JP2017052420A

JP2017052420A - 電動ブレーキ装置

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Publication number: JP2017052420A
Application number: JP2015178188A
Authority: JP
Inventors: 唯増田; Yui Masuda
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16
Anticipated expiration: 2035-09-10
Also published as: WO2017043461A1; EP3348445A4; EP3348445B1; JP6644502B2; EP3348445A1; US20180194334A1; US10807577B2; CN108025724B; CN108025724A

Abstract

【課題】要求に基づいてトルク変動の小さい制御法とトルクを最大限発揮する制御法を使い分けることで、ＮＶＨが重要な場合におけるトルク変動の小さい静粛な動作と、トルクや出力が重要な場合における高トルクないし高出力動作を両立させる。
【解決手段】モータ電流決定手段１２を、トルクの出力を重視する出力重視制御と、トルク変動の小ささを重視するトルク変動抑制制御とを使い分け可能とする。制動要求および車両の走行状況の何れか一方または両方に基づいて、電動モータ１４のトルク変動を抑制する重要度合を決定する出力要求判別手段１３を設ける。この判別結果に応じて、前記モータ電流決定手段１２が、出力重視制御とトルク変動抑制制御とを使い分ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車等の車両に装備される電動ブレーキ装置に関する。

電動ブレーキ装置として、以下の提案がなされている。
(1) 電動モータ、直動機構、減速機、を使用した電動ブレーキ用アクチュエータ（例えば特許文献１）。
(2) 遊星ローラ機構、電動モータ、を使用した電動ブレーキ用アクチュエータ（例えば特許文献２）。

特開平０６−３２７１９０号公報特開２００６−１９４３５６号公報

特許文献１，２に開示のような電動ブレーキ装置において、制御精度の向上およびＮＶＨ（振動、騒音、乗り心地）の改善の目的で、電動モータのトルク変動の低減が要求される場合がある。前記トルク変動の低減について、電動ブレーキ装置のような電動サーボモータシステムにおいては、トルク変動周波数はモータの角速度に依存し、モータ静止状態すなわち０Ｈｚからモータ最大角速度のトルク変動周期に依存する倍角に相当する周波数まで、幅広い周波数の外乱として印加される。そのため、制御コントローラによるトルク変動の影響低減は極めて困難となる。

一般にトルク変動の小さいモータはトルク密度を小さくせざるを得ない場合が多い。例えば、磁極のスキューや非同心形状によるトルク変動低減は、一般に複雑な形状となると同時に、トルクに寄与する有効磁束率を低下させ、トルクを維持するためにはコスト増、サイズ大型化、重量増加、といった問題が発生する可能性がある。
また、多極化によるトルク変動低減は、多極化することによってモータ角速度あたりの電気角速度が増加し、回転数低下に伴う応答性低下が問題となる可能性がある。また、例えば誘導モータ等のトルク変動の小さいモータは、ブラシレスＤＣモータ等と比較してトルク密度が小さく、サイズ増、重量増、等から搭載性を損なう可能性がある。
三相交流同期モータにおいて、トルク変動を生じ難い電流位相条件が存在することが公知である。しかしながら、上記電流位相角においては実効電流に対するトルクが低下するため、モータ損失が増加して発熱増および消費電力増となり、また最大許容電流通電時の最大トルクが低下する問題がある。

