JP2022533302A - 車両ブレーキアクチュエータの電気モータ温度推定とモータ制御 - Google Patents

Abstract

図３は、車輪制御装置（４）を示している。制御装置（４）は、モータの供給電圧（ｕ）に応じたモータの角速度（ω）とモータの供給強度（ｉ）の比からモータの温度（Ｔ）の第１補正係数（α１）を決定するように構成される。制御装置（４）は、モータの温度（Ｔ）に応じたモータのオーム抵抗（Ｒ）とモータの定数（Ｋ）の比からモータの温度（Ｔ）の第２補正係数（α２）を決定するように構成される。

Description

本発明は車両ブレーキに関する。具体的には、アクチュエータのモータ温度からの電気機械式ブレーキアクチュエータの制御に関する。

浮動キャリパーブレーキは、キャリパーに接続される電気機械式アクチュエータを具備する。電気機械式アクチュエータは電気モータを具備する。

これらのブレーキには、温度センサを備えるものがある。その場合、モータの温度を考慮してアクチュエータモータが制御される。そのため、ブレーキによって印加される制動力がより正確になる傾向がある。

ブレーキ温度センサを備えていない場合は、制動性能に対するモータ温度の影響を制限する必要がある。

この点について、本発明は車両ブレーキの制御方法にであって、ブレーキは、電気モータを含む電気機械式アクチュエータを具備する。制御方法は、前記モータの推定温度から前記アクチュエータを制御することを有し、前記モータの温度は前記モータのモータ定数とオーム抵抗とから推定される。

本発明によれば、ブレーキの制御方法は、前記モータの供給電圧に応じた前記モータの角速度と前記モータの供給電流の比を表す第１関数に基づいて、前記モータの第１温度補正係数を決定するステップを有する。

付加的または代替的に、ブレーキの制御方法は、前記モータの温度に応じた前記モータのオーム抵抗とモータ定数の比を表す第２関数に基づいて、前記モータの第２温度補正係数を決定するステップを有する。

電気モータの温度を推定することにより、第１温度補正係数および／または第２温度補正係数において、ブレーキ温度センサを備えていなくても、制動性能に対する電気モータの温度の影響は制限される。電気モータ、より広くはアクチュエータが、電気モータの推定温度を考慮して制御される。ブレーキにより印加される制動力も、電気モータの温度を考慮し、特に第１温度補正係数および／または第２温度補正係数によって、より正確に推定される。

結果的に、電気機械式ブレーキアクチュエータの質量、出力、そしてコストが制限されうる。ブレーキにより印加される制動力をより正確に制御することにより、制動がより効率的になる傾向がある。

本発明は、互いの組み合わせの如何に関わらず、以下の特徴のうち１または２以上を有してもよい。

特定の実施形態によれば、制御方法は、前記ブレーキが制動設定点に従って制動力を印加するように前記モータを制御することを有し、前記ブレーキにより印加される制動力は前記モータの温度から推定される。

特定の実施形態によれば、前記ブレーキにより印加される制動力は、第１補正係数および／または第２補正係数から推定される。

特定の実施形態によれば、前記第１関数および／または前記第２関数は、線形に構成される。

特定の実施形態によれば、前記モータのモータ定数および／またはオーム抵抗は、前記モータの供給電圧と前記モータの供給電流から推定される。

本発明は、車両ブレーキの制御装置であって、前記ブレーキは、電気モータを含む電気機械式アクチュエータを有する。制御装置は、前記アクチュエータの前記電気モータの温度から前記電気機械式アクチュエータを制御するように構成され、前記モータの温度は前記モータのモータ定数とオーム抵抗とから推定される。

本発明によれば、前記モータの供給電圧に応じた前記モータの角速度と前記モータの供給電流の比を表す第１関数に基づいて、前記モータの第１温度補正係数を決定するように制御装置が構成される。

付加的または代替的に、前記モータの温度に応じた前記モータのオーム抵抗とモータ定数の比を表す第２関数に基づいて、前記モータの第２温度補正係数を決定するように制御装置が構成される。

本発明はモータ車両ブレーキであって、ブレーキは上記で定義された電気機械式アクチュエータと制御装置とを具備する。前記制御装置は前記ブレーキの前記アクチュエータを制御するように構成される。

特定の実施形態によれば、モータを制御して前記ブレーキが制動設定点に従って制動力を印加するように前記制御装置が構成され、前記ブレーキにより印加される制動力は前記モータの温度から推定される。

