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技術 電動ブレーキ装置

出願人 NTN株式会社
発明者 増田唯
出願日 2016年9月16日 (4年9ヶ月経過) 出願番号 2016-181678
公開日 2016年12月22日 (4年6ヶ月経過) 公開番号 2016-216043
状態 特許登録済
技術分野 ブレーキシステム(制動力調整) ブレーキシステム(ブースタ)
主要キーワード 次歯車 指令通信 ソレノイドピン 周期動作 遊星ローラねじ コントロールエリア 情報伝達速度 車内通信ネットワーク
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

ブレーキ力制御と、アンチロック制御等の車輪速制御とを行うにつき、配線構造が簡素で、かつ動力線を短くできて、コスト面で優位となり、また電動ブレーキ制御装置への指令通信周期を長くすることができる電動ブレーキ装置を提供する。

解決手段

ブレーキロータ15、摩擦材16、摩擦材操作手段13、および電動モータ11を有する電動ブレーキアクチュエータ4と、電動ブレーキ制御装置5とを備える。目標ブレーキ力に従って電動モータ11を制御するブレーキ力コントローラ33と、目標車輪速相当値に従って前記電動モータ11を制御する車輪速コントローラ34と、これらブレーキ力コントローラ33と車輪速コントローラ34との使用を所定の条件に応じて切り替え制御切替手段35とを有する。

概要

背景

電動ブレーキ装置として、次の各提案がなされている。
電動モータ直動機構、および減速機を使用した電動ブレーキアクチュエータの提案(特許文献1)。
遊星ローラ機構および電動モータを使用した電動アクチュエータについての提案(特許文献2)。

概要

ブレーキ力制御と、アンチロック制御等の車輪速制御とを行うにつき、配線構造が簡素で、かつ動力線を短くできて、コスト面で優位となり、また電動ブレーキ制御装置への指令通信周期を長くすることができる電動ブレーキ装置を提供する。ブレーキロータ15、摩擦材16、摩擦材操作手段13、および電動モータ11を有する電動ブレーキアクチュエータ4と、電動ブレーキ制御装置5とを備える。目標ブレーキ力に従って電動モータ11を制御するブレーキ力コントローラ33と、目標車輪速相当値に従って前記電動モータ11を制御する車輪速コントローラ34と、これらブレーキ力コントローラ33と車輪速コントローラ34との使用を所定の条件に応じて切り替え制御切替手段35とを有する。

目的

この発明の目的は、ブレーキ力制御と、アンチロック制御等の車輪速制御とを行うにつき、配線構造が簡素で、かつ動力線を短くできて、コスト面で優位となり、また電動ブレーキ制御装置への指令通信周期を長くすることができて、通信手段のコスト低減信頼性の向上が可能となる電動ブレーキ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ブレーキロータ摩擦材、この摩擦材を前記ブレーキロータと接触させる摩擦材操作手段、および前記摩擦材操作手段を駆動する電動モータを有する電動ブレーキアクチュエータと、前記電動モータを制御する電動ブレーキ制御装置とを備た電動ブレーキ装置であって、目標ブレーキ力に従って前記電動モータを制御するブレーキ力コントローラと、目標車輪速相当値に従って前記電動モータを制御する車輪速コントローラと、これらブレーキ力コントローラと車輪速コントローラとの使用を所定の条件に応じて切り替え制御切替手段とを有することを特徴とする電動ブレーキ装置。

請求項2

請求項1に記載の電動ブレーキ装置において、前記電動ブレーキ制御装置の前記ブレーキ力コントローラが、前記目標車輪速相当値の更新間隔の中間時間における前記目標車輪速相当値を補間する補間機能を有する電動ブレーキ装置。

技術分野

0001

この発明は、自動車等の車両に適用される電動ブレーキ装置に関する。

背景技術

0002

電動ブレーキ装置として、次の各提案がなされている。
電動モータ直動機構、および減速機を使用した電動ブレーキアクチュエータの提案(特許文献1)。
遊星ローラ機構および電動モータを使用した電動アクチュエータについての提案(特許文献2)。

先行技術

0003

特開平06−327190号公報
特開2006−194356号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1、2のような、電動ブレーキ装置を用いた電動ブレーキシステムにおいて、一般に、制御装置電動ブレーキアクチュエータの間にはモータ三相動力線および各種センサ信号線配線しなければならない。両者間の距離を長くする構成をとると、コスト、重量、および耐久性の面で不利となる。