この発明の目的は、要求に基づいてトルク変動の小さい制御法とトルクを最大限発揮する制御法を使い分けることで、ＮＶＨが重要な場合におけるトルク変動の小さい静粛な動作と、トルクや出力が重要な場合における高トルクないし高出力動作を両立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１は、ブレーキロータ３１、このブレーキロータ３１に接触させる摩擦材３２、電動モータ３４、この電動モータ３４の駆動により前記摩擦材３２を前記ブレーキロータ３１と接触させる摩擦材操作手段３３、および発生しているブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段３７を有する電動ブレーキアクチュエータ２と、前記電動モータ３４を制御する制御装置３とを備え、車両に装備される電動ブレーキ装置１であって、
前記制御装置３は、
与えられた目標値に対して前記ブレーキ力推定手段３７で推定されるブレーキ力を追従制御するブレーキ力制御演算手段１１と、
このブレーキ力制御演算手段１１の出力に応じて前記電動モータ３４を駆動する電流を決定し、この決定を行うにつき用いるモータ制御法として、トルクの出力を重視する出力重視制御と、トルク変動の小ささを重視するトルク変動抑制制御とのいずれか一方の制御法で定まる値、または両制御法でそれぞれ定まる値の間の値に、変更指令によって変更可能なモータ電流決定手段１２と、
前記目標値として与えられる制動要求および前記車両の走行状況の推定手段から得られる走行状況の何れか一方または両方に基づいて、定められた基準に従い、前記電動モータ３４のトルク変動を抑制する重要度合を決定し、前記モータ電流決定手段１２に前記変更指令として与える出力要求判別手段１３とを有する
ことを特徴とする。

この構成によると、前記出力要求判別手段１３は、制動要求および走行状況の何れか一方または両方に基づいて、定められた基準に従い、前記電動モータ３４のトルク変動を抑制する重要度合を決定する。前記モータ電流決定手段１２は、前記重要度合により、出力重視制御とトルク変動抑制制御とを使い分ける。そのため、ＮＶＨが重要な場合におけるトルク変動の小さい静粛な動作と、トルクや出力が重要な場合における高トルクないし高出力動作を両立させることができる。
前記制動要求は目標ブレーキ力等であり、前記走行状況は車輪速や車両挙動等である。前記出力要求判別手段１３は、これら目標ブレーキ力、車輪速、車両挙動等から、要求され得る制動動作時の静粛性の重要度を予測することで、前記トルク変動を抑制する重要度合の判断を行う。
なお、ブレーキ力推定手段３７は、摩擦材操作手段３３等に作用している荷重やモータ電流を検出する一つまたは複数種のセンサであっても良く、またその他の情報からブレーキ力を推定演算する手段であっても良い。

この発明において、前記電動モータ３４が三相交流同期モータであり、前記トルク変動抑制制御が、前記電動モータ３４の電流位相をトルクに対するトルク変動幅の比率を小さくする電流位相とする電動モータ制御法であり、前記モータ電流決定手段１２は、前記出力要求判別手段１３の決定に基づいて、前記トルク変動幅の比率を小さくする電流位相と、トルクを最大限発揮する電流位相との間で電流位相を調整するようにしても良い。前記「トルクに対するトルク変動幅の比率」は、換言すれば「トルク変動率」である。
三相交流同期モータにおいて、トルク変動を生じ難い電流位相条件が存在することが知られており、電動モータ３４が三相交流同期モータである場合、電流位相角の調整により、前記制御の使い分けを容易にかつ精度良く行える。

この発明において、前記モータ電流決定手段１２はベクトル制御に対応していて、前記トルク変動率を小さくする電流位相による電動モータ制御法が、ｄ軸電流の大きさの制御によって成されるものであり、前記出力要求判別手段１３の決定に基づいて、トルクを最大限発揮するためのｄ軸電流と、このｄ軸電流より界磁磁束を弱めるｄ軸電流との間でｄ軸電流を調整するようにしても良い。前記「ｄ軸電流」は、界磁磁束を弱める電流成分である。
ｄ軸電流を調節する制御方法であると、出力重視制御とトルク変動抑制制御との使い分けが、容易にかつ精度良く行える。

この発明において、前記出力要求判別手段１３は、前記目標値である前記目標ブレーキ力の変化度合が所定値を超えた後、前記変化度合が増加すると前記トルク変動抑制制御の重要度合が低下するように判断する機能を有するようにしても良い。前記目標ブレーキ力の変化度合は、例えば目標ブレーキ力の時間微分による変化率、目標ブレーキ力のフーリエ変換等により求められる変動周波数、等により求められる。
目標ブレーキ力の変化度合が所定値を超えた後において、前記変化度合が増加するほど、モータに大きな出力が求められ、かつ本来の作動音が大きくなることで相対的にＮＶＨにおけるモータトルク変動の重要性が低下し得るため、トルク変動抑制制御の重要度合を低下させて出力重視制御を行うことが、状況に応じた適切な制御となる。