添付図面を参照して例示的な実施形態の説明を通読することで、本発明がより理解されることとなる。
本発明の第一実施形態による車両ブレーキの部分的概略図である。 本発明の第一実施形態によるアクチュエータおよびアクチュエータ制御装置の部分的概略図である。 第一実施形態によるアクチュエータ制御装置の部分的概略図である。 モータの供給電圧に応じたモータの角速度とモータへ供給される電流の比の部分的概略図である。 モータの温度に応じたモータのオーム抵抗とモータの定数の比の部分的概略グラフである。 第一実施形態によるブレーキの制御方法を示す。

一つの図から別の図への移動を容易にするように、異なる図の同一、類似、または同等の部品に同じ参照番号が付されている。

図１は、自動車両のディスクブレーキ１を示す。ディスクブレーキ１は、浮動タイプが有利であるキャリパー２、ヨーク（不図示）、電気機械式アクチュエータ３、２枚のパッド（不図示）、ディスク１２を含む。ブレーキ１は、ピストン１１と、アクチュエータの制御装置４とを含む。なお、ブレーキ１は駐車ブレーキである。

第一変形実施形態において、本発明によるブレーキは、常用ブレーキのための油圧式アクチュエータ（一般的にはシリンダ／ピストン）と、駐車および／または緊急ブレーキのための電気機械式アクチュエータとを含む。第二変形実施形態では、すべてのブレーキアクチュエータは電気式または電気機械式である。単一の電気機械式アクチュエータが常用、駐車、および／または、緊急制動を行うと有利である。

ピストン１１はキャリパー２に収容される。これはキャリパー２に対する並進移動が可能であって、ディスク１２を挟持するパッド（不図示）を制動中に接近させる。

電気機械式アクチュエータ３はヨーク２に接続される。電気機械式アクチュエータ３は、電気モータ３１、伝達装置３２、そしてモータ３１と伝達装置３２とを収容するケース３４を具備する。

モータ３１の動作は、以下の５つの方程式により説明される。

これらの方程式において、ｕはモータの供給電圧を表し、ｉはモータの供給電流を表し、Ｌはモータインダクタンスを表し、Ｒはモータのオーム抵抗を表し、Ｋはモータ定数を表し、Ｊはモータの慣性モーメントを表し、ωはモータの角速度を表し、Ｍ_Ｌはモータ出力トルクを表し、Ｍ_Ｃはモータ負荷トルクを表し、Ｍ_Ｆはモータ摩擦トルクを表し、Ｓはピストンの変位を表す。

伝達装置３２はピストン１１に接続される。これは、歯車など複数の運動伝達要素を具備する。伝達装置３２は、モータ３１により駆動される時にピストン１１を変位させるように構成される。

制御装置４は少なくとも一つの制御ユニットを具備する。制御装置４は、例えばデータ送信網、無線接続、または電源ケーブルによって、モータ３１の動作を制御する。制御装置４は、使用されるモータ３１のタイプ（ブラシ付きモータおよび／またはブラシ無しモータ、または同様のもの）に適応している。これは、デジタルコンピュータにより制御されると有利な、例えばパワートランジスタまたは同様のものを含む切替手段を含むと有利である。

図の実施形態において、各制御ユニットはアクチュエータのケース３４の外側に設置される。各制御ユニットは、例えばコンピューティングユニットを具備する。コンピューティングユニットは、例えば、商標「ＥＳＰ」で知られる車両安定性装置のコンピュータ、制動専用の中央コンピュータ、車両の他の機能を共有するデジタルコンピュータ、および／または、ブレーキ１に一体化されるコンピュータにより形成される。

図２および図３を参照すると、制御装置４は、モータの抵抗を推定するための装置５、モータ定数を推定するための装置６、モータの温度を推定するための装置７、モータの角速度を推定するための装置８、モータ出力トルクを推定するための装置９、ピストンの変位を推定するための装置２０、制動力を推定するための装置２２を具備する。

図２および図３を参照すると、温度を推定するための装置７により推定されるアクチュエータの電気モータの温度Ｔから電気機械式アクチュエータ３を制御するように制御装置４が構成される。