0005

例えば、一般に電動ブレーキ装置は12V等の車両の低電圧系を用いて制御する必要があり、三相動力線は電流定格満足するために太くなりやすいため、ハーネスのコスト、重量が問題となる。また、三相動力線を長くするとハーネスでの損失が増加し、高速ブレーキ制御の実現が困難となる恐れがある。
そのため、電動ブレーキ制御装置を各ブレーキに対して分散配置する構造が考えられる。このとき、車輪速センサを電動ブレーキ制御装置で処理する構成とすると、車輪速センサの配線が簡潔になり好適であると考えられる。
また、例えばABSアンチロックブレーキシステム)によるアンチロック動作において、電動ブレーキアクチュエータへのブレーキ力指令は極めて高速に入力する必要がある。しかしながら、例えば一般に車両制御系に用いられるCAN(コントロールエリアネッワーク)において、複数の電動ブレーキアクチュエータの全てに高速にブレーキ力指令を送信すると、ネットワーク占有率が高くなりすぎる等、通信の安定性欠く課題がある。これを回避するには、高速通信や独立した通信系統など、高価で複雑な通信仕様実装が必要になる可能性がある。また、上記の車輪速センサを電動ブレーキ制御装置で処理する構成をとると、例えば車速推定等において4輪の車輪速センサ信号を統合しなければならず、電動ブレーキアクチュエータへの送信頻度をさらに圧迫する可能性がある。

0006

この発明の目的は、ブレーキ力制御と、アンチロック制御等の車輪速制御とを行うにつき、配線構造が簡素で、かつ動力線を短くできて、コスト面で優位となり、また電動ブレーキ制御装置への指令通信周期を長くすることができて、通信手段のコスト低減信頼性の向上が可能となる電動ブレーキ装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

この発明の電動ブレーキ装置3は、ブレーキロータ15、摩擦材16、この摩擦材16を前記ブレーキロータ15と接触させる摩擦材操作手段13、および前記摩擦材操作手段13を駆動する電動モータ11を有する電動ブレーキアクチュエータ4と、前記電動モータ11を制御する電動ブレーキ制御装置5とを備えた電動ブレーキ装置3であって、
目標ブレーキ力に従って前記電動モータ11を制御するブレーキ力コントローラ33と、目標車輪速相当値に従って前記電動モータ11を制御する車輪速コントローラ34と、これらブレーキ力コントローラ33と車輪速コントローラ34との使用を所定の条件に応じて切り替え制御切替手段35とを有することを特徴とする。

0008

この構成によると、次の提案例に係る電動ブレーキシステム等に適用できて、同システムにつき後に述べるように、ブレーキ力制御と、アンチロック制御等の車輪速制御とを行うにつき、配線構造が簡素で、かつ動力線を短くできて、コスト面で優位となり、また電動ブレーキ制御装置5への指令通信周期を長くすることができて、通信手段のコスト低減、信頼性の向上が可能となる。

0009

前記電動ブレーキ制御装置5の前記ブレーキ力コントローラ33は、前記目標車輪速相当値の更新間隔の中間時間における前記目標車輪速相当値を補間する補間機能を有する構成としても良い。
このように補間機能を設けることで、目標車輪速相当値の更新間隔を長くしても、目標車輪速相当値を更新して制御でき、更新間隔を短くした場合と同様な制御が行える。

0010

前記提案例に係る電動ブレーキシステムは、ブレーキロータ15、摩擦材16、この摩擦材16を前記ブレーキロータ15と接触させる摩擦材操作手段13、および前記摩擦材操作手段13を駆動する電動モータ11を有する電動ブレーキアクチュエータ4、並びに前記電動モータ11を制御する電動ブレーキ制御装置5によりそれぞれ構成される複数の電動ブレーキ装置3と、前記各電動ブレーキ制御装置5を制御する目標値を生成するブレーキ統合制御手段7と、生成された前記目標値を前記各電動ブレーキ制御装置5へ伝送する目標値伝送手段10とを備える電動ブレーキシステムにおいて、
前記ブレーキ統合制御手段7が、前記目標値として、各電動ブレーキ装置3の目標ブレーキ力と、目標車輪速相当値を生成して前記目標値伝送手段10へ伝送し、
前記各電動ブレーキ制御装置5が、前記目標ブレーキ力に従って前記電動モータ11を制御するブレーキ力コントローラ33と、前記目標車輪速相当値に従って前記電動モータ11を制御する車輪速コントローラ34と、これらブレーキ力コントローラ33と車輪速コントローラ34との使用を所定の条件に応じて切り換える制御切替手段35とを有する、ことを特徴とする。

