JP2019041503A - Motor-driven direct-acting actuator and motor-driven brake device - Google Patents

Motor-driven direct-acting actuator and motor-driven brake device Download PDF

Info

Publication number
JP2019041503A
JP2019041503A JP2017162310A JP2017162310A JP2019041503A JP 2019041503 A JP2019041503 A JP 2019041503A JP 2017162310 A JP2017162310 A JP 2017162310A JP 2017162310 A JP2017162310 A JP 2017162310A JP 2019041503 A JP2019041503 A JP 2019041503A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
angular velocity
function unit
electric motor
vector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017162310A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6986903B2 (en
Inventor
唯 増田
Yui Masuda
唯 増田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTN Corp, NTN Toyo Bearing Co Ltd filed Critical NTN Corp
Priority to JP2017162310A priority Critical patent/JP6986903B2/en
Priority to PCT/JP2018/030518 priority patent/WO2019039400A1/en
Publication of JP2019041503A publication Critical patent/JP2019041503A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6986903B2 publication Critical patent/JP6986903B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00Parts or details
    • F16D65/14Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • F16D65/16Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation

Abstract

To provide a motor-driven direct-acting actuator and a motor-driven brake device which allow for space-saving high output motor control by down-sizing an electric motor.SOLUTION: A motor-driven direct-acting actuator DA includes an electric motor 4, a direct-acting mechanism 6 for converting rotation of the electric motor 4 into straight movement of a direct-acting part, and a control arrangement 2 for controlling the electric motor 4. The control arrangement 2 has an angular speed estimation function part 20b for estimating the angular speed of the electric motor 4, a current limit function part 23a limiting the current for energizing the electric motor 4 to a predetermined maximum, and a maximum current adjustment function part 24 for increasing the maximum value of the current limited by the current limit function part 23a, when the angular speed estimated in the angular speed estimation function part 20b becomes larger than the predetermined angular speed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、例えば、車両等に搭載される電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置に関し、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる技術に関する。   The present invention relates to, for example, an electric linear actuator and an electric brake device mounted on a vehicle or the like, and relates to a technology that enables space-saving and high-output motor control.

電動式直動アクチュエータとして、以下の技術が提案されている。
1.電動モータ、直動機構および減速機を使用した電動ブレーキ用アクチュエータ(特許文献1)。
2.遊星ローラ機構および電動モータを使用した電動アクチュエータ(特許文献2)。
The following technologies have been proposed as electric linear actuators.
1. An electric brake actuator using an electric motor, a linear motion mechanism, and a speed reducer (Patent Document 1).
2. An electric actuator using a planetary roller mechanism and an electric motor (Patent Document 2).

特開平6−327190号公報JP-A-6-327190 特開2006−194356号公報JP 2006-194356 A

特許文献1、2のような電動式直動アクチュエータにおいて、例えば、電動ブレーキ装置のような高速・高精度の応答が求められる用途に用いる場合、車両の限られた搭載スペース内で所望の出力を得ることが困難となる場合がある。
特に、前述の電動ブレーキ装置の場合、周辺のホイールおよび懸架装置等に干渉しないよう構成したうえで、所望のアクチュエータ推力(即ちトルク)および出力を得る必要がある。このとき、一般に一定値として定められる最大モータ電流において高出力を発揮しようとする場合、モータサイズが大きくなり、搭載スペースおよびコストの増加が問題となる場合がある。
In the electric linear actuators as described in Patent Documents 1 and 2, for example, when used for an application requiring a high-speed and high-accuracy response such as an electric brake device, a desired output can be obtained within a limited mounting space of the vehicle. It may be difficult to obtain.
In particular, in the case of the electric brake device described above, it is necessary to obtain desired actuator thrust (that is, torque) and output after being configured so as not to interfere with surrounding wheels and suspension devices. At this time, when a high output is to be exhibited at a maximum motor current that is generally determined as a constant value, the motor size may increase, and an increase in mounting space and cost may become a problem.

この発明の目的は、電動モータの小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an electric linear actuator and an electric brake device capable of reducing the size of an electric motor and performing space-saving and high-output motor control.

この発明の電動式直動アクチュエータDAは、電動モータ4と、この電動モータ4の回転運動を直動部14の直進運動に変換する直動機構6と、前記電動モータ4を制御する制御装置2とを備えた電動式直動アクチュエータにおいて、
前記制御装置2は、
前記電動モータ4の角速度を推定する角速度推定機能部20bと、
前記電動モータ4に通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部23aと、
前記角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、前記電流制限機能部23aによって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部24と、を有する。
前記定められた最大値、前記定められた角速度は、それぞれ設計等によって任意に定める最大値、角速度であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な最大値、角速度を求めて定められる。
The electric linear motion actuator DA of the present invention includes an electric motor 4, a linear motion mechanism 6 that converts rotational motion of the electric motor 4 into linear motion of the linear motion portion 14, and a control device 2 that controls the electric motor 4. In the electric linear actuator with
The control device 2
An angular velocity estimation function unit 20b for estimating the angular velocity of the electric motor 4,
A current limiting function unit 23a for limiting the current flowing to the electric motor 4 to a predetermined maximum value;
And a maximum current adjustment function unit 24 that increases the maximum value of the current limited by the current limiting function unit 23a when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b is larger than a predetermined angular velocity.
The predetermined maximum value and the predetermined angular velocity are respectively a maximum value and an angular velocity arbitrarily determined by design or the like. For example, an appropriate maximum value and angular velocity are obtained by one or both of testing and simulation. Determined.

この構成によると、角速度推定機能部20bは電動モータ4の角速度を推定する。電流制限機能部23aは、電動モータ4に通電する電流を定められた最大値(最大電流値)に制限する。最大電流調整機能部24は、推定された角速度(推定角速度)が定められた角速度よりも大きくなっているか否かを判断する。推定角速度が定められた角速度以下のとき、定められた最大電流値が維持される。最大電流調整機能部24は、推定角速度が定められた角速度よりも大きいとき、最大電流値を一時的に増加させる。   According to this configuration, the angular velocity estimation function unit 20 b estimates the angular velocity of the electric motor 4. The current limiting function unit 23a limits the current supplied to the electric motor 4 to a predetermined maximum value (maximum current value). The maximum current adjustment function unit 24 determines whether or not the estimated angular velocity (estimated angular velocity) is larger than a predetermined angular velocity. When the estimated angular velocity is equal to or lower than the predetermined angular velocity, the predetermined maximum current value is maintained. The maximum current adjustment function unit 24 temporarily increases the maximum current value when the estimated angular velocity is larger than the determined angular velocity.

このように電動モータ4の角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。したがって、電動モータ4の小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。
例えば、電動ブレーキ装置1のような位置(荷重)制御を行うアクチュエータにおいて、モータ角速度が比較的大きくなるのはパニックブレーキまたはアンチスキッド制御等の限定された状況であるため、電動モータ4に通電する電流を一時的に増加させても、電動モータ4への熱負荷は軽微であり、耐久性に支障はない。
In this way, by increasing the maximum current value in the region where the angular velocity of the electric motor 4 is large, the motor output increases and a high-speed response is possible. Therefore, it is possible to reduce the size of the electric motor 4 and perform space-saving and high-output motor control.
For example, in an actuator that performs position (load) control, such as the electric brake device 1, the motor angular velocity is relatively high in a limited situation such as panic brake or anti-skid control. Even if the current is temporarily increased, the heat load on the electric motor 4 is light and there is no problem in durability.

