CN112969620B - 制动控制装置及制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于提供一种在从非制动时向制动时转移的情况下能够缩短制动响应而进行制动的制动控制装置及制动系统。制动控制装置(10)具备指令值运算部(4)，该指令值运算部(4)运算用于使制动衬块(11a)被按压在制动盘(11b)上的按压力达到目标推力值的动作指令值。指令值运算部(4)具有间隙指令运算部(43)和推力指令运算部(40)，该间隙指令运算部(43)运算直到制动衬块(11a)与制动盘(11b)接触为止所需要的指令值，该推力指令运算部(40)运算为了从制动衬块(11a)与制动盘(11b)接触的状态达到目标推力所需要的指令值，在根据制动衬块(11a)与制动盘(11b)分离的状态运算动作指令值的情况下，指令值运算部(4)综合由间隙指令运算部(43)计算出的指令值和由推力指令运算部(40)计算出的指令值来运算动作指令值。

Description

制动控制装置及制动系统

技术领域

本发明涉及搭载于汽车等车辆的、对车轮的旋转进行制动的制动控制装置及制动系统。

背景技术

在汽车等车辆上搭载有根据驾驶员对制动踏板的踏下量对车轮施加制动力的制动系统。该制动系统以往大多是液压系统，但最近电动系统的制动系统正在增加。

在使用了电动系统的制动系统中，由于能够进行在液压系统中困难的制动活塞的回程(引き戻し)，所以能够进行在制动衬块和制动盘间设置所希望的间隙的间隙控制，能够期待通过制动衬块的拖曳降低而改善燃料消耗率。另外，在踏下踏板时，通过间隙控制与制动衬块接触后，使用应变传感器等进行制动力的控制。对于这一系列的制动控制，为了提高安全性和/或制动感，提高制动的响应和精度的技术变得重要。在这样的背景下，作为与间隙控制和之后的制动力控制相关的技术，例如有专利文献1至专利文献3中所记载的。

在专利文献1中记载了具备制动转子、制动衬块、电动马达、将该电动马达的旋转运动转换为直线运动并传递给制动衬块的直动机构、以及控制电动马达的控制装置的电动制动装置。控制装置具有：马达角速度控制功能部，其控制电动马达的角速度；以及马达角速度限制单元，其利用马达角速度控制功能部进行限制，以使得在从制动衬块与制动转子之间存在间隙的非制动状态转移到间隙为零的制动状态时由马达角速度控制功能部控制的无负载状态下的电动马达的角速度ωb、和在从制动状态转移到非制动状态时由马达角速度控制功能部控制的无负载状态下的电动马达的角速度ωr满足|ωb|＞|ωr|，由此，能够抑制动作噪音的产生，并且防止制动器的响应延迟。

另外，在专利文献2中公开了如下的构成：通过基于由推力检测单元检测出的活塞推力的推力控制以及基于由位置检测单元检测出的马达旋转位置的位置控制，控制电动马达以使活塞产生目标推力的控制单元，根据由推力检测单元检测出的活塞推力，来改变推力控制以及位置控制的控制量的分配。

另外，在专利文献3中公开了如下的构成，其设置有将制动衬块的位置移动到与制动转子接触的位置的衬块位置控制部、和控制使制动衬块压接的力的制动力控制部，在制动动作时，首先根据衬块位置控制部的指令使制动衬块接近制动转子与衬块间隙相当的量而使其与制动盘接触，然后切换为制动力控制部的指令，根据制动力要求指令值控制制动衬块的按压力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-48036号公报

专利文献2：日本特开2003-202042号公报

专利文献3：日本特开2001-239929号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1中，在从制动时向非制动时转移时，与从非制动时向制动时转移时相比，通过将马达的限制速度设定得小，使动作噪音降低，降低驾驶员的不适感。另外，通过将马达的限制速度设定得小，向间隙位置的移动时间增大，因此，在下次紧急踏下踏板时，能够以高响应进行制动。然而，这对从活塞被保持在间隙位置的状态向制动时转移时的控制精度和响应的改善没有贡献。

