JP5367683B2 - 車両用ブレーキ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用ブレーキ装置に関し、特に電動アクチュエータによりブレーキ力を発生させる車両用ブレーキ装置に関するものである。
従来、例えば電動モータを駆動源とする電動アクチュエータを用いたシリンダによりブレーキ圧を発生させるようにした、いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤによる車両用ブレーキ装置がある(例えば特許文献1参照)。
上記電動アクチュエータを、電動モータを駆動源として、電動モータのモータトルクを減速機を介してボールねじ機構に伝達し、ボールねじ機構によってラジアル/スラスト変換を行い、シリンダのピストンを直線運動させてブレーキ液圧を発生させるようにしたモータ駆動シリンダがある。
一方、電動モータの単体特性は設計時に決定され、定格回転数を高く設定すると定格トルクが小さくなり、定格トルクを大きくすると定格回転数が低くなることが知れれており、定格トルクを優先して設計すると、応答性が犠牲になるという問題がある。
それに対して、車両用ブレーキ装置ではブレーキ特性として高い応答性が望ましく、上記したような電動アクチュエータの応答性を高めるために、運転者のブレーキ操作量に応じて目標ブレーキ力を設定し、目標ブレーキ力の変化率に応じて電動モータの界磁弱め制御を実行するようにしたものがある(例えば特許文献2参照)。
特開2005−343366号公報 特開2008−184057号公報
上記特許文献2における電動アクチュエータには永久磁石同期電動機(ブラシレスDCモータやACサーボモータ)が用いられ、その永久磁石同期電動機の制御手法には公知のベクトル制御が用いられている。また、マスターシリンダで発生するブレーキ液圧を液圧センサで検出し、その検出値に応じてモータ駆動シリンダにより発生させる目標ブレーキ液圧を算出し、かつ目標ブレーキ液圧の変化率を算出して、目標ブレーキ液圧の変化率が大きいときには、d軸成分の励磁電流指令値を負方向に増加させて弱め界磁量を増加させることにより電動モータの回転数を増加させて応答性を向上している。
しかしながら、弱め界磁制御による応答性を高めることができるものの、目標ブレーキ液圧の変化率に応じて行っており、より一層応答性を高めるためにはブレーキ液圧の変動レンジを拡げる必要があるが、そのためには高分解能化することが考えられ、その場合にはセンサ等が高騰化するという問題が生じる。また、ブレーキ液圧自体が負荷剛性の変動の影響を受けるため、制御の最適化が難しく、制御回路等が高騰化するという問題があった。
このような課題を解決して、電動アクチュエータによりブレーキ力を発生させる車両用ブレーキ装置において、簡単な構成で制動応答性をより一層高めることを実現するために、本発明に於いては、与えられた入力量に応じてブレーキ液圧を発生する電動アクチュエータ(13)と、車輪(2・3)の回転を制動すべく、前記電動アクチュエータより供給されるブレーキ液圧によって駆動される摩擦制動手段(2a・2b・3a・3b)と、前記電動アクチュエータの実作動量を検出する作動量検出手段(12a)と、前記入力量に対応した制御入力を前記電動アクチュエータに与える制御手段(6)とを有する車両用ブレーキ装置であって、前記制御手段が、前記入力量に対応して前記電動アクチュエータを作動させる目標作動量を設定する目標作動量設定手段(31・32・33・37・38)と、前記目標作動量と前記実作動量との偏差に基づいて前記電動アクチュエータに対して弱め界磁制御を行う弱め界磁制御手段(43・43a・44)とを有するものとした。
これによれば、運転者が操作するブレーキ操作量(例えばブレーキペダルストローク)に応じて電動アクチュエータの目標作動量を設定すると共に、電動アクチュエータの実作動量を検出し、目標作動量と実作動量との偏差に基づいて弱め界磁制御を行うことから、電動アクチュエータの作動量として例えばモータ角(回転量)を用いることができ、その場合にはモータ角の偏差に基づいて弱め界磁制御を行うことから、公知の簡単かつ安価な回転センサ等で高精度な検出が可能であり、モータ角の変動レンジが広くなり、制動応答性を容易に高めることができる。また、ブレーキ液圧の場合のように負荷剛性の変動による影響を受けることが無いため、弱め界磁制御の開始直後の過渡状態においてモータ角の偏差は生じており、弱め界磁制御を継続して実行することができることから、モータの応答(加速)特性の変動が低減され、安定した応答特性が得られる。
