(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動パーキングブレーキの摩擦材を動かす駆動系のモータを制御する電動パーキングブレーキの制御装置であって、
前記電動パーキングブレーキがロック状態となる方向に前記モータが始動すると、作動中の前記モータの電流値を計測し、前記電動パーキングブレーキがロック状態において必要とされる制動力が発揮されることになる前記モータのカットオフ電流値と電流の上昇率との相関関係を規定した所定の法則に従って、計測した前記モータの電流値からカットオフ電流値を決定し、前記モータの電流値が、決定した前記カットオフ電流値に達すると前記モータを停止する処理部を備える、
電動パーキングブレーキの制御装置。
【請求項２】
前記所定の法則とは、前記電動パーキングブレーキがロック状態において必要とされる制動力が発揮されることになる前記モータのカットオフ電流値と電流の上昇率との相関関係を規定した関数である、
請求項１に記載の電動パーキングブレーキの制御装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記電動パーキングブレーキがロック状態となる方向に前記モータが始動すると、作動中の前記モータの電流値を複数の時間区間に渡って計測し、各時間区間ごとに算出した前記モータの電流値の平均値から、前記所定の法則に従って前記カットオフ電流値を決定し、前記モータの電流値が、決定した前記カットオフ電流値に達すると前記モータを停止する、
請求項１または２に記載の電動パーキングブレーキの制御装置。
【請求項４】
電動パーキングブレーキの摩擦材を動かす駆動系のモータを制御する電動パーキングブレーキの制御方法であって、
前記電動パーキングブレーキがロック状態となる方向に前記モータが始動すると、作動中の前記モータの電流値を計測し、前記電動パーキングブレーキがロック状態において必要とされる制動力が発揮されることになる前記モータのカットオフ電流値と電流の上昇率との相関関係を規定した所定の法則に従って、計測した前記モータの電流値からカットオフ電流値を決定し、前記モータの電流値が、決定した前記カットオフ電流値に達すると前記モータを停止する、
電動パーキングブレーキの制御方法。
【請求項５】
電動パーキングブレーキの摩擦材を動かす駆動系のモータを制御する電動パーキングブレーキの制御プログラムであって、
前記モータを制御する制御装置に、
前記電動パーキングブレーキがロック状態となる方向に前記モータが始動すると、作動中の前記モータの電流値を計測し、前記電動パーキングブレーキがロック状態において必要とされる制動力が発揮されることになる前記モータのカットオフ電流値と電流の上昇率との相関関係を規定した所定の法則に従って、計測した前記モータの電流値からカットオフ電流値を決定し、前記モータの電流値が、決定した前記カットオフ電流値に達すると前記モータを停止する処理を実行させる、
電動パーキングブレーキの制御プログラム。
【請求項６】
パーキング用のブレーキシステムであって、
ブレーキの摩擦材をモータで動かす駆動系を有する電動パーキングブレーキと、
前記電動パーキングブレーキがロック状態となる方向に前記モータが始動すると、作動中の前記モータの電流値を計測し、前記電動パーキングブレーキがロック状態において必要とされる制動力が発揮されることになる前記モータのカットオフ電流値と電流の上昇率
との相関関係を規定した所定の法則に従って、計測した前記モータの電流値からカットオフ電流値を決定し、前記モータの電流値が、決定した前記カットオフ電流値に達すると前記モータを停止する制御装置と、を備える、
ブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動パーキングブレーキの制御装置、制御方法、制御プログラム、およびブレーキシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子制御技術の発達に伴い、車両を制動するブレーキの電動化が進んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９０５０３号公報
【特許文献２】特表２００７−５１５３４４号公報
【特許文献３】特開平１１−４３０４１号公報
【特許文献４】特許第３４６６２１６号公報
