JP7017904B2 - ブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法並びにブレーキシステム - Google Patents

ブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法並びにブレーキシステム Download PDF

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Description

本発明は、ブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法並びにブレーキシステムに関する。
自動車等の車両に搭載されたブレーキシステムとして液圧式のブレーキシステムが知られている。液圧式のブレーキシステムでは液圧ユニットに備えられたポンプ及び電磁弁の駆動がブレーキ制御装置によって制御されて各種のブレーキ制御が行われる。
例えば運転者によりブレーキペダルに加えられた力を増幅してマスタシリンダに伝達する倍力装置を備えたブレーキシステムがある。このようなブレーキシステムでは、増幅するブレーキ力は予め設定されたブレーキペダルの踏力(ペダル踏力)とホイールシリンダ内の圧力(ホイールシリンダ圧)との関係(F-Pw特性)に基づいて決定される。
特開2016-117358号公報
しかしながらF-Pw特性に基づいてブレーキ力を制御する場合、ポンプモータの回転速度を高くし、ポンプによる作動油の吐出量を大きくすることが要求される。以下図14及び図15を参照しながら詳しく説明する。
図14は従来の倍力装置を備えたブレーキシステムにおけるF-Pw特性を示す図であり、図15は従来の倍力装置を備えたブレーキシステムにおけるホイールシリンダ圧とホイールシリンダ側に供給する作動油量との関係(Pw-Vw特性)を示す図である。
図14に示すように倍力装置による増圧レベルは、倍力装置を用いない場合のF-Pw特性(w/o_boost)が目標とするF-Pw特性(tgt_F-P)となるように設定される。この目標とするF-Pw特性(tgt_F-P)を実現するためには、図15に示すようなPw-Vw特性に基づいてポンプを駆動させることが必要となる。
このPw-Vw特性によれば、ブレーキペダルを急激に踏み込んだ場合に、特にホイールシリンダ圧が低い領域(破線で囲んだ領域)においてポンプによる作動油の吐出量を大きくする必要がある。ポンプの吐出量を大きくするにはポンプモータの回転速度を高くすることが求められる。
ポンプモータの回転速度を高くした場合、マスタシリンダから液圧回路側に予期しない量の作動油が吸入されるためにブレーキペダルを踏み込む速度の違いによって運転者に与えるフィーリングが異なるおそれがある。またポンプモータの回転速度を高くすることは、NVH(Noise/Vibration/Harshness)特性を低下させるおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、NVH特性の低下を抑制しつつ運転者に与えるブレーキペダルのフィーリングを向上可能なブレーキ制御装置及びブレーキ制御方法並びにブレーキシステムを提供する。
本発明のある観点によれば、液圧ユニットの動作を制御するブレーキ制御装置において、ブレーキ制御装置は、吐出量設定部及びポンプ制御部を備え、吐出量設定部は、マスタシリンダのピストンロッドのストローク量に応じて、ストローク量が大きくなるほど運転者に伝達するブレーキペダルの踏力が大きくなるようにマスタシリンダ内に貯留させる作動油量を決定し、ストローク量に応じたマスタシリンダの圧力室の容積の減少量から、減少量分の作動油のうちマスタシリンダ内に貯留させる作動油量を引くことにより、液圧ユニット内のポンプの吐出量を設定し、ポンプ制御部は、吐出量に基づいて、ポンプの駆動を制御することを特徴とするブレーキ制御装置が提供される。
また本発明の別の観点によれば、液圧ユニットの動作を制御するブレーキ制御方法において、ブレーキ制御装置が、マスタシリンダのピストンロッドのストローク量に応じて、ストローク量が大きくなるほど運転者に伝達するブレーキペダルの踏力が大きくなるようにマスタシリンダ内に貯留させる作動油量を決定する第1のステップと、ストローク量に応じたマスタシリンダの圧力室の容積の減少量から、減少量分の作動油のうちマスタシリンダ内に貯留させる作動油量を引くことにより、液圧ユニットのポンプの吐出量を設定する第2のステップと、吐出量に基づいて、ポンプの駆動を制御する第3のステップとを備えることを特徴とするブレーキ制御方法が提供される。
また本発明の別の観点によれば、車両のブレーキシステムにおいて、作動油を保持するリザーバタンクと、リザーバタンク内の作動油が供給されるマスタシリンダと、運転者によるブレーキペダルの踏み込み量に応じてマスタシリンダ内を進退動するピストンロッドと、ピストンロッドのストローク量を検出するストロークセンサと、少なくとも1つのポンプを有し、マスタシリンダから作動油が供給されてホイールシリンダに油圧を供給する液圧ユニットと、ストローク量に応じて、ストローク量が大きくなるほど運転者に伝達するブレーキペダルの踏力が大きくなるようにマスタシリンダ内に貯留させる作動油量を決定し、ストローク量に応じたマスタシリンダの圧力室の容積の減少量から、減少量分の作動油のうちマスタシリンダ内に貯留させる作動油量を引くことによりポンプの吐出量を設定する吐出量設定部と、設定された吐出量に基づいてポンプの駆動を制御するポンプ制御部とを備えることを特徴とするブレーキシステムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、NVH特性の低下を抑制しつつ運転者に与えるブレーキペダルのフィーリングを向上することができる。