温度推定装置７は、モータ３１の温度Ｔを、モータの定数Ｋとモータのオーム抵抗Ｒとから推定するように構成される。特に、モータの温度Ｔが上昇するとモータの定数Ｋが減少する傾向がある。また、モータの温度Ｔが上昇するとモータのオーム抵抗Ｒが増加する傾向がある。

モータの定数Ｋとオーム抵抗Ｒは、電気モータ３１の経年劣化とともに変化し易い。抵抗推定装置５は、電気モータのオーム抵抗Ｒを、モータの供給電圧ｕとモータの供給電流ｉとから推定するように構成される。モータ定数を推定するための装置６は、電気モータの定数Ｋを、モータの供給電圧ｕとモータの供給電流ｉとから推定するように構成される。モータの定数Ｋとオーム抵抗を決定する際、モータの慣性モーメントＪの値は既知である。

モータの定数Ｋとモータのオーム抵抗Ｒは、例えば、電気モータ３１の挙動を表す上記の５つの方程式により、米国特許出願公開第２０１６／０１０３４３０号に開示されている推定方法を使用して２つのステップで推定される。

並行して、あるいはモータの温度Ｔが推定された後で、角速度推定装置８はモータの角速度ωを推定する。モータ出力トルクを推定するための装置９は、モータ出力トルクＭ_Ｌを推定する。上記の方程式（２）および（５）は、例えば、オーム抵抗Ｒ、モータの定数Ｋ、モータの供給電圧ｕ、モータの供給電流ｉが既知であることが分かった上で、モータの角速度ωとモータの出力トルクＭ_Ｌとを推定するのに使用される。

モータの角速度ωとモータの出力トルクＭ_Ｌが推定されると、制御装置４はモータの第１温度補正係数α_１とモータの第２温度補正係数α_２を確定する。

より具体的には、図４を参照すると、第１補正係数α_１は第１関数ｆ_１から確定される。第１関数ｆ_１は実質的に線形に構成される。これは、モータの供給電圧ｕに応じたモータの角速度ωとモータ３１に供給される電流ｉの比が関わる。第１補正係数α_１は、制動力Ｆ_Ｓに対するモータ３１の温度の影響を考慮して、ブレーキ１により印加される制動力Ｆ_Ｓをその後で推定するのに使用される。

より具体的には、図５を参照すると、第２補正係数α_２は第２関数ｆ_２から推定される。第２関数ｆ_２は実質的に線形に構成される。これは、モータの温度Ｔに応じたモータのオーム抵抗Ｒとモータの定数Ｋの比が関わる。第２補正係数α_２は、制動力Ｆ_Ｓに対するモータ３１の温度Ｔの影響を考慮して、ブレーキ１により印加される制動力Ｆ_Ｓをその後で推定するのに使用される。

再び図３を参照すると、ピストンの変位を推定するための装置２０は、ピストンの変位Ｓをモータの角速度ωから推定するように構成される。ピストンの変位Ｓは、伝達装置３２の減速率と、キャリパー２に収容される伝達要素の減速率とに依存する。図の実施形態において、ピストンの変位Ｓはモータの温度Ｔにほとんど依存しないので、第１補正係数α_１または第２補正係数α_２などモータの温度に関係する補正係数を用いずにピストンの変位Ｓが推定される。このようなピストンの変位を推定するための装置２０は周知である。

制動力を推定するための推定装置２２は、ブレーキ１により対応の車輪に印加される制動力Ｆ_Ｓを推定するように構成される。図の実施形態において、制動力Ｆ_Ｓは、パッド（不図示）によりディスク１２に印加される挟持力に対応する。制動力Ｆ_Ｓは、モータの角速度ω、モータの出力トルクＭ_Ｌ、そしてモータの温度Ｔから推定される。第１補正係数α_１と第２補正係数α_２とによって制動力Ｆ_Ｓを推定するのに特にモータの温度Ｔが考慮される。

図３および図６を参照すると、ブレーキ１の制御方法が示されている。制御方法１００は、上に記載された制御装置４によって行われる。制御方法１００は、ステップ１３５で、アクチュエータの電気モータ３１の動作をモータの推定温度Ｔから制御することを目的とする。

制御方法１００は、モータ３１の供給電圧ｕ、モータの供給電流ｉ、そしてモータの慣性モーメントＪを決定する初期ステップ１０１を有する。モータの慣性モーメントＪは、例えば電気モータ３１の仕様から既知である。供給電圧ｕと供給電流ｉとは多様な時点で、例えば一定間隔で測定される。

