JP2019024315A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハーネス本数を削減できて、モータ駆動装置への通電経路の耐久性、信頼性を向上させる。【解決手段】電動のモータ６と、このモータ６に電力を供給する電源装置２と、前記モータ６を制御する制御装置３とを備える。電源装置４が、出力に変動成分を重畳可能な可変電源装置であって、前記モータの目標モータ駆動力に応じて前記変動成分を変動させる指令重畳手段９を有する。制御装置３は、電源装置２の出力の変動成分を目標モータ駆動力として抽出する指令抽出手段１７と、その抽出した目標モータ駆動力に応じてモータ６に与える電力を制御する指令対応電力制御手段１８を有する。【選択図】図１

Description

この発明は、各種自動車等の車両等に適用するモータ駆動装置に関し、特にそのハーネス本数の削減化の技術に関する。

自動車に用いる電動ブレーキ装置として、モータ駆動装置でブレーキライニングを操作する形式のものが種々提案されている（例えば特許文献１〜３）。

特開平６−３２７１９０号公報 特開２００６−１９４３５６号公報 特開２０１３−１６０３３５号公報

従来の電動ブレーキ装置は、いずれもモータ駆動装置におけるモータ駆動用の電力線とは別に、ブレーキ力の目標値を上位ＥＣＵ（電気制御ユニット）から電動ブレーキ装置の制御装置へ送る信号線が用いられている。これら電力線や信号線は、他の各種の配線と共にハーネスとしてまとめられ、車体に配線されている。

しかし、ハーネスの耐久性やコストが課題となる場合がある。ブレーキ装置は、サスペンションよりも下側部分、いわゆるバネ下に搭載され、電源ないし上位ＥＣＵはバネ上に搭載される。そのため、両者を接続するハーネスは、サスペンションの伸縮や車輪転舵に伴う相対移動による屈曲に対して、耐久性を確保する必要が有る。このとき、一般に電線の本数が多いほど、耐久性の確保は困難である。また、例えば一般に太い電力線と、一般に細い信号線をまとめて配線する場合、太い電力線の屈曲により、細い信号線の耐久性が低下する場合がある。

この発明の目的は、ハーネス本数を削減できて、モータ駆動装置への通電経路の耐久性、信頼性を向上させ、またモータ駆動機器のレイアウト自由度の向上、組立工数の削減を可能としたモータ駆動装置を提供することである。

このモータ駆動装置は、電動のモータ６と、前記モータに電力を供給する電源装置と、前記モータ６を制御する制御装置とを備えるモータ駆動装置において、
前記電源装置２が出力に変動成分を重畳可能な可変電源装置であって、前記モータ６の目標モータ駆動力に応じて前記変動成分を変動させる指令重畳手段９，９Ａ，９Ｂを有し、前記制御装置３が、前記電源装置２の出力の変動成分をモータ駆動力指令値として抽出する指令抽出手段１７，１７Ａ，１７Ｂと、この抽出したモータ駆動力指令値に応じて前記電源装置２から前記モータに与える電力を制御する指令対応電力制御手段１８とを有する、ことを特徴とする。
なお、前記「モータ駆動装置」は、前記モータ、前記電源装置、および前記制御装置を含む装置を言い、この他に、前記モータの回転運動を直線往復運動に変換する直動機構等の伝達機構を備えていてもよい。

この構成によると、電源装置２を出力に変動成分を重畳可能な可変電源装置とし、目標モータ駆動力に応じて前記変動成分を変動させる指令重畳手段９，９Ａ，９Ｂを設けたため、電力配線１４で送る電流に目標モータ駆動力の信号を重畳できて、信号線を独立して設ける必要がない。そのため、そのため、ハーネス本数を削減できて、モータ駆動装置への通電経路の耐久性、信頼性を向上させ、またモータ駆動装置を用いた機器のレイアウト自由度の向上、組立工数の削減が可能となる。
なお、前記指令重畳手段９，９Ａ，９Ｂは、建物の電力屋内配線に情報通信の信号を重畳させる技術（（高速電力線通信：ＰＬＣ）によるＬＡＮ）とは、ＰＬＣが交流のベース電流にその一部として信号成分を重畳させているのに対して、上記指令重畳手段９，９Ａ，９Ｂは、ベース電流全体を変えている点で異なる。自動車では、前記ＰＬＣは、ノイズ受信および放出への耐性が確立されていないこと、混信対策が現状の車内ネットワークとして一般的なＣＡＮと比較して難しいこと等から採用が難しいが、この発明では、このような問題を解消して実用化が可能となる。

