JP4396066B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給源から供給される電力を用いて制動力を発生する車載用の電動ブレーキ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電力と電気信号により電動モータを作動させて、制動力を発生する電動ブレーキ装置が知られている。例えば、特開平11−171006号公報で提案されている電動ブレーキ装置は、電気的に駆動されることにより制動力を発生するブレーキアクチュエータを備えており、ブレーキペダルの踏み込み量に応じて、適当な制動力を発生させることができる。上記の装置によれば、ブレーキアクチュエータは、主バッテリと補助バッテリを電力供給源として有しており、主バッテリが消耗した際に補助バッテリを電力供給源として用いることで、常に応答性に優れた制動力特性を実現することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
運転者の要求する制動力を確実に得るためには、常に充分な制動力を確保できる電力を、ブレーキアクチュエータに供給する必要がある。しかし、上記従来の装置において、主バッテリと補助バッテリを切り替えるリレーユニットに異常が発生した場合には、すべてのブレーキアクチュエータに対して電力を供給できなくなり、充分な制動力を確保できなくなる場合があり得る。したがって、電動ブレーキ装置の電力供給システムに異常が発生した場合においても、ブレーキアクチュエータに充分な電力を供給するという課題がある。
【0004】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、電力供給システムに異常が発生した場合においても、ブレーキアクチュエータに充分な電力を供給できる、信頼性の高い電動ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、ブレーキアクチュエータを2系統に絶縁分離可能な電源遮断装置を備えることにより達成される。これにより、異常の発生した電源系統を、正常な電源系統と絶縁分離することができるので、信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現可能となる。上記の目的は、複数の電力供給源と、ブレーキアクチュエータを2系統に絶縁分離可能な電源遮断装置を備えることにより達成される。これにより、異常の発生した場合においても、異常の発生した電源系統を分離し、少なくとも一つの電力供給源が接続される電源系統が残されるので、より信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現可能となる。上記の目的は、電源ラインを第一電源ラインと第二電源ラインとに分離する遮断スイッチと、前記第一電源ラインの電圧を検出する第一電圧検出回路と、前記第二電源ラインの電圧を検出する第二電圧検出回路とを備え、第一電圧検出回路が前記第二電源ラインから駆動電力を供給され、第二電圧回路が前記第一電源ラインから駆動電力を供給される。これにより、電源ラインに異常の発生した場合においても、電源ラインが遮断スイッチにより遮断され、異常側の電源ラインを検出している電圧検出回路が正常側の電源ラインから駆動電力を供給されるため、電圧検出を継続できる。したがって、異常がなくなった場合に遮断状態を解除できるので、より信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現可能となる。上記の目的は、電源遮断装置が、電気的に連通遮断制御を行うスイッチと、熱エネルギーによって溶断するスイッチとを、前記電源ライン上の直列な位置に備える。これにより、電気的に連通遮断制御を行うスイッチが想定通り作動しない場合においても、熱エネルギーによって溶断するスイッチによって電源ラインが遮断されるので、より信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現可能となる。上記の目的は、前記電力供給源のうち1つの電力供給源の電圧は、もう一方の電力供給源の電圧より高電圧な複数の電力供給源と、ブレーキアクチュエータを2系統に絶縁分離可能な電源遮断装置を備えることにより達成される。これにより、ブレーキアクチュエータ以外の装置の駆動電圧よりも高電圧駆動のブレーキアクチュエータを備える電動ブレーキ装置では、ブレーキアクチュエータ以外の装置とブレーキアクチュエータの両方に安定して電力を供給できると共に、信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現可能となる。上記の目的は、二次電源ライン上に、前記電源遮断装置よりも電源遮断条件となる電流値が小さい二次電源遮断装置を備える電動ブレーキ装置により達成される。これより、二次電源遮断装置とブレーキアクチュータの間で異常が発生した場合に、異常の発生した二次電源ラインを主電源ラインから絶縁分離することができるので、車両の制動性能の低下を抑制することができ、信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現可能となる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の自動ブレーキ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0007】
図1に、本発明に係る一実施例のシステム構成図を示す。
【0008】
本実施例の電動ブレーキ装置は、制御装置43を備えている。制御装置43は、車両の制動力を制御する電子制御装置である。
【0009】
電動ブレーキ装置は、車両の各輪と共に回転するディスクロータ3a,3b,3c,3d(以下、添字a,b,c,dをもつ符号は、その添字をa〜dで記す)を備えている。ディスクロータ3aは右前輪と共に回転し、ディスクロータ3bは左前輪と共に回転し、ディスクロータ3cは右後輪と共に回転し、ディスクロータ3dは左後輪と共に回転する。または、ディスクロータ3aは右前輪と共に回転し、ディスクロータ3bは左後輪と共に回転し、ディスクロータ3cは左前輪と共に回転し、ディスクロータ3dは右後輪と共に回転する。車両の少なくとも2つの車輪の制動力、しかも、少なくとも1つの右輪と少なくとも1つの左輪の制動力、を確保できれば、車両は直進安定性を極端に失うことなく減速することができる。したがって、例えば、ディスクロータ3aとディスクロータ3b、または、ディスクロータ3cとディスクロータ3dの制動力が確保できれば、車両は直進安定性を極端に失うことなく減速することができる。
