能となり、摩擦ブレーキにおける安定した制動時の車両挙動およびブレーキフィーリングを高精度に実現することができる摩擦ブレーキシステムを提供する。複数の車輪の摩擦ブレーキ装置(3)に荷重指令値を出力するブレーキ力配分手段(12)と、各摩擦ブレーキ装置(3)のブレーキロータ(31)と摩擦材(32)との摩擦係数を推定する摩擦係数推定演算部(14)とを備える。この摩擦係数推定演算部(14)は、摩擦係数の推定のために前記ブレーキ力配分手段(12)により配分するブレーキ押圧力の配分を変更する配分調整部(15)と、前記配分の変更された前記荷重指令値と前記車両の減速度との関係から摩擦係数を推定する推定演算部(17)とを有する。

Description

摩擦ブレーキシステム

関連出願

　本出願は、２０１５年７月２７日出願の特願２０１５－１４７５８５の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。

　この発明は、車両に装備される複数の摩擦ブレーキ装置とその制御手段とで構成される摩擦ブレーキシステムに関する。

　従来、摩擦ブレーキ装置またはその制御手法として、次の各提案がなされている。
・電動モータ、直動機構、減速機、を使用した電動ブレーキ用アクチュエータ。（特許文献１）
・遊星ローラ機構、電動モータ、を使用した電動アクチュエータ。（特許文献２）
・歪みゲージで押圧力を検出する電動ブレーキ。（特許文献３）
・ブレーキ失陥によって発生するヨーレートを打ち消す電動ブレーキシステム。（特許文献４）

特開平０６－３２７１９０号公報特開２００６－１９４３５６号公報特許第４１１６０８４号公報特開平０９－３１２９０３号公報

　特許文献１～４のような四輪の制動力を独立制御可能な摩擦ブレーキ装置において、安価な構成で高精度なブレーキ力制御を実現する手法として、特許文献３のように油圧ブレーキの液圧に相当する摩擦材の押圧力を制御する手法が一般に知られている。この手法では、実際に発生する制動力は上記摩擦材と、それに対応するブレーキロータとの間の摩擦係数に依存して発生するため、摩擦材の摩擦係数のばらつきによって予期せぬヨーモーメントが発生し、ブレーキフィーリングが悪化する可能性がある。

　例えば、特許文献４に記載のような、ヨーレートを打ち消すよう制御する手法を適用した場合、実際にヨーレートを検出した後でなければ是正する制御を適用することができず、その遅延により適切なタイミングからずれてしまい、車両挙動が振動的になる可能性がある。また、振動やノイズの影響を完全に除去できなかった場合、車両挙動が振動的になる可能性がある。

　この発明の目的は、摩擦係数を推定した上で各ブレーキの配分が可能となり、摩擦ブレーキ装置において、制動時に安定した車両挙動およびブレーキフィーリングを高精度に実現することができる摩擦ブレーキシステムを提供することである。この発明の他の目的は、摩擦ブレーキ装置の摩擦係数を精度良く推定できるようにすることである。

　以下、この発明について、理解を容易にするために、便宜上実施形態の符号を参照して説明する。

　この発明における摩擦ブレーキシステムは、少なくとも、車両に装備される複数の摩擦ブレーキ装置と、要求ブレーキ力に応じ前記各摩擦ブレーキ装置に目標となるブレーキ押圧力を配分するブレーキ力配分手段を有する上位制御装置とを備え、前記摩擦ブレーキ装置は、ブレーキロータ、摩擦材、およびこの摩擦材を前記ブレーキロータに押付ける摩擦材操作手段を有するブレーキアクチュエータと、前記ブレーキ力配分手段から配分された目標となるブレーキ押圧力に応じて前記摩擦材操作手段の出力を制御する個別ブレーキ制御装置とを備える摩擦ブレーキシステムであって、
　前記各摩擦ブレーキ装置の前記ブレーキロータと摩擦材との摩擦係数であって、前記ブレーキ力配分手段での前記ブレーキ押圧力の配分で反映される摩擦係数を推定するブレーキ摩擦係数推定手段を有する。

　この構成により、摩擦係数を的確に推定した上で各ブレーキの配分が可能となり、制動時に安定した車両挙動およびブレーキフィーリングを高精度に実現することができる。

　この発明における第１の摩擦ブレーキシステムは、車両１に装備される複数の摩擦ブレーキ装置３と、要求ブレーキ力に応じ前記各摩擦ブレーキ装置３に目標となるブレーキ押圧力を配分するブレーキ力配分手段１２を有する上位制御装置６とを備え、前記摩擦ブレーキ装置３は、ブレーキロータ３１、摩擦材３２、およびこの摩擦材３２を前記ブレーキロータ３１に押付ける摩擦材操作手段３３を有するブレーキアクチュエータ４と、前記ブレーキ力配分手段１２から配分された目標となるブレーキ押圧力に応じて前記摩擦材操作手段３３の出力を制御する個別ブレーキ制御装置５とを備える摩擦ブレーキシステムであって、
　前記各摩擦ブレーキ装置３の前記ブレーキロータ３１と摩擦材３２との摩擦係数を推定するブレーキ摩擦係数推定手段１４を設け、前記ブレーキ力配分手段１２が、前記各摩擦ブレーキ装置３に配分される目標となるブレーキ押圧力を、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４で推定された各摩擦ブレーキ装置３の前記摩擦係数を反映させて算出する機能を有する。