【特許文献５】特表２０１１−５００４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動パーキングブレーキは、摩擦材を動かす駆動系のモータに流す電流の遮断が早いと十分な制動力を発揮せず、また、モータに流す電流の遮断が遅いと故障する虞がある。よって、電動パーキングブレーキは、駐車中に必要とされる制動力が発揮されるよう、摩擦材に十分な荷重をモータで加えると共に、モータやその駆動系等が故障しないよう、モータに流す電流を適当なタイミングで遮断する必要がある。
【０００５】
モータに流す電流を遮断するタイミングを決定する手段として、荷重を計測するセンサに基づくものや、モータに流れる電流の変化率に基づくものがある。しかしながら、センサ類の追加はシステム構成や制御が複雑になり、また、モータ電流の変化率はモータや駆動系の状態如何で変動し得るのでモータ電流の変化率に基づくだけでは、モータに流す電流を適当なタイミングで遮断することが困難である。
【０００６】
本願は、このような課題に鑑みてなされたものであり、システム構成を複雑にすることなく、モータに流す電流を適当なタイミングで遮断することが可能な電動パーキングブレーキの制御装置、制御方法、制御プログラム、およびブレーキシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では、カットオフ電流値と電流の上昇率との相関関係を規定した所定の法則に従って、計測したモータの電流値からカットオフ電流値を決定し、これに従ってモータを停止することにした。
【０００８】
詳細には、電動パーキングブレーキの摩擦材を動かす駆動系のモータを制御する電動パーキングブレーキの制御装置であって、前記電動パーキングブレーキがロック状態となる方向に前記モータが始動すると、作動中の前記モータの電流値を計測し、前記電動パーキングブレーキがロック状態において必要とされる制動力が発揮されることになる前記モータのカットオフ電流値と電流の上昇率との相関関係を規定した所定の法則に従って、計測した前記モータの電流値からカットオフ電流値を決定し、前記モータの電流値が、決定した前記カットオフ電流値に達すると前記モータを停止する処理部を備える。
【０００９】
モータが動く際に伝達される駆動力の一部は、動力を伝達する駆動系によって失われる。ここで、パーキングブレーキの場合、駆動系によって失われる動力を除いた、摩擦材をディスクあるいはドラムに押し当てるためだけに必要とされる動力は、概ね一定であることに鑑みれば、電動パーキングブレーキのモータが作動中に流れる電流値が通常より増加し、あるいは減少する要因は、駆動系の摩擦係数、すなわち、駆動系によって失われる動力の増減であると考えることができる。この考えに従えば、カットオフ電流値を一定にした場合、電動パーキングブレーキがロック状態において発揮する制動力は、駆動系によって失われる動力の増減に応じて変化することになる。
【００１０】
駆動系における動力の損失が大きい場合、モータには通常よりも大きい負荷がかかることになるため、モータが始動した後のモータ電流の上昇率は通常よりも高くなる。また、駆動系における動力の損失が小さい場合、モータには通常よりも小さい負荷がかかることになるため、モータが始動した後のモータ電流の上昇率は通常よりも低くなる。
【００１１】
そこで、上記制御装置は、モータ電流の上昇率と適正なカットオフ電流値との相関関係を規定した所定の法則に従い、計測したモータ電流値から最終的なカットオフ電流値を決定する。所定の法則とは、電動パーキングブレーキがロック状態において必要とされる制動力が発揮されることになるモータのカットオフ電流値と電流の上昇率との相関関係を規定したものであり、例えば、電動パーキングブレーキを構成するモータや駆動系の仕様毎に導出され、関数やマップ、表などによって定義される法則である。
【００１２】
上記電動パーキングブレーキの制御装置であれば、モータに流す電流を適当なタイミングで遮断することが可能であり、また、モータに流す電流を遮断するタイミングをモータ電流に基づいて決定しているのでシステム構成を複雑にすることもない。
【００１３】
なお、前記処理部は、前記電動パーキングブレーキがロック状態となる方向に前記モータが始動すると、作動中の前記モータの電流値を複数の時間区間に渡って計測し、各時間区間ごとに算出した前記モータの電流値の平均値から、前記所定の法則に従って前記カットオフ電流値を決定し、前記モータの電流値が決定した前記カットオフ電流値に達すると前記モータを停止するようにしてもよい。処理部がこのように構成されていれば、計測したモータ電流値のデータに含まれる誤差が減るので、より正確なカットオフ電流値を決定することが可能である。
