JP5984429B2

JP5984429B2 - ブレーキ制御装置

Info

Publication number: JP5984429B2
Application number: JP2012044835A
Authority: JP
Inventors: 薬師神　宙夫; 宙夫薬師神
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2032-02-29
Also published as: JP2013180629A

Description

本発明は、車両のブレーキ制御装置に関する。

自動車などの車両では、車輪がブレーキによってロックすると、車体の姿勢が不安定になり、また、ステアリング操作による車両の方向制御が困難になる。

そのため、近年の車両には、各車輪のブレーキのホイールシリンダの液圧（ホイールシリンダ液圧）を制御するためのバルブなどを内蔵したＡＢＳアクチュエータが備えられている。そして、後輪のロックを防止するために、ＡＢＳアクチュエータによるＥＢＤ（Electronic Brake force Distribution）制御や、各車輪のロックを防ぐために、ＡＢＳアクチュエータによるＡＢＳ（Antilock Brake System）制御が行われる。

たとえば、ブレーキ操作時には、車両の前方への荷重移動が生じ、前輪に加わる荷重（フロント荷重）が増え、後輪に加わる荷重（リア荷重）が減る。そのため、後輪に付与される制動力（リア制動力）がリア荷重を超えやすく、リア制動力がリア荷重を超えると、後輪がロックする。そこで、リア制動力がリア荷重を超える前に、後輪のロックを防止するためのＥＢＤ制御が行われ、前輪および後輪への制動力の配分が変更されて、後輪のブレーキのホイールシリンダ液圧の上昇が抑えられる。

特許第４２４４４５４号公報

図４は、ブレーキ操作時のリア荷重およびリア制動力の時間変化を示すグラフである。

ブレーキペダルが瞬時に強く踏み込まれる急ブレーキ操作時には、図４に実線で示されるように、リア制動力が急峻に増加するとともに、前方への荷重移動により、リア荷重が初期荷重Ａから最小荷重Ｂまで急峻に減少する。その後、リア荷重は、ばね系による車体の振動に伴って増減を繰り返す過渡状態を経て、初期荷重Ａよりも小さく、かつ、最小荷重Ｂよりも大きい安定荷重Ｃでほぼ変化しない定常状態となる。

リア荷重が定常状態となった後は、リア制動力を安定荷重Ｃ付近まで上げても、後輪がロックしない。しかしながら、急ブレーキ操作の初期時、つまりリア荷重が過渡状態であるときにおける後輪のロックを防止するため、ＥＢＤ制御は、リア制動力が最小荷重Ｂを超える前に開始される。そのため、従来の車両では、急ブレーキ操作時にリア制動力が有効に利用されているとは言えない。

本発明の目的は、後輪のロックを抑制できながら、後輪の制動力を有効に利用できる、ブレーキ制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るブレーキ制御装置は、マスタシリンダと、前輪および後輪の各車輪に設けられ、ホイールシリンダの液圧によって前記車輪に制動力を付与するブレーキと、前記マスタシリンダの液圧を各前記ホイールシリンダに配分するＡＢＳアクチュエータとを備える車両に適用される。前記ブレーキ制御装置は、前記ブレーキの制動力が前記車輪に付与されて、前記後輪に加わる荷重が増減を繰り返す過渡状態であるときに、前記後輪に加わる荷重を繰り返し演算し、当該荷重が極小値を取ると、前記後輪に設けられる前記ブレーキの前記ホイールシリンダの液圧を上げることにより、当該液圧が時間経過に伴って上昇するように、前記ＡＢＳアクチュエータを制御するＥＢＤ制御手段とを含む。

前輪および後輪の各車輪には、ブレーキが設けられている。マスタシリンダの液圧は、ＡＢＳアクチュエータにより、各ブレーキのホイールシリンダに配分される。そして、ブレーキのホイールシリンダの液圧により、ブレーキから車輪に制動力が付与される。

