JP2014118065A - 電子制御ブレーキシステム及びブレーキ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両停止直前におけるブレーキフィーリングを向上させる。
【解決手段】電子制御ブレーキシステムのコントロールユニットは、ブレーキペダル操作量ＳＴに応じた目標減速度を算出すると共に（Ｓ１，Ｓ２）、目標減速度及び車両重量Ｗから目標制動力を算出する（Ｓ３，Ｓ４）。また、コントロールユニットは、車速Ｖspに応じた補正係数、即ち、車両停止直前におけるブレーキトルクの増加を相殺する補正係数を算出し（Ｓ５，Ｓ６）、補正係数に応じて目標制動力を補正する（Ｓ７）。そして、コントロールユニットは、補正された目標制動力に応じたブレーキ制御圧力を算出し（Ｓ８）、これに応じた駆動信号によってブレーキチャンバを制御する（Ｓ９）。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子制御ブレーキシステム及びブレーキ制御方法に関する。

電子制御ブレーキシステムは、ブレーキの信号系を電子制御化することで、ブレーキレスポンスを向上し、制動距離の短縮を図ることを目的としている。このため、特開２００７−２３８００６号公報（特許文献１）に記載されるように、ブレーキペダルの操作量に応じた減速度となるように、各車輪のブレーキチャンバに付与するブレーキ制御圧力を独立して電子制御する技術が提案されている。

特開２００７−２３８００６号公報

ところで、車両のブレーキシステムでは、各車輪に一定のブレーキ制御圧力を付与していても、車両停止直前にブレーキトルクが増加する特性がある。電子制御ブレーキシステムでは、例えば、車輪速度から演算された減速度が一定の減速度となるように、各車輪のブレーキチャンバに付与するブレーキ制御圧力をフィードバック制御する。この場合、車両の減速度を目標減速度に収束させる過程において、フィードバック制御の影響によりブレーキ制御圧力が変動し、ブレーキフィーリングを低下させる要因となっていた。

そこで、本発明は、車両停止直前におけるブレーキフィーリングを向上させた電子制御ブレーキシステム及びブレーキ制御方法を提供することを目的とする。

電子制御ブレーキシステムは、ブレーキペダル操作量を検出するストロークセンサと、車速を検出する車速センサと、ブレーキを作動させるブレーキチャンバと、を有する。そして、電子制御ブレーキシステムは、ブレーキペダル操作量に応じた目標制動力を算出し、車速に応じた目標制動力の補正係数を算出し、補正係数に応じて目標制動力を補正し、補正された目標制動力に応じてブレーキチャンバに供給する作動流体の圧力を制御する。

本発明によれば、車両停止直前におけるブレーキフィーリングを向上させることができる。

電子制御ブレーキシステムの一例を示す概要図である。 ブレーキ制御プログラムの一例を示すフローチャートである。 目標減速度マップの説明図である。 補正係数マップの説明図である。 制御圧力マップの説明図である。 重量推測プログラムの一例を示すフローチャートである。 制動時の車速変化を示し、（Ａ）は従来技術における車速変化の説明図、（Ｂ）は本提案技術における車速変化の説明図である。 ブレーキ制御プログラムの他の例を示すフローチャートである。 他の補正係数マップの説明図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、電子制御ブレーキシステムの一例を示す。
車両の各車輪に取り付けられたブレーキ（図示せず）を作動させるブレーキチャンバ１０には、外部からの駆動信号に比例したブレーキ制御圧力を出力するプロポーショナルリレーバルブ１２を介して、エアリザーバ１４から作動流体としての高圧エアが供給されている。従って、プロポーショナルリレーバルブ１２は、駆動信号に応じて、ブレーキチャンバ１０に高圧エアを供給しない状態（ブレーキ非作動状態）から、ブレーキチャンバ１０にエアリザーバ１４の高圧エアをそのまま供給する状態（ブレーキ最大作動状態）まで制御することができる。

ブレーキペダル１６には、ブレーキペダル操作量ＳＴを０％から１００％までの範囲で検出するストロークセンサ１８が付設されている。また、車両の各車輪には、車輪速度Ｖwhを検出する車輪速センサ２０が取り付けられている。さらに、図示しない変速機の出力軸には、その回転速度から車速Ｖspを検出する車速センサ２２が取り付けられている。

