JP2015051729A - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力の増加を抑制することができ、応答性を向上させることができる電動ブレーキ装置を提供する。【解決手段】 この電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、ブレーキパッドと、電動モータ２と、この電動モータ２の回転運動を直線運動に変換してブレーキパッドに伝える直動機構と、電動モータ２を制御する制御装置９と、この制御装置９にブレーキ力の指令値を与えるブレーキ指令手段４０とを備える。制御装置９は、緊急制動要求を検出する緊急制動検出手段４１と、定常状態で制動する定常状態制御部４６と、前記緊急制動検出手段４１が緊急制動要求を検出したとき、弱め磁束制御を行う弱め磁束制御部４２とを備える。【選択図】 図３

Description

この発明は、電動モータの回転運動を直動機構を介して直線運動に変換して、ブレーキパッドをディスクロータに押圧する電動ブレーキ装置に関する。

従来、電動ブレーキ、電動機の制御装置として、以下のものが提案されている。
１．ブレーキペダルを踏む込むことにより、電動モータの回転運動を直動機構を介して直線運動に変換して、摩擦パッドの押圧部材に押圧力を発生させることにより、摩擦パッドがディスクロータに押し付けられ、制動が行われる（特許文献１）。
２．遊星ローラねじ機構を使用した直動アクチュエータが提案されている（特許文献２）。
３．モータのｄ軸およびｑ軸電流の制御法が提案されている（特許文献３）。

特開２００３−３４３６２０号公報 特開２００６−１９４３５６号公報 特開平３−１６９２９１号公報

前記１，２のような電動ブレーキ装置において、応答性を向上させるためには、電動モータの弱め磁束制御が有効であるが、課題として弱め磁束制御を頻繁に使用すると、消費電力の増加に繋がる可能性がある。

前記３の文献に記載のように、電動モータ単体としてのｄ軸、ｑ軸電流値はモータの負荷状況や電源仕様によって決定されるが、例えば、電動ブレーキ装置に組み込まれて使用する場合、緊急ブレーキの際には高速応答が求められる一方、普通に緩やかな制動を行う際には、消費電力の低減が重要になる等、状況によって電動モータに求められる出力特性は変化する。

この発明の目的は、消費電力の増加を抑制することができ、応答性を向上させることができる電動ブレーキ装置を提供することである。

この発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータ６と、ブレーキパッド７と、電動モータ２と、この電動モータ２の回転運動を直線運動に変換して前記ブレーキパッド７に伝える直動機構４と、前記電動モータ２を制御する制御装置９と、この制御装置９にブレーキ力の指令値を与えるブレーキ指令手段４０とを備えた電動ブレーキ装置において、
前記制御装置９は、
緊急制動要求を検出する緊急制動検出手段４１と、
定常状態で制動する定常状態制御部４６と、
前記緊急制動検出手段４１が緊急制動要求を検出したとき、弱め磁束制御を行う弱め磁束制御部４２とを備えることを特徴とする。
前記ブレーキ力の指令値として、例えば、ブレーキペダル３２のストローク量を用いても良い。

この構成によると、制御装置９は、ブレーキ指令手段４０のブレーキ力の指令値の増加により、所定のクリアランスを設けた状態で待機していたブレーキパッド７をブレーキロータ６に押し付けるよう、電動モータ２を駆動制御する。制御装置９の弱め磁束制御部４２は、緊急制動検出手段４１が緊急制動要求を検出したとき、例えば、電動モータ２にｄ軸電流を印加して弱め磁束制御を行い、電動モータ２の回転数を増加させてブレーキ力の指令値への追従性を高める。

一般に、出力を重視する場合と効率を重視する場合とで、適切なｄ軸、ｑ軸電流の値は異なる。特にロータ表面に永久磁石を配置する電動モータの場合、ｄ軸電流によるトルクは発生せずに、ｄ軸電流の銅損は全て損失となるため、効率を重視する場合はｄ軸電流の値をゼロとすることが好ましい。
この発明では、緊急制動検出手段４１が緊急制動要求を検出した場合においてのみ最大出力となるようモータ電流を制御し、応答性を向上させることができる。緊急制動要求を検出しない場合は、極力効率的な電流条件でモータ電流を制御することで、定常時の消費電力を低減することができる。