そして、ブレーキの制動力が車輪に付与されて、後輪に加わる荷重（リア荷重）が増減を繰り返す過渡状態であるときには、ＡＢＳアクチュエータの制御により、時間経過に伴って、後輪に設けられるブレーキのホイールシリンダの液圧が上げられる。これにより、過渡状態の初期時には、後輪の制動力（リア制動力）が相対的に小さく抑えられ、リア加重の過渡状態から定常状態に近づくにつれて、リア制動力が上昇する。その結果、後輪のロックを抑制できながら、リア制動力を有効に利用できる。

また、リア制動力を有効に利用できるので、車両の走行全般で前輪のブレーキへの負荷を減らすことができる。その結果、前輪のブレーキの温度上昇を抑制できるので、前輪のブレーキのフェード現象が生じることを抑制できる。また、前輪のブレーキの寿命を長くすることができる。

ブレーキ制御装置は、マスタシリンダの液圧を検出する液圧検出手段を備えていてもよい。この場合、ＥＢＤ制御手段は、液圧検出手段によって検出される液圧に基づいて、ＡＢＳアクチュエータを制御してもよい。

本発明によれば、後輪のロックを抑制できながら、後輪の制動力を有効に利用することができる。その結果、車両の制動距離を短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の構成を図解的に示す図である。図２は、ＥＢＤ制御中に実行される処理の流れを示すフローチャートである。図３は、ブレーキ操作時の後輪に加わる荷重および後輪に付与される制動力の時間変化を示すグラフである。図４は、従来の車両におけるブレーキ操作時のリア荷重およびリア制動力の時間変化を示すグラフである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御装置の構成を図解的に示す図である。

ブレーキ制御装置１は、左右の前輪２ＦＬ，２ＦＲおよび左右の後輪２ＲＬ，２ＲＲの４つの車輪を備える車両に適用される。

車輪２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲには、それぞれブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲが設けられている。ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲは、それぞれホイールシリンダ４ＦＬ，４ＦＲ，４ＲＬ，４ＲＲを備えている。また、各車輪２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲには、その回転速度を検出するための車輪速センサ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲが設けられている。

車両の車室内には、運転者の足で操作されるブレーキペダル６が設けられている。ブレーキペダル６は、マスタシリンダ７と一体的に設けられたブレーキブースタ８に連結されている。

ブレーキペダル６が踏み込まれると、そのブレーキペダル６に入力された踏力がブレーキブースタ８に伝達される。ブレーキブースタ８に伝達された踏力は、ブレーキブースタ８の働きによって増幅（倍力）され、ブレーキブースタ８からマスタシリンダ７に入力される。マスタシリンダ７では、ブレーキブースタ８から入力される力（増幅された踏力）に応じた液圧（マスタシリンダ液圧）Ｐｍが発生する。

マスタシリンダ液圧Ｐｍは、ＡＢＳアクチュエータ９に伝達される。ＡＢＳアクチュエータ９には、各ホイールシリンダ４ＦＬ，４ＦＲ，４ＲＬ，４ＲＲの液圧を制御するためのバルブやブレーキフルードをマスタシリンダ７に戻すためのポンプなどが内蔵されている。マスタシリンダ７からＡＢＳアクチュエータ９に伝達された液圧は、各ホイールシリンダ４ＦＬ，４ＦＲ，４ＲＬ，４ＲＲに分配されて伝達される。そして、ホイールシリンダ４ＦＬ，４ＦＲ，４ＲＬ，４ＲＲの液圧（ホイールシリンダ液圧）により、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲからそれぞれ車輪２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲに制動力が付与される。

ＡＢＳアクチュエータ９の制御のために、ＣＰＵおよびメモリを含む構成のＡＢＳ−ＥＣＵ１１が設けられている。

ＡＢＳ−ＥＣＵ１１には、車輪速センサ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲが接続されており、車輪速センサ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲの検出信号が入力される。また、ＡＢＳ−ＥＣＵ１１には、マスタシリンダ液圧Ｐｍを検出するためのマスタシリンダ液圧センサ１２が接続されており、マスタシリンダ液圧センサ１２の検出信号が入力される。

