JP5701123B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る電動ブレーキ装置の全体図を示している。本実施形態の電動ブレーキ装置は、左右前輪FL、FR及び左右後輪RL、RRに設けられ電動モータ11により制動力を発生させる電動ブレーキアクチュエータ部10と、運転者によるブレーキ操作を検出するペダル操作部50と、ペダル操作部50により検出されたブレーキ操作量から要求制動力を演算して電動モータ11の駆動信号を生成する電気制御部20と、駆動信号に基づいて電動ブレーキアクチュエータ部10を駆動させる駆動回路部30と、を具備している。
図2は、図1に示す電動ブレーキアクチュエータ部の断面図を示している。図2は、電動ブレーキの一例を示したものであり、電動ブレーキアクチュエータ部10は、ディスクブレーキに限定されるものではない。例えば、ドラムブレーキなど種々の電動ブレーキに使用することができ、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。
図1に示すように、電気制御部20は、図示しないメモリ及びCPUを備えるマイクロコンピュータ2Mを有しており、メモリ内に格納されたプログラムを実行することによって、電動ブレーキアクチュエータ部10を制御することができる。制御の詳細は後述する。
駆動回路部30は、入力側が電気制御部20に、出力側が電動モータ11に接続されるとともに電源としての図示しない車両バッテリと接続されたスイッチング回路である。駆動回路部30は、電気制御部20からの駆動信号(駆動信号には電流の向きも含まれる。)に応じた電流を各々の電動モータ11に供給することができ、例えば、インバータにより構成することができる。駆動回路部30は、電動モータ11を回転させることにより、電動ブレーキアクチュエータ部10を駆動させることができる。駆動回路部30と各電動モータ11の電流供給ラインにはモータ電流センサ45が接続されている。モータ電流センサ45は、電動モータ11に実際に供給される実供給電流Iを検出することができる。モータ電流センサ45は、例えば、ホール素子を使用した電流センサを用いることができる。
ペダル操作部50は、運転者によるブレーキペダル51のペダル踏力Fを検出する踏力センサ43と、ブレーキペダル51の操作ストロークSTを検出するストロークセンサ44と、を有している。踏力センサ43及びストロークセンサ44は、特に限定されず、市販の踏力センサ及びストロークセンサを用いることができる。例えば、コイルばねの弾性復元力を用いたセンサが挙げられる。
図3は、電気制御部における制御ブロック図を示している。図4は、本実施形態における制御フロー(メインルーチン)を示すフローチャートである。電気制御部20は、メモリ内に格納されたプログラムを実行することによって、本電動ブレーキ装置の制御を行うことができる。プログラムは、図4に示すフローに従って所定時間の経過毎(以下、制御周期という。)に繰り返し実行される。つまり、ステップS21においてペダル操作判定を行い、以下順に、ステップS22で要求制動力演算を、ステップS25で過熱保護モード判定を、ステップS26で電流変動量抑制補正を、ステップS23でフィードバック制御演算を、ステップS24で駆動信号演算を行う。
ペダル操作判定部21では、踏力センサ43及び/又はストロークセンサ44のいずれの検出値を用いて、要求制動力Prefを演算するかを判定する。要求制動力Prefは、いずれか一方の検出値から演算することができる。両方の検出値を用いれば、検出精度を上げることができる。また、制動力の大きさによって使用する検出値を使い分けることもできる。
図5は、踏力と要求制動力(要求加圧力)の関係を示している。要求制動力演算部22では、ペダル操作判定部21で選択された踏力センサ43及び/又はストロークセンサ44の検出値(踏力F及び/又は操作ストロークST)から要求制動力Prefを演算する。
図6は、フィードバック制御のブロック線図を示している。フィードバック制御演算部23は、要求制動力Prefに実制動力Pをフィードバックして制御制動力P*を演算する。フィードバック制御演算部23は、例えば、既知の比例制御(P制御)、積分制御(I制御)及び微分制御(D制御)のうち、少なくとも1つの制御を行うことによって、制御制動力P*を演算することができる。図6は、比例制御(P制御)、積分制御(I制御)及び微分制御(D制御)をすべて行うPID制御のブロック線図の一例を示したものであり、このブロック線図に限定されるものではない。例えば、実制動力PにフィードバックゲインKfを乗じて、それをフィードバックさせても良く、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。以下、フィードバック制御について説明する。
(数1)
G(s)=KP+KI×1/s+KD×s
