車両用制動装置
【課題】セルフサーボ効果の有無を考慮して電動アクチュエータの作動を制御する車両用制動装置を提供する。
【解決手段】電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両の減速に伴って、車速センサ２４から入力した車速Ｖが所定の小さな車速Ｖ0以下となるとき、セルフサーボ効果が無効化したと判定する。次に、ＣＰＵ２１ａは、現在、電動アクチュエータ１３に供給しているモータ電流値Ｉに対応して前記効果が発生している場合の荷重と前記効果が無効化した場合の荷重との荷重差ΔＦを決定し、この荷重差ΔＦを荷重センサ２２から入力した検出荷重Ｆに加算して補正する。そして、ＣＰＵ２１ａは、補正した検出荷重Ｆと車両を減速させるために決定した目標荷重Ｆdとの差分を計算し、この差分に基づいてアクチュエータ１３の駆動を制御する。これにより、前記効果の有無によってアクチュエータ１３に供給する電流値Ｉの急増を防止し、連続性を保つことができる。
【解決手段】電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両の減速に伴って、車速センサ２４から入力した車速Ｖが所定の小さな車速Ｖ0以下となるとき、セルフサーボ効果が無効化したと判定する。次に、ＣＰＵ２１ａは、現在、電動アクチュエータ１３に供給しているモータ電流値Ｉに対応して前記効果が発生している場合の荷重と前記効果が無効化した場合の荷重との荷重差ΔＦを決定し、この荷重差ΔＦを荷重センサ２２から入力した検出荷重Ｆに加算して補正する。そして、ＣＰＵ２１ａは、補正した検出荷重Ｆと車両を減速させるために決定した目標荷重Ｆdとの差分を計算し、この差分に基づいてアクチュエータ１３の駆動を制御する。これにより、前記効果の有無によってアクチュエータ１３に供給する電流値Ｉの急増を防止し、連続性を保つことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される車両用制動装置に係り、特に、電動アクチュエータを駆動源として制動力を付与する制動力付与手段を備えた車両用制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、下記特許文献１に示された電動式ブレーキ装置は知られている。この従来の電動式ブレーキ装置は、ブレーキモータを動力源として制動力を発生するブレーキ機構が各車輪に設けられており、通常時には、ペダルストロークに応じたモータ駆動電流を各車輪のブレーキモータに供給するようになっている。一方、車両が停車しており、かつ、車両を停車状態に維持するために過剰なブレーキ操作が行われている場合には、モータ電流を、強制的に、車両を停車させるために必要な最小限のモータ電流に変更するようになっている。これにより、不必要な電力の消費を抑制することができる。
【０００３】
また、従来から、例えば、下記特許文献２に示された電動式ブレーキ装置も知られている。この従来の電動式ブレーキ装置は、ブレーキ操作値の時間的変化に起因しない時間的変化が制動トルク、車体減速度および車速に生じないように、ブレーキ操作値とモータ駆動力との関係を規定する制御ゲインを、一連のブレーキ操作中における車速の低下と、一連のブレーキ操作中におけるブレーキ作動の連続時間の経過とに関連して減少させるようになっている。これにより、モータの駆動力をブレーキ操作部材の操作値との関係において適正化するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２７５８７号公報
【特許文献２】特開２０００−２６４１８３号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、一般的に、リーディングトレーリング方式を採用したドラムブレーキユニットにおいては、車両減速時においてリーディング側のブレーキシューによって発生する制動力が増加する、所謂、セルフサーボ効果が発生する。そして、このセルフサーボ効果は、車両が停車することによって、その効果が無効化する。このため、電動モータなどの電動アクチュエータを駆動源として制動力を付与する車両用制動装置（電動式ブレーキ装置）においては、このようなセルフサーボ効果の有無によって電動アクチュエータに供給する電力（電流や電圧）が大きく変化する。その結果、電動アクチュエータの駆動に対する負荷が増大する可能性があり、また、運転者によるブレーキ操作に対する制動力の発生に違和感を覚える可能性がある。したがって、電動アクチュエータを適切に作動させるためには、セルフサーボ効果の有無を考慮する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、セルフサーボ効果の有無を考慮して電動アクチュエータの作動を制御する車両用制動装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、電動アクチュエータを駆動源として車輪に制動力を付与する制動力付与手段と、前記電動アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えた車両用制動装置において、前記制御手段を、運転者によるブレーキペダルの操作量に応じて前記制動力付与手段が発生する目標制動力を決定する目標制動力決定手段と、前記制動力付与手段が発生する制動力を検出する制動力検出手段と、前記目標制動力決定手段によって決定された目標制動力と、前記制動力検出手段によって検出された制動力との差分に応じて、前記電動アクチュエータを駆動させる駆動制御手段と、前記制動力付与手段に発生したセルフサーボ効果が無効化しているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記セルフサーボ効果が無効化していると判定されたとき、前記制動力検出手段によって検出された制動力を増加させる補正手段とを含んで構成したことにある。
【０００８】
この場合、前記駆動制御手段は、前記目標制動力と前記検出された制動力との差分に応じた駆動電力を前記電動アクチュエータに供給して、前記電動アクチュエータを駆動させるものであり、前記補正手段は、前記駆動制御手段によって前記電動アクチュエータに供給される駆動電力が同一であるときの、前記セルフサーボ効果の生じた前記制動力付与手段が発生する制動力と前記セルフサーボ効果の無効化した前記制動力付与手段が発生する制動力との差分を用いて補正量を決定し、この決定した補正量を前記制動力検出手段によって検出された制動力に加算して補正するとよい。そして、この場合、前記セルフサーボ効果の生じた前記制動力付与手段が発生する制動力は、例えば、前記駆動制御手段によって前記電動アクチュエータに供給される駆動電力が保持されているときに、前記制動力検出手段によって検出された制動力を用いて決定されるとよい。
【０００９】
また、前記車両用制動装置は、車両の車速を検出する車速検出手段を備え、前記判定手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が予め設定された所定の車速以下である場合、および、前記制動力検出手段によって検出された制動力が短時間に減少した場合のうちの少なくとも一方であるとき、前記制動力付与手段に発生した前記セルフサーボ効果が無効化したと判定するとよい。
【００１０】
さらに、前記制動力付与手段は、前記電動アクチュエータを駆動源としてブレーキシューをブレーキドラムに圧着させて制動力を発生するものであり、前記目標制動力決定手段は、前記目標制動力に対応し、前記電動アクチュエータが前記ブレーキシューに対して付与する目標荷重を決定するものであり、前記制動力検出手段は、検出される制動力に対応し、前記電動アクチュエータが前記ブレーキシューに対して付与する荷重を検出するものであるとよい。
【００１１】
これらによれば、車両を減速させるために制動力付与手段が制動力を発生させているときに、減速に伴ってセルフサーボ効果が無効化したか否かを判定することができる。そして、セルフサーボ効果が無効化した場合には、無効化に伴って減少した分に相当する補正量、すなわち、制動力の差分（荷重の差分）を適切に決定し、この決定した補正量を検出制動力（検出荷重）に加算して適切に増加させて補正することができる。これにより、セルフサーボ効果が無効化して検出された制動力が急減し、目標制動力との差分が大幅に増加する状況であっても、検出された制動力を補正量によって適切に増加させることができるため、電動アクチュエータに供給する駆動電力の急増を防止できるとともに連続性を保つことができる。
【００１２】
また、補正量を決定する際には、電動アクチュエータに供給される駆動電力が同一であるときに、セルフサーボ効果の生じた制動力付与手段が発生する制動力とセルフサーボ効果の無効化した制動力付与手段が発生する制動力との差分を用いて補正量を決定することができ、セルフサーボ効果の生じた制動力付与手段が発生する制動力は、電動アクチュエータに供給される駆動電力が保持されているときに、検出された制動力を用いて決定することができる。このように、駆動電力が保持されて電動アクチュエータが作動制御されている状態では、制御の応答遅れ等が発生しないため、駆動電力および制動力の時間変化はほとんどなく極めて安定する。これにより、セルフサーボ効果の生じた制動力付与手段が発生する制動力を用いて決定される補正量は極めて精度がよく、電動アクチュエータに供給する駆動電力の急増を確実に防止できるとともに連続性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用制動装置の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２】図１の制動部の作動を説明するための概略図である。
