CN111788094A - 制动装置及电动制动装置、以及电机控制装置 - Google Patents

制动装置及电动制动装置、以及电机控制装置 Download PDF

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Abstract

制动装置包括从第一蓄电装置接受电力供给而进行驱动的电动机、以及能够蓄电比第一蓄电装置高的电压的第二蓄电装置，在电动机被请求比规定的转速高的转速下的驱动的情况下，从第二蓄电装置向电动机进行电力供给。

Description

制动装置及电动制动装置、以及电机控制装置
技术领域
本发明涉及通过电动机产生制动力的制动装置及电动制动装置、以及电机控制装置。
背景技术
例如，在专利文献1中公开了一种电动制动装置，包括活塞、以及将电机、使该电机的旋转转换为直线运动而传递给所述活塞的球形坡道机构内装在卡钳(caliper)本体中而形成的卡钳，所述电动制动装置与所述电机的旋转相应地使所述球形坡道机构进行动作而推进所述活塞，将刹车片(brake pad)按压在刹车盘转子(disk rotor)上而产生制动力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006-105170号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了使制动装置的响应高速化，需要使对电机进行驱动的电源的电源电流增大，进而产生装置的部件成本增大的问题。
用于解决课题的手段
本发明的目的是提供防止或者抑制电源电流的增大且能够实现响应的高速化的制动装置及电动制动装置、以及电机控制装置。
本发明的一实施方式特征在于，包括从第一蓄电装置接受电力供给而进行驱动的电动机、以及能够蓄电比所述第一蓄电装置高的电压的第二蓄电装置，在电动机被请求比规定的转速高的转速下的驱动的情况下，从所述第二蓄电装置向所述电动机进行电力供给。
根据本发明的一实施方式，能够防止或者抑制电源电流的增大且将制动装置的响应高速化。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式中的电动制动装置的主要部分的方框图。
图2是表示图1的电动制动装置的、电机控制装置的主要部分的方框图。
图3是表示在图1的电动制动装置中，第一蓄电装置和第二蓄电装置的切换定时的一个例子的图，(a)是表示第一蓄电装置以及第二蓄电装置各自的电源电压随时间变化的曲线图，(b)是表示从主控制部输出到卡钳侧控制部的电机驱动部的电源电压随时间变化的曲线图。
图4是表示本发明的第二实施方式中的制动装置的主要部分的方框图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示作为本发明的第一实施方式的电动制动装置1的主要部分的方框图。图2是表示图1的电动制动装置的电机控制装置20的主要部分的方框图。电动制动装置1是通过挟持与车辆的各车轮(省略图示)一起旋转的刹车盘D而对每个车轮赋予制动力的制动装置。如图1所示，该电动制动装置1在成为该电动制动装置1的制动对象的每个车轮中具有制动机构10，该制动机构10包含被按压在刹车盘D上的刹车片2、3、以及使刹车片2、3移动的活塞4。制动机构10还包含电动机11、以及将电动机11的旋转转换为直线运动而传递给活塞4的旋转-直动转换机构12。
而且，如上述那样，电动制动装置1在成为电动制动装置1的制动对象的每个车轮中具有制动机构10，典型地，存在多个(例如，在四轮车辆的情况下，全四轮用的)制动机构10。可是，在本说明书中，为了使图示以及说明简明，主要对与一个制动机构10及与其结构要素关联的电动制动装置1进行说明。这时，除非特别说明，否则与一个制动机构10关联地进行说明的事项对于其它任意的制动机构也同样。
