JP2016107939A - Electric parking brake device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両に搭載可能な電動パーキングブレーキ装置に関し、特にパーキングブレーキを解除する際の制御技術に関する。 The present invention relates to an electric parking brake device that can be mounted on a vehicle, and more particularly, to a control technique for releasing a parking brake.
車両用の電動パーキングブレーキ装置の従来技術として、特許文献1が知られている。このような電動パーキングブレーキ装置は、電気モータで駆動されるアクチュエータを用いてパーキングブレーキ機構を動かし、パーキングブレーキの作動状態と解除状態とを切り替えることができる。特許文献1においては、マニュアル車の電動パーキングブレーキ装置において、クラッチペダルの操作する早さと、車両の傾斜とに基づいて、パーキングブレーキの解除速度を変更するように制御することを示している。 Patent Document 1 is known as a prior art of an electric parking brake device for a vehicle. In such an electric parking brake device, the parking brake mechanism can be moved using an actuator driven by an electric motor to switch between an operation state and a release state of the parking brake. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 shows that in an electric parking brake device for a manual vehicle, control is performed so as to change the release speed of the parking brake based on the speed at which the clutch pedal is operated and the inclination of the vehicle.
また、流体アクチュエータの制御装置に関する従来技術が特許文献2に開示されている。特許文献2の第1図の構成においては、油圧シリンダ2及びサーボ弁4を含む制御系の中に、位置用補償回路7と速度用補償回路9とを設け、位置用補償回路7の出力信号と速度用補償回路9の出力信号とのいずれか一方を制御切り替えスイッチ11で選択し、選択した信号によりサーボ弁4を制御している。また、制御切り替えスイッチ11の切り替え制御に関しては、速度検出信号Vsと速度指令信号Vrとの比較、並びに位置検出信号Ssと位置参照値S'rとの比較により自動的に行っている。位置参照値S'rは、位置指令信号Srから一定値を減じた値である。また、位置センサ5で検出した油圧シリンダ2の実際の状態を位置検出信号Ssとし、位置指令信号Srと位置検出信号Ssとの差分に基づいて位置用補償回路7が補償制御を行うように構成してある。
Further, Patent Document 2 discloses a conventional technique related to a control device for a fluid actuator. In the configuration of FIG. 1 of Patent Document 2, a position compensation circuit 7 and a speed compensation circuit 9 are provided in a control system including a hydraulic cylinder 2 and a servo valve 4, and an output signal of the position compensation circuit 7 is provided. And the output signal of the speed compensation circuit 9 are selected by the
ところで、可動部の移動を行う様々な装置においては、位置を検出する各種センサを用いて実際の状況を検出し制御にフィードバックすることにより、精密な位置決め制御が可能である。しかしながら、様々なセンサを採用することにより、次に列挙するような問題が生じる。 By the way, in various apparatuses that move the movable part, it is possible to perform precise positioning control by detecting the actual situation using various sensors for detecting the position and feeding back to the control. However, the use of various sensors causes the following problems.
(1)センサ自体のコスト及びセンサに付随する電気回路のコストの問題により装置のコストが上がる。
(2)位置センサなどを設置する場合には装置毎に個別に位置合わせなどの調整作業が必要になるため作業コストが上がる。
(3)センサなどの部品の数が増えると、装置全体の故障発生確率が高くなる。
(4)センサなどの部品の数が増えると、装置をメンテナンスする際の点検項目や調整項目が増えてしまう。
(1) The cost of the apparatus increases due to the cost of the sensor itself and the cost of the electric circuit associated with the sensor.
(2) When a position sensor or the like is installed, an adjustment operation such as alignment is required for each apparatus, so that the operation cost increases.
(3) When the number of parts such as sensors increases, the failure occurrence probability of the entire apparatus increases.
(4) As the number of parts such as sensors increases, the number of inspection items and adjustment items for maintaining the apparatus increases.
これらの問題を踏まえ、電動パーキングブレーキ装置は、使用するセンサを低コストのセンサに変更したり、センサの数を減らすことが求められている。しかし、使用するセンサを最小限に抑制しようとすると、可動部を移動する際に位置ずれが生じる可能性が高くなる。 Based on these problems, the electric parking brake device is required to change the sensor to be used to a low-cost sensor or to reduce the number of sensors. However, if the number of sensors to be used is to be suppressed to a minimum, there is a high possibility that a displacement will occur when the movable part is moved.
例えば、電動パーキングブレーキ装置の場合には、アクチュエータが可動部をブレーキパッドに押し当てた制動状態の位置(P1)と、この位置から所定距離(L0)離れた解除状態の位置(P2)とのいずれかに可動部を位置決めする必要がある。しかし、位置P1から位置P2に移動する解除操作(リリース)の移動の際に、移動速度が速いと、慣性の影響により目標位置(P2)を通り過ぎて、ずれた位置(P2’)で停止する場合がある。この後で、制動状態に切り替えるために、可動部を現在位置(P2’)から目標位置(P1)まで移動する際に、距離が通常のL0よりも長くなるため、移動所要時間が通常よりも長くなる。そのため、車両の運転者は、電動パーキングブレーキ装置の動作にかかる時間が変動することに対して違和感を感じたり、動作が遅いと感じる可能性がある。したがって、このような違和感や動作の遅れを解消しなければならない。 For example, in the case of an electric parking brake device, there is a braking state position (P1) in which the actuator presses the movable portion against the brake pad, and a release state position (P2) that is a predetermined distance (L0) away from this position. It is necessary to position the movable part on either side. However, if the movement speed is high during the movement of the release operation (release) that moves from the position P1 to the position P2, it passes through the target position (P2) due to inertia and stops at the shifted position (P2 ′). There is a case. Thereafter, when the movable part is moved from the current position (P2 ′) to the target position (P1) in order to switch to the braking state, the distance becomes longer than the normal L0. become longer. Therefore, the driver of the vehicle may feel uncomfortable or feel that the operation is slow with respect to fluctuations in the time required for the operation of the electric parking brake device. Therefore, such a sense of incongruity and a delay in operation must be eliminated.