0011

この構成によると、ブレーキ統合制御手段7が、各電動ブレーキ装置3の目標ブレーキ力と、目標車輪速相当値を生成して前記目標値伝送手段10へ伝送する。電動ブレーキ制御装置5では、制御切替手段35により、ブレーキ力コントローラ33と車輪速コントローラ34との使用を所定の条件に応じて切り換え、ブレーキ力コントローラ33は、前記目標ブレーキ力に従って前記電動モータ11を制御する。車輪速コントローラ34は、前記目標車輪速相当値に従って前記電動モータ11を制御する。
なお、前記「車輪速相当値」とは、車輪速の他、車輪速の微分値積分値など、車輪速に変換可能な値を言う。車輪速の制御は、電動ブレーキ装置3の制動動作の制御によって車輪速を制御することであり、ABSとしてのアンチロック制御やTCSトラクションコントロールシステム)としての空転防止制御に代表されるスリップ制御等である。前記「所定の条件」は適宜設計する。また、この明細書で言う「推定」には、センサで検出する場合の「検出」を含む。

0012

車輪速の制御は、車両の4輪の車輪速を知る必要があるため、その車輪速コントローラ34は従来ではECU等の上位制御装置に設けられている。このように、従来ではECU等に設けられていた車輪速コントローラ34を、この発明では電動ブレーキ制御装置5に設け、目標車輪速相当値を受信することとし、電動ブレーキ制御装置5において、ブレーキ力制御と車輪速制御の制御系が完結する構造をとることとした。そのため、配線構造がシンプルなものとなり、コスト面で優位となる。また、電動ブレーキ制御装置5への指令通信周期を長くさせることで、通信手段のコスト低減、信頼性の向上が可能となる。

0013

より具体的には、この電動ブレーキシステムにおいて、例えばCANに代表されるシリアルバス・システムで各電動ブレーキ装置3を制御することが、最も簡潔で低コストとなる構成と考えられる。しかしながらその場合、通信頻度と通信の確実性トレードオフとなる場合が多い。
例えばドライバブレーキペダル操作への追従を考える場合、通信周期を数十msec程度としても、その遅延をドライバが体感できる例は極めて稀と考えられる。一方、例えばアンチロック制御のような車輪速制御においては、慣性の小さい従動輪車輪速時定数が20msec以下程度となる場合もあるため、前記の通信周期では不十分と考えられる。
しかし、前記提案例では、アンチロック制御における車輪速制御は電動ブレーキ制御装置5のみで行い、通常のブレーキ制御や高速動作を必要としないその他のブレーキ制御は、ネットワークエリア指令を行うため、高価な通信系統を必要としない電動ブレーキシステムが構成できる。この時、アンチロック制御における目標車輪速は、4輪すべての車輪速を統合する必要があるが、目標車輪速に対する等価慣性は車体の重量となり時定数が大きいため、ネットワークエリアを介した情報伝達速度で十分と考えられる。

0014

この電動ブレーキシステムは、纏め直すと次のように構成している。
・車輪速制御を電動ブレーキ制御装置5上で行う電動ブレーキシステムを構成する。
・電動ブレーキ制御装置5への指令として、ブレーキ力と車輪速を用いる。
・電動ブレーキ制御装置5への指令は、通信周期が遅くても問題のないパラメータのみとする。
・電動ブレーキ制御装置5への指令は、分解能が低くても問題のないパラメータのみとする。
このため、ブレーキ力制御と、アンチロック制御等の車輪速制御とを行うにつき、配線構造が簡素で、かつ動力線を短くできて、コスト面で優位となり、また電動ブレーキ制御装置への指令通信周期を長くさせることができて、通信手段のコスト低減、信頼性の向上が可能な電動ブレーキシステムとなる。

0015

前記提案例の電動ブレーキシステムにおける具体的な構成として、前記ブレーキ統合制御手段7が、車輪速推定手段9の推定した車輪速相当値から前記車輪の過スリップ状態を防止するための前記車輪速相当値の限界値を推定して前記目標車輪速相当値とする車輪速指示手段32を有し、前記電動ブレーキ制御装置5の前記制御切替手段35は、前記車輪速推定手段推9で推定された車輪速相当値が前記限界値である目標車輪速相当値を超過していない場合は前記目標値のうち前記目標ブレーキ力を用いて前記ブレーキ力コントローラ33による制御とし、前記限界値を超過する場合は前記目標値のうち目標車輪速相当値を用いて前記車輪速コントローラ34による制御とする構成としても良い。前記過スリップ状態は、車輪のロック状態等である。

0016

このように、車輪速相当値が前記限界値である目標車輪速相当値を超過していない場合は前記目標値のうち前記目標ブレーキ力を用いて前記ブレーキ力コントローラ33による制御とし、限界値を超過する場合は前記目標値のうち目標車輪速相当値を用いて前記車輪速コントローラ34による制御とすることで、アンチロックブレーキ動作が行える。