この発明において、前記電源装置２が、出力電圧の変動により供給可能な最大電力が変動する可変電源装置であり、前記指令重畳手段９，９Ａ，９Ｂは、出力変動による送電可能な最大電力の増加に伴い、前記変動成分とする目標モータ駆動力が大きくなるよう設定されていても良い。換言すれば、前記指令重畳手段９，９Ａ，９Ｂは、前記変動成分とする目標モータ駆動力が大きくなるに従い、前記出力変動による送電可能な最大電力を増加させるようにしても良い。
出力電圧の変動に対して、送電可能な最大電力が変動する場合がある。また、ブレーキ力が大きいほど定常的に消費する電力が増加する。このため、最大目標モータ駆動力を、送電可能な電力が最大となる条件に決定することが好ましい。
単に電力線に例えば高周波で信号を重畳させる場合と異なり、このように、出力変動による送電可能な最大電力の増加に伴い、前記変動成分とする目標モータ駆動力が大きくなるよう設定されることで、効率的な電力供給が行える。

この発明において、前記電源装置２が周波数可変の交流電力を出力する交流電源であって、前記変動成分が交流周波数の変動であり、前記指令重畳手段が、前記目標モータ駆動力に応じて前記電源装置２の出力する交流電力の周波数を変動させる周波数制御器９であっても良い。
このように周波数で目標モータ駆動力を伝えることで、精度良く目標モータ駆動力を認識させることができる。

この発明において、前記電源装置２が可変のデューティ比で電圧を２値変動させる直流の電源装置２であり、前記目標モータ駆動力に換算する前記変動成分が前記デューティ比であっても良い。
このようにデューティ比で目標モータ駆動力を伝えることで、目標モータ駆動力を簡易に重畳させことができる。また、一般的な前記ＰＬＣに対して対ノイズ（受信、放出の両面で）に優れる。

この発明において、前記電源装置２が可変直流電圧を出力する電源装置２であり、前記目標モータ駆動力に換算する前記変動成分が前記電圧値であっても良い。
このように電圧値で目標モータ駆動力を伝えることで、目標モータ駆動力を簡易に重畳させことができる。また、一般的な前記ＰＬＣに対して対ノイズ（受信、放出の両面で）に優れる。

この発明において、前記目標モータ駆動力に換算する前記変動成分において、前記変動成分の重畳に伴う送電可能な最大電力の変化が、前記目標モータ駆動力が大きくなるほど前記最大電力が大きくなる傾向に変化するよう、前記変動成分と前記目標モータ駆動力の相関が決定されるようにしても良い。
例えば、変動成分を交流送信で与える場合は、送電効率が高くなる周波数ほど目標モータ駆動力が大きいようにする。変動成分をduty比で与える場合は、High側のデューティ比が高いほど目標モータ駆動力が大きいようにする。変動成分を可変電圧で与える場合は、電圧値が高いほど目標ブレーキ力が大きいようにする。

上記のように、出力電圧の変動に対して、送電可能な最大電力が変動するが、目標モータ駆動力が大きいほど定常的に消費する電力が増加する。このため、最大目標モータ駆動力を、送電可能な電力が最大となる条件に決定することが好ましい。
単に電力線に信号を重畳させる場合と異なり、このように、出力変動による送電可能な最大電力の増加に伴い、前記変動成分とする目標モータ駆動力が大きくなるよう設定されることで、効率的な電力供給が行える。
周波数制御器９を用いる場合は、送電可能電力が最大となる周波数において目標モータ駆動力が最大となるようにしても良い。換言すれば、前記周波数制御器９は、目標モータ駆動力が最大となるときに送電可能電力が最大となる周波数としても良い。送電可能電力が最大となる周波数において目標モータ駆動力が最大となるようにすると、消費電力が最大となる目標モータ駆動力のときに、送電可能電力を最大とすることができる。
デューティ比の場合は、２値出力のうちHigh側のデューティ比が最大となるデューティ比において目標モータ駆動力を最大としても良い。換言すれば、前記電源装置２の前記指令重畳手段は、目標モータ駆動力を最大とするときに、２値出力のうちHigh側のデューティ比が最大となるようにする。これにより、効率的に電力を供給できる。
前記変動成分を電圧で与えるときは、前記電圧が最大となるときに目標モータ駆動力が最大となるようにしても良い。換言すれば、前記電源装置２の前記指令重畳手段は、前記目標モータ駆動力を最大とするときに出力する電圧を最大とするようにしても良い。このように電圧が最大となるときに目標モータ駆動力が最大となるようにした場合、効率的な電力供給が行える。

