JP2019033550A - 電動機の制御装置および電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小さい誤差で永久磁石の温度を推定することができる電動機の制御装置および電動ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】電動機の制御装置は、電動機47と、電動機47の回転軸47Bの回転に伴って回転するセンサ磁石48と、センサ磁石48の磁束密度を検知する電動機回転位置センサ49と、電動機回転位置センサ49の検知値に基づいて電動機47の温度を推定する温度推定部52と、温度推定部52の推定温度に応じて電動機47を制御する電動機制御部53とを備えている。
【選択図】図2
【解決手段】電動機の制御装置は、電動機47と、電動機47の回転軸47Bの回転に伴って回転するセンサ磁石48と、センサ磁石48の磁束密度を検知する電動機回転位置センサ49と、電動機回転位置センサ49の検知値に基づいて電動機47の温度を推定する温度推定部52と、温度推定部52の推定温度に応じて電動機47を制御する電動機制御部53とを備えている。
【選択図】図2
Description
本発明は、例えば種々の電動アクチュエータに用いられる電動機の制御装置および四輪自動車等の車両に用いられる電動ブレーキ装置に関する。
電動アクチュエータに用いられる電動機では、例えば定格を超える電流で動作させた場合での電動機(モータ)の永久磁石の減磁および過熱等を抑制するために、永久磁石の温度を監視する必要がある。この場合、電動機周りの配線の省スペース化およびコストを低減するために、温度センサを用いることなく電動機の永久磁石の温度を推定している。具体的には、電動機の電流値から永久磁石の温度を推定している(例えば、特許文献1参照)。
しかし、電流値から温度を推定する場合、放熱等の外乱に伴う誤差が大きくなる虞がある。
本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、小さい誤差で電動機(の永久磁石)の温度を推定することができる電動機の制御装置および電動ブレーキ装置を提供することにある。
上述した課題を解決するため、本発明の電動機の制御装置は、電動機と、前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石と、前記センサ磁石の磁束密度を検知する磁束密度検知手段と、前記磁束密度検知手段の検知値に基づいて前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備えたことを特徴としている。
また、本発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキペダルの操作に応じてマスタシリンダのピストンを作動させる電動機と、前記電動機の回転トルクを前記ピストンの推進力に変換するトルク変換機構と、前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石の磁束密度を検知するセンサ素子から前記電動機の前記回転軸の回転位置を検出する電動機回転位置センサと、前記電動機回転位置センサが検出する前記回転位置に応じて前記電動機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、前記制御装置は、前記電動機回転位置センサの前記センサ素子から検知される前記センサ磁石の磁束密度から前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、該温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備えたことを特徴としている。
本発明によれば、電動機の推定温度の誤差を小さくすることにより、電動機の制御装置および電動ブレーキ装置の信頼性、安定性を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態による電動機の制御装置を四輪自動車に搭載される電動ブレーキ装置に用いた場合を例に挙げて、図1ないし図6に従って詳細に説明する。
図1において、左,右の前輪1L,1Rと左,右の後輪2L,2Rとは、車両のボディを構成する車体(図示せず)の下側に設けられている。左,右の前輪1L,1Rには、それぞれ前輪側ホイールシリンダ3L,3Rが設けられ、左,右の後輪2L,2Rには、それぞれ後輪側ホイールシリンダ4L,4Rが設けられている。これらのホイールシリンダ3L,3R、4L,4Rは、液圧式のディスクブレーキまたはドラムブレーキのシリンダを構成し、夫々の車輪(前輪1L,1Rおよび後輪2L,2R)毎に制動力を付与するものである。
