本発明の一実施形態においては、ブレーキ制御システムとは別の制御システムでブレーキのバックアップ制御が実行される。ブレーキ制御システムはいわゆるブレーキバイワイヤ制御を司る制御システムであってもよい。一実施形態においては、例えばブレーキ制御システムを制御する電子制御ユニットの動作が停止した場合に、別の制御システムの電子制御ユニットによりその制御システムが生成可能である制動力を制御する。例えば、駆動制御システムの電子制御ユニットは、車載ネットワーク上の情報に基づきブレーキ制御システムの電子制御ユニットの異常を検知して、駆動制御システムにより駆動軸に与え得る制動力を制御する。
このようにすれば、ブレーキのフェイルセーフ性能をより高めることができる。また、既存の別の制御システムをブレーキのバックアップ制御に利用するので、低コストにバックアップ制御システムを構築することができる。
ブレーキ制御システムは、電子制御ユニットの動作が停止した場合であっても運転者のブレーキ操作入力に応じた制動力を機械的に発生させるよう構成されていてもよい。駆動制御システムは、この機械的制動力を助勢すべく駆動軸に与え得る制動力を制御してもよい。例えば、駆動制御システムは、ブレーキ制御システムが発生させた機械的制動力を推定し、その推定値に基づき目標減速度を演算し、その目標減速度に従って駆動軸に与え得る制動力を制御してもよい。
この場合、駆動制御システムは、駆動軸に生じた減速度に基づいて機械的制動力を推定してもよい。駆動制御システムの電子制御ユニットは、駆動制御システムに付随するセンサの出力に基づいて駆動軸の減速度を求めてもよい。駆動制御システムは回生ブレーキユニットを備えてもよく、駆動制御システムの電子制御ユニットは回生ブレーキユニットが発生させる回生制動力を制御してもよい。あるいは駆動制御システムはエンジンブレーキを制御してもよい。
また、ブレーキ制御システムは、当該システムを制御する電子制御ユニットが正常でありかつブレーキ制御システム内部のセンサまたはアクチュエータに異常が生じたときに、ブレーキ制御システムの電子制御ユニットの制御のもとで第1のバックアップ制御を実行してもよい。また、ブレーキ制御システムの電子制御ユニットに異常が生じた場合に、別の制御システム(例えば駆動制御システム)の電子制御ユニットによりその制御システムが生成可能である制動力を制御する第2のバックアップ制御を当該別の電子制御ユニットが実行してもよい。すなわち、一実施形態においては、ブレーキ制御システムに内在する第1のバックアップ制御だけでなく、別の制御システムを利用する第2のバックアップ制御も実行可能に構成されていてもよい。
一実施形態においては、車両は、互いに独立した複数の電子制御システムを備える。各電子制御システムは、少なくとも1つの電子制御ユニット(いわゆるECU)と、測定結果を電子制御ユニットに送信する少なくとも1つのセンサと、センサの測定結果に基づき電子制御ユニットにより制御される少なくとも1つのアクチュエータと、を備える。複数の電子制御システムのそれぞれの電子制御ユニットは車載ネットワークに並列に接続されていてもよい。このようにして、各電子制御ユニットは、車載ネットワークを介して互いに情報を送受信可能に構成されている。各電子制御システムはそれぞれ他の電子制御システムから独立して、内部のセンサ出力に基づいてアクチュエータを制御してもよい。また、各電子制御システムは、車載ネットワーク上の情報に基づいて他の電子制御システムと協調して制御をしてもよい。
複数の電子制御システムは、少なくともブレーキシステムとハイブリッドシステムとを含んでもよい。ブレーキシステムはブレーキECUを含み、ハイブリッドシステムはハイブリッドECUを含み、ブレーキECUとハイブリッドECUとは車載ネットワークを通じて通信可能であってもよい。
ブレーキシステムは、運転者の操作入力に応じて作動液を加圧するマスタシリンダと、ブレーキECUの出力する制御信号に従ってブレーキ液圧を制御する液圧アクチュエータと、を備えてもよい。ブレーキECUは、液圧アクチュエータを通じてマスタシリンダ圧をブレーキ液圧とする操作液圧モードと、マスタシリンダを液圧アクチュエータから遮断してブレーキ液圧を制御する制御液圧モードと、を少なくとも含む複数のブレーキモードを選択して実行可能であってもよい。ブレーキシステムは、操作液圧モードを初期状態として構成されており、ブレーキECUの動作が停止した場合には停止直前のブレーキモードから操作液圧モードに復元される。操作液圧モードは、ブレーキシステムにおけるバックアップ用のブレーキモードとして機能する。
ハイブリッドシステムは、駆動源としてのモータと、モータの出力を駆動輪に伝達するための駆動軸と、駆動輪または駆動軸の回転数を測定する速度センサと、を備えてもよい。ハイブリッドECUは通常、ブレーキECUからの制動要求を受けてモータにより回生制動力を発生させ、その回生制動力の大きさをブレーキECUに送信してもよい。
一方、ハイブリッドECUは、ブレーキECUが動作していないことを検知した場合には、速度センサの測定値に基づいて目標減速度を演算し、車両減速度を目標減速度に追従させるよう回生制動力を制御してもよい。ハイブリッドECUは、操作液圧モードによる摩擦制動力を速度センサの測定値に基づいて推定し、摩擦制動力の推定値に所望の助勢制動力を付加することにより目標減速度を演算してもよい。
一実施形態においては、車両に設けられた複数の電子制御システムは、ブレーキシステム、ハイブリッドシステム、及び、第3の電子制御システムを含んでもよい。第3の電子制御システムは、当該システムを制御する第3の電子制御ユニットを含んでもよい。各電子制御ユニットは、当該電子制御ユニットが他の各電子制御ユニットを認識しているか否か(すなわち、正常に通信可能であるか否か)を示す情報を車載ネットワークに送信してもよい。