电动制动装置1还包括控制电动机11的动作的电机控制装置20、以及经由电机控制装置20对电动机11供给电力的第一以及第二蓄电装置27、28，第二蓄电装置28能够蓄电比第一蓄电装置27的电压高的电压。如以下详细叙述的那样，电机控制装置20构成为切换第一蓄电装置27和第二蓄电装置28对电动机11进行电力供给。
在本实施方式中，第一蓄电装置27由成为车辆电源的蓄电装置(例如，铅酸电池)构成，第二蓄电装置28由电双层电容器(EDLC)构成。另外，第一蓄电装置27的电压例如是12V～14V的范围内的电压，第二蓄电装置28例如能够蓄电，使得其电压成为24V～30V的范围内的电压。
这里，在图1中，电动机11以及旋转-直动转换机构12分别作为与卡钳5不同的块而被表示在卡钳5外，但这只不过是将电动机11以及旋转-直动转换机构12分别作为功能块示意地表示，不是对这些结构要素11、12的空间的配置结构进行任何限定。在制动装置1中，电动机11以及旋转-直动转换机构12与活塞4一起被设置在卡钳5中。另外，为了具有通过挟持与车轮一起旋转的刹车盘D、对每个车轮赋予制动力的制动装置的功能，本实施方式中的制动机构10也可以包含适当的其它任意的结构要素(例如，使电动机11的旋转减速的减速机构)。
如图2所示，电动制动装置1具有的电机控制装置20包含主控制部21和卡钳侧控制部41，主控制部21包含第一以及第二输入侧切换电路22、23、第一以及第二输出侧切换电路24、25、以及控制器26。另外，卡钳侧控制部41包含电机驱动部42以及控制器36。
这里，控制器26和/或控制器36也可以被连接到车辆数据总线(省略图示)，通过经由该车辆数据总线的通信，相互和/或与其它电子控制装置(ECU)进行包含后述的电机驱动部42的控制所需要的信息的各种信息的授受。
在主控制部21中，第一以及第二输入侧切换电路22、23是至少具有导通状态(以下，也称为接通(ON)状态或者简称为接通)和非导通状态(以下，也称为关断(OFF)状态或者简称为关断)这二个状态的电路装置，这二个状态分别通过来自控制器26的控制信号32、33进行切换。
第一蓄电装置27经由第一输入侧切换电路22与主控制部21内的电源线29连接，第二蓄电装置28经由第二输入切换电路23与主控制部21内的电源线29连接。因此，在设为通过来自控制器26的控制信号32、33而第一输入侧切换电路22接通且第二输入侧切换电路23关断的情况下，在电源线29中被输入来自第一蓄电装置27的电压。另外，在设为通过来自控制器的控制信号32、33而第一输入侧切换电路22关断且第二输入侧切换电路23接通的情况下，在电源线29中被输入来自第二蓄电装置28的电压。
在电机控制装置20中，从主控制部21向卡钳侧控制部41输出电源电压的电源线30被连接到主控制部21内的电源线29。另外，虽然省略对图2的图示，但是电机控制装置20具有与卡钳侧控制部41同样的另一个卡钳控制部，向该卡钳侧控制部输出电源电压的电源线25被连接到主控制部21内的电源线29。
例如，在电动制动装置1具有右侧的后轮用的制动机构10和左侧的后轮用的制动机构10的情况下，在图2中图示的卡钳控制部41是用于包含电动机11的左右其中一个后轮用的制动机构10的控制部，上述的另一个卡钳控制部是用于另一方的后轮用的制动机构10的控制部。另外，在电动制动装置1还包含多个制动机构的情况下，电机控制装置20也可以与各制动机构10相应地具有经由各个输出侧切换电路连接到主控制部21的、与卡钳控制部41同样的卡钳侧控制部。
