WO2006038309A1

WO2006038309A1 - 電動ブレーキ装置

Info

Publication number: WO2006038309A1
Application number: PCT/JP2004/015092
Authority: WO
Inventors: Toshio Manaka
Original assignee: Hitachi, Ltd.
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-04-13
Also published as: JPWO2006038309A1; JP4825668B2

Abstract

パーキングブレーキロック機構や電動ブレーキ機構が故障した場合はタイヤの制動力が得られず、車両を停車させたり、駐車させたりできなかったという課題を解決するために、パーキングブレーキ機構付電動ブレーキ装置において、パーキングブレーキロック機構や電動ブレーキ機構が故障した場合は、車両のトランスミッションを接続状態にしたり、各輪のタイヤの向き(トー角)を独立に制御したり、モータジェネレータにより回生ブレーキ,逆トルクをかけることにより制動力を保持できるようにした。つまり、パーキングブレーキロック機構や電動ブレーキ機構が故障した場合は、トランスミッションを接続状態にしたり、タイヤのトー角を独立に制御することにより、駆動系の抵抗力,タイヤの転がり抵抗力を発生させたり、またはモータジェネレータによる回生ブレーキ,逆トルク発生により、停車,駐車に必要な制動力を確保することができる。

Description

電動ブレーキ装置

技術分野

明

本発明は、自動車のブレーキ装置に関わり、特に電気的に制動力を発生させる電動ブレーキ装置の電源 O F F時でも制動力を保持できるパ一キングブレーキ機構や電気的に制動田力を発生させる電動ブレーキのいずれかが故障した場合の車両の制御方法に関するものである。

背景技術

パーキングブレーキの診断を行い、パーキングブレーキ故障時には別の制動補助装置（油圧系の逆止弁）を利用して坂道発進を補助するものが特開昭 6 2— 6 4 6 6 4に開示されている。

特開 2 0 0 1 - 1 0 6 0 4 7にはパーキングブレーキのかけ忘れを防止するものが開示されている。

電動パーキングブレーキのロックが故障した時の解除に関するものが特開平 6— 2 7 8 5 8 3，特開 2 0 0 0— 3 0 9 2 5 5，特開平 5— 1 7 0 0 6 7 , 特開 2 0 0 1 — 1 0 6 0 5 8 , 特開平 8— 2 4 4 5 9 6 に開示されている。

ワイヤ一を用いた従来型のパーキングブレーキの故障を検知するものが特開 2 0 0 1 - 1 0 6 0 6 0に開示されている。

また、タイヤのトー角制御による制動力制御，スピン制御については特許 0 2 5 5 1 5 8 3 , 特許 0 2 7 6 8 7 3 8に開示されている。

上述の従来技術に記載されているパーキングブレーキ装置は、パーキングブレーキの口ックができないような故障（駐車ブレーキがかけられない）時のブレーキ状態の維持について配慮されていなかった。そのため、パーキングブレーキ装置の故障によって駐車ができなくなるといつた問題があった。また、電動ブレーキ故障時は車両を停止することができないという問題もあった。

従って、本発明は、このような従来のパーキングブレーキ機構や電気的に制動力を発生させる電動ブレーキのいずれかが故障した場合でも車両を確実に停車，駐車できる電動ブレーキ装置を提供することを目的としている。発明の開示

本発明は、車両のトランスミッションの接続，非接続を電気的に制御する機能，エンジンを始動するためのスター夕の起動をス夕一タスイツチ操作信号に基づいて O N— O F F制御する機能，エンジンに搭載された発電機またはモータによる回生制動力（回生ブレーキ）または逆トルクを発生する機能，各輪のタイヤの向きを独立に任意に制御する機能の少なくともいずれかを備えたブレーキ故障時の制動力発生部を有することにある。このことによって、電源スィッチ O F F時に制動力を保持できるパ一キングブレーキ機構がロックできない故障時でも車両を停車，駐車できるようになる。

