JP5318143B2 - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両用ブレーキ装置に関し、より詳細には、負圧式倍力装置の負圧室に接続された負圧検出手段の異常を判定することが可能な車両用ブレーキ装置に関する。

ブレーキペダル等のブレーキ操作部材を備える車両用ブレーキ装置では、ブレーキ操作部材の操作を補助するため、油圧システムと負圧システムを用いることが広く行われている。油圧システムは、マスタシリンダとホイールシリンダを結ぶ配管中の油圧（ブレーキ液圧）を複数の弁などにより調整することでブレーキペダルの操作を補助する。また、負圧システムは、ブレーキ操作部材の操作に合わせてバキュームポンプ等により負圧を発生させることで、ブレーキ操作部材の操作を補助する（特許文献１）。

特許文献１では、エンジンの吸気管に接続されたブレーキブースタ（７１）に設けられた圧力センサ（６３）の出力値が、吸気管内の圧力を検知する吸気圧センサ（６１）の出力値に基づいて定められた所定範囲外の値となった場合に、圧力センサ（６３）に異常が生じたものと判定する（要約、請求項１）。

特開平１０−１５７６１３号公報

上記のように、特許文献１では、圧力センサ（負圧センサ、負圧検出手段）と吸気圧センサの出力値の比較により圧力センサの異常を判定する。しかしながら、ブレーキブースタ（負圧式倍力装置）における負圧として吸気管における負圧を用いる構成は、主として、ガソリンエンジンを搭載した車両で多く用いられるが、ディーゼルエンジンの中でもスロットルバルブを有さないものを搭載した車両やエンジンを有さない電気自動車では、吸気圧センサを用いることができない。また、特許文献１の構成では、吸気圧センサに異常が生じた場合も圧力センサに異常が生じたと判定する可能性がある。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、吸気圧センサ（吸気圧検出手段）の出力を用いなくても、負圧検出手段の異常を簡易な構成で判定することが可能な車両用ブレーキ装置を提供することを目的とする。

この発明に係る車両用ブレーキ装置は、負圧式倍力装置の負圧室に接続された負圧検出手段と、ブレーキ操作部材への操作入力に対応して前記負圧式倍力装置によって倍力駆動されるマスタシリンダとを備え、前記マスタシリンダにより発生した液圧によってホイールシリンダを加圧して車輪を制動するものであって、マスタシリンダ圧又はホイールシリンダ圧を検出する液圧検出手段と、前記液圧検出手段が検出した前記マスタシリンダ圧又は前記ホイールシリンダ圧に基づき前記負圧式倍力装置における負圧推定値を算出する負圧推定手段と、前記負圧推定手段が推定した負圧推定値と前記負圧検出手段が検出した負圧検出値とを比較して前記負圧検出手段の異常を検出する異常検出手段とをさらに備えることを特徴とする。

この発明によれば、液圧検出手段が検出したマスタシリンダ圧又はホイールシリンダ圧に基づく負圧推定値と、負圧検出手段が検出した負圧検出値とを比較して負圧検出手段の異常を検出する。このため、吸気圧センサの出力を用いなくても負圧検出手段の異常を簡易な構成で判定することが可能となる。従って、車両の種類｛ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車、電気自動車（ハイブリッド車及び燃料電池車を含む。）｝に依存することなく、簡易な構成で負圧検出手段の異常を判定することができる。また、負圧式倍力装置における負圧を、マスタシリンダ圧又はホイールシリンダ圧により推定するため、他のセンサ（例えば、別の負圧検出手段、吸気圧センサ）と組み合わせればフェールセーフの観点で優れた構成を実現可能となる。

前記負圧推定手段は、前記ブレーキ操作部材の操作入力の増加を判定する操作入力増加判定部と、前記ブレーキ操作部材の操作入力の減少を判定する操作入力減少判定部と、前記操作入力の増加及び減少に伴う負圧消費量の推定値を前記負圧推定値を示すものとして算出する負圧消費量算出手段とを備えてもよい。これにより、負圧推定値の算出に、ブレーキ操作部材の操作入力の増加と減少の両方を用いる。このため、ブレーキ操作部材の操作入力の増加又は減少の一方を用いるよりも推定精度を向上することが可能となる。
前記異常検出手段は、前記負圧消費量算出手段が算出した前記負圧消費量の推定値と、前記負圧検出手段が検出した前記負圧検出値に基づく前記負圧消費量の実測値とを比較して前記負圧検出手段の異常を検出してもよい。

前記異常検出手段は、前記負圧検出値の時間変化量が所定値に満たない場合、前記負圧推定値に基づく前記負圧検出手段の異常検出を行わなくてもよい。例えば、負圧検出値の時間変化量が小さい（すなわち、負圧の変動がわずかである）場合、負圧検出値を用いても誤判定が生じる可能性がある。このような場合、負圧検出手段の異常検出を行わないことで、異常検出の精度を高く維持することが可能となる。

前記異常検出手段は、前記負圧検出値、前記負圧推定値、前記マスタシリンダ圧及び前記ホイールシリンダ圧の少なくとも１つが所定の基準値を満たす場合にのみ前記負圧検出手段の異常判定を実行するよう構成されてもよい。これにより、負圧検出手段の異常検出を好適な場合のみに実行することで、異常検出の精度を高く維持することが可能となる。