0017

前記提案例の電動ブレーキシステムにおいて、前記具体的構成に代えて、前記ブレーキ統合制御手段7が、車輪速推定手段9の推定した車輪速相当値から車体と同期した車輪速相当値である非スリップ車輪速相当値(換言すれば、車体速相当値)を推定してこの非スリップ車輪速相当値を前記目標車輪速相当値とする車輪速指示手段32を有し、
前記電動ブレーキ制御装置5が、前記車輪速推定手段9の推定した車輪速相当値と前記非スリップ車輪速相当値とから過スリップ状態を防止するための車輪速相当値の限界値を推定する限界値推定手段36を有し、
前記制御切替手段35は、前記車輪速推定手段9により推定された車輪速相当値が、前記車輪速相当値の前記限界値を超過していない場合は前記目標値のうち前記目標ブレーキ力を用いて前記ブレーキ力コントローラ33による制御とし、前記限界値を超過する場合は前記目標値のうち目標車輪速相当値を用いて前記車輪速コントローラ34による制御とする構成としても良い。

0018

この構成は、前記具体的構成とは、車輪速相当値の限界値を推定する限界値推定手段36が、ブレーキ統合制御手段7ではなく電動ブレーキ制御装置5に設けられていることで異なる。
このように、車輪速相当値の限界値を推定する限界値推定手段36を電動ブレーキ制御装置5側に設けても、アンチロックブレーキ動作が行える。

0019

前記提案例の電動ブレーキシステムにおいて、前記電動ブレーキ制御装置5の前記ブレーキ力コントローラ33が、前記目標車輪速相当値の更新間隔の中間時間における前記目標車輪速相当値を補間する補間機能を有する構成としても良い。
このように補間機能を設けることで、目標車輪速相当値の更新間隔を長くしても、目標車輪速相当値を更新して制御でき、更新間隔を短くした場合と同様な制御が行える。

0020

前記提案例の電動ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ統合制御手段7が、前記電動ブレーキ制御装置5とは別に設けられた制御装置に設けられていても良い。例えば、車両全体統括制御協調制御等を行う上位ECU6に設けられていても、また専用のECU(図示せず)として設けられていても良い。上位ECU6に設ける場合は、上位ECU6機能は増えるが、制御装置を別に設けることが不要となる。専用のECUに設ける場合は、上位ECUの複雑化が回避される。

0021

前記提案例の電動ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキ統合制御手段7が、複数設置される前記電動ブレーキ装置3の前記電動ブレーキ制御装置5のうちのいずれか一つに設けられていても良い。
複数ある電動ブレーキ制御装置5の一つに前記ブレーキ統合制御手段7を設ける場合、上位ECU6とはできるだけ独立させた電動ブレーキシステムとして完結でき、種々の機能を持たせる上位ECU6の負担が軽減できる。

0022

前記提案例の電動ブレーキシステムにおいて、前記目標値伝送手段10が、所定のビット数を1回の送信フレームとして送信するシリアル通信手段であり、前記目標ブレーキ力、および前記目標車輪速相当値を、それぞれ所定のビット区間に配して送信する構成としても良い。
この構成の場合、一般的に車内LANとして採用されているCAN等を用いてこの発明が実現できる。

0023

前記提案例の電動ブレーキシステムにおいて、前記目標値伝送手段10が、所定のビット数を1回の送信フレームとして送信するシリアル通信手段であり、前記送信フレーム中に前記目標ブレーキ力、および前記目標車輪速相当値のうちの何れか1つ、および目標ブレーキ力および目標車輪速相当値の何れであるかを示す区別情報を含み、前記制御切替手段35は、前記区別情報に基づいて、送信された目標値が前記目標ブレーキ力および前記目標車輪速相当値のいずれであるかを認識する構成であっても良い。
この構成の場合も、一般的に車内LANとして採用されているCAN等を用いてこの発明が実現できる。

発明の効果

0024

この発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータ、摩擦材、この摩擦材を前記ブレーキロータと接触させる摩擦材操作手段、および前記摩擦材操作手段を駆動する電動モータを有する電動ブレーキアクチュエータと、前記電動モータを制御する電動ブレーキ制御装置とを備えた電動ブレーキ装置であって、目標ブレーキ力に従って前記電動モータを制御するブレーキ力コントローラと、目標車輪速相当値に従って前記電動モータを制御する車輪速コントローラと、これらブレーキ力コントローラと車輪速コントローラとの使用を所定の条件に応じて切り替える制御切替手段とを有するため、この発明の電動ブレーキシステムに適用でき、ブレーキ力制御と、アンチロック制御等の車輪速制御とを行うにつき、配線構造が簡素で、かつ動力線を短くできて、コスト面で優位となり、また電動ブレーキ制御装置への指令通信周期を長くすることができて、通信手段のコスト低減、信頼性の向上が可能となるという効果が得られる。

