JP2015186972A - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コスト増加を必要とせずに制御精度の向上を図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、電動モータ２と、ブレーキロータと、摩擦パッドと、伝達機構と、ブレーキ力指令手段２６ａと、ブレーキ力推定手段３０と、モータ回転角検出手段２８と、制御装置７とを備える。最小ブレーキ力から最大ブレーキ力を発揮するまでの一部のブレーキ力領域で使用される、モータ回転角検出手段２８が、ブレーキ力推定手段３０の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有する。制御装置７は、ブレーキ力推定手段３０で求められるブレーキ力の最小分解能を、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角により補間する分解能補間手段３７を有する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、コスト増加を必要とせずに制御精度の向上を図ることが可能な電動ブレーキ装置に関する。

従来、電動ブレーキ装置として、以下のものが提案されている。
（１）．ブレーキペダルを踏み込むことで、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、ブレーキパッドをブレーキディスクに押圧接触させて制動力を負荷する（特許文献１）。
（２）．遊星ローラねじ機構を使用した電動式直動アクチュエータ（特許文献２）。
（３）．歪センサを用いたブレーキ力推定手段（特許文献３）。

特開平６−３２７１９０号公報 特開２００６−１９４３５６号公報 特開２００３−２８７０６３号公報

モータの回転運動を直線運動に変換する前記（１）の電動ブレーキ装置、遊星ローラねじ機構を使用した前記（２）の電動ブレーキ装置において、ブレーキ力を精度良く制御するためにブレーキ力推定手段を設け、フィードバック要素を持つ制御系を構成する必要がある。その際、例えばマイクロコンピュータ等の演算器を用いて、所定のサンプリング時間毎に演算を繰り返すディジタル制御系を構成することが一般的である。

このとき、サンプリング時間を短く設定するほど高速・高精度な制御が可能となる一方、前記ブレーキ力推定手段の分解能への要求も高くなる。前記分解能が不足すると、制御系の安定性が損なわれ、制御精度が低下する可能性がある。
また、例えば、ＡＢＳ制御においては、車輪のスリップを防止するためにブレーキ力を高速・高精度に制御することが要求される。応答速度や制御精度が不足すると、車輪がスリップ限界を超えて操舵に悪影響を与える、あるいは逆にブレーキ力の低下により制動距離が伸びてしまう、等の問題が発生する可能性がある。

摩擦パッド押圧時の反力による変形や歪を検出し、ブレーキ力を推定する前記（３）の電動ブレーキ装置では、高精度なセンサを構成するためには、構成部材を大きく変形させる必要があるため、剛性や耐久性の低下が問題となる可能性がある。また、ノイズ対策として効果の高いシールドや絶縁が必要になる場合があるため、コスト増加や実装スペースの増加となる可能性がある。

この発明の目的は、コスト増加を必要とせずに制御精度の向上を図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。

この発明における第１の発明の電動ブレーキ装置は、電動モータ２と、ブレーキロータ５と、このブレーキロータ５と接触して制動力を発生させる摩擦パッド６と、前記電動モータ２の回転運動を前記摩擦パッド６が制動力を発生させるための運動に変換する伝達機構４と、ブレーキ操作手段２９の操作量から目標とするブレーキ力の指令値を生成するブレーキ力指令手段２６ａと、前記摩擦パッド６を前記ブレーキロータ５に押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段３０と、前記電動モータ２の回転角を検出するモータ回転角検出手段２８と、前記ブレーキ力の指令値および推定値に応じて前記電動モータ２を制御する制御装置７とを備えた電動ブレーキ装置において、
前記モータ回転角検出手段２８が、前記ブレーキ力推定手段３０の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有し、
前記制御装置７は、前記ブレーキ力推定手段３０で求められるブレーキ力の最小分解能を、前記モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角により補間する分解能補間手段３７を有することを特徴とする。
前記最小ブレーキ力は、前記ブレーキ力推定手段３０で検出可能な最小のブレーキ力である。
前記最大ブレーキ力は、前記ブレーキ力指令手段２６ａで生成される指令値の最大値となるブレーキ力である。
前記「分解能」は、検出可能なブレーキ力またはモータ回転角の最小間隔を表し、ディジタルデータではｂｉｔ数等で表される。