駆動信号演算部24は、フィードバック制御演算部23の演算結果である制御制動力P*に基づいて電動モータ11の駆動信号を生成する。電動モータ11の駆動信号は、例えば、PWM制御におけるパルスのON幅とOFF幅との比であるデューティ比を用いることができる。PWM制御においては、スイッチング素子がONのときに、対応する相に電流Iが流れ、スイッチング素子がONしている時間(ON幅)に応じてモータ電流Iは変化する。つまり、スイッチング素子がONしている時間(ON幅)が長くなると、モータ電流Iは大きくなり、ON幅が短くなると、モータ電流Iは小さくなる。
(数2)
P*=KT×I
過熱保護モード判定部25は、モータ温度検出部15の検出結果に基づいて電動モータ11の過熱を抑える過熱保護モードに移行するか否かを判定する。図8は、本実施形態における過熱保護モードへの移行可否を判定するフローチャートを示している。図8は、図4に示すステップS25及びステップS26の具体的な処理を示すものである。以下、図8に基づいて説明する。
電流変動量抑制補正部26は、過熱保護モード判定部25が過熱保護モードと判定したときに、電動モータ11へ供給する電流の電流変動量を抑制する。本実施形態では、過熱保護モード判定部25が過熱保護モードと判定したときに、電流変動量抑制補正部26がフィードバック制御ゲインを低下させることにより、電動モータ11へ供給する電流の電流変動量を抑制することができる。以下、具体的に説明する。
第2実施形態の電動ブレーキ装置は、第1実施形態の電動ブレーキ装置と基本的には同様の構成、作用効果を有する。共通する部位には共通の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、アンチロック制御中に電動モータ11の過熱保護が必要となったときに、電動ブレーキアクチュエータ部10が加圧中は、電流変動量抑制補正部26がフィードバック制御ゲインを低下させ、電動ブレーキアクチュエータ部10が減圧中は、電流変動量抑制補正部26がフィードバック制御ゲインを通常制御ゲインにすることに特徴がある。本実施形態は、第1実施形態と比べて、過熱保護モード判定部25及び電流変動量抑制補正部26の制御フローが異なる。
(数3)
S=(SPD−VRL)/SPD
モータ電流Iが遮断されたときにブレーキパッド108、110をディスクロータ102から離間させる機構(以下、「ディスクロータ離間機構」という。)を電動ブレーキアクチュエータ部10が備えている場合は、以下の形態も取り得る。ディスクロータ離間機構は、例えば、特許文献1に示すようなコイルばねの弾性復元力を用いた構成とすることができる。
図12は、変形形態2に係る電動ブレーキ装置の要求制動力およびモータ電流の時間変化を模式的に示した概略図であり、(A)は要求制動力を(B)はモータ電流を示している。具体的には、要求制動力Prefを曲線64で示し、モータ電流Iを実線65で示している。
第3実施形態の電動ブレーキ装置は、第1実施形態の電動ブレーキ装置と基本的には同様の構成、作用効果を有する。共通する部位には共通の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、トラクション制御中に電動モータ11の過熱保護が必要となったときに、電動ブレーキアクチュエータ部10が減圧中は、電流変動量抑制補正部26がフィードバック制御ゲインを低下させ、電動ブレーキアクチュエータ部10が加圧中は、電流変動量抑制補正部26がフィードバック制御ゲインを通常制御ゲインにすることに特徴がある。本実施形態は、第1実施形態と比べて、過熱保護モード判定部25及び電流変動量抑制補正部26の制御フローが異なる。
第1実施形態〜第3実施形態を組み合わせた実施形態とすることもできる。本変形形態によれば、アンチロック制御及びトラクション制御のいずれにも対応した過熱保護モードへの移行判定及びフィードバック制御ゲインの変更を行うことができる。具体的には、まず、アンチロック制御中か否かを図10に示すフローチャートに従って判定し、アンチロック制御中である場合は、過熱保護モードへの移行判定及びフィードバック制御ゲインの変更を行う。アンチロック制御中でない場合は、トラクション制御中か否かを図13に示すフローチャートに従って判定し、トラクション制御中である場合は、過熱保護モードへの移行判定及びフィードバック制御ゲインの変更を行う。アンチロック制御中でもトラクション制御中でもない場合は、図8に示すフローチャートに従って、過熱保護モードへの移行判定及びフィードバック制御ゲインの変更を行う。なお、トラクション制御の判定処理を先に行い、その後にアンチロック制御の判定処理を行うこともできる。
第4実施形態の電動ブレーキ装置は、第1実施形態〜第3実施形態の電動ブレーキ装置と基本的には同様の構成、作用効果を有する。共通する部位には共通の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、過熱保護モード時に、要求制動力演算部22が要求制動力に勾配制限を設けることに特徴がある。本実施形態は、第1実施形態〜第3実施形態と比べて、要求制動力演算部22が異なる。