この発明において、前記モータ６の前記電源装置２で検出される消費電力に基づいて、前記モータ駆動装置で駆動される機器の状態を検出する検出手段２４を設けても良い。
目標モータ駆動力の消費電力は、目標モータ駆動力に現在のモータ駆動力を到達させるためにモータを高速回転させる場合において、最も大きくなる。目標モータ駆動力と現在のモータ駆動力の偏差が大きい時ほどモータを高速で回転させる必要が有り、必然的に消費電力が増大するため、電源装置の消費電力を検出することで、目標モータ駆動力に対する偏差を検出し、現在のモータ駆動力を推定することができる。また、推定されたモータ駆動力と目標モータ駆動力とを比較することで、電動ブレーキ装置が正しく動作しているか否かが検出できる。
このように消費電力でモータ駆動装置により駆動される機器（「モータ駆動機器」と称すことがある）の状態を検出する検出手段２４を設けることで、簡易な構成でモータ駆動機器の状態を検出することができる。また、電源側でモータ駆動機器の状態を検出できるため、制御装置３側で検出する場合と異なり、モータ駆動機器の検出結果を上位ＥＣＵ１１等に伝える信号配線が不要となり、ハーネスの本数増大の問題が生じない。
また、ハーネス本数との関係の他、モータ駆動装置への指令信号との混信が避けられ、モータ駆動装置への指令信号のプライオリティ確保や、モータ駆動装置からの情報のリアルタイム性を向上が得られる。

この発明において、前記制御装置３の前記指令対応電力制御手段１８が、前記モータ６のモータトルクに変換される電力と、モータトルクに変換されない電力との両方を制御しモータ６の総消費電力を任意に制御可能な機能を有するようにしても良い。 モータトルクに変換されない電力は、例えば、永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）を３相交流でベクトル制御する場合のｄ軸電流や、単相交流で電流と電圧に位相ずれがある場合に生じる無効電力等である。このように総消費電力を任意に制御可能とすることで、モータ駆動機器から送信する内容の精度を向上することができるという利点が得られる。
なお、無効電力を利用しない場合、例えば目標モータ駆動力に対する偏差をアクチュエータ側から送信する際、“目標モータ駆動力に収束したか、大きく乖離しているか”程度の内容は分かるが、詳細な偏差は推測が困難である。無効電力を利用することで、送信パラメータと消費電力との相関を強くすることができる。

なお、前記モータ駆動装置を電動ブレーキ装置に適用した場合に、前記総消費電力を任意に制御可能とした場合に、ブレーキロータ４とブレーキライニング５とで生じるブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段３８を有し、前記指令対応電力制御手段１８は、前記モータ６の総消費電力を、前記目標ブレーキ力と、前記ブレーキ力推定手段３８で推定された推定ブレーキ力との偏差に応じて決定するようにしても良い。
このように偏差で制御することで、精度良くブレーキ力の制御が行える。

また、上記のように総消費電力を任意に制御可能とした場合に、前記モータ６が同期電動機であり、前記制御装置３の前記指令対応電力制御手段１８は、前記モータトルクに変換されない電力の制御を、前記モータ６の電流位相調整により行うようにしても良い。

この発明のモータ駆動装置は、電動のモータと、前記モータに電力を供給する電源装置と、前記モータを制御する制御装置とを備えるモータ駆動装置において、前記電源装置が出力に変動成分を重畳可能な可変電源装置であって、前記モータの目標モータ駆動力に応じて前記変動成分を変動させる指令重畳手段を有し、前記制御装置が、前記電源装置の出力の変動成分を駆動力指令値として抽出する指令抽出手段と、この抽出した駆動力指令値に応じて前記電源装置から前記モータに与える電力を制御する指令対応電力制御手段とを有するため、ハーネス本数を削減できて、モータ駆動装置への通電経路の耐久性、信頼性を向上させ、またモータ駆動機器のレイアウト自由度の向上、組立工数の削減が可能となる。