本発明の実施の形態に係る車両のブレーキシステムの構成例を示す模式図である。 同実施形態に係るブレーキ制御装置の構成例を示すブロック図である。 同実施形態に係るブレーキ制御装置によるポンプの駆動制御処理例を示すフローチャートである。 ピストンロッドのストローク量に応じたポンプの吐出量の設定例を示す説明図である。 吐出量設定部により設定されるポンプの吐出量を説明するための模式図である。 ピストンロッドのストローク量とペダル踏力との関係(F-S特性)を示す図である。 ピストンロッドのストローク量とマスタシリンダ圧との関係(Pm-S特性)を示す図である。 ピストンロッドのストローク量と圧力室内に貯留される作動油量との関係(Vm-S特性)を示す図である。 ピストンロッドのストローク量に基づいてポンプの吐出量を設定する処理の応用例1を示す説明図である。 ピストンロッドのストローク量に基づいてポンプの吐出量を設定する処理の応用例2を示す説明図である。 ペダル踏力とホイールシリンダ圧との関係(F-Pw特性)を示す図である。 マスタシリンダ圧とホイールシリンダ圧との関係(Pm-Pw特性)を示す図である。 マスタシリンダ圧とホイールシリンダ側に供給する作動油量との関係(Pm-Vw特性)を示す図である。 従来の倍力装置を備えたブレーキシステムにおけるF-Pw特性を示す図である。 従来の倍力装置を備えたブレーキシステムにおけるPw-Vw特性を示す図である。
以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお本明細書及び図面において実質的に同一の機能構成を有する構成要素については同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<1.ブレーキシステムの構成例>
図1を参照して本実施形態に係る車両のブレーキシステム1の構成例について説明する。
本実施形態のブレーキシステム1は倍力装置を用いずに運転者によるブレーキペダル10の踏力を増幅してホイールシリンダに伝達するシステムとして構築されている。図1に示したブレーキシステム1は、ブレーキペダル10と、リザーバタンク16と、マスタシリンダ14と、液圧ユニット20とを備える。
ブレーキペダル10は車両を制動する場合に運転者によって踏み込み操作が行われる。運転者のブレーキ要求を入力可能な要素であればブレーキペダル10の操作要素に置き換えられてもよい。
ブレーキペダル10はピストンロッド11に接続されている。ピストンロッド11には当該ピストンロッド11の軸方向変位量であるストローク量を検出するためのストロークセンサ8が設けられている。
リザーバタンク16は液圧を発生させる流体としての作動油を保持する。リザーバタンク16はマスタシリンダ14に接続され、作動油をマスタシリンダ14内に供給する。
マスタシリンダ14はプライマリピストン12a及びセカンダリピストン12bを進退動可能に保持する。図1に示したマスタシリンダ14はタンデム型のマスタシリンダ14であり、プライマリピストン12a及びセカンダリピストン12bにより画定された2つの圧力室13a,13bを有する。
プライマリピストン12aはピストンロッド11の先端に設けられている。セカンダリピストン12bは圧力室13aに配置されたコイルスプリング15aを介してプライマリピストン12aに接続されている。圧力室13bにはセカンダリピストン12bに接続されたコイルスプリング15bが配置されている。本実施形態では2つのコイルスプリング15a,15bのばね力は同一となっている。
2つの圧力室13a,13bのそれぞれの容量はピストンロッド11のストローク量に応じて変化する。2つの圧力室13a,13aはそれぞれ液圧回路28,30に接続されている。ブレーキペダル10の操作によりピストンロッド11を介してプライマリピストン12a及びセカンダリピストン12bが押圧されて、液圧回路28,30に作動油が移動する。
液圧ユニット20は同一の構成を有する2つの液圧回路28,30を含む。一方の液圧回路28にはマスタシリンダ14の一方の圧力室13aから作動油が供給される。他方の液圧回路30にはマスタシリンダ14の他方の圧力室13bから作動油が供給される。
本実施形態に係るブレーキシステム1はそれぞれの液圧回路28,30により車両の対角の位置にある1つの前輪及び1つの後輪を組として油圧を制御する、いわゆるX型配管方式に構成されている。
図1に示した例では、右前輪(FR)の液圧ブレーキ22aのホイールシリンダ38a及び左後輪(RL)の液圧ブレーキ22bのホイールシリンダ38bには液圧回路28を介して作動液が供給される。
また左前輪(FL)の液圧ブレーキ22cのホイールシリンダ38c及び右後輪(RR)の液圧ブレーキ22dのホイールシリンダ38dには液圧回路30を介して作動液が供給される。
なおブレーキシステム1はX型配管方式に限られない。またブレーキシステム1は四輪車のブレーキシステムに限られず、二輪車あるいはそれ以外の車両のブレーキシステムとしても適用することができる。
本実施形態に係るブレーキシステム1では液圧回路30は液圧回路28と同様の構成を有している。以下液圧回路28について説明し液圧回路30の説明を省略する。
マスタシリンダ14の圧力室13aから作動油が供給される液圧回路28は複数の電磁弁を備える。電磁弁は、常閉型でリニア制御可能な回路制御弁36と、常閉型でオンオフ制御される吸入弁34と、常開型でリニア制御可能な増圧弁58a,58bと、常閉型でオンオフ制御される減圧弁54a,54bとを含む。
また液圧回路28はポンプモータ96により駆動される3つのポンプ44a,44b,44cを備える。以下、特に区別することを要しない場合にはポンプ44と総称する。また液圧回路28はアキュムレータ71、第1のダンパ73及び第2のダンパ75を備える。
回路制御弁36はマスタシリンダ14と増圧弁58a,58bとの間を連通又は遮断する。吸入弁34はマスタシリンダ14とポンプ44の吸引側との間を連通又は遮断する。回路制御弁36及び吸入弁34の駆動は図示しないブレーキ制御装置により制御される。
回路制御弁36はチェック弁40を備えたバイパス流路41を有する。チェック弁40は、マスタシリンダ14側から右前輪の液圧ブレーキ22a及び左後輪の液圧ブレーキ22b側へのバイパス流路41を介して作動油の移動を可能にする。一方チェック弁40は、右前輪の液圧ブレーキ22a及び左後輪の液圧ブレーキ22b側からマスタシリンダ14側へのバイパス流路41を介した作動油の移動を不可能にする。