そこで、電動パーキングブレーキ装置における可動部の位置決め制御において、位置ずれを抑制する必要がある。そのためには、特許文献2のように、速度制御と位置制御とを切り替えることが考えられる。しかしながら、特許文献2の技術では位置センサを設ける必要がある。また、特許文献2の技術では速度制御と位置制御とを切り替える条件が比較的複雑であり、比較を実施する度に位置参照値S'rを算出するための計算を行う必要がある。また、速度制御と位置制御との切り替えをスムーズに実施できるとは限らない。 Therefore, it is necessary to suppress positional deviation in the positioning control of the movable part in the electric parking brake device. For this purpose, it is conceivable to switch between speed control and position control as in Patent Document 2. However, in the technique of Patent Document 2, it is necessary to provide a position sensor. Further, in the technique of Patent Document 2, the condition for switching between speed control and position control is relatively complicated, and it is necessary to perform calculation for calculating the position reference value S′r every time comparison is performed. Further, it is not always possible to smoothly switch between speed control and position control.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的単純な制御で速度制御と位置制御とのスムーズな切り替えを可能にすると共に、使用する部品の数を減らし、且つ位置ずれの発生を抑制することが可能な電動パーキングブレーキ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its purpose is to enable smooth switching between speed control and position control with relatively simple control, and to reduce the number of parts to be used. Another object of the present invention is to provide an electric parking brake device that can suppress the occurrence of displacement.
前述した目的を達成するために、本発明に係る電動パーキングブレーキ装置は、下記(1)〜(6)を特徴としている。
(1) 電気モータの回転駆動力に基づいて駆動されるアクチュエータを有する電動パーキングブレーキ装置であって、
パーキングブレーキを解除するための制御系が、
前記電気モータを一定の回転速度で駆動する場合の目標速度に相当する目標速度指令値を出力する速度制御部と、
前記アクチュエータの可動部の位置に応じて変化する位置制御速度指令値を出力する位置制御部と、
前記目標速度指令値と前記位置制御速度指令値とを比較した結果に基づき、前記目標速度指令値及び前記位置制御速度指令値の一方を前記電気モータの制御目標値として出力する目標値決定部と、
前記制御目標値に基づいて前記電気モータの操作量を決定するモータ操作量演算部と、
を備えたことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
(2) 上記(1)に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記目標値決定部は、前記目標速度指令値及び前記位置制御速度指令値の中で小さい方を前記電気モータの前記制御目標値として出力する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
(3) 上記(2)に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記目標値決定部は、前記目標速度指令値を前記電気モータの制御目標値として出力した後、前記位置制御速度指令値を前記電気モータの前記制御目標値として出力する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
(4) 上記(1)から(3)のいずれか1項に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記位置制御部が、
前記電気モータの回転、または前記アクチュエータの可動部の移動に伴って発生するパルス信号を計数するストロークカウンタと、
前記アクチュエータの可動部の移動量の基準値、または位置の基準値を保持する基準移動量保持部と、
前記基準移動量保持部が保持している前記基準値と、前記ストロークカウンタの計数値との差分の値に基づいて前記位置制御速度指令値を演算する速度指令値演算部と、
を備えたことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
(5) 上記(4)に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記電気モータの駆動軸、または前記駆動軸に連結された回転軸に固定された永久磁石と、
前記永久磁石の移動経路に隣接する位置に配置された磁気センサと、
を更に備え、
前記磁気センサの出力する信号を前記ストロークカウンタの入力に印加する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
(6) 上記(5)に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記磁気センサの出力するパルス信号に基づいてモータ回転速度を表す信号を生成するモータ速度演算部、
を更に備え、
前記モータ操作量演算部は、前記制御目標値と前記モータ速度演算部が出力する前記モータ回転速度との差分に基づいて前記電気モータの操作量を決定する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
In order to achieve the above-described object, an electric parking brake device according to the present invention is characterized by the following (1) to (6).
(1) An electric parking brake device having an actuator driven based on the rotational driving force of an electric motor,
The control system for releasing the parking brake
A speed control unit that outputs a target speed command value corresponding to a target speed when the electric motor is driven at a constant rotational speed;
A position control unit that outputs a position control speed command value that changes according to the position of the movable unit of the actuator;
A target value determining unit that outputs one of the target speed command value and the position control speed command value as a control target value of the electric motor based on a result of comparing the target speed command value and the position control speed command value; ,
A motor operation amount calculator that determines an operation amount of the electric motor based on the control target value;
An electric parking brake device comprising:
(2) The electric parking brake device according to (1) above,
The target value determination unit outputs the smaller one of the target speed command value and the position control speed command value as the control target value of the electric motor.
An electric parking brake device characterized by that.
(3) The electric parking brake device according to (2) above,
The target value determining unit outputs the target speed command value as the control target value of the electric motor, and then outputs the position control speed command value as the control target value of the electric motor.
An electric parking brake device characterized by that.
(4) The electric parking brake device according to any one of (1) to (3) above,
The position controller is
A stroke counter that counts a pulse signal generated with the rotation of the electric motor or the movement of the movable part of the actuator;
A reference value of the moving amount of the movable part of the actuator, or a reference moving amount holding unit that holds a reference value of the position;
A speed command value calculation unit that calculates the position control speed command value based on a difference value between the reference value held by the reference movement amount holding unit and a count value of the stroke counter;
An electric parking brake device comprising:
(5) The electric parking brake device according to (4) above,
A permanent magnet fixed to a drive shaft of the electric motor or a rotary shaft connected to the drive shaft;
A magnetic sensor disposed at a position adjacent to the movement path of the permanent magnet;
Further comprising
Applying a signal output from the magnetic sensor to an input of the stroke counter;
An electric parking brake device characterized by that.
