JP5712830B2 - Brush wear judgment device for electric motor - Google Patents
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Description
本発明は、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置に関するものである。 The present invention relates to a brush wear determination device for an electric motor.
電気モータ用のブラシ摩耗判定装置の一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置は、電源１０と、ブラシモータ３０と、液圧ポンプ５０と、アクチュエータ７０と、リリーフ弁６０と、を備える車載用液圧装置１００ａ（１００ｂ）において、前記車載用液圧装置は、前記ブラシモータのモータ電流（ブラシ温度）を検出する電流センサ８０ａ（温度センサ８０ｂ）と、前記ブラシモータのブラシの寿命終期を検知するブラシ摩耗検知装置９０と、を更に備え、前記ブラシ摩耗検知装置は、前記リリーフ弁による圧力の制限中、前記電流センサ（温度センサ）により検出した電流（温度）と基準電流（基準温度）との比較に基づき、前記ブラシモータのブラシの寿命終期を検知するように構成されている。
As one type of brush wear determination device for an electric motor, one disclosed in
電気モータ用のブラシ摩耗判定装置においては、特許文献１の図３（ａ）に示されているように、ブラシモータのブラシが寿命終期を迎える以前では、リリーフ状態におけるモータ電流の値は、ブラシとコミュテータとの接触状態の影響を受けて若干変動はするが、比較的小さい変動幅ａの範囲内において概ね一定の値で推移する。
In the brush wear determination device for an electric motor, as shown in FIG. 3A of
一方、特許文献１の図３（ｂ）に示されているように、ブラシモータのブラシが寿命終期を迎えた以後においては、リリーフ状態におけるモータ電流の値は、ブラシとコミュテータとの接触状態の悪化の影響を受けて、変動幅ａを大きく超える変動幅ｂの範囲内で経時的に変動する。このモータ電流の変動幅の増加は、ブラシモータのブラシが寿命終期に近付くと、ブラシの表面が荒れることにより、ブラシとコミュータとの接触状態が悪化して、コミュータとブラシとの間に異常なアークが発生することに起因する。
On the other hand, as shown in FIG. 3B of
そこで、車載用液圧装置１００ａの始業前点検時等において、リリーフ状態におけるモータ電流を検出して、その検出したモータ電流の値の変動幅が所定の変動閾値以上となる場合、ブラシモータ３０のブラシが寿命終期を迎えたと判定するようになっている。 Therefore, when the motor current in the relief state is detected at the time of the pre-start inspection of the in-vehicle hydraulic device 100a, and the fluctuation range of the detected motor current value is equal to or greater than a predetermined fluctuation threshold, the brush motor 30 It is determined that the brush has reached the end of its life.
上述した特許文献１に記載の電気モータ用のブラシ摩耗判定装置においては、ブラシが寿命終期を迎えたと判定することはできる。しかし、検出されるモータ電流の値は、モータの抵抗値および配線抵抗で決定され、それらの抵抗値や環境温度（雰囲気温度）のばらつきによって変動するものである。よって、上記抵抗値の変動に起因してブラシの寿命終期を誤検出するおそれがあった。
In the brush wear determination apparatus for an electric motor described in
そこで、本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置において、環境温度による誤判定を抑制することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to suppress erroneous determination due to environmental temperature in a brush wear determination device for an electric motor.
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、車両に搭載されるブラシ付きの電気モータに適用され、ブラシの摩耗量が所定の限界量に達したことを判定する電気モータ用のブラシ摩耗判定装置において、電気モータを始動させた瞬間に当該電気モータに流れている電流である始動電流を検出する始動電流検出手段と、電気モータ始動後の所定の低負荷及び定回転状態において当該電気モータに流れている電流である定常電流を検出する定常電流検出手段と、始動電流検出手段により検出された始動電流から定常電流検出手段により検出された定常電流を差し引いた値が所定の閾電流値より小さい場合に、ブラシの摩耗量が限界量に達したことを判定するブラシ摩耗判定手段と、を備えていることである。
In order to solve the above problems, the structural features of the invention according to
請求項２に係る発明の構成上の特徴は、始動電流検出手段および定常電流検出手段は、電気モータに流れている電流を検出するための共通の電流検出センサを有して構成され、電流検出センサの検出値に基づいてそれぞれ始動電流および定常電流を検出することである。
The structural feature of the invention according to
請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または請求項２において、電気モータの始動からの経過時間を計時する計時手段を備え、定常電流検出手段は、計時手段により計時された計時時間が所定時間となったタイミングにおいて電気モータに流れている電流を定常電流として検出することである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a structural feature of the first or second aspect of the present invention, further comprising a time measuring means for measuring the elapsed time from the start of the electric motor, and the steady current detecting means is timed by the time measuring means. The current flowing through the electric motor at the timing when the time measured becomes a predetermined time is detected as a steady current.
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または請求項２において、車両のイニシャルチェックの開始に係る所定のタイミングからの経過時間を計時する計時手段を備え、定常電流検出手段は、計時手段により計時された計時時間が所定時間となったタイミングにおいて電気モータに流れている電流を定常電流として検出することである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a structural feature of the first or second aspect of the invention, further comprising a time measuring unit that measures an elapsed time from a predetermined timing related to the start of the initial check of the vehicle. The current flowing in the electric motor is detected as a steady current at the timing when the time measured by the time measuring means reaches a predetermined time.
