JP4847380B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Description
ここで、「電動モータの異常」とは、電源電流値、3相電流値、トルク電流値、励磁電流値等、「矩形波駆動の動作異常」の他に、電源電圧値、電子制御装置の温度、電動モータの温度等、「電動ブレーキ装置の動作環境異常」を含む。
図1は、実施例1の電動ブレーキ装置を適用した4輪ブレーキワイヤシステムのシステム構成図である。
また、メインECU300には車輪速VSPおよびヨーレイトY、前後加速度Gも入力される。さらに、リザーバRSVに設けられた液量センサL/Senの検出値が入力され、ポンプ駆動によるブレーキバイワイヤ制御を実行可能であるかが判断される。また、ストップランプスイッチSTP.SWからの信号により、ストローク信号S1,S2およびM/C圧Pm1,Pm2によらずブレーキペダルBPの操作を検出する。
なお、第1CPU310において第1,第2液圧ユニットHU1,HU2の目標液圧P*fl〜P*rrをまとめて演算し、第2CPU320は第1CPU310のバックアップ用としてもよく特に限定しない。
図2は、油圧制御装置である液圧ユニットHU1,HU2の油圧回路図である。第1液圧ユニットHU1にはシャットオフバルブS.OFF/V、FL,RR輪インバルブIN/V(FL,RR)、FL,RR輪アウトバルブOUT/V(FL,RR)の各電磁弁、およびポンプP1、モータM1が設けられている。前輪FL,FRの液圧と後輪RL,RRの液圧が2:1になるよう、各バルブの開度等が予め設定されている。
シャットオフバルブS.OFF/Vは常開電磁弁であり、油路A1上に設けられてマスタシリンダM/Cと接続点I1との連通/遮断を行う。
次に、実施例1の4輪ブレーキワイヤシステムの各動作モードについて説明する。
増圧モードでは、シャットオフバルブS.OFF/Vを閉弁、インバルブIN/V(FL,RR)を開弁、アウトバルブOUT/V(FL,RR)を閉弁し、モータMを駆動する。モータM1によりポンプP1が駆動されて吐出圧が油路F1を介して油路C1(FL,FR)に供給され、インバルブIN/V(FL,RR)により液圧制御を行ってFL,RR輪ホイルシリンダW/C(FL,RR)に導入し、増圧を行う。
通常ブレーキ減圧時にはインバルブIN/V(FL,RR)を閉弁、アウトバルブOUT/V(FL,RR)を開弁して液圧をリザーバRSVに排出し、減圧を行う。
(保持モード)
保持モードでは、インバルブIN/V(FL,RR)およびアウトバルブOUT/V(FL,RR)を全て閉弁し、液圧を保持する。
システム失陥時等、マニュアルブレーキ時にはシャットオフバルブS.OFF/Vが開弁、インバルブIN/V(FL,RR)が閉弁される。したがってマスタシリンダ圧PmはRR輪ホイルシリンダW/C(RR)には供給されない。
図3は、メインECU300の内部構成を示す図であって、メインECU300は、例えば、エンジンルーム内に配置されている。このメインECU300は、データ信号線を介して4輪ブレーキワイヤシステムの状態、例えばブレーキ液圧の現在値や動作モード現在値の情報等をCAN通信1により受信する。
なお、以下の説明では、メインECU300を単にECUと称する。
運転者によるペダル操作量4および車両挙動制御処理の結果として得られる制動量操作量5を、4輪ブレーキワイヤシステムへの要求制動力と回生制動力6とに分配する(制動力分配部7)。ここで、4輪ブレーキワイヤシステムへの要求が急制動か否かを判断する。制動力要求値に対して実制動力が一致するように液圧サーボ処理部8およびモータ制御処理部9で処理を行い、その結果に従って図2に示した油圧制御装置(液圧ユニットHU1,HU2)が動作することでホイルシリンダW/C(FL〜RR)にブレーキ液圧が発生する。このブレーキ液圧によってブレーキパッドで各ディスクロータを挟むように押圧することで車両10に制動力を発生させる。
図6は、実施例1のECUで実行されるモータ駆動制御処理(駆動手段切り替え手段)の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
図7は、ステップS4の矩形波駆動選択時の駆動指令による駆動手段選択処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
図9は、ステップS206の電流制御指令演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
Iq*=T*×Gq
ここで、指令トルク電流Iq*の符号について、正であればCW方向、負であればCCW方向側にトルクを出力する。実施例1では加圧側のトルク指令値T*が正の時に正(CW)方向に回転すると考えるが、ポンプの回転方向の都合上、モータトルク指令値T*とは符号が一致しない例も考えられる。そのような場合には定数Gqにて符号を反転させる。
図10は、ステップS8およびステップS208の矩形波指令電圧演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
Vqsqu=ωe(LdId*+Φ)
ただし、ωeは電気角速度[rad/sec]、Ld,Lqは軸インダクタンス[H]、Φは永久磁石鎖交磁束数[Wb]である。
Vdsqu*=−ωeLqIq*