(6) The electric parking brake device according to (5) above,
A motor speed calculation unit that generates a signal representing the motor rotation speed based on the pulse signal output from the magnetic sensor;
Further comprising
The motor operation amount calculation unit determines an operation amount of the electric motor based on a difference between the control target value and the motor rotation speed output by the motor speed calculation unit.
An electric parking brake device characterized by that.
上記(1)の構成の電動パーキングブレーキ装置によれば、前記目標速度指令値と前記位置制御速度指令値とを比較するだけの単純な制御を前記目標値決定部が実施するだけで、速度制御と位置制御とを自動的に切り替えることができる。しかも、これらを切り替える際には、前記目標速度指令値と前記位置制御速度指令値とがほぼ同じ値であるため、制御目標値に急激な変化が生じることはなく、スムーズな切り替えが可能である。また、目標位置に近づいた時に位置制御に切り替えて駆動速度を下げることができるので、停止位置ずれを抑制できる。
上記(2)の構成の電動パーキングブレーキ装置によれば、前記可動部が目標停止位置に所定距離まで接近した時に、前記位置制御速度指令値を前記電気モータの制御目標値として出力できる。
上記(3)の構成の電動パーキングブレーキ装置によれば、前記可動部が目標停止位置に近づくにつれて前記位置制御速度指令値が減少する方向に変化する状況においては、前記可動部が目標停止位置に所定距離まで接近した時に、速度制御から位置制御に切り替えて、前記位置制御速度指令値を前記電気モータの制御目標値として出力できる。
上記(4)の構成の電動パーキングブレーキ装置によれば、前記位置制御速度指令値が、前記アクチュエータの可動部の位置の変化に伴って変化するように制御することができる。また、例えば前記ストロークカウンタが計数値を増大させる方向に計数する場合には、前記可動部が目標停止位置に近づくにつれて、前記位置制御速度指令値が減少するように変化させることができる。また、位置センサを利用することなく、速度制御と位置制御との切り替えを行うことが可能になる。
上記(5)の構成の電動パーキングブレーキ装置によれば、比較的安価な磁気センサ及び永久磁石を用いて前記パルス信号を生成することができる。また、前記ストロークカウンタを用いて前記可動部の移動量を把握できるので、位置センサを用いる必要がなくなる。
上記(6)の構成の電動パーキングブレーキ装置によれば、前記制御目標値と実際のモータ回転速度との誤差が小さくなるように前記電気モータの操作量を調整することが可能であり、前記制御目標値に近づくように前記電気モータの速度をフィードバック制御できる。
According to the electric parking brake device configured as described in (1) above, the target value determination unit simply performs a simple control for comparing the target speed command value and the position control speed command value. And position control can be switched automatically. In addition, when these are switched, the target speed command value and the position control speed command value are almost the same value, so that the control target value does not change suddenly and can be switched smoothly. . Further, since the driving speed can be lowered by switching to position control when approaching the target position, it is possible to suppress stop position deviation.
According to the electric parking brake device having the configuration (2), the position control speed command value can be output as the control target value of the electric motor when the movable part approaches the target stop position up to a predetermined distance.
According to the electric parking brake device having the configuration of (3) above, in a situation where the position control speed command value changes in a direction of decreasing as the movable part approaches the target stop position, the movable part is brought to the target stop position. When approaching a predetermined distance, the position control speed command value can be output as the control target value of the electric motor by switching from speed control to position control.
According to the electric parking brake device having the configuration (4), the position control speed command value can be controlled to change with a change in the position of the movable portion of the actuator. Further, for example, when the stroke counter counts in the direction of increasing the count value, the position control speed command value can be changed to decrease as the movable part approaches the target stop position. Further, it is possible to switch between speed control and position control without using a position sensor.
According to the electric parking brake device having the configuration (5), the pulse signal can be generated using a relatively inexpensive magnetic sensor and permanent magnet. Further, since the movement amount of the movable part can be grasped using the stroke counter, it is not necessary to use a position sensor.
According to the electric parking brake device having the configuration of (6), it is possible to adjust the operation amount of the electric motor so that an error between the control target value and the actual motor rotation speed becomes small. The speed of the electric motor can be feedback controlled so as to approach the target value.
本発明の電動パーキングブレーキ装置によれば、比較的単純な制御で速度制御と位置制御とのスムーズな切り替えを可能にすると共に、使用する部品の数を減らし、且つ位置ずれの発生を抑制することが可能である。また、位置ずれの抑制により、パーキングブレーキが解除状態から作動状態(制動状態)に移行するまでの所要時間が長くなったり変動するのを防止できる。 According to the electric parking brake device of the present invention, it is possible to smoothly switch between speed control and position control with relatively simple control, reduce the number of parts to be used, and suppress the occurrence of positional deviation. Is possible. Further, by suppressing the positional deviation, it is possible to prevent the required time until the parking brake shifts from the released state to the operating state (braking state) from becoming longer or changing.
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。 The present invention has been briefly described above. Further, the details of the present invention will be further clarified by reading through a mode for carrying out the invention described below (hereinafter referred to as “embodiment”) with reference to the accompanying drawings. .
本発明の電動パーキングブレーキ装置に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。 Specific embodiments relating to the electric parking brake device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<電動パーキングブレーキ装置の概要>
車両に搭載される電動パーキングブレーキ装置は、パーキングブレーキ機構を制動状態の位置(P1)及びブレーキ解除状態の位置(P2)の2種類の位置に位置決めしてブレーキのオンオフを制御するものであり、パーキングブレーキ機構を駆動するために電気モータを含むアクチュエータを採用している。
<Outline of electric parking brake device>
An electric parking brake device mounted on a vehicle controls the on / off of the brake by positioning the parking brake mechanism at two types of positions, a brake state position (P1) and a brake release position (P2). An actuator including an electric motor is employed to drive the parking brake mechanism.
