CN104417512A - 电动制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够将转矩控制为最佳的电动制动装置。电动制动装置(10)具备：马达液压缸装置(16)，其通过电动马达(72)产生与驾驶员的制动操作对应的液压；旋转角传感器(201)，其检测电动马达(72)的转子旋转角(θ)；以及马达控制部(210)，其控制与转子旋转角(θ)对应的电动马达(72)的输出转矩，并通过使旋转角传感器(201)的检测值提前提前角来控制电动马达(72)。电流相位设定部(221b)将电流相位向提前角侧设定来作为电气性的提前角控制。电流相位设定部(221b)在使电动马达(72)反向旋转时禁止提前角，或者将电流相位向滞后角侧设定。电流相位设定部(221b)在使用电气性的提前角控制和使旋转角传感器(201)的安装位置偏置的机械性的偏置时，考虑该机械性的偏置量来将电流相位向提前角侧设定。

Description

电动制动装置
技术领域
本发明涉及能够适用于线控式的制动系统的电动制动装置。
背景技术
线控(By Wire)式的电动制动系统使用踏板行程量等的驾驶员输入来算出目标的制动压，并通过各种致动器产生液压来实现目标液压。
在电动制动系统中，作为产生制动液压的致动器，使用电动马达。该电动马达有时使用IPM(Interior Permanent Magnet)马达，该IPM马达在转子上配置永久磁铁，并通过逆变器来驱动线圈(例如，参照专利文献1)。IPM马达除了能够得到线圈与永久磁铁的吸引力/排斥力引起的磁力转矩(magnet torque)之外，还能够得到因定子·转子间间隙的磁阻的变化而产生的磁阻转矩。因此，IPM马达适合于要求高输出性能的用途、例如混合动力车等电动车辆的行驶用马达。另外，也可以使用于对产生与驾驶员的制动操作对应的液压的电液压产生机构进行驱动的马达。
IPM马达的转矩是磁力转矩与磁阻转矩的合成转矩，两者分别成为提前角值的函数。IPM马达需要以使磁力转矩与磁阻转矩合成的合成转矩成为最大的方式设定电流相位。
为了产生上述磁阻转矩，使用将传感器的安装位置机械性地进行偏置(提前提前角量)的提前角控制。该提前角控制通过将确定IPM马达的位置的霍尔传感器等的安装位置机械性地进行偏置来实施。产生适当的提前角的偏置正被仔细地研究。即，使角度传感器安装偏置偏置出使磁阻转矩成为最大的角度量而进行安装，由此能够使IPM马达产生最大转矩。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2011-143850号公报
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
然而，在基于机械性的偏置的提前角控制中，因传感器的安装位置的误差而偏置量有时会发生变化。在偏置量发生了变化时，提前角控制的精度可能会下降。
而且，基于机械性的偏置的提前角控制虽然在一定旋转方向上具有将转矩放大的作用，但是当旋转反向时，成为滞后角控制，使可产生转矩减小。例如，在使用IPM马达作为制动压力的致动器时，在减压和增压中均需要进行控制。当要放大某一方向的转矩(合成转矩)而过度设定上述角度传感器的安装位置的该传感器安装提前角时，存在相反旋转方向上的控制性恶化的课题。
发明内容
本发明鉴于这样的情况而提出，其课题在于提供一种能够最佳地控制转矩的电动制动装置。
【用于解决课题的方案】
为了解决上述课题，本发明的电动制动装置的特征在于，具备：电液压产生机构，其通过电动机产生与驾驶员的制动操作对应的液压；旋转角传感器，其检测所述电动机的旋转角；以及电动机控制机构，其控制与所述旋转角对应的所述电动机的输出转矩，其中，所述电动机控制机构通过使所述旋转角传感器的检测值提前提前角来控制所述电动机。
根据本发明第一方案，可提供一种能够将转矩控制为最佳的电动制动装置。
本发明第二方案的特征在于，所述电动机控制机构在使所述电动机反向旋转时，禁止所述提前角。
根据本发明第二方案，在反向旋转时使提前角为零，由此能够提高反向旋转的控制性。
本发明第三方案的特征在于，所述电动机控制机构在使所述旋转角传感器的安装位置机械性地偏置时，基于该机械性地偏置时的误差来提前所述提前角。
根据本发明第三方案，能够降低机械性的偏置的误差等引起的最大液压的减少，因此能够提高提前角控制的精度。
本发明第四方案的特征在于，所述电动机控制机构进行将驱动所述电动机的逆变器的电流相位提前的电气性的提前角控制。
根据本发明第四方案，可提供一种能够将转矩控制为最佳的电动制动装置。
【发明效果】