この構成の場合に、前記出力要求判別手段１３は、前記目標ブレーキ力の変化度合が、前記所定値より小さい別の所定値を下回った後、前記変化度合が減少すると前記トルク変動抑制の重要度合が低下するように判断するようにしても良い。
目標ブレーキ力の変化度合が、前記所定値より小さい別の所定値を下回った後において、前記変化度合が減少するほど、制御コントローラによってトルク変動の影響を低減しやすいことからトルク変動抑制の必要性が低い場合であり、特にトルク変動抑制を行わなくても良い。

この発明において、前記制御装置３が、前記車両の車輪の接地面に対する過剰な滑り量を抑止する滑り防止制御手段１６を備え、前記滑り防止制御手段１６が滑り防止を実行するとき、前記出力要求判別手段１３は前記トルク変動抑制の重要度合を最も下げるようにしても良い。
滑り防止制御手段１６が滑り防止を実行するときは、制御の迅速性が求められるため、トルク変動抑制の重要度合を最も下げて制御の迅速性を高めることが好ましい。

この発明において、前記出力要求判別手段１３は、前記車両に設けられた車体速推定手段３８から得られる推定車体速が所定値を下回った後、前記推定車体速が低下すると前記トルク変動抑制の重要度合が増加するよう判断する機能を有するようにしても良い。
一般に車体速が遅くなるほどロードノイズが低下して車内が静寂であるため、電動ブレーキで発生する音や振動が乗員に実感され易く、トルク変動を抑制する必要性が高い。
なお、特に停車状態においては電動ブレーキ装置１の動作に遅延が生じても車両挙動に影響がほぼ無いので、例えば目標ブレーキ力に対して十分にカットオフの低いローパスフィルタ等を適用するなどして前記目標ブレーキ力の変化率を低下させると、出力特性重視により消費電流を低減しつつＮＶＨが悪化せず好適と考えられる。

この発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータ、このブレーキロータに接触させる摩擦材、電動モータ、この電動モータの駆動により前記摩擦材を前記ブレーキロータと接触させる摩擦材操作手段、および発生しているブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段を有する電動ブレーキアクチュエータと、前記電動モータを制御する制御装置とを備え、車両に装備される電動ブレーキ装置であって、前記制御装置は、与えられた目標値に対して前記ブレーキ力推定手段で推定されるブレーキ力を追従制御するブレーキ力制御演算手段と、このブレーキ力制御演算手段の出力に応じて前記電動モータを駆動する電流を決定し、この決定を行うにつき用いるモータ制御法として、トルクの出力を重視する出力重視制御と、トルク変動の小ささを重視するトルク変動抑制制御とのいずれか一方の制御法で定まる値、または両制御法でそれぞれ定まる値の間の値に、変更指令によって変更可能なモータ電流決定手段と、前記目標値として与えられる制動要求および前記車両の走行状況の推定手段から得られる走行状況の何れか一方または両方に基づいて、定められた基準に従い、前記電動モータのトルク変動を抑制する重要度合を決定し、前記モータ電流決定手段に前記変更指令として与える出力要求判別手段とを有するため、要求に基づいてトルク変動の小さい制御法とトルクを最大限発揮する制御法が使い分けられることで、ＮＶＨが重要な場合におけるトルク変動の小さい静粛な動作と、トルクや出力が重要な場合における高トルクないし高出力動作を両立させることができる。