这里，本发明虽然不限定于第一以及第二输入侧切换电路22、23的具体结构，但是这些切换电路22、23优选由半导体开关元件(例如，MOS-FET)构成。例如，在各切换电路22、23由MOS-FET构成的情况下，控制信号32、33分别相当于控制对应的MOS-FET的接通/关断的栅极驱动电压。
另外，控制器26以及控制器36优选被构成为具有CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、以及I/O(输入/输出(Input/Output))接口等的、周知的微计算机系统。可是，控制器26和/或控制器36只要能够执行在后叙述其细节的电机的驱动控制，则其一部分或者全部也可以由任意的适当的硬件或者软件、或者他们的组合构成。
在电动制动装置1中，电动机11例如由三相同步电机构成。与之对应地，卡钳侧控制部41的电机驱动部42由将经由电源线30供给的直流电力转换为三相交流电力后输出到电动机11的三相逆变器装置构成。控制器36将控制构成三相逆变器装置的半导体开关元件(省略图示)的接通/关断的开关控制信号37输出到电机驱动部42，电机驱动部42按照该开关控制信号37驱动电动机11。这时，主控制部21的控制器26相当于指令信号，该指令信号例如相当于电动机11的转速那样的、电动机11的动作参数的目标值，控制器36根据该指令信号31而控制电机驱动部42。
可是，电机驱动部42也可以通过主控制部21的控制器26被直接开关控制。
如以上那样构成的电动制动装置1的动作如以下那样。在以下的说明中，第一蓄电装置27的电压是12V～14V的范围内的电压，第二蓄电装置28设为被蓄电，使得其电压变为24V～30V的范围内的电压。
首先，电动制动装置1在正常驾驶时，控制器26通过控制信号32、33将第一输入侧切换电路22接通且将第二输入侧切换电路23关断。这时，在电源线29中被供电第一蓄电装置27的电压。在该状态下，例如与车辆的驾驶者进行的制动踏板的操作相应地，通过电源线30从控制部21向卡钳侧控制部41的电机驱动部42输出第一蓄电装置27的电压。同时，主控制部21的控制器26对卡钳侧控制部41的控制器36输出与规定的转速相当的指令信号31，控制器36根据指令信号31使电机驱动部42进行动作，由此，电动机11以上述规定的转速旋转。然后，从第一蓄电装置27接受电力供给而进行驱动的电动机11的旋转通过制动机构10的旋转-直动转换机构12被转换为直线运动，通过直线运动对活塞4传递推力，通过活塞4而移动的刹车片2、3按压刹车盘D，从而产生制动力。
然后，在电动制动装置1中，第二蓄电装置28首先具有作为防备因在第一蓄电装置27中产生缺陷等其电源电压降低的情况的、备份用的电源的功能。具体地说，在第一蓄电装置27的电压为规定值(例如，10V)以下时，控制器26通过控制信号32、33而将第一输入侧切换电路22关断，将第二输入侧切换电路23接通。由此，在电源线29中被供电第二蓄电装置28的电压。在该状态下，例如与驾驶者进行的制动踏板的操作相应地，通过电源线30从主控制部21向卡钳侧控制部41的电机驱动部42输出第二蓄电装置28的电压。同时，主控制部21的控制器26向卡钳侧控制部41的控制器36输出与规定的转速相当的指令信号31，控制器36根据第二蓄电装置28的电压以及指令信号31使电机驱动部42动作，由此，电动机11以规定的转速旋转。这样，从第二蓄电装置28接受电力供给而进行驱动的电动机11的旋转，通过上述那样的制动机构10的动作而产生制动力。