ブレーキペダル5は、車体のフロントボード(図示せず)側に設けられている。このブレーキペダル5は、車両のブレーキ操作時に運転者によって図1中の矢示A方向に踏込み操作される。ブレーキペダル5には、操作量検出器6が設けられている。この操作量検出器6は、ブレーキペダル5の踏込み操作量(ストローク量)または踏力を検出し、その検出信号を後述のホイール圧制御ユニット45、マスタ圧制御ユニット50等に出力する。ブレーキペダル5が踏込み操作されると、マスタシリンダ7には後述の電動倍力装置15を介してブレーキ液圧が発生する。
マスタシリンダ7は、一側が開口端となり他側が底部となって閉塞された有底筒状のシリンダ本体8を有している。このシリンダ本体8には、リザーバ13内に連通する第1,第2のサプライポート8A,8Bが設けられている。第1のサプライポート8Aは、後述するブースタピストン17の摺動変位により第1の液圧室10Aに対して連通,遮断される。一方、第2のサプライポート8Bは、第2のピストン9により第2の液圧室10Bに対して連通,遮断される。
第1の戻しばね11は、第1の液圧室10A内に位置してブースタピストン17と第2のピストン9との間に配設され、ブースタピストン17をシリンダ本体8の開口端側に向けて付勢している。第2の戻しばね12は、第2の液圧室10B内に位置してシリンダ本体8の底部と第2のピストン9との間に配設され、第2のピストン9を第1の液圧室10A側に向けて付勢している。
車両のブレーキペダル5とマスタシリンダ7との間には、ブレーキペダル5の操作力を増大させるブースタとして、また、ブレーキ装置としての電動倍力装置15が設けられている。この電動倍力装置15は、操作量検出器6の出力に基づいて後述の電動アクチュエータ19を駆動制御することにより、マスタシリンダ7内に発生するブレーキ液圧を可変に制御するものである。
電動倍力装置15は、車体のフロントボードである車室前壁(図示せず)に固定して設けられるブースタハウジング16と、該ブースタハウジング16に移動可能に設けられ後述の入力ロッド18に対して相対移動可能なピストンとしてのブースタピストン17と、該ブースタピストン17をマスタシリンダ7の軸方向に進退移動させ当該ブースタピストン17にブースタ推力を付与する後述の電動アクチュエータ19とを含んで構成されている。
ブースタハウジング16は、後述の減速機構21等を内部に収容する筒状の減速機ケース16Aと、該減速機ケース16Aとマスタシリンダ7のシリンダ本体8との間に設けられブースタピストン17を軸方向に摺動変位可能に支持した筒状の支持ケース16Bと、減速機ケース16Aを挟んで支持ケース16Bとは軸方向の反対側(軸方向一側)に配置され減速機ケース16Aの軸方向一側の開口を閉塞する段付筒状の蓋体16Cとにより構成されている。減速機ケース16Aの外周側には、後述の電動機47を固定的に支持するための支持板16Dが設けられている。
電動倍力装置15の電動アクチュエータ19は、ブースタハウジング16の減速機ケース16Aに支持板16Dを介して設けられた後述の電動機47と、該電動機47の回転を減速して減速機ケース16A内の筒状回転体20に伝えるベルト等の減速機構21と、筒状回転体20の回転をブースタピストン17の軸方向変位(進退移動)に変換するボールネジ等の直動機構22とにより構成されている。電動機47は、ブレーキペダル5の操作に応じてマスタシリンダ7のブースタピストン17を作動させる。直動機構22は、電動機47の回転トルクをブースタピストン17の推進力に変換するもので、本発明のトルク変換機構として構成されている。
また、電動機47は、後述のマスタ圧制御ユニット50に接続され、該マスタ圧制御ユニット50により制御されている。そして、電動機47とマスタ圧制御ユニット50とにより本発明の電動機の制御装置を構成している。電動機47とマスタ圧制御ユニット50とについては、後で詳細に説明する。
ブースタハウジング16の支持ケース16B内には、ブースタピストン17を制動解除方向(図1中の矢示B方向)に常時付勢する戻しばね23が設けられている。ブースタピストン17は、ブレーキ操作の解除時に電動機47が逆向きに回転されるときの駆動力と戻しばね23の付勢力とにより図1に示す初期位置まで矢示B方向に戻されるものである。
液圧センサ24は、マスタシリンダ7のブレーキ液圧を検出するものである。この液圧センサ24は、例えばシリンダ側液圧配管14A内の液圧を検出するもので、マスタシリンダ7からシリンダ側液圧配管14Aを介して後述のESC25に供給されるブレーキ液圧を検出する。液圧センサ24は、後述のホイール圧制御ユニット45に電気的に接続されると共に、液圧センサ24による検出信号は、ホイール圧制御ユニット45から信号線46を介してマスタ圧制御ユニット50にも通信により送られる。