チェック弁40は、例えば回路制御弁36の故障に起因して回路制御弁36が閉弁状態となったときにマスタシリンダ14側から右前輪の液圧ブレーキ22a及び左後輪の液圧ブレーキ22b側への作動油の移動を保障する。
増圧弁58a及び減圧弁54aは右前輪の液圧ブレーキ22aのホイールシリンダ38aに連通する管路に設けられている。増圧弁58a及び減圧弁54aは右前輪の液圧ブレーキ22aの制御に用いられる。
増圧弁58b及び減圧弁54bは左後輪の液圧ブレーキ22bのホイールシリンダ38bに連通する油路に設けられている。増圧弁58b及び減圧弁54bは左後輪の液圧ブレーキ22bの制御に用いられる。増圧弁58a,58b及び減圧弁54a,54bの駆動は図示しないブレーキ制御装置により制御される。
増圧弁58aは回路制御弁36と右前輪の液圧ブレーキ22aとの間に設けられている。増圧弁58aはリニア制御可能になっており、マスタシリンダ14及び回路制御弁36側から右前輪の液圧ブレーキ22aのホイールシリンダ38a側への作動油の流量を連続的に調整する。
増圧弁58aはチェック弁60aを備えたバイパス流路61aを有する。チェック弁60aは、右前輪の液圧ブレーキ22a側からマスタシリンダ14及び回路制御弁36側へのバイパス流路61aを介した作動油の移動を可能にする。一方チェック弁60aは、マスタシリンダ14及び回路制御弁36側から右前輪の液圧ブレーキ22a側へのバイパス流路61aを介した作動油の移動を不可能にする。
チェック弁60aは、例えば増圧弁58aの故障に起因して増圧弁58aが閉弁状態となったときに右前輪の液圧ブレーキ22a側からマスタシリンダ14及び回路制御弁36側へのバイパス流路61aを介した作動油の移動を保障する。
減圧弁54aは、全開及び全閉のみに切換可能な電磁弁である。減圧弁54aは右前輪の液圧ブレーキ22aのホイールシリンダ38aとアキュムレータ71との間に設けられている。減圧弁54aは開弁状態で右前輪の液圧ブレーキ22aのホイールシリンダ38aに供給された作動油をアキュムレータ71に供給することにより減圧する。
アキュムレータ71は減圧弁54a,54bを介して供給される作動油の圧力に応じて容積を変化させながら作動油を蓄積又は放出する。
なお減圧弁54aは断続的に開閉を繰り返すことにより右前輪の液圧ブレーキ22aのホイールシリンダ38aからアキュムレータ71に流れる作動油の流量を調節することができる。
増圧弁58bは回路制御弁36と増圧弁58aとを接続する管路と、左後輪の液圧ブレーキ22bのホイールシリンダ38bとの間に設けられている。増圧弁58bはリニア制御可能になっており、マスタシリンダ14、回路制御弁36、増圧弁58a及び右前輪の液圧ブレーキ22aのホイールシリンダ38a側から左後輪の液圧ブレーキ22bのホイールシリンダ38b側への作動油の流量を連続的に調整する。
増圧弁58bはチェック弁60bを備えたバイパス流路61bを有する。チェック弁60bは、左後輪の液圧ブレーキ22b側からマスタシリンダ14及び回路制御弁36側へのバイパス流路61bを介した作動油の移動を可能にする。一方チェック弁60bは、マスタシリンダ14及び回路制御弁36側から左後輪の液圧ブレーキ22b側へのバイパス流路61bを介した作動油の移動を不可能にする。
チェック弁60bは、例えば増圧弁58bの故障に起因して増圧弁58bが閉弁状態となったときに左後輪の液圧ブレーキ22b側からマスタシリンダ14及び回路制御弁36側へのバイパス流路61bを介した作動油の移動を保障する。
減圧弁54bは、全開及び全閉のみに切換可能な電磁弁である。減圧弁54bは左後輪の液圧ブレーキ22bのホイールシリンダ38bとアキュムレータ71との間に設けられている。減圧弁54bは開弁状態で左後輪の液圧ブレーキ22bのホイールシリンダ38bに供給された作動油をアキュムレータ71に供給することにより減圧する。
なお減圧弁54bは断続的に開閉を繰り返すことにより左後輪の液圧ブレーキ22bのホイールシリンダ38bからアキュムレータ71に流れる作動油の流量を調節することができる。
ポンプ44はポンプモータ96により駆動されて作動油を吐出する。ポンプモータ96の駆動は図示しないブレーキ制御装置により制御される。ポンプ44は例えばピストンポンプ又はギヤポンプであってよい。またポンプ44a,44b,44cはそれぞれ独立したポンプであってもよく、複数のピストン又はギヤを備えた単一のポンプであってもよい。なおポンプの数は3つに限られない。
ポンプ44の吐出側は回路制御弁36と増圧弁58a,58bとを接続する管路に接続されている。ポンプ44の吐出側には第1のダンパ73が設けられている。第1のダンパ73は液圧回路28内の作動油の流量の変化に伴う振動あるいは振動音を低減する機能を有する。
回路制御弁36と増圧弁58a,58bとを接続する管路と、第1のダンパ73との間には可変絞り31とチェック弁32とが設けられている。可変絞り31は第1のダンパ73を介して供給されてくる作動油の流量を調整する。
チェック弁32は、第1のダンパ73側から回路制御弁36と増圧弁58a,58bとを接続する管路側への作動油の移動を可能にする一方、その逆方向への作動油の移動を不可能にする。
減圧弁54a,54bとポンプ44の吸引側とを接続する管路にはチェック弁69が設けられている。チェック弁69は減圧弁54a,54b側からポンプ44の吸引側への作動油の移動を可能にする一方、その逆方向への作動油の移動を不可能にする。
マスタシリンダ14の圧力室13aに連通する管路には第1の圧力センサ24が設けられている。第1の圧力センサ24は圧力室13a内の圧力(マスタシリンダ圧)を検出する。
右前輪の液圧ブレーキ22aのホイールシリンダ38aに連通する管路には第2の圧力センサ26が設けられている。第2の圧力センサ26はホイールシリンダ圧を検出する。なお第2の圧力センサ26は左後輪の液圧ブレーキ22bのホイールシリンダ38bに連通する管路に設けられていてもよい。また本発明において第2の圧力センサ26は省略されていてもよい。