根据本发明，可提供一种能够将转矩控制为最佳的电动制动装置。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的电动制动装置的在车辆上的配置结构的图。
图2是本实施方式的电动制动装置的简要结构图。
图3是表示本实施方式的电动制动装置的马达控制部的结构的框图。
图4是表示本实施方式的电动制动装置的电动马达产生的液压的最大产生压力与机械性的偏置的偏置量(提前角量)的关系的图。
图5是表示本实施方式的电动制动装置的马达控制部的电气性的提前角控制的流程图。
图6是本实施方式的电动制动装置的马达控制部的提前角控制的子程序。
【符号说明】
10电动制动装置
14主液压缸装置
16马达液压缸装置(电液压产生机构)
18 VSA装置
26a导入端口(第二输入端口)
26b导入端口(第一输入端口)
26c、26d导入端口(第三输入端口)
28a、28b、28c、28d导出端口(输出端口)
32FR、32RL、32RR、32FL车轮制动缸
34主液压缸
60a第二截止阀(常开式的第二截止阀)
60b第一截止阀(常开式的第一截止阀)
62第三截止阀(常闭式的踩踏力截止阀)
64行程模拟器
72电动马达(电动机)
110a第二制动系统
110b第一制动系统
112第一共用液压路(供给液路)
114第二共用液压路(供给液路)
116调节器阀
120第一输入阀(常开式加压阀)
124第二输入阀(常开式加压阀)
128第一输出阀(常闭式减压阀)
130第二输出阀(常闭式减压阀)
132贮存器(低压源)
136泵
142吸引阀(常闭式电磁阀)
200控制装置(制动力保持控制部)
201旋转角传感器
210马达控制部(电动机控制机构)
211逆变器
221电流指令生成部
221a旋转方向检测部
221b电流相位设定部
222 PI运算部
223第一坐标转换部
224 PWM信号生成部
225第二坐标转换部
226转速运算部
Pp压力传感器(第一压力传感器)
Pm压力传感器(第二压力传感器)
M马达
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行详细地说明。
(实施方式)
图1是表示本发明的一实施方式的电动制动装置的在车辆上的配置结构的图。在图1中由箭头表示车辆V的前后左右的方向。电动制动装置10设置成能够搭载于包括例如仅由发动机(内燃机)驱动的机动车、混合动力机动车、电动机动车、燃料电池机动车等的各种车辆。
本实施方式的具备车辆稳定辅助装置18(以下，称为VSA装置18，VSA为注册商标)的电动制动装置10具备线控(By Wire)式的制动系统和以往的液压式的制动系统这双方而构成，该线控式的制动系统作为通常时用，传递电信号而使制动器工作，该液压式的制动系统作为失效保险时用，传递液压而使制动器工作。
如图1所示，VSA装置18与主液压缸装置14及马达液压缸装置16(外部压力源)连接而构成电动制动装置10。需要说明的是，电动制动装置10可以适用于前轮驱动车、后轮驱动车、四轮驱动车中的任一个。
主液压缸装置14在此适用于右方向盘车，经由螺栓等而固定在前围板2的车宽方向的右侧。需要说明的是，主液压缸装置14也可以适用于左方向盘车。
马达液压缸装置16例如配置在与主液压缸装置14相反侧的车宽方向的左侧，经由安装用托架(未图示)而安装在左侧的侧框架等的车身上。马达液压缸装置16可以构成为不仅基于与驾驶员的制动操作对应的电信号，而且还基于与其他的物理量对应的电信号来产生制动液压。与其他的物理量对应的电信号是例如自动制动系统那样的、无论驾驶员的制动操作如何而ECU(Electronic Control Unit)都利用传感器等判断车辆V的周围的状况来用于避免车辆V的碰撞等的信号等。
VSA装置18具备例如防止制动时的车轮抱死的ABS(Antilock BrakeSystem)功能、防止加速时等的车轮空转的TCS(Traction Control System)功能、抑制转弯时的侧滑的ESC(Electronic Stability Control)功能等。VSA装置18例如在车宽方向的右侧的前端经由托架而安装于车身。需要说明的是，VSA装置18也可以仅具有防止制动时的车轮抱死的ABS功能。
而且，VSA装置18在车辆V的前围板2的前方设置的搭载发动机或行驶用马达等结构物3的结构物搭载室R内，经由配管22a、22b而与主液压缸装置14连接，经由配管22c、22d而与马达液压缸装置16连接，且与主液压缸装置14和马达液压缸装置16相互分离配置。
图2是电动制动装置10的简要结构图。
