JP2002240692A - 電動ブレーキシステムおよびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレーキペダルの操作状況を検出するセンサ
が故障した場合でも電動キャリパの制御を行うことがで
き、また、全てのペダル操作領域で高い分解能をもった
制御が可能となる。 【解決手段】 ブレーキペダルにブレーキペダルの操作
状況を検出する複数のセンサを設ける。それら複数のセ
ンサは、踏力センサ１３ｃとストロークセンサ１３ａ、
１３ｂを少なくとも一つずつ備える。それら複数のセン
サからの踏力出力値とストローク出力値に基づいてピス
トン推力値を算出し、そのピストン推力値を各電動キャ
リパ１１ａ〜１１ｄに出力して、それら電動キャリパを
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のブレーキ
ペダルの操作状況を検出するセンサからの出力値に基づ
いて、各車輪に制動力を与える電動キャリパを制御する
電動ブレーキシステムおよびコンピュータプログラムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動ブレーキシステムの一例とし
て、特開平１１−１７１００６号公報に開示されたもの
が知られている。この公報に開示された電動ブレーキシ
ステムは、プレーキペダルにただ一つのストロークセン
サが設けられ、このストロークセンサはＥＣＵに接続さ
れている。ＥＣＵは車輪に制動力を与える電動キャリパ
に接続されている。そして、この電動ブレーキシステム
によれば、ストロークセンサからブレーキペダルの踏み
込み量に応じた出力信号が発せられると、ＥＣＵがスト
ロークセンサの出力信号に応じた制御信号を電動キャリ
パに送り、電動キャリパによって車輪に対する所定の制
動力を発揮するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電動ブ
レーキシステムには、ブレーキペダルの操作状況を検出
するセンサがただ一つであるため、センサ値が正しいか
否か確認することができない。また、センサが故障とな
った場合に車輪に制動力を与える電動キャリパの制御が
不能となるという問題があった。

【０００４】また、ブレーキペダル特性は、一般的に、
図２に示すように、前半はペダル踏力に比べてベダルス
トロークの増加量が多く後半は逆にペダルストロークに
比べてペダル踏力の増加量が多い特性となっているた
め、ストロークセンサのみを用いる場合高ストローク領
域の検出分解能が劣り、仮にストロークセンサに代わっ
て踏力センサのみを用いる場合には低踏力領域の検出分
解能が劣るという問題があった。

【０００５】また、この種ブレーキペダルの操作状況を
センサで検出する電動ブレーキシステムでは、ペダル特
性をペダルシミュレータにより機械的に作成している
が、これには機械的な公差があるため、踏力センサまた
はストロークセンサのいずれか一方のみでは、ペダル特
性を正確に把握することができず、結果として運転者の
ペダル操作に応じた電動キャリパの制御ができない。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ブレーキペダルの操作状
況を検出するセンサが故障した場合でも電動キャリパの
制御を行うことができ、また、全てのペダル操作領域で
高い分解能をもった制御が可能となり、さらに、ペダル
シミュレータに機械的公差によってばらつきが生じる場
合でも、運転者のペダル操作に応じた制御が行える電動
ブレーキシステムおよび該電動ブレーキシステムで実行
されるコンピュータプログラムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の電動ブレーキシステムは、
ブレーキペダルに該ブレーキペダルの操作状況を検出す
る複数のセンサを設け、それら複数のセンサからの出力
値に基づき、各車輪にそれぞれ制動力を与える複数の電
動キャリパ（実施の形態の電動キャリパ１１ａ〜１１ｄ
が相当）を制御する電動ブレーキシステムであって、前
記複数のセンサは、ブレーキペダルが踏まれた際の踏力
を検出する踏力センサ（実施の形態の踏力センサ１３ｃ
が相当）と、前記ブレーキペダルが踏まれた際のストロ
ークを検出するストロークセンサ（実施の形態のストロ
ークセンサ１３ａ、１３ｂが相当）とを備え、前記踏力
センサからの踏力出力値とストロークセンサからのスト
ローク出力値とに基づいてピストン推力値を算出し、該
ピストン推力値を前記各電動キャリパに出力して、該電
動キャリパを制御するブレーキ制御手段（実施の形態に
おけるメインコントローラ１４およびモータコントロー
ラ１２Ａ、１２Ｂが相当）を備えることを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項２記載の電動ブレーキシス
テムでは、ブレーキペダルに該ブレーキペダルの操作状
況を検出する複数のセンサを設け、それら複数のセンサ
からの出力値に基づき、各車輪にそれぞれ制動力を与え
る複数の電動キャリパを制御する電動ブレーキシステム
であって、前記複数のセンサは、ブレーキペダルが踏ま
れた際の踏力を検出する踏力センサと、前記ブレーキペ
ダルが踏まれた際のストロークを検出するストロークセ
ンサとを備え、前記踏力センサからの踏力出力値とスト
ロークセンサからのストローク出力値とに基づいて車両
の目標減速度を算出する目標減速度算出手段（実施の形
態のメインコントローラ１４が相当）と、該目標減速度
算出手段により算出された車両の目標減速度に基づき、
前後輪それぞれに設けられた電動キャリパのピストン推
力値を算出するピストン推力算出手段と（実施の形態の
メインコンローラ１４が相当）、該ピストン推力算出手
段で算出されたピストン推力値を各電動キャリパに出力
する電動リャリパ制御手段（実施の形態のモータコント
ローラ１２Ａ、１２Ｂが相当）とを有することを特徴と
する。