この発明の一実施形態に係る電動ブレーキ装置における制御系の概念構成を示すブロック図である。同ブロック図の変形例である。同電動ブレーキ装置における電動ブレーキアクチュエータの一例を示す説明図である。同電動ブレーキ装置における出力要求判別手段で用いるトルク変動及び出力特性の重要度の一例を示す説明図である。電流位相とトルクおよびトルク変動との関係を示すグラフである。同電動ブレーキ装置の出力要求判別手段およびモータ電流決定手段等が行う処理のフロー図である。同電動ブレーキ装置で用いる目標ブレーキ力、目標ブレーキ力変化度合、および車体速とその結合関数の関係を示すグラフである。同実施形態の電動ブレーキ装置を用いた場合の電流およびブレーキ力の経時的変化を示すグラブである。トルク変動を最小化する手法のみを制御に用いた場合の電流およびブレーキ力の経時的変化を示すグラブである。出力特性を最大とする手法のみを制御に用いた場合の電流およびブレーキ力の変化を示すグラフである。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１において、この電動ブレーキ装置１は、機構的な部分である電動ブレーキアクチュエータ２とその制御装置３とで構成され、この電動ブレーキ装置１と上位ＥＣＵ４とで電動ブレーキシステムが構成される。上位ＥＣＵ４は、ブレーキペダル等のブレーキ操作手段（図示せず）の踏み込み等による操作両から、車両の各電動ブレーキ装置１に制動指令を生成して分配する機能を有する電気制御ユニットである。上位ＥＣＵ４は、例えば、車両全体の協調制御や統括制御、およびアクセルペダル等のアクセル操作手段（図示せず）の操作量に従って車両の内燃機関または電動モータ等の走行駆動源の出力制御を行う機能を備えたメインＥＣＵとされる。なお、上位ＥＣＵ４は、ブレーキ制御に専用であっても良い。

電動ブレーキアクチュエータ２は、例えば図３に示すように、ブレーキロータ３１と、このブレーキロータ３１に接触させる摩擦パッド等の摩擦材３２と、電動モータ３４と、この電動モータ３４の駆動により前記摩擦材３２を前記ブレーキロータ３１に接触させる摩擦材操作手段３３と、電動ブレーキアクチュエータ２の各動作を検出するセンサ３７とを有する。ブレーキロータ３１は、この電動ブレーキ装置１を装備する車両の車輪（図示せず）と一体に結合され、車輪と共に回転する。前記摩擦材操作手段３３は、回転運動を直線運動に変換する直動機構３５と、電動モータ３４の回転を減速して直動機構３５に伝達する減速機３６とでなる。直動機構３５の直動運動で摩擦材３２がブレーキロータ３１に押し付けられる。直動機構３５は、例えば各種の送りねじ機構やボールランプ機構等を用いることができる。減速機３６は平行歯車を用いると安価で好適と考えられるが、ウォーム歯車や遊星歯車等を用いることもできる。電動モータ３４は、例えば三相同期交流モータであり、また永久磁石を有するロータを備えたブラシレスＤＣモータが、高速かつ小型を両立する電動サーボシステムには好適と考えられる。

センサ３７は、電動ブレーキアクチュエータ２の各動作を検出する手段であり、複数のセンサを代表して一つのセンサ３７として図示している。センサ３７として、例えばモータ角度センサ、モータ電流センサ、ブレーキ力センサ、等を用いると高精度・高速な電動ブレーキ制御系を構築できるため好適と考えられる。モータ角度センサはエンコーダやレゾルバ、電流センサはシャント抵抗やホール素子、ブレーキ力センサはホール素子や歪センサ、等により安価かつ省スペースに実装可能である。そのため、これらを用いると好適と考えられるが、特別なセンサ素子を用いないセンサレス推定を行う手段であってもよい。センサ３７は、その一つまたは複数が、この電動ブレーキ装置に発生しているブレーキ力を推定する前記ブレーキ力推定手段となる。

図１において、制御装置３は、要求されるブレーキ力の目標値に対して推定ブレーキ力を追従制御するブレーキ力制御演算手段１１と、ブレーキ力追従制御に必要なモータトルクから必要な電流を導出するモータ電流決定手段１２と、モータ特性において重視する特性を決定する出力要求判別手段１３と、モータ電流を追従制御する電流制御演算手段１４と、前記電動モータ３４のモータコイルに通電するモータドライバ１５とを有する。

前記制御装置３の前記各手段１１〜１４や、制御装置３のモータドライバ１５を除く全体は、例えばマイコン（マイクロコンピュータ）、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ，ＤＳＰ等を用いて実装することができる。モータドライバ１５は、例えばＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子を用いて構成することができ、前記スイッチング素子を瞬時に駆動するためのプリドライバを含んでも良い。