また、本発明によれば、パーキングブレーキ機構による駐車のための制動力保持ができないような故障時には、トランスミッション接続による駆動力伝達系の抵抗力，各輪のタイヤの向きを車両が移動できない方向に独立に変更することで駐車時の駐車制動力を確保するような制御を行うことを特徴とする。

このようにして、本発明によれば、パーキングブレーキがかけられないような故障時や電動ブレーキがかけられない故障時でもトランスミツシヨン接続による駆動抵抗力，各輪のタイヤの向き変更（トー角制御）によるタイヤの転がり抵抗増大，モー夕ジェネレータによる回生ブレーキ，逆トルク発生などにより確実に停止，駐車ができる。図面の簡単な説明

第 1図は、この発明にかかる好ましいシステム構成図である。第 2図は、本発明の実施例であるパーキングブレーキ機構付電動ブレーキの説明図である。第 3図は、タイヤのト一角の組み合わせパターンの例を示す図である。第 4図は、本実施例の電動パーキングブーキロック機構故障時の作動論理回路図である-。第 5図は、本実施例のス夕一夕起動時の作動論理回路図である。第 6図は、本実施例の電動ブレーキ機構故障時の作動論理回路図である。第 7図は、第 4図に対応した本実施例のフローチヤ—ト図である。第 8図は、第 5図に対応した本実施例のフローチャート図である。第 9図は、第 6図に対応した本実施例のフローチヤ ―ト図である。発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説術するために、添付図面に従ってこれを説明する。

本発明の電動ブレーキ装置は、パーキングブレーキがかけられないような故障時や電動ブレーキがかけられない故障時でも停止，駐車を可能とする目的を最小限の部品点数で実現した。これにより、冗長系システムの簡素化が図れている。

本発明の一実施例によれば、車両のトランスミッションの接続，非接続を電気的に制御する機能，エンジンを始動するためのスター夕の起動 ¾スタータスィツチ操作信号に基づいて O N— 0 F F制御する機能，ェンジンに搭載された発電機またはモータによる回生制動力（回生ブレーキ）または逆トルクを発生する機能，各輪のタイヤの向きを独立に任意に制御する機能の少なくともいずれかを備えるものを、ブレーキ故障時の制動力発生部とする。このブレーキ故障時の制動力発生部は、上述の 4つの機能のう.ちの少なくとも 1つを備えていれば良い。また、複数の. 機能を有するブレーキ故障時の制動力発生装置としてもよく、その場合は、電源スィツチ〇 F F時に制動力を保持できるパーキングブレーキ機構がロックできない故障時において、車両の状態に応じて、これらの複数の機能から取捨選択しても良い。また、これらの機能を組み合わせて用いることも可能である。

つまり、本発明の実施例によれば、パーキングブレーキ機構による駐車のための制動力保持ができないような故障時には、トランスミツション接続による駆動力伝達系の抵抗力の発生，各輪のタイヤの向きを車両が移動できない方向に独立に変更することによる駐車時の駐車制動力の発生，モータジェネレータによる回生ブレーキ力の発生及び逆トルクの発生を実現するような制御を行う。

このようにして、本発明によれば、パーキングブレーキがかけられないような故障時や電動ブレーキがかけられない故障時でもトランスミツシヨン接続による駆動抵抗力，各輪のタイヤの向き変更（ト一角制御）によるタイヤの転がり抵抗増大，モータジェネレータによる回生ブレ一キ，逆トルク発生などにより確実に停止，駐車ができる。

また、このような停止，駐車を行った後の車体制御も以下の実施例で示すように所定のフローに従って、例えば、変速機の接続を解除してから、エンジンのス夕一トを可能にする。

第 1図は、本発明の一実施例であるシステム構成図を示す。ブレーキコントローラ 1には、運転者のブレーキペダル 2の踏込み量を検出するブレ一キストロ一クセンサからのブレ一キストロークセンサ信号 3 , パ —キングブレーキ機構の作動を〇 N 〇 F F制御させるパーキングブレ —キスイッチ信号 4 (例えば、 O NZO F F信号），車両の電源スィッチ

