JP5831243B2

JP5831243B2 - 制動制御装置

Info

Publication number: JP5831243B2
Application number: JP2012008408A
Authority: JP
Inventors: 好和近藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2012-01-18
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2032-01-18
Also published as: JP2013147118A

Description

本発明は、車両の制動制御装置に関する。

従来、走行中においてアクセル操作もブレーキ操作もなく減速度が安定した状態で、ホイールシリンダに対するブレーキ圧力を徐々に増加させ、このブレーキ圧力の増加による減速度の増加を検出することによって、ブレーキパッドとディスクロータとの隙間がゼロになる圧力指示信号を取得して記憶する。そして、記憶された圧力指示信号に対応するブレーキ圧力を事前制動制御にて加圧することで、正確に隙間を詰めることができる車両用制動制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１８４３７９号公報

しかしながら、エンジンブレーキの制動力が事前制動制御の制動力を上回る場合には、事前制動制御が機能せず、ブレーキパッドとディスクロータとの隙間を詰めることができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、エンジンブレーキの制動力が生じた場合にも機能する事前制動制御装置を提供することを課題とする。

本制動制御装置は、車両の各車輪に備えられた被摩擦部材と、前記被摩擦部材に押し当てることにより制動力を発生させる摩擦部材との隙間を詰める事前制動を制御する事前制動制御手段と、前記事前制動の実施が必要か否かを判定する事前制動実施判定手段と、前記事前制動実施判定手段が前記事前制動の実施が必要であると判定した場合に、アクセルが踏まれているか否かにかかわらず燃料噴射を停止する燃料噴射停止手段と、前記事前制動実施判定手段が前記事前制動の実施が必要であると判定した場合に、アクセルが踏まれているか否かにかかわらずスロットルバルブを開弁するスロットルバルブ開弁手段と、を有することを要件とする。

本発明によれば、エンジンブレーキの制動力が生じた場合にも機能する事前制動制御装置を提供できる。

第１の実施の形態に係る運転支援装置の全体構成を例示するブロック図である。第１の実施の形態に係る制動制御装置を例示する機能ブロック図である。第１の実施の形態に係る制動制御装置の事前制動制御の動作を例示するフローチャートである。比較例に係る制動制御装置における制動を例示する模式図である。第１の実施の形態に係る制動制御装置における制動を例示する模式図である。第１の実施の形態の変形例に係る制動制御装置の事前制動制御の動作を例示するフローチャートである。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
図１は、第１の実施の形態に係る運転支援装置の全体構成を例示するブロック図である。図２は、第１の実施の形態に係る制動制御装置を例示する機能ブロック図である。なお、図２に示す制動制御装置１０Ａは、例えばプリクラッシュセーフティーシステム（以降、『ＰＣＳ』とする）等である運転支援装置１０の一部を構成することができる。そこで、まず、図１を参照しながら運転支援装置１０について説明し、次に、図２を参照しながら制動制御装置１０Ａについて説明する。

図１を参照するに、運転支援装置１０は、主要な構成として、ミリ波レーダーセンサー１１と、ドライビングサポートコンピューター１２と、ヨーレートセンサー１３と、ステアリングセンサー１４と、スキッドコントロールコンピューター１５と、ブレーキアクチュエーター１６と、ブレーキ１７と、パワーマネージメントコントロールコンピューター１８と、エンジンコントロールコンピューター１９と、スロットルポジションセンサー２０と、電子制御スロットルモーター２１と、フューエルインジェクター２２と、ＶＶＴ−ｉカムポジションセンサー２３と、カムシャフトタイミングオイルコントロールバルブ２４とを有する。

ミリ波レーダーセンサー１１は、ミリ波帯の電波を前方に放射し、その反射波から前方の障害物の有無、障害物との距離や方向等を認識し、ドライビングサポートコンピューター１２に出力する機能を有する。

ドライビングサポートコンピューター１２は、各センサーからの情報に基づいて障害物に衝突不可避か否かを判定し、動作要求信号をＣＡＮ（ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の適切な通信プロトコルを用いて、各コンピュータに送る機能を有する。又、ドライビングサポートコンピューター１２は、事前制動の実施が必要か否かを判定する機能を有する。

ヨーレートセンサー１３は、車両の前後左右加速度を検出し、ドライビングサポートコンピューター１２に出力する機能を有する。ステアリングセンサー１４は、ステアリングホイールの操舵量や回転方向を検出し、ドライビングサポートコンピューター１２に出力する機能を有する。

スキッドコントロールコンピューター１５は、各センサーの信号やドライビングサポートコンピューター１２からの信号に基づいて制動力を調停し、ブレーキアクチュエーター１６に必要な制動力を送信する機能を有する。例えば、スキッドコントロールコンピューター１５は、ブレーキアクチュエーター１６に必要な制動力を送信し、ブレーキ１７の有するディスクロータ（図示せず）とブレーキパッド（図示せず）との隙間を詰める事前制動を制御する。

