JP4978923B2 - 停止判定装置及び電動パーキングブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両の停止を判定する停止判定装置、及び、このような停止判定装置を備えた電動パーキングブレーキ制御装置に関するものである。

電動パーキングブレーキは、車両の駐停車時等に制動を行うパーキングブレーキを、例えばモータ等の電動アクチュエータを用いて駆動するものである。
このような電動パーキングブレーキは、運転者が電気的なスイッチによって操作できるから、一般的な手動レバーや足踏ペダルによる操作に対して労力が低減される。

また、電動パーキングブレーキは、ヒルホールド（ヒルホルダ）機能を付加することが提案されている。ヒルホールド機能は、坂道等で車両を停止させたときに、電動パーキングブレーキを自動的に作動させ、車両が動き出すことを防止する機能である。

従来、電動パーキングブレーキは、車両の速度が車速センサの検出限界速度以下となってから、所定の時間が経過したときを停止時期と推定し、その後、自動的に制動を開始するとともに、路面の傾斜に応じて制動力を変更するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１４２５１７号公報

しかし、上述した従来技術においては、停止時期を正確に推定することが困難であることから、停止と判断したときに車両が偶然加速すると、路面の傾斜を判定するために用いられる加速度センサがその加速度を検出してしまい、路面の傾斜を誤判定するおそれがあった。
また、このような誤判定を防止するため、車速センサの検出限界速度以下となってから停止判定までの時間を長く設定すると、電動パーキングブレーキの制動が開始されるまでのタイムラグが大きくなってしまう。
本発明の課題は、車両の停止判定を適切に行うことができる停止判定装置及び電動パーキングブレーキ制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１の発明は、車両の停止を判定する停止判定装置において、車両の速度を検出する車速センサと、車両の加速度を検出する加速度センサと、前記車速センサの出力が検出限界出力以下となった際における前記車両のピッチング方向の挙動に起因する前記加速度センサの出力変動が所定の期間にわたって予め設定された閾値以下である場合に停止判定を成立させる停止判定部と、車両が所定の緩ブレーキモード条件を充足したか否かを判定する緩制動判定部とからなり、前記緩ブレーキモード条件が充足された場合に、非充足の場合に対して停止判定を成立させるまでの期間を長く設定することを特徴とする停止判定装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の停止判定装置と、前記停止判定装置の出力に応じて、パーキングブレーキを駆動する電動アクチュエータを作動させる制動制御部とを備える電動パーキングブレーキ制御装置である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の電動パーキングブレーキ制御装置において、前記制動制御部は、前記加速度センサの出力変動の収束後における前記加速度センサの出力に基づいて、前記パーキングブレーキの目標制動力を設定することを特徴とする電動パーキングブレーキ制御装置である。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）車両のピッチング方向の挙動に起因する加速度センサの出力変動の収束に応じて停止を判定することによって、このようなピッチングは停車時に発生してその後短時間で減衰するから、停車後早期に確実な停止判定を行うことができる。
（２）加速度センサの出力変動が、所定の期間にわたって閾値以下である場合に停止判定を成立させることによって、簡単なロジックによって適切に停止判定を行うことができる。
（３）上述した停止判定の結果を用いてパーキングブレーキを駆動する電動アクチュエータを作動させることによって、停車前における誤作動や、停車から制動までのタイムラグが大きくなることを防止して、電動パーキングブレーキを適切に作動させることができる。
（４）加速度センサの出力変動が収束した後に、加速度センサの出力に基づいてパーキングブレーキの目標制動力を設定することによって、車両のピッチングの影響を排除して路面の傾斜を正確に検出し、制動力を適切に設定することができる。

本発明は、車両の停止判定を適切に行うことができる停止判定装置等を提供するという課題を、車両の前後方向加速度を検出するＧセンサの出力変動をモニタし、停車時のピッチングに起因する出力変動が所定の期間にわたって閾値以下であるときに停止判定を成立させることによって解決した。

以下、本発明を適用した停止判定装置及び電動パーキングブレーキ制御装置を含む電動パーキングブレーキ装置の実施例について説明する。
図１は、実施例の電動パーキングブレーキ装置の機械的構成を示す図である。
図２は、電動パーキングブレーキ装置の回路構成を示すブロック図である。

