<構成部材等の記号、及び、記号末尾の添字・数字>
本発明に係る車両の制動制御装置の実施形態について図面を参照して説明する。以下の説明において、ECU等の如く、同一記号を付された構成部材、演算処理、信号、及び、値は、同一機能のものである。また、各種記号の末尾に付された添字(「fr」等)は、それが何れの車輪に関するかを示すものである。具体的には、「fr」は右前輪、「fl」は左前輪、「rr」は右後輪、「rl」は左後輪を示す。例えば、各ホイールシリンダにおいて、右前輪ホイールシリンダWCfr、左前輪ホイールシリンダWCfl、右後輪ホイールシリンダWCrr、及び、左後輪ホイールシリンダWCrlと表記される。
また、各種記号の末尾に付された数字(「1」又は「2」)は、2つの流体路(液圧系統)において、右前輪ホイールシリンダWCfr、及び、左前輪ホイールシリンダWCflのうちの、何れに接続されているかを示すものである。以下では、右前輪ホイールシリンダWCfrに接続される系統を「第1系統」と称呼し、末尾数字「1」を用いて表現し、左前輪ホイールシリンダWCflに接続される系統を「第2系統」と称呼し、末尾数字「2」を用いて表現する。例えば、第1調圧ユニットCA1は右前輪ホイールシリンダWCfr(第1ホイールシリンダWC1に相当)の液圧を調整するものであり、第2調圧ユニットCA2は左前輪ホイールシリンダWCfl(第2ホイールシリンダWC2に相当)の液圧を調整するものである。なお、「第1系統」、「第2系統」は、逆であってもよい。各種の構成要素において、第1系統(第1流体路)に係るものと、第2系統(第2流体路)に係るものとは同じである。このため、以下では、第1系統に係る構成要素を主に説明する。
<本発明に係る制動制御装置の第1の実施形態>
図1の全体構成図を参照して、本発明に係る制動制御装置の第1の実施形態を備えた車両について説明する。全体構成図に示すように、車両には、制動操作部材BP、操作変位センサSBP、ブレーキスイッチBSW、電子制御ユニットECU、タンデムマスタシリンダMCL、ストロークシミュレータSSM、及び、第1、第2圧力調整ユニットCA1、CA2が備えられる。さらに、車両の各々の車輪WHfr、WHfl、WHrr、WHrl(単に、「WH」とも表記)には、ブレーキキャリパCPfr、CPfl、CPrr、CPrl(単に、「CP」とも表記)、ホイールシリンダWCfr、WCfl、WCrr、WCrl(単に、「WC」とも表記)、及び、回転部材KTfr、KTfl、KTrr、KTrl(単に、「KT」とも表記)が備えられる。なお、以下の説明において、流体路(HM1等)、及び、流体室(Rm1等)は、液密状態にされている。
制動操作部材(例えば、ブレーキペダル)BPは、運転者が車両を減速するために操作する部材である。制動操作部材BPが操作されることによって、車輪WHに作用する制動トルクが調整され、車輪WHに制動力が発生される。具体的には、車両の車輪WHには、車輪WHと一体となって回転する回転部材(例えば、ブレーキディスク)KTが固定される。この回転部材KTを挟み込むようにブレーキキャリパCPが配置される。ブレーキキャリパCPには、ホイールシリンダWCが設けられる。各ホイールシリンダWC内の制動液の圧力(液圧)が増加されることによって、摩擦部材(例えば、ブレーキパッド)MSBが、回転部材(例えば、ブレーキディスク)KTに押し付けられる。このときに生じる摩擦力によって、車輪WHに制動トルクが発生され、制動力が生じる。
制動操作部材BPには、運転者による操作量として、制動操作部材BPの操作変位Sbpを検出するため、操作変位センサ(ストロークセンサ)SBPが設けられる。同様に、運転者による制動操作部材BPの操作量として、マスタシリンダ液圧Pm1を検出するため、マスタシリンダMCLには、マスタシリンダ液圧センサPM1(圧力センサ)が設けられる。加えて、運転者による制動操作部材BPの操作量として、制動操作部材BPの操作力Fbpを検出するため、制動操作部材BPには、操作力センサ(踏力センサ)(図示せず)が設けられ得る。これらの操作量検出センサによって、運転者による制動操作部材BPの操作量(「マスタシリンダ液圧Pm1」、「制動操作部材BPの操作変位Sbp」、及び、「制動操作部材BPの操作力Fbp」のうちの少なくとも1つ)が取得(検出)される。
電子制御ユニット(コントローラともいう)ECUは、マイクロプロセッサ等が実装された電気回路基板と、マイクロプロセッサにプログラムされた制御アルゴリズムにて構成される。電子制御ユニットECUへは、蓄電池(バッテリィ)BAT、及び、発電機(オルタネータ)ALTから、電力が供給される。電子制御ユニットECUには、上記操作変位Sbp等が入力される。また、電子制御ユニットECUには、第1、第2制御シリンダ液圧センサ(制御液圧センサともいう)PC1、PC2によって取得される第1、第2制御シリンダ液圧(検出値)Pc1、Pc2が入力される。
電子制御ユニットECUによって、制動操作変位Sbp、マスタシリンダ液圧Pm1等に基づいて、第1、第2圧力調整ユニット(調圧ユニットともいう)CA1、CA2が制御される。具体的には、電子制御ユニットECUでは、マイクロプロセッサにプログラムされた制御アルゴリズムに従って、第1、第2調圧ユニットCA1、CA2を駆動する第1、第2電気モータMT1、MT2の第1、第2目標信号It1、It2が演算され、第1、第2電気モータMT1、MT2を制御するための処理が実行される。
タンデムマスタシリンダ(単に、マスタシリンダともいう)MCLは、制動操作部材BPの操作力を液圧に変換し、各車輪のホイールシリンダWCに制動液を圧送する。具体的には、制動操作部材BPは、ブレーキロッドを介して、マスタシリンダMCL内の第1、第2マスタピストンMP1、MP2に機械接続される。マスタシリンダMCL内には、2つのマスタピストンMP1、MP2によって区画された第1、第2マスタシリンダ室(加圧室ともいう)Rm1、Rm2が形成され、各車輪のホイールシリンダWCと流体路(制動配管)によって接続されている。制動操作部材BPが操作されていない場合には、第1、第2加圧室Rm1、Rm2はマスタリザーバRSVと連通状態にあり、マスタシリンダMCL内の液圧は大気圧である。
≪2系統の流体路(ダイアゴナル配管)≫
次に、液圧回路を参照して、2系統の流体路について説明する。マスタシリンダMCLと4つのホイールシリンダWCfr、WCfl、WCrr、WCrlとの間で制動液(ブレーキフルイド)が移動される経路(流体路)は、2つの系統で構成される。一方の系統(第1流体路H1の系統)では、マスタシリンダMCLの第1マスタシリンダ室(第1加圧室ともいう)Rm1とホイールシリンダWCfr、WCrlとが流体接続される。他方の系統(第2流体路H2の系統)では、マスタシリンダMCLの第2マスタシリンダ室(第2加圧室ともいう)Rm2とホイールシリンダWCfl、WCrrとが流体接続される。所謂、ダイアゴナル配管(X配管ともいう)の構成が採用される。第1流体路(第1制動配管)H1に係る構成と第2流体路(第2制動配管)H2に係る構成とは、基本的には同一であるため、第1流体路H1に係る構成について説明する。
マスタシリンダMCLの第1加圧室Rm1とホイールシリンダWCfr、WCrlとを接続する流体路H1に第1圧力調整ユニット(第1調圧ユニットともいう)CA1が設けられる。即ち、第1調圧ユニットCA1が第1流体路H1に介装される。
第1調圧ユニットCA1は、第1制御シリンダSC1、及び、第1電気モータMT1にて構成される。制動操作が行われた場合、及び、自動加圧が必要な場合、調圧ユニットCA1は、マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCfr、WCrlとの流体接続を遮断(非連通状態)して、ホイールシリンダWCfr、WCrlの液圧を調整(増加、保持、又は減少)する。第1調圧ユニットCA1によって調整された液圧(実制御液圧)Pc1が、第1制御液圧センサPC1によって取得(検出)される。
