JP5138638B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノーマルオープン型の比例制御弁を備えたブレーキ制御装置に関する。

従来、ノーマルオープン型の比例制御弁を備えたブレーキ制御装置として、特許文献１に記載の技術が知られている。

特開２０００−７１９７３号公報

ノーマルオープン型の比例制御弁を高精度で制御するには、弁ストロークに対する電磁力の関係が一定（以下、フラット特性と記載する。）であることが望まれる。しかし、これを達成するには、比例制御弁の構成を複雑化，高精度化する必要があり、コストアップを招くという問題があった。また、フラット特性が得られる制御領域を使用するには、比較的高い電磁力の領域での使用が望まれ、スプリングセット荷重等が高めに設定されることとなる。この場合、電力消費が大きいという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、低コストで電力消費を抑制可能なブレーキ制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、比例制御弁のソレノイドに対し、弁体が閉弁する所定電流を通電する第１通電手段と、この第１通電手段による通電後、連続して所定電流より低い電流を通電する第２通電手段とにより比例制御弁を制御する。このとき、ポンプを駆動するモータに駆動指令を出力しつつ、モータに電圧を与えて回転し始めるまでの時間、第１通電手段により電流を通電することとした。

よって、比例制御弁の構成の簡素化を図りつつ、オフセット荷重を小さくしても高い制御精度を得ることができる。

実施例１のブレーキ制御装置における液圧制御ユニットの構成を表す概略図である。 高性能比例制御弁の弁ストロークと電磁力との関係を表す特性図である。 電流と釣り合い液圧との関係を表わす特性図である。 低性能比例制御弁の弁ストロークと電磁力との関係を表す特性図である。 実施例１の液圧制御処理を表すフローチャートである。 実施例１のゲートアウト弁電流制御処理を表すフローチャートである。 実施例１の増圧時の釣り合い制御時におけるタイムチャートである。 電流と釣り合い液圧の特性にて釣り合い制御を行ったときの電流と釣り合い液圧の関係がどの位置に変化するかを表した図である。

図１は実施例１のブレーキ制御装置における液圧制御ユニットの構成を表す概略図である。１はブレーキペダル、２は倍力装置、３はタンデム型のマスタシリンダ、４はリザーバタンク、５はホイルシリンダである。尚、各ホイルシリンダ５（左前輪５ａ，右前輪５ｂ，左後輪５ｃ，右後輪５ｄ）に対応して複数設けられている構成にはａ〜ｄの添え字を付して区別する。ａは左前輪に、ｂは右前輪に、ｃは左後輪に、ｄは右後輪にそれぞれ対応する。また、図１中のマスタシリンダ３を中心に、プライマリ系統（Ｐ系統）とセカンダリ系統（Ｓ系統）とに分離されており、以下、各系統にＰ，Ｓの添え字を付して区別する。６は各輪に対応して設けられた増圧制御弁、７は各輪に対応して設けられた減圧制御弁である。８は各系統に対応して設けられたノーマルオープン型であって比例制御されるゲートアウト弁、９は各系統に対応して設けられたポンプ、１０は両系統のポンプを駆動するモータ、１１は各系統に対応して設けられた調圧機能付きの内部リザーバ、１２はＰ系統に設けられたマスタシリンダ圧センサ、１３は各系統に設けられたチェック弁である。
ここで、ゲートアウト弁８の構成について説明する。図１の拡大部分に示すように、ゲートアウト弁８は、弁体８１と、弁体８１が当接することで流路を閉じ離間することで流路を開けるバルブシート部８２と、弁体８１を離間する方向に付勢するスプリング８３（付勢手段）と、弁体８１をスプリング８３の付勢力に抗してバルブシート部８２の方向に移動させるための電磁力を発生させるソレノイド８４と、を有する。ソレノイド８４に電流が通電すると、電磁力によって弁体８１がスプリング８３の弾性力に抗して押し下げられ、弁体８１のストローク量に応じてバルブシート部８２との間の流路面積を変更し、これにより流量ないし液圧を比例制御する。
マスタシリンダ３に接続された油路２０は、内部リザーバ１１と接続する油路２１と、ゲートアウト弁８が設けられホイルシリンダ５と接続する油路２２とに分岐する。以下、Ｓ系統について説明すると、油路２２Ｓは右前輪のホイルシリンダ５ｂに接続される油路２２Ｓｂと、左後輪のホイルシリンダ５ｃに接続される油路２２Ｓｃとに分岐する。また、油路２２Ｓｂ，２２Ｓｃは、内部リザーバ１１Ｓと接続される油路２３Ｓｂ，２３Ｓｃに分岐している。内部リザーバ１１とポンプ９の吸入側との間は油路２５により接続され、ポンプ９の吐出側と油路２２との間は油路２６により接続される。また、コントロールユニット２０が設けられ、このコントロールユニット２０から出力される指令信号もしくは駆動電流によって上記各制御弁及びモータ１０の電磁弁の開閉制御及びモータ駆動制御が実行される。コントロールユニット２０は、ソレノイド８４に対し弁体８１が閉弁する所定電流を通電する第１通電部201（第１通電手段）と、第１通電部201による通電後、連続して所定電流より低い電流を通電する第２通電部202（第２通電手段）とを有し、ソレノイド８４に通電する電流を制御する。

