JP2016220338A - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータコイル温度を検出するについて、車両挙動への影響を低減できると共に、モータコイル温度を精度良く推定す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ＤＢの制御装置２は、電動モータ４の駆動中、直動機構６の押圧力の反力について、ブレーキ力を増加させる動作における正効率に基づく反力と、ブレーキ力を減少させる動作における逆効率に基づく反力とを有するヒステリシス特性を推定するヒステリシス推定機能手段２４を有する。さらにヒステリシス特性の正効率側と逆効率側との間に相当する電流を電動モータ４に定められた時間だけ印加して静的条件を構築する静的条件構築手段２５と、前記定められた時間を経過した電動モータ４の電圧と電流センサ２２で推定される電流との関係から、定められた条件に従って電動モータ４におけるコイル温度を推定するコイル温度推定器１９とを有する。【選択図】 図１

Description

この発明は、電動ブレーキ装置に関し、アクチュエータのヒステリシス特性の中間の電流を利用して静的条件を構築して、コイル温度を推定する技術に関する。

電動モータを用いた電動ブレーキ装置として、以下の技術が提案されている。
１．ブレーキペダルを踏み込むことで、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、ブレーキパッドをブレーキディスクに押圧接触させて制動力を付加する電動ブレーキ装置（特許文献１）。
２．遊星ローラねじ機構を使用した電動ブレーキ装置（特許文献２）。
３．電動モータにおける各相コイルの中性点ターミナルにサーミスタを設け、このサーミスタにより、各相コイルの平均温度を測定する技術（特許文献３）。
４．電動モータが停止状態にある際の、電圧と電流および銅抵抗の温度特性から、コイル温度を推定する技術（特許文献４）。

特開平６−３２７１９０号公報 特開２００６−１９４３５６号公報 特開平１１−２３４９６４号公報 特開２００４−２０８４５３号公報

特許文献１，２のような電動ブレーキ装置において、電動モータのコイルに異常が発生するとブレーキ機能が低下する等の恐れがある。この電動モータは車両に対する搭載スペースが非常に限られており、また電動モータのサイズが増加することによる車両のバネ下重量の増加が乗員の乗り心地の悪化を招く問題がある。このため、モータコイルの銅損を下げて発熱量を下げる設計は困難となる場合がある。

上記の事態を回避するために、モータコイルの温度管理が求められ、そのためにモータコイル温度を精度良く推定する必要がある。例えば、特許文献４に示されるような、銅の抵抗値の温度依存特性を用いてモータコイル温度を推定する手法がある。
しかしながら、入力電圧の周波数帯域が規定し難い状況下での厳密なモデル化が困難であるインダクタンス、誘起電圧係数等の影響を除去するためには、所定の電圧入力かつモータの角速度が概ね零である状態を所定時間維持しなければならない。したがって、任意のブレーキ目標指令に追従しなければならない電動ブレーキ制御系において、特許文献４のコイル温度推定機能を実装することは困難となる場合がある。

また、一般に電動ブレーキ装置において、車両に対する搭載スペースの削減と周波数応答の向上の目的で、電動モータの慣性が極めて小さい場合が多い。この場合、前記電動モータを静止状態にできる状況においても、僅かなトルク入力に対して瞬時に角速度が上昇するため、厳密な静止状態を維持し難い場合がある。厳密な静止状態を維持しようとすると、車両の乗員が違和感を感じるうえ、車両挙動に悪影響を与えるおそれがある。

上記の影響を受けない手法として、例えば、特許文献３に示すような、モータコイルにサーミスタ等の感温素子を配置する対策が一般的に用いられる。
しかしながら、モータサイズや組立コストの面で不利になる可能性がある。また、例えば、ブレーキに用いる電動式アクチュエータのようなシステムのサーボモータにおいては、電流が所定のコイルに集中して発熱に偏りが生じてしまい、正確なコイル温度を検出できない場合がある。このとき、特許文献３のように各コイルの平均温度を測定する対策では、未だ熱負荷に余裕のある状態でシステムが停止してしまう可能性や、逆に特定のコイル温度が上昇し過ぎてしまう可能性が生じる。