ストロークセンサ１８、車輪速センサ２０及び車速センサ２２の各出力信号は、コンピュータを内蔵したコントロールユニット２４に入力される。コントロールユニット２４は、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）などの車載ネットワークを介して、エンジンコントロールユニット及び変速機コントロールユニットから、エンジントルク及び変速比を読み込み可能となっている。なお、エンジントルク及び変速比は、公知のスイッチ、センサなどから直接読み込むようにしてもよい。

そして、コントロールユニット２４は、ブレーキペダル操作量ＳＴ、車輪速度Ｖwh、車速Ｖsp、エンジントルク及び変速比に基づいて、ブレーキチャンバ１０に付与するブレーキ制御圧力を算出し、これに応じた駆動信号をプロポーショナルリレーバルブ１２に出力する。ここで、車輪速度Ｖwhは、例えば、旋回時などでは各車輪で異なるため、その相加平均値を用いるようにすればよい。

なお、コントロールユニット２４が、制動力算出手段、補正係数算出手段、制動力補正手段及び重量推測手段の一例として挙げられる。また、コントロールユニット２４がプロポーショナルリレーバルブ１２を制御することで、圧力制御手段の一例が実現される。

図２は、ブレーキペダル１６が踏み込まれたことを契機として、コントロールユニット２４が所定時間Δｔ1ごとに繰り返し実行する、ブレーキ制御プログラムの一例を示す。
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様。）では、コントロールユニット２４が、ブレーキペダル１６に付設されたストロークセンサ１８からブレーキペダル操作量ＳＴを読み込む。

ステップ２では、コントロールユニット２４が、図３に示すような、ブレーキペダル操作量に応じた目標減速度が設定された目標減速度マップを参照し、ブレーキペダル操作量ＳＴに応じた目標減速度を算出する。目標減速度マップにおける目標減速度は、例えば、ブレーキペダル操作量が増加するにつれて比例関係をもって増加する特性を有している。また、目標減速度マップは、例えば、コントロールユニット２４を構成するフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリに予め格納されている（他のマップについても同様）。

ステップ３では、コントロールユニット２４が、不揮発性メモリから車両重量Ｗを読み込む。ここで、車両重量Ｗは、後述する重量推測プログラムによって推測された値を用いる。なお、乗用車など車両重量がさほど変化しない場合には、一定値をとるようにしてもよい。

ステップ４では、コントロールユニット２４が、例えば、車両重量Ｗを目標減速度で除算することにより目標制動力を算出する。
ステップ５では、コントロールユニット２４が、車速センサ２２から車速Ｖspを読み込む。

ステップ６では、コントトールユニット２４が、図４に示すような、車速に応じた補正係数が設定された補正係数マップを参照し、車速Ｖspに応じた補正係数を算出する。補正係数マップは、所定車速より大きい領域では、補正係数が１．０をとり、所定車速以下の領域では、補正係数が車速低下に伴って１．０から非線形特性をもって徐々に減少する値をとる。ここで、車速低下に伴って徐々に減少する補正係数は、例えば、車両停止直前にブレーキトルクが大きくなるビルドアップを考慮して設定することができる。また、所定車速は、ブレーキペダル１６の踏み込みによって、車両が停止する過程にあるか否かを判定するための閾値であって、ブレーキのビルドアップを考慮した値、例えば、１０ｋｍ／ｈをとる。

ステップ７では、コントロールユニット２４が、ステップ４で算出した目標制動力に対して補正係数を乗算することで、目標制動力を補正する。従って、所定車速以下の領域では、補正係数が１．０より小さい値となるため、これを適切に設定することで、ブレーキのビルドアップによるブレーキトルクの増加分だけ目標制動力が小さくなる。

ステップ８では、コントロールユニット２４が、図５に示すような、制動力に応じたブレーキ制御圧力が設定された制御圧力マップを参照し、ステップ７で補正された目標制動力に応じたブレーキ制御圧力を算出する。制御圧力マップにおけるブレーキ制御圧力は、例えば、制動力が増加するにつれて比例関係をもって増加する特性を有している。

ステップ９では、コントロールユニット２４が、ブレーキ制御圧力に応じた駆動信号をプロポーショナルリレーバルブ１２に出力し、ブレーキチャンバ１０を制御する。従って、ブレーキチャンバ１０は、ブレーキのビルドアップによるブレーキトルクの増加分を考慮して制御されることとなる。

