ブレーキシステム
【課題】回生協調制御における制動力変動や減速度変動を抑制する。
【解決手段】各ブレーキのブレーキキャリパ２１ａ〜ｄを動作させるマスタ圧発生装置２００、ホイール圧発生装置３００、回生制動装置１８と、これらのアクチュエータ２００、３００、１８を制御するブレーキ制御装置１００とを備え、ブレーキ制御装置１００は、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄで出力する摩擦制動力と、回生制動装置１８が出力する回生制動力を求める制動力算出部１１１、各制動力に応じた制動力信号を各アクチュエータ２００、３００、１８に出力する通信制御部１１２と、を備え、ペダル反力とマスタシリンダを加圧するピストンの変位量とに基づいて総制動力を調整することにより、車速の低下に応じて回生制動から摩擦制動に移行する際に、総制動力が略一定となるようにしたブレーキシステム。
【解決手段】各ブレーキのブレーキキャリパ２１ａ〜ｄを動作させるマスタ圧発生装置２００、ホイール圧発生装置３００、回生制動装置１８と、これらのアクチュエータ２００、３００、１８を制御するブレーキ制御装置１００とを備え、ブレーキ制御装置１００は、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄで出力する摩擦制動力と、回生制動装置１８が出力する回生制動力を求める制動力算出部１１１、各制動力に応じた制動力信号を各アクチュエータ２００、３００、１８に出力する通信制御部１１２と、を備え、ペダル反力とマスタシリンダを加圧するピストンの変位量とに基づいて総制動力を調整することにより、車速の低下に応じて回生制動から摩擦制動に移行する際に、総制動力が略一定となるようにしたブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタシリンダを倍力するアクチュエータの動作を制御することにより、車両の減速度を制御するブレーキシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧ブレーキと回生ブレーキとの協調制御を行うブレーキシステムとしては、例えば、特許文献１に記載されているように、ブレーキペダルとアクチュエータが電気的に接続されたＢＢＷ(Brake-By-Wire)を備えたものが知られている。
【０００３】
このようなブレーキシステムは、例えば、作動油を加圧して制動力を発生する摩擦制動アクチュエータと、回生によって制動力を発生させる回生制動アクチュエータを制御する制御装置を備え、その制御装置は、ブレーキペダルのストローク量や車速などに応じて、摩擦制動アクチュエータと回生制動アクチュエータで発生させる制動力配分を決定し、各アクチュエータへ制御信号を出力するものである。
【０００４】
また、特許文献２には、電動アクチュエータを倍力源として利用する自動車のブレーキ機構に用いられる電動倍力装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２９７４０号公報
【特許文献２】特開２００７−１９１１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたブレーキシステムは、ブレーキペダルとアクチュエータが電気的に接続されているため、余計な反力などをブレーキペダルへ出力しないことが可能である。しかしながら、特許文献１のブレーキシステムは、負圧ブースタを用いたコンベンショナルなブレーキシステムと比較して製造コストが高く、またブレーキペダルと油圧を発生する機構が電気的に接続されているので信頼性が低い。
【０００７】
特許文献２に記載されたブレーキシステムは、ブレーキペダルと摩擦制動アクチュエータが機械的に接続されており、負圧ブースタを用いたコンベンショナルなブレーキシステムの構造を踏襲しているため、特許文献１のブレーキシステムと比較して製造コストが低く、信頼性が高い。しかし、特許文献２のブレーキシステムは、ブレーキペダルと摩擦制動アクチュエータが機械的に接続されているため、回生協調制御時に摩擦制動アクチュエータの液圧変化の影響を受け易く、ブレーキペダルの反力が変化し易い。ドライバの多くはペダル踏力でブレーキペダルの操作を行っているため、ペダル反力が変化するとそれに伴ってペダルストローク量が変動する。特許文献２では、ペダル踏力やインプットロッドの変位量に基づいて摩擦制動アクチュエータの出力を決定しているために、減速度が変動する。このペダル反力や減速度の変動はドライバの意思とは異なるものであるため、各変動を低減もしくは抑制する必要がある。
【０００８】
本発明は、ドライバの意図しない減速度の変動を抑制することができるブレーキ制御技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を解決するため、本発明のブレーキシステムは、ペダルとマスタ圧発生装置とホイール圧発生装置とを備えた液圧制動装置と、回生制動装置と、を備えたブレーキシステムにおいて、ペダル反力と、マスタシリンダを加圧するピストンの変位量と、に基づいて総制動力を調整することにより、車速の低下に応じて回生制動から摩擦制動に移行する際に、前記総制動力が略一定となるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回生ブレーキから液圧ブレーキへの移行期における制動力変動や減速度変動を抑制することができるので、その結果、液圧ブレーキと回生ブレーキを搭載したハイブリッド車、電気自動車等の車両のブレーキ操作を安定して容易に操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した車両の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係るブレーキシステムの機能構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係るマスタ圧発生装置とホイール圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図４】本発明に係るブレーキシステムの基本動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係るブレーキシステムにおいて、車速とギアポジションに基づいて回生制動装置が出力する最大の回生制動力を示すグラフである。
【図６】本発明に係るブレーキシステムにおいて、車速に基づいて回生制動装置が出力する回生制動力の制限を示すグラフである。
【図７】本発明に係るブレーキシステムにおいて、インプットロッド変位量に基づいてマスタ圧発生装置が出力する摩擦制動力を示すグラフである。
【図８】本発明に係るブレーキシステムにおいて、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図４のフローチャートを実行した時の理想出力を示すグラフである。
【図９】本発明に係るブレーキシステムにおいて、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図４のフローチャートに従ってマスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８を制御した時の実際の出力を示すグラフである。
【図１０】本発明に係るブレーキシステムにおいて、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図４のフローチャートに従ってホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８を制御した時の実際の出力を示すグラフである。
【図１１】本発明に係るブレーキシステムに用いられる、ペダル反力とピストン変位量に基づいてブレーキシステムが出力する総制動力特性を示すグラフである。
【図１２】本発明に係るブレーキシステムの動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明に係るブレーキシステムにおいて、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図１１の総制動力特性と図１２のフローチャートに従ってマスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８を制御した時の実際の出力を示すグラフである。
【図１４】本発明に係るブレーキシステムに用いられる、ペダル反力とホイール圧発生装置３００が増減する液圧に基づいてブレーキシステムが出力する総制動力特性を示すグラフである。
【図１５】本発明に係るブレーキシステムにおける、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図１４の総制動力特性と図１２のフローチャートに従ってホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８を制御した時の実際の出力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態について、図１〜図１５を用いて説明する。
【００１３】
本実施形態は、本発明をＦＦ（エンジン前置き前輪駆動方式）車両に適用した例であるが、これに限られるものではなく、本発明は、４ＷＤ車両（４輪駆動方式）やＦＲ車両（エンジン前置き後輪駆動方式）等の車両にも適用可能である。
【００１４】
第一の実施形態に係る車両１０は、図１に示すように、エンジン１１と、トルクコンバータ１２と、トランスミッション１３と、ドライブシャフト１４，１９と、車輪１５ａ〜ｄと、ブレーキペダル１６と、ディクスロータ２０ａ〜ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄと、ブレーキ制御装置１００と、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄを動作させるための油圧を発生するマスタ圧発生装置２００と、同じくブレーキキャリパ２１ａ〜ｄを動作させるための油圧を発生するホイール圧発生装置３００と、蓄電装置１７と、後輪１５ｃ，１５ｄに制動力を加える回生制動装置１８と、を備えている。
【００１５】
エンジン１１は、燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生させる内燃機関である。爆発により得られるピストンの運動は、コンロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。クランクシャフトは、トルクコンバータ１２、トランスミッション１３、ドライブシャフト１４を介して、前輪１５ａ，１５ｂに動力を伝達する。
【００１６】
トルクコンバータ１２は、エンジン１１とトランスミッション１３との間に設けられている。このトルクコンバータ１２は、油などの作動流体を利用することにより、エンジン１１から出力される回転トルクを断続的にトランスミッション１３へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させてトランスミッション１３へ伝達する機能とを有する。
【００１７】
トランスミッション１３は、トルクコンバータ１２とドライブシャフト１４との間に設けられ、例えば、前進５段（第１速〜第５速）、後進１段の各変速段に対応する複数のギアなどを有する。
【００１８】
ドライブシャフト１４は、トランスミッション１３と前輪１５ａ，１５ｂとを連結する回転軸で、エンジン１１の回転駆動力を前輪１５ａ及び１５ｂへ伝達する。
【００１９】
ブレーキペダル１６は、ドライバが車両１０を減速させるときに操作するものである。ドライバの踏力は、このブレーキペダル１６を介してマスタ圧発生装置２００へ伝達される。マスタ圧発生装置２００で発生した油圧は、ホイール圧発生装置３００を介して、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ伝わり、このブレーキキャリパ２１ａ〜ｄを動作させる。ホイール圧発生装置３００は、マスタ圧発生装置２００で発生した油圧をそのままブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ伝えるか、又は、さらに増圧してからブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ伝える。
【００２０】
ブレーキは、ディクスロータ２０ａ〜ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄと、を有して構成される。各ディクスロータ２０ａ〜ｄは、各車輪１５ａ〜ｄに対して固定され、各車輪１５ａ〜ｄと一体的に回転する。各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄは、図示しないが、シリンダ、ピストン、パッド等から構成されている。シリンダ内のピストンは、マスタ圧及びホイール圧発生装置２００、３００からの作動油によって移動し、このピストンに連結されたパッドをディスクロータ２０ａ〜ｄに押圧する。このパッドがディクスロータ２０ａ〜ｄを押圧することにより、ディクスロータ２０ａ〜ｄとの間に摩擦力を発生する。この摩擦力は、各車輪１５ａ〜ｄに対して制動力として働き、更に各車輪１５ａ〜ｄと路面との間に制動力が発生する。