【図３】車両停止時における荷重の時間変化およびモータ電流値の時間変化を説明するための図である。
【図４】セルフサーボ発生時におけるモータ電流値と実現可能な荷重との関係を表すマップと、セルフサーボ無効化時におけるモータ電流値と実現可能な荷重との関係を表すマップとを説明するための図である。
【図５】車両減速時における荷重の時間変化、電動アクチュエータの制御モードおよびモータ電流値の時間変化を説明するための図である。
【図６】セルフサーボ効果の有無による制御荷重の変化およびモータ電流値の変化を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る車両用制動装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る車両用制動装置Ｓのシステム構成を概略的に示している。この車両用制動装置Ｓは、車輪Ｗに対して制動力を付与する制動部１０と、この制動部１０の作動を制御する電気制御部２０とを備えている。なお、図１においては、１輪に車両用制動装置Ｓを設けた場合を図示するが、例えば、車両の左右前輪側に車両用制動装置Ｓを設けたり、車両の左右後輪側や全輪に車両用制動装置Ｓを設けて実施可能であることはいうまでもない。また、本実施形態においては、制動部１０のみが車輪Ｗの回転に制動力を付与するように実施するが、別途、例えば、油圧式の制動装置（具体的には、ディスクブレーキ装置など）を設けて、制動部１０と油圧式の制動装置とが協働して車輪Ｗの回転に制動力を付与するように実施することもできる。
【００１５】
制動力付与手段としての制動部１０は、ブレーキドラム１１とブレーキシュー１２とを備えたドラムブレーキユニットである。ブレーキドラム１１は、図示しないサスペンション装置を構成するナックルＮに組み付けられたハブベアリングＢに回転可能に支持されたハブＨに対してナットにより固定されていて、車輪Ｗと一体的に回転するものである。２個一対のブレーキシュー１２は、図１および図２に示すように、ブレーキドラム１１内に収容されており、車体側に回転不能に固定されるバックプレートＢＰに対して組み付けられている。そして、ブレーキシュー１２は、後述する電気制御部２０によって駆動制御される電動アクチュエータ１３の駆動力により、摩擦部材としてのライニング１２ａがブレーキドラム１１の内周面に対して摩擦係合するようになっている。
【００１６】
なお、電動アクチュエータ１３としては、例えば、電動モータやソレノイドなど電磁的に駆動制御されて駆動力を発生できるものを主要構成部品として構成すればいかなるものを採用してもよいため、以下の説明においては電動モータを採用するものとして説明する。また、ブレーキシュー１２が電動アクチュエータ１３の駆動力によって作動すること以外の構造および作動については、油圧によって作動する周知のドラムブレーキユニットと同様であるため、その説明を省略する。
【００１７】
このように構成された制動部１０においては、運転者によって図示しないブレーキペダルが操作されると、電気制御部２０による後述の駆動制御に従って電動アクチュエータ１３が駆動する。すなわち、運転者がブレーキペダルを踏み込み操作すると、電動アクチュエータ１３は、図２に示すように、駆動力によって２個一対のブレーキシュー１２の一端側を広げ、ライニング１２ａをブレーキドラム１１の内周面に対して圧着させる方向に変位させる。これにより、車輪Ｗと一体的に回転するブレーキドラム１１に対してライニング１２ａを摩擦係合させて摩擦力を発生させ、この摩擦力が車輪Ｗの回転を制動する制動力として付与される。一方、運転者がブレーキペダルを戻し操作すると、電動アクチュエータ１３は、駆動力によってブレーキシュー１２の一端側を縮め、ライニング１２ａをブレーキドラム１１の内周面から離間させる方向に変位させる。これにより、ライニング１２とブレーキドラム１１の内周面との摩擦係合を解除し、回転する車輪Ｗに制動力を付与しない。
【００１８】
電気制御部２０は、図１に示すように、電子制御ユニット２１を備えている。電子制御ユニット２１は、互いにバスで接続されたＣＰＵ２１ａ、ＲＯＭ２１ｂ、不揮発性ＲＡＭ２１ｃ、Ｂｕｃｋ ｕｐ ＲＡＭ２１ｄおよび入出力回路（インターフェース２１ｅ）を主要構成部品とするマイクロコンピュータである。また、電気制御部２０は、荷重センサ２２、ストロークセンサ２３および車速センサ２４を備えており、これら各センサ２２〜２４がそれぞれ電子制御ユニット２１に接続されている。
【００１９】
荷重センサ２２は、図２に示すように、２個一対のブレーキシュー１２の他端側に設けられており、電動アクチュエータ１３の駆動力によってブレーキシュー１２（ライニング１２ａ）がブレーキドラム１１と摩擦係合するときにブレーキシュー１２に作用する荷重を検出し、この検出荷重Ｆを表す信号を出力する。ストロークセンサ２３は、図示しないブレーキペダルに設けられており、運転者によるブレーキペダルの操作量すなわちペダルストローク量を検出し、この検出ペダルストローク量Ｓを表す信号を出力する。車速センサ２４は、車両の車速を検出し、この検出車速Ｖを表す信号を出力する。
【００２０】
さらに、電気制御部２０は、電動アクチュエータ１３の駆動を制御するための駆動回路２５を備えている。駆動回路２５は、電源としてのバッテリ２６から供給された電力を電子制御ユニット２１（より詳しくは、ＣＰＵ２１ａ）の制御に応じて電動アクチュエータ１３に出力するものである。そして、駆動回路２５内には、電動アクチュエータ１３（電動モータ）に流れる駆動電流を検出するための電流検出器２５ａが設けられている。電流検出器２５ａは、電動アクチュエータ１３（電動モータ）に流れる駆動電流（以下、モータ電流値Ｉという）を検出し、このモータ電流値Ｉを表す信号を電子制御ユニット２１に出力する。これにより、電子制御ユニット２１（より詳しくは、ＣＰＵ２１ａ）は、電流検出器２５ａによって出力されたモータ電流値Ｉに基づき、電動アクチュエータ１３をフィードバック制御する。
【００２１】
次に、上記のように構成した車両用制動装置Ｓの作動について説明する。まず、工場にて車両用制動装置Ｓが車両に組み付けられると、電子制御ユニット２１（より詳しくは、ＣＰＵ２１ａ）は、車両停止時すなわち車輪Ｗが回転していない場合におけるモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係を学習する。具体的に説明すると、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、図３に示すように、例えば、ＲＯＭ２１ｂ内に予め記憶されているモータ電流値Ｉの時間変化勾配に従い、駆動回路２５を介して電動アクチュエータ１３を駆動させるとともに、インターフェース２１ｅを介して荷重センサ２２によって検出された荷重Ｆを入力する。
【００２２】
これにより、車両が停止している状態において、電動アクチュエータ１３は供給されるモータ電流値Ｉの増加に伴ってブレーキシュー１２をブレーキドラム１１の内周面に対して圧着させる駆動力を増加させ、その結果、荷重センサ２２によって検出される荷重Ｆが直線状に増加する。一方、車両が停止している状態において、電動アクチュエータ１３は供給されるモータ電流値Ｉの減少に伴ってブレーキシュー１２をブレーキドラム１１の内周面に対して圧着させる駆動力を減少させ、その結果、荷重センサ２２によって検出される荷重Ｆが直線状に減少する。
【００２３】
そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両停止時におけるモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係として、直線状に増加する関係にある複数のモータ電流値Ｉと荷重Ｆを記憶するとともに、直線状に減少する関係にある複数のモータ電流値Ｉに対する荷重Ｆを記憶する。具体的に例を挙げて説明すると、図３にて黒丸で示すように、モータ電流値Ｉの増加時（すなわち荷重Ｆの増加時）においては、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、荷重センサ２２および電流検出器２５ａからの検出値を用いて、直線状に増加する荷重線図の始点に対応する荷重Ｆ１とこの荷重Ｆ１となるときのモータ電流値Ｉ１を含め、この荷重線図上に存在する荷重Ｆ２となるときのモータ電流値Ｉ２および荷重Ｆ３となるときのモータ電流値Ｉ３を特定する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、特定したモータ電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３と対応する荷重Ｆ１、Ｆ２，Ｆ３を不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）する。
【００２４】
同様に、モータ電流値Ｉの減少時（すなわち荷重Ｆの減少加時）においては、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、図３にて白抜き丸で示すように、荷重センサ２２および電流検出器２５ａからの検出値を用いて、直線状に減少する荷重線図の始点に対応する荷重Ｆとこの荷重Ｆとなるときのモータ電流値Ｉを含め、この荷重線図上に存在する荷重Ｆになるときのモータ電流値Ｉを複数特定する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、同様に、特定したモータ電流値Ｉと対応する荷重Ｆを不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）する。
【００２５】
