JP2006205912A - 制動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は各車輪の制動に電気ブレーキと摩擦ブレーキとを併用可能な制動力制御装置に関し、何れかの摩擦ブレーキに不良が発生しても、全制動力を低減することなく車両の安定を図ることを課題とする。
【解決手段】 電気ブレーキとディスクブレーキ（摩擦ブレーキ）とを併用する制動力制御装置であって、制動力制御処理において電気ブレーキに対する目標回生制動力とディスクブレーキに対する目標摩擦制動力とを設定するステップ１２と、ディスクブレーキで実際に発生している実摩擦制動力を検出するステップ１４と、摩擦ブレーキの各々に対して目標摩擦制動力と実摩擦制動力との制動力差を演算するステップ１６と、この制動力差が既定値以上生じているディスクブレーキが配設された車輪に併設された電気ブレーキの目標回生制動力に対し前記制動力差を加算補正するステップ１８，２２を実施する。
【選択図】 図１

Description

本発明は制動力制御装置に係り、特に各車輪の制動に電気ブレーキと摩擦ブレーキとを併用可能な制動力制御装置に関する。

近年、無公害自動車としてバッテリーに充電した電力により電動機（モータ）を駆動し、車輪を回転させることにより走行する電気自動車が注目されている。この電気自動車の制動（ブレーキ）手段としては、電気ブレーキと摩擦ブレーキが併用される構成とされている。また、モータとしては、各車輪毎に駆動制御を行うことができると共にコンパクト化を図れるインホイールモータが注目されている。このインホイールモータは、各車輪のホイール内にモータを配設した構成とされている。

ここで電気ブレーキとは、モータの持つ運動エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換し、これをバッテリーに返還することによりモータを介して車輪の制動を行う方法である（以下、この電気ブレーキは、回生ブレーキともいう）。また、摩擦ブレーキは、従来から一般に採用されている制動方法であり、シリンダに油圧を印加することにより摩擦材を車輪に取り付けられたディスクロータに押し付け、直接的に車輪を制動する方法である。

上記のように各車輪毎に電気ブレーキと摩擦ブレーキを併用する構成とすることにより、各輪の制動力を独立して制御することができ、また電気ブレーキに対する目標制動力と、摩擦ブレーキに対する目標制動力を別個に設定することが可能となるため、自由度の高い制動制御を行うことが可能となる。これにより、バッテリーの消耗を有効に防止でき、またブレーキパッドの磨耗量を減少させることができる等の種々の効果を得ることができる。

また、電気ブレーキと摩擦ブレーキを併用する制動力制御装置の利点として、電気ブレーキ或いは摩擦ブレーキの何れか一方に異常が発生してても、他方のブレーキによりこれを補助することができることが挙げられる。このような補助手段を有した制動力制御装置としては、例えば特許文献１がある。

この特許文献１に開示された制動力制御装置は、４つの車輪のいずかれ一つの車輪に設けられた電気ブレーキに故障が発生していることを検知した場合、この故障が発生した電気ブレーキが設けられている車輪と左右反対側の車輪に配設された電気ブレーキの作動を停止させる構成とされていた。即ち、仮に左前輪に設けられた電気ブレーキに異常が発生した場合には、右前輪に設けられている電気ブレーキの作動を停止させる構成とされていた。
特開平１１−０７８８５９号公報

特許文献１に開示された制動力制御装置によれば、何れかの電気ブレーキに異常が発生しても、左右反対側の車輪に設けられた電気ブレーキが作動を停止するため、車両走行中に制動を行っても、車両に過剰なモーメントが作用することを防止することができる。

しかしながら、特許文献１に開示された制動力制御装置では、異常が発生し目標の制動力を発生することができない電気ブレーキに加え、正常な左右反対側の車輪に設けられた電気ブレーキについても作動を停止し制動力の発生を停止してしまうため、制動時に４輪全体に加えられる全制動力が低下してしまうという問題点があった。