【0010】
ディスクロータ3a〜3dの近傍には、電動キャリパ2a〜2dが配設されている。電動キャリパ2a〜2dは、それぞれ、ディスクロータ3a〜3dの両面に配設されるブレーキパッド(図示せず)、および、それらのブレーキパッドをディスクロータ3a〜3dの表面に向けて押圧するクランプ力を発生するブレーキモータ1a〜1dを備えている。ブレーキモータ1a〜1dと電動キャリパ2a〜2dとで、ブレーキアクチュエータが構成される。
【0011】
ブレーキモータ1a〜1dには、駆動回路4a〜4dが接続されている。駆動回路4a〜4dは、制御装置43から供給される指令信号に応じた電力をブレーキモータ1a〜1dに供給する回路である。各ブレーキモータ1a〜1dは、駆動回路4a〜4dから供給される電力に応じたクランプ力を発生する。
【0012】
駆動回路4a〜4dには、二次電源ライン33a〜33dが接続されている。二次電源ライン33a〜33dのそれぞれの中間には、連通遮断状態の切替えの制御を行う二次電源遮断装置21a〜21dが配設されている。二次電源ライン33a〜33dは、主電源ライン31に接続されている。二次電源遮断装置21a〜21dは、例えば所定の過大電流が流れたときに断線するヒューズである。
【0013】
主電源ライン31には、高電圧バッテリ11が接続されている。高電圧バッテリ11は電力を蓄電すると共に、駆動回路4a〜4dへ電力を供給する電力供給源である。高電圧バッテリ11は、例えば電圧が36Vのバッテリである。電圧36Vは、人体に対して安全な直流電力の電圧であり、また安価な鉛バッテリにより出力できるという特徴がある。
【0014】
主電源ライン31上には、連通遮断状態の切替えの制御を行う主電源遮断装置20が配設されている。主電源ライン31は、二次電源ライン33a,33bが接続される主電源ライン31aと、二次電源ライン33c,33dが接続される主電源ライン31bと、主電源ライン31aと主電源ライン31bを接続する主電源遮断装置20とによって構成されている。主電源遮断装置20は、例えば、検知される電流値または電圧値に応じて内蔵されたリレースイッチの連通遮断を制御する電子制御スイッチである。
【0015】
主電源遮断装置20は、例えば、検知される電流値または電圧値に応じて内蔵されたリレースイッチの連通遮断制御を行う図6に示すような電子制御スイッチである。主電源遮断装置20は、電気的に連通遮断制御を行うリレースイッチ301と、熱エネルギーにより溶断されるヒューズ302と、主電源ライン31の電流計測用の抵抗303と、主電源ライン31の電流値I20を検出する電流検出回路321と、主電源ライン31aの電圧値を検出する電圧検出回路331aと、主電源ライン31bの電圧値を検出する電圧検出回路331b、電流検出回路321および電圧検出回路331aの検出結果に応じて遮断判定を行う遮断判定回路312aと、遮断判定回路312aの判定に応じてリレースイッチ301に電流を通電するトランジスタ313aと、電圧検出回路331bの検出結果に応じて遮断判定を行う遮断判定回路312bと、遮断判断回路312bの判定に応じてリレースイッチ301に電流を通電するトランジスタ313bとから構成される。
【0016】
電流検出回路321には、抵抗303に流れる電流値I20に応じて変化する電圧値の差が入力される。電流検出回路321の増幅器326は、この電圧差に応じた電圧を出力する。比較器324は、増幅器326の出力電圧と、上限電流値I20maxに対応する定電圧源322の電圧とを比較し、増幅器326の出力電圧が定電圧源322の電圧を上回るときにオン信号を出力する。比較器325は、増幅器326の出力電圧と、上限電流値の正負反転した−I20maxに対応する定電圧源323の電圧とを比較し、増幅器326の出力電圧が定電圧源323の電圧を下回るときにオン信号を出力する。
【0017】
電圧検出回路331aに備えられた比較器334aは、主電源ライン31aの電圧と、電圧を上限電圧値E20maxに設定された定電圧源332aの電圧とを比較し、主電源ライン31aの電圧が上限電圧値E20maxを上回るときにオン信号を出力する。一方、比較器335aは、主電源ライン31aの電圧と、電圧を下限電圧値E20minに設定された定電圧源333aの電圧とを比較し、主電源ライン31aの電圧が下限電圧値E20minを下回るときにオン信号を出力する。
【0018】
遮断判定回路312aは、電流検出回路321と電圧検出回路331aの出力信号の少なくとも1つがオンのとき、オン信号を出力する。遮断判定回路312aの出力信号がオンのとき、トランジスタ313aはリレースイッチ301に電流を通電し、リレースイッチ301を遮断状態に切り替える。
【0019】
電圧検出回路331bに備えられた比較器334bは、主電源ライン31bの電圧と、電圧を上限電圧値E20maxに設定された定電圧源332bの電圧とを比較し、主電源ライン31bの電圧が上限電圧値E20maxを上回るときにオン信号を出力する。一方、比較器335bは、主電源ライン31bの電圧と、電圧を下限電圧値E20minに設定された定電圧源333bの電圧とを比較し、主電源ライン31bの電圧が下限電圧値E20minを下回るときにオン信号を出力する。
【0020】
遮断判定回路312bは、電圧検出回路331aの出力信号の少なくとも1つがオンのとき、オン信号を出力する。遮断判定回路312bの出力信号がオンのときトランジスタ313bはリレースイッチ301に電流を通電し、リレースイッチ301を遮断状態に切り替える。
【0021】
また、電圧検出回路331aには、主電源ライン31bの電力が供給されるため、主電源ライン31aに異常が発生し、リレースイッチ301が遮断状態となる場合においても、連通遮断制御を継続することができる。したがって、主電源ライン31aが正常状態に回復した場合、リレースイッチ301を連通状態に戻すことが可能である。また、電圧検出回路331bには、主電源ライン31aの電力が供給されるため、主電源ライン31bに異常が発生し、リレースイッチ301が遮断状態となる場合においても、連通遮断制御を継続することができる。したがって、主電源ライン31bが正常状態に回復した場合、リレースイッチ301を連通状態に戻すことが可能である。これにより、正常状態に回復した場合、自動的にすべてのブレーキモータを動作可能な状態になるため、信頼性の高い主電源遮断装置20を実現できる。