過熱保護モード時に、要求制動力演算部22が要求制動力Prefにフィルタを掛けることもできる。フィルタは、アナログフィルタであってもデジタルフィルタであっても良いが、過熱保護モード時のみフィルタを掛けることを考慮すると、デジタルフィルタが好ましい。また、フィルタは、ローパスフィルタが好ましい。ローパスフィルタは、踏力F及び/又は操作ストロークSTを入力信号とした場合に、入力信号のうちカットオフ周波数よりも低い周波数帯域の入力信号のみを通過させる。そのため、入力信号がステップ状に変化した場合であっても、出力信号は緩やかに入力信号に追従することができる。したがって、要求制動力Prefに勾配制限を設けた場合と同様の効果が得られる。つまり、過熱保護モード時に要求制動力Prefが急増することを防止することができ、モータ温度Tの上昇を抑えることができる。なお、要求制動力Prefに勾配制限を設けるとともに、フィルタを掛けることもできる。
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。例えば、本発明は、電動ブレーキアクチュエータ部10を4輪全てに適用する場合だけでなく、電動ブレーキアクチュエータ部10を前輪のみ又は後輪のみに適用することもできる。
11:電動モータ 13:制動力検出部 15:モータ温度検出部
20:電気制御部
22:要求制動力演算部 23:フィードバック制御演算部
24:駆動信号演算部 25:過熱保護モード判定部
26:電流変動量抑制補正部
30:駆動回路部
50:ペダル操作部
Claims (7)
- 車輪と一体に回転する被制動部材に摩擦材を電動モータにより押圧して制動力を発生させる電動ブレーキアクチュエータ部と、
運転者によるブレーキ操作を検出するペダル操作部と、
前記ペダル操作部により検出されたブレーキ操作量から要求制動力を演算して前記電動モータの駆動信号を生成する電気制御部と、
前記駆動信号に基づいて前記電動ブレーキアクチュエータ部を駆動させる駆動回路部と、
を備える電動ブレーキ装置において、
前記電動ブレーキアクチュエータ部は、前記車輪に生じる実制動力を検出する制動力検出部と、前記電動モータのモータ温度を検出するモータ温度検出部と、を有し、
前記電気制御部は、前記ブレーキ操作量に基づいて前記要求制動力を演算する要求制動力演算部と、前記要求制動力に前記実制動力をフィードバックして制御制動力を演算するフィードバック制御演算部と、前記制御制動力に基づいて前記電動モータの駆動信号を生成する駆動信号演算部と、前記モータ温度検出部の検出結果に基づいて前記電動モータの過熱を抑える過熱保護モードに移行するか否かを判定する過熱保護モード判定部と、前記過熱保護モード判定部が前記過熱保護モードと判定したときに前記電動モータへ供給する電流の電流変動量を抑制する電流変動量抑制補正部と、を有し、
前記過熱保護モード判定部が前記過熱保護モードと判定したときに、前記電流変動量抑制補正部は、フィードバック制御ゲインを低下させることを特徴とする電動ブレーキ装置。 - アンチロック制御中に前記過熱保護モード判定部が前記過熱保護モードと判定したときに、前記電流変動量抑制補正部は、前記電動ブレーキアクチュエータ部が加圧中はフィードバック制御ゲインを低下させ、前記電動ブレーキアクチュエータ部が減圧中は前記フィードバック制御ゲインを通常制御ゲインにする請求項1に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記駆動信号演算部は、前記減圧中に前記電動モータの電流を遮断する駆動信号を生成する請求項2に記載の電動ブレーキ装置。
- アンチロック制御は、前記要求制動力が急激に増加する急増モードと、前記急増モードと比較して前記要求制動力が緩やかに増加する緩増モードと、を有し、
前記アンチロック制御中に前記過熱保護モード判定部が前記過熱保護モードと判定したときに、前記電流変動量抑制補正部は、前記電動ブレーキアクチュエータ部が前記緩増モードで加圧中はフィードバック制御ゲインを低下させ、前記電動ブレーキアクチュエータ部が減圧中又は前記急増モードで加圧中は前記フィードバック制御ゲインを通常制御ゲインにする請求項1に記載の電動ブレーキ装置。 - トラクション制御中に前記過熱保護モード判定部が前記過熱保護モードと判定したときに、前記電流変動量抑制補正部は、前記電動ブレーキアクチュエータ部が減圧中はフィードバック制御ゲインを低下させ、前記電動ブレーキアクチュエータ部が加圧中は前記フィードバック制御ゲインを通常制御ゲインにする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記過熱保護モード判定部が前記過熱保護モードと判定したときに、前記要求制動力演算部は、前記要求制動力に勾配制限を設ける請求項1〜5のいずれか1項に記載の電動ブレーキ装置。
- 前記過熱保護モード判定部が前記過熱保護モードと判定したときに、前記要求制動力演算部は、前記要求制動力にフィルタを掛ける請求項1〜6のいずれか1項に記載の電動ブレーキ装置。
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