マスタシリンダ14と回路制御弁36あるいは吸入弁34とを連通する管路には第2のダンパ75が設けられている。第2のダンパ75はポンプ44の駆動に伴ってマスタシリンダ14から液圧回路28に吸入される作動油量が急激に増加することを抑制する機能を有する。第2のダンパ75は第1のダンパ73の容量よりも小さい容量を有する。
なおマスタシリンダ14の圧力室13bから作動油が供給される他方の液圧回路30は左前輪の液圧ブレーキ22c及び右後輪の液圧ブレーキ22dを制御する。液圧回路30は、上記の液圧回路28の説明における右前輪の液圧ブレーキ22aのホイールシリンダ38aを左前輪の液圧ブレーキ22cのホイールシリンダ38cに置き換え、左後輪の液圧ブレーキ22bのホイールシリンダ38bを右後輪の液圧ブレーキ22dのホイールシリンダ38dに置き換える以外、液圧回路28と同様に構成される。
<2.ブレーキ制御装置の構成例>
図2を参照して本実施形態に係るブレーキ制御装置100の構成例について説明する。
なお以下の説明においては理解を容易にするために右前輪の液圧ブレーキ22a及び左後輪の液圧ブレーキ22bにブレーキ力を付与する一方の液圧回路28を制御する場合について説明する。
左前輪の液圧ブレーキ22c及び右後輪の液圧ブレーキ22dにブレーキ力を付与する他方の液圧回路30を制御する場合もブレーキ制御装置100は同様に構成されるため、ここでの説明を省略する。
図2はブレーキ制御装置100の構成例を示すブロック図である。ブレーキ制御装置100は例えばCPU(Central Processing Unit)又はMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサを備えて構成される。
ブレーキ制御装置100の一部又は全部がCPU又はMPU等で構成される以外にファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。またブレーキ制御装置100はCPU等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。
また図2に示したブレーキ制御装置100は一つの制御装置として構成されているが、互いに通信可能な複数の制御装置によりブレーキ制御装置100が構成されていてもよい。
ブレーキ制御装置100にはピストンロッド11のストローク量を検出するストロークセンサ8と、マスタシリンダ14の圧力室13内の圧力を検出する圧力センサ24とが接続されている。各センサの検出信号はブレーキ制御装置100に入力される。
この他にブレーキ制御装置100はROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)等の記憶素子を含む図示しない記憶部を備えている。
ROMは例えばCPU等により実行される各種プログラムや演算処理に用いるパラメータ等の情報を記憶する。RAMは例えば各センサにより検出された検出値や演算処理に用いるパラメータ等の情報を記憶する。記憶部はCD-ROMやストレージ装置等の他の記憶装置を含んでいてもよい。
ブレーキ制御装置100はストローク量検出部101と、マスタシリンダ圧検出部103と、吐出量設定部105と、ポンプ制御部107とを備える。これらの各部のうちの一部又は全部はCPU等によるプログラムの実行により実現される機能であってよい。
ストローク量検出部101はストロークセンサ8のセンサ信号に基づいてピストンロッド11のストローク量Sを検出する。
マスタシリンダ圧検出部103は第1の圧力センサ24のセンサ信号に基づいてマスタシリンダ14の圧力室13a内の圧力(マスタシリンダ圧)Pmcを検出する。
吐出量設定部105はマスタシリンダ14内に貯留させる作動油量Vmcに基づいてポンプ44の吐出量Vactを設定する。作動油量Vmcはピストンロッド11のストローク量Sに応じて決定されている。
本実施形態に係るブレーキシステム1のようにブレーキシステムがマスタシリンダ圧Pmcを検出可能な場合、吐出量設定部105はマスタシリンダ14内に貯留させる作動油量Vmcに基づいてポンプ44の吐出量Vactを設定することと併せて、マスタシリンダ圧Pmcに基づいてポンプ44の吐出量Vact(Vact_ref)を設定してもよい。
ポンプ制御部107は吐出量設定部105で設定されたポンプ44の吐出量Vactに基づいてポンプ44の駆動を制御する。具体的にポンプ制御部107は吐出量Vactに応じてポンプモータ96の出力を設定し、ポンプモータ96を回転駆動する。
本実施形態のブレーキ制御装置100は従来のようにペダル踏力Fとホイールシリンダ圧Pwcとの関係(F-Pw特性)に基づいてホイールシリンダ圧Pwcをベースにポンプモータ96の出力を設定するのではなく、マスタシリンダ14内に貯留すべき作動油量Vmcをベースにポンプモータ96の出力を設定する。
これによりブレーキペダル10の踏み込み量に応じてマスタシリンダ圧Pmcが適切に制御されて運転者に与えるブレーキペダルのフィーリングを向上することができる。
<3.ブレーキ制御装置の動作例>
以下本実施形態に係るブレーキ制御装置100の動作例を具体的に説明する。
(3-1.フローチャート)
図3は本実施形態に係るブレーキ制御装置100によるポンプ44の駆動制御処理のフローチャートである。
ブレーキ制御装置100のストローク量検出部101はストロークセンサ8のセンサ信号に基づいてピストンロッド11のストローク量Sを検出する(ステップS11)。
次いでブレーキ制御装置100のマスタシリンダ圧検出部103は第1の圧力センサ24のセンサ信号に基づいてマスタシリンダ圧Pmcを検出する(ステップS13)。
次いでブレーキ制御装置100の吐出量設定部105はマスタシリンダ14内に貯留させる作動油量Vmcを決定する(ステップS15)。マスタシリンダ14内に貯留させる作動油量Vmcはピストンロッド11のストローク量Sに応じて決定される。
次いでブレーキ制御装置100の吐出量設定部105は作動油量Vmcに基づいてポンプ44の吐出量Vactを設定する(ステップS17)。このときブレーキシステム1がマスタシリンダ圧Pmcを検出可能な場合、吐出量設定部105はマスタシリンダ14内に貯留させる作動油量Vmcに基づいてポンプ44の吐出量Vactを設定することと併せて、マスタシリンダ圧Pmcに基づいてポンプ44の吐出量Vact(Vact_ref)を設定してもよい。