この構成によると、モータ回転角検出手段２８は、ブレーキ力推定手段３０の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有する。このモータ回転角検出手段２８は安価で且つ高分解能なものが広く実用に供されているため、このモータ回転角検出手段２８を電動ブレーキ装置に実装することが容易である。またモータ回転角検出手段２８は、電動モータ２に本来備わっている既存の検出手段を適用し得るため、このモータ回転角検出手段の実装スペースを確保する必要がなく、専用のセンサをこの電動ブレーキ装置に新たに追加する必要がないため、コスト低減を図れる。

ブレーキ力が零から最大値まで推移する間、例えば、検出されるモータ回転角は、モータ回転角検出手段２８における角度「０」から最大角度までのフルスケールを複数回推移する。ブレーキ力の最小分解能に対して、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角がどれだけ推移するかは、キャリパ剛性や等価リード等の予め与えられる情報により推定することができる。この推定結果に基づき、制御装置７の分解能補間手段３７は、ブレーキ力推定手段３０で求められるブレーキ力の最小分解能を、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角により補間する。そうすると、例えば、ブレーキ力の検出分解能が、目標とするブレーキ力の要求分解能より低い場合においても、中間値をモータ回転角により補間して制御することができる。このようにコスト増加を必要とせずに制御精度の向上を図ることができる。

前記ブレーキ力推定手段３０は、前記伝達機構４の軸方向荷重を検出する荷重センサ１３の検出値を用いても良い。この場合、制御装置７は、伝達機構４の直動部１４がブレーキロータ５から離反した位置からアウトボード側に前進させて摩擦パッド６がブレーキロータ５に当接し、その反力をこの荷重センサ１３で検出可能な最小の検出値つまりブレーキ力を取得する。ブレーキ操作手段２９をさらに踏込む操作量に従って、荷重センサ１３で検出されるブレーキ力は次第に大きくなる。この荷重センサ１３を用いることで、ブレーキ操作手段２９のセンサ出力とモータ電流とから、ブレーキ力の推定値を求めるよりも、ブレーキ力を精度良く検出し得る。

前記分解能補間手段３７は、
前記ブレーキ力推定手段３０で求められるブレーキ力が定められた値以上変化した時点でのブレーキ力推定結果と、前記モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角との関係を決定し、
前記ブレーキ力推定結果に定められた正負の加算値を加算したそれぞれの次なるブレーキ力推定結果までの中間値を、前記モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角に基づいて補間するものとしても良い。
前記定められた値は、例えば、実験やシミュレーション等の結果から、要求に応じて任意に定められる。

前記分解能補間手段３７は、前記ブレーキ力指令手段２６ａで生成される前記ブレーキ力の指令値と、前記ブレーキ力推定結果との差が大きい程、前記定められた値を大きくしても良い。
前記分解能補間手段３７は、前記ブレーキ力指令手段２６ａで生成される前記ブレーキ力の指令値と、前記ブレーキ力推定結果との差の変化率が大きい程、前記定められた値を大きくしても良い。

前記定められた値を大きくすると、分解能は低下するが耐ノイズ性が向上する。ブレーキ力の指令値とブレーキ力推定結果との差、または、この差の変化率が大きい場合は、分解能を補間する効果が比較的小さいため、分解能補間手段３７は、前記差または前記差の変化率に応じて前記定められた値を大きくするいわゆる間引き処理を実行する。これにより制御装置７の演算負荷の軽減を図ることができる。

この発明における第２の発明の電動ブレーキ装置は、電動モータ２と、ブレーキロータ５と、このブレーキロータ５と接触して制動力を発生させる摩擦パッド６と、前記電動モータ２の回転運動を前記摩擦パッド６の運動に変換する伝達機構４と、ブレーキ操作手段２９の操作量から目標とするブレーキ力の指令値を生成するブレーキ力指令手段２６ａと、前記摩擦パッド６を前記ブレーキロータ５に押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段３０と、前記電動モータ２の回転角を検出するモータ回転角検出手段２８と、前記ブレーキ力の指令値および推定値に応じて前記電動モータ２を制御する制御装置７とを備えた電動ブレーキ装置において、
前記モータ回転角検出手段２８が、前記ブレーキ力推定手段３０の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有し、
前記制御装置７は、前記モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角を、前記ブレーキ力推定手段３０で求められるブレーキ力により、所定のモータ回転角とブレーキ力とを関連付ける演算手段３７を有することを特徴とする。