前記制御装置2は、前記角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータ4における回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
前記最大電流調整機能部24は、
前記電動モータ4の電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を長手方向とする非真円の楕円状軌跡となるよう、最大電流を増加させてもよい。
When the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b is larger than the predetermined angular velocity, the control device 2 determines the estimated angular velocity for the axial current converted as a vector component on the orthogonal axis on the rotating coordinate system. Compared with the phase of the shaft current vector when the angular velocity is equal to or lower than the predetermined angular velocity, the current vector control function is provided to change the phase of the shaft current vector in the direction reversed from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor 4. And
The maximum current adjustment function unit 24 includes:
About the maximum current locus of the shaft current vector that is a norm corresponding to the maximum value of the electric motor 4 current,
A non-circular ellipse that passes through a point that becomes the maximum current vector at which the torque per current becomes the largest when the estimated angular velocity is substantially zero, and whose longitudinal direction is the vector direction that substantially coincides with the magnetic field of the rotor. The maximum current may be increased so as to form a locus.

この構成によると、電流ベクトル制御機能では、推定角速度が大きくなると、軸電流ベクトルをdq軸上の位相で−180度の方向にずらす弱め界磁制御が用いられる。この場合に、最大電流調整機能部24が、最大電流に相当する軸電流ベクトルの最大電流軌跡をd軸を略長手方向とする楕円状軌跡とする。これにより、モータ角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。   According to this configuration, the current vector control function uses field-weakening control that shifts the axial current vector in the direction of -180 degrees with the phase on the dq axis when the estimated angular velocity increases. In this case, the maximum current adjustment function unit 24 sets the maximum current locus of the axis current vector corresponding to the maximum current as an elliptical locus having the d axis as a substantially longitudinal direction. Thus, by increasing the maximum current value in a region where the motor angular velocity is large, the motor output increases and a high-speed response is possible.

前記制御装置2は、前記角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータ4における回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
前記最大電流調整機能部24は、
前記電動モータ4の電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を頂点とする直線軌跡となるよう、最大電流を増加させてもよい。
When the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b is larger than the predetermined angular velocity, the control device 2 determines the estimated angular velocity for the axial current converted as a vector component on the orthogonal axis on the rotating coordinate system. Compared with the phase of the shaft current vector when the angular velocity is equal to or lower than the predetermined angular velocity, the current vector control function is provided to change the phase of the shaft current vector in the direction reversed from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor 4. And
The maximum current adjustment function unit 24 includes:
About the maximum current locus of the shaft current vector that is a norm corresponding to the maximum value of the electric motor 4 current,
When the estimated angular velocity is substantially zero, it passes through a point that becomes the maximum current vector in which the torque per current becomes the largest, so that it becomes a linear trajectory with the vector direction approximately coincident with the magnetic field of the rotor as a vertex. The maximum current may be increased.

この構成によると、電流ベクトル制御機能では、推定角速度が大きくなると、軸電流ベクトルをdq軸上の位相で−180度の方向にずらす弱め界磁制御が用いられる。この場合に、最大電流調整機能部24が、最大電流に相当する軸電流ベクトルの最大電流軌跡をd軸上を頂点とした直線軌跡とする。これにより、モータ角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。   According to this configuration, the current vector control function uses field-weakening control that shifts the axial current vector in the direction of -180 degrees with the phase on the dq axis when the estimated angular velocity increases. In this case, the maximum current adjustment function unit 24 sets the maximum current locus of the axis current vector corresponding to the maximum current as a linear locus having a vertex on the d axis. Thus, by increasing the maximum current value in a region where the motor angular velocity is large, the motor output increases and a high-speed response is possible.

前記制御装置2は、前記電動モータ4の駆動用の電力を供給する電源装置3の電圧および電流のいずれか一方または両方を用いて、前記電源装置3の電力供給能力を判断する電源監視機能部26を有し、前記最大電流調整機能部24は、前記電源監視機能部26で判断する電力供給能力が定められた値より高いとき、電流の最大値を増加させるようにしてもよい。
前記定められた値は、設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。
The control device 2 determines a power supply capability of the power supply device 3 by using one or both of the voltage and current of the power supply device 3 that supplies power for driving the electric motor 4. The maximum current adjustment function unit 24 may increase the maximum value of the current when the power supply capability determined by the power supply monitoring function unit 26 is higher than a predetermined value.
The determined value is a value arbitrarily determined by design or the like, and is determined by obtaining an appropriate value by one or both of testing and simulation, for example.

この場合、電源装置3が正常であり、十分な電力供給能力がある場合に限定して、最大電流を増加させることができる。例えば、電源装置3に異常が発生した場合等において、過剰に電力を消費し、以後、電動式直動アクチュエータDAが使用できなくなることを未然に防止し得る。したがって、電動式直動アクチュエータDAの冗長性を高めることができる。   In this case, the maximum current can be increased only when the power supply device 3 is normal and has sufficient power supply capability. For example, when an abnormality occurs in the power supply device 3 and the like, it is possible to prevent the electric linear actuator DA from becoming unusable after the power is excessively consumed. Therefore, the redundancy of the electric linear actuator DA can be increased.

この発明の電動ブレーキ装置1は、前記いずれかに記載の電動式直動アクチュエータDAと、この電動式直動アクチュエータDAによって操作される摩擦材9と、この摩擦材9との接触により制動力を発生させるブレーキロータ8と、を備えている。この電動ブレーキ装置1によれば、いずれかの電動式直動アクチュエータDAを備えているため、省スペースで高出力なモータ制御が可能となる。   The electric brake device 1 according to the present invention provides braking force by contact between the electric linear actuator DA described above, the friction material 9 operated by the electric linear actuator DA, and the friction material 9. And a brake rotor 8 to be generated. According to this electric brake device 1, since any one of the electric linear actuators DA is provided, it is possible to control the motor with high output and space saving.

この発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの回転運動を直動部の直進運動に変換する直動機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動式直動アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記電動モータの角速度を推定する角速度推定機能部と、前記電動モータに通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部と、前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、前記電流制限機能部によって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部と、を有する。このため、電動モータの小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。   An electric linear actuator of the present invention includes an electric motor, a linear motion mechanism that converts rotational motion of the electric motor into linear motion of a linear motion portion, and a control device that controls the electric motor. In the dynamic actuator, the control device includes an angular velocity estimating function unit that estimates an angular velocity of the electric motor, a current limiting function unit that limits a current to be supplied to the electric motor to a predetermined maximum value, and the angular velocity estimating function unit. And a maximum current adjustment function unit that increases a maximum value of the current limited by the current limiting function unit when the angular velocity estimated in (1) becomes larger than the predetermined angular velocity. For this reason, it is possible to reduce the size of the electric motor and perform space-saving and high-output motor control.

この発明の電動ブレーキ装置は、前記いずれかに記載の電動式直動アクチュエータと、この電動式直動アクチュエータによって操作される摩擦材と、この摩擦材との接触により制動力を発生させるブレーキロータと、を備えているため、電動モータの小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。   An electric brake device according to the present invention includes any one of the electric linear actuators described above, a friction material operated by the electric linear actuator, and a brake rotor that generates a braking force by contact with the friction material. Therefore, it is possible to reduce the size of the electric motor and perform space-saving and high-output motor control.