この発明の目的は、モータコイル温度を検出することについて、車両挙動への影響を低減できると共に、モータコイル温度を精度良く推定す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８と、このブレーキロータ８に接触させる摩擦部材９と、この摩擦部材９を前記ブレーキロータ８に接触させる摩擦部材操作手段６と、この摩擦部材操作手段６を駆動する電動モータ４と、この電動モータ４の電流を推定する電流推定手段２２と、前記摩擦部材９を前記ブレーキロータ８に押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値である推定ブレーキ力を求めるブレーキ力推定手段２８と、前記電動モータ４を制御して前記推定ブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置２とを備える電動ブレーキ装置ＤＢにおいて、
前記制御装置２は、
前記電動モータ４の駆動中、前記摩擦部材操作手段６の押圧力の反力について、ブレーキ力を増加させる動作における正効率に基づく反力と、ブレーキ力を減少させる動作における逆効率に基づく反力とを有するヒステリシス特性を推定するヒステリシス推定機能手段２４と、
前記ヒステリシス特性の正効率側と逆効率側との間に相当する電流を前記電動モータ４に定められた時間だけ印加して静的条件を構築する静的条件構築手段２５と、
この静的条件構築手段２５により前記定められた時間を経過した前記電動モータ４の電圧と、前記電流推定手段２２で推定される電流との関係から、定められた条件に従って前記電動モータ４におけるコイル温度を推定する温度推定手段１９とを有することを特徴とする。
前記静的条件とは、前記電動モータの角速度がゼロないし概ねゼロの極めて小さい値の状態をいう。前記定められた値、前記定められた時間、および前記定められた条件は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果により定められる。

電動ブレーキ装置ＤＢに作用する摩擦力によって、増圧と減圧での回転方向に変化に対する摩擦抗力の向きが変化することから、ヒステリシス特性が生じる。
この構成によると、ヒステリシス推定機能手段２４は、電動モータ４の駆動中、前記ヒステリシス特性を推定する。静的条件構築手段２５は、前記ヒステリシス特性の正効率側と逆効率側との間に相当する電流を電動モータ４に定められた時間だけ印加して静的条件を構築する。温度推定手段１９は、前記定められた時間を経過した電動モータ４の電圧と、電流推定手段２２で推定される電流（「推定電流」と称す）との関係から、定められた条件に従って電動モータ４のコイル温度を推定する。

このように電動モータ４の駆動中であっても、電動モータ角速度を概ねゼロになる状態でブレーキ力を一定に維持できるヒステリシス特性の中間の電流を利用することで、電動ブレーキにおける電動モータを厳密な静止状態に維持することが困難な従来技術に対して、コイル温度を正確に推定することができる。また、前記によりモータ電流も一定とすることができるため、インダクタンスの誤差の影響を受けてしまう従来技術に対して、コイル温度を正確に推定することができる。

前記温度推定手段１９は、前記定められた条件として、前記目標ブレーキ力の変化量の絶対値が定められた値以下であり、かつ、前記目標ブレーキ力と前記推定ブレーキ力の偏差が設定値以下にあるとき、前記コイル温度を推定するものとしても良い。
前記定められた値、前記設定値は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果により定められる。

この場合、目標ブレーキ力の変化量の絶対値が定められた値以下の条件を満たすことで、この電動ブレーキ装置ＤＢの静的条件をより確実に満足し得る。目標ブレーキ力と前記推定ブレーキ力の偏差が設定値以下にある条件を満たすことで、目標ブレーキ力にブレーキ力が追従していると判断し得る。これら条件を満たしたうえで、コイル温度を推定することで、モータコイル温度をより精度良く推定することができる。また、前記によりブレーキ力を概ね一定に維持する要求がある状況において、前記のコイル温度推定を実行することで、車両の乗員は違和感を感じることなく、車両挙動への影響を低減することができる。

前記温度推定手段１９は、
この温度推定手段１９により前記コイル温度を推定した後、前記目標ブレーキ力に対する前記推定ブレーキ力の追従制御を開始した状態からの経過時間を計測する時間計測部２９と、
この時間計測部２９で計測する経過時間が設定時間に達するまでは、前記コイル温度の推定を実行しない温度推定非実行部３０と、
を有するものとしても良い。
前記設定時間は、試験やシミュレーション等の結果により定められる。

コイル温度を一旦推定した後、追従制御を開始した状態からの経過時間が設定時間に達するまでは、コイル温度は殆ど変化しないことが考えられる。そこで、時間計測部２９で計測する経過時間が設定時間に達するまでは、コイル温度の推定を敢えて実行しないようにする。換言すれば、あまり頻繁にコイル温度を推定しないようにする。これにより演算処理の負荷を低減することができる。