【0022】
また、ヒューズ302の溶断電流値は、上限電流値I20maxより大きな値に設定されている。主電源ライン31に上限電流値I20maxより大きな電流が流れてもリレースイッチ301が想定通りに遮断されない場合、ヒューズ302が溶断される。これにより、ヒューズ302が無い場合よりも、確実に遮断動作を行うことのできる主電源遮断装置20を実現できる。
【0023】
図2に主電源遮断装置20の連通領域と遮断領域を示す。主電源遮断装置20が遮断制御を行う条件は、通電される電流値I20が所定の上限電流値I20max以上になる場合、または、通電される電圧値E20が所定の下限電圧値E20min以下、または、所定の上限電圧値E20max以上になる場合である。電流値I20が電流値I20max以上になる場合とは、例えば、電力供給システムの一部が接地し、主電源遮断装置20に過剰な電流が流れる場合である。電圧値E20が下限電圧値E20min以下になる場合とは、例えば、電力供給システムの一部が接地し、主電源ライン31の電圧がグランドレベルまで降下する場合である。電圧値E20が上限電圧値E20max以上になる場合とは、例えば、電力供給システムの一部に異常電圧が発生する場合である。
【0024】
主電源ライン31aには前輪のブレーキキャリパ2a,2bが接続され、主電源ライン31bには後輪のブレーキキャリパ2c,2dが接続される場合には、主電源ライン31aに右前輪と左後輪のブレーキキャリパを接続し、主電源ライン31bに左前輪と右後輪のブレーキキャリパを接続する対角配線の構成よりも、電気配線の長さを短くすることができる。一方、主電源ライン31aに右前輪と左後輪のブレーキキャリパを接続し、主電源ライン31bに左前輪と右後輪のブレーキキャリパを接続する対角配線の構成の場合には、前輪にかかる重量が後輪にかかる重量より極端に大きい車両においても、制動能力の低い後輪のみが動作可能になるという状況を避けられるため、充分な制動力を確保することができる。
【0025】
主電源ライン31aには、コンバータ13が接続されている。コンバータ13には、低電圧電源ライン32が接続されている。低電圧電源ライン32には、低電圧バッテリ12が接続されている。コンバータ13は、主電源ライン31から低電圧電源ライン32へ、または、低電圧電源ライン32から主電源ライン31へ、電圧変換と電力供給を行う装置である。低電圧バッテリ12は、通常時には、電気エネルギーを蓄電し、かつ低電圧電力を駆動電力とする図示しない負荷に対して電力供給を行う電力供給源である。また、低電圧バッテリ12は、高電圧バッテリ11が駆動回路4a〜4dへ充分な電力供給を行えない場合において、コンバータ13を介して駆動回路4a〜4dへ電力供給を行う。ブレーキモータ1a〜1dの駆動電圧が、ブレーキモータ以外の車両搭載装置の駆動電圧よりも高い場合、上記のように、駆動回路4a〜4dへ供給される電源の電圧より低い電圧の電力供給源と電源ラインを備えることによって、低電圧の電力を必要とする装置にも安定した電力供給を行うことが可能となる。また、ブレーキモータ1a〜1dの駆動電圧に対応する高電圧バッテリを複数備える必要がないため、安価な電力供給システムを提供できる。低電圧バッテリは、例えば電圧が12Vのバッテリである。電圧12Vのバッテリと、電圧12Vの電力を駆動電力とする装置は、通常広く使われている。
【0026】
主電源ライン31aにはインバータ15が接続されており、インバータ15には発電機14が接続されている。発電機14は、例えばオルタネータであり、図示しないエンジンの回転と連動し、交流電力を出力する。インバータ15は発電機14から出力される交流電力を既定電圧の直流電力へ変換する。高電圧バッテリ11は、インバータ15から出力される電力を蓄電する。低電圧バッテリ12は、コンバータ13によって電圧変換された電力を蓄電する。
【0027】
主電源ライン31b上で、かつ二次電源ライン33c,33dの接続点より高電圧バッテリ側には、高電圧を必要とする電動ブレーキ装置以外の負荷19が接続されている。このように、負荷19が主電源ライン31b上の高電圧バッテリ側に接続されることによって、負荷19の電力消費による電圧変動を高電圧バッテリ11で緩衝することができる。したがって、ブレーキモータ1a〜1dに安定した電圧を供給することが可能となり、信頼性の高い電動ブレーキ装置を供給できる。
【0028】
制御装置43には、ペダルセンサ42と外界環境検出手段45が接続されている。ペダルセンサ50は、ブレーキペダル41の踏み込み量に応じた電気信号を出力する。運転状態検出装置45は、例えば、車両の速度、車両の加速度、車両の旋回角速度、各車輪の回転速度、各車輪のスリップ状態、エンジンのスロットル開度、操舵装置の舵角、前方走行車との車間距離や相対速度、障害物の有無、道路勾配、などを検出し、各運転状態に応じた電気信号を制御装置10へ送るものである。制御装置43は、ペダルセンサ42と運転状態検出装置45の出力信号に基づいて運転者が要求する制動力の大きさを求める。
【0029】
以上のような本実施例の電動ブレーキ装置において、各ブレーキモータ1a〜1dは、通常時には高電圧バッテリ11を電力供給源として駆動される。従って、主電源ライン31、または二次電源ライン33a〜33d、またはこれらの電源ラインに接続される装置において、例えば接地や断線のような異常が発生すると、各ブレーキモータ1a〜1dが作動できなくなる恐れがある。本実施例の電動ブレーキ装置は、主電源ライン31、または二次電源ライン33a〜33d、またはこれらの電源ラインに接続される装置に異常が発生した場合に、主電源遮断装置20または二次電源遮断装置21a〜21dの連通遮断状態を制御して、異常が発生した箇所を絶縁分離し、正常に動作可能なブレーキモータを少なくとも2つ確保できる構成となっている。さらに、電動ブレーキ装置の電力供給源として、複数の高電圧バッテリ、異常時のみ使用される電源ライン、異常時のみ使用されるコンバータを必要としないため、安価な電動ブレーキ装置を実現可能となる。
【0030】
上記の構成をもつ電動ブレーキ装置の動作について以下説明する。
【0031】
≪ A−▲1▼ 通常時 ≫