ブレーキ力が零から最大値まで推移する間、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角は、角度「０」から最大角度までのフルスケールを複数回推移し、また摩擦パッド摩耗等により摩擦パッドとブレーキロータが接触を開始するピストン位置すなわちモータ回転角が変化するため、モータ回転角検出手段２８のみでは所望のブレーキ力を精度よく発揮するためのモータ回転角の絶対角度は不明である。この構成によると、制御装置７の演算手段３７は、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角と、前記ブレーキ力推定手段３０で求められるブレーキ力との関係から所望のブレーキ力を発揮するためのモータ回転角の絶対角度を求め得る。したがってコスト増加を必要とせずに制御精度の向上を図ることができる。

この発明における第１の発明の電動ブレーキ装置は、電動モータと、ブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生させる摩擦パッドと、前記電動モータの回転運動を前記摩擦パッドの運動に変換する伝達機構と、ブレーキ操作手段の操作量から目標とするブレーキ力の指令値を生成するブレーキ力指令手段と、前記摩擦パッドを前記ブレーキロータに押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、前記ブレーキ力の指令値および推定値に応じて前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動ブレーキ装置（前提構成）において、最小ブレーキ力から最大ブレーキ力を発揮するまでの少なくとも一部のブレーキ力領域で使用される、前記モータ回転角検出手段が、前記ブレーキ力推定手段の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有し、前記制御装置は、前記ブレーキ力推定手段で求められるブレーキ力の最小分解能を、前記モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角により補間する分解能補間手段を有する。このため、コスト増加を必要とせずに制御精度の向上を図ることができる。

この発明における第２の発明の電動ブレーキ装置は、前記前提構成において、最小ブレーキ力から最大ブレーキ力を発揮するまでの少なくとも一部のブレーキ力領域で使用される、前記モータ回転角検出手段が、前記ブレーキ力推定手段の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有し、前記制御装置は、前記モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角を、前記ブレーキ力推定手段で求められるブレーキ力により、所定の前記モータ回転角と前記ブレーキ力とを関連付けることにより、所望のブレーキ力を発揮するための前記モータ回転角を求める演算手段を有する。このため、コスト増加を必要とせずに制御精度の向上を図ることができる。

この発明の第１の実施形態に係る電動ブレーキ装置の要部の断面図である。 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におけるブレーキ動作時の概念図である。 同電動ブレーキ装置において、モータ回転角でブレーキ力推定値を補間する一例を示すフローチャートである。

この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置を図１ないし図４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、伝達機構である直動機構４と、ブレーキロータ５と、摩擦パッド６と、図示外のロック機構と、電動モータ２を制御する制御装置７とを有する。キャリパであるハウジング１に電動モータ２が支持される。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５、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の開口端はカバー８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５に対して摩擦パッド６を当接離隔させる機構である。この直動機構４は、電動モータ２により回転駆動される回転軸９と、この回転軸９の回転運動を直線運動に変換する変換機構部１０と、拘束部１１，１２と、荷重センサ１３とを有する。変換機構部１０は、直動部１４と、軸受部材１５と、環状のスラスト板１６と、スラスト軸受１７と、複数の転がり軸受１８と、キャリア１９と、すべり軸受２０，２１と、複数の遊星ローラ２２とを有する。

ハウジング１の内周面に、円筒状の直動部１４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。直動部１４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が設けられている。この螺旋突起に複数の遊星ローラ２２が噛合している。

ハウジング１内における直動部１４の軸方向一端側に、軸受部材１５が設けられている。この軸受部材１５は、径方向外方に延びるフランジ部と、ボス部とを有する。このボス部内に複数の転がり軸受１８が嵌合され、これら転がり軸受１８の内輪内径面に回転軸９が嵌合されている。回転軸９は、軸受部材１５に複数の転がり軸受１８を介して回転自在に支持される。