前記ブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段４３を設け、前記ブレーキ指令手段４０からの入力値、前記入力値の微分値、前記ブレーキ指令手段４０からの入力値と前記ブレーキ力推定手段４３で推定されるブレーキ力推定値との偏差、前記偏差の微分値、のうち少なくとも一つ以上の値に閾値を設定し、
前記緊急制動検出手段４１は、前記値とその閾値との比較から緊急制動要求を検出するものとしても良い。
前記閾値は、例えば、実車試験やシミュレーション等により設定される。

この場合、弱め磁束制御部４２は、例えば、ブレーキ指令手段４０からの入力値の微分値が閾値を超えたとき、電動モータ２にｄ軸電流を印加して弱め磁束制御を行い、電動モータ２の回転数を増加させてブレーキ力の指令値への追従性を高める。前記微分値を用いる場合、例えば、ブレーキペダル３２を踏む力が足りなくても、緊急制動要求時には強いブレーキ力を発揮するような補償動作が可能である。ブレーキ指令手段４０からの入力値そのものに閾値を設ける場合、ノイズ等の影響を受けにくくなるため、構成やロジックが簡易である。

前記電動ブレーキ装置を搭載する車両４７が、車両外部の障害物との距離を検出する距離検出機能部４９を有し、前記緊急制動検出手段４１は、前記距離検出機能部４９で検出される距離またはその微分値から緊急制動要求を検出するものとしても良い。この場合、例えば、前記車両４７と車両外部の障害物との相対的な距離またはその微分値が一定値以下となった状態で、ブレーキ指令手段４０が制御装置にブレーキ力の指令値を与えると、緊急制動検出手段４１は、緊急制動状態と判断し得る。

前記弱め磁束制御部４２は、緊急制動要求を検出したとき緊急制動状態のレベルを推定する緊急制動状態レベル推定部４２ａと、この緊急制動状態レベル推定部４２ａで推定される緊急制動状態のレベルに応じて、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値の上限値を設定する電流制限機能部４２ｂとを有するものとしても良い。このように、緊急制動状態のレベルに応じて、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値の上限値を設定することで、電動モータ２の出力を木目細かく制御することができる。

前記ブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段４３を設け、前記制御装置９は、前記ブレーキ指令手段４０からの入力値と前記ブレーキ力推定手段４３で推定されるブレーキ力推定値との偏差が一定以下となったとき、緊急制動要求を解除する緊急制動要求解除手段４４を有するものとしても良い。この場合、緊急制動要求を遅滞なく解除することができるため、定常時の消費電力の低減をより図ることができる。

前記弱め磁束制御部４２は、前記緊急制動要求を検出したとき、前記電動モータ２に印加する電流の上限値を、前記緊急制動要求を不検出の定常状態よりも一時的に大きくするものとしても良い。この場合、緊急制動要求時に定常状態よりも強いブレーキ力を発揮することができ、制動距離を短縮することができる。

前記電動モータ２を駆動する電源の電力の残量を測定する電源監視機能部５０を設け、前記弱め磁束制御部４２は、前記電源監視機能部５０で測定される電力の残量が閾値以下となったとき、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値を制限するものとしても良い。電源３６の電力の残量が閾値以下となるいわゆる電源３６の消耗時に、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値を制限することで、電源がさらに消耗することを遅らせることができる。

前記弱め磁束制御部４２は、前記緊急制動要求が検出されたとき、前記ブレーキ指令手段４０の指令値より大きな値を緊急制動要求時の指令値とするものとしても良い。このように緊急制動要求時に、ブレーキ指令手段４０の指令値を嵩上げすることで、定常状態よりも強いブレーキ力を楽に発揮することができる。
前記電動モータ２が表面磁石ブラシレスＤＣモータであっても良い。

