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プリウスのブレーキの怪

 アメリカに端を発したアクセルペダルの問題に続いて、トヨタはプリウス(30型)のブレーキに関して問題を抱え込んでしまった。
 日本では、国交省のホームページにブレーキの効きに対する不具合情報として書き込まれた件数が14件、販売店に寄せられたクレームが77件あり、アメリカでも同様なクレームがあると主要な新聞、TVニュースなどで大きく報道された。このため国交省はトヨタに調査を指示したという。
 トヨタ自動車の佐々木眞一副社長は、さっそく前原国交省大臣に面会し説明を行ったらしい。
 しかし、このクレームの実態は素直には信じがたいところがある。
 
 状況としては、低速走行時に、凹状の路面や滑りやすい路面でブレーキをかけると空走感があり、ブレーキが効かないというフィーリングを受けるというものだ。
 これを、プリウス、ハイブリッド車特有の回生ブレーキと油圧ブレーキの切り替えのタイミングによるものという外野でのしたり顔な補足説明が行われているようだが、そんな問題なのかと疑問に思う。そもそもプリウスは新型に限らず従来からECB(電子制御ブレーキシステム)を備えており、その構造は共通なので、30型のみに発生が見られるのは奇妙な話なのだ。
 
 ECBは機械式油圧ブレーキとモーター回生による電気的ブレーキを協調制御するシステムで、ドライバーがブレーキペダルを踏むと「目標ブレーキ力」が算出され、油圧ブレーキと電気的ブレーキ力の総和が目標ブレーキ力と一致させるように制御される。
 フロー的には、ストロークシミュレーターによりブレーキペダル操作フィーリングを創出するとともに,運転者の要求する制動力を各センサーで検出し、それをもとにブレーキ油圧を制御する。回生ブレーキ力はハイブリッドシステムとの協調制御で決定される。
またECB はドライバーの操作に応じて、通常ブレーキ、ABS、TRC、VSC、ブレーキアシスト、ヒルスタートアシストコントロールの制御も行う。フェイルセーフ機能は、システム異常時にはハイドロブースターの油圧がホイールシリンダーに作用する油圧バックアップ構造とし制動力を確保する。
 なお通常のクルマの油圧ブレーキはエンジンのマニホールド負圧によって油圧サーボ力を得ているが、プリウスはエンジンが走行中にも停止するため、電動ポンプ式油圧サーボとしているのも特徴で、ポンプで加圧された油圧はアキュムレーターに備蓄され、必要に応じてハイドロブースターに供給される。
 ブレーキ制御の重要情報である車輪速センサーはアクティブ式で、0km/h付近でも車速検出ができる高精度タイプだ。
 ECBはストロークシミュレーター(ハイドロブースターからの油圧をストロークシミュレーターシリンダーへ導入することでブレーキペダル踏力に応じた自然なペダルストロークを発生)を備えていることから、ブレーキバイワイヤーに見えるが、オペレーティングロッドとパワーピストンは直結されているので機械式のブレーキ機構であり、電子制御が介入して油圧ブレーキ力を可変コントロールしているシステムといえる。
 
 ハイブリッドカーのメリットを生かすために、回生エネルギーが最大になるように回生ブレーキを優先するが、回生はバッテリーの充電状況に依存するため、一定ではない。
 走行モード別では、高速走行時、回生ブレーキ力+エンジンブレーキ力+油圧ブレーキ力(比率大)が作動し、低・中速時は回生ブレーキ力を最優先し、エンジンが回転している時はエンジンブレーキも加わり、油圧ブレーキが補助するパターンになる。
a4190048c.jpg

 そして極低速やギヤポジションがニュートラルの場合は油圧ブレーキのみの作動となる。
 極低速とは20km/~10km/h付近だろう。この時点でカックン・ブレーキになる、つまりややブレーキの効きが強調されるのは、初代プリウス以来の傾向だ。
 したがって、今回のクレームは極低速時であれば、油圧ブレーキのみの状態であるし、完全な回生ブレーキから油圧ブレーキに切り替わるというポイントは存在せず、常時油圧ブレーキは作動しており、その比率が違うというだけの話なので、最初から的外れであることがわかる。
 