直動部１４の内周には、回転軸９を中心に回転可能なキャリア１９が設けられている。キャリア１９は、軸方向に互いに対向して配置されるディスクを有する。軸受部材１５に近いディスクをインナ側ディスクといい、他方のディスクをアウタ側ディスクという場合がある。アウタ側ディスクのうち、インナ側ディスクに臨む側面には、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が設けられる。この間隔調整部材は、複数の遊星ローラ２２の間隔を調整するため、円周方向に等間隔を空けて複数配設されている。これら間隔調整部材により、両ディスクが一体に設けられる。

インナ側ディスクは、回転軸９との間に嵌合されたすべり軸受２０により、回転自在に支持されている。アウタ側ディスクには、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２１が嵌合されている。アウタ側ディスクは、すべり軸受２１により回転軸９に回転自在に支持される。回転軸９の両端部には、スラスト荷重を受けて回転軸９の軸方向位置を拘束する拘束部１１，１２が設けられる。各拘束部１１，１２は、例えば、ワッシャ等からなるストッパ片から成る。回転軸９の両端部には、これら拘束部１１，１２の抜け止め用の止め輪が設けられる。

キャリア１９には、複数のローラ軸２３が周方向に間隔を空けて設けられている。各ローラ軸２３の両端部が、インナ側ディスク，アウタ側ディスクにわたって支持されている。すなわち両ディスクには、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２３の両端部が挿入されてこれらローラ軸２３が各軸挿入孔の範囲で径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸２３における軸方向両端部には、それぞれ、これらローラ軸２３を径方向内方に付勢する弾性リング２４が掛け渡されている。

各ローラ軸２３に、遊星ローラ２２が回転自在に支持され、各遊星ローラ２２は、回転軸９の外周面と、直動部１４の内周面との間に介在される。複数のローラ軸２３に渡って掛け渡された弾性リング２４の付勢力により、各遊星ローラ２２が回転軸９の外周面に押し付けられる。回転軸９が回転することで、この回転軸９の外周面に接触する各遊星ローラ２２が接触摩擦により回転する。遊星ローラ２２の外周面には、直動部１４の螺旋突起に噛合する螺旋溝が形成されている。

減速機構３は、電動モータ２の回転を、回転軸９に固定された出力ギヤ２５に減速して伝える機構であり、複数のギヤ列（図示せず）を含む。この例では、減速機構３は、電動モータ２の図示外のロータ軸に取り付けられた入力ギヤ（図示せず）の回転を前記ギヤ列により順次減速して、出力ギヤ２５に伝達可能としている。
前記ロック機構は、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。

図２は、この電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。この電動ブレーキ装置の制御装置７はインバータ装置２７であり、このインバータ装置２７の上位制御手段であるＥＣＵ２６として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニットが適用される。ＥＣＵ２６にブレーキ力指令手段２６ａが設けられる。このブレーキ力指令手段２６ａは、ブレーキ操作手段２９であるブレーキペダルの操作量に応じて変化するセンサ２９ａの出力に応じて、目標とするブレーキ力の指令値を生成し出力する。

インバータ装置２７は、摩擦パッド６（図１）をブレーキロータ５（図１）に押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段３０と、各電動モータ２に対して設けられたパワー回路部３１と、このパワー回路部３１を制御するモータコントロール部３２と、電流検出手段３４とを有する。

ブレーキ力推定手段３０は、ブレーキ操作手段２９の操作量に応じて変化するセンサ２９ａの出力と、電流検出手段３４で検出されるモータ電流とから、相応のブレーキ力の推定値を演算により求める。前記センサ２９ａの出力、モータ電流、およびブレーキ力の推定値の関係は、予め、実験やシミュレーション等の結果により定められ、記録手段３８に書換え可能に記録されている。

ブレーキ力推定手段３０は、この他に、直動機構４の軸方向荷重を検出する荷重センサ１３の検出値を用いるものとして良い。この場合、車両の運転者がブレーキ操作手段２９をリリースした状態から踏込むと、制御装置７は、直動部１４（図１）をブレーキロータ５（図１）から離反した位置からアウトボード側に前進させて摩擦パッド６がブレーキロータ５に当接し、その反力をこの荷重センサ１３で検出可能な最小の検出値つまり最小ブレーキ力を取得する。