電動パーキングブレーキ装置は、パーキングブレーキ１０、アクチュエータユニット２０、バッテリ３０、コントローラ４０、操作スイッチ５０、車両側ユニット６０を備えている。

パーキングブレーキ１０は、車両の車輪を制動することによって、例えば駐停車時等における車両の移動を防止する制動装置であって、車両の左右後輪のホイールハブ部にそれぞれ設けられている。パーキングブレーキ１０は、フットブレーキ（主ブレーキ）として用いられるディスクブレーキのロータの内径側に配置された図示しないブレーキドラムと、制動時にこのブレーキドラムの内径側に加圧接触する図示しないブレーキシューとを備えたいわゆるドラムインディスクタイプのものである。

アクチュエータユニット２０は、パーキングブレーキ１０のシューを駆動し、パーキングブレーキ１０が制動力を発生する制動状態と、実質的に制動力を発生しない解除状態との間の移行を行うものである。アクチュエータユニット２０は、パーキングブレーキケーブル２１を備え、車両の例えばフロアパネル部に固定されている。
アクチュエータユニット２０は、例えばＤＣモータの回転力を減速ギア列によって減速してリードスクリュを回転させ、このリードスクリュにネジ結合されたイコライザによってパーキングブレーキケーブル２１を牽引し又は弛緩させるものである。

パーキングブレーキケーブル２１は、左右のパーキングブレーキ１０に対応してそれぞれ設けられ、図示しないリアサスペンションのストロークに応じて変形するよう可撓性を備えている。パーキングブレーキケーブル２１は、牽引されることによってパーキングブレーキ１０を制動状態とし、また弛緩されることによってパーキングブレーキ１０を解除状態とするボーデンケーブルである。

ここで、アクチュエータユニット２０は、パーキングブレーキケーブル２１に負荷される牽引力を調整することによって、制動状態におけるパーキングブレーキ１０の制動力を調整する機能を備えている。この牽引力の調整は、アクチュエータユニット２０がパーキングブレーキケーブル２１を牽引するストロークを変化させることによって行われ、このためアクチュエータユニット２０は、この牽引ストロークを検出する図示しないストロークセンサを備えている。

バッテリ３０は、車両の電装系の主電源として用いられる二次電池であって、例えば直流１２Ｖの端子電圧を発生するものである。バッテリ３０は、プラス端子３１、マイナス端子３２を備えている。
プラス端子３１は、コントローラ４０等の各電装品に配線（ハーネス）を介して接続されている。このプラス端子３１からコントローラ４０に電力を供給する配線は、図２に示すように、イグニッション配線３１ａ、常時接続配線３１ｂが設けられている。イグニッション配線３１ａは、その中間部にイグニッションスイッチのオンオフと連動して導通、遮断が切換えられるイグニッションリレーＩが挿入され、車両の走行用動力源であるエンジンのオン（ラン）時に通電されるものである。また、常時接続配線３１ｂは、イグニッションスイッチの操作に関わらず、常時通電され、コントローラ４０のＥＣＵ４１等における各種データの保持等に用いられるものである。
また、マイナス端子３２は、車両の車体の金属部分に対して接地されている。

コントローラ４０は、アクチュエータユニット２０を制御し、パーキングブレーキケーブル２１の牽引力を変化させることによって、パーキングブレーキ１０の解除状態と制動状態とを切換え、またその制動力を変化させる電動パーキングブレーキ制御装置であって、ＥＣＵ４１、リレー４２、Ｇセンサ４３を備えている。また、コントローラ４０は、本発明を適用した停止判定装置としても機能する。
ＥＣＵ４１は、操作スイッチ５０、車両側ユニット６０からの入力に応じて、パーキングブレーキ１０の制動要否を判断するとともに、傾斜路に停止する場合等に制動力を増加させる増し引き制御を行うＣＰＵを備えている。ＥＣＵ４１は、統合コントローラ４１ａ、停止判定部４１ｂ、加速度データ処理部４１ｃを備えている。