続いて、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）した複数の前記モータ電流値Ｉと対応する荷重Ｆを用いて、図４に示すように、車両停止時におけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップを作成する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、作成した車両停止時におけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップを不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶する。このように、車両停止時におけるマップを作成して記憶することにより、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両を停止状態に維持するために車輪Ｗに付与する制動力として、この制動力に対応する目標荷重Ｆdを発生させるための目標モータ電流値Ｉdを決定することができる。
【００２６】
次に、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両減速時すなわち車輪Ｗが回転している場合におけるモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係を学習する。ここで、車両減速時における電子制御ユニット２１による電動アクチュエータ１３の制御について簡単に説明しておく。
【００２７】
運転者がブレーキペダルを踏み込み操作した場合、電子制御ユニット２１は、ストロークセンサ２３から踏み込み操作に応じたブレーキペダルのペダルストローク量Ｓを入力するとともに、車速センサ２４から車速Ｖを入力する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、ＲＯＭ２１ｂ内に予め記憶されていて、ペダルストローク量Ｓおよび車速Ｖと、車両を減速させるために必要な制動力、言い換えれば、必要な制動力に対応してブレーキシュー１２に作用させる荷重Ｆとの関係に基づき、前記入力したペダルストローク量Ｓおよび車速Ｖを用いて目標荷重Ｆd（目標制動力に相当）を決定する。
【００２８】
このように、目標荷重Ｆdを決定すると、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、ＲＯＭ２１ｂ内に予め記憶された荷重Ｆとモータ電流値Ｉとの関係に基づき、前記決定した目標荷重Ｆdに対応する目標モータ電流値Ｉdを決定する。そして、ＣＰＵ２１ａは、この決定した目標モータ電流値Ｉdをフィードフォワード項として、駆動回路２５を介して電動アクチュエータ１３を駆動させる。このとき、ＣＰＵ２１ａは、荷重センサ２２から検出制動力に相当する検出荷重Ｆ（以下、制御荷重Ｆrともいう）を入力し、目標荷重Ｆdと制御荷重Ｆrとの差分に対して予め設定されたゲインを乗じた値をフィードバック項とし、前記フィードフォワード項にフィードバック項を加えて電動アクチュエータ１３を駆動させる。なお、ＣＰＵ２１ａは、フィードバック項を加えるにあたり、目標荷重Ｆdと制御荷重Ｆrとの差分の大きさに応じた制御モードとして、制御荷重Ｆrを大きくするためにモータ電流値Ｉを大きくする増大モード、制御荷重Ｆrの大きさを保持するためにモータ電流値Ｉを保持する保持モードおよび制御荷重Ｆrを小さくするためにモータ電流値Ｉを減少させる減少モードにより印加する電流値を変更制御する。
【００２９】
これにより、電動アクチュエータ１３は目標モータ電流値Ｉdに対応した駆動力を発生し、ブレーキシュー１２に目標荷重Ｆdとなる荷重Ｆを発生させる。これにより、ブレーキシュー１２のライニング１２ａがブレーキドラム１１の内周面と摩擦係合し、その結果、車両を減速させるために必要な制動力を発生させる。
【００３０】
ところで、図２に示したドラムブレーキユニットにおいては、所謂、リーディングトレーリング方式を採用しているため、ブレーキドラム１１の回転方向に対して、２個一対のブレーキシュー１２のうち、一方がリーディング側となり他方がトレーリング側となる。そして、リーディング側となるブレーキシュー１２においては、回転しているブレーキドラム１１によって引き込まれる力が作用するため、ブレーキドラム１１との間に発生する摩擦力が大きくなって制動力が大きくなる、所謂、セルフサーボ効果が発生する。したがって、車両減速時にセルフサーボ効果が発生すると、モータ電流値Ｉが同一であっても車両停止時に比して制動力すなわち荷重Ｆが大きくなる。このため、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両減速時のセルフサーボ効果が発生する場合におけるモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係を学習する。このことを図５を用いて具体的に説明する。
【００３１】
今、図５（ａ）に示すように、車両減速時において、実線により示す目標荷重Ｆdに対して破線により示す制御荷重Ｆrが変化している場合を想定する。この場合、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、図５（ｂ）に示すように、目標荷重Ｆdの変化に合わせて、増大モード、保持モードおよび減少モードを切り替えて制御荷重Ｆrが目標荷重Ｆdに略一致するようにする。ここで、図５（ｃ）に示すように、モータ電流値Ｉは、制御荷重Ｆrが目標荷重Ｆdに略一致する、言い換えれば、制御モードが保持モードに切り替えられた場合にも「０」になることはない。そして、図５（ｃ）からも明らかなように、制御荷重Ｆrが目標荷重Ｆdに略一致する状態では、制御の応答遅れ等が発生しないため、モータ電流値Ｉの時間変化はほとんどなく極めて安定している。
【００３２】
このため、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、増大モードから保持モードに切り替えた時点（図５（ｃ）において黒三角で示す点）における荷重Ｆ４とモータ電流値Ｉ４とを特定する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、特定した荷重Ｆ４とモータ電流値Ｉ４とを、車両減速時における、言い換えれば、セルフサーボ効果が発生している場合のモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係として不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）する。一方、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、減少モードから保持モードに切り替えた時点（図５（ｃ）において白抜き三角で示す点）における荷重Ｆ５とモータ電流値Ｉ５とを車両減速時における、言い換えれば、セルフサーボ効果が発生している場合のモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係として記憶（学習）する。
【００３３】
続いて、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）したモータ電流値Ｉ４と対応する荷重Ｆ４およびモータ電流値Ｉ５と対応する荷重Ｆ５を用いて、図４に示すように、車両減速時におけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップを作成する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、作成した車両減速時におけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップを不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶する。このように、車両減速時におけるマップを作成して記憶することにより、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両を減速させるために車輪Ｗに付与する制動力として、この制動力に対応する目標荷重Ｆdを発生させるための目標モータ電流値Ｉdを決定することができる。
【００３４】
そして、車両停止時と車両減速時におけるマップをそれぞれ作成して記憶することにより、例えば、車速センサ２４によって検出される車速Ｖに応じてマップを切り替えることができる。これにより、車両の状態に応じて電動アクチュエータ１３を適切に駆動させることができて適切な制動力を車輪Ｗに付与することができる。なお、上述した記憶（学習）については、例えば、車両が停車した状態であるときや、車両が減速していて増大モード（または減少モード）から保持モードに切り替えたときに繰り返し行うことによって、作成されるマップの精度を向上させることができる。その結果、より適切に電動アクチュエータ１３を駆動させて、適切な制動力を車輪Ｗに付与することができる。
【００３５】
ところで、上述したセルフサーボ効果は、車輪Ｗすなわちブレーキドラム１１が回転しているときに発生するものである。このため、車速Ｖの減少に伴ってセルフサーボ効果は減少し、車両が停止したときにはセルフサーボ効果は無効化する。したがって、図６（ａ），（ｃ）に示すように、車両が減速を開始して検出車速Ｖがある程度大きい場合にはセルフサーボ効果の発生によって制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）は大きいものの、検出車速Ｖが実験的に予め設定された所定の車速Ｖ0以下となってほぼ「０」となる場合にはセルフサーボ効果の無効化によって制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）は急激に低下する。このとき、図６（ａ）にて実線により示す制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）を一点鎖線により示す目標荷重Ｆdに追従させようとすると、図６（ｂ）に実線により示すように、電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）を車両が停止する前よりも大きく急増させる必要がある。