この発明の第１の実施形態に係るモータ駆動装置を用いた電動ブレーキ装置の概念構成を示すブロック図である。 同装置の目標ブレーキ力の電圧周波数への変換例を示すグラフである。 同電動ブレーキ装置におけるモータドライバと演算器の具体的な概念構成例を示すブロック図である。 この発明の他の実施形態に係るモータ駆動装置を用いた電動ブレーキ装置の概念構成を示すブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るモータ駆動装置を用いた電動ブレーキ装置の概念構成を示すブロック図である。 同装置の目標ブレーキ力のデューティ比への変換例を示すグラフである。 この発明のさらに他の実施形態に係るモータ駆動装置を用いた電動ブレーキ装置の概念構成を示すブロック図である。 同装置の目標ブレーキ力の電圧への変換例を示すグラフである。 永久磁石同期モータにおける電流位相とトルクの関係を示すグラフである。 消費電力を調整しながらブレーキ力を制御する場合、ブレーキ力、電流位相、消費電力のタイムチャートである。 図１０の制御の動作フロー例である。 ブレーキ本体の一例を示す断面図である。

この発明の第１の実施形態を図１〜図３と共に説明する。このモータ駆動装置を電気ブレーキ装置に用いた例であり、この電動ブレーキ装置は、機構的な部分であるブレーキ本体１と、電源装置２と、制御装置であるブレーキ制御装置３とで主に構成される。ブレーキ本体１は、車輪と一体に回転するブレーキロータ４と、このブレーキロータ４に接触および離間可能なブレーキライニング５と、電動のモータ６と、このモータ６の回転をブレーキライニング５のブレーキロータ４への押し付け動作に変換する伝達機構７とでなる。伝達機構７は、モータ６の回転運動を直線往復運動に変換する直動機構等からなる。この実施形態では前記電動ブレーキ装置のうちの、前記電動のモータ６と、前記伝達機構７と、前記制御装置とで、前記モータ駆動装置が構成される。

電源装置２は、モータ６の駆動用の出力に制御信号となる変動成分を重畳可能な可変電源装置であって、この実施形態では周波数可変の交流電源８と、この交流電源８が出力する周波数を制御する周波数制御器９とを備え、前記制御信号となる変動成分が、交流電源８が出力する周波数とされる。交流電源８は、車載のバッテリ（図示せず）の直流を交流に変換するインバータからなるが、発電機であっても良い。

周波数制御器９は、上位ＥＣＵ１１に設けられたブレーキ内指令手段１０から指令される目標駆動力である目標ブレーキ力に応じた周波数に、交流電源８の出力周波数を制御する指令重畳手段となる。周波数と目標ブレーキ力との関係については、定められた変換規則が、例えば演算式やマップ等で定められている。周波数制御器９は、例えば図２に示すように、目標ブレーキ力が大きくなるに従い、出力する電圧周波数を高くする。この場合に、交流電源８の送電可能電力が最大となる電圧周波数において目標ブレーキ力が最大となるように設定される。

ブレーキ内指令手段１０は、この電動ブレーキ装置を装備した自動車の全体を統括制御する上位ＥＣＵ（電気制御ユニット）１１に設けられ、ブレーキペダル等のブレーキ力操作手段１２の操作量に応じ、この電動ブレーキ装置に分配する目標ブレーキ力を出力する。電源装置２には、この他に、交流電源８が出力する電流値を検出する電流検出器１３が設けられている。また、この電流検出器１３で検出される電流値とブレーキ指令手段１０から出力する目標ブレーキ力とを比較してこの電動ブレーキ装置の状態を検出するブレーキ状態検出手段２４が設けられている。ここで言う「電動ブレーキ装置の状態を検出」とは、ブレーキロータ４とブレーキライニング５とで生じるブレーキ力の推定であっても良く、また電動ブレーキ装置が正しく動作しているか否かの動作確認であっても良い。ブレーキ状態検出手段２４は、請求項で言う検出手段であり、上位ＥＣＵ１１に設けられている。

ブレーキ制御装置３は、ブレーキ本体１のモータ６を制御してブレーキ力を制御する手段であり、ブレーキ専用のＥＣＵ（電気制御ユニット）１１等としてマイクロコンピュータや電子回路等により構成され、かつブレーキ本体１と同じく、自動車のサスペンション（図示せず）よりも下部、いわゆるバネ下に設置される。例えば、ブレーキ本体１のブレーキキャリパ（図示せず）上に、ブレーキ制御装置３の全体を搭載する。ブレーキ制御装置３と電源装置２とは、前記交流電源８の出力する電力を送電する配線１４で接続され、この配線１４は、自動車のハーネス（図示せず）の一部とされる。