特に、前記制御手段は、前記偏差が所定以上の場合に前記弱め界磁制御を行うと良い。偏差が小さい場合には弱め界磁の実施により電動アクチュエータのトルクが不安定になる虞があるのに対して、そのような不安定になる虞となる領域を越えることになる所定以上の偏差が生じた場合に弱め界磁制御を実行することにより、反力等によって過渡に電動アクチュエータの作動位置が変動するようになることを防止し得る。
また、前記制御手段は、前記偏差の大きさに応じて前記弱め界磁制御の制御量を増大させると良い。これによれば、偏差が大きいほど弱め界磁が増加することから、電動アクチュエータを速やかに加速状態に移行させることができると共に、目標作動位置への停止時には偏差が小さくなる程弱め界磁が減少することから、オーバーシュート等が生じないように収束し得る。
また、前記電動アクチュエータの作動速度を検出する作動速度検出手段(12a・46)を有し、前記制御手段は、前記作動速度が所定以上になってから前記弱め界磁制御を行うと良い。これによれば、作動速度の低い時から弱め界磁制御を実行してしまうことにより、ある程度の初速が生じる前にトルクが減少して所望の回転速度に達するのが遅れてしまうことを防止して、電動アクチュエータを確実に加速状態にすることができる。
また、前記ブレーキ操作量とは別個に前記摩擦制動手段にブレーキ液圧を供給する第2のブレーキ液圧発生手段(26)を有し、前記制御手段は、前記第2のブレーキ液圧発生手段が作動した場合に前記弱め界磁制御の制御量を抑制すると良い。これによれば、第2のブレーキ液圧発生手段によりブレーキ液圧が発生した場合には、電動アクチュエータが影響を受けるため、電動アクチュエータの作動量に対する応答性を高めることになる弱め界磁制御を実行してしまうとブレーキ液圧が不用意に変動する要因となり得るのに対して、その場合には弱め界磁制御を抑制(禁止も含む)することにより、第2のブレーキ液圧発生手段によるブレーキ液圧の発生による影響を低減し得る。
このように本発明によれば、電動アクチュエータの目標作動量と実作動量との偏差に基づいて弱め界磁制御を行うことから、電動アクチュエータの作動量として例えばモータ角(回転量)を用いることができ、その場合には公知の簡単かつ安価な回転センサ等で高精度な検出が可能であり、モータ角の変動レンジが広くなり、制動応答性を容易に高めることができる。
本発明が適用された自動車のブレーキ系の要部系統図である。 本発明が適用された自動車のブレーキ装置を模式的に示す油圧回路図である。 本発明の制御要領を示す要部回路ブロック図である。 本発明の制御要領を示すフロー図である。 弱め界磁制御のマップを示す図である。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1は本発明が適用された電気自動車またはハイブリッド自動車のブレーキ系の要部系統図である。
図1に示される自動車は、車両1の前側に配設された左右一対の前輪2と、車両1の後側に配設された左右一対の後輪3とを有する。左右の前輪2に連結された前輪車軸4にはモータ・ジェネレータ5がトルク伝達関係で連結されている。なお、前輪車軸4に設けられる差動機構は図示省略する。
モータ・ジェネレータ5は、車両走行用の電動機と回生用の発電機とを兼ねたものであり、二次電池であるバッテリ7を電源としてインバータ10によってバッテリ7よりの電力供給とバッテリ7に対する電力供給(充電)とを制御され、減速時には減速エネルギを電力に変換回生して回生制動力を発生する回生制動手段をなす。
また、CPUを用いた制御回路を備えることにより車両の各種制御を行うと共に制動力配分手段としての制御ユニット(ECU)6が設けられている。制御ユニット6には、上記インバータ10が電気的に接続されている。なお、電気自動車の場合にはこの構成のまま、または後輪3を駆動するモータ・ジェネレータを設けても良いが、ハイブリッド自動車の場合には前輪車軸4には図の二点鎖線で示されるエンジン(内燃機関)Eの出力軸が連結される。図のエンジンEの場合には前輪駆動の例であるが、四輪駆動とすることもできる。
前輪2及び後輪3の各車輪には、摩擦制動を行う摩擦制動手段として、車輪(前輪2・後輪3)と一体のディスク2a・3a及びホイールシリンダ2b・3bを備えるキャリパにより構成される公知のディスクブレーキが設けられている。ホイールシリンダ2b・3bには、公知のブレーキ配管を介してブレーキ液圧発生装置8が接続されている。ブレーキ液圧発生装置8は、後で詳述するが、各車輪別にブレーキ圧を増減させて配分可能な油圧回路で構成されている。