ところで、ブレーキ解除状態の位置(P2)から制動状態の位置(P1)に移動する際には、特別な位置センサを利用しなくても可動部を同じ位置で止めることが可能である。すなわち、可動部がブレーキパッドに衝突した時に強制的に電気モータがロックして通常とは異なるロック電流が流れるので、このロック電流を検出した時点で電気モータの駆動を停止すれば、制動状態の位置(P1)で止めることができる。 By the way, when moving from the brake released position (P2) to the braked position (P1), the movable portion can be stopped at the same position without using a special position sensor. In other words, when the movable part collides with the brake pad, the electric motor is forcibly locked and a different lock current flows, so if the drive of the electric motor is stopped when this lock current is detected, the braking state is It can be stopped at the position (P1).
一方、制動状態の位置(P1)からブレーキ解除状態の位置(P2)に移動する際には、電気モータが何かに衝突して強制的に止まることはないので、電気的な制御により目的の位置(P2)で止める必要がある。しかし、比較的速い速度で駆動している場合には、可動部が目的の位置(P2)に到達した時点で電気モータの駆動を停止したとしても、駆動機構の慣性の影響により目的の位置(P2)を通過してずれた位置(P2’)で停止することになる。 On the other hand, when moving from the braked position (P1) to the brake released position (P2), the electric motor does not collide with anything and stop forcibly. It is necessary to stop at the position (P2). However, when driving at a relatively high speed, even if the driving of the electric motor is stopped when the movable portion reaches the target position (P2), the target position (due to the influence of the inertia of the drive mechanism) It will stop at the position (P2 ′) that has shifted past P2).
そして、次にずれた位置(P2’)から制動状態の位置(P1)に移動する際には、移動距離が通常よりも長くなるため、移動の所要時間が長くなる。つまり、位置ずれの発生により、電動パーキングブレーキ装置のオンオフが切り替わるまでの時間の長さが変動する、すなわち長くなる、ことになり、運転者に違和感を与えることになる。また、位置ずれを防止する必要がある場合であっても、コストの低減等のために位置センサのようなセンサはなるべく使わないことが望ましく、更に制御系の動作が複雑でないことが望ましい。 Then, when moving from the shifted position (P2 ') to the position (P1) in the braking state, the moving distance becomes longer than usual, so the time required for the movement becomes longer. In other words, due to the occurrence of the position shift, the length of time until the on / off of the electric parking brake device is changed fluctuates, that is, becomes longer, which gives the driver a sense of incongruity. Even if it is necessary to prevent displacement, it is desirable not to use a sensor such as a position sensor as much as possible in order to reduce costs, and it is desirable that the operation of the control system is not complicated.
したがって、後述する本発明の電動パーキングブレーキ装置においては、位置センサを利用することなく、且つ単純な制御により位置ずれを抑制することが可能な特別な制御系を備えている。 Therefore, the electric parking brake device of the present invention, which will be described later, includes a special control system that can suppress the positional deviation by simple control without using the position sensor.
<アクチュエータの構成例>
本発明の実施形態の電動パーキングブレーキ装置の駆動に利用可能なアクチュエータ20の構成例を図4に示す。
<Example of actuator configuration>
FIG. 4 shows a configuration example of the
図4に示したアクチュエータ20には、電気モータ21が備わっている。この電気モータ21は印加される電圧に応じて駆動速度が変化する直流モータである。電気モータ21の駆動軸には減速機構22が連結され、更に減速機構22の出力側にねじ機構23が連結されている。
The
減速機構22は複数の歯車を含み、電気モータ21の駆動軸の回転駆動力を速度を落としてねじ機構23に伝達する。ねじ機構23は、減速機構22の回転方向の運動を直線方向の運動に変換するものである。ねじ機構23の出力側の直線方向の運動は、圧縮コイルばね24を介して可動ロッド25に伝達される。
The
可動ロッド25の先端は、図示しないパーキングブレーキ機構の駆動ケーブルと連結されている。つまり、可動ロッド25が図4の左右方向に直線運動することにより、その駆動ケーブルの引き力が変化し、パーキングブレーキ機構の可動部が前記制動状態の位置(P1)及びブレーキ解除状態の位置(P2)に移動する。
The tip of the
また、図4に示した電気モータ21の駆動軸には、永久磁石26が固定されている。更に、この永久磁石26と対向する位置にホールIC27が固定されている。永久磁石26は電気モータ21の駆動軸の回転に伴って各磁極の位置が回転するように配置されている。したがって、電気モータ21の駆動軸が回転すると、永久磁石26とホールIC27との対向状態や距離が変化する。ホールIC27は、ホール素子を内蔵した集積回路であり、電気モータ21の駆動軸の回転に伴う永久磁石26からの磁気の変化を検出し、この変化をパルス信号として出力することができる。
A
<制御系の構成例>
本発明の実施形態における電動パーキングブレーキ装置の制御系の構成例を図1に示す。図1に示した電動パーキングブレーキ装置は、前述のアクチュエータ20とコントローラ10とを備えている。
<Example of control system configuration>
A configuration example of a control system of the electric parking brake device according to the embodiment of the present invention is shown in FIG. The electric parking brake device shown in FIG. 1 includes the
コントローラ10については、現実的にはマイクロコンピュータを主体とする電気回路で構成することが想定される。勿論、マイクロコンピュータの代わりに同等の機能を実現する論理回路を用いることもできる。
It is assumed that the