【００１４】
また、本発明は、上記電動パーキングブレーキの制御装置が行う処理を実行する制御方法あるいは制御プログラムの側面から捉えることもできる。また、本発明は、上記電動パーキングブレーキおよび制御装置を備えたブレーキシステムとして捉えることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明であれば、モータに流す電流を適当なタイミングで遮断することが可能であり、また、モータに流す電流を遮断するタイミングをモータ電流に基づいて決定しているのでシステム構成を複雑にすることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るブレーキシステムの構成図である。
【図２】実施形態に係るブレーキシステムにおいて実行される処理フロー図である。
【図３】モータ電流の大きさを示したグラフである。
【図４】駆動系の摩擦係数が互いに異なる３つの場合を例に、モータ電流の大きさを示したグラフである。
【図５】ブレーキシューが車軸をロックする力を示したグラフである。
【図６】カットオフ電流値と発生軸力との関係を示したグラフである。
【図７】カットオフ電流値とモータ電流の上昇率（ΔＩ／Δｔ）との関係を示したグラフである。
【図８】実施形態に係るブレーキシステムにおいてブレーキシューが車軸をロックする力を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本発明の一態様を例示するものであり、本発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。
【００１８】
図１は、実施形態に係るブレーキシステム１の構成図である。ブレーキシステム１は、ＥＣＵ（Electric Control Unit）２、電動パーキングブレーキ３、作動信号発生部４を
備えており、バッテリ５から電力の供給を受けて作動する。なお、図１では、ブレーキシステム１が車両６に搭載されることを前提に、左右両輪のそれぞれに対応して２つの電動パーキングブレーキ３が図示されている。しかし、ブレーキシステム１は、このような態様に限定されるものでなく、電動パーキングブレーキ３が１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００１９】
ＥＣＵ２は、プロセッサやメモリ、入出力インターフェースを備える電子制御装置であり、メモリに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、作動信号発生部４から送られる信号に応じた電動パーキングブレーキ３の制御を実現する。
【００２０】
電動パーキングブレーキ３は、ＥＣＵ２から電力の供給を受けると作動する駐車用の電動ブレーキである。すなわち、電動パーキングブレーキ３は、ＥＣＵ２から電力の供給を受けると、内蔵されているモータが回転し、摩擦材を担持したブレーキシューが動く。なお、電動パーキングブレーキ３は、ディスク式ブレーキであってもよいし、ドラム式ブレーキであってもよい。
【００２１】
作動信号発生部４は、電動パーキングブレーキ３の状態をロック状態あるいは解除状態にする切り替えスイッチであり、運転者が操作可能な車内の運転席付近に設置される。
【００２２】
以下、上記ブレーキシステム１において実現される処理について説明する。図２は、電動パーキングブレーキ３が解除状態において、作動信号発生部４が運転者によって操作され、電動パーキングブレーキ３を解除状態からロック状態へ移行させる場合に実現される処理のフロー図である。なお、電動パーキングブレーキ３をロック状態から解除状態へ移行させる場合に実現される処理は、一般的に普及している電動パーキングブレーキにおいて実現される処理と同様であるため、その説明については省略する。
【００２３】
（ステップＳ１０１）電動パーキングブレーキ３が解除状態において、作動信号発生部４が運転者によって操作されると、ＥＣＵ２は、電動パーキングブレーキ３に内蔵されている電動モータを始動させ、電動パーキングブレーキ３がロック状態となる方向に回転させる。図３は、電動パーキングブレーキ３に内蔵されているモータに流れる電流（以下、単にモータ電流という）の大きさを示したグラフである。モータ電流の大きさは、始動直後の突入電流が流れた後に一旦小さくなり、再び増加に転じる。モータ電流の大きさは、摩擦材を担持したブレーキシューが動き始めると増大し、ブレーキシューがディスクあるいはドラムに押し当てられると更に増大する。