　この構成によると、摩擦係数を推定し反映させた上で、要求ブレーキ力に応じた各摩擦ブレーキ装置へのブレーキ押圧力の配分が可能となり、摩擦ブレーキ装置における安定した制動時の車両挙動およびブレーキフィーリングを高精度に実現することができる。

　前記第１の摩擦ブレーキシステムにおいて、このブレーキ摩擦係数推定手段１４は、前記ブレーキ力配分手段１２から配分されるブレーキ押圧力を摩擦係数の推定のために所定の組み合わせで変更する推定用配分調整部１５と、前記配分の変更されたブレーキ押圧力と前記車両の減速度との関係から前記摩擦係数を推定する推定演算部１７とを有するようにしても良い。この構成の場合、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４は、ブレーキ力配分手段１２から配分するブレーキ押圧力を、摩擦係数の推定のために所定の組み合わせで変更する。推定演算部１７は、この所定の組み合わせで変更したブレーキ押圧力で制動したときに、発生した制動力から各車輪２のブレーキロータ３１と摩擦材３２の摩擦係数を推定する。そのため、推定演算部１７により、各車輪２のブレーキロータ３１と摩擦材３２の摩擦係数を精度良く推定することができる。

　この発明の他の摩擦ブレーキシステムは、車両１に装備される複数の摩擦ブレーキ装置３と、要求ブレーキ力に応じ前記各摩擦ブレーキ装置３に目標となるブレーキ押圧力を配分するブレーキ力配分手段１２を有する上位制御装置６とを備え、前記摩擦ブレーキ装置３は、ブレーキロータ３１、摩擦材３２、およびこの摩擦材３２を前記ブレーキロータ３１に押付ける摩擦材操作手段３３を有するブレーキアクチュエータ４と、前記ブレーキ力配分手段１２から配分された目標となるブレーキ押圧力に応じて前記摩擦材操作手段３３の出力を制御する個別ブレーキ制御装置５とを備える摩擦ブレーキシステムであって、
　前記各摩擦ブレーキ装置３の前記ブレーキロータ３１と摩擦材３２との摩擦係数を推定するブレーキ摩擦係数推定手段１４を有し、このブレーキ摩擦係数推定手段１４は、前記ブレーキ力配分手段１２から配分するブレーキ押圧力を摩擦係数の推定のために所定の組み合わせで変更する推定用配分調整部１５と、前記配分の変更されたブレーキ押圧力と前記車両の減速度との関係から前記摩擦係数を推定する推定演算部１７とを有する。

　この構成によると、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４は、ブレーキ力配分手段１２から配分するブレーキ押圧力を、摩擦係数の推定のために所定の組み合わせで変更する。推定演算部１７は、この所定の組み合わせで変更したブレーキ押圧力で制動したときに、発生した制動力から各車輪２のブレーキロータ３１と摩擦材３２の摩擦係数を推定する。そのため、推定演算部１７により、各車輪２のブレーキロータ３１と摩擦材３２の摩擦係数を精度良く推定することができる。このように各車輪２のブレーキロータ３１と摩擦材３２の摩擦係数が推定できれば、ブレーキ力配分手段１２が配分するときに、その推定した摩擦係数を用いることで、車両１の個々の摩擦ブレーキ装置３の摩擦係数が摩耗等によって変わっていても、各ブレーキへの摩擦係数に応じた適切な配分が行え、左右の車輪２の制動力差等によって車両の進行方向のずれ等が発生することが回避される。よって、摩擦ブレーキ装置における安定した制動時の車両挙動およびブレーキフィーリングを高精度に実現することができる。

　この発明において、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４の前記推定演算部１７が、演算要素として、前記摩擦係数と、前記摩擦材を押し付けるブレーキ押圧力と、車両減速度と、これら全ての演算要素を用いた等式を成立させるための車両諸元に基づく所定係数と、からなる等式の演算に基づいて算出するものであり、前記等式が、前記摩擦係数推定演算部で前記摩擦係数を推定する前記摩擦ブレーキ装置の個数と同じ複数の線形独立式（例えば、図４のステップＳ６のブレーキ押圧量Ｆｍを示す式や、同図のステップＳ８の摩擦係数μを求める式等）に基づいて構成されるようにしても良い。前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４は、このようにして、前記摩擦係数の推定を実現することができる。なお、前記「車両諸元」は、車両を構成する各物理量であり、例えばブレーキロータ有効径や車両の総重量、各量の単位を合わせる事項等である。

　この場合に、前記摩擦係数推定演算部１７は、前記複数の線形独立式におけるブレーキ押圧力を含むフルランク行列の行列式の演算結果の絶対値（｜det（Ｆｂ）｜）が所定値を下回る場合において（図７のステップＷ２）、前記行列式を用いて導出した摩擦係数推定結果について、前記所定値を上回る場合に導出された他の摩擦係数推定結果よりも最終的に導出する摩擦係数推定結果への影響が小さくなるか、または推定結果より除外するようにしても良い。このように、線形独立性が低くノイズや推定誤差の影響を受け易い推定結果を省くことで、摩擦係数の推定値の信頼性を向上させることができる。

