JP6852546B2 - ブレーキ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、各車輪に設けられたブレーキ装置の駆動を制御するブレーキ制御装置に関する。
特許文献1には、各車輪に設けられるディスクロータと、ディスクロータにそれぞれ設けられるキャリパと、キャリパに設けられるピストンと、ピストンのストロークによってディスクロータに押しつけられるブレーキパッドとを備える制動装置が開示される。この制動装置は、制御部によるディスクロータに対するブレーキパッドの押力の制御により駆動される。
特許文献1に開示される制御部は、ブレーキ鳴きが発生するブレーキパッドの押力の範囲であるブレーキ鳴き領域を保持し、ブレーキパッドの個別押力がブレーキ鳴き領域に含まれる場合には、車両全体の制動力を維持しつつ、ブレーキパッドの個別押力をブレーキ鳴き領域の範囲外になるように調整する。
特開2014−69602号公報
ブレーキパッドが経時的に摩耗した場合、ブレーキ鳴きが発生するブレーキ鳴き領域も経時的に変化する。特許文献1に開示される制動装置では、ブレーキ鳴き領域が固定されているため、ブレーキパッドに摩耗が生じた場合にブレーキ鳴きが発生するおそれがある。また、ブレーキパッドの摩耗を考慮してブレーキ鳴き領域を予め広く設定した場合、ブレーキ鳴き領域を回避する制動力の調整が困難になり得る。
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、パッドの状態に応じてブレーキ鳴きの発生を抑えられるブレーキ制御装置を提供するものである。
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、ブレーキ装置のパッドを車輪のロータに向かって移動させて押しつけることにより、各車輪に制動力を付与するブレーキ装置を制御するブレーキ制御装置であって、制動実行時にパッドをロータに押しつけた押力に関する押力情報を検出する押力検出部と、制動実行時にパッドがロータに押しつけられるストローク量に関するストローク情報を検出するストローク検出部と、押力情報およびストローク情報にもとづいてロータに接触するパッドの接触剛性を導出する接触剛性導出部と、ブレーキの鳴きが発生する押力の範囲を示す鳴き領域とパッドの接触剛性との関係を示すマップを保持しており、接触剛性導出部によって導出された接触剛性からマップをもとに鳴き領域を導出し、導出した鳴き領域に含まれる押力を回避するように各車輪への制動力を配分する制動力配分部と、を有する。
この態様によると、ブレーキの鳴きが発生する鳴き領域を接触剛性に応じて導出して、ブレーキ鳴きを回避するブレーキ制御を行う。鳴き領域を接触剛性に応じて導出することで、摩耗などのパッドの状態を加味して各車輪の制動力を配分し、ブレーキ鳴きの発生を抑えることができる。
制動力配分部に保持されるマップにおいて、ある接触剛性に対する鳴き領域の押力範囲は、その接触剛性よりも大きな接触剛性に対する鳴き領域の押力範囲よりも、押力が小さくなる方向にシフトしてもよい。これにより、接触剛性に応じて適切な鳴き領域を設定することができる。
ブレーキ装置は、モータの駆動によってパッドをロータに向かってストロークさせるものであって、押力検出部は、パッドの押力を検出する荷重センサ、またはモータに供給する電流値を取得する電流値取得部の出力にもとづいて押力情報を検出し、ストローク検出部は、パッドのストローク量を検出するストロークセンサ、またはモータの回転角を検出する回転角検出部の出力にもとづいてストローク情報を検出してもよい。モータにより駆動する電動のブレーキ装置において、フィードバックやフェイル判定等に用いるセンサ出力をブレーキ鳴きの抑制制御にも利用することで、センサを共通化できコストを抑えることができる。
制動力配分部は、前輪または後輪の少なくとも一方に所定の押力以下の押力をロータに付与しないように各車輪への制動力を配分してもよい。これにより、小さい押力で制動する場合に発生し得るブレーキ鳴きを抑えることできる。