この発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、ブレーキパッドと、電動モータと、この電動モータの回転運動を直線運動に変換して前記ブレーキパッドに伝える直動機構と、前記電動モータを制御する制御装置と、この制御装置にブレーキ力の指令値を与えるブレーキ指令手段とを備えた電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、緊急制動要求を検出する緊急制動検出手段と、定常状態で制動する定常状態制御部と、前記緊急制動検出手段が緊急制動要求を検出したとき、弱め磁束制御を行う弱め磁束制御部とを備えるため、消費電力の増加を抑制することができ、応答性を向上させることができる。

この発明の第１の実施形態に係る電動ブレーキ装置の断面図である。 同電動ブレーキ装置の減速機構の拡大断面図である。 同電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。 同電動ブレーキ装置を車両に搭載した例を概略示す図である。 同電動ブレーキ装置における弱め磁束制御の概要を示す図である。 同電動ブレーキ装置の制御方法を段階的に示すフローチャートである。 この発明の他の実施形態に係る電動ブレーキ装置を車両に搭載した例を概略示す図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。

この発明の第１の実施形態に係る電動ブレーキ装置を図１ないし図６と共に説明する。
図１に示すように、この電動ブレーキ装置は、ハウジング１と、電動モータ２と、この電動モータ２の回転を減速する減速機構３と、直動機構４と、ロック機構５と、ブレーキロータ６と、ブレーキパッド７と、制御装置９（図３）とを有する。ハウジング１の開口端に、径方向外方に延びるベースプレート８が設けられ、このベースプレート８に電動モータ２が支持されている。ハウジング１内には、電動モータ２の出力によりブレーキロータ６、この例ではディスクロータに対して制動力を負荷する直動機構４が組み込まれている。ハウジング１の開口端およびベースプレート８の外側面は、カバー１０によって覆われている。

直動機構４について説明する。
直動機構４は、減速機構３で出力される回転運動を直線運動に変換して、ブレーキロータ６に対してブレーキパッド７を当接離隔させる機構である。この直動機構４は、スライド部材１１と、軸受部材１２と、環状のスラスト板１３と、スラスト軸受１４と、転がり軸受１５，１５と、回転軸１６と、キャリア１７と、すべり軸受１８，１９とを有する。ハウジング１の内周面に、円筒状のスライド部材１１が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。スライド部材１１の内周面には、径方向内方に所定距離突出し螺旋状に形成された螺旋突起１１ａが設けられている。この螺旋突起１１ａに、後述する複数の遊星ローラ２０が噛合している。

ハウジング１内におけるスライド部材１１の軸方向一端側に、軸受部材１２が設けられている。この軸受部材１２は、径方向外方に延びるフランジ部と、ボス部とを有する。ボス部内に転がり軸受１５，１５が嵌合され、これら各軸受１５，１５の内輪内径面に回転軸１６が嵌合されている。よって回転軸１６は、軸受部材１２に軸受１５，１５を介して回転自在に支持される。

スライド部材１１の内周には、前記回転軸１６を中心に回転可能なキャリア１７が設けられている。キャリア１７は、軸方向に互いに対向して配置されるディスク１７ａ，１７ｂを有する。軸受部材１２に近いディスク１７ｂをインナ側ディスク１７ｂといい、ディスク１７ａをアウタ側ディスク１７ａという場合がある。一方のディスク１７ａのうち、他方のディスク１７ｂに臨む側面には、この側面における外周縁部から軸方向に突出する間隔調整部材１７ｃが設けられる。この間隔調整部材１７ｃは、複数の遊星ローラ２０の間隔を調整するため、円周方向に間隔を空けて複数配設されている。これら間隔調整部材１７ｃにより、両ディスク１７ａ，１７ｂが一体に設けられる。

インナ側ディスク１７ｂは、回転軸１６との間に嵌合されたすべり軸受１８により、回転自在に、且つ、軸方向に移動自在に支持されている。アウタ側ディスク１７ａには、中心部に軸挿入孔が形成され、この軸挿入孔にすべり軸受１９が嵌合されている。アウタ側ディスク１７ａは、すべり軸受１９により回転軸１６に回転自在に支持される。回転軸１６の端部には、スラスト荷重を受けるワッシャが嵌合され、このワッシャの抜け止め用の止め輪が設けられる。