この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置を概略示す図である。It is a figure showing roughly the electric brake equipment concerning the embodiment of this invention. 同電動ブレーキ装置の電動式直動アクチュエータの制御系のブロック図である。It is a block diagram of a control system of an electric linear actuator of the electric brake device. 同電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるdq軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the locus | trajectory of the current norm on the dq axis by the maximum electric current adjustment function part of the same electric linear actuator. 同最大電流調整機能部を実行する例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example which performs the same maximum current adjustment function part. この発明の他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の電動式直動アクチュエータの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the electric linear actuator of the electric brake device which concerns on other embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるdq軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the locus | trajectory of the current norm on the dq axis by the maximum current adjustment function part of the electric linear actuator which concerns on further another embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるdq軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the locus | trajectory of the current norm on the dq axis by the maximum current adjustment function part of the electric linear actuator which concerns on further another embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部を実行する例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example which performs the maximum electric current adjustment function part of the electrically driven linear actuator which concerns on further another embodiment of this invention.

この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置を図1ないし図4と共に説明する。この電動ブレーキ装置は例えば車両に搭載される。
図1に示すように、この電動ブレーキ装置1は、電動式直動アクチュエータDAと、摩擦ブレーキBRとを備える。先ず、電動式直動アクチュエータDAおよび摩擦ブレーキBRの構造について説明する。
An electric brake device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This electric brake device is mounted on a vehicle, for example.
As shown in FIG. 1, the electric brake device 1 includes an electric linear actuator DA and a friction brake BR. First, the structure of the electric linear actuator DA and the friction brake BR will be described.

<電動式直動アクチュエータDAおよび摩擦ブレーキBRの構造>
図1および図2に示すように、電動式直動アクチュエータDAは、アクチュエータ本体AHと、電源装置3と、後述する制御装置2とを備える。アクチュエータ本体AHは、電動モータ4と、減速機構5と、直動機構6と、パーキングブレーキ装置7と、角度センサSaと、荷重センサSbとを有する。
<Structure of electric linear actuator DA and friction brake BR>
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric linear actuator DA includes an actuator main body AH, a power supply device 3, and a control device 2 described later. The actuator body AH includes an electric motor 4, a speed reduction mechanism 5, a linear motion mechanism 6, a parking brake device 7, an angle sensor Sa, and a load sensor Sb.

図1に示すように、電動モータ4は、例えば、永久磁石式の同期電動機から成る。電動モータ4として、永久磁石式の同期電動機を適用すると省スペースで高トルクとなり好適である。
摩擦ブレーキBRは、車両の車輪と連動して回転するブレーキロータ8と、このブレーキロータ8と接触して制動力を発生する摩擦材9とを有する。この摩擦材9は、電動式直動アクチュエータDAによって操作される。摩擦材9を、電動式直動アクチュエータDAのアクチュエータ本体AHにより操作してブレーキロータ8に押圧し、摩擦力によって制動力を発生させる機構を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the electric motor 4 is composed of, for example, a permanent magnet type synchronous motor. When a permanent magnet type synchronous motor is applied as the electric motor 4, space is saved and high torque is preferable.
The friction brake BR includes a brake rotor 8 that rotates in conjunction with the wheels of the vehicle, and a friction material 9 that contacts the brake rotor 8 and generates a braking force. The friction material 9 is operated by an electric linear motion actuator DA. It is possible to use a mechanism in which the friction material 9 is operated by the actuator body AH of the electric linear actuator DA and pressed against the brake rotor 8 to generate a braking force by the frictional force.

減速機構5は、電動モータ4の回転を減速する機構であり、一次歯車12、中間歯車13、および三次歯車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に取り付けられた一次歯車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三次歯車11に伝達可能としている。   The reduction mechanism 5 is a mechanism that reduces the rotation of the electric motor 4, and includes a primary gear 12, an intermediate gear 13, and a tertiary gear 11. In this example, the speed reduction mechanism 5 decelerates the rotation of the primary gear 12 attached to the rotor shaft 4 a of the electric motor 4 by the intermediate gear 13 and transmits it to the tertiary gear 11 fixed to the end of the rotation shaft 10. It is possible.

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、それが摩擦材9の押圧力に変換されることによりブレーキ力を発生させる。なお電動ブレーキ装置1を車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい。車両の車幅方向中央側をインボード側という。   The linear motion mechanism 6 is a mechanism for converting the rotational motion output from the speed reduction mechanism 5 into a linear motion of the linear motion portion 14 by a feed screw mechanism and bringing the friction material 9 into contact with and separated from the brake rotor 8. The linear motion part 14 is supported so as to be free of rotation and movable in the axial direction indicated by the arrow A1. A friction material 9 is provided on the outboard side end of the linear motion portion 14. By transmitting the rotation of the electric motor 4 to the linear motion mechanism 6 via the speed reduction mechanism 5, the rotational motion is converted into a linear motion, which is converted into a pressing force of the friction material 9 to generate a braking force. . In the state where the electric brake device 1 is mounted on the vehicle, the outer side in the vehicle width direction of the vehicle is referred to as the outboard side. The center side in the vehicle width direction of the vehicle is called the inboard side.

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。   For example, a linear solenoid is applied as the actuator 16 of the parking brake mechanism 7. The locking member 15 is advanced by the actuator 16 and is locked by being fitted into a locking hole (not shown) formed in the intermediate gear 13, and the parking gear is locked by prohibiting the rotation of the intermediate gear 13. To. By releasing the lock member 15 from the locking hole, the rotation of the intermediate gear 13 is allowed and the unlocked state is established.

図2に示すように、角度センサSaは、電動モータ4の回転角度を検出する。角度センサSaは、例えば、レゾルバまたは磁気エンコーダ等を用いると高精度かつ高信頼性であり好適であるが、光学式のエンコーダ等の各種センサを用いることもできる。前記角度センサSaを用いずに、後述する制御装置2において、電動モータ4の電圧と電流との関係等からモータ角度を推定する角度センサレス推定を用いることもできる。   As shown in FIG. 2, the angle sensor Sa detects the rotation angle of the electric motor 4. As the angle sensor Sa, for example, a resolver or a magnetic encoder is preferably used because it is highly accurate and reliable, but various sensors such as an optical encoder may be used. Instead of using the angle sensor Sa, in the control device 2 to be described later, angle sensorless estimation that estimates the motor angle from the relationship between the voltage and current of the electric motor 4 can be used.