本発明によれば、パッドの状態に応じてブレーキ鳴きの発生を抑えられるブレーキ制御装置を提供できる。
実施例のブレーキ制御装置の機能構成について説明するための図である。 ブレーキ装置について説明するための図である。 押力の鳴き領域について説明するための図である。 各車輪への制動力の配分について説明するための図である。 ブレーキ鳴きを回避する制御を説明するためのフローチャートである。
図1は、実施例のブレーキ制御装置10の機能構成について説明するための図である。ブレーキ制御装置10は、ブレーキの際に発生する異音、いわゆるブレーキの鳴きを抑えるように車両の各車輪に付与する制動力を調整する制御を実行する。
ブレーキ制御装置10は、制動操作検出部12、押力検出部14、ストローク検出部16および処理部18を備え、ブレーキ装置20の駆動を制御する。
制動操作検出部12は、運転者の制動操作を検出し、検出結果を処理部18に送る。制動操作検出部12は、たとえばブレーキペダルの操作量を検出する。処理部18は、制動操作検出部12の検出結果にもとづいて各車輪に付与する制動力を決定する。
ブレーキ装置20は、各車輪に設けられ、モータの駆動によって処理部18からの制動指示に応じた制動力を各車輪に付与する。前輪側のブレーキ装置20は、後輪側のブレーキ装置20より出力性能が高く、大きな制動力を発生できるように構成されてよい。
ブレーキ装置20のモータは、各車輪ごとに設けられ、処理部18からの指示信号に応じて各車輪ごとに独立して駆動可能であり、各車輪ごとに異なる制動力を付与することが可能である。電動のモータによる各車輪の制動は、ブレーキフルードを用いた制動と比べて、応答性がよく、各車輪の制動力を精度良く制御可能である。
図2は、ブレーキ装置20について説明するための図である。ブレーキ装置20は、モータ19、パッド42,43、ピストン44およびキャリパ46を有する。パッド42は、車輪とともに同軸に回転するロータ40に押しつけられる。パッド42,43は、一対設けられ、ロータ40を挟んで対向する。パッド42は平板状の裏金42aを有し、裏金42aがピストン44に連結される。パッド43の裏金43aはキャリパ46に連結される。
ピストン44は、一方のパッド42に連結され、モータ19の駆動によってパッド42をロータ40に向かってストローク、すなわちパッド42をロータ40に進行または退行させる。ピストン44のストローク方向48のストローク量はストローク検出部16により検出され、パッド42の裏金42aのストローク量に相当する。
キャリパ46は、車体側に支持され、ピストン44のストローク方向48に沿って移動可能である。一方のパッド42がピストン44のストロークによってロータ40に押しつけられると、その反力でキャリパ46が反対方向へ移動し、他方のパッド43がロータ40に押しつけられる。これにより、ロータ40がパッド42,43に挟持するように押圧されて車輪が制動される。
図1に戻る。押力検出部14は、制動実行時にパッド42をロータ40に押しつける押力に関する押力情報を検出し、検出結果を処理部18に送る。押力検出部14は、例えば、ブレーキ装置20に取り付けられ、パッド42の裏金42aへの押力を検出する荷重センサである。また押力検出部14は、モータ19に供給される電流値を取得する電流取得部であってもよい。押力検出部14は、荷重センサまたはモータ19の電流取得部の出力にもとづいて押力情報を検出する。
ストローク検出部16は、制動実行時にパッド42がロータ40に向かうストローク量に関するストローク情報、すなわち制動実行時にパッド42をロータ40に押しつけたパッド42の変形量を検出し、検出結果を処理部18に送る。ストローク検出部16は、図2に示すストローク方向48のピストン44(パッド42の裏金)のストローク量を検出する。ストローク検出部16は、例えばパッド42のストローク方向48の移動距離を検出するストロークセンサである。ストロークセンサは、ピストン44に設けられてよく、ピストン44のストローク量を検出することで、ピストン44に連動するパッド42のストローク量を検出できる。また、ストローク検出部16は、モータ19の回転角を検出する回転角検出部であってよい。ストローク検出部16は、ストロークセンサまたは回転角検出部の出力にもとづいてストローク情報を検出する。