(例えば、イグニッションキースィッチ）であるキ一スィッチ信号 5 , 車両の速度を示す車速センサからの車速センサ信号 6 , エンジン回転数を示すエンジン回転数センサ信号 7，ギヤが接状態か非接続かを示すパーキング Zニュートラルスィッチ信号 8 (例えば、 ONであれば非接続， O F Fであれば接続状態とする），運転者のアクセルペダル踏込み量を示すアクセルペダルセンサ信号 9 , エンジンのス夕一夕を起動するための指令信号を出すためのスター夕スィッチ信号 1 0 , 運転者のハンドルの操舵角を検出する操舵角センサからの操舵角センサ信号 1 1，運転者のトランスミッション 1 3のギヤ位置の指令を出すためのシフトレバ一位置スィツチ 1 5などが入力される。

ブレーキコントロ一ラ 1はそれらの入力信号に基づいて、必要な制動力が得られるような制御信号を電動ブレーキ（EMB ) 2 2に、必要な操舵が得られるような制御信号をステアリングァクチユエ一夕 2 4に出力する。

電動ブレーキ（EMB) 2 2 とステアリングァクチユエ一夕 2 4は各輪に装着されており、ブレーキコントローラ 1から各輪独立に制御される。

ス夕一夕スィッチ信号の O NZO F F信号に応じてブレーキコント口ーラ 1はエンジン 1 4を始動するためのス夕一夕 1 2の起動制御を行う。シフトレバーのシフトレバ一位置スィツチ信号 1 5に応じてブレーキコント口一ラ 1はトランスミッション 1 3を非接続（パーキングポジシヨン，ニュートラルポジション），接続（リバース，ドライブレンジ，低速レンジ）に制御する。

アクセルペダルセンサ信号 9に応じて、ブレーキコント口一ラ 1によりエンジン 1 4の出力も制御される。

エンジン 1 4には電制スロットルァクチユエ一夕が装着されており、スロットルァクチユエ一夕内のモータを制御することにより、エンジン 1 4への吸入空気量を増加減することができる。これによりエンジンの出力が制御される。

エンジン 1 4とトランスミッション 1 3の間にはモ一夕ジェネレータ 1 6が設けられており、これにより回生ブレーキ（発電による減速時のエネルギー回生）やモータによる逆トルクによるブレーキをかけることができる。回生ブレーキとモータの逆トルクの制御はブレーキコント口ーラ 1 により行われる。

第 2図はパーキングブレーキ機構付電動ブレーキ（E M B ) 2 2の説明図である。電動ブレーキ（E, M B ) 2 2はモ一タ 2 6 とモ一夕の回転運動を往復運動に変換するネジ機構，ネジの往復運動をメカニカルに口ックするロック機構，該ロック機構のロック（固定）アンロック（開放）を切換えるパーキングブレーキ機構 2 1，ネジ機構でブレーキディスク 2 3を押しつけて所定の制動力を発生きせるブレーキパッド、実際の制動力を検出するための推力センサから構成されている。

パーキングブレーキ機構 2 1は小型モ一夕 2 6 とネジ機構で構成され、モータ駆動で電動ブレーキのネジ機構を固定解除するものである。この構造により、モータの回転力で所定の制動力が得られるまでブレーキパッドをブレーキディスク 2 3に押しつけた状態でパーキングブレーキ機構 2 1 により、ネジ機構部を口ックできる。その結果、モータ 2 6の回転力（電流値）をゼロにしても制動力は保持される。ネジ機構部の口ックを行う前の異常はモータの結線の断線チェックなどで検知できる。また、電動ブレーキ機構の異常は推力センサ 2 8により必要なブレーキ力（押付力）が得られていないなどで検知でき、電動ブレーキ用モータ 2 7の過熱はモータに内蔵した温度センサや消費電力や作動頻度から推定した推定温度により検知できる。