ブレーキ操作手段２９をさらに踏込む操作量に従って、荷重センサ１３で検出されるブレーキ力は次第に大きくなる。この荷重センサ１３を用いることで、センサ２９ａの出力とモータ電流とから、ブレーキ力の推定値を求めるよりも、ブレーキ力を精度良く検出し得る。

モータコントロール部３２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３２は、ブレーキ力指令手段２６ａから与えられるブレーキ力の指令値およびブレーキ力推定手段３０で推定されるブレーキ力の推定値に応じて、電圧値による電流指令に変換して、この電流指令をパワー回路部３１に与える。モータコントロール部３２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ＥＣＵ２６に出力する機能を有する。

パワー回路部３１は、電源３５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３１ｂと、このインバータ３１ｂを制御するＰＷＭ制御部３１ａとを有する。電動モータ２は３相の同期モータ等からなる。この電動モータ２には、ロータ（図示せず）の回転角を検出するモータ回転角検出手段２８が設けられている。インバータ３１ｂ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３１ａ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３２は、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部３６を有する。このモータ駆動制御部３６は、前述のブレーキ力の指令値および推定値に従い、電圧値による電流指令に変換して、パワー回路部３１のＰＷＭ制御部３１ａに電流指令からなるモータ動作指令値を与える。モータ駆動制御部３６は、ブレーキ力の指令値に対し、インバータ３１ｂから電動モータ２に流すモータ電流を電流検出手段３４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３６は、電動モータ２のロータ（図示せず）の回転角すなわちモータ回転角をモータ回転角検出手段２８から得て、モ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３１ａに電流指令を与える。

モータ駆動制御部３６には、分解能補間手段３７が設けられる。この分解能補間手段３７は、ブレーキ力推定手段３０で求められるブレーキ力の最小分解能を、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角により補間する。この場合に、最小ブレーキ力から最大ブレーキ力を発揮するまでの少なくとも一部のブレーキ力領域において使用される、モータ回転角検出手段２８は、ブレーキ力推定手段３０の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有する。

分解能補間手段３７は、ブレーキ力推定手段３０で求められるブレーキ力が定められた値以上変化した時点でのブレーキ力推定結果と、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角との関係を決定する。さらに分解能補間手段３７は、ブレーキ力推定結果に定められた正負の加算値を加算したそれぞれの次なるブレーキ力推定結果までの中間値を、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角に基づいて補間する。

前記定められた値は、例えば、実験やシミュレーション等の結果から、要求に応じて任意に定められ、記録手段３８に書換え可能に記録される。分解能補間手段３７は、ブレーキ力指令手段２６ａで生成されるブレーキ力の指令値と前記ブレーキ力推定結果との差、または、ブレーキ力の指令値と前記ブレーキ力推定結果との差の変化率が大きい程、前記定められた値を大きくする。

前記定められた値を大きくすると、分解能は低下するが耐ノイズ性が向上する。ブレーキ力の指令値とブレーキ力推定結果との差、または、この差の変化率が大きい場合は、分解能を補間する効果が比較的小さいため、分解能補間手段は、前記差または前記差の変化率に応じて前記定められた値を大きくするいわゆる間引き処理を実行する。これにより制御装置７の演算負荷の軽減を図ることができる。

図３は、この電動ブレーキ装置におけるブレーキ動作時の概念図である。以後、図１、図２も適宜参照しつつ説明する。図３（ａ）に示すように、この電動ブレーキ装置において、ブレーキ力が零から最大値まで推移する間、例えば、検出されるモータ回転角は、モータ回転角検出手段２８における角度「０」から最大角度までのフルスケールを複数回推移する。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の一点鎖線で囲んだ一部区間において、ブレーキ力検出結果を補間する例を示す。ブレーキ力の最小分解能に対して、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角がどれだけ推移するかは、キャリパ剛性や等価リード等の予め与えられる情報により推定し得る。この推定結果に基づき、制御装置７の分解能補間手段３７は、ブレーキ力推定手段３０で求められるブレーキ力の最小分解能を、モータ回転角検出手段２８により補間する。そうすると、例えば、ブレーキ力の検出分解能が、目標とするブレーキ力の要求分解能より低い場合においても、中間値をモータ回転角により補間して制御し得る。