次に作用を説明する。運転者がブレーキペダル１を踏み込むと、倍力装置２によって踏力を増幅し、この増幅した力がマスタシリンダ３に伝達される。マスタシリンダ３は伝達された力に比例した油圧であるマスタシリンダ圧を発生する。
増圧制御弁６は、コントロールユニット２０からの指令電流により開閉動作を行い、増圧制御弁６に供給されるマスタシリンダ圧又はポンプ圧をホイルシリンダ５に供給、又は遮断する動作を行う。また、増圧制御弁６に並列して設けられているチェック弁は、ホイルシリンダ圧＞（ポンプ９の吐出側の圧）となったときにホイルシリンダ圧をマスタシリンダ側に抜くよう作用する。
減圧制御弁７は、コントロールユニット２０からの指令電流により開閉動作を行い、ホイルシリンダ圧を内部リザーバ１１に供給、又は遮断する動作を行う。
ゲートアウト弁８は、コントロールユニット２０からの指令電流により全開と全閉の間を比例的に動作し、マスタシリンダ３とポンプ９の吐出側及び増圧制御弁６の間を断続する動作を行う。また、ゲートアウト弁８に並列して設けられているチェック弁は、マスタシリンダ圧＞（ポンプ９の吐出側の圧）となったときにマスタシリンダ圧をポンプ９の吐出側及び増圧制御弁６側に伝える働きをする。
ポンプ９は、モータ１０により駆動され、内部リザーバ１１のブレーキ液を、ゲートアウト弁８を介してマスタシリンダ３側へ掻き出す。また、内部リザーバ１１を介してマスタシリンダ３からブレーキ液を吸入し、ホイルシリンダ５側へ吐出する。
モータ１０は、コントロールユニット２０からの指令電流により回転数制御され、ポンプ９を駆動する。
調圧機能付き内部リザーバ１１は、ポンプ９を停止した状態にてマスタシリンダ３側から少しでも圧力が発生するとポンプ９の吸入側への流れ込みを防止し、ポンプ９が駆動するとマスタシリンダ３側からの流れ込みを優先的に有効とする。また減圧制御弁７を介して送られるブレーキ液を貯留する。
マスタシリンダ圧センサ１２は、マスタシリンダ圧を検出し、検出した値をコントロールユニット２０に入力する。
チェック弁１３は、ゲートアウト弁８と増圧制御弁６の間からポンプ９の吐出側への逆流を防止する。
コントロールユニット２０は、マスタシリンダ圧センサ１２から送られる検出値、及び車両から送られる走行状態に関する情報が入力され、内蔵されるプログラムに基づき、増圧制御弁６、減圧制御弁７、ゲートアウト弁８、モータ１０を制御する。
ここで、ゲートアウト弁８は、電流値により弁開度が比例的に変化する所謂比例制御弁である。尚、増圧制御弁、減圧制御弁は弁開度が全開と全閉の２位置のみを取るオン・オフ弁、もしくは比例制御弁としても構わない。