ブレーキ制御装置３は、この例では、整流器１５、モータドライバ１６、周波数検出１７、および演算器１８により構成される。整流器１５は、電源装置２の交流電源８の出力する交流を直流に整流する手段であり、目標ブレーキ力抽出手段、つまり請求項で言う「指令抽出手段」となる。モータドライバ１６は、整流器１５から得られる直流の電力を用い、各種の制御を行ってモータ６を駆動する手段である。

周波数検出器１７は、電源装置２の交流電源８から送電された交流の周波数、例えば電圧の周波数を検出し、検出周波数に対応する目標ブレーキ力を出力する。周波数と目標ブレーキ力との関係は、電源装置２の周波数制御器９と同様に、所定の規則、例えば演算式やマップ等で定められている。

演算器１８は、目標ブレーキ力に応じて電源装置２からモータ６に与える電力を制御する指令対応電力制御手段であり、モータドライバ１６を介してモータ６を制御する。演算器１８は、この制御において、伝達機構７に設けられてブレーキライニング５の位置または押し付け力を検出する位置／押付力検出器７ａの検出値による位置フィードバック制御や、モータ６の回転角度を検出するレゾルバ等の回転角検出器６ａから得られるモータロータの回転角度の検出値に応じた位相制御等の制御を行う。

図３は、モータドライバ１６および演算器１８の具体例を示す。同図は、モータ６が永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）である場合の例である。この例では、モータドライバ１６は、インバータ１９とＰＷＭ制御部２０とで構成される。インバータ１９は、図１の整流器１５から得られる直流電力を３相交流に変換する装置であり、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子の組み合わせで構成されている。ＰＷＭ制御部２０は、上位からの指令に応じて、インバータ１９が出力する電流の制御を、ＰＷＭ制御で行う手段である。ＰＷＭ制御部２０に代えて、他の変調方式により電流制御を行うようにしても良い。

演算器１８は、前記目標ブレーキ力となる電流指令を出力する電流指令部２１と、この電流指令部２１から出力された電流指令を基準として、前記位置フィードバック制御等をＰＩ（微分積分）制御等で行う電流ＰＩ制御部２２と、ベクトル制御部２３とで構成される。ベクトル制御部２３では、図１の回転角検出器６ａから得られるモータロータの回転角度に応じた位相制御により、モータ駆動の効率化等を行う手段である。ベクトル制御を行う場合、電流指令部２１では、電流指令として電流のｑ軸成分を示すｑ軸指令とｄ軸成分を示すｄ軸指令とを出力する。なお、電流指令部２１は、前記軸指令とｄ軸指令等によるモータ６の電流位相調整により、モータトルクに変換されない電力の制御を行うようにしても良い。

この構成の電動ブレーキ装置によると、電源装置２を出力に変動成分を重畳可能な可変電源装置とし、目標ブレーキ力に応じて前記変動成分を変動させる指令重畳手段として周波数制御器９を設けたため、電力配線１４で送る電流に目標ブレーキ力の信号を重畳できて、信号線を独立して設ける必要がない。そのため、ハーネス本数を削減できて、電動ブレーキ装置への通電経路の耐久性、信頼性を向上させ、また電動ブレーキ装置搭載車両のレイアウト自由度の向上、組立工数の削減が可能となる。

また、前記変動成分を重畳させるにつき、周波数を変えるようにしたため、目標ブレーキ力を精度良く伝えることができる。さらに、図２のように、交流電源８の送電可能電力が最大となる電圧周波数において目標ブレーキ力が最大となるように両者の相関を設定したため、次の作用が得られる。
すなわち、電圧変動に対して、送電可能な最大電力が変動する場合がある。例えば交流周波数により送電効率が変化する。また、ブレーキ力が大きいほど定常的に消費する電力が増加するため、図２に示すように、最大目標ブレーキ力を、送電可能な電力が最大となる条件に決定することが好ましい。

演算器１８は、この他に同図に破線で示すように、前記ブレーキロータ４と前記ブレーキライニング５とで生じるブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段３８を設け、モータ６の総消費電力を、前記目標ブレーキ力と、前記ブレーキ力推定手段３８で推定された推定ブレーキ力との偏差に応じて決定するように制御するものとしても良い。

図４は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図１〜図３に示す第１の実施形態において、電源装置２からブレーキ制御装置３への送電を、トランス２５を介して行うようにした例である。
この構成の場合、ブレーキ装置本体１およびブレーキ制御装置３の構成要素の全てをブレーキキャリパ上に搭載すれば、電動ブレーキ装置搭載車両のバネ上とバネ下との間で電動ブレーキ装置用のハーネスが無くなり、屈曲による断線のリスクを回避でき、搭載性の向上等も可能となる。
同図の実施形態において、特に説明した事項の他は、図１〜図３に示す第１の実施形態と同じである。