【００３６】
ここで、セルフサーボ効果の有無により変化する制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）の差分すなわち荷重差ΔＦは、図４に示すように、車両停止時のマップと車両減速時のマップとにおいてモータ電流値Ｉを同一としたときの差分に等しくなる。このため、この荷重差ΔＦ分を荷重センサ２２によって検出される検出荷重Ｆに加算して、すなわち、検出荷重Ｆを荷重差ΔＦ分だけ増加させて（嵩上げして）補正して制御荷重Ｆrとみなさせば、図６（ａ）に破線により示すように、目標荷重Ｆdと制御荷重Ｆrとの差が、セルフサーボ効果が無効化する前後において急変しない。したがって、制御荷重Ｆrを目標荷重Ｆdに追従させる場合であっても、図６（ｂ）に破線により示すように、セルフサーボ効果が無効化する前後において電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）の連続性を保つことができる。
【００３７】
このため、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、減速に伴って、車速センサ２４から入力した車速Ｖが所定の小さな車速Ｖ0以下となるとき、すなわち、セルフサーボ効果が無効化するときに合わせて、現在、電動アクチュエータ１３に対して供給しているモータ電流値Ｉを駆動回路２５の電流検出器２５ａから入力する。そして、図４に示した車両停止時のマップと車両減速時のマップとを用いて、入力したモータ電流値Ｉのときの荷重差ΔＦを計算する。
【００３８】
次に、ＣＰＵ２１ａは、荷重センサ２２によって検出された荷重Ｆに対して前記計算した荷重差ΔＦを加算して補正し、制御荷重Ｆr（＝Ｆ＋ΔＦ）を決定する。そして、上述した制御モードによって電動アクチュエータ１３の駆動を制御するときには、ＣＰＵ２１ａは、補正した制御荷重Ｆrと目標荷重Ｆdとの差分を計算することにより、電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）の急増を防止するとともに連続性を保つことができる。
【００３９】
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、車両を減速させるために制動部１０が制動力を発生させているときに、車速Ｖの減少に伴ってセルフサーボ効果が無効化したか否かを判定することができる。そして、セルフサーボ効果が無効化した場合には、無効化に伴って減少した分（差分）に相当する荷重差ΔＦを適切に決定することができる。そして、決定した荷重差ΔＦを検出荷重Ｆに加算することによって適切に増加させて補正することができる。これにより、セルフサーボ効果が無効化して検出荷重Ｆが急減し、制御荷重Ｆrと目標制動力Ｆdとの差分が大幅に増加する状況であっても、電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）の急増を防止できるとともに連続性を保つことができる。
【００４０】
また、車両減速時、すなわち、セルフサーボ効果が発生したときにおけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップは、制御モードが保持モードに切り替えられて、制御荷重Ｆrが目標荷重Ｆdに略一致するときのモータ電流値Ｉを用いて作成される。このように、保持モードにより電動アクチュエータ１３が作動制御されている状態では、制御の応答遅れ等が発生しないため、モータ電流値Ｉおよび制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）の時間変化はほとんどなく極めて安定する。これにより、セルフサーボ効果が発生したときにおけるマップを精度よく作成することができるため、このマップを用いて決定される荷重差ΔＦを極めて精度よく決定することができる。したがって、電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）の急増を確実に防止できるとともに連続性を保つことができる。
【００４１】
さらに、セルフサーボ効果の有無に応じて作成されるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップは、それぞれ、学習によって適切に更新されて記憶することができる。このように、適宜更新されるマップを用いて電動アクチュエータ１３の作動を制御することによって、例えば、制動部１０の経年変化などによって生じる誤差や使用環境温度の違いなどの影響を最小限に抑え、これらの影響に対するロバスト性を良好に確保した制御が可能となる。
【００４２】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態においては、電子制御ユニット２１（より詳しくは、ＣＰＵ２１ａ）が車速センサ２４によって検出された車速Ｖが所定の車速Ｖ0以下となったときに、セルフサーボ効果が無効化していると判定するように実施した。この場合、車速センサ２４によって検出された車速Ｖを用いることに代えて、または、加えて、荷重センサ２２によって検出された検出荷重Ｆ（制御荷重Ｆ）が、図６（ａ）に示したように、短時間に減少した場合に、セルフサーボ効果が無効化したと判定するように実施することも可能である。この場合であっても、ドラムブレーキユニットに発生したセルフサーボ効果が無効化したか否かを正確に判定することができるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、上記実施形態においては、制動力付与手段として、電動アクチュエータ１３が発生する駆動力によって作動するブレーキシュー１２がブレーキドラム１１に圧着されることによって制動力を発生するドラムブレーキユニットを採用して実施した。この場合、セルフサーボ効果が若干小さくなるものの、制動力付与手段として、所謂、ディスクブレーキユニットを採用して実施することも可能である。この場合には、電動アクチュエータがブレーキキャリパ内に設けられてブレーキパッドをブレーキディスクに圧着させることにより制動力を発生させることができる。そして、この場合においても、発生するセルフサーボ効果の無効化を考慮して電動アクチュエータを作動制御することにより、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０…制動部、１１…ブレーキドラム、１２…ブレーキシュー、１２ａ…ライニング、１３…電動アクチュエータ、２０…電気制御部、２１…電子制御ユニット、２１ａ…ＣＰＵ、２１ｂ…ＲＯＭ、２１ｃ…ＲＡＭ、２２…荷重センサ、２３…ストロークセンサ、２４…車速センサ、２５…駆動回路、２６…バッテリ、Ｓ…車両用制動装置、Ｗ…車輪、Ｈ…ハブ、Ｂ…ハブナット、Ｎ…ナックル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される車両用制動装置に係り、特に、電動アクチュエータを駆動源として制動力を付与する制動力付与手段を備えた車両用制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、下記特許文献１に示された電動式ブレーキ装置は知られている。この従来の電動式ブレーキ装置は、ブレーキモータを動力源として制動力を発生するブレーキ機構が各車輪に設けられており、通常時には、ペダルストロークに応じたモータ駆動電流を各車輪のブレーキモータに供給するようになっている。一方、車両が停車しており、かつ、車両を停車状態に維持するために過剰なブレーキ操作が行われている場合には、モータ電流を、強制的に、車両を停車させるために必要な最小限のモータ電流に変更するようになっている。これにより、不必要な電力の消費を抑制することができる。
【０００３】
また、従来から、例えば、下記特許文献２に示された電動式ブレーキ装置も知られている。この従来の電動式ブレーキ装置は、ブレーキ操作値の時間的変化に起因しない時間的変化が制動トルク、車体減速度および車速に生じないように、ブレーキ操作値とモータ駆動力との関係を規定する制御ゲインを、一連のブレーキ操作中における車速の低下と、一連のブレーキ操作中におけるブレーキ作動の連続時間の経過とに関連して減少させるようになっている。これにより、モータの駆動力をブレーキ操作部材の操作値との関係において適正化するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２７５８７号公報
【特許文献２】特開２０００−２６４１８３号公報
【発明の概要】
【０００５】
ところで、一般的に、リーディングトレーリング方式を採用したドラムブレーキユニットにおいては、車両減速時においてリーディング側のブレーキシューによって発生する制動力が増加する、所謂、セルフサーボ効果が発生する。そして、このセルフサーボ効果は、車両が停車することによって、その効果が無効化する。このため、電動モータなどの電動アクチュエータを駆動源として制動力を付与する車両用制動装置（電動式ブレーキ装置）においては、このようなセルフサーボ効果の有無によって電動アクチュエータに供給する電力（電流や電圧）が大きく変化する。その結果、電動アクチュエータの駆動に対する負荷が増大する可能性があり、また、運転者によるブレーキ操作に対する制動力の発生に違和感を覚える可能性がある。したがって、電動アクチュエータを適切に作動させるためには、セルフサーボ効果の有無を考慮する必要がある。