例えば、第3のECUは、第3のECUがブレーキECUを認識している否かを示すフラグを車載ネットワークに送信してもよい。この場合、ハイブリッドECUは、第3のECUが送信したフラグとハイブリッドECU自身のブレーキECUの認識の有無とを照合して、ブレーキECUに異常があるか否かを判定してもよい。つまり、照合した結果、両方とも異常を示す場合(すなわちブレーキECUを認識していない場合)に、ハイブリッドECUは、ブレーキECUに異常があると判定してもよい。このようにすれば、ハイブリッドECUとブレーキECUとの間の通信不良や断線等によりハイブリッドECUがブレーキECUの異常を誤判定する可能性を小さくすることができる。その結果、正常なブレーキ制御中に通信異常によってハイブリッドECUのブレーキバックアップ制御が起動することを避けることができる。
車載ネットワークは二重系または多重系で構成されていてもよい。車載ネットワークの1つの系統には通信量に上限があるため、原則として複数の系統はそれぞれ異なる情報の通信に使用される。このようにして、二重系または多重系のネットワーク全体で所望の通信量を実現する。しかし、各電子制御ユニットは、他の各電子制御ユニットと通信可能であるか否かを示す情報を車載ネットワークの複数の系統のそれぞれに共通に送信してもよい。
例えば、第3のECUは、第3のECUがブレーキECUを認識している否かを示すフラグを車載ネットワークの複数の系統のそれぞれに送信してもよい。この場合、ハイブリッドECUは、第3のECUが複数系統に送信したフラグのそれぞれとハイブリッドECU自身のブレーキECUの認識の有無とを照合して、ブレーキECUに異常があるか否かを判定してもよい。このようにすれば、ハイブリッドECUが通信の異常をブレーキECUの異常であると誤判定する可能性をさらに小さくすることができる。
また、一実施形態においては、車載ネットワークの複数の系統とブレーキECUとが共通の電源から給電されるよう構成されていてもよい。この場合、ハイブリッドECUは、車載ネットワークの複数系統の通信状態が共通して不良または不能である場合に、バックアップ制御を開始してもよい。仮に車載ネットワークとブレーキECUとが別々の電源に接続されている場合には、電圧低下による動作不良が異なるタイミングで生じ得ることになる。しかし、電源を共通化することにより電圧低下による動作不良のタイミングを合わせることができる。つまり、電源の電圧低下により車載ネットワークの通信状態が悪化または不能となったときにはブレーキECUも同様に電圧低下により動作が困難な状態となる。よって、電源の共通化により、ハイブリッドECUのバックアップ制御開始判定の信頼性を高くすることができる。
図1は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置が適用された車両を示す概略構成図である。同図に示される車両1は、いわゆるハイブリッド車両として構成されており、エンジン2と、エンジン2の出力軸であるクランクシャフトに接続された3軸式の動力分割機構3と、動力分割機構3に接続された発電可能なモータジェネレータ4と、変速機5を介して動力分割機構3に接続された電動モータ6と、車両1の駆動系全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「ハイブリッドECU」といい、電子制御ユニットは、すべて「ECU」と称する。)7とを備える。変速機5には、ドライブシャフト8を介して車両1の駆動輪たる右前輪9FRおよび左前輪9FLが連結される。
エンジン2は、例えばガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を用いて運転される内燃機関であり、エンジンECU13により制御される。エンジンECU13は、ハイブリッドECU7と通信可能であり、ハイブリッドECU7からの制御信号や、エンジン2の作動状態を検出する各種センサからの信号に基づいてエンジン2の燃料噴射制御や点火制御、吸気制御等を実行する。また、エンジンECU13は、必要に応じてエンジン2の作動状態に関する情報をハイブリッドECU7に与える。
動力分割機構3は、変速機5を介して電動モータ6の出力を左右の前輪9FR,9FLに伝達する役割と、エンジン2の出力をモータジェネレータ4と変速機5とに振り分ける役割と、電動モータ6やエンジン2の回転速度を減速あるいは増速する役割とを果たす。モータジェネレータ4と電動モータ6とは、それぞれインバータを含む電力変換装置11を介してハイブリッドシステム用のバッテリ12に接続されており、電力変換装置11には、モータECU14が接続されている。バッテリ12としては、例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。モータECU14も、ハイブリッドECU7と通信可能であり、ハイブリッドECU7からの制御信号等に基づいて電力変換装置11を介してモータジェネレータ4および電動モータ6を制御する。なお、上述のハイブリッドECU7やエンジンECU13、モータECU14は、何れもCPUを含むマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に各種プログラムを記憶するROM、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。
また、駆動軸の回転数を測定するために回転数センサ15が設けられている。回転数センサ15は、ドライブシャフト8の回転数を測定するようドライブシャフト8に付随して設けられていてもよいし、変速機5における回転数を測定するよう変速機5に内蔵されていてもよい。回転数センサ15は、駆動軸の回転数を検知し、検知した値を示す信号を例えばハイブリッドECU7に与える。また、回転数センサ15は、検知した値を示す信号をエンジンECU13、または、変速機5を制御するトランスミッションECU(図示せず)に与えてもよい。
ハイブリッドECU7やモータECU14による制御のもと、電力変換装置11を介してバッテリ12から電力を電動モータ6に供給することにより、電動モータ6の出力により左右の前輪9FR,9FLを駆動することができる。また、エンジン効率のよい運転領域では、車両1はエンジン2によって駆動される。この際、動力分割機構3を介してエンジン2の出力の一部をモータジェネレータ4に伝えることにより、モータジェネレータ4が発生する電力を用いて、電動モータ6を駆動したり、電力変換装置11を介してバッテリ12を充電したりすることが可能となる。