【００２４】
なお、図３に示す時間（ｔ１、ｔ３、ｔ４）は、予め規定されたものである。すなわち、時間（ｔ１）は、後述する演算処理において突入電流や空転電流のデータが含まれないようする目的で規定された時間であり、電動モータが始動直後の過渡的な状態から脱して
駆動系を安定的に作動させるまでに要すると考えられる時間である。時間（ｔ３）は、モータ電流の変化量を検出する目的で規定された時間であり、電動モータの電流値のデータに含まれる誤差が後述する演算処理の結果に影響を及ぼさないよう、平均値を得るために必要なサンプル数の電流値データを取得するために要する時間である。また、時間（ｔ４）は、電動モータを停止させる際の条件であるカットオフ電流値を算出するために必要な演算処理時間である。なお、図３に示す時間（ｔ２）は、時間（ｔ３）が、確実に軸力が発生している区間となることをモータ電流の平均値から判断（予測）する区間である。
【００２５】
（ステップＳ１０２）作動信号発生部４が操作されてから規定の時間（ｔ１）が経過した後、ＥＣＵ２は、区間時間（ｔ２）内において、例えば50msec分のモータ電流の平均値（Ｉ２）を算出する。サンプル数は、モータ電流をサンプリングするＡＤ変換器のサンプリング周期に依存する。そして、ＥＣＵ２は、区間時間（ｔ２）内でサンプリングしたモータ電流の積算値をサンプル数で除算し、モータ電流の平均値（Ｉ２）を算出する。なお、モータ電流の平均値（Ｉ２）の算出処理は、区間時間（ｔ２）が経過した後の時間、すなわち、規定の時間（ｔ３）や規定の時間（ｔ４）の時間内に実行する。
【００２６】
（ステップＳ１０３）ＥＣＵ２は、モータ電流（Ｉ２）の値により、ブレーキ軸力が確実に発生しているかどうかを判断し、ブレーキ軸力が確実に発生していればモータ電流の平均値（Ｉ３）の処理へ進み（データ有効）、そうでなければただちにモータを停止する。
【００２７】
（ステップＳ１０４）モータ電流（Ｉ２）の計測により、ブレーキ軸力が確実に発生していると判断された後、ＥＣＵ２は、規定の時間（ｔ３）内におけるモータ電流の平均値（Ｉ３）を算出する。すなわち、ＥＣＵ２は、区間時間（ｔ２）が経過した後、規定の時間（ｔ３）が経過するまでの間、モータ電流のデータをサンプリングする。そして、ＥＣＵ２は、規定の時間（ｔ３）内でサンプリングしたモータ電流の積算値をサンプル数で除算し、モータ電流の平均値（Ｉ３）を算出する。なお、モータ電流の平均値（Ｉ３）の算出処理は、規定の時間（ｔ３）が経過した後の時間、すなわち、規定の時間（ｔ４）の時間内に実行する。
【００２８】
（ステップＳ１０５）ＥＣＵ２は、モータ電流の平均値（Ｉ３）に基づいてモータのカットオフ電流値を時間（ｔ４）内で算出する。カットオフ電流値の算出は、次のような技術思想に基づいて行われる。
【００２９】
図４は、電動パーキングブレーキ３の駆動系の摩擦係数が互いに異なる３つの場合を例に、モータ電流の大きさを示したグラフである。図４のグラフにおいて、ケース１は駆動系の摩擦係数が過大であり、ケース２は駆動系の摩擦係数が適正であり、ケース３は駆動系の摩擦係数が過小である場合を示している。ブレーキシューを動かす駆動系の摩擦係数が大きいケース１は、ケース２に比べると空転終了後にモータに加わる負荷が大きいため、モータ電流の上昇率が高くなる。このため、ケース１がカットオフ電流値に到達する時間は、ケース２に比べて短くなる。
【００３０】
図５は、ブレーキシューが車軸をロックする力（以下、発生軸力という。この力は、制動力として捉えることもできる）を示したグラフである。駆動系の摩擦係数が大きいケース１の場合、ケース２に比べて駆動系で失われる駆動力が大きい。このため、モータから出力される駆動力のうちブレーキシューへ伝達される駆動力の割合が小さくなるので、カットオフ電流値が一定の場合、ケース１においてモータが停止した後に車軸をロックし続ける最終的な発生軸力は、ケース２に比べて小さくなる。この結果、発生軸力が、電動パーキングブレーキ３に要求されている目標軸力に到達できないことになる。
【００３１】
また、駆動系の摩擦係数が小さいケース３の場合、ケース２に比べて駆動系で失われる駆動力が小さい。このため、モータから出力される駆動力のうちブレーキシューへ伝達される駆動力の割合が大きくなるので、カットオフ電流値が一定の場合、ケース３においてモータが停止した後に車軸をロックし続ける最終的な発生軸力は、ケース２に比べて大きくなる。この結果、ブレーキシューに過大な力が加わることになり、ブレーキシューやディスクあるいはドラムの劣化を加速し、あるいは破損に至らしめる可能性がある。