ブレーキアクチュエーター１６は、スキッドコントロールコンピューター１５から送信された指令に基づいて、各車輪のブレーキ１７に必要な制動力を配分するように、ブレーキ１７の油圧を制御する機能を有する。

ブレーキ１７は、各車輪に対してそれぞれ設けられている。ブレーキ１７は、例えばディスクロータとブレーキパッドとを有し、ディスクロータにブレーキパッドを押し当てることにより、各車輪に対して制動力を発生させる機能を有する。なお、ディスクロータは本発明に係る被摩擦部材の代表的な一例であり、ブレーキパッドは本発明に係る摩擦部材の代表的な一例である。

パワーマネージメントコントロールコンピューター１８は、ドライビングサポートコンピューター１２からの信号に基づいてエンジンコントロールコンピューター１９を制御する機能を有する。

エンジンコントロールコンピューター１９は、各センサーの信号やパワーマネージメントコントロールコンピューター１８からの信号に基づいてエンジンを制御する機能を有する。又、エンジンコントロールコンピューター１９は、ドライビングサポートコンピューター１２が事前制動の実施が必要であると判定した場合に、燃料噴射を停止する機能を有する。

又、エンジンコントロールコンピューター１９は、ドライビングサポートコンピューター１２が事前制動の実施が必要であると判定した場合に、電子制御スロットルモーター２１に指令をしてスロットルバルブを開弁する機能を有する。

スロットルポジションセンサー２０は、例えばホール素子を用いた電子式のポジションセンサーであり、例えばスロットルボディに配置され、スロットルバルブの開度を検出し、エンジンコントロールコンピューター１９に出力する機能を有する。電子制御スロットルモーター２１は、エンジンコントロールコンピューター１９からの信号に基づいてスロットルバルブの開度を調整する機能を有する。

フューエルインジェクター２２は、最適な時期に最適な量の燃料を噴射する機能を有する。ＶＶＴ−ｉカムポジションセンサー２３は、例えば電磁ピックアップ式センサーであり、例えばシリンダヘッド後端に取付けられ、例えばインテークカムシャフトに固定されたカムシャフトタイミングロータの突起を検知することにより、気筒判別及び実カムシャフト角度を検出し、エンジンコントロールコンピューター１９に出力する機能を有する。

カムシャフトタイミングオイルコントロールバルブ２４は、最適なバルブタイミングでインテークカムシャフトの位相を制御する機能を有する。なお、ＶＶＴ−ｉは、可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ−ｉ：ＶａｒｉａｂｌｅＶａｌｖｅＴｉｍｉｎｇ−ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ）を示している。

なお、ドライビングサポートコンピューター１２、スキッドコントロールコンピューター１５、パワーマネージメントコントロールコンピューター１８、エンジンコントロールコンピューター１９の各コンピュータは、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ等を含み、各コンピュータの各種機能は、ＲＯＭ等に記録されたプログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現される。

但し、各コンピュータの一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、各コンピュータは、物理的に複数の装置により構成されてもよい。又、各コンピュータにおいて、一部の部品を共通化してもよい。

図２を参照するに、制動制御装置１０Ａは、事前制動実施判定手段１２Ａと、事前制動制御手段１５Ａと、燃料噴射停止手段１９Ａと、スロットルバルブ開弁手段１９Ｂとを有する。事前制動実施判定手段１２Ａは、例えば、ドライビングサポートコンピューター１２の一機能として実現できる。事前制動制御手段１５Ａは、例えば、スキッドコントロールコンピューター１５の一機能として実現できる。燃料噴射停止手段１９Ａ及びスロットルバルブ開弁手段１９Ｂは、例えば、エンジンコントロールコンピューター１９の一機能として実現できる。

制動制御装置１０Ａは、例えば運転支援装置１０において急制動を行う際に、より確実かつ適切な制動力を得るために、介入制御を行う前に事前制動制御を行うことができる。ここで、事前制動制御（以降、『ＦＰＢ』とする）とは、例えば、ブレーキ１７においてブレーキパッドとディスクロータとの隙間を詰める（以降、『ガタ詰め』とする）制御である。又、介入制御（以降、『ＰＢ』とする）とは、ブレーキ１７により各車輪に対して必要な制動力を発生させ、車両を強制的に減速させる制御である。

以下に、運転支援装置１０がＰＣＳである場合を例にして、制動制御装置１０Ａの事前制動制御の動作について詳しく説明する。

図３は、第１の実施の形態に係る制動制御装置の事前制動制御の動作を例示するフローチャートである。図３において、スタート時点では、イグニッションスイッチはＯＮであり、ＰＣＳは正常状態であるとする。図３において、まず、ステップＳ１００において、事前制動実施判定手段１２Ａは、ＦＰＢを指令するか否かを判定する。つまり、ガタ詰めする必要があるモードか否かを判定する。