前記温度推定手段１９は、前記推定ブレーキ力が大きくなる程、前記経過時間の設定時間が小さくなる相関に基づき、前記設定時間を変更する設定時間変更部３１を有するものとしても良い。設定時間変更部３１は、コイル温度の推定を実行するか否かの基準である設定時間を推定ブレーキ力に応じて変更することで、木目細かくコイル温度の推定制御を行うことができる。

前記温度推定手段１９は、
この温度推定手段１９により前記コイル温度を推定した後、前記目標ブレーキ力に対する前記推定ブレーキ力の追従制御を開始した状態からの経過時間を計測する時間計測部２９と、
この時間計測部２９で計測する経過時間が設定時間以上に達し、かつ、前記推定ブレーキ力および前記電流推定手段２２で推定される電流の少なくともいずれかが定められた値以上のとき、前記コイル温度の推定を強制的に実行する温度推定実行部３２と、
を有するものとしても良い。
前記設定時間、前記定められた値は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果により定められる。

この構成によると、温度推定実行部３２は、時間計測部２９で計測する経過時間が設定時間以上に達し、かつ、推定ブレーキ力および推定電流の少なくともいずれかが定められた値以上のとき、コイル温度の推定を強制的に実行する。このような条件では、コイル温度が過度に上昇するおそれがあるためである。

この発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、この電動モータの電流を推定する電流推定手段と、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値である推定ブレーキ力を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御して前記推定ブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える。前記制御装置は、前記電動モータの駆動中、前記摩擦部材操作手段の押圧力の反力について、ブレーキ力を増加させる動作における正効率に基づく反力と、ブレーキ力を減少させる動作における逆効率に基づく反力とを有するヒステリシス特性を推定するヒステリシス推定機能手段と、前記ヒステリシス特性の正効率側と逆効率側との間に相当する電流を前記電動モータに定められた時間だけ印加して静的条件を構築する静的条件構築手段と、この静的条件構築手段により前記定められた時間を経過した前記電動モータの電圧と、前記電流推定手段で推定される電流との関係から、定められた条件に従って前記電動モータにおけるコイル温度を推定する温度推定手段とを有する。このため、モータコイル温度を検出することについて、車両挙動への影響を低減できると共に、モータコイル温度を精度良く推定することができる。

この発明の実施形態に係る電動サーボシステムの制御系のブロック図である。 同電動サーボシステムの電動ブレーキ装置を概略示す図である。 同電動ブレーキ装置の電動アクチュエータのヒステリシス特性を示す図である。 同電動ブレーキ装置のモータコイル温度の推定を実行するフローチャートである。 同電動ブレーキ装置のブレーキ力およびモータ電流の推移を示す図である。 同電動ブレーキ装置のブレーキ力およびモータ電流の推移を示す図である。

この発明の実施形態に係る電動サーボシステムの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、この電動サーボシステムは、複数の電動ブレーキ装置ＤＢと、電源装置３と、上位ＥＣＵ１７とを有する。各電動ブレーキ装置ＤＢは、電動アクチュエータ１と、制御装置２とを有する。先ず、電動アクチュエータ１について説明する。

図２に示すように、電動アクチュエータ１は、電動モータ４と、この電動モータ４の回転を減速する減速機構５と、摩擦部材操作手段である直動機構６と、駐車ブレーキであるパーキングブレーキ機構７と、ブレーキロータ８と、摩擦部材９とを有する。電動モータ４、減速機構５、および直動機構６は、例えば、図示外のハウジング等に組み込まれる。電動モータ４は３相の同期モータ等からなる。

減速機構５は、電動モータ４の回転を、回転軸１０に固定された３次歯車１１に減速して伝える機構であり、１次歯車１２、中間歯車１３、および３次歯車１１を含む。この例では、減速機構５は、電動モータ４のロータ軸４ａに取り付けられた１次歯車１２の回転を、中間歯車１３により減速して、回転軸１０の端部に固定された３次歯車１１に伝達可能としている。

摩擦部材操作手段である直動機構６は、減速機構５で出力される回転運動を送りねじ機構により直動部１４の直線運動に変換して、ブレーキロータ８に対して摩擦部材９を当接離隔させる機構である。直動部１４は、回り止めされ且つ矢符Ａ１にて表記する軸方向に移動自在に支持されている。直動部１４のアウトボード側端に摩擦部材９が設けられる。電動モータ４の回転を減速機構５を介して直動機構６に伝達することで、回転運動が直線運動に変換され、それが摩擦部材９の押圧力に変換されることにより、直動機構６の軸力であるブレーキ力を発生させる。なお複数の電動モータ装置ＤＢ（図１）を車両に搭載した状態で、車両の外側をアウトボード側といい、車両の中央側をインボード側という。