前記ブレーキ力制御演算手段１１は、前記ブレーキ力推定手段によるブレーキ力推定結果に基づいて、前記推定ブレーキ力の追従制御を行う。
前記電流制御演算手段１４は、電動ブレーキアクチュエータ２における前記電動モータ３４のモータ電流を検出する電流センサ等の検出値を用いてモータ電流の追従制御を行う。電流制御演算手段１４は、ベクトル制御を行う構成であっても良い。

モータ電流決定手段１２は、電動ブレーキアクチュエータ２の前記センサ３７から得られるモータトルクないしモータトルクに相当する値およびモータ角速度等の情報から、前記モータトルクが発揮されるモータ電流および電流位相、あるいはｄ軸とｑ軸の電流値を決定する。モータ電流決定手段１２の前記電流値決定は、電動モータのトルク発生式から演算することもできるが、予め該当するパラメータのテーブルを用意しておくと、演算負荷を軽減できて好適と考えられる。

モータ電流決定手段１２は、ブレーキ力制御演算手段１１の出力に応じて前記電動モータ３４を駆動する電流値を決定するが、この決定を行うにつき用いる電動モータ３４の制御法として、トルクの出力を重視する出力重視制御と、トルク変動の小ささを重視するトルク変動抑制制御とのいずれか一方の制御法で定まる値、または両制御法でそれぞれ定まる値の間の値に、外部からの変更指令によって変更可能とされている。

前記モータ電流決定手段１２における前記トルク変動抑制制御は、前記電動モータ３４の電流位相をトルクに対するトルク変動幅の比率を小さくする電流位相とする電動モータ制御法であり、前記モータ電流決定手段１２は、前記出力要求判別手段１３の決定に基づいて、前記トルク変動幅の比率を小さくする電流位相と、トルクを最大限発揮する電流位相との間で電流位相を調整するようにしている。

前記モータ電流決定手段１２は、ベクトル制御の機能を有し、前記トルク変動率を小さくする電流位相による電動モータ制御法が、界磁磁束を弱める電流成分であるｄ軸電流の大きさの制御によって成されるものとし、前記出力要求判別手段１３の決定に基づいて、トルクを最大限発揮するためのｄ軸電流と、このｄ軸電流より界磁磁束を弱めるｄ軸電流との間でｄ軸電流を調整するようにしても良い。

前記出力要求判別手段１３は、前記目標値として与えられる制動要求および前記車両の走行状況の推定手段から得られる走行状況の何れか一方または両方に基づいて、定められた基準に従い、前記電動モータ３４のトルク変動を抑制する重要度合を決定し、前記モータ電流決定手段１２に前記変更指令として与える手段である。

前記出力要求判別手段１３は、要求ブレーキ力や各センサ値より、現状のブレーキ作動状況におけるＮＶＨおよび応答・電力特性の重要度を判断するトルク変動重要度判断部１３ａおよび出力特性重要度判断部１３ｂを備える。これらの判別部１３ａ，１３ｂは、独立した判断部としても良く、一方の判断の背反がもう一方を兼ねる機能としても良い。

前記出力要求判別手段１３は、上記機能に加えて、前記目標値である前記目標ブレーキ力の変化度合が所定値を超えた後、前記変化度合が増加すると前記トルク変動抑制制御の重要度合が低下するように判断する機能を有するようにしても良い。
目標ブレーキ力の変化度合が所定値を超えた後において、前記変化度合が増加するほど、モータに大きな出力が求められ、かつ本来の作動音が大きくなることで相対的にＮＶＨにおけるモータトルク変動の重要性が低下するため、トルク変動抑制制御の重要度合を低下させて出力重視制御を行うことが、状況に応じた適切な制御となる。

この構成の場合に、前記出力要求判別手段１３は、前記目標ブレーキ力の変化度合が、前記所定値より小さい別の所定値を下回った後、前記変化度合が減少すると前記トルク変動抑制の重要度合が低下するように判断するようにしても良い。
目標ブレーキ力の変化度合が、前記所定値より小さい別の所定値を下回った後において、前記変化度合が減少するほど、制御コントローラによってトルク変動の影響を低減し易いことからトルク変動抑制の必要性が低い場合であり、特にトルク変動抑制を行わなくても良い。