第1流体路H1は、マスタシリンダMCLから調圧ユニットCA1までの第1マスタシリンダ流体路(制動配管)HM1と、調圧ユニットCA1からホイールシリンダWCfr、WCrlまでの第1ホイールシリンダ流体路(制動配管)HW1にて形成される。加圧室Rm1の液圧を検出するよう、マスタシリンダ液圧センサPM1は、第1マスタシリンダ流体路HM1に設けられる。調圧ユニットCA1とホイールシリンダWCfr、WCrlとを接続する第1ホイールシリンダ流体路HW1(第1流体路H1の一部に相当)に第1液圧ユニットHU1が介装される。第1ホイールシリンダ流体路HW1において、第1調圧ユニットCA1と第1液圧ユニットHU1との間に、第1調圧ユニットCA1(特に、制御シリンダSC1)の第1制御液圧Pc1を検出するよう、第1制御液圧センサPC1が設けられる。
第1液圧ユニット(モジュレータともいう)HU1は、増圧弁と減圧弁とで構成され、アンチスキッド制御、車両安定化制御等の車輪スリップ制御の実行において、ホイールシリンダWCfr、WCrlの液圧を夫々、個別に独立して制御する。
ストロークシミュレータ(単に、シミュレータともいう)SSMが、制動操作部材BPに操作力を発生させるために設けられる。シミュレータSSMは、第1調圧ユニットCA1の第1制御シリンダSC1に、シミュレータ流体路(例えば、制動配管、流体ユニットブロックの液路)HSMを介して、流体接続される。制動操作部材BPが操作されていない場合、調圧ユニットCA1によって、マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの流体接続が開放(連通状態)され、シミュレータSSMとマスタシリンダMCLとの流体接続は遮断(非連通状態)される。一方、制動操作部材BPが操作される場合には、調圧ユニットCA1によって、マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの流体接続が遮断され、シミュレータ流体路HSMを介して、マスタシリンダMCLとシミュレータSSMとの流体接続が開放(連通)状態にされる。
シミュレータSSMの内部には、ピストン、及び、弾性体(例えば、圧縮ばね)が備えられる。このため、制動操作部材BPが操作される場合には、マスタシリンダMCL(加圧室Rm1)から制動液がシミュレータSSMに移動され、流入する制動液によりピストンが押される。ピストンは、弾性体によって制動液の流入を阻止する方向に力が加えられる。この弾性体によって、制動操作部材BPが操作される場合の操作力(例えば、ブレーキペダル踏力)が形成される。
次に、第2流体路H2に係る構成について、簡単に説明する。上述したように、第1流体路H1に係る構成と第2流体路H2に係る構成とは、基本的には同じである。従って、Rm1がRm2に、WHfrがWHflに、WCrlがWCrrに、HM1がHM2に、HW1がHW2に、HU1がHU2に、CA1がCA2に、PC1がPC2に、夫々、対応している。即ち、第1流体路H1に係る構成要素の説明において、「第1」を「第2」に、記号末尾数字の「1」を「2」に置換したものが、第2流体路H2に係る構成要素の説明に相当する。なお、第2流体路H2に係る構成要素において、シミュレータ、及び、マスタシリンダ液圧センサは省略されているが、第1流体路H1と同様に、第2流体路H2においても、これらが設けられ得る。
<圧力調整ユニット(調圧ユニット)>
図2の部分断面図を参照して、調圧ユニットの詳細について説明する。第1調圧ユニットCA1(例えば、右前輪WHfrに対応するもの)と、第2調圧ユニットCA2(例えば、左前輪WHflに対応するもの)とは同一構造であるため、第1調圧ユニット(圧力調整ユニットに相当)CA1について説明する。
第1調圧ユニットCA1は、マスタシリンダMCL(特に、加圧室Rm1)、及び、ホイールシリンダWCfr、WCrlに液密状態で流体接続される。第1流体路(第1制動配管)H1は、マスタシリンダMCLと調圧ユニットCA1との間の流体路(制動配管)HM1、及び、調圧ユニットCA1とホイールシリンダWCfr、WCrlとの間の流体路(制動配管)HW1にて構成される。第1調圧ユニットCA1からの制動液の出し入れによって、ホイールシリンダWCfr、WCrlの液圧が調整される。
第1調圧ユニットCA1は、第1電気モータMT1、減速機GSK、回転・直動変換機構(ねじ機構)NJK、押圧部材PSH、第1制御シリンダSC1、第1制御ピストンPS1、及び、戻しばねSPRにて構成される。
第1電気モータMT1は、第1調圧ユニットCA1がホイールシリンダWC内の制動液の圧力を調整(加圧、保持、減圧)するための動力源である。第1電気モータMT1は、電子制御ユニットECUによって駆動される。第1電気モータMT1には、第1モータ回転角Mk1を検出するよう、第1回転角センサMK1が設けられる。第1電気モータMT1として、ブラシレスDCモータ(単に、ブラシレスモータともいう)が採用され得る。
減速機GSKは、小径歯車SKH、及び、大径歯車DKHにて構成される。減速機GSKによって、電気モータMT1の回転動力が減速されて、ねじ機構NJKに伝達される。具体的には、減速機GSKにおいて、電気モータMT1からの回転動力が小径歯車SKHに入力され、それが減速されて大径歯車DKHからねじ機構NJKに出力される。
ねじ機構NJKにて、減速機GSKの回転動力が、押圧部材PSHの直線動力Fsに変換される。押圧部材PSHにはナット部材NUTが固定される。ねじ機構NJKのボルト部材BLTが大径歯車DKHと同軸に固定される。ナット部材NUTの回転運動はキー部材KYBによって拘束されるため、大径歯車DKHの回転によって、ボルト部材BLTと螺合するナット部材NUT(即ち、押圧部材PSH)が大径歯車DKHの回転軸の方向に移動される。即ち、ねじ機構NJKによって、第1電気モータMT1の回転動力が、押圧部材PSHの直線動力に変換される。押圧部材PSHによって、制御ピストンSPSが、制御シリンダSC1の有底円筒孔Yteの中心軸Jscの方向に移動される。
第1制御シリンダSC1は、ホイールシリンダWCに制動液を吐出する。制御シリンダSC1は、有底円筒孔Yteを有する。ここで、有底円筒孔Yteは、筒の一方端が塞がれて底部が形成され、他方端に開口部をもつ、円筒形状の孔である。有底円筒孔Yteにおいて、塞がれた底部の面が、「底面Mcb」と称呼される。また、円筒形状の孔の内面(側面)が、「円筒面Mce」と称呼される。円筒面Mceは、「一つの円(有底円筒孔Yteの中心軸Jscに垂直な断面)のすべての点から、この円に垂直に引いた直線(母線であって、中心軸Jscに平行な直線)の集合体によって形成された曲面」と定義される。
第1制御シリンダSC1の有底円筒孔Yteには、制御ピストンSPSが挿入される。制御ピストンSPSの一方端面は、第1電気モータMT1よって駆動される、押圧部材PSHによって押される。従って、押圧部材PSHによって、制御ピストンSPSは、制御シリンダSC1(有底円筒孔Yte)の中心軸Jscの方向に移動可能にされる。制御ピストンSPSの外周面(側面)Mpsは、円筒形状を有する。側面Mpsも、円筒面Mceと同様に、「一つの円(有底円筒孔Yteの中心軸Jscに垂直な断面)のすべての点から、この円に垂直に引いた直線(母線であって、中心軸Jscに平行な直線)の集合体によって形成された曲面」と定義される。
さらに、有底円筒孔Yteの中心軸Jscの方向において、制御ピストンSPSの一方端面(押圧部材PSHの押圧面)とは逆側にある他方端部には鍔部(フランジ部)Tsuが形成される。このフランジ部Tsuにはシール溝が形成される。この溝に、制御シリンダSC1の内側円筒面Mceと摺接する先端シールSSLが設けられる。従って、先端シールSSLは、制御ピストンSPSと一体となって移動し、先端シールSSLによって、円筒面Mceと制御ピストンSPSとの間が密閉され、液密状態が維持される。例えば、先端シールSSLとして、Oリングが採用され得る。
制御シリンダSC1の円筒面(内側面)Mce、制御シリンダSC1の底面Mcb、制御ピストンSPSの端面Mpt、及び、先端シールSSLにて区画された空間が、「調圧室Rca」と称呼される。調圧室Rcaを形成する制御シリンダSC1には、調圧孔Acaが設けられる。調圧室Rcaは、調圧孔Aca、及び、第1ホイールシリンダ流体路HW1を通して、常に、ホイールシリンダWCに連通状態にされる。調圧室Rca、制動配管HW1、及び、ホイールシリンダWCは、制動液で満たされている。ここで、調圧室Rca内の液圧(第1制御液圧)Pc1を検出するために、第1制御液圧センサPC1が設けられる。