ESCとしての液圧供給装置25は、車両の各車輪(前輪1L,1Rおよび後輪2L,2R)側に配設されたホイールシリンダ3L,3R、4L,4Rとマスタシリンダ7との間に設けられている。液圧供給装置25は、電動倍力装置15によりマスタシリンダ7(第1,第2の液圧室10A,10B)内に発生したブレーキ液圧を、車輪毎のホイールシリンダ圧として可変に制御して各車輪のホイールシリンダ3L,3R、4L,4Rに個別に供給するホイールシリンダ圧制御装置を構成している。
即ち、液圧供給装置25は、各種のブレーキ制御(例えば、前輪1L,1R、後輪2L,2R毎に制動力を配分する制動力配分制御、アンチロックブレーキ制御、車両安定化制御等)をそれぞれ行う場合に、必要なブレーキ液圧をマスタシリンダ7からシリンダ側液圧配管14A,14B等を介してホイールシリンダ3L,3R、4L,4Rに供給するものである。
ここで、液圧供給装置25は、マスタシリンダ7(第1,第2の液圧室10A,10B)からシリンダ側液圧配管14A,14Bを介して出力される液圧を、ブレーキ側配管部26A,26B,26C,26Dを介してホイールシリンダ3L,3R、4L,4Rに分配、供給する。これにより、車輪(前輪1L,1R、後輪2L,2R)毎にそれぞれ独立した制動力が個別に付与される。液圧供給装置25は、後述の各制御弁31,31′,32,32′,33,33′,36,36′,37,37′,44,44′と、液圧ポンプ38,38′を駆動する電動モータ39と、液圧制御用リザーバ43,43′等とを含んで構成されている。
液圧供給装置25は、マスタシリンダ7の一方の出力ポート(即ち、シリンダ側液圧配管14A)に接続されて左前輪(FL)側のホイールシリンダ3Lと右後輪(RR)側のホイールシリンダ4Rとに液圧を供給する第1液圧系統27と、他方の出力ポート(即ち、シリンダ側液圧配管14B)に接続されて右前輪(FR)側のホイールシリンダ3Rと左後輪(RL)側のホイールシリンダ4Lとに液圧を供給する第2液圧系統27′との2系統の液圧回路を備えている。ここで、第1液圧系統27と第2液圧系統27′とは同様な構成を有しているため、以下の説明は第1液圧系統27についてのみ行い、第2液圧系統27′については各構成要素の符号に「′」を付し、それぞれの説明を省略する。
液圧供給装置25の第1液圧系統27は、シリンダ側液圧配管14Aの先端側に接続されたブレーキ管路28を有し、ブレーキ管路28は、第1管路部29および第2管路部30の2つに分岐して、ホイールシリンダ3L,4Rにそれぞれ接続されている。ブレーキ管路28および第1管路部29は、ブレーキ側配管部26Aと共にホイールシリンダ3Lに液圧を供給する管路を構成し、ブレーキ管路28および第2管路部30は、ブレーキ側配管部26Dと共にホイールシリンダ4Rに液圧を供給する管路を構成している。
ブレーキ管路28には、ブレーキ液圧の供給制御弁31が設けられ、該供給制御弁31は、ブレーキ管路28を開,閉する常開の電磁切換弁により構成されている。第1管路部29には増圧制御弁32が設けられ、該増圧制御弁32は、第1管路部29を開,閉する常開の電磁切換弁により構成されている。第2管路部30には増圧制御弁33が設けられ、該増圧制御弁33は、第2管路部30を開,閉する常開の電磁切換弁により構成されている。
液圧供給装置25の第1液圧系統27は、ホイールシリンダ3L,4R側と液圧制御用リザーバ43とをそれぞれ接続する第1,第2の減圧管路34,35を有し、これらの減圧管路34,35には、それぞれ第1,第2の減圧制御弁36,37が設けられている。第1,第2の減圧制御弁36,37は、減圧管路34,35をそれぞれ開,閉する常閉の電磁切換弁により構成されている。
また、液圧供給装置25は、液圧源である液圧発生手段としての液圧ポンプ38を備え、該液圧ポンプ38は電動モータ39により回転駆動される。ここで、電動モータ39は、ホイール圧制御ユニット45からの給電により駆動され、給電停止時には液圧ポンプ38と一緒に回転停止される。液圧ポンプ38の吐出側は、逆止弁40を介してブレーキ管路28のうち供給制御弁31よりも下流側となる位置(即ち、第1管路部29と第2管路部30とが分岐する位置)に接続されている。液圧ポンプ38の吸込み側は、逆止弁41,42を介して液圧制御用リザーバ43に接続されている。
液圧制御用リザーバ43は、余剰のブレーキ液を一時的に貯留するために設けられ、ブレーキシステム(液圧供給装置25)のABS制御時に限らず、これ以外のブレーキ制御時にもホイールシリンダ3L,4Rのシリンダ室(図示せず)から流出してくる余剰のブレーキ液を一時的に貯留するものである。また、液圧ポンプ38の吸込み側は、逆止弁41および常閉の電磁切換弁である加圧制御弁44を介してマスタシリンダ7のシリンダ側液圧配管14A(即ち、ブレーキ管路28のうち供給制御弁31よりも上流側となる位置)に接続されている。
ホイール圧制御ユニット45(ECU)は、液圧供給装置25を電気的に駆動制御する液圧供給装置用コントローラである。このホイール圧制御ユニット45は、その入力側が、液圧センサ24、信号線46および車両データバス(図示せず)等に接続されている。ホイール圧制御ユニット45の出力側は、各制御弁31,31′,32,32′,33,33′,36,36′,37,37′,44,44′、電動モータ39、信号線46および車両データバス等に接続されている。