上記のように構成した請求項１に係る発明においては、始動電流検出手段が、電気モータを始動させた瞬間に当該電気モータに流れている電流である始動電流を検出する。定常電流検出手段が、電気モータ始動後の所定の低負荷及び定回転状態において当該電気モータに流れている電流である定常電流を検出する。そして、ブラシ摩耗判定手段が、始動電流検出手段により検出された始動電流から定常電流検出手段により検出された定常電流を差し引いた値が所定の閾電流値より小さい場合に、ブラシの摩耗量が限界量に達したことを判定する。
In the invention according to
詳しくは、電気モータの通電可能なブラシの数が摩耗などによって減少すると、電気モータの通電可能なブラシの数が減少する前と比較して、電気モータを始動させた瞬間に流れている電流である始動電流が低下する。また、電気モータ始動後の所定の低負荷および定回転状態で当該電気モータに流れている電流である定常電流は、低負荷であるため、電気モータの通電可能なブラシが減少しても、電気モータの通電可能なブラシの数が減少する前と比較してもほとんど差がない。 Specifically, when the number of brushes that can be energized by the electric motor decreases due to wear or the like, the current that flows at the moment the electric motor is started is compared with before the number of brushes that can be energized by the electric motor decreases. Some starting current is reduced. In addition, since the steady current, which is the current flowing in the electric motor in a predetermined low load and constant rotation state after starting the electric motor, is a low load, even if the brush that can be energized by the electric motor is reduced, There is almost no difference even before the number of brushes that can be energized by the motor is reduced.
ここで、定常電流は始動電流と同様の温度依存性を有する。よって、環境温度による変動があっても、定常電流と始動電流とは同様に変動するため環境温度による変動をキャンセルできる。したがって、始動電流から定常電流を差し引いた値に基づくブラシ摩耗判定手段による判定により、ブラシ摩耗量の限界を精度よく行うことができる。これにより、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置において、環境温度のばらつきによる誤判定を抑制することができる。 Here, the steady current has the same temperature dependence as the starting current. Therefore, even if there is a variation due to the environmental temperature, the steady current and the starting current vary in the same manner, so that the variation due to the environmental temperature can be canceled. Therefore, the brush wear amount can be accurately limited by the determination by the brush wear determination means based on the value obtained by subtracting the steady current from the starting current. Thereby, in the brush wear determination apparatus for electric motors, erroneous determination due to variations in environmental temperature can be suppressed.
また、上記のように構成した請求項２に係る発明においては、始動電流と定常電流とが共通の電流検出センサの検出値に基づいて検出されるため、電流検出センサの検出ばらつきや電源電圧の変動があっても、検出される定常電流と始動電流とは同様に変動するため電流検出センサの検出ばらつきや電源電圧の変動をキャンセルできる。よって、上記始動電流から定常電流を差し引いた値に基づくブラシ摩耗判定手段による判定により、ブラシ摩耗量の限界を精度よく行うことができる。これにより、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置において、電流検出センサの検出ばらつきや電源電圧の変動による誤判定を抑制することができる。
In the invention according to
