JP2020055497A - 電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
車輪とともに回転する回転体と、その回転体に押し付けられる摩擦部材と、駆動源としての電動モータを有して摩擦部材を前記回転体に押し付けるアクチュエータと、前記電動モータに供給する電流である供給電流を制御することで当該電動ブレーキ装置が発生させる制動力を制御するコントローラとを備え、
そのコントローラが、
それぞれが前記供給電流の目標となる目標供給電流の成分である複数の目標供給電流成分を、互いに異なる手法によって決定し、それら決定された複数の目標供給電流成分を足し合わせることによって、前記目標供給電流を決定するとともに、その目標供給電流の決定における前記複数の目標供給電流成分の各々の寄与度を、制動力の発生態様に応じて変更するように構成された電動ブレーキ装置。
前記電動モータの回転速度の目標となる目標モータ回転速度に対する実際の前記電動モータの回転速度の偏差であるモータ回転速度偏差に基づくフィードバック成分を含むモータ回転速度依拠成分と、
前記目標供給電流に対する実際の前記供給電流の偏差である供給電流偏差に基づくフィードバック成分を含む供給電流依拠成分と
を含む (1)項に記載の電動ブレーキ装置。
前記コントローラが、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えた場合に、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が前記設定程度以下となった場合に、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された (2)項に記載の電動ブレーキ装置。
前記モータ回転速度偏差が設定偏差を超えるまで、前記供給電流依拠成分のフィードバック成分を固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された (3)項に記載の電動ブレーキ装置。
前記モータ回転速度依拠成分と前記供給電流依拠成分との各々に重み付けして、それらを足し合わせることで、前記目標供給電流を決定するように構成され、かつ、
前記モータ回転速度依拠成分の重み付けが前記供給電流依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された (3)項に記載の電動ブレーキ装置。
前記アクチュエータによる前記摩擦部材の前記回転体への押付力の目標となる目標押付力に対する実際の押付力の偏差である押付力偏差に基づくフィードバック成分を含む押付力依拠成分を含む (2)項に記載の電動ブレーキ装置。
前記コントローラが、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えた場合に、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が前記設定程度以下となった場合に、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
車両の運転者のブレーキ操作に基づかない制動力要求が生じた場合に、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された (7)項に記載の電動ブレーキ装置。
前記モータ回転速度偏差が設定偏差を超えるまで、前記供給電流依拠成分および前記押付力依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分および前記押付力依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
前記押付力偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分および前記供給電流依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された (8)項に記載の電動ブレーキ装置。
前記モータ回転速度依拠成分と前記供給電流依拠成分と前記押付力依拠成分との各々に重み付けして、それらを足し合わせることで、前記目標供給電流を決定するように構成され、かつ、
前記モータ回転速度成分の重み付けが前記供給電流依拠成分の重み付けおよび前記押付力依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けおよび前記押付力依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
前記押付力依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けおよび前記供給電流依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された (8)項に記載の電動ブレーキ装置。
実施例の電動ブレーキ装置(以下、単に「ブレーキ装置」という場合がある)は、図1に示すように、アクチュエータ10を保持するブレーキキャリパ12(以下、単に「キャリパ12」と略す場合がある)と、車輪とともに回転する回転体としてのディスクロータ14と、1対のブレーキパッド(以下、単に「パッド」と略す場合がある)16a,16bと、後に詳しく説明するコントローラとしての電子制御ユニット(以下、「ECU」と言う場合がある)18とを含んで構成されている。
i)基本構成