また、前輪2及び後輪3の各車輪に対応して車輪速を検出する車輪速検出手段としての各車輪速センサ9が設けられており、運転者が操作するブレーキペダル11にはその踏み込み量であるブレーキ操作量を検出する変位センサ11aが設けられている。各車輪速センサ9と変位センサ11aとの各検出信号は制御ユニット6に入力する。
制御ユニット6は、ブレーキペダル11の変位センサ11aの出力信号が0より大きい場合に制動の指令が発生したと判断し、制動時の制御を行う。本図示例では、制動を回生制動を行いかつ油圧制動も行う回生協調制御により行うことから、ブレーキ・バイ・ワイヤによるものとする。
次に、図2を参照してブレーキ装置1について説明する。本実施形態の制動システムは、制動操作部材としてのブレーキペダル11の操作を機械的にブレーキ液圧発生シリンダに伝達してブレーキ液圧を発生させるのではなく、ブレーキペダル11の操作量(ペダル変位量)を操作量センサとしてのストロークセンサ11aにより検出し、その操作量検出値に基づいて電動サーボモータ12により駆動されるブレーキ液圧発生シリンダとしてのモータ駆動シリンダ13によりブレーキ液圧を発生させる、いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤにより構成されている。
図1に示されるように、車体に回動自在に支持されたブレーキペダル11にはその円弧運動を略直線運動に変換するロッド14の一端が連結されており、ロッド14の他端は、直列的に配設されたマスターシリンダ15の第1ピストン15aを押し込むように係合している。マスターシリンダ15には第1ピストン15aに対してロッド14とは相反する側に直列的に第2ピストン15bが配設されており、各ピストン15a・15bはそれぞれロッド14側にばね付勢されている。なお、ブレーキペダル11は、ばね付勢され、ブレーキ操作がされていない場合には図示されないストッパにより止められて図1の状態である初期位置に位置している。
また、マスターシリンダ15には、各ピストン15a・15bの変位に応じてブレーキ液をやり取りするためのリザーバタンク16が設けられている。なお、各ピストン15a・15bには、リザーバタンク16と連通する各油路16a・16bとの間をシールするための公知構造のシール部材が各適所に設けられている。そして、マスターシリンダ15の筒内には、第1ピストン15aと第2ピストン15bとの間に第1液室17aが形成され、第2ピストン15bの第1ピストン15aとは相反する側に第2液室17bが形成されている。
一方、上記したモータ駆動シリンダ13には、上記電動サーボモータ12と、電動サーボモータ12に連結されたギアボックス18と、ギアボックス18にボールねじ機構を介してトルク伝達されることにより軸線方向変位するねじ溝付きロッド19と、ねじ溝付きロッド19と同軸かつ互いに直列的に配設された第1ピストン21a及び第2ピストン21bとが設けられている。
なお、第2ピストン21bには第1ピストン21a側に延出する連結部材27の一端部が固設されており、連結部材20の他端部は第1ピストン21aに対して相対的に軸線方向に所定量変位可能に支持されている。これにより、第1ピストン21aの前進(第2ピストン21b側変位)時は第2ピストン21bとは別個に変位可能であるが、第1ピストン21aの前進状態から図2の初期状態に戻る後退時には、連結部材20を介して第2ピストン21bも初期位置まで引き戻されるようになっている。なお、各ピストン21a・21bは、それぞれに対応して設けられた各戻しばね27a・27bによりロッド19側にばね付勢されている。
また、モータ駆動シリンダ13には、上記リザーバタンク16に連通路22を介してそれぞれ連通する各油路22a・22bが設けられており、各ピストン21a・21bには、各油路22a・22bとの間をシールするための公知構造のシール部材が各適所に設けられている。モータ駆動シリンダ13の筒内には、第1ピストン21aと第2ピストン21bとの間に第1液圧発生室23aが形成され、第2ピストン21bの第1ピストン21aとは相反する側に第2液圧発生室23bが形成されている。