この発明によれば、液圧検出手段が検出したマスタシリンダ圧又はホイールシリンダ圧に基づく負圧推定値と、負圧検出手段が検出した負圧検出値とを比較して負圧検出手段の異常を検出する。このため、吸気圧センサの出力を用いずに負圧検出手段の異常を判定することが可能となる。従って、車両の種類｛ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車、電気自動車（ハイブリッド車及び燃料電池車を含む。）｝に依存することなく、負圧検出手段の異常を判定することができる。また、負圧式倍力装置における負圧を、マスタシリンダ圧又はホイールシリンダ圧により推定するため、他のセンサ（例えば、別の負圧検出手段、吸気圧センサ）と組み合わせればフェールセーフの観点で優れた構成を実現可能となる。

この発明の一実施形態に係る車両用ブレーキ装置を搭載した車両の概略構成図である。 前記車両に含まれる電子制御装置のハードウェア構成及び当該ハードウェア構成が備える機能を示す図である。 前記実施形態において負圧センサの異常を判定する異常判定処理のフローチャートである。 前記実施形態における異常判定のフローチャートである。 前記電子制御装置における異常判定時の処理（演算内容）に関する説明図である。 ブレーキペダル操作時におけるブレーキ液圧とマスタパワー圧変化量との関係の一例を示す図である。 前記実施形態においてＭ／Ｐ圧推定消費量を演算するフローチャートである。

Ａ．一実施形態
１．車両１０の構成
（１）全体構成
図１は、この実施形態に係るブレーキ装置１１を搭載した車両１０の概略構成図である。本実施形態の車両１０は、ディーゼルエンジン車である。車両１０は、ガソリンエンジン車又は電気自動車（ハイブリッド車及び燃料電池車を含む。）であってもよい。

車両１０は、エンジン１２と、ＥＧＲバイパス流路１４と、ターボチャージャ１６と、ブレーキペダル１８と、ブレーキブースタ２０（負圧式倍力装置）と、油圧システム２２と、負圧システム２４と、電子制御装置２６（以下「ＥＣＵ２６」という。）と、警告灯２８とを有する。このうち、ブレーキペダル１８、ブレーキブースタ２０、油圧システム２２、負圧システム２４、ＥＣＵ２６及び、警告灯２８がブレーキ装置１１に含まれる。さらに、車両１０は、エンジン回転数センサ３０と、水温センサ３２と、大気圧センサ３４と、外気温センサ３６と、液圧センサ３８と、負圧センサ４０と、ブレーキスイッチ４２とを有する。

（２）ブレーキブースタ２０
ブレーキブースタ２０は、負圧ポンプ６０に接続され、ブレーキペダル１８への操作入力を倍力（増大）する。ブレーキブースタ２０は、ダイアフラム２０４を挟んで配置された負圧室２００及び変圧室２０２を有する。

（３）油圧システム２２
油圧システム２２は、ブレーキブースタ２０に連結されたマスタシリンダ５０と、図示しない複数の電磁弁が設けられた弁機構５２と、弁機構５２及び配管５６を介してマスタシリンダ５０に接続され、車輪５８に制動力を付与するホイールシリンダ５４とを有する。

（４）負圧システム２４
負圧システム２４は、配管６２を介してブレーキブースタ２０の負圧室２００に接続された負圧ポンプ６０と、配管６２に設けられたチェック弁６４とを有する。配管６２には、バキューム・スイッチング・バルブ６６（以下「ＶＳＶ６６」という。）を介してＥＧＲバイパス流路１４が接続され、エレクトリック・バキューム・レギュレーティング・バルブ６８（以下「ＥＶＲＶ６８」という。）を介してターボチャージャ１６が接続されている。

本実施形態の負圧ポンプ６０は、エンジン１２の回転駆動力により駆動される方式（直動式）である。代わりに、エンジン１２の回転駆動力に依存しない方式（例えば、電動式）であってもよい。ＥＧＲバイパス流路１４は、排気ガス再循環装置（ＥＧＲ）の一部を構成する。

（５）各種センサ
エンジン回転数センサ３０は、エンジン１２の回転数（以下「エンジン回転数ＮＥ」という。）を検出する。水温センサ３２は、エンジン１２の冷却水の水温Ｔｗを検出する。大気圧センサ３４は、大気圧Ｐａを検出する。外気温センサ３６は、外気温Ｔａを検出する。液圧センサ３８は、マスタシリンダ５０におけるブレーキ液圧Ｐｍｃを検出する。負圧センサ４０は、ブレーキブースタ２０の負圧室２００に接続され、負圧室２００内の圧力（以下「マスタパワー圧ＰｍｐＳ」又は「Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳ」という。）を検出する。

（６）ＥＣＵ２６
ＥＣＵ２６は、各種センサの出力（検出値）に基づいて、通信線９８等を介してエンジン１２、ターボチャージャ１６、油圧システム２２、負圧システム２４及び警告灯２８を制御する。

図２には、ＥＣＵ２６のハードウェア構成及び当該ハードウェア構成が備える機能が示されている。図２に示すように、ＥＣＵ２６は、ハードウェアとして、入出力部７０、演算部７２及び記憶部７４を有する。

演算部７２は、記憶部７４に記憶されているプログラムを実行することにより、エンジン制御機能８０、アンチロックブレーキシステム制御機能８２（以下「ＡＢＳ制御機能８２」という。）、車両挙動安定化システム制御機能８４（以下「ＶＳＡ制御機能８４」という。）、ヒル・ホールド制御機能８６、ターボチャージャ制御機能８８（以下「Ｔ／Ｃ制御機能８８」という。）及び負圧システム制御機能９０を実現する。

