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JP2006076427A - 電動駐車ブレーキ装置 - Google Patents

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JP2006076427A JP2004262336A JP2004262336A JP2006076427A JP 2006076427 A JP2006076427 A JP 2006076427A JP 2004262336 A JP2004262336 A JP 2004262336A JP 2004262336 A JP2004262336 A JP 2004262336A JP 2006076427 A JP2006076427 A JP 2006076427A
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Shoichi Kamei
正一 亀井
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Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】 車両を走行させる際に駐車ブレーキを適切に解除して快適な車両走行を確保する技術を提案することを目的とする。
【解決手段】 駐車ブレーキが作動している状態の車両において、まず車速等に基づいて発進指示の有無が判断される(S11)。発進指示があった場合(S11のY)、レーダ等の検出結果が利用されて車両周辺の障害物の有無などの環境状態が判断され(S12)、その環境状態に基づいて駐車ブレーキの解除の可否が判断される(S13)。駐車ブレーキの解除が可能であると判断される場合には、駐車ブレーキを解除するための駐車ブレーキアクチュエータの制御量が算出され(S15)、制御信号が送られる(S16)。このようにして、発進指示に基づいて駐車ブレーキを解除することができ、安全性に優れたスムーズな車両発進が実現される。
【選択図】 図3

Description

本発明は、電動駆動により駐車ブレーキ用の制動力を発生させる電動駐車ブレーキ装置に関する。
近年、操作性などに優れる電動駆動タイプの駐車ブレーキの開発、改良が進んでいる。例えば特許文献1では、電動モータの電流変化量に基づいて電動駐車ブレーキ装置の異常判定を行う異常判定装置が提案されている。
特開2003−2186号公報
電動駐車ブレーキ装置の改良を更に進めて、操作性や安全性を更に向上させることは非常に望ましく、ユーザのニーズにも合致する。例えば車両走行時の駐車ブレーキの解除が不十分な場合、制動力を発生する「ブレーキパッドおよびディスクロータ」や「ブレーキシューおよびブレーキドラム」などが相互に引きずられてしまい、快適な車両走行が阻害されることがある。そのため、車両走行時には駐車ブレーキが適切に解除される状態を常に確保しておくことが好ましい。
また、駐停車している車両を発進させる際に、駐車ブレーキの解除操作を車両発進操作に連動させて駐車ブレーキを解除するシステムを提案することは、スムーズで快適な車両走行を確保する観点から好ましい。特に安全性を確保した上で、そのような一連の車両発進プロセスを実現することは非常に好ましい。
本発明は上述の事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、車両を走行させる際に駐車ブレーキを適切に解除して快適な車両走行を確保する技術を提案することにある。
本発明の一態様は電動駐車ブレーキ装置に関する。この電動駐車ブレーキ装置は、駐車ブレーキ用の制動力を発生させる制動力発生手段と、車両の周辺の環境状態を検出する環境検出手段と、前記車両の発進指示を検出する発進指示検出手段と、前記制動力発生手段を制御する制動力制御手段であって、前記環境検出手段の検出結果および前記発進指示検出手段の検出結果に基づいて前記制動力発生手段における制動力の発生を解除するか否かを決定する制動力制御手段と、を備えることを特徴とする。