また、車両1を制動する際には、ハイブリッドECU7やモータECU14による制御のもと、前輪9FR,9FLから伝わる動力によって電動モータ6が回転させられ、電動モータ6が発電機として作動させられる。すなわち、電動モータ6、電力変換装置11、ハイブリッドECU7およびモータECU14等は、車両1の運動エネルギを電気エネルギに回生することによって左右の前輪9FR,9FLに制動力を付与する回生ブレーキユニット10として機能する。
車両1はこのような回生ブレーキユニット10に加えて、図2に示されるように、動力液圧源30等からの作動液の供給により制動力を発生させる液圧ブレーキユニット20を備える。本実施形態における車両1においては、車両の運動エネルギを電気エネルギに回生することによって車両を制動する回生制動と、液圧ブレーキユニット20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。また、ハイブリッド車両1は、回生ブレーキユニット10と液圧ブレーキユニット20とを協調させるブレーキ回生協調制御を実行することにより回生制動力と液圧制動力とを併用して所望の制動力を発生させることができる。
図2は、本発明の各実施形態に係る液圧ブレーキユニット20を示す系統図である。同図に示される液圧ブレーキユニット20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摩擦制動力を制御する。液圧ブレーキユニット20は、図2に示されるように、各車輪に対応して設けられたディスクブレーキユニット21FR,21FL、21RRおよび21RLと、マスタシリンダユニット27と、動力液圧源30と、液圧アクチュエータ40とを含む。
ディスクブレーキユニット21FR,21FL、21RRおよび21RLは、車両の右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪のそれぞれに制動力を付与する。本実施形態におけるマニュアル液圧源としてのマスタシリンダユニット27は、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル24の運転者による操作量に応じて加圧されたブレーキフルードをディスクブレーキユニット21FR〜21RLに対して送出する。動力液圧源30は、動力の供給により加圧された作動流体としてのブレーキフルードを、運転者によるブレーキペダル24の操作から独立してディスクブレーキユニット21FR〜21RLに対して送出することが可能である。液圧アクチュエータ40は、動力液圧源30またはマスタシリンダユニット27から供給されたブレーキフルードの液圧を適宜調整してディスクブレーキユニット21FR〜21RLに送出する。これにより、液圧制動による各車輪に対する制動力が調整される。
ディスクブレーキユニット21FR〜21RL、マスタシリンダユニット27、動力液圧源30、および液圧アクチュエータ40のそれぞれについて以下で更に詳しく説明する。各ディスクブレーキユニット21FR〜21RLは、それぞれブレーキディスク22とブレーキキャリパに内蔵されたホイールシリンダ23FR〜23RLを含む。そして、各ホイールシリンダ23FR〜23RLは、それぞれ異なる流体通路を介して液圧アクチュエータ40に接続されている。なお以下では適宜、ホイールシリンダ23FR〜23RLを総称して「ホイールシリンダ23」という。
ディスクブレーキユニット21FR〜21RLにおいては、ホイールシリンダ23に液圧アクチュエータ40からブレーキフルードが供給されると、車輪と共に回転するブレーキディスク22に摩擦部材としてのブレーキパッドが押し付けられる。これにより、各車輪に制動力が付与される。なお、本実施形態においてはディスクブレーキユニット21FR〜21RLを用いているが、例えばドラムブレーキ等のホイールシリンダ23を含む他の制動力付与機構を用いてもよい。
マスタシリンダユニット27は、本実施形態では液圧ブースタ付きマスタシリンダであり、液圧ブースタ31、マスタシリンダ32、レギュレータ33、およびリザーバ34を含む。液圧ブースタ31は、ブレーキペダル24に連結されており、ブレーキペダル24に加えられたペダル踏力を増幅してマスタシリンダ32に伝達する。動力液圧源30からレギュレータ33を介して液圧ブースタ31にブレーキフルードが供給されることにより、ペダル踏力は増幅される。そして、マスタシリンダ32は、ペダル踏力に対して所定の倍力比を有するマスタシリンダ圧を発生する。
マスタシリンダ32とレギュレータ33との上部には、ブレーキフルードを貯留するリザーバ34が配置されている。マスタシリンダ32は、ブレーキペダル24の踏み込みが解除されているときにリザーバ34と連通する。一方、レギュレータ33は、リザーバ34と動力液圧源30のアキュムレータ35との双方と連通しており、リザーバ34を低圧源とすると共に、アキュムレータ35を高圧源とし、マスタシリンダ圧とほぼ等しい液圧を発生する。レギュレータ33における液圧を以下では適宜、「レギュレータ圧」という。なお、マスタシリンダ圧とレギュレータ圧とは厳密に同一圧にされる必要はなく、例えばレギュレータ圧のほうが若干高圧となるようにマスタシリンダユニット27を設計することも可能である。
動力液圧源30は、アキュムレータ35およびポンプ36を含む。アキュムレータ35は、ポンプ36により昇圧されたブレーキフルードの圧力エネルギを窒素等の封入ガスの圧力エネルギ、例えば14〜22MPa程度に変換して蓄えるものである。ポンプ36は、駆動源としてモータ36aを有し、その吸込口がリザーバ34に接続される一方、その吐出口がアキュムレータ35に接続される。ポンプ36により、アキュムレータ圧は維持されるべき設定範囲(本明細書ではこれを許容範囲という場合もある)に保たれる。ブレーキECU70は、アキュムレータ圧センサ72の測定値に基づいて、アキュムレータ圧が許容範囲の下限を下回った場合にポンプ36をオンとしてアキュムレータ圧を加圧し、アキュムレータ圧が許容範囲の上限を超えた場合にポンプ36をオフとして加圧を終了する。