制御ピストンSPSには、先端シールSSLとは別部材である後端シールKSLが、先端シールSSLに対して押圧部材PSHに近接した側に設けられる。後端シールKSLは、制御ピストンSPSに設けられたシール溝に、はめ込まれる。後端シールKSLによって、制御シリンダSC1の円筒面(内側面)Mceと制御ピストンSPSの側面(外側面)Mpsとが封止される。例えば、後端シールKSLとして、カップシールが採用され得る。ここで、後端シールKSLは、2つのカップシールで構成され得る。
2つの異なるシール部材(先端シールSSL、及び、後端シールKSL)を介して、円筒面Mceと側面Mpsとは摺接する。制御シリンダSC1の円筒面Mce、制御ピストンSPSの側面Mps、先端シールSSL、及び、後端シールKSLにて区画された空間が、「連絡室Rrn」と称呼される(A−A断面を参照)。連絡室Rrnは、先端シールSSLに対して、調圧室Rcaとは反対側に位置する。
制御シリンダSC1に制御ピストンSPSを組み付けた状態において、制御シリンダSC1が先端シールSSLと接する部分と、制御シリンダSC1が後端シールKSLと接触する部分との中間に位置する箇所に、シミュレータ孔Asmが設けられる。制御シリンダSC1に開けられたシミュレータ孔Asmは、シミュレータ流体路HSMを介して、シミュレータSSMに流体接続される。従って、連絡室RrnとシミュレータSSMとは、常に連通状態にされている。連絡室Rrn、シミュレータ流体路HSM、及び、シミュレータSSMは、制動液で満たされている。ここで、シミュレータ流体路(制動配管)HSM、又は、シミュレータSSMに、マスタシリンダ液圧センサPM1が設けられ得る。
制御シリンダSC1の円筒面Mceには、シミュレータ孔Asmに対して、調圧孔Acaに近接した側に、加圧孔Akaが設けられる。換言すれば、中心軸線Jscの方向において、押圧部材PSHに近い方から、シミュレータ孔Asm、加圧孔Aka、調圧孔Acaの順に並んでいる。加圧孔Akaは、マスタシリンダ流体路HM1を介して、マスタシリンダMCL(加圧室Rm1)に流体接続される。加圧室Rm1、及び、流体路HM1は、制動液で満たされている。
制動操作部材BPが操作されていない場合、電気モータMT1には通電は行われず、押圧部材PSHは、制御ピストンSPSを押圧しない。調圧室Rca内の底面(Yteの内側)Mcbと、制御ピストンSPSの端面Mptとの間に、戻しばねSPRが圧縮されて取り付けられる。このため、制御ピストンSPSは、戻しばねSPRによって、第1制御シリンダSC1の内部に設けられたストッパSTPに当接するように押し付けられる。第1電気モータMT1の出力がゼロの場合の制御ピストンSPSの位置が、「初期位置」と称呼される。
制御ピストンSPSが初期位置にある場合、加圧孔Akaと先端シールSSLとの位置関係において、加圧孔Akaは調圧室Rcaと連通状態にされる。従って、調圧室Rcaと加圧室Rm1との流体接続が開放状態(連通状態)にされるとともに、加圧室Rm1と連絡室Rrnとの流体接続は遮断状態(非連通状態)にされる。この状態が、「第1接続状態AJT」と称呼される。この第1接続状態AJTでは、マスタシリンダMCLの第1加圧室Rm1は、調圧室Rcaを介して、ホイールシリンダWCに連通されている。万一、電源が不調となって、電気モータMT1が駆動されない場合であっても、加圧室Rm1の制動液はシミュレータSSMには流入されず、ホイールシリンダWCに流入される。このため、マスタシリンダMCLによって、ホイールシリンダWCが効果的に加圧され得る。
制動操作部材BPが操作されていない場合、マスタシリンダMCLはマスタリザーバRSVと連通状態にされる。従って、各ホイールシリンダWC内の液圧は大気圧となる。この場合、第1電気モータMT1によって駆動される押圧部材PSHは初期位置(ゼロ点ともいう)まで戻される。押圧部材PSHと制御ピストンSPSとは、分離可能な別部材であるため、シール部材SSL、KSLの摩擦に起因し、制御ピストンSPSが戻されない場合が生じ得る。しかし、戻しばねSPRの弾性力によって、制御ピストンSPSは、ストッパSTPに当接する位置(初期位置)にまで戻され、シール部材SSL、KSLの摩擦の影響は解消される。
制動操作部材BPが操作され、電気モータMT1が駆動されると、押圧部材PSHは制御ピストンSPSを前進方向に押圧する。ここで、前進方向は、電気モータMT1の正転方向に対応し、ホイールシリンダWCの液圧を上昇させる方向である。一方、制御ピストンSPSの後退方向は、電気モータMT1の逆転方向に対応し、ホイールシリンダWCの液圧を減少させる方向である。制御ピストンSPSが前進方向に移動されることによって、先端シールSSLは加圧孔Akaを通過する。これによって、調圧室Rcaと連通していた加圧孔Akaは、その連通が遮断され、今度は連絡室Rrnと連通される。この状態が、「第2接続状態BJT」と称呼される。
制動操作部材BPの操作によって、マスタシリンダMCLの加圧室Rm1からは制動液が排出されるが、第2接続状態BJTでは、制動液は、連絡室Rrnを介してシミュレータSSMに吸収される。この制動液の流入によって、シミュレータSSM内の弾性体が圧縮され、加圧室Rm1内の液圧が上昇し、制動操作部材BPの操作力が増加される。加圧室Rm1の液圧を検出するため、マスタシリンダ液圧センサPM1が設けられる。マスタシリンダ液圧センサPM1によって検出された液圧(マスタシリンダ液圧の実際値)Pm1は、制動操作量の1つとして、電気モータMT1、MT2を制御するために採用される。
制御ピストンSPSが前進方向に移動されると、調圧室Rcaの体積が減少し、調圧室Rcaから制動液が、調圧孔Aca、及び、制動配管HW1を通して、ホイールシリンダWCに排出される。この制動液の移動によって、ホイールシリンダWC内の液圧が上昇し、車輪WHに対する制動トルクが増加される。逆に、制御ピストンSPSが後退方向に移動されると、調圧室Rcaの体積が増加し、ホイールシリンダWCから制動液が調圧室Rcaに戻される。この制動液の移動によって、ホイールシリンダWC内の液圧が減少し、車輪WHに対する制動トルクが減少される。
以上で説明したように、本発明に係る制動制御装置では、ブレーキ・バイ・ワイヤの構成において、制御ピストンSPSの位置によって、「マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの流体接続が開放され、且つ、マスタシリンダMCLとシミュレータSSMとの流体接続が遮断される流体接続の状態である、第1接続状態AJT」、及び、「マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの流体接続が遮断され、且つ、マスタシリンダMCLとシミュレータSSMとの流体接続が開放される流体接続の状態である、第2接続状態BJT」のうちで何れか1つの状態が、選択的に実現される。このため、複数の電磁弁が削減されるとともに、制動操作時の省電力化が図られる。
<電子制御ユニットECUにおける処理>
次に、図3の機能ブロック図を参照して、電子制御ユニット(コントローラともいう)ECUでの処理について説明する。電子制御ユニットECUは、電力源(蓄電池BAT、発電機ALT)から電力供給を受け、第1、第2電気モータMT1、MT2を制御する。電子制御ユニットECUにおける処理は、制動操作量演算ブロックBPE、目標液圧演算ブロックPCT、指示通電量演算ブロックISJ、液圧フィードバック制御ブロックPFB、待機制御ブロックSBC、目標通電量演算ブロックIMT、及び、駆動回路DRVにて構成される。
制動操作量演算ブロックBPEでは、操作変位Sbp、マスタシリンダ液圧Pm1、及び、重み付け係数(演算マップ)に基づいて、制動操作量(演算値)Bpeが演算される。制動操作が小さい場合、操作変位Sbpは或る程度大きく変化するが、マスタシリンダ液圧Pm1の変化は小さい。この場合、操作変位Sbpの重み付け係数Ksbが大きくされ、且つ、マスタシリンダ液圧Pm1の重み付け係数Kpmが小さくされて、制動操作量の演算値Bpe(=Sbp・Ksb+Pm1・Kpm)が決定される。一方、制動制御の最終結果として必要なものは、制動力である。このため、制動操作が大きい場合には、操作変位Sbpの重み付け係数Ksbが小さくされ、且つ、マスタシリンダ液圧Pm1の重み付け係数Kpmが大きくされて、制動操作量Bpeが決定される。なお、係数Ksb、Kpmは、制動操作量(例えば、操作変位Spb)の大きさに基づいて変化するように、予め設定されている。制動操作量Bpeの演算には、制動操作部材BPの操作力Fbpが採用され得る。操作力Fbpは「力」に係る制御パラメータであるため、マスタシリンダ液圧Pm1と同等に取り扱われる。