次に、電動アクチュエータ19の電動機47とマスタ圧制御ユニット50とについて説明する。
電動機47は、例えばDCブラシレスモータを用いて構成されている。この電動機47は、後述のマスタ圧制御ユニット50に接続され、マスタ圧制御ユニット50からの指令により作動する。そして、電動機47は、支持板16Dに固定された筒状のケーシング47Aと、該ケーシング47Aの中心部で入力ロッド18と略平行(図1、図2中の紙面の左,右方向)に延びる回転軸47Bと、ケーシング47A内に設けられたステータ47Cと、該ステータ47Cの内周側に位置して回転軸47Bに固着され永久磁石を備えたロータ47Dとを含んで構成されている。
ケーシング47Aの底部47A1には、後述の電動機回転位置センサ49が設けられている。回転軸47Bは、例えば熱伝導率のよい金属材料を用いて形成されている。回転軸47Bの一端側は、支持板16Dを貫通して減速機構21(の駆動プーリ)に接続されている。一方、回転軸47Bの他端側は、ケーシング47Aの底部47A1に向けて延び、後述のセンサ磁石48が設けられている。
センサ磁石48は、ケーシング47A内に位置して回転軸47Bの他端側に設けられている。図3に示すように、センサ磁石48は、例えば径方向にN極とS極とが分かれた2極磁石からなり、回転軸47Bと一緒に回転することにより、センサ磁石48の作る磁束も回転する構成となっている。
センサ磁石48は、中央部に電動機47の回転軸47Bがメタルタッチされている。即ち、センサ磁石48は、電動機47(回転軸47B)に直接的に固着(接触)されている。これにより、電動機47の発熱は、空気による熱伝導に比べて効率よく回転軸47Bを介してセンサ磁石48に伝達される。換言すれば、回転軸47Bにセンサ磁石48をメタルタッチさせることにより、回転軸47Bに固着されたロータ47Dの永久磁石の温度とセンサ磁石48の温度とが近似または、相関関係が明確になるようにしている。
電動機回転位置センサ49は、ケーシング47A内に位置してセンサ磁石48に対向する位置でケーシング47Aの底部47A1に設けられている。図4に示すように、電動機回転位置センサ49は、例えばセンサ磁石48の磁束密度のうち、回転軸47Bの軸方向に対して垂直な2方向の磁束密度を検出するもので、本発明の磁束密度検知手段を構成している。
電動機回転位置センサ49は、電動機47の回転軸47Bの回転に伴って回転するセンサ磁石48の磁束密度を検知するセンサ素子(図示せず)を備えている。電動機回転位置センサ49は、センサ素子で検知したセンサ磁石48の磁束密度からベクトル角αを算出して電動機47の回転軸47Bの回転位置を検出する。また、図4に示すように、電動機回転位置センサ49は、センサ磁石48の2方向の磁束密度を合成したベクトルF1,F2の大きさ(f1,f2)を計測する。回転軸47Bの回転位置およびベクトルF1,F2の大きさ(f1,f2)は、後述のマスタ圧制御ユニット50に送信される。
マスタ圧制御ユニット50(ECU)は、例えばマイクロコンピュータ等からなっており、本発明の制御装置を構成している。マスタ圧制御ユニット50は、電動倍力装置15の電動アクチュエータ19(電動機47)を電気的に駆動制御するものである。マスタ圧制御ユニット50は、メモリ51、温度推定部52、電動機制御部53を備えている。
マスタ圧制御ユニット50の入力側は、ブレーキペダル5の操作量または踏力を検出する操作量検出器6と、電動機47と、例えばL−CANと呼ばれる通信が可能な車載の信号線46とに接続されている。また、マスタ圧制御ユニット50は、図示しない他の車両機器の制御ユニット(ECU)からの信号の授受を行う車両データバス(図示せず)に接続されている。また、マスタ圧制御ユニット50は、その出力側が電動機47、車載の信号線46および車両データバス等に接続されている。
そして、マスタ圧制御ユニット50は、操作量検出器6や液圧センサ24からの検出信号に従って電動アクチュエータ19によりマスタシリンダ7内に発生させるブレーキ液圧を可変に制御すると共に、電動倍力装置15が正常に動作しているか否か等を判別する機能も有している。また、マスタ圧制御ユニット50は、電動機回転位置センサ49の回転位置に応じて、電動機47(即ち、ブースタピストン17)を制御(フィードバック制御)する。
電動倍力装置15においては、ブレーキペダル5が踏込み操作されると、マスタシリンダ7のシリンダ本体8内に向けて入力ロッド18が前進し、このときの動きが操作量検出器6によって検出される。マスタ圧制御ユニット50の電動機制御部53は、操作量検出器6からの検出信号により電動機47に起動指令を出力して電動機47を回転駆動させる。そして、その回転が減速機構21を介して筒状回転体20に伝えられると共に、筒状回転体20の回転は、直動機構22によりブースタピストン17の軸方向変位に変換される。