【００２１】
回生制動装置１８は、左右の後輪１５ｃ，１５ｄのそれぞれから伸びるドライブシャフト１９に接続され、制動過程においてドライブシャフト１９の回転により発電し、発生した電力を蓄電装置１７に供給するが、これと同時に、発電時の回転抵抗は、左右の後輪１５ｃ，１５ｄに制動力を与える。
【００２２】
蓄電装置１７には、図２に示すように、蓄電装置の電圧を検出するための電圧計３６が設けられており、この電圧計３６は、他のセンサと同様に、ブレーキ制御装置１００のインタフェース１０１と接続されている。
【００２３】
本実施形態では、以上で説明した車両の構成要素のうち、ブレーキペダル１６と、ディクスロータ２０ａ〜ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄと、マスタ圧発生装置２００と、ホイール圧発生装置３００と、ブレーキ制御装置１００と、後述のブレーキセンサと、回生制動装置１８とで、ブレーキシステムを構成している。
【００２４】
ブレーキ制御装置１００は、図２に示すように、コンピュータであり、各種演算処理を行うＣＰＵと、外部と信号の受送信を行うインタフェース１０１と、ＣＰＵが実行する各種プログラムやデータ等が予め記憶されているＲＯＭ１０２と、ＣＰＵのワークエリアとなるＲＡＭ１０３と、を有している。
【００２５】
ＣＰＵは、機能的には各種センサからの情報に基づいて目標の減速度を求める制動力算出手段１１１と、制動力算出手段１１１が算出した目標減速度や各種センサからの情報に基づいて、摩擦制動と回生制動の制動力配分を定める通信制御手段１１２と、外部との間での通信を制御する通信制御部と、を有している。これらの各機能部１１１，１１２は、いずれもＲＯＭ１０２に記憶されているプログラムをＣＰＵ１１０が実行することで機能する。
【００２６】
各種センサとしては、ブレーキセンサ３１と、車両１０の車速を検出する車速センサ３２と、車両１０の前後方向に発生している加速度を検出する前後加速度センサ３３と、各車輪１５ａ〜ｄの速度を検出する車輪速センサ３４と、トランスミッション１３のギアポジションを検出するギアポジションセンサ３５と、がある。以上の各センサは、いずれも、ブレーキ制御装置１００のインタフェース１０１に接続されている。
【００２７】
ブレーキセンサ３１は、ドライバの要求ブレーキ力を検出するセンサであり、図３に示すように、ブレーキペダル１６に連結されているインプットロッド２１４の変位量を検出するストロークセンサである。なお、ブレーキセンサ３１としては、ストロークセンサを複数個組み合わせてもよい。これにより、一つのセンサからの信号が途絶えた場合にも、残りのセンサによってドライバのブレーキ要求が検出され認知されるため、フェールセーフを確保することができる。また、ブレーキセンサ３１としては、ブレーキペダル１６に加わる踏力を検出する踏力センサや、この踏力センサとストロークセンサとを組み合わせたものとしてもよい。
【００２８】
マスタ圧発生装置２００は、ブレーキ制御装置１００から駆動制御信号を受信するマスタ圧制御器２０１と、このマスタ圧制御器２０１により制御されるマスタ圧発生機構２１０と、を有している。
【００２９】
また、ホイール圧発生装置３００は、ブレーキ制御装置１００から駆動制御信号を受信するホイール圧制御器３０１と、このホイール圧制御器３０１により制御されるホイール圧発生機構３１０と、を有している。
【００３０】
マスタ圧発生機構２１０は、図３に示すように、戻しバネ収納シリンダ２１１と、内部が作動油で満たされるマスタシリンダ２１２と、マスタシリンダ２１２内に供給する作動油が溜められているリザーバタンク２１３と、一方の端部がブレーキペダル１６に連結され他方の端部がマスタシリンダ２１２内に臨んでいる第一の加圧手段としてのインプットロッド２１４と、第二の加圧手段としてのモータ加圧機構２２０と、を備えている。
【００３１】
リザーバタンク２１３は、図示しない隔壁によって内部が仕切られて、二つの液室を有する。各液室は、マスタシリンダ２１２内の後述の各液室２１５、２１６と接続されている。
【００３２】
モータ加圧機構２２０は、マスタ圧制御器２０１からの駆動信号で駆動する加圧モータ２２１と、加圧モータ２２１の回転トルクを増幅する減速機構２３０と、回転力を並進力に変える回転−並進変換機構２４０と、回転−並進変換機構２４０に接して直線移動する可動部材２５０と、この可動部材２５０に押されてマスタシリンダ２１２内にプライマリ液室２１５を形成するプライマリピストン２５１と、マスタシリンダ２１２内にセカンダリ液室２１６を形成するセカダリピストン２５２と、戻しバネ収納シリンダ２１１内に配され、回転−並進変換機構２４０に押された可動部材２５０を元の位置の方向に戻そうとする戻しバネ２５５と、を有する。
【００３３】
減速機構２３０は、加圧モータ２２１の回転トルクをその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、歯車減速やプーリ減速等が適当であるが、本実施形態では、加圧モータ２２１の回転軸に取り付けられている駆動側プーリ２３１と、従動側プーリ２３２と、これらの間に掛け渡されているベルト２３３と、を備えるプーリ減速方式を採用している。なお、加圧モータ２２１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、減速機構２３０を設けずに、加圧モータ２２１と回転−並進変換機構２４０とを直結してもよい。これにより、減速機構２３０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。
【００３４】
回転−並進変換機構２４０は、加圧モータ２２１の回転動力を並進動力に変換して、可動部材２５０を介してプライマリピストン２５１を押圧するものである。変換機構としては、ラックピニオン、ボールネジ等が適当であるが、本実施形態では、従動側プーリ２３２により回転するボールネジナット２４１と、このボールネジナット２４１の回転運動により並進運動するボールネジ軸２４２と、を備えるボールネジ方式を採用している。
【００３５】
インプットロッド２１４は、その一方の端部がブレーキペダル１６に連結され、他方の端部がマスタシリンダ２１２内のプライマリ液室２１５内に臨んでいる。ブレーキペダル１６が踏み込まれてインプットロッド２１４が直進移動すると、プライマリ液室２１５内の作動油圧が上がって、セカンダリピストン２５２が押圧され、セカンダリ液室２１６内の作動油圧も上昇する。この結果、プライマリ液室２１５とホイール圧発生機構３１０とをつなぐ第一マスタ配管２６１、及びセカンダリ液室２１６とホイール圧発生機構３１０とをつなぐ第二マスタ配管２６２に作動油が供給され、この作動油は、ホイール圧発生装置３００を介して、各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ送られる。このため、モータ加圧機構２２０が故障等により正常に作動しない場合でも、所定のブレーキ力を確保することができる。
【００３６】
また、上述したように、ブレーキペダル１６が踏み込まれると、プライマリ液室２１５内の作動油圧が上がるため、この液圧がブレーキペダル反力として作用する。したがって、本実施形態の構造を採用することにより、ブレーキペダル反力を生成するバネ等の機構が不要となる。これにより、ブレーキシステムの小型・軽量化に寄与することができる。
【００３７】
加圧モータ２２１は、マスタ圧制御器２０１からの駆動信号に基づいて動作し、所望の回転トルクを発生する。加圧モータ２２１としては、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等が可能であるが、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最も望ましい。この加圧モータ２２１は、位置センサを備え、この位置センサからの位置信号がマスタ圧制御器２０１に入力されるように構成されている。これにより、マスタ圧制御器２０１は、位置センサから位置信号に基づいて加圧モータ２２１の回転角を算出し、更に、回転−並進変換機構２４０の並進量、すなわちプライマリピストン２５１の変位量を算出することができる。
【００３８】
この加圧モータ２２１の回転トルクは、減速機構２３０により増幅されて回転−並進変換機構２４０のボールネジナット２４１を回転させ、このボールネジナット２４１の回転によりボールネジ軸２４２が並進運動し、可動部材２５０を介してプライマリピストン２５１を押圧する。
【００３９】
また、可動部材２５０において、ボールネジ軸２４２とは反対側に、戻しバネ２５５の一端が接しており、この戻しバネ２５５の他端は、戻しバネ収納シリンダ２１１の内壁と接触している。そのため、ボールネジ軸２４２の推力とは逆方向の力が、可動部材２５０を介してボールネジ軸２４２に作用する。これにより、加圧モータ２２１が駆動し、プライマリピストン２５１が押圧されて、マスタ圧（マスタシリンダ２１２内の圧力）が加圧されている状態において、この加圧モータ２２１が故障等により停止し、ボールネジ軸２４２の戻し制御が不能になった場合でも、戻しバネ２５５の弾性力によってボールネジ軸２４２が初期位置に戻され、マスタシリンダ圧を概ね零付近まで低下させることができる。その結果、加圧モータ２２１の故障によるブレーキ力の引きずりを回避することができる。
【００４０】
プライマリピストン２５１が押圧されると、プライマリ液室２１５内の作動油圧が上昇し、これにより、セカンダリピストン２５２が押圧され、セカンダリ液室２１６内の作動油圧も上昇する。この結果、プライマリ液室２１５とホイール圧発生機構３１０とをつなぐ第一マスタ配管２６１、及びセカンダリ液室２１６とホイール圧発生機構３１０とをつなぐ第二マスタ配管２６２に、作動油が供給され、この作動油がホイール圧発生装置３００を介して、各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ送られる。すなわち、ドライバの踏力によりインプットロッド２１４が押圧された場合でも、加圧モータ２２１の駆動でプライマリピストン２５１が押圧された場合でも、マスタ配管２６１，２６２及びホイール圧発生装置３００を介して、作動油が各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ送られる。
【００４１】
本実施形態では、プライマリピストン２５１とセカンダリピストン２５２を設けるタンデム方式を採用している。その理由は、マスタシリンダ２１２からの油漏れがあった場合でも、ある程度のマスタ圧を確保するためである。例えば、仮にプライマリ液室２１５で油漏れがあった場合には、プライマリピストン２５１が、図３に示す構成により、セカンダリピストン２５２を直接に押圧することにより、セカンダリ液室２１６の作動油圧の上昇を確保することができる。
【００４２】
本実施形態では、ドライバのブレーキ操作によるインプットロッド２１４の変位量に応じて、プライマリピストン２５１を変位させることで、インプットロッド２１４によるプライマリ液室２１５の作動油圧の加圧を更に増幅することができる。その増幅比（以下「倍力比」という。）は、インプットロッド２１４とプライマリピストン２５１の変位量の比、インプットロッド２１４の断面積（以下「ＡＩＲ」という。）とプライマリピストン２５１の断面積（以下「ＡＰＰ」という。）の比等によって決定される。特に、インプットロッド２１４の変位量と同量だけプライマリピストン２５１を変位させる場合、倍力比は、（ＡＩＲ＋ＡＰＰ）／ＡＩＲとして、一意に定まる。すなわち、必要な倍力比に基づいて、ＡＩＲとＡＰＰを設定し、インプットロッド２１４の変位量に等しくなるようにプライマリピストン６０の変位量を制御することにより、常に一定の倍力比を得ることができる。なお、インプットロッド２１４の変位量は、ブレーキセンサ３１によって検出され、プライマリピストン２５１の変位量は、加圧モータ２２１の位置センサの信号に基づいてマスタ圧制御器２０１によって算出される。
【００４３】
ホイール圧発生機構３１０は、マスタ圧発生機構２１０から各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへの作動油の供給を制御するゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂと、マスタ圧発生機構２１０から後述のポンプへの作動油の供給を制御するゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂと、ゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂを通過した作動油及びポンプからの作動油の各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへの供給を制御するＩＮ弁３１２ａ〜ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄにかかる作動油圧を減圧制御するＯＵＴ弁３１３ａ〜ｄと、マスタ圧発生機構２１０からゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂを介して供給された作動油を昇圧するポンプ３１４ａ，３１４ｂと、ポンプ３１４ａ，３１４ｂを駆動するポンプモータ３１５と、マスタ圧を検出するマスタ圧センサ３１６と、リザーバタンク３１７ａ，３１７ｂと、を備えている。