目標液圧演算ブロックPCTでは、制動操作量の演算値Bpe、及び、演算特性(演算マップ)CPctに基づいて、第1、第2目標液圧Pt1、Pt2が演算される。ここで、第1、第2目標液圧Pt1、Pt2は、第1、第2調圧ユニットCA1、CA2によって発生される制動液圧の目標値である。具体的には、演算特性CPctにおいて、制動操作量Bpeが「0(ゼロ、制動操作が行われていない場合に対応)」以上から所定値bp0未満の範囲では第1、第2目標液圧Pt1、Pt2が「0(ゼロ)」に演算される。操作量Bpeが所定値bp0以上では、目標液圧Pt1、Pt2が操作量Bpeの増加に従って「0」から増加するように演算される。ここで、値bp0は、制動操作部材BPの「遊び」に相当する予め設定された所定値であり、「遊び値」と称呼される。
指示通電量演算ブロックISJでは、第1、第2目標液圧Pt1、Pt2、及び、演算マップCIsa、CIsbに基づいて、第1、第2調圧ユニットCA1、CA2を駆動する第1、第2電気モータMT1、MT2の第1、第2指示通電量Is1、Is2が演算される。第1、第2指示通電量Is1、Is2は、第1、第2電気モータMT1、MT2を制御するための通電量の目標値である。
「通電量」とは、第1、第2電気モータMT1、MT2の出力トルクを制御するための状態量(状態変数)である。電気モータMT1、MT2は電流に概ね比例するトルクを出力するため、通電量の目標値として電気モータMT1、MT2の電流目標値が用いられ得る。また、電気モータMT1、MT2への供給電圧を増加すれば、結果として電流が増加されるため、目標状態変数として供給電圧値が用いられ得る。さらに、パルス幅変調におけるデューティ比によって供給電圧値が調整され得るため、このデューティ比(一周期における通電時間の割合)が制御状態変数として採用され得る。
液圧フィードバック制御ブロックPFBでは、液圧の第1、第2目標値Pt1、Pt2、及び、液圧の第1、第2実際値(検出値)Pc1、Pc2に基づいて、第1、第2電気モータMT1、MT2用の第1、第2液圧補償通電量(単に、補償通電量ともいう)If1、If2が演算される。ここで、第1、第2液圧実際値(実制御液圧)Pc1、Pc2は、第1、第2制御シリンダ液圧センサ(単に、制御液圧センサともいう)PC1、PC2によって検出される液圧の検出値である。
液圧フィードバック制御ブロックPFBでは、先ず、第1、第2目標液圧Pt1、Pt2と、第1、第2実制御液圧Pc1、Pc2との偏差eP1、eP2が演算される。第1、第2液圧偏差eP1、eP2が、微分、及び、積分され、これらにゲインKp(比例ゲイン)、Kd(微分ゲイン)、Ki(積分ゲイン)が乗算されることによって、第1、第2補償通電量If1、If2が演算される。液圧フィードバック制御ブロックPFBでは、目標値Pt1、Pt2と実際値Pc1、Pc2とが一致するように(即ち、液圧偏差eP1、eP2が「0」に近づくように)、所謂、液圧に基づくフィードバック制御(PID制御)が実行される。
待機制御ブロックSBCでは、制動操作部材BPの操作がない状態から操作が行われる状態に遷移する場合における、第1、第2電気モータMT1、MT2を制御するための第1、第2待機通電量Ib1、Ib2が演算される。待機制御ブロックSBCの処理は、制動操作量Bpeが遊び値bp0未満の状態(即ち、目標液圧の演算マップCPctにおいて、目標液圧Pt1、Pt2が「0」である状態)で実行開始されるため、「待機制御」と称呼される。
待機制御は、第1、第2回転角Mk1、Mk2、操作変位(実際値)Sbp、及び、ブレーキスイッチ信号Bswに基づいて実行される。待機制御の開始前には、マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの流体接続が開放状態であり、シミュレータSSMとマスタシリンダMCLとの流体接続は遮断されている(上記の第1接続状態AJT)。待機制御の実行によって、調圧ユニットCA1、CA2によって制動液の流路が切り替えられ、マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの連通状態が解消され、マスタシリンダMCLがシミュレータSSMに連通状態され、ホイールシリンダWCが、第1、第2制御シリンダSC1、SC2に連通状態にされる(上記の第2接続状態BJT)。待機制御により、この接続状態の切り替え以降、制動操作部材BPが操作されると、制動操作部材BPの操作に従って、ホイールシリンダWC内の液圧が、第1、第2調圧ユニットCA1、CA2によって調整される。
目標通電量演算ブロックIMTでは、第1、第2指示通電量Is1、Is2、第1、第2補償通電量If1、If2、及び、第1、第2待機通電量Ib1、Ib2に基づいて、最終的な通電量の目標値である第1、第2目標通電量It1、It2が演算される。具体的には、目標通電量演算ブロックIMTにて、第1、第2指示通電量Is1、Is2に対して第1、第2補償通電量If1、If2、及び、第1、第2待機通電量Ib1、Ib2が加えられ、それらの和が第1、第2目標通電量It1、It2として演算される。即ち、「It1=Is1+If1+Ib1」、及び、「It2=Is2+If2+Ib2」として、第1、第2目標通電量It1、It2が決定される。
ここで、待機通電量Ib1、Ib2が「0」よりも大きく演算される場合は、制動操作が行われていない場合である。このとき、指示通電量Is1、Is2、及び、補償通電量If1、If2は「0」である。従って、目標通電量演算ブロックIMTでは、「It1、It2」として、「Ib1、Ib2」が出力される場合と、「Is1+If1、Is2+If2」が出力される場合とが、「Ib1、Ib2」の大きさによって切り替えられるように構成され得る。具体的には、既に制動操作が行われていて、「Ib1、Ib2」が「0」と一致している場合(待機制御が不要な場合)には、「It1、It2」として「Is1+If1、Is2+If2」が出力される。一方、「Ib1、Ib2」が「0」よりも大きい場合(制動操作の開始直後であって、制動操作部材BPの遊びの範囲内)には、「It1、It2」として「Ib1、Ib2」が出力される。
目標通電量演算ブロックIMTでは、2つの電気モータMT1、MT2の回転すべき方向(即ち、液圧の増減方向)が、目標通電量It1、It2の符号(値の正負)によって決定される。また、電気モータMT1、MT2の出力すべき回転動力(即ち、液圧の増減量)が、目標通電量It1、It2の大きさ(絶対値)によって決定される。具体的には、制動液圧を増加する場合には、目標通電量It1、It2の符号が正符号(It1、It2>0)に演算され、電気モータMT1、MT2が正転方向に駆動される。逆に、制動液圧を減少させる場合には、目標通電量It1、It2の符号が負符号(It1、It2<0)に決定され、電気モータMT1、MT2が逆転方向に駆動される。さらに、目標通電量It1、It2の絶対値が大きいほど電気モータMT1、MT2の出力トルク(回転動力)が大きくなるように制御され、目標通電量It1、It2の絶対値が小さいほど出力トルクが小さくなるように制御される。
第1、第2電気モータMT1、MT2用の駆動回路DRVでは、第1、第2目標通電量It1、It2に基づいて、第1、第2電気モータMT1、MT2の回転動力(出力)と、その回転方向が調整される。駆動回路DRVの詳細については後述する。
<待機制御の処理>
図4のフロー図を参照して、待機制御ブロックSBCでの処理について説明する。待機制御は、制動操作部材BPの操作において「遊び」の範囲内で、実行開始される。ここで、「遊び」とは、装置の操作を行う機構(即ち、制動操作部材BP)に設けられ、その操作が実際の動作(即ち、ホイールシリンダWC内の液圧)に影響しない範囲(制動操作部材BPのストロークにおける範囲)のことである。待機制御では、第1、第2のモータ回転角Mk1、Mk2に基づいて、第1、第2待機通電量Ib1、Ib2が演算される。第1、第2待機通電量Ib1、Ib2は、第1、第2電気モータMT1、MT2の通電量の目標値である。