在说明时，对于4个车轮或相对于这4个车轮配置的装置、构件(轮胎或悬架装置等)及功能构成部、目标电流等的信号，在表示各个装置、构件、功能构成部的数字的符号及表示目标电流等的信号的英文字母符号之后，直接附加或作为尾标而附加表示左前轮的符号FL、表示右前轮的符号FR、表示左后轮的符号RL、表示右后轮的符号RR，例如记载为车轮制动缸32FR、32RL、32RR、32FL，并且在进行总称时，去掉这些符号，例如记载为车轮制动缸32。
如图2所示，电动制动装置10具备将驾驶员通过制动踏板12输入的踩踏力转换成制动液压的主液压缸34、根据在主液压缸34中产生的制动液压来产生制动液压或者与该制动液压无关地产生制动液压的马达液压缸装置16、VSA装置18、盘式制动机构30a～30d等。马达液压缸装置16具备受到电动马达72的驱动力而产生制动液压的第一及第二从动活塞77a、77b。马达液压缸装置16构成通过电动马达72产生与驾驶员的制动操作对应的液压的电液压产生机构。
[电动马达72]
电动马达72例如是在转子的内部埋入永久磁铁并利用逆变器来驱动线圈的IPM马达。电动马达72是无刷DC马达，具备：具有三相(为U相、V相、W相)的绕组的中空形状的定子；配设在该定子的中空内部，具有多极的永久磁铁而进行旋转的转子。需要说明的是，也可以适用于在转子的表面配设有永久磁铁的SPM(Surface Permanent Magnet)马达。IPM马达具有除了能够产生磁力转矩之外，还能够产生磁阻转矩的性质，与SPM马达相比，输出特性(高转矩特性(高加速性))及效率(转矩转换效率)优异。IPM马达的转矩是磁力转矩与磁阻转矩的合成转矩，需要以使合成转矩成为最大的方式设定电流相位。例如，进行所谓的提前角控制，在该控制中，检测电动马达72的转子的位置(转子旋转角θ)及旋转速度，根据转速检测信号的水平来使所述位置检测信号的相位提前提前角。
需要说明的是，在配管22a～22f上设有对各部分的制动液压进行检测的制动液压传感器Pm、Pp、Ph。而且，VSA装置18具备制动液加压用的泵136。
VSA装置18是液控/单元(H/U)，其设置在与制动踏板12连接的主液压缸34和各车轮的车轮制动缸32FR、32RL、32RR、32FL的中间，具备对制动流体进行加压的泵及能够分别控制各车轮的车轮制动缸32FR、32RL、32RR、32FL液压的电磁阀等。VSA装置18由后述的控制装置200控制。
VSA装置18具备即使在制动踏板12的踏入解除后也能与制动踏板12的踏入时同样地产生制动力的制动保持功能。制动保持功能例如在停车时(怠速停止中)，在主液压缸压力低于规定的保持液压的情况下，将各车轮制动缸32FR、32RL、32RR、32FL液压保持为保持液压以上来防止再起动时的车辆的窜出。需要说明的是，除了怠速停止以外，在坡路上停车等情况下，为了防止车辆的窜出，有时也会施加驾驶员踩踏制动踏板12那样的制动力。
VSA装置18具有：对右侧前轮及左侧后轮的盘式制动机构30a、30b(车轮制动缸32FR、车轮制动缸32RL)进行控制的第二制动系统110a；对右侧后轮及左侧前轮的盘式制动机构30c、30d(车轮制动缸32RR、车轮制动缸32FL)进行控制的第一制动系统110b。
第二制动系统110a及第一制动系统110b分别由同一结构构成，因此在第二制动系统110a和第一制动系统110b中，在对应的结构上标注同一参照符号，并且以第二制动系统110a的说明为中心，且以带括弧的方式适当附注第一制动系统110b的说明。
第二制动系统110a(第一制动系统110b)具有对于车轮制动缸32FR、32RL(32RR、32FL)共用的第一共用液压路(供给液路)112及第二共用液压路(供给液路)114。
第二制动系统110a具备：配置在导入端口26a与第一共用液压路112之间的常开类型的由电磁阀构成的调节器阀116；与调节器阀116并联配置且允许制动液(工作液)从导入端口26a侧向第一共用液压路112侧的流通(阻止制动液从第一共用液压路112侧向导入端口26a侧的流通)的第一止回阀118；配置在第一共用液压路112与第一导出端口28a之间的常开类型的由电磁阀构成的第一输入阀(常开式加压阀)120。
另外，第二制动系统110a还具备：与第一输入阀120并联配置且允许制动液从第一导出端口28a侧向第一共用液压路112侧的流通(阻止制动液从第一共用液压路112侧向第一导出端口28a侧的流通)的第二止回阀122；配置在第一共用液压路112与第二导出端口28b之间的常开类型的由电磁阀构成的第二输入阀(常开式加压阀)124；与所述第二输入阀124并联配置且允许制动液从第二导出端口28b侧向第一共用液压路112侧的流通(阻止制动液从第一共用液压路112侧向第二导出端口28b侧的流通)的第三止回阀126。