 さて問題の特定状況でのブレーキの抜け、空走感とは何か?
 実はこれは、同様の走行状況では普通のクルマでも発生することが考えられる。
 低速走行で、濡れた鉄のマンホールの蓋の上を通過する時に、偶然その手前からブレーキを踏んだとすると・・・軽いブレーキをかけただけなのにマンホール上の1輪だけが瞬間的なロックを生じる。ドライバーとしては、車速が低い、ブレーキを強くかけていないのでABSが作動するとは予測していない。
 しかし高精度車輪速センサーを装備していると、その瞬間にロックを検知し、ABSが作動し、一瞬だけ油圧を減圧してブレーキ力を弱める。しかしマンホールは瞬間的に通過するため、ABSによる減圧パルスが生じたときにはすでにその先の路面に移動している。
 このタイミングで一定の力でブレーキをかけているにもかかわらずブレーキ力が弱まり、瞬間的な空走を感じるのだ。つまり車輪ロック検知→ABSによる油圧減圧→ロック解除→油圧増圧という流れとなり、油圧回復が一瞬遅れるタイミングとなる。
 このようなシーンでは普通のクルマの場合は、軽いブレーキ踏力にもかかわらずマンホール上でABSが作動したことを示すペダルの油圧反力を感じ、「コツッ」という感触が得られるはずだ。また短時間ながらパーターパネル上のスリップ警告灯も点灯するはずだ。
 ただ、プリウスの場合はABS作動時のペダルに対する油圧反力が弱い特徴があり、この「コツッ」というフィードバック感が希薄なため、ドライバーはABSの作動に気付かないことのではないだろうか。
 乾燥した凹凸路でこれが発生する場合は、濡れたマンホール上を通過する速度よりやや速い速度だろう。凹凸を通過した瞬間に1輪が跳ね、地面との接地を失ったタイミングでやはり瞬間的なタイヤロックが発生し、ABSが作動する。
 瞬間的なブレーキ抜けについては、こんな状況と想像できるが、他車に比べてプリウス、特に30型プリウスにクレームや指摘が多いという理由は、ABSのペダル反力が弱い、油圧保持→増圧のチャンネル切り替えが遅め、タイヤのウエットグリップがやや弱い、車体の荷重移動量がやや大きめといったことが推測されるが・・・本当のところはわからない。

 なお最新ニュースによると、今年1月からの生産モデルからはABS作動時の油圧減圧→油圧保持→油圧増圧のモード移行のタイミングをやや早める変更を加えているそうだ。ということは、すでに販売された車両でクレームがある場合には制御ソフトを上書きするサービスキャンペーンを実施することになりそうだ。(正確にはサービスキャンペーン扱いにはしないようだが、自主的に更新を検討しているらしい)
 ただし、油圧バルブの切り替えタイミング、つまり油圧モードの切り替えは、単純に制御ソフトだけでは完全に解決しないと思う。制御ソフトでは単に油圧バルブの切り替え指令を出すだけで、実際の切り替えは油圧制御バルブが応答するという機械的な要素も介在するからだ。

コメント

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Re: オーナーです

コメントありがとうございます。

プリウスは初代からブレーキのフィーリングがイマイチでした。
現在のモデルはかなり改善されたとはいえやっぱり独特のフィーリングで、特に軽いブレーキ
時のコントロールが難しいように思いますね。

オーナーです

最近プリウスを購入しました。
やっぱブレーキはおかしいですね。

私もABSが働いた時に感じるあのカカカッという抜け感だろうと当初予測していましたが全然違います。

運転中、ブレーキを踏んだ時に、最初に踏んだ時の止まる感覚を元に、そこから深く踏むか緩く踏むかして停止位置を無意識に調整しますよね。
プリウスの場合、踏んだ瞬間はブレーキが良く効きます。その為に、そのままのペースかそれ以上踏み込む必要もないと思いブレーキを少し緩めます。
すると、プリウスのブレーキシステムが、モーターのブレーキから油圧のブレーキにする必要が無いと判断するようです。その後、モーターのブレーキも緩み、いきなり踏んだ時程の停止感が無くなり意外に進んでしまいます。