また、アキュムレータ35は、マスタシリンダユニット27に設けられたリリーフバルブ35aにも接続されている。アキュムレータ35におけるブレーキフルード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35aが開弁し、高圧のブレーキフルードはリザーバ34へと戻される。
上述のように、液圧ブレーキユニット20は、ホイールシリンダ23に対するブレーキフルードの供給源として、マスタシリンダ32、レギュレータ33およびアキュムレータ35を有している。そして、マスタシリンダ32にはマスタ配管37が、レギュレータ33にはレギュレータ配管38が、アキュムレータ35にはアキュムレータ配管39が接続されている。これらのマスタ配管37、レギュレータ配管38およびアキュムレータ配管39は、それぞれ液圧アクチュエータ40に接続される。
液圧アクチュエータ40は、複数の流路が形成されるアクチュエータブロックと、複数の電磁制御弁を含む。アクチュエータブロックに形成された流路には、個別流路41、42,43および44と、主流路45とが含まれる。個別流路41〜44は、それぞれ主流路45から分岐されて、対応するディスクブレーキユニット21FR、21FL,21RR,21RLのホイールシリンダ23FR、23FL,23RR,23RLに接続されている。これにより、各ホイールシリンダ23は主流路45と連通可能となる。
また、個別流路41,42,43および44の中途には、ABS保持弁51,52,53および54が設けられている。各ABS保持弁51〜54は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされた各ABS保持弁51〜54は、ブレーキフルードを双方向に流通させることができる。つまり、主流路45からホイールシリンダ23へとブレーキフルードを流すことができるとともに、逆にホイールシリンダ23から主流路45へもブレーキフルードを流すことができる。ソレノイドに通電されて各ABS保持弁51〜54が閉弁されると、個別流路41〜44におけるブレーキフルードの流通は遮断される。
更に、ホイールシリンダ23は、個別流路41〜44にそれぞれ接続された減圧用流路46,47,48および49を介してリザーバ流路55に接続されている。減圧用流路46,47,48および49の中途には、ABS減圧弁56,57,58および59が設けられている。各ABS減圧弁56〜59は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングをそれぞれ有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。各ABS減圧弁56〜59が閉状態であるときには、減圧用流路46〜49におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて各ABS減圧弁56〜59が開弁されると、減圧用流路46〜49におけるブレーキフルードの流通が許容され、ブレーキフルードがホイールシリンダ23から減圧用流路46〜49およびリザーバ流路55を介してリザーバ34へと還流する。なお、リザーバ流路55は、リザーバ配管77を介してマスタシリンダユニット27のリザーバ34に接続されている。
主流路45は、中途に分離弁60を有する。この分離弁60により、主流路45は、個別流路41および42と接続される第1流路45aと、個別流路43および44と接続される第2流路45bとに区分けされている。第1流路45aは、個別流路41および42を介して前輪用のホイールシリンダ23FRおよび23FLに接続され、第2流路45bは、個別流路43および44を介して後輪用のホイールシリンダ23RRおよび23RLに接続される。
分離弁60は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。分離弁60が閉状態であるときには、主流路45におけるブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されて分離弁60が開弁されると、第1流路45aと第2流路45bとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。
また、液圧アクチュエータ40においては、主流路45に連通するマスタ流路61およびレギュレータ流路62が形成されている。より詳細には、マスタ流路61は、主流路45の第1流路45aに接続されており、レギュレータ流路62は、主流路45の第2流路45bに接続されている。また、マスタ流路61は、マスタシリンダ32と連通するマスタ配管37に接続される。レギュレータ流路62は、レギュレータ33と連通するレギュレータ配管38に接続される。
マスタ流路61は、中途にマスタカット弁64を有する。マスタカット弁64は、マスタシリンダ32から各ホイールシリンダ23へのブレーキフルードの供給経路上に設けられている。マスタカット弁64は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされたマスタカット弁64は、マスタシリンダ32と主流路45の第1流路45aとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに規定の制御電流が通電されてマスタカット弁64が閉弁されると、マスタ流路61におけるブレーキフルードの流通は遮断される。
また、マスタ流路61には、マスタカット弁64よりも上流側において、シミュレータカット弁68を介してストロークシミュレータ69が接続されている。すなわち、シミュレータカット弁68は、マスタシリンダ32とストロークシミュレータ69とを接続する流路に設けられている。シミュレータカット弁68は、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により開弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。シミュレータカット弁68が閉状態であるときには、マスタ流路61とストロークシミュレータ69との間のブレーキフルードの流通は遮断される。ソレノイドに通電されてシミュレータカット弁68が開弁されると、マスタシリンダ32とストロークシミュレータ69との間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。