另外，第二制动系统110a还具备：配置在第一导出端口28a与第二共用液压路114之间的常闭类型的由电磁阀构成的第一输出阀(常闭式减压阀)128；配置在第二导出端口28b与第二共用液压路114之间的常闭类型的由电磁阀构成的第二输出阀(常闭式减压阀)130；与第二共用液压路114连接的贮存器(低压源)132；配置在第一共用液压路112与第二共用液压路114之间而允许制动液从第二共用液压路114侧向第一共用液压路112侧的流通(阻止制动液从第一共用液压路112侧向第二共用液压路114侧的流通)的第四止回阀134。
而且，第二制动系统110a还具备：配置在第四止回阀134与第一共用液压路112之间而从第二共用液压路114侧向第一共用液压路112侧供给制动液的泵136；在泵136的前后设置的吸入阀138及喷出阀140；对泵136进行驱动的马达M；配置在第二共用液压路114与导入端口26a之间的常闭类型的由电磁阀构成的吸引阀(suctionvalve)142。
[控制装置200]
控制装置200在电子电路基板上搭载有CPU(Central Processing Unit)、存储有控制程序的ROM(Read Only Memory)、RAM(Random AccessMemory)、输入输出部等，CPU将存储在ROM中的控制程序读出并在RAM中展开，来执行各种处理。
控制装置200基于压力传感器Pm、Pp的检测值(上游液压、下游液压)、对制动踏板12的操作量进行检测的行程传感器S(参照图2)等的检测值，来控制第一截止阀60b、第二截止阀60a、第三截止阀62、调节器阀116、第一输入阀120、第二输入阀124、第一输出阀128、第二输出阀130及马达M的工作。
另外，控制装置200具备进行马达液压缸装置16的电动马达72的控制的马达控制部210。
马达控制部210控制与电动马达72的转子旋转角θ对应的电动马达72的输出转矩。马达控制部210通过使旋转角传感器201的检测值提前提前角来控制电动马达72。马达控制部210在使电动马达72反向旋转时禁止所述提前角。马达控制部210在使旋转角传感器201的安装位置偏置的情况下，考虑该偏置时的误差来提前提前角。
图3是表示马达控制部210的结构的框图。
如图3所示，电动制动装置10具备电动马达72、将直流电压转换成三相交流电压而向电动马达72供给的逆变器211、对电动马达72的驱动进行控制的马达控制部210。
而且，电动制动装置10具备检测电动马达72的转子旋转角θ的旋转角传感器201及检测流过电动马达72的电流的电流传感器202作为用于检测马达控制部210对电动马达72的控制所需的信息的传感器。
电动马达72由包含U相、V相、W相的线圈的定子和包含永久磁铁的转子构成，且通过逆变器211的三相输出来驱动。本实施方式中，电动马达72为IPM马达，在定子的旋转磁场作用于转子时，产生磁力转矩和磁阻转矩。
[传感器]
旋转角传感器201检测电动马达72的转子旋转角θ。旋转角传感器201检测旋转的转子与不旋转的物体的旋转的差量。
电流传感器202检测流过电动马达72的电流。需要说明的是，由于各相的电流Iu、Iv、Iw的瞬时值之和为0，因此电流传感器202只要以检测2相的量的马达电流(例如，V相电流Iv及W相电流Iw)的方式配置即可。
[逆变器211]
逆变器211对应于电动马达72的各相而具有U相上下臂、V相上下臂、W相上下臂，各相上下臂包括多个开关元件。作为开关元件，可以使用IGBT(Insulated-gate bipolar transistor)、电力用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、或电力用双极晶体管等半导体元件。开关元件的接通/断开由从马达控制部210输出的开关控制信号S1～S6来控制。
逆变器211以如下方式进行驱动控制，即，在电动马达72的转矩指令τ*为正的情况下，基于开关控制信号S1～S6，使开关元件接通/断开，由此从电动马达72输出正的转矩。
[马达控制部210]
马达控制部210按照作为输出要求的转矩指令τ*，生成对逆变器211的开关动作进行控制的开关控制信号，并经由逆变器211来对电动马达72进行控制。
马达控制部210具备电流指令生成部221、PI运算部222、第一坐标转换部223、PWM(Pulse Width Modulation)信号生成部224、第二坐标转换部225、旋转速度运算部226。