図1に示したコントローラ10は、初期カウンタ位置保持部11、ストローク位置カウンタ12、位置制御速度指令値演算部13、目標速度指令値保持部14、速度目標値選択部15、回転速度検出値演算部16、モータ操作量演算部17、ドライバ18、差分演算部19a、及び19bを機能部として備えている。
The
初期カウンタ位置保持部11は、例えば前記マイクロコンピュータの内部メモリ、或いは図示しない外部の不揮発性メモリ上に割り当てられる記憶領域であって、初期カウンタ位置の値Vcn0を保持している。
The initial counter
ストローク位置カウンタ12は、例えば前記マイクロコンピュータのソフトウェア処理によって実現するカウンタ機能であり、ホールIC27から出力されるモータ回転パルス信号27aの立ち上がりエッジ、又は立ち下がりエッジ、若しくは立ち上がり及び立ち下がりの両方のエッジの数を計数する。ストローク位置カウンタ12の計数により、電気モータ21の実際の回転量や可動部の移動ストローク或いは位置を把握することが可能になる。
The
差分演算部19aは、例えば前記マイクロコンピュータのソフトウェア処理によって実現する演算機能であり、初期カウンタ位置保持部11が出力する初期カウンタ位置の値Vcn0からストローク位置カウンタ12が出力するストロークカウンタ計数値Vcnstを減算した結果を残りの移動距離値Vprとして出力する。つまり、可動部の現在位置から目標停止位置までの残りの移動距離に相当する値がVprとして出力される。
The
位置制御速度指令値演算部13は、例えば前記マイクロコンピュータのソフトウェア処理によって実現する演算機能であり、差分演算部19aの出力に現れる残りの移動距離値Vprに基づいて、位置制御のために必要な位置制御速度指令値Vcmd2を算出する。実際には、一般的な制御の場合と同様に、比例制御(P)、積分制御(I)、微分制御(D)を組み合わせた計算式を用いて、位置制御速度指令値演算部13がVprから適切な位置制御速度指令値Vcmd2を算出する。また、可動部の位置の変化に伴ってVprが変化するので、位置制御速度指令値Vcmd2も位置に応じて逐次変化する。
The position control speed command
目標速度指令値保持部14は、速度制御のために必要な目標速度指令値Vcmd1を保持している。この目標速度指令値Vcmd1は、可動部の位置とは無関係な値であり、例えば事前に定めた定数が目標速度指令値Vcmd1として使用される。つまり、目標速度指令値Vcmd1は、電気モータ21を一定の回転速度で駆動する場合の目標速度(一定値)に相当する。
The target speed command
速度目標値選択部15は、例えば前記マイクロコンピュータのソフトウェア処理によって実現する比較機能であり、目標速度指令値保持部14が出力する目標速度指令値Vcmd1と、位置制御速度指令値演算部13が出力する位置制御速度指令値Vcmd2との値の大小関係を比較し、いずれか一方を選択して出力する。本実施形態においては、可動部の位置が目標停止位置に近づくにつれて位置制御速度指令値Vcmd2が小さくなる方向に変化するので、速度目標値選択部15はVcmd1、Vcmd2の中で値が小さい方を選択し、回転速度目標値Vv1として出力する。
The speed target
回転速度検出値演算部16は、例えば前記マイクロコンピュータのソフトウェア処理によって実現する演算機能であり、ホールIC27から出力されるモータ回転パルス信号27aに基づいて、回転速度検出値Vv2を算出する。具体的には、モータ回転パルス信号27aのパルス周期を計測し、計測したパルス周期を換算して回転速度検出値Vv2を算出する。
The rotation speed detection
差分演算部19bは、例えば前記マイクロコンピュータのソフトウェア処理によって実現する演算機能であり、速度目標値選択部15から出力される回転速度目標値Vv1から回転速度検出値Vv2を減算し、その計算結果を速度偏差ΔVvとして出力する。
The
モータ操作量演算部17は、例えば前記マイクロコンピュータのソフトウェア処理によって実現する演算機能であり、差分演算部19bが出力する前記速度偏差ΔVvに基づいて、モータ操作量Voutを算出する。つまり、回転速度目標値Vv1と、実際の電気モータ21の回転速度を表す回転速度検出値Vv2との誤差である速度偏差ΔVvが小さくなるようなモータ操作量Voutを生成する。実際には、実際には、一般的な制御の場合と同様に、比例制御(P)、積分制御(I)、微分制御(D)を組み合わせた計算式を用いて、モータ操作量演算部17が、速度偏差ΔVvから適切なモータ操作量Voutを算出する。
The motor operation
ドライバ18は、モータ操作量演算部17が出力するモータ操作量Voutに従って、Voutに比例する電圧を生成する。ドライバ18が出力する電圧が、電気モータ21の励磁コイルに印加され、この電圧により電気モータ21が駆動される。
The
また、電気モータ21の駆動軸が回転すると、一定量回転する毎に、モータ回転パルス信号27aがホールIC27から出力され、モータ回転パルス信号27aがフィードバック信号としてコントローラ10に印加される。
When the drive shaft of the
<主要な制御手順の説明>
図1に示した制御系によるブレーキ解除動作(リリース)時の主要部の制御手順を図2に示す。図2の制御手順について以下に説明する。
<Description of main control procedures>
FIG. 2 shows the control procedure of the main part during the brake release operation (release) by the control system shown in FIG. The control procedure of FIG. 2 will be described below.
ステップS11では、前述の差分演算部19aが初期カウンタ位置の値Vcn0からストロークカウンタ計数値Vcnstを減算し、その結果を残りの移動距離値Vprとして出力する。
In step S11, the
ステップS12では、前述の位置制御速度指令値演算部13が、残りの移動距離値Vprに基づいて位置制御速度指令値Vcmd2を算出する。可動部が移動する時には、位置の変化に伴って残りの移動距離値Vprが変化し、位置制御速度指令値演算部13が出力する位置制御速度指令値Vcmd2も変化する。
In step S12, the above-described position control speed command
ステップS13では、前述の速度目標値選択部15が、目標速度指令値Vcmd1と位置制御速度指令値Vcmd2との値の大小関係を比較する。そして、「Vcmd2≧Vcmd1」の場合にはS14に進み、「Vcmd2<Vcmd1」の場合にはS15に進む。
In step S13, the speed target
ステップS14では、速度目標値選択部15が目標速度指令値Vcmd1を選択して、回転速度目標値Vv1として出力する。また、ステップS15では、速度目標値選択部15が位置制御速度指令値Vcmd2を選択して回転速度目標値Vv1として出力する。
In step S14, the speed target
ステップS16では、前述の差分演算部19bが、回転速度目標値Vv1から回転速度検出値Vv2を減算して、その計算結果を速度偏差ΔVvとして出力する。
In step S16, the above-described
ステップS17では、前述のモータ操作量演算部17が、速度偏差ΔVvに基づいて適切なモータ操作量Voutを算出する。
In step S17, the motor
<信号変化の具体例>
図1に示した制御系のブレーキ解除(リリース)動作時の各部の信号や制御量の変化を図3に示す。図3においては、可動部が制動状態の位置P1にある状態から、時刻t1においてリリースを開始し、図2のような制御手順を実行する場合を想定している。
<Specific examples of signal changes>
FIG. 3 shows changes in signals and control amounts at various parts during brake release (release) operation of the control system shown in FIG. In FIG. 3, it is assumed that release is started at time t1 from the state where the movable part is in the braked position P1, and the control procedure as shown in FIG. 2 is executed.