次いでブレーキ制御装置100のポンプ制御部107は設定されたポンプ44の吐出量Vactに基づいてポンプモータ96の出力を制御する(ステップS19)。例えばポンプ制御部107は予め記憶部に記憶されたポンプ44の吐出量Vactとポンプモータ96の出力との関係に基づいてポンプモータ96の駆動指示値を設定して、ポンプモータ96の駆動回路に駆動指令を出力する。
ブレーキ制御装置100は以上のステップS11~ステップS19を繰り返し行い、運転者によるブレーキペダル10の踏み込み量に応じて決定されるマスタシリンダ14内に貯留させる作動油量Vmcをベースに、ポンプ44の駆動を制御する。
(3-2.ポンプ吐出量設定処理の基本例)
図4~図8を参照して吐出量設定部105によるポンプ44の吐出量Vactの設定処理の基本例を詳細に説明する。
図4はピストンロッド11のストローク量Sに基づいてポンプ44の吐出量Vactを設定する処理の基本例を示す説明図である。
吐出量設定部105は、ピストンロッド11のストローク量Sに応じて決定されるマスタシリンダ14の圧力室13aの容積の減少量Vtotalから、当該減少量Vtotal分の作動油のうち圧力室13a内に貯留させる作動油量Vmcを引いた値をポンプ44の吐出量Vactとして設定する。
圧力室13aの容積の減少量Vtotalはブレーキペダル10を踏み込んでいない状態における圧力室13aの容積からの減少分に相当する。
圧力室13a内に貯留される作動油量Vmcは、具体的にはストローク量Sに応じてブレーキペダル10を介して運転者に伝達するペダル踏力Fに基づいて設定される。つまり圧力室13a内に貯留される作動油量Vmcはストローク量Sに応じたペダル踏力Fを生成するために圧力室13a内に貯留させる作動油量である。
図5は吐出量設定部105により設定されるポンプ44の吐出量Vactを説明するための模式図である。
下記式(1)に示すように、ピストンロッド11のストローク量Sに応じた吐出量Vactは、マスタシリンダ14の圧力室13aの容積の減少量Vtotalから、当該減少量Vtotalに相当する作動油のうちペダル踏力Fを生成するために圧力室13a内に貯留させる作動油量Vmcを引くことにより求められる。
Vact=Vtotal-Vmc ・・・(1)
Vact :ホイールシリンダ側への作動油の供給量
Vtotal:圧力室の容積の減少量
Vmc :圧力室に残される作動油の体積
例えばストローク量S=Saの場合、圧力室13aの容積の減少量Vtotal_aから圧力室13a内に貯留される作動油量Vmc_aを引いた値がポンプ44の吐出量Vact_aとして設定される。
図5に示されるポンプ44の吐出量Vactはストローク量Sの変化に伴って急激に(ステップ的に)変化することがない。したがってブレーキペダルを急激に踏み込んだ場合であってもポンプモータ96の回転速度を高くして作動油の吐出量を増大しなければならない状況を低減することができる。
本実施形態に係るブレーキシステム1のマスタシリンダ14はタンデム型のマスタシリンダであって、ピストンロッド11のストロークに伴ってプライマリピストン12a及びセカンダリピストン12bがともに移動する。
このためストローク方向の圧力室13aの幅の減少量はピストンロッド11のストローク量Sの2分の1(S×0.5)となる。したがってプライマリピストン12aの断面積の直径をDとすると圧力室13の容積の減少量Vtotalは下記式(2)で表すことができる。
Vtotal=S×0.5×π×(D/2)2 ・・・(2)
Vtotal:圧力室13aの容積の減少量
S :ピストンロッドのストローク量
D :ピストンの断面積の直径
圧力室13a内に貯留される作動油量Vmcは、ストローク量Sに応じてブレーキペダル10を介して運転者に伝達するペダル踏力Fに基づいて設定される。図6~図8は、あるストローク量Sにおいてペダル踏力Fに基づいて圧力室13a内に貯留される作動油量Vmcが求められることを示す説明図である。
図6はピストンロッド11のストローク量Sとペダル踏力Fとの関係(F-S特性)を示す図である。図7はピストンロッド11のストローク量Sとマスタシリンダ圧Pmcとの関係(Pm-S特性)を示す図である。図8はピストンロッド11のストローク量Sと圧力室13a内に貯留される作動油量Vmcとの関係(Vm-S特性)を示す図である。
図6に示すF-S特性は従来のブレーキシステム1と同等の特性に設定されてよい。F-S特性ではブレーキペダル10の踏み込み量が大きくなるほどペダル踏力Fが大きくなるようにピストンロッド11のストローク量Sに対するペダル踏力Fが設定されている。
ペダル踏力Fは主に2つの要素からなる。一つはコイルスプリング15aの付勢力Fsであり、もう一つはマスタシリンダ圧Pmcによる復帰力Fpmcである。ただし実際には2つの要素のうちの圧力室13a内の圧力Pmcによる復帰力Fpmcが支配的になる。
このため、本実施形態ではコイルスプリング15aの付勢力Fsはストローク量Sがゼロの場合の初期値の設定に用いられる。この場合にペダル踏力Fは下記式(3)で表すことができる。
F=Fpmc+offset
=Pmc×π×(D/2)2×(1/α)+offset ・・・(3)
F :ペダル踏力
Fpmc :マスタシリンダ圧による復帰力
offset:コイルスプリングの付勢力に応じた初期値
Pmc :マスタシリンダ圧
D :ピストンの断面積の直径
α :ペダル比
式(3)で表されるペダル踏力Fとマスタシリンダ圧Pmcとの関係に基づいて図6に示したF-S特性のペダル踏力Fをマスタシリンダ圧Pmcに置き換えると図7に示すPm-S特性が得られる。
さらにマスタシリンダ圧Pmcと圧力室13a内に貯留される作動油量Vmcとの関係に基づいて図7に示したPm-S特性のマスタシリンダ圧Pmcを作動油量Vmcに置き換えると図8に示すVm-S特性が得られる。
マスタシリンダ圧Pmcと圧力室13a内に貯留される作動油量Vmcとの関係はマスタシリンダ14あるいはブレーキシステム1の構成に応じて予め求めることができる。