〔ノーマルオープン型の比例制御弁を用いる際の課題〕
次に、ゲートアウト弁８のようにノーマルオープン型の比例制御弁を用いる際の課題について説明する。ノーマルオープン型の比例制御弁を閉状態に保つ際、バネ力と流体力を足し合わせた力よりも大きい電磁力を必要最低限与えることで閉状態に保ち電気エネルギの消費量を少なくする。また、増圧する事前に比例制御弁に電流を供給する。
このシステムにおいて、増圧時に減圧比例制御弁間の差圧の釣り合いを利用して実ホイルシリンダ液圧と目標ホイルシリンダ液圧に制御させる釣り合い制御を行う際、弁ストロークと電磁力の関係が重要である。図２は高性能比例制御弁の弁ストロークと電磁力との関係を表す特性図、図３は電流と釣り合い液圧との関係を表わす特性図である。図２中の点線はバネ力の関係を示す。図２に示すように、弁ストロークと電磁力とがフラットな特性、すなわち、弁ストロークによってプランジャの位置が変わっても電磁力が安定している制御性能の高い比例制御弁ならば電流と釣り合い液圧の関係は図３の（１）の線図のように必要最低限な電磁力で弁ストロークを全開→全閉まで比例的に変化させる比例制御を行うことができる。しかし、電磁力の特性をフラットにさせるには構成を複雑化する必要があり、また製造精度等にも影響されるため非常に高価となる。また、電流値が高い吸引力特性の領域を使用することになり、電気エネルギの消費量が増加して発熱が起こり、耐久性の悪化も懸念される。
ここで、構成を簡素化して安価に、また、使用する電流値を下げた吸引力特性を用いて制御性能の低い比例制御弁を設計した場合について検討する。図４は低性能比例制御弁の弁ストロークと電磁力との関係を表す特性図である。図４に示すように、弁ストロークと電磁力の関係は右下がりの傾きの特性となり、電流と釣り合い液圧の関係は図３の点線（２）に示すような特性となる。すなわち、全開→全閉の動かし始めに必要最低限の電流では弁がストロークせず、全閉しない場合や比例制御できない問題が生じる。もし全閉しない場合や比例制御できない場合は、圧力センサ等によって液圧の状態を判断し、液圧制御に補正をかけて液圧を目標値に追従させるような制御が必要となる。また、全開から全閉させるに、電磁力がバネ力を上回った電流値のままで弁をストロークさせ、全閉させると、バネ力に比べて必要以上の電磁力が作用することになり、不要な電力消費を招くという問題もある。
そこで、実施例１では、安価な低性能比例制御弁であっても、安定した制御を達成できるよう、弁ストローク初期に大きな電流を所定時間与え、その後、電流を下げて比例制御することで液圧制御処理を行うこととした。