ＡＢＳ−ＥＣＵ１１は、車輪速センサ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲの検出信号およびマスタシリンダ液圧センサ１２の検出信号に基づいて、ＡＢＳアクチュエータ９を制御することにより、ＡＢＳ（Antilock Brake System）制御およびＥＢＤ（Electronic
Brake force Distribution）制御を実現する。

車両の制動時（ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動時）には、車両の前方への荷重移動が生じ、前輪２ＦＬ，２ＦＲに加わる荷重（以下「フロント荷重」という。
）が増え、後輪２ＲＬ，２ＲＲに加わる荷重（以下「リア荷重」という。）Ｐｒが減る。そのため、前輪２ＦＬ，２ＦＲに比べて、後輪２ＲＬ，２ＲＲがロックしやすい。

車両の制動時に、後輪２ＲＬ，２ＲＲがロックするような条件が成立すると、ＥＢＤ制御が行われる。ＥＢＤ制御では、ＡＢＳ−ＥＣＵ１１により、ＡＢＳアクチュエータ９が制御されて、軽荷重となる後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が前輪２ＦＬ，２ＦＲのブレーキ３ＦＬ，３ＦＲのホイールシリンダ液圧よりも低く抑えられるように、各ホイールシリンダ４ＦＬ，４ＦＲ，４ＲＬ，４ＲＲへの液圧の配分が変更される。これにより、後輪２ＲＬ，２ＲＲのロックが防止される。

そして、ＥＢＤ制御中に、車輪２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲのいずれかの車輪がロックするような条件が成立すると、ＥＢＤ制御が終了されて、ＡＢＳ制御が行われる。ＡＢＳ制御では、ＡＢＳ−ＥＣＵ１１により、ＡＢＳアクチュエータ９が制御されて、各車輪２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲの車輪スリップ率が閾値以下となるように、各ホイールシリンダ４ＦＬ，４ＦＲ，４ＲＬ，４ＲＲへの液圧の配分が変更される。これにより、車輪２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲのロックを防止することができる。

車輪スリップ率は、ＡＢＳ−ＥＣＵ１１により、車輪速センサ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲの検出信号に基づいて演算される。すなわち、車輪速センサ５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲの検出信号に基づいて、まず、各車輪２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲの車輪速を演算する。また、各車輪速の平均値に基づいて、車両の車体速が演算によって推定される。そして、車輪２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲごとに、車体速から車輪速を減算して得られる値が車体速で除されることにより、車輪スリップ率（＝（車体速−車輪速）／車体速）が演算される。

図２は、ＥＢＤ制御中に実行される処理の流れを示すフローチャートである。

ＥＢＤ制御が開始されると、ＡＢＳ−ＥＣＵ１１により、図２に示す処理が実行される。

まず、マスタシリンダ液圧センサ１２の検出信号に基づいて、マスタシリンダ液圧Ｐｍが取得される（ステップＳ１）。

次に、マスタシリンダ液圧の微分演算により、マスタシリンダ液圧の変化速度（液圧変化速度）ｄＰｍ／ｄｔが求められる（ステップＳ２）。

その後、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動によって過渡的に変化するリア荷重Ｐｒが演算される（ステップＳ３）。リア荷重Ｐｒは、マスタシリンダ液圧Ｐｍおよび液圧変化速度ｄＰｍ／ｄｔをパラメータとする関数ｆ（Ｐｍ，ｄＰｍ／ｄｔ）にｓｉｎωｔを乗じた値から時間の経過に伴う減衰量ｇ（ｔ）を減じるか、または、マスタシリンダ液圧Ｐｍおよび液圧変化速度ｄＰｍ／ｄｔをパラメータとする関数ｆ（Ｐｍ，ｄＰｍ／ｄｔ）にｓｉｎωｔを乗じた値から時間の経過に伴う減衰率ｒ（ｔ）を乗じることにより、近似値として演算することができる。すなわち、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動によって過渡的に変化するリア荷重Ｐｒは、次の式（１）または式（２）のいずれかに従って、近似値として演算することができる。