図面の簡単な説明

0025

(A)は、この発明の第1の実施形態に係る電動ブレーキ装置を備えた電動ブレーキシステムの各機器配置関係例を示す説明図、(B)はその電動ブレーキ制御装置とブレーキ統合制御手段とを示す概念構成のブロック図である。
同電動ブレーキシステムに適用する電動ブレーキアクチュエータの一例を簡略化して示す側面図である。
(A),(B)はそれぞれ同電動ブレーキシステムにおけるシリアル送信データ形態例の説明図である。
同電動ブレーキシステムの制御切替フローの一例を示す流れ図である。
同電動ブレーキシステムの制御切替フローの他の例を示す流れ図である。
同電動ブレーキシステムの制御切替え動作例の説明図である。
他の電動ブレーキシステムの各機器の配置関係例を示す説明図である。
さらに他の電動ブレーキシステムの各機器の配置関係例を示す説明図である。
補間の説明図である。
さらに他の電動ブレーキシステムにおける、電動ブレーキ制御装置とブレーキ統合制御手段とを示す概念構成のブロック図である。
従来例の概念構成のブロック図である。

実施例

0026

この発明の第1の実施形態を図面と共に説明する。図1(A)は、四輪の自動車等の車両に適用した例を示す。この車両1は、フロント側およびリア側の左右各車輪2に対して電動ブレーキ装置3が設けられている。図の符号FL,FR,RL,RRは、前左、前右、後左、後右をそれぞれ示す。
電動ブレーキ装置3は、機械的な部分である電動ブレーキアクチュエータ4と、この電動ブレーキアクチュエータ4を制御する電動ブレーキ制御装置5とで構成される。この実施形態では、電動ブレーキ制御装置5は、各車輪2の近傍で、例えば電動ブレーキアクチュエータ4におけるブレーキキャリパに設置されている。各電動ブレーキ制御装置5は、マイクロコンピュータおよび電子回路で構成される。また、各車輪2に対して、その車輪速相当値を推定する車輪速推定手段9が設置されている。車輪速推定手段9には、この例では車輪の回転速度(車輪速)を検出する回転センサである車輪速センサが用いられている。なお、ここで言う「車輪速相当値」は、前述のように、車輪速の他、車輪速の微分値や積分値など、車輪速に変換可能な値を言う。

0027

上位ECU6は、車両1の全体の統括制御,協調制御を行う装置であって、VCU(車両制御ユニット)とも呼ばれ、この上位ECU6に、この電動ブレーキシステムにおけるブレーキ統合制御手段7が設けられている。上位ECU6は、コンピュータおよび電子回路によって構成されている。上位ECU6には、ブレーキペダル等のブレーキ操作量を指示するブレーキ指令装置8や、各種のセンサ類25の検出信号が入力される。上位ECU6と各電動ブレーキ制御装置5とは、CAN等の車内通信ネットワーク10で接続されている。この車内通信ネットワーク10は、CANに代表されるシリアルバス・システムからなり、前記ブレーキ統合制御手段7で生成した目標値を送信する目標値伝送手段を構成する。

0028

同図の例のように、各車輪2のそれぞれに電動ブレーキ制御装置5を設けた場合、後に示す図7図8の例に比べて、ハーネスが最も簡潔となり製作・実装コストに有利となり、また演算器故障に対する冗長性が強固となる等の利点が得られる。電動ブレーキ制御装置5をブレーキキャリパと一体化すれば、電動ブレーキ装置3を車両1に取り付ける際の工数が最も少なくて済み、一般に高コスト、重量増となりやすい三相動力線を最も少なくできる。

0029

図2は、電動ブレーキアクチュエータ4の具体的構成例の概略を示す。
電動ブレーキアクチュエータ4は、電動モータ11と、この電動モータ11の回転を減速する減速機構12と、摩擦部材操作手段である直動機構13と、駐車ブレーキであるパーキングブレーキ機構14と、ブレーキロータ15と、摩擦材16とを有する。電動モータ11、減速機構12、および直動機構13は、例えば、図示外のハウジング等に組込まれる。なおブレーキロータ15は、ディスク型であっても、ドラム型であっても良い。摩擦材16は、ブレーキパッドまたはブレーキシュー等からなる。直動機構13は、ボールねじ機構遊星ローラねじ機構などの送りねじ機構からなる。