第 3図はパーキングブレーキ機構や電動ブレーキ機構が故障した時にタイヤの卜一角を変更することで車両を停車できるようにするために、いくつかのタイヤの方向（トー角）の組み合わせパターンを示したものである。それぞれ車両を真上から見た時の各輪のタイヤの方向を示す。スキーのポーゲンの考え方である。タイヤのトー角を外側に開くほど、または内側に閉じるほど大きな転がり抵抗（制動力）が得られる。

このようなパターンの選択は、予め 1つのものに設定しておくこともできるが、車体の停止状態に応じて、選択することも可能である。

第 4図は本発明の電動パーキングブレーキロック機構故障、パーキングブレーキスィッチ故障（常時 O F F ) 時の作動論理回路図である。ブレ一キペダル 2 0 N (踏まれている状態）でキ一スィッチ 5 (車両の電源スィッチ）が O F F、車速 O kmZ h (停止状態）かつエンジン回転数 0 rpm (停止状態）、パ一キングブレーキロック機構故障またはパーキングブレ一キスィッチ故障で、トランスミツションギヤ位置 1速またはリパースに接続するか、. または各輪のタイヤのトー角を第 3図のどれかのパターンに制御する。これによりタイヤの転がり抵抗が増大して車両を停車できる。パーキングブレーキスィッチ 4の O N条件が O R条件で入つているのは、パーキングブレーキスィツチ 4が正常な場合はパーキングブレーキスィッチに応じてトランスミッションギヤ位置 1速またはリバースに接続するか、または各輪のタイヤのトー角を第 3図のどれかのパターンに制御できるようにするためである。

第 5図は本発明におけるエンジンのスター夕起動時の作動論理回路図である。ブレーキペダル 2 O N (踏まれている状態）でキースィッチ 5

(車両の電源スィッチ）が〇N、車速 O kmZ h (停止状態）かつェンジン回転数 O rpni (停止状態）、パーキングブレーキロック機構故障またはパーキングブレ一キスイッチ故障で、スタータスイッチ O Nの時は、トランスミッション 1 3のギヤ位置を非接続状態にしてからスター夕 1 2 を起動する。これによりトランスミツション接続状態でのエンジン起動を防ぐことができる。

第 6図は本発明の電動ブレーキ機構故障，電動ブレーキ作動制限モード時の作動論理回路図である。ブレーキペダル 2 O N (踏まれている状態）でキースィッチ 5 (車両の電源スィッチ）が O N、車速 > 0 kmZ h

(走行状態）かつエンジン回転数 > 5 0 0 rpm (エンジン通常運転状態）、電動ブレーキ機構故障または電動ブレーキ作動制限モードで、パーキングブレーキスィッチ O F Fの場合は、トランスミッションギヤ位置 1速またはリバ一スに接続するか、または各輪のタイヤのトー角を第 3図のどれかのパターンに制御する。これによりタイヤの転がり抵抗が増大して車両に制動力を加えることができる。タイヤのトー角はステアリングァクチユエ一夕 2 4によりブレーキペダルストロークまたは踏力に応じて連続可変であり、第 3図のパ夕一ン（b ) のケースではブレーキぺダルの踏込み量が大きいほど、ト一角を内側に閉じる方向に変化させて転がり抵抗を増大させることができる。トランスミッションギヤ位置 1速またはリバースに接続しても十分な減速度が得られない場合にタイヤのトー角制御による制動を行ってもよい。

第 7図は第 4図に対応した本発明のフローチヤ一トである。ステップ

9 0で各瘇の信号の入力処理を行い、ステップ 9 1でパーキングブレーキロック機構故障判定とパーキングブレーキスィッチ故障判定を行う。ステップ 1 0 0で第 4図の条件が満たされているか判断する。 Y E Sの場合はステツプ 1 0 1でトランスミツションギヤ位置 1速またはリバ一スに接続するか、または各輪のダイヤのトー角を第 3図のどれかのパ夕 —ンに制御する。ステップ 1 0 0で N〇の場合はステップ 1 0 2でパーキングブレーキロック機構が正常か判定し、 Y E Sの場合はステツプ