待機制御の初期状態(待機制御の開始前)では、流体接続の状態は、第1接続状態AJTにある。即ち、マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの流体接続が開放(連通)され、且つ、マスタシリンダMCLとシミュレータSSMとの流体接続が遮断(非連通)されている。
ステップS110にて、先ず、操作変位(検出値)Sbp、及び、ブレーキスイッチ信号Bswが読み込まれる。次に、ステップS120にて、操作変位Sbpに基づいて、「操作変位Sbpが所定変位sb0以上であるか、否か」が判定される。ここで、所定変位sb0は、操作変位Sbpにおいて遊び値bp0に相当する値よりも小さい値として設定される。「Sbp≧sb0」であって、ステップS120が肯定される場合(「YES」の場合)には、ステップS130に進む。一方、「Sbp<sb0」であって、ステップS120が否定される場合(「NO」の場合)には、ステップS110に戻される。
ステップS130にて、ブレーキスイッチ信号Bswに基づいて、「ブレーキスイッチ信号Bswがオン状態であるか、否か」が判定される。ステップS130が肯定される場合(「YES」の場合)には、ステップS140に進む。一方、ステップS130が否定される場合(「NO」の場合)には、ステップS110に戻される。ここで、ブレーキスイッチBSWは、制動操作部材BPの遊びの範囲内でオン、オフが切り替えられるように、車両に取り付けられている。
ステップS140にて、タイマ処理によって、時間のカウントが開始される。ここで、ステップS130の判定が初めて満足された時点(即ち、ステップS130が否定判定から肯定判定に遷移した演算周期)が、時間の起点(T=0)に設定され、この起点からの経過時間Tが決定される。
ステップS150にて、第1、第2回転角Mk1、Mk2が読み込まれる。次に、ステップS160にて、「第1、第2回転角Mk1、Mk2が所定角mk0よりも小さいか、否か」が判定される。ここで、所定角mk0は、制御ピストンSPSの「待機位置」に相当する値であり、予め設定されている。制御ピストンSPSの待機位置とは、制御シリンダSC1、SC2とホイールシリンダWCとの流体接続が確実に開放状態にされ、且つ、最も初期位置(ゼロ点)に近接した位置であり、調圧ユニットCA1、CA2の構造上、予め設定されている。
「Mk1、Mk2≧mk0」であって、ステップS160の判定が否定される場合(「NO」の場合)には、制御ピストンSPSが既に待機位置に到達しているため、処理は、ステップS110に戻される。即ち、ステップS160の判定が否定される場合が、待機制御の終了に該当する。このとき、流体接続の状態は、第2接続状態BJTにある。つまり、マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの流体接続が遮断(非連通)され、且つ、マスタシリンダMCLとシミュレータSSMとの流体接続が開放(連通)されている。
ステップS160の判定が肯定される場合(「YES」の場合)には、制御ピストンSPSが未だ待機位置には到達していない。このため、処理は、ステップS170に進む。
ステップS170にて、ステップS140でのタイマ処理による経過時間T、及び、予め設定された演算特性(演算マップ)CIcに基づいて、第1、第2予測待機通電量(目標値)Ic1、Ic2が演算される。予測待機通電量Ic1、Ic2は、起点「T=0」からの経過時間Tに従って、「0」から増大し、所定の最大値icmに保持されるよう、演算マップCIcによって決定される。ここで、第1、第2予測待機通電量Ic1、Ic2は、第1、第2待機通電量Ib1、Ib2のフィードフォワード成分に相当する。
ステップS180にて、第1、第2回転角Mk1、Mk2と所定角mk0との第1、第2回転角偏差eM1、eM2に基づいて、第1、第2補償待機通電量Id1、Id2が演算される。具体的には、ステップS180では、モータ回転角Mk1、Mk2と所定角mk0とが比較され、第1、第2回転角偏差eM1、eM2が決定される。
ステップS180内の回転角補償通電量演算ブロックIDEにて、偏差eM1、eM2が、夫々、微分、積分される。偏差eM1、eM2そのもの、微分されたもの、積分されたものに、各々のゲインが乗算されて、第1、第2補償待機通電量Id1、Id2が演算される。ステップS180では、所定角mk0が目標値とされ、フィードバック制御(PID制御)が実行される。即ち、第1、第2補償待機通電量Id1、Id2は、第1、第2回転角Mk1、Mk2が所定角mk0に一致されるよう決定された、第1、第2待機通電量Ib1、Ib2のフィードバック成分に相当する。
ステップS190にて、第1、第2予測待機通電量Ic1、Ic2に、第1、第2補償待機通電量Id1、Id2が加算されて、第1、第2待機通電量Ib1、Ib2が演算される。そして、第1、第2待機通電量Ib1、Ib2が、目標通電量演算ブロックIMTに向けて出力される。処理は、ステップS140に戻され、ステップS160の判定が否定されるまで、待機制御が継続される。
従来技術(例えば、特許文献1)では、複数の電磁弁VSM、VM1、VM2によって、液圧回路における流体接続の開放、又は、遮断が、瞬時に切り替えられる。本発明に係る制動制御装置では、電磁弁が廃止され、この流体接続の切り替えが制御ピストンSPSの移動(前進、又は、後退)によって行われる。流体接続を切り替えるためには、制御ピストンSPSが所定距離(少なくとも、加圧孔Akaの直径に、先端シールSSLの幅の2倍を足した長さ)を移動する必要があり、この移動には時間を要する。待機制御によって、この移動(電気モータの回転角mk0に相当)が、制動操作部材BPの遊びに相当する範囲内で実行開始される。このため、制御ピストンSPSが変位するために要する時間(開放、又は、遮断の切り替え時間)に起因した、運転者への違和感が抑制され得る。
制動操作部材BPの操作が速い場合には、第1、第2目標通電量It1、It2が急激に増加される。即ち、操作変位Sbpにおける制動操作部材BPの遊びは、瞬間的に解消され、先端シールSSLが瞬時に加圧孔Akaを通過するため、運転者への違和感は微少であり、課題とはならない。従って、制御ピストンSPSによる流体接続の切り替え(即ち、待機制御)が、制動操作部材BPの遊びの範囲内で開始されることが肝要である。
待機制御が、制動操作部材BPの遊びに相当する範囲内で実行開始されるよう、実行開始判定には、物理量として、「変位」に係る信号(即ち、制動操作部材の変位Sbp)が採用される。制動操作部材BPの遊びは、所謂、装置のガタである。このため、制動操作部材BPが、その遊びの範囲内で操作されている場合には、反力が殆ど発生しない。従って、待機制御の開始判定には、マスタシリンダ液圧Pm1、制動操作部材BPの操作力Fbp等、「力」に係る信号(検出値)は採用されない。
ブレーキスイッチBSWからの信号Bswが、制動操作部材BPの遊びに相当する範囲内でオフからオンに遷移するよう、ブレーキスイッチBSWは取り付けられている。このため、ブレーキスイッチ信号Bswは、「変位」に係る信号として採用され得る。なお、ステップS120(制動操作部材の操作変位Sbpによる判定)、及び、ステップS130(ブレーキスイッチ信号Bswによる判定)のうちで何れか1つが省略され得る。従って、待機制御の開始判定は、操作変位(ブレーキペダルストローク)Sbp、及び、ブレーキスイッチ信号Bswのうちで少なくとも1つの信号に基づいて行われる。
<流体接続状態の切り替え、及び、待機制御の作動>
図5の作動図を参照して、流体接続状態の切り替え、及び、待機制御における作動について説明する。図5(a)は、制御ピストンSPSが初期位置(ゼロ点ともいう)にある場合を示し、図5(b)は、制御ピストンSPSが待機位置にある場合を示す。ここで、初期位置とは、戻しばねSPRによって、制御ピストンSPSがストッパSTPに押し付けられている位置である。また、待機位置とは、調圧室RcaがホイールシリンダWCに確実に連通状態にされた上で、最も初期位置(ゼロ点)に近接した位置である。この待機位置は、電気モータMT1、MT2の回転角において、所定回転角mk0として、予め関連付けられて、設定されている。