キャリア１７には、複数のローラ軸２１が周方向に間隔を空けて設けられている。各ローラ軸２１の両端部が、ディスク１７ａ，１７ｂにわたって支持されている。すなわちディスク１７ａ，１７ｂには、それぞれ長孔から成る軸挿入孔が複数形成され、各軸挿入孔に各ローラ軸２１の両端部が挿入されてこれらローラ軸２１が径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸２１には、これらローラ軸２１を径方向内方に付勢する弾性リング２２が掛け渡されている。

各ローラ軸２１に、遊星ローラ２０が回転自在に支持され、各遊星ローラ２０は、回転軸１６の外周面と、スライド部材１１の内周面との間に介在される。複数のローラ軸２１に渡って掛け渡された弾性リング２２の付勢力により、各遊星ローラ２０が回転軸１６の外周面に押し付けられる。回転軸１６が回転することで、この回転軸１６の外周面に接触する各遊星ローラ２０が接触摩擦により回転する。遊星ローラ２０の外周面には、前記スライド部材１１の螺旋突起１１ａに噛合する螺旋溝が形成されている。
キャリア１７のインナ側ディスク１７ｂと、遊星ローラ２０の軸方向一端部との間には、ワッシャおよびスラスト軸受（いずれも図示せず）が介在されている。ハウジング１内において、インナ側ディスク１７ｂと軸受部材１２との間には、環状のスラスト板１３およびスラスト軸受１４が設けられている。

減速機構３について説明する。
図２に示すように、減速機構３は、電動モータ２の回転を、回転軸１６に固定された出力ギヤ２３に減速して伝える機構であり、複数のギヤ列を含む。この例では、減速機構３は、電動モータ２のロータ軸２ａに取付けられた入力ギヤ２４の回転を、ギヤ列２５，２６，２７により順次減速して、回転軸１６の端部に固定された出力ギヤ２３に伝達可能としている。

ロック機構５について説明する。
ロック機構５は、直動機構４の制動力弛み動作を阻止するロック状態と許容するアンロック状態とにわたって切換え可能に構成されている。前記減速機構３に、ロック機構５が設けられている。ロック機構５は、ケーシング（図示せず）と、ロックピン２９と、このロックピン２９をアンロック状態に付勢する付勢手段（図示せず）と、ロックピン２９を切換え駆動するアクチュエータであるリニアソレノイド３０とを有する。前記ケーシングは、ベースプレート８に支持され、このベースプレート８には、ロックピン２９の進退を許すピン孔が形成されている。

リニアソレノイド３０によりロックピン２９を進出させて、ギヤ列２６における出力側の中間ギヤ２８に形成された係止孔（図示せず）に係合し、中間ギヤ２８の回転を禁止することで、ロック状態にする。リニアソレノイド３０をオフにすると、前記付勢手段による付勢力により、ロックピン２９を前記ケーシング内に退入させて前記係止孔から離脱させ、中間ギヤ２８の回転を許すことで、ロック機構５をアンロック状態にする。

図３は、この電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。同図３に示すように、この電動ブレーキ装置を搭載する車両には、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵ３１が設けられている。ＥＣＵ３１は、ブレーキペダル３２と、このブレーキペダル３２の動作量（ストローク量）に応じて変化するストロークセンサ３２ａとでなるブレーキ指令手段４０の出力に応じて減速指令を生成する。ＥＣＵ３１にインバータ装置３３が接続され、インバータ装置３３は、各電動モータ２に対して設けられたパワー回路部３４と、パワー回路部３４を制御するモータコントロール部３５とを有する。

モータコントロール部３５は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成される。モータコントロール部３５は、ＥＣＵ３１から与えられる減速指令に従い、電流指令に変換して、パワー回路部３４のＰＷＭ制御部３４ａに電流指令を与える。またモータコントロール部３５は、電動モータ２に関する各検出値や制御値等の各情報をＥＣＵ３１に出力する機能を有する。

パワー回路部３４は、電源３６の直流電力を電動モータ２の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３４ｂと、このインバータ３４ｂを制御するＰＷＭ制御部３４ａとを有する。電動モータ２は、例えば、ロータの表面に磁石を設けた表面磁石形のモータ、いわゆるＳＰＭ（ＳＰＭ：Surface Permanent Magnet Motor）であり、３相の同期モータからなる。インバータ３４ｂは、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭ制御部３４ａは、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。