〔液圧制御処理〕
次に、実施例１におけるコントロールユニット２０において実施される液圧制御について説明する。図５は実施例１の液圧制御処理を表すフローチャートである。
ステップＳ６０１では、ホイルシリンダ圧を制御するか否かを判断し、制御する場合はステップＳ６０２へ進み、制御しない場合は本処理を終了するためステップＳ６０６へ移行する。
ステップＳ６０２では、ホイルシリンダ圧を増圧するか否かを判断し、増圧する場合はステップＳ６０３へ移行し、増圧しない場合はステップＳ６０７へ移行する。
ステップＳ６０３では、ゲートアウト弁８を釣り合い制御、増圧制御弁６を開、減圧制御弁７を閉、モータ１０をオンし、ポンプ９を駆動する。これにより、ポンプ圧が内部リザーバ１１を介してホイルシリンダ５に供給され、ホイルシリンダ圧が増圧される。
ステップＳ６０４では、ホイルシリンダ圧が目標値に到達したか否かを判断する。この判断は、ホイルシリンダ圧を推定した値と比較することで行う。目標値に到達した場合にはステップＳ６０５へ移行し、到達していない場合はステップＳ６０３へ戻って、引き続きホイルシリンダ５の増圧を行う。
ステップＳ６０５では、引き続きホイルシリンダ圧を制御するか否かを判断し、続ける場合はステップＳ６０２へ戻って制御を継続し、終了する場合はステップＳ６０６へ移行する。
ステップＳ６０６では、制御終了の為、ゲートアウト弁８を開、増圧制御弁６を開、減圧制御弁７を閉、モータ１０をオフとする。これにより、マスタシリンダ３〜ホイルシリンダ５間の油路が接続され、マスタシリンダ圧がホイルシリンダ５に供給され、運転者操作によりホイルシリンダ圧が増圧される。
ステップＳ６０７では、ホイルシリンダ圧を減圧するか否かを判断し、減圧する場合はステップＳ６０８へ移行し、減圧しない場合はステップＳ６１０へ移行する。
ステップＳ６０８では、ゲートアウト弁８を比例制御、増圧制御弁６は開、減圧制御弁７を閉、モータ１０をオフとし、ホイルシリンダ圧を、ゲートアウト弁８を介してリザーバタンク４に滑らかに戻すことで減圧する。
ステップＳ６０９では、ホイルシリンダ圧が目標値に到達したか否かを判断する。この判断は、ホイルシリンダ圧を推定した値と比較することで行う。目標値に到達した場合、前述のステップＳ６０５へ移行し、到達していない場合はステップＳ６０８へ戻り、引き続きホイルシリンダの減圧を行う。
ステップＳ６１０では、増圧でも減圧でもない、すなわち保持する場合であり、ゲートアウト弁８を閉、また、増圧制御弁６を開、減圧制御弁７を閉、モータ１０をオフとしてホイルシリンダ圧を保持させる。
ステップＳ６１１では、ホイルシリンダ圧が目標値に到達したか否かを判断する。この判断はホイルシリンダ圧を推定した値と比較することで行う。目標値に到達した場合は前述のステップＳ６０５へ移行し、到達していない場合はステップＳ６１０へ戻り引き続きホイルシリンダの保持を行う。

次に、ゲートアウト弁８の電流制御について説明する。図６は実施例１のゲートアウト弁電流制御処理を表すフローチャートである。
ステップＳ７０１では、釣り合い制御開始時か否かを判断し、制御開始時の場合はステップＳ７０２へ移行し、事前に釣り合い制御している場合はステップＳ７０５へ移行する。
ステップＳ７０２では、ゲートアウト弁８に比例制御可能な弁ストロークまで移動するのに必要な電流を流し、一度比例制御弁をストロークさせる。
ステップＳ７０３では、ゲートアウト弁８を比例制御可能な弁ストロークに確実に移動するよう所定時間電流を流し続ける（第１通電部201）。所定時間経過した場合はステップＳ７０４へ移行し、経過していない場合はステップＳ７０２へ移行する。ここでの所定時間はモータ１０に電圧を与えて回転し始め、ポンプ９が吐出するまでの短い時間を示し、モータ１０の応答が制御弁に対して遅れることを利用してモータ１０とゲートアウト弁８に同じタイミングで電圧を与え、モータ１０が回転し始める前にゲートアウト弁８への電流値を変化させ、比例制御可能な状態にすることで、昇圧遅れを防止しながら釣り合い制御を可能とさせる。
ステップＳ７０４では、ゲートアウト弁８に比例制御可能な弁ストロークまで移動するのに流した電流を釣り合い制御可能な電流まで下げ、釣り合い制御可能状態とさせる。
ステップＳ７０５では、ゲートアウト弁８に流す電流を釣り合い液圧に合うように設定し、以降、釣り合い制御を実施する（第２通電部202）。