図４は、この電動ブレーキ装置において、モータ回転角でブレーキ力推定値を補間する一例を示すフローチャートである。例えば、この電動ブレーキ装置を搭載する車両の主電源を投入する条件で本処理を開始し、演算手段である分解能補間手段３７は、ブレーキ力推定手段３０からブレーキ力Ｆ（ｋ）を取得し、そのブレーキ力Ｆ（ｋ）のときのモータ回転角θ（ｋ）をモータ回転角検出手段２８から取得する（ステップＳ１）。取得されたブレーキ力Ｆ（ｋ）およびモータ回転角θ（ｋ）は、記録手段３８に一時的に記録される。

次に、分解能補間手段３７は、取得されたブレーキ力Ｆ（ｋ）が、記録手段３８に記録された直近のブレーキ力Ｆ（ｋ−１）に対して変化したか否かを判定する（ステップＳ２）。変化したとの判定で（ステップＳ２：ｙｅｓ）、分解能補間手段３７は、ブレーキ力Ｆ（ｋ）を基準ブレーキ力Ｆｂに設定し、ブレーキ力Ｆ（ｋ）のときのモータ回転角θ（ｋ）を基準回転角θｂに設定する（ステップＳ３）。その後、分解能補間手段３７は、現在のブレーキ力ＦをＦ（ｋ）に設定して（ステップＳ４）本処理を終了する。なお前記基準ブレーキ力Ｆｂおよび前記基準回転角θｂは記録手段３８に記録される。

ステップＳ２において、ブレーキ力Ｆ（ｋ）が直近のブレーキ力Ｆ（ｋ−１）に対し変化していないとの判定で（ステップＳ２：ｎｏ）、分解能補間手段３７は、ブレーキ力１ＬＳＢ当たりのモータ回転角θ_LSBを取得する（ステップＳ５）。次に、分解能補間手段３７は、ブレーキ力１ＬＳＢ当たりのモータ回転角の変化率θｒを算出する（ステップＳ６）。変化率θｒは、モータ回転角θ（ｋ）から基準回転角θｂを減じた値を、モータ回転角θ_LSBで除して求められる。次に、分解能補間手段３７は、現在のブレーキ力Ｆを次式Ｆ＝Ｆ（ｋ）＋（Ｆ_LSB×θｒ）により演算する（ステップＳ７）。その後本処理を終了する。なお、ＬＳＢとは最下位ビット（最下位ビット、ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ、ＬＳＢと略記）は、コンピュータにおいて 二進数で最も小さな値を意味するビット位置のことである。

ところで図１に示す電動ブレーキ装置は、例えば、この電動ブレーキ装置を搭載する車両の車輪ホイール内部に搭載されるため、同電動ブレーキ装置の体積は極力小さいことが好ましい。この電動ブレーキ装置のモータトルクに対する摩擦パッド６の押圧力すなわちブレーキ力は、減速機構３による減速比、および、直動機構４の回転入力に対する直動距離を総じた性能、つまりモータ回転に対する等価リードにより決定される。また、モータトルクは一般にモータ体積に依存する。すなわち電動ブレーキ装置の体積を小さくするうえで、前記等価リードを十分小さくする必要がある。

一方で、摩擦パッド６をブレーキロータ５に押圧させる際、周辺部材はこの押圧力によって変形する。この変形量に応じて、直動機構４を突出させる必要がある。例えば、ディスクブレーキの場合、一般に、最大ブレーキ力を発揮する際の摩擦パッド６や、ハウジング１すなわちキャリパを含めた変形量は０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度であることが多い。この実施形態に係る電動ブレーキ装置において、例えば、モータ１回転当たりの等価リードを０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度に設定する。この設定によって、概ね既存の油圧式ブレーキに近い搭載スペースに実装することが可能なモータサイズの電動ブレーキ装置を実現できる。

以上説明した電動ブレーキ装置によると、前述の一部のブレーキ力領域において使用される、モータ回転角検出手段は、ブレーキ力推定手段の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有する。このモータ回転角検出手段としては、安価で且つ高分解能なセンサ、例えば、レゾルバやＧＭＲセンサ等が広く実用に供されているため、このモータ回転角検出手段を電動ブレーキ装置に実装することが容易である。またモータ回転角検出手段は、電動モータに本来備わっている既存の検出手段を適用し得るため、このモータ回転角検出手段の実装スペースを確保する必要がなく、専用のセンサをこの電動ブレーキ装置に新たに追加する必要がないため、コスト低減を図れる。