另外，在专利文献2中，通过根据推力传感器的值或推力指令值的大小来变更推力控制和位置控制的分配，尤其在低推力区域中能够通过位置控制来补充推力传感器的分辨率不足从而高精度地进行控制。因此，改善了专利文献1中担心的制动时的控制精度。但是，从间隙位置到制动衬块与盘接触，进而产生所希望的推力为止的响应改善是无法预见的。

另一方面，在专利文献3中，对从间隙位置到衬块与盘的接触位置进行位置控制，之后，通过切换为推力控制，能够改善到衬块与盘的接触位置的响应，避免专利文献2的问题。但是，在专利文献3中，在位置控制和推力控制的切换时，由于在衬垫与盘的接触位置跟前完成位置控制，因此活塞位置进行收敛动作，从而存在响应恶化的可能性。

因此，本发明提供一种在从非制动时向制动时转移的情况下能够缩短制动响应而进行制动的制动控制装置及制动系统。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题，本发明的制动控制装置搭载在制动系统上，所述制动系统至少具有通过电动机的旋转而沿直动方向移动的活塞、通过所述活塞的移动而被按压在制动盘上的制动衬块、以及检测所述活塞的位置的位置检测部，所述制动控制装置控制所述活塞的动作，该制动控制装置的特征在于，具有指令运算部，该指令运算部运算用于使所述制动衬块被按压在所述制动盘上的按压力达到目标推力值的动作指令值，所述指令运算部具有：间隙指令运算部，其运算直到所述制动衬块与所述制动盘接触为止所需要的指令值；以及推力指令运算部，其运算为了从所述制动衬块与所述制动盘接触的状态达到目标推力所需要的指令值，在根据所述制动衬块与所述制动盘分离的状态运算所述动作指令值的情况下，所述指令运算部综合由所述间隙指令运算部计算出的指令值和由所述推力指令运算部计算出的指令值来运算所述动作指令值。

另外，本发明的制动系统具有：活塞，其通过电动机的旋转而沿直动方向移动；制动衬块，其通过所述活塞的移动而被按压在制动盘上；位置检测部，其检测所述活塞的位置；以及制动控制装置，其控制所述活塞的动作，该制动系统的特征在于，所述制动控制装置具有指令运算部，该指令运算部运算用于使所述制动衬块被按压在所述制动盘上的按压力达到目标推力值的动作指令值，所述指令运算部具有：间隙指令运算部，其运算直到所述制动衬块与所述制动盘接触为止所需要的指令值；以及推力指令运算部，其运算从所述制动衬块与所述制动盘接触的状态达到目标推力所需要的指令值，在根据所述制动衬块与所述制动盘分离的状态运算所述动作指令值的情况下，所述指令运算部综合由所述间隙指令运算部计算出的指令值和由所述推力指令运算部计算出的指令值来运算所述动作指令值。

发明的效果

根据本发明，能够提供在从非制动时向制动时转移的情况下能够缩短制动响应而进行制动的制动控制装置以及制动系统。

上述以外的课题、构成以及效果通过以下的实施方式的说明而变得明确。

附图说明

图1是本发明一实施例的实施例1的制动系统的概略构图。

图2是构成图1所示的制动控制装置的指令值运算部的功能框图。

图3是表示指令值运算方法的流程图。

图4是表示图2所示的推力指令运算部的运算方法的概念图。

图5是表示实施例1的制动系统和比较例中的活塞速度的时间变化、活塞位置的时间变化以及衬块推力的时间变化的图。

图6是表示实施例1的制动系统和推力反馈控制方式中的活塞速度的时间变化的图。

图7是本发明的其他实施例的实施例2的指令值运算部的功能框图。

图8是本发明的其他实施例的实施例3的指令值运算部的功能框图。

具体实施方式

以下，使用附图详细说明本发明的实施例，但本发明不限于以下的实施例，在本发明的技术概念中，各种变形例和应用例也包含在其范围内。

实施例1

图1是本发明的一实施例的实施例1的制动系统的概略构图，表示与车辆所具备的多个车轮中的一个车轮的电动制动器对应的构成。

如图1所示，制动系统1大致具备驱动机构2、制动控制装置10、制动机构11以及旋转/直动转换机构12。其中，驱动机构2由电动马达2a和减速器2b构成，制动控制装置10具备马达控制部3和指令值运算部4。另外，制动机构11是将制动衬块11a和制动盘11b配置成能够接触分离的机构，旋转/直动转换机构12是由活塞12a和进给丝杠12b构成的棒状机构。另外，这里，马达控制部3和指令值运算部4例如由未图示的CPU(Central Processing Unit)等处理器、存储各种程序的ROM、暂时存储运算过程的数据的RAM、外部存储装置等存储装置实现，并且CPU等处理器读出并执行存储在ROM中的各种程序，将作为执行结果的运算结果存储在RAM或外部存储装置中。