そして、マスターシリンダ15の第1液室17aが、常時開型の電磁弁24aを介してモータ駆動シリンダ13の第1液圧発生室23aと連通し、第2液室17bが、常時開型の電磁弁24bを介してモータ駆動シリンダ13の第2液圧発生室23bと連通し得るようにそれぞれ配管されている。なお、第1液室17aと電磁弁24aとの間にはマスターシリンダ側のブレーキ圧センサ25aが接続され、電磁弁24bと第2液圧発生室23bとの間にはモータ駆動シリンダ側のブレーキ圧センサ25bが接続されている。
また、第2液室17bと電磁弁24bとの間に、常時閉型の電磁弁24cを介してシリンダ型のシミュレータ28が接続されている。シミュレータ28には、そのシリンダ内を分断するピストン28aが設けられ、ピストン28aの電磁弁24b側に貯液室28bが形成され、ピストン28aの貯液室28a側とは相反する側には圧縮コイルばね28cが受容されている。両電磁弁24a・24bが閉じていると共に電磁弁24cが開いている状態で、ブレーキペダル11を踏み込んで第2液室17b内のブレーキ液が貯液室28bに入り込むことにより、圧縮コイルばね28cの付勢力がブレーキペダル11に伝達され、それにより公知のマスターシリンダとホイールシリンダとが直結されているブレーキ装置と同様の踏み込みに対する反力(ペダル踏力)が得られるようになっている。
さらに、モータ駆動シリンダ13の第1液圧発生室23aと第2液圧発生室23bとは、それぞれVSA装置26が設けられた油路22e・22fを介して複数(図示例では4つ)の各ホイールシリンダ2b・3bに連通するように配管されている。なお、VSA装置26は、ブレーキ時の車輪ロックを防ぐABS、加速時等の車輪空転を防ぐTCS(トラクションコントロールシステム)、旋回時のヨーモーメント制御、ブレーキアシスト機能、衝突回避・レーンキープ等のための自動ブレーキ機能等を備えた車両挙動安定化制御システムとして公知のものであって良く、その説明を省略する。なおVSA装置26には、前輪の各ホイールシリンダ2bに対応する第1系統と、後輪の各ホイールシリンダ3bに対応する第2系統とをそれぞれ構成する各種油圧素子を用いた各ブレーキアクチュエータと、それらを制御するVSA制御ユニット26aとにより構成されている。
このようにして構成されたブレーキ液圧発生装置8は、上記制御ユニット6により総合的に制御されるようになっている。制御ユニット6には、ストロークセンサ11aと各ブレーキ圧センサ25a・25bとの各検出信号が入力し、また車両の挙動を検出するための各種センサ(図示せず)からの検出信号も入力している。制御ユニット6では、ストロークセンサ11aからの検出信号に基づき、かつ上記各種センサからの検出信号から判断した走行状況等に応じて、モータ駆動シリンダ13により発生するブレーキ液圧を制御する。さらに、本実施形態の対象車両となるハイブリッド車(または電気自動車)の場合には、モータ・ジェネレータによる回生制御を行うようにしており、制御ユニット6では、回生制御を行う場合の回生の大きさに対するモータ駆動シリンダ13によるブレーキ液圧の大きさの配分制御も行う。
次に、通常制動時の制御要領について説明する。図2は、運転者がブレーキペダル11を操作していない状態である。ストロークセンサ11aの検出値は初期値(=0)であり、制御ユニット6からブレーキ液圧発生信号は出力されない。この状態では、図2に示されるように、モータ駆動シリンダ13では、ねじ溝付きロッド19が最も後退した位置にあり、それに伴って各戻しばね27a・27bにより付勢されている各ピストン21a・21bも後退しており、両液圧発生室23a・23bにブレーキ液圧は発生していない。
ブレーキペダル11が踏み込まれて、ストロークセンサ11aの検出値が0より大きくなった場合には、ブレーキ・バイ・ワイヤによる制御を行うべく、両電磁弁24a・24bを閉じて、マスターシリンダ15で発生する液圧がモータ駆動シリンダ13へ伝達されるのを遮断すると共に電磁弁24cを開いてシミュレータ28に伝達されるようにする。そして、ストロークセンサ11aで検出された操作量検出値(入力)に基づいて、回生制動力等を考慮した上で目標となる液圧が設定され、この目標液圧に対応して制御ユニット6からモータ駆動指令値(操作量)が電動サーボモータ12に出力され、その操作量に応じてねじ溝付きロッド19すなわち第1ピストン21aが押し出される向きに駆動されて、入力としてのブレーキペダル11の踏み込み量(ブレーキ操作量)に応じたブレーキ液圧が第1液圧発生室23aに発生する。同時に、第1液圧発生室23aの液圧により押圧されて第2ピストン21bが戻しばね27bの付勢力に抗して変位し、第2液圧発生室23bにも同じくブレーキ液圧が発生する。