荷重センサSbは、直動機構6の軸方向荷重を検出する。この荷重センサSbは、例えば、直動機構6の荷重が作用する所定部材の変位または変形を検出する磁気センサ、歪センサ、圧力センサ等を用いることができる。前記荷重センサSbを用いずに、制御装置2において、例えば、モータ角度および電動ブレーキ装置剛性、またはモータ電流および電動式直動アクチュエータ効率等から荷重センサレス推定を行ってもよい。あるいは、例えばブレーキを実装する車輪のホイールトルクまたはこの電動ブレーキ装置1(図1)を搭載した車両の前後力を検出するセンサ等、その他外部センサであってもよい。また、サーミスタ等の各種センサ類を必要に応じて別途設けてもよい。   The load sensor Sb detects the axial load of the linear motion mechanism 6. As the load sensor Sb, for example, a magnetic sensor, a strain sensor, a pressure sensor, or the like that detects displacement or deformation of a predetermined member to which the load of the linear motion mechanism 6 acts can be used. Instead of using the load sensor Sb, the control device 2 may perform the load sensorless estimation from the motor angle and the electric brake device rigidity, the motor current, the electric linear actuator efficiency, or the like. Alternatively, for example, other external sensors such as a wheel torque of a wheel on which a brake is mounted or a sensor for detecting a longitudinal force of a vehicle on which the electric brake device 1 (FIG. 1) is mounted may be used. Further, various sensors such as a thermistor may be separately provided as necessary.

<制御装置2の構成>
図2は、この電動ブレーキ装置の電動式直動アクチュエータDAの制御系のブロック図である。例えば、各車輪に対応する制御装置2およびアクチュエータ本体AHが設けられている。各制御装置2は対応する電動モータ4を制御する。各制御装置2に、直流の電源装置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。電源装置3は、電動モータ4および制御装置2に電力を供給する。電源装置3は、例えば、この電動ブレーキ装置1(図1)を搭載する車両の低圧(例えば12V)バッテリ等を適用し得る。
<Configuration of control device 2>
FIG. 2 is a block diagram of a control system of the electric linear actuator DA of the electric brake device. For example, a control device 2 and an actuator main body AH corresponding to each wheel are provided. Each control device 2 controls a corresponding electric motor 4. Connected to each control device 2 is a DC power supply device 3 and a host ECU 17 which is a host control means of each control device 2. The power supply device 3 supplies power to the electric motor 4 and the control device 2. As the power supply device 3, for example, a low voltage (for example, 12V) battery of a vehicle on which the electric brake device 1 (FIG. 1) is mounted can be applied.

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(Vehicle Control Unit, VCU)が適用される。上位ECU17は、各制御装置2の統合制御機能を有する。上位ECU17は指令手段17aを備え、この指令手段17aは、図示外のブレーキ操作手段の操作量に応じて変化するセンサの出力に応じて、各制御装置2に目標とする荷重指令値をそれぞれ出力する。なお指令手段17aは、ブレーキ操作手段そのものであってもよく、あるいはブレーキ操作手段の操作に依ることなく、例えば、自動運転車両における制動を判断して各制御装置2に荷重指令値(ブレーキ力指令値)をそれぞれ出力することも可能である。   For example, an electric control unit (VCU) that controls the entire vehicle is applied as the host ECU 17. The host ECU 17 has an integrated control function of each control device 2. The host ECU 17 includes command means 17a, and the command means 17a outputs a target load command value to each control device 2 in accordance with the output of the sensor that changes according to the operation amount of the brake operation means (not shown). To do. Note that the command means 17a may be the brake operation means itself, or, for example, determines braking in an automatically driven vehicle without depending on the operation of the brake operation means, and sends a load command value (brake force command) to each control device 2. Value) can also be output.

各制御装置2は、制御演算を行う各種制御演算機能部と、モータドライバ18とを備える。前記各種制御演算機能部は、例えば、マイクロコンピュータ等のプロセッサ、または、FPGA、ASIC等の演算器および周辺回路により構成される。前記各種制御演算機能部は、荷重推定機能部19、運動推定機能部20、電流推定機能部21、荷重制御機能部22、電流指令機能部23、最大電流調整機能部24および電流制御機能部25を備える。   Each control device 2 includes various control calculation function units that perform control calculations and a motor driver 18. The various control arithmetic function units are constituted by, for example, a processor such as a microcomputer, an arithmetic unit such as an FPGA or an ASIC, and a peripheral circuit. The various control calculation function units include a load estimation function unit 19, a motion estimation function unit 20, a current estimation function unit 21, a load control function unit 22, a current command function unit 23, a maximum current adjustment function unit 24, and a current control function unit 25. Is provided.

荷重推定機能部19は、荷重センサSbの出力等から、直動機構6の軸方向荷重(推定荷重)を推定する。もしくは荷重センサレス推定を行う場合、荷重推定機能部19は、モータ角度および電流等の情報を用いて直動機構6の軸方向荷重を推定するよう構成してもよい。
運動推定機能部20は、角度センサSaの出力等から、電動モータ4の回転運動状態を推定する。この運動推定機能部20は、位置・位相推定部20aと、角速度推定機能部20bとを有する。
The load estimation function unit 19 estimates the axial load (estimated load) of the linear motion mechanism 6 from the output of the load sensor Sb and the like. Or when performing load sensorless estimation, you may comprise the load estimation function part 19 so that the axial direction load of the linear_motion | direct_drive mechanism 6 may be estimated using information, such as a motor angle and an electric current.
The motion estimation function unit 20 estimates the rotational motion state of the electric motor 4 from the output of the angle sensor Sa and the like. The motion estimation function unit 20 includes a position / phase estimation unit 20a and an angular velocity estimation function unit 20b.

位置・位相推定部20aにおいて、例えば、角度センサSaとしてレゾルバまたはエンコーダのような所定の角度領域を一周期として検出するセンサを用いる場合、角度センサSaの出力から電動モータ4の回転子位相を推定し、この回転子位相の変動量の積算値を総回転角度(位置)として推定してもよい。また、角速度推定機能部20bにおいて、前記回転子位相ないし位置の微分相当値を、角速度として推定してもよい。あるいは、例えば、前述の角度センサレス推定を行う場合、電動モータ4の電圧および電流から前記位相および角速度等を推定してもよい。   In the position / phase estimation unit 20a, for example, when a sensor that detects a predetermined angle region such as a resolver or an encoder as one period is used as the angle sensor Sa, the rotor phase of the electric motor 4 is estimated from the output of the angle sensor Sa. Then, the integrated value of the variation amount of the rotor phase may be estimated as the total rotation angle (position). Further, the angular velocity estimation function unit 20b may estimate the differential value of the rotor phase or position as the angular velocity. Alternatively, for example, when the angle sensorless estimation described above is performed, the phase and angular velocity may be estimated from the voltage and current of the electric motor 4.

電流推定機能部21は、モータ電流を推定する。電流推定機能部21は、例えば、電動モータ4の相電流の通電経路上に設けた図示外の電流センサ等を用いてモータ電流を推定してもよい。前記電流センサとして、シャント抵抗およびアンプのような接触式センサ等、または、通電経路近傍に配置した磁気センサのような非接触式センサ等を用いることができる。   The current estimation function unit 21 estimates a motor current. The current estimation function unit 21 may estimate the motor current using, for example, a current sensor (not shown) provided on the current path of the phase current of the electric motor 4. As the current sensor, a contact sensor such as a shunt resistor and an amplifier, or a non-contact sensor such as a magnetic sensor disposed in the vicinity of the energization path can be used.