【０００９】本発明の請求項３記載のコンピュータプロ
グラムは、車両用コンピュータを、ブレーキペダルに設
けられた踏力センサおよびストロークセンサの出力値に
基づき、各車輪にそれぞれ制動力を与える複数の電動キ
ャリパを制御するブレーキ制御手段として機能させるた
めのものであって、踏力センサからの踏力出力値とスト
ロークセンサからのストローク出力値とに基づいてピス
トン推力値を算出するピストン推力値算出処理と、当該
ピストン推力値を各電動キャリパに出力する出力処理
と、を前記車両用コンピュータ（実施形態のメインコン
トローラ１４、モータコントローラ１２Ａ、１２Ｂが相
当）に実行させることを特徴とする。

【００１０】本発明では、ブレーキペダルの操作状況を
検出する複数のセンサからの検出値に基づいて各車輪に
制動力を与える電動キャリパを制御するから、それら複
数のセンサのうちたとえ一つのセンサが故障した場合で
も電動リャリパの制御を行うことができる。また、スト
ロークセンサはペダル操作前半でまた踏力センサはペダ
ル操作後半で高い分解能を発揮するが、本発明では、そ
れら双方のセンサを用いて制御するため、全てのペダル
操作領域で高い分解能をもつ制御が可能となる。さら
に、ペダルシミュレータに機械的公差によってばらつき
が生じる場合でも、前述のようにストロークセンサと踏
力センサの双方のセンサを用いているので、運転者のペ
ダル操作に応じた電動キャリパ制御が行える。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である電動ブ
レーキシステムについて図１を参照して以下に説明す
る。

【００１２】この電動ブレーキシステムは、運転者によ
り操作されるブレーキペダル１と、該ブレーキペダル１
の操作に対する反力およびストロークを生じさせるペダ
ルシミュレータ１０と、図示せぬ電動モータで駆動され
ることにより車両に制動力を発生させる複数（具体的に
は４つ）の電動キャリパ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１
ｄと、これら電動キャリパ１１ａ〜１１ｄの電動モータ
を制御する複数（具体的には２つ）のモータコントロー
ラ１２Ａ，１２Ｂとを有している。

【００１３】電動キャリパ１１ａ〜１１ｄは、車両の前
後左右の車輪に取り付けられており、例えば右前輪用の
電動キャリパ１１ａと左前輪用の電動キャリパ１１ｂと
が、一つのモータコントローラ１２Ａで、それらキャリ
パ１１ａ、１１ｂに内蔵されたピストンの推力がモータ
を介して制御される一方、右後輪用の電動キャリパ１１
ｃと左後輪用の電動キャリパ１１ｄとが一つのモータコ
ントローラ１２Ｂで、それらキャリパ１１ｃ、１１ｄに
内蔵されたピストンの推力がモータを介して制御される
ようになっている。

【００１４】また、この電動ブレーキシステムは、ブレ
ーキペダル１の操作状況を検出する複数具体的には３つ
のセンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、これらブレーキ操
作センサ１３ａ〜１３ｃからの信号、図示せぬ車輪速度
センサからの信号、図示せぬ車輪挙動センサからの信
号、さらには図示せぬ他のコントローラからの信号等に
基づいて上記複数のモータコントローラ１２Ａ，１２Ｂ
へ制動力指令等の制御信号を出力するメインコントロー
ラ１４とを有している。