図６は、コントロールユニット２４が車両走行中に所定時間Δｔ2ごとに繰り返し実行する、重量推測プログラムの一例を示す。ここで、所定時間Δｔ2は、ブレーキ制御プログラムと同期した所定時間Δｔ1と同一であってもよいし、また、その推測精度を考慮して所定時間Δｔ1と異ならせてもよい。

ステップ１１では、コントロールユニット２４が、車両加速中であるか否かを判定する。ここで、車両加速中であるか否かは、例えば、車速Ｖspの変化、車輪速度Ｖwhの変化、加速度センサの出力変化などから判定することができる。そして、コントロールユニット２４は、車両加速中であると判定すれば処理をステップ１２へと進める一方（Ｙｅｓ）、車両加速中でないと判定すれば処理を終了させる（Ｎｏ）。

ステップ１２では、コントロールユニット２４が、車両重量Ｗを推測するための各種信号を読み込む。具体的には、コントロールユニット２４は、車載ネットワークを介してエンジントルク及び変速比を読み込むと共に、車輪速センサ２０から車輪速度Ｖwhを読み込む。また、コントロールユニット２４は、不揮発性メモリからファイナルギヤ比、タイヤ半径を読み込む。

ステップ１３では、コントロールユニット２４が、ステップ１２で読み込んだ各種信号に基づいて、車両重量Ｗを算出する。具体的には、コントロールユニット２４は、タイヤ半径を用いて、車輪速度Ｖwhから車両加速度を算出する。そして、コントロールユニット２４は、次式により、車両重量Ｗを算出する。

車両重量Ｗ＝（エンジントルク×変速比×ファイナルギヤ比）／
（タイヤ半径×車両加速度）
ステップ１４では、コントロールユニット２４が、車両重量Ｗを不揮発性メモリに記憶させる。ここで、不揮発性メモリに記憶させる車両重量Ｗは、例えば、所定回数に亘る移動平均値、単純な相加平均値とすることができる。

かかる電子制御ブレーキシステムによれば、車両運転者がブレーキペダル１６を踏み込むと、ブレーキペダル操作量ＳＴに応じた目標制動力が算出され、車速Ｖspに応じた補正係数で目標制動力が補正される。そして、補正された目標制動力に応じたブレーキ制御圧力が算出され、ブレーキ制御圧力に応じた駆動信号がプロポーショナルリレーバルブ１２に出力されて、ブレーキチャンバ１０により制動が開始される。

この過程において、補正係数は所定車速以下の領域で１．０より小さい値をとるので、補正係数を適切に設定することで、車両停止直前では、ブレーキ制御圧力はブレーキトルクの増加分だけ小さくなり、ブレーキフィーリングを向上させることができる。即ち、従来技術においては、車両停止直前の車速は、図７（Ａ）に示すように、フィードバック制御によって変動していたが、本実施形態においては、図７（Ｂ）に示すように、滑らかに減速するようになる。

また、目標制動力を算出するとき、車両重量Ｗを考慮して目標減速度を変換しているため、特に、車両重量が空車時と積車時とで大きく変化する商用車の特性を吸収することができる。このため、車両重量が変化しても、同一のブレーキペダル操作量で略等しい制動力を発揮することができ、例えば、車両運転者の意思を反映したブレーキ制御を実現することができる。

さらに、車両重量Ｗは、エンジン制御、変速機制御などで使用される、エンジントルク、変速比及び車両加速度を用いて推測されるため、車両重量を検出するためのセンサを新たに取り付ける必要がない。このため、車両重量Ｗを求めるためのコスト増加を抑制することができる。なお、車両重量Ｗは、例えば、車軸に取り付けられた歪みセンサなどから検出してもよい。

図８は、ブレーキペダル１６が踏み込まれたことを契機として、コントロールユニット２４が所定時間Δｔ1ごとに繰り返し実行する、ブレーキ制御プログラムの他の例を示す。なお、先のブレーキ制御プログラムと同一制御については、重複説明を排除する目的から、その説明を簡単にする。

ステップ２１では、コントロールユニット２４が、ブレーキペダル１６に付設されたストロークセンサ１８からブレーキペダル操作量ＳＴを読み込む。
ステップ２２では、コントロールユニット２４が、ブレーキペダル操作量ＳＴに応じた目標減速度を算出する。

ステップ２３では、コントロールユニット２４が、不揮発性メモリから車両重量Ｗを読み込む。
ステップ２４では、コントロールユニット２４が、目標減速度及び車両重量Ｗから目標制動力を算出する。