前記電流センサは、例えば、三相のモータ相電流を検出するよう配置してもよく、三相のモータ相電流のうちの二相を検出して三相総和が零となる関係から残り一相を検出するよう配置してもよい。
もしくは、電流推定機能部21は、モータ電圧およびモータコイル特性からモータ電流を推定する電流センサレス推定としてもよく、あるいは、例えば、プラス側ないしマイナス側の一次電流を検出する電流センサ、電圧、およびモータコイル特性からモータ相電流を推定するような、電流センサおよび電流センサレス推定の併用であってもよい。
The current sensor may be arranged to detect, for example, a three-phase motor phase current, and detects the two phases of the three-phase motor phase currents, and the remaining one phase from the relationship that the three-phase sum is zero. You may arrange | position so that it may detect.
Alternatively, the current estimation function unit 21 may be a current sensorless estimation that estimates the motor current from the motor voltage and the motor coil characteristics, or, for example, a current sensor that detects a positive current or a negative primary current, a voltage, and a motor A combination of current sensor and current sensorless estimation, such as estimating the motor phase current from the coil characteristics, may be used.

荷重制御機能部22は、指令手段17aから与えられた目標とする荷重指令値(アクチュエータ荷重指令)に対して、荷重推定機能部19にて演算される推定荷重を追従させるよう、電動モータ4の操作量を制御する。前記操作量は、例えば、目標とするモータトルクであってもよく、あるいは電流ノルムであってもよい。特に、前記モータトルクを操作量とする場合、後述の電流指令機能部23は、トルクに対する電流変換器の機能を有していてもよい。   The load control function unit 22 controls the electric motor 4 so that the estimated load calculated by the load estimation function unit 19 follows the target load command value (actuator load command) given from the command unit 17a. Control the amount of operation. The operation amount may be, for example, a target motor torque or a current norm. In particular, when the motor torque is used as an operation amount, a current command function unit 23 described later may have a function of a current converter for torque.

電流指令機能部23は、電動モータ4の目標電流を生成する機能を有する。電流指令機能部23は、電流制限機能部23aと指令電流演算部23bとを有する。電流制限機能部23aは、電動モータ4に通電する電流の大きさを定められた最大値に制限する。この例の電流制限機能部23aは、モータ電流の大きさが所定以下となるよう目標電流を制限する機能を有する。指令電流演算部23bは、電流制限機能部23aによる制限電流の範囲内において、後述する電流制御機能部25における電流指令値を生成する機能とし得る。   The current command function unit 23 has a function of generating a target current for the electric motor 4. The current command function unit 23 includes a current limit function unit 23a and a command current calculation unit 23b. The current limiting function unit 23a limits the magnitude of the current supplied to the electric motor 4 to a predetermined maximum value. The current limiting function unit 23a in this example has a function of limiting the target current so that the magnitude of the motor current is equal to or less than a predetermined value. The command current calculation unit 23b may have a function of generating a current command value in a current control function unit 25 to be described later within the range of the limit current by the current limit function unit 23a.

前記電流指令値は、例えば、所定の回転座標系上における直交軸上の電流ベクトルを指令値としてもよく、三相交流の電流指令値としてもよいが、特に、前者において回転子磁束と一致するd軸およびこのd軸と直交するq軸に相当する軸電流を用いると、簡潔かつ高性能な電流制御系を構成できて好ましい。   The current command value may be, for example, a current vector on an orthogonal axis on a predetermined rotational coordinate system, or may be a current command value of a three-phase alternating current. It is preferable to use an axis current corresponding to the d-axis and the q-axis orthogonal to the d-axis because a simple and high-performance current control system can be configured.

最大電流調整機能部24は、電流指令機能部23における制限電流を、条件に応じて可変する機能とすることができる。最大電流調整機能部24は、角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、電流制限機能部23aによって制限する電流の最大値を増加させる機能を有する。この最大電流値を増加させる機能により電動モータ4の最大出力が向上し、電動式直動アクチュエータDAにおいて高速な応答が可能となる。   The maximum current adjustment function unit 24 can have a function of changing the limit current in the current command function unit 23 according to conditions. The maximum current adjustment function unit 24 has a function of increasing the maximum value of the current limited by the current limiting function unit 23a when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b is larger than the predetermined angular velocity. The function of increasing the maximum current value improves the maximum output of the electric motor 4 and enables a high-speed response in the electric linear actuator DA.

電流制御機能部25は、前記電流指令値に対して、電流推定機能部21で推定された推定電流を追従させるよう、モータ電圧を制御する機能とすることができる。
モータドライバ18は、電動モータ4のコイルに供給する電力を制御する。モータドライバ18は、例えば、電界効果トランジスタ(Field effect transistor;略称FET)等のスイッチ素子を用いたハーフブリッジ回路を構成し、前記スイッチ素子のON−OFFデューティ比によりモータ印加電圧を決定するPWM制御を行う構成とすると安価で高性能となる。あるいは、変圧回路等を設け、PAM制御を行う構成とすることもできる。
The current control function unit 25 can have a function of controlling the motor voltage so that the estimated current estimated by the current estimation function unit 21 follows the current command value.
The motor driver 18 controls the power supplied to the coil of the electric motor 4. The motor driver 18 constitutes a half bridge circuit using a switching element such as a field effect transistor (abbreviated as FET), and PWM control for determining a motor applied voltage based on an ON-OFF duty ratio of the switching element. If it is the structure which performs, it will become inexpensive and high performance. Or it can also be set as the structure which provides a transformer circuit etc. and performs PAM control.

その他、図示外の電流センサ等の構成は必要に応じて適宜設けることができる。また、各機能部は便宜上ブロックとして設けているものであり、必要に応じて統合、分割してもよく、あるいは所定機能部を適宜省略してもよい。   In addition, the configuration of a current sensor or the like that is not shown can be provided as needed. In addition, each functional unit is provided as a block for convenience, and may be integrated and divided as necessary, or a predetermined functional unit may be omitted as appropriate.

<制限電流ベクトルの例>
図3は、この電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるdq軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。図2も適宜参照しつつ説明する。図3のd軸は、無負荷時の回転子磁束の方向と一致するものとする。
<Example of limit current vector>
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a locus of a current norm on the dq axis by the maximum current adjustment function unit of the electric linear actuator. This will be described with reference to FIG. The d-axis in FIG. 3 coincides with the direction of the rotor magnetic flux when there is no load.

最大電流調整機能部24は、図3の例では、電動モータ4の電流の最大値に相当する最大電流ノルムを楕円状軌跡とする。すなわち最大電流調整機能部24は、電流当たりのトルクが最大となる最大電流位相(θmax)を通過し、概ね負のd軸方向(弱め磁束方向)を長手方向とする非真円の楕円軌跡Kdとなるよう最大電流を変更する。なお、図中の真円となる点線は、従来の最大電流(電流制限)を一定とした際の軌跡を示す。   In the example of FIG. 3, the maximum current adjustment function unit 24 uses the maximum current norm corresponding to the maximum value of the electric motor 4 as an elliptical locus. That is, the maximum current adjustment function unit 24 passes through the maximum current phase (θmax) at which the torque per current is maximum, and is a non-circular elliptical locus Kd whose longitudinal direction is approximately the negative d-axis direction (weakening magnetic flux direction). Change the maximum current so that In addition, the dotted line which becomes a perfect circle in a figure shows the locus | trajectory at the time of making the conventional maximum current (current limitation) constant.