ステップＳ１００でガタ詰めが必要なモードであると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、ステップＳ１０１に移行し、事前制動実施判定手段１２Ａは、シフトが前進状態であるか否かを判定する。つまり、シフトがＮ（ニュートラル）、Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）の何れでもないことを判定する。ステップＳ１００でガタ詰めが必要なモードでないと判定した場合（ＮＯの場合）には、事前制動実施判定手段１２Ａは、ステップＳ１００を再び実行する。

ステップＳ１０１でシフトが前進状態であると判定した場合（ＹＥＳの場合）、つまり、シフトがＮ（ニュートラル）、Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）の何れでもないことを判定した場合には、ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２において、燃料噴射停止手段１９Ａは、燃料噴射を停止してエンジンブレーキ状態とする。なお、ステップＳ１０２の動作は、アクセルが踏まれていても実行される。

ステップＳ１０１でシフトが前進状態でないと判定した場合（ＮＯの場合）、つまり、シフトがＮ（ニュートラル）、Ｐ（パーキング）、Ｒ（リバース）の何れかであることを判定した場合には、事前制動実施判定手段１２Ａは、ステップＳ１００を再び実行する。

ステップＳ１０３において、スロットルバルブ開弁手段１９Ｂは、スロットルバルブを開ける。これにより、ポンピングロスを軽減し、エンジンブレーキによる制動力を低減できる。

ステップＳ１０４において、エンジンコントロールコンピューター１９は、カムタイミングを変更する。例えば、圧縮工程において、ＶＶＴ−ｉカムポジションセンサー２３からの情報に基づいてカムシャフトタイミングオイルコントロールバルブ２４に指令を出し、バルブを閉じるタイミングを遅らせる。これにより、ポンピングロスを更に軽減し、エンジンブレーキによる制動力を更に低減できる。

ステップＳ１０５において、エンジンコントロールコンピューター１９は、エンジンブレーキによる制動力をＦＰＢによる制動力よりも小さい所定値に設定する。ステップＳ１０６において、スキッドコントロールコンピューター１５は、エンジンブレーキによる制動力とＦＰＢによる制動力とを調停する。

ステップＳ１０５においてエンジンブレーキによる制動力はＦＰＢによる制動力よりも小さい所定値に設定されており、かつ、実際にステップＳ１０３及びＳ１０４においてエンジンブレーキによる制動力は十分低減されているため、ステップＳ１０６では、ほぼＦＰＢによる制動力を調停結果として指令が出される。ステップＳ１０７では、ステップＳ１０６の指令に基づいて、事前制動制御手段１５Ａによるガタ詰め制御が実行される。

ここで、比較例を示しながら、第１の実施の形態に係る制動制御装置１０Ａの有する特有の効果について説明する。

図４は、比較例に係る制動制御装置における制動を例示する模式図であり、運転中の車両３１が対象物３２に対して制動制御（ＦＰＢ及びＰＢ）をする際の目標とする速度と実際の速度とを示している。比較例に係る制動制御装置では、図４の『目標』の欄に示すように制動制御される。

図４の『目標』の欄では、制動制御における目標減速度ａ_１に対して実減速度はａ_２となり、車速はＶ_１のようなカーブで減速する。この場合、エンジンブレーキによる制動力は考慮されていなく、ゼロとして扱われている。

しかしながら、実際には、エンジンブレーキによる制動力が発生するため、目標通りの制動制御はできない。つまり、図４の『実際』の欄に示すように、ＡのタイミングでアクセルＯＮからスロットルＯＦＦ（閉）となった場合には、エンジンブレーキによる制動力が発生し、これがＦＰＢによる制動力を上回る。

その結果、実減速度ａ_２’はＦＰＢの際に『目標』の欄の実減速度ａ_２を上回り、車速Ｖ_１’は『目標』の欄の車速Ｖ_１よりも大きく減速する。このように、車両３１にはＦＰＢによる制動力とエンジンブレーキによる制動力の両方が加わるため、実際には目標よりも大きな減速度を発生させることになり、車両３１の運転者に不安感を与える虞がある。

一方、第１の実施の形態に係る制動制御装置１０Ａでは、このような問題を軽減することが可能である。図５は、第１の実施の形態に係る制動制御装置における制動を例示する模式図である。第１の実施の形態に係る制動制御装置１０Ａでは、比較例に係る制動制御装置とは異なり、図５の『実際』の欄のＡのタイミングでアクセルが踏まれていても、図３で説明したように燃料噴射をカット（停止）すると同時にスロットルバルブを開け、更にカムタイミングを変更する。