このとき、ブースタピストン17は、マスタシリンダ7のシリンダ本体8内に向けて入力ロッド18と一体的に(または、相対変位をもって)前進し、ブレーキペダル5から入力ロッド18に付与される踏力(推力)と電動アクチュエータ19からブースタピストン17に付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ7の第1,第2の液圧室10A,10B内に発生する。また、マスタ圧制御ユニット50は、液圧センサ24からの検出信号を信号線46から受け取ることによりマスタシリンダ7に発生した液圧を監視することができ、電動倍力装置15が正常に動作しているか否かを判別することができる。
また、マスタ圧制御ユニット50は、電動機47の温度を推定して電動機47の制御を行う。即ち、マスタ圧制御ユニット50は、電動機47に一時的に大きな出力を出させるために、定格を超える電流で電動機47を動作させることがある。この場合、マスタ圧制御ユニット50は、ロータ47Dに設けられた永久磁石の減磁および過熱を抑制するために、電動機47の永久磁石の温度を監視する。
具体的には、マスタ圧制御ユニット50のメモリ51には、例えば図5に示すようなセンサ磁石48の磁束ベクトルF1,F2の大きさ(f1,f2)とセンサ磁石48の温度(t1,t2)との相関関係を示す特性線図と、図6に示すようなセンサ磁石48の温度(t1,t2)と電動機47の永久磁石の温度(t1a,t2a)との相関関係を示す特性線図とが記憶されている。なお、メモリ51には、図5および図6に示すような特性線図に代えて、実験的に求められた計算式を記憶してもよい。
図5に示すようなセンサ磁石48の磁束ベクトルF1,F2の大きさ(f1,f2)とセンサ磁石48の温度(t1,t2)との相関関係は、センサ磁石48の可逆温度変化の範囲内では1対1で対応するので、予め実験等により求めることができる。また、図6に示すようなセンサ磁石48の温度(t1,t2)と電動機47の永久磁石の温度(t1a,t2a)との相関関係は、センサ磁石48および電動機47の永久磁石との組成から解析的に、あるいは実験的に求めることができる。
温度推定部52は、電動機回転位置センサ49から送信されたセンサ磁石48のベクトルF1,F2の大きさ(f1,f2)からメモリ51に記憶された図5の特性線54を基にして、センサ磁石48の温度(t1,t2)を推定(算出)する。次に、温度推定部52は、センサ磁石48の温度(t1,t2)から図6の特性線55を基にして、電動機47のロータ47Dに設けられた永久磁石の温度(t1a,t2a)を推定(算出)する。この場合、温度推定部52は、本発明の温度推定手段を構成する。
マスタ圧制御ユニット50の電動機制御部53は、推定された電動機47の永久磁石の温度に基づいて、電動機47が過熱しないように駆動電流を制御したり、電動機47の温度特性に応じて目標とする電動機出力に最適な駆動電流を制御したりする。この場合、電動機制御部53は、本発明の電動機制御手段を構成する。
本実施の形態による電動機の制御装置を備えた電動ブレーキ装置は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
まず、車両の運転者がブレーキペダル5を踏込み操作すると、これにより入力ロッド18が矢示A方向に押込まれると共に、電動倍力装置15の電動アクチュエータ19がマスタ圧制御ユニット50により作動制御される。即ち、マスタ圧制御ユニット50は、操作量検出器6からの検出信号により電動機47に起動指令を出力して電動機47を回転駆動し、その回転が減速機構21を介して筒状回転体20に伝えられると共に、筒状回転体20の回転は、直動機構22によりブースタピストン17の軸方向変位に変換される。
これにより、電動倍力装置15のブースタピストン17は、マスタシリンダ7のシリンダ本体8内に向けて入力ロッド18とほぼ一体的に前進し、ブレーキペダル5から入力ロッド18に付与される踏力(推力)と電動アクチュエータ19からブースタピストン17に付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ7の第1,第2の液圧室10A,10B内に発生する。
また、マスタ圧制御ユニット50は、液圧センサ24からの検出信号を信号線46から受け取ることによりマスタシリンダ7に発生した液圧を監視し、電動倍力装置15の電動アクチュエータ19(電動機47の回転軸47Bの回転)をフィードバック制御する。これにより、マスタ圧制御ユニット50は、マスタシリンダ7の第1,第2の液圧室10A,10B内に発生するブレーキ液圧を、ブレーキペダル5の踏込み操作量に基づいて可変に制御することができる。また、マスタ圧制御ユニット50は、操作量検出器6と液圧センサ24との検出値に従って電動倍力装置15が正常に動作しているか否かを判別することができる。