アクチュエータ10は、図2に示すように、上述のハウジング40,上述のピストン42の他、駆動源としての電動モータ(3相のDCブラシレスモータである)44,電動モータ44の回転を減速させるための減速機構46,その減速機構46を介して減速された電動モータ44の回転によって回転させられる入力軸48,その入力軸48の回転動作をピストン42の進退動作(前進・後退動作)に変換する動作変換機構50等を含んで構成されている。なお、以下の説明において、便宜的に、図の左方を前方,右方を後方と呼ぶこととする。
コントローラであるECU18は、図1に示すように、CPU,ROM,RAM,I/O等を含んで構成されるコンピュータ(マイコン)120と、電動モータ44の駆動回路であるインバータ122と、電磁式ソレノイド106の駆動回路であるドライバ124とを含んで構成されている。レゾルバ84によって検出された電動モータ44の回転角θについての信号は、電動モータ44への電流供給における相の切換のためにインバータ122に入力されるとともに、電動モータ44の回転速度NM,ピストン42の前進位置S等の把握のために、コンピュータ120に入力される。また、軸力センサ86によって検出された軸力すなわち押付力FSについての信号も、コンピュータ120に入力される。
コントローラであるECU18は、電動モータ44への供給電流Iを制御することで当該電動ブレーキ装置が発生させる制動力FBを制御する。具体的に言えば、コンピュータ120は、当該電動ブレーキ装置に要求される制動力FBである要求制動力FB *(「必要制動力FB *」と呼ぶこともできる)に基づいて、供給電流Iの目標となる目標供給電流I*を決定し、インバータ122は、その目標供給電流I*に基づいて、電動モータ44に電流Iを供給する。以下、供給電流I,電動モータ44の回転速度であるモータ回転速度NM,ブレーキパッド16a,16bの摩擦部材26をディスクロータ14に押し付ける力である押付力FS,当該電動ブレーキ装置が発生させる制動力FB等の関係について説明した後、目標供給電流I*の決定プロセスを中心として、当該電動ブレーキ装置における制動力FBの制御について、詳しく説明する。
本電動ブレーキ装置では、発生させる制動力FBは、押付力FSに比例しており、摩擦部材26とディスクロータ14との間の摩擦係数等に基づく係数を換算係数αとすれば、次式(1)が成り立つ。
本電動ブレーキ装置では、目標供給電流I*の決定は、互いに異なる手法によって決定された3つの成分を足し合わせることによって行われる。以下に、それら3つの成分、すなわち、3つの目標供給電流成分について順次説明する。なお、後に詳しく説明するが、目標供給電流I*は、極短い時間ピッチで繰り返し決定され、3つの成分も、同じピッチで繰り返し決定される。
モータ回転速度依拠成分INは、モータ回転速度依拠決定手法、すなわち、簡単に言えば、当該電動ブレーキ装置に要求されている制動力FBである要求制動力FB *の変化勾配に基づいて目標モータ回転速度NM *を決定し、その目標モータ回転速度NM *に基づいて目標供給電流I*を決定する手法によって決定される成分である。モータ回転速度依拠成分INは、フィードフォワード成分INーFFとフィードバック成分INーFBとが加算されて決定される。
供給電流依拠成分IIは、供給電流依拠決定手法、すなわち、簡単に言えば、繰り返しの決定において直前に決定された目標供給電流I*に基づいて、今回の目標供給電流I*を決定する手法によって決定される成分である。供給電流依拠成分IIは、フィードフォワード成分IIーFFとフィードバック成分IIーFBとが加算されて決定される。
押付力依拠成分IFは、押付力依拠決定手法、すなわち、簡単に言えば、要求制動力FB *に基づいて摩擦部材26のディスクロータ14への押付力FSの目標となる目標押付力FS *を決定し、その目標押付力FS *に基づいて目標供給電流I*を決定する手法によって決定される成分である。押付力依拠成分IFは、フィードフォワード成分IFーFFとフィードバック成分IFーFBとが加算されて決定される。
目標供給電流I*の決定にあたって、次式(20)に従って、上述のモータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFが、足し合わされる。なお、次式(20)における,kN,kI,kFは、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFのそれぞれに対するゲインとしてのモータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFであり、次式(21)が成立する関係にある。つまり、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFは、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの足し合わせにおける重み付け係数として機能する。本実施例の電動ブレーキ装置では、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFは、それぞれが固定的な値とされ、具体的には、例えば、互いに同じ値に設定されている。
先に説明したように、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度を変更することで、当該電動ブレーキ装置の制動力発生特性を変更することが可能であり、本電動ブレーキ装置では、制動力発生態様、すなわち、当該電動ブレーキ装置がどのような制動力を発生させるべきかによって、それら、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度を変更するようにされている。