エンジン制御機能８０は、図示しないアクセルペダルの操作量等に応じてエンジン１２を制御する機能である。ＡＢＳ制御機能８２は、油圧システム２２から車輪５８に対して制動力が加えられている際（ブレーキ操作時）に車輪５８のロックを防止する機能である。ＶＳＡ制御機能８４は、車両１０の挙動を安定化する機能である。より具体的には、ＶＳＡ制御機能８４は、例えば、非ブレーキ操作時（加速時等）の車輪５８の空転を防ぐトラクション制御機能と、車両１０がカーブ等を旋回する際の横滑りを防止する横滑り防止機能と、運転者が車両１０（自車）を障害物から回避させるために操向ハンドル（図示せず）を操作する際、当該操作を補助する回避操作支援機能とを含む。

ヒル・ホールド制御機能８６は、前後に傾斜した道路においてブレーキペダル１８の操作がなくても所定の条件（例えば、ブレーキペダル１８を離してから所定時間が経過していないこと）が満たされる場合、図示しない電動パーキングブレーキ又はホイールシリンダ５４を作動させて車両１０の移動を規制する機能である。Ｔ／Ｃ制御機能８８は、ターボチャージャ１６を制御する機能であり、ターボチャージャ故障検出機能９２（以下「Ｔ／Ｃ故障検出機能９２」という。）を含む。

負圧システム制御機能９０は、負圧システム２４（例えば、負圧ポンプ６０）を制御する機能であり、負圧センサ異常判定機能９４を含む。本実施形態では、演算部７２が、負圧センサ異常判定機能９４を実行することにより、負圧センサ４０の異常を判定することができる。

２．本実施形態における負圧センサ４０の異常判定処理の概要
図３は、負圧センサ４０の異常を判定する異常判定処理のフローチャートである。ステップＳ１において、ＥＣＵ２６は、異常判定条件を判定する。本実施形態における異常判定条件としては、例えば、アイドル停止状態であること及びヒル・ホールド制御機能８６を実行中であることの少なくとも一方を用いることができる。

ステップＳ２において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ１の判定結果に基づき、異常判定条件が満たされているか否かを判定する。異常判定条件が満たされていない場合（Ｓ２：ＮＯ）、今回の処理を終える。異常判定条件が満たされている場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、ＥＣＵ２６は、負圧センサ４０の異常判定を行う。異常判定の詳細は、図４を参照して後で述べる。そして、ステップＳ３の結果、負圧センサ４０に異常がない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ＥＣＵ２６は、今回の処理を終える。負圧センサ４０に異常がある場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ステップＳ５において、ＥＣＵ２６は、運転者に対して警告を行う。具体的には、ＥＣＵ２６は、警告灯２８を点灯させ、運転者に異常の発生を通知する。これに代えて又はこれに加えて、ＥＣＵ２６は、図示しないスピーカを用いて警告音を発するなどその他の方法で運転者に異常の発生を通知してもよい。

３．異常判定（図３のＳ３）
（１）異常判定の概要
図４は、異常判定のフローチャート（図３のＳ３の詳細）である。なお、図４の処理の更なる詳細については、図５〜図７を用いて後述する。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ２６は、負圧センサ４０からマスタパワー圧ＰｍｐＳ（検出値）を取得する。

ステップＳ１２において、ＥＣＵ２６は、Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳを、後述する推定値との比較用に処理して、マスタパワー圧実測消費量ΔＰｍｐＳ（以下「Ｍ／Ｐ圧実測消費量ΔＰｍｐＳ」又は「実測消費量ΔＰｍｐＳ」という。）を演算する。Ｍ／Ｐ圧実測消費量ΔＰｍｐＳは、ブレーキペダル１８の操作により消費されたＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳの実測値（累積値）を示し、負圧センサ４０からのＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳに基づいて求められる。

ステップＳ１３において、ＥＣＵ２６は、液圧センサ３８からブレーキ液圧Ｐｍｃを取得する。ステップＳ１４において、ＥＣＵ２６は、取得したブレーキ液圧Ｐｍｃに基づき、マスタパワー推定消費量ΔＰｍｐＥ（以下「Ｍ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥ」又は「推定消費量ΔＰｍｐＥ」という。）を演算する。Ｍ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥは、ブレーキペダル１８の操作により消費されたＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳの推測値（累積値）を示し、主として、ブレーキ液圧Ｐｍｃに基づいて求められる。

ステップＳ１５において、ＥＣＵ２６は、ステップＳ１２で演算した実測消費量ΔＰｍｐＳとステップＳ１４で演算した推定消費量ΔＰｍｐＥを比較して両者の相違を判定する。続くステップＳ１６において、ＥＣＵ２６は、実測消費量ΔＰｍｐＳと推定消費量ΔＰｍｐＥの相違が大きいか否かを判定する。両者の相違が大きくない場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ１７において、ＥＣＵ２６は、負圧センサ４０が正常であると判定する。両者の相違が大きい場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１８において、ＥＣＵ２６は、負圧センサ４０が異常であると判定する。

（２）異常判定の詳細
図５は、異常判定時の処理（演算内容）に関する説明図である。図５に示す処理は、ＥＣＵ２６の演算部７２により実施される。処理ブロック１００は、図３のステップＳ１で判定した異常判定条件の判定に対応し、異常判定条件（演算許可条件）を満たす場合、異常判定許可フラグ（演算許可フラグＦ１）を処理ブロック１０６に出力する。処理ブロック１０２は、負圧センサ４０からのＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳを処理ブロック１０６、１０８、１１０に出力する。ここでのＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳは、ノイズ成分の除去など所定のフィルタ処理を行ったものであってもよい。また、処理ブロック１０２から処理ブロック１１０に出力されるＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳは、初期値（以下「初期値ＰｍｐＳ１」という。）のみであってもよい。初期値ＰｍｐＳ１は、処理ブロック１１０が処理ブロック１０６から演算開始フラグＦ２を受けた直後のＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳである。処理ブロック１０４は、液圧センサ３８からのブレーキ液圧Ｐｍｃを処理ブロック１０６、１１０に出力する。