また、前後の何れかの車輪で制動を行う構成となるため、前輪の制動が停止された場合には制動時に操蛇が良好にできなくなるおそれがあり、また後輪の制動が停止された場合には制動時に車両が外側に滑り出すおそれがある。尚、引用文献１では電気ブレーキに異常が発生した場合を想定しているが、上記の問題点は摩擦ブレーキに異常が発生した場合においても同様に考えられるものである。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、何れかの摩擦ブレーキに不良が発生しても、全制動力を低減することなく車両の安定を図ることができる制動力制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。

請求項１記載の発明は、
前後左右の各車輪の各々に電気ブレーキと摩擦ブレーキとを設けており、
制動時に、前記電気ブレーキが発生させる回生制動力と、前記摩擦ブレーキが前記車輪に設けられたディスクロータを押し付けることにより発生させる摩擦制動力とを併用して制動を行う制動力制御装置であって、
ブレーキペダル操作状態に基づき、前記電気ブレーキに対する目標回生制動力と、前記摩擦ブレーキに対する目標摩擦制動力とを設定する目標制動力設定手段と、
前記摩擦ブレーキにより実際に発生している実摩擦制動力を検出する実摩擦制動力検出手段と、
前記摩擦ブレーキの各々に対し、前記目標摩擦制動力と前記実摩擦制動力との制動力差を演算する制動力差演算手段と、
該制動力差が既定値以上生じている前記摩擦ブレーキが配設された車輪に併設された前記電気ブレーキの前記目標回生制動力に対し、前記制動力差を加算補正する目標回生制動力補正手段とを有することを特徴とするものである。

上記発明によれば、摩擦ブレーキ及びこれを駆動するシステムに異常が発生し、摩擦ブレーキが目標摩擦制動力を発生することができない場合であっても、制動力差演算手段が目標摩擦制動力と実摩擦制動力との制動力差を演算し、異常が発生している摩擦ブレーキが配設された車輪に併設された電気ブレーキに対し、目標回生制動力補正手段が当該電気ブレーキに対する目標回生制動力を制動力差分だけ加算補正する。これにより、異常が発生している摩擦ブレーキが配設された車輪に対する全体としての制動力は、摩擦ブレーキにより制動力が低下しても、電気ブレーキによる制動力が増大するため、全体としての制動力は変化することはなく、車両の安定性を維持することができる。

また、請求項２記載の発明のように、
請求項１記載の制動力制御装置において、
実摩擦制動力検出手段は、摩擦ブレーキに設けられた油圧シリンダ内の圧力を検出する圧力センサを用いることができる。

また、請求項３記載の発明のように、
前記電気ブレーキは、インホイールモータを用いることができる。

上述の如く本発明によれば、異常が発生し摩擦ブレーキの制動力が低下しても、電気ブレーキによる制動力が増大するため、全体としての制動力は変化することはなく、よって車両の安定性を維持することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。

図１は、本発明の一実施例である制動力制御装置１０のシステム構成図である。本実施例では車両として、右前輪（ＦＲ）、左前輪（ＦＬ）、右後輪（ＲＲ）、左後輪（ＲＬ）の夫々にインホイールモータが組み込まれると共に、夫々に摩擦ブレーキとしてディスクブレーキが設けられた電気自動車を例に挙げて説明するものとする。以下、制動力制御装置１０の具体的な構成について説明する。

マスタシリンダ２０はタンデム型シリンダであり、独立した２つの加圧室を備えている。マスタシリンダ２０にはバキュームブースタ２２を介してブレーキペダル２４が接続されている。このブレーキペダル２４にはブレーキペダルセンサ２３が設けられている。このブレーキペダルセンサ２３は、ブレーキペダル２４の踏み込み量及び踏み込む加速度等を検出し、これをＥＶＥＣＵ３８に送信する構成とされている。

バキュームブースタ２２には、バキュームブースタ２２に負圧を供給するためのバキュームポンプ２６が接続されている。バキュームポンプ２６はモータ２８により駆動される。マスタシリンダ２０の各加圧室には、ブレーキペダル２４の踏み込み動作に応じて互いに等しい油圧が発生される。係る油圧は油圧制御装置３０に付与される。