在PWM控制中，例如将与转矩指令τ*对应的正弦波状的电压指令和作为三角波的载波进行比较，在正弦波比三角波大时，生成1(ON)的脉冲信号，在正弦波比三角波小时，生成0(OFF)的脉冲信号。电压指令与电动马达72的各相对应，作为相互具有120°的相位差的正弦波信号而供给。基于生成的脉冲信号，使开关元件接通/断开，由此向各相施加作为模拟正弦波电压的脉冲宽度调制电压。马达控制部210可以适用使载波的频率与电动马达72的旋转频率同步的同步PWM控制。
马达控制部210具备对与转子旋转角θ对应的电动马达72的输出转矩进行控制的作为电动机控制机构的功能。马达控制部210通过使旋转角传感器201的检测值提前提前角来控制电动马达72。即，马达控制部210进行使作为位置检测信号的转子旋转角θ的相位提前提前角的提前角控制。由此，能够将相对于感应电压而相位提前的电压向逆变器211施加。上述电气性的提前角控制具体如下述那样，通过马达控制部210的电流指令生成部221的电流相位设定部221b(后述)的电流相位的设定来实施。
电流指令生成部221按照预先存储的映射等，根据对电动马达72的转矩指令τ*及电动马达72的旋转速度Nm来求出电流指令I*。而且，电流指令生成部221根据电流指令I*来生成d轴电流指令Id*及q轴电流指令Iq*。需要说明的是，上述电动马达72的旋转速度Nm基于检测到的转子旋转角θ而通过转速运算部226算出。而且，作为预先确定的映射，存在关于各电流值而规定了转矩与旋转速度的关系的τ-N控制映射。
电流指令生成部221具备：检测电动马达72的停止或旋转方向的旋转方向检测部221a；以使磁力转矩与磁阻转矩合成的合成转矩成为最大的方式设定电流相位的电流相位设定部221b。
旋转方向检测部221a基于由旋转角传感器201检测到的转子旋转角θ及由后述转速运算部226算出的旋转速度Nm，来检测电动马达72的旋转方向(通常增压侧)和其反向旋转方向(通常减压侧)。需要说明的是，电动马达72是比较需要转矩的马达。而且，旋转方向检测部221a在电动马达72的旋转方向上，检测电动马达72为停止中或角速度传感器201的分辨能力以下的速度。
电流相位设定部221b基于根据转矩指令τ*及旋转速度Nm求出的电流指令I*，来设定电流相位。并且，电流相位设定部221b基于电流指令I*，来生成d轴电流指令Id*及q轴电流指令Iq*。
电流相位设定部221b将电流相位向提前角侧设定来作为电气性的提前角控制。而且，电流相位设定部221b在使电动马达72反向旋转时，禁止提前角或将电流相位向滞后角侧设定。而且，电流相位设定部221b在使用电气性的提前角控制和使旋转角传感器201的安装位置偏置的机械性的偏置的情况下，考虑该机械性的偏置量而将电流相位向提前角侧设定。需要说明的是，电流相位设定部221b在将电流相位设定为0度时，q轴电流指令Iq*为0。
PI运算部222生成与控制偏差对应的d轴电压指令Vd*及q轴电压指令Vq*。由电流指令生成部221生成的d轴电流指令Id*及q轴电流指令Iq*与由第二坐标转换部225算出的d轴电流Id及q轴电流Iq的偏差ΔId(ΔId＝Id*-Id)、ΔIq(ΔIq＝Iq*-Iq)向PI运算部222输入。PI运算部222对于d轴电流偏差ΔId及q轴电流偏差ΔIq，分别进行基于规定增益的PI运算(比例积分运算)来求出控制偏差，并生成与该控制偏差对应的d轴电压指令Vd*及q轴电压指令Vq*。
第一坐标转换部223进行使用了电动马达72的转子旋转角θ的坐标转换(2相→3相)，将由PI运算部222作成的d轴电压指令Vd*及q轴电压指令Vq*转换成与电动马达72的各相对应的电压指令Vu*、Vv*、Vw*。
PWM信号生成部224基于从第一坐标转换部223供给的各相的电压指令Vu*、Vv*、Vw*与载波的比较，生成例如用于使逆变器211的6个开关元件接通/断开的开关控制信号S1～S6。逆变器211按照开关控制信号S1～S6进行开关，由此向电动马达72施加用于输出按照转矩指令τ*的转矩的交流电压。
第二坐标转换部225通过使用了转子旋转角θ的坐标转换(3相→2轴)，并基于由电流传感器202检测到的V相电流Iv、W相电流Iw来算出d轴电流Id及q轴电流Iq。
转速运算部226基于由旋转角传感器201检测到的转子旋转角θ来算出电动马达72的旋转速度Nm。
以下，说明上述那样构成的具备VSA装置18的电动制动装置10的动作。
首先，说明电动制动装置10的基本动作。
在电动制动装置10中，在马达液压缸装置16、进行线控的控制的控制装置200的正常工作时，若驾驶员踩踏制动踏板12，则所谓线控式的制动系统生效。具体而言，在正常工作时的制动力控制装置7中，若驾驶员踩踏制动踏板12，则在第一截止阀60a及第二截止阀60b将主液压缸34与对各车轮进行制动的盘式制动机构30a～30d(车轮制动缸32FR、32RL、32RR、32FL)的连通隔断的状态下，使用马达液压缸装置16产生的制动液压来使盘式制动机构30a～30d工作，对车轮进行制动。