ストロークシミュレータ69は、複数のピストンやスプリングを含むものであり、シミュレータカット弁68の開放時に運転者によるブレーキペダル24の踏力に応じた反力を創出する。ストロークシミュレータ69としては、運転者によるブレーキ操作のフィーリングを向上させるために、多段のバネ特性を有するものが採用されると好ましい。
レギュレータ流路62は、中途にレギュレータカット弁65を有する。レギュレータカット弁65は、レギュレータ33から各ホイールシリンダ23へのブレーキフルードの供給経路上に設けられている。レギュレータカット弁65も、ON/OFF制御されるソレノイドおよびスプリングを有しており、規定の制御電流の供給を受けてソレノイドが発生させる電磁力により閉弁状態が保証され、ソレノイドが非通電状態にある場合に開とされる常開型電磁制御弁である。開状態とされたレギュレータカット弁65は、レギュレータ33と主流路45の第2流路45bとの間でブレーキフルードを双方向に流通させることができる。ソレノイドに通電されてレギュレータカット弁65が閉弁されると、レギュレータ流路62におけるブレーキフルードの流通は遮断される。
液圧アクチュエータ40には、マスタ流路61およびレギュレータ流路62に加えて、アキュムレータ流路63も形成されている。アキュムレータ流路63の一端は、主流路45の第2流路45bに接続され、他端は、アキュムレータ35と連通するアキュムレータ配管39に接続される。
アキュムレータ流路63は、中途に増圧リニア制御弁66を有する。また、アキュムレータ流路63および主流路45の第2流路45bは、減圧リニア制御弁67を介してリザーバ流路55に接続されている。増圧リニア制御弁66と減圧リニア制御弁67とは、それぞれリニアソレノイドおよびスプリングを有しており、何れもソレノイドが非通電状態にある場合に閉とされる常閉型電磁制御弁である。増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67は、それぞれのソレノイドに供給される電流に比例して弁の開度が調整される。
増圧リニア制御弁66は、各車輪に対応して複数設けられた各ホイールシリンダ23に対して共通の増圧制御弁として設けられている。また、減圧リニア制御弁67も同様に、各ホイールシリンダ23に対して共通の減圧制御弁として設けられている。つまり、本実施形態においては、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67は、動力液圧源30から送出される作動流体を各ホイールシリンダ23へ給排制御する1対の共通の制御弁として設けられている。このように増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67を各ホイールシリンダ23に対して共通化すれば、ホイールシリンダ23ごとにリニア制御弁を設けるのと比べて、コストの観点からは好ましい。
なお、ここで、増圧リニア制御弁66の出入口間の差圧は、アキュムレータ35におけるブレーキフルードの圧力と主流路45におけるブレーキフルードの圧力との差圧に対応し、減圧リニア制御弁67の出入口間の差圧は、主流路45におけるブレーキフルードの圧力とリザーバ34におけるブレーキフルードの圧力との差圧に対応する。また、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67のリニアソレノイドへの供給電力に応じた電磁駆動力をF1とし、スプリングの付勢力をF2とし、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67の出入口間の差圧に応じた差圧作用力をF3とすると、F1+F3=F2という関係が成立する。従って、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67のリニアソレノイドへの供給電力を連続的に制御することにより、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67の出入口間の差圧を制御することができる。
液圧ブレーキユニット20において、動力液圧源30および液圧アクチュエータ40は、本実施形態における制御部としてのブレーキECU70により制御される。ブレーキECU70は、CPUを含むマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に各種プログラムを記憶するROM、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。そして、ブレーキECU70は、ハイブリッドECU7等の他のECUと通信可能であり、ハイブリッドECU7からの制御信号や、各種センサからの信号に基づいて動力液圧源30のポンプ36や、液圧アクチュエータ40を構成する電磁制御弁51〜54,56〜59,60,64〜68を制御する。
また、ブレーキECU70には、レギュレータ圧センサ71、アキュムレータ圧センサ72、および制御圧センサ73が接続される。レギュレータ圧センサ71は、レギュレータカット弁65の上流側でレギュレータ流路62内のブレーキフルードの圧力、すなわちレギュレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。アキュムレータ圧センサ72は、増圧リニア制御弁66の上流側でアキュムレータ流路63内のブレーキフルードの圧力、すなわちアキュムレータ圧を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。制御圧センサ73は、主流路45の第1流路45a内のブレーキフルードの圧力を検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。各圧力センサ71〜73の検出値は、所定時間おきにブレーキECU70に順次与えられ、ブレーキECU70の所定の記憶領域に格納保持される。