0030

電動モータ11は3相同期モータ等からなる。減速機構12は、電動モータ11の回転を、回転軸17に固定された3次歯車20に減速して伝える機構であり、1次歯車18、中間歯車19、および3次歯車20を含む。
直動機構13は、減速機構12で出力される回転運動を送りねじ機構により直動部13aの直線運動に変換して、ブレーキロータ15に対して摩擦材16を当接離隔させる機構である。直動部13aは、回り止めされ且つ矢符A1にて表記する軸方向に移動自在に支持されている。直動部13aのアウトボード側端に摩擦部材16が設けられる。電動モータ11の回転を減速機構12を介して直動機構13に伝達することで、回転運動が直線運動に変換され、それが摩擦部材16の押圧力に変換されることによりブレーキ力を発生させる。

0031

パーキングブレーキ機構14は、ロック部材22とアクチュエータ23とを有する。中間歯車19のアウトボード側端面には、複数の係止孔(図示せず)が円周方向一定間隔おきに形成される。これら係止孔のいずれか1つにロック部材22が係止可能に構成される。アクチュエータ23として例えばリニアソレノイドが適用される。アクチュエータ23によりロック部材(ソレノイドピン)22を進出させて中間歯車19に形成された前記係止孔に嵌まり込ませることで係止し、中間歯車19の回転を阻止することで、パーキングロック状態にする。ロック部材22の一部または全部をアクチュエータ23に退避させて前記係止孔から離脱させることで中間歯車19の回転を許容し、アンロック状態にする。

0032

図1(B)は、ブレーキ統合制御手段7および電動ブレーキ制御装置5の概念構成を示すブロック図である。同図は、基本的な制御を行う上で必要となる構成のみを示す。同図において、高速な動作や周期動作となる接続部は二重線、比較的低速な動作や周期動作となる接続部は単線で示している。また、制御装置間の通信系統に該当する部分を太線にて示している。
ブレーキ統合制御手段7は、サービスブレーキ指示手段31および車輪速指示手段32を有している。サービスブレーキ指示手段31は、前記ブレーキペダル等のブレーキ指令装置8(図1(A))の操作量に従って各電動ブレーキ装置3に動作させる目標ブレーキ力を生成し、分配する手段である。車輪速指示手段32は、アンチロック制御等のスリップ制御のための目標車輪速を生成して指示する手段である。ブレーキ統合制御手段7は、上記のように生成された目標ブレーキ力および目標車輪速を、車内通信手段10による目標値伝送手段により送信する。

0033

電動ブレーキ制御装置5は、ブレーキ力コントローラ33と、車輪速コントローラ34と、これらブレーキ力コントローラ33と車輪速コントローラ34との使用を所定の条件に応じて切り換える制御切替手段35とを有する。ブレーキ力コントローラ33は、与えられた目標ブレーキ力に従って電動ブレーキアクチュエータ4の電動モータ11(図2参照)を駆動する手段である。車輪速コントローラ34は、与えられた目標車輪速に従い、車輪速が目標車輪速に追従するように、電動ブレーキアクチュエータ4の電動モータ11を駆動する手段である。車輪速コントローラ34は、この実施形態ではブレーキ力コントローラ33の上位に設けられ、ブレーキ力コントローラ33を用いて車輪速の制御を実現する。制御切替手段35は、前記「所定の条件」として、ブレーキ統合制御手段7から送信された目標値が目標ブレーキ力であるか目標車輪速であるかを判別し、その判別した目標値の種類に応じて、ブレーキ力コントローラ33と車輪速コントローラ34との使用を切替える。

0034

前記目標値伝送手段となる車内通信ネットワーク10は、所定のビット数を1回の送信フレームとして送信するシリアル通信手段であり、例えば、図3(A),(B)のいずれかの形態で送信を行う。
同図(A)は、送信フレームのうちのデータフィールドに、目標ブレーキ力、および前記目標車輪速(目標車輪速相当値)を、それぞれ所定のビット区間に配して送信する形態である。
同図(B)は、送信フレームのうちのデータフィールドに、前記目標ブレーキ力および前記目標車輪速(目標車輪速相当値)のうちの何れか1つである目標値と、その目標値が目標ブレーキ力および前記目標車輪速相当値の何れであるかを示す区別情報である目標値IDとを含む。
なお、図3はデータフィールドのみを示しており、前記送信フレームにはデータフィールドの他に、送受の確認や送信先機器のIDの情報等の種々のフィールド(図示せず)が含まれる。

0035

図3(A)の送信形態とする場合は、電動ブレーキ制御装置5は、制御切替手段35により図4に示された制御切替を行う。目標ブレーキ力Frおよび目標車輪速ωrを順に取得し(ステップR1,R2)、車輪速制御中であるか否かを判断する(ステップR3)。車輪速制御中でない場合は、車輪速ωが目標車輪速ωr未満であるか否かを判断し(ステップR4)、目標車輪速ωr以上の場合はブレーキ力制御を行う(ステップR5)。ステップR4の判断時に、目標車輪速ωr未満である場合は車輪速制御を開始する(ステップR6)。