　また、前記推定演算部１７は、前記複数の線形独立式が、前記要求ブレーキ力の変化量の絶対値が所定値以上である場合において変更されたブレーキ配分から取得されるようにしても良い（図６のステップＵ２～Ｕ４）。これにより、摩擦係数の推定結果が誤差を含む場合の、配分変化による減速度変化を目立たなくしてフィーリングを向上させることができる。

　この発明において、前記ブレーキ力配分手段１２は、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４の摩擦係数の推定結果に基づいて所望の制動トルクを発揮し得る前記ブレーキ押圧力を算出し、この算出したブレーキ押圧力を目標値として前記摩擦ブレーキ装置へ与えるようにしても良い。ブレーキ力配分手段１２が上記のように摩擦係数の推定結果に基づいて配分する構成とすることで、摩擦係数誤差による各輪の制動力誤差の是正することができる。なお、前記「所望の制動トルク」は、前記要求ブレーキ力に応じて各摩擦ブレーキ装置３へ配分すべきトルクである。

　この発明において、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４の前記推定演算部１７は、前記要求ブレーキ力および前記実ブレーキ押圧力のいずれか一方または両方が所定値以上で、かつ前記摩擦ブレーキシステムの搭載車両の車速または前記摩擦ブレーキ装置３によって制動される各車輪２の車輪速の最低値が所定値以上である場合に、摩擦係数の推定を実行するようにしても良い。これにより、減速度に誤差を含み易い極低速領域を推定の対象から除外し、摩擦係数の推定の精度や信頼度を高めることができる。

　この発明において、前記摩擦ブレーキ装置３が、前記摩擦材操作手段３３を駆動する電動のモータ３４を有し、前記個別ブレーキ制御装置５が、前記ブレーキ力配分手段１２から配分された前記ブレーキ押圧力を目標値に対して追従するよう前記モータを制御する機能を有する電動摩擦ブレーキ装置であっても良い。前記摩擦ブレーキ装置３が電動摩擦ブレーキ装置である場合、個々の摩擦ブレーキ装置３の制御を精度良く行えるため、この発明の摩擦ブレーキシステムによる摩擦係数の推定結果を用いる制御が効果的に行える。

　この発明のさらに他の摩擦ブレーキシステムは、車両１に装備される複数の電動摩擦ブレーキ装置３と、要求ブレーキ力に応じ前記各電動摩擦ブレーキ装置３に目標となるブレーキ押圧力を配分するブレーキ力配分手段１２を有する上位制御装置６とを備え、前記電動摩擦ブレーキ装置３は、ブレーキロータ３１、摩擦材３２、およびこの摩擦材を前記ブレーキロータ３１に押付ける摩擦材操作手段３３を有するブレーキアクチュエータ３４と、前記ブレーキ力配分手段１２から配分された目標となるブレーキ押圧力に応じて前記摩擦材操作手段３３の出力を制御する個別ブレーキ制御装置５とを備え、前記摩擦材操作手段３３の駆動源を電動モータ３４とした電動摩擦ブレーキ装置３からなる電動摩擦ブレーキシステムであって、
　前記ブレーキロータ３１と前記摩擦材３２との摩擦係数を推定するブレーキ摩擦係数推定手段１４を設けている。

　この構成の場合、摩擦ブレーキ装置３が電動ブレーキ装置であるため、応答性良く、かつ精度良くブレーキ力が調整できる。そのため、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４により、ブレーキロータ３１と前記摩擦材３２との摩擦係数を精度良く推定することができる。また、その推定した摩擦係数を、各摩擦ブレーキ装置３へのブレーキ押圧力の配分等に使用することで、安定した制動時の車両挙動およびブレーキフィーリングを高精度に実現することができる。

　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。

　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。

この発明の第１の実施形態に係る摩擦ブレーキシステムを適用した車両の概念構成の平面図である。同摩擦ブレーキシステムのブレーキアクチュエータの概略図である。同摩擦ブレーキシステムの概念構成のブロック図である。同摩擦ブレーキシステムにより摩擦係数推定を行う基本的な処理の流れ図である。同摩擦ブレーキシステムによる上記推定を、ブレーキ力低下等により中断する場合の処理例を示す流れ図である。同摩擦ブレーキシステムによる上記推定を、要求ブレーキ力が所定以上変化する場合に行う処理の流れ図である。同摩擦ブレーキシステムによる上記推定の基本的な処理を行った後、状況によりその推定結果を破棄する処理の流れ図である。この発明の他の実施形態にかかる摩擦ブレーキシステムの概念構成のブロク図である。

　この発明の第１の実施形態を図１ないし図７と共に説明する。図１は、この実施形態の摩擦ブレーキシステムを四輪の自動車等の車両に適用した例を示す。この車両１は、フロント側（図１の上側）およびリア側の左右の各車輪２に対して、摩擦ブレーキ装置３が各々設けられている。走行駆動源（図示せず）は、内燃機関または電動のモータまたはその両方である。摩擦ブレーキ装置３は、この実施形態では電動摩擦ブレーキ装置を例としており、機構的な部分であるブレーキアクチュエータ４と、このブレーキアクチュエータ４を制御する個別ブレーキ制御装置５とで構成される。