処理ブロック１０６は、処理ブロック１００からの演算許可フラグＦ１と、処理ブロック１０２からのＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳ（初期値ＰｍｐＳ１）と、処理ブロック１０４からのブレーキ液圧Ｐｍｃとに基づいて、Ｍ／Ｐ圧実測消費量ΔＰｍｐＳとＭ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥの演算開始タイミングを決定する。具体的には、演算許可フラグＦ１を受信した時点におけるＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳ及びブレーキ液圧Ｐｍｃが正常の範囲内であるときは、処理ブロック１０８、１１０に対して演算開始フラグＦ２を出力する。

処理ブロック１０８は、処理ブロック１０６から演算開始フラグＦ２を受けたら、処理ブロック１０２からのＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳに基づいてＭ／Ｐ圧実測消費量ΔＰｍｐＳを演算する。具体的には、処理ブロック１０８は、演算開始フラグＦ２を受信した時点のＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳを初期値ＰｍｐＳ１とする。次いで、ＥＣＵ２６は、その後に処理ブロック１０２から新たなＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳを順次受信すると、受信したＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳと初期値ＰｍｐＳ１との差を実測消費量ΔＰｍｐＳとして演算する｛ΔＰｍｐＳ＝ＰｍｐＳ（ｎ）−ＰｍｐＳ１｝。そして、処理ブロック１０８は、演算した実測消費量ΔＰｍｐＳを、判定ブロック１１４及び処理ブロック１２０に出力する。

処理ブロック１１０は、処理ブロック１０６から演算開始フラグＦ２を受けたら、処理ブロック１０２からのＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳの初期値ＰｍｐＳ１と処理ブロック１０４からのブレーキ圧Ｐｍｃとに基づいてＭ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥを演算する。推定消費量ΔＰｍｐＥの演算に際しては、ブレーキペダル１８が踏み込まれた場合及び戻された場合のいずれにおいても、図６に示すように、Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳが消費される｛Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳの変化量（以下「Ｍ／Ｐ圧変化量ΔＰｍｐ」又は「変化量ΔＰｍｐ」という。）が増加する）。

すなわち、処理ブロック１１０が演算開始フラグＦ２を受信して演算を開始する時点におけるブレーキ液圧ＰｍｃとＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳの変化量（Ｍ／Ｐ圧変化量ΔＰｍｐ）との組合せが地点Ｐ１である場合、ブレーキペダル１８が踏み込まれるとブレーキ液圧Ｐｍｃが増加し、これに伴って変化量ΔＰｍｐ（累計値）も増加する。その結果、地点Ｐ２に至る。

その後、ブレーキペダル１８が戻されるとブレーキ液圧Ｐｍｃが減少し、変化量ΔＰｍｐ（累計値）が増加する。その結果、地点Ｐ３に至る。再度、ブレーキペダル１８が踏み込まれるとブレーキ液圧Ｐｍｃが増加し、これに伴って変化量ΔＰｍｐ（累計値）も増加する。そして、処理ブロック１１０の演算終了時点におけるブレーキ液圧ＰｍｃとＭ／Ｐ圧変化量ΔＰｍｐとの組合せは地点Ｐ４となる。本実施形態では、地点Ｐ１から地点Ｐ４までを移動する間のＭ／Ｐ圧変化量ΔＰｍｐをＭ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥとして用いる。

なお、本実施形態において、Ｍ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥは、ブレーキブースタ２０の負圧室２００の圧力（負圧室圧力Ｐｐ）と比例関係にあることから負圧室圧力Ｐｐから推定消費量ΔＰｍｐＥを求めることができる。また、本実施形態では、ブレーキペダル１８が踏み込まれるときは、等温圧縮で変化する負圧室２００の圧力変化から負圧室圧力Ｐｐを演算する。さらに、ブレーキペダル１８が戻されるときは、ブレーキブースタ２０に基づく力のつり合いから負圧室圧力Ｐｐを演算する。さらにまた、本実施形態では、ブレーキブースタ２０の変圧室２０２の圧力（変圧室圧力Ｐｒ）も演算可能である。負圧室圧力Ｐｐ及び変圧室圧力Ｐｒの具体的な演算方法については後述する。

処理ブロック１１０は、演算したＭ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥを、判定ブロック１１２、１１６及び処理ブロック１２０に出力する。

判定ブロック１１２は、処理ブロック１１０からの推定消費量ΔＰｍｐＥが所定の閾値ＴＨ１（本実施形態では、１００ｈＰａ）を上回るか否かを判定し、その判定結果を示す傾き演算トリガＴｒ１を処理ブロック１２０に出力する。すなわち、傾き演算トリガＴｒ１は、推定消費量ΔＰｍｐＥが閾値ＴＨ１より大きい場合にのみ処理ブロック１２０に出力される。

判定ブロック１１４は、処理ブロック１０８からの実測消費量ΔＰｍｐＳが所定の閾値ＴＨ２（本実施形態では、１００ｈＰａ）を上回るか否かを判定し、その判定結果を判定ブロック１１８に出力する。すなわち、傾き演算トリガＴｒ２は、実測消費量ΔＰｍｐＳが閾値ＴＨ２より大きい場合にのみ判定ブロック１１８に出力される。