モータコントロール部３５は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成され、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部３７を有している。モータ駆動制御部３７は、上位制御手段であるＥＣＵ３１から与えられるトルク指令による減速指令に従い、電流指令に変換して、パワー回路部３４のＰＷＭ制御部３４ａに電流指令を与える手段である。モータ駆動制御部３７は、インバータ３４ｂから電動モータ２に流すモータ電流値を電流検出手段３８から得て、電流フィードバック制御を行う。またモータ駆動制御部３７は、電動モータ２のロータの回転角を回転角度センサ３９から得て、ロータ回転角に応じた効率的なモータ駆動が行えるように、ＰＷＭ制御部３４ａに電流指令を与える。

この実施形態では、前記構成のモータコントロール部３５に、次の、緊急制動検出手段４１と、弱め磁束制御部４２と、ブレーキ力推定手段４３と、緊急制動要求解除手段４４とを設けている。緊急制動検出手段４１は、緊急制動要求を検出する手段であり、判定部４１ａを含む。この例では、緊急制動検出手段４１は、ブレーキ指令手段４０からの入力値の微分値ｄＦＴ／ｄｔに対し閾値を設定し、判定部４１ａにて前記ｄＦＴ／ｄｔが前記閾値を超えたと判定されたとき、緊急制動要求を検出する。モータコントロール部３５にはＲＯＭ等の記憶手段４５が設けられ、この記憶手段４５はインバータ装置内の各部に電気的に接続される。記憶手段４５に前記閾値が書き換え可能に記憶される。前記閾値は、例えば、実車試験やシミュレーション等により設定される。

弱め磁束制御部４２は、緊急制動検出手段４１が緊急制動要求を検出したとき、電動モータ２にｄ軸電流を印加して弱め磁束制御を行う。これにより、電動モータ２の回転数を増加させてブレーキ力の指令値への追従性を高め得る。逆に、緊急制動検出手段４１が緊急制動要求を検出しないとき、つまり判定部４１ａにてｄＦＴ／ｄｔが閾値を超えていないと判定されると、定常状態制御部４６により、例えば、ｄ軸電流をゼロにする効率的な電流条件でモータ電流を制御する。これにより、定常時の消費電力を低減し得る。

前記緊急制動要求を検出した緊急制動状態における電動モータ２のｄ軸、ｑ軸電流値は、電動モータ２の回転数とトルクとの関係を設定した回転数−トルク特性マップ等に基づいて決定する。前記記憶手段４５に、緊急制動状態の所望の回転数−トルク特性マップが設定されている。この回転数−トルク特性マップは、実車試験やシミュレーション等により設定される。

ブレーキ力推定手段４３は、例えば、電流検出手段３８で検出される電流値から実際のブレーキ力（「実ブレーキ力」）を推定する。記憶手段４５には、電動モータ２に流れる電流値と実ブレーキ力との関係が設定された関係設定手段が格納され、ブレーキ力推定手段４３は、検出される電流値を前記関係設定手段に照らして実ブレーキ力を推定する。
緊急制動要求解除手段４４は、ブレーキ指令手段４０からの入力値と、ブレーキ力推定手段４３で推定されるブレーキ力推定値との偏差が一定以下となったとき、緊急制動要求を解除する。ブレーキ指令手段４０からの入力値と、ブレーキ力推定値との偏差が一定以下となったとき、緊急ブレーキではなく一般的な減速とみなせるからである。これにより、弱め磁束制御部４２から定常状態制御部４６に切換えられ、この定常状態制御部４６によりモータ電流を制御する。

図４は、電動ブレーキ装置を四輪車両４７に搭載した例を概略示す図である。
同図に示すように、各車輪毎に電動モータ２が設けられ、各車輪４８におけるブレーキロータ６（図１）に対応するブレーキパッド７（図１）を押し付けるよう、各電動モータ２を駆動制御する。この実施形態では、ブレーキ指令手段４０として、ブレーキペダル３２と、このブレーキペダル３２のストローク量を測定するストロークセンサ３２ａとを適用する例を示すが、この例に限定されるものではない。他の例については後述する。