パーキングブレーキ機構７のアクチュエータ１６として、例えば、リニアソレノイドが適用される。アクチュエータ１６によりロック部材（ソレノイドピン）１５を進出させて中間歯車１３に形成された係止孔（図示せず）に嵌まり込ませることで係止し、中間歯車１３の回転を禁止することで、パーキングロック状態にする。ロック部材１５を前記係止孔から離脱させることで中間歯車１３の回転を許容し、アンロック状態にする。

図１に示すように、各電動ブレーキ装置ＤＢの制御装置２に、電源装置３と、各制御装置２の上位制御手段である上位ＥＣＵ１７とが接続されている。なお図１では、一つの電動ブレーキ装置ＤＢにおける制御装置２および電動アクチュエータ１のみ示し、その他の電動ブレーキ装置については図示を省略している。上位ＥＣＵ１７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。また上位ＥＣＵ１７は、各電動ブレーキ装置ＤＢの統合制御機能を有する。上位ＥＣＵ１７から例えばブレーキ力等の目標値指令（目標ブレーキ力）が、制御装置２の制御演算器１８に入力される。

電源装置３は、各電動ブレーキ装置ＤＢにおける電動モータ４および制御装置２にそれぞれ電力を供給する。
制御装置２は、制御演算器１８、温度推定手段であるコイル温度推定器１９、モータドライバ２１、および、電流推定手段である電流センサ２２等を有する。制御演算器１８、コイル温度推定器１９は、例えば、マイクロコンピュータ等のプロセッサ、またはＡＳＩＣ，ＦＰＧＡ，ＤＳＰ等のハードウェアモジュールで実装しても良い。

制御演算器１８は、制御演算機能部２３と、ヒステリシス推定機能手段２４と、静的条件構築手段２５と、電流制限手段２６とを有する。制御演算機能部２３は、各種センサの値から、上位ＥＣＵ１７からの制御目標を達成するよう、モータドライバ２１の制御信号を生成する。このとき、電流制限手段２６は、コイル温度推定器１９の推定結果を参照し、この推定結果に応じて励磁コイル４ａを発熱から保護する処理を実行することが好ましい。

電流制限手段２６による発熱保護としては、後述するコイル温度推定器１９の推定温度に応じて電流上限値を制限する処理としても良く、前記推定温度が所定値を超えたら電動モータ４の動作を停止する処理としても良い。前記電流上限値を制限する処理は、制御演算器１８が演算処理を実行する必要があるが電動モータ４が不所望に駆動停止することを回避できる。前記電動モータ４の動作を停止する処理は、この処理を簡潔かつ確実に行うことができる。なお前記電流上限値を制限する処理と、前記動作を停止する処理とを併用しても良い。

モータドライバ２１は、電源装置３の直流電力を電動モータ４の駆動に用いる三相の交流電力に変換する。このモータドライバ２１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴのようなスイッチ素子を用いたハーフブリッジ回路等を構成しても良い。またモータドライバ２１は、前記スイッチ素子を瞬時に駆動するようなプリドライバを含んでも良い。

電流センサ２２は、三相の励磁コイル４ａに流す電流をそれぞれ求める電流検出手段である。電流センサ２２は、前記各種センサの一つであって、例えば、送電経路の周囲に発生する磁界を検出する電流センサを用いても良く、シャント抵抗と作動アンプを用いて電圧降下量を検出する電流センサを用いても良い。前記磁界を検出する電流センサを用いた場合、高効率・高精度で、前記電圧降下量を検出する電流センサを用いた場合、低コストで実装できる。また、三相電流を測定するうえで、例えば、三相のうちいずれか二相のみ電流を計測し、残り一相は三相電流の総和は零となる特性を用いて求めても良い。

電動モータ４は、励磁コイル４ａ、ロータ角度センサ２７、および、永久磁石を有するロータ（図示せず）を備えたブラシレスＤＣモータが、高速、小型、および高精度を両立する電動サーボシステムには好適である。励磁コイル４ａは、一つのティースに集中して巻く集中巻でも良く、複数のティースにまたがる分布巻でも良い。両者を比較すると、集中巻は小型化が可能で、分布巻は高効率および低トルクリプルとすることが可能である。