制御方法１００は、測定されたモータの供給電圧ｕとモータの供給電流ｉからモータの定数Ｋを推定するステップ１０３に移行する。並行して、制御方法１００は、モータの供給電圧ｕとモータの供給電流ｉから、モータのオーム抵抗Ｒを推定するステップ１０５を有する。

そして制御方法１００は、温度推定装置７によって、電気モータの温度Ｔをモータのオーム抵抗Ｒと定数Ｋとから推定するステップ１０７を有する。温度Ｔを推定するステップ１０７は、本明細書ではモータ温度Ｔを推定するための方法とも呼ばれる。

制御方法１００は、モータの供給電圧ｕ、モータの供給電流ｉ、モータの慣性モーメントＪ、モータのオーム抵抗Ｒ、モータの定数Ｋから、モータの角速度ωを推定するステップ１０９を有する。並行して、制御方法１００は、モータの供給電圧ｕ、モータの供給電流ｉ、モータの慣性モーメントＪ、モータのオーム抵抗Ｒ、モータの定数Ｋから、モータの出力トルクＭ_Ｌを推定するステップ１１１を有する。

制御方法１００は、ピストンの変位を推定するための装置２０によって、モータの角速度ωからピストンの変位Ｓを推定するステップ１３１を有する。並行して、制御方法１００は、制動力推定装置２２によって、モータの角速度ω、モータの出力トルクＭ_Ｌ、そしてモータの温度Ｔから、制動力Ｆ_Ｓを推定するステップ１３３を有する。

制御方法１００は、モータ３１の動作の制御ステップ１３５で終了する。制御装置４は、特にモータの供給電圧ｕとモータの供給電流ｉを制御する。そして、モータ３１が角速度ωで回転して出力トルクＭ_Ｌを発生させるので、ピストン１１が設定値Ｓだけ変位するとともに、ブレーキ１が制動設定点に従って制動力Ｆ_Ｓを印加する。

言うまでもなく、本発明の明細書の範囲を逸脱することなく、これまで説明した発明に様々な変更が当業者により加えられうる。

不図示の実施形態において、ブレーキ１は、電気機械式アクチュエータ３とアクチュエータの制御装置４とを具備するドラムブレーキである。

不図示の別の実施形態において、ブレーキ１は、浮動キャリパーブレーキではなく固定キャリパーブレーキである。

ピストン１１の変位Sは、制御装置４によりモータ３１の温度Ｔから推定されうる。

代替的または付加的に、モータの供給電圧ｕおよび供給電流ｉから推定されるのではなく、モータの定数Ｋ、モータのオーム抵抗Ｒ、および／または、モータの角速度ωが測定される。

制御装置４は、他のパラメータによって、例えば、モータ３１または伝達装置３２の摩耗および／または摩擦を考慮することにより、モータ３１の動作を制御できる。

第１補正係数α_１および第２補正係数α_２とは別の補正係数が使用されうる。

第１関数ｆ_１と第２関数ｆ_２は、各々、例えば多項式のような非線形で構成されることで、より正確になりうる。

１ ディスクブレーキ
２ キャリパー
３ 電気機械式アクチュエータ
４ 制御装置
５ モータ抵抗推定装置
６ モータ定数推定装置
８ モータ角速度推定装置
９ モータトルク推定装置
１１ ピストン
１２ ディスク
２０ ピストン変位推定装置
２２ 制動力推定装置
３１ 電気モータ
３２ 伝達装置
３４ アクチュエータケース
Ｔ 電気モータの温度
Ｋ モータ定数
Ｒ モータ抵抗
Ｌ モータインダクタンス
ｕ モータの供給電圧
ｉ モータの供給電流
Ｊ モータの慣性モーメント
ω モータの角速度
Ｍ_Ｌ モータ出力トルク
Ｍ_Ｃ モータ負荷トルク
Ｍ_Ｆ モータ摩擦トルク
Ｓ ピストンの変位
Ｆ_Ｓ ブレーキにより印加される制動力
ｆ_１ 第１関数
α_１ モータの第１温度補正係数
ｆ_２ 第２関数
α_２ モータの第２温度補正係数

Claims (11)