【００４４】
上記のホイール圧発生機構３１０として、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、ブレーキバイワイヤ用の液圧制御ユニット等を採用することができる。
【００４５】
このホイール圧発生機構３１０は、ＦＬ（前左）輪用ブレーキキャリパ２１ａとＲＲ（後右）輪用ブレーキキャリパ２１ｄへ供給する作動油圧を制御する第一ブレーキ系統と、ＦＲ（前右）輪用ブレーキキャリパ２１ｂとＲＬ（後左）輪用ブレーキキャリパ２１ｃへ供給する作動油圧を制御する第二ブレーキ系統とを有する。
【００４６】
第一ブレーキ系統には、ゲートＯＵＴ弁３１０ａと、ゲートＩＮ弁３１１ａと、ＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄと、ＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄと、リザーバタンク３１７ａが属している。また、第二ブレーキ系統には、ゲートＯＵＴ弁３１０ｂと、ゲートＩＮ弁３１１ｂと、ＩＮ弁３１２ｂ，３１２ｃと、ＯＵＴ弁３１３ｂ，３１３ｃと、リザーバタンク３１７ｂが属している。第一ブレーキ系統のゲートＯＵＴ弁３１０ａ及びゲートＩＮ弁３１１ａには、マスタ圧発生器２１０のプライマリ液室２１５に接続されている第一マスタ配管２６１が接続され、第二ブレーキ系統のゲートＯＵＴ弁３１０ｂ及びゲートＩＮ弁３１１ｂには、マスタ圧発生器２１０のセカンダリ液室２１６に接続されている第二マスタ配管２６２が接続されている。
【００４７】
このように、二つのブレーキ系統を設けることにより、一方のブレーキ系統が失陥した場合にも、正常なもう一方のブレーキ系統によって、対角二輪分のブレーキ力が確保されるため、車両の挙動が安定に保たれる。
【００４８】
ゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂ、ゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂ、ＩＮ弁３１２ａ〜ｄ、ＯＵＴ弁３１３ａ〜ｄは、いずれもソレノイドを有し、そのソレノイドへの通電によって弁の開閉を行う電磁式のものである。各弁の開閉制御は、ホイール圧制御器３０１により制御される。ゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂとＩＮ弁３１２ａ〜ｄは、これらの弁への電流断で開状態となり、電流入で閉状態となる弁であり、ゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂとＯＵＴ弁３１３ａ〜ｄは、これらの弁への電流断で閉状態となり、電流入で開状態となる弁である。
【００４９】
ポンプ３１４ａ，３１４ｂとしては、プランジャポンプ、トロコイドポンプ、ギヤポンプ等が適当であるが、静粛性の点においては、ギヤポンプが最も望ましい。ポンプモータ３１５は、ホイール圧制御器３０１からの駆動信号に基づいて動作し、ポンプモータ３１５に連結されたポンプ３１４ａ，３１４ｂを駆動する。ポンプモータ３１５としては、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等が適当であるが、制御性、静粛性、耐久性の点においては、ＤＣブラシレスモータが最も望ましい。
【００５０】
マスタ圧センサ３１６は、マスタ圧発生機構２１０のセカンダリ液室２１６に接続されている第二マスタ配管２６２に接続されている。このマスタ圧センサ３１６で検出されたマスタ圧は、ホイール圧制御器３０１に送られる。なお、このマスタ圧センサ３１６の個数とその設置位置は、制御性やフェールセーフ等の見地から、適宜、決定するのがよい。
【００５１】
次に、ホイール圧発生機構３１０の動作について説明する。なお、以下では、第一ブレーキ系統のみの動作について説明し、第二ブレーキ系統の動作については、第一ブレーキ系統の動作と同じであるため、その説明を省略する。
【００５２】
まず、マスタ圧発生機構２１０で昇圧された作動油圧を、更に昇圧することなく、そのままＦＬ輪用ブレーキキャリパ２１ａとＲＲ輪用ブレーキキャリパ２１ｄへ送る場合について説明する。この場合、ゲートＩＮ弁３１１ａとＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄが閉状態で、ゲートＯＵＴ弁３１０ａとＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄが開状態である。
【００５３】
マスタ圧発生機構２１０から第一マスタ配管２６１を経て送られてきた作動油は、ゲートＯＵＴ弁３１０ａとＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄを経て、ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送られる。すなわち、マスタ圧発生機構２１０からの作動油は、ポンプ３１４ａで昇圧されることなく、ブレーキキャリパ２１ａ、２１ｄへ供給される。
【００５４】
本実施形態では、前記したとおり、ゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂとＩＮ弁３１２ａ〜ｄとが、これらの弁への電流断で開状態となり、ゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂとＯＵＴ弁３１３ａ〜ｄとが、これらの弁への電流断で閉状態となる。この電流断時の各弁の状態は、マスタ圧発生機構２１０からの作動油がポンプ３１４ａで昇圧されることなく、ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへそのまま供給されるときの各弁の状態と同じである。このため、電源系統が故障して各弁に電流を供給できなくなっても、マスタ圧発生機構２１０から作動油をブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送ることができる。すなわち、ホイール圧発生機構３１０が故障しても、マスタ圧発生機構２１０によりブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送る作動油の圧力を制御することができる。
【００５５】
次に、マスタ圧発生機構２１０で昇圧された作動油圧を、ポンプ３１４ａで更に昇圧してから、ＦＬ輪用ブレーキキャリパ２１ａとＲＲ輪用ブレーキキャリパ２１ｄへ送る場合について説明する。この場合、ゲートＩＮ弁３１１ａとＩＮ弁３１２ａ、３１２ｄが開状態で、ゲートＯＵＴ弁３１０ａとＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄが閉状態である。
【００５６】
マスタ圧発生機構２１０から第一マスタ配管２６１を経て供給される作動油は、ゲートＩＮ弁３１１ａを経てポンプ３１４ａに送られ、ここで昇圧される。ポンプ３１４ａで昇圧された作動油は、ＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄを経て、ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送られる。なお、マスタ圧発生機構２１０が故障してマスタ圧発生機構２１０から作動油が供給されない場合でも、作動油をポンプ３１４ａからブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送ることができる。この場合、ゲートＩＮ弁３１１ａとゲートＯＵＴ弁３１０ａは閉状態となる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、マスタ圧発生装置２００とホイール圧発生装置３００とのうち、一方が欠陥しても、他方の出力を妨げない構成となっている。
【００５８】
次に、ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄにかかる作動油圧を減圧する場合について説明する。この場合、ＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄが開状態で、他の弁は状況に応じて開又は閉状態であるが、ＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄは基本的に閉状態である。
【００５９】
ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄ内に溜まっている作動油は、それぞれＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄを経て、リザーバタンク３１７ａに流入する。なお、リザーバタンク３１７ａ内の作動油は、マスタ圧発生機構２１０からの作動油をポンプ３１４ａで昇圧する際に利用される。
【００６０】
次に、図４に示すフローチャートに従って、ブレーキ制御装置１００の動作について説明する。
【００６１】
ステップＳ１において、ブレーキ制御装置１００の通信制御部１１２は、所定時間毎に、各センサ等から各種車両環境情報を取得し、これをＲＡＭ１０３に格納する。ここで、所定時間は、ミリセコンド単位である。各センサ等としては、前述したブレーキセンサ３１、車速センサ３２、前後加速度センサ３３、車輪速センサ３４、ギアポジションセンサ３５、電圧計３６に加えて、マスタ圧制御器２０１、ホイール圧制御器３０１がある。各センサ３１〜３６は、基本的に、イグニッションオンの際には、常時、検出値を出力しており、インタフェース１０１は、各センサ３１〜３６からの出力を所定時間毎に受信する。また、マスタ圧制御器２０１は、基本的にイグニッションオンの際には、常時、マスタシリンダ内の液圧とプライマリピストン２５１の変位量を検出しており、インタフェース１０１はこれを受信する。なお、各センサ３１〜３６からの各種車両環境情報は、車両環境情報の変化を把握するために、予め定められた回数分をＲＡＭ１０３に保持する。
【００６２】
次に、ステップＳ２において、制動力算出部１１１がステップＳ１で取得した車速やギアポジションに基づいて、最大回生制動力Ｆｒ＿ｍａｘを算出する。最大回生制動力は、回生制動装置１８で発生することができる最大の回生制動力であり、車速やギアポジションに基づいて決まる。最大回生制動力を求める方法としては、例えば、図５に示すテーブルデータを予めＲＯＭ１０２に記憶させておき、これを参照することで求めることができる。
【００６３】
次に、ステップＳ３において、ステップＳ１で取得した車速に基づいて、回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔを算出する。回生制動装置１８は、車輪１５ｃ，１５ｄの速度の低下に伴って発電効率が著しく低下する。そのため、発電効率が低下する車速以下では回生制動力を制限する。
【００６４】
回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔを求める方法としては、例えば、図６に示すテーブルデータを予めＲＯＭ１０２に記憶させておき、これに参照することで求めることができる。図６は車速Ｖｓから車速Ｖｅにかけて徐々に回生制動力制限を小さくし、車速Ｖｅにおいて回生制動力制限を０にするものである。この車速Ｖｓから車速Ｖｅまでの期間は、回生制動力と以下で説明する摩擦制動力とが切替わる期間である。なお、車速Ｖｓおよび車速Ｖｅは回生制動装置１８の性能に基づいて決まる。
【００６５】
また、回生制動力Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔは、電圧計３６が示す電圧値が所定の電圧値に達した場合、すなわち蓄電装置１７の蓄電量が所定量に達した場合には回生制動装置１８が発電する電力を蓄電することができなくなるため、車速Ｖの大きさに関わらず、回生制動力Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔを０にする。ただし、蓄電装置１７の種類によっては、前記方法では蓄電装置１７の寿命低下が生じる可能性があるため、所定の蓄電量から回生制動力Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔを徐々に０に減少させる方法を採用してもよい。
【００６６】
次に、ステップＳ４において、最大回生制動力Ｆｒ＿ｍａｘと回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔの大きさを比較する。最大回生制動力Ｆｒ＿ｍａｘが、回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔ以上である場合、ステップＳ５において、回生制動力制限以下の制動力を出力するために回生制動力ＦｒにＦｒ＿ｌｉｍｉｔを代入する。最大回生制動力Ｆｒ＿ｍａｘが、回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔより小さい場合には、ステップＳ６において、最大回生制動力が回生制動力制限以下であるため、回生制動力ＦｒにＦｒ＿ｍａｘを代入する。