図５は、電動ブレーキ装置における弱め磁束制御の概要を示す図である。図５（ａ）は、ブレーキ力の指令値Ｆｔと実ブレーキ力Ｆｂの推移を示し、図５（ｂ）は、ブレーキ力の指令値Ｆｔの微分値ｄＦＴ／ｄｔを示し、図５（ｃ）は、電動モータのｄ軸、ｑ軸電流値を示す。図５（ｂ）に示すように、ブレーキ力の指令値Ｆｔの微分値ｄＦＴ／ｄｔが閾値を越えると、図５（ｃ）に示すように、電動モータにｄ軸電流を印加して弱め磁束制御を行い、前記電動モータの回転数を増加させてブレーキ力の指令値Ｆｔへの追従性を高める。このときｄ軸、ｑ軸電流については、前記回転数−トルク特性マップに設定された、電動モータのトルクと回転数の出力特性、および、電動モータに印加する電流の上限値等により予め決定される。

図６は、この電動ブレーキ装置の制御方法を段階的に示すフローチャートである。図３も参照しつつ説明する。車両の運転時に本演算処理が開始され、緊急制動検出手段４１は、ブレーキ力の指令値を取得する（ステップＳ１）。次に、ステップＳ２において、判定部４１ａはｄＦＴ／ｄｔが閾値を超えたか否かを判定する。判定部４１ａにてｄＦＴ／ｄｔが閾値を超えていないと判定されると（ステップＳ２：ｎｏ）、定常状態制御部４６により、ｄ軸電流をゼロにしｑ軸電流のみでモータ電流を制御する（ステップＳ３）。その後、ステップＳ７に移行する。

判定部４１ａにてｄＦＴ／ｄｔが閾値を超えたと判定されると（ステップＳ２：ｙｅｓ）、弱め磁束制御部４２は、前記回転数−トルク特性マップから所望のモータ回転数ωを取得する（ステップＳ４）。次に、弱め磁束制御部４２は、電動モータ２の出力を最大とするｄ軸、ｑ軸電流を決定し（ステップＳ５）、緊急制動時のブレーキ指令値Ｆｔ´を設定する（ステップＳ６）。この緊急制動時のブレーキ指令値Ｆｔ´は、ブレーキ指令手段４０の指令値Ｆｔより大きな値である。次に、ステップＳ７において、モータ駆動制御部３７は、前記緊急制動時のブレーキ指令値Ｆｔ´を電流指令に変換して、ＰＷＭ制御部３４ａに電流指令を与える。その後本演算処理を終了する。

以上説明した電動ブレーキ装置によると、制御装置９は、ブレーキ指令手段４０のブレーキ力の指令値の増加により、所定のクリアランスを設けた状態で待機していたブレーキパッド７をブレーキロータ６に押し付けるよう、電動モータ２を駆動制御する。制御装置９の弱め磁束制御部４２は、緊急制動検出手段４１が緊急制動要求を検出したとき、電動モータ２にｄ軸電流を印加して弱め磁束制御を行い、電動モータ２の回転数を増加させてブレーキ力の指令値への追従性を高める。

一般に、出力を重視する場合と効率を重視する場合とで、適切なｄ軸、ｑ軸電流の値は異なる。特にロータ表面に永久磁石を配置する表面磁石形の電動モータ、いわゆるＳＰＭの場合、ｄ軸電流によるトルクは発生せずに、ｄ軸電流の銅損は全て損失となるため、効率を重視する場合はｄ軸電流の値をゼロにすることが好ましい。
この実施形態では、緊急制動検出手段４１が緊急制動要求を検出した場合においてのみ最大出力となるようモータ電流を制御し、応答性を向上させることができる。緊急制動要求を検出しない場合は、定常状態制御部４６により、ｄ軸電流の値をゼロにする効率的な電流条件でモータ電流を制御することで、定常時の消費電力を低減することができる。