電動のモータ19を駆動源とするブレーキ装置20において、荷重センサや電流取得部、ストロークセンサや回転角検出部の出力は、ブレーキ制御のフィードバックやフェイル判定等に用いられる。ブレーキの鳴きを抑える制御においても、フィードバック制御などと同じセンサを用いることで、センサを共通化できコストを抑えることができる。
処理部18は、各検出部からの検出結果を受け取って、その検出結果にもとづいて車両全体の目標制動力を算出し、目標制動力から各車輪の個別制動力を決定し、決定した個別制動力に応じてモータ19を駆動させ、ブレーキ装置20に制動を実行させる。
処理部18は、ハードウェア的には、回路ブロック、メモリ、その他のLSIで構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
処理部18は、目標制動力算出部24、押力取得部26、ストローク取得部28、制動力配分部30、接触剛性導出部32および駆動制御部34を有する。目標制動力算出部24は、制動操作検出部12の検出結果にもとづいて、車両全体の目標制動力を算出し、車両全体の目標制動力にもとづいて各車輪の個別目標制動力を算出する。目標制動力算出部24は、算出した各車輪の個別目標制動力を制動力配分部30に送る。
押力取得部26は、押力検出部14から押力情報を取得し、ストローク取得部28は、ストローク検出部16からストローク情報を取得する。押力取得部26およびストローク取得部28は、押力情報およびストローク情報を接触剛性導出部32に送る。
接触剛性導出部32は、押力情報およびストローク情報にもとづいてパッド42とロータ40間の接触剛性Kを導出する。接触剛性Kは、制動時に振動するパッド42のバネ定数に相当する。
接触剛性K、押力Pとストローク値Sの関係は以下の式(1)に示される。
K=P/S ・・・(1)
押力Pは、パッド42がロータ40に当たってから押しつけられる力である。ストローク値Sは、パッド42がロータ40に当たってからパッド42の裏金がストローク方向48に移動した距離であり、パッド42がロータ40に当接開始したときはゼロである。接触剛性Kは、パッド42がロータ40に当接開始したタイミングから導出され、パッド42がロータ40に当たったことは、押力検出部14の荷重センサによって検出される。このように、接触剛性Kは、パッド42がロータ40に押しつけられる押力情報と、パッド42がロータ40に押しつけられて変形する変形量を示すストローク情報とにより導出される。
接触剛性Kは、経時的にパッド42の摩耗が進むと小さくなる。また、接触剛性Kは温度によっても変化し、温度が高くなれば接触剛性Kが高くなる。接触剛性Kによりロータ40に接触して振動するパッド42の周波数を算出することができ、ブレーキの鳴きが発生する可能性が高い押力の鳴き領域を導出できる。
図3は、押力の鳴き領域について説明するための図である。図3Aおよび図3Bでは、縦軸に共振周波数RF、横軸に押力Pを示し、第1共振ライン50は、ロータ系、すなわちロータ40に接触して振動するパッド42の制動時の共振解析結果を示し、第2共振ライン52は、キャリパ系の制動時の共振解析結果を示す。
図3Aに示す共振解析結果では、押力Pが鳴き領域A1に含まれる場合に、ブレーキの鳴きが発生しやすいことを示し、回避すべき押力の範囲を示す。ブレーキの鳴きは、ロータ系の共振周波数RFとキャリパ系の共振周波数RFが近づいたときに発生し、鳴き領域A1ではロータ系の共振周波数RFとキャリパ系の共振周波数RFが近い値を示している。鳴き領域A1に示す押力Pの範囲は、実験等によりブレーキ装置20の種類ごとに設定される。