【００６７】
次に、ステップＳ７において、ステップＳ１で取得したインプットロッド２１４の変位量に基づいて、摩擦制動力Ｆｆを算出する。摩擦制動力は、マスタ圧発生装置２００とホイール圧発生装置３００が動作することにより、各車輪１５ａ〜ｄに働く制動力である。摩擦制動力を求める方法としては、例えば、図７に示すテーブルデータを予めＲＯＭ１０２に記憶させておき、これを参照することで求めることができる。なお、図７は、乾いたアスファルト路（路面μ＝０．９）で計測した特性である。
【００６８】
次に、ステップＳ８において、摩擦制動力Ｆｆと回生制動力Ｆｒの大きさを比較する。摩擦制動力Ｆｆが回生制動力Ｆｒより大きい場合、ドライバの要求する制動力（摩擦制動力）が回生制動力を超えているため、ステップＳ９において、マスタ圧制御器２０１とホイール圧制御器３０１へ送信する摩擦制動力の出力指令値ＦｆｏにはＦｆ−Ｆｒを、他方、回生制動装置１８へ送信する回生制動力の出力値ＦｒｏにはＦｒを代入する。
【００６９】
摩擦制動力Ｆｆが回生制動力Ｆｒ以下である場合、回生制動力Ｆｒのみで摩擦制動力Ｆｆ分の制動力を出力可能であるため、ステップＳ１０において、摩擦制動力の出力指令値Ｆｆｏには０を、回生制動力の出力値ＦｒｏにはＦｆを代入する。そして、ステップＳ１１において、通信制御部１１２が、マスタ圧発生装置２００、ホイール圧発生装置３００、回生制動装置１８に対して、現時点の制動力に応じた制動力信号を出力する。摩擦制動力Ｆｆｏは、マスタ圧発生装置２００またはホイール圧発生装置３００へ出力され、基本的にはマスタ圧発生装置２００へ出力される。回生制動力Ｆｒｏは、回生制動装置１８へ出力される。
【００７０】
以下では、摩擦制動力Ｆｆｏがマスタ圧発生装置２００に、回生制動力Ｆｒｏが回生制動装置１８に出力される場合について説明する。
【００７１】
図４に示されたフローチャートを実行した場合、例えば図８に示す出力が得られる。図８は、摩擦制動力と回生制動力の大きさが等しく、インプットロッド変位量が変動しないとした場合の出力である。車速Ｖｓから車速Ｖｅにかけて回生制動力制限の減少に伴って回生制動力が減少し、回生制動力の減少分を補うように摩擦制動力が増加する。図８に示す場合では、インプットロッド変位量が変動しない、すなわち指令値が変動しないため、摩擦制動力と回生制動力を合わせた総制動力は全領域で一定となる。
【００７２】
しかしながら、図４のフローチャートに従って、マスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８とを、又はホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８とを制御すると、現実には、図９及び図１０に示すような変動が生じる。図９は、図４のフローチャートに従って、マスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８とを制御した結果を示し、図１０は、図４のフローチャートに従って、ホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８とを制御した結果を示す。このような変動が生じる原因は、摩擦制動力を発生させる際に生じるマスタシリンダ内の液圧やバネ反力、摺動抵抗などの変動に伴うブレーキペダルの反力変動である。
【００７３】
図９及び図１０に示す例は、いずれも一定の踏力でブレーキペダルを踏んでいる場合である。図９に示す例の場合、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間においてペダル反力が減少し、ペダル変位量が増加し、インプットロッド変位量が増加して摩擦制動力の指令値が増加するので、総制動力と減速度に変動が生じる。
【００７４】
また、図１０に示す例の場合には、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間において、ペダル反力が増加し、ペダル変位量が減少し、インプットロッド変位量が減少し、摩擦制動力の指令値が減少し、総制動力と減速度に変動が生じることとなる。
【００７５】
上記の問題に対処する方法として、マスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８の制御方法について、次に説明する。
【００７６】
まず、例えば、図１１に示されたペダル反力から、インプットロッド変位量Ｘｉｒとプライマリピストン変位量Ｘｐｐの関係に基づいて、摩擦制動力と回生制動力の和である総制動力を求める方法がある。この方法は、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間におけるペダル反力とプライマリピストン変位量の変動を考慮したものであり、摩擦制動力を出力するためにプライマリピストンが変位すると総制動力が増加する特性へ変化するところ、プライマリピストンが変位するとペダル反力が減少するため、総制動力を減少させる。
【００７７】
そうすると、例えば、回生制動時の回生制動力と総制動力が略等しい場合、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間以降のプライマリピストンの変位やペダル反力の変動に対して、総制動力は変動しないため、結果的に減速度の変動を抑制することができる。なお、本実施例では、図１１に示されたテーブルを用いて総制動力を求めているが、総制動力を求める方法として、これに限られるものではなく、例えば数式から求めるようにしてもよい。
【００７８】
次に、図１２に示されたフローチャートに従って、図１１に示された総制動力特性を用いたブレーキ制御装置１００の動作について説明する。
【００７９】
図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ１からステップＳ６、ステップＳ１１における動作は、図４のフローチャートと基本的に同一である。
【００８０】
ステップＳ１２において、摩擦制動力と回生制動力を合わせたブレーキシステム全体の制動力である総制動力Ｆｔを求める。
【００８１】
総制動力Ｆｔを求める方法としては、例えば、図１１に示されたテーブルデータを予めＲＯＭ１０２に記憶させておき、これを参照することで求めることができる。
【００８２】
図１１は、ペダル反力に対して出力する総制動力を示したものであり、インプットロッド変位量Ｘｉｒとプライマリピストン変位量Ｘｐｐの関係によって複数の特性がある。ペダル反力は、第一の実施形態と同様に、マスタシリンダ内の液圧、バネ反力、摺動抵抗などによって変化するので、マスタシリンダ内の液圧Ｐ、インプットロッドの断面積Ａｉｒ、バネ反力Ｆｋ、摺動抵抗などの反力ＦｏからＦ＝Ｐ・Ａｉｒ＋Ｆｋ＋Ｆｏで求めることができる。インプットロッドの断面積Ａｉｒ、バネ反力Ｆｋ、摺動抵抗などの反力Ｆｏは、いずれもブレーキシステムの仕様によって決まる。また、回生制動を行わない摩擦制動の際には、インプットロッドとプライマリピストンの変位によって発生する液圧の倍力比は、常時一定となるように、インプットロッド変位量Ｘｉｒとプライマリピストン変位量Ｘｐｐの大きさが略等しいＸｉｒ＝Ｘｐｐの特性を使用し、この特性を初期特性として使用する。なお、図１１に示された関係は、乾いたアスファルト路（路面μ＝０．９）で計測した特性である。
【００８３】
次に、図１２に示されたフローチャートのステップＳ１３において、総制動力Ｆｔと回生制動力Ｆｒの大きさを比較する。総制動力Ｆｔが回生制動力Ｆｒより大きい場合、回生制動力では出力できない制動力を摩擦制動力で出力する必要があるため、ステップＳ１４において、マスタ圧制御器２０１へ送信する摩擦制動力の出力指令値ＦｆｏにＦｔ−Ｆｒを、回生制動装置１８へ送信する回生制動力の出力値ＦｒｏにはＦｒを代入する。
【００８４】
これに対し、総制動力Ｆｔが回生制動力Ｆｒ以下である場合、回生制動力Ｆｒのみで総制動力Ｆｔ分の制動力を出力可能であるため、ステップＳ１５において、摩擦制動力の出力指令値Ｆｆｏには０を、回生制動力の出力値ＦｒｏにはＦｔを代入する。
【００８５】
図１１に示された総制動力特性と、図１２に示されたフローチャートに従ってマスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８を制御した場合、例えば、回生制動中の回生制動力と総制動力が略等しい場合には、総制動力を求めるステップＳ１２において、初期に選択される図１１の特性は、前述のようにＸｉｒ＝Ｘｐｐの特性であるが、回生制動力が総制動力より大きい場合には摩擦制動力を０にする必要があるため、必然的にＸｐｐはＸｉｒより小さくなり、本例のように回生制動中の回生制動力と総制動力が略等しい場合には、Ｘｐｐ＝０の特性が選択される。
【００８６】
回生制動から摩擦制動へ切替わる期間に入ると、回生制動力が総制動力より小さくなり、摩擦制動力を発生する必要が生じるため、Ｘｐｐは０より大きくなり、Ｘｐｐ＝０よりＸｉｒ＝Ｘｐｐに近い特性を使用する。この時、ペダル反力が変化しない場合には総制動力が増加してしまうが、本ブレーキシステムではペダル反力が減少するため、総制動力が回生制動から摩擦制動へ切替わる期間の前後で変化せず、結果的に図１３に示すように減速度の変動を抑制することができる。
【００８７】
次に、図１０に示した総制動力と減速度の変動を抑制する別の方法として、ホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８の制御方法について説明する。
【００８８】
ホイール圧発生装置３００を制御する場合、例えば、図１４に示されたペダル反力から、ホイール圧発生装置３００が増減させる液圧Ｐｘに基づいて、摩擦制動力と回生制動力の和である総制動力を求める方法がある。この方法では、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間におけるペダル反力とホイール圧発生装置３００が増減させる液圧Ｐｘの変動を考慮したものであり、摩擦制動力を出力するためにホイール圧発生装置３００が増圧すると総制動力が減少する特性へ変化するようにするが、ホイール圧発生装置３００が増圧するとペダル反力が増加するため、総制動力が増加する。
【００８９】
そのため、例えば、回生制動時の回生制動力と総制動力が略等しい場合、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間以降のホイール圧発生装置３００が増減させる液圧やペダル反力の変動に対して、総制動力は変動しないため、結果的に減速度の変動を抑制することができる。なお、本実施例では図１４に示されたテーブルを用いて総制動力を求めているが、総制動力を求める方法としては、このようなテーブルに限定されるものではなく、例えば、数式から求めるようにしてもよい。
【００９０】
なお、ホイール圧発生装置３００の制御方法については、総制動力の求め方がマスタ圧発生装置２００の制御方法の場合と異なるのみで、その他については図１２に示されたフローチャートに基本的に従う。
【００９１】
図１４に示された総制動力特性を用いて、図１２に示されたフローチャートに従ってホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８を制御する場合、図１５に示すように、ペダル反力が変動しても、総制動力と減速度の変動を抑制することができる。
【００９２】
なお、本実施例では制動力を発生するする装置が、マスタ圧発生装置２００と、ホイール圧発生装置３００と、回生制動装置１８と、から構成されているが、マスタ圧発生装置２００は、エンジン１１の負圧を利用した負圧ブースタであってもよく、またホイール圧発生装置３００は、単なる液圧配管や車輪のロックを防ぐＡＢＳ（Anti-lock Brake System）であってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０：車両、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ：車輪、１６：ブレーキペダル、１７：蓄電装置、１８：回生制動装置、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ：ディスクロータ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ：ブレーキキャリパ、３１：ブレーキセンサ、１００：ブレーキ制御装置、１１０：ＣＰＵ、１１１：制動力算出部、１１２：通信制御部、２００：マスタ圧発生装置、２０１：マスタ圧制御器、２１０：マスタ圧発生機構、３００：ホイール圧発生装置、３０１：ホイール圧制御器、３１０：ホイール圧発生機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスタシリンダを倍力するアクチュエータの動作を制御することにより、車両の減速度を制御するブレーキシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液圧ブレーキと回生ブレーキとの協調制御を行うブレーキシステムとしては、例えば、特許文献１に記載されているように、ブレーキペダルとアクチュエータが電気的に接続されたＢＢＷ(Brake-By-Wire)を備えたものが知られている。