【００１５】さらに、この電動ブレーキシステムにおい
ては、上記複数のモータコントローラ１２Ａ，１２Ｂお
よびメインコントローラ１４にそれぞれ個別にバッテリ
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが設けられている。すなわち、
モータコントローラ１２Ａには該モータコントローラ１
２Ａに給電するバッテリ１５Ａが、モータコントローラ
１２Ｂには該モータコントローラ１２Ｂに給電するバッ
テリ１５Ｂが、メインコントローラ１４には該メインコ
ントローラ１４に給電するバッテリ１５Ｃが、それぞれ
接続されている。

【００１６】ここで、上記したすべてのブレーキ操作セ
ンサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれが個別のバッ
テリ１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに接続されている。すなわ
ち、ブレーキ操作センサ１３ａには該ブレーキ操作セン
サ１３ａに給電するバッテリ１５Ａが、ブレーキ操作セ
ンサ１３ｂには該ブレーキ操作センサ１３ｂに給電する
バッテリ１５Ｂが、ブレーキ操作センサ１３ｃには該ブ
レーキ操作センサ１３ｃに給電するバッテリ１５Ｃがそ
れぞれ接続されている。

【００１７】また、上記したすべてのブレーキ操作セン
サ１３ａ，１３ｂ，１３ｃのそれぞれの出力信号が、メ
インコントローラ１４および複数のモータコントローラ
１２Ａ，１２Ｂのすべてに出力されている。すなわち、
ブレーキ操作センサ１３ａの検出信号は、メインコント
ローラ１４および複数のモータコントローラ１２Ａ，１
２Ｂに出力されており、ブレーキ操作センサ１３ｂの検
出信号も、メインコントローラ１４および複数のモータ
コントローラ１２Ａ，１２Ｂに出力されており、ブレー
キ操作センサ１３ｃの検出信号も、メインコントローラ
１４および複数のモータコントローラ１２Ａ，１２Ｂに
出力されている。

【００１８】そして、正常作動時には、上述したように
メインコントローラ１４が、すべてのブレーキ操作セン
サ１３ａ，１３ｂ，１３ｃからの信号、図示せぬ車輪速
度センサからの信号、図示せぬ車輪挙動センサからの信
号、さらには図示せぬ他のコントローラからの信号等に
基づいて上記複数のモータコントローラ１２Ａ，１２Ｂ
へ、アンチロックブレーキ制御（ＡＢＳ制御）および車
両挙動制御（ＶＤＣ制御）等を含む制動力指令等の制御
信号を出力することになり、モータコントローラ１２
Ａ，１２Ｂは、この制御信号に基づいて電動キャリパ１
１ａ〜１１ｄを制御するようになっている。なお、メイ
ンコントローラ１４とモータコントローラ１２Ａ，１２
Ｂは、電動キャリパ１１ａ〜１１ｄを制御するブレーキ
制御手段として機能するが、この具体的な機能について
は以下の作用の説明で明らかにする。

【００１９】上記ブレーキペダル１の操作状況を検出す
る前記ブレーキ操作センサ１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、
内２つ（例えば、ブレーキ操作センサ１３ａ，１３ｂ）
がペダルストロークを検出するストロークセンサ、残る
一つ（例えばブレーキ操作センサ１３ｃ）がペダル踏力
を検知する踏力センサである。

【００２０】次に、上記構成の電動ブレーキシステムの
作用について説明する。ブレーキ操作センサ１３ａ，１
３ｂ，１３ｃからメインコントローラ１４へ出力される
信号に基づき、つまり、ブレーキ操作センサ１３ａ，１
３ｂ，１３ｃからの踏力出力値とストローク出力値に基
づき、該メインコントローラ１４がモータコントローラ
１２Ａ，１２Ｂへ制動力指令等の制御信号を出力する。
これにより電動キャリパ１１ａ〜１１ｄが正常に制御さ
れる。

【００２１】ここで、３つのブレーキ操作センサ１３ａ
〜１３ｃの出力をメインコントローラ１４に入力させて
いるが、これは、一つのブレーキ操作センサからの出力
値であるとその正常・異常を認識するのが困難であるの
に対し、最低３つのブレーキ操作センサ１３ａ〜１３ｃ
からの出力値であるとこれらを比較することで正常・異
常を認識するのが可能となるためである。このため、メ
インコントローラ１４には、３つのブレーキ操作センサ
の出力値うち一つのセンサの出力値が他のセンサの出力
値に比べて大幅に異なる値であるときには、センサに異
常があることを図示せぬ表示手段を通じて表示できるよ
うになっている。

