JP4978526B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に設けられた車輪に付与する制動力を制御するブレーキ制御装置に関する。
近年、車両における制動装置として、車両の走行状況に応じて最適な制動力を車両に与えるよう各車輪の制動力を制御する電子制御ブレーキシステムが多く採用されている。このような電子制御ブレーキシステムでは、圧力センサによって各車輪のホイールシリンダ圧を監視し、ホイールシリンダ圧が運転者のペダル操作量に基づいて演算される目標液圧になるように電磁弁を制御している。
このような電子制御ブレーキシステムでは、液圧を高めるためのポンプや、液圧を制御するための電磁弁が用いられているが、これらのポンプや電磁弁は、バッテリを電源として駆動される。このため、電子制御ブレーキシステムでは、バッテリが故障すると所要の制動力を発生することができなくなってしまう。
そこで、たとえば特許文献1には、ポンプの電源として通常用いられる主バッテリの他に副バッテリを備え、主バッテリに異常が生ずると、ポンプの電源が副バッテリに切り替えられる車両の電源供給制御装置が開示されている。
特開2000−261982号公報
しかしながら、主バッテリの失陥時に用いられる補助バッテリの電力を効率的に使用するという点においては改善の余地がある。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、主バッテリが失陥した場合に、補助バッテリの電力を効率的に使用することのできるブレーキ制御装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキ制御装置は、主バッテリと該主バッテリとは別の補助バッテリとを含むバッテリを用いて第1駆動手段および第2駆動手段を駆動し制動力を発生させるブレーキ制御装置であって、主バッテリの失陥を検出する失陥検出手段と、主バッテリが失陥した場合に、第1駆動手段および第2駆動手段の電源を補助バッテリに切り替えるバッテリ切替手段と、主バッテリから補助バッテリに電源が切り替えられた場合に、第2駆動手段を駆動する電力を確保した上で、補助バッテリの余剰分の電力を第1駆動手段に配分する電力配分手段とを備える。
この態様によると、主バッテリに失陥が発生して主バッテリから補助バッテリに電源が切り替えられた場合に、第2駆動手段を駆動する電力を確保した上で、補助バッテリの余剰分の電力が第1駆動手段に配分されるので、補助バッテリに電力が余る事態が回避される。従って、補助バッテリの電力が効率的に使用され、延いては制動力を発生できる時間を長くとることができる。ここで、主バッテリの「失陥」は、主バッテリの電圧が所定値より低下した場合や、その他主バッテリを使うことが好ましくない状態が発生した場合も含む。
車両状態を検出する車両状態検出手段をさらに備えてもよい。電力配分手段は、車両状態検出手段からの情報に基づいて、発生可能な制動力を求め、該制動力を発生するのに第2駆動手段が必要とする電力を補助バッテリにおいて確保した上で、補助バッテリにおける余剰分の電力を第1駆動手段に配分してもよい。この場合、補助バッテリの電力を効率的に使用することができる。
第1駆動手段からの動力の供給を受けて作動液を蓄圧する液圧源と、作動液の供給を受けて車輪に制動力を付与するホイールシリンダと、液圧源の液圧を検出する車両状態検出手段としての液圧センサと、液圧源とホイールシリンダを接続する流路の中途に設けられ、ホイールシリンダの液圧を制御する第2駆動手段としての電磁弁とをさらに備え、電力配分手段は、液圧センサからの情報に基づいて、発生可能な制動力を求め、該制動力を発生するのに電磁弁が必要とする電力を補助バッテリにおいて確保した上で、補助バッテリにおける余剰分の電力を第1駆動手段に配分してもよい。