因此，在制动力产生装置10的情况下，能够良好地适用于例如电动机动车(包括燃料电池车)或混合动力机动车等那样内燃机的负压产生少或不存在内燃机产生的负压的车辆、或者内燃机本身就没有的车辆。
此外，在正常工作时，第一截止阀60a及第二截止阀60b进行隔断，另一方面，第三截止阀62开阀，制动液从主液压缸34向行程模拟器64流入，即使第一截止阀60a及第二截止阀60b进行隔断，制动液也会移动，从而在制动踏板12上产生行程。
另一方面，在制动力产生装置10中，在马达液压缸装置16或控制装置200不工作的异常时，若驾驶员踩踏制动踏板12，则已存的液压式的制动系统生效。具体而言，在异常时的制动力产生装置10中，若驾驶员踩踏制动踏板12，则第一截止阀60a及第二截止阀60b分别为开阀状态，且第三截止阀62为闭阀状态，将在主液压缸34中产生的制动液压向盘式制动机构30a～30d(车轮制动缸32FR、32RL、32RR、32FL)传递，使盘式制动机构30a～30d(车轮制动缸32FR、32RL、32RR、32FL)工作而对车轮进行制动。
[电动马达72的电气性的提前角控制]
接下来，对电动马达72的电气性的提前角控制进行说明。
(原理说明)
在使用IPM马达作为产生液压的致动器的情况下，将磁阻转矩与磁力转矩一起控制为最佳，由此能够使最大产生转矩增加。为了产生适当的磁阻转矩而使用提前角控制。该提前角控制是使确定电动马达72的位置(旋转角θ)的霍尔传感器等的安装位置机械性地发生偏置的机械性的偏置。具体而言，使旋转角传感器201安装偏置(机械性的偏置)偏置出使磁阻转矩成为最大的角度量来进行安装，由此能够使电动马达72产生最大转矩。
然而，在进行基于机械性的偏置的电动马达72的提前角控制的情况下，存在下述的课题。
(1)在电动马达72的提前角控制中，虽然在一定旋转方向上具有将转矩放大的作用，但是当反向旋转时，成为滞后角控制，使可产生转矩减少。在此，在使用电动马达72作为制动压力的致动器时，需要在减压、增压中均进行控制。因此，当要放大某一方向的转矩而过度设定角度传感器安装偏置的偏置量(提前角量)时，相反旋转方向上的控制性发生恶化。
(2)在基于机械性的偏置的电动马达72的提前角控制中，因旋转角传感器201安装位置的误差而偏置量有时会发生变化。当偏置量发生变化时，提前角控制的精度会下降。尤其是IPM马达从马达的特性上最佳的提前角量偏离时，可产生转矩会较大地减少。因此，需要考虑传感器安装偏置量的误差(制造上的管理幅度)产生的情况，设想安装误差来设定传感器安装偏置量。
在本实施方式中，取代基于机械性的偏置的马达的提前角控制，而使用基于电动马达72电压或电流控制的电气性的提前角控制，或者并用基于机械性的偏置的马达的提前角控制和基于电动马达72电压或电流控制的电气性的提前角控制。在本实施方式中，马达控制部210进行电气性的提前角控制。更详细而言，电流指令生成部221的电流相位设定部221b基于根据转矩指令τ*及旋转速度Nm求出的电流指令I*，来设定电流相位，并基于电流指令I*，来生成d轴电流指令Id*及q轴电流指令Iq*。电流相位设定部221b将电流相位向提前角侧设定来作为电气性的提前角控制。
为了应对上述(1)的课题，进行通过电动马达72电压或电流控制来施加电气性的提前角并且在反向旋转方向检测时使电气性的提前角成为0的提前角控制。通过电气性的提前角控制，能够产生适当的磁阻转矩而使最大产生转矩增加。而且，在电动马达72的反向旋转时，能够防止可产生转矩的减少，能够提高控制性。
为了应对上述(2)的课题，使用基于机械性的偏置的电动马达72的提前角控制和电气性的提前角控制。电流相位设定部221b在使用电气性的提前角控制和使旋转角传感器201的安装位置偏置的机械性的偏置的情况下，考虑该机械性的偏置量而将电流相位向提前角侧设定。由此，能够减小最佳的机械性的偏置的偏置量(提前角量)。具体而言，能够降低机械性的偏置的误差等引起的最大液压的减少，因此能够提高提前角控制的精度。因此，能够减少机械性的偏置从最佳值偏离时的从最大转矩(最大产生压力)的下降量，能够抑制相对于传感器安装误差的转矩(最大产生压力)的减少。而且，反向旋转时的滞后角量减少，因此能够提高反向旋转时的控制性。
图4是表示基于电动马达72(IPM马达)的液压的最大产生压力[MPa]与机械性的偏置的偏置量(提前角量)[deg]的关系的图。需要说明的是，在图4中，由于将偏置量(提前角量)作为角度来表现，因此成为偏置值(提前角值)。图4中的●记号及■记号表示确定电动马达72的转子位置的由霍尔传感器构成的角速度传感器201的提前角。