分離弁60が開状態とされて主流路45の第1流路45aと第2流路45bとが互いに連通している場合、制御圧センサ73の出力値は、増圧リニア制御弁66の低圧側の液圧を示すと共に減圧リニア制御弁67の高圧側の液圧を示すので、この出力値を増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67の制御に利用することができる。また、増圧リニア制御弁66および減圧リニア制御弁67が閉鎖されていると共に、マスタカット弁64が開状態とされている場合、制御圧センサ73の出力値は、マスタシリンダ圧を示す。更に、分離弁60が開放されて主流路45の第1流路45aと第2流路45bとが互いに連通しており、各ABS保持弁51〜54が開放される一方、各ABS減圧弁56〜59が閉鎖されている場合、制御圧センサの73の出力値は、各ホイールシリンダ23に作用する作動流体圧、すなわちホイールシリンダ圧を示す。
さらに、ブレーキECU70に接続されるセンサには、ブレーキペダル24に設けられたストロークセンサ25も含まれる。ストロークセンサ25は、ブレーキペダル24の操作量としてのペダルストロークを検知し、検知した値を示す信号をブレーキECU70に与える。ストロークセンサ25の出力値も、所定時間おきにブレーキECU70に順次与えられ、ブレーキECU70の所定の記憶領域に格納保持される。本実施形態においてはストロークセンサ25は2つの接点を有しており、見かけ上2つのセンサであるかのように2つの測定値をブレーキECU70に出力することができる。
また、ブレーキECU70にはストップランプスイッチが接続されている。ストップランプスイッチはブレーキペダル24が踏み込まれるとオン状態となる。これによりストップランプが点灯される。また、ブレーキペダル24の踏込が解除されるとストップランプスイッチはオフ状態となり、ストップランプは消灯される。ストップランプスイッチの点灯状態を示す信号がストップランプスイッチからブレーキECU70へと所定時間おきに入力され、ブレーキECU70の所定の記憶領域に格納保持される。
上述のように構成された液圧ブレーキユニット20は、ブレーキ回生協調制御を実行することができる。液圧ブレーキユニット20は制動要求を受けて制動を開始する。制動要求は、例えば運転者がブレーキペダル24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ECU70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液圧ブレーキユニット20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実効値は、ハイブリッドECU7から液圧ブレーキユニット20に供給される。そして、ブレーキECU70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23FR〜23RLの目標液圧を算出する。ブレーキECU70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リニア制御弁66や減圧リニア制御弁67に供給する制御電流の値を決定する。
なお、本実施形態に係る液圧ブレーキユニット20は、回生制動力を利用せずに液圧制動力だけで要求制動力をまかなう場合にも、当然ホイールシリンダ圧制御系統により制動力を制御することができる。ブレーキ回生協調制御を実行しているか否かにかかわらず、ホイールシリンダ圧制御系統により制動力を制御する制御モードを以下では適宜「リニア制御モード」と称する。あるいは、ブレーキバイワイヤによる制御と呼ぶ場合もある。
その結果、液圧ブレーキユニット20においては、ブレーキフルードが動力液圧源30から増圧リニア制御弁66を介して各ホイールシリンダ23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23からブレーキフルードが減圧リニア制御弁67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。本実施形態においては、動力液圧源30、増圧リニア制御弁66及び減圧リニア制御弁67等を含んで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。ホイールシリンダ圧制御系統は、マスタシリンダユニット27からホイールシリンダ23へのブレーキフルードの供給経路に並列に設けられている。なお、本実施形態に係る液圧ブレーキユニット20は、回生制動力を利用せずに液圧制動力だけで要求制動力をまかなう場合にも、当然ホイールシリンダ圧制御系統により制動力を制御することができる。
ブレーキバイワイヤ方式の制動力制御を行う場合には、ブレーキECU70は、レギュレータカット弁65を閉状態とし、レギュレータ33から送出されるブレーキフルードがホイールシリンダ23へ供給されないようにする。更にブレーキECU70は、マスタカット弁64を閉状態とするとともにシミュレータカット弁68を開状態とする。これは、運転者によるブレーキペダル24の操作に伴ってマスタシリンダ32から送出されるブレーキフルードがホイールシリンダ23ではなくストロークシミュレータ69へと供給されるようにするためである。ブレーキ回生協調制御中は、レギュレータカット弁65及びマスタカット弁64の上下流間には、回生制動力の大きさに対応する差圧が作用する。またブレーキECU70は、分離弁60を開状態とする。これにより各ホイールシリンダ圧が共通の液圧に制御される。
リニア制御モードでの制御中に、例えばいずれかの箇所からの作動液の漏れ等の異常の発生によりホイールシリンダ圧が目標液圧から乖離してしまう場合がある。ブレーキECU70は、例えば制御圧センサ73の測定値に基づいてホイールシリンダ圧の応答異常の有無を周期的に判定している。ブレーキECU70は、例えばホイールシリンダ圧測定値の目標液圧からの乖離量が基準を超える場合にホイールシリンダ圧の制御応答に異常があると判定する。