一方、ブレーキペダル5に連結された入力ロッド18は、第1の液圧室10A内の圧力を受圧し、これをブレーキ反力としてブレーキペダル5へと伝える。この結果、車両の運転者には入力ロッド18を介して踏み応えが与えられるようになり、これによって、ブレーキペダル5の操作感を向上でき、ペダルフィーリングを良好に保つことができる。
ところで、電動機47に一時的に大きな出力を出させるために、定格を超える電流で電動機47を動作させる場合がある。定格を超える電流で電動機47を動作させると電動機47が温度上昇する虞がある。従って、マスタ圧制御ユニット50は、電動機47の温度上昇に伴うロータ47Dに設けられた永久磁石の減磁および過熱を抑制するために、電動機47の温度ないし電動機47の永久磁石の温度を監視する必要がある。
この場合、電動機(永久磁石)の温度を直接測定する専用の温度センサを用いることが考えられる。しかし、電動機に専用の温度センサを用いると、電動機の大型化およびコストの増加となる。そこで、従来技術では、電動機に専用の温度センサを用いずに、電動機の電流値に基づいて電動機の温度推定を行い、省スペース化およびコスト低減を図っている。しかし、電動機の電流値に基づいて電動機の温度を推定する場合、放熱等の外乱の影響を受け易く、実際の電動機の温度と推定温度との間の誤差が大きくなる虞がある。
そこで、本実施の形態では、電動機47の電動機回転位置センサ49を用いてセンサ磁石48の磁束密度を検出する。マスタ圧制御ユニット50は、センサ磁石48の磁束密度から温度を推定すると共に、センサ磁石48の温度と電動機47の永久磁石の温度との相関関係に基づいて、電動機47の永久磁石の温度を推定する。以下、マスタ圧制御ユニット50が行う電動機47の永久磁石の温度推定制御について説明する。なお、永久磁石の温度推定制御については、例えば電動機47が駆動している間で所定の周期毎に繰り返し実行される。
まず、マスタ圧制御ユニット50の指令により電動機47が駆動すると、電動機回転位置センサ49のセンサ素子は、電動機47の回転軸47Bの他端側にメタルタッチされたセンサ磁石48から流れる磁束の密度(磁束密度)を検知する。この場合、センサ素子は、センサ磁石48から出される回転軸47Bに垂直な2方向の磁束密度を検知する。そして、図4に示すように、電動機回転位置センサ49は、2方向の磁束密度を合成して磁束ベクトルF1の大きさf1およびベクトル角αを算出し、これらをマスタ圧制御ユニット50に送信する。
マスタ圧制御ユニット50の温度推定部52は、メモリ51に記憶された図5の特性線54から磁束ベクトルF1の大きさf1に対応するセンサ磁石48の温度t1を算出する。次に、温度推定部52は、メモリ51に記憶された図6の特性線55からセンサ磁石48の温度t1に対応する電動機47の永久磁石の温度t1aを算出する。この場合、推定算出された永久磁石の温度t1aは、永久磁石の実温度との間で例えば雰囲気温度による外乱の影響を考慮しなければならない。
しかし、本実施の形態では、センサ磁石48は、電動機47の回転軸47Bにメタルタッチ、即ち回転軸47Bに直接的に固着されている。これにより、電動機47の発熱は、回転軸47Bからセンサ磁石48に効率よく熱伝導することになる。そして、センサ磁石48と、電動機47のステータ47Cおよびロータ47D(永久磁石)とを可及的に近くに配置させている。これにより、例えば図6に示すように、雰囲気温度による外乱の影響範囲Cは、無視できるほどに小さくすることができるので、推定算出された永久磁石の温度t1aを永久磁石の実温度とみなすことができる。
その後、電動機47が駆動し続けると、電動機回転位置センサ49は、大きさf2(f2<f1)の磁束ベクトルF2を算出する。マスタ圧制御ユニット50の温度推定部52は、磁束ベクトルF2の大きさf2に対応するセンサ磁石48の温度t2(t2>t1)を算出する。そして、温度推定部52は、センサ磁石48の温度t2に対応する電動機47の永久磁石の温度t2a(t2a>t1a)を算出する。これにより、マスタ圧制御ユニット50は、電動機47(の永久磁石)の温度が上昇していることを判別することができる。
この永久磁石の推定温度t2aは、例えば電動機47の駆動制御の閾値となっている。即ち、温度推定部52が温度t2a以上を算出すると、マスタ圧制御ユニット50の電動機制御部53は、電動機47がこれ以上過熱しないように、駆動電流を制限したり、電動機47の温度特性に応じて目標とする電動機出力に最適な駆動電流を制御したりする。
かくして、本実施の形態では、電動機47の回転軸47Bの回転に伴って回転するセンサ磁石48の磁束密度を検知し、この検知値に基づいて電動機47の温度を推定している。磁束密度の大きさは、センサ磁石48の温度により変化する。即ち、センサ磁石48の温度が上昇すると、センサ磁石48から出される磁束密度が減少するので、それに伴い磁束ベクトルの大きさも小さくなる。このように、温度の代替特性である磁束密度を計測しているので、電動機47(永久磁石)の温度を外乱の影響を少なくして測定することができる。