当該電動駐車ブレーキ装置によれば、環境検出手段が検出する「車両周辺の環境状態」および発進指示検出手段が検出する「車両の発進指示」に基づいて制動力の発生を解除するか否かが決定されるので、適切な環境状態で車両の発進とともに駐車ブレーキを解除することができる。
なお、発進指示検出手段が検出する車両の発進指示は、車両ドライバー等による発進指示の意志を検出する手段全般を含みうる。例えば、車両の加速度、車両速度、駆動エンジンのエンジン回転などの状態量、駆動モータの供給電力などの状態量、走行距離、等を「発進指示検出手段」として利用しうる。また、環境検出手段が検出する車両の周辺の環境状態は、走行路やその周辺の状態を指し、例えば、走行路上の障害物の有無、走行路自体の有無、等の状態を含みうる。なお、環境検出手段は車両進行方向の環境状態を検出するものであることが好ましい。
前記環境検出手段は、カメラ、レーダー、およびソナーのうち少なくともいずれか一つを利用して車両の周辺の環境状態を検出するものであってもよい。
この場合、車両の周辺の環境状態を適切に検出することができる。なお、カメラ、レーダー、およびソナーのうち複数のものを組み合わせることで、より的確に車両の周辺の環境状態を検出することができる。なお、「レーダー」とは主として電波を利用するものを指し、「ソナー」とは主として音波を利用するものを指す。
本発明によれば、「車両の発進指示」だけではなく「車両周辺の環境状態」にも基づいて制動力の発生を解除するか否かが決定されるので、スムーズに車両を走行させることができるだけではなく、安全性に優れた快適な車両走行を確保することができる。
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図1は、電動駐車ブレーキ装置の一実施の形態を備える車両10の全体構成を示す図である。
車両10は、車体12の右前に設けられた右前輪14a、車体の左前に設けられた左前輪14b、車体の右後ろに設けられた右後輪14c、および車体の左後ろに設けられた左後輪14dを備える。以下、右前輪14a、左前輪14b、右後輪14c、および左後輪14dを総称して「車輪14」と呼ぶ。また、右前輪14aおよび左前輪14bを総称して「前輪14a、14b」と呼び、右後輪14cおよび左後輪14dを総称して「後輪14c、14d」と呼ぶ。また、右前輪14aに対応する機器類には符号の末尾に「a」を付し、左前輪14bに対応する機器類には符号の末尾に「b」を付し、右後輪14cに対応する機器類には符号の末尾に「c」を付し、左後輪14dに対応する機器類には符号の末尾に「d」を付し、それらの機器類を総称する場合には末尾の「a〜d」を省略した符号で表記する。
各車輪14は、タイヤおよびホイールを含んで構成されており、制動力を発生させるブレーキ装置20と、車輪側センサ類22と、車輪側センサ類22に接続された車輪側通信機24とを搭載する。車体12は、電子制御装置100(「ECU100」とも表記する)と、ECU100に接続された油圧ブレーキアクチュエータ28、駐車ブレーキアクチュエータ30、車体側センサ類32、車体側通信機34、および警報装置36とを搭載する。
ブレーキ装置20は、制動力を発生させる任意の構成とすることができ、例えばディスクブレーキ装置やドラムブレーキ装置を利用することができる。各ブレーキ装置20は油圧ブレーキアクチュエータ28によって制御され、特に後輪14c、14dに搭載されるブレーキ装置20c、20dは駐車ブレーキアクチュエータ30によっても制御される。車輪側センサ類22は、各種の状態量を検出して車輪側通信機24に検出結果を送信するセンサ類全般を含みうるものであり、例えばタイヤ内部空気温度、タイヤ内部空気圧、タイヤに作用する荷重などを検出するセンサ類を含む。車輪側通信機24は、車輪側センサ類22の検出結果を無線送信する。