Ｐｒ＝ｆ（Ｐｍ，ｄＰｍ／ｄｔ）・ｓｉｎωｔ−ｇ（ｔ）・・・（１）

Ｐｒ＝ｆ（Ｐｍ，ｄＰｍ／ｄｔ）・ｓｉｎωｔ・ｒ（ｔ）・・・（２）

その後、時間変化に伴うリア荷重Ｐｒの極小値が検出されたか否かが判断される（ステップＳ４）。リア荷重Ｐｒの極小値が検出されるまで、ステップＳ１〜Ｓ３が繰り返されて、リア荷重Ｐｒが繰り返し演算される。

リア荷重Ｐｒの極小値が検出されると（ステップＳ４のＹＥＳ）、後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が所定圧だけ上げられる（ステップＳ５）。

つづいて、ＥＢＤ制御が終了か否かが判断される（ステップＳ６）。ＥＢＤ制御が終了でなければ、ステップＳ１〜Ｓ５の処理が再び実行される。

ブレーキペダル６から足が放されるか、または、ＡＢＳ制御の開始条件が満たされると、ＥＢＤ制御が終了となる。ＥＢＤ制御が終了されると（ステップＳ６のＹＥＳ）、図２に示される処理が終了する。

図３は、ブレーキ操作時の後輪に加わる荷重および後輪に付与される制動力の時間変化を示すグラフである。

ブレーキ操作時には、後輪２ＲＬ，２ＲＲに付与される制動力（以下「リア制動力」という。）が増加するとともに、車両における前方への荷重移動により、リア荷重Ｐｒが初期荷重Ａから最小荷重Ｂまで減少する。その後、リア荷重Ｐｒは、サスペンションのスプリングなどのばね系による車体の振動に伴って増減を繰り返す過渡状態を経て、安定荷重Ｃでほぼ変化しない定常状態となる。

ブレーキ操作時には、後輪２ＲＬ，２ＲＲのロックを防止するため、リア制動力が最小荷重Ｂを超える前に、ＥＢＤ制御が開始される。その後、リア荷重Ｐｒが極小値を取ると、これに応答して、後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が所定圧だけ上げられることにより、リア制動力が１段階上昇する。その後さらに、リア荷重Ｐｒが極小値を取ると、これに応答して、後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が所定圧だけ上げられることにより、リア制動力が１段階上昇する。

このようにして、ＥＢＤ制御では、リア荷重Ｐｒが定常状態になるまで、後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が時間経過に伴って上昇するように、ＡＢＳアクチュエータ９が制御される。これにより、リア荷重Ｐｒの過渡状態の初期時には、リア制動力が相対的に小さく抑えられ、リア加重の過渡状態から定常状態に近づくにつれて、リア制動力が上昇する。その結果、後輪２ＲＬ，２ＲＲのロックを抑制できながら、リア制動力を有効に利用できる。

また、リア制動力を有効に利用できるので、車両の走行全般で前輪２ＦＬ，２ＦＲのブレーキ３ＦＬ，３ＦＲへの負荷を減らすことができる。その結果、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲの温度上昇を抑制できるので、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲのフェード現象が生じることを抑制できる。また、前輪２ＦＬ，２ＦＲのブレーキ３ＦＬ，３ＦＲの寿命を長くすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

前述の実施形態では、リア荷重Ｐｒが近似的に演算され、リア荷重Ｐｒの極小値が検出されると、後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が所定圧だけ上げられる手法を取り上げた。

しかしながら、この手法に限らず、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が２以上の状態に分けられて、それらの状態ごとに、リア荷重Ｐｒの過渡状態が調べられ、これに基づいて、ＥＢＤ制御における時間と後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧との関係を定めたマップが作成されてもよい。そして、各状態ごとのマップがメモリに記憶されて、ＥＢＤ制御では、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態に応じたマップが参照されて、時間経過に応じた後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が得られるように、ＡＢＳアクチュエータ９が制御されてもよい。