本発明によれば、主バッテリが失陥した場合に、補助バッテリの電力を効率的に使用することのできるブレーキ制御装置を提供できる。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るブレーキ制御装置10を示す系統図である。同図に示されるブレーキ制御装置10は、車両用の電子制御式ブレーキシステム(ECB)を構成しており、車両に設けられた4つの車輪に付与される制動力を制御する。本実施の形態に係るブレーキ制御装置10は、たとえば、走行駆動源として電動モータと内燃機関とを備えるハイブリッド車両に搭載される。このようなハイブリッド車両においては、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに回生することによって車両を制動する回生制動と、ブレーキ制御装置10による液圧制動とのそれぞれを車両の制動に用いることができる。本実施の形態に係るブレーキ制御装置10が搭載される車両は、これらの回生制動と液圧制動とを併用して所望の制動力を発生させるブレーキ回生協調制御を実行することができる。
ブレーキペダル12は、運転者による踏み込み操作に応じて作動液を送り出すマスタシリンダ14に接続されている。ブレーキペダル12には、その踏み込みストロークを検出するためのストロークセンサ46が設けられている。
マスタシリンダ14の第1出力ポート14aには、運転者によるブレーキペダル12の踏力に応じたペダルストロークを創出するストロークシミュレータ24が接続されている。マスタシリンダ14とストロークシミュレータ24とを接続する流路の中途には、シミュレータカット弁23が設けられている。シミュレータカット弁23は、通常時通電することにより開弁し、異常時等非通電時に閉弁する常閉型の電磁開閉弁である。また、マスタシリンダ14には、作動液を貯留するためのリザーバタンク26が接続されている。
マスタシリンダ14の第1出力ポート14aには、右前輪用のブレーキ液圧制御管16が接続されている。ブレーキ液圧制御管16は、図示されない右前輪に対して制動力を付与する右前輪用のホイールシリンダ20FRに接続されている。また、マスタシリンダ14の第2出力ポート14bには、左前輪用のブレーキ液圧制御管18が接続されている。ブレーキ液圧制御管18は、図示されない左前輪に対して制動力を付与する左前輪用のホイールシリンダ20FLに接続されている。
右前輪用のブレーキ液圧制御管16の中途には、右電磁開閉弁22FRが設けられており、左前輪用のブレーキ液圧制御管18の中途には、左電磁開閉弁22FLが設けられている。これらの右電磁開閉弁22FRおよび左電磁開閉弁22FLは、何れも、非通電時に開状態にあり、通電時に閉状態に切り換えられる常開型電磁弁である。なお、以下では適宜、右電磁開閉弁22FR、左電磁開閉弁22FLを総称して、「電磁開閉弁22」という。
また、右前輪用のブレーキ液圧制御管16の中途には、右前輪側のマスタシリンダ圧を検出する右マスタ圧力センサ48FRが設けられており、左前輪用のブレーキ液圧制御管18の途中には、左前輪側のマスタシリンダ圧を計測する左マスタ圧力センサ48FLが設けられている。ブレーキ制御装置10では、運転者によってブレーキペダル12が踏み込まれた際、ストロークセンサ46によりその踏み込み操作量が検出されるが、これらの右マスタ圧力センサ48FRおよび左マスタ圧力センサ48FLによって検出されるマスタシリンダ圧からもブレーキペダル12の踏み込み操作力(踏力)を求めることができる。このように、ストロークセンサ46の故障を想定して、マスタシリンダ圧を2つの圧力センサ48FRおよび48FLによって監視することは、フェイルセーフの観点からみて好ましい。なお、以下では適宜、右マスタ圧力センサ48FRおよび左マスタ圧力センサ48FLを総称して、「マスタシリンダ圧センサ48」という。
一方、リザーバタンク26には、液圧給排管28の一端が接続されており、この液圧給排管28の他端には、モータ32により駆動されるオイルポンプ34の吸込口が接続されている。オイルポンプ34の吐出口は、高圧管30に接続されており、この高圧管30には、液圧源としてのアキュムレータ50とリリーフバルブ53とが接続されている。本実施の形態では、オイルポンプ34として、モータ32によってそれぞれ往復移動させられる2体以上のピストン(図示せず)を備えた往復動ポンプが採用される。また、アキュムレータ50としては、作動液の圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギに変換して蓄えるものが採用される。