油圧ブレーキアクチュエータ28は、ECU100によって制御されるモータなどの駆動装置を有し、この駆動装置によって調整される油圧を利用して各ブレーキ装置20を作動させる。駐車ブレーキアクチュエータ30は、ECU100によって制御されるモータなどの駆動装置を有し、この駆動装置によって調整されるケーブルの牽引力を利用して後輪14c、14dに搭載されるブレーキ装置20c、20dを作動させる。車体側センサ類32は、各種の状態量を検出して検出結果をECU100に送信するセンサ類全般を含みうるものである。特に本実施の形態の車体側センサ類32は、トランスミッションで選択されているギア(「選択ギア」とも表記する)を検出するギア検出センサ、各車輪14に対応するようにして設けられ各車輪14の車輪速を検出する車輪速センサ、車両10の周辺の環境状態を検出するレーダ装置、等を含む。車体側通信機34は、各車輪側通信機24において無線送信される信号を受信してECU100に送る。警報装置36は、ECU100によって制御され、警報表示や警報音などを利用して車両ドライバー等に警報を通知する。
ECU100は、CPUを含むマイクロプロセッサとして構成されており、マイクロコンピュータによる演算を行う演算ユニット、各種の処理プログラムを記憶するROM、一時的にデータやプログラムを記憶してデータ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるRAM、データを記憶するハードディスク等の記憶装置、および各種信号の送受信を行うための入出力ポート等を有する。このECU100は、車体側センサ類32、車体側通信機34、あるいは他の電子機器類などから送られてくるデータに基づいて、油圧ブレーキアクチュエータ28、駐車ブレーキアクチュエータ30、警報装置36あるいは図示しない他の車両機器類を制御する。また特に本実施の形態のECU100は図2に示す機能構成を有する。
図2は、本実施の形態のECU100が有する機能のうち駐車ブレーキの解除に関連する機能ブロック図である。ECU100は、発進指示判断部102、環境判断部104、駐車ブレーキ解除判断部106、およびアクチュエータ制御部108を有する。
発進指示判断部102は、車両ドライバー等による発進指示の有無を検出する。本実施の形態の発進指示判断部102は、車体側センサ類32に含まれる車輪速センサの検出結果などから車両速度(「車速」とも表記する)を推定し、その推定した車速に基づいて発進指示の有無を判断する。本実施の形態の発進指示判断部102は、車両ドライバー等によってアクセルペダルが踏み込まれて車速が0(km/h)よりも大きくなった場合に「発進指示」がなされたと判断し、車速が0(km/h)の場合には「発進指示」がなされていないと判断する。なお本実施の形態の車両では、駐車ブレーキが作用している状態でアクセルペダルが強く踏み込まれると低速で車両が走行するように、駐車ブレーキの制動力の大きさが調整されている。
環境判断部104は、車両10の周辺の環境状態を検出する。本実施の形態の環境判断部104は、車体側センサ類32に含まれるレーダ装置の検出結果に基づいて、車両10の前方や後方における障害物の有無や走行路の有無を判断する。なお環境判断部104は、車体側センサ類32に含まれるギア検出センサの検出結果から車両10の進行方向を判断し、前方あるいは後方のうち車両進行方向に応じた方向における障害物の有無や走行路の有無を判断することも可能である。
駐車ブレーキ解除判断部106は、後輪14c、14dに搭載されるブレーキ装置20c、20dにおける駐車ブレーキを解除するか否かを判断する。本実施の形態の駐車ブレーキ解除判断部106は、発進指示判断部102における判断結果と、環境判断部104における判断結果と、車体側センサ類32に含まれるギア検出センサが検出する選択ギアとに基づいて、駐車ブレーキを解除するか否かを決定する。発進指示がなされていると発進指示判断部102において判断され、走行路が存在するとともに障害物が存在しないと環境判断部104において判断される場合に、駐車ブレーキ解除判断部106は「駐車ブレーキを解除する」と判断する。一方、発進指示がなされていないと発進指示判断部102において判断される場合や、発進指示がなされているが車両進行方向に障害物が存在していたり走行路が存在しないと環境判断部104において判断される場合には、駐車ブレーキ解除判断部106は「駐車ブレーキを解除しない」と判断する。なお駐車ブレーキ解除判断部106は、「駐車ブレーキを解除しない」と判断する場合に警報装置36を介してその旨を車両ドライバー等に通知する。