【００２２】なお、２つのストロークセンサ１３ａ，１
３ｂが正常なときには、それらセンサ値の平均値を求
め、これに基づき制御を行う。また、２つのストローク
センサ１３ａ，１３ｂのうち一つが異常を起こしている
場合には、正常なセンサの出力値を用いて制御を行う。

【００２３】また、前記３つのブレーキ操作センサ１３
ａ，１３ｂ，１３ｃは、踏力センサとストロークセンサ
を少なくとも一つづつ備えているが、これは以下の理由
からである。すなわち、前述したように、ブレーキ特性
は図２に示すような特性となっているため、踏力センサ
のみを用いた制御の場合低踏力領域の検出分解能が劣
り、またストロークセンサのみを用いた制御の場合高ス
トローク領域の検出分解能が劣る問題があるが、ここで
示す電動ブレーキシステムのように、踏力センサとスト
ロークセンサを用いた制御であるため、全てのペダル操
作領域にて高い検出分解能での制御可能となるからであ
る。

【００２４】また、他の理由として、図２に示すブレー
キペダル特性は、ペダルシミュレータ１０にて機械的に
作製されているため、機械的公差によりばらつきが生じ
る。したがって、踏力センサまたはストロークセンサの
いずれか一方では、ペダル特性を把握することができ
ず、結果として、運転者のペダル操作に応じた電動区や
リパの制御ができなくなるおそれがあるが、ここで示す
電動ブレーキシステムのように、踏力センサとストロー
クセンサを用いた制御であるため、たとえ機械的公差に
よりばらつきが生じた場合でも、運転者のペダル操作に
応じた制動力の制御が可能となるからである。

【００２５】ストロークセンサによる踏力出力値と踏力
センサによるストローク出力値に基づいて、前記電動リ
ャリパを制御する具体的方法について説明すると、前記
踏力センサの踏力出力値と前記ストロークセンサのスト
ローク出力値に基づき、メインコントローラ１４では、
それに内蔵された目標減速度算出手段によって車両の目
標減速度を算出する。すなわち、下記の式（１）に、踏
力センサによる踏力出力値（Ｎ）とストロークセンサに
よるストローク出力値（ｍｍ）を代入して、原点からの
距離を算出し、予めメインコントローラの記憶部に記憶
されている図４のマップから、目標減速度を算出する。

【数１】

【００２６】ここで、ＡとＢは、ストロークセンサと踏
力センサのうちいずれかを重みづけするときの係数であ
る。また、Ｃはストロークセンサと踏力センサがそれぞ
れ最大の時に、原点からの距離Ｌが１００となるような
条件を満たすための係数である。

【００２７】次に、前記算出された目標減速度に基づ
き、図５に示す前後輪の理想配分となる、電動キャリパ
１１ａ〜１１ｄのピストン推力値を算出する。具体的に
は、下記の式（２）、（３）にそれぞれ諸条件を代入
し、メインコントローラ１４に内蔵されたピストン推力
算出手段によってピストン推力値を算出する。

【数２】 なお、ここで示した前輪軸荷重、後輪軸荷重、車体総荷
重、重心高、ホイールベース、タイヤ有効半径、ディス
ク有効半径およびパッドμの値は、車が決まれば自ずと
決定される値である。

【００２８】そして、このようにして算出されたピスト
ン推力値を、モータコントローラ１２Ａ、１２Ｂを介し
て各キャリパ１１ａ〜１１ｄに電気信号の形で出力す
る。以上のようにして、運転者のペダル操作に応じた電
動キャリパによる制動制御が行えるのである。上記した
メインコントローラおよびモータコントローラの動作
は、予め入力されたコンピュータプログラムによって実
行される。

【００２９】なお、上記実施の形態では、ブレーキの操
作状況を検出するセンサを３つ設けているが、これに限
られることなく、２つあるいは４つ以上であってもよ
い。要するに、センサが複数あって、それらのうち一つ
が踏力センサ、他の一つがストロークセンサであればよ
い。

【００３０】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る電動ブレーキシ
ステムによれば、ブレーキペダルの操作状況を検出する
複数のセンサからの検出値に基づいて各車輪に制動力を
与える電動キャリパを制御するから、それら複数のセン
サのうちたとえ一つのセンサが故障した場合でも電動リ
ャリパの制御を行うことができ、また、ストロークセン
サはペダル操作前半でまた踏力センサはペダル操作後半
で高い分解能を発揮するがため、全てのペダル操作領域
で高い分解能をもつ制御が可能となる。さらに、ペダル
シミュレータに機械的公差によってばらつきが生じる場
合でも、前述のようにストロークセンサと踏力センサの
双方のセンサ用いているので、運転者のペダル操作に応
じた電動キャリパ制御が行える。