図５，図６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、電源装置２を可変のデューティ比で電圧が２値変動する直流の電源装置とした例である。具体的には、電圧が異なるハイ側およびロー側の２つの直流の電源２６Ｈ、２６Ｌを設け、指令重畳手段となるハイ・ロー切換手段９Ａにより、目標ブレーキ力に応じて２つの電源２６Ｈ、２６Ｌの通電時間を変えるようにしてある。ハイ・ロー切換手段９Ａは、それぞれハイ・ローの各電源２６Ｈ、２６Ｌと共通の出力側端子につながる２つのスイッチ２７ａ，２７ｂと、ブレーキ指令手段１０からの目標ブレーキ力に応じて各スイッチ２７ａ，２７ｂの切換を行う切換え制御手段２７ｃとで構成される。切換え制御手段２７ｃは、定められた変換規則で目標ブレーキ力に従いデューティ比を変更する。

ブレーキ制御装置５には、平滑回路２８を設けると共に、目標ブレーキ力抽出手段として、電源装置２から送電されたパルス電流のデューティ比を検出するパルス幅測定器１７Ａを設ける。パルス幅測定器１７Ａは、測定したデューティ比を、定められた変換規則で目標ブレーキ力に変換し、指令対応電力制御手段である演算器１８に送る。平滑回路２８は必要に応じて実装すれば良い。なお、上記二つの電源２６Ｈ、２６Ｌを設ける代わりに、ロー側をグランド電位とし、ハイ側となる一つの電源とグランド電位を切り換えるようにしても良い。

この実施形態では、上記のように電源装置２につき、送信する電圧を目標ブレーキ力に応じてデューティ比で電圧を２値変動させるようにしたため、電力配線１４で送る電流に目標ブレーキ力の信号を重畳できて、信号線を独立して設ける必要がない。

この実施形態の場合、ハイ側の電圧のデューティ比が高いほど、実効電圧が高くなり、モータ６に印加可能な最大電圧が増加する。また、ブレーキ力が大きいほど、定常的に消費する電力が増加する。そのため、この例においても、図２に示すように、最大目標ブレーキ力を、送電可能な電力が最大となる条件に決定することが望ましい。これにより、目標ブレーキ力をデューティ比で伝えるようにしながら、必要電力を効率良く送電することができる。
この実施形態において、特に説明した事項の他は、図１〜図３に示す第１の実施形態と同じである。

図７，図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、電源装置２を、可変直流電圧を出力する電源装置とし、目標ブレーキ力に換算する変動成分を送電出力の電圧値とした例である。具体的には、電源装置２を、定電圧の直流電源３１と、この直流電源３１の電圧を任意に変換して出力する電圧制御器９Ｂとで構成しており、電圧制御器９Ｂが指令重畳手段となる。電圧制御器９Ｂは、ブレーキ力指令手段１０からの目標ブレーキ力に応じ、定められた変換規則により図８のように目標ブレーキ力が大きくなるに従い、出力する電圧が高くなるように電圧変換する。
なお、例えば電気自動車やＨＥＶにおいて蓄電装置はバッテリ等の直流電圧源であるため、前記可変電圧はＤＣ−ＤＣコンバータを用いて得るようにしても良い。

ブレーキ制御装置５には、電源装置２から送電された電圧を検出する電圧測定器１７Ｂを目標ブレーキ力抽出手段として設けている。電圧測定器１７Ｂは、定められた変換規則に従い、電圧値を目標ブレーキ力に変換する。また、電圧測定器１７Ｂは、最大目標ブレーキ力を、送電可能な電力が最大となる条件、つまり最大目標ブレーキ力を送電可能な最大電圧としている。

この実施形態の場合、送信する電圧を目標ブレーキ力に応じて変動させるようにしたため、電力配線１４で送る電流に目標ブレーキ力の信号を重畳できて、信号線を独立して設ける必要がない。
この実施形態において、特に説明した事項の他は、図１〜図３に示す第１の実施形態と同じである。

図９と共に、消費電力の調整例を説明する。
図９は、三相の永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ）における電流位相とトルクの関係を示す。モータトルクが最大となる三相交流電流の位相に対し、位相をずらしていくと同図に示すように単位電流当たりのモータトルクが変化する。すなわち、所定のモータトルクに対して、電流位相を調整することで電流量を調整でき、消費電力を調整できる。