運転者がブレーキペダル11を戻す方向に変位させた場合には、ストロークセンサ11aで検出された戻し方向変位に応じて、電動サーボモータ12によりねじ溝付きロッド19すなわち第1ピストン21aを戻すことにより、ブレーキペダル11の踏み込み量に応じてブレーキ液圧を低減させることができる。また、ブレーキペダル11が図示されない戻しばねにより初期位置に戻された場合には、制御ユニット6により各電磁弁24a・24bを開く。それに伴って各ホイールシリンダ2b・3bのブレーキ液がモータ駆動シリンダ13を介してリザーバタンク16に戻ることができ、制動力は解除される。ストロークセンサ11aの検出値が初期値になることにより、第1ピストン21a及び上記したように連結部材20を介して第2ピストン21bも初期位置に戻る。
上記モータ駆動シリンダ13で発生したブレーキ液圧は、VSA装置26を介して前後輪の各ホイールシリンダ2b・3bに供給されて、制動力が発生し、通常の制動制御が行われる。VSA装置26による各輪に対する制動力分配制御が行われる場合にはその制御に応じて各輪の制動力の調整が行われる。
なお、回生ブレーキが同時に作動する場合には、制御ユニット6により、モータ・ジェネレータ5を発電機として制御し、ブレーキペダル11によるブレーキ操作量に応じて回生ブレーキ量を増減する。そして、ブレーキ操作量の大きさ(運転者が要求する減速度の大きさ)に対して回生ブレーキだけでは不足する車体減速度に対応するよう、上記した電動サーボモータ12によりモータ駆動シリンダ13を駆動制御して、回生ブレーキと油圧ブレーキとによる回生協調制御を行う。上述の例においては、ブレーキペダル11の踏み込み量に対応した制動力をモータ駆動シリンダ13が発生するように構成したが、この場合には公知の方法を用いてモータ駆動シリンダ13の作動量を決定するように構成することができる。例えばブレーキ操作量に対応して決定される総制動力から実際の回生制動力を減じた値に対応する制動力要求を入力として、目標液圧を設定したり、総制動力に対してある比率の制動力が発生するようにモータ駆動シリンダ13の作動量を決定すれば良い。
なお、電磁弁24cを閉じるタイミングは、圧縮コイルばね28cによりピストン28aが図2に示される初期位置に戻ることができるまで第2液室17bの液圧が低下したタイミングとすると良く、例えば両電磁弁24a・24bを開いてから所定時間経過後とすることができる。または、モータ駆動シリンダ側ブレーキ圧センサ25bの検出値が所定値(例えば液圧が0近傍)以下になった後とすることができる。
次に、制御ユニット6の要部回路を示す図3を参照して、本発明の制御要領について説明する。ストロークセンサ11aからの検出信号によるブレーキ操作量(変位)が制動力規範値設定回路31に入力しており、制動力規範値設定回路31では、例えばマップや関数を用いて、ブレーキペダル11のブレーキ操作量(変位)に対応して目標液圧となる規範値Boを求める。
制動力規範値設定回路31で求められた規範値Boは加算器32に入力し、加算器32の出力値が目標作動量設定手段としての目標値設定回路33に入力する。目標値設定回路33では、例えばマップや関数を用いて、規範値Boに対応して電動サーボモータ12の目標作動量としての目標値Smを求める。目標値設定回路33で求められた目標値Smはモータ角変換器34に入力し、モータ角変換器34では、目標値Smを目標モータ角θtに変換する。なお、図3の回路では、目標値Smはモータ駆動シリンダ13のストロークに対応し、目標モータ角θは電動サーボモータ12のストロークに対応した回転角度になる。なお、ここで入力は必ずしもストロークである必要は無く、検出可能な操作量(ブレーキ圧センサ25aの液圧や踏力等)や、回生制動力に対して決定される要求制動力等を入力としても良い。
モータ角変換器34で変換された目標モータ角θtは減算器35に入力する。また、電動サーボモータ12のモータ角を作動量検出手段としての回転角度センサ(例えばロータリエンコーダ)12aにより検出しており、その回転角度センサ12aにより検出された実モータ角θmがフィードバック値として減算器35に入力する。したがって、モータ角フィードバック回路36には減算器35の出力値(θt−θm)が入力し、モータ角フィードバック回路36では、目標モータ角θtと実モータ角θmとの差分(θt−θm)に応じてモータ角制御量θを求める。そのモータ角フィードバック回路36から出力されるモータ角制御量θはトルク制御回路41に入力し、トルク制御回路41では、モータ角制御量θに応じてトルク制御量Tを求めて、モータ駆動回路42に出力する。