電気モータは、電気モータの始動から所定時間経過後に低負荷および定回転状態となる場合がある。そこで、上記のように構成した請求項３に係る発明においては、電気モータの始動からの経過時間を計時する計時手段を備え、定常電流検出手段は、計時手段により計時された計時時間が所定時間となったタイミングにおいて電気モータに流れている電流を定常電流として検出する。これにより、電気モータの低負荷および定回転状態を検出することなく（専用の検出装置を設けることなく）、定常電流を検出することができ、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置を簡素に構成することができる。
The electric motor may be in a low load and constant rotation state after a predetermined time has elapsed since the start of the electric motor. Therefore, in the invention according to
車両に搭載されている電気モータはイニシャルチェックにおいて始動される。また、その電気モータにイニシャルチェックが適用される場合には、電気モータはイニシャルチェックに係る所定のタイミングから所定時間経過後に低負荷および定回転状態となる。そこで、上記のように構成した請求項４に係る発明においては、車両のイニシャルチェックの開始に係る所定のタイミングからの経過時間を計時する計時手段を備え、定常電流検出手段は、計時手段により計時された計時時間が所定時間となったタイミングにおいて電気モータに流れている電流を定常電流として検出する。これにより、電気モータの低負荷および定回転状態を検出することなく（専用の検出装置を設けることなく）、定常電流を検出することができ、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置を簡素に構成することができる。
The electric motor mounted on the vehicle is started at the initial check. Further, when the initial check is applied to the electric motor, the electric motor is in a low load and constant rotation state after a predetermined time has elapsed from a predetermined timing related to the initial check. Therefore, in the invention according to
以下、本発明に係る電気モータ用のブラシ磨耗判定装置を液圧ブレーキ装置に適用した一実施形態を図面を参照して説明する。図１は液圧ブレーキ装置の構成を示す概要図であり、図２はポンプ用モータ２４ｂの駆動を制御する駆動制御回路４０を示す図である。
Hereinafter, an embodiment in which a brush wear determination device for an electric motor according to the present invention is applied to a hydraulic brake device will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the hydraulic brake device, and FIG. 2 is a diagram showing a
液圧ブレーキ装置は、車両を制動させるためのものであり、図１に示すように、各ホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｆｒ，ＷＣｒｌ，ＷＣｒｒ、ブレーキ操作部材であるブレーキペダル１１、真空式制動倍力装置１２、マスタシリンダ１３、リザーバタンク１４、液圧自動発生装置であるブレーキアクチュエータ１５、およびブレーキＥＣＵ１６を備えている。
The hydraulic brake device is for braking the vehicle. As shown in FIG. 1, each of the wheel cylinders WCfl, WCfr, WCrl, WCrr, a
各ホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｆｒ，ＷＣｒｌ，ＷＣｒｒは、各車輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒの回転をそれぞれ規制するものであり、各キャリパＣＬｆｌ，ＣＬｆｒ，ＣＬｒｌ，ＣＬｒｒに設けられている。各ホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｆｒ，ＷＣｒｌ，ＷＣｒｒに基礎液圧および制御液圧の少なくともいずれかが供給されると、各ホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｆｒ，ＷＣｒｌ，ＷＣｒｒの各ピストン（図示省略）が摩擦部材である一対のブレーキパッド（図示省略）を押圧して各車輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒと一体回転する回転部材であるディスクロータＤＲｆｌ，ＤＲｆｒ，ＤＲｒｌ，ＤＲｒｒを両側から挟んでその回転を規制するようになっている。なお、本実施形態においては、ディスク式ブレーキを採用するようにしたが、ドラム式ブレーキを採用するようにしてもよい。 