前記最大電流位相(θmax)は、特に表面磁石式同期モータにおいては概ね90°となり、埋込磁石式同期モータに代表される突極性を有するモータにおいては、所定の位相角となる。また、一般に軸電流ベクトルの最大電流軌跡は、d軸に対してトルクの方向が反転する対称軌跡とする場合が多いが、d軸に対して非対称な、トルクの方向によって最大電流が異なる軌跡としてもよい。あるいは、力行と回生で異なる軌跡を適用することもできる。   The maximum current phase (θmax) is approximately 90 ° particularly in a surface magnet type synchronous motor, and a predetermined phase angle in a motor having a saliency typified by an embedded magnet type synchronous motor. In general, the maximum current locus of the axis current vector is often a symmetrical locus in which the direction of the torque is reversed with respect to the d-axis. However, the maximum current locus is asymmetric with respect to the d-axis and has a different maximum current depending on the direction of the torque. Also good. Alternatively, different trajectories can be applied for power running and regeneration.

この制御装置2では、角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、負のd軸電流を増加させて誘起電圧を抑制する制御方法(弱め磁束制御)が用いられる。換言すれば、制御装置2は、推定角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、電動モータ4における回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有する。   In this control device 2, when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b becomes larger than the predetermined angular velocity, a control method (weak magnetic flux control) is used to increase the negative d-axis current and suppress the induced voltage. . In other words, when the estimated angular velocity is larger than the determined angular velocity, the control device 2 determines that the estimated angular velocity is equal to or less than the determined angular velocity for the axial current converted as a vector component on the orthogonal axis on the rotating coordinate system. Compared with the phase of the shaft current vector, the current vector control function is provided to change the phase of the shaft current vector in the direction reversed from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor 4.

よって、制御装置2が前記電流ベクトル制御機能を有する場合に、本図3のように最大電流ノルムとなる軸電流ベクトルの最大電流軌跡を楕円形とすることで、角速度が増加した際の最大電流値が増加し、モータ出力を向上することができる。   Therefore, when the control device 2 has the current vector control function, the maximum current locus of the axial current vector that becomes the maximum current norm is elliptical as shown in FIG. The value increases and the motor output can be improved.

背反として、最大電流値が増加した分、電動モータ4への熱負荷が増加する。しかしながら、例えば、電動ブレーキ装置のような、位置制御ないし荷重制御を行う電動式直動アクチュエータDAにおいて、モータ角速度の大きさが大きくなるのは例えば電動ブレーキ装置におけるパニックブレーキまたはアンチスキッド制御等の一時的な非定常状態であり、電動モータ4の熱負荷に対する耐久性を確保することは容易と考えられる。   As a contradiction, the heat load on the electric motor 4 increases as the maximum current value increases. However, for example, in an electric linear actuator DA that performs position control or load control such as an electric brake device, the magnitude of the motor angular velocity is increased temporarily such as panic brake or anti-skid control in the electric brake device. It is considered that it is easy to ensure durability against the heat load of the electric motor 4.

<システム構成例>
図4は、最大電流調整機能部を実行する例を示すブロック図である。図2と共に説明する。図4は、最大電流調整機能部24として、図3の最大電流制限機能をそのまま最大電流リミッタ24aとして実装する例を示す。荷重制御機能部22として荷重制御コントローラ22aが実装され、電流指令機能部23は、目標とするモータトルクを電流に変換するトルク→電流変換器23cを含む。また電流制御機能部25として電流制御コントローラ25aが実装されている。
<System configuration example>
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example in which the maximum current adjustment function unit is executed. This will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows an example in which the maximum current limiting function shown in FIG. 3 is directly implemented as the maximum current limiter 24a as the maximum current adjustment function unit 24. A load control controller 22a is mounted as the load control function unit 22, and the current command function unit 23 includes a torque → current converter 23c that converts a target motor torque into a current. In addition, a current control controller 25 a is mounted as the current control function unit 25.

前記最大電流リミッタ24aおよび後述する最大トルクリミッタ24b(図8)は、例えば、予め解析または実測にて得られたモータ特性に応じて、各制限値のルックアップテーブル(Lookup table:略称LUT)等を用いると、演算負荷を軽減できて好適であるが、例えば、相抵抗またはインダクタンス等の前記モータ特性に基づいて演算する所定の演算式を用いることもできる。   The maximum current limiter 24a and the maximum torque limiter 24b (FIG. 8), which will be described later, include, for example, a lookup table (Lookup table: abbreviated as LUT) for each limit value according to motor characteristics obtained in advance through analysis or measurement. Although it is preferable to reduce the calculation load, for example, a predetermined calculation expression that is calculated based on the motor characteristics such as phase resistance or inductance can also be used.

<作用効果について>
以上説明した電動式直動アクチュエータDAおよび電動ブレーキ装置1によれば、電流制限機能部23aは、電動モータ4に通電する電流を最大電流値に制限する。最大電流調整機能部24は、推定角速度が定められた角速度よりも大きくなっているか否かを判断する。推定角速度が定められた角速度以下のとき、定められた最大電流値が維持される。最大電流調整機能部24は、推定角速度が定められた角速度よりも大きいとき、最大電流値を一時的に増加させる。このように電動モータ4の角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。したがって、電動モータ4の小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。
<About the effects>
According to the electric linear actuator DA and the electric brake device 1 described above, the current limiting function unit 23a limits the current supplied to the electric motor 4 to the maximum current value. The maximum current adjustment function unit 24 determines whether or not the estimated angular velocity is greater than a predetermined angular velocity. When the estimated angular velocity is equal to or lower than the predetermined angular velocity, the predetermined maximum current value is maintained. The maximum current adjustment function unit 24 temporarily increases the maximum current value when the estimated angular velocity is larger than the determined angular velocity. In this way, by increasing the maximum current value in the region where the angular velocity of the electric motor 4 is large, the motor output increases and a high-speed response is possible. Therefore, it is possible to reduce the size of the electric motor 4 and perform space-saving and high-output motor control.

<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
<About other embodiments>
In the following description, the same reference numerals are given to portions corresponding to the matters described in advance in the respective embodiments, and overlapping descriptions are omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance unless otherwise specified. The same effect is obtained from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.

図5に示すように、制御装置2が電源監視機能部26を備えてもよい。この電源監視機能部26は、例えば、電源装置3の電圧を推定し、推定電圧が所定値を下回った場合には電源装置3の電力供給能力が低下したと判断してもよい。あるいは、電源監視機能部26は、電源装置3の電流を併せて推定し、電流出力時の電圧変動が所定より大きくなった場合に電源装置3電力供給能力が低下したと判断することができる。もしくは、例えば、電源装置3の電流値の積算値等から充電状態のパーセンテージである%SOC(State Of Charge)を演算するバッテリマネージャ等の上位の電流監視機能部(図示せず)を設け、電源監視機能部26は、前記上位の電流監視機能部からの通信等により電源装置3の電力供給能力を判断してもよい。   As illustrated in FIG. 5, the control device 2 may include a power supply monitoring function unit 26. For example, the power supply monitoring function unit 26 may estimate the voltage of the power supply device 3 and determine that the power supply capability of the power supply device 3 has decreased when the estimated voltage falls below a predetermined value. Alternatively, the power supply monitoring function unit 26 estimates the current of the power supply device 3 together, and can determine that the power supply capability of the power supply device 3 has decreased when the voltage fluctuation at the time of current output becomes larger than a predetermined value. Alternatively, for example, a higher-level current monitoring function unit (not shown) such as a battery manager that calculates a% SOC (State Of Charge) that is a percentage of the charge state from the integrated value of the current value of the power supply device 3 is provided. The monitoring function unit 26 may determine the power supply capability of the power supply device 3 through communication from the upper current monitoring function unit.