また、前記制御装置３が、前記車両の車輪の接地面に対する過剰な滑り量を抑止する滑り防止制御手段１６を備え、前記滑り防止制御手段１６が滑り防止を実行するとき、前記出力要求判別手段１３が前記トルク変動抑制の重要度合を最も下げるようにしても良い。前記滑り防止制御手段１６は、例えばＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）であっても良い。
前記出力要求判別手段１３は、さらに、前記車両に設けられた車体速推定手段３８から得られる推定車体速が所定値を下回った後、前記推定車体速が低下すると前記トルク変動抑制の重要度合が増加するよう判断する機能を有するようにしても良い。

なお、出力要求判別手段１３は、図１の例では電動ブレーキアクチュエータ２のセンサ３７から得られる情報を用いて処理を行うようにしたが、例えば変形例として図２に示すように、上位ＥＣＵ４から与えられた情報を用いて処理を行うようにしても良い。

図４は、図１の出力要求判別手段１３で判断に用いるトルク変動及び出力特性の重要度の一例を示す。同図において、重要度が高い順に、◎、○、△の記号で示している。
車速について、一般に車速が低いほど、電動ブレーキアクチュエータ２の作動音が聞こえやすい状況にあるため、ＮＶＨが重要すなわちトルク変動の小ささが重要となり、制動時間当たりの車両走行距離は低くなるため出力特性の重要度が下がり、車速が高いほど前記と逆の傾向となる。ただし、車両が概ね停車した状態においては、例えば信号停車状態など、制動時間と比較して長時間電動ブレーキ装置が作動し続ける状況が考えられるため、消費電力低減のためにトルクあたりの電流を小さくしたい要求から、出力特性の重要度が上がる。このとき、ＮＶＨ対策として、停車状態においては電動ブレーキ装置の動作に遅延が生じても車両挙動に影響がほぼ無いので、例えば目標ブレーキ力に対して十分にカットオフの低いローパスフィルタ（図示せず）等を適用して制御装置３に入力するように構成しても良い。このようにフィルタ処理すると、出力特性重視によりＮＶＨが悪化せず好適と考えられる。

目標ブレーキ力について、一般に電流損失は電流の二乗に比例するため、トルクの大きくなるブレーキ力の大きい領域ほど、モータの出力特性が重要となる。トルク変動はどの領域においても概ね重要となる。

目標ブレーキ力変化度合について、一般にフィードバック制御系において動作周波数が低いほど外乱圧縮効果が強く作用するため、目標ブレーキ力変化度合が低い領域ではトルク変動の重要度が下がる。目標ブレーキ力変化度合が上がってブレーキ制御系の動作周波数が上がると、外乱圧縮効果が小さくなるためトルク変動の重要度が上がる。さらに目標ブレーキ力変化度合が上がると、ＮＶＨ悪化に対してブレーキ力の変化そのものの影響が大きくなるため、トルク変動の重要度はやや下がる。一方、出力特性については、一般に目標ブレーキ力変化度合が大きいほど、ブレーキ力の追従性を維持するために出力特性の重要度が上がる。

最終的なトルク変動及び出力特性の重要度は、上記の状況全ての重ね合わせによって決定される必要があると考えられる。この時、トルク変動と出力特性の双方が重要となる場合においては、安全性を考慮すると出力特性を重視するほうが好適と考えられるが、その発生し得るケースによって適宜設計者が決定するようにしてよい。

図５は、各電流位相における、モータのトルクおよびトルク変動の概念図を示す。本図において、電流位相は、三相交流同期モータにおける磁極の位相に対する正弦波電流の位相を示す。電流位相１は例えば電流に対するトルクが最大となる位相を示し、電流位相２は電流位相１に対してトルク変動が小さくなるよう調整された電流位相を示す。
同図（Ａ）は、各電流位相におけるトルクおよびトルク変動と実効電流との相関を示す。電流位相１に対して電流位相２は電流に対するトルクが低くなり、最大トルクが低下してトルク当たりの消費電力が増加する半面、トルク変動が低減する。
同図（Ｂ）は、電気角に対するトルク変動および電流を示す。電流位相１に対して電流位相２は、電気角によるトルク変動が大きい。