　ブレーキアクチュエータ４は、例えば図２に示すように、ブレーキロータ３１、摩擦材３２、およびこの摩擦材３２を前記ブレーキロータ３１に押付ける摩擦材操作手段３３を有し、またブレーキアクチュエータ４の状態量を検出するセンサ３７が設けられている。ブレーキロータ３１は、各車輪２と一体に固定され回転する。摩擦材操作手段３３は、駆動源となる電動のモータ３４と、このモータ３４の回転を摩擦材３２の往復直線動作に変換する直動機構３５と、モータ３４の回転を減速して前記直動機構３５に伝達するギヤ列等の減速機３６とで構成される。

　モータ３４は、ブラシレスＤＣモータを用いると小型で高速な電動サーボシステムを実現できて好適と考えられるが、ブラシ付ＤＣモータや誘導モータ等を用いても良い。直動機構３５は、例えば各種ねじ機構やボールランプ機構等を用いることができる。また、減速機３６は、平歯車を用いると安価で好適と考えられるが、ウォーム歯車や遊星歯車等を用いることもできる。

　前記センサ３７は、例えば、モータ３４についての状態量を検出するモータ角度センサまたはモータ電流センサを用いても良く、またブレーキアクチュエータ４の出力の結果等を検出するブレーキ押圧力センサや、直動機構３５の進退位置を検出する位置センサ等を用いても良い。このような検出を行うセンサ３７を設けることで、高精度・高速な電動ブレーキ制御系を構築でき、そのため好適と考えられる。角度センサはエンコーダやレゾルバ、電流センサはシャント抵抗やホール素子、また前記ブレーキ押圧力センサはホール素子や歪センサ、等により安価かつ省スペースに実装可能であるため、これらを用いると好適と考えられる。なお、この摩擦ブレーキシステムは、こうした特別なセンサ素子を用いない推定、すなわちセンサレス推定による作動を行うようにしても良い。

　図１において、各摩擦ブレーキ装置３のブレーキアクチュエータ４は、上位制御手段である上位ＥＣＵ６に設けられたブレーキ統合制御手段７、および前記個別ブレーキ制御装置５により制御される。上位ＥＣＵ６は、車両１の全体の協調制御や統括制御、およびアクセル操作手段（図示せず）の操作量に応じた車両１の駆動源（図示せず）の制御等を行う電気制御ユニットであり、ＶＣＵと呼ばれることもある。ブレーキ統合制御手段７は、上位ＥＣＵ６が備えるブレーキ制御に係る各制御手段を纏めて示している。

　図３は、上位ＥＣＵ６と、複数の個別ブレーキ制御装置５およびアクチュエータ４とからなるブレーキシステムの構成例を示す。同図は、電動のモータ３４及び直動機構３５等を用いた電動の摩擦ブレーキ装置３を適用する例を示す。この構成を用いると、各車輪２の摩擦ブレーキ装置３を容易かつ高速・高精度に制御可能であり、この実施形態の摩擦ブレーキシステムを適用するに当たり好適なシステム構成と考えられる。

　同図において、各摩擦ブレーキ装置３の前記個別ブレーキ制御装置５は、上位ＥＣＵ６のブレーキ力配分手段１２より入力される荷重指令値たる（目標）ブレーキ押圧力に対して、実際のブレーキ押圧力を追従制御するブレーキ押圧力制御手段５ａと、このブレーキ押圧力制御手段５ａの演算結果に基づいて電動モータ３４に電力を投入するモータドライバ５ｂとを備える。前記ブレーキ押圧力制御手段５ａは、例えばマイコン、ＡＣＩＣ、ＦＰＧＡ，ＤＳＰ等を用いると、複雑な演算を行える制御装置を安価に構成できて好適と考えられる。モータドライバ５ｂは、例えばＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を用いて構成すると安価で好適と考えられ、前記スイッチング素子を瞬時に駆動するためのプリドライバを含んでも良い。

　上位ＥＣＵ６は、前記ブレーキ統合制御手段７を構成する各手段として、ブレーキ操作手段８により操縦者が要求するブレーキ力を推定する要求ブレーキ力推定手段１１と、各摩擦ブレーキ装置３へ対応して入力される各目標ブレーキ押圧力を決定するブレーキ力配分手段１２と、前記車両１である電動ブレーキシステム搭載車両の車両挙動に基づくブレーキ制御を行う車両制御演算手段１３と、各摩擦ブレーキ装置３の摩擦材３２とブレーキロータ３１（図２）との摩擦係数を推定するブレーキ摩擦係数推定手段１４とを備える。なお、ブレーキ統合制御手段７は、上位ＥＣＵ６とは独立した専用のＥＣＵ等に設けても良いが、例えば強力な高速の演算装置である車両の上位ＥＣＵ６等に実装されると好適と考えられる。

　前記ブレーキ操作手段８は、例えばブレーキペダルであるが、ペダル形式以外の操作手段であっても良い。ブレーキ操作手段８は、この他に、上位ＥＣＵ６等に設けられて車両制御を目的としたブレーキ力の生成手段で合っても良い。要求ブレーキ力推定手段１１は、ブレーキ操作手段８に備えられた操作量の検出センサの出力から、前記操縦者が要求するブレーキ力の推定を行う。ブレーキ力配分手段１２は、基本的には、ブレーキ操作手段８の操作量、つまり要求ブレーキ力推定手段１１により推定された要求ブレーキ力に応じ、定められた規則に従って各摩擦ブレーキ装置３へ配分後の荷重指令値（目標ブレーキ押圧力）を出力するが、前記車両制御演算手段１３および前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４によって、配分の調整がなされる。