ロータ角度センサ２７として、例えば、レゾルバや磁気エンコーダ等のようなセンサを電動モータ４に搭載しても良く、回転中のコイル電圧を用いてロータ角度をいわゆるセンサレスで推定しても良い。磁気エンコーダ等のセンサを用いる場合、低速〜停止状態まで高精度にロータ角度を検出することが可能であり、ロータ角度をセンサレスで推定する場合、省スペース化を図るうえで有利となる。

電動ブレーキ装置ＤＢのブレーキ力は、ブレーキ力推定手段２８で推定される。ブレーキ力推定手段２８は、この電動ブレーキ装置ＤＢの動作により生じる、この電動ブレーキ装置ＤＢ自体または車輪に生じる影響をセンシングした検出値、および電動アクチュエータ１の特性から、実際に発生しているブレーキ力を推定できる手段であれば良い。その他、ブレーキ力推定手段２８は、例えば、電動アクチュエータ１の荷重を検出する荷重センサであっても良い。

前記荷重センサは、例えば、磁気式のセンサが適用される。図２に示すように、摩擦部材９がブレーキロータ８を押圧するとき、直動部１４にインボード側への反力が作用する。磁気式のセンサからなる荷重センサは、このブレーキ力の反力を軸方向の変位量として磁気的に検出する。図１に示すように、ブレーキ力推定手段２８は、前記ブレーキ力の反力とセンサ出力との関係を試験等で予め設定しておくことにより、荷重センサのセンサ出力に基づいて、ブレーキ力を推定し得る。なお、荷重センサとして、磁気式以外の光学式、渦電流式、または静電容量式のセンサを適用することも可能である。

この実施形態では、特に、図１に示すように、制御装置２にコイル温度推定器１９を設け、また制御演算器１８に、ヒステリシス推定機能手段２４および静的条件構築手段２５を設けている。ヒステリシス推定機能手段２４は、電動アクチュエータ１のヒステリシス特性を推定する。前記ヒステリシス特性は、電動モータ４の駆動中、直動機構６の押圧力の反力について、ブレーキ力を増加させる動作における正効率に基づく反力と、ブレーキ力を減少させる動作における逆効率に基づく反力とを有する。

ここで図３は、この電動アクチュエータのヒステリシス特性を示す図である。以後、図１，図２も適宜参照しつつ説明する。図３の横軸は、トルクを示し、一般にモータトルクすなわち電流に相当する。同図３における縦軸は、電動アクチュエータ１（図１）によって発生する押圧力を示し、摩擦部材９（図２）とブレーキロータ８（図２）の摩擦係数μが一定であるならば、前記押圧力は、例えば、この電動ブレーキ装置におけるブレーキ力に相当する。

主に電動アクチュエータ１（図１）に作用する摩擦力によって、増圧と減圧での電動モータ４の回転方向の変化に対する摩擦抗力の向きが変化することから、本図３のようなヒステリシス特性が生じる。例えば、ブレーキ力を一定に保持する際のモータ電流とは、一般に本図３に示すヒステリシス特性における、正効率と逆効率の間（図３でハッチングで表す）の電流に相当する。

図１に示すように、静的条件構築手段２５は、前記ヒステリシス特性の正効率側と逆効率側との間に相当する電流を電動モータ４に定められた時間だけ印加して静的条件を構築する。前記定められた時間は、試験やシミュレーション等の結果により、例えば、数ミリ秒〜数十ミリ秒に定められる。

コイル温度推定器１９は、静的条件構築手段２５により前記定められた時間を経過した電動モータ４の電圧と、電流センサ２２で推定される推定電流との関係から、定められた条件に従って電動モータ４におけるコイル温度を推定する。前記電動モータ４の電圧は、制御演算結果に伴う出力値をそのまま用いても良く、この電動モータ４の電圧を直接測定しても良い。前記の電圧および電流より、例えば以下の関係式に基づいて各相の推定温度が導出される。
Ｒ（ｋ）＝Ｖ（ｋ）／Ｉ（ｋ）
ｔ＝（Ｒ（ｋ）−Ｒ_ｏ）／（Ｒ_ｏ・α）
ｔ：推定温度
Ｖ（ｋ）：電圧
Ｉ（ｋ）：電流
Ｒ_ｏ：基準抵抗
α：温度抵抗係数
モータ電圧は、UVW各相への交流電圧であるが、前記のように電動モータが完全に静止している場合は直流電圧となる。