此外，在电动机11被请求比规定转速高的转速下的驱动的情况下，电动制动装置1从第二蓄电装置28对电动机11供给电力。即，在电动机11被请求比规定转速高的转速下的驱动的情况下，控制器26通过控制信号32、33而将第一输入侧切换电路22关断，将第二输入侧切换电路23接通。由此，在电源线29中被供电第二蓄电装置28的电压。在该状态下，通过电源线30从主控制部21向卡钳侧控制部41的电机驱动部42输出第二蓄电装置28的电压。同时，主控制部21的控制器26对卡钳侧控制部41的专用控制器36输出相当于高于规定的转速的所请求的转速的指令信号31，控制器36根据第二蓄电装置28的电压以及指令信号31使电机驱动部42动作，由此，电动机11以高于规定转速的所请求的转速旋转。这样，从第二蓄电装置28接受电力供给而进行驱动的电动机11的旋转通过上述那样的制动机构10的动作产生制动力。
这里，电动机11被请求比规定转速高的转速下的驱动的情况包含紧急制动时。紧急制动例如也可以是使用雷达、摄像机、红外线激光等检测障碍物，在与该障碍物接近的情况下，自动地实施制动控制的自动紧急制动(AEB)。进而，紧急制动也可以包含根据车辆的驾驶者的制动踏板的操作量和/或踏板速度，判别其紧急性的情况。另外，电动机11被请求比规定转速高的转速下的驱动的情况例如也可以包含如因刹车片2、3的更换等理由而使活塞4从刹车片2后退后的电动制动装置1的启动时那样，活塞4被从离刹车盘D最远离的位置向刹车盘D侧推进时。
在图3中示出第一蓄电装置27和第二蓄电装置28的切换定时的一个例子。图3(a)是第一蓄电装置27的电压52与第二蓄电装置28的电压51随时间变化的曲线图，图3(b)是表示通过电源线30从主控制部21向卡钳侧控制部41的电机驱动部42输出的电源电压(换言之，电机驱动电压)随时间变化的曲线图。另外，在图3(a)、(b)中，以标号A表示的期间是相当于电动制动装置1的正常驾驶时或者电动制动装置1的非动作时的期间，以标号B表示的期间是相当于紧急制动时的期间。
首先，第一蓄电装置27的电压52在整个全部期间是恒定的(在图示的例子中，约13.5V)。然后，在初始的期间A(0～1秒)中，第一输入侧切换电路22为接通状态，第二输入侧切换电路23为关断状态，如图3(b)所示，电机驱动电压53变为第一蓄电装置27的电压52。如图3(a)所示，在该期间A中，第二蓄电装置28的电压51也是恒定的(在图示的例子中，28V)。
在接着该期间A的期间B(约1～1.2秒)中，第一输入侧切换电路22关断，第二输入侧切换电路23接通。由此，对电动机11供给电力的电源被切换为第二蓄电装置28，如图3(b)所示，电机驱动电压53变为第二蓄电装置28的电压51。这里，第二蓄电装置28由电双层电容器(EDLC)构成，因此如图3(a)所示，随着期间B的持续，其电压51(因此，电机驱动电压53)因放电而降低。在图示的例子中，在该期间B的结束时刻，第二蓄电装置28的电压51变为24V。
在接下来的期间A(约1.2～3秒)中，再次，第一输入侧切换电路22接通，第二输入侧切换电路23关断，对电动机11供给电力的电源被切换为第一蓄电装置27。因此，如图3(b)所示，电机驱动电压53变为第一蓄电装置27的电压52。另一方面，在该期间A的开始的同时对第二蓄电装置28实施充电，在经过规定期间后的时刻(在图示的例子中，约2秒的时刻)，其电压恢复到初始的电压(在图示的例子中，28V)。
以后，与期间A以及期间B相应的第一蓄电装置27和第二蓄电装置28之间的切换被反复进行。
这里，在以往的制动装置中，由于例如通过12V的单一的电源电压来驱动电动机，所以为了使电动机的转速增大，并由此而使制动装置的响应高速化，需要使驱动电机的电源的电源电流增大。若该电流增大则铜损会增大，为了使铜损降低，需要使驱动电动机和/或电动机的逆变器装置大型化，因此部件成本也会增大。