【０００６】
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、セルフサーボ効果の有無を考慮して電動アクチュエータの作動を制御する車両用制動装置を提供することにある。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、電動アクチュエータを駆動源として車輪に制動力を付与する制動力付与手段と、前記電動アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えた車両用制動装置において、前記制御手段を、運転者によるブレーキペダルの操作量に応じて前記制動力付与手段が発生する目標制動力を決定する目標制動力決定手段と、前記制動力付与手段が発生する制動力を検出する制動力検出手段と、前記目標制動力決定手段によって決定された目標制動力と、前記制動力検出手段によって検出された制動力との差分に応じて、前記電動アクチュエータを駆動させる駆動制御手段と、前記制動力付与手段に発生したセルフサーボ効果が無効化しているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記セルフサーボ効果が無効化していると判定されたとき、前記制動力検出手段によって検出された制動力を増加させる補正手段とを含んで構成したことにある。
【０００８】
この場合、前記駆動制御手段は、前記目標制動力と前記検出された制動力との差分に応じた駆動電力を前記電動アクチュエータに供給して、前記電動アクチュエータを駆動させるものであり、前記補正手段は、前記駆動制御手段によって前記電動アクチュエータに供給される駆動電力が同一であるときの、前記セルフサーボ効果の生じた前記制動力付与手段が発生する制動力と前記セルフサーボ効果の無効化した前記制動力付与手段が発生する制動力との差分を用いて補正量を決定し、この決定した補正量を前記制動力検出手段によって検出された制動力に加算して補正するとよい。そして、この場合、前記セルフサーボ効果の生じた前記制動力付与手段が発生する制動力は、例えば、前記駆動制御手段によって前記電動アクチュエータに供給される駆動電力が保持されているときに、前記制動力検出手段によって検出された制動力を用いて決定されるとよい。
【０００９】
また、前記車両用制動装置は、車両の車速を検出する車速検出手段を備え、前記判定手段は、前記車速検出手段によって検出された車速が予め設定された所定の車速以下である場合、および、前記制動力検出手段によって検出された制動力が短時間に減少した場合のうちの少なくとも一方であるとき、前記制動力付与手段に発生した前記セルフサーボ効果が無効化したと判定するとよい。
【００１０】
さらに、前記制動力付与手段は、前記電動アクチュエータを駆動源としてブレーキシューをブレーキドラムに圧着させて制動力を発生するものであり、前記目標制動力決定手段は、前記目標制動力に対応し、前記電動アクチュエータが前記ブレーキシューに対して付与する目標荷重を決定するものであり、前記制動力検出手段は、検出される制動力に対応し、前記電動アクチュエータが前記ブレーキシューに対して付与する荷重を検出するものであるとよい。
【００１１】
これらによれば、車両を減速させるために制動力付与手段が制動力を発生させているときに、減速に伴ってセルフサーボ効果が無効化したか否かを判定することができる。そして、セルフサーボ効果が無効化した場合には、無効化に伴って減少した分に相当する補正量、すなわち、制動力の差分（荷重の差分）を適切に決定し、この決定した補正量を検出制動力（検出荷重）に加算して適切に増加させて補正することができる。これにより、セルフサーボ効果が無効化して検出された制動力が急減し、目標制動力との差分が大幅に増加する状況であっても、検出された制動力を補正量によって適切に増加させることができるため、電動アクチュエータに供給する駆動電力の急増を防止できるとともに連続性を保つことができる。
【００１２】
また、補正量を決定する際には、電動アクチュエータに供給される駆動電力が同一であるときに、セルフサーボ効果の生じた制動力付与手段が発生する制動力とセルフサーボ効果の無効化した制動力付与手段が発生する制動力との差分を用いて補正量を決定することができ、セルフサーボ効果の生じた制動力付与手段が発生する制動力は、電動アクチュエータに供給される駆動電力が保持されているときに、検出された制動力を用いて決定することができる。このように、駆動電力が保持されて電動アクチュエータが作動制御されている状態では、制御の応答遅れ等が発生しないため、駆動電力および制動力の時間変化はほとんどなく極めて安定する。これにより、セルフサーボ効果の生じた制動力付与手段が発生する制動力を用いて決定される補正量は極めて精度がよく、電動アクチュエータに供給する駆動電力の急増を確実に防止できるとともに連続性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用制動装置の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２】図１の制動部の作動を説明するための概略図である。
【図３】車両停止時における荷重の時間変化およびモータ電流値の時間変化を説明するための図である。
【図４】セルフサーボ発生時におけるモータ電流値と実現可能な荷重との関係を表すマップと、セルフサーボ無効化時におけるモータ電流値と実現可能な荷重との関係を表すマップとを説明するための図である。
【図５】車両減速時における荷重の時間変化、電動アクチュエータの制御モードおよびモータ電流値の時間変化を説明するための図である。
【図６】セルフサーボ効果の有無による制御荷重の変化およびモータ電流値の変化を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る車両用制動装置について、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る車両用制動装置Ｓのシステム構成を概略的に示している。この車両用制動装置Ｓは、車輪Ｗに対して制動力を付与する制動部１０と、この制動部１０の作動を制御する電気制御部２０とを備えている。なお、図１においては、１輪に車両用制動装置Ｓを設けた場合を図示するが、例えば、車両の左右前輪側に車両用制動装置Ｓを設けたり、車両の左右後輪側や全輪に車両用制動装置Ｓを設けて実施可能であることはいうまでもない。また、本実施形態においては、制動部１０のみが車輪Ｗの回転に制動力を付与するように実施するが、別途、例えば、油圧式の制動装置（具体的には、ディスクブレーキ装置など）を設けて、制動部１０と油圧式の制動装置とが協働して車輪Ｗの回転に制動力を付与するように実施することもできる。
【００１５】
制動力付与手段としての制動部１０は、ブレーキドラム１１とブレーキシュー１２とを備えたドラムブレーキユニットである。ブレーキドラム１１は、図示しないサスペンション装置を構成するナックルＮに組み付けられたハブベアリングＢに回転可能に支持されたハブＨに対してナットにより固定されていて、車輪Ｗと一体的に回転するものである。２個一対のブレーキシュー１２は、図１および図２に示すように、ブレーキドラム１１内に収容されており、車体側に回転不能に固定されるバックプレートＢＰに対して組み付けられている。そして、ブレーキシュー１２は、後述する電気制御部２０によって駆動制御される電動アクチュエータ１３の駆動力により、摩擦部材としてのライニング１２ａがブレーキドラム１１の内周面に対して摩擦係合するようになっている。
【００１６】
なお、電動アクチュエータ１３としては、例えば、電動モータやソレノイドなど電磁的に駆動制御されて駆動力を発生できるものを主要構成部品として構成すればいかなるものを採用してもよいため、以下の説明においては電動モータを採用するものとして説明する。また、ブレーキシュー１２が電動アクチュエータ１３の駆動力によって作動すること以外の構造および作動については、油圧によって作動する周知のドラムブレーキユニットと同様であるため、その説明を省略する。
【００１７】
このように構成された制動部１０においては、運転者によって図示しないブレーキペダルが操作されると、電気制御部２０による後述の駆動制御に従って電動アクチュエータ１３が駆動する。すなわち、運転者がブレーキペダルを踏み込み操作すると、電動アクチュエータ１３は、図２に示すように、駆動力によって２個一対のブレーキシュー１２の一端側を広げ、ライニング１２ａをブレーキドラム１１の内周面に対して圧着させる方向に変位させる。これにより、車輪Ｗと一体的に回転するブレーキドラム１１に対してライニング１２ａを摩擦係合させて摩擦力を発生させ、この摩擦力が車輪Ｗの回転を制動する制動力として付与される。一方、運転者がブレーキペダルを戻し操作すると、電動アクチュエータ１３は、駆動力によってブレーキシュー１２の一端側を縮め、ライニング１２ａをブレーキドラム１１の内周面から離間させる方向に変位させる。これにより、ライニング１２とブレーキドラム１１の内周面との摩擦係合を解除し、回転する車輪Ｗに制動力を付与しない。
【００１８】
電気制御部２０は、図１に示すように、電子制御ユニット２１を備えている。電子制御ユニット２１は、互いにバスで接続されたＣＰＵ２１ａ、ＲＯＭ２１ｂ、不揮発性ＲＡＭ２１ｃ、Ｂｕｃｋ ｕｐ ＲＡＭ２１ｄおよび入出力回路（インターフェース２１ｅ）を主要構成部品とするマイクロコンピュータである。また、電気制御部２０は、荷重センサ２２、ストロークセンサ２３および車速センサ２４を備えており、これら各センサ２２〜２４がそれぞれ電子制御ユニット２１に接続されている。