本当に止まって欲しい時には、ヒヤッとしたこともあります。
これは明らかに他の車とは違うプリウス用のブレーキシステムだからこそ起きる違和感です。
油圧に切り替わる瞬間の違和感かもしれません。

今はまだ1000キロも走ってないのですが、何度か「抜ける」という感覚を経験しました。

Re: Kittykさん

コメントありがとうございます。

日本に限らず、クルマに関する事件がメディアで取り上げられる時は、やはりほとんと゛自分で運転しない人たちから成るマスコミや政治家により急激に拡大する傾向ははっきりしています。アメリカでも大手TVのニュース番組などの特集、再現実験で火がつくことがほとんどですね。

T社の優等生的な結末は、総合的に見て、政治的にも現実でもそうせざるをえない状況に追い込まれたことも事実だろうと思います。また、現在も今後もメーカー側の責任はさらに拡大することも避けられないでしょう。

>生産物責任として物理的に不具合が確認できるものは、その結果により、責任が明確になるのですが、ソフト
>に関連するもの、取り扱い、使用方法がユーザーに理解されていなかったことにより発生した不具合の責任は
>誰にあるか?
実はこれは日本の裁判の判例でもすべてメーカーあるいは販売店側の過失になります。
ある4WD車で、ユーザーが勝手に前2輪を別メーカーのタイヤに変更し、さらに空気圧管理も怠った状態で高速走行中にデフから発火して全焼した事件でも、裁判所の判断はユーザーの責任ではなく、販売店の営業担当者が販売時に商品特性をじゅうぶん説明しなかったことに原因があるとされています。

ですから、内外ともにユーザーとメーカーの対決場面ではほとんどユーザーのミスは不問にされ、メーカーや販売店の責任になるのは世の流れとなっていると考えざるを得ないのです。

>技術とは製品ハード面だけではなく、使いこなせるトレーニングを行うことを含めて考えていかなければなり
>ません。

上記のような流れを考えると、まさにこの点が相当に重要になってくると思います。こういう点こそ、メーカー側の最重要な課題だと思っています。

とっさのブレーキと効き具合、そして不安

ABSの作動を体験したことがない、「これがABSの作動状態だ」と理解出来ていないというより、ほとんと゛自分で運転しない人たちが、マスコミや政治の世界で今回のアメリカのプリウスのブレーキ問題を論じて、話を大きく、複雑にしているのが危険です。
 特に怖いのは、このような実状の中、最後まで抵抗し続けることなく、迷惑をかけた、自分にも落ち度はあったと優等生のような対応をし、一部非を認めた世界一の自動車メーカーは、全世界の自動車メーカーとユーザーに、優等生の模範解答を示したことにならないかと心配です。
 これからのEVなどの新しい車には、たくさんの先進的な技術、要素を含んでいます、そのリスクをすべて予測して対応するのが、メーカーの責任であると宣誓したような対応に見えて、怖いです。
 多くのユーザーは当然のことと受け止めたのではないかと思います。
車を使用する事の自己責任とは、車を選ぶ段階で発生していると思います。
まして、自分が使用すると決めた車の先進的技術に慣れることは使用者の自己責任ではないか、そうでなければ研究者は、そのリスクに潰されて何もできなくなると悩んでいます。
 生産物責任として物理的に不具合が確認できるものは、その結果により、責任が明確になるのですが、ソフトに関連するもの、取り扱い、使用方法がユーザーに理解されていなかったことにより発生した不具合の責任は誰にあるか?
今、自動車ディーラーにおいて、ユーザーと説明すべき立場の人達(営業マン、サービスマン)との間で、その説明について、多くの問題が発生しています。
今回のプリウスの対応がそれらの問題に変な方向づけをしないか非常に心配です。

 変な勘ぐりですが、「世界一のメーカーだからできること」を示したかったのでは?