アクチュエータ制御部108は、油圧ブレーキアクチュエータ28や駐車ブレーキアクチュエータ30に制御信号を送信して、各ブレーキ装置20で発生させる制動力を調整する。本実施の形態のアクチュエータ制御部108は、駐車ブレーキ解除判断部106における判断結果に基づいて駐車ブレーキアクチュエータ30に制御信号を送り、駐車ブレーキアクチュエータ30は、アクチュエータ制御部108から送られてくる制御信号に基づきケーブル牽引力を調整して後輪14c、14dのブレーキ装置20c、20dをコントロールする。
次に、本実施の形態の作用について説明する。以下では、駐車ブレーキを作動させて駐停車している状態の車両を発進させる際に、車両ドライバー等からの発進指示に基づいて駐車ブレーキを解除する例について説明する。
図3は、本実施の形態における駐車ブレーキの解除過程を示すフローチャートである。まず発進指示の有無がECU100の発進指示判断部102、駐車ブレーキ解除判断部106において判断される(図3のS11)。発進指示がなされていないと判断される場合(S11のN)、駐車ブレーキの解除は行われずに車両10は駐車ブレーキによる駐停車状態を維持する。一方、発進指示がなされたと判断される場合(S11のY)、車両周辺の環境状態がECU100の環境判断部104において判断される(S12)。そして、環境判断部104の判断結果に基づき「駐車ブレーキを解除してもよいか否か」が駐車ブレーキ解除判断部106において判断される(S13)。駐車ブレーキを解除してはいけないと判断される場合(S13のN)、駐車ブレーキを解除しない旨が警報装置36を介して車両ドライバー等に通知され(S14)、駐車ブレーキの解除は行われずに車両10は駐車ブレーキによる駐停車状態を維持する。一方、駐車ブレーキを解除してもよいと判断される場合(S13のY)、駐車ブレーキを解除するために必要な駐車ブレーキアクチュエータ30の制御量がアクチュエータ制御部108において算出され(S15)、算出された制御量に応じた制御信号がアクチュエータ制御部108から駐車ブレーキアクチュエータ30に送信される(S16)。これにより、後輪14c、14dのブレーキ装置20c、20dにおける駐車ブレーキは解除され、車両10は車両ドライバー等からの発進指示に応じて発進する。
以上説明したように上述の実施の形態によれば、「駐車ブレーキの解除」および「車両の発進」を「車両の発進操作」によって遂行することができ、「駐車ブレーキを解除するための操作」は必要とされない。従って、駐車ブレーキによって駐停車する車両を簡便な操作によりスムーズに発進させることができ、快適な車両走行を実現することができる。特に本実施の形態では「車両周辺の環境状態」が考慮された上で車両の発進の可否が判断されており、高い安全性を確保した上で車両を発進させることができる。
次に、より具体的な車両応用例に関して説明する。図4は、本発明の電動駐車ブレーキ装置を車両10に適用した一実施例を示す車両10の全体図である。なお図4には、主に駐車ブレーキの解除に関連する機器類が記されている。図4に関する以下の実施例において、上述の第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図4に示す車両10は、車体の前後左右に設けられた4つの車輪14a、14b、14c、14d、変速機を含むトランスミッションシステム60、クリアランスソナー50、カメラ装置52、カメラ装置52に接続されたレーンキープシステム54、ミリ波レーダ56、ミリ波レーダ56に接続された低速車間自動制御システム58(「低速車間ACC(Adaptive Cruise Control)58」とも表記する)、等を備える。後輪14c、14dに搭載されるブレーキ装置20c、20dで発生される制動力は駐車ブレーキとしても活用され、その駐車ブレーキは駐車ブレーキアクチュエータ30によって制御される。またECUは、燃料噴射用ECU110(「EFI(Electronic Fuel Injection)用ECU110」とも表記する)、ブレーキ用ECU112、および電動パーキングブレーキ用ECU114(「電動PKB(ParKing Brake)用ECU114」とも表記する)を含む。電動PKB用ECU114には、パーキングブレーキスイッチ62(「PSW62」とも表記する)および警報装置36が接続されている。