【００１９】
荷重センサ２２は、図２に示すように、２個一対のブレーキシュー１２の他端側に設けられており、電動アクチュエータ１３の駆動力によってブレーキシュー１２（ライニング１２ａ）がブレーキドラム１１と摩擦係合するときにブレーキシュー１２に作用する荷重を検出し、この検出荷重Ｆを表す信号を出力する。ストロークセンサ２３は、図示しないブレーキペダルに設けられており、運転者によるブレーキペダルの操作量すなわちペダルストローク量を検出し、この検出ペダルストローク量Ｓを表す信号を出力する。車速センサ２４は、車両の車速を検出し、この検出車速Ｖを表す信号を出力する。
【００２０】
さらに、電気制御部２０は、電動アクチュエータ１３の駆動を制御するための駆動回路２５を備えている。駆動回路２５は、電源としてのバッテリ２６から供給された電力を電子制御ユニット２１（より詳しくは、ＣＰＵ２１ａ）の制御に応じて電動アクチュエータ１３に出力するものである。そして、駆動回路２５内には、電動アクチュエータ１３（電動モータ）に流れる駆動電流を検出するための電流検出器２５ａが設けられている。電流検出器２５ａは、電動アクチュエータ１３（電動モータ）に流れる駆動電流（以下、モータ電流値Ｉという）を検出し、このモータ電流値Ｉを表す信号を電子制御ユニット２１に出力する。これにより、電子制御ユニット２１（より詳しくは、ＣＰＵ２１ａ）は、電流検出器２５ａによって出力されたモータ電流値Ｉに基づき、電動アクチュエータ１３をフィードバック制御する。
【００２１】
次に、上記のように構成した車両用制動装置Ｓの作動について説明する。まず、工場にて車両用制動装置Ｓが車両に組み付けられると、電子制御ユニット２１（より詳しくは、ＣＰＵ２１ａ）は、車両停止時すなわち車輪Ｗが回転していない場合におけるモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係を学習する。具体的に説明すると、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、図３に示すように、例えば、ＲＯＭ２１ｂ内に予め記憶されているモータ電流値Ｉの時間変化勾配に従い、駆動回路２５を介して電動アクチュエータ１３を駆動させるとともに、インターフェース２１ｅを介して荷重センサ２２によって検出された荷重Ｆを入力する。
【００２２】
これにより、車両が停止している状態において、電動アクチュエータ１３は供給されるモータ電流値Ｉの増加に伴ってブレーキシュー１２をブレーキドラム１１の内周面に対して圧着させる駆動力を増加させ、その結果、荷重センサ２２によって検出される荷重Ｆが直線状に増加する。一方、車両が停止している状態において、電動アクチュエータ１３は供給されるモータ電流値Ｉの減少に伴ってブレーキシュー１２をブレーキドラム１１の内周面に対して圧着させる駆動力を減少させ、その結果、荷重センサ２２によって検出される荷重Ｆが直線状に減少する。
【００２３】
そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両停止時におけるモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係として、直線状に増加する関係にある複数のモータ電流値Ｉと荷重Ｆを記憶するとともに、直線状に減少する関係にある複数のモータ電流値Ｉに対する荷重Ｆを記憶する。具体的に例を挙げて説明すると、図３にて黒丸で示すように、モータ電流値Ｉの増加時（すなわち荷重Ｆの増加時）においては、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、荷重センサ２２および電流検出器２５ａからの検出値を用いて、直線状に増加する荷重線図の始点に対応する荷重Ｆ１とこの荷重Ｆ１となるときのモータ電流値Ｉ１を含め、この荷重線図上に存在する荷重Ｆ２となるときのモータ電流値Ｉ２および荷重Ｆ３となるときのモータ電流値Ｉ３を特定する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、特定したモータ電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３と対応する荷重Ｆ１、Ｆ２，Ｆ３を不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）する。
【００２４】
同様に、モータ電流値Ｉの減少時（すなわち荷重Ｆの減少加時）においては、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、図３にて白抜き丸で示すように、荷重センサ２２および電流検出器２５ａからの検出値を用いて、直線状に減少する荷重線図の始点に対応する荷重Ｆとこの荷重Ｆとなるときのモータ電流値Ｉを含め、この荷重線図上に存在する荷重Ｆになるときのモータ電流値Ｉを複数特定する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、同様に、特定したモータ電流値Ｉと対応する荷重Ｆを不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）する。
【００２５】
続いて、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）した複数の前記モータ電流値Ｉと対応する荷重Ｆを用いて、図４に示すように、車両停止時におけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップを作成する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、作成した車両停止時におけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップを不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶する。このように、車両停止時におけるマップを作成して記憶することにより、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両を停止状態に維持するために車輪Ｗに付与する制動力として、この制動力に対応する目標荷重Ｆdを発生させるための目標モータ電流値Ｉdを決定することができる。
【００２６】
次に、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両減速時すなわち車輪Ｗが回転している場合におけるモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係を学習する。ここで、車両減速時における電子制御ユニット２１による電動アクチュエータ１３の制御について簡単に説明しておく。
【００２７】
運転者がブレーキペダルを踏み込み操作した場合、電子制御ユニット２１は、ストロークセンサ２３から踏み込み操作に応じたブレーキペダルのペダルストローク量Ｓを入力するとともに、車速センサ２４から車速Ｖを入力する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、ＲＯＭ２１ｂ内に予め記憶されていて、ペダルストローク量Ｓおよび車速Ｖと、車両を減速させるために必要な制動力、言い換えれば、必要な制動力に対応してブレーキシュー１２に作用させる荷重Ｆとの関係に基づき、前記入力したペダルストローク量Ｓおよび車速Ｖを用いて目標荷重Ｆd（目標制動力に相当）を決定する。
【００２８】
このように、目標荷重Ｆdを決定すると、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、ＲＯＭ２１ｂ内に予め記憶された荷重Ｆとモータ電流値Ｉとの関係に基づき、前記決定した目標荷重Ｆdに対応する目標モータ電流値Ｉdを決定する。そして、ＣＰＵ２１ａは、この決定した目標モータ電流値Ｉdをフィードフォワード項として、駆動回路２５を介して電動アクチュエータ１３を駆動させる。このとき、ＣＰＵ２１ａは、荷重センサ２２から検出制動力に相当する検出荷重Ｆ（以下、制御荷重Ｆrともいう）を入力し、目標荷重Ｆdと制御荷重Ｆrとの差分に対して予め設定されたゲインを乗じた値をフィードバック項とし、前記フィードフォワード項にフィードバック項を加えて電動アクチュエータ１３を駆動させる。なお、ＣＰＵ２１ａは、フィードバック項を加えるにあたり、目標荷重Ｆdと制御荷重Ｆrとの差分の大きさに応じた制御モードとして、制御荷重Ｆrを大きくするためにモータ電流値Ｉを大きくする増大モード、制御荷重Ｆrの大きさを保持するためにモータ電流値Ｉを保持する保持モードおよび制御荷重Ｆrを小さくするためにモータ電流値Ｉを減少させる減少モードにより印加する電流値を変更制御する。
【００２９】
これにより、電動アクチュエータ１３は目標モータ電流値Ｉdに対応した駆動力を発生し、ブレーキシュー１２に目標荷重Ｆdとなる荷重Ｆを発生させる。これにより、ブレーキシュー１２のライニング１２ａがブレーキドラム１１の内周面と摩擦係合し、その結果、車両を減速させるために必要な制動力を発生させる。
【００３０】