对此，在本发明的制动装置(电动制动装置1)以及电机控制装置(电机控制装置20)中，设为具有从第一蓄电装置27接受电力供而进行驱动的电动机11、以及能够蓄电高于第一蓄电装置27的电压的第二蓄电装置28，在电动机11被请求比规定的转速高的转速下的驱动的情况下，从第二蓄电装置28对电动机11进行电力供给，因此能够防止或者抑制电源电流的增大，并且，能够以较高的转速驱动电动机11而不产生电动机11的感应电压导致的电压饱和，进而能够实现根据需要的电动制动装置1的响应的高速化。
为了在紧急制动时中能够可靠地避免冲突，特别希望本发明这样的制动装置(电动制动装置1)的高速响应。
进而，在本发明的制动装置(电动制动装置1)以及电机控制装置(电机控制装置20)中，在第一蓄电装置27的电压为规定值以下时第二蓄电装置28对电动机11供给电力，换言之，在以往的制动装置中，将起到用于第一蓄电装置27缺陷时的备份用电源的作用的蓄电装置在维持与以往同等的功能的情况下用作本发明的第二蓄电装置28。因此，从该观点，本发明也能够实现上述的电动制动装置1的响应的高速化，而不在以往的制动装置上增加部件成本。另外，以往的备份用电源基本上为了第一蓄电装置27的缺陷这样仅罕见地产生的事件而准备，因此从部件的有效活用的观点也希望本发明。
特别是，在本实施方式中的电动制动装置1以及电机控制装置20中，第二蓄电装置28由电双层电容器(EDLC)构成，在充放电中不伴随化学反应，因此能够构成耐久性优良的第二蓄电装置28。
此外，在本实施方式中的电动制动装置1以及电机控制装置20中，电机控制装置20通过与外部的要因分离的闭合的电路而驱动电动机11，因此在相对于与以往同等的12V左右的第一蓄电装置27的电压将第二蓄电装置28的充电电压设为了24V～30V左右的情况下，电机驱动部42只要具有与以往的制动装置中的电机驱动部(具体地说，逆变器装置)同等的耐压性能(例如，40V)即可。鉴于这一点，本实施方式中的电动制动装置1以及电机控制装置20也能够实现上述的电动制动装置1的响应的高速化，而不在以往的制动装置以及电机控制装置上增加部件成本。
进而，在本实施方式中的电动制动装置1以及电机控制装置20中，在具有仅作为备份用电源的功能的蓄电装置的以往的电机控制装置中也具有第一以及第二输入侧切换电路22、23。并且，这些切换电路22、23(优选半导体开关元件)只要具有与以往的电机控制装置中使用的各自所对应的部件同等的耐压性能即可，这与上述的电机驱动部42相同。因此，本实施方式中的电机控制装置20仅通过变更控制器26进行的第一以及第二输入侧切换电路22、23的控制时序就能够实现，而不从以往的电机控制装置变更硬件结构进而增大部件成本。
另外，在本实施方式中，为了即使在活塞4从离刹车盘D最远的位置向刹车盘D侧推进时也迅速地产生制动力，特别希望电动制动装置1的高速响应。
接着，参照图4，主要以与第一实施方式的不同部分为中心对本发明的第二实施方式的制动装置60进行说明。另外，对于与第一实施方式共同或者对应的部位，以同一称呼、同一标号表示。
制动装置60是通过挟持与车辆的各车轮(省略图示)一起旋转的刹车盘D而对每个车轮赋予制动力的液压式的制动装置。该制动装置60在成为制动装置60的制动对象的每个车轮中具有制动机构61，该制动机构61包含：被按压在刹车盘D上的刹车片2、3、以及在卡钳5的液压缸66的内周可滑动地设置而使刹车片2、3移动的活塞4。
制动装置60还包括：产生对卡钳5的液压缸66内供给的液压的主液压缸67、对主液压缸67传递的电动倍力装置70。电动倍力装置70包含：驱动能够调整主液压缸67内的液压的助推器活塞(省略图示)的电动机11、使电动机11的旋转转换为直线运动后传递给助推器活塞的旋转-直动转换机构72。电动倍力装置70能够与制动踏板(省略图示)的踏入操作一起，或者与制动踏板的操作无关地通过由在后叙述电机控制装置20进行驱动控制的电动机11，而执行再生协调控制、制动辅助、自动制动等各种制动控制。