ステップ２５では、コントロールユニット２４が、車速センサ２２から車速Ｖspを読み込む。
ステップ２６では、コントロールユニット２４が、車速Ｖspが所定車速以下であるか否か、即ち、車両が停止する過程にあるか否かを判定する。そして、コントロールユニット２４は、車速Ｖspが所定車速以下であると判定すれば処理をステップ２７へと進める一方（Ｙｅｓ）、車速Ｖspが所定車速より大きいと判定すれば処理をステップ２９へと進める（Ｎｏ）。

ステップ２７では、コントロールユニット２４が、図９に示すような、所定車速以下の領域における車速に応じた補正係数が設定された補正係数マップを参照し、車速Ｖspに応じた補正係数を算出する。ここで、図９に示す補正係数マップは、図４に示す補正係数マップの所定車速以下の部分と同一である。

ステップ２８では、コントロールユニット２４が、ステップ２４で算出した目標制動力に補正係数を乗算することで、目標制動力を補正する。
ステップ２９では、コントロールユニット２４が、目標制動力に応じたブレーキ制御圧力を算出する。ここで、目標制動力は、ステップ２４で算出された目標制動力、又は、ステップ２８で補正された目標制動力である。

ステップ３０では、コントロールユニット２４が、ブレーキ制御圧力に応じた駆動信号をプロポーショナルリレーバルブ１２に出力し、ブレーキチャンバ１０を制御する。
かかる電子制御ブレーキシステムによれば、補正係数の算出、及び、目標制動力の補正は車速Ｖspが所定車速以下のときに行なわれる点を除き、先の電子制御ブレーキシステムと作用及び効果が同一である。そして、補正係数の算出、及び、目標制動力の補正を行う条件を限定することで、コントロールユニット２４の構成によっては、その制御負荷を軽減することができる。

なお、作動流体としては、高圧エアに限らず、乗用車などで広く使用されている油圧を用いることもできる。また、電子制御ブレーキシステムの故障時などに制動機能を確保するために、ブレーキペダル１６で作動するブレーキバルブによってブレーキチャンバ１０に高圧エアを供給する、従来のブレーキシステムを並存させてもよい。

１０ ブレーキチャンバ
１２ プロポーショナルリレーバルブ
１４ エアリザーバ
１６ ブレーキペダル
１８ ストロークセンサ
２０ 車輪速センサ
２２ 車速センサ
２４ コントロールユニット

Claims (7)

1. ブレーキペダル操作量を検出するストロークセンサと、
   車速を検出する車速センサと、
   ブレーキを作動させるブレーキチャンバと、
   前記ブレーキペダル操作量に応じた目標制動力を算出する制動力算出手段と、
   前記車速に応じた目標制動力の補正係数を算出する補正係数算出手段と、
   前記補正係数に応じて前記目標制動力を補正する制動力補正手段と、
   前記補正された目標制動力に応じて前記ブレーキチャンバに供給する作動流体の圧力を制御する圧力制御手段と、
   を有することを特徴とする電子制御ブレーキシステム。
2. 前記補正係数は、所定車速より大きい領域では、１．０をとる一方、所定車速以下の領域では車速が低下するにつれて１．０から徐々に減少する値をとる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御ブレーキシステム。
3. 前記補正係数は、非線形特性で徐々に減少する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子制御ブレーキシステム。
4. 車両重量を推測する重量推測手段を更に有し、
   前記制動力算出手段は、前記ブレーキペダル操作量及び前記車両重量に応じた目標制動力を算出する、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の電子制御ブレーキシステム。
5. 前記重量推測手段は、エンジントルク、変速比、ファイナルギヤ比、タイヤ半径及び車両加速度に基づいて、車両重量を推測する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の電子制御ブレーキシステム。
6. 前記制動力補正手段は、前記車速が所定車速以下であるときに、前記補正係数に応じて前記目標制動力を補正する、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の電子制御ブレーキシステム。
7. 電子制御ブレーキシステムのコントロールユニットが、
   ブレーキペダル操作量に応じた目標制動力を算出し、
   車速に応じた目標制動力の補正係数を算出し、
   前記補正係数に応じて前記目標制動力を補正し、
   前記補正された目標制動力に応じて前記ブレーキチャンバに供給する作動流体の圧力を制御する、
   ことを特徴とするブレーキ制御方法。