また、電動機47の回転軸47Bの回転位置を検出する電動機回転位置センサ49によりセンサ磁石48の磁束密度を検知している。即ち、新たにセンサを用いることなく、既存の電動機回転位置センサ49を用いてセンサ磁石48の磁束密度を検知している。また、電動機回転位置センサ49は、センサ磁石48の2方向の磁束密度を合成したベクトルの大きさを計測している。これにより、電動機47の小型化およびコストの低減を図ることができる。
また、センサ磁石48は、電動機47の回転軸47Bにメタルタッチされている。即ち、回転軸47Bに直接的に固着されている。従って、電動機47の発熱は、ステータ47Cおよびロータ47D(永久磁石)とセンサ磁石48との距離に反比例して伝達する。従って、センサ磁石48と電動機47のステータ47Cおよびロータ47D(永久磁石)とを可及的に近くに配置させることで、雰囲気温度による外乱の影響を小さくすることができるので、雰囲気温度による外乱の影響を極小化することができる。
なお、上述した実施の形態では、電動機47の温度を推定する温度推定手段としての温度推定部52をマスタ圧制御ユニット50に設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば磁束密度検知手段としての電動機回転位置センサ49に温度推定部を設けてもよく、その他の制御ユニットに温度推定部を設けて電動機47の推定温度を算出してもよい。
また、上述した実施の形態では、電動機回転位置センサ49で2方向の磁束密度を合成したベクトルの大きさを計測した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電動機回転位置センサ49で検知した2方向の磁束密度をマスタ圧制御ユニット50に送信して、マスタ圧制御ユニット50で2方向の磁束密度を合成したベクトルの大きさと回転位置を計測してもよい。
また、上述した実施の形態では、センサ磁石48の2方向の磁束密度を検知する電動機回転位置センサ49を用いた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば3方向以上の磁束密度を検知する電動機回転位置センサを用いてもよい。
また、上述した実施の形態では、センサ磁石として2極磁石を用いた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばセンサ磁石としてN極とS極とが周方向に複数個並んだ多極磁石を用いてもよい。
また、上述した実施の形態では、電動機の制御装置を四輪自動車等の車両に用いられる電動ブレーキ装置に適用した場合を例挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電動機を使用する種々の電動アクチュエータに用いることができる。
5 ブレーキペダル
7 マスタシリンダ
17 ブースタピストン(ピストン)
22 直動機構(トルク変換機構)
47 電動機
47B 回転軸
48 センサ磁石
49 電動機回転位置センサ(磁束密度検知手段)
50 マスタ圧制御ユニット(制御装置)
52 温度推定部(温度推定手段)
53 電動機制御部(電動機制御手段)
7 マスタシリンダ
17 ブースタピストン(ピストン)
22 直動機構(トルク変換機構)
47 電動機
47B 回転軸
48 センサ磁石
49 電動機回転位置センサ(磁束密度検知手段)
50 マスタ圧制御ユニット(制御装置)
52 温度推定部(温度推定手段)
53 電動機制御部(電動機制御手段)
Claims (6)
- 電動機と、
前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石と、
前記センサ磁石の磁束密度を検知する磁束密度検知手段と、
前記磁束密度検知手段の検知値に基づいて前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、
前記温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備えたことを特徴とする電動機の制御装置。 - 前記磁束密度検知手段は、検知される磁束密度から前記電動機の回転軸の回転位置を検出する電動機回転位置センサである請求項1に記載の電動機の制御装置。
- 前記温度推定手段は、前記センサ磁石の磁束密度から該センサ磁石の温度を推定し、前記センサ磁石の温度と前記電動機の永久磁石の温度との相関関係に基づき前記電動機の前記永久磁石の温度を推定してなる請求項1または請求項2に記載の電動機の制御装置。