　前記車両制御演算手段１３は、例えば前後重量配分等の車両特性や前後加速度に応じたブレーキ前後配分のような制御、旋回等に応じたブレーキ左右配分のような制御、横滑り防止制御、およびその他摩擦ブレーキ装置３を用いた各種車両制御の中のいずれか一つまたは複数を含む機能を有する。また、ブレーキトルクは、後述するブレーキ摩擦係数推定手段１４による摩擦係数の推定結果に基づいて、所定量配分されるが、ブレーキ有効径及びブレーキ摩擦係数から上記の各輪のブレーキ押圧力に換算して出力すると、ブレーキ摩擦係数の誤差の影響を受けない制動力配分が実現できて好適と考えられる。前記車両制御演算手段１３は、上記の機能の他に、例えば前後重量配分等の車両特性や前後加速度に応じたブレーキ前後配分のような制御、旋回等に応じたブレーキ左右配分のような制御、横滑り防止制御、およびその他ブレーキを用いた各種車両制御、等を含む機能を有していても良い。

　ブレーキ力配分手段１２は、後述の前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４の摩擦係数の推定結果に基づいて所望の制動トルク（ブレーキトルク）を発揮し得る前記ブレーキ押圧力を算出し、この算出したブレーキ押圧力を目標値として前記摩擦ブレーキ装置３へ与える。前記「所望の制動トルク」は、前記要求ブレーキ力に応じて各摩擦ブレーキ装置３へ配分すべきまたは配分されたトルクである。この場合に、前記配分するブレーキトルクを、ブレーキ有効径及びブレーキ摩擦係数等から各車輪２のブレーキ押圧力に換算して出力するようにしても良い。ブレーキ力配分手段１２が上記のように摩擦係数の推定結果に基づいて配分する構成とされることで、摩擦係数誤差による各輪の制動力誤差を是正することができる。

　前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４は、前記ブレーキロータ３１と摩擦材３２との摩擦係数であるブレーキ摩擦係数の推定を行う手段であり、推定用配分調整部１５と、データ取得部１６と、推定演算部１７とを備える。

　推定用配分調整部１５は、前記ブレーキ力配分手段１２から配分されて出力されたブレーキ押圧力を前記摩擦係数の推定のために、後述の行列式等による所定の組み合わせで変更する手段である。前記データ取得部１６は、前記摩擦係数の推定のためのデータを取得する手段である。前記推定演算部１７は、データ取得部１６により取得されたデータに基づいてブレーキ摩擦係数の推定演算を行う手段であり、前記配分の変更されたブレーキ押圧力と前記車両の減速度との関係から前記摩擦係数を推定する。

　前記推定用配分調整部１５は、推定演算部１７で摩擦係数を推定するために前記ブレーキ力配分手段１２から配分された前記荷重指令値の配分を変更する。前記摩擦係数推定演算部１７は、摩擦ブレーキ装置３の前記ブレーキロータ３１と摩擦材３２との摩擦係数を推定する。また、摩擦係数推定演算部１７は、前記配分の変更された前記荷重指令値と前記車両の減速度との関係から、摩擦係数を推定する機能を有する。

　上記構成による作用効果、および前記各手段の具体的な構成例を、図４～図７の流れ図と共に説明する。図４のステップＳ１は、図３の要求ブレーキ力推定手段１１が行い、同図の他の各ステップＳ２～Ｓ９は、図３のブレーキ摩擦係数推定手段１４の摩擦係数推定演算部１７が行う。

　ステップＳ１：ブレーキ操作手段８により出力されるブレーキペダル操作量や、上位ＥＣＵ６で生成される車両制御を目的としたブレーキ力、或いはその双方を含む結果に基づいて、操縦者ないし車両１より求められる要求ブレーキ力Ｂを推定する。

　ステップＳ２：トルク値等で表される要求ブレーキ力Ｂを所定値と比較し、要求ブレーキ力Ｂが所定値以上である場合、ステップＳ３以降のブレーキ摩擦係数推定を実行する（推定開始）。例えばブレーキ力の弱い領域であって発生し得る減速度が微弱である場合、後述するブレーキ摩擦係数推定の信頼性が低下する場合があり、また前記のブレーキ力が弱い領域においては、ブレーキ摩擦係数の誤差による車両挙動への影響もまた極めて小さいため、以下の処理を行うことが好適と考えらえる。なお、上記所定値は、シミュレーション結果、実験結果、実測結果等により、任意に定められる（以下同じ）。

　ステップＳ４：ブレーキ摩擦係数推定に使用する、車輪毎に配分する条件ｒに対応したブレーキ配分行列ｄを決定する。この時、配分行列ｄは、この摩擦ブレーキシステムの有する摩擦ブレーキ装置３の個数ｎのフルランク（full rank）正方行列（例えば４輪自動車の場合、ｎ＝４であり、大きさ４×４、かつランク（rank）４の行列）であることが、推定を行うための必要十分条件である。この条件を満たす配分を予めテーブル等で規定しておくと演算負荷を軽減できて好適と考えられる。