弱め磁束制御部４２は、ブレーキ指令手段４０からの入力値の微分値が閾値を越えたとき、電動モータ２にｄ軸電流を印加して弱め磁束制御を行う。前記微分値を用いる場合、例えば、ブレーキペダルを踏む力が足りなくても、緊急制動要求時には強いブレーキ力を発揮するような補償動作が可能である。
緊急制動要求解除手段４４は、ブレーキ指令手段４０からの入力値と、ブレーキ力推定手段４３で推定されるブレーキ力推定値との偏差が一定以下となったとき、緊急制動要求を解除する。このように緊急制動要求を遅滞なく解除することができるため、定常時の消費電力の低減をより図ることができる。

弱め磁束制御部４２は、緊急制動要求が検出されたとき、ブレーキ指令手段４０の指令値より大きな値を緊急制動要求時の指令値とする。このように緊急制動要求時に、ブレーキ指令手段４０の指令値を嵩上げすることで、定常状態よりも強いブレーキ力を楽に発揮することができる。

他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図７は、図４の構成に加えて、車両４７が、車両外部の障害物との距離を検出する距離検出機能部４９を有する例を示す。距離検出機能部４９として、例えば、ミリ波レーダや、カメラ等を使用する。この場合、緊急制動検出手段４１（図３）は、距離検出機能部４９で検出される障害物との距離またはその微分値から緊急制動要求を検出する。例えば、車両４７と障害物との相対的な距離またはその微分値が一定値以下となった状態で、ブレーキ指令手段４０が制御装置９にブレーキ力の指令値を与えると、緊急制動状態と判断し得る。

図８に示すように、弱め磁束制御部４２は、緊急制動状態レベル推定部４２ａと、電流制限機能部４２ｂとを有するものとしても良い。緊急制動状態レベル推定部４２ａは、緊急制動要求を検出したとき緊急制動状態のレベルを推定する。例えば、緊急制動状態レベル推定部４２ａは、ブレーキペダル３２を操作する速度、つまりストロークセンサ３２ａで測定されたストローク量の微分値ｄＦＴ／ｄｔから、緊急制動状態のレベルを推定する。前記微分値ｄＦＴ／ｄｔが閾値を越え、且つ、この閾値よりも大となる程、緊急制動状態のレベルが高いと推定される。

電流制限機能部４２ｂは、推定される緊急制動状態のレベルに応じて、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値の上限値を設定する。例えば、推定される緊急制動状態のレベルが高い程、ｄ軸電流値の上限値を高く設定する。このように、緊急制動状態のレベルに応じて、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値の上限値を設定することで、電動モータ２の出力を木目細かく制御することができる。

各実施形態では、ブレーキ指令手段４０からの入力値の微分値と閾値との比較から緊急制動要求を検出しているが、この例に限定されるものではない。ブレーキ指令手段４０からの入力値に対し閾値を設定し、緊急制動検出手段４１は、前記入力値とその閾値との比較から緊急制動要求を検出しても良い。ブレーキ指令手段４０からの入力値とブレーキ力推定手段４３で推定されるブレーキ力推定値との偏差に対して閾値を設定し、緊急制動検出手段４１は、前記偏差とその閾値との比較から緊急制動要求を検出しても良い。また前記偏差の微分値とその閾値との比較から緊急制動要求を検出しても良い。

図９に概略示すように、例えば、ＥＣＵ３１に、電源３６の電力の残量を測定する電源監視機能部５０を設け、弱め磁束制御部４２（図３）は、電源監視機能部５０で測定される電力の残量が閾値以下となったとき、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値を制限するものとしても良い。電源３６の電力の残量が閾値以下となるいわゆる電源の消耗時に、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値を制限することで、電源３６がさらに消耗することを遅らせることができる。なお電源監視機能部５０を、ＥＣＵ以外の箇所に設けても良い。

弱め磁束制御部４２は、緊急制動要求を検出したとき、電動モータ２に印加する電流の上限値を、前記緊急制動要求を不検出の定常状態よりも一時的に大きくしても良い。この場合、緊急制動要求時に定常状態よりも強いブレーキ力を発揮することができ、制動距離を短縮することができる。
実ブレーキ力を制御する方法として、例えば、ブレーキ力を荷重により検出する荷重センサを車両の一部に設け、前記荷重センサで検出される荷重のフィードバック制御を用いても良い。