一般に、永久磁石同期モータは、ｄ軸電流をゼロとする位相が最大トルク位相と一致し、図９に示すような概ね正弦波状の軌跡を示す。埋込形永久磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）においてはマグネットトルクとリラクタンストルクの複合形状となり、やや複雑な波形となるが、何れも予め解析・測定することが可能である。

図１０は、消費電力を調整しながらブレーキ力を制御する関係を示す。
図１０（Ａ）に示す目標ブレーキ力と実際に発生しているブレーキ力との偏差の発生に対し、電流位相を調整することで、図１０（Ｂ），（Ｃ）に示すように、消費電力が偏差量と概ね一致する波形となる。そのため、電源装置２側で消費電力を測定することで、現在のブレーキ力が推定可能となる。この推定は、例えば図１のブレーキ状態検出手段２４が行う。

図１０においては図９に示す電流位相制御により消費電力を調整する例を示すが、例えばブラシを有するＤＣモータ等、電流位相制御ができないモータを用いる場合、モータと並列に放電回路を接続し、前記放電回路のスイッチ開閉により、消費電力を調整しても良い。

図１１は、図１０に示した制御を行う動作フローの一例を示す。この動作フローは、前記図１、図４、図５、図７のいずれの例で行うようにしても良い。目標ブレーキ力を取得すると（ステップＳ１）、ブレーキ力を推定し（ステップＳ２）、演算制御によりモータトルクを決定する（ステップＳ３）。ブレーキ力偏差により消費電流を決定する（ステップＳ４）。消費電流、トルクより電流位相を決定する（ステップＳ５）。モータ電流制御演算を行う（ステップＳ６）。

なお、上記いずれの実施形態においても、電動ブレーキ装置の消費電力は、目標ブレー
キ力に現在のブレーキ力を到達させるためにモータ６を高速回転させる場合において、最も大きくなる。前記の状況において、目標ブレーキ力と現在のブレーキ力の偏差が大きい時ほどモータ６を高速で回転させる必要が有り、必然的に消費電力が増大するため、電源装置２の消費電力を検出することで、目標ブレーキ力に対する偏差を検出し、現在のブレーキ力を推定することができる。この時、例えば同期モータのベクトル制御のように、消費電力と発生トルクを任意に制御可能なモータ６を有する電動ブレーキ装置において、前記ブレーキ力偏差と消費電力が概ね線形な関係となるよう、消費電力を制御しても良い。
また、電動ブレーキ装置で所定のブレーキ力を維持する際、保持トルクによるモータ銅損を消費する。よって、上記の偏差において、目標ブレーキ力に応じて消費電力とブレーキ力偏差の相関におけるゼロ点を変更しても良い。
なお、電動ブレーキ制御器３の側で目標ブレーキ力への追従制御が完結していれば、本件の通信をフィードバックループとして使用する必要はない。その場合、上位ＥＣＵ１１へ現在のブレーキ力ないし偏差を送信する目的は、車両制御への利用や異常検知等になる。

図１２は、ブレーキ本体１の一例を示す。伝達機構７は直動機構であり、減速機構４３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４に対してブレーキライニング５を当接離隔させる機構である。ブレーキロータ４は、車輪４０と一体に回転するディスクからなる。伝達機構７は、モータ６により回転駆動される回転軸３９と、この回転軸３９の回転運動を直線運動に変換する変換機構部５０と、拘束部５１，５２と、荷重センサ５３とを有する。変換機構部５０は、直動部５４と、軸受部材５５と、環状のスラスト板５６と、スラスト軸受５７と、転がり軸受５８と、キャリア５９と、すべり軸受６０，６１と、複数の遊星ローラ６２とを有する。

ハウジング７１の内周面に、円筒状の直動部５４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５４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６２が噛合している。

ハウジング７１内における直動部５４の軸方向一端側に、軸受部材５５が設けられている。この軸受部材５５は、径方向外方に延びるフランジ部５５ａと、ボス部５５ｂとを有する。このボス部５５ｂ内に複数の転がり軸受５８が嵌合され、これら転がり軸受５８の内輪内径面に回転軸３９が嵌合されている。回転軸３９は、軸受部材５５に複数の転がり軸受５８を介して回転自在に支持される。