アキュムレータ50は、オイルポンプ34によって例えば14〜22MPa程度にまで昇圧された作動液を蓄える。また、リリーフバルブ53の弁出口は、液圧給排管28に接続されており、アキュムレータ50における作動液の圧力が異常に高まって例えば25MPa程度になると、リリーフバルブ53が開弁し、高圧の作動液は液圧給排管28へと戻される。さらに、高圧管30には、アキュムレータ50の出口圧力、すなわち、アキュムレータ50における作動液の圧力を検出するアキュムレータ圧センサ51が設けられている。
そして、高圧管30は、増圧弁40FR,40FL,40RR,40RLを介して右前輪用のホイールシリンダ20FR、左前輪用のホイールシリンダ20FL、右後輪用のホイールシリンダ20RR、左後輪用のホイールシリンダ20RLに接続されている。以下、適宜、ホイールシリンダ20FR〜20RLを総称して「ホイールシリンダ20」といい、増圧弁40FR〜40RLを総称して「増圧弁40」という。増圧弁40は、何れも、非通電時は閉じた状態にあり、必要に応じてホイールシリンダ20の増圧に利用される常閉型の電磁弁(リニア弁)である。なお、図示されない車両の各車輪に対しては、ディスクブレーキユニットが設けられており、各ディスクブレーキユニットは、ホイールシリンダ20の作用によってブレーキパッドをディスクに押し付けることで制動力を発生する。
また、右前輪用のホイールシリンダ20FRと左前輪用のホイールシリンダ20FLとは、それぞれ減圧弁42FRまたは42FLを介して液圧給排管28に接続されている。減圧弁42FRおよび42FLは、必要に応じてホイールシリンダ20FR,20FLの減圧に利用される常閉型の電磁弁(リニア弁)である。一方、右後輪用のホイールシリンダ20RRと左後輪用のホイールシリンダ20RLとは、常開型の電磁弁である減圧弁42RRまたは42RLを介して液圧給排管28に接続されている。以下、適宜、減圧弁42FR〜42RLを総称して「減圧弁42」という。
右前輪用、左前輪用、右後輪用および左後輪用のホイールシリンダ20FR〜20RL付近には、それぞれ対応するホイールシリンダ20に作用する作動液の圧力であるホイールシリンダ圧を検出するホイールシリンダ圧センサ44FR、44FL、44RRおよび44RLが設けられている。以下、適宜、ホイールシリンダ圧センサ44FR〜44RLを総称して「ホイールシリンダ圧センサ44」という。
上述の電磁開閉弁22、増圧弁40、減圧弁42、モータ32等は、ブレーキ制御装置10の液圧アクチュエータ80を構成する。そして、かかる液圧アクチュエータ80は、ブレーキECU200によって制御される。
ブレーキECU200は、ホイールシリンダ20におけるホイールシリンダ圧を制御する制御手段として機能する。ブレーキECU200は、各種演算処理を実行するCPU、各種制御プログラムを格納するROM、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるRAM、エンジン停止時にも記憶内容を保持できるバックアップRAM等の不揮発性メモリ、入出力インターフェース、各種センサ等から入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して取り込むためのA/Dコンバータ、計時用のタイマ等を備えるものである。
ブレーキECU200には、液圧アクチュエータ80を構成する電磁開閉弁22、シミュレータカット弁23、増圧弁40、減圧弁42、モータ32等が電気的に接続されている。また、ブレーキECU200は、上位のハイブリッドECU(図示せず)などと通信可能である。