Each wheel cylinder WCfl, WCfr, WCrl, WCrr regulates rotation of each wheel Wfl, Wfr, Wrl, Wrr, and is provided in each caliper CLfl, CLfr, CLrl, CLrr. When at least one of the basic hydraulic pressure and the control hydraulic pressure is supplied to each wheel cylinder WCfl, WCfr, WCrl, WCrr, each piston (not shown) of each wheel cylinder WCfl, WCfr, WCrl, WCrr is a friction member. A pair of brake pads (not shown) are pressed to restrict the rotation of the disc rotors DRfl, DRfr, DRrl, DRrr, which are rotating members that rotate integrally with the wheels Wfl, Wfr, Wrl, Wrr from both sides. It has become. In this embodiment, the disc type brake is adopted, but a drum type brake may be adopted.
真空式制動倍力装置１２は、エンジンの吸気負圧をダイヤフラムに作用させてブレーキペダル１１の踏み込み操作により生じるブレーキ操作力を助勢して倍力（増大）する倍力装置である
The
マスタシリンダ１３は、ドライバによるブレーキペダル１１の操作力を変換して基礎液圧を形成し、その基礎液圧によって車輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒに摩擦制動力を発生させ得る装置である。本実施形態では、マスタシリンダ１３は、真空式制動倍力装置１２により倍力されたブレーキ操作力を基礎液圧に変換し、各ホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｆｒ，ＷＣｒｌ，ＷＣｒｒに供給する。
The
リザーバタンク１４は、ブレーキ液を貯蔵してマスタシリンダ１３にそのブレーキ液を補給するものである。
The
ブレーキアクチュエータ１５は、マスタシリンダ１３と各ホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｆｒ，ＷＣｒｌ，ＷＣｒｒとの間に設けられて、ブレーキペダル１１の操作の有無に関係なく自動的に形成した制御液圧をホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｆｒ，ＷＣｒｌ，ＷＣｒｒに付与し、対応する車輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒに摩擦制動力を発生させ得る装置である。
The
図１を参照してブレーキアクチュエータ１５の構成を詳述する。ブレーキアクチュエータ１５は、独立して作動する液圧回路である複数の系統から構成されている。具体的には、ブレーキアクチュエータ１５は、Ｘ配管である第１系統１５ａと第２系統１５ｂを有している。第１系統１５ａは、マスタシリンダ１３の第１液圧室１３ａと左後輪Ｗｒｌ，右前輪ＷｆｒのホイールシリンダＷＣｒｌ，ＷＣｆｒとをそれぞれ連通して、左後輪Ｗｒｌ，右前輪Ｗｆｒの制動力制御に係わる系統である。第２系統１５ｂは、マスタシリンダ１３の第２液圧室１３ｂと左前輪Ｗｆｌ，右後輪ＷｒｒのホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｒｒとをそれぞれ連通して、左前輪Ｗｆｌ，右後輪Ｗｒｒの制動力制御に係わる系統である。
The configuration of the
第１系統１５ａは、差圧制御弁２１、左後輪液圧制御部２２、右前輪液圧制御部２３、および第１減圧部２４を含んで構成されている。
The
差圧制御弁２１は、マスタシリンダ１３と、左後輪液圧制御部２２の上流部および右前輪液圧制御部２３の上流部との間に介装されている常開リニア電磁弁（常開リニアソレノイド弁）である。この差圧制御弁２１は、ブレーキＥＣＵ１６により連通状態（非差圧状態）と差圧状態を切り替え制御されるものである。差圧制御弁２１は非通電して通常連通状態とされているが、通電して差圧状態（閉じる側）にすることによりホイールシリンダＷＣｒｌ，ＷＣｆｒ側の液圧をマスタシリンダ１３側の液圧よりも所定の制御差圧分高い圧力に保持することができる。この制御差圧はブレーキＥＣＵ１６により制御電流に応じて調圧されるようになっている。これにより、ポンプ２４ａによる加圧を前提に制御差圧に相当する制御液圧が形成されるようになっている。
The differential
左後輪液圧制御部２２は、ホイールシリンダＷＣｒｌに供給する液圧を制御可能なものであり、２ポート２位置切換型の常開電磁開閉弁である増圧弁２２ａと２ポート２位置切換型の常閉電磁開閉弁である減圧弁２２ｂとから構成されている。増圧弁２２ａは、差圧制御弁２１とホイールシリンダＷＣｒｌとの間に介装されており、ブレーキＥＣＵ１６の指令にしたがって差圧制御弁２１とホイールシリンダＷＣｒｌとを連通または遮断できるようになっている。減圧弁２２ｂは、ホイールシリンダＷＣｒｌと調圧リザーバ２４ｃとの間に介装されており、ブレーキＥＣＵ１６の指令にしたがってホイールシリンダＷＣｒｌと調圧リザーバ２４ｃとを連通または遮断できるようになっている。これにより、ホイールシリンダＷＣｒｌ内の液圧が増圧・保持・減圧され得るようになっている。
The left rear wheel hydraulic
右前輪液圧制御部２３は、ホイールシリンダＷＣｆｒに供給する液圧を制御可能なものであり、左後輪液圧制御部２２と同様に増圧弁２３ａと減圧弁２３ｂとから構成されている。増圧弁２３ａおよび減圧弁２３ｂがブレーキＥＣＵ１６の指令により制御されて、ホイールシリンダＷＣｆｒ内の液圧が増圧・保持・減圧され得るようになっている。
The right front wheel hydraulic