【０００３】
このようなブレーキシステムは、例えば、作動油を加圧して制動力を発生する摩擦制動アクチュエータと、回生によって制動力を発生させる回生制動アクチュエータを制御する制御装置を備え、その制御装置は、ブレーキペダルのストローク量や車速などに応じて、摩擦制動アクチュエータと回生制動アクチュエータで発生させる制動力配分を決定し、各アクチュエータへ制御信号を出力するものである。
【０００４】
また、特許文献２には、電動アクチュエータを倍力源として利用する自動車のブレーキ機構に用いられる電動倍力装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２９７４０号公報
【特許文献２】特開２００７−１９１１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたブレーキシステムは、ブレーキペダルとアクチュエータが電気的に接続されているため、余計な反力などをブレーキペダルへ出力しないことが可能である。しかしながら、特許文献１のブレーキシステムは、負圧ブースタを用いたコンベンショナルなブレーキシステムと比較して製造コストが高く、またブレーキペダルと油圧を発生する機構が電気的に接続されているので信頼性が低い。
【０００７】
特許文献２に記載されたブレーキシステムは、ブレーキペダルと摩擦制動アクチュエータが機械的に接続されており、負圧ブースタを用いたコンベンショナルなブレーキシステムの構造を踏襲しているため、特許文献１のブレーキシステムと比較して製造コストが低く、信頼性が高い。しかし、特許文献２のブレーキシステムは、ブレーキペダルと摩擦制動アクチュエータが機械的に接続されているため、回生協調制御時に摩擦制動アクチュエータの液圧変化の影響を受け易く、ブレーキペダルの反力が変化し易い。ドライバの多くはペダル踏力でブレーキペダルの操作を行っているため、ペダル反力が変化するとそれに伴ってペダルストローク量が変動する。特許文献２では、ペダル踏力やインプットロッドの変位量に基づいて摩擦制動アクチュエータの出力を決定しているために、減速度が変動する。このペダル反力や減速度の変動はドライバの意思とは異なるものであるため、各変動を低減もしくは抑制する必要がある。
【０００８】
本発明は、ドライバの意図しない減速度の変動を抑制することができるブレーキ制御技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を解決するため、本発明のブレーキシステムは、ペダルとマスタ圧発生装置とホイール圧発生装置とを備えた液圧制動装置と、回生制動装置と、を備えたブレーキシステムにおいて、ペダル反力と、マスタシリンダを加圧するピストンの変位量と、に基づいて総制動力を調整することにより、車速の低下に応じて回生制動から摩擦制動に移行する際に、前記総制動力が略一定となるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回生ブレーキから液圧ブレーキへの移行期における制動力変動や減速度変動を抑制することができるので、その結果、液圧ブレーキと回生ブレーキを搭載したハイブリッド車、電気自動車等の車両のブレーキ操作を安定して容易に操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用した車両の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係るブレーキシステムの機能構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係るマスタ圧発生装置とホイール圧発生装置の構成を示す説明図である。
【図４】本発明に係るブレーキシステムの基本動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係るブレーキシステムにおいて、車速とギアポジションに基づいて回生制動装置が出力する最大の回生制動力を示すグラフである。
【図６】本発明に係るブレーキシステムにおいて、車速に基づいて回生制動装置が出力する回生制動力の制限を示すグラフである。
【図７】本発明に係るブレーキシステムにおいて、インプットロッド変位量に基づいてマスタ圧発生装置が出力する摩擦制動力を示すグラフである。
【図８】本発明に係るブレーキシステムにおいて、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図４のフローチャートを実行した時の理想出力を示すグラフである。
【図９】本発明に係るブレーキシステムにおいて、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図４のフローチャートに従ってマスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８を制御した時の実際の出力を示すグラフである。
【図１０】本発明に係るブレーキシステムにおいて、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図４のフローチャートに従ってホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８を制御した時の実際の出力を示すグラフである。
【図１１】本発明に係るブレーキシステムに用いられる、ペダル反力とピストン変位量に基づいてブレーキシステムが出力する総制動力特性を示すグラフである。
【図１２】本発明に係るブレーキシステムの動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明に係るブレーキシステムにおいて、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図１１の総制動力特性と図１２のフローチャートに従ってマスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８を制御した時の実際の出力を示すグラフである。
【図１４】本発明に係るブレーキシステムに用いられる、ペダル反力とホイール圧発生装置３００が増減する液圧に基づいてブレーキシステムが出力する総制動力特性を示すグラフである。
【図１５】本発明に係るブレーキシステムにおける、摩擦制動力と回生制動力が略等しい場合に、図１４の総制動力特性と図１２のフローチャートに従ってホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８を制御した時の実際の出力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態について、図１〜図１５を用いて説明する。
【００１３】
本実施形態は、本発明をＦＦ（エンジン前置き前輪駆動方式）車両に適用した例であるが、これに限られるものではなく、本発明は、４ＷＤ車両（４輪駆動方式）やＦＲ車両（エンジン前置き後輪駆動方式）等の車両にも適用可能である。
【００１４】
第一の実施形態に係る車両１０は、図１に示すように、エンジン１１と、トルクコンバータ１２と、トランスミッション１３と、ドライブシャフト１４，１９と、車輪１５ａ〜ｄと、ブレーキペダル１６と、ディクスロータ２０ａ〜ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄと、ブレーキ制御装置１００と、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄを動作させるための油圧を発生するマスタ圧発生装置２００と、同じくブレーキキャリパ２１ａ〜ｄを動作させるための油圧を発生するホイール圧発生装置３００と、蓄電装置１７と、後輪１５ｃ，１５ｄに制動力を加える回生制動装置１８と、を備えている。
【００１５】
エンジン１１は、燃焼室内の混合気を爆発させて、動力を発生させる内燃機関である。爆発により得られるピストンの運動は、コンロッドを介してクランクシャフトの回転運動に変換される。クランクシャフトは、トルクコンバータ１２、トランスミッション１３、ドライブシャフト１４を介して、前輪１５ａ，１５ｂに動力を伝達する。
【００１６】
トルクコンバータ１２は、エンジン１１とトランスミッション１３との間に設けられている。このトルクコンバータ１２は、油などの作動流体を利用することにより、エンジン１１から出力される回転トルクを断続的にトランスミッション１３へ伝達するクラッチとしての機能と、その回転トルクを増大させてトランスミッション１３へ伝達する機能とを有する。
【００１７】
トランスミッション１３は、トルクコンバータ１２とドライブシャフト１４との間に設けられ、例えば、前進５段（第１速〜第５速）、後進１段の各変速段に対応する複数のギアなどを有する。
【００１８】
ドライブシャフト１４は、トランスミッション１３と前輪１５ａ，１５ｂとを連結する回転軸で、エンジン１１の回転駆動力を前輪１５ａ及び１５ｂへ伝達する。
【００１９】
ブレーキペダル１６は、ドライバが車両１０を減速させるときに操作するものである。ドライバの踏力は、このブレーキペダル１６を介してマスタ圧発生装置２００へ伝達される。マスタ圧発生装置２００で発生した油圧は、ホイール圧発生装置３００を介して、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ伝わり、このブレーキキャリパ２１ａ〜ｄを動作させる。ホイール圧発生装置３００は、マスタ圧発生装置２００で発生した油圧をそのままブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ伝えるか、又は、さらに増圧してからブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ伝える。
【００２０】
ブレーキは、ディクスロータ２０ａ〜ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄと、を有して構成される。各ディクスロータ２０ａ〜ｄは、各車輪１５ａ〜ｄに対して固定され、各車輪１５ａ〜ｄと一体的に回転する。各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄは、図示しないが、シリンダ、ピストン、パッド等から構成されている。シリンダ内のピストンは、マスタ圧及びホイール圧発生装置２００、３００からの作動油によって移動し、このピストンに連結されたパッドをディスクロータ２０ａ〜ｄに押圧する。このパッドがディクスロータ２０ａ〜ｄを押圧することにより、ディクスロータ２０ａ〜ｄとの間に摩擦力を発生する。この摩擦力は、各車輪１５ａ〜ｄに対して制動力として働き、更に各車輪１５ａ〜ｄと路面との間に制動力が発生する。
【００２１】
回生制動装置１８は、左右の後輪１５ｃ，１５ｄのそれぞれから伸びるドライブシャフト１９に接続され、制動過程においてドライブシャフト１９の回転により発電し、発生した電力を蓄電装置１７に供給するが、これと同時に、発電時の回転抵抗は、左右の後輪１５ｃ，１５ｄに制動力を与える。
【００２２】
蓄電装置１７には、図２に示すように、蓄電装置の電圧を検出するための電圧計３６が設けられており、この電圧計３６は、他のセンサと同様に、ブレーキ制御装置１００のインタフェース１０１と接続されている。
【００２３】
本実施形態では、以上で説明した車両の構成要素のうち、ブレーキペダル１６と、ディクスロータ２０ａ〜ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄと、マスタ圧発生装置２００と、ホイール圧発生装置３００と、ブレーキ制御装置１００と、後述のブレーキセンサと、回生制動装置１８とで、ブレーキシステムを構成している。
【００２４】
ブレーキ制御装置１００は、図２に示すように、コンピュータであり、各種演算処理を行うＣＰＵと、外部と信号の受送信を行うインタフェース１０１と、ＣＰＵが実行する各種プログラムやデータ等が予め記憶されているＲＯＭ１０２と、ＣＰＵのワークエリアとなるＲＡＭ１０３と、を有している。
【００２５】
ＣＰＵは、機能的には各種センサからの情報に基づいて目標の減速度を求める制動力算出手段１１１と、制動力算出手段１１１が算出した目標減速度や各種センサからの情報に基づいて、摩擦制動と回生制動の制動力配分を定める通信制御手段１１２と、外部との間での通信を制御する通信制御部と、を有している。これらの各機能部１１１，１１２は、いずれもＲＯＭ１０２に記憶されているプログラムをＣＰＵ１１０が実行することで機能する。
【００２６】
各種センサとしては、ブレーキセンサ３１と、車両１０の車速を検出する車速センサ３２と、車両１０の前後方向に発生している加速度を検出する前後加速度センサ３３と、各車輪１５ａ〜ｄの速度を検出する車輪速センサ３４と、トランスミッション１３のギアポジションを検出するギアポジションセンサ３５と、がある。以上の各センサは、いずれも、ブレーキ制御装置１００のインタフェース１０１に接続されている。