油圧制御装置３０は後述する油圧ＥＣＵ３３からの指令に基づいて、マスタシリンダ２０から付与された油圧を各車輪のシリンダ４０，４２，４４，４６（各ディスクブレーキ）に圧力を付与する。シリンダ４０，４２，４４，４６は、順に右前輪（ＦＲ）、左前輪（ＦＬ）、右後輪（ＲＲ）、左後輪（ＲＬ）に設けられており、それぞれ各輪のブレーキキャリパ４８，５０，５２，５４を駆動する。ブレーキキャリパ４８，５０，５２，５４が駆動されると、これら各々に装着された摩擦材（ブレーキパッド）が、それぞれディスクロータ５６，５８，６０，６２の制動面に向けて押し付けられることにより、各車輪に制動力が発生する。

また、各シリンダ４０，４２，４４，４６には、圧力センサ９４〜１００が設けられている。そして、各ディスクロータ５６，５８，６０，６２に対する摩擦材の押し付け力は、この各シリンダ４０，４２，４４，４６に設けられた圧力センサ９４〜１００により検出され、油圧ＥＣＵ３３に送信される構成とされている。

尚、本実施例ではブレーキペダル２４により操作されるマスタシリンダ２０と油圧制御装置３０とが直接接続された構成を例に挙げて説明するが、本発明はブレーキペダル２４の操作に関する操作系と油圧制御装置３０とを切り離した、いわゆるバイワイヤ構造においても適用可能なものである。

一方、前記したようにＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬの各輪は、インホイールモータを設けた構成とされている。このインホイールモータは、ギア６４，６６，６８，７０と駆動モータ７２，７４，７６，７８とを有した構成とされている。この駆動モータ７２，７４，７６，７８は、それぞれモータ制御装置８０，８２，８４，８６により制御される。また、この駆動モータ７２，７４，７６，７８は、後述するように電気ブレーキとしても機能する（以下の説明においては、駆動モータ７２，７４，７６，７８が電気ブレーキとして機能する場合には、電気ブレーキ７２，７４，７６，７８と示す場合もある）。

モータ制御装置８０，８２，８４，８６は、バッテリー８８から電源が供給される構成とされている。また、後述の如くモータ制御装置８０，８２，８４，８６は、車両の制動時にモータに生ずる逆起電力を回生エネルギーとしてバッテリー８８に充電する機能を有している。尚、エンジン９０には発電機９２が備えられており、バッテリー８８にはエンジン９０の運転により発電機９２で発生された電力が充電される構成となっている。

上記した、モータ制御装置８０〜８６、バッテリー８８は回生ＥＣＵ３４に接続されている。また、油圧ＥＣＵ３３及び回生ＥＣＵ３４は、車両全体の制御を行うＥＶＥＣＵ３８に接続されている。

上記した制動力制御装置１０においては、各車輪の制動は、上述の如くシリンダ４０〜４６と油圧制御装置３０による油圧制動と、インホイールモータを構成する電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８とモータ制御装置８０，８２，８４，８６とによる回生制動とを併用することにより行われる。

回生制動は駆動モータ７２，７４，７６，７８の慣性回転に伴って発生する逆起電力をバッテリー８８へ充電エネルギー、即ち回生エネルギーとして供給し、この回生エネルギーがバッテリー８８へ供給されるのに応じて電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８のディスクロータに生ずる力を、各車輪への回生制動力として作用させる。この回生制動トルクの制御は、電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８に対する電流を制御することにより行うことができる。

具体的には、回生制動トルクの制御は、モータ制御装置８０，８２，８４，８６内に設けられており、バッテリー８８に対する充電電流をＯＮ／ＯＦＦする充電回路を用いて行われる。即ち、回生制動トルクを増大させるには、充電回路のＯＮ時間を長くし電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８からバッテリー８８に電流を供給する時間を長くする。

これにより、電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８の持つ運動エネルギーは、電気エネルギー（電流）に変換されてバッテリー８８に供給されるため、電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８を介して各車輪に付与される回生制動力も増大する。