先ず、図5(a)を参照して、制御ピストンSPSが初期位置(ゼロ点)にある場合について説明する。初期位置では、先端シールSSLは、加圧孔Akaに対してシミュレータ孔Asmの側に位置し、調圧室Rcaを介して、マスタシリンダMCLはホイールシリンダWCに連通状態にされている。換言すれば、調圧室Rcaは、加圧孔Akaを介して、加圧室Rm1に連通状態にされる。一方、先端シールSSLは、加圧孔Akaとシミュレータ孔Asmの中間に位置するため、連絡室Rrnは、先端シールSSL、及び、後端シールKSLによって密閉される。
電源(ALT、又は、BAT)が不調になった場合には、電気モータMT1、MT2は駆動されず、制御ピストンSPSは初期位置のままである。マスタシリンダMCLから排出される制動液は、連絡室Rrnへの流路が先端シールSSLによって封止されているため、シミュレータSSMでは消費されない。このため、制動操作部材BPの操作に伴って、マスタシリンダMCLから排出される制動液は、調圧室Rcaを通って、ホイールシリンダWCに移動される。これによって、電源不調時であっても、必要最低限の制動力が確保され得る。
次に、図5(b)を参照して、制御ピストンSPSが初期位置から待機位置に向けて遷移する場合について説明する。制御ピストンSPSが押圧部材PSHによって押されると、前進方向(図中の左方向)に移動される。ここで、制御ピストンSPSの前進方向は、電気モータMT1、MT2の正転方向であり、ホイールシリンダWC内の液圧が増加される方向に対応する。制御ピストンSPSの前進によって、調圧室Rcaの体積は減少されるとともに、先端シールSSLが加圧孔Akaを通過し、調圧室RcaとマスタシリンダMCLとの流体接続が遮断される。そして、マスタシリンダMCLは、加圧孔Aka、連絡室Rrn、シミュレータ孔Asm、及び、シミュレータ流体路HSMを介して、シミュレータSSMに連通される。制御ピストンSPSの前進に伴って、初めて、マスタシリンダMCLとシミュレータSSMとが連通され、マスタシリンダMCLと調圧室Rcaとが完全に非連通にされた位置が、待機位置である。この待機位置は、調圧ユニットの構造・寸法で決まり、所定角mk0として、コントローラECUに記憶されている。
制動操作部材BPの操作量が増加され、さらに、制御ピストンSPSが前進されると、マスタシリンダMCLから排出される制動液はシミュレータSSMに吸収される。シミュレータSSMに流入する制動液によって、シミュレータSSM内の弾性体が圧縮され、マスタシリンダMCL内の液圧が上昇し、制動操作部材BPの操作力が増加される。また、制御ピストンSPSの前進に伴って、調圧室Rcaの体積が減少するため、調圧室Rcaから制動液が、ホイールシリンダWCに向けて排出される。結果、車輪WHの制動トルクが増加される。
制動操作部材BPの操作量が減少される場合には、押圧部材PSHは後退方向に移動される。制御ピストンSPSは、調圧室Rca内の液圧、及び、戻しばねSPRによって、後退方向に移動される。調圧室Rcaの体積が増加するため、ホイールシリンダWC内から制動液が調圧室Rcaに流入し、車輪WHの制動トルクが減少される。
制御ピストンSPSの移動(前進、又は、後退)によって、調圧孔Acaを通してホイールシリンダWCに連通状態にある、制御シリンダSC1内の調圧室Rcaの接続先として、マスタシリンダMCL、及び、シミュレータSSMのうちの何れか一方が選択される。このため、特許文献1に記載の電磁弁VSM、VM1、VM2の機能(流体接続の切り替え機能)が、調圧ユニットCA1、CA2によって達成される。即ち、ブレーキ・バイ・ワイヤの構成において、これら電磁弁(マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの流体接続を開放・遮断する電磁弁、及び、マスタシリンダMCLとシミュレータSSMとの流体接続を開放・遮断する電磁弁)が省略され、制動制御装置が簡素化されるとともに、消費電力が低減される。
<3相ブラシレスモータ、及び、その駆動回路(3相ブラシレスモータの例)>
図6の回路図を参照して、電気モータMT1、MT2として、U相コイルCLU、V相コイルCLV、及び、W相コイルCLWの3つのコイル(巻線)を有する、3相ブラシレスモータが採用される例について説明する。ブラシレスモータでは、回転子(ロータ)側に磁石が、固定子(ステータ)側に巻線回路(コイル)が配置され、回転子の磁極に合わせたタイミングで、駆動回路によって転流が行われ、回転駆動される。
第1、第2電気モータMT1、MT2の構成は同じであるため、第1電気モータMT1について説明する。第1電気モータMT1には、電気モータMT1の第1回転角(ロータ位置)Mk1を検出する第1回転角センサMK1が設けられる。第1回転角センサMK1として、ホール素子型のものが採用される。また、第1回転角センサMK1として、可変リラクタンス型レゾルバが採用され得る。検出された回転角Mk1は、コントローラECUに入力される。
駆動回路DRVは、第1電気モータMT1を駆動する電気回路であり、コントローラECUの一部に相当する。駆動回路DRVは、スイッチング制御部SWT、3相ブリッジ回路(単に、ブリッジ回路ともいう)BRG、及び、安定化回路LPFにて構成される。ブリッジ回路BRGは、6つのスイッチング素子(パワートランジスタ)SUX、SUZ、SVX、SVZ、SWX、SWZ(「SUX〜SWZ」とも表記)にて形成される。駆動回路DRV内のスイッチング制御部SWTからの各相の駆動信号Sux、Suz、Svx、Svz、Swx、Swz(「Sux〜Swz」とも表記)に基づいて、ブリッジ回路BRGが駆動され、第1電気モータMT1の出力が調整される。
スイッチング制御部SWTでは、第1目標通電量It1に基づいて、各スイッチング素子についてパルス幅変調を行うための指示値(目標値)が演算される。第1目標通電量It1の大きさ、及び、予め設定される特性(演算マップ)に基づいて、パルス幅のデューティ比(一周期に対するオン時間の割合)が決定される。併せて、第1目標通電量It1の符号(正、又は、負)に基づいて、第1電気モータMT1の回転方向が決定される。例えば、第1電気モータMT1の回転方向は、正転方向が正(プラス)の値、逆転方向が負(マイナス)の値として設定される。入力電圧(バッテリィBATの電圧)、及び、第1デューティ比Du1によって最終的な出力電圧が決まるため、第1電気モータMT1の回転方向と出力トルクが決定される。
さらに、スイッチング制御部SWTでは、第1デューティ比(目標値)Du1に基づいて、ブリッジ回路BRGを構成する各スイッチング素子をオン状態(通電状態)にするか、或いは、オフ状態(非通電状態)にするかの駆動信号Sux〜Swzが演算される。これらの駆動信号Sux〜Swzによって、スイッチング素子SUX〜SWZの通電、又は、非通電の状態が制御される。具体的には、第1デューティ比Du1が大きいほど、スイッチング素子において、単位時間当りの通電時間が長くされ、より大きな電流が第1電気モータMT1に流され、その出力(回転動力)が大とされる。
3相ブリッジ回路(インバータ回路ともいう)BRGの入力側には、安定化回路LPFを介して、蓄電池BATが接続され、ブリッジ回路BRGの出力側には電気モータMT1が接続されている。ブリッジ回路BRGでは、スイッチング素子を直列接続した上下アーム構成の電圧型ブリッジ回路を1つの相として、3つの相(U相、V相、W相)が形成されている。3つの相の上アームは、蓄電池BATの陽極側に接続された電力線PWXと接続される。また、3つの相の下アームは、蓄電池BATの陰極側に接続された電力線PWZと接続される。ブリッジ回路BRGでは、各相の上下アームは、蓄電池BATと並列に電力線PWX、PWZに接続されている。