第１減圧部２４は、ポンプ２４ａ、ポンプ用モータ２４ｂ、調圧リザーバ２４ｃを含んで構成されている。ポンプ２４ａは、調圧リザーバ２４ｃ内のブレーキ液を汲み上げて、そのブレーキ液を差圧制御弁２１と増圧弁２２ａ，２３ａとの間に供給するようになっている。このポンプ２４ａは、ブレーキＥＣＵ１６の指令にしたがって駆動するポンプ用モータ２４ｂによって駆動されるようになっている。ポンプ用モータ２４ｂは、後述するように電源（バッテリＢＡＴ）からの電力供給を受けて駆動される電気モータである。
The first
調圧リザーバ２４ｃは、ホイールシリンダＷＣｒｌ、ＷＣｆｒから減圧弁２２ｂ、２３ｂを介して抜いたブレーキ液を一旦溜めておく装置である。また、調圧リザーバ２４ｃは、マスタシリンダ１３と連通しており、調圧リザーバ２４ｃ内のブレーキ液が所定量以下である場合には、マスタシリンダ１３からブレーキ液が供給される一方で、所定量より多い場合には、マスタシリンダ１３からのブレーキ液の供給が停止されるようになっている。
The pressure regulating reservoir 24c is a device that temporarily accumulates brake fluid extracted from the wheel cylinders WCrl and WCfr via the
これにより、差圧制御弁２１によって差圧状態が形成されるとともにポンプ２４ａが駆動されている場合（例えば、横滑り防止制御、トラクションコントロールなどの場合）、マスタシリンダ１３から供給されているブレーキ液を調圧リザーバ２４ｃ経由で増圧弁２２ａ，２３ａの上流に供給することができるようになっている。
Thereby, when a differential pressure state is formed by the differential
第２系統１５ｂは、差圧制御弁３１、左前輪液圧制御部３２、右後輪液圧制御部３３、および第２減圧部３４を含んで構成されている。
The
差圧制御弁３１は、マスタシリンダ１３と、左前輪液圧制御部３２の上流部および右後輪液圧制御部３３の上流部との間に介装されている常開リニア電磁弁である。この差圧制御弁３１は、差圧制御弁２１と同様に、ブレーキＥＣＵ１６によりホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｒｒ側の液圧をマスタシリンダ１３側の液圧に対してよりも所定の制御差圧分高い圧力に保持できるようになっている。
The differential
左前輪液圧制御部３２および右後輪液圧制御部３３は、ホイールシリンダＷＣｆｌ，ＷＣｒｒに供給する液圧をそれぞれ制御可能なものであり、左後輪液圧制御部２２と同様に、それぞれ増圧弁３２ａと減圧弁３２ｂ、増圧弁３３ａと減圧弁３３ｂから構成されている。増圧弁３２ａと減圧弁３２ｂ、増圧弁３３ａと減圧弁３３ｂがブレーキＥＣＵ１６の指令によりそれぞれ制御されて、ホイールシリンダＷＣｆｌ内およびホイールシリンダＷＣｒｒ内の液圧がそれぞれ増圧・保持・減圧され得るようになっている。
The left front wheel hydraulic
第２減圧部３４は、第１減圧部２４と同様に、ポンプ３４ａ、ポンプ用モータ２４ｂ（第１減圧部２４と共用）、調圧リザーバ３４ｃを含んで構成されている。ポンプ３４ａは、調圧リザーバ２４ｃと同様な調圧リザーバ３４ｃ内のブレーキ液を汲み上げて、そのブレーキ液を差圧制御弁３１と増圧弁３２ａ，３３ａとの間に供給するようになっている。このポンプ３４ａは、ブレーキＥＣＵ１６の指令にしたがって駆動するポンプ用モータ２４ｂによって駆動されるようになっている。
Similar to the
このように構成されたブレーキアクチュエータ１５は、通常ブレーキの際には全ての電磁弁が非励磁状態にされて、ブレーキペダル１１の操作力に応じたブレーキ液圧、すなわち基礎液圧をホイールシリンダＷＣ＊＊にそれぞれ供給できるようになっている。なお、＊＊は、各輪に対応する添え字であって、ｆｌ，ｆｒ，ｒｌ，ｒｒのいずれかであり、左前、右前、左後、右後を示している。以下の説明及び図面において同じである。
In the
また、ポンプ用モータ２４ｂすなわちポンプ２４ａ，３４ａを駆動するとともに差圧制御弁２１，３１を励磁すると、マスタシリンダ１３からの基礎液圧に制御液圧を加えたブレーキ液圧をホイールシリンダＷＣ＊＊にそれぞれ供給できるようになっている。
Further, when the
さらに、ブレーキアクチュエータ１５は、増圧弁２２ａ，２３ａ，３２ａ，３３ａ、および減圧弁２２ｂ，２３ｂ，３２ｂ，３３ｂを制御することでホイールシリンダＷＣ＊＊の液圧を個別に調整できるようになっている。これにより、ブレーキＥＣＵ１６からの指示により、例えば、周知のアンチスキッド制御、前後制動力配分制御、ＥＳＣ（Electronic Stability Control）である横滑り防止制御（具体的には、アンダステア抑制制御、オーバステア抑制制御）、トラクションコントロール、車間距離制御等を達成できるようになっている。
Further, the
また、液圧ブレーキ装置は、車輪速度センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒを備えている。車輪速度センサＳｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒは、各車輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒの付近にそれぞれ設けられており、各車輪Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒの回転に応じた周波数のパルス信号をブレーキＥＣＵ１６に出力している。