コイル温度推定器１９は、原則、前記定められた条件として、上位ＥＣＵ１７から与えられる目標ブレーキ力の変化量の絶対値が定められた値以下であり、かつ、目標ブレーキ力と推定ブレーキ力との偏差が設定値以下にあるとき、コイル温度を推定する。このコイル温度推定器１９は、時間計測部２９、温度推定非実行部３０、設定時間変更部３１、および温度推定実行部３２を有する。時間計測部２９は、このコイル温度推定器１９によりコイル温度を推定した後、目標ブレーキ力に対する推定ブレーキ力の追従制御を開始した状態からの経過時間を計測する。

温度推定非実行部３０は、時間計測部２９で計測する経過時間が設定時間に達するまでは、コイル温度の推定を実行しない。コイル温度を一旦推定した後、追従制御を開始した状態からの経過時間が設定時間に達するまでは、コイル温度は殆ど変化しないことが考えられる。そこで、時間計測部２９で計測する経過時間が設定時間に達するまでは、コイル温度の推定を敢えて実行しないようにする。換言すれば、計測する経過時間が設定時間に達するまでは、あまり頻繁にコイル温度を推定しないようにする。

設定時間変更部３１は、ブレーキ力推定手段２８で推定される推定ブレーキ力が大きくなる程、前記経過時間における設定時間が小さくなる相関に基づき、前記設定時間を変更する。このように設定時間変更部３１は、コイル温度の推定を実行するか否かの基準である設定時間を推定ブレーキ力に応じて変更することで、木目細かくコイル温度の推定制御を行う。

温度推定実行部３２は、時間計測部２９で計測する経過時間が設定時間以上に達し、かつ、ブレーキ力推定手段２８で推定される推定ブレーキ力および電流センサ２２で推定される推定電流のいずれか一方または両方が定められた値以上のとき、目標ブレーキ力並びに目標ブレーキ力の変化量の値によらずコイル温度の推定を強制的に実行する。このような条件を満たすと、目標ブレーキ力等によらずコイル温度の推定を強制的に実行する。このような条件では、コイル温度が過度に上昇するおそれがあるためである。

図４は、この電動ブレーキ装置のモータコイル温度の推定を実行するフローチャートである。本処理開始後、制御演算器１８は、目標ブレーキ力Ｆ_ｒを取得し（ステップＳ１）、推定ブレーキ力Ｆ_ｂを取得する（ステップＳ２）。次に、制御演算器１８は、本制御が電流制御モードかブレーキ力制御モードかを判断する（ステップＳ３）。ブレーキ力制御モードであるとの判断でステップＳ１９に移行する。電流制御モードであるとの判断でステップＳ４に移行し、制御演算器１８は、電流制御の経過時間、すなわち追従制御を開始した状態からの経過時間ｎ_ｃｉが所定値ｎ_ｉｔｈ以上であるかを判定する。前記経過時間ｎ_ｃｉが所定値ｎ_ｉｔｈ以上であれば（ステップＳ４：ｙｅｓ）、制御演算器１８は、コイル温度推定器１９にコイル温度を推定させる（ステップＳ５）。その後ステップＳ１９に移行する。

前記経過時間ｎ_ｃｉが所定値ｎ_ｉｔｈ未満であれば（ステップＳ４：ｎｏ）、制御演算器１８は、時間計測部２９であるカウンタを加算して前記経過時間ｎ_ｃｉを継続して計時する（ステップＳ７）。その後、制御演算器１８は、現在のブレーキ力における、ヒステリシス特性の正効率側と逆効率側との間（ヒステリシス間）に相当する電流を推定する（ステップＳ１１）。制御演算器１８の静的条件構築手段２５は、前記ステップＳ１１で推定した電流にモータ電流を制御する（ステップＳ１３）。このとき、ステップＳ１３の制御系は有限時間で前記モータ電流および操作量であるモータ電圧が所定値に収束する安定な制御系でなければならず、そのような制御系は通常の電動ブレーキ装置のブレーキ力制御にも好適である。ステップＳ１３の後本処理を終了する。