制动装置60还包括：控制电动机11的动作的电机控制装置20、经由电机控制装置20对电动机11供给电力的第一以及第二蓄电装置27、28。
这样，制动装置60被构成为，通过在电机控制装置20的驱动控制下进行驱动的电动机11，在主液压缸67中产生液压，进而在各车轮的制动机构61中产生制动力。
这里，制动装置60的电动机11以及第一以及第二蓄电装置27、28是与第一实施方式中的电动制动装置1的各自所对应的构成要素共同的装置，关于第一蓄电装置27和第二蓄电装置28之间的切换以及电动机11的驱动，制动装置60中的电机控制装置20实现与第一实施方式中的电动制动装置1的电机控制装置20同等的功能。
通过以上那样的结构，制动装置60以及电机控制装置20实现与第一实施方式的电动制动装置1以及电机控制装置关联而与前述的作用效果同等的作用效果。
另外，本发明不限定于上述的实施方式，而包含各种变形例。例如，上述的实施方式是为了容易理解地说明本发明而详细地说明的方式，不限定于必定具有说明过的全部结构。另外，也能够将某个实施方式的结构的一部分置换为其它实施方式的结构，另外，也能够在某个实施方式的结构上加上其它实施方式的结构。另外，对于各实施方式的结构的一部分，能够进行其它结构的追加、削除、置换。
本申请要求基于2018年3月27日提出申请的日本专利申请第2018-060359号的优先权。包含2018年3月27日提出申请的日本专利申请第2018-060359号的说明书、专利权利要求、附图、以及摘要的全部公开内容通过参照而作为整体并入本申请中。
标号说明
1电动制动装置(制动装置)，2、3刹车片，4活塞，11电动机，10、61制动机构，20电机控制装置，27第一蓄电装置，28第二蓄电装置，60制动装置，D刹车盘。

Claims (6)

1.一种制动装置，其特征在于，该制动装置包括：
制动机构，通过从第一蓄电装置接受电力供给而进行驱动的电动机产生制动力；以及
第二蓄电装置，在所述第一蓄电装置的电压为规定值以下时向电动机供给电力，
所述第二蓄电装置能够蓄电比所述第一蓄电装置高的电压，
在所述电动机被请求比规定的转速高的转速下的驱动的情况下，所述第二蓄电装置对所述电动机进行电力供给。
2.如权利要求1所述的制动装置，其特征在于，
所述电动机被请求比规定的转速高的转速下的驱动的情况是紧急制动时。
3.一种电动制动装置，其特征在于，该电动制动装置包括：
制动机构，通过从第一蓄电装置接受电力供给而进行驱动的电动机，对使被按压到刹车盘的刹车片移动的活塞传递推力；以及
第二蓄电装置，在所述第一蓄电装置的电压为规定值以下时向电动机供给电力，
所述第二蓄电装置能够蓄电比所述第一蓄电装置高的电压，
在所述电动机被请求比规定的转速高的转速下的驱动的情况下，所述第二蓄电装置对所述电动机进行电力供给。
4.如权利要求3所述的电动制动装置，其特征在于，
所述电动机被请求比规定的转速高的转速下的驱动的情况是紧急制动时。
5.如权利要求3所述的电动制动装置，其特征在于，
所述电动机被请求比规定的转速高的转速下的驱动的情况是所述活塞从离所述刹车盘最远的位置向所述刹车盘侧推进时。
6.一种电机控制装置，切换第一蓄电装置与能够蓄电比所述第一蓄电装置高的电压的第二蓄电装置，向电动机进行电力供给，其特征在于，
在所述电动机被请求比规定的转速高的转速下的驱动的情况下，所述电机控制装置从所述第二蓄电装置向所述电动机进行电力供给。
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