In addition, the hydraulic brake device includes wheel speed sensors Sfl, Sfr, Srl, Srr. Wheel speed sensors Sfl, Sfr, Srl, Srr are provided in the vicinity of each wheel Wfl, Wfr, Wrl, Wrr, and brake a pulse signal having a frequency corresponding to the rotation of each wheel Wfl, Wfr, Wrl, Wrr. It is output to the
なお、液圧ブレーキ装置は、ブレーキペダル１１が踏まれるとオンされ、踏み込みが解除されるとオフされるストップスイッチ１７を備えている。このストップスイッチ１７のオン・オフ信号はブレーキＥＣＵ１６に入力されるようになっている。
The hydraulic brake device includes a
ブレーキＥＣＵ１６は、車両に搭載されるブラシ付きの電気モータ５０に適用され、ブラシ６６の摩耗量が所定の限界量に達したことを判定する電気モータ用のブラシ摩耗判定装置である。
ブレーキＥＣＵ１６は、電源であるバッテリＢＡＴからの電力供給を受けて電気モータであるポンプ用モータ２４ｂの駆動を制御する駆動制御回路４０を備えている。駆動制御回路４０は、図２に示すように、マイクロプロセッサ４１、モータ制御部４２、スイッチ４３および電流検出センサ４４を備えている。
直流電源であるバッテリＢＡＴの正極（例えば＋１２Ｖ）とポンプ用モータ２４ｂの一方の端子２４ｂ１（ハイサイド側の電源接続端子）とが接続されるとともに、バッテリＢＡＴの負極とポンプ用モータ２４ｂの他方の端子２４ｂ２（ローサイド側の電源接続端子）とが接続されている。
The
The
A positive electrode (for example, + 12V) of the battery BAT, which is a DC power supply, and one terminal 24b1 (high-side power connection terminal) of the
モータ制御部４２は、マイクロプロセッサ４１からの制御指令信号（駆動要求）を入力しその制御指令信号に応じて制御対象のポンプ用モータ２４ｂに供給する駆動電流（駆動電圧）をオン・オフ制御（デューティ制御）するものである。詳しくは、モータ制御部４２は、マイクロプロセッサ４１からの駆動要求に応じたオン・オフ信号（所定のデューティ比のＰＷＭ信号でもよい。）をスイッチ４３に送信してポンプ用モータ２４ｂの通電・非通電を制御する。
The
スイッチ４３は、ポンプ用モータ２４ｂを回転・停止させるものである。スイッチ４３は、直流電源であるバッテリＢＡＴ（例えば＋１２Ｖ）とポンプ用モータ２４ｂの一方の端子２４ｂ１（ハイサイド側の電源接続端子）との間に直列に接続されてポンプ用モータ２４ｂへの給電・停止を切り替える。スイッチ４３は、例えばＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）からなるスイッチング素子で構成されている。
The
電流検出センサ４４は、ポンプ用モータ２４ｂに流れている電流を検出するものであり、ポンプ用モータ２４ｂのハイサイド側の電源接続端子２４ｂ１とスイッチ４３との間に設けられている。電流検出センサ４４は、シャント抵抗を備えその抵抗間の電圧（電圧降下）を測定することにより電流を測定する構成となっており、測定結果をマイクロプロセッサ４１に出力する。なお、電流検出センサ４４は、ホール素子を備え電流を測定するものでもよい。
The
次に図３を参照してポンプ用モータ２４ｂについて説明する。図３は、ポンプ用モータ２４ｂの構成を示す断面図である。ポンプ用モータ２４ｂ（５０）は、有底円筒形状のモータハウジング５１内にアーマチュア５２を回動自在に配置した構成となっている。モータハウジング５１の内周面には、周方向に１対２個の永久磁石（界磁磁極）５３が固定されている。永久磁石５３は２対４個で構成するようにしてもよい。
Next, the
アーマチュア５２は、回転軸５４に固定されたアーマチュアコア５２ａと、アーマチュアコア５２ａに巻装されたアーマチュアコイル（電機子巻線）５２ｂとから構成されている。回転軸５４の図中右端部は、モータハウジング５１に取り付けられた軸受５５によって回動自在に支持されており、アーマチュア５２はモータハウジング５１内に回動自在に内装される。アーマチュアコア５２ａは、金属板を複数枚積層して構成されており、回転軸５４に固定されている。アーマチュアコア５２ａの外周には、軸方向に沿って複数のティース５２ｄ（図４参照）が凸設されるとともに、互いに隣り合うティース５２ｄ間に複数のスロット５２ｃが凹設されている。スロット５２ｃ間には巻線５６が重巻にて巻装される。この巻線５６によって、アーマチュアコア５２ａの外周にアーマチュアコイル５２ｂが形成される。
The
アーマチュアコア５２ａの一端側（左端側）には、コンミテータ６１が隣接して配置されている。コンミテータ６１は、回転軸５４に外嵌固定されている。コンミテータ６１の外周面には、導電材にて形成されたコンミテータ片（整流子片）６１ａが複数枚（アーマチュアコイル５２ｂと同数）取り付けられている。コンミテータ片６１ａは軸方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って並列状に固定されている。各コンミテータ片６１ａのアーマチュアコア５２ａ側の端部には、ライザ６３が形成されている。ライザ６３には、アーマチュアコイル５２ｂの巻き始め端部と巻き終り端部となる巻線５６が巻回され、フュージングにより固定されている。これにより、コンミテータ片６１ａとこれに対応するアーマチュアコイル５２ｂとが電気的に接続される。
A