ステップＳ１９において、コイル温度推定器１９の温度推定実行部３２は、コイル温度の推定を強制的に実行するか否かを判定する。ステップＳ６、Ｓ８、Ｓ１５の判定に該当しない場合においても、強制的にコイル温度の計測を行うモード（ステップＳ１９）を設けておくと、コイル温度の推定が行われずにモータコイル４ａの熱負荷が限度を超える状況を防止できて好適と考えられる。上記に該当する場合は、例えば、目標ブレーキ力の単調増加や単調減少が長時間継続された場合等が考えられる。

強制的にコイル温度の計測を行う条件を満たし（ステップＳ１９：ｙｅｓ）、ブレーキ力制御から電流制御モードへの切替が発生した場合、ステップＳ１１に移行する。強制的にコイル温度の計測を行う条件を満たさない場合（ステップＳ１９：ｎｏ）、コイル温度推定器１９は、目標ブレーキ力Ｆ_ｒの変化量の絶対値が定められた値Ｆ_ｒｔｈ以下であるか否かを判断する（ステップＳ６）。

コイル温度推定器１９が、目標ブレーキ力Ｆ_ｒの変化量の絶対値が定められた値Ｆ_ｒｔｈ以下と判断し（ステップＳ６：ｙｅｓ）、かつ、目標ブレーキ力Ｆ_ｒと推定ブレーキ力Ｆ_ｂの偏差が設定値Ｆ_ａｔｈ以下にあると判断すると(ステップＳ８：ｙｅｓ）、制御演算器１８は追従制御を開始した状態からの経過時間ｎ_ｃｆが所定値ｎ_ｆｔｈ以上であるかを判定する（ステップＳ１５）。この判定に該当すると（ステップＳ１５：ｙｅｓ）、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ６、Ｓ８、Ｓ１５の判定に該当しないとき、制御演算器１８は、本制御が電流制御モードかブレーキ力制御モードかを判断する（ステップＳ１８）。電流制御モードであった場合、制御演算器１８は電流制御の経過時間ｎ_ｃｉ，ｎ_ｃｆを計測する各カウンタをクリアする（ステップＳ１６，Ｓ１７）。その後ステップＳ１２を経由してブレーキ力制御を実行する（ステップＳ１４）。その後本処理を終了する。ステップＳ１８において、継続したブレーキ力制御モードであった場合、制御演算器１８は、ブレーキ力制御モード継続判定用のカウンタを加算する（ステップＳ１０）。次にステップＳ１２に移行する。

図５、図６は、それぞれ電動ブレーキ装置のブレーキ力およびモータ電流の推移を示す図である。図５では、目標ブレーキ力Ｆ_ｒを時間の経過と共に変化させ、一定の目標ブレーキ力Ｆ_ｒを所定時間推移させている。このとき目標ブレーキ力Ｆ_ｒに実際のブレーキ力Ｆ_ｂ（または推定ブレーキ力Ｆ_ｂ）が追従している。この例では、同図の点線にて示すように、一定の目標ブレーキ力Ｆ_ｒが所定時間推移しているときに、コイル温度推定器１９はコイル温度の推定を行う。

図６（ａ）では、コイル温度推定器１９によりコイル温度を推定（同図の点線に示す）した後、時間計測部２９で計測する経過時間が設定時間に達するまでは、コイル温度の推定を実行しない例を示す。このようにあまり頻繁にコイル温度を推定しないようにすることで、演算処理の負荷を低減し得る。
図６（ｂ）では、コイル温度推定器１９がコイル温度を強制的に実行する例を示す。具体的には、温度推定実行部３２は、時間計測部２９で計測する経過時間が設定時間以上に達し、かつ、推定ブレーキ力および推定電流の少なくともいずれかが定められた値以上のとき、コイル温度の推定を強制的に実行する。このような条件では、コイル温度が過度に上昇するおそれがあるためである。

以上説明した電動ブレーキ装置ＤＢによると、電動モータ４の駆動中であっても、電動モータ角速度を概ねゼロになる状態でブレーキ力を一定に維持できるヒステリシス特性の中間の電流を利用することで、電動ブレーキにおける電動モータを厳密な静止状態に維持することが困難な従来技術に対して、コイル温度を正確に推定することができる。また、前記によりモータ電流も一定とすることができるため、インダクタンスの誤差の影響を受けてしまう従来技術に対して、コイル温度を正確に推定することができる。