統合コントローラ４１ａは、停止判定部４１ｂ、加速度データ処理部４１ｃ等を統括的に制御するものである。
停止判定部４１ｂは、後述する車両の停止判定処理を行うものである。
加速度データ処理部４１ｃは、Ｇセンサ４３の出力を処理して停止判定部４１に提供するとともに、Ｇセンサ４３の出力に基づいて、路面の傾斜を推定するものである。

リレー４２は、ＥＣＵ４１が出力する制御信号に応じて、アクチュエータユニット２０に対してその駆動電力を供給するものであって、パーキングブレーキ１０の制動状態から解除状態への移行、及び、解除状態から制動状態への移行を行うため、駆動電力の極性を反転させる機能を備えるとともに、アクチュエータユニット２０の駆動時以外は、アクチュエータユニット２０との導通を遮断した中立状態となっている。

Ｇセンサ４３は、車両の前後方向における実際の加速度を検出する加速度センサを備え、その出力をＥＣＵ４１の加速度データ処理部４１ｃに入力するものである。
なお、本明細書において、車両の前後方向の加速度の極性は、減速側を正、加速側を負として説明する。

操作スイッチ５０は、運転者等のユーザがパーキングブレーキ１０の制動状態、解除状態のマニュアルによる選択操作、及び、増し引き操作を入力する操作部であって、例えば車両の図示しないインストルメントパネルに装着された押しボタンスイッチを備えている。操作スイッチ５０は、その入力をコントローラ４０に伝達し、コントローラ４０は、これに応じてアクチュエータユニット２０に駆動電力を供給してパーキングブレーキ１０を駆動する。

車両側ユニット６０は、例えば、車両のエンジンを制御するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）、トランスミッション（変速機）を制御するトランスミッション制御ユニット（ＴＣＵ）、ＡＢＳ制御を含む車両操安性制御を行う操安制御ユニット、車両のその他の電装品を統括的に制御する車両統合ユニットを備え、コントローラ４０と車載ＬＡＮの一種であるＣＡＮ通信システムを介して通信するものであって、車速センサ６１を備えている。
車速センサ６１は、例えばホイールハブ部に備えられ、車輪とともに回転するトーンホイールの回転速度に応じた車速パルス信号を出力することによって、車両の走行速度（車体速度）の検出に用いられるものである。ここで、車速センサ６１は、その検出下限速度が例えば約２ｋｍ／ｈ程度であり、これ以上の速度においては、車速に応じた車速パルス信号を発生する。
この車両側ユニット６０及び車速センサ６１は、コントローラ４０と協働して、本発明を適用した停止判定装置及び電動パーキングブレーキ制御装置を構成するものである。

車両側ユニット６０は、コントローラ４０に対して、例えば、エンジン回転数、スロットル開度、トランスミッションのシフトポジション、フットブレーキの操作状況、車両の速度（車速）等の情報を逐次提供する。コントローラ４０は、自動作動モードにおいては、これらの入力に基づいて、車両が停止状態から走行状態に移行すると判断した場合には、パーキングブレーキ１０を制動状態から解除状態へ移行させる。
一方、コントローラ４０は、車両が走行状態から停止状態へ移行したと判断（停止判定）した場合には、パーキングブレーキ１０の制動が必要と判断し、アクチュエータユニット２０に駆動電力を供給してパーキングブレーキ１０を解除状態から制動状態に移行させる。

図３は、本実施例の電動パーキングブレーキ装置における停止判定及び傾斜判定のロジックを示すフローチャートである。
図４は、本実施例の電動パーキングブレーキ装置を備えた車両の停止時における車速センサ出力及びＧセンサ出力の履歴を示すグラフである。
以下、図３のステップ毎に順を追って説明する。