モータハウジング５１の開口端には、モータカバー６４がその開口端を閉塞するように取り付けられている。モータカバー６４内には、回転軸５４の中央部を回転自在に支持する軸受６８が固定されている。モータカバー６４の図中右内側には、周方向６箇所に３対のブラシホルダ６５が対向配置されており、ポンプ用モータ２４ｂは６並列回路６ブラシ構成となっている。ブラシホルダ６５には、それぞれブラシ６６（６６ａ〜６６ｆ）が進退自在に内装されている。各ブラシ６６は、第１ブラシ６６ａと第３ブラシ６６ｃと第５ブラシ６６ｅがそれぞれ正極であり、第２ブラシ６６ｂと第４ブラシ６６ｄと第６ブラシ６６ｆがそれぞれ負極である。
A
各ブラシ６６の突出先端部（内径側先端部）はコンミテータ６１に摺接しており、各ブラシ６６はスプリング６７によってコンミテータ６１に押接されている。各ブラシ６６にはピグテール（図示省略）を介してバッテリＢＡＴ（図５，６参照）と電気的に接続されている。コンミテータ６１には、ピグテールおよび各ブラシ６６を介してバッテリＢＡＴから電力が供給される。
The protruding tips (inner diameter side tips) of the
このような電気モータ５０では、アーマチュアコイル５２ｂは次のようにして巻装される。図４は、アーマチュア５２におけるアーマチュアコイル５２ｂの巻線展開図である。電気モータ５０では、アーマチュアコイル５２ｂは重ね巻方式にて巻装され、スロット５２ｃ間に３スロット跨ぎにて順次巻装されている。そこで、例えば、巻線５６を第１コンミテータ片６１ａ１から巻き始める場合を考えると、まず、第１コンミテータ片６１ａ１のライザ６３に巻線５６の一端を懸け回し、第１コンミテータ片６１ａ１と巻線５６を電気的に接続する。第１コンミテータ片６１ａ１に接続された巻線５６は、第１８，第１ティース５２ｄ１８，５２ｄ１の間の第１スロット５２ｃ１と第３，第４ティース５２ｄ３，５２ｄ４の間の第４スロット５２ｃ４との間に、複数ターン（例えば２５ターン）巻回される。第１，第４スロット５２ｃ１，５２ｃ４間に巻装された巻線５６は、その後、第２コンミテータ片６１ａ２に接続され、第１コイル５２ｂ１（巻き始めの１コイル）が形成される。
In such an
電気モータ５０においては、第１コイル５２ｂ１と同時にその１８０°反対側の位置に第１０コイル５２ｂ１０（巻き始めの１コイル）を形成する。すなわち、第１コイル５２ｂ１の巻装工程と並行する形で、巻線５６を第１０コンミテータ片６１ａ１０から巻き出し、第９，第１０ティース５２ｄ９，５２ｄ１０の間の第１０スロット５２ｃ１０と、第１２，第１３ティース５２ｄ１２，５２ｄ１３の間の第１３スロット５２ｃ１３との間に第１コイル５２ｂ１と同様に複数ターン（例えば２５回）巻回する。そして、第１０，第１３スロット５２ｃ１０，５２ｃ１３間に巻装された巻線５６を第１１コンミテータ片６１ａ１１に接続し、第１コイル５２ｂ１と対向した位置に１巻目の第１０コイル５２ｂ１０を形成する。
In the
第１，第１０コイル５２ｂ１，５２ｂ１０を形成した後、回転軸５４を２０°回転させ、第１，第１０コイル５２ｂ１，５２ｂ１０に続いて２巻目の第２，第１１コイル５２ｂ２，５２ｂ１１を形成する。さらに、第２，第１１コイル５２ｂ２，５２ｂ１１を形成した後、回転軸を２０°回転させ、第２，第１１コイル５２ｂ２，５２ｂ１１に続いて３巻目の第３，第１２コイル５２ｂ３，５２ｂ１２を形成する。これを繰り返して、第１から第１８までのコイル５２ｂ１〜５２ｂ１８を形成する。
After forming the first and tenth coils 52b1 and 52b10, the
次に、電気モータ５０内の電気回路について図５を参照して説明する。図５は、第１〜第６ブラシ６６ａ〜６６ｆが、第１，４，７，１０，１３，１６コンミテータ片６１ａ１，６１ａ４，６１ａ７，６１ａ１０，６１ａ１３，６１ａ１６にそれぞれ接している場合の一例を示している。バッテリＢＡＴの正極は第１、第３および第５ブラシ６６ａ，６６ｃ，６６ｅに接続されている。バッテリＢＡＴの負極は第２、第４および第６ブラシ６６ｂ，６６ｄ，６６ｆに接続されている。第１〜第６ブラシ６６ａ〜６６ｆは、コンミテータ片の外周に沿って６０度の間隔をおいてかつ正極と負極とが交互に配設されている。
Next, an electric circuit in the
第１〜第６ブラシ６６ａ〜６６ｆの磨耗量が所定の限界量に達する前の状態である場合（全ブラシが通電可能である場合）において、バッテリＢＡＴの正極と負極との間には、図６（ａ）にも示すように、以下の６つの直列回路が並列に形成されている。図６（ａ）、（ｂ）においては、コンミテータ片６１ａおよびブラシ６６を省略している。
When the wear amount of the first to
第１の直列回路は、第１ブラシ６６ａ、第１コンミテータ片６１ａ１、第１〜第３コイル５２ｂ１〜５２ｂ３、第４コンミテータ片６１ａ４、および第２ブラシ６６ｂをこの順番で直列に接続したものである。第２の直列回路は、第１ブラシ６６ａ、第１コンミテータ片６１ａ１、第１８〜第１６コイル５２ｂ１８〜５２ｂ１６、第１６コンミテータ片６１ａ１６、および第６ブラシ６６ｆをこの順番で直列に接続したものである。
In the first series circuit, the
第３の直列回路は、第３ブラシ６６ｃ、第７コンミテータ片６１ａ７、第６〜第４コイル５２ｂ６〜５２ｂ４、第４コンミテータ片６１ａ４、および第２ブラシ６６ｂをこの順番で直列に接続したものである。第４の直列回路は、第３ブラシ６６ｃ、第７コンミテータ片６１ａ７、第７〜第９コイル５２ｂ７〜５２ｂ９、第１０コンミテータ片６１ａ１０、および第４ブラシ６６ｄをこの順番で直列に接続したものである。
In the third series circuit, the