在图1所示的制动系统1中，电动马达2a产生的旋转驱动力由减速器2b减速，通过进给丝杠12b将减速后的旋转驱动力转换为直动驱动力，通过活塞12a的直线驱动将制动衬块11a按压在制动盘11b上，由此对旋转中的制动盘11b施加制动力。另外，以下，将活塞12a接近制动盘11b的方向设为正方向，将其反方向设为负方向。

在进行以上的制动动作时，构成制动控制装置10的马达控制部3控制电动马达2a的旋转速度和位置，调整制动衬块11a的按压力。另外，制动控制装置10基于由设置在旋转/直动转换机构12上的推力传感器31检测出的推力，推定制动衬块11a的制动力。进而，制动控制装置10基于由设置在电动马达2a上的位置传感器32检测出的旋转位置来推定制动衬块11a的位置。另外，也可以将位置传感器32安装在活塞12a上，直接检测活塞12a的位置。

在此，在制动控制装置10上连接有控制信号线21、通信线22、通信线23以及主电力线26。另外，内部的马达控制部3和指令值运算部4通过通信线24和通信线25能够相互通信地连接。其中，控制信号线21将来自未图示的车辆控制用ECU等上位控制装置的控制指令输入到制动控制装置10。通信线22及通信线23与上位控制装置进行控制指令以外的信息的通信。另外，在此，将上位控制装置和制动控制装置10设为单个的装置，但也可以设为将两者一体化的控制装置。

接着，使用图2详细说明指令值运算部4。图2是构成图1所示的制动控制装置10的指令值运算部4的功能框图。如图2所示，指令值运算部4具备推力指令运算部40、间隙指令运算部43以及动作指令运算部44。而且，推力指令运算部40具有推力偏差运算部41及位置偏差运算部42。

指令值运算部4经由通信线24从马达控制部3输入信号，经由通信线25向马达控制部3输出信号。另外，实际的指令值运算部4具备CPU、微机等运算装置、半导体存储器等主存储装置、硬盘等辅助存储装置、以及通信装置等硬件，一边参照记录在辅助存储装置中的数据库等，一边由运算装置执行存储在主存储装置中的程序，由此实现图2所示的各功能，但以下，适当省略这样的公知动作来进行说明。

<推力指令运算部40>

推力指令运算部40基于从未图示的上位的车辆控制用ECU发送的推力指令值与来自推力传感器31的推力信号的差分，运算产生推力指令值所需的活塞的位置前进量，将推力指令运算值X1向动作指令运算部44输出。

[推力偏差运算部41]

推力偏差运算部41使活塞12a向制动盘11b侧移动，运算制动衬块11a与制动盘11b接触后产生的来自推力传感器31的推力信号与从未图示的上位的车辆控制用ECU发送的推力指令值的差分，将作为其运算结果的推力偏差ΔF向位置偏差运算部42输出。

[位置偏差运算部42]

位置偏差运算部42将从推力偏差运算部41输入的推力偏差ΔF转换为活塞位置偏差。在此，说明将推力偏差ΔF转换为活塞位置偏差的方法的一例。图4是表示图2所示的推力指令运算部40的运算方法的概念图。图4表示制动钳的刚性特性，位置偏差运算部42利用该制动钳的刚性特性，转换为与从推力偏差运算部41输入的推力偏差ΔF(推力指令值Fcom与来自推力传感器31的推力信号F的差分)对应的活塞位置偏差X1。另外，也可以取而代之，例如将推力偏差ΔF乘以作为用于转换的固定增益的恒定值，也可以代替活塞位置而转换为电动马达2a的旋转位置。总之，只要使活塞12a移动到产生所希望的推力的位置即可，由此，能够调整活塞位置直到推力收敛于所希望的值。