1 0 3でパーキングブレーキスィツチが正常かを判断し、 Y E Sの場合はステップ 1 0 4でパーキングブレーキスィッチ操作信号に応じた電動パーキングブレーキ制御を行い、ステップ 1 0 1の処理は解除する。ステツプ 1 0 2で N 0の場合はステップ 1 0 6でブレーキペダル〇 N (ブレ―キペダルが踏まれている）かつエンジン回転数 >所定値の場合、ステツプ 1 0 1の処理を解除する（トランスミツション非接続，タイヤのトー角制御解除）。ステツプ 1 0 3で N Oの場合はブレーキペダルが所定時間以上踏まれていて、車速 = 0 km/ hでエンジン回転数 = 0 rpm、かつキースィッチ〇 F Fの場合は電動パーキングブレーキを作動させる。第 8図は第 5図に対応した本発明のフローチャートである。ステップ 2 0 0で各種の信号の入力処理を行い、ステップ 2 0 1でパ一キングブレーキロック機構故障判定とパーキングブレーキスィツチ故障判定を行う。ステップ 2 0 2で第 5図の条件が満たされているか判断する。 YES の場合はステツプ 2 0 3でトランスミツション非接続にした後、ェンジンのスター夕起動を許可し、エンジンを始動させる。 N Oの場合はステップ 2 0 4でスター夕起動を禁止し、エンジンを始動させない。これにより、トランスミッション接続状態でのエンジン始動（車両が動いてしまうこと）を防ぐことができる。

第 9図は第 6図に対応した本発明のフローチヤ一トである。ステップ 3 0 0で各種の信号の入力処理を行い、ステップ 3 0 1で電動ブレーキ機構故障判定と電動ブレーキ作動制限判定を行う。具体的には推力センサにより、所定の押付力が得られないとか、電動ブレーキ用モータが過熱しているとかで判定できる。ステップ 3 0 2で第 6図の条件が満たさ 'れているか判断する。 Y E Sの場合はステップ 3 0 3でトランスミツションギヤ位置 1速またはリバースに接続するか、または各輪のタイヤのト一角を第 3図のどれかのパターンに制御する。タイヤのト一角はステアリングァクチユエ一夕 2 4によりブレーキペダルストロークまたは踏力に応じて連続可変であり、第 3図の/ \°ターン（b ) のケースではブレーキペダルの踏込み量が大きいほど、トー角を内側に閉じる方向に変化させて転がり抵抗を増大させることができる。トランスミッションギヤ位置 1速またはリバースに接続しても十分な減速度が得られない場合にタイヤのトー角制御による制動を行ってもよい。モー夕ジェネレータによる回生ブレーキまたは逆トルク発生により車両を停車させることもできる。ステップ 3 0 2で N Oの場合はステップ 3 0 4で電動ブレーキ機構が正常か判定し、 Y E Sの場合はステップ 3 0 5で電動ブレーキ作動制限モードか判定し、 N Oの場合はステツプ 3 0 6でブレーキペダル操作信号に応じた電動ブレーキ制御を行い、ステップ 3 0 3の処理は解除する。ステップ 3 0 5で Y E Sの場合もステップ 3 0 7でブレーキぺダル操作信号に応じた電動ブレーキ制御を行い、ステップ 3 0 3の処理は解除する。但し、警告燈を点燈し、すぐに停車させるように注意を促す。ステツプ 3 0 4で N Oの場合はステツプ 3 0 8でアクセルペダルが踏まれているか判定し、 Y E Sの場合はステツプ 3 0 9でアクセルペダルに応じたエンジンの出力制御を行う。その時にステップ 3 0 3の処理は解除し、警告燈を点燈し、すぐに停車させるように注意を促す。産業上の利用可能性