制御装置43は、ペダルセンサ42と運転状態検出装置45の出力信号に基づいてブレーキペダル41が踏み込まれているか否かを判断し、制動要求が生じているか否かを判断する。制動要求が生じていると判断する場合には、制御装置43は、ペダルセンサ42と運転状態検出装置45の出力信号に基づいて、例えば、安定走行時の制動力制御、アンチロックブレーキ制御、トラクションコントロール制御、車両姿勢制御、車間距離制御を実現できるように、各輪の目標制動力を演算し、駆動回路4a〜4dに目標制動力に応じた信号を出力する。
【0032】
駆動回路4a〜4dは、各輪の制動力が目標制動力となるように、ブレーキモータ1a〜1dを駆動する。ブレーキモータ1a〜1dへの電力は、高電圧バッテリ11から、主電源ライン31、二次電源ライン33a〜33d、駆動回路4a〜4dを経由して供給される。このとき、主電源遮断装置20と二次電源遮断装置21a〜21dは連通状態となっている。
【0033】
このように、高電圧バッテリ11からブレーキモータ1a〜1dへ充分な電力を供給できるため、運転者が要求する制動力を発生させること可能である。
≪A−▲2▼ 異常時 ≫
以下、主電源ライン31、または二次電源ライン33a〜33d、またはこれらの電源ラインに接続される装置に異常が生じる場合における電動ブレーキ装置の動作を述べる。各電源ラインに接続される装置に異常が発生する場合の動作は、各電源ラインに異常が発生する場合と同様に行われるので、以下、説明を省略する。また、異常が検出された場合には、制御装置43は、例えば警告灯や、警告音などを用いて、速やかに運転者に異常を警告すると同時に、車両が危険な状態に推移しないように車両運動を制限する。例えば、走行中であれば、車両が加速しないように駆動を制御し、運転状況に応じて、図示しない補助ブレーキ、例えばエンジンブレーキや発電機の負荷トルクを用いて減速制御する。また例えば、停止中であれば、車両が発進できないように駆動を制限する。
【0034】
異常時における、動作フローを図3に示す。
【0035】
動作100から異常検出が開始される。
【0036】
図3の条件101a〜101dでは、二次電源ライン33a〜33dで接地が発生し、二次電源遮断装置21a〜21dの電流値I21a〜I21dが、所定の上限電流値I21maxより大きくなった場合、動作111a〜111dへ進み、二次電源遮断装置21a〜21dが遮断状態に切り替わる。続いて、動作112a〜112dで、対応するブレーキモータが停止状態になる。続いて、条件103に移る。
条件101a〜101dが満たされない場合、条件102へ移り、主電源遮断装置20の電流と電圧の状態を判断する。主電源ライン31に接地が発生し、主電源遮断装置20の電流値I20が所定の上限電流値I20maxより大きくなった場合、または、主電源ライン31に異常な高電圧が発生し、主電源遮断装置20の電圧値E20が所定の上限電圧値E20maxより大きくなった場合、または、主電源ライン31に異常な低電圧が発生し、主電源遮断装置20の電圧値E20が所定の下限電圧値E20minより小さくなった場合、条件102から動作121に移り、主電源遮断装置20は遮断状態に切り替わる。それ以外の場合は、条件103へ移り、主電源遮断装置31aの電圧の状態を判断する。
動作121からは条件122〜124へと進み、駆動装置4a〜4dによって二次電源ライン33a〜33dの電圧値Ea〜Edが検知される。条件122で、主電源ライン31aまたは二次電源ライン33a,33bが接地あるいは異常な低電圧の状態であると、二次電源ライン33a,33bの電圧値Ea,Ebが所定の下限電圧値E33minより小さくなり、動作126でブレーキモータ1a,1bが停止状態になる。また、条件123で、主電源ライン31bまたは二次電源ライン33c,33dが接地あるいは異常な低電圧の状態であると、二次電源ライン33c,33dの電圧値Ec,Edが所定の下限電圧値E33minより小さくなり、動作127でブレーキモータ1c,1dが停止状態になる。また、条件124で、主電源ライン31aまたは二次電源ライン33a,33bが異常な高電圧の状態であると、二次電源ライン33a,33bの電圧値Ea,Ebが所定の上限電圧値E33maxより大きくなり、動作129でブレーキモータ1a,1bが停止状態になる。また、条件124で、主電源ライン31bまたは二次電源ライン33c,33dが異常な高電圧の状態であると、二次電源ライン33c,33dの電圧値Ec,Edが所定の上限電圧値E33maxより小さくなり、動作128でブレーキモータ1c,1dが停止状態になる。動作126〜129からは、条件103へ進む。
【0037】
条件103では、コンバータ13が、主電源遮断装置31aの電圧値E31aを検知し、所定の電圧値E31amin以上の場合、104へ進み、異常検出が繰り返される。電圧値E31aが電圧値E31aminより小さいの場合、動作131へ移り、発電機14の電力量が増加される。そして、条件132で、電圧値E31aが電圧値E31amin以上の場合、104へ進み、異常検出が繰り返される。電圧値E31aが電圧値E31aminより小さいの場合、動作133へ移り、低圧バッテリ12から主電源ライン31aへ電力が供給され、104へ進み、異常検出が繰り返される。
【0038】
以上の異常時の動作を、以下で、電力供給不足、接地、断線、が発生した場合の動作について分けて説明する。
【0039】
≪A−▲2▼−a 供給電力不足 ≫
高電圧バッテリ11が消耗し、ブレーキモータ1a〜1dへ充分な電力を供給できない場合には、発電機14からの発電量が増加される。しかし、発電機14からの供給電力が不充分な場合は、コンバータ13が、高電圧バッテリ11の消耗による主電源ライン31の電圧低下を検知し、低電圧電源ライン32の電圧を昇圧し、主電源ライン31へ電力を供給する。このときの動作フローは、図3の条件103aから動作104で示される。
【0040】
したがって、ブレーキモータ1a〜1dには低電圧バッテリ12から不足分の電力が供給されるため、ブレーキモータ1a〜1dは動作可能な状態を維持できる。このように、高電圧バッテリ11の供給電力が不足した場合においても、ブレーキモータ1a〜1dは動作可能なため、充分な制動力を確保できる。
【0041】
≪A−▲2▼−b 断線 ≫