【００２７】
ブレーキセンサ３１は、ドライバの要求ブレーキ力を検出するセンサであり、図３に示すように、ブレーキペダル１６に連結されているインプットロッド２１４の変位量を検出するストロークセンサである。なお、ブレーキセンサ３１としては、ストロークセンサを複数個組み合わせてもよい。これにより、一つのセンサからの信号が途絶えた場合にも、残りのセンサによってドライバのブレーキ要求が検出され認知されるため、フェールセーフを確保することができる。また、ブレーキセンサ３１としては、ブレーキペダル１６に加わる踏力を検出する踏力センサや、この踏力センサとストロークセンサとを組み合わせたものとしてもよい。
【００２８】
マスタ圧発生装置２００は、ブレーキ制御装置１００から駆動制御信号を受信するマスタ圧制御器２０１と、このマスタ圧制御器２０１により制御されるマスタ圧発生機構２１０と、を有している。
【００２９】
また、ホイール圧発生装置３００は、ブレーキ制御装置１００から駆動制御信号を受信するホイール圧制御器３０１と、このホイール圧制御器３０１により制御されるホイール圧発生機構３１０と、を有している。
【００３０】
マスタ圧発生機構２１０は、図３に示すように、戻しバネ収納シリンダ２１１と、内部が作動油で満たされるマスタシリンダ２１２と、マスタシリンダ２１２内に供給する作動油が溜められているリザーバタンク２１３と、一方の端部がブレーキペダル１６に連結され他方の端部がマスタシリンダ２１２内に臨んでいる第一の加圧手段としてのインプットロッド２１４と、第二の加圧手段としてのモータ加圧機構２２０と、を備えている。
【００３１】
リザーバタンク２１３は、図示しない隔壁によって内部が仕切られて、二つの液室を有する。各液室は、マスタシリンダ２１２内の後述の各液室２１５、２１６と接続されている。
【００３２】
モータ加圧機構２２０は、マスタ圧制御器２０１からの駆動信号で駆動する加圧モータ２２１と、加圧モータ２２１の回転トルクを増幅する減速機構２３０と、回転力を並進力に変える回転−並進変換機構２４０と、回転−並進変換機構２４０に接して直線移動する可動部材２５０と、この可動部材２５０に押されてマスタシリンダ２１２内にプライマリ液室２１５を形成するプライマリピストン２５１と、マスタシリンダ２１２内にセカンダリ液室２１６を形成するセカダリピストン２５２と、戻しバネ収納シリンダ２１１内に配され、回転−並進変換機構２４０に押された可動部材２５０を元の位置の方向に戻そうとする戻しバネ２５５と、を有する。
【００３３】
減速機構２３０は、加圧モータ２２１の回転トルクをその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、歯車減速やプーリ減速等が適当であるが、本実施形態では、加圧モータ２２１の回転軸に取り付けられている駆動側プーリ２３１と、従動側プーリ２３２と、これらの間に掛け渡されているベルト２３３と、を備えるプーリ減速方式を採用している。なお、加圧モータ２２１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、減速機構２３０を設けずに、加圧モータ２２１と回転−並進変換機構２４０とを直結してもよい。これにより、減速機構２３０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。
【００３４】
回転−並進変換機構２４０は、加圧モータ２２１の回転動力を並進動力に変換して、可動部材２５０を介してプライマリピストン２５１を押圧するものである。変換機構としては、ラックピニオン、ボールネジ等が適当であるが、本実施形態では、従動側プーリ２３２により回転するボールネジナット２４１と、このボールネジナット２４１の回転運動により並進運動するボールネジ軸２４２と、を備えるボールネジ方式を採用している。
【００３５】
インプットロッド２１４は、その一方の端部がブレーキペダル１６に連結され、他方の端部がマスタシリンダ２１２内のプライマリ液室２１５内に臨んでいる。ブレーキペダル１６が踏み込まれてインプットロッド２１４が直進移動すると、プライマリ液室２１５内の作動油圧が上がって、セカンダリピストン２５２が押圧され、セカンダリ液室２１６内の作動油圧も上昇する。この結果、プライマリ液室２１５とホイール圧発生機構３１０とをつなぐ第一マスタ配管２６１、及びセカンダリ液室２１６とホイール圧発生機構３１０とをつなぐ第二マスタ配管２６２に作動油が供給され、この作動油は、ホイール圧発生装置３００を介して、各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ送られる。このため、モータ加圧機構２２０が故障等により正常に作動しない場合でも、所定のブレーキ力を確保することができる。
【００３６】
また、上述したように、ブレーキペダル１６が踏み込まれると、プライマリ液室２１５内の作動油圧が上がるため、この液圧がブレーキペダル反力として作用する。したがって、本実施形態の構造を採用することにより、ブレーキペダル反力を生成するバネ等の機構が不要となる。これにより、ブレーキシステムの小型・軽量化に寄与することができる。
【００３７】
加圧モータ２２１は、マスタ圧制御器２０１からの駆動信号に基づいて動作し、所望の回転トルクを発生する。加圧モータ２２１としては、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等が可能であるが、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最も望ましい。この加圧モータ２２１は、位置センサを備え、この位置センサからの位置信号がマスタ圧制御器２０１に入力されるように構成されている。これにより、マスタ圧制御器２０１は、位置センサから位置信号に基づいて加圧モータ２２１の回転角を算出し、更に、回転−並進変換機構２４０の並進量、すなわちプライマリピストン２５１の変位量を算出することができる。
【００３８】
この加圧モータ２２１の回転トルクは、減速機構２３０により増幅されて回転−並進変換機構２４０のボールネジナット２４１を回転させ、このボールネジナット２４１の回転によりボールネジ軸２４２が並進運動し、可動部材２５０を介してプライマリピストン２５１を押圧する。
【００３９】
また、可動部材２５０において、ボールネジ軸２４２とは反対側に、戻しバネ２５５の一端が接しており、この戻しバネ２５５の他端は、戻しバネ収納シリンダ２１１の内壁と接触している。そのため、ボールネジ軸２４２の推力とは逆方向の力が、可動部材２５０を介してボールネジ軸２４２に作用する。これにより、加圧モータ２２１が駆動し、プライマリピストン２５１が押圧されて、マスタ圧（マスタシリンダ２１２内の圧力）が加圧されている状態において、この加圧モータ２２１が故障等により停止し、ボールネジ軸２４２の戻し制御が不能になった場合でも、戻しバネ２５５の弾性力によってボールネジ軸２４２が初期位置に戻され、マスタシリンダ圧を概ね零付近まで低下させることができる。その結果、加圧モータ２２１の故障によるブレーキ力の引きずりを回避することができる。
【００４０】
プライマリピストン２５１が押圧されると、プライマリ液室２１５内の作動油圧が上昇し、これにより、セカンダリピストン２５２が押圧され、セカンダリ液室２１６内の作動油圧も上昇する。この結果、プライマリ液室２１５とホイール圧発生機構３１０とをつなぐ第一マスタ配管２６１、及びセカンダリ液室２１６とホイール圧発生機構３１０とをつなぐ第二マスタ配管２６２に、作動油が供給され、この作動油がホイール圧発生装置３００を介して、各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ送られる。すなわち、ドライバの踏力によりインプットロッド２１４が押圧された場合でも、加圧モータ２２１の駆動でプライマリピストン２５１が押圧された場合でも、マスタ配管２６１，２６２及びホイール圧発生装置３００を介して、作動油が各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへ送られる。
【００４１】
本実施形態では、プライマリピストン２５１とセカンダリピストン２５２を設けるタンデム方式を採用している。その理由は、マスタシリンダ２１２からの油漏れがあった場合でも、ある程度のマスタ圧を確保するためである。例えば、仮にプライマリ液室２１５で油漏れがあった場合には、プライマリピストン２５１が、図３に示す構成により、セカンダリピストン２５２を直接に押圧することにより、セカンダリ液室２１６の作動油圧の上昇を確保することができる。
【００４２】
本実施形態では、ドライバのブレーキ操作によるインプットロッド２１４の変位量に応じて、プライマリピストン２５１を変位させることで、インプットロッド２１４によるプライマリ液室２１５の作動油圧の加圧を更に増幅することができる。その増幅比（以下「倍力比」という。）は、インプットロッド２１４とプライマリピストン２５１の変位量の比、インプットロッド２１４の断面積（以下「ＡＩＲ」という。）とプライマリピストン２５１の断面積（以下「ＡＰＰ」という。）の比等によって決定される。特に、インプットロッド２１４の変位量と同量だけプライマリピストン２５１を変位させる場合、倍力比は、（ＡＩＲ＋ＡＰＰ）／ＡＩＲとして、一意に定まる。すなわち、必要な倍力比に基づいて、ＡＩＲとＡＰＰを設定し、インプットロッド２１４の変位量に等しくなるようにプライマリピストン６０の変位量を制御することにより、常に一定の倍力比を得ることができる。なお、インプットロッド２１４の変位量は、ブレーキセンサ３１によって検出され、プライマリピストン２５１の変位量は、加圧モータ２２１の位置センサの信号に基づいてマスタ圧制御器２０１によって算出される。
【００４３】
ホイール圧発生機構３１０は、マスタ圧発生機構２１０から各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへの作動油の供給を制御するゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂと、マスタ圧発生機構２１０から後述のポンプへの作動油の供給を制御するゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂと、ゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂを通過した作動油及びポンプからの作動油の各ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄへの供給を制御するＩＮ弁３１２ａ〜ｄと、ブレーキキャリパ２１ａ〜ｄにかかる作動油圧を減圧制御するＯＵＴ弁３１３ａ〜ｄと、マスタ圧発生機構２１０からゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂを介して供給された作動油を昇圧するポンプ３１４ａ，３１４ｂと、ポンプ３１４ａ，３１４ｂを駆動するポンプモータ３１５と、マスタ圧を検出するマスタ圧センサ３１６と、リザーバタンク３１７ａ，３１７ｂと、を備えている。
【００４４】
上記のホイール圧発生機構３１０として、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、ブレーキバイワイヤ用の液圧制御ユニット等を採用することができる。
【００４５】
このホイール圧発生機構３１０は、ＦＬ（前左）輪用ブレーキキャリパ２１ａとＲＲ（後右）輪用ブレーキキャリパ２１ｄへ供給する作動油圧を制御する第一ブレーキ系統と、ＦＲ（前右）輪用ブレーキキャリパ２１ｂとＲＬ（後左）輪用ブレーキキャリパ２１ｃへ供給する作動油圧を制御する第二ブレーキ系統とを有する。
【００４６】
第一ブレーキ系統には、ゲートＯＵＴ弁３１０ａと、ゲートＩＮ弁３１１ａと、ＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄと、ＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄと、リザーバタンク３１７ａが属している。また、第二ブレーキ系統には、ゲートＯＵＴ弁３１０ｂと、ゲートＩＮ弁３１１ｂと、ＩＮ弁３１２ｂ，３１２ｃと、ＯＵＴ弁３１３ｂ，３１３ｃと、リザーバタンク３１７ｂが属している。第一ブレーキ系統のゲートＯＵＴ弁３１０ａ及びゲートＩＮ弁３１１ａには、マスタ圧発生器２１０のプライマリ液室２１５に接続されている第一マスタ配管２６１が接続され、第二ブレーキ系統のゲートＯＵＴ弁３１０ｂ及びゲートＩＮ弁３１１ｂには、マスタ圧発生器２１０のセカンダリ液室２１６に接続されている第二マスタ配管２６２が接続されている。
【００４７】
このように、二つのブレーキ系統を設けることにより、一方のブレーキ系統が失陥した場合にも、正常なもう一方のブレーキ系統によって、対角二輪分のブレーキ力が確保されるため、車両の挙動が安定に保たれる。
【００４８】
ゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂ、ゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂ、ＩＮ弁３１２ａ〜ｄ、ＯＵＴ弁３１３ａ〜ｄは、いずれもソレノイドを有し、そのソレノイドへの通電によって弁の開閉を行う電磁式のものである。各弁の開閉制御は、ホイール圧制御器３０１により制御される。ゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂとＩＮ弁３１２ａ〜ｄは、これらの弁への電流断で開状態となり、電流入で閉状態となる弁であり、ゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂとＯＵＴ弁３１３ａ〜ｄは、これらの弁への電流断で閉状態となり、電流入で開状態となる弁である。
【００４９】
ポンプ３１４ａ，３１４ｂとしては、プランジャポンプ、トロコイドポンプ、ギヤポンプ等が適当であるが、静粛性の点においては、ギヤポンプが最も望ましい。ポンプモータ３１５は、ホイール圧制御器３０１からの駆動信号に基づいて動作し、ポンプモータ３１５に連結されたポンプ３１４ａ，３１４ｂを駆動する。ポンプモータ３１５としては、ＤＣモータ、ＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータ等が適当であるが、制御性、静粛性、耐久性の点においては、ＤＣブラシレスモータが最も望ましい。
【００５０】
マスタ圧センサ３１６は、マスタ圧発生機構２１０のセカンダリ液室２１６に接続されている第二マスタ配管２６２に接続されている。このマスタ圧センサ３１６で検出されたマスタ圧は、ホイール圧制御器３０１に送られる。なお、このマスタ圧センサ３１６の個数とその設置位置は、制御性やフェールセーフ等の見地から、適宜、決定するのがよい。
【００５１】
次に、ホイール圧発生機構３１０の動作について説明する。なお、以下では、第一ブレーキ系統のみの動作について説明し、第二ブレーキ系統の動作については、第一ブレーキ系統の動作と同じであるため、その説明を省略する。
【００５２】
まず、マスタ圧発生機構２１０で昇圧された作動油圧を、更に昇圧することなく、そのままＦＬ輪用ブレーキキャリパ２１ａとＲＲ輪用ブレーキキャリパ２１ｄへ送る場合について説明する。この場合、ゲートＩＮ弁３１１ａとＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄが閉状態で、ゲートＯＵＴ弁３１０ａとＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄが開状態である。
【００５３】
マスタ圧発生機構２１０から第一マスタ配管２６１を経て送られてきた作動油は、ゲートＯＵＴ弁３１０ａとＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄを経て、ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送られる。すなわち、マスタ圧発生機構２１０からの作動油は、ポンプ３１４ａで昇圧されることなく、ブレーキキャリパ２１ａ、２１ｄへ供給される。
【００５４】
本実施形態では、前記したとおり、ゲートＯＵＴ弁３１０ａ，３１０ｂとＩＮ弁３１２ａ〜ｄとが、これらの弁への電流断で開状態となり、ゲートＩＮ弁３１１ａ，３１１ｂとＯＵＴ弁３１３ａ〜ｄとが、これらの弁への電流断で閉状態となる。この電流断時の各弁の状態は、マスタ圧発生機構２１０からの作動油がポンプ３１４ａで昇圧されることなく、ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへそのまま供給されるときの各弁の状態と同じである。このため、電源系統が故障して各弁に電流を供給できなくなっても、マスタ圧発生機構２１０から作動油をブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送ることができる。すなわち、ホイール圧発生機構３１０が故障しても、マスタ圧発生機構２１０によりブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送る作動油の圧力を制御することができる。
【００５５】
次に、マスタ圧発生機構２１０で昇圧された作動油圧を、ポンプ３１４ａで更に昇圧してから、ＦＬ輪用ブレーキキャリパ２１ａとＲＲ輪用ブレーキキャリパ２１ｄへ送る場合について説明する。この場合、ゲートＩＮ弁３１１ａとＩＮ弁３１２ａ、３１２ｄが開状態で、ゲートＯＵＴ弁３１０ａとＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄが閉状態である。
【００５６】
マスタ圧発生機構２１０から第一マスタ配管２６１を経て供給される作動油は、ゲートＩＮ弁３１１ａを経てポンプ３１４ａに送られ、ここで昇圧される。ポンプ３１４ａで昇圧された作動油は、ＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄを経て、ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送られる。なお、マスタ圧発生機構２１０が故障してマスタ圧発生機構２１０から作動油が供給されない場合でも、作動油をポンプ３１４ａからブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄへ送ることができる。この場合、ゲートＩＮ弁３１１ａとゲートＯＵＴ弁３１０ａは閉状態となる。
【００５７】
以上説明したように、本実施形態では、マスタ圧発生装置２００とホイール圧発生装置３００とのうち、一方が欠陥しても、他方の出力を妨げない構成となっている。
【００５８】
次に、ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄにかかる作動油圧を減圧する場合について説明する。この場合、ＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄが開状態で、他の弁は状況に応じて開又は閉状態であるが、ＩＮ弁３１２ａ，３１２ｄは基本的に閉状態である。
【００５９】
ブレーキキャリパ２１ａ，２１ｄ内に溜まっている作動油は、それぞれＯＵＴ弁３１３ａ，３１３ｄを経て、リザーバタンク３１７ａに流入する。なお、リザーバタンク３１７ａ内の作動油は、マスタ圧発生機構２１０からの作動油をポンプ３１４ａで昇圧する際に利用される。
【００６０】
次に、図４に示すフローチャートに従って、ブレーキ制御装置１００の動作について説明する。
【００６１】
ステップＳ１において、ブレーキ制御装置１００の通信制御部１１２は、所定時間毎に、各センサ等から各種車両環境情報を取得し、これをＲＡＭ１０３に格納する。ここで、所定時間は、ミリセコンド単位である。各センサ等としては、前述したブレーキセンサ３１、車速センサ３２、前後加速度センサ３３、車輪速センサ３４、ギアポジションセンサ３５、電圧計３６に加えて、マスタ圧制御器２０１、ホイール圧制御器３０１がある。各センサ３１〜３６は、基本的に、イグニッションオンの際には、常時、検出値を出力しており、インタフェース１０１は、各センサ３１〜３６からの出力を所定時間毎に受信する。また、マスタ圧制御器２０１は、基本的にイグニッションオンの際には、常時、マスタシリンダ内の液圧とプライマリピストン２５１の変位量を検出しており、インタフェース１０１はこれを受信する。なお、各センサ３１〜３６からの各種車両環境情報は、車両環境情報の変化を把握するために、予め定められた回数分をＲＡＭ１０３に保持する。
【００６２】
次に、ステップＳ２において、制動力算出部１１１がステップＳ１で取得した車速やギアポジションに基づいて、最大回生制動力Ｆｒ＿ｍａｘを算出する。最大回生制動力は、回生制動装置１８で発生することができる最大の回生制動力であり、車速やギアポジションに基づいて決まる。最大回生制動力を求める方法としては、例えば、図５に示すテーブルデータを予めＲＯＭ１０２に記憶させておき、これを参照することで求めることができる。
【００６３】
次に、ステップＳ３において、ステップＳ１で取得した車速に基づいて、回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔを算出する。回生制動装置１８は、車輪１５ｃ，１５ｄの速度の低下に伴って発電効率が著しく低下する。そのため、発電効率が低下する車速以下では回生制動力を制限する。
【００６４】
回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔを求める方法としては、例えば、図６に示すテーブルデータを予めＲＯＭ１０２に記憶させておき、これに参照することで求めることができる。図６は車速Ｖｓから車速Ｖｅにかけて徐々に回生制動力制限を小さくし、車速Ｖｅにおいて回生制動力制限を０にするものである。この車速Ｖｓから車速Ｖｅまでの期間は、回生制動力と以下で説明する摩擦制動力とが切替わる期間である。なお、車速Ｖｓおよび車速Ｖｅは回生制動装置１８の性能に基づいて決まる。
【００６５】
また、回生制動力Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔは、電圧計３６が示す電圧値が所定の電圧値に達した場合、すなわち蓄電装置１７の蓄電量が所定量に達した場合には回生制動装置１８が発電する電力を蓄電することができなくなるため、車速Ｖの大きさに関わらず、回生制動力Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔを０にする。ただし、蓄電装置１７の種類によっては、前記方法では蓄電装置１７の寿命低下が生じる可能性があるため、所定の蓄電量から回生制動力Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔを徐々に０に減少させる方法を採用してもよい。
【００６６】
次に、ステップＳ４において、最大回生制動力Ｆｒ＿ｍａｘと回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔの大きさを比較する。最大回生制動力Ｆｒ＿ｍａｘが、回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔ以上である場合、ステップＳ５において、回生制動力制限以下の制動力を出力するために回生制動力ＦｒにＦｒ＿ｌｉｍｉｔを代入する。最大回生制動力Ｆｒ＿ｍａｘが、回生制動力制限Ｆｒ＿ｌｉｍｉｔより小さい場合には、ステップＳ６において、最大回生制動力が回生制動力制限以下であるため、回生制動力ＦｒにＦｒ＿ｍａｘを代入する。
【００６７】
次に、ステップＳ７において、ステップＳ１で取得したインプットロッド２１４の変位量に基づいて、摩擦制動力Ｆｆを算出する。摩擦制動力は、マスタ圧発生装置２００とホイール圧発生装置３００が動作することにより、各車輪１５ａ〜ｄに働く制動力である。摩擦制動力を求める方法としては、例えば、図７に示すテーブルデータを予めＲＯＭ１０２に記憶させておき、これを参照することで求めることができる。なお、図７は、乾いたアスファルト路（路面μ＝０．９）で計測した特性である。
【００６８】
次に、ステップＳ８において、摩擦制動力Ｆｆと回生制動力Ｆｒの大きさを比較する。摩擦制動力Ｆｆが回生制動力Ｆｒより大きい場合、ドライバの要求する制動力（摩擦制動力）が回生制動力を超えているため、ステップＳ９において、マスタ圧制御器２０１とホイール圧制御器３０１へ送信する摩擦制動力の出力指令値ＦｆｏにはＦｆ−Ｆｒを、他方、回生制動装置１８へ送信する回生制動力の出力値ＦｒｏにはＦｒを代入する。
【００６９】
摩擦制動力Ｆｆが回生制動力Ｆｒ以下である場合、回生制動力Ｆｒのみで摩擦制動力Ｆｆ分の制動力を出力可能であるため、ステップＳ１０において、摩擦制動力の出力指令値Ｆｆｏには０を、回生制動力の出力値ＦｒｏにはＦｆを代入する。そして、ステップＳ１１において、通信制御部１１２が、マスタ圧発生装置２００、ホイール圧発生装置３００、回生制動装置１８に対して、現時点の制動力に応じた制動力信号を出力する。摩擦制動力Ｆｆｏは、マスタ圧発生装置２００またはホイール圧発生装置３００へ出力され、基本的にはマスタ圧発生装置２００へ出力される。回生制動力Ｆｒｏは、回生制動装置１８へ出力される。
【００７０】
以下では、摩擦制動力Ｆｆｏがマスタ圧発生装置２００に、回生制動力Ｆｒｏが回生制動装置１８に出力される場合について説明する。
【００７１】
図４に示されたフローチャートを実行した場合、例えば図８に示す出力が得られる。図８は、摩擦制動力と回生制動力の大きさが等しく、インプットロッド変位量が変動しないとした場合の出力である。車速Ｖｓから車速Ｖｅにかけて回生制動力制限の減少に伴って回生制動力が減少し、回生制動力の減少分を補うように摩擦制動力が増加する。図８に示す場合では、インプットロッド変位量が変動しない、すなわち指令値が変動しないため、摩擦制動力と回生制動力を合わせた総制動力は全領域で一定となる。
【００７２】