この鳴き領域A1は、接触剛性Kにもとづいて、つまりパッド42の摩耗や温度などのパッド42の状態変化に起因してシフトする。図3Bに示す共振解析結果は、図3Aに示す共振解析結果と比べて接触剛性Kが小さい場合であり、パッド42の摩耗が進んだ状態を示す。キャリパ系の第2共振ライン52は、接触剛性Kによって共振周波数RFが変化しない。一方、パッド42を含むロータ系の第1共振ライン50は、接触剛性Kが小さくなると、図3Bに示すように共振周波数RFが小さくなるように変化する。
図3Bに示すように、ロータ系の第1共振ライン50が小さくなると、キャリパ系の第2共振ライン52に近づく範囲が変化し、鳴き領域A2は押力が大きくなるようにシフトする。つまり、パッド42の摩耗が進んで接触剛性Kが小さくなると、大きい押力でブレーキの鳴きが発生するようになる。また、温度が高くなって接触剛性Kが大きくなると、小さい押力でブレーキの鳴きが発生するようになる。
制動力配分部30は、制動実行中に接触剛性導出部32から受け取った接触剛性に応じて鳴き領域を導出し、導出した鳴き領域に含まれる押力を回避するように各車輪への個別目標制動力を配分する。パッド42の押力は個別目標制動力に比例するものであり、制動力配分部30は、各車輪の制動力からパッド42の押力を算出するマップまたは数式を保持する。制動力配分部30は、車両全体の目標制動力を維持するように各車輪の個別目標制動力(パッド42の押力)を調整する。接触剛性に応じて鳴き領域を設定して各車輪への個別目標制動力を調整することで、摩耗状態や温度などのパッド42の状態を反映してブレーキ鳴きを抑えることができる。また、接触剛性Kによりパッド42の状態を検出できるため、パッド42の摩耗を想定して鳴き領域を広く設定しなくてもよく、精度良く鳴き領域を設定できる。
制動力配分部30は、接触剛性Kと鳴き領域の関係を示すマップを保持してよく、接触剛性Kから鳴き領域を算出する数式を保持してよい。ブレーキ装置20が前輪用と後輪用とで種類が異なる場合、制動力配分部30は前輪と後輪のそれぞれに異なる鳴き領域を導出してよい。制動力配分部30は、接触剛性Kが大きくなるにつれて、押力Pの範囲が押力が小さくなる方向にシフトした鳴き領域を導出し、接触剛性Kが小さくなるにつれて、押力Pの範囲が押力が大きくなる方向にシフトした鳴き領域を導出する。
また、制動力配分部30は、所定押力以下の押力を各車輪のロータ40に押しつけないように個別目標制動力を配分する低押力制御を実行する。つまり、制動力配分部30は、前輪または後輪の少なくとも一方の車輪の目標制動力が所定値以下である場合、または前輪または後輪の少なくとも一方の車輪のロータ40に付与するパッド42の押力が所定押力以下である場合、前輪および後輪の一方の個別目標制動力をゼロにして、前輪および後輪の他方の個別目標制動力を増すように配分する。例えば、後輪の押力Pが所定押力以下であった場合、制動力配分部30は、後輪の押力Pをゼロにして、その分を前輪の押力Pに加える。
図4は、各車輪への制動力の配分について説明するための図である。この例では、前輪と後輪の押力配分の関係を示す。通常配分線60は、通常制動時の前後輪の押力(制動力)の配分を示しており、理想配分線62は、理想的な前後輪の押力(制動力)の配分を示している。縦軸は後輪への押力を示し、横軸は前輪への押力を示す。通常配分線60に示すように、車輪全体の目標制動力が点αに相当するとき、前輪の押力Pfは、後輪の押力Prより大きくなるように配分される。
制動力配分部30は、例えば後輪の押力が所定の押力Ptより大きければ、通常配分線60にしたがって、前後輪の個別目標制動力を決定する。各車輪の押力が鳴き領域に含まれる場合には、制動力配分部30は、各車輪の押力が鳴き領域を回避するように、すなわち各車輪の押力が鳴き領域に入らないように、通常配分線60により決定した個別目標制動力を調整する。各車輪の押力が鳴き領域に含まれる場合に、制動力配分部30は、例えば後輪の個別目標制動力を増し、前輪の個別目標制動力を減らして、全体の目標制動力が維持されるように調整する。なお、制動力配分部30は、理想配分線62にしたがって前後輪の制動力を配分してもよい。