コイル温度推定器１９は、原則、上位ＥＣＵ１７から与えられる目標ブレーキ力の変化量の絶対値が定められた値以下であり、かつ、目標ブレーキ力と推定ブレーキ力との偏差が設定値以下にあるとき、コイル温度を推定する。目標ブレーキ力の変化量の絶対値が定められた値以下の条件を満たすことで、この電動ブレーキ装置ＤＢの静的条件をより確実に満足し得る。目標ブレーキ力と推定ブレーキ力の偏差が設定値以下にある条件を満たすことで、目標ブレーキ力にブレーキ力が追従していると判断し得る。これら条件を満たしたうえで、コイル温度を推定することで、モータコイル温度をより精度良く推定することができる。

他の実施形態について説明する。
コイル温度の推定や電流制御モードを強制的に無効にする動作を設けても良い。例えば、弱いブレーキ操作しかされていない場合等はモータ温度が上昇しているケースは考えにくいためである。その他、アンチロック制御中等、高精度なブレーキ力制御が求められている状況においては、上記のコイル温度の推定を行わないようにしても良い。
電動モータとして、例えば、ブラシやスリップリング等を用いたＤＣモータやステッピングモータを適用しても良い。
直動機構は、遊星ローラねじ、ボールランプ等の機構であっても良い。

この電動ブレーキ装置を搭載した車両は、駆動輪をモータで駆動する電気自動車であっても良いし、前後輪の一方をエンジンで駆動し、他方をモータで駆動するハイブリッド自動車あっても良い。また車両に、エンジンのみで駆動輪を駆動するエンジン車を適用しても良い。ブレーキのタイプはディスクブレーキタイプであってもドラムブレーキタイプであってもよい。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２…制御装置
４…電動モータ
６…直動機構（摩擦部材操作手段）
８…ブレーキロータ
９…摩擦部材
１９…コイル温度推定器（温度推定手段）
２２…電流センサ（電流推定手段）
２４…ヒステリシス推定機能手段
２５…静的条件構築手段
２８…ブレーキ力推定手段
２９…時間計測部
３０…温度推定非実行部
３１…設定時間変更部
３２…温度推定実行部

Claims (5)

1. ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、この電動モータの電流を推定する電流推定手段と、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値である推定ブレーキ力を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御して前記推定ブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える電動ブレーキ装置において、
   前記制御装置は、
   前記電動モータの駆動中、前記摩擦部材操作手段の押圧力の反力について、ブレーキ力を増加させる動作における正効率に基づく反力と、ブレーキ力を減少させる動作における逆効率に基づく反力とを有するヒステリシス特性を推定するヒステリシス推定機能手段と、
   前記ヒステリシス特性の正効率側と逆効率側との間に相当する電流を前記電動モータに定められた時間だけ印加して静的条件を構築する静的条件構築手段と、
   この静的条件構築手段により前記定められた時間を経過した前記電動モータの電圧と、前記電流推定手段で推定される電流との関係から、定められた条件に従って前記電動モータにおけるコイル温度を推定する温度推定手段と、
   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に記載の電動ブレーキ装置において、前記温度推定手段は、前記定められた条件として、前記目標ブレーキ力の変化量の絶対値が定められた値以下であり、かつ、前記目標ブレーキ力と前記推定ブレーキ力の偏差が設定値以下にあるとき、前記コイル温度を推定する電動ブレーキ装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電動ブレーキ装置において、前記温度推定手段は、
   この温度推定手段により前記コイル温度を推定した後、前記目標ブレーキ力に対する前記推定ブレーキ力の追従制御を開始した状態からの経過時間を計測する時間計測部と、
   この時間計測部で計測する経過時間が設定時間に達するまでは、前記コイル温度の推定を実行しない温度推定非実行部と、
   を有する電動ブレーキ装置。
4. 請求項３に記載の電動ブレーキ装置において、前記温度推定手段は、前記推定ブレーキ力が大きくなる程、前記経過時間の設定時間が小さくなる相関に基づき、前記設定時間を変更する設定時間変更部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、前記温度推定手段は、
   この温度推定手段により前記コイル温度を推定した後、前記目標ブレーキ力に対する前記推定ブレーキ力の追従制御を開始した状態からの経過時間を計測する時間計測部と、
   この時間計測部で計測する経過時間が設定時間以上に達し、かつ、前記推定ブレーキ力および前記電流推定手段で推定される電流の少なくともいずれかが定められた値以上のとき、前記コイル温度の推定を強制的に実行する温度推定実行部と、
   を有する電動ブレーキ装置。
   

Images