0036

前記ステップR3の車輪速制御中であるか否かの判断時に、車輪速制御中である場合は、車輪速制御を続ける(ステップR7)。このとき、車輪速制御中の目標ブレーキ力Fabsを取得する(ステップR8)。この後、または前記ステップR6の後、車輪速制御中の目標ブレーキ力Fabsが目標ブレーキ力Fr以下であるか否かを判断し(ステップR9)、目標ブレーキ力Fr以下である場合は、同図の処理を終了し、再度同図の処理を繰り返す。目標ブレーキ力Fr以下でない場合は、車輪速制御を終了する(ステップR10)。

0037

図3(B)の送信形態とする場合は、電動ブレーキ制御装置5は、制御切替手段35により図5に示された制御切替を行う。目標値および目標値IDを取得し(ステップS1)、目標値IDがブレーキ力を示すか、車輪速を示すかを目標値IDから判断する(ステップS2)。ブレーキ力を示す場合はブレーキ力制御を行い(ステップS3)、車輪速を示す場合は車輪速制御を行う(ステップS4)。

0038

上記構成の電動ブレーキシステムによると、ブレーキ統合制御手段7が、各電動ブレーキ装置3の目標ブレーキ力と、目標車輪速を生成して前記目標値伝送手段10へ伝送する。電動ブレーキ制御装置5では、制御切替手段35により、ブレーキ力コントローラ33と車輪速コントローラ34との使用を所定の条件に応じて切り換え、ブレーキ力コントローラ33は、前記目標ブレーキ力に従って前記電動モータ11を制御する。車輪速コントローラ34は、前記目標車輪速相当値に従って前記電動モータ11を制御する。

0039

車輪速の制御は、車両の4輪の車輪速を知る必要があるため、その車輪速コントローラ34Aは従来では、図11に示すように、上位ECU6A等に設けられている。このように、従来では上位ECU6A等に設けられていた車輪速コントローラ34Aを、この実施形態では電動ブレーキ制御装置5に設け、電動ブレーキ制御装置5において、ブレーキ力制御と車輪速制御の制御系が完結する構造を採ることとした。そのため、配線構造がシンプルなものとなり、コスト面で優位となる。また、電動ブレーキ制御装置5への指令通信周期を長くさせることで、通信手段のコスト低減、信頼性の向上が可能となる。

0040

より具体的には、この電動ブレーキシステムにおいて、車内通信ネットワーク10として、例えばCANに代表されるシリアルバス・システムで各電動ブレーキ装置3を制御することが、最も簡潔で低コストとなる構成と考えられる。しかしながらその場合、通信頻度と通信の確実性がトレードオフとなる場合が多い。
例えばドライバのブレーキペダル操作への追従を考える場合、通信周期を数十msec程度としても、その遅延をドライバが体感できる例は極めて稀と考えられる。一方、例えばアンチロック制御のような車輪速制御においては、慣性の小さい従動輪車輪速の時定数が20msec以下程度となる場合もあるため、前記の通信周期では不十分と考えられる。
しかし、この実施形態では、アンチロック制御における車輪速制御は電動ブレーキ制御装置5のみで行い、通常のブレーキ制御や高速動作を必要としないその他のブレーキ制御は、ネットワークエリアで指令を行うため、高価な通信系統を必要としない電動ブレーキシステムが構成できる。この時、アンチロック制御における目標車輪速は、4輪すべての車輪速を統合する必要があるが、目標車輪速に対する等価慣性は車体の重量となり時定数が大きいため、ネットワークエリアを介した情報伝達速度で十分と考えられる。なお、目標車輪速と減速度を同時に送信しておけば、通信周期中の目標車輪速を電動ブレーキ制御装置で補完することが可能となる。

0041

図11に示す従来例と比較して説明する。従来では、車輪速コントローラ34Aを上位ECU6Aに設けていて、上位ECU6A内に高速処理部を含んでおり、上位ECU6Aと電動ブレーキ制御装置5間の太線で示す通信系統10Aaにおいても、高速な動作が求められる。
これに対して、この実施形態では、図1(B)に示すように、高速処理部が全て電動ブレーキ制御装置5内に存在し、上位ECU6と電動ブレーキ制御装置5間の太線で示す通信系統10a,10b(車内通信ネットワーク10の一部)は、比較的低速で良い構成となる。そのため、車内通信ネットワーク10におけるブレーキ系統のネットワーク占有率を低下させ、送信の安定を図ることができ、通信手段のコスト低減、信頼性の向上が可能となる。