時刻t1においては、「Vcmd1<Vcmd2」であるため、速度目標値選択部15が目標速度指令値Vcmd1を選択する。この場合は、目標速度指令値Vcmd1に相当する一定の速度Vrになるまで加速するように、モータ操作量演算部17が適切なモータ操作量Voutを出力し電気モータ21の回転駆動を制御する。
At time t1, since “Vcmd1 <Vcmd2”, the speed target
そして、例えば時刻t2で電気モータ21の実際の回転速度が目標の速度であるVrに到達すると、回転速度検出値演算部16の出力する回転速度検出値Vv2が回転速度目標値Vv1に近づくため、速度偏差ΔVvが小さくなり、モータ操作量Voutも小さくなる。これにより、時刻t2以降しばらくの間は、一定の速度Vrで電気モータ21が回転駆動される。
For example, when the actual rotational speed of the
一方、初期カウンタ位置の値Vcn0は、可動部が制動状態の位置P1から解除状態の基準位置P2まで距離を移動する間に発生するモータ回転パルス信号27aのパルス数に相当し、一定値(例えば数値「100」)に定められている。
On the other hand, the value Vcn0 of the initial counter position corresponds to the number of pulses of the motor
また、ストローク位置カウンタ12は、リリースを開始する時に計数値が0にクリアされ、0から計数値が増える方向にパルスの計数を実施する。したがって、ストローク位置カウンタ12から出力されるストロークカウンタ計数値Vcnstは、図3に示すように時刻t1から徐々に増大する。また、残りの移動距離値Vprは、「Vcn0−Vcnst」なので、図3に示すように時刻t1から徐々に減少する。 The stroke position counter 12 counts the pulses in the direction in which the count value is cleared to 0 when the release is started and the count value increases from 0. Therefore, the stroke counter count value Vcnst output from the stroke position counter 12 gradually increases from time t1, as shown in FIG. Further, since the remaining moving distance value Vpr is “Vcn0−Vcnst”, it gradually decreases from time t1, as shown in FIG.
また、目標速度指令値保持部14が出力する目標速度指令値Vcmd1は一定値(例えば数値「20」)である。また、位置制御速度指令値演算部13が出力する位置制御速度指令値Vcmd2は、残りの移動距離値Vprに応じて変化するので、図3に示すように時刻t1から徐々に減少する。
The target speed command value Vcmd1 output from the target speed command
また、可動部の位置が目標停止位置である解除状態の基準位置P2にある程度接近すると、位置制御速度指令値Vcmd2が目標速度指令値Vcmd1に近い値まで減少する。そして、例えば時刻t3で「Vcmd2<Vcmd1」の条件を満たすと、速度目標値選択部15が小さい方の位置制御速度指令値Vcmd2を選択し、これを回転速度目標値Vv1として出力する。つまり、回転速度の目標値が、時刻t3で速度制御系の出力である目標速度指令値Vcmd1から、位置制御系の出力である位置制御速度指令値Vcmd2に自動的に切り替わる。この時には、Vcmd1、Vcmd2の値が同等であるため、切り替えに伴って急激な変動が生じることはなく、スムーズな切り替えが実現する。
Further, when the position of the movable part approaches the reference position P2 in the released state, which is the target stop position, the position control speed command value Vcmd2 decreases to a value close to the target speed command value Vcmd1. For example, when the condition “Vcmd2 <Vcmd1” is satisfied at time t3, the speed target
時刻t3以降の区間では、可動部の移動に伴って引き続き位置制御速度指令値Vcmd2が減少するので、回転速度目標値Vv1が減少し、モータ操作量Voutも減速方向に徐々に変化する。したがって、図3ら示すようにモータ回転速度は時刻t3からゆっくりと減速する。 In the section after time t3, the position control speed command value Vcmd2 continues to decrease as the movable part moves, so the rotational speed target value Vv1 decreases and the motor operation amount Vout also gradually changes in the deceleration direction. Therefore, as shown in FIG. 3 and the like, the motor rotation speed is slowly reduced from time t3.
そして、可動部の位置が目標停止位置である解除状態の基準位置P2に到達した時(時刻t4)には、モータ回転速度が非常に低速になっているため行き過ぎが生じることなく直ちに駆動を停止することができる。 Then, when the position of the movable part reaches the reference position P2 in the released state, which is the target stop position (time t4), the motor rotation speed is very low, so the drive is immediately stopped without causing overshoot. can do.
尚、仮に、制御の切り替えを行わずに速度制御だけを実施する場合には、目標停止位置(P2)に到達した時点で、高い回転速度(Vr)からいきなり駆動を停止することになるので、慣性の影響により図3中に仮想線(二点鎖線)で示すように、目標停止位置(P2)を通り過ぎてから停止することになり、位置ずれが生じてしまう。 If only speed control is performed without switching control, the drive is suddenly stopped at a high rotational speed (Vr) when the target stop position (P2) is reached. Due to the influence of inertia, as indicated by a virtual line (two-dot chain line) in FIG. 3, the vehicle stops after passing through the target stop position (P2), resulting in a positional shift.