これにより、ポンピングロスを軽減し、エンジンブレーキによる制動力を大幅に低減できるため、エンジンブレーキによる制動力とＦＰＢによる制動力との調停の結果、ほぼＦＰＢによる制動力が作用する。その結果、実減速度ａ_２’’はＦＰＢの際に『目標』の欄の実減速度ａ_２とほぼ等しくなり、車速Ｖ_１’’を『目標』の欄の車速Ｖ_１とほぼ等しくすることが可能となる。

このように、第１の実施の形態に係る制動制御装置１０Ａでは、事前制動制御の際に燃料噴射をカット（停止）すると同時にスロットルバルブを開け、更にカムタイミングを変更する。その結果、ポンピングロスを軽減し、エンジンブレーキによる制動力を大幅に低減できるため、ほぼ目標通りの減速度を得ることができる。

〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態ではＶＶＴ−ｉ（可変バルブタイミング機構）を搭載している車両における事前制動制御の動作の例を示したが、第１の実施の形態の変形例ではＶＶＴ−ｉ（可変バルブタイミング機構）を搭載していない車両における事前制動制御の動作の例を示す。なお、第１の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部分についての説明は省略する。

図６は、第１の実施の形態の変形例に係る制動制御装置の事前制動制御の動作を例示するフローチャートである。図６に示すフローチャートは、ステップＳ１０４が削除された点を除いて、図３に示すフローチャートと同様である。

このように、ＶＶＴ−ｉ（可変バルブタイミング機構）を搭載していない車両の場合には、カムタイミングの変更を行わない点を除いて、ＶＶＴ−ｉ（可変バルブタイミング機構）を搭載している車両と同様に事前制動制御を実行することができる。つまり、ＶＶＴ−ｉ（可変バルブタイミング機構）を搭載していない車両の場合には、事前制動制御の際に、燃料噴射をカット（停止）すると同時にスロットルバルブを開ける動作のみを実行する。

図６に示すフローチャートに従って事前制動制御を行う場合は、図３に示すフローチャートに従って事前制動制御を行う場合と比べて、若干エンジンブレーキの制動力は大きくなるが、基本的な作用及び効果は、図３に示すフローチャートに従って事前制動制御を行う場合とほぼ同等である。

つまり、ＶＶＴ−ｉ（可変バルブタイミング機構）を搭載していない車両において、事前制動制御の際に燃料噴射をカット（停止）すると同時にスロットルバルブを開けることにより、ポンピングロスを軽減し、エンジンブレーキによる制動力を大幅に低減できるため、ほぼ目標通りの減速度を得ることができる。

なお、ＶＶＴ−ｉ（可変バルブタイミング機構）を搭載している車両の場合に、カムタイミングの変更を行わず、燃料噴射をカット（停止）すると同時にスロットルバルブを開ける動作のみを実行することも可能である。この場合には、第１の実施の形態の変形例と同様の効果を奏する。つまり、若干エンジンブレーキの制動力は大きくなるが、第１の実施の形態とほぼ同等の効果を奏する。

以上、本発明の好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０運転支援装置
１０Ａ制動制御装置
１１ミリ波レーダーセンサー
１２ドライビングサポートコンピューター
１２Ａ事前制動実施判定手段
１３ヨーレートセンサー
１４ステアリングセンサー
１５スキッドコントロールコンピューター
１５Ａ事前制動制御手段
１６ブレーキアクチュエーター
１７ブレーキ
１８パワーマネージメントコントロールコンピューター
１９エンジンコントロールコンピューター
１９Ａ燃料噴射停止手段
１９Ｂスロットルバルブ開弁手段
２０スロットルポジションセンサー
２１電子制御スロットルモーター
２２フューエルインジェクター
２３ＶＶＴ−ｉカムポジションセンサー
２４カムシャフトタイミングオイルコントロールバルブ
３１車両
３２対象物
ａ_１目標減速度
ａ_２、ａ_２’、ａ_２’’ 実減速度
Ｖ_１、Ｖ_１’、Ｖ_１’’ 車速

Claims

車両の各車輪に備えられた被摩擦部材と、前記被摩擦部材に押し当てることにより制動力を発生させる摩擦部材との隙間を詰める事前制動を制御する事前制動制御手段と、
前記事前制動の実施が必要か否かを判定する事前制動実施判定手段と、
前記事前制動実施判定手段が前記事前制動の実施が必要であると判定した場合に、アクセルが踏まれているか否かにかかわらず燃料噴射を停止する燃料噴射停止手段と、
前記事前制動実施判定手段が前記事前制動の実施が必要であると判定した場合に、アクセルが踏まれているか否かにかかわらずスロットルバルブを開弁するスロットルバルブ開弁手段と、を有する制動制御装置。