後輪の押力が所定の押力Pt以下である場合、制動力配分部30は低押力制御を実行する。後輪が押力Ptである場合、車両全体の目標制動力を維持するための等G線64に従って、制動力配分部30は、後輪の押力をゼロにし、その分を前輪に追加して前輪の押力Paにする。
これにより、制動力配分部30は、非常に小さな押力Pでパッド42をロータ40に押しつけないように、所定の押力Pt以下となる制動をしないようにできる。これは、押力が非常に小さい場合、押力と鳴き領域の関係が成り立たない可能性があり、また鳴き領域を回避する個別目標制動力の調整が困難である場合がある。そこで、各車輪の押力が所定押力以下である場合、または目標制動力が所定制動力以下である場合、制動力配分部30は、前輪または後輪のみで制動する低押力制御を実行して、ブレーキ鳴きの発生を抑える。各車輪の押力が所定押力Ptより大きい場合、または目標制動力が所定制動力より大きい場合、制動力配分部30は通常のブレーキ鳴きを回避する制御を実行する。
駆動制御部34は、制動力配分部30により配分した各車輪の個別目標制動力にもとづいて、各車輪のブレーキ装置20のモータ19を駆動する駆動信号を送る。これにより、各車輪でのブレーキ鳴きの発生を抑えることができる。
図5は、ブレーキ鳴きを回避する制御を説明するためのフローチャートである。目標制動力算出部24は、制動操作検出部12の出力にもとづいて車両全体の目標制動力を算出し、各車輪の個別目標制動力を算出する(S12)。
制動力配分部30は、目標制動力算出部24が算出した目標制動力を受け取って、目標制動力が所定値以上であるか判定する(S14)。目標制動力が所定値以上でない場合(S14のN)、制動力配分部30は、車両全体の目標制動力を維持しつつ、前輪および後輪の一方の個別目標制動力をゼロにして、前輪および後輪の他方の個別目標制動力を増すように配分し、駆動制御部34は配分後の個別目標制動力でブレーキ装置20を駆動する(S30)。これにより、所定押力以下の押力で制動しないようにでき、ブレーキ鳴きの発生を抑えることができる。
目標制動力が所定以上である場合(S14のY)、駆動制御部34は制動を開始する(S16)。駆動制御部34によりブレーキ装置20のモータ19が駆動されて、ピストン44がパッド42をロータ40に向かってストロークさせ、パッド42がロータ40に当たると、押力取得部26はパッド42のロータ40への押力Pを取得し、ストローク取得部28はパッド42のロータ40へのストローク値Sを取得する(S18)。
接触剛性導出部32は、取得した押力Pおよびストローク値Sにもとづいて接触剛性Kを導出する(S20)。制動力配分部30は、接触剛性Kに応じて押力の鳴き領域を導出し、各車輪の個別目標制動力に応じたパッド42の目標押力が鳴き領域に含まれるか判定する(S22)。
パッド42の目標押力が鳴き領域に含まれない場合(S22のN)、各車輪の個別目標制動力を調整することなく、駆動制御部34はモータ19を駆動して車輪に目標制動力を付与する。
パッド42の目標押力が鳴き領域に含まれる場合(S22のY)、制動力配分部30は、車両全体の目標制動力を維持しつつ、鳴き領域に含まれる押力を回避するように各車輪の個別目標制動力を配分する(S24)。駆動制御部34は、配分した個別目標制動力にもとづいてモータ19をそれぞれ駆動して車輪に配分した制動力を付与する。これにより、ブレーキ鳴きの発生を抑えることができる。
以上、本発明を実施例をもとに説明した。本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能である。各図に示す構成は、一例を説明するためのもので、同様な機能を達成できる構成であれば、適宜変更可能である。