以上のように、本発明にかかるブレーキ装置、その制御装置及びその. 制御方法は、車両用のブレーキ装置に適用でき、モータを用いた電動ブレーキ装置だけでなくモータによつて油圧を駆動して制動力を制御するブレーキ装置へも適用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 車両の車輪に制動力を発生する電動ブレーキと、前記電動ブレーキへの電源供給が無くても制動力を保持できるパーキングブレーキ機構と、前記電動ブレーキの制動力を制御するコントローラとからなるブレーキシステムであって、前記コントローラは、車両のトランスミッションの接続，非接続を電気的に制御する機能と、前記車輪の各輪のタイヤの向きを独立に任意に制御する機能とのいずれかを備えるブレーキ故障時の制動力発生部を有し、前記パーキングブレーキ機構による制動力の保持ができない時は、前記ブレーキ故障時の制動力発生部によって、前記トランスミツションを接続して駆動力伝達系の抵抗力を発生させるか、前記各輪のタイヤの向きを車両が移動できない方向に独立に変更するかの少なくとも 1つを制御して、制動力を確保することを特徴とするブレーキシステム。

2 . 請求項 1 において、前記トランスミッションの接続には、トランスミツションのギヤ比を低くするギアが接続されるように接続することを特徴とするブレーキシステム。

3 . 請求項 1において、さらに、エンジンを始動するためのスター夕の起動をスター夕スィツチ操作信号に基づいて制御する機能を有し、前記トランスミツションが接続状態になってなされた駐車状態におけるェンジン始動は、前記エンジンのスター夕スィッチ信号が O Nになること、' ブレーキペダルが踏まれて所定の制動力が確保されていること、前記トランスミッションが非接続の状態に切換えられていることを検出して、前記スター夕を稼動させ、エンジン始動を行うことを特徵とするブレーキシステム。

4 . 車両の車輪に制動力を発生する電動ブレーキと、 .前記電動ブレーキの制動力を制御するコントローラとからなるブレーキシステムであって、前記コントローラは、車両のトランスミッションの接続，非接続を電気的に制御する機能と、前記車輪の各輪のタイヤの向きを独立に任意に制御する機能とのいずれかを備えるブレーキ故障時の制動力発生部を有し、前記電動ブレーキによる制動力の保持ができない時は、前記ブレーキ故障時の制動力発生部によって、前記トランスミツションを接続して駆動力伝達系の抵抗力を発生させるか、前記各輪のタイヤの向きを前記タイャと路面との摩擦係数が増加する方向に独立に変更するか、前記ェンジンに搭載された発電機またはモータによる回生制動力を発生させるか、または、逆トルクを発生させるかの少なくとも 1つを制御して、減速時の制動力を確保することを特徴とするブレーキシステム。

5 . 電源供給が無くても制動力を保持できるパーキングブレーキ機構を有する卓輪に制動力を発生する電動ブレーキの制動力を制御するブレーキコントローラであって、前記コントローラは、車両のトランスミツシヨンの接続，非接続を電気的に制御する機能と、前記車輪の各輪のタイャの向きを独立に任意に制御する機能とのいずれかを備えるブレーキ故障'時の制動力発生部を有し、前記パーキングブレーキ機構による制動力の保持ができない時は、前記ブレーキ故障時の制動力発生部によって、前記トランスミツションを接続して駆動力伝達系の抵抗力を発生させるか、前記各輪のタイヤの向きを車両が移動できない方向に独立に変更するかの少なくとも 1つを制御して、前記電動ブレーキの制動力を発生させることを特徴とするブレーキコントローラ。

6 . 請求項 5において、前記トランスミッションの接続には、トランスミツションのギヤ比を低くするギアが接続されるように制御することを特徴とするブレーキコントローラ。 '

7 . 請求項 5において、さらに、エンジンを始動するためのス夕一夕の起動をス夕一タスィツチ操作信号に基づいて制御する機能を有し、前記トランスミツションが接続状態になってなされた駐車状態におけるェンジン始動は、前記エンジンのスター夕スィッチ信号が O Nになること、ブレーキペダルが踏まれて所定の制動力が確保されていること、前記トランスミツションが非接続の状態に切換えられていることを検出して、前記スター夕を稼動させ、ェ'ンジン始動を行うように制御することを特徴とするブレーキコントローラ。