判定ブロック１１６は、処理ブロック１１０からの推定消費量ΔＰｍｐＥが所定の閾値ＴＨ３（本実施形態では、１０ｈＰａ）を上回るか否かを判定し、その判定結果を判定ブロック１１８に出力する。すなわち、傾き演算トリガＴｒ３は、推定消費量ΔＰｍｐＥが閾値ＴＨ３より大きい場合にのみ判定ブロック１１８に出力される。これにより、処理ブロック１２０において傾きＫｐｐ（後述）を演算する際に、分母がゼロになることを防止することが可能となる。

判定ブロック１１８は、判定ブロック１１４、１１６からの判定結果に基づくいわゆるＡＮＤ型の論理回路と同様の機能を有する。具体的には、判定ブロック１１４からの判定結果が、実測消費量ΔＰｍｐＳが閾値ＴＨ２を上回るというものであり、且つ判定ブロック１１６からの判定結果が、推定消費量ΔＰｍｐＥが閾値ＴＨ３を上回るというものであるかを判定する。そして、判定ブロック１１８は、その判定結果を示す傾き演算トリガＴｒ２を処理ブロック１２０に出力する。すなわち、傾き演算トリガＴｒ２は、実測消費量ΔＰｍｐＳが閾値ＴＨ２を上回り且つ推定消費量ΔＰｍｐＥが閾値ＴＨ３を上回る場合にのみ処理ブロック１２０に出力される。

処理ブロック１２０は、処理ブロック１０８からの実測消費量ΔＰｍｐＳと推定消費量ΔＰｍｐＥとの割合（傾きＫｐｐ）を演算し、フィルタ処理部１２２に出力する。なお、判定ブロック１１２から傾き演算トリガＴｒ１が入力されない場合、判定ブロック１１８から傾き演算トリガＴｒ２が入力されない場合、又は処理ブロック１１０から推定消費量ΔＰｍｐＥが入力されない場合、処理ブロック１２０は、実測消費量ΔＰｍｐＳと推定消費量ΔＰｍｐＥそれぞれに１を代入し、傾きＫｐｐ（＝１）を出力する。

フィルタ処理部１２２は、処理ブロック１２０からの傾きＫｐｐに対して所定のフィルタ処理を実行したものをフィルタ後の傾きＫｐｐｆとする。具体的には、ゼロより大きく１より小さい係数αを設定し、係数αと前回のフィルタ後の傾きＫｐｐｆ（ｎ−１）との積と、１と係数αとの差と今回の傾きＫｐｐ（ｎ）との積とを足し合わせたものと今回のフィルタ後の傾きＫｐｐｆ（ｎ）とする｛Ｋｐｐｆ（ｎ）＝α・Ｋｐｐｆ（ｎ−１）＋（１−α）Ｋｐｐ｝。これにより、補正前の傾きＫｐｐの中から急激な変化をキャンセルし、安定した値を得ることができる。フィルタ処理部１２２で演算されたフィルタ後の傾きＫｐｐｆは、記憶部７４に記憶されると共に、判断ブロック１２６、１２８に出力される。

判定ブロック１２６は、フィルタ後の傾きＫｐｐｆが所定の閾値ＴＨ４（本実施形態では、０．５０）を下回っているか否かを判定し、その結果を処理ブロック１３０に出力する。判定ブロック１２８は、フィルタ後の傾きＫｐｐｆが所定の閾値ＴＨ５（本実施形態では、１．５０）を上回っているか否かを判定し、その結果を処理ブロック１３０に出力する。

処理ブロック１３０は、判定ブロック１２６、１２８からの出力に基づいて、負圧センサ４０に異常が発生しているか否かを判定する。具体的には、判定ブロック１２６からの出力が、傾きＫｐｐｆが閾値ＴＨ４を下回っていることを示すものである場合、又は判定ブロック１２８からの出力が、傾きＫｐｐｆが閾値ＴＨ５を上回っていることを示すものである場合、処理ブロック１３０は、負圧センサ４０に異常が発生していると判定する。そして、負圧センサ４０に異常が発生している場合、処理ブロック１３０は、警告灯２８に警告を表示すると共に、負圧センサ４０に異常が発生したことを示す故障コードを記憶部７４に記憶する。

（３）Ｍ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥの演算の詳細な流れ
図７には、処理ブロック１１０においてＭ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥを演算するフローチャートが示されている。ステップＳ２１において、処理ブロック１１０は、処理ブロック１０２からＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳの初期値ＰｍｐＳ１を取得する。ステップＳ２２において、処理ブロック１１０は、処理ブロック１０４からブレーキ液圧Ｐｍｃを取得する。

ステップＳ２３において、処理ブロック１１０は、ブレーキ液圧Ｐｍｃの今回値｛Ｐｍｃ（ｎ）｝と前回値｛Ｐｍｃ（ｎ−１）｝との差であるブレーキ液圧変化量ΔＰｍｃを演算する｛ΔＰｍｃ＝Ｐｍｃ（ｎ）−Ｐｍｃ（ｎ−１）｝。