図11は、ステップS2の矩形波駆動選択時の異常判断による駆動手段選択処理(異常判断手段)の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
図12は、ステップS307の座標変換処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
図13は、ステップS308の電源電圧異常判断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
図14は、ステップS309のECU温度異常判断処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、図13に示したフローチャートにおいて、電源電圧値EdをECU温度に置き換えて同様の処理を行うものであるため、説明を省略する。
図15は、ステップS310のモータ温度異常判断処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、図13に示したフローチャートにおいて、電源電圧値Edをモータ温度に置き換えて同様の処理を行うものであるため、説明を省略する。
図17は、ステップS311の電源電流異常判断処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
図18は、ステップS312の3相電流異常判断処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、図17に示したフローチャートにおいて、電源電流を3相電流値Iu,Iv,Iwに置き換えて同様の処理を行うものであるため、説明を省略する。
図19は、ステップS313のトルク電流異常判断処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、図17に示したフローチャートにおいて、電源電流を実トルク電流Iqに置き換えて同様の処理を行うものであるため、説明を省略する。
図20は、ステップS314の励磁電流異常判断処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、図17に示したフローチャートにおいて、電源電流を実励磁電流Idに置き換えて同様の処理を行うものであるため、説明を省略する。
ステップS9の正弦波駆動選択時の異常判断による駆動手段選択処理(異常判断手段)も、図11に示した矩形波駆動選択時の異常判断による駆動手段選択処理と同様の流れとなるが、判断閾値および判断時間も異ならせる。すなわち、正弦波駆動は矩形波駆動と比較して、電流(モータ出力)の制御性に優れているため、正常動作中と判断する範囲は狭くて良い。よって、異常と判断するのに要する時間は、矩形波駆動の場合よりも短く設定する。
図21では、ステップS7の正弦波指令電圧演算処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
図22は、ステップS602の電流PI制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
Δiq=Iq*−Iq
Vq*=Kpq×Δiq+Kiq×Σ(Δiq)
ここで、Kpqは比例制御ゲイン、Kiqは積分制御ゲイン、Σ(Δiq)はトルク電流偏差量Δiqの時間積分値である。ここでの処理により、指令値が電流から電圧に変換される。
Δid=Id*−Id
Vd*=Kpd×Δid+Kid×Σ(Δid)
ここで、kpdは比例制御ゲイン、Kidは積分制御ゲイン、Σ(Δid)は励磁電流偏差量Δidの時間積分値である。
図23は、ステップS11の正弦波駆動選択時の駆動指令による駆動手段選択処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、図7に示したフローチャートと同一の処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
図24は、ステップS6の矩形波電圧出力処理(矩形波駆動手段)の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
3相インバータでは、出力可能な電圧ベクトルは図25に示すように6通りと全FETをOFF状態またはON状態とした場合の8通りである。正弦波駆動では、これらの電圧を高速で切り替えることにより、各パターンの中間電圧を表現している。一方、矩形波駆動では、電気角周期を図25に示すように60deg毎に分割し、矩形波指令電圧位相θ_Vsqu*が各領域を通過する期間中、領域中央にある出力電圧を出力し続ける。すなわち、スイッチング周波数は電気角周波数の6倍となる。これは高静粛性や高制御性を目的として高スイッチング周波数を採用する正弦波駆動と比較して、インバータ回路11のスイッチング回数を大幅に減らすことができる。つまり、インバータ回路11の上下短絡防止のために設けられる、上下FET同時OFF期間(デッドタイム)が大幅に減少し、電源電圧の利用率が高まる。また、FETのON/OFF切り替えに伴うスイッチング損失も低減できる。さらにモータに印加される電圧波形が矩形波となることから、基本波成分が矩形波のピーク(電源電圧値)を超えることになる。以上の理由から矩形波駆動は正弦波駆動と比較して、高いモータ出力を得ることができる。