このようにして、目標とするF-S特性を実現するためにピストンロッド11のあるストローク量Sに対して圧力室13a内に貯留される作動油量Vmcを設定することができる。
したがってブレーキシステム1におけるペダル踏力Fの設定条件(F-S特性)、コイルスプリング15aの付勢力Fs、プライマリピストン12aの直径D、及びペダル比αの情報に基づいて図5に示すようなストローク量Sに対するポンプ44の吐出量Vactの条件を設定することができる。
吐出量設定部105は予め設定された条件にしたがって、圧力室13aに貯留させる作動油量Vmcを考慮して、検出されるストローク量Sに応じてポンプ44の吐出量Vactを設定する。
ポンプ44の吐出量Vactの設定処理の基本例によれば、ピストンロッド11のストローク量Sに応じて定まるマスタシリンダ14の圧力室13a内に適切な量の作動油量Vmcが貯留されるようにポンプ44の吐出量Vactが設定される。このためブレーキペダルの踏み込み量に応じて適切なマスタシリンダ圧Pmcが生成される。
設定されるポンプ44の吐出量Vactはストローク量Sの変化に伴って急激に(ステップ的に)変化することがない。つまりポンプ44による作動油の吐出量を増大するためにポンプモータ96の回転速度を高くしなければならない状況を低減することができる。
このためマスタシリンダ14の圧力室13aから液圧回路28側に予期しない量の作動油が吸入されることがなくなり、運転者のブレーキペダルの踏み込み速度の違いによるペダルフィーリングの違和感を低減することができる。またポンプモータ96の回転速度を高くしなければならない状況が低減するため、NVH特性の低下を抑制することができる。
(3-3.ポンプ吐出量設定処理の応用例)
(応用例1)
図9はピストンロッド11のストローク量Sに基づいてポンプ44の吐出量Vactを設定する処理の応用例1を示す説明図である。応用例1では、吐出量設定部105は上記の基本例にしたがって算出された吐出量(基本吐出量)Vactに対して容量調整分Vadjを加算して吐出量Vact_refを設定する。
基本吐出量Vactを設定する上述の基本例ではポンプモータ96の出力が確定的に決定されるようになっている。ただし入力されるセンサ信号又はマスタシリンダ14のPm-Vm特性等には何らかの誤差が含まれる可能性がある。このような誤差の影響を低減するために、吐出量設定部105は追加的な容量調整分Vadjを求め、基本例に従って算出した基本吐出量Vactに加算する。
容量調整分Vadjはマスタシリンダ圧Pmcに応じた値に予め設定されて記憶部に記憶されていてよい。図9に示した応用例では図7に示したPm-S特性を用いて予めピストンロッド11のストローク量Sに応じた容量調整分Vadjが設定される。例えば吐出量設定部105は予め設定されて記憶部に記憶されたデータを参照して、ストローク量Sに基づいて容量調整分Vadjを求める。
なお図1に示したブレーキシステム1のようにマスタシリンダ圧Pmcを検出可能な第1の圧力センサ24が設けられている場合には、第1の圧力センサ24の検出値に応じて容量調整分Vadjが予め設定されてもよい。この場合吐出量設定部105はマスタシリンダ圧Pmcに基づいて容量調整分Vadjを求める。
ポンプ44の吐出量Vactの設定処理の応用例1によれば、センサ信号又はマスタシリンダ14のPm-Vm特性等に誤差が含まれる場合であってもマスタシリンダ14の圧力室13a内に適切な量の作動油量Vmcを貯留させることができる。このためブレーキペダルの踏み込み量に応じてより適切にマスタシリンダ圧Pmcが生成される。
また応用例1においても設定されるポンプ44の吐出量Vactはストローク量Sの変化に伴って急激に(ステップ的に)変化することがない。つまりポンプ44による作動油の吐出量を増大するためにポンプモータ96の回転速度を高くしなければならない状況を低減することができる。
このためマスタシリンダ14の圧力室13aから液圧回路28側に予期しない量の作動油が吸入されることがなくなり、運転者のブレーキペダルの踏み込み速度の違いによるペダルフィーリングの違和感を低減することができる。またポンプモータ96の回転速度を高くしなければならない状況が低減するため、NVH特性の低下を抑制することができる。
(応用例2)
本実施形態に係るブレーキ制御装置100ではマスタシリンダ14の圧力室13aに貯留させる作動油量Vmcを制御することにより適切にマスタシリンダ圧Pmcが生成される。ここで例えばホイールシリンダ圧Pwcが比較的高い領域においては作動油量の変化に対してホイールシリンダ圧Pwcが敏感に反応するため、ピストンロッド11のストローク量Sに基づいてホイールシリンダ圧Pwcを制御することが容易でない場合がある。
応用例2ではホイールシリンダ圧Pwcが比較的高い領域においてもホイールシリンダ圧Pwcが適切に制御されるように、特定の領域では第1の圧力センサ24のセンサ信号に基づいてポンプ44の吐出量Vact(Vact_ref)が設定されるようになっている。
図10はピストンロッド11のストローク量Sに基づいてポンプ44の吐出量Vactを設定する処理の応用例2を示す説明図である。
応用例2では、吐出量設定部105は上記の基本例にしたがってピストンロッド11のストローク量Sに基づいて設定される吐出量Vactと併せて、第1の圧力センサ24により検出されるマスタシリンダ圧Pmcが所定の目標圧力Pmc_tgtとなるようにホイールシリンダ38a,38b側に供給する作動油量Vwcを算出する。
吐出量設定部105は算出した吐出量Vact及び作動油量Vwcのうちのいずれか大きい方の値を吐出量Vact(Vact_ref)に設定する。
なお応用例2は図1に示したブレーキシステム1のようにマスタシリンダ圧Pmcを検出する第1の圧力センサ24を備えたブレーキシステム1に適用することができる例である。
図11~図13はマスタシリンダ圧Pmcに基づいてホイールシリンダ38a,38b側に供給する作動油量Vwcが求められることを示す説明図である。図11はペダル踏力Fとホイールシリンダ圧Pwcとの関係(F-Pw特性)を示す図である。図12はマスタシリンダ圧Pmcとホイールシリンダ圧Pwcとの関係(Pm-Pw特性)を示す図である。図13はマスタシリンダ圧Pmcとホイールシリンダ38a,38b側に供給する作動油量Vwcとの関係(Pm-Vw特性)を示す図である。