　ステップＳ５：配分行列ｄの１行ごとのデータを取得するため、データ数を管理する変数ｍを設け、このｍの値を初期化する。

　ステップＳ６：各車輪２のブレーキ押圧力Ｆを次のように設定する。各車輪２のブレーキ押圧力Ｆ（Ｆｍ：０＜ｍ≦ｎ）は、各々、〔制動輪のブレーキトルク〕÷〔ブレーキ摩擦係数〕÷〔ブレーキ有効径〕により求められる。この時、ブレーキ摩擦係数は、例えば前回推定時の値を用いる。ただし、例えば初回推定時などの前回推定値を用いることができない所定条件においては、予め設定されたノミナル値等を用いても良い。

　ステップＳ７：前記配分条件ｒ（ステップＳ４で定めたブレーキ配分行列ｄ）における目標となる各ブレーキ押圧Ｆ（または実ブレーキ押圧力Ｆｂ、または両方）と、そのときの車両減速度Ｇを１行（ｎ列）分のデータとして取得する。その際、目標ブレーキ押圧力Ｆに対して実際のブレーキ力押圧力（実ブレーキ押圧力）Ｆｂは、電動モータ６やバルブ４３(図８)の慣性等の影響で遅延し、実際のブレーキ押圧力Ｆｂに対して実際の車両減速度Ｇは、この車輪２の慣性等の影響で遅延するため、これらの影響を除去するフィルタ（図示せず）等を介した値を推定用データとして用いても良い。

　ステップＳ８：記載の式、μ＝ｒ^－１Ｆｂ^－１Ｇ、によりブレーキ摩擦係数μを求める。尚、単位系については各パラメータにおいて合わせるよう処理されているものとする。ブレーキ摩擦係数μを求めたら、その後、摩擦係数推定を終了する（ステップ９）。

　このように、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４の前記推定演算部１７が、演算要素として、前記摩擦係数と、前記摩擦材３２を押し付けるブレーキ押圧力と、車両減速度と、これら全ての演算要素を用いた等式を成立させるための車両諸元に基づく所定係数と、からなる等式の演算に基づいて摩擦係数を推定（算出）するものであり、また前記等式が、前記摩擦係数推定演算部で前記摩擦係数を推定する前記摩擦ブレーキ装置の個数と同じ複数の線形独立式に基づいて構成されるようにしても良い。前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４は、このようにして、前記摩擦係数の推定を実現することができる。なお、前記「車両諸元」は、車両を構成する各物理量であり、例えば車輪２の有効径や車両の総重量等である。

　図５は、図４に記載の一連の処理であるブレーキ摩擦係数推定中に要求ブレーキ力が所定値より下回るか、あるいは下回りそうな場合において、同推定を中断する場合の手法を示す。摩擦係数推定中か否かを判定し（ステップＴ１）、推定中である場合に以下の処理を行う。要求ブレーキ力Ｂを所定値（任意に設定される）と比較し（ステップＴ２）、要求ブレーキ力が所定値以下である場合は、摩擦係数の推定を中断し（ステップＴ４）、摩擦係数の推定に用いる各データを初期化して（ステップＴ５）、処理を終了する。

　前記要求ブレーキ力と所定値との比較（ステップＴ２）により、要求ブレーキ力の方が大きい場合は、実ブレーキ力と所定値と比較する（ステップＴ３）。実ブレーキ力が所定値以下である場合は、要求ブレーキ力を下回りそうな場合であるため、要求ブレーキ力が所定値以下である場合と同様に、摩擦係数の推定を中断し（ステップＴ４）、各データを初期化して（ステップＴ５）、処理を終了する。ステップＴ３の判定時に実ブレーキ力の方が大きい場合は、摩擦係数推定の処理を継続する（ステップＴ６）。

　図５に一例を示すような、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４の前記推定演算部１７は、前記要求ブレーキ力および前記実ブレーキ押圧力のいずれか一方または両方が所定値以上で、かつ前記摩擦ブレーキシステムの搭載車両の車速または前記摩擦ブレーキ装置によって制動される各車輪２の車輪速の最低値が所定値以上である場合に、摩擦係数の推定を実行するようにしても良い。これにより、減速度に誤差を含み易い極低速領域を推定の対象から除外し、摩擦係数の推定の精度や信頼度を高めることができる。

　図６は、要求ブレーキ力が所定量以上変化する場合において、図４に記載のブレーキ摩擦係数推定を行う例を示す。ブレーキ摩擦係数推定を行う間に、図４のステップＳ４に示すようなブレーキ配分（条件ｒ）が変更されることにより、ブレーキ摩擦係数推定の誤差に依存したブレーキ力変動が発生する。その際、操縦者がブレーキ力を一定に保つ意図を有している場合と比較して、ブレーキ力を変化させようとしている場合の方が、一般に前記ブレーキ力変動の体感度合が小さくて済むと考えられる。尚、ブレーキ摩擦係数推定を頻繁に行い、かつ推定精度が大きく誤差を持たないと仮定する場合は、本図の処理を行う必要はなく、必要に応じて適宜適用されるものでも良い。