次に、上記制御に基づく作用について説明する。図７は実施例１の増圧時の釣り合い制御時におけるタイムチャートである。
液圧指令値が増加し増圧状態になると、モータ１０にデューティを与え始め、同時にゲートアウト弁８に流す電流値を比例制御可能な弁ストロークまで移動するよう大きく与える（第１通電手段）。その後、モータ１０の回転数が発生するまでに電流値を釣り合い制御可能な電流値まで下げ、その後釣り合い液圧における電流を流して滑らかに増圧させる（第２通電手段）。増圧制御弁６は開、減圧制御弁７は閉状態である。
図８は電流と釣り合い液圧の特性にて釣り合い制御を行ったときの電流と釣り合い液圧の関係がどの位置に変化するかを表した図である。電流制御初期に高い電流を流したときの位置が図中（１）であり、ここで弁ストロークが移動し比例制御可能な状態となる。高い液圧ではこの時点にて釣り合い制御が可能になるが、初期液圧は０に近い値なので、その後電流値を下げることにより閉→開の電流と釣り合い液圧の特性線図上を移動し、（２）の低い液圧でも釣り合い制御を可能とさせる位置に移動する。その後、液圧の上昇に従って電流値が増加し保持及び減圧するまで（３）の位置まで移動する。
このように、増圧時に常時開の比例制御弁であるゲートアウト弁８の差圧の釣り合いを利用して実ホイルシリンダ圧を目標ホイルシリンダ圧に制御させる釣り合い制御を行う際、ゲートアウト弁８に一度電流を大きく流す。これにより一旦比例制御可能な弁ストロークまで移動し、その後、釣り合い制御を行うのに必要な電流まで小さくすることで、全開→全閉間の初期に比例制御できない特性部分の電流制御を行わず、閉→開の制御性が比例的な特性を用いて再度開→閉に比例制御させることができる。よって増圧初期の低い電流値からでも良好に比例制御を行うことができ、制御性能の低い比例制御弁でも精度の高い比例制御を実現することができる。
また、比例制御弁であるゲートアウト弁８の構成を簡素化して安価にし、電流値を小さくして発熱を抑え、耐久性を向上させた制御性能の低い比例制御弁などに対して良好な比例制御を行うことができる。従来、制御性能の低い比例制御弁では、ホイルシリンダ圧センサを用いて液圧制御に補正をかけ目標値に追従させるフィードバックループを構成する必要があった。しかし、実施例１の構成にあっては良好な特性の元で制御を行うことができるため、ホイルシリンダ圧センサを用いることなく液圧制御を実行できる。