图4的虚线上表示的霍尔传感器(参照■记号)表示仅机械性的偏置的偏置量(提前角量)[deg]，霍尔传感器(参照●记号)表示适用了电气性的提前角控制时的机械性的偏置的偏置量(提前角量)[deg]。
如上述那样，在基于机械性的偏置的提前角控制中，考虑传感器安装偏置量的误差(制造上的管理幅度)产生的情况来设定偏置量(提前角量)(参照■记号)。相对于此，在本实施方式中，通过适用电气性的提前角控制，能够使最佳的机械性的偏置的偏置量(提前角量)自身减小。具体而言，如图4的箭头a所示，适用了电气性的提前角控制时的机械性的偏置的偏置量(提前角量)[deg]相对于仅机械性的偏置的偏置量(提前角量)[deg]，能够进一步提前例如-10°提前角。由于机械性的偏置的偏置量(提前角量)减少，因此反向旋转时的滞后角量减少而反向旋转时的控制性提高。
另外，如图4的框图b所示，在机械性的偏置的偏置量(提前角量)[deg]从最佳值偏离的情况下，通过适用电气性的提前角控制，能够减小从最大转矩(最大产生压力)的下降量。其结果是，能够抑制相对于传感器安装误差的转矩(最大产生压力)的减少。
图5是表示马达控制部210的电气性的提前角控制的流程图。图中，S表示流程的各步骤。本流程通过构成控制装置200的ECU，每隔规定时间反复执行。
首先，在步骤S1中，马达控制部210(参照图3)判定在电动马达72的旋转方向(通常增压侧)上是否为停止中或极低旋转、或者为旋转角传感器201(参照图3)的分辨能力以下的旋转速度。在此，电动马达72是比较需要转矩的马达。转速运算部226基于通过旋转角传感器201检测到的转子旋转角θ来算出电动马达72的旋转速度Nm。马达控制部210在电动马达72为停止中或旋转角传感器201的分辨能力以下的旋转速度或极低旋转的状态下使转矩上升。因此，施加电气性的提前角来使最大发生液压上升，由此与通常的马达旋转的状态下的提前角(弱励磁控制等)不同，在提前角控制中能够在低旋转状态下施加适当的提前角。
在电动马达72的旋转方向上不为停止中或极低旋转、或者旋转角传感器201的分辨能力以下的旋转速度时(S1为“否”)，结束本流程。
在电动马达72的旋转方向上为停止中或极低旋转、或者旋转角传感器201的分辨能力以下的旋转速度时(S1为“是”)，在步骤S2中，马达控制部210判定电动马达72的旋转方向是否为反向旋转(减压侧)。旋转方向检测部221a基于由旋转角传感器201检测到的转子旋转角θ及由转速运算部226算出的旋转速度Nm，来检测电动马达72的旋转方向。
在电动马达72的旋转方向不为反向旋转时(S2为“否”)，在步骤S3中进行电气性的提前角控制而结束本流程。另一方面，在电动马达72的旋转方向为反向旋转时(S2为“是”)，在步骤S4中进行使电气性的提前角为0的提前角控制而结束本流程。
图6是表示马达控制部210的电气性的提前角控制的流程图。本流程是图5的步骤S3、S4的提前角控制的子程序。
首先，在步骤S11中，马达控制部210(参照图3)判定是否有机械性的传感器安装偏置。在没有机械性的传感器安装偏置、即仅为电气性的提前角控制时(S11为“否”)，在步骤S12中，电流指令生成部221(参照图3)设定使可产生转矩成为最大(最佳值)的电气性的偏置的提前角量。具体而言，马达控制部210的电流相位设定部221b(参照图3)基于根据转矩指令τ*及旋转速度Nm求出的电流指令I*来设定电流相位。
这种情况下，电流相位设定部221b将电流相位向提前角侧设定来作为电气性的提前角控制。需要说明的是，电流相位设定部221b在将电流相位设定为0度的情况下，q轴电流指令Iq*为0，生成与电流指令I*相等的q轴电流指令Iq*。
另一方面，在上述步骤S11中，在有机械性的传感器安装偏置、即并用机械性的传感器安装偏置和电气性的提前角控制时(S11为“是”)，在步骤S13中，电流指令生成部221设定对机械性的传感器安装偏置和可产生转矩距最大(最佳值)的偏差量进行弥补的电气性的偏置的提前角量。具体而言，马达控制部210的电流相位设定部221b以通过电气性的提前角控制对机械性的传感器安装偏置和可产生转矩距最大(最佳值)的差量进行弥补的方式将电流相位向提前角侧设定。由于在基于机械性的偏置的马达的提前角控制中适用电气性的提前角控制，因此与仅将机械性的偏置使用于提前角控制的情况相比，能够提高对基于机械性的偏置的传感器安装误差的允许度。而且，所需的传感器安装偏置量也减少，因此反向旋转时的滞后角量减少，能够提高反向旋转时的控制性。