図1に示した制御系を用いることにより、単純な処理により速度制御と位置制御とを適切に切り替えることができ、位置ずれの発生を抑制できる。位置ずれを防止することにより、電動パーキングブレーキ装置におけるブレーキ解除状態から制動状態への切り替えに要する所要時間が長くなったり変動するのを防止できる。また、位置センサを搭載する必要がないので、装置コストの上昇を抑制でき、特別な調整作業も不要になる。 By using the control system shown in FIG. 1, the speed control and the position control can be appropriately switched by a simple process, and the occurrence of the positional deviation can be suppressed. By preventing the displacement, it is possible to prevent the required time required for switching from the brake release state to the braking state in the electric parking brake device from becoming long or fluctuating. Moreover, since it is not necessary to mount a position sensor, an increase in apparatus cost can be suppressed and no special adjustment work is required.
尚、図4に示したアクチュエータ20においては、電気モータ21の駆動軸の回転をホールIC27で検出しているが、それ以外の可動部位の動きを検出してストローク位置カウンタ12及び回転速度検出値演算部16が利用可能なパルス信号を生成しても良い。
In the
ここで、上述した本発明に係る電動パーキングブレーキ装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]〜[6]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 電気モータ(21)の回転駆動力に基づいて駆動されるアクチュエータ(20)を有する電動パーキングブレーキ装置であって、
パーキングブレーキを解除するための制御系(コントローラ10)が、
前記電気モータを一定の回転速度で駆動する場合の目標速度に相当する目標速度指令値(Vcmd1)を出力する速度制御部(目標速度指令値保持部14)と、
前記アクチュエータの可動部の位置に応じて変化する位置制御速度指令値(Vcmd2)を出力する位置制御部(位置制御速度指令値演算部13)と、
前記目標速度指令値と前記位置制御速度指令値とを比較した結果に基づき、前記目標速度指令値及び前記位置制御速度指令値の一方を前記電気モータの制御目標値(回転速度目標値Vv1)として出力する目標値決定部(速度目標値選択部15)と、
前記制御目標値に基づいて前記電気モータの操作量を決定するモータ操作量演算部(17)と、
を備えたことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
[2] 上記[1]に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記目標値決定部は、前記目標速度指令値(Vcmd1)及び前記位置制御速度指令値(Vcmd2)の中で小さい方を前記電気モータの前記制御目標値として出力する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
[3] 上記[2]に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記目標値決定部は、前記目標速度指令値を前記電気モータの制御目標値として出力した後、前記位置制御速度指令値を前記電気モータの前記制御目標値として出力する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
[4] 上記[1]から[3]のいずれか1項に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記位置制御部が、
前記電気モータの回転、または前記アクチュエータの可動部の移動に伴って発生するパルス信号を計数するストロークカウンタ(ストローク位置カウンタ12)と、
前記アクチュエータの可動部の移動量の基準値、または位置の基準値を保持する基準移動量保持部(スイッチ11)と、
前記基準移動量保持部が保持している前記基準値と、前記ストロークカウンタの計数値との差分の値に基づいて前記位置制御速度指令値を演算する速度指令値演算部(差分演算部19a)と、
を備えたことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
[5] 上記[4]に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記電気モータの駆動軸、または前記駆動軸に連結された回転軸に固定された永久磁石(26)と、
前記永久磁石の移動経路に隣接する位置に配置された磁気センサ(ホールIC27)と、
を更に備え、
前記磁気センサの出力する信号を前記ストロークカウンタの入力に印加する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
[6] 上記[5]に記載の電動パーキングブレーキ装置であって、
前記磁気センサの出力するパルス信号に基づいてモータ回転速度を表す信号を生成するモータ速度演算部(回転速度検出値演算部16)、
を更に備え、
前記モータ操作量演算部は、前記制御目標値と前記モータ速度演算部が出力する前記モータ回転速度との差分(速度偏差ΔVv)に基づいて前記電気モータの操作量を決定する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。
Here, the features of the embodiment of the electric parking brake device according to the present invention described above are briefly summarized and listed in the following [1] to [6], respectively.
[1] An electric parking brake device having an actuator (20) driven based on a rotational driving force of an electric motor (21),
A control system (controller 10) for releasing the parking brake
A speed control unit (target speed command value holding unit 14) that outputs a target speed command value (Vcmd1) corresponding to a target speed when the electric motor is driven at a constant rotational speed;
A position control unit (position control speed command value calculation unit 13) that outputs a position control speed command value (Vcmd2) that changes according to the position of the movable part of the actuator;
Based on the comparison result between the target speed command value and the position control speed command value, one of the target speed command value and the position control speed command value is set as the control target value (rotation speed target value Vv1) of the electric motor. A target value determination unit (speed target value selection unit 15) to output;
A motor operation amount calculator (17) for determining an operation amount of the electric motor based on the control target value;
An electric parking brake device comprising:
[2] The electric parking brake device according to [1] above,
The target value determination unit outputs a smaller one of the target speed command value (Vcmd1) and the position control speed command value (Vcmd2) as the control target value of the electric motor.
An electric parking brake device characterized by that.
[3] The electric parking brake device according to [2] above,
The target value determining unit outputs the target speed command value as the control target value of the electric motor, and then outputs the position control speed command value as the control target value of the electric motor.
An electric parking brake device characterized by that.
[4] The electric parking brake device according to any one of [1] to [3],
The position controller is
A stroke counter (stroke position counter 12) that counts a pulse signal generated with the rotation of the electric motor or the movement of the movable part of the actuator;
A reference movement amount holding unit (switch 11) for holding a reference value of the moving amount of the movable part of the actuator or a reference value of the position;
A speed command value calculation unit (
An electric parking brake device comprising:
[5] The electric parking brake device according to [4] above,
A permanent magnet (26) fixed to a drive shaft of the electric motor or a rotary shaft connected to the drive shaft;
A magnetic sensor (Hall IC 27) disposed at a position adjacent to the movement path of the permanent magnet;
Further comprising
Applying a signal output from the magnetic sensor to an input of the stroke counter;
An electric parking brake device characterized by that.