また、ブレーキECU200には、制御に用いるための信号を出力する各種センサ・スイッチ類が電気的に接続されている。すなわち、ブレーキECU200には、ホイールシリンダ圧センサ44から、ホイールシリンダ20におけるホイールシリンダ圧を示す信号が入力され、ストロークセンサ46からブレーキペダル12のペダルストロークを示す信号が入力され、マスタシリンダ圧センサ48からマスタシリンダ圧を示す信号が入力され、アキュムレータ圧センサ51からアキュムレータ圧を示す信号が入力される。
さらに、図示しないが、ブレーキECU200には、各車輪ごとに設置された車輪速センサから各車輪の車輪速度を示す信号が入力され、ヨーレートセンサからヨーレートを示す信号が入力され、Gセンサから車両の加速度を示す信号が入力され、舵角センサからステアリングホイールの操舵角を示す信号が入力されたりしている。
このように構成されるブレーキ制御装置10では、ブレーキ回生協調制御を実行することができる。ブレーキ制御装置10は制動要求を受けて制動を開始する。制動要求は、たとえば運転者がブレーキペダル12を操作した場合など、車両に制動力を付与すべきときに生起される。制動要求を受けてブレーキECU200は要求制動力を演算し、要求制動力から回生による制動力を減じることによりブレーキ制御装置10により発生させるべき制動力である要求液圧制動力を算出する。ここで、回生による制動力の情報は、上位のハイブリッドECU(図示せず)からブレーキECU200に供給される。そして、ブレーキECU200は、算出した要求液圧制動力に基づいて各ホイールシリンダ20の目標液圧を算出する。ブレーキECU200は、ホイールシリンダ圧が目標液圧となるように、フィードバック制御則により増圧弁40や減圧弁42に供給する制御電流の値を決定する。
その結果、ブレーキ制御装置10においては、作動液がアキュムレータ50から各増圧弁40を介して各ホイールシリンダ20に供給され、車輪に制動力が付与される。また、各ホイールシリンダ20から作動液が減圧弁42を介して必要に応じて排出され、車輪に付与される制動力が調整される。本実施の形態においては、アキュムレータ50、増圧弁40、減圧弁42等を含んで、ブレーキペダル12の操作から独立してホイールシリンダ20の液圧を制御し得るホイールシリンダ圧制御系統が構成されている。ホイールシリンダ圧制御系統により、いわゆるブレーキバイワイヤ方式の制動力制御が行われる。
一方、このとき電磁開閉弁22FRおよび22FLは閉状態とされ、シミュレータカット弁23は開状態とされる。よって、運転者によるブレーキペダル12の踏込によりマスタシリンダ14から送出された作動液は、シミュレータカット弁23を通ってストロークシミュレータ24に流入する。
また、アキュムレータ圧が予め設定された制御範囲の下限値未満であるときには、ブレーキECU200によりモータ32に電流が供給され、オイルポンプ34が駆動されてアキュムレータ圧が昇圧され、アキュムレータ圧がその制御範囲に入ればモータ32への給電が停止される。
図2は、本発明の実施の形態に係るブレーキ制御装置10の電源システム230を説明するための図である。図2に示すように、電源システム230は、主バッテリ212と、DC/DCコンバータ214と、補機バッテリ216と、補助バッテリ部218とを備える。
主バッテリ212は、通常の走行状態において、車輪を駆動する電動モータ(図示せず)に電力を供給するためのバッテリであり、たとえば244Vなどの高圧の電圧を発生する。また、主バッテリ212は、車両制動時に、図示しないモータジェネレータにより回生発電された電力を蓄える。バッテリ212としては、たとえばニッケル水素蓄電池などの蓄電池を用いることができる。
DC/DCコンバータ214は、主バッテリ212に接続され、主バッテリ212からの高電圧を低電圧、たとえば12Vまで降圧する。DC/DCコンバータ214の出力は、主給電ライン232を介してブレーキECU200に接続され、ブレーキECU200に電流が供給される。
補機バッテリ216は、たとえばヘッドランプ等の補機類に電力供給を行うたとえば12Vの低電圧のバッテリである。補機バッテリ216の出力は、DC/DCコンバータ214の出力に接続されており、DC/DCコンバータ214を介して主バッテリ212からの電力が充電されるようになっている。