実施例では、ブレーキ装置20の駆動源としてモータ19を用いる態様を示したが、この態様に限られない。例えば、ブレーキ装置20は、加圧したブレーキオイルをブレーキ装置20に供給する液圧式のブレーキ装置であってよい。
また、実施例では、目標制動力が所定値以上でない場合に(図5のS14のN)、制動力配分部30が、所定押力以下の押力を各車輪のロータ40に押しつけないように個別目標制動力を配分する低押力制御を実行する態様を示したが、この態様に限られない。例えば、低押力制御を実行せず、目標制動力が所定値以上でない場合も、制動力配分部30は、通常配分線60にしたがって、前後輪の個別目標制動力を決定し、各車輪の押力が鳴き領域を回避するように個別目標制動力を調整してよい。
また、実施例では、制動力配分部30は、接触剛性Kが大きくなるにつれて、押力Pの範囲が押力が小さくなる方向にシフトした鳴き領域を導出する態様を示したが、この態様に限られない。例えば、接触剛性Kが所定値以上である場合に、押力Pの範囲が押力が小さくなる方向にシフトした第1鳴き領域を導出し、接触剛性Kが所定値より小さい場合に第1鳴き領域より押力Pの範囲が押力が大きくなる方向にシフトした第2鳴き領域を導出してよい。なお、鳴き領域は、ロータ系の共振周波数RFとキャリパ系の共振周波数RFが近い押力の範囲を含んでいれば、実験などによって自由に設定されてよい。
10 ブレーキ制御装置、 12 制動操作検出部、 14 押力検出部、 16 ストローク検出部、 18 処理部、 19 モータ、 20 ブレーキ装置、 24 目標制動力算出部、 26 押力取得部、 28 ストローク取得部、 30 制動力配分部、 32 接触剛性導出部、 34 駆動制御部、 40 ロータ、 42 パッド、 42a 裏金、 44 ピストン、 46 キャリパ。

Claims (4)

  1. ブレーキ装置のパッドを車輪のロータに向かって移動させて押しつけることにより、各車輪に制動力を付与する前記ブレーキ装置を制御するブレーキ制御装置であって、
    制動実行時に前記パッドを前記ロータに押しつけた押力に関する押力情報を検出する押力検出部と、
    制動実行時に前記パッドが前記ロータに押しつけられるストローク量に関するストローク情報を検出するストローク検出部と、
    前記押力情報および前記ストローク情報にもとづいて前記ロータに接触する前記パッドの接触剛性を導出する接触剛性導出部と、
    ブレーキの鳴きが発生する押力の範囲を示す鳴き領域と前記パッドの接触剛性との関係を示すマップを保持しており、前記接触剛性導出部によって導出された接触剛性から前記マップをもとに鳴き領域を導出し、導出した鳴き領域に含まれる押力を回避するように各車輪への制動力を配分する制動力配分部と、を有することを特徴とするブレーキ制御装置。
  2. 前記制動力配分部に保持されるマップにおいて、ある接触剛性に対する鳴き領域の押力範囲は、その接触剛性よりも大きな接触剛性に対する鳴き領域の押力範囲よりも、押力が小さくなる方向にシフトしていることを特徴とする請求項1に記載のブレーキ制御装置。
  3. 前記ブレーキ装置は、モータの駆動によって前記パッドを前記ロータに向かってストロークさせるものであって、
    前記押力検出部は、前記パッドの押力を検出する荷重センサ、または前記モータに供給する電流値を取得する電流値取得部の出力にもとづいて押力情報を検出し、
    前記ストローク検出部は、前記パッドのストローク量を検出するストロークセンサ、または前記モータの回転角を検出する回転角検出部の出力にもとづいてストローク情報を検出することを特徴とする請求項1または2に記載のブレーキ制御装置。
  4. 前記制動力配分部は、前輪または後輪の少なくとも一方に所定の押力以下の押力を前記ロータに付与しないように各車輪への制動力を配分することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のブレーキ制御装置。
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