在步骤S14中，马达控制部210以设定的提前角量实施电气性的提前角而返回图5的步骤S3、S4。上述电气性的提前角实施具体而言，是按照电流指令生成部221对电流相位的提前角设定，由后段的PI运算部222至PWM信号生成部224(参照图3)进行的开关控制信号S1～S6的生成。例如，在对于旋转角传感器201的转子旋转角θ(输出信号相位)的电气性的提前角控制的提前角(提前相位)大于规定范围(提前)时，增加PWM占空比，在提前相位比规定范围小时，减少PWM占空比。
如以上说明那样，根据本实施方式，电动制动装置10具备：通过电动马达72产生与驾驶员的制动操作对应的液压的马达液压缸装置16；检测电动马达72的转子旋转角θ的旋转角传感器201；控制与转子旋转角θ对应的电动马达72的输出转矩，并通过使旋转角传感器201的检测值提前提前角来控制电动马达72的马达控制部210。在本实施方式中，马达控制部210具备电流指令生成部221，该电流指令生成部221包括检测电动马达72的停止或旋转方向的旋转方向检测部221a、以使磁力转矩与磁阻转矩合成的合成转矩成为最大的方式设定电流相位的电流相位设定部221b，电流相位设定部221b将电流相位向提前角侧设定来作为电气性的提前角控制。另外，电流相位设定部221b在使电动马达72反向旋转时禁止提前角，或者将电流相位向滞后角侧设定。而且，电流相位设定部221b在使用电气性的提前角控制和使旋转角传感器201的安装位置偏置的机械性的偏置的情况下，考虑该机械性的偏置量来将电流相位向提前角侧设定。
另外，在使电动马达72反向旋转时禁止提前角控制的情况下，用于增大转速的弱励磁控制可以继续。即，可以是通常时的提前角控制或弱励磁控制自身在电动马达72的反向旋转时不被禁止，而仅禁止本发明的提前角控制。
另外，在本实施方式中，马达控制部210在使电动马达72反向旋转时禁止提前角控制，由此在反向旋转时滞后滞后角，由此能够提高反向旋转的控制性。
另外，在本实施方式中，马达控制部210在使旋转角传感器201的安装位置机械性地偏置的情况下，基于该机械性的偏置时的误差来提前电气性的提前角，由此考虑了机械性的偏置，因此能够提高提前角控制的精度。
需要说明的是，在上述的实施方式中，作为外部压力源，举例说明了马达液压缸装置16，但没有限定于此，可以是例如由从贮存器汲取制动液的泵、作为该泵的驱动源的电动马达、将从泵喷出的制动液在加压下蓄积的储液器124等构成的压力源。
另外，在本制动方法(制动系统)中，举例说明了仅基于电动马达72的动力来施加制动力的结构，但没有限定于此，也可以是对于上述的基于液压产生的制动力(液压制动力)而考虑了基于再生产生的制动力的结构。控制装置200例如根据制动操作量、蓄积于高压蓄电池(未图示)的电量(电荷、电力)或当前的充电电流的最大值等，来算出基于再生产生的制动力(再生制动力)。然后，控制装置200从总制动力减去算出的再生制动力来算出液压制动力。这样，通过考虑再生制动力来设定(分配)液压制动力，由此能够减少液压制动力，能够减少电动马达72的消耗电力。需要说明的是，该分配方法为一例，不局限于此，可以适用各种分配方法。
本发明的电动制动装置是使马达(行驶马达)作为发电机发挥功能，并将行驶时的动能作为电能进行回收，由此产生制动力的制动器的一种。
上述的实施方式例是为了使本发明容易理解而进行详细地说明的实施方式例，并没有限定为必须具备说明的全部结构的情况。而且，可以将某实施方式例的结构的一部分置换成其他的实施方式例的结构，另外，也可以在某实施方式例的结构中加入其他的实施方式例的结构。而且，对于实施方式例的结构的一部分，可以进行其他的结构的追加·删除·置换。

Claims (4)

1.一种电动制动装置，其特征在于，具备：
电液压产生机构，其通过电动机产生与驾驶员的制动操作对应的液压；
旋转角传感器，其检测所述电动机的旋转角；以及
电动机控制机构，其控制与所述旋转角对应的所述电动机的输出转矩，
所述电动机控制机构通过使所述旋转角传感器的检测值提前提前角来控制所述电动机。
2.根据权利要求1所述的电动制动装置，其特征在于，
所述电动机控制机构在使所述电动机反向旋转时，禁止所述提前角。
3.根据权利要求1或2所述的电动制动装置，其特征在于，
所述电动机控制机构在使所述旋转角传感器的安装位置机械性地偏置时，基于该机械性地偏置时的误差来提前所述提前角。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动制动装置，其特征在于，
所述电动机控制机构进行将驱动所述电动机的逆变器的电流相位提前的电气性的提前角控制。
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