ところで、図２に示したドラムブレーキユニットにおいては、所謂、リーディングトレーリング方式を採用しているため、ブレーキドラム１１の回転方向に対して、２個一対のブレーキシュー１２のうち、一方がリーディング側となり他方がトレーリング側となる。そして、リーディング側となるブレーキシュー１２においては、回転しているブレーキドラム１１によって引き込まれる力が作用するため、ブレーキドラム１１との間に発生する摩擦力が大きくなって制動力が大きくなる、所謂、セルフサーボ効果が発生する。したがって、車両減速時にセルフサーボ効果が発生すると、モータ電流値Ｉが同一であっても車両停止時に比して制動力すなわち荷重Ｆが大きくなる。このため、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両減速時のセルフサーボ効果が発生する場合におけるモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係を学習する。このことを図５を用いて具体的に説明する。
【００３１】
今、図５（ａ）に示すように、車両減速時において、実線により示す目標荷重Ｆdに対して破線により示す制御荷重Ｆrが変化している場合を想定する。この場合、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、図５（ｂ）に示すように、目標荷重Ｆdの変化に合わせて、増大モード、保持モードおよび減少モードを切り替えて制御荷重Ｆrが目標荷重Ｆdに略一致するようにする。ここで、図５（ｃ）に示すように、モータ電流値Ｉは、制御荷重Ｆrが目標荷重Ｆdに略一致する、言い換えれば、制御モードが保持モードに切り替えられた場合にも「０」になることはない。そして、図５（ｃ）からも明らかなように、制御荷重Ｆrが目標荷重Ｆdに略一致する状態では、制御の応答遅れ等が発生しないため、モータ電流値Ｉの時間変化はほとんどなく極めて安定している。
【００３２】
このため、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、増大モードから保持モードに切り替えた時点（図５（ｃ）において黒三角で示す点）における荷重Ｆ４とモータ電流値Ｉ４とを特定する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、特定した荷重Ｆ４とモータ電流値Ｉ４とを、車両減速時における、言い換えれば、セルフサーボ効果が発生している場合のモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係として不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）する。一方、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、減少モードから保持モードに切り替えた時点（図５（ｃ）において白抜き三角で示す点）における荷重Ｆ５とモータ電流値Ｉ５とを車両減速時における、言い換えれば、セルフサーボ効果が発生している場合のモータ電流値Ｉと荷重Ｆとの関係として記憶（学習）する。
【００３３】
続いて、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶（学習）したモータ電流値Ｉ４と対応する荷重Ｆ４およびモータ電流値Ｉ５と対応する荷重Ｆ５を用いて、図４に示すように、車両減速時におけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップを作成する。そして、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、作成した車両減速時におけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップを不揮発性ＲＡＭ２１ｃの所定記憶位置に記憶する。このように、車両減速時におけるマップを作成して記憶することにより、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、車両を減速させるために車輪Ｗに付与する制動力として、この制動力に対応する目標荷重Ｆdを発生させるための目標モータ電流値Ｉdを決定することができる。
【００３４】
そして、車両停止時と車両減速時におけるマップをそれぞれ作成して記憶することにより、例えば、車速センサ２４によって検出される車速Ｖに応じてマップを切り替えることができる。これにより、車両の状態に応じて電動アクチュエータ１３を適切に駆動させることができて適切な制動力を車輪Ｗに付与することができる。なお、上述した記憶（学習）については、例えば、車両が停車した状態であるときや、車両が減速していて増大モード（または減少モード）から保持モードに切り替えたときに繰り返し行うことによって、作成されるマップの精度を向上させることができる。その結果、より適切に電動アクチュエータ１３を駆動させて、適切な制動力を車輪Ｗに付与することができる。
【００３５】
ところで、上述したセルフサーボ効果は、車輪Ｗすなわちブレーキドラム１１が回転しているときに発生するものである。このため、車速Ｖの減少に伴ってセルフサーボ効果は減少し、車両が停止したときにはセルフサーボ効果は無効化する。したがって、図６（ａ），（ｃ）に示すように、車両が減速を開始して検出車速Ｖがある程度大きい場合にはセルフサーボ効果の発生によって制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）は大きいものの、検出車速Ｖが実験的に予め設定された所定の車速Ｖ0以下となってほぼ「０」となる場合にはセルフサーボ効果の無効化によって制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）は急激に低下する。このとき、図６（ａ）にて実線により示す制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）を一点鎖線により示す目標荷重Ｆdに追従させようとすると、図６（ｂ）に実線により示すように、電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）を車両が停止する前よりも大きく急増させる必要がある。
【００３６】
ここで、セルフサーボ効果の有無により変化する制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）の差分すなわち荷重差ΔＦは、図４に示すように、車両停止時のマップと車両減速時のマップとにおいてモータ電流値Ｉを同一としたときの差分に等しくなる。このため、この荷重差ΔＦ分を荷重センサ２２によって検出される検出荷重Ｆに加算して、すなわち、検出荷重Ｆを荷重差ΔＦ分だけ増加させて（嵩上げして）補正して制御荷重Ｆrとみなさせば、図６（ａ）に破線により示すように、目標荷重Ｆdと制御荷重Ｆrとの差が、セルフサーボ効果が無効化する前後において急変しない。したがって、制御荷重Ｆrを目標荷重Ｆdに追従させる場合であっても、図６（ｂ）に破線により示すように、セルフサーボ効果が無効化する前後において電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）の連続性を保つことができる。
【００３７】
このため、電子制御ユニット２１のＣＰＵ２１ａは、減速に伴って、車速センサ２４から入力した車速Ｖが所定の小さな車速Ｖ0以下となるとき、すなわち、セルフサーボ効果が無効化するときに合わせて、現在、電動アクチュエータ１３に対して供給しているモータ電流値Ｉを駆動回路２５の電流検出器２５ａから入力する。そして、図４に示した車両停止時のマップと車両減速時のマップとを用いて、入力したモータ電流値Ｉのときの荷重差ΔＦを計算する。
【００３８】
次に、ＣＰＵ２１ａは、荷重センサ２２によって検出された荷重Ｆに対して前記計算した荷重差ΔＦを加算して補正し、制御荷重Ｆr（＝Ｆ＋ΔＦ）を決定する。そして、上述した制御モードによって電動アクチュエータ１３の駆動を制御するときには、ＣＰＵ２１ａは、補正した制御荷重Ｆrと目標荷重Ｆdとの差分を計算することにより、電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）の急増を防止するとともに連続性を保つことができる。
【００３９】
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、車両を減速させるために制動部１０が制動力を発生させているときに、車速Ｖの減少に伴ってセルフサーボ効果が無効化したか否かを判定することができる。そして、セルフサーボ効果が無効化した場合には、無効化に伴って減少した分（差分）に相当する荷重差ΔＦを適切に決定することができる。そして、決定した荷重差ΔＦを検出荷重Ｆに加算することによって適切に増加させて補正することができる。これにより、セルフサーボ効果が無効化して検出荷重Ｆが急減し、制御荷重Ｆrと目標制動力Ｆdとの差分が大幅に増加する状況であっても、電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）の急増を防止できるとともに連続性を保つことができる。
【００４０】
また、車両減速時、すなわち、セルフサーボ効果が発生したときにおけるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップは、制御モードが保持モードに切り替えられて、制御荷重Ｆrが目標荷重Ｆdに略一致するときのモータ電流値Ｉを用いて作成される。このように、保持モードにより電動アクチュエータ１３が作動制御されている状態では、制御の応答遅れ等が発生しないため、モータ電流値Ｉおよび制御荷重Ｆr（検出荷重Ｆ）の時間変化はほとんどなく極めて安定する。これにより、セルフサーボ効果が発生したときにおけるマップを精度よく作成することができるため、このマップを用いて決定される荷重差ΔＦを極めて精度よく決定することができる。したがって、電動アクチュエータ１３に供給するモータ電流値Ｉ（目標モータ電流値Ｉd）の急増を確実に防止できるとともに連続性を保つことができる。