0042

なお、この実施形態において、図9に示すように、前記電動ブレーキ制御装置5の前記ブレーキ力コントローラ33は、前記目標車輪速の更新間隔の中間時間における前記目標車輪速相当値を補間する補間機能を有していても良い。曲線aは補間された各値を結ぶ曲線である。
このように補間機能を設けることで、目標車輪速の更新間隔を長くしても、目標車輪速相当値を更新して制御でき、更新間隔を短くした場合と同様な制御が行える。目標車輪速に限らず、車輪速以外の目標車輪速相当値を用いる場合も上記と同様である。

0043

次に、この実施形態におけるアンチロック制御のより具体的な例を説明する。この具体例では前記ブレーキ統合制御手段7の車輪速指示手段32が、車輪2の車輪速推定手段9の推定した車輪速相当値から車輪2の過スリップ状態を防止するための前記車輪速相当値の限界値を推定して前記目標車輪速(目標車輪速相当値)とする。電動ブレーキ制御装置5の前記制御切替手段35は、車輪速推定手段9で推定された車輪速相当値が目標車輪速相当値を超過していない場合は、前記目標値のうち前記目標ブレーキ力を用いて前記ブレーキ力コントローラ33による制御とし、目標車輪速(目標車輪速相当値)を超過する場合は前記目標値のうち目標車輪速相当値を用いて前記車輪速コントローラ34による制御とする構成とする。前記過スリップ状態は、車輪のロック状態等である。

0044

このように、車輪速相当値が目標車輪速相当値を超過していない場合は前記目標値のうち前記目標ブレーキ力を用いて前記ブレーキ力コントローラ33による制御とし、限界値を超過する場合は前記目標値のうち目標車輪速相当値を用いて前記車輪速コントローラ34による制御とすることで、アンチロックブレーキ動作が行える。図6は、その制御の切り替わりの様子を示す。

0045

アンチロック制御の第2の具体例を図10と共に説明する。第2の具体例では、ブレーキ統合制御手段7の車輪速指示手段32、車輪速推定手段9により推定した車輪速相当値から車体と同期した車輪速相当値である非スリップ車輪速相当値(換言すれば、車体速相当値)を推定してこの非スリップ車輪速相当値前記目標車輪速相当値とする。
前記電動ブレーキ制御装置5が、前記車輪速推定手段9の推定した車輪速相当値と前記非スリップ車輪速相当値とから過スリップ状態を防止するための車輪速相当値の限界値を推定する限界値推定手段36を有する。前記制御切替手段35は、前記車輪速推定手段9で推定された車輪速相当値が、前記車輪速相当値の限界値を超過していない場合は前記目標値のうち前記目標ブレーキ力を用いて前記ブレーキ力コントローラ33による制御とし、限界値を超過する場合は前記目標値のうち目標車輪速相当値を用いて前記車輪速コントローラ34による制御とする。

0046

この構成は、先の具体例とは、車輪速相当値の限界値を推定する限界値推定手段36が、ブレーキ統合制御手段7ではなく電動ブレーキ制御装置5に設けられていることで異なる。
このように、車輪速相当値の限界値を推定する限界値推定手段36を電動ブレーキ制御装置5側に設けた場合も、アンチロックブレーキ動作が行える。

0047

図7は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、車両1の前後とも、左右の車輪2に対して設けられる電動ブレーキアクチュエータ3,3に対して、一つの電動ブレーキ制御装置5を設けた例を示す。すなわち、電動ブレーキ制御装置5が、左右2つの電動ブレーキ制御装置5,5の制御装置を兼ねる。
この実施形態の場合、図1の第1の実施形態と比較して、ハーネスは増加するが、電動ブレーキ制御装置5の数が少なくなるという利点がある。その他の構成,効果は、第1の実施形態と同様である。

0048

図8は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、ブレーキ統合制御手段7を、各車輪2の電動ブレーキ制御装置3における電動ブレーキ制御装置5のいずれか一つに設置している。
この実施形態の場合、上位ECU6とはできるだけ独立させた電動ブレーキシステムとして完結でき、種々の機能を持たせる上位ECU6の負担が軽減できる。その他の構成,効果は、第1の実施形態と同様である。

0049

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

0050

1…車両
2…車輪
3…電動ブレーキ装置
4…電動ブレーキアクチュエータ
5…電動ブレーキ制御装置
6…上位ECU
7…ブレーキ統合制御手段
8…ブレーキ指令装置
9…車輪速推定手段
10…車内通信ネットワーク(目標値伝送手段)
11…電動モータ
13…直動機構(摩擦材操作手段)
15…ブレーキロータ
16…摩擦材
31…サービスブレーキ指示手段
32…車輪速指示手段
33…ブレーキ力コントローラ
34…車輪速コントローラ
35…制御切替手段
36…限界値推定手段

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