以上説明したように、実施例１にあっては下記に列挙する作用効果を得ることができる。
（１）弁体８１と、該弁体８１が当接することで流路を閉じ離間することで流路を開けるバルブシート部８２と、弁体８１を離間する方向に付勢するスプリング８３と、弁体８１をスプリング８３の付勢力に抗してバルブシート部８２の方向に移動させるための電磁力を発生させるソレノイド８４と、を有するノーマルオープン型の比例制御弁であるゲートアウト弁８と、ソレノイド８４に対し弁体８１が閉弁する所定電流を通電する第１通電部201と、該第１通電部201による通電後、連続して所定電流より低い電流を通電する第２通電部202とを有し、ソレノイド８４に通電する電流を制御するコントロールユニット２０と、を有する。言い換えると、ゲートアウト弁８の比例制御（第２通電部202）に先立って、ソレノイド８４に対し弁体８１が開弁する電流を所定時間通電する（第１通電部201）こととした。よって、ゲートアウト弁８の構成の簡素化を図りつつ、スプリング８３のオフセット荷重を小さくしても高い制御精度を得ることができる。
（２）モータ１０により駆動されるポンプ９を有し、所定時間は、モータ１０に電圧を与えて回転し始めポンプ９が吐出するまでの短い時間を示し、コントロールユニット２０は、モータ１０に駆動指令を出力しつつ第１通電部201により電流を通電することとした。
すなわち、モータ１０の応答がゲートアウト弁８に対して遅れる（ポンプ９が吐出圧を発生するまでのタイムラグ）ことを利用してモータ１０とゲートアウト弁８に同じタイミングで電圧を与え、モータ１０が回転し始める前にゲートアウト弁８への電流値を変化させ、比例制御可能な状態にすることで、昇圧遅れを防止しながら釣り合い制御を実行することができる。
以上、実施例１について説明したが、他の液圧制御装置の構成に備えられた比例制御弁に本発明の制御を適用しても良い。例えば、実施例１では調圧機構を有する内部リザーバを備えた例を示したが、通常の内部リザーバとゲートイン弁とを備えた構成のゲートアウト弁に本発明の制御を適用しても良い。
更に、上記実施例から把握しうる請求項以外の技術的思想について記載する。
（３）弁体と、該弁体が当接することで流路を閉じ離間することで流路を開けるバルブシート部と、前記弁体を離間する方向に付勢する付勢手段と、前記弁体を付勢手段の付勢力に抗して前記バルブシート部の方向に移動させるための電磁力を発生させるソレノイドと、を有するノーマルオープン型の比例制御弁に対し、前記弁体が閉弁する所定電流を通電し、該通電後、連続して前記所定電流より低い電流を通電することを特徴とするブレーキ制御方法。該方法により実施例１の作用効果を得ることができる。

１ ブレーキペダル
２ 倍力装置
３ マスタシリンダ
４ リザーバタンク
５ ホイルシリンダ
６ 増圧制御弁
７ 減圧制御弁
８ ゲートアウト弁（比例制御弁）
９ ポンプ
１０ モータ
１１ 内部リザーバ
１２ マスタシリンダ圧センサ
１３ チェック弁
２０ コントロールユニット
８１ 弁体
８２ バルブシート部
８３ スプリング
８４ ソレノイド
201 第１通電部（第１通電手段）
202 第２通電部（第２通電手段）

Claims (3)

1. 弁体と、該弁体が当接することで流路を閉じ離間することで流路を開けるバルブシート部と、前記弁体を離間する方向に付勢する付勢手段と、前記弁体を付勢手段の付勢力に抗して前記バルブシート部の方向に移動させるための電磁力を発生させるソレノイドと、を有するノーマルオープン型の比例制御弁と、
   前記ソレノイドに対し前記弁体が閉弁する所定電流を所定時間通電する第１通電手段と、該第１通電手段による通電後、連続して前記所定電流より低い電流を通電する第２通電手段とを有し、前記ソレノイドに通電する電流を制御するコントロールユニットと、
   モータにより駆動されるポンプと、
   を備え、
   前記所定時間は、前記モータに電圧を与えて回転し始めるまでの時間を示し、
   前記コントロールユニットは、前記モータに駆動指令を出力しつつ前記第１通電手段により電流を通電することを特徴とするブレーキ制御装置
2. 請求項１に記載のブレーキ制御装置において、
   前記コントロールユニットは、前記ソレノイドへの通電を比例制御することで弁体の位置を制御し、該比例制御に先だって前記第１通電手段を実行することを特徴とするブレーキ制御装置。
3. 請求項１または２に記載のブレーキ制御装置において、
   モータにより駆動されるポンプを有し、
   前記所定時間は、前記モータに電圧を与えて回転し始め前記ポンプが吐出するまでの短い時間を示し、
   前記コントロールユニットは、前記モータに駆動指令を出力しつつ前記第１通電手段により電流を通電することを特徴とすることを特徴とするブレーキ制御装置。

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