また、DC/DCコンバータ214の出力は、主給電ライン232と並列に設けられた補助給電ライン234を介して、ブレーキECU200に接続されており、補助給電ライン234の中途には、補助バッテリ部218が設けられている。
補助バッテリ部218は、監視回路222と、切替回路224と、キャパシタ220とを備える。キャパシタ220は、主バッテリ212が失陥したときの補助電源としての役割を有し、DC/DCコンバータ214を介して主バッテリ212からの電力が充電されるようになっている。監視回路222は、DC/DCコンバータ214の出力電圧が所定値以下となったか否かを検出するように構成されており、主バッテリ212の電圧低下という失陥を検出する失陥検出手段として機能する。切替回路224は、監視回路222により主バッテリ212の失陥が検出された場合に、主バッテリ212に代えて、キャパシタ220から電力がブレーキECU200に供給されるように切り替える。
ブレーキECU200には、上述したように、車輪速センサ204、ヨーレートセンサ206、Gセンサ208、舵角センサ210、ストロークセンサ46、マスタシリンダ圧センサ48、ホイールシリンダ圧センサ44、アキュムレータ圧センサ51等が接続されており、各種信号が入力される。また、ブレーキECU200には、ハイブリッドECU202が接続されている。ブレーキECU200は、ハイブリッドECU202から回生による制動力の情報を入手し、各ホイールシリンダ20の目標液圧を算出して、ホイールシリンダ圧が目標液圧となるように、液圧アクチュエータ80の増圧弁40、減圧弁42、電磁開閉弁22、モータ32等に制御電流を供給する。
ここで、本実施の形態に係る電源システム230においては、ブレーキECU200は、監視回路222により主バッテリ212の失陥が検出され、切替回路224によりブレーキECU200の電源が主バッテリ212からキャパシタ220に切り替えられた場合に、アキュムレータ圧センサ51により検出されたアキュムレータ圧に基づいて、失陥検出時において発生可能な制動力を求め、該制動力を発生するのに増圧弁40、減圧弁42および電磁開閉弁22を駆動するのに必要とする電力をキャパシタ220において確保した上で、キャパシタ220における余剰分の電力をモータ32に配分する。以下、図3を用いて、この電力配分制御について詳細に説明する。
図3は、本実施の形態に係る電源システム230における電力配分制御を説明するためのフローチャートである。図3に示される処理は、ブレーキECU200により周期的に実行される。
まず、ブレーキECU200は、監視回路222からの情報に基づいて、主バッテリ212が失陥しているか否かを判定する(S10)。主バッテリ212が失陥していない場合(S10のN)、処理を一旦終了する。
主バッテリ212が失陥している場合(S10のY)、ブレーキECU200は、アキュムレータ圧センサ51により検出されたアキュムレータ圧、温度、キャリパの液量等に基づいて、失陥検出時点において昇圧できるホイールシリンダ圧を演算する(S12)。
その後、ブレーキECU200は、その時点での車速および制動摩擦係数に基づいて、制動可能な時間を演算する(S14)。ブレーキECU200は、演算した制動時間、ホイールシリンダ圧などに基づいて、その制動時間の間、増圧弁40、減圧弁42、電磁開閉弁22に通電すべき時間を演算する(S16)。そして、ブレーキECU200は、演算した増圧弁40、減圧弁42、電磁開閉弁22の通電時間に基づいて、増圧弁40、減圧弁42、電磁開閉弁22を駆動するのに必要とされる電磁弁駆動用電力を演算する(S18)。
その後、ブレーキECU200は、キャパシタ220に蓄えられている電力から、演算した電磁弁駆動用電力を減算することにより、モータ32に供給することのできるモータ供給用電力を演算する(S20)。そして、ブレーキECU200は、モータ供給用電力が残っているか否かを判定し(S22)、モータ供給用電力が存在する場合は(S22のY)、モータ供給用電力をモータ32に供給してモータ32を回転させてオイルポンプ34を駆動し、アキュムレータ50に作動液を蓄圧する(S24)。モータ供給用電力が残っていない場合(S22のN)、一旦処理を終了する。