モータ駆動回路42では、トルク制御量Tに応じて電動サーボモータ12を駆動制御する。このようにして、電動サーボモータ12のモータ角フィードバック制御によりモータ駆動シリンダ13のストロークが制御される。
一方、減算器35から出力される偏差Δθは、弱め磁束制御量演算回路43にも入力する。弱め磁束制御量演算回路43では、例えばマップ43aにより偏差Δθに応じて弱め磁束制御量Wを求めて、界磁制御回路44に出力する。界磁制御回路44では、弱め磁束制御量Wに応じて弱め界磁制御量φを求めて、モータ駆動回路42に出力する。モータ駆動回路では、後記するq軸d軸制御のベクトル制御により弱め界磁制御を行う。このようにして弱め界磁制御手段が構成されている。
また、上記制動力規範値設定回路31から出力される規範値Boは減算器37にも入力している。その減算器37には、モータ駆動シリンダ13により発生するブレーキ液圧を検出するブレーキ圧センサ25bからの検出信号(実液圧B)がフィードバック値として入力する。減算器37の出力値が液圧補償回路38に入力し、液圧補償回路38から出力される補償値ΔB(=Bo−B)が加算器32に入力する。加算器32では、上記したように規範値Boが入力しており、その規範値Boと補償値ΔBとを加算した結果(Bo+ΔB)を目標値設定回路33に出力する。これにより、目標値設定回路33で求められる目標値Smには実液圧Bが反映される。
また、図3の回路では、モータ駆動回路42に、操作判定回路45と回転速度判定回路46と上記したVSA装置26とからの各判定信号S1・S2・S3が入力するようになっているが、これらは任意に設けられるものであって良く、いずれか1つまたは2つを任意に設けたり、3つとも設けなくても良い。
操作判定回路45は、変位センサ11aからの検出値(ペダルストローク)が0(非制動操作時)より大きくなったと判定したら、判定信号S1をモータ駆動回路42に出力する。回転速度判定回路46は、実モータ角θmの時間変化からモータ駆動シリンダ13の作動速度としての電動サーボモータ12の実回転速度ωを算出して、その実回転速度ωと予め設定された閾値ωdとを比較して、回転速度ωが閾値ωd以上になったら判定信号S2をモータ駆動回路42に出力する。この回転速度判定回路46と回転角度センサ12aとにより作動速度検出手段が構成されている。VSA装置26は、そのVSA制御ユニット26aにより、VSA装置26を作動させる場合にその判定信号S3をモータ駆動回路42に出力する。
モータ駆動回路42は、公知のq軸d軸制御を用いた永久磁石同期電動機(ブラシレスDCモータ、ACサーボモータ)のベクトル設御回路により構成されていて良く、モータ角フィードバック回路36からのモータ角制御量θが、トルク制御回路41を介してトルク指示量Tとして入力する。トルク指示量Tに対しては、q軸成分の励磁電流指示値により電動サーボモータ12を駆動制御し、弱め界磁制御を行わない場合にはd軸成分の励磁電流指示値は基本的に0とされる。
そして、例えば運転者による急制動の要求により、変位センサ11aから検出値が急激に上昇した場合、すなわち高い応答性が要求された場合には、減算器35に入力する目標モータ角θtはステップ状の入力となり、過渡状態おいては偏差Δθが大きく増大する。その偏差Δθの大きさに応じて弱め磁束制御量演算回路43では弱め磁束制御量W(d軸電流指示値、もしくはd軸電圧指示値)をマップ43aから求めて生成し、モータ駆動回路42に出力することにより、弱め界磁制御を実行することができる。その場合には、電動サーボモータ12の回転速度が高まり、高い応答性による制動を行うことができる。なお、モータ角フィードバック回路36による制御が機能して偏差Δθが小さくなれば、磁束(界磁)制御量は速やかに小さくなる。
次に、図4のフロー図を参照して本発明の制御の一例を説明する。なお、この制御フローは、制御ユニット6のCPU(図示省略)により実行可能であり、必要なインターフェイス回路等が設けられているものとする。