主電源ライン31の一部が断線するという異常が発生した場合においては、断線した箇所より高電圧バッテリ側のブレーキモータには、通常時と同様の電力が供給されるが、断線した箇所よりコンバータ側のブレーキモータには、高電圧バッテリから電力供給はなされない。このとき、断線した箇所よりコンバータ側のブレーキモータには、発電機14からの電力が供給される。しかし、発電機14からの供給電力が不充分な場合は、コンバータ13が、主電源ライン31aの電圧低下を検知し、低電圧電源ライン32の電圧を昇圧し、主電源ライン31へ電力を供給する。したがって、ブレーキモータ1a〜1dには高電圧バッテリ11、または発電機14、または低電圧バッテリ12から電力が供給されるため、ブレーキモータ1a〜1dが動作可能な状態を維持できる。
【0042】
二次電源ライン33a〜33dの一部が断線した場合には、断線した二次電源遮断装置に接続されているブレーキモータは動作不能になるが、それ以外の3つのブレーキモータは作動可能な状態を維持できる。
【0043】
このように、主電源ライン31または二次電源遮断装置21a〜21dの一部が断線した場合においても、少なくとも3つのブレーキモータは動作可能なため、充分な制動力を確保できる。
【0044】
≪A−▲2▼−c 接地 ≫
二次電源ライン33a〜33dの一部が接地した場合には、接地した二次電源ラインに通常時より大きい電流が流れる。二次電源遮断装置21a〜21dは、この電流を検知して、遮断状態に切り替わる。この遮断条件は、主電源遮断装置20の遮断条件よりも低い電流値に設定してあるので、主電源遮断装置20は連通状態を維持する。したがって、接地が発生した二次電源ライン以外から電力供給されるブレーキモータは動作可能な状態を維持できる。このときの動作フローは、図3の条件101a〜101d、動作111a〜111d、動作112a〜112d、条件103で示される。
【0045】
主電源ライン31aの一部が接地した場合、すなわち、主電源ラインの一部が車両のボディアースに連通した場合には、高電圧バッテリ11から、主電源ライン31b、主電源遮断装置20を経由して、接地した箇所まで、通常時より大きい電流が流れる。主電源遮断装置20は、この電流値を検知して、遮断状態に切り替わる。接地した主電源ライン31aに接続されているブレーキモータ1a,1bには電力が供給されないため、ブレーキモータ1a,1bは動作不能の状態となる。一方、主電源ライン31bに接続されているブレーキモータ1c,1dには高電圧バッテリ11から電力が供給されるため、ブレーキモータ1c,1dは動作可能な状態を維持できる。このときの動作フローは、図3の条件102から動作126までで示される。
【0046】
主電源ライン31bの一部が接地した場合には、発電機14から、インバータ15,主電源ライン31a,主電源遮断装置20を経由して、通常時より高い電流が接地点まで流れる。主電源遮断装置20は、この電流を検知して、遮断状態に切り替わる。このとき、主電源ライン31aには、発電機14からの電力が供給される。しかし、発電機14からの電力の不充分な場合は、コンバータ13が、バッテリ12の電力を主電源ライン31aへ供給する。接地した主電源ライン31bに接続されているブレーキモータ1c,1dには電力が供給されないため、ブレーキモータ1c,1dは動作不能の状態となる。一方、主電源ライン31aに接続されているブレーキモータ1a,1bには発電機14または低電圧バッテリ12から電力が供給されるため、ブレーキモータ1a,1bは動作可能な状態を維持できる。このときの動作フローは、図3の条件102から動作127まで、および条件103から動作104までで示される。
【0047】
すなわち主電源ライン31aの一部または主電源ライン31bの一部が接地した場合には、主電源遮断装置20を遮断状態に切り替えることにより、ブレーキアクチュエータを主電源ライン31上で少なくとも2系統に分割(絶縁分離)することで、制動力を確保することができる。
【0048】
このように、主電源ライン31または二次電源遮断装置21a〜21dの一部が接地した場合においても、少なくとも2つのブレーキモータは動作可能なため、充分な制動力を確保できる。
【0049】
≪A−▲2▼−d 異常電圧 ≫
主電源ライン31に、通常時の想定電圧より高い電圧、または、通常時の想定電圧より低い電圧、または、異常に変動する電圧が発生した場合には、主電源遮断装置20は、これによって生じる電圧値または電流値を検知して、遮断状態に切り替わる。
【0050】
駆動装置4a〜4dは、二次電源ライン33a〜33dの電圧を検知する。このとき、主電源ライン31aに異常電圧が発生している場合には、ブレーキモータ1a,1bの作動を停止する。主電源ライン31bに接続されているブレーキモータ1c,1dには高電圧バッテリ11から通常の電力が供給されるため、ブレーキモータ1c,1dは動作可能な状態を維持できる。このときの動作フローは、図3の条件102から動作126まで、およびの条件102から動作129までで示される。一方、主電源ライン31bに異常電圧が発生している場合には、ブレーキモータ1c,1dの作動を停止する。さらに、コンバータ13は、バッテリ12の電力を主電源ライン31aへ供給する。主電源ライン31aに接続されているブレーキモータ1a,1bには低電圧バッテリ12から通常の電力が供給されるため、ブレーキモータ1a,1bは動作可能な状態を維持できる。このときの動作フローは、図3の条件102から動作127まで、およびの条件102から動作128までで示される。二次電源ライン33a〜33dの一部に異常電圧が発生した場合でも、上記と同様な動作が行われる。
このように、主電源ライン31または二次電源遮断装置21a〜21dの一部に異常電圧が発生した合においても、ブレーキモータ1a,1b、またはブレーキモータ1c,1dが動作可能なため、充分な制動力を確保できる。
【0051】
上記の動作によれば、主電源ライン31か二次電源ライン33a〜33dに断線、接地、異常電圧が発生する場合には、異常の発生した電源系統を絶縁分離し、また、高電圧バッテリ31が消耗する場合には、低電圧バッテリ32から電力供給を行うことによって、少なくとも2つのブレーキモータには、充分な電力供給能力をもつ少なくとも1つの電力供給源が接続される。したがって、少なくとも2つのブレーキモータは動作可能な状態を維持できるため、充分な制動力を確保でき、信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現可能となる。
【0052】