まず、以下の説明において用いられる変数等について説明する。
ｇ＿ｓｔｏｃｋは、Ｇセンサ４３の出力であるｇセンサ値を、ＥＣＵ４１が一時的に保持したものであって、初期状態（ロジック開始時）においては０であるとともに、後に説明するように、ｔｉｍｅｒのリセット時にそのときのｇセンサ値によって更新される。
ｔｉｍｅｒは、ｇセンサ値からｇ＿ｓｔｏｃｋを減じた値の絶対値が、予め設定された閾値であるｇ＿ｌｉｍｉｔよりも小さい状態の持続時間を示すタイマ値であって、ＥＣＵ４１に備えられたタイマ機能によってカウントアップされるものであり、初期状態においては０となっている。
判定終了フラグは、停止判定の成立有無を示すフラグであって、ＥＣＵ４１内に保持され、停止判定成立前においては０、成立後においては１に設定される。

＜ステップＳ０１：判定終了フラグ判断＞
ＥＣＵ４１は、判定終了フラグの状態を判断し、０である場合はステップＳ０２に進み、１である場合はリターンする。
＜ステップＳ０２：車速Ｖｓｏ判断＞
ＥＣＵ４１は、車速センサ６１の出力に基づいて検出される現在の車速Ｖｓｏが０である場合（車速が車速センサの検出下限速度以下）はステップＳ０３に進み、０よりも大きい場合はリターンする。

ここで、車両は、停止時に以下説明するようなピッチング挙動を示す。
図５は、車両のピッチングを示す模式図であって、図５（ａ）は、車両の停止前における減速中の状態、図５（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、車両の停止直後におけるピッチング振動中の状態、図５（ｅ）は、車両が完全に停止してピッチングが収束した状態を示している。
車両は、減速中においては、図５（ａ）に示すように、慣性力によってフロントサスペンションが圧縮され、エネルギが保存されたノーズダイブ状態となっている。

そして、図５（ｂ）に示すように、車両がノーズダイブ状態のまま停止すると、減速による慣性力が作用しなくなることによって、これまで圧縮されていたフロントサスペンションがそのバネ反力によって伸び、車両は図５（ｃ）に示すように水平に戻り、さらに図５（ｄ）に示すようなノーズアップ状態となる。
その後、車両は、図５（ｂ）から図５（ｄ）までの状態を繰り返すピッチング振動を示すが、その振幅は、サスペンションのダンパ等の作用によって徐々に減衰し、最終的には図５（ｅ）に示すように収束する。
このようなピッチング振動中においては、Ｇセンサ４３の出力は、図４に示すように、正負が繰り返し逆転する波形を示し、この振幅もピッチング振動の振幅と相関する。

＜ステップＳ０３：ｇセンサ値−ｇ＿ｓｔｏｃｋ判断＞
ＥＣＵ４１は、ｇセンサ値からｇ＿ｓｔｏｃｋを減じた値が、−ｇ＿ｌｉｍｉｔ以下又はｇ＿ｌｉｍｉｔ以上である場合は、上述したピッチングがまだ収束していないものとしてステップＳ０６に進み、この値が、ｇ＿ｌｉｍｉｔよりも小さくかつ−ｇ＿ｌｉｍｉｔよりも大きい場合は、ピッチングが収束しているとして、ステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：前進判定確定判断＞
ＥＣＵ４１は、車両が通常の前進走行中であるか否かに関する判定である前進判定が確定したか否かを判断する。ここで、前進判定は、例えば、車速センサ６１の出力が所定の時間以上にわたって増加傾向を示し、かつ、Ｇセンサ４３の出力が所定の時間にわたって加速Ｇを検出し続けた場合に確定する。
前進判定が確定した場合はステップＳ１１に進み、確定しない場合はステップＳ０５に進む。

＜ステップＳ０５：緩ブレーキモード判断＞
ＥＣＵ４１は、停止時の車両の状態が所定の緩ブレーキモード条件を充足したか否かを判断する。例えば、ＥＣＵ４１は、停止時のＧセンサ４３の出力、車速センサ出力の履歴、図示しないブレーキペダルの踏力、図示しないブレーキマスタシリンダの液圧等に基づいて、車両が緩制動を行ったと判断した場合は、緩ブレーキモード条件が充足されたとしてステップＳ２１に進み、その他の場合は、ステップＳ３１に進む。ここで、ステップＳ３１に進む場合においては、車両は、例えば渋滞時のように発進及び停止を例えば数秒間以内の短時間において繰り返す走行モードとなっている。