電動モータとして、ロータの内部に磁石を埋め込んだＩＰＭ（Interior Permanent Magnet Motor）を使用しても良い。このＩＰＭを使用する場合、リラクタンストルクを含めたトルクを最大化するｄ軸電流値としても良い。この場合、ロータの磁化によるリラクタンストルクと、ロータ内部の磁石の磁化によるトルクとを加味してｄ軸電流値を設定するため、電動モータの出力をより木目細かく制御することができる。
電動モータとして、例えば、表面磁石ブラシレスＤＣモータを用いても良い。
前記各実施形態では、電動ブレーキ装置をディスクブレーキに適用しているが、ディスクブレーキのみに限定されるものではない。電動ブレーキ装置をドラムブレーキに適用しても良い。

２…電動モータ
４…直動機構
６…ブレーキロータ
７…ブレーキパッド
９…制御装置
３６…電源
４０…ブレーキ指令手段
４１…緊急制動検出手段
４２…弱め磁束制御部
４２ａ…緊急制動状態レベル推定部
４２ｂ…電流制限機能部
４３…ブレーキ力推定手段
４４…緊急制動要求解除手段
４９…距離検出機能部
５０…電源監視機能部

Claims (9)

1. ブレーキロータと、ブレーキパッドと、電動モータと、この電動モータの回転運動を直線運動に変換して前記ブレーキパッドに伝える直動機構と、前記電動モータを制御する制御装置と、この制御装置にブレーキ力の指令値を与えるブレーキ指令手段とを備えた電動ブレーキ装置において、
   前記制御装置は、
   緊急制動要求を検出する緊急制動検出手段と、
   定常状態で制動する定常状態制御部と、
   前記緊急制動検出手段が緊急制動要求を検出したとき、弱め磁束制御を行う弱め磁束制御部とを備えることを特徴とする電動ブレーキ装置。
2. 請求項１記載の電動ブレーキ装置において、前記ブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段を設け、前記ブレーキ指令手段からの入力値、前記入力値の微分値、前記ブレーキ指令手段からの入力値と前記ブレーキ力推定手段で推定されるブレーキ力推定値との偏差、前記偏差の微分値、のうち少なくとも一つ以上の値に閾値を設定し、
   前記緊急制動検出手段は、前記値とその閾値との比較から緊急制動要求を検出する電動ブレーキ装置。
3. 請求項１記載の電動ブレーキ装置において、前記電動ブレーキ装置を搭載する車両が、車両外部の障害物との距離を検出する距離検出機能部を有し、前記緊急制動検出手段は、前記距離検出機能部で検出される距離またはその微分値から緊急制動要求を検出する電動ブレーキ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記弱め磁束制御部は、緊急制動要求を検出したとき緊急制動状態のレベルを推定する緊急制動状態レベル推定部と、この緊急制動状態レベル推定部で推定される緊急制動状態のレベルに応じて、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値の上限値を設定する電流制限機能部とを有する電動ブレーキ装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記ブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段を設け、前記制御装置は、前記ブレーキ指令手段からの入力値と前記ブレーキ力推定手段で推定されるブレーキ力推定値との偏差が一定以下となったとき、緊急制動要求を解除する緊急制動要求解除手段を有する電動ブレーキ装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記弱め磁束制御部は、前記緊急制動要求を検出したとき、前記電動モータに印加する電流の上限値を、前記緊急制動要求を不検出の定常状態よりも一時的に大きくする電動ブレーキ装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記電動モータを駆動する電源の電力の残量を測定する電源監視機能部を設け、前記弱め磁束制御部は、前記電源監視機能部で測定される電力の残量が閾値以下となったとき、弱め磁束制御におけるｄ軸電流値を制限する電動ブレーキ装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記弱め磁束制御部は、前記緊急制動要求が検出されたとき、前記ブレーキ指令手段の指令値より大きな値を緊急制動要求時の指令値とする電動ブレーキ装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記電動モータが表面磁石ブラシレスＤＣモータである電動ブレーキ装置。

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