6つのスイッチング素子SUX〜SWZは、電気回路の一部をオン又はオフできる素子である。例えば、スイッチング素子SUX〜SWZとして、MOS−FET、IGBTが採用される。ブラシレスモータMT1では、回転角(ロータ位置)の検出値Mk1に基づいて、ブリッジ回路BRGを構成するスイッチング素子SUX〜SWZが制御される。そして、3つの各相(U相、V相、W相)のコイルCLU、CLV、CLWの通電量の方向(即ち、励磁方向)が、順次切り替えられ、第1電気モータMT1が回転駆動される。即ち、ブラシレスモータMT1の回転方向(正転方向、或いは、逆転方向)は、ロータと励磁する位置との関係によって決定される。ここで、電気モータMT1の正転方向は、調圧ユニットCA1による液圧Pc1の増加に対応する回転方向であり、電気モータMT1の逆転方向は、液圧Pc1の減少に対応する回転方向である。
ブリッジ回路BRGと電気モータMT1との間の実際の通電量Ima(各相の総称)を検出する通電量センサIMAが、3つの各相に設けられる。例えば、通電量センサIMAとして、電流センサが設けられ、電流値が実通電量Imaとして検出される。検出された各相の通電量Imaは、スイッチング制御部SWTに入力される。
そして、スイッチング制御部SWTにおいて、所謂、電流フィードバック制御が実行される。実際の通電量Imaと第1目標通電量It1との偏差eImに基づいて、第1デューティ比Du1が修正(微調整)される。この電流フィードバック制御によって、実際値Imaと目標値It1とが一致するように(即ち、通電量偏差eImが「0」に近づくように)制御されるため、高精度なモータ制御が達成され得る。
駆動回路DRVは、電力源(蓄電池BAT、発電機ALT)から電力の供給を受ける。供給された電力(電圧)の変動を低減するために、駆動回路DRVには、安定化回路LPFが設けられる。安定化回路LPFは、少なくとも1つのコンデンサ(キャパシタ)、及び、少なくとも1つのインダクタ(コイル)の組み合わせにて構成され、所謂、LC回路である。
第1電気モータMT1として、ブラシレスモータに代えて、ブラシ付モータ(単に、ブラシモータともいう)が採用され得る。この場合、ブリッジ回路BRGとして、4つのスイッチング素子(パワートランジスタ)にて形成されるHブリッジ回路が用いられる。即ち、ブラシモータのブリッジ回路BRGでは、ブラシレスモータの3つの相のうちの1つが省略される。ブラシレスモータの場合と同様に、第1電気モータMT1には、回転角センサMK1が設けられ、駆動回路DRVには、安定化回路LPFが設けられる。さらに、駆動回路DRVには、通電量センサIMAが設けられる。
<圧力調整ユニットの他の例)>
図7の部分断面図を参照して、圧力調整ユニットCA1、CA2の他の例について説明する。図2を参照して説明した調圧ユニットCA1、CA2の例では、制御ピストン側面Mpsが円筒形状とされ、後端シールKSLが制御ピストンSPSに固定されていた。しかし、制御ピストン側面Mpsは円筒形状に制限されることなく、加圧孔Akaとシミュレータ孔Asmとを連絡する連絡室Rrnが形成されることのみが要求される。また、後端シールKSLは、有底円筒孔Yteの円筒面Mceと制御ピストンSPSとを封止することのみが要求されている。従って、調圧ユニットCA1、CA2の他の例では、制御ピストン側面Mpsが円筒形状ではなく、後端シールKSLが制御シリンダSC1の側に固定される例が示されている。
先ず、連絡室Rrnを形成する制御ピストンSPSの側面Mpsについて説明する。B−B断面にて図示されるよう、円筒形状である制御ピストンSPSの側面の一部が、削り取られ、平面Mps(制御ピストンSPSの側面に相当)が形成され得る。円筒形状を有する制御ピストンSPSの端部には、シール溝が形成され、そのシール溝に、先端シールSSLが、はめ込まれる。先端シールSSLは、有底円筒孔Yteの円筒面Mceと摺接し、連絡室Rrn、及び、調圧室Rcaを形成する。
先端シールSSLが、加圧孔Akaの上を中心軸Jscに沿って往復運動することによって、上述した流体接続の切り替えが行われる。このため、先端シールSSLが、制御ピストンSPSに固定され、制御ピストンSPSと一体となって移動することが、本発明に係る制動制御装置の必須要件である。
一方、先端シールSSLとは異なるシール部材である、後端シールKSLは、液密な連絡室Rrnを形成するために必要な構成要素である。そのため、先端シールSSLは、制御ピストンSPSに固定される以外に、制御シリンダSC1に固定され得る。この場合には、制御シリンダSC1の円筒面Mceにシール溝が形成され、そこに後端シールKSLが、はめ込まれる。従って、後端シールKSLは、「先端シールSSLとは異なり、制御シリンダSC1の円筒面Mceと制御ピストンSPSの側面Mpsとのうちで何れか一方と摺接する」シール部材と表現される。
<作用・効果>
以下、本発明に係る制動制御装置の構成、及び、作用・効果について、調圧ユニットCA1を例にしてまとめる。本発明に係る制動制御装置の特徴は、所謂、ブレーキ・バイ・ワイヤの構成において、複数の電磁弁が削減され得ること、及び、この構成において、運転者の制動操作に対する違和感が抑制されることである。
本発明に係る制動制御装置を備えた車両には、制動操作部材BPに機械接続されるマスタシリンダMCLと、車輪に制動トルクを付与するホイールシリンダWCと、マスタシリンダMCLから制動液を吸入し、制動操作部材BPに操作力を付与するシミュレータSSMと、が備えられる。さらに、車両には、ホイールシリンダWC内の制動液の圧力を電気モータMT1によって調整する圧力調整ユニット(調圧ユニットともいう)CA1が備えられる。
圧力調整ユニットCA1は、ホイールシリンダWCに制動液を吐出し、有底円筒孔Yteを有する制御シリンダSC1と、有底円筒孔Yteに挿入され、電気モータMT1によって有底円筒孔Yteの中心軸方向Jscに移動可能な制御ピストンSPSと、制御ピストンSPSと一体となって移動し、制御シリンダSC1の円筒面Mceと摺接する先端シールSSLと、先端シールSSLとは異なり、制御シリンダSC1の円筒面Mceと制御ピストンSPSの側面Mpsとのうちで何れか一方と摺接する後端シールKSLと、にて構成される。
調圧ユニットCA1において、制御シリンダSC1の円筒面Mce、制御シリンダSC1の底面Mcb、制御ピストンSPSの端面Mpt、及び、先端シールSSLにて区画され、ホイールシリンダWCに流体接続される調圧室Rcaと、制御シリンダSC1の円筒面Mce、制御ピストンSPSの側面Mps、先端シールSSL、及び、後端シールKSLにて区画され、シミュレータSSMに流体接続される連絡室Rrnと、が形成される。
調圧ユニットCA1において、電気モータMT1の初期位置(即ち、ゼロ点)では、マスタシリンダMCLと調圧室Rcaとの流体接続を開放するとともにマスタシリンダMCLと連絡室Rrnとの流体接続が遮断される。そして、電気モータMT1が初期位置から所定角mk0だけ回転した場合には、マスタシリンダMCLと調圧室Rcaとの流体接続が遮断されるとともにマスタシリンダMCLと連絡室Rrnとの流体接続が開放される。
具体的には、操作量Bpeに基づいて電気モータMT1を制御するコントローラECUが、制動操作部材BPが操作されていない場合には、マスタシリンダMCLと調圧室Rcaとの流体接続を開放するとともにマスタシリンダMCLと連絡室Rrnとの流体接続を遮断する。一方、制動操作部材BPが操作されている場合には、マスタシリンダMCLと調圧室Rcaとの流体接続を遮断するとともにマスタシリンダMCLと連絡室Rrnとの流体接続を開放する。
上記構成によって、制動制御装置が、所謂、ブレーキ・バイ・ワイヤの構成である場合に、マスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとの流体接続を開放・遮断する電磁弁、及び、マスタシリンダMCLとシミュレータSSMとの流体接続を遮断・開放する電磁弁が廃止され得る。このため、制動制御装置が簡素化されるとともに、制動操作部材BPが操作される場合において、省電力化がなされ得る。
一方、電磁弁に代えて、制御ピストンSPSの位置によって、上記のマスタシリンダMCLとホイールシリンダWCとを流体接続する第1接続状態AJT、及び、マスタシリンダMCLとシミュレータSSMとを流体接続する第2接続状態BJTのうちで何れか1つを選択的に実現する構成においては、制御ピストンSPSが移動に要することが、運転者への違和感になりかねない。このため、制動制御装置には、制動操作部材BPの操作変位Sbpを検出する変位センサSBPと、電気モータMT1の回転角Mk1を検出する回転角センサMK1と、が備えられ、コントローラECUは、操作変位Sbpが予め設定された所定値sb0を超過した場合に、制御ピストンSPSの位置が第1接続状態AJTから第2接続状態BJTに遷移するよう、回転角Mk1に基づいて電気モータMT1を制御するように構成されている。この制御が、「待機制御」と称呼される。