図６はこの電動ブレーキ装置１における電流制御のフロー図であり、ステップＳ１〜Ｓ８までは図１の出力要求判別手段１３が行う処理を、ステップＳ９はブレーキ力制御演算手段１１が行う処理を、ステップＳ１０〜Ｓ１１はモータ電流決定手段１２が行う処理を、ステップ１２は電流制御演算手段１４が行う処理を示す。
ステップＳ１では、出力要求判別手段１３は、アンチロック制御を実行するか否かを判断する。アンチロック制御中は、出力特性を最も重視する結合関数に設定する（ステップＳ８）。
前記ステップＳ１において、アンチロック制御を実行しないと判断したときは、車体速が停止中ないし極低速かどうかを判断する（ステップＳ２）。停車中であった場合は、ステップＳ７に進み、目標ブレーキ力Ｆ_ｒを十分に遅くなるようフィルタリングする。

ステップＳ２で車体速が停止中ないし極低速ではないと判断した場合は、ステップＳ３に進んで目標ブレーキ力Ｆ_ｒを取得し、目標ブレーキ力Ｆ_ｒの変化度合Ｆ_ｒｄを導出する（ステップＳ４）。目標ブレーキ力の変化度合Ｆ_ｒｄは、例えば目標ブレーキ力の時間微分、フーリエ変換時のピーク周波数、等から求める。この後、車体速ｖを推定し（ステップＳ５）、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、目標ブレーキ力、目標ブレーキ力変化度合、および車体速に依存して求められる結合関数を導出する。これらの結合関数は、例えば図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すような関数として設定することができ、加算や乗算によって結合することができる。

このように出力要求判別手段１３により判別結果として結合関数ｆ_θを定め、その判別結果をモータ電流決定手段１２に伝える。

ステップＳ９では、ブレーキ力制御手段１１により、ブレーキ力を目標値に対して追従させるモータトルクを求める。この制御演算は、例えばフィードバック制御や、ブレーキアクチュエータ等のモデルに基づくフィードフォワード制御により実装することができる。ステップＳ９で求められたモータトルクは、モータ電流決定手段１２に伝えられる。

モータ電流決定手段１２では、ステップＳ１０で、電流位相角θ_ｃを求める。電流位相角θ_ｃは、最大出力を発揮する位相角θ_ｐと、最小トルク変動を実現する位相角θ_ｓと、その中間値とにおいて、前記結合関数を用いて、例えば次式のように求める。
θ_ｃ＝ｆ_θθ_ｐ＋（１−ｆ_θ）θ_ｓ
前記の式で求める代わりに、例えば結合関数に閾値を設け、前記閾値に対する大小によって前記最大出力を発揮する位相角と、最小トルク変動を実現する位相角とを切り替えるよう実装しても良い。

なお、この実施形態では電流位相で管理する例を示しているが、例えば電流制御演算手段１４がベクトル制御に対応するものとし、ｄ軸電流およびｑ軸電流の値を用いて、上記の切替処理に相当する処理を行うようにしても良い。

上記のように電流位相角θ_ｃを導出した後、ステップＳ１１で、前記電流位相角θ_ｃで目標モータトルクを達成する目標電流を導出する。この導出し目標電流によって電動モータ３４のモータ電流を制御する（ステップＳ１２）。

図８ないし図１０は、電動ブレーキ装置１の各種制御の動作例を示す。図８はこの実施形態の制御を行った場合の例である。各図における上側のグラフのブレーキ力を示す曲線において、破線は目標値を、実線は測定値をそれぞれ示す。図９は、トルク変動を最小化する手法のみを用いた例であり、この実施形態（図８）に対して電流値が増加しており、消費電流が大となる。図１０は、出力特性を最大とする手法のみを用いた例を示し、この実施形態（図８）やトルク変動を最小化する手法のみを用いる場合（図９）に比べて、ブレーキ力応答波形が振動的になっている。