直動部５４の内周には、回転軸３９を中心に回転可能なキャリア５９が設けられている。キャリア５９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５５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６２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３９との間に嵌合されたすべり軸受６０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６１が嵌合されている。アウタ側ディスクは、すべり軸受６１により回転軸３９に回転自在に支持される。回転軸３９の両端部には、スラスト荷重を受けて回転軸３９の軸方向位置を拘束する拘束部５１，５２が設けられる。各拘束部５１，５２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３９の両端部には、これら拘束部５１，５２の抜け止め用の止め輪が設けられる。

キャリア５９には、複数のローラ軸６３が周方向に間隔を空けて設けられている。各ローラ軸６３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６３の両端部が挿入されてこれらローラ軸６３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６３における軸方向両端部には、それぞれ、これらローラ軸６３を径方向内方に付勢する弾性リング６４が掛け渡されている。

各ローラ軸６３に、遊星ローラ６２が回転自在に支持され、各遊星ローラ６２は、回転軸３９の外周面と、直動部５４の内周面との間に介在される。複数のローラ軸６３に渡って掛け渡された弾性リング６４の付勢力により、各遊星ローラ６２が回転軸３９の外周面に押し付けられる。回転軸３９が回転することで、この回転軸３９の外周面に接触する各遊星ローラ６２が接触摩擦により回転する。遊星ローラ６２の外周面には、直動部５４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４３は、モータ６の回転を、回転軸３９に固定された出力ギヤ６５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４３は、モータ６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６５に伝達可能としている。
前記ロック機構は、減速機構４３内に設けられており、伝達機構７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。
また、ハウジング７１の減速機構４３側にはカバー４８が取付けれらて伝達機構７を密封している。

１：ブレーキ本体
２：電源装置
３：ブレーキ制御装置
４：ブレーキロータ
５：ブレーキライニング
６：モータ
７：伝達機構
９：周波数制御器（指令重畳手段）
９Ａ：ハイ／ロー切換手段（指令重畳手段）
９Ｂ：電圧制御器（指令重畳手段）
１７：周波数検出器（指令抽出手段）
１７Ａ：パルス幅測定器（指令抽出手段）
１７Ｂ：電圧測定器（指令抽出手段）
１８：演算部（指令対応電力制御手段）
２４：ブレーキ状態検出手段（検出手段）
４０：車輪

Claims (8)

1. 電動のモータと、前記モータに電力を供給する電源装置と、前記モータを制御する制御装置とを備えるモータ駆動装置において、
   前記電源装置が出力に変動成分を重畳可能な可変電源装置であって、前記モータの目標モータ駆動力に応じて前記変動成分を変動させる指令重畳手段を有し、
   前記制御装置が、前記電源装置の出力の変動成分を目標モータ駆動力として抽出する指令抽出手段と、
   この抽出した目標モータ駆動力に応じて前記電源装置から前記モータに与える電力を制御する指令対応電力制御手段とを有する、ことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 請求項１に記載のモータ駆動装置において、前記電源装置が、出力電圧の変動により送電可能な最大電力が変動する可変電源装置であり、前記指令重畳手段は、出力変動による送電可能な最大電力の増加に伴い、前記変動成分とする目標モータ駆動力が大きくなるよう設定されているモータ駆動装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置において、前記電源装置が周波数可変の交流電力を出力する交流電源であって、前記変動成分が交流周波数の変動であり、前記指令重畳手段が、前記目標モータ駆動力に応じて前記電源装置の出力する交流電力の周波数を変動させる周波数制御器であるモータ駆動装置。
4. 請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置において、前記電源装置が可変のデューティ比で電圧を２値変動させる直流の電源装置であり、前記目標モータ駆動力に換算する前記変動成分が前記デューティ比であるモータ駆動装置。
5. 請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置において、前記電源装置が可変直流電圧を出力する電源装置であり、前記目標モータ駆動力に換算する前記変動成分が前記電圧値であるモータ駆動装置。
6. 請求項１に記載のモータ駆動装置において、前記モータの前記電源装置で検出される消費電力に基づいて、前記モータ駆動装置の駆動で動作する機器の状態を検出する検出手段を設けたモータ駆動装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置において、前記制御装置の前記指令対応電力制御手段が、前記モータのモータトルクに変換される電力と、モータトルクに変換されない電力との両方を制御しモータの総消費電力を任意に制御可能な機能を有するモータ駆動装置。
8. 請求項７に記載のモータ駆動装置において、
   前記モータが同期電動機であり、前記制御装置の前記指令対応電力制御手段は、前記モータトルクに変換されない電力の制御を、前記モータの電流位相調整により行うモータ駆動装置。

Images