待機制御では、操作変位Sbpにおける所定値sb0が、制動操作部材BPの遊びに相当する値bp0よりも小さい値に設定され得る。待機制御が、運転者の操作が、制動操作部材BPの遊びに相当する範囲内で開始されるため、上記違和感が抑制され得る。
また、制動制御装置には、制動操作部材BPの操作開始を検出するブレーキスイッチBSWが備えられ、コントローラECUが、ブレーキスイッチBSWからの信号Bswがオフからオンに遷移した場合に、制御ピストンSPSの位置が第1接続状態AJTから第2接続状態BJTに遷移するよう、モータ回転角Mk1に基づいて電気モータMT1を制御するように構成され得る。ブレーキスイッチBSWは、制動操作部材BPの遊びに相当する範囲内で、その信号Bswがオフからオンに遷移するよう、車体に取り付けられている。このため、操作変位Sbpの場合と同様に、運転者への違和感が抑制され得る。
<本発明に係る制動制御装置の第2の実施形態>
図8の全体構成図を参照して、本発明に係る制動制御装置の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態(図1参照)では、2つの調圧ユニットCA1、CA2によって、4輪のホイールシリンダWCfr、WCfl、WCrr、WCrlが加圧されるが、第2の実施形態では、2つの調圧ユニットCA1、CA2によって前輪ホイールシリンダWCfr、WCflが別個に加圧されて制動トルクが付与される。加えて、後輪WHrr、WHrlは流体を利用しない電動制動手段(電動アクチュエータ)DSrr、DSrlによって制動トルクが付与される。従って、後輪WHrr、WHrlについては、ホイールシリンダWCrr、WCrlが存在せず、マスタシリンダMCLから後輪ホイールシリンダWCrr、WCrlへの流体配管も存在しない。即ち、後輪に対応する流体路(制動配管)、及び、ホイールシリンダが省略される。
各図、及び、それを用いた説明において、上記同様に、MCL等の如く、同一記号を付された部材(構成要素)等は、同一の機能を発揮する。加えて、上記同様に、各構成要素の記号末尾に付される添字は、4輪のうちで何れの車輪に対応するかを示す。添字は、「fr」が「右前輪」、「fl」が「左前輪」、「rr」が「右後輪」、「rl」が「左後輪」、に関連するものであることを、夫々、表現している。また、記号末尾数字「1」は右前輪ホイールシリンダWCfrに接続される第1系統に対応し、記号末尾数字「2」は左前輪ホイールシリンダWCflに接続される第2系統に対応する。同一符号を記される構成要素は、第1の実施形態と同じであるため、相違する部分を主として説明する。
マスタシリンダMCLの第1加圧室Rm1と右前輪ホイールシリンダWCfrとが第1流体路H1にて接続される。マスタシリンダMCLと右前輪ホイールシリンダWCfrとの間の第1流体路H1には、第1電気モータMT1によって駆動される第1調圧ユニットCA1が接続される。さらに、マスタシリンダMCLは、調圧ユニットCA1(特に、制御シリンダSC1)を介して、シミュレータSSMに接続される。
また、マスタシリンダMCLの第2加圧室Rm2と、左前輪ホイールシリンダWCflとが第2流体路H2にて接続される。マスタシリンダMCLと左前輪ホイールシリンダWCflとの間の第2流体路H2には、第2電気モータMT2によって駆動される第2調圧ユニットCA2が接続される。
≪後輪用の電動制動アクチュエータ≫
次に、後輪に設けられる電動制動手段(電動アクチュエータ)について、右後輪用の電動制動手段DSrrを例に説明する。電動制動手段DSrrは、電気モータMTWによって駆動される(即ち、後輪の制動トルクが調節される)。ここで、車体側に設けられた第1、第2調圧ユニットCA1、CA2を駆動するための第1、第2電気モータMT1、MT2と区別するため、電気モータMTWは「車輪側電気モータ」と称呼される。
車両には、制動操作部材BP、電子制御ユニットECU、及び、電動制動手段(ブレーキアクチュエータ)DSrrが備えられる。電子制御ユニットECUと電動制動手段DSrrとは、信号線(例えば、シリアル通信バス)SGL、及び、電力線(パワー線)PWLによって接続され、電動制動手段DSrr用の電気モータMTWの駆動信号、及び、電力が供給される。
具体的には、電子制御ユニット(コントローラ)ECUでは、電気モータMTWを駆動するための目標値(目標押圧力)が演算される。目標押圧力は、右後輪WHrrにおいて、摩擦部材(ブレーキパッド)MSBが回転部材(ブレーキディスク)KTrrを押す力である押圧力の目標値である。目標押圧力は、信号線SGLを介して、車輪側に固定された電動アクチュエータDSrrに送信される。
右後輪WHrrの電動制動手段DSrrは、キャリパCPrr、押圧ピストンPSW、車輪側電気モータMTW、回転角センサMKW、入力部材SFI、減速機GSW、出力部材SFO、ねじ機構NJW、押圧力センサFBA、及び、駆動回路DRWにて構成されている。
前輪の液圧システムと同様に、キャリパCPrrは、2つの摩擦部材(ブレーキパッド)MSBを介して、回転部材(ブレーキディスク)KTrrを挟み込むように構成される。キャリパCPrr内で、押圧ピストン(ブレーキピストン)PSWが直線移動され、回転部材KTrrに向けて前進又は後退される。押圧ピストンPSWは、回転部材KTrrに摩擦部材MSBを押し付けて摩擦力を発生させる。回転部材KTrrは後輪WHrrに固定されているため、この摩擦力によって、右後輪WHrrの制動力が調整さる。
車輪側電気モータMTWは、回転部材KTrrに摩擦部材MSBを押し付けるための動力を発生する。具体的には、電気モータMTWの出力(モータ軸まわりの回転動力)は、入力部材SFI、及び、減速機GSWを介して、出力部材SFOに伝達される。出力部材SFOの回転動力(トルク)は、運動変換部材(例えば、ねじ機構)NJWによって、直線動力(ピストンPSWの中心軸方向の推力)に変換され、押圧ピストンPSWに伝達される。
車輪側電気モータMTW用の回転角センサMKWが設けられる。また、押圧ピストンPSWが摩擦部材MSBを押す力(押圧力)を検出するため、押圧力センサFBAが設けられる。そして、押圧力の目標値と実際値(検出値)とに基づいて、押圧力フィードバック制御が実行される。この押圧力フィードバック制御は、第1の実施形態における液圧フィードバック制御に相当するものである。
駆動回路DRWは、目標押圧力(信号)に基づいて、車輪側電気モータMTWを駆動する。具体的には、駆動回路DRWには、車輪側電気モータMTWを駆動するスイッチング素子で構成されるブリッジ回路が設けられる。押圧力の目標値に基づいて演算される各スイッチング素子用の駆動信号によって、電気モータMTWの回転方向と出力トルクが制御される。
以上、右後輪WHrrの電動制動装置DSrrについて説明した。左後輪WHrlの電動制動装置DSrlについては、電動制動装置DSrrと同じであるため、説明は省略するが、各種記号の添字「rr」が添字「rl」に読み替えられることによって、電動制動装置DSrlについて説明可能である。
第2の実施形態においても、第1の実施形態にて説明した同様の効果を奏する。即ち、制御ピストンSPSの移動によって、マスタシリンダMCL、シミュレータSSM、及び、ホイールシリンダWCの流体接続が切り替えられるため、複数の電磁弁が削減され、省電力化が図られる。また、電磁弁の削減に伴う運転者への違和感が、待機制御によって解消され得る。
第1の実施形態では、アンチスキッド制御、トラクション制御等の車輪スリップ制御によって、各車輪で独立に制動トルクが調整され得るよう、第1、第2液圧ユニットHU1、HU2が設けられる。しかし、第2の実施形態では、第1調圧ユニットCA1によってホイールシリンダWCfrの液圧が、第2調圧ユニットCA2によってホイールシリンダWCflの液圧が、夫々、独立して調整され得る。このため、第2の実施形態では、第1、第2液圧ユニットHU1、HU2が省略される。