図11に示すF-Pw特性は予め所望の特性を示すように設定されてよい。図11に示したF-Pw特性では、ホイールシリンダ圧Pwcはペダル踏力Fが所定量に達すると急激に増大し、以降はペダル踏力Fが大きくなるほど大きくなるように設定されている。
上記式(3)で表されるペダル踏力Fとマスタシリンダ圧Pmcとの関係に基づいて図11に示したF-Pw特性のペダル踏力Fをマスタシリンダ圧Pmcに置き換えると図12に示すPm-Pw特性が得られる。
さらにホイールシリンダ圧Pwcとホイールシリンダ38a,38b側に供給する作動油量Vwcとの関係に基づいて図12に示したPm-Pw特性のホイールシリンダ圧Pwcをホイールシリンダ38a,38b側に供給する作動油量Vwcに置き換えると図13に示すPm-Vw特性が得られる。
ホイールシリンダ圧Pwcとホイールシリンダ38a,38b側に供給する作動油量Vwcとの関係は液圧ブレーキ22a,22bあるいはブレーキシステム1の構成に応じて予め求めることができる。
つまり図11に示すF-Pw特性は図13に示すPm-Vw特性に置き換えることができる。このようにして、目標とするF-Pw特性を実現するために、ピストンロッド11のストローク量Sに応じたペダル踏力Fの生成に必要な目標圧力Pmc_tgtに基づいて、ホイールシリンダ38a,38b側に供給する作動油量Vwcを設定することができる。ホイールシリンダ38a,38b側に供給する作動油量Vwcはポンプ44の吐出量に等しい。
このように吐出量設定部105は予め設定された条件にしたがって、検出されるストローク量Sに応じたマスタシリンダ14の目標圧力Pmc_tgtが実現されるようにホイールシリンダ38a,38b側に供給する作動油量Vwcを算出する。
図10に示したように、吐出量設定部105は算出した作動油量Vwcから、基本例にしたがって算出した吐出量Vactを引いた値がゼロを超える場合に、その差分を吐出量Vactに加算してポンプ44の吐出量Vact_refを設定する。
このときストローク量Sが急激に増大することによるホイールシリンダ圧Pwcの急上昇を抑制するために加算する差分の値の上限を設定するフィルタ機能を備えてもよい。また応用例2において、吐出量設定部105は応用例1において説明した容量調整分Vadjをさらに加算して吐出量Vact_refを設定してもよい。
作動油量Vwcから吐出量Vactを引いた値がゼロを超える状態は、ホイールシリンダ圧Pwcが比較的高い領域において生じやすい。つまり応用例2においてはホイールシリンダ圧Pwcが比較的高い領域に到達するまでは基本例あるいは応用例1にしたがってポンプ44の吐出量Vact(Vact_ref)が設定される。
また応用例2においてはホイールシリンダ圧Pwcが比較的高い領域に到達した後はストローク量Sに応じたマスタシリンダ14の目標圧力Pmc_tgtが実現されるように第1の圧力センサ24のセンサ信号に基づいてポンプ44の吐出量Vact_refが設定される。
ポンプ44の吐出量Vact_refの設定処理の応用例2によれば、ピストンロッド11のストローク量Sに応じてマスタシリンダ14の圧力室13a内に適切な量の作動油量Vmcが貯留されるようにポンプ44の吐出量Vact_refが設定される。このためブレーキペダルの踏み込み量に応じてより適切にマスタシリンダ圧Pmcが生成される。
また応用例2においても設定されるポンプ44の吐出量Vactはストローク量Sの変化に伴って急激に(ステップ的に)変化することがない。つまりポンプ44による作動油の吐出量を増大するためにポンプモータ96の回転速度を高くしなければならない状況を低減することができる。
このためマスタシリンダ14の圧力室13aから液圧回路28側に予期しない量の作動油が吸入されることがなくなり、運転者のブレーキペダルの踏み込み速度の違いによるペダルフィーリングの違和感を低減することができる。またポンプモータ96の回転速度を高くしなければならない状況が低減するため、NVH特性の低下を抑制することができる。
また応用例2によれば、ホイールシリンダ圧Pwcが比較的高い領域になるとストローク量Sに応じたマスタシリンダ14の目標圧力Pmc_tgtが実現されるように、第1の圧力センサ24のセンサ信号に基づいてポンプ44の吐出量Vact_refが設定される。このためホイールシリンダ圧Pwcが比較的高い領域であってもマスタシリンダ圧Pmcが適切に制御され、ペダルフィーリングを向上させることができる。
以上説明したように、本実施形態に係るブレーキ制御装置100はピストンロッド11のストローク量Sに応じて定まるマスタシリンダ14内に貯留させる作動油量Vmcに基づいて液圧ユニット20のポンプ44の吐出量Vactを設定する。このためストローク量Sに応じてマスタシリンダ圧Pmcが適切に制御される。
また本実施形態に係るブレーキ制御装置100により設定されるポンプ44の吐出量Vactはストローク量Sの変化に伴って急激に(ステップ的に)変化することがない。つまりポンプ44による作動油の吐出量を増大するためにポンプモータ96の回転速度を高くしなければならない状況を低減することができる。
このためマスタシリンダ14の圧力室13aから液圧回路28側に予期しない量の作動油が吸入されることがなくなり、運転者のブレーキペダルの踏み込み速度の違いによるペダルフィーリングの違和感を低減することができる。またポンプモータ96の回転速度を高くしなければならない状況が低減するため、NVH特性の低下を抑制することができる。
また本実施形態に係るブレーキ制御装置100はストローク量Sに応じたマスタシリンダ14の圧力室13の容積の減少量Vtotalから、減少量Vtotal分の作動油のうちペダル踏力Fを生成するために圧力室13内に貯留させる作動油量Vmcを引いた値に基づいてポンプ44の吐出量Vactを設定する。このため所望のペダル踏力Fが生成されるようにマスタシリンダ圧Pmcが適切に制御され、運転者のペダルフィーリングを向上させることができる。