ステップＳ２４において、処理ブロック１１０は、ブレーキペダル１８が踏込み中であるか否かを判定する。具体的には、ブレーキペダル１８が踏込み中であるか否かを判定するための閾値（踏込み判定閾値ＴＨ＿ΔＰｍｃＨ）を事前に設定しておき、ステップＳ２３で演算したブレーキ液圧変化量ΔＰｍｃが、閾値ＴＨ＿ΔＰｍｃＨを上回るか否かを判定する。ブレーキペダル１８が踏込み中でない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５において、処理ブロック１１０は、ブレーキペダル１８が戻し中であるか否かを判定する。具体的には、ブレーキペダル１８が戻し中であるか否かを判定するための閾値（戻し判定閾値ＴＨ＿ΔＰｍｃＬ）を事前に設定しておき、ステップＳ２３で演算したブレーキ液圧変化量ΔＰｍｃが、閾値ＴＨ＿ΔＰｍｃＬを下回るか否かを判定する。ブレーキペダル１８が戻し中でない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６において、処理ブロック１１０は、負圧室圧力Ｐｐの前回値｛Ｐｐ（ｎ−１）｝をそのまま負圧室圧力Ｐｐの今回値｛Ｐｐ（ｎ）｝として保持すると共に、変圧室圧力Ｐｒの前回値｛Ｐｒ（ｎ−１）｝をそのまま変圧室圧力Ｐｒの今回値｛Ｐｒ（ｎ）｝として保持する。ステップＳ２６の後は、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ２４に戻り、ブレーキペダル１８を踏込み中である場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ステップＳ２７において、処理ブロック１１０は、踏込み時に用いる負圧室圧力Ｐｐ及び変圧室圧力Ｐｒの演算式を選択し、ステップＳ２９に進む。また、ステップＳ２５において、ブレーキペダル１８を戻し中である場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ステップＳ２８において、処理ブロック１１０は、戻し時に用いる負圧室圧力Ｐｐ及び変圧室圧力Ｐｒの演算式を選択し、ステップＳ２９に進む。

ステップＳ２９において、処理ブロック１１０は、ステップＳ２７又はステップＳ２８で選択した演算式を用いて負圧室圧力Ｐｐ及び変圧室圧力Ｐｒの今回値を演算する（具体的な演算については後述する。）。

ステップＳ３０において、処理ブロック１１０は、Ｍ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥを演算し、判定ブロック１１２、１１６及び処理ブロック１２０に出力する。推定消費量ΔＰｍｐＥは、次の式（１）で算出される。
ΔＰｍｐＥ＝ＰｍｐＥ−ＰｍｐＳ１ ・・・（１）

ステップＳ３１において、処理ブロック１１０は、処理ブロック１０６からの演算開始フラグＦ２を契機として開始された演算が終了したか否かを判定する。演算処理が終了していない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、ステップＳ２２に戻る。演算処理が終了した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、今回の処理を終える。

（４）具体的な演算方法
（ａ）定義
次に、負圧室圧力Ｐｐ及び変圧室圧力Ｐｒの具体的な演算方法について説明する。最初に、演算に用いる種々の数値を以下のように定義しておく。
（ｉ）変数
Ｐｐ：負圧室圧力［Ｐａ］
Ｐｒ：変圧室圧力［Ｐａ］
ｘ：ブレーキブースタ２０におけるダイアフラム２０４の移動量［ｍ］
（ｉｉ）定数
Ａ：ダイアフラム２０４の面積［ｍ^２］
ａ：マスタシリンダ５０の有効径［ｍ^２］
Ｌｐ：負圧室２００のストローク量［ｍ］
Ｌｒ：変圧室２０２のストローク量［ｍ］
Ｓ：ブレーキブースタ２０の定数｛倍率（サーボ比）−１｝［無単位］
Ｆ_ｍｃ０：マスタシリンダ５０の起動荷重［Ｎ］
ｋ_ｍｃ：マスタシリンダ５０の効率［無単位］
（ｉｉｉ）センサ値
Ｐｍｐ：マスタパワー圧［Ｐａ］
Ｐｂ：配管６２における吸気圧［Ｐａ］
Ｐｍｃ：ブレーキ液圧［Ｐａ］

（ｂ）ブレーキペダル１８の踏込み時
（ｉ）負圧室圧力Ｐｐ
閉じられた空間中の気体を等温圧縮する場合、圧縮前の圧力Ｐ１及び体積Ｖ１と圧縮後の圧力Ｐ２及び体積Ｖ２は、ボイルの法則に基づき、次の式（２−１）のように表すことができる。
Ｐ１・Ｖ１＝Ｐ２・Ｖ２ ・・・（２−１）

式（２−１）を変形すると、式（２−２）を導くことができる。
Ｐ１＝（Ｐ２・Ｖ２）／Ｖ１ ・・・（２−２）

本実施形態の負圧室２００中の空気も上記式（２−２）を適用可能である。

また、負圧室２００中の空気の場合、上記式（２−２）では、体積Ｖ１、Ｖ２の代わりに、負圧室２００のストローク量Ｌｐ及びダイアフラム２０４の移動量ｘを用いて下記の式（２−３）とすることができる。

式（２−３）において「ｎ−１」はブレーキペダル１８の踏込み前の状態を示し、「ｎ」はブレーキペダル１８の踏込み後の状態を示す。

また、ダイアフラム２０４の移動量ｘは、Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳの関数として以下の式（２−４）で示すことができる。
ｘ＝ｆ（Ｐｍｃ） ・・・（２−４）

このため、上記式（２−３）及び式（２−４）より、次の式（２−５）を導くことができる。

ここで、負圧室圧力Ｐｐは、Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳの推定値（推定Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＥ）とみなすことができる。

従って、上記式（２−５）によれば、ブレーキペダル１８の踏込み前後のブレーキ液圧Ｐｍｃから負圧室圧力Ｐｐ（＝推定Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＥ）を演算することができる。

（ｉｉ）変圧室圧力Ｐｒ
負圧室２００と変圧室２０２との間のダイアフラム２０４では力が釣り合うため、次の式（３−１）を導くことができる。

上記式（３−１）を変形すると式（３−２）を導くことができ、さらに式（３−２）から式（３−３）を導くことができる。

ここで、上記式（２−５）及び式（３−３）より、次の式（３−４）を導くことができる。

ここで、上記のように、ダイアフラム２０４の移動量ｘは、Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳの関数として示すことができる｛上記式（２−４）参照｝。従って、変圧室圧力Ｐｒも、ブレーキペダル１８の踏込み前後のブレーキ液圧Ｐｍｃから演算することができる。