<间隙指令运算部43>

间隙指令运算部43运算制动衬块11a与制动盘11b的间隙信息。在此，例如将活塞12a向正方向前进时制动衬块11a与制动盘11b接触而推力开始上升的位置作为衬块接触位置存储，将从该位置向负方向移动防止制动衬块11a的拖曳所需的规定量的位置确定为间隙位置。此时的衬块接触位置与间隙位置的差分作为间隙指令运算值X2被输出到动作指令运算部44。但是，衬块接触位置既可以是如上所述那样学习的位置，也可以是预先确定的接触位置。总之，只要适当地知道间隙位置与衬块接触位置的距离即可。

<动作指令运算部44>

动作指令运算部44将从推力指令运算部40输出的推力指令运算值X1和从间隙指令运算部43输出的间隙指令运算值X2相加，算出动作指令运算值X3。换言之，动作指令运算部44综合由推力指令运算部40计算出的指令值和由间隙指令运算部43计算出的指令值来运算动作指令值。由此，在从非制动时起进行制动动作的情况下，生成考虑了制动衬块11a与制动盘11b接触为止的位置信息X2(间隙指令运算值)和从衬块接触位置起增力所需要的活塞前进量X1(推力指令运算值)的指令值X3。当以这里生成的指令值X3进行动作时，不会产生在专利文献3中成为课题的活塞在衬块接触位置附近的减速，能够高响应地产生所希望的推力。通常，在仅通过推力反馈构成的制动控制中，推力指令小时活塞速度降低，到衬块接触位置为止的响应变差，但根据本实施例，由于分开计算间隙指令运算值X2和推力指令运算值X1，因此到衬块接触位置为止的活塞速度或响应时间不依赖于推力指令的大小而确定。

图2所示的指令值运算部4的功能块实际上由存储在微机的存储器中的软件执行。接着，根据图3说明该运算流程。图3是表示指令值运算方法的流程图。

《步骤S10》

在步骤S10中，未图示的ECU等上位控制装置判断当前车辆是否为制动状态。该判断可以通过驾驶员将制动踏板踏下规定量以上，推力指令值是否为0以上来判断。在非制动状态的情况下，跳转到结束而等待下一个起动时刻。另一方面，在是制动状态的情况下，转移到下一步骤S11。

《步骤S11》

在步骤S11中，经由通信线24，根据设置在旋转/直动转换机构12上的推力传感器31的输出检测制动衬块11a的推力，根据设置在电动马达2a上的位置传感器32的输出检测电动马达2a的旋转位置。

《步骤S12》

在步骤S12中，未图示的活塞位置运算部将在步骤S11中得到的电动马达2a的旋转位置如下式(1)那样根据旋转直动的比率转换为直动方向。

Xp＝θ×(L/ε)[mm]···(1)

另外，Xp是活塞位置[mm]，θ是马达旋转位置[rev]，L是进给丝杠12b的导程[mm/rev]，ε是减速器2b的减速比。

这里，这些信息被存储在微机所具备的RAM的临时存储区域中，用于在以下的控制步骤中执行的运算。另外，也可以与制动系统1相应地检测除此以外的其他信息。

《步骤S13》

在步骤S13中，推力指令运算部40根据下式(2)算出经由通信线24从控制信号线21得到的推力指令值Fcom和在步骤S11中得到的由推力传感器31检测出的推力信号F的推力偏差ΔF。

ΔF＝Fcom-F[N]···(2)

另外，为了将由式(2)得到的ΔF转换为位置偏差，这里，如上所述，使用图4所示的制动钳的刚性特性。现在，利用式(2)运算图4中的ΔF，此时产生所希望的推力Fcom所需的活塞前进量为横轴所示的X1(推力指令运算值)。

《步骤S14》

在步骤S14中，间隙指令运算部43利用下式(3)运算检测或推定出的衬块接触位置Xp与非制动时保持间隙的活塞位置Xc的差分X2(间隙指令运算值)。

X2＝Xp-Xc[m]···(3)

《步骤S15》

在步骤S15中，动作指令运算部44将在步骤S13及步骤S14中算出的X1(推力指令运算值)及X2(间隙指令运算值)相加，利用下式(4)运算活塞位置的动作指令值。

X3＝X1+X2[m]···(4)