ホイールシリンダ圧の制御応答に異常があると判定された場合には、ブレーキECU70は、リニア制御モードを中止してマニュアルブレーキモードに制御モードを切り替える。マニュアルブレーキモードにおいては、運転者のブレーキペダル24への入力が機械的に液圧に変換されホイールシリンダ23に伝達されて車輪に制動力が付与される。これを以下では「静圧ブレーキ」ということがある。マニュアルブレーキモードは、フェイルセーフの観点からリニア制御モードのバックアップ用の制御モードとしての役割を有する。
ブレーキECU70は、液圧源及び液圧源からホイールシリンダ23への供給経路を異ならせることによりマニュアルブレーキモードとして複数のモードのうちの1つを選択することができる。本実施形態では、一例としてハイドロブースタモードへの移行を説明する。ハイドロブースタモードにおいては、ブレーキECU70は、すべての電磁制御弁への制御電流の供給を停止する。よって、常開型のマスタカット弁64及びレギュレータカット弁65は開弁され、常閉型の分離弁60及びシミュレータカット弁68は閉弁される。増圧リニア制御弁66及び減圧リニア制御弁67は、制御が停止され閉弁される。すなわち、各制御弁の開閉状態は図2に示される初期状態に移行する。また、故障によりブレーキECU70が機能を停止した場合においてもすべての電磁制御弁への制御電流供給が停止され、ハイドロブースタモードと同様の初期状態に移行する。
その結果、ブレーキフルードの供給経路はマスタシリンダ側とレギュレータ側との2系統に分離される。マスタシリンダ圧が前輪用のホイールシリンダ23FR及び23FLへと伝達され、レギュレータ圧が後輪用のホイールシリンダ23RR及び23RLへと伝達される。マスタシリンダ32からの作動流体の送出先は、ストロークシミュレータ69から前輪用のホイールシリンダ23FR及び23FLに切り替えられる。また、液圧ブースタ31は機械的にペダル踏力を増幅する機構であるため、ハイドロブースタモードに移行して各電磁制御弁への制御電流が停止されても継続して機能する。ハイドロブースタモードによれば、制御系の異常により各電磁制御弁への通電がない場合であっても液圧ブースタを利用して制動力を発生させることができるという点でフェイルセーフ性に優れている。
本発明の一実施形態においては、ハイブリッドECU7は、ブレーキECU70を認識しているか否かを周期的に(例えば各制御周期ごとに)判定する。つまり、ハイブリッドECU7は、ブレーキECU70と正常に通信可能であるか否かを周期的に判定する。ハイブリッドECU7は、ブレーキECU70を認識した場合にはブレーキECU70が正常であると判定し、通常の処理を行う。例えばハイブリッドECU7は、ブレーキECU70からの要求に応じて回生制動力の値を送信する。
一方、ハイブリッドECU7は、ブレーキECU70を認識できなかった場合には、ブレーキECU70の機能が停止していると判定する。この場合、ハイブリッドECU7は、ハイブリッドECU7によるブレーキバックアップモードを起動する。ハイブリッドECU7は、運転者が発生させた静圧ブレーキを助勢するよう駆動システムを制御するバックアップ制御を実行する。
図3は、本発明の一実施形態に係るブレーキバックアップモードを説明するためのフローチャートである。この処理は、ハイブリッドECU7がブレーキECU70の機能停止を検出しバックアップモードを起動して以降、周期的に(例えば各制御周期ごとに)実行される。この処理は、運転者が制動操作をしているか否かにかかわらず実行される。なお、運転者の制動操作の有無を示す信号をハイブリッドECU7が取得するよう構成し、ハイブリッドECU7が制動操作ありと判定した場合に本処理を実行するようにしてもよい。
ハイブリッドECU7はまず、駆動軸の減速度を演算する(S10)。ハイブリッドECU7は、例えば回転数センサ15の測定値に基づいて駆動軸減速度を求める。回転数センサ15は上述のように、駆動軸の回転数(つまり回転速度)を測定するセンサである。ハイブリッドECU7は、例えば回転数センサ15の前回測定値と今回測定値との差、及び測定周期から駆動軸減速度を求める。なお、ハイブリッドECU7は、車速を示す他の信号に基づいて求められる車両減速度を駆動軸減速度に代えて用いてもよい。
次にハイブリッドECU7は、駆動軸減速度に基づいて目標減速度を演算する(S12)。この目標減速度は、静圧ブレーキを助勢するために駆動システムで発生させるべき減速度の目標値であり、例えば回生制動力の目標値である。目標減速度は例えば、駆動軸減速度の大きさを比例的に大きくした値に設定される。バックアップ制御の開始当初において駆動軸は主として静圧ブレーキによって減速されているから、駆動軸減速度は静圧ブレーキの大きさに関連している。比例定数は所望の助勢量に応じて設定することができる。
ハイブリッドECU7は、演算された目標減速度に従って電動モータ6により回生制動力を発生させる(S14)。ハイブリッドECU7は、発生可能な最大回生制動力が目標減速度を上回る場合には目標減速度に等しい回生制動力を発生させ、最大回生制動力が目標減速度に満たない場合には最大回生制動力を発生させる。このようにして、運転者による静圧ブレーキを回生制動力で助勢する。よって、正常時に運転者のブレーキ操作入力に基づいて要求制動力を演算するブレーキECU70が機能を停止した場合に、ハイブリッド駆動システムがブレーキシステムに代替的に目標減速度を演算し、静圧ブレーキを回生制動力で助勢することができる。バックアップ専用のシステムを追加することなく既存のシステムを利用して、ブレーキECU70の機能停止に対するフェイルセーフを実現することができる。