 技術とは製品ハード面だけではなく、使いこなせるトレーニングを行うことを含めて考えていかなければなりません。
 

ユーザーは使用することの自己責任を明確に理解することが基本です。
メーカーは理解して使わないと危険な商品であることを自覚して、営業すること。

フール・プルーフと言う言葉がありますが、こんな言葉を使うべきでないとつくづく思わせる結果だと感じました。

Re: 30プリウス タクシーで使用しています

コメントありがとうございます。

プリウスはタクシードライバーには結構好評と聞いています。コンフォートより加速がよいとか変速ショックがなくて楽とか・・・ですね。

プリウスのブレーキは、通常の油圧ブレーキ+回生ブレーキの合計のブレーキ力がコンピューターが演算した目標ブレーキ力になるよう制御されます。

ただ、ご指摘のようにアクセルオフでも回生ブレーキが発生しており、これが通常のクルマのエンジンブレーキに相当します。しかし、回生力はあくまでバッテリーの充電状況によりハイブリッド・コンピューターで自動制御されており、バッテリーが満充電に近いほど回生は少なくなります。これと同様に、ブレーキを踏んだ時も、回生は一定ではなく変化します。だからそれをカバーする油圧ブレーキ力の割合も変化しています。このところは巧妙な仕組みですね。

またメディアでも誤解されているケースが多いですが、アクセルオフでより安定した減速力を得るために「B」ポジションがありますが、これは強制的に本物のエンジンブレーキを併用sるモードで、この場合でも回生はあくまでバッテリーの充電状態に左右され、必ずしも強い回生ブレーキが働いているわけではありません。

今回の問題になっているのは、一部が凍結路面といった場合に、軽くブレーキを踏んだにもかかわらずタイヤがロック→ABS作動→凍結路面を通過したのに油圧の復帰が遅い、という状況で
ブレーキが抜けている時間があるとドライバーが感じるということです。

30プリウス タクシーで使用しています

 今回、営業車としてクラウンから、会社の気まぐれで替えられてしまいました。 
 幸いなことに、私の担当車にはいろいろと言われているような症状には気づきませんでした。
 
 ただ、アクセルペダルをオフの状態からシステムインジケーター内のチャージランプは始まっています。 
 軽くブレーキペダルを踏み始めるとさらにチャージランプは伸びていっています。 
 ただブレーキペダルは、クラウンの頃の「遊び」の範囲内でも、低速度なら結構効いているような気がします。
 (気のせいかも知れませんが・・・) 

 ここで回生ブレーキがOFFになったとしたら、「Dレンジ」のままだから軽い加速になるのかも・・・ 

 シロウト考えですが、この程度のことなんだろうと思っていましたが、大事になってしまいましたね。 
  
 難しい用語もあるようですが、勉強しながら、これからも参考にさせていただきたく思います。 
 

Re: maronさん

コメントありがとうございます。

> 踏力一定で 減速中に 回生ブレーキが切れたら 制動力が低下するために
> 滑るような感覚になるのではないでしょうか
なおかつABSが作動したその直後の挙動で減速gが一瞬途切れるのだと思います。

> バッテリーがフルでは回生OFFになるはず
そうです。それと20km/h以下といったごく低速ではOFFになります。回生OFFは電気的な切断ですから瞬時に行われるはずです。
>
> > 腑に落ちないのは 再現性、つまりこういう状況で必ず起きるという
> > 報告が上がってないことです
> そうなんです。こういうケースは、再現する条件を絞り込んで、公表することが必要ですよね。

Re: Re: 通りすがりのYassyさん

コメントありがとうございます。

> しかし今回は、かなり奥の深いトラブルのような感じを受けます、単にプログラムの改修で
>対応可能なのか?
ご指摘の通りだと思います。多少の改善感はあるでしょうけど。

> このような、複雑な連携作動する物は、全てにおいて最大限の効果が出るよう設計はされて
>いると思いますが、プログラムだけでなく、センサー類の入力関係の数値処理扱いも含めても
>っと根本的なような感じがするのは私だけでしょうか?