- 前記磁束密度検知手段は、前記センサ磁石の少なくとも2方向の磁束密度を合成したベクトルの大きさを計測してなる請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電動機の制御装置。
- 前記センサ磁石は、前記電動機の回転軸に直接的に固着されている請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電動機の制御装置。
- ブレーキペダルの操作に応じてマスタシリンダのピストンを作動させる電動機と、
前記電動機の回転トルクを前記ピストンの推進力に変換するトルク変換機構と、
前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石の磁束密度を検知するセンサ素子から前記電動機の前記回転軸の回転位置を検出する電動機回転位置センサと、
前記電動機回転位置センサが検出する前記回転位置に応じて前記電動機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、
前記制御装置は、
前記電動機回転位置センサの前記センサ素子から検知される前記センサ磁石の磁束密度から前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、該温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備えたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015253903A JP2019033550A (ja) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | 電動機の制御装置および電動ブレーキ装置 |
PCT/JP2016/086131 WO2017110442A1 (ja) | 2015-12-25 | 2016-12-06 | 電動機の制御装置および電動ブレーキ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015253903A JP2019033550A (ja) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | 電動機の制御装置および電動ブレーキ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019033550A true JP2019033550A (ja) | 2019-02-28 |
Family
ID=59090027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015253903A Pending JP2019033550A (ja) | 2015-12-25 | 2015-12-25 | 電動機の制御装置および電動ブレーキ装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019033550A (ja) |
WO (1) | WO2017110442A1 (ja) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS62104453A (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-14 | Toshiba Corp | 回転子の温度検出装置 |
SG52509A1 (en) * | 1992-07-09 | 1998-09-28 | Seiko Epson Corp | Brushless motor |
JP3332226B2 (ja) * | 1999-02-10 | 2002-10-07 | ソニー株式会社 | アクチュエータ装置 |
JP5284217B2 (ja) * | 2009-08-05 | 2013-09-11 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 車両用電子回路装置 |
JP2013126279A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Ntn Corp | 車両駆動装置 |
-
2015
- 2015-12-25 JP JP2015253903A patent/JP2019033550A/ja active Pending
-
2016
- 2016-12-06 WO PCT/JP2016/086131 patent/WO2017110442A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017110442A1 (ja) | 2017-06-29 |
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