最大電流調整機能部24により一時的に電動モータ4の最大出力を向上させることは、一時的に電源装置3の最大負荷が増加することとなる。このため、この構成では、前記電源監視機能部26を備え、電源装置3の電力供給能力が低下した際には、最大電流調整機能部24による最大電流の増加を抑制するか、あるいは実行しない処理を設けると冗長性の観点から好ましい場合がある。また、電源装置3が正常であり、十分な電力供給能力がある場合に限定して、最大電流を増加させることができる。例えば、電源装置3に異常が発生した場合等において、過剰に電力を消費し、以後、電動式直動アクチュエータDAが使用できなくなることを未然に防止し得る。したがって、電動式直動アクチュエータDAの冗長性を高めることができる。   Improving the maximum output of the electric motor 4 temporarily by the maximum current adjustment function unit 24 temporarily increases the maximum load of the power supply device 3. For this reason, in this configuration, the power supply monitoring function unit 26 is provided, and when the power supply capability of the power supply device 3 is reduced, an increase in the maximum current by the maximum current adjustment function unit 24 is suppressed or not executed. May be preferable from the viewpoint of redundancy. Also, the maximum current can be increased only when the power supply device 3 is normal and has sufficient power supply capability. For example, when an abnormality occurs in the power supply device 3 and the like, it is possible to prevent the electric linear actuator DA from becoming unusable after the power is excessively consumed. Therefore, the redundancy of the electric linear actuator DA can be increased.

図6に示すように、図3と同様の最大電流を増加させる軌跡として、最大電流調整機能部24は、概ねd軸上を頂点とする直線状の最大電流軌跡(直線軌跡)Ksを設定してもよい。なお本図6は、最大電流軌跡Ksが一つの象限に対して一直線とする例を示すが、例えば、適宜折れ点を設けた軌跡としてもよい。
図3の楕円軌跡の手法と図6の直線軌跡の手法とを適宜併用することもできる。例えば、所定領域を直線とし、その他所定領域を楕円とするような最大電流軌跡とすることもできる。
As shown in FIG. 6, the maximum current adjustment function unit 24 sets a linear maximum current locus (straight line locus) Ks having a vertex on the d-axis as a locus for increasing the maximum current as in FIG. May be. Although FIG. 6 shows an example in which the maximum current locus Ks is a straight line for one quadrant, for example, it may be a locus with an appropriate break point.
The elliptical trajectory method of FIG. 3 and the linear trajectory method of FIG. 6 can be used together as appropriate. For example, the maximum current locus may be such that the predetermined area is a straight line and the other predetermined area is an ellipse.

図7は、図3の例に対して、最大電流調整機能部24が、角速度の大きさ(|ω|)が所定値(|ω|=a)に達するまでは、さらに最大電流位相に従って最大電流を増加させる例を示す。一般に、モータ角速度の大きさが前記所定値に達するまでは、前記弱め磁束制御を行わずに最大電流位相において電流ベクトル制御が可能である。そこで、図7に示すように、図3の例に対して、最大電流調整機能部24が、角速度の大きさ(|ω|)が所定値(|ω|=a)に達するまでは、さらに最大電流位相に従って最大電流を増加させることで、一時的にモータ出力を増加させる効果をさらに積極的に利用することができる。   FIG. 7 shows a case where the maximum current adjustment function unit 24 further increases the maximum current phase according to the maximum current phase until the angular velocity magnitude (| ω |) reaches a predetermined value (| ω | = a). An example of increasing the current is shown. Generally, until the magnitude of the motor angular velocity reaches the predetermined value, current vector control can be performed at the maximum current phase without performing the flux-weakening control. Therefore, as shown in FIG. 7, in contrast to the example of FIG. 3, the maximum current adjustment function unit 24 further increases the angular velocity magnitude (| ω |) until a predetermined value (| ω | = a) is reached. By increasing the maximum current according to the maximum current phase, the effect of temporarily increasing the motor output can be used more actively.

なお、一般に、回転子磁束を強める正のd軸電流を用いる電流ベクトル制御(強め磁束制御)は行わないため、図示していないが、前記正のd軸電流を増加させる制御を行う場合は、例えば、前記強め磁束領域においては従来の真円状の最大電流としてもよく、楕円または直線としてもよい。   In general, since current vector control (intensifying magnetic flux control) using a positive d-axis current that enhances the rotor magnetic flux is not performed, although not shown, when performing control to increase the positive d-axis current, For example, in the strong magnetic flux region, a conventional perfect circular maximum current may be used, or an ellipse or a straight line may be used.

図8は、最大電流調整機能部24を実行する他のシステム構成例を示すブロック図である。同図8は、最大電流調整機能部24として、モータ角速度の大きさに応じてトルクを制限する最大トルクリミッタ24bを設ける例を示す。この例では、最大電流が一定である場合と比較して、角速度の大きさが増加した場合の最大トルク制限値を大きく設定することで、トルクを発揮するための電流値が増加し、結果として図3、図6または図7のいずれかに示すような最大電流軌跡とすることができる。   FIG. 8 is a block diagram showing another system configuration example for executing the maximum current adjustment function unit 24. FIG. 8 shows an example in which a maximum torque limiter 24b that limits torque according to the magnitude of the motor angular velocity is provided as the maximum current adjustment function unit 24. In this example, compared to the case where the maximum current is constant, by setting the maximum torque limit value when the magnitude of the angular velocity is increased, the current value for exerting the torque increases, and as a result The maximum current locus as shown in any of FIG. 3, FIG. 6, or FIG.

直動機構6の変換機構部として、遊星ローラ、ボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等の傾斜を利用した機構等を用いることができる。   As the conversion mechanism portion of the linear motion mechanism 6, various screw mechanisms such as a planetary roller and a ball screw, a mechanism using an inclination of a ball ramp, and the like can be used.

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。   As mentioned above, although the form for implementing this invention based on embodiment was demonstrated, embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1…電動ブレーキ装置
2…制御装置
3…電源装置
4…電動モータ
6…直動機構
8…ブレーキロータ
9…摩擦材
14…直動部
20b…角速度推定機能部
23a…電流制限機能部
24…最大電流調整機能部
26…電源監視機能部
DA…電動式直動アクチュエータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric brake device 2 ... Control apparatus 3 ... Power supply device 4 ... Electric motor 6 ... Linear motion mechanism 8 ... Brake rotor 9 ... Friction material 14 ... Linear motion part 20b ... Angular velocity estimation function part 23a ... Current limiting function part 24 ... Maximum Current adjustment function part 26 ... Power supply monitoring function part DA ... Electric linear actuator

Claims (5)