上記の実施例においては、電動ブレーキ装置が、電力供給源として、高電圧バッテリ11と低電圧バッテリ12を備えているが、これらのバッテリは、高電圧バッテリ11と低電圧バッテリ12に限定されるものではない。例えば、2つの電力供給源を、等しい電圧のバッテリとしてもよい。これにより、車両が低電圧の装置を備えない場合には、電圧変換を行うコンバータを必要としないので、安価な電動ブレーキ装置を提供することが可能となる。また、車両が低電圧の装置を備える場合でも、コンバータは電圧変換機能として降圧機能のみを備えれば良いので、安価な電動ブレーキ装置を提供することが可能となる。
【0053】
次に、図4を参照して本発明に係る第2実施例について説明する。
図4に、本発明の第2の実施例のシステム構成図を示す。本実施例の電動ブレーキ装置は、ブレーキアクチュータへ電力を供給する電力供給源として、1つのバッテリ10を備え、主電源ラインの一部に異常の発生が認められる場合に、少なくとも2つもブレーキアクチュエータの動作が確保できるように、主電源ラインに複数の電源遮断装置を備えている。尚、図4において、上記図1に示す構成部分と同一の部分には、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【0054】
主電源ライン31には、バッテリ10が接続されている。バッテリ10は駆動回路4a〜4dに電力を供給する電力供給源である。主電源ライン31上には、連通遮断状態の切替えを制御する主電源遮断装置20,22が配設されている。主電源ライン31は、二次電源ライン33a,33bが接続される主電源ライン31aと、二次電源ライン33c,33dが接続される主電源ライン31bと、バッテリが接続される主電源ライン31cと、主電源ライン31aと主電源ライン31bを接続する主電源遮断装置20と、主電源ライン31bと主電源ライン31cを接続する主電源遮断装置22とによって構成されている。主電源遮断装置22は、検知される電流値または電圧値に応じて内蔵されたリレースイッチの連通遮断を切替え制御する電子制御スイッチである。補助電源遮断装置23は、制御装置43からの指令信号に基づいて連通遮断状態の切替えを行う電子制御スイッチである。
【0055】
主電源ライン31aには、補助電源ライン33aが接続されている。バッテリ10には、補助電源ライン33bが接続されている。補助電源ライン33は、補助電源ライン33aと、補助電源ライン33bと、補助電源ライン33aと補助電源ライン33bを接続する補助電源遮断装置23によって構成されている。
【0056】
以上のような本実施例の電動ブレーキ装置は、主電源ライン31と二次電源ライン33a〜33dに異常が生じた場合に、主電源遮断装置20,22または補助電源遮断装置23または二次電源遮断装置21a〜21dを制御して、異常が発生した箇所を絶縁分離し、正常に動作可能なブレーキモータを少なくとも2つ確保できる構成となっている。
【0057】
上記の構成をもつ電動ブレーキ装置の動作について以下説明する。
【0058】
≪B−▲1▼ 通常時 ≫
通常時には、前述の第1の実施例と同様に動作する。
【0059】
≪B−▲2▼ 異常時 ≫
異常時における、動作フローを図5に示す。
【0060】
図5の動作100、条件101a〜101d、動作111a〜111d、動作112a〜112d、条件102は、第1の実施例と同様である。
【0061】
動作221で、主電源遮断装置20が遮断状態に切り替わると、条件222へ移り、主電源遮断装置22の電流値と電圧値の状態を判断する。主電源ライン31に接地が発生し、主電源遮断装置22の電流値I22が所定の上限電流値I22maxより大きくなった場合、または、主電源ライン31bに異常な高電圧が発生し、主電源遮断装置22の電圧値E22が所定の上限電圧値E22maxより大きくなった場合、または、主電源ライン31bに異常な低電圧が発生し、主電源遮断装置22の電圧値E22が所定の下限電圧値E22minより小さくなった場合、条件222から動作224へ進み、主電源遮断装置22は遮断状態に切り替わる。それ以外の場合は、主電源ライン31aに異常が発生した場合であり、動作223へ移り、ブレーキモータ1a,1bが停止状態になる。動作224へ移った場合は、主電源ライン31bに異常が発生した場合であり、動作225で、ブレーキモータ1c,1dが停止状態になる。続いて、条件204へ移る。
【0062】
条件204では、制御装置43が、駆動装置4a〜4dによって検知された二次電源ライン33a〜33dの電圧値Ea〜Edを比較する。電圧値Ea〜Edの電圧差絶対値のうち、最大値ΔEadが所定の上限値ΔEmaxより大きいときは動作241へ移り、それ以外のときは、条件103へ移る。動作241では、主電源ライン31が断線されていると判断され、補助電力遮断装置23を連通状態へ切り替えて、条件103へ移る。
【0063】
条件103では、コンバータ13が、主電源遮断装置31aの電圧値E31aの状態を検知し、所定の電圧値E31amin以上の場合、動作104へ進み、異常検出が繰り返される。電圧値E31aが電圧値E31aminより小さいの場合、動作131へ移り、発電機14の電力量が増加され、動作104へ進み、異常検出が繰り返される。
【0064】
≪B−▲2▼−a 供給電力不足 ≫
バッテリ10が消耗し、ブレーキモータ1a〜1dへ充分な電力を供給できない場合には、発電機14の発電量を増加させ、インバータ15から電力を供給する。発電機14の発電量増加は、エンジンと車輪の連結を絶った状態で、エンジンの回転速度を増加されることにより達成される。したがって、ブレーキモータ1a〜1dが動作可能な状態を維持できる。このように、バッテリ10の供給電力が不足した場合においても、ブレーキモータ1a〜1dは動作可能なため、充分な制動力を確保できる。このときの動作フローは、図5の条件103、動作131、動作104で示される。
【0065】
≪B−▲2▼−b 断線 ≫
主電源ライン31の一部が断線するという異常が発生した場合について述べる。駆動装置4a〜4dは、二次電源ライン33a〜33dの電圧を検知し、制御装置43へ電圧値に応じた信号を送る。制御装置43は、二次電源ライン33a〜33dの電圧を比較し、これらの電圧値の差が所定の値より大きい場合には、断線と判定する。このとき、制御装置43は補助電源遮断装置23を連通状態に切り替える。したがって、ブレーキモータ1a〜1dにはバッテリ10から電力が供給されるため、ブレーキモータ1a〜1dが動作可能な状態を維持できる。このように、主電源ライン31が断線した場合においても、ブレーキモータ1a〜1dは動作可能なため、充分な制動力を確保できる。このときの動作フローは、図5の条件204、動作142で示される。
【0066】
≪B−▲2▼−c 接地 ≫