　図６の処理をステップ順に説明する。ｍ番目（ｍは、取得データ数管理変数）のデータの取得が完了したか否かを判定し（ステップＵ１）、取得が完了していない場合は、摩擦係数推定を継続する（ステップＵ５）。取得が完了している場合は、要求ブレーキ力Ｂの単位時間当たりの変化量（ｄＢ／ｄｔ）の絶対値を所定値（任意に設定される）と比較し（ステップＵ２）、変化量が所定値以下である場合、摩擦係数推定を継続する（ステップＵ５）。変化率が所定値よりも大きい場合は、取得データ数管理変数ｍを１だけ加算し（ステップＵ３）、次のブレーキ押圧力Ｆｍを更新して（ステップＵ４）、摩擦係数推定を継続する（ステップＵ５）。

　このようにして、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４の推定演算部１７は、前記複数の線形独立式(図4のステップＳ６の各式等)が、前記要求ブレーキ力の変化量の絶対値が所定値以上である場合において変更されたブレーキ配分から取得されるようにしても良い。これにより、摩擦係数の推定結果が誤差を含む場合の、配分変化による減速度変化を目立たなくしてフィーリングを向上させることができる。

　図７は、図４の摩擦係数の推定が完了した後、推定の際に用いた行列式の絶対値が所定値を下回る際、前記推定結果を破棄する処理を行う例を示す。前記行列式が零に近いほど行列Ｆｂ（前記ｎ列分のデータを複数行分有する）の線形独立性が低く、ノイズ等の誤差による影響を強く受け易くなるため、本図のような処理を用いるか、或いは所定の忘却係数を介して複数の推定結果を複合して使用する場合において、予め強い忘却係数を適用する処理を行うと、推定結果の信頼性向上の観点から好適と考えられる。

　図７の例では、摩擦係数推定が完了した否か、すなわち図４の一連の処理が完了したか否かを判定し（ステップＷ１）、完了した場合、行列式の絶対値（｜det（Ｆｂ）｜）と所定値（任意に定める）とを比較する（ステップＷ２）。行列式の絶対値が所定値を下回る場合は、前記摩擦係数の推定結果を破棄する（ステップＷ３）。このように、前記ブレーキ摩擦係数推定手段１４の推定演算部１７は、前記複数の線形独立式におけるブレーキ押圧力を含むフルランク行列の行列式の演算結果の絶対値（｜det（Ｆｂ）｜）が所定値を下回る場合において、前記行列式を用いて導出した摩擦係数推定結果について、前記所定値を上回る場合に導出された他の摩擦係数推定結果よりも最終的に導出する摩擦係数推定結果への影響が小さくなるか、または推定結果より除外するようにしても良い。このようにして、線形独立性が低くノイズや推定誤差の影響を受け易い推定結果を抽出することで、摩擦係数の推定値の信頼性を向上させることができる。

　要求ブレーキ力推定手段１１、ブレーキ力配分手段１２、車両制御演算手段１３、推定用配分調整部１５、および推定演算部１７は、具体的には、ソフトウエアやハードウエアで実現されたＬＵＴ（Look Up Table）、またはソフトウエアのライブラリ（Library）に収められた所定の変換関数やそれに等価のハードウエア等、および／または行列演算関数やそれに等価のハードウエア等を用いて、演算を行って結果を出力しうるハードウエア回路またはプロセッサ（不図示）上のソフトウエア関数で構成されている。

　なお、上記の実施形態において、さらに次の処理を加えても良い。例えば前記ブレーキ摩擦係数推定を行った後の経過時間を計測するカウンタ等を設け、前記カウンタが所定値以上となった場合のみブレーキ摩擦係数推定を実行するように、ブレーキ摩擦係数推定に既定の頻度の制限値を設けても良い。また、前記の処理におけるブレーキ配分を変更する際、ブレーキの急峻な応答を回避するため、緩やかに配分が変更されるよう処理を行っても良い。

　この実施形態によると、このように、摩擦係数を推定した上で各摩擦ブレーキ装置３の配分が可能となることで、摩擦ブレーキ装置３における安定した制動時の車両挙動およびブレーキフィーリングを高精度に実現することができる。

　図８は、他の実施形態の摩擦ブレーキシステムにおいて、摩擦ブレーキ装置３が液圧式の摩擦ブレーキ装置である場合の例を示す。液圧式の場合、各車輪２の摩擦ブレーキ装置３に共通の液圧を生成するマスタシリンダ４１と、各車輪２にそれぞれ設けられたバルブ４３により、各車輪２（図１参照）の摩擦ブレーキ装置３の液圧を独立制御するブレーキシステムとなる。マスタシリンダ４１は、ブレーキペダル等のブレーキ操作手段８により液圧が制御される。摩擦ブレーキ装置３は、そのブレーキアクチュエータ４の駆動源として、油圧シリンダ４４を備える。ブレーキ制御装置５は、バルブ操作量制御装置４５と、ソレノイドバルブ等からなる前記バルブ４３とを備える。各バルブ操作量制御装置４５と前記マスタシリンダ４１とに、それぞれ液圧センサ４６，４７が設けられている。図８の例において、特に説明した事項の他は、図１～図７と共に前述した第１の実施形態と同様である。

　摩擦ブレーキ装置３が上記のような液圧式である場合、電動式の摩擦ブレーキ装置３を用いた摩擦ブレーキシステムと比較して、制御性や静粛性が課題となる可能性がある反面、比較的安価に構成することができる。