（ｃ）ブレーキペダル１８の戻し時
広く知られている気体の状態方程式は、下記の式（４−１）で示される。
ＰＶ＝ｎＲＴ ・・・（４−１）

上記式（４−１）において、Ｐは気体の圧力、Ｖは気体が占める体積、ｎは気体の物質量（モル数）、Ｒは気体定数、Ｔは気体の熱力学温度である。

ここで、負圧室２００は、閉じられた空間であるため、気体の状態方程式｛式（４−１）｝より、次の式（４−２）が導かれる。
ｎＲ（ｎ）＋ｎＰ（ｎ）＝ｎＲ（ｎ−１）＋ｎＰ（ｎ−１） ・・・（４−２）

さらに、本実施形態の構成では、負圧室圧力Ｐｐ、変圧室圧力Ｐｒ、負圧室２００のストローク量Ｌｐ、変圧室２０２のストローク量Ｌｒ、ダイアフラム２０４の移動量ｘを用いて、式（４−２）を式（４−３）のように変形することが可能である。
Ｐｒ（ｎ）・｛Ｌｒ＋ｘ（ｎ）｝＋Ｐｐ（ｎ）・｛Ｌｐ−ｘ（ｎ）｝＝Ｐｒ（ｎ−１）・｛Ｌｒ＋ｘ（ｎ−１）｝＋Ｐｐ（ｎ−１）・｛Ｌｐ−ｘ（ｎ−１）｝ ・・・（４−３）

ここで、次のように定義をする。
ａ＝｛Ｌｒ＋ｘ（ｎ）｝
β＝｛Ｌｐ−ｘ（ｎ）｝
γ＝Ｐｒ（ｎ−１）・｛Ｌｒ＋ｘ（ｎ−１）｝
ｄ＝Ｐｐ（ｎ−１）・｛Ｌｐ−ｘ（ｎ−１）｝

そうすると、式（４−３）及び上記各定義より、次の式（４−４）を導くことができる。

ここで、上記式（３−２）及び式（４−４）より、負圧室圧力Ｐｐ及び変圧室圧力Ｐｒを解くと、次の式（４−５）及び式（４−６）を導くことができる。

ここで、上記のように、ダイアフラム２０４の移動量ｘは、Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳの関数として示すことができる｛上記式（２−４）参照｝。従って、負圧室圧力Ｐｐ及び変圧室圧力Ｐｒ、ブレーキペダル１８の踏込み前後のブレーキ液圧Ｐｍｃから演算することができる。そして、負圧室圧力Ｐｐは、Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳの推定値（推定Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＥ）とみなすことができる。

４．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、液圧センサ３８が検出したブレーキ液圧Ｐｍｃに基づくＭ／Ｐ圧推定値ＰｍｐＥ（Ｍ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥ）と、負圧センサ４０が検出したＭ／Ｐ圧ＰｍｐＳ（Ｍ／Ｐ圧実測消費量ΔＰｍｐＳ）とを比較して負圧センサ４０の異常を検出する。このため、吸気圧センサの出力を用いなくても負圧センサ４０の異常を簡易な構成で判定することが可能となる。従って、車両１０（又は走行駆動源）の種類｛ガソリンエンジン車、ディーゼルエンジン車、電気自動車（ハイブリッド車及び燃料電池車を含む。）｝に依存することなく、負圧センサ４０の異常を判定することができる。また、ブレーキブースタ２０における負圧をブレーキ液圧Ｐｍｃにより推定するため、他のセンサ（例えば、別の負圧センサ、吸気圧センサ）と組み合わせれば、フェールセーフの観点で優れた構成を実現可能となる。

本実施形態では、Ｍ／Ｐ圧推定値ＰｍｐＥ（Ｍ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥ）の算出に、ブレーキペダル１８の操作入力の増加と減少の両方を用いる。このため、ブレーキペダル１８の操作入力の増加又は減少の一方を用いるよりも推定精度を向上することが可能となる。

本実施形態では、ＥＣＵ２６（負圧センサ異常判定機能９４）は、Ｍ／Ｐ圧実測消費量ΔＰｍｐＳが閾値ＴＨ２に満たない場合、Ｍ／Ｐ圧推定値ＰｍｐＥに基づく負圧センサ４０の異常検出を行わない（図５の判定ブロック１１４）。例えば、実測消費量ΔＰｍｐＳが小さい（すなわち、負圧の変動がわずかである）場合、Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳを用いても誤判定が生じる可能性がある。このような場合、負圧センサ４０の異常検出を行わないことで、異常検出の精度を高く維持することが可能となる。

ＥＣＵ２６（負圧センサ異常判定機能９４）は、実測消費量ΔＰｍｐＳが閾値Ｈ２を上回る場合（判定ブロック１１４）、又は推定消費量ΔＰｍｐＥが閾値ＴＨ１、ＴＨ３を上回る場合（判定ブロック１１２、１１６）にのみ負圧センサ４０の異常判定を実行するよう構成される。これにより、負圧センサ４０の異常検出を好適な場合のみに実行することで、異常検出の精度を高く維持することが可能となる。

Ｂ．変形例
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下の構成を採用することができる。

１．車両１０
上記実施形態では、車両１０は、ディーゼルエンジン車であったが、これに限らず、例えば、電気自動車（ハイブリッド車及び燃料電池車を含む。）又はガソリンエンジン車であってもよい。