【００４１】
さらに、セルフサーボ効果の有無に応じて作成されるモータ電流値Ｉと実現可能な荷重Ｆとの関係を表すマップは、それぞれ、学習によって適切に更新されて記憶することができる。このように、適宜更新されるマップを用いて電動アクチュエータ１３の作動を制御することによって、例えば、制動部１０の経年変化などによって生じる誤差や使用環境温度の違いなどの影響を最小限に抑え、これらの影響に対するロバスト性を良好に確保した制御が可能となる。
【００４２】
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態においては、電子制御ユニット２１（より詳しくは、ＣＰＵ２１ａ）が車速センサ２４によって検出された車速Ｖが所定の車速Ｖ0以下となったときに、セルフサーボ効果が無効化していると判定するように実施した。この場合、車速センサ２４によって検出された車速Ｖを用いることに代えて、または、加えて、荷重センサ２２によって検出された検出荷重Ｆ（制御荷重Ｆ）が、図６（ａ）に示したように、短時間に減少した場合に、セルフサーボ効果が無効化したと判定するように実施することも可能である。この場合であっても、ドラムブレーキユニットに発生したセルフサーボ効果が無効化したか否かを正確に判定することができるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、上記実施形態においては、制動力付与手段として、電動アクチュエータ１３が発生する駆動力によって作動するブレーキシュー１２がブレーキドラム１１に圧着されることによって制動力を発生するドラムブレーキユニットを採用して実施した。この場合、セルフサーボ効果が若干小さくなるものの、制動力付与手段として、所謂、ディスクブレーキユニットを採用して実施することも可能である。この場合には、電動アクチュエータがブレーキキャリパ内に設けられてブレーキパッドをブレーキディスクに圧着させることにより制動力を発生させることができる。そして、この場合においても、発生するセルフサーボ効果の無効化を考慮して電動アクチュエータを作動制御することにより、上記実施形態と同様の効果が期待できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０…制動部、１１…ブレーキドラム、１２…ブレーキシュー、１２ａ…ライニング、１３…電動アクチュエータ、２０…電気制御部、２１…電子制御ユニット、２１ａ…ＣＰＵ、２１ｂ…ＲＯＭ、２１ｃ…ＲＡＭ、２２…荷重センサ、２３…ストロークセンサ、２４…車速センサ、２５…駆動回路、２６…バッテリ、Ｓ…車両用制動装置、Ｗ…車輪、Ｈ…ハブ、Ｂ…ハブナット、Ｎ…ナックル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動アクチュエータを駆動源として車輪に制動力を付与する制動力付与手段と、前記電動アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えた車両用制動装置において、
前記制御手段を、
運転者によるブレーキペダルの操作量に応じて前記制動力付与手段が発生する目標制動力を決定する目標制動力決定手段と、
前記制動力付与手段が発生する制動力を検出する制動力検出手段と、
前記目標制動力決定手段によって決定された目標制動力と、前記制動力検出手段によって検出された制動力との差分に応じて、前記電動アクチュエータを駆動させる駆動制御手段と、
前記制動力付与手段に発生したセルフサーボ効果が無効化しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記セルフサーボ効果が無効化していると判定されたとき、前記制動力検出手段によって検出された制動力を増加させる補正手段とを含んで構成したことを特徴とする車両用制動装置。
【請求項２】
請求項１に記載した車両用制動装置において、
前記駆動制御手段は、
前記目標制動力と前記検出された制動力との差分に応じた駆動電力を前記電動アクチュエータに供給して、前記電動アクチュエータを駆動させるものであり、
前記補正手段は、
前記駆動制御手段によって前記電動アクチュエータに供給される駆動電力が同一であるときの、前記セルフサーボ効果の生じた前記制動力付与手段が発生する制動力と前記セルフサーボ効果の無効化した前記制動力付与手段が発生する制動力との差分を用いて補正量を決定し、この決定した補正量を前記制動力検出手段によって検出された制動力に加算して補正することを特徴とする車両用制動装置。
【請求項３】
請求項２に記載した車両用制動装置において、
前記セルフサーボ効果の生じた前記制動力付与手段が発生する制動力は、
前記駆動制御手段によって前記電動アクチュエータに供給される駆動電力が保持されているときに、前記制動力検出手段によって検出された制動力を用いて決定されることを特徴とする車両用制動装置。
【請求項４】
請求項１に記載した車両用制動装置において、さらに、
車両の車速を検出する車速検出手段を備え、
前記判定手段は、
前記車速検出手段によって検出された車速が予め設定された所定の車速以下である場合、および、前記制動力検出手段によって検出された制動力が短時間に減少した場合のうちの少なくとも一方であるとき、前記制動力付与手段に発生した前記セルフサーボ効果が無効化したと判定することを特徴とする車両用制動装置。
【請求項５】
請求項１に記載した車両用制動装置において、
前記制動力付与手段は、前記電動アクチュエータを駆動源としてブレーキシューをブレーキドラムに圧着させて制動力を発生するものであり、
前記目標制動力決定手段は、
前記目標制動力に対応し、前記電動アクチュエータが前記ブレーキシューに対して付与する目標荷重を決定するものであり、
前記制動力検出手段は、
検出される制動力に対応し、前記電動アクチュエータが前記ブレーキシューに対して付与する荷重を検出するものであることを特徴とする車両用制動装置。
【請求項１】
電動アクチュエータを駆動源として車輪に制動力を付与する制動力付与手段と、前記電動アクチュエータの作動を制御する制御手段とを備えた車両用制動装置において、
前記制御手段を、
運転者によるブレーキペダルの操作量に応じて前記制動力付与手段が発生する目標制動力を決定する目標制動力決定手段と、
前記制動力付与手段が発生する制動力を検出する制動力検出手段と、
前記目標制動力決定手段によって決定された目標制動力と、前記制動力検出手段によって検出された制動力との差分に応じて、前記電動アクチュエータを駆動させる駆動制御手段と、
前記制動力付与手段に発生したセルフサーボ効果が無効化しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段によって前記セルフサーボ効果が無効化していると判定されたとき、前記制動力検出手段によって検出された制動力を増加させる補正手段とを含んで構成したことを特徴とする車両用制動装置。
【請求項２】
請求項１に記載した車両用制動装置において、
前記駆動制御手段は、
前記目標制動力と前記検出された制動力との差分に応じた駆動電力を前記電動アクチュエータに供給して、前記電動アクチュエータを駆動させるものであり、
前記補正手段は、
前記駆動制御手段によって前記電動アクチュエータに供給される駆動電力が同一であるときの、前記セルフサーボ効果の生じた前記制動力付与手段が発生する制動力と前記セルフサーボ効果の無効化した前記制動力付与手段が発生する制動力との差分を用いて補正量を決定し、この決定した補正量を前記制動力検出手段によって検出された制動力に加算して補正することを特徴とする車両用制動装置。
【請求項３】
請求項２に記載した車両用制動装置において、
前記セルフサーボ効果の生じた前記制動力付与手段が発生する制動力は、
前記駆動制御手段によって前記電動アクチュエータに供給される駆動電力が保持されているときに、前記制動力検出手段によって検出された制動力を用いて決定されることを特徴とする車両用制動装置。
【請求項４】
請求項１に記載した車両用制動装置において、さらに、
車両の車速を検出する車速検出手段を備え、
前記判定手段は、
前記車速検出手段によって検出された車速が予め設定された所定の車速以下である場合、および、前記制動力検出手段によって検出された制動力が短時間に減少した場合のうちの少なくとも一方であるとき、前記制動力付与手段に発生した前記セルフサーボ効果が無効化したと判定することを特徴とする車両用制動装置。
【請求項５】
請求項１に記載した車両用制動装置において、
前記制動力付与手段は、前記電動アクチュエータを駆動源としてブレーキシューをブレーキドラムに圧着させて制動力を発生するものであり、
前記目標制動力決定手段は、
前記目標制動力に対応し、前記電動アクチュエータが前記ブレーキシューに対して付与する目標荷重を決定するものであり、
前記制動力検出手段は、
検出される制動力に対応し、前記電動アクチュエータが前記ブレーキシューに対して付与する荷重を検出するものであることを特徴とする車両用制動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１５６９５９（Ｐ２０１１−１５６９５９Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９５８（Ｐ２０１０−１９９５８）
【出願日】平成２２年２月１日（２０１０．２．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１日（２０１０．２．１）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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