図4及び図5を参照して、本発明の一実施形態に係る目標減速度の演算処理についてさらに詳しく説明する。駆動軸減速度Tsは、駆動システムが発生させた減速度Tgと、それ以外の減速度Tbとの和であると考えられる。駆動システム減速度Tgは例えば回生制動力である。その他の減速度Tbは主として静圧ブレーキを含み、走行抵抗等も含まれる。ここでは実情に即して静圧ブレーキが走行抵抗よりも十分に大きいものとして、減速度Tbは静圧ブレーキであるみなす。そうすると、駆動軸減速度Tsは、回生制動力Tgと静圧ブレーキTbとの和(Ts=Tg+Tb)であると考えられる。
ここで、所望の助勢ブレーキの大きさが静圧ブレーキTbのA倍であるとする。すなわち、助勢ブレーキA・Tbが要求されているとする。この場合、回生制動力Tgが助勢ブレーキA・Tbを発生させればよいことになる(Tg=A・Tb)。このモデルを図4に示す。
図5に示すのは、駆動軸減速度Tsを可観測量とし、駆動システム減速度Tgを制御量として、図4に示したモデルを等価に変形したモデルである。図5においては、制御量である駆動システム減速度Tgを可観測量である駆動軸減速度TsのA/(1+A)倍とすればよいことがわかる(Tg=(A/(1+A))Ts)。このモデルにおいては、所望の助勢比率Aを介して、駆動システムで発生可能な減速度に駆動軸減速度が関連づけられている。ハイブリッドECU7は、駆動軸減速度を入力としてこのモデルを用いて、駆動システムが発生させるべき目標減速度を出力する。このようにすれば、ブレーキECU70が機能を停止して運転者のブレーキ操作入力を直接検出することができない場合であっても、ハイブリッドシステムで検出可能な駆動軸減速度Tsに基づいて所望の助勢ブレーキA・Tbを発生させることができる。
上述の一実施形態においては、ハイブリッドECU7は、ブレーキECU70を認識できなかった場合にブレーキECU70の機能が停止していると判定している。そうすると、ハイブリッドECU7とブレーキECU70との間の通信経路に異常が発生した場合に、ブレーキECU70が異常であるとハイブリッドECU7が誤判定する可能性がある。誤判定がなされると、ハイブリッドECU7によるバックアップブレーキモードが正常なブレーキバイワイヤ制御の実行中に起動することになる。不必要に制動力が大きくなり、ブレーキフィーリングに影響が生じることになる。
図6は、本発明の一実施形態に係る車載ネットワーク100を模式的に示す図である。図6を参照して、ECU間の通信不良または通信不能をブレーキECU70の異常と誤判定する可能性をより小さくする方法の一例を説明する。本実施形態に係る車載ネットワーク100は、例えばCAN(Controller Area Network)であり、各ECUをバスでライン型に接続する。図6においては一例として、ハイブリッドECU7、ブレーキECU70、及びEPS(電動パワーステアリング)ECU80の3つのECUを示しているが、他のECUも同様に接続されている。
ハイブリッドECU7、ブレーキECU70、及びEPSECU80は、第1通信線82及び第2通信線84にそれぞれ接続されている。第1通信線82と第2通信線84とは互いに並列に設けられており、車載ネットワーク100は二重系に構成されている。なお車載ネットワーク100にさらに並列に第3通信線等を設けて多重系に構成してもよい。
本実施形態においては、ハイブリッドECU7及びブレーキECU70以外の少なくとも1つのECUが、ブレーキECU70を認識しているか否かを示すフラグを第1通信線82及び第2通信線84の双方に送信する。図6に示される例においては、EPSECU80がブレーキECU70を認識しているか否かを示すフラグを第1通信線82及び第2通信線84の双方に送信する。第1通信線82及び第2通信線84は通常それぞれ異なる情報の通信に使用されているが、このフラグは両方の通信線に共通に送信される。EPSECU80はブレーキECU70を認識しているか否かを例えば制御周期ごとに周期的に送信する。
ハイブリッドECU7は、EPSECU80が送信したフラグを受信し、自身の認識結果と照合してブレーキECU70が正常に機能しているか否かを判定する。具体的には、ハイブリッドECU7は、EPSECU80からのフラグがブレーキECU70を認識していないことを示しており、かつハイブリッドECU7がブレーキECU70を認識していない場合に、ブレーキECU70の機能が停止していると判定する。このとき、判定の前提として、ハイブリッドECU7がEPSECU80を認識していることをさらに条件に加えてもよい。
ハイブリッドECU7は、第1通信線82から受信したEPSECU80のフラグと、第2通信線84から受信したEPSECU80のフラグのそれぞれを用いてブレーキECU70が正常に機能しているか否かを判定する。ハイブリッドECU7は、EPSECU80を認識していることを前提として、第1通信線82から受信したEPSECU80のフラグと第2通信線84から受信したEPSECU80のフラグがともにブレーキECU70を認識していないことを示しており、かつハイブリッドECU7がブレーキECU70を認識していない場合に、ブレーキECU70の機能が停止していると判定する。
このように、別のECUからの情報と照合することにより、ハイブリッドECU7とブレーキECU70との間の通信不良や断線等によりハイブリッドECU7が正常なブレーキECU70を異常と誤判定する可能性を小さくすることができる。また、第1通信線82及び第2通信線84からのフラグを照合することにより、一方の通信線での通信異常をブレーキECU70の異常と誤判定する可能性を小さくすることができる。
また、一実施形態においては、第1通信線82及び第2通信線84とブレーキECU70とが共通の電源から給電されるよう構成されていてもよい。共通の電源は例えば補機バッテリであってもよい。この場合、ハイブリッドECU7は、第1通信線82及び第2通信線84の通信状態が共通して不良または不能である場合に、バックアップ制御を開始してもよい。このように電源を共通化することにより電圧低下による動作不良のタイミングを合わせることができる。つまり、電源の電圧低下により通信状態が悪くなったときにはブレーキECU70にも同様に電圧低下が生じていることになる。よって、ハイブリッドECU7のバックアップブレーキ制御を開始したときにブレーキECU70の正常なブレーキ制御と重なり合うことを抑制することができる。