また本実施形態の応用例2に係るブレーキ制御装置100はマスタシリンダ14の圧力室13内の圧力Pmcがストローク量Sに応じた目標圧力Pmc_tgtとなるようにホイールシリンダ38側に供給する作動油量Vwcを求め、作動油量Vwc又は吐出量Vactのうちのいずれか大きい方の値に基づいてポンプ44の吐出量Vact_refを設定する。したがってホイールシリンダ圧Pwcが比較的高い領域においてもマスタシリンダ圧Pmcが適切に制御され、運転者のペダルフィーリングを良好に維持することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば上記実施形態に係るブレーキシステム1は運転者によるブレーキペダルの踏み込む力を所定のサーボ比で倍力する倍力装置を備えていないが本発明はかかる例に限定されない。本発明は倍力装置を備えたブレーキシステムに適用されてもよい。この場合倍力装置の出力ロッドのストローク量がピストンロッドのストローク量に相当する。
1・・・ブレーキシステム、8・・・ストロークセンサ、10・・・ブレーキペダル、11・・・ピストンロッド、13a,13b・・・圧力室、14・・・マスタシリンダ、16・・・リザーバタンク、22a,22b,22c,22d・・・液圧ブレーキ、28,30・・・液圧回路、38a,38b,38c,38d・・・ホイールシリンダ、44,44a,44b,44c・・・ポンプ、96・・・ポンプモータ、105・・・吐出量設定部、107・・・ポンプ制御部

Claims (5)

  1. 液圧ユニット(20)の動作を制御するブレーキ制御装置(100)において、
    前記ブレーキ制御装置(100)は、
    吐出量設定部(105)及びポンプ制御部(107)を備え、
    前記吐出量設定部(105)は、
    マスタシリンダ(14)のピストンロッド(11)のストローク量(S)に応じて、前記ストローク量(S)が大きくなるほど運転者に伝達するブレーキペダル(10)の踏力(F)が大きくなるように前記マスタシリンダ(14)内に貯留させる作動油量(Vmc)を決定し、
    前記ストローク量(S)に応じた前記マスタシリンダ(14)の圧力室(13)の容積の減少量(Vtotal)から、前記減少量(Vtotal)分の作動油のうち前記マスタシリンダ(14)内に貯留させる作動油量(Vmc)を引くことにより、前記液圧ユニット(20)内のポンプ(44)の吐出量(Vact)を設定し、
    前記ポンプ制御部(107)は、
    前記吐出量(Vact)に基づいて、前記ポンプ(44)の駆動を制御する
    ことを特徴とするブレーキ制御装置(100)。
  2. 前記吐出量設定部(105)は、
    前記マスタシリンダ(14)の圧力室(13)内の圧力(Pmc)が前記ストローク量(S)に応じた目標圧力(Pmc_tgt)となるようにホイールシリンダ(38)側に供給する作動油量(Vwc)を求め、前記作動油量(Vwc)又は前記吐出量(Vact)のうちのいずれか大きい方の値に基づいて前記ポンプ(44)の吐出量(Vact_ref)を設定する
    ことを特徴とする請求項に記載のブレーキ制御装置(100)。
  3. 液圧ユニット(20)の動作を制御するブレーキ制御方法において、
    ブレーキ制御装置(100)が、
    マスタシリンダ(14)のピストンロッド(11)のストローク量(S)に応じて、前記ストローク量(S)が大きくなるほど運転者に伝達するブレーキペダル(10)の踏力(F)が大きくなるように前記マスタシリンダ(14)内に貯留させる作動油量(Vmc)を決定する第1のステップ(S15)と、
    前記ストローク量(S)に応じた前記マスタシリンダ(14)の圧力室(13)の容積の減少量(Vtotal)から、前記減少量(Vtotal)分の作動油のうち前記マスタシリンダ(14)内に貯留させる作動油量(Vmc)を引くことにより、液圧ユニット(20)のポンプ(44)の吐出量(Vact)を設定する第2のステップ(S17)と、
    前記吐出量(Vact)に基づいて、前記ポンプ(44)の駆動を制御する第3のステップ(S19)と
    を備えることを特徴とするブレーキ制御方法。
  4. 車両のブレーキシステム(1)において、
    作動油を保持するリザーバタンク(16)と、
    前記リザーバタンク(16)内の作動油が供給されるマスタシリンダ(14)と、
    運転者によるブレーキペダル(10)の踏み込み量に応じて前記マスタシリンダ(14)内を進退動するピストンロッド(11)と、
    前記ピストンロッド(11)のストローク量(S)を検出するストロークセンサ(8)と、
    少なくとも1つのポンプ(44)を有し、前記マスタシリンダ(14)から作動油が供給されてホイールシリンダ(38)に油圧を供給する液圧ユニット(20)と、
    前記ストローク量(S)に応じて、前記ストローク量(S)が大きくなるほど運転者に伝達するブレーキペダル(10)の踏力(F)が大きくなるように前記マスタシリンダ(14)内に貯留させる作動油量(Vmc)を決定し、前記ストローク量(S)に応じた前記マスタシリンダ(14)の圧力室(13)の容積の減少量(Vtotal)から、前記減少量(Vtotal)分の作動油のうち前記マスタシリンダ(14)内に貯留させる作動油量(Vmc)を引くことにより前記ポンプ(44)の吐出量(Vact)を設定する吐出量設定部(105)と、
    設定された前記吐出量(Vact)に基づいて前記ポンプ(44)の駆動を制御するポンプ制御部(107)とを備える
    ことを特徴とするブレーキシステム(1)。
  5. 前記ブレーキシステム(1)は、
    前記マスタシリンダ(14)の圧力室(13)内の圧力を検出する圧力センサ(24)をさらに備え、
    前記吐出量設定部(105)は、前記圧力室(13)内の圧力(Pmc)が前記ホイールシリンダ(38)内の目標圧力(Pwc_tgt)に応じた目標圧力(Pmc_tgt)となるように前記ポンプ(44)の前記吐出量(Vact)を補正する
    ことを特徴とする請求項に記載のブレーキシステム(1)。
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