ステップST1では、例えば変位センサ11aからの出力の有無によりブレーキペダル11が操作された(制動有り)か否か、あるいは、外部からの制動要求が存在するか否かを判別し、ブレーキペダル11が操作された(判定信号S1の入力)と判定された場合にはステップST2に進む。ステップST2では、回転速度判定回路46により電動サーボモータ12の回転速度ωが閾値ωdより大きい(ω>ωd)か否かを判別し、閾値より大きい(判定信号S2の入力)と判定された場合にはステップST3に進む。ステップST3では、VSA装置26が動作中であるか否かを判別し、動作中(判定信号S3の入力)であると判定された場合にはステップST4に進む。
ステップST4では、弱め磁束制御量を決定し、ステップST5に進む。ステップST5では界磁制御を実行する。この界磁制御では、上記したように偏差θに基づいてマップ43aにより求めた弱め磁束量Wを界磁制御回路44に出力し、界磁制御回路44から出力される弱め界磁制御量φの制御信号により、モータ駆動回路42を制御して電動サーボモータ12の弱め界磁制御を行う。
なお、ステップST1でブレーキペダル11が操作されていないと判定された場合、あるいはステップST2で回転速度ωが閾値ωd以下であると判定された場合、あるいはステップST3でVSA装置26が動作していないと判定された場合にはそれぞれステップST6に進む。これらの各場合は弱め界磁制御が必要とされない場合であり、したがって、ステップST6では界磁制御を行わない。
次に、ステップST4で用いられるマップ43aの一例を図5に示す。図5の横軸は偏差Δθであり、縦軸は弱め磁束制御量Wである。図のマップでは、偏差Δθが負の領域から正の領域の閾値Δθdに至るまでは弱め磁束制御量Wは0であり、閾値Δθdから所定の変更点Δθ1に至るまでは弱め磁束制御量Wは−aの係数で負側に比例増大し、変更点Δθ1以上では−aより大きい−bの係数で比例増大するようにされている。
これにより、ブレーキペダル11を踏み込んで偏差Δθが正の値となった場合でも、偏差Δθが小さい(<θd)場合には弱め界磁制御が行われない。これにより、弱め界磁制御によるトルク低減の影響を受けて電動サーボモータ12の初期加速性が低下することがなく、速やかな初速の立ち上がりが得られる。
偏差θが閾値Δθd以上の場合は、電動サーボモータ12の回転速度はある程度以上に達し、そこからは弱め界磁制御を行ってトルクが低減しても、回転速度が増大し得る加速度が生じている領域である。したがって、トルク低減の影響を受けることなく回転速度のさらなる高速化が可能となり、制動に対する応答性が高められる。さらに、偏差θが変更点Δθ1以上の場合にはより大きな弱め磁束制御量Wに応じた弱め界磁制御により回転速度の高速化がより一層促進される。このように、偏差θが大きい程弱め磁束量が増大するようにされており、運転者が早い制動力の増大を望む場合、すなわちブレーキペダル11の踏み込み速度を速くする場合、回生ブレーキを中断して全量を油圧ブレーキに持ち替えたり、急激な自動ブレーキ作動の必要性が生じる等により、電動サーボモータ12による制動力を急速に増加させる要求が生じた場合に好適に対応し得る。なお、偏差θtと、弱め磁束制御量Wとの対応関係は常に一定でなくとも良い。例えば、図5に二点鎖線で示すように、操作によらない自動ブレーキ時用等に異なる複数のマップを用意し、モータ駆動回路42がこれらから必要な弱め磁束制御量を選択的に用いることで、弱め磁束制御量が特定のブレーキ動作により適合するように調整することもできる。
また、図5のマップでは、ブレーキ操作量の低減(ブレーキペダル11の戻し操作)の場合には偏差Δθの減少に応じて弱め磁束制御量Wも低減するため、弱め界磁制御の影響が低減する。また偏差Δθが負の値となるようなブレーキ操作量の低減が速い場合には、マップから弱め磁束制御量Wは0となる。
ブレーキ操作量の低減は、モータ駆動シリンダ13によるブレーキ液圧を減圧する動作であり、その減圧方向のピストン21a・21bの動きに対しては戻しばね27a・27bのばね力が作用し、またブレーキ液圧の反力も作用して、弱め界磁制御を適用しなくても、戻し変位における高い応答性が確保される。したがって、上記したようなマップによる弱め界磁制御で何等問題なく応答性の高い制動制御を行うことができる。