【００３２】
図６は、ケース１〜３のそれぞれについて、カットオフ電流値と発生軸力との関係を示したグラフである。本願発明の発明者らが解析したところによると、図６に示すように、カットオフ電流値と発生軸力との関係は線形であることが判る。このグラフから、目標軸力を得るために必要なカットオフ電流値を、ケース１〜３のそれぞれについて特定することができる。
【００３３】
図７は、カットオフ電流値とモータ電流の上昇率（ΔＩ／Δｔ）との関係を示したグラフであり、ケース１〜３のそれぞれについて図６のグラフから特定した適正なカットオフ電流値とモータ電流の上昇率（ΔＩ／Δｔ）との関係をプロットしたものである。図７でプロットされた点の位置関係から、カットオフ電流値とモータ電流の上昇率（ΔＩ／Δｔ）との関係は線形であることが推定される。
【００３４】
そこで、ＥＣＵ２は、発生軸力が規定の目標値となるカットオフ電流値（Ｉｘ）を、ステップＳ１０４で算出したモータ電流の平均値（Ｉ３）から、上述した技術思想に基づいて算出する。すなわち、ＥＣＵ２は、モータ電流の平均値（Ｉ３）を、図７のグラフで示すような、カットオフ電流値とモータ電流の上昇率（ΔＩ／Δｔ）との関係を規定した関数Ｆ（ｘ）に入力することにより、必要な発生軸力が得られることになる最適なカットオフ電流値（Ｉｘ）を算出する。
【００３５】
（ステップＳ１０６）ＥＣＵ２は、カットオフ電流値（Ｉｘ）の算出を完了した後、モータの電流値がカットオフ電流値（Ｉｘ）に達しているか否かを判定する。
【００３６】
（ステップＳ１０７）ＥＣＵ２は、モータの電流値がカットオフ電流値（Ｉｘ）に達したことを検知すると、モータを停止させる。これにより、電動パーキングブレーキ３がロック状態となり、ＥＣＵ２は、一連の処理を終了する。
【００３７】
また、図２には記載されていないがＥＣＵ２は、上述したステップＳ１０１からステップＳ１０６の処理を実行中に、モータを始動してから規定の時間が経過した場合、モータを保護するため、モータ電流がカットオフ電流値に達しているか否かに関わらずモータを停止させる。
【００３８】
図８は、上記ブレーキシステム１においてブレーキシューが車軸をロックする力を示したグラフである。本実施形態に係るブレーキシステム１によれば、車軸が目標軸力に近い値でロックされるようになり、目標軸力に対する発生軸力のばらつき量も小さくなることが判る。シミュレーションを行った結果、目標軸力に対する発生軸力のばらつきは、従来技術の場合には±２０％程度であったのに対し、本実施形態に係るブレーキシステム１であれば±１０％程度となり、目標軸力に対する発生軸力のばらつき量が小さくなることが確認された。本実施形態に係るブレーキシステム１であれば、電動パーキングブレーキ３の駆動系の摩擦係数が変化しても、車軸が目標軸力に近い値でロックされるようになり、目標軸力に対する発生軸力のばらつき量も小さくなることから、モータや機構部品の個体差や経年劣化、使用環境の変化に対するロバスト性が向上する。
【００３９】
なお、上記実施形態においては、モータのカットオフ電流値を関数Ｆ（ｘ）に基づいて
決定しているが、カットオフ電流値は関数に基づいて得たものに限定されるものでなく、例えば、電動パーキングブレーキ３がロック状態において必要とされる制動力が発揮されることになるモータのカットオフ電流値と電流の上昇率との相関関係を規定した表あるいはマップを予め用意しておき、算出したモータ電流の平均値（Ｉ３）をマップと比較することにより、カットオフ電流値を決定するようにしてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態においては、モータ電流の平均値（Ｉ２，Ｉ３）を算出しているが、このような態様に限定されるものでなく、その他の方法によってモータ電流の平均値を算出したり、あるいは、電流値を平均化することなく電流の上昇率を直接算出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１・・ブレーキシステム，２・・ＥＣＵ，３・・電動パーキングブレーキ，４・・作動信号発生部，５・・バッテリ，６・・車両
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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