ブレーキ力が零から最大値まで推移する間、例えば、検出されるモータ回転角は、モータ回転角検出手段における角度「０」から最大角度までのフルスケールを複数回推移する。ブレーキ力の最小分解能に対して、モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角がどれだけ推移するかは、キャリパ剛性や等価リード等の予め与えられる情報により推定することができる。この推定結果に基づき、制御装置の分解能補間手段は、ブレーキ力推定手段で求められるブレーキ力の最小分解能を、モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角により補間する。そうすると、例えば、ブレーキ力の検出分解能が、目標とするブレーキ力の要求分解能より低い場合においても、中間値をモータ回転角により補間して制御することができる。このようにコスト増加を必要とせずに制御精度の向上を図ることができる。

この実施形態では、一例としてディスクブレーキタイプの電動ブレーキ装置が適用されるが、ディスクブレーキタイプだけに限定されるものではなくドラムブレーキタイプであっても良い。また直動機構として、遊星ローラタイプを用いて説明したが、ボールねじタイプ、ボールランプタイプなど、他のタイプを用いても良い。

２…電動モータ
４…直動機構（伝達機構）
５…ブレーキロータ
６…摩擦パッド
７…制御装置
１３…荷重センサ
２６ａ…ブレーキ力指令手段
２８…モータ回転角検出手段
２９…ブレーキ操作手段
３０…ブレーキ力推定手段
３７…分解能補間手段

Claims (6)

1. 電動モータと、ブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生させる摩擦パッドと、前記電動モータの回転運動を前記摩擦パッドの運動に変換する伝達機構と、ブレーキ操作手段の操作量から目標とするブレーキ力の指令値を生成するブレーキ力指令手段と、前記摩擦パッドを前記ブレーキロータに押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、前記ブレーキ力の指令値および推定値に応じて前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動ブレーキ装置において、
   前記モータ回転角検出手段が、前記ブレーキ力推定手段の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有し、
   前記制御装置は、前記ブレーキ力推定手段で求められるブレーキ力の最小分解能を、前記モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角により補間する分解能補間手段を有す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、前記ブレーキ力推定手段は、前記伝達機構の軸方向荷重を検出する荷重センサの検出値を用いる電動ブレーキ装置。
3. 請求項１または請求項２記載の電動ブレーキ装置において、
   前記分解能補間手段は、
   前記ブレーキ力推定手段で求められるブレーキ力が定められた値以上変化した時点でのブレーキ力推定結果と、前記モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角との関係を決定し、
   前記ブレーキ力推定結果に定められた正負の加算値を加算したそれぞれの次なるブレーキ力推定結果までの中間値を、前記モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角に基づいて補間する電動ブレーキ装置。
4. 請求項３記載の電動ブレーキ装置において、前記分解能補間手段は、前記ブレーキ力指令手段で生成される前記ブレーキ力の指令値と、前記ブレーキ力推定結果との差が大きい程、前記定められた値を大きくする電動ブレーキ装置。
5. 請求項３記載の電動ブレーキ装置において、前記分解能補間手段は、前記ブレーキ力指令手段で生成される前記ブレーキ力の指令値と、前記ブレーキ力推定結果との差の変化率が大きい程、前記定められた値を大きくする電動ブレーキ装置。
6. 電動モータと、ブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生させる摩擦パッドと、前記電動モータの回転運動を前記摩擦パッドの運動に変換する伝達機構と、ブレーキ操作手段の操作量から目標とするブレーキ力の指令値を生成するブレーキ力指令手段と、前記摩擦パッドを前記ブレーキロータに押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、前記ブレーキ力の指令値および推定値に応じて前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動ブレーキ装置において、
   前記モータ回転角検出手段が、前記ブレーキ力推定手段の最小ブレーキ力分解能と同等のブレーキ力変動を発生させるモータ回転角よりも高い分解能を有し、
   前記制御装置は、前記モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角を、前記ブレーキ力推定手段で求められるブレーキ力により、複数回転における何回転目のモータ回転角であるかを特定することにより、前記モータ回転角の絶対角度を求める演算手段を有することを特徴とする電動ブレーキ装置。

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