たとえば、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が第１ブレーキ状態、第２ブレーキ状態、第３ブレーキ状態および第４ブレーキ状態に分けられてもよい。ブレーキペダル６が操作されたときに、マスタシリンダ液圧が第１液圧閾値未満かつ液圧変化速度が第１速度閾値未満であれば、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が第１ブレーキ状態であると判別される。マスタシリンダ液圧が第１液圧閾値よりも大きい第２液圧閾値未満かつ液圧変化速度が第１速度閾値よりも大きい第２速度閾値未満であって、マスタシリンダ液圧が第１液圧閾値未満かつ液圧変化速度が第１速度閾値未満でなければ、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が第２ブレーキ状態であると判別される。マスタシリンダ液圧が第２液圧閾値よりも大きい第３液圧閾値未満かつ液圧変化速度が第２速度閾値よりも大きい第３速度閾値未満であって、マスタシリンダ液圧が第２液圧閾値未満かつ液圧変化速度が第２速度閾値未満でなければ、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が第３ブレーキ状態であると判別される。マスタシリンダ液圧が第３液圧閾値以上または液圧変化速度が第３速度閾値以上であって、マスタシリンダ液圧が第３液圧閾値未満かつ液圧変化速度が第３速度閾値未満でなければ、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が第４ブレーキ状態であると判別される。

そして、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が第１ブレーキ状態であるときには、第１マップが参照されて、第２ブレーキ状態と比較して、リア荷重Ｐｒの緩やかな変化に応じて、後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が上昇され、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が第２ブレーキ状態であるときには、第２マップが参照されて、第３ブレーキ状態と比較して、リア荷重Ｐｒの緩やかな変化に応じて、後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が上昇され、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が第３ブレーキ状態であるときには、第３マップが参照されて、第４ブレーキ状態と比較して、リア荷重Ｐｒの緩やかな変化に応じて、後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が上昇され、ブレーキ３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲの作動状態が第４ブレーキ状態であるときには、第４マップが参照されて、リア荷重Ｐｒの変化に応じて、後輪２ＲＬ，２ＲＲのブレーキ３ＲＬ，３ＲＲのホイールシリンダ液圧が上昇されるとよい。

また、リア荷重Ｐｒが近似的に演算されるとしたが、たとえば、車両に車体の上下方向変位を検出する車高センサが設けられて、車高センサの検出信号に基づいて、リア荷重Ｐｒが推定されてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ブレーキ制御装置
２ＦＬ前輪
２ＦＲ前輪
２ＲＬ後輪
２ＲＲ後輪
３ＦＬブレーキ
３ＦＲブレーキ
３ＲＬブレーキ
３ＲＲブレーキ
４ＦＬホイールシリンダ
４ＦＲホイールシリンダ
４ＲＬホイールシリンダ
４ＲＲホイールシリンダ
７マスタシリンダ
９ＡＢＳアクチュエータ
１１ＡＢＳ−ＥＣＵ（ＥＢＤ制御手段）
１２マスタシリンダ液圧センサ（液圧検出手段）

Claims

マスタシリンダと、前輪および後輪の各車輪に設けられ、ホイールシリンダの液圧によって前記車輪に制動力を付与するブレーキと、前記マスタシリンダの液圧を各前記ホイールシリンダに配分するＡＢＳアクチュエータとを備える車両に適用されるブレーキ制御装置であって、
前記ブレーキの制動力が前記車輪に付与されて、前記後輪に加わる荷重が増減を繰り返す過渡状態であるときに、前記後輪に加わる荷重を繰り返し演算し、当該荷重が極小値を取ると、前記後輪に設けられる前記ブレーキの前記ホイールシリンダの液圧を上げることにより、当該液圧が時間経過に伴って上昇するように、前記ＡＢＳアクチュエータを制御するＥＢＤ制御手段を含む、ブレーキ制御装置。
前記マスタシリンダの液圧を検出する液圧検出手段をさらに含み、
前記ＥＢＤ制御手段は、前記液圧検出手段によって検出される液圧に基づいて、前記ＡＢＳアクチュエータを制御する、請求項１に記載のブレーキ制御装置。