これもおっしゃる通りだと思います。
構造的には回生+油圧統合制御ブレーキで、モードもリニアソレノイドを使用してマルチモードにしているなど高度ですが、機能、ABSとしての路面判定能力などの本質的なところでの再検討が必要ですね。

踏力一定で 減速中に 回生ブレーキが切れたら 制動力が低下するために
滑るような感覚になるのではないでしょうか
バッテリーがフルでは回生OFFになるはず

腑に落ちないのは 再現性、つまりこういう状況で必ず起きるという
報告が上がってないことです

先日来世間を騒がせる話題を検索中貴殿のブログを拝見、非常に詳しく解析されている記事を感心して読んだ次第です。
私は、自動車業界から離れてすでに20数年暮れましたが、技術進歩は凄まじいの一言です。
確かに出た当時のABSはペダルにハードなキックバック、アキュムレーターの圧力低下で作動が途中で終わるなどの効果は非常に弱い物でした、それが昨今では、非常にコンパクトなユニット化されて、ほとんどの車に安全装備として搭載され、いまやハイブリッドと連携して回生制御とリニアな機械式ブレーキとして存在しているのですね。
しかし今回は、かなり奥の深いトラブルのような感じを受けます、単にプログラムの改修で対応可能なのか?
最初のニュースで回生ブレーキが問題のようなニュアンスでしたが、ABS+制御ユニットの問題と感じ
当たっていたような・・・・
本日も朝の支度をしながらでしたが、ニュースで検証として雪道で行なった映像で28Kmほどから減速23Kmほどに下がった時点で「あッ今なりました」とレポーターの声と共に速度が26Kmほどに増え、また減速・・・・
単純に滑ったタイヤの制動制御だけでなく全輪の制御がおかしくなった印象を受けた次第です。
基本的に油圧ブレーキがある上で回生ブレーキなどの機能を付加して制動(回生ブレーキがメインの場合もある)その上で油圧が優先されるべきタイミングで、開放されている(100%でもないにしろ)ような印象を持ちました。

このような、複雑な連携作動する物は、全てにおいて最大限の効果が出るよう設計はされていると思いますが、プログラムだけでなく、センサー類の入力関係の数値処理扱いも含めてもっと根本的なような感じがするのは私だけでしょうか?
長文失礼いたしました。
貴殿ブログの発展を祈り退席させていただきます。

Re: ブレーキ不具合の件

コメントありがとうございます。
> 摩擦ブレーキと、回生ブレーキを、排他的に作動さす事が、原因と推量する。
図のように統合的に制御していると考えています。

> 摩擦ベレーキは常に作動し、同時並行的に回生ブレーキも作動する様にしないと、安全設計に反する。
基本は両方が効いている上体で、特に強いブレーキの時は摩擦ブレーキが圧倒的に大比率になります。
唯一、極低速とABS作動時は摩擦ブレーキのみになります。トヨタも明確に語っらず、巷ではこの切り替えが遅いといっていますが、回生ブレーキを遮断するのは電気的に一瞬で終わりますから、摩擦ブレーキの油圧の、特にABS作動時のリカバリーする増圧油圧が低いのではと思われます。このあたりはトヨタがもっとクリアに説明すべきですよね。

> ブレーキペダルとブレーキアクチュエータの間に電子装置(コンピュータ)の様な、不確実
>な要素を介在さすは、安全設計に反するものである。
プリウスに限らず、ABSの登場以来、油圧アクチュエーターは電子制御化されました。そしてABSは高精度化し、ブレーキ力も最大限に発揮できるようになっているので、ABSそのものは有意義だと思います。