例えば、運転者がブレーキペダルの踏み込み操作,踏み戻し操作を行った場合には、要求制動力FB *は比較的大きく変化する。この場合、その操作に適切に追従した制動力を発生させることが求められる。そのことに鑑み、本電動ブレーキ装置では、目標供給電流I*の決定において、モータ回転速度依拠成分INの寄与度が高められる。言い換えれば、供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度が、相対的に、低められる。具体的には、前回の目標供給電流I*の決定時における要求制動力FB *と、今回の目標供給電流I*の決定時における要求制動力FB *との差である要求制動力差ΔFB *が設定差ΔFB * 0を超えた場合に、要求制動力変化の程度が設定程度を超えたとして、モータ回転速度依拠成分INの寄与度が高められる。なお、ブレーキ操作に基づく要求制動力差ΔFB *が設定差ΔFB * 0を超えている状態を、以下、「要求制動力変化状態」と呼ぶ場合があることとする。
例えば、運転者が、ブレーキペダルをある程度の踏み込み量だけ踏み込んだ状態で、その踏み込み量を維持するようなブレーキ操作を行っている場合には、発生させられる制動力FBは安定することが望ましい。そのことに鑑み、本電動ブレーキ装置では、目標供給電流I*の決定において、供給電流依拠成分IIの寄与度が高められる。言い換えれば、モータ回転速度依拠成分IN,押付力依拠成分IFの各々の寄与度が、相対的に、低められる。ちなみに、前回の目標供給電流I*の決定時における要求制動力FB *と、今回の目標供給電流I*の決定時における要求制動力FB *との差である要求制動力差ΔFB *が設定差ΔFB * 0以下である場合に、要求制動力変化の程度が設定程度以下であるとして、供給電流依拠成分IIの寄与度が高められる。なお、ブレーキ操作に基づく要求制動力差ΔFB *が設定差ΔFB * 0以下である状態を、以下、「要求制動力維持状態」と呼ぶ場合があることとする。ちなみに、ブレーキ操作がなされてない状態も、要求制動力維持状態と考えることができる。
例えば、当該電動ブレーキ装置がABS機能を有する場合において、その機能が発揮される際の制動力要求や、自動運転,障害物に対する衝突回避,先行車両への適切な追従等における自動ブレーキについての制動力要求等があった場合には、当該電動ブレーキ装置は、正確な大きさの制動力FBを発生させることが望ましい。そのことに鑑み、本電動ブレーキ装置では、目標供給電流I*の決定において、押付力依拠成分IFの寄与度が高められる。言い換えれば、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分IIの各々の寄与度が、相対的に、低められる。ブレーキ操作に基づかない制動力要求があったか否かは、統括ECU126からの指令に基づいて判断される。なお、ブレーキ操作に基づかない制動力要求がある状態を、以下、「非ブレーキ操作制動力要求状態」と呼ぶ場合があることとする。
先に説明したように、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々は、フィードフォワード成分INーFF,IIーFF,IFーFFと、フィードバック成分INーFB,IIーFB,IFーFBとを含んでおり、端的に言えば、本電動ブレーキ装置では、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFのいずれかの寄与度を高めたいときには、そのいずれかの成分以外の成分のフィードバック成分を、固定的な値に維持する。つまり、寄与度を高める成分を高寄与度成分と呼べば、高寄与度成分以外の2つの成分の各々のフィードバック成分を、活用させないようにするのである。詳しく言えば、上述の3つの状態、つまり、要求制動力変化状態,要求制動力維持状態,非ブレーキ操作制動力要求状態のいずれかから、別のいずれかに切換わったときに、その別のいずれかを現状態とすれば、現状態において寄与度を高めるべき成分以外の2つの成分の各々のフィードバック成分を、切換わり前の値に維持する。状態の切換わりにおいて、このフィードバック成分の維持により、高寄与度成分以外の成分のフィードバック成分を初期の段階で活かさないことで、相対的に高寄与度成分のフィードバック成分が活かされることになり、目標供給電流I*の決定において、高寄与度成分が支配的に働くことになるのである。
上述した目標供給電流I*の決定は、ECU18のコンピュータ120が、図4にフローチャートを示す目標供給電流決定プログラムを、極短い時間ピッチ(例えば、数msec〜数十msec)で繰り返し実行することによって行われる。以下に、そのプログラムに従った処理を説明することで、目標供給電流I*の決定のフローについて簡単に説明する。
コントローラであるECU18、詳しく言えば、ECU18のコンピュータ120は、上記目標供給電流決定プログラムの実行によって、ブロック図である図8に示すような機能構成を有していると考えることができる。言い換えれば、いくつかの機能部を有していると考えることができる。
Claims (11)
- 車両に搭載される電動ブレーキ装置であって、