このように、本実施の形態においては、主バッテリ212の失陥が検出された場合に、アキュムレータ圧に基づいて失陥検出時において発生可能なホイールシリンダ圧を求め、該ホイールシリンダ圧を発生するのに必要な電磁弁駆動用電力をキャパシタ220において確保した上で、キャパシタ220における余剰分の電力をモータ供給用電力としてモータ32に配分するよう構成した。このような電力配分制御を行わなかった場合、主バッテリ212の失陥発生時においてアキュムレータ50に蓄圧されている液圧エネルギーのみが制動力を発生させるためのエネルギーとなる。従って、アキュムレータ50に蓄圧された液圧エネルギーを使い果たした後にキャパシタ220に電力が残っていたとしても、その電力は制動力を発生させるためのエネルギーとして利用できず、キャパシタ220に蓄えられた電力を有効利用できていなかった。本実施の形態のように電源システム230を構成することにより、キャパシタ220に蓄えられた電力の利用効率を高めることができ、制動力を発生できる時間を長くとることができる。
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
上述の実施の形態では、主バッテリ212の電圧が低下してDC/DCコンバータ214の出力電圧が所定値以下に低下したことを主バッテリ212の「失陥」としたが、主バッテリ212の「失陥」とは、その他の主バッテリ212を使うことが好ましくない状態が発生した場合も含む。
本発明の実施形態に係るブレーキ制御装置を示す系統図である。 本発明の実施の形態に係るブレーキ制御装置の電源システムを説明するための図である。 本実施の形態に係る電源システムにおける電力配分制御を説明するためのフローチャートである。
符号の説明
10 ブレーキ制御装置、 12 ブレーキペダル、 14 マスタシリンダ、 20 ホイールシリンダ、 22 電磁開閉弁、 23 シミュレータカット弁、 24 ストロークシミュレータ、 26 リザーバタンク、 32 モータ、 34 オイルポンプ、 40 増圧弁、 42 減圧弁、 44 ホイールシリンダ圧センサ、 46 ストロークセンサ、 48 マスタシリンダ圧センサ、 50 アキュムレータ、 51 アキュムレータ圧センサ、 80 液圧アクチュエータ、 200 ブレーキECU、 212 主バッテリ、 214 DC/DCコンバータ、 216 補機バッテリ、 218 補助バッテリ部、 220 キャパシタ、 222 監視回路、 224 切替回路、 230 電源システム。

Claims (1)

  1. 作動液を蓄圧する液圧源と、
    前記液圧源に作動液を蓄圧するための動力を供給する駆動手段と、
    作動液の供給を受けて車輪に制動力を付与するホイールシリンダと、
    前記液圧源の液圧を検出する液圧センサと、
    前記液圧源と前記ホイールシリンダを接続する流路の中途に設けられ、前記ホイールシリンダの液圧を制御する電磁弁と、を備え、
    主バッテリと該主バッテリとは別の補助バッテリとを含むバッテリを用いて前記駆動手段および前記電磁弁を駆動し制動力を発生させるブレーキ制御装置であって、
    前記主バッテリの失陥を検出する失陥検出手段と、
    前記主バッテリが失陥した場合に、前記駆動手段および前記電磁弁の電源を前記補助バッテリに切り替えるバッテリ切替手段と、
    前記主バッテリから前記補助バッテリに電源が切り替えられた場合に、前記液圧センサからの情報に基づいて、前記電磁弁を駆動することにより発生可能な制動力を求め、該制動力を発生するのに前記電磁弁が必要とする電力を前記補助バッテリにおいて確保した上で、前記補助バッテリの余剰分の電力を前記駆動手段に配分する電力配分手段と、
    さらに備えることを特徴とするブレーキ制御装置。
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