　なお、図３および図８は、摩擦ブレーキシステムの概略図として、これらの実施形態に必要な構成を抜粋したものであり、例えば冗長機能等やその他の機能は、システム構成時の要求に応じて適宜追加され得るものとする。

　以上、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明を実施するための好適な形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示される。当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内またはこれと均等の範囲内のものと解釈される。

１…車両
３…摩擦ブレーキ装置
４…ブレーキアクチュエータ
５…個別ブレーキ制御装置
６…上位ＥＣＵ
７…ブレーキ統合制御手段
１１…要求ブレーキ力推定手段
１２…ブレーキ力配分手段
１３…車両制御演算手段
１４…ブレーキ摩擦係数推定手段
１５…配分調整部
１６…データ取得部
３１…ブレーキロータ
３２…摩擦材
３３…摩擦材操作手段

Claims

　車両に装備される複数の摩擦ブレーキ装置と、要求ブレーキ力に応じ前記各摩擦ブレーキ装置に目標となるブレーキ押圧力を配分するブレーキ力配分手段を有する上位制御装置とを備え、前記摩擦ブレーキ装置は、ブレーキロータ、摩擦材、およびこの摩擦材を前記ブレーキロータに押付ける摩擦材操作手段を有するブレーキアクチュエータと、前記ブレーキ力配分手段から配分された目標となるブレーキ押圧力に応じて前記摩擦材操作手段の出力を制御する個別ブレーキ制御装置とを備える摩擦ブレーキシステムであって、
　前記各摩擦ブレーキ装置の前記ブレーキロータと摩擦材との摩擦係数であって、前記ブレーキ力配分手段での前記ブレーキ押圧力の配分で反映される摩擦係数を推定するブレーキ摩擦係数推定手段を有する
摩擦ブレーキシステム。
　請求項１に記載の摩擦ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ力配分手段が、前記各摩擦ブレーキ装置に配分される目標となるブレーキ押圧力を、前記ブレーキ摩擦係数推定手段で推定された各摩擦ブレーキ装置の前記摩擦係数を反映させて算出する機能を有する摩擦ブレーキシステム。
　請求項１または２に記載の摩擦ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ摩擦係数推定手段が、前記ブレーキ力配分手段から配分されるブレーキ押圧力を摩擦係数の推定のために所定の組み合わせで変更する推定用配分調整部と、前記配分の変更されたブレーキ押圧力と前記車両の減速度との関係から前記摩擦係数を推定する推定演算部とを有する摩擦ブレーキシステム。
　請求項３に記載の摩擦ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ摩擦係数推定手段の前記推定演算部が、演算要素として、前記摩擦係数と、前記摩擦材を押し付けるブレーキ押圧力と、車両減速度と、これら全ての演算要素を用いた等式を成立させるための車両諸元に基づく所定係数と、からなる等式の演算に基づいて算出するものであり、前記等式が、前記摩擦係数推定演算部で前記摩擦係数を推定する前記摩擦ブレーキ装置の個数と同じ複数の線形独立式に基づいて構成される摩擦ブレーキシステム。
　請求項４に記載の摩擦ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ摩擦係数推定手段の前記推定演算部は、前記複数の線形独立式におけるブレーキ押圧力を含むフルランク行列の行列式の演算結果の絶対値が所定値を下回る場合において、前記行列式を用いて導出した摩擦係数推定結果について、前記所定値を上回る場合に導出された他の摩擦係数推定結果よりも最終的に導出する摩擦係数推定結果への影響が小さくなるか、または推定結果より除外するようにした摩擦ブレーキシステム。
　請求項４または請求項５に記載の摩擦ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ摩擦係数推定手段の前記推定演算部は、前記複数の線形独立式が、前記要求ブレーキ力の変化量の絶対値が所定値以上である場合において変更されたブレーキ配分から取得される摩擦ブレーキシステム。
　請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載の摩擦ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ力配分手段は、前記ブレーキ摩擦係数推定手段の推定結果に基づいて、所望の制動トルクを発揮し得る前記ブレーキ押圧力を算出し、この算出したブレーキ押圧力を目標値として前記摩擦ブレーキ装置へ与える摩擦ブレーキシステム。
　請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載の摩擦ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ摩擦係数推定手段の前記推定演算部は、前記要求ブレーキ力および前記実ブレーキ押圧力のいずれか一方または両方が所定値以上で、かつ前記摩擦ブレーキシステムの搭載車両の車速または前記摩擦ブレーキ装置によって制動される各車輪の車輪速の最低値が所定値以上である場合に、摩擦係数の推定を実行する摩擦ブレーキシステム。
　請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載の摩擦ブレーキシステムにおいて、前記摩擦ブレーキ装置が、前記摩擦材操作手段を駆動する電動のモータを有し、前記個別制御装置が、前記ブレーキ力配分手段から配分された前記ブレーキ押圧力を目標値に対して追従するよう前記モータを制御する機能を有する電動摩擦ブレーキ装置である摩擦ブレーキシステム。
　請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の摩擦ブレーキシステムにおいて、前記摩擦ブレーキ装置が、前記摩擦材操作手段の駆動源を電動モータとした電動摩擦ブレーキ装置からなる摩擦ブレーキシステム。