トランスミッションシステム60は、トランスミッションや選択ギアを検出するギア検出センサを含み、エンジンから伝えられる回転速度を車両ドライバー等によって選択される1〜5速ギアあるいはリバースギアなどに応じて調整し、各車輪14を走行回転させるシステムである。PSW62は、車両ドライバー等が駐車ブレーキの発生や解除を指示するスイッチ装置であり、車両ドライバー等によって操作可能な位置に配置され、車両ドライバー等によって入力された駐車ブレーキのオン/オフに関する情報を電動PKB用ECU114に送信する。
クリアランスソナー50は、音波を使用したソナーによって車両の周辺の環境状態を検出し、検出結果を電動PKB用ECU114に送信する。なおクリアランスソナー50は、車両10が障害物に近づくと警報音を鳴らして車両ドライバー等に警告を促す。カメラ装置52は、カメラの撮影画像に基づいて車両の周辺の環境状態を検出し、検出結果をレーンキープシステム54を介して電動PKB用ECU114に送信する。ミリ波レーダ56は、電波を利用して障害物の有無や走行路の有無を検出し、検出結果を低速車間ACC58を介して電動PKB用ECU114に送る。このミリ波レーダ56は、例えば76(GHz)ミリ波帯レーダーを使用して対象物からの反射波を測定し、対象物との相対距離や相対速度などを検知することができる。なお本実施例では、クリアランスソナー50、カメラ装置52、およびミリ波レーダ56によって車両の周辺における障害物の有無や走行路の有無などの環境状態が検出され、それらの検出結果が環境情報として電動PKB用ECU114に送られる。
レーンキープシステム54は、カメラ装置52の検出結果を利用して車両10の走行レーンからの逸脱を防ぐシステムであり、例えば車両10がレーンを逸脱しそうになった場合にステアリングホイールに操舵力を加えることで元のレーンに戻す。低速車間ACC58は、ミリ波レーダ56の検出結果を利用して車速を維持したり先行車との車間距離や相対速度に応じて車速を制御するシステムであり、例えば高速走行時における車両ドライバー等のアクセル操作やブレーキ操作の負担を軽減させることができる。
EFI用ECU110は、エンジン内への燃料噴射量などを調整をしたり、シフトレバー等を介して車両ドライバー等から指示される選択ギア情報や車両ドライバー等によるアクセルペダルやブレーキペダルの踏み込みに関する情報などに基づいてトランスミッションシステム60を制御したりするECUである。本実施の形態のEFI用ECU110は、アクセルペダルの状態から発進指示の有無を判断し、アクセルペダルが踏み込まれている場合には発進指示があると判断し、アクセルペダルが踏み込まれていない場合には発進指示がないと判断する。このアクセルペダルの状態から判断される発進指示の有無に関する情報は、発進指示情報としてEFI用ECU110から電動PKB用ECU114に送られる。
ブレーキ用ECU112は、ブレーキペダルの踏み込み状態に応じて油圧を調整し、各ブレーキ装置20で発生させる制動力を制御するECUであり、車輪速センサから得られる各車輪14の車輪速の状態や制動状態に基づいて最適な制動力を推測して各ブレーキ装置20で発生させる。また本実施の形態のブレーキ用ECU112は、各車輪14の車輪速から車速を推定し、その車速推定値を車速情報として電動PKB用ECU114に送信する。
電動PKB用ECU114は、PSW62からの信号にに応じてケーブル牽引力を調整し、各ブレーキ装置20で発生させる制動力を制御するECUである。また本実施の形態の電動PKB用ECU114は、「クリアランスソナー50、カメラ装置52、およびミリ波レーダ56から送られてくる環境情報」と、「EFI用ECU110から送られてくる発進指示情報」と、「ブレーキ用ECU112から送られてくる車速情報」とに基づいて、駐車ブレーキの解除の可否を判断する。電動PKB用ECU114は、判断結果に応じて制御信号を駐車ブレーキアクチュエータ30に送信し、後輪14c、14dのブレーキ装置20c、20dで発生させる制動力を調整する。