主電源ライン31aの一部が接地した場合には、バッテリ10から、主電源遮断装置22、主電源ライン31b、主電源遮断装置20を経由して、接地した箇所まで、通常時より大きい電流が流れる。主電源遮断装置20は、この電流値を検知して、遮断状態に切り替わる。このとき、ブレーキモータ1a,1bには電力が供給されないため、ブレーキモータ1a,1bは動作不能の状態となる。一方、ブレーキモータ1c,1dにはバッテリ10から電力が供給されるため、ブレーキモータ1c,1dは動作可能な状態を維持できる。このときの動作フローは、図5の条件102、動作221、条件222、動作223で示される。
【0067】
主電源ライン31bの一部が接地した場合には、発電機14から、インバータ15,主電源ライン31a,主電源遮断装置20を経由して、接地した箇所まで、通常時より大きい電流が流れる。主電源遮断装置20は、この電流を検知して、遮断状態に切り替わる。また、バッテリ10から、主電源遮断装置22を経由して、接地した箇所まで、通常時より大きい電流が流れる。主電源遮断装置22は、この電流を検知して、遮断状態に切り替わる。制御装置43は、二次電源ライン33bと33cの電圧を比較し、これらの電圧値の差が所定の値より大きい場合には、主電源遮断装置20が遮断状態であると判定し、補助電源遮断装置23を連通状態に切り替える。接地した主電源ライン31bに接続されているブレーキモータ1c,1dには電力が供給されないため、ブレーキモータ1c,1dは動作不能の状態となる。一方、主電源ライン31aに接続されているブレーキモータ1a,1bにはバッテリ10から電力が供給されるため、ブレーキモータ1a,1bは動作可能な状態を維持できる。このときの動作フローは、図5の条件102から、動作221、条件222、動作224、動作225、条件204、動作241までで示される。
【0068】
二次電源ライン33a〜33dの一部が接地した場合には、第1の実施例と同様に動作する。
【0069】
このように、主電源ライン31または二次電源遮断装置21a〜21dの一部が接地した場合においても、少なくとも2つのブレーキモータは動作可能なため、に充分な制動力を確保できる。
【0070】
≪B−▲2▼−d 異常電圧 ≫
主電源ライン31に、通常時の想定電圧より高い電圧、または、通常時の想定電圧より低い電圧、または、異常に変動する電圧が発生した場合には、主電源遮断装置20は、これによって生じる電圧値または電流値を検知して、遮断状態に切り替わる。制御装置43は、駆動装置4a〜4dが検知する二次電源ライン33a〜33dの電圧値も基づいて、異常電圧の有無を判定する。このとき、主電源ライン31aに異常電圧が発生している場合には、ブレーキモータ1a,1bの作動を停止する。このとき主電源ライン31bに接続されているブレーキモータ1c,1dにはバッテリ10から通常の電力が供給されるため、ブレーキモータ1c,1dは動作可能な状態を維持できる。このときの動作フローは、図5の条件102、動作221、条件222、動作223で示される。
【0071】
一方、主電源ライン31bに異常電圧が発生している場合には、ブレーキモータ1c,1dの作動を停止する。さらに、主電源遮断装置22は、主電源ライン31bの異常電圧または異常電圧に生じる電流値を検知して、遮断状態に切り替わる。補助電源遮断装置23は、主電源遮断装置20の遮断信号と主電源遮断装置22の遮断信号を検知して、連通状態に切り替わる。したがって、主電源ライン31aに接続されているブレーキモータ1a,1bにはバッテリ10から通常の電力が供給されるため、ブレーキモータ1a,1bは動作可能な状態を維持できる。このときの動作フローは、図5の条件102から、動作221、条件222、動作224、動作225、条件204、動作241までで示される。
【0072】
二次電源ライン33a〜33dの一部に異常電圧が発生した場合にも、主電源ライン上の異常電圧発生時と同様に動作する。
【0073】
このように、主電源ライン31に異常電圧が発生した合においても、ブレーキモータ1a,1bか、ブレーキモータ1c,1dのいずれかによる制動力を確保できるため、信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現可能となる。
【0074】
上記の第2の実施例の動作によれば、主電源ライン31または二次電源ライン33a〜33dに断線、接地、異常電圧が発生する場合には、異常の発生した電源系統を絶縁分離し、また、バッテリ10が消耗する場合には、発電量の増加することによって、少なくとも2つのブレーキモータに電力を供給できる。したがって、少なくとも2つのブレーキモータは動作可能な状態を維持できるため、充分な制動力を確保でき、信頼性の高い電動ブレーキ装置を実現可能となる。
【0075】
上記の第1の実施例および第2の実施例においては、電動ブレーキ装置の電力供給システムについて述べているが、確実な電力供給を必要とするブレーキ以外の装置に対しても適用することは容易に可能である。例えば、電動モータを有する電動パワーステアリングの電力供給システムとして適用することも可能である。
【0076】
また、上記の第1の実施例および第2の実施例においては、主電源遮断装置20,22が電子制御スイッチとなっているが、主電源遮断装置20、22はヒューズやブレーカであってもよい。これにより、より安価な主電源遮断装置20、22を提供することが可能となる。
【0077】
また、上記の第1の実施例および第2の実施例においては、主電源遮断装置20が、主電源ライン31の電流または電圧を検知し、異常の発生を判断しているが、異常判断は外部の装置が行って良い。例えば、制御装置43や駆動装置4a〜4dが、電力供給システムにおける異常を検知して、主電源遮断装置20の連通遮断を制御する構成としても良い。このように、演算能力の高い制御装置43や駆動装置4a〜4dが異常判断と連通遮断制御を行うことによって、より木目細かな遮断条件を設定することが可能となる。
【0078】
また、上記の第1の実施例および第2の実施例においては、主電源遮断装置20の遮断条件として、主電源遮断装置20を流れる電流値と電圧値で判断しているが、例えば、ブレーキモータ1a〜1dの作動遅れ時間などの作動状態によって検知することとしても良い。これによって、車両の制動性能に直接影響を与えるブレーキモータ1a〜1dの動作情報から、遮断制御を行うことができる。
【0079】