なお、VSA装置26が作動した場合にモータ駆動シリンダ13の下流で、モータ駆動シリンダ13の作動によるブレーキ液圧の発生とは別個にVSA装置26による補助液圧(ブレーキ液圧)が発生する場合に、VSA装置26の作動により、常閉型のアウトバルブ(減圧弁)26bを通して低圧リザーバ26c側へブレーキ液を排出する減圧時や、ポンプモータ26dにより加圧されたブレーキ液を常開型のインバルブ26eを通してホイールシリンダ2b(3b)を加圧する加圧時においては、ホイールシリンダ2b(3b)側のブレーキ液の移動と制御弁(レギュレータバルブ)26fの作動に伴い、ブレーキ圧センサ25bで検出される実液圧Bが変化する。すると、モータ駆動シリンダ13のストロークに対する発生液圧が変動するため、その影響を受けて、モータ角フィードバック回路36からのモータ角制御量θが変化することになる。ここでモータ駆動シリンダ13が過大にこの偏差を補償すると、VSA装置26による液圧制御の応答性が低下する虞がある。
それに対して、上記ステップST3からステップST6に進むことにより、VSA装置26の作動時には弱め界磁制御を行わないようにして、モータ駆動シリンダ13のピストン変位の応答性が抑制されるため、VSA装置26による液圧応答性が確保される。
このように本発明によれば、電動アクチュエータの電動サーボモータ12に対して、目標モータ角と実モータ角θmとの偏差Δθに基づいて弱め界磁制御を行うことにより、液圧フィードバックの応答遅れの影響を受けることがないため、ブレーキ液圧を速やかに増大させる制御を高い応答性で実現できる。また、ブレーキ液圧を基準として弱め界磁を行う場合にはブレーキ液圧の検出値は負荷剛性の影響を受けるため、ブレーキ液圧が変動すると弱め界磁制御を安定して行うことができなくなるのに対して、モータ駆動シリンダ13のストロークに対応する目標モータ角θtにブレーキ液圧の変動が影響するまでに時間遅れがあり、制動開始直後の過渡状態では偏差Δθが変動することはなく、安定した応答特性が得られる。
2 前輪(車輪)
3 後輪(車輪)
2a・3a ディスク(摩擦制動手段)
2b・3b ホイールシリンダ(摩擦制動手段)
6 制御ユニット(制御手段)
12a 回転角度センサ(作動量検出手段)
13 モータ駆動シリンダ(電動アクチュエータ)
26 VSA装置(第2のブレーキ液圧発生手段)
31 制動力規範値設定回路(目標作動量設定手段)
32 加算器(目標作動量設定手段)
33 目標値設定回路(目標作動量設定手段)
37 減算器(目標作動量設定手段)
38 液圧補償回路(目標作動量設定手段)
43 弱め磁束制御量演算回路(弱め界磁制御手段)
43a マップ(弱め界磁制御手段)
44 界磁制御回路(弱め界磁制御手段)

Claims (5)

  1. 与えられた入力量に応じてブレーキ液圧を発生する電動アクチュエータと、
    車輪の回転を制動すべく、前記電動アクチュエータより供給されるブレーキ液圧によって駆動される摩擦制動手段と、
    前記電動アクチュエータの実作動量を検出する作動量検出手段と、
    前記入力量に対応した制御入力を前記電動アクチュエータに与える制御手段とを有する車両用ブレーキ装置であって、
    前記制御手段が、前記入力量に対応して前記電動アクチュエータを作動させる目標作動量を設定する目標作動量設定手段と、前記目標作動量と前記実作動量との偏差に基づいて前記電動アクチュエータに対して弱め界磁制御を行う弱め界磁制御手段とを有することを特徴とする車両用ブレーキ装置。
  2. 前記制御手段は、前記偏差が所定以上の場合に前記弱め界磁制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の車両用ブレーキ装置。
  3. 前記制御手段は、前記偏差の大きさに応じて前記弱め界磁制御の制御量を増大させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車両用ブレーキ装置。
  4. 前記電動アクチュエータの作動速度を検出する作動速度検出手段を有し、
    前記制御手段は、前記作動速度が所定以上になってから前記弱め界磁制御を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
  5. 前記ブレーキ操作量とは別個に前記摩擦制動手段にブレーキ液圧を供給する第2のブレーキ液圧発生手段を有し、
    前記制御手段は、前記第2のブレーキ液圧発生手段が作動した場合に前記弱め界磁制御の制御量を抑制することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の車両用ブレーキ装置。
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