電動モータと、この電動モータの回転運動を直動部の直進運動に変換する直動機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動式直動アクチュエータにおいて、
前記制御装置は、
前記電動モータの角速度を推定する角速度推定機能部と、
前記電動モータに通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部と、
前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、前記電流制限機能部によって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部と、を有する電動式直動アクチュエータ。
In an electric linear motion actuator comprising an electric motor, a linear motion mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion of the linear motion portion, and a control device that controls the electric motor,
The control device includes:
An angular velocity estimation function unit for estimating an angular velocity of the electric motor;
A current limiting function unit that limits a current to be supplied to the electric motor to a predetermined maximum value;
An electric linear actuator having a maximum current adjustment function unit that increases a maximum value of a current limited by the current limiting function unit when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit becomes larger than a predetermined angular velocity.
請求項1に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータにおける回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
前記最大電流調整機能部は、
前記電動モータの電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を長手方向とする非真円の楕円状軌跡となるよう、最大電流を増加させる電動式直動アクチュエータ。
2. The electric linear actuator according to claim 1, wherein when the angular velocity estimated by the angular velocity estimating function unit is larger than a predetermined angular velocity, the control device converts the vector as a vector component on an orthogonal axis on a rotational coordinate system. Compared with the phase of the axial current vector when the estimated angular velocity is equal to or lower than the predetermined angular velocity, the axial current vector is shifted in the direction reversed from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor. Has a current vector control function to change the phase,
The maximum current adjustment function unit includes:
About the maximum current locus of the shaft current vector that is a norm corresponding to the maximum value of the electric motor current,
A non-circular ellipse that passes through a point that becomes the maximum current vector at which the torque per current becomes the largest when the estimated angular velocity is substantially zero, and whose longitudinal direction is the vector direction that substantially coincides with the magnetic field of the rotor. Electric linear actuator that increases the maximum current so as to form a locus.
請求項1に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータにおける回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
前記最大電流調整機能部は、
前記電動モータの電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を頂点とする直線軌跡となるよう、最大電流を増加させる電動式直動アクチュエータ。
2. The electric linear actuator according to claim 1, wherein when the angular velocity estimated by the angular velocity estimating function unit is larger than a predetermined angular velocity, the control device converts the vector as a vector component on an orthogonal axis on a rotational coordinate system. Compared with the phase of the axial current vector when the estimated angular velocity is equal to or lower than the predetermined angular velocity, the axial current vector is shifted in the direction reversed from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor. Has a current vector control function to change the phase,
The maximum current adjustment function unit includes:
About the maximum current locus of the shaft current vector that is a norm corresponding to the maximum value of the electric motor current,
When the estimated angular velocity is substantially zero, it passes through a point that becomes the maximum current vector in which the torque per current becomes the largest, so that it becomes a linear trajectory with the vector direction approximately coincident with the magnetic field of the rotor as a vertex. Electric linear actuator that increases the maximum current.
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記電動モータの駆動用の電力を供給する電源装置の電圧および電流のいずれか一方または両方を用いて、前記電源装置の電力供給能力を判断する電源監視機能部を有し、前記最大電流調整機能部は、前記電源監視機能部で判断する電力供給能力が定められた値より高いとき、電流の最大値を増加させる電動式直動アクチュエータ。   The electric linear actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device is one or both of a voltage and a current of a power supply device that supplies electric power for driving the electric motor. The power supply monitoring function unit for determining the power supply capability of the power supply device, and the maximum current adjustment function unit, when the power supply capability determined by the power supply monitoring function unit is higher than a predetermined value, Electric linear actuator that increases the maximum current. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の電動式直動アクチュエータと、この電動式直動アクチュエータによって操作される摩擦材と、この摩擦材との接触により制動力を発生させるブレーキロータと、を備えた電動ブレーキ装置。   5. The electric linear actuator according to claim 1, a friction material operated by the electric linear actuator, and a brake rotor that generates a braking force by contact with the friction material. And an electric brake device.
JP2017162310A 2017-08-25 2017-08-25 Electric linear actuator and electric brake device Active JP6986903B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017162310A JP6986903B2 (en) 2017-08-25 2017-08-25 Electric linear actuator and electric brake device
PCT/JP2018/030518 WO2019039400A1 (en) 2017-08-25 2018-08-17 Electric linear motion actuator and electric brake device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017162310A JP6986903B2 (en) 2017-08-25 2017-08-25 Electric linear actuator and electric brake device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019041503A true JP2019041503A (en) 2019-03-14
JP6986903B2 JP6986903B2 (en) 2021-12-22

Family

ID=65439050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017162310A Active JP6986903B2 (en) 2017-08-25 2017-08-25 Electric linear actuator and electric brake device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6986903B2 (en)
WO (1) WO2019039400A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003135883A (en) * 2001-10-31 2003-05-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor drive of washing machine
JP2010064544A (en) * 2008-09-09 2010-03-25 Honda Motor Co Ltd Electric power steering device
JP2011230604A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Mitsubishi Electric Corp Electric power steering apparatus
JP2014113050A (en) * 2014-03-17 2014-06-19 Daikin Ind Ltd Electric power conversion system
JP2015051729A (en) * 2013-09-09 2015-03-19 Ntn株式会社 Electric brake device
JP2017017909A (en) * 2015-07-03 2017-01-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 Motor controller and electric power steering device mounting the same
JP2017035993A (en) * 2015-08-11 2017-02-16 Ntn株式会社 Electric brake device
JP2017039454A (en) * 2015-08-21 2017-02-23 Ntn株式会社 Electric brake device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003135883A (en) * 2001-10-31 2003-05-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Motor drive of washing machine
JP2010064544A (en) * 2008-09-09 2010-03-25 Honda Motor Co Ltd Electric power steering device
JP2011230604A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Mitsubishi Electric Corp Electric power steering apparatus
JP2015051729A (en) * 2013-09-09 2015-03-19 Ntn株式会社 Electric brake device
JP2014113050A (en) * 2014-03-17 2014-06-19 Daikin Ind Ltd Electric power conversion system
JP2017017909A (en) * 2015-07-03 2017-01-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 Motor controller and electric power steering device mounting the same
JP2017035993A (en) * 2015-08-11 2017-02-16 Ntn株式会社 Electric brake device
JP2017039454A (en) * 2015-08-21 2017-02-23 Ntn株式会社 Electric brake device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6986903B2 (en) 2021-12-22
WO2019039400A1 (en) 2019-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5808923B2 (en) Motor drive device and electric vehicle
JP6445937B2 (en) Electric power steering device
WO2018084233A1 (en) Electric brake device
JP6664903B2 (en) Electric brake device
JP6799968B2 (en) Electric linear actuator
US10759399B2 (en) Electric brake device
US11441626B2 (en) Electric linear actuator and electric brake device
JP7089868B2 (en) Electric motor device and electric brake device
WO2016181898A1 (en) Electric motor device and electric linear motion actuator
US11001246B2 (en) Electric brake device
JP6986903B2 (en) Electric linear actuator and electric brake device
JP2016220338A (en) Electric brake device
WO2019049971A1 (en) Electric actuator and electric motor device
JP2020043665A (en) Electric actuator and electric brake device
JP7126907B2 (en) brake device
JP2012065424A (en) Braking force control device for vehicle
JP6765265B2 (en) Electric brake device
WO2019054376A1 (en) Electric brake device
WO2019159813A1 (en) Electric brake device and electric brake system
JP2021035219A (en) Motor drive device
JP2019034679A (en) Electric brake device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200727

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20210106

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20210202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210824

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211022

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20211130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6986903

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150