逆に、回生制動力を減少させるには、充電回路のＯＮ時間を短くし電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８からバッテリー８８に電流を供給する時間を短くする。これにより、電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８の持つ運動エネルギーの電気エネルギー（電流）への変換は減少し、これに伴い電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８による各車輪に対する回生制動力も減少する。

続いて、ＥＶＥＣＵ３８が実施する制動力制御処理について説明する。図２は、ＥＶＥＣＵ３８が実行する制動力制御処理を示すフローチャートである。同図に示す制動力制御処理は、所定の時間毎にくり返し実施されるルーチン処理である。

同図に示す制動力制御処理が起動すると、先ずステップ（図では、ステップをＳと略称している）１０において、ＥＶＥＣＵ３８により油圧ＥＣＵ３３及び回生ＥＣＵ３４が正常であるか否かの確認処理（フェイルセーフ）が行なわれる。このステップ１０で否定判断（ＮＯの判断）がされた場合には、適正な制動力制御が行えないため、ステップ２４で警告を表示し、ステップ１２以降の処理を行うことなく本制動力制御処理を終了する。

一方、ステップ１０で肯定判断（ＹＥＳの判断）が行われた場合には、処理はステップ１２に進む。ステップ１２では、ＥＶＥＣＵ３８は車両状態及びブレーキペダルセンサ２３から送信されるブレーキペダル２４の操作データ（踏み込み量や踏み込み加速度等）より、各車輪に設けられた電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８に発生させる目標回生制動力と、各ディスクブレーキに発生させる目標摩擦制動力の演算処理を行う。

ＥＶＥＣＵ３８で演算された目標回生制動力は回生ＥＣＵ３４に送信され、回生ＥＣＵ３４はモータ制御装置８０〜８６を制御することにより電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８に対して目標回生制動力に対応した電流を供給する。

また、ＥＶＥＣＵ３８で演算された目標摩擦制動力は油圧ＥＣＵ３３に送信され、油圧ＥＣＵ３３はこれに基づき油圧制御装置３０を制御し、各シリンダ４０，４２，４４，４６に対して目標摩擦制動力に対応した油圧を供給する。尚、以下の説明において、このステップ１２において演算される目標回生制動力及び目標摩擦制動力に基づいてのみ行われる制動力制御を通常制動力制御というものとする。

続くステップ１４では、各シリンダ４０，４２，４４，４６に設けられた圧力センサ９４〜１００からの出力に基づき、油圧ＥＣＵ３３は各ディスクブレーキで実際に発生している摩擦制動力（以下、この摩擦制動力を実摩擦制動力という）を演算する。この油圧ＥＣＵ３３で演算された実摩擦制動力は、ＥＶＥＣＵ３８に送信される。

続くステップ１６では、ステップ１２で求められた目標摩擦制動力から、ステップ１４で求められた実摩擦制動力を減算して制動力差を演算する処理が行われる。この制動力差は、各車輪について実施される。

ステップ１８で各車輪毎に制動力差が演算されると、これが既定値以上であるか否かが判断される。ここで、既定値とは制動力差が圧力センサ９４〜１００等の検出誤差範囲を超え、またそのまま制動処理を続行すると車両の安定性に支障が生じる値をいう。この既定値は、実験により予め求められるものである。

このステップ１８で否定判断がされた場合は、マスタシリンダ２０，バキュームブースタ２２，バキュームポンプ２６，ホイールシリンダ４０〜４６等に異常は発生していないと判断し、ステップ２０，２２の処理を行うことなく、ステップ１２で求められる目標回生制動力及び目標摩擦制動力に基づき通常制動力制御処理が実施される。

一方、ステップ１８で肯定判断がされた場合は、マスタシリンダ２０，バキュームブースタ２２，バキュームポンプ２６，ホイールシリンダ４０〜４６等に異常が発生していると判断し、ステップ２０で運転者に対して異常が発生したことを知らせる警告表示を行った上で、処理をステップ２２に進める。ステップ２２では、制動力差が既定値以上生じていると判断された摩擦ブレーキに対応する駆動モータ（電気ブレーキ）に対し、その目標回生制動力に制動力差を加算補正する処理が行われる。