車輪とともに回転する回転体と、その回転体に押し付けられる摩擦部材と、駆動源としての電動モータを有して摩擦部材を前記回転体に押し付けるアクチュエータと、前記電動モータに供給する電流である供給電流を制御することで当該電動ブレーキ装置が発生させる制動力を制御するコントローラとを備え、
そのコントローラが、
それぞれが前記供給電流の目標となる目標供給電流の成分である複数の目標供給電流成分を、互いに異なる手法によって決定し、それら決定された複数の目標供給電流成分を足し合わせることによって、前記目標供給電流を決定するとともに、その目標供給電流の決定における前記複数の目標供給電流成分の各々の寄与度を、制動力の発生態様に応じて変更するように構成された電動ブレーキ装置。 - 前記複数の目標供給電流成分が、
前記電動モータの回転速度の目標となる目標モータ回転速度に対する実際の前記電動モータの回転速度の偏差であるモータ回転速度偏差に基づくフィードバック成分を含むモータ回転速度依拠成分と、
前記目標供給電流に対する実際の前記供給電流の偏差である供給電流偏差に基づくフィードバック成分を含む供給電流依拠成分と
を含む請求項1に記載の電動ブレーキ装置。 - 当該電動ブレーキ装置が発生させることを要求される制動力を、要求制動力とし、その要求制動力の変化を、要求制動力変化と定義した場合に、
前記コントローラが、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えた場合に、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が前記設定程度以下となった場合に、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項2に記載の電動ブレーキ装置。 - 前記コントローラが、
前記モータ回転速度偏差が設定偏差を超えるまで、前記供給電流依拠成分のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項3に記載の電動ブレーキ装置。 - 前記コントローラが、
前記モータ回転速度依拠成分と前記供給電流依拠成分との各々に重み付けして、それらを足し合わせることで、前記目標供給電流を決定するように構成され、かつ、
前記モータ回転速度依拠成分の重み付けが前記供給電流依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項3に記載の電動ブレーキ装置。 - 前記重み付けを変更する際、それら重み付けを漸変させるように構成された請求項5に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記複数の目標供給電流成分が、さらに、
前記アクチュエータによる前記摩擦部材の前記回転体への押付力の目標となる目標押付力に対する実際の押付力の偏差である押付力偏差に基づくフィードバック成分を含む押付力依拠成分を含む請求項2に記載の電動ブレーキ装置。 - 当該電動ブレーキ装置が発生させることを要求される制動力を、要求制動力とし、その要求制動力の変化を、要求制動力変化と定義した場合に、
前記コントローラが、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えた場合に、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が前記設定程度以下となった場合に、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
車両の運転者のブレーキ操作に基づかない制動力要求が生じた場合に、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項7に記載の電動ブレーキ装置。 - 前記コントローラが、
前記モータ回転速度偏差が設定偏差を超えるまで、前記供給電流依拠成分および前記押付力依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分および前記押付力依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
前記押付力偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分および前記供給電流依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項8に記載の電動ブレーキ装置。 - 前記コントローラが、
前記モータ回転速度依拠成分と前記供給電流依拠成分と前記押付力依拠成分との各々に重み付けして、それらを足し合わせることで、前記目標供給電流を決定するように構成され、かつ、
前記モータ回転速度成分の重み付けが前記供給電流依拠成分の重み付けおよび前記押付力依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けおよび前記押付力依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
前記押付力依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けおよび前記供給電流依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項8に記載の電動ブレーキ装置。 - 前記重み付けを変更する際、それら重み付けを漸変させるように構成された請求項10に記載の電動ブレーキ装置。
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