また、上記の第1の実施例および第2の実施例においては、電力供給源として、バッテリを備えているが、電力供給源はバッテリに限定されるものではない。例えば、電力供給源として、コンデンサを用いることも可能である。バッテリと異なる蓄電特性や放電特性をもつ電力供給源を用いることで、より広範囲な電力消費条件に対応することが可能となる。
【0080】
また、上記の第1の実施例および第2の実施例においては、発電機としてオルタネータを備えているが、発電機はオルタネータに限定されるものではない。例えば、発電機として、駆動と発電を兼用できるモータジェネレータを用いることも可能である。これにより、車両減速時において、ブレーキアクチュエータ以外での減速することも可能であり、エネルギーの回生も行えるので、より信頼性の高い、かつ省燃費性に優れた電動ブレーキ装置を提供することが可能となる。また、例えば、発電機として、燃料電池を用いることも可能である。これにより、車両停止時においてもエンジンなどの動力源を作動させずに電力供給を行うことが可能となる。この場合、電気エネルギーの蓄電およびブレーキアクチュエータへの電力供給を行う電力供給源としても扱うことが可能となる。
【0081】
【発明の効果】
上述のように、本発明の電動ブレーキ装置では、電力供給システム異常が発生した場合、異常発生箇所を分離し、正常に動作可能な電動アクチュエータを確保する。したがって、電力供給システムに異常が発生した場合においても、電動アクチュエータに充分な電力を供給できる、信頼性の高い電動ブレーキ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の電動ブレーキ装置のシステム構成図である。
【図2】 主電源遮断装置20の連通遮断領域を示す図である。
【図3】 本発明の第1実施例の動作フローを示す図である。
【図4】 本発明の第2実施例の電動ブレーキ装置のシステム構成図である。
【図5】 本発明の第2実施例の動作フローを示す図である。
【図6】 主電源遮断装置20の構成を示す図である。
【符号の説明】
1a〜1d…ブレーキモータ、2a〜2d…電動キャリパ、3a〜3d…ディスクロータ、4a〜4d…駆動回路、20…主電源遮断装置、10…高圧バッテリ、11…低圧バッテリ、43…制御装置。
Claims (4)
- 第1の直流電源と、
第1の直流電源の電力を供給するための第1の電源ラインと、
主電源遮断装置と、
前記第1の電源ラインに前記主電源遮断装置を介して接続され、前記主電源遮断装置を介して前記第1の電源ラインから直流電力を受ける第2の電源ラインと、
前記第1の電源ラインから直流電力を受ける第1の右側ブレーキアクチュエータと第1の左側ブレーキアクチュエータと、
前記第2の電源ラインから直流電力を受ける第2の右側ブレーキアクチュエータと第2の左側ブレーキアクチュエータと、
ブレーキ操作量に基づき前記第1および第2のブレーキアクチュエータの制動状態を制御する制御装置と、を有しており、
前記主電源遮断装置は第1および第2の電源ラインを流れる電流の過電流状態に基づき前記第1の電源ラインと第2の電源ラインの電気的接続を開放することを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 第1の直流電源と、
第2の直流電源と、
第1の直流電源に接続された第1の電源ラインと、
第2の直流電源に接続された第2の電源ラインと、
前記第1の電源ラインと前記第2の電源ラインとを繋ぐための主電源遮断装置と、
前記第1の電源ラインから直流電力を受けて動作する第1の右側ブレーキアクチュエータと第1の左側ブレーキアクチュエータと、
前記第2の電源ラインから直流電力を受けて動作する第2の右側ブレーキアクチュエータと第2の左側ブレーキアクチュエータと、
ブレーキ操作量に基づき前記第1および第2のブレーキアクチュエータの制動状態を制御する制御装置と、を有しており、
前記主電源遮断装置は第1および第2の電源ラインを流れる電流の過電流状態に基づき前記第1の電源ラインと第2の電源ラインの電気的接続を開放することを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 第1の直流電源と、
第2の直流電源と、
第1の直流電源に接続された第1の電源ラインと、
第2の直流電源に接続された第2の電源ラインと、
前記第1の電源ラインと前記第2の電源ラインとを繋ぐための主電源遮断装置と、
前記第1の電源ラインからそれぞれ二次電源遮断装置を介して直流電力が供給され、該供給された直流電力により駆動される第1の右側ブレーキアクチュエータと第1の左側ブレーキアクチュエータと、
前記第2の電源ラインからそれぞれ二次電源遮断装置を介して直流電力が供給され、該供給された直流電力により駆動される第2の右側ブレーキアクチュエータと第2の左側ブレーキアクチュエータと、
ブレーキ操作量に基づき前記第1および第2のブレーキアクチュエータの制動状態を制御する制御装置と、を有しており、
前記主電源遮断装置は第1および第2の電源ラインを流れる電流の過電流状態および異常電圧状態に基づき前記第1の電源ラインと第2の電源ラインの電気的接続を開放することを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 第1の直流電源と、
主電源遮断装置と、
第1の直流電源に接続された第1の電源ラインと、
前記主電源遮断装置を介して前記第1の電源ラインに接続された第2の電源ラインと、
前記第2の電源ラインに直流電力を供給するための第2の直流電源と、
前記第1の電源ラインからそれぞれ直流電力が供給され、該供給された直流電力により駆動される第1の右側ブレーキアクチュエータと第1の左側ブレーキアクチュエータと、
前記第2の電源ラインからそれぞれ直流電力が供給され、該供給された直流電力により駆動される第2の右側ブレーキアクチュエータと第2の左側ブレーキアクチュエータと、
ブレーキ操作量に基づき前記第1および第2のブレーキアクチュエータの制動状態を制御する制御装置と、を有しており、
前記主電源遮断装置は、電流を検出するための抵抗と該抵抗に直列接続されたリレーと該抵抗および該リレーと直列接続された溶断式スイッチとを有し、第1および第2の電源ラインを流れる電流の過電流状態および異常電圧状態に基づき前記第1の電源ラインと第2の電源ラインの電気的接続を開放することを特徴とする電動ブレーキ装置。
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