＜ステップＳ０６：変数リセット＞
ＥＣＵ４１は、上述したｇ＿ｓｔｏｃｋの値を、現在のＧセンサ４３の出力であるｇセンサ値とし、ｔｉｍｅｒの値を０として、リターンする。

＜ステップＳ１１：ｔｉｍｅｒ値判断＞
ＥＣＵ４１は、ｔｉｍｅｒ値を所定の閾値であるＴ１と比較し、ｔｉｍｅｒ≧Ｔ１の場合はステップＳ１２に進み、その他の場合はステップＳ１５に進む。
ここで、Ｔ１は、これよりも長時間にわたってｇセンサ値からｇ＿ｓｔｏｃｋを減じた値の絶対値がｇ＿ｌｉｍｉｔよりも小さい状態を持続した場合に、ＥＣＵ４１の停止判定部４１ｂが停止判定を成立させる条件となる時間である。

＜ステップＳ１２：ｇセンサ値比較＞
ＥＣＵ４１の加速度データ処理部４１ｃは、現在のＧセンサ４３の出力であるｇセンサ値が、所定の定数である−ＲＥＣＥＰＴよりも小さいか否かを判断し、小さい場合は車両が傾斜路に停車し、ヒルホールド機能による増し引きが必要としてステップＳ１３に進み、その他の場合はステップＳ１３をスキップしてステップＳ１４に進む。

＜ステップＳ１３：ヒルホールド作動＞
ＥＣＵ４１は、リレー４２からアクチュエータユニット２０に駆動電力を供給させて作動させ、パーキングブレーキ１０を解除状態から制動状態へ移行させるとともに、その制動力を、平地用制動力よりも大きい傾斜路用制動力に設定してステップＳ１４に進む。

＜ステップＳ１４：判定終了フラグ変更＞
ＥＣＵ４１は、判定終了フラグを１としてリターンする。
＜ステップＳ１５：ｔｉｍｅｒカウントアップ＞
ＥＣＵ４１は、上述したタイマ値であるｔｉｍｅｒをカウントアップしてリターンする。

＜ステップＳ２１：ｔｉｍｅｒ値判断＞
ＥＣＵ４１は、ｔｉｍｅｒ値を上述したＴ１とは異なる所定の閾値であるＴ２と比較し、ｔｉｍｅｒ≧Ｔ２の場合はステップＳ２２に進み、その他の場合はステップＳ２５に進む。
ここで、閾値Ｔ２は、車両が通常の停車時よりも減速度が小さい緩制動によって停車する際に、パーキングブレーキ１０が早期に作動して引っかかり感がでることを防止するため、通常停車時における閾値Ｔ１よりも大きく（長時間）設定されている。

＜ステップＳ２２〜ステップＳ２５＞
これらのステップＳ２２からステップＳ２５においては、上述したステップＳ１２からステップＳ１５と実質的に同じ処理が行われる。

＜ステップＳ３１：ｔｉｍｅｒ値判断＞
ＥＣＵ４１は、ｔｉｍｅｒ値を上述したＴ１及びＴ２とは異なる所定の閾値であるＴ３と比較し、ｔｉｍｅｒ≧Ｔ３の場合はステップＳ３２に進み、その他の場合はステップＳ３５に進む。
ここで、閾値Ｔ３は、Ｔ１よりも大きく（長時間）、かつ、Ｔ２よりも小さく（短時間）設定されている。