他の構成は、上述の第1の実施の形態と略同一とすることができる。図4に示す実施例においても、上述の実施の形態と同様にして駐車ブレーキの解除の可否を判断することができ、高い安全性を確保した上で車両をスムーズに発進させることができる。
本発明は上述の実施の形態や実施例に限定されるものではなく、各要素を適宜組み合わせたものも本発明の実施の形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を上述の実施の形態や実施例に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられたものも本発明の範囲に含まれうる。
例えば、上述の実施の形態では各車輪14の車輪速から間接的に検出される車速やアクセルペダルの踏み込み量を利用して「発進指示の有無」を判断する例を説明したが、直接的に車速を検出する車速センサ等の検出結果を利用して発進指示の有無を判断することもできる。また、発進指示の判断基準は車速に限定されるものではなく、車両ドライバー等による車両発進の意志を推測することができる任意の基準を用いることができる。例えばエンジン回転数などを検出するセンサ類を適宜設置して、そのセンサ類の検出結果を発進指示の判断基準として利用することも可能である。
また、発進指示の有無を判断する基準に段階を設けて、その基準の段階に応じて発進指示の有無を判断することも可能である。上述の実施の形態では車速が車速が0(km/h)か否かに応じて発進指示の有無を判断していたが、例えば車速が所定速度(例えば、2(km/h))以下の場合は発進指示がなされていないと判断し、所定速度よりも大きいときには発進指示がなされていると判断することも可能である。
また、上述の実施の形態では後輪14c、14dのブレーキ装置20c、20dで発生させる制動力を駐車ブレーキとして利用する例について説明したが、他のブレーキ装置20で発生させる制動力を駐車ブレーキとして利用する場合にも本発明を応用することができる。例えば、前輪14a、14bのブレーキ装置20a、20bや、全車輪14のブレーキ装置20で発生させる制動力を駐車ブレーキとして利用することもできる。
また、ケーブルなどの牽引力を利用した駐車ブレーキに対してだけではなく、油圧などを利用した駐車ブレーキに対しても本発明を応用することが可能である。
電動駐車ブレーキ装置の一実施の形態を備える車両の全体構成を示す図である。 ECUが有する機能のうち駐車ブレーキの解除に関連する機能ブロック図である。 駐車ブレーキの解除過程を示すフローチャートである。 電動駐車ブレーキ装置を車両に適用した一実施例を示す車両全体図である。
符号の説明
10 車両、 12 車体、 14 車輪、 20 ブレーキ装置、 22 車輪側センサ類、 24 車輪側通信機、 28 油圧ブレーキアクチュエータ、 30 駐車ブレーキアクチュエータ、 32 車体側センサ類、 34 車体側通信機、 36 警報装置、 50 クリアランスソナー、 52 カメラ装置、 54 レーンキープシステム、 56 ミリ波レーダ、 58 低速車間ACC、 60 トランスミッションシステム、 62 PSW、 100 ECU、 102 発進指示判断部、 104 環境判断部、 106 駐車ブレーキ解除判断部、 108 アクチュエータ制御部、 110 EFI用ECU、 112 ブレーキ用ECU、 114 電動PKB用ECU。

Claims (2)

  1. 駐車ブレーキ用の制動力を発生させる制動力発生手段と、
    車両の周辺の環境状態を検出する環境検出手段と、
    前記車両の発進指示を検出する発進指示検出手段と、
    前記制動力発生手段を制御する制動力制御手段であって、前記環境検出手段の検出結果および前記発進指示検出手段の検出結果に基づいて前記制動力発生手段における制動力の発生を解除するか否かを決定する制動力制御手段と、
    を備えることを特徴とする電動駐車ブレーキ装置。
  2. 前記環境検出手段は、カメラ、レーダー、およびソナーのうち少なくともいずれか一つを利用して車両の周辺の環境状態を検出することを特徴とする請求項1に記載の電動駐車ブレーキ装置。
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