これにより、ディスクブレーキを構成するシリンダ４０，４２，４４，４６或はこれに油圧を供給するシステムに異常が発生し、ディスクブレーキが目標摩擦制動力を発生することができない場合であっても、ＥＶＥＣＵ３８がステップ１６〜２２で目標摩擦制動力と実摩擦制動力との制動力差を演算し、異常が発生しているディスクブレーキが配設された車輪に併設された電気ブレーキ（駆動モータ）７２，７４，７６，７８に対する目標回生制動力を制動力差分だけ加算補正する。

従って、異常が発生しているディスクブレーキが配設された車輪に対する全体としての制動力は、ディスクブレーキによる制動力が低下しても、その低下分だけ電気ブレーキによる制動力が増大されるため、全体としての制動力は変化することはない。よって、ディスクブレーキの異常により制動力が低下しても車両安定性及び走行安全性を維持することができる。

尚、上記した実施例において、ステップ１２が請求項に記載の目標制動力設定手段に相当し、圧力センサ９４〜１００が請求項に記載の実摩擦制動力検出手段に相当し、ステップ１４，１６が請求項に記載の制動力差演算手段に相当し、ステップ１８，２２が請求項に記載の目標回生制動力補正手段に相当する。

また、上記実施例においては、摩擦ブレーキ（ディスクブレーキ）に異常が発生した場合に、これを電気ブレーキで補助（アシスト）する構成を例に挙げて説明したが、電気ブレーキに異常が発生した場合に、これを摩擦ブレーキ（ディスクブレーキ）で補助（アシスト）する構成としてもよい。

更に、電気ブレーキとデファレンシャル（差動装置）を組み合わせ、電気ブレーキで発生する制動力をデファレンシャルで左右輪の制動に振り分けることにより、異常が発生している摩擦ブレーキが配設された車輪に対する電気ブレーキによる制動力を増大させ、これにより摩擦ブレーキにより制動力が低下しても、全体としての制動力の値は変化しないように構成してもよい。

図１は、本発明の一実施例である制動力制御装置の構成図である。 図２は、本発明の一実施例である制動力制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 制動力制御装置
２０ マスタシリンダ
３０ 油圧制御装置
３３ 油圧ＥＣＵ
３４ 回生ＥＣＵ
３８ ＥＶＥＣＵ
４０、４２、４４、４６ ホールシリンダ
７２、７４、７６、７８ 駆動モータ
８０、８２、８４、８６ モータ制御装置
８８ バッテリー
９４，９６，９８，１００ 圧力センサ

Claims (3)

1. 前後左右の各車輪の各々に電気ブレーキと摩擦ブレーキとを設けており、
   制動時に、前記電気ブレーキが発生させる回生制動力と、前記摩擦ブレーキが前記車輪に設けられたディスクロータを押し付けることにより発生させる摩擦制動力とを併用して制動を行う制動力制御装置であって、
   ブレーキペダル操作状態に基づき、前記電気ブレーキに対する目標回生制動力と、前記摩擦ブレーキに対する目標摩擦制動力とを設定する目標制動力設定手段と、
   前記摩擦ブレーキにより実際に発生している実摩擦制動力を検出する実摩擦制動力検出手段と、
   前記摩擦ブレーキの各々に対し、前記目標摩擦制動力と前記実摩擦制動力との制動力差を演算する制動力差演算手段と、
   該制動力差が既定値以上生じている前記摩擦ブレーキが配設された車輪に併設された前記電気ブレーキの前記目標回生制動力に対し、前記制動力差を加算補正する目標回生制動力補正手段とを有することを特徴とする制動力制御装置。
2. 請求項１記載の制動力制御装置において、
   実摩擦制動力検出手段は、摩擦ブレーキに設けられた油圧シリンダ内の圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする制動力制御装置。
3. 前記電気ブレーキは、インホイールモータであることを特徴とする制動力制御装置。

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