《步骤S16》

在步骤S16中，推力指令运算部40判断在活塞12a根据在步骤S15中运算出的动作指令值X3进行了一个控制周期的动作后，制动力是否达到了推力指令值Fcom。当判定到达及收敛时，活塞12a不再动作，转移到结束。但是，在制动中驾驶员使制动踏板的操作量变化时，与此相应地随时执行从步骤S11到步骤S16的循环，活塞位置以满足所希望的推力的方式动作。

图5表示本发明的效果。图5是表示本实施例的制动系统1和比较例中的活塞速度的时间变化、活塞位置的时间变化以及衬块推力的时间变化的图。这里，作为比较例，示出了使用专利文献3中记载的技术的情况。在本实施例中，通过上述运算，将从间隙位置到衬块接触位置的位置指令X2(间隙指令运算值)和满足推力指令值的活塞位置前进量X1(推力指令运算值)相加，作为控制指令X3(动作指令运算值)。因此，不需要控制的切换，从图5的上段所示的活塞速度的时间变化可知，不会产生在衬块接触位置附近的活塞速度降低。另外，如图5的中段所示的活塞位置的时间变化所示，电动马达2a平滑地驱动到产生所希望的推力的位置。并且，如图5的下段所示的衬块推力的时间变化所表示的那样，能够提高响应性。

在此，作为与本发明同样地不进行控制的切换而平滑地进行驱动的方法，考虑基于推力传感器值的反馈的比例积分控制(PI控制)等。图6表示本实施例所涉及的制动系统和推力反馈控制方式中的活塞速度的时间变化。图6的上图是本实施例的制动系统1中的活塞速度的时间变化，图6的下图表示推力反馈控制方式中的活塞速度的时间变化。如图6的上图所示，根据本实施例的制动系统1，到衬块接触位置为止的活塞速度或响应时间不依赖于推力指令的大小(高推力指令时、低推力指令时)而确定。另一方面，如图6的下图所示，在推力反馈控制方式的PI控制中，活塞移动速度依赖于指令的大小而变动，因此在低推力指令时活塞速度降低，响应变差。另外，如果增大推力反馈控制方式的PI控制中的增益，则能够防止速度降低，但会产生过冲。

如上所述，根据本实施例，能够提供在从非制动时向制动时转移的情况下能够缩短制动响应而进行制动的制动控制装置及制动系统。

另外，根据本实施例，能够提高制动器的安全性和感觉。

实施例2

图7是本发明的其他实施例的实施例2的指令值运算部的功能框图。在本实施例中，指令值运算部4a还具有速度指令运算部45，这一点与实施例1不同。其他构成与上述实施例1相同，对与实施例1相同的构成要素标注相同的符号，以下省略与实施例1重复的说明。

如图7所示，除了具有推力偏差运算部41和位置偏差运算部42的推力指令运算部40、间隙指令运算部43及动作指令运算部44之外，本实施例的指令值运算部4a还具有速度指令运算部45。

速度指令运算部45以追随由动作指令运算部44得到的位置指令值的方式生成速度指令。实际上，考虑取位置指令值与当前的活塞位置的差分，乘以增益作为速度指令等。或者，也可以根据考虑了制动钳的惯性等的运动方程式来计算。通过以上的运算，在本实施例中，向马达控制部3输出作为速度指令的动作指令运算值X3。

在本实施例中，也能够得到与上述实施例1同样的效果。

实施例3

图8是本发明的其他实施例的实施例3的指令值运算部的功能框图。在本实施例中，指令值运算部4b还具有速度指令运算部45和转矩指令运算部46，这一点与实施例1不同。其他构成与上述实施例1相同，对与实施例1相同的构成要素标注相同的符号，以下省略与实施例1重复的说明。

如图8所示，除了具有推力偏差运算部41和位置偏差运算部42的推力指令运算部40、间隙指令运算部43及动作指令运算部44之外，本实施例的指令值运算部4b还具有速度指令运算部45及转矩指令运算部46。

转矩指令运算部46以追随由速度指令运算部45得到的速度指令值的方式生成转矩指令或电流、电压指令。实际上，考虑取速度指令值与当前的活塞速度的差分，乘以增益作为转矩指令等。或者，也可以根据考虑了制动钳的惯性等的运动方程式来计算。通过以上的运算，在本实施例中，向马达控制部3输出作为转矩指令或电流、电压指令的动作指令运算值X3。