２．負圧ポンプ６０（負圧の発生手段及び方法）
上記実施形態では、負圧ポンプ６０は、エンジン１２により駆動される直動式であったが、これに限らない。例えば、負圧ポンプ６０は、電動式であってもよい。

上記実施形態では、負圧システム２４における負圧（Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＳ）は、負圧ポンプ６０、ＥＧＲバイパス流路１４及びターボチャージャ１６により発生可能とされたが、負圧を発生する手段及び方法は、これに限らない。例えば、負圧ポンプ６０、ＥＧＲバイパス流路１４及びターボチャージャ１６のいずれか１つ又は２つで行うことも可能である。

３．負圧センサ４０の異常判定
上記実施形態では、異常判定を行うタイミングとして、アイドル停止時及びヒル・ホールド時を挙げたが、これに限らず、例えば、車両１０の発進時（ブレーキペダル１８を戻す時）又は走行時であってもよい。

上記実施形態では、負圧センサ４０の異常判定の条件として、Ｍ／Ｐ圧実測消費量ΔＰｍｐＳが閾値ＴＨ２を上回ること（判定ブロック１１４）、Ｍ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥが閾値ＴＨ１、ＴＨ３を上回ること（判定ブロック１１２、１１６）を挙げたが、これに限らない。例えば、ブレーキ液圧Ｐｍｃが所定の基準値を満たす場合にのみ負圧センサ４０の異常判定を実行してもよい。

４．推定Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＥ及びＭ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥ
上記実施形態では、推定Ｍ／Ｐ圧ＰｍｐＥ及びＭ／Ｐ圧推定消費量ΔＰｍｐＥを、マスタシリンダ５０におけるブレーキ液圧Ｐｍｃ（マスタシリンダ圧）に基づいて演算したが、これに限らず、例えば、ホイールシリンダ５４におけるブレーキ液圧（ホイールシリンダ圧）を用いてもよい。

５．その他
上記実施形態では、液圧センサ３８の検出値（ブレーキ液圧Ｐｍｃ）に基づいて負圧センサ４０の異常を判定したが、反対に、負圧センサ４０の検出値から液圧センサ３８の動作異常を判定することもできる。換言すると、液圧センサ３８及び負圧センサ４０以外に液圧センサ３８又は負圧センサ４０の異常を監視する手段（例えば、別の負圧センサ又は特許文献１のような吸気圧センサ）を設けておけば、フェールセーフの観点で優れた構成とすることができる。

１０…車両 １１…車両用ブレーキ装置
１８…ブレーキペダル（ブレーキ操作部材）
２０…ブレーキブースタ（負圧式倍力装置）
２６…ＥＣＵ（負圧推定手段、異常検出手段、操作入力増加判定部、操作入力減少判定部、負圧消費量算出手段、推定値算出手段）
３８…液圧センサ（液圧検出手段） ４０…負圧センサ（負圧検出手段）
５０…マスタシリンダ ５４…ホイールシリンダ
５８…車輪 ２００…負圧室
Ｐｍｃ…ブレーキ液圧 ＰｍｐＳ…Ｍ／Ｐ圧（負圧検出値）
ＰｍｐＥ…推定Ｍ／Ｐ圧（負圧推定値） ΔＰｍｐＥ…Ｍ／Ｐ圧推定消費量
ΔＰｍｐＳ…Ｍ／Ｐ圧実測消費量

Claims (3)

1. 負圧式倍力装置の負圧室に接続された負圧検出手段と、ブレーキ操作部材への操作入力に対応して前記負圧式倍力装置によって倍力駆動されるマスタシリンダとを備え、前記マスタシリンダにより発生した液圧によってホイールシリンダを加圧して車輪を制動する車両用ブレーキ装置であって、
   マスタシリンダ圧又はホイールシリンダ圧を検出する液圧検出手段と、
   前記液圧検出手段が検出した前記マスタシリンダ圧又は前記ホイールシリンダ圧に基づき前記負圧式倍力装置における負圧推定値を算出する負圧推定手段と、
   前記負圧推定手段が推定した負圧推定値と前記負圧検出手段が検出した負圧検出値とを比較して前記負圧検出手段の異常を検出する異常検出手段と
   をさらに備え、
   前記負圧推定手段は、
   前記ブレーキ操作部材の操作入力の増加を判定する操作入力増加判定部と、
   前記ブレーキ操作部材の操作入力の減少を判定する操作入力減少判定部と、
   前記操作入力の増加及び減少に伴う負圧消費量の推定値を前記負圧推定値を示すものとして算出する負圧消費量算出手段と
   を備え、
   前記異常検出手段は、前記負圧消費量算出手段が算出した前記負圧消費量の推定値と、前記負圧検出手段が検出した前記負圧検出値に基づく前記負圧消費量の実測値とを比較して前記負圧検出手段の異常を検出する
   ことを特徴とする車両用ブレーキ装置。
2. 請求項１記載の車両用ブレーキ装置において、
   前記異常検出手段は、前記負圧検出値の時間変化量が所定値に満たない場合、前記負圧推定値に基づく前記負圧検出手段の異常検出を行わない
   ことを特徴とする車両用ブレーキ装置。
3. 請求項１又は２記載の車両用ブレーキ装置において、
   前記異常検出手段は、前記負圧検出値、前記負圧推定値、前記マスタシリンダ圧及び前記ホイールシリンダ圧の少なくとも１つが所定の基準値を満たす場合にのみ前記負圧検出手段の異常判定を実行するよう構成される
   ことを特徴とする車両用ブレーキ装置。

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