この実施形態によると、このように、要求に基づいてトルク変動の小さい制御法とトルクを最大限発揮する制御法を使い分けることで、ＮＶＨが重要な場合におけるトルク変動の小さい静粛な動作と、トルクや出力が重要な場合における高トルクないし高出力動作を両立させることができる。

以上、実施例に基づいて本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示し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。本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。

１…電動ブレーキ装置
２…電動ブレーキアクチュエータ
３…制御装置
４…上位ＥＣＵ
１１…ブレーキ力制御演算手段
１２…モータ電流決定手段
１３…出力要求判別手段
１４…電流制御演算手段
１６…滑り防止制御手段
３１…ブレーキロータ
３２…摩擦材
３３…摩擦材操作手段
３４…電動モータ
３５…直動機構
３６…減速機
３７…センサ（ブレーキ力推定手段）
３８…車体速推定手段

Claims

ブレーキロータ、このブレーキロータに接触させる摩擦材、電動モータ、この電動モータの駆動により前記摩擦材を前記ブレーキロータと接触させる摩擦材操作手段、および発生しているブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段を有する電動ブレーキアクチュエータと、前記電動モータを制御する制御装置とを備え、車両に装備される電動ブレーキ装置であって、
前記制御装置は、
与えられた目標値に対して前記ブレーキ力推定手段で推定されるブレーキ力を追従制御するブレーキ力制御演算手段と、
このブレーキ力制御演算手段の出力に応じて前記電動モータを駆動する電流を決定し、この決定を行うにつき用いるモータ制御法として、トルクの出力を重視する出力重視制御と、トルク変動の小ささを重視するトルク変動抑制制御とのいずれか一方の制御法で定まる値、または両制御法でそれぞれ定まる値の間の値に、変更指令によって変更可能なモータ電流決定手段と、
前記目標値として与えられる制動要求および前記車両の走行状況の推定手段から得られる走行状況の何れか一方または両方に基づいて、定められた基準に従い、前記電動モータのトルク変動を抑制する重要度合を決定し、前記モータ電流決定手段に前記変更指令として与える出力要求判別手段とを有する
ことを特徴とする電動ブレーキ装置。
請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、前記電動モータが三相交流同期モータであり、前記トルク変動抑制制御が、前記電動モータの電流位相をトルクに対するトルク変動幅の比率を小さくする電流位相とする電動モータ制御法であり、前記モータ電流決定手段は、前記出力要求判別手段の決定に基づいて、前記トルク変動幅の比率を小さくする電流位相と、トルクを最大限発揮する電流位相との間で電流位相を調整する電動ブレーキ装置。
請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、前記モータ電流決定手段はベクトル制御に対応していて、前記トルク変動率を小さくする電流位相による電動モータ制御法が、ｄ軸電流の大きさの制御によって成されるものであり、前記出力要求判別手段の決定に基づいて、トルクを最大限発揮するためのｄ軸電流と、このｄ軸電流より界磁磁束を弱めるｄ軸電流との間でｄ軸電流を調整する電動ブレーキ装置。
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、前記出力要求判別手段は、前記目標値である前記目標ブレーキ力の変化度合を推定する機能を備え、前記変化度合が所定値を超えた後、前記変化度合が増加すると前記トルク変動抑制制御の重要度合が低下するように判断する機能を有する電動ブレーキ装置。
請求項４に記載の電動ブレーキ装置において、前記出力要求判別手段が、前記目標ブレーキ力の変化度合が、前記所定値より小さい別の所定値を下回った後、前記変化度合が減少すると前記トルク変動抑制の重要度合が低下するように判断する電動ブレーキ装置。
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、前記制御装置が、前記車両の車輪の接地面に対する過剰な滑り量を抑止する滑り防止制御手段を備え、前記滑り防止手段が滑り防止制御を実行するとき、前記出力要求判別手段は前記トルク変動抑制の重要度合を最も下げる電動ブレーキ装置。
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、前記出力要求判別手段は、前記車両に設けられた車体速推定手段から得られる推定車体速が所定値を下回った後、前記推定車体速が低下すると前記トルク変動抑制の重要度合が増加するよう判断する機能を有する電動ブレーキ装置。