しかしながら、図４のフローチャートに従って、マスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８とを、又はホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８とを制御すると、現実には、図９及び図１０に示すような変動が生じる。図９は、図４のフローチャートに従って、マスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８とを制御した結果を示し、図１０は、図４のフローチャートに従って、ホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８とを制御した結果を示す。このような変動が生じる原因は、摩擦制動力を発生させる際に生じるマスタシリンダ内の液圧やバネ反力、摺動抵抗などの変動に伴うブレーキペダルの反力変動である。
【００７３】
図９及び図１０に示す例は、いずれも一定の踏力でブレーキペダルを踏んでいる場合である。図９に示す例の場合、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間においてペダル反力が減少し、ペダル変位量が増加し、インプットロッド変位量が増加して摩擦制動力の指令値が増加するので、総制動力と減速度に変動が生じる。
【００７４】
また、図１０に示す例の場合には、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間において、ペダル反力が増加し、ペダル変位量が減少し、インプットロッド変位量が減少し、摩擦制動力の指令値が減少し、総制動力と減速度に変動が生じることとなる。
【００７５】
上記の問題に対処する方法として、マスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８の制御方法について、次に説明する。
【００７６】
まず、例えば、図１１に示されたペダル反力から、インプットロッド変位量Ｘｉｒとプライマリピストン変位量Ｘｐｐの関係に基づいて、摩擦制動力と回生制動力の和である総制動力を求める方法がある。この方法は、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間におけるペダル反力とプライマリピストン変位量の変動を考慮したものであり、摩擦制動力を出力するためにプライマリピストンが変位すると総制動力が増加する特性へ変化するところ、プライマリピストンが変位するとペダル反力が減少するため、総制動力を減少させる。
【００７７】
そうすると、例えば、回生制動時の回生制動力と総制動力が略等しい場合、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間以降のプライマリピストンの変位やペダル反力の変動に対して、総制動力は変動しないため、結果的に減速度の変動を抑制することができる。なお、本実施例では、図１１に示されたテーブルを用いて総制動力を求めているが、総制動力を求める方法として、これに限られるものではなく、例えば数式から求めるようにしてもよい。
【００７８】
次に、図１２に示されたフローチャートに従って、図１１に示された総制動力特性を用いたブレーキ制御装置１００の動作について説明する。
【００７９】
図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ１からステップＳ６、ステップＳ１１における動作は、図４のフローチャートと基本的に同一である。
【００８０】
ステップＳ１２において、摩擦制動力と回生制動力を合わせたブレーキシステム全体の制動力である総制動力Ｆｔを求める。
【００８１】
総制動力Ｆｔを求める方法としては、例えば、図１１に示されたテーブルデータを予めＲＯＭ１０２に記憶させておき、これを参照することで求めることができる。
【００８２】
図１１は、ペダル反力に対して出力する総制動力を示したものであり、インプットロッド変位量Ｘｉｒとプライマリピストン変位量Ｘｐｐの関係によって複数の特性がある。ペダル反力は、第一の実施形態と同様に、マスタシリンダ内の液圧、バネ反力、摺動抵抗などによって変化するので、マスタシリンダ内の液圧Ｐ、インプットロッドの断面積Ａｉｒ、バネ反力Ｆｋ、摺動抵抗などの反力ＦｏからＦ＝Ｐ・Ａｉｒ＋Ｆｋ＋Ｆｏで求めることができる。インプットロッドの断面積Ａｉｒ、バネ反力Ｆｋ、摺動抵抗などの反力Ｆｏは、いずれもブレーキシステムの仕様によって決まる。また、回生制動を行わない摩擦制動の際には、インプットロッドとプライマリピストンの変位によって発生する液圧の倍力比は、常時一定となるように、インプットロッド変位量Ｘｉｒとプライマリピストン変位量Ｘｐｐの大きさが略等しいＸｉｒ＝Ｘｐｐの特性を使用し、この特性を初期特性として使用する。なお、図１１に示された関係は、乾いたアスファルト路（路面μ＝０．９）で計測した特性である。
【００８３】
次に、図１２に示されたフローチャートのステップＳ１３において、総制動力Ｆｔと回生制動力Ｆｒの大きさを比較する。総制動力Ｆｔが回生制動力Ｆｒより大きい場合、回生制動力では出力できない制動力を摩擦制動力で出力する必要があるため、ステップＳ１４において、マスタ圧制御器２０１へ送信する摩擦制動力の出力指令値ＦｆｏにＦｔ−Ｆｒを、回生制動装置１８へ送信する回生制動力の出力値ＦｒｏにはＦｒを代入する。
【００８４】
これに対し、総制動力Ｆｔが回生制動力Ｆｒ以下である場合、回生制動力Ｆｒのみで総制動力Ｆｔ分の制動力を出力可能であるため、ステップＳ１５において、摩擦制動力の出力指令値Ｆｆｏには０を、回生制動力の出力値ＦｒｏにはＦｔを代入する。
【００８５】
図１１に示された総制動力特性と、図１２に示されたフローチャートに従ってマスタ圧発生装置２００と回生制動装置１８を制御した場合、例えば、回生制動中の回生制動力と総制動力が略等しい場合には、総制動力を求めるステップＳ１２において、初期に選択される図１１の特性は、前述のようにＸｉｒ＝Ｘｐｐの特性であるが、回生制動力が総制動力より大きい場合には摩擦制動力を０にする必要があるため、必然的にＸｐｐはＸｉｒより小さくなり、本例のように回生制動中の回生制動力と総制動力が略等しい場合には、Ｘｐｐ＝０の特性が選択される。
【００８６】
回生制動から摩擦制動へ切替わる期間に入ると、回生制動力が総制動力より小さくなり、摩擦制動力を発生する必要が生じるため、Ｘｐｐは０より大きくなり、Ｘｐｐ＝０よりＸｉｒ＝Ｘｐｐに近い特性を使用する。この時、ペダル反力が変化しない場合には総制動力が増加してしまうが、本ブレーキシステムではペダル反力が減少するため、総制動力が回生制動から摩擦制動へ切替わる期間の前後で変化せず、結果的に図１３に示すように減速度の変動を抑制することができる。
【００８７】
次に、図１０に示した総制動力と減速度の変動を抑制する別の方法として、ホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８の制御方法について説明する。
【００８８】
ホイール圧発生装置３００を制御する場合、例えば、図１４に示されたペダル反力から、ホイール圧発生装置３００が増減させる液圧Ｐｘに基づいて、摩擦制動力と回生制動力の和である総制動力を求める方法がある。この方法では、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間におけるペダル反力とホイール圧発生装置３００が増減させる液圧Ｐｘの変動を考慮したものであり、摩擦制動力を出力するためにホイール圧発生装置３００が増圧すると総制動力が減少する特性へ変化するようにするが、ホイール圧発生装置３００が増圧するとペダル反力が増加するため、総制動力が増加する。
【００８９】
そのため、例えば、回生制動時の回生制動力と総制動力が略等しい場合、回生制動から摩擦制動へ切替わる期間以降のホイール圧発生装置３００が増減させる液圧やペダル反力の変動に対して、総制動力は変動しないため、結果的に減速度の変動を抑制することができる。なお、本実施例では図１４に示されたテーブルを用いて総制動力を求めているが、総制動力を求める方法としては、このようなテーブルに限定されるものではなく、例えば、数式から求めるようにしてもよい。
【００９０】
なお、ホイール圧発生装置３００の制御方法については、総制動力の求め方がマスタ圧発生装置２００の制御方法の場合と異なるのみで、その他については図１２に示されたフローチャートに基本的に従う。
【００９１】
図１４に示された総制動力特性を用いて、図１２に示されたフローチャートに従ってホイール圧発生装置３００と回生制動装置１８を制御する場合、図１５に示すように、ペダル反力が変動しても、総制動力と減速度の変動を抑制することができる。
【００９２】
なお、本実施例では制動力を発生するする装置が、マスタ圧発生装置２００と、ホイール圧発生装置３００と、回生制動装置１８と、から構成されているが、マスタ圧発生装置２００は、エンジン１１の負圧を利用した負圧ブースタであってもよく、またホイール圧発生装置３００は、単なる液圧配管や車輪のロックを防ぐＡＢＳ（Anti-lock Brake System）であってもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１０：車両、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ：車輪、１６：ブレーキペダル、１７：蓄電装置、１８：回生制動装置、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ：ディスクロータ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ：ブレーキキャリパ、３１：ブレーキセンサ、１００：ブレーキ制御装置、１１０：ＣＰＵ、１１１：制動力算出部、１１２：通信制御部、２００：マスタ圧発生装置、２０１：マスタ圧制御器、２１０：マスタ圧発生機構、３００：ホイール圧発生装置、３０１：ホイール圧制御器、３１０：ホイール圧発生機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペダルとマスタ圧発生装置とホイール圧発生装置とを備えた液圧制動装置と、回生制動装置と、を備えたブレーキシステムにおいて、
ペダル反力と、マスタシリンダを加圧するピストンの変位量と、に基づいて総制動力を調整することにより、車速の低下に応じて回生制動から摩擦制動に移行する際に、前記総制動力が略一定となるようにしたことを特徴とするブレーキシステム。
【請求項２】
請求項１に記載されたブレーキシステムにおいて、
車速及び/又はギアポジションに基づいて最大回生制動力を算出する手段と、車速に基づいて回生制動力制限を算出する手段とを備えて、
前記最大回生制動力が前記回生制動力制限より大きい場合には、前記回生制動力制限を回生制動力とし、前記最大回生制動力が前記回生制動力制限より小さい場合には、前記最大回生制動力を回生制動力とし、
前記総制動力が前記回生制動力より大きい場合には、前記回生制動装置が前記回生制動力を出力し、前記総制動力と前記回生制動力の差分を前記摩擦制動装置が出力し、他方、前記総制動力が前記回生制動力より小さい場合には、前記回生制動装置のみで前記総制動力を出力することを特徴とするブレーキシステム。
【請求項１】
ペダルとマスタ圧発生装置とホイール圧発生装置とを備えた液圧制動装置と、回生制動装置と、を備えたブレーキシステムにおいて、
ペダル反力と、マスタシリンダを加圧するピストンの変位量と、に基づいて総制動力を調整することにより、車速の低下に応じて回生制動から摩擦制動に移行する際に、前記総制動力が略一定となるようにしたことを特徴とするブレーキシステム。
【請求項２】
請求項１に記載されたブレーキシステムにおいて、
車速及び/又はギアポジションに基づいて最大回生制動力を算出する手段と、車速に基づいて回生制動力制限を算出する手段とを備えて、
前記最大回生制動力が前記回生制動力制限より大きい場合には、前記回生制動力制限を回生制動力とし、前記最大回生制動力が前記回生制動力制限より小さい場合には、前記最大回生制動力を回生制動力とし、
前記総制動力が前記回生制動力より大きい場合には、前記回生制動装置が前記回生制動力を出力し、前記総制動力と前記回生制動力の差分を前記摩擦制動装置が出力し、他方、前記総制動力が前記回生制動力より小さい場合には、前記回生制動装置のみで前記総制動力を出力することを特徴とするブレーキシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２１４２２３（Ｐ２０１２−２１４２２３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１３６８３５（Ｐ２０１２−１３６８３５）
【出願日】平成２４年６月１８日（２０１２．６．１８）
【分割の表示】特願２００８−１４９６８６（Ｐ２００８−１４９６８６）の分割
【原出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１８日（２０１２．６．１８）
【分割の表示】特願２００８−１４９６８６（Ｐ２００８−１４９６８６）の分割
【原出願日】平成２０年６月６日（２００８．６．６）
【出願人】（５０９１８６５７９）日立オートモティブシステムズ株式会社 (2,205)
【Ｆターム（参考）】
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