【００３１】請求項２に係る電動ブレーキシステムによ
れば、前記複数のセンサは、ブレーキペダルが踏まれた
際の踏力を検出する踏力センサと、前記ブレーキペダル
が踏まれた際のストロークを検出するストロークセンサ
とを備え、前記踏力センサからの踏力出力値とストロー
クセンサからのストローク出力値に基づいて車両の目標
減速度を算出する目標減速度算出手段と、該目標減速度
算出手段により算出された車両の目標減速度に基づき、
前後輪それぞれに設けられた電動キャリパのピストン推
力値を算出するピストン推力算出手段と、該ピストン推
力算出手段で算出されたピストン推力値を各電動キャリ
パに出力する電動リャリパ制御手段とを有するから、運
転手のブレーキペダル操作に応じ、前後輪の電動キャリ
パに理想的な制動力を発揮させることができる。

【００３２】本発明の請求項３に係るコンピュータプロ
グラムによれば、上記請求項１記載の発明を好適に実施
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る電動ブレーキシス
テムを概略的に示すブロック図である。

【図２】 本発明の実施の形態の係る電動ブレーキシス
テムで用いられるブレーキペダルのペダル踏力とペダル
ストロークとの関係を示す図である。

【図３】 同電動ブレーキシステムにおける、目標制御
力と、前後輪の制動力との関係を示す図である。

【図４】 同電動ブーレキシステムにおける、原点から
の距離Ｌと目標減速度との関係を示す図である。

【図５】 同電動ブレーキシステムにおける、減速度と
前後輪ピストン推力との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ブーレキペダル １０ ペダルシミュレータ １１ａ〜１１ｄ 電動キャリパ １２Ａ，１２Ｂ モータコントローラ １３ａ，１３ｂ ブレーキ操作センサ（ストロークセン
サ） １３ｃ ブレーキ操作センサ（踏力センサ） １４ メインコントローラ １５Ａ〜１５Ｃ バッテリ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレーキペダルに該ブレーキペダルの操
   作状況を検出する複数のセンサを設け、それら複数のセ
   ンサからの出力値に基づき、各車輪にそれぞれ制動力を
   与える複数の電動キャリパを制御する電動ブレーキシス
   テムであって、 前記複数のセンサは、ブレーキペダルが踏まれた際の踏
   力を検出する踏力センサと、前記ブレーキペダルが踏ま
   れた際のストロークを検出するストロークセンサとを備
   え、 前記踏力センサからの踏力出力値とストロークセンサか
   らのストローク出力値とに基づいてピストン推力値を算
   出し、該ピストン推力値を前記各電動キャリパに出力し
   て、該電動キャリパを制御するブレーキ制御手段を備え
   ることを特徴とする電動ブレーキシステム。
2. 【請求項２】 ブレーキペダルに該ブレーキペダルの操
   作状況を検出する複数のセンサを設け、それら複数のセ
   ンサからの出力値に基づき、各車輪にそれぞれ制動力を
   与える複数の電動キャリパを制御する電動ブレーキシス
   テムであって、 前記複数のセンサは、ブレーキペダルが踏まれた際の踏
   力を検出する踏力センサと、前記ブレーキペダルが踏ま
   れた際のストロークを検出するストロークセンサとを備
   え、 前記踏力センサからの踏力出力値とストロークセンサか
   らのストローク出力値とに基づいて車両の目標減速度を
   算出する目標減速度算出手段と、 該目標減速度算出手段により算出された車両の目標減速
   度に基づき、前後輪それぞれに設けられた電動キャリパ
   のピストン推力値を算出するピストン推力算出手段と、 該ピストン推力算出手段で算出されたピストン推力値を
   各電動キャリパに出力する電動リャリパ制御手段とを有
   することを特徴とする電動ブレーキシステム。
3. 【請求項３】 車両用コンピュータを、ブレーキペダル
   に設けられた踏力センサおよびストロークセンサの出力
   値に基づき、各車輪にそれぞれ制動力を与える複数の電
   動キャリパを制御するブレーキ制御手段として機能させ
   るためのコンピュータプログラムであって、 踏力センサからの踏力出力値とストロークセンサからの
   ストローク出力値とに基づいてピストン推力値を算出す
   るピストン推力値算出処理と、 当該ピストン推力値を各電動キャリパに出力する出力処
   理と、 を前記車両用コンピュータに実行させることを特徴とす
   るコンピュータプログラム。