＜ステップＳ３２〜ステップＳ３５＞
これらのステップＳ３２からステップＳ３５においては、上述したステップＳ１２からステップＳ１５と実質的に同じ処理が行われる。

以上説明した本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）車両のピッチングに起因するＧセンサ４３の出力変動の収束に応じて停止を判定することによって、このようなピッチングは停車時に発生してその後短時間で減衰するから、停車後早期に確実な停止判定を行うことができる。
（２）Ｇセンサ４３の出力であるｇセンサ値から従前のｇセンサ値であるｇ＿ｓｔｏｃｋを減じた差分の絶対値が、所定の期間にわたってｇ＿ｌｉｍｉｔ以下である場合に停止判定を成立させることによって、簡単なロジックによって適切に停止判定を行うことができる。
（３）上述した停止判定の結果を用いてパーキングブレーキ１０を駆動するアクチュエータユニット２０を作動させることによって、停車前における誤作動や、停車から制動までのタイムラグが大きくなることを防止して、パーキングブレーキ１０を適切に作動させることができる。
（４）Ｇセンサ４３の出力変動が収束した後に、その出力に基づいてパーキングブレーキ１０の目標制動力を設定することによって、車両のピッチングの影響を排除して路面の傾斜を正確に検出し、制動力を適切に設定することができる。
（５）車両の停車時における減速度等の状態に応じて、タイマ値（ｔｉｍｅｒ）の閾値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を変更しているから、走行状態の違いに応じて適切なタイミングで停止判定及びパーキングブレーキ１０の作動を行うことができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）上述した実施例における停止判定装置は、電動パーキングブレーキの制御に用いられるものであったが、本発明の停止判定装置は、他の用途にも適用することができ、例えば、オートマティックトランスミッションの制御システム、クルーズコントロールシステム、エンジン制御システム（アイドルストップ）等にも適用することができる。
（２）電動パーキングブレーキ装置の構成は、実施例のものに限らず、適宜変更することができる。
例えば、実施例のパーキングブレーキは、フットブレーキ用のブレーキディスクの内径側に配置されたドラムを用いるものであるが、パーキングブレーキの形式は、他の形式のものであってもよく、例えば、フットブレーキ用のディスクブレーキ又はドラムブレーキとその摩擦材を共用化し、パーキングブレーキと一体化したものであってもよい。
また、実施例のパーキングブレーキは、ボディ側に固定された電動アクチュエータを用い、パーキングブレーキケーブルを介してパーキングブレーキを駆動するものであったが、本発明はこれに限らず、例えば電動アクチュエータをホイールハブ側に設けてパーキングブレーキと一体化したいわゆるビルトイン型の電動パーキングブレーキにも適用することができる。

本発明を適用した停止判定装置及び電動パーキングブレーキ制御装置を含む電動パーキングブレーキ装置の実施例における機械的構成を示す図である。 図１の電動パーキングブレーキ装置の回路構成を示すブロック図である。 図１の電動パーキングブレーキ装置における停止判定及び傾斜判定のロジックを示すフローチャートである。 図１の電動パーキングブレーキ装置を備えた車両の停止時における車速センサ出力及びＧセンサ出力の履歴を示すグラフである。 車両の停止時におけるピッチングを示す模式図である。

符号の説明

１０ パーキングブレーキ
２０ アクチュエータユニット
３０ パーキングブレーキケーブル
４０ コントローラ
４１ ＥＣＵ
４３ Ｇセンサ
５０ 操作スイッチ
６０ 車両側ユニット
６１ 車速センサ

Claims (3)

1. 車両の停止を判定する停止判定装置において、
   車両の速度を検出する車速センサと、
   車両の加速度を検出する加速度センサと、
   前記車速センサの出力が検出限界出力以下となった際における前記車両のピッチング方向の挙動に起因する前記加速度センサの出力変動が所定の期間にわたって予め設定された閾値以下である場合に停止判定を成立させる停止判定部と、
   車両が所定の緩ブレーキモード条件を充足したか否かを判定する緩制動判定部とからなり、
   前記緩ブレーキモード条件が充足された場合に、非充足の場合に対して停止判定を成立させるまでの期間を長く設定すること
   を特徴とする停止判定装置。
2. 請求項１に記載の停止判定装置と、
   前記停止判定装置の出力に応じて、パーキングブレーキを駆動する電動アクチュエータを作動させる制動制御部と
   を備える電動パーキングブレーキ制御装置。
3. 請求項２に記載の電動パーキングブレーキ制御装置において、
   前記制動制御部は、前記加速度センサの出力変動の収束後における前記加速度センサの出力に基づいて、前記パーキングブレーキの目標制動力を設定すること
   を特徴とする電動パーキングブレーキ制御装置。
   

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