[6] The electric parking brake device according to [5] above,
A motor speed calculation unit (rotation speed detection value calculation unit 16) that generates a signal representing the motor rotation speed based on the pulse signal output from the magnetic sensor;
Further comprising
The motor operation amount calculation unit determines an operation amount of the electric motor based on a difference (speed deviation ΔVv) between the control target value and the motor rotation speed output by the motor speed calculation unit.
An electric parking brake device characterized by that.
10 コントローラ
11 初期カウンタ位置保持部
12 ストローク位置カウンタ
13 位置制御速度指令値演算部
14 目標速度指令値保持部
15 速度目標値選択部
16 回転速度検出値演算部
17 モータ操作量演算部
18 ドライバ
19a,19b 差分演算部
20 アクチュエータ
21 電気モータ
22 減速機構
23 ねじ機構
24 圧縮コイルばね
25 可動ロッド
26 永久磁石
27 ホールIC
27a モータ回転パルス信号
P1 制動状態の位置
P2 解除状態の基準位置
Vcn0 初期カウンタ位置の値
Vcnst ストロークカウンタ計数値
Vpr 残りの移動距離値
Vcmd1 目標速度指令値
Vcmd2 位置制御速度指令値
Vv1 回転速度目標値
Vv2 回転速度検出値
ΔVv 速度偏差
Vout モータ操作量
DESCRIPTION OF
27a Motor rotation pulse signal P1 Braking state position P2 Release state reference position Vcn0 Initial counter position value Vcnst Stroke counter count value Vpr Remaining travel distance value Vcmd1 Target speed command value Vcmd2 Position control speed command value Vv1 Rotation speed target value Vv2 Rotation speed detection value ΔVv Speed deviation Vout Motor operation amount
Claims (6)
パーキングブレーキを解除するための制御系が、
前記電気モータを一定の回転速度で駆動する場合の目標速度に相当する目標速度指令値を出力する速度制御部と、
前記アクチュエータの可動部の位置に応じて変化する位置制御速度指令値を出力する位置制御部と、
前記目標速度指令値と前記位置制御速度指令値とを比較した結果に基づき、前記目標速度指令値及び前記位置制御速度指令値の一方を前記電気モータの制御目標値として出力する目標値決定部と、
前記制御目標値に基づいて前記電気モータの操作量を決定するモータ操作量演算部と、
を備えたことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 An electric parking brake device having an actuator driven based on a rotational driving force of an electric motor,
The control system for releasing the parking brake
A speed control unit that outputs a target speed command value corresponding to a target speed when the electric motor is driven at a constant rotational speed;
A position control unit that outputs a position control speed command value that changes according to the position of the movable unit of the actuator;
A target value determining unit that outputs one of the target speed command value and the position control speed command value as a control target value of the electric motor based on a result of comparing the target speed command value and the position control speed command value; ,
A motor operation amount calculator that determines an operation amount of the electric motor based on the control target value;
An electric parking brake device comprising:
前記目標値決定部は、前記目標速度指令値及び前記位置制御速度指令値の中で小さい方を前記電気モータの前記制御目標値として出力する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 The electric parking brake device according to claim 1,
The target value determination unit outputs the smaller one of the target speed command value and the position control speed command value as the control target value of the electric motor.
An electric parking brake device characterized by that.
前記目標値決定部は、前記目標速度指令値を前記電気モータの制御目標値として出力した後、前記位置制御速度指令値を前記電気モータの前記制御目標値として出力する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 The electric parking brake device according to claim 2,
The target value determining unit outputs the target speed command value as the control target value of the electric motor, and then outputs the position control speed command value as the control target value of the electric motor.
An electric parking brake device characterized by that.
前記位置制御部が、
前記電気モータの回転、または前記アクチュエータの可動部の移動に伴って発生するパルス信号を計数するストロークカウンタと、
前記アクチュエータの可動部の移動量の基準値、または位置の基準値を保持する基準移動量保持部と、
前記基準移動量保持部が保持している前記基準値と、前記ストロークカウンタの計数値との差分の値に基づいて前記位置制御速度指令値を演算する速度指令値演算部と、
を備えたことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 The electric parking brake device according to any one of claims 1 to 3,
The position controller is
A stroke counter that counts a pulse signal generated with the rotation of the electric motor or the movement of the movable part of the actuator;
A reference value of the moving amount of the movable part of the actuator, or a reference moving amount holding unit that holds a reference value of the position;
A speed command value calculation unit that calculates the position control speed command value based on a difference value between the reference value held by the reference movement amount holding unit and a count value of the stroke counter;
An electric parking brake device comprising:
前記電気モータの駆動軸、または前記駆動軸に連結された回転軸に固定された永久磁石と、
前記永久磁石の移動経路に隣接する位置に配置された磁気センサと、
を更に備え、
前記磁気センサの出力する信号を前記ストロークカウンタの入力に印加する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 The electric parking brake device according to claim 4,
A permanent magnet fixed to a drive shaft of the electric motor or a rotary shaft connected to the drive shaft;
A magnetic sensor disposed at a position adjacent to the movement path of the permanent magnet;
Further comprising
Applying a signal output from the magnetic sensor to an input of the stroke counter;
An electric parking brake device characterized by that.
前記磁気センサの出力するパルス信号に基づいてモータ回転速度を表す信号を生成するモータ速度演算部、
を更に備え、
前記モータ操作量演算部は、前記制御目標値と前記モータ速度演算部が出力する前記モータ回転速度との差分に基づいて前記電気モータの操作量を決定する、
ことを特徴とする電動パーキングブレーキ装置。 The electric parking brake device according to claim 5,
A motor speed calculation unit that generates a signal representing the motor rotation speed based on the pulse signal output from the magnetic sensor;
Further comprising
The motor operation amount calculation unit determines an operation amount of the electric motor based on a difference between the control target value and the motor rotation speed output by the motor speed calculation unit.
An electric parking brake device characterized by that.
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