ブレーキ不具合の件

摩擦ブレーキと、回生ブレーキを、排他的に作動さす事が、原因と推量する。

摩擦ベレーキは常に作動し、同時並行的に回生ブレーキも作動する様にしないと、安全設計に反する。

ブレーキペダルとブレーキアクチュエータの間に電子装置(コンピュータ)の様な、不確実な要素を介在さすは、安全設計に反するものである。

Re: タイトルなし

コメントありがとうございます。
ABS作動時には100%油圧でのブレーキ制御になります。当然ながらABSが作動するまでは油圧と回生ブレーキの両方が効いており、その比率は可変です。ただ、回生ブレーキの比率が高い場合でも油圧はスタンバイ、効いている状態です。
ABSが効いている状態で車輪の駆動方向の力はかからないと思います。

いずれにしてもクルマの話ですから、トヨタはスピード感を持って技術的な応答をしてもらいたいと思います。

興味深く読まさせていただきました。
プリウスはたしかタイヤがロックした場合、モーターを使ってタイヤを回転させグリップを回復するようにしていたはずです。
こうした制御も、回生ブレーキ、油圧ブレーキの動作に影響を与えているのではないでしょうか。(たとえばグリップ力回復のためモータを動かしている間には油圧ブレーキは作動しないようにしているとか)
いずれにせよはっきりと原因が解明され確かな改善をしてほしいですね。

Re: なるほどです。

コメントあり月ございます。

> トヨタの公式見解でも「フィーリングによるもの」とされていますね。

自動車メーカーの対応としてはちょっとこの表現は感心できないですね。現象や技術的な可能性などを的確に絞り込んでほしかったです。
ABSのある条件での作動であれば、作動プロセスを説明しないと、マスコミに対する説得力が
ないと思います。

> ただ今回の件はアメリカ発で話題が広まったせいもあるのでしょうが、30プリウスだけでなく同様の不安を感じた人の中にはエスティマ・ハイブリッドのユーザー(「自由空間エスティマハイブリッド」のサイトに2007年にコメントされています)の方もいらっしゃるようなので、騒ぎが大きくなったから改善・公表したとも思えるのですが、どうなんでしょう。

確かに30型プリウスに限定した話ではなく、他車でも同様のシーンは考えられます。いいかえればトヨタ車だけでもない(私も他のメーカーのクルマで実体験があります)のですが、どのような説明、技術対応をするのかということが問題だと思います。

ソフトウエアの変更で対応するのかどうか、など、ですね。油圧制御など機械的な要素は、いわゆる改善やサービスキャンペーンでの対応は不可能ですし。

なるほどです。

興味深く読ませて頂きました。
トヨタの公式見解でも「フィーリングによるもの」とされていますね。

ただ今回の件はアメリカ発で話題が広まったせいもあるのでしょうが、30プリウスだけでなく同様の不安を感じた人の中にはエスティマ・ハイブリッドのユーザー(「自由空間エスティマハイブリッド」のサイトに2007年にコメントされています)の方もいらっしゃるようなので、騒ぎが大きくなったから改善・公表したとも思えるのですが、どうなんでしょう。

Re: これからの問題

コメントありがとうございます。

> プリウスの今後、最大の問題になりそうなのは、回生ブレーキ力がバッテリーの充電状況に左右されるということを解決することでしょうね。

この点は、ハイブリッドシステムの根幹ですね。回生ブレーキはバッテリーが満充電の時は回生失効となり、ブレーキ力が得られなくなりますので、バッテリーが満充電にはならないように制御されていますが、それでも回生ブレーキの量はバッテリーの充電状態に左右されます。
バッテリーを巨大化させればあるていどは解消できるのでしょうが。

なお今回の問題は、最新ニュースによると、やはりABSの作動と思われ、減圧→保持という油圧の切り替えタイミングをより早めることで対処するようです。

これからの問題

なるほど、です。しかしトヨタの発表では’10年1月からブレーキのプログラム制御を変更しているとアナウンス。これも、本当は制御変更ではないのかもしれませんね。
プリウスの今後、最大の問題になりそうなのは、回生ブレーキ力がバッテリーの充電状況に左右されるということを解決することでしょうね。
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