如上所述，在本实施例中，向马达控制部提供转矩或电流、电压指令，能够得到与上述实施例1相同的效果。

另外，本发明不限定于上述的实施例，包含各种变形例。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而进行的详细说明，并不一定限定于具备所说明的全部构成。

另外，从属权利要求中的其他权利要求的引用是为了容易理解从属权利要求的记载而引用单项，但本发明包括在从属权利要求中引用多个权利要求的方式以及引用多个多项引用项的方式。

符号说明

1…制动系统，2…驱动机构，2a…电动马达，2b…减速器，3…马达控制部，4、4a、4b…指令值运算部，10…制动控制装置，11…制动机构，11a…制动衬块，11b…制动盘，12…旋转/直动转换机构，12a…活塞，12b…进给丝杠，21…控制信号线，22、23、24、25…通信线，26…主电力线，31…推力传感器，32…位置传感器，40…推力指令运算部，41…推力偏差运算部，42……位置偏差运算部，43…间隙指令运算部，44…动作指令运算部，45…速度指令运算部，46…转矩指令运算部。

Claims (7)

1.一种制动控制装置，其搭载在制动系统上，所述制动系统至少具有通过电动马达的旋转而沿直动方向移动的活塞、通过所述活塞的移动而被按压在制动盘上的制动衬块、以及检测所述活塞的位置的位置检测部，所述制动控制装置控制所述活塞的动作，所述制动控制装置的特征在于，

具备指令运算部，其运算用于使所述制动衬块被按压在所述制动盘上的按压力达到目标推力值的动作指令值，

所述指令运算部具有：

间隙指令运算部，其运算直到所述制动衬块与所述制动盘接触为止所需要的指令值；以及

推力指令运算部，其运算为了从所述制动衬块与所述制动盘接触的状态达到目标推力所需要的指令值，

在根据所述制动衬块与所述制动盘分离的状态来运算所述动作指令值的情况下，所述指令运算部综合由所述间隙指令运算部计算出的指令值和由所述推力指令运算部计算出的指令值来运算所述动作指令值，

在从非制动时起进行制动动作的情况下，所述活塞以所述动作指令值进行动作时，在所述制动衬块与所述制动盘的接触位置附近不产生减速。

2.根据权利要求1所述的制动控制装置，其特征在于，

所述指令运算部具有动作指令运算部，

所述动作指令运算部综合由所述间隙指令运算部计算出的指令值和由所述推力指令运算部计算出的指令值，将与所述活塞或所述电动马达的前进量相关的位置指令作为所述动作指令值输出。

3.根据权利要求2所述的制动控制装置，其特征在于，

所述指令运算部还具有速度指令运算部，

所述速度指令运算部根据来自所述动作指令运算部的输出，将与所述活塞或所述电动马达的前进量相关的速度指令作为所述动作指令值输出。

4.根据权利要求3所述的制动控制装置，其特征在于，

所述指令运算部还具有转矩指令运算部，

所述转矩指令运算部根据来自所述速度指令运算部的输出，将与所述活塞或所述电动马达的前进量相关的转矩指令作为所述动作指令值输出。

5.根据权利要求1所述的制动控制装置，其特征在于，

根据所述动作指令值，活塞速度在所述制动衬块与所述制动盘接触后单调减少，并且，直到所述制动衬块与所述制动盘接触的位置为止的活塞速度不依赖于所述目标推力的大小而确定。

6.根据权利要求2所述的制动控制装置，其特征在于，

所述动作指令运算部通过将由所述间隙指令运算部计算出的指令值与由所述推力指令运算部计算出的指令值相加，求出活塞位置的动作指令值，将求出的活塞位置的动作指令值作为所述动作指令值输出。

7.一种制动系统，其包括：

活塞，其通过电动马达的旋转而沿直动方向移动；

制动衬块，其通过所述活塞的移动而被按压在制动盘上；

位置检测部，其检测所述活塞的位置；以及

制动控制装置，其控制所述活塞的动作，

所述制动系统的特征在于，使用权利要求1所述的制动控制装置作为所述制动控制装置。