1. 前記ブレーキ（１）が電気モータ（３１）を含む電気機械式アクチュエータ（３）を具備する、車両ブレーキ（１）の制御方法であって、
   前記モータの温度（Ｔ）から前記アクチュエータ（３）を制御し、前記モータの前記温度（Ｔ）が前記モータのモータ定数（Ｋ）およびオーム抵抗（Ｒ）から推定されるステップ、
   を具備し、
   前記ブレーキ（１）の制御方法は、前記モータの供給電圧（ｕ）に応じた前記モータの角速度（ω）と前記モータの供給電流（ｉ）の比を表す第１関数（ｆ_１）に基づいて、前記モータの第１温度（Ｔ）補正係数（α_１）を決定するステップ（１２１）を有する、および／または、
   前記ブレーキ（１）の制御方法は、前記モータの前記温度（Ｔ）に応じた前記モータの前記オーム抵抗（Ｒ）とモータ定数（Ｋ）の比を表す第２関数（ｆ_２）に基づいて、前記モータの第２温度（Ｔ）補正係数（α_２）を決定するステップ（１２３）を有する、
   ことを特徴とする制御方法。
2. 前記ブレーキ（１）が制動設定点に従って制動力（Ｆ_Ｓ）を印加するように前記モータ（３１）を制御することを有し、前記ブレーキ（１）により印加される前記制動力（Ｆ_Ｓ）が前記モータの前記温度（Ｔ）から推定される、請求項１に記載の制御方法。
3. 前記ブレーキ（１）により印加される前記制動力（Ｆ_Ｓ）が、前記第１補正係数（α_１）から、および／または、第２補正係数（α_２）から推定される、請求項２に記載の制御方法。
4. 前記第１関数（ｆ_１）および／または前記第２関数（ｆ_２）が線形に構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御方法。
5. 前記モータのモータ定数（Ｋ）および／または前記オーム抵抗（Ｒ）が前記モータの供給電圧（ｕ）と前記モータの供給電流（ｉ）から推定される、請求項１から４のいずれか一項に記載の制御方法。
6. 車両ブレーキ（１）の制御装置（４）であって、
   前記ブレーキ（１）は、電気モータ（３１）を含む電気機械式アクチュエータ（３）を有し、
   前記制御装置（４）は、前記電気機械式アクチュエータ（３）を、前記アクチュエータの前記電気モータの前記温度（Ｔ）から制御するように構成されて、前記モータのモータ定数（Ｋ）と前記オーム抵抗（Ｒ）とから前記モータの前記温度（Ｔ）が推定され、
   前記制御装置（４）は、前記モータの前記供給電圧（ｕ）に応じた前記モータの角速度（ω）と前記モータの前記供給電流（ｉ）の比を表す第１関数（ｆ_１）に基づいて、前記モータの第１温度（Ｔ）補正係数（α_１）を決定するように構成される、および／または、
   前記制御装置（４）は、前記モータの前記温度（Ｔ）に応じた前記モータの前記オーム抵抗（Ｒ）と前記モータ定数（Ｋ）の比を表す第２関数（ｆ_２）に基づいて、前記モータの第２温度（Ｔ）補正係数（α_２）を決定するように構成される、
   ことを特徴とする、制御装置（４）。
7. 前記第１関数（ｆ_１）および／または前記第２関数（ｆ_２）が線形に構成される、請求項６に記載の制御装置（４）。
8. 前記モータのモータ定数（Ｋ）および／または前記オーム抵抗（Ｒ）が前記モータの前記供給電圧（ｕ）と前記モータの前記供給電流（ｉ）から推定される、請求項６から７のいずれか一項に記載の制御装置（４）。
9. 自動車両のブレーキ（１）であって、
   請求項６から８のいずれか一項に記載の電気機械式アクチュエータ（３）および制御装置（４）を具備し、
   前記制御装置（４）が前記ブレーキ（１）の前記アクチュエータ（３）を制御するように構成される、自動車両のブレーキ（１）。
10. 前記制御装置（４）は前記モータ（３１）を制御して前記ブレーキ（１）が制動設定点に従って制動力（Ｆ_Ｓ）を印加するように構成され、前記ブレーキ（１）により印加される前記制動力（Ｆ_Ｓ）が前記モータの前記温度（Ｔ）から推定される、請求項９に記載のブレーキ（１）。
11. 前記ブレーキ（１）により印加される前記制動力（Ｆ_Ｓ）が前記第１補正係数（α_１）から、および／または、前記第２補正係数（α_２）から推定される、請求項９および１０のいずれか一項に記載のブレーキ（１）。

Images