以上で矩形波駆動制御処理を終了し、インバータ回路11によりモータMに出力を行う。
図27は、ステップS13の正弦波電圧出力処理(正弦波駆動手段)の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
以上で正弦波駆動制御処理を終了し、インバータ回路11によりモータMに出力を行う。
モータMまたはその駆動回路であるインバータ回路11に異常が発生し、直ちに回復できない場合には、ステップS14のバックアップ制御処理により、シャットオフバルブS.OFF/Vが開弁、インバルブIN/V(FR,RR)が閉弁される。これにより、運転者の踏力に応じたブレーキ液圧が直接ホイルシリンダW/Cに供給されるため、制動力を確保することができる。
[異常発生時の矩形波駆動禁止作用]
図29は、実施例1の異常発生時の矩形波駆動禁止作用を示すタイムチャートであり、何らかの異常でECU温度が温度閾値の近傍にある状態を示している。
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明してきたが、本発明の具体的な構成は実施例に限定されるものではない。例えば、ブレーキワイヤシステムおよび油圧制御装置の構成は、矩形波駆動と正弦波駆動とが切り替えて電動モータを駆動可能な構成であれば、図1、図2に示した構成に限られない。
前記異常判断手段は、前記電動モータに係る状態検出値の少なくとも1つが正常範囲外である状態が異常判断時間継続した場合、電動モータに異常が発生していると判断することを特徴とする電動ブレーキ装置。
これにより、センサノイズ等により状態検出値が一瞬正常範囲外となった場合でも、異常と誤判断することがないため、センサノイズ等に伴う異常の誤判断を防止でき、異常判断の信頼性を高めることができる。
前記異常判断手段は、前記状態検出値と正常範囲境界値との偏差が大きくなるほど前記異常判断時間を短くすることを特徴とする電動ブレーキ装置。
これにより、状態検出値の変化の程度を見ることができるとともに、正常範囲境界値に対する状態検出値の変化の程度が大きいほど、より早期に異常発生との判断がなされ、矩形波駆動が禁止されるため、状態がより悪化するのを抑制することができる。
前記異常判断手段は、電源電圧値の低下、電子制御装置または電動モータの温度上昇に応じて前記異常判断時間を短くすることを特徴とする電動ブレーキ装置。
これにより、周囲環境の変化度合いが高いほど、より早期に異常発生との判断がなされ、矩形波駆動が禁止されるため、周囲環境の悪化を抑制することができる。
前記正弦波駆動手段は、電源電圧値の低下、電子制御装置または電動モータの温度上昇に応じて、制動力要求に対する電動モータの出力要求を低下させることを特徴とする電動ブレーキ装置。
これにより、周囲環境の悪化を抑制しつつ、モータMを継続して駆動することができる。
2 CPU
3 アクチュエータ制御装置
4 ペダル操作量
5 制動量操作量
6 回生制動力
7 制動力分配部
8 液圧サーボ処理部
9 モータ制御処理部
10 車両
11 インバータ回路
11a〜11f FET(電界効果トランジスタ)
11g〜11l 還流用ダイオード
12 磁極位置検出器
13a〜13d 電流センサ
14 電圧センサ
Claims (2)
- 車両に制動力を発生させるアクチュエータとしての電動モータと、
前記電動モータの各相に矩形波の電圧を印加する矩形波駆動手段と、
前記電動モータの相電流が正弦波状となるように電圧を印可する正弦波駆動手段と、
制動力要求に応じて、前記電動モータを駆動する駆動手段を前記矩形波駆動手段と前記正弦波駆動手段とで切り替える駆動手段切り替え手段と、
を有する電動ブレーキ装置において、
前記電動モータに異常が発生しているか否かを判断する異常判断手段と、
前記電動モータに異常が発生していると判断された場合、前記矩形波駆動手段による電動モータの駆動を禁止する禁止手段と、
を備え、
前記異常判断手段は、前記電動モータに係る状態検出値の少なくとも1つが正常範囲外である状態が異常判断時間継続した場合、電動モータに異常が発生していると判断し、前記状態検出値と正常範囲境界値との偏差が大きくなるほど前記異常判断時間を短くすることを特徴とする電動ブレーキ装置。 - 車両に制動力を発生させるアクチュエータとしての電動モータと、
前記電動モータの各相に矩形波の電圧を印加する矩形波駆動手段と、
前記電動モータの相電流が正弦波状となるように電圧を印可する正弦波駆動手段と、
制動力要求に応じて、前記電動モータを駆動する駆動手段を前記矩形波駆動手段と前記正弦波駆動手段とで切り替える駆動手段切り替え手段と、
を有する電動ブレーキ装置において、
前記電動モータに異常が発生しているか否かを判断する異常判断手段と、
前記電動モータに異常が発生していると判断された場合、前記矩形波駆動手段による電動モータの駆動を禁止する禁止手段と、
を備え、
前記異常判断手段は、電源電圧値、電子制御装置または電動モータの温度の少なくとも1つが正常範囲外である状態が異常判断時間継続した場合、電動モータに異常が発生していると判断し、電源電圧値の低下、電子制御装置または電動モータの温度上昇に応じて前記異常判断時間を短くすることを特徴とする電動ブレーキ装置。
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