第５の直列回路は、第５ブラシ６６ｅ、第１３コンミテータ片６１ａ１３、第１２〜第１０コイル５２ｂ１２〜５２ｂ１０、第１０コンミテータ片６１ａ１０、および第４ブラシ６６ｄをこの順番で直列に接続したものである。第６の直列回路は、第５ブラシ６６ｅ、第１３コンミテータ片６１ａ１３、第１３〜第１５コイル５２ｂ１３〜５２ｂ１５、第１６コンミテータ片６１ａ１６、および第６ブラシ６６ｆをこの順番で直列に接続したものである。
In the fifth series circuit, the
前述した電気回路の合成抵抗値の導出について説明する。合成抵抗値をＲａとする。各コイル５２ｂのインピーダンスをＺとすると、第１〜第６直列回路において３つのコイル５２ｂが直列に接続されているので、第１〜第６直列回路の各抵抗値は３Ｚである。そして、第１〜第６直列回路が並列に接続されているということは、抵抗値３Ｚの抵抗が６つ並列に接続されているということである。よって、合成抵抗値Ｒａは下記の数１で表される。なお、インピーダンスは、抵抗や自己誘導などの交流に対する全抵抗を示している。
Derivation of the combined resistance value of the electric circuit will be described. The combined resistance value is Ra. Assuming that the impedance of each
上記数１を解くと、合成抵抗値Ｒａは１／２Ｚとなる。
さらに、第１〜第６ブラシ６６ａ〜６６ｆのうち第３および第５ブラシ６６ｃ，６６ｅの磨耗量が所定の限界量に達した状態である場合（第３および第５ブラシ６６ｃ，６６ｅのみが通電不能である場合）において、バッテリＢＡＴの正極と負極との間には、図６（ｂ）にも示すように、以下の４つの直列回路が並列に形成されている。
When
Furthermore, when the wear amount of the third and
第１の直列回路は、第１ブラシ６６ａ、第１コンミテータ片６１ａ１、第１〜第３コイル５２ｂ１〜５２ｂ３、第４コンミテータ片６１ａ４、および第２ブラシ６６ｂをこの順番で直列に接続したものである。第２の直列回路は、第１ブラシ６６ａ、第１コンミテータ片６１ａ１、第１８〜第１６コイル５２ｂ１８〜５２ｂ１６、第１６コンミテータ片６１ａ１６、および第６ブラシ６６ｆをこの順番で直列に接続したものである。
In the first series circuit, the
第３の直列回路は、第１ブラシ６６ａ、第１コンミテータ片６１ａ１、第１〜第９コイル５２ｂ１〜５２ｂ９、第１０コンミテータ片６１ａ１０、および第４ブラシ６６ｂをこの順番で直列に接続したものである。第４の直列回路は、第１ブラシ６６ａ、第１コンミテータ片６１ａ１、第１８〜第１０コイル５２ｂ１８〜５２ｂ１０、第１０コンミテータ片６１ａ１０、および第４ブラシ６６ｂをこの順番で直列に接続したものである。
In the third series circuit, the
前述した電気回路の合成抵抗値の導出について説明する。合成抵抗値をＲｂとする。各コイル５２ｂのインピーダンスをＺとすると、第１、第２直列回路において３つのコイル５２ｂが直列に接続されているので、第１、第２直列回路の各抵抗値は３Ｚである。第３、第４直列回路において９つのコイル５２ｂが直列に接続されているので、第３、第４直列回路の各抵抗値は９Ｚである。そして、第１〜第４直列回路が並列に接続されているということは、抵抗値３Ｚの２つの抵抗および抵抗値９Ｚの２つの抵抗が並列に接続されているということである。よって、合成抵抗値Ｒｂは下記の数２で表される。
Derivation of the combined resistance value of the electric circuit will be described. The combined resistance value is Rb. Assuming that the impedance of each
上記数２を解くと、合成抵抗値Ｒｂは９／８Ｚとなる。
以上のことから、明らかなように、通電可能なブラシ６６の数が減少すると、減少する前と比較して、電気モータ５０を始動させた瞬間において、モータ内部抵抗が大きくなることがわかる。すなわち、通電可能なブラシ６６の数が減少すると、減少する前と比較して、始動電流が小さくなることがわかる。
When the
From the above, it is apparent that when the number of
このことは、図７に示すように、通電可能なブラシの数が減少すると、始動電流値が小さくなることが実験で証明されている。その実験は、６個のブラシ６６を有する電気モータ５０を使用して行った。６個のブラシ６６が全て通電可能な状態、６個のうち１個（例えば第３ブラシ）が通電不能でありすなわち５個のブラシ６６が通電可能である状態、および６個のうち２個（例えば第３、第５ブラシ）が通電不能でありすなわち４個のブラシ６６が通電可能である状態について、始動電流を測定した。
As shown in FIG. 7, it has been proved by experiments that the starting current value decreases as the number of energizable brushes decreases. The experiment was performed using an
上述したように、電気モータ５０を始動させた瞬間には、自己誘導によりインピーダンスが大きくなっているが、電気モータ始動後の所定の低負荷および定回転状態においては、コイル５２ｂのインピーダンスは自己誘導分小さくなる。図８は、電気モータ５０に通電した際における電気モータ５０に流れている電流（モータ電流）を測定した結果を示している。全ブラシ６６（６個）が通電可能である状態の電気モータ５０のモータ電流（実線で示す）は、時刻ｔ１に電気モータ５０への通電を開始した場合、電気モータ５０を始動させた瞬間に電気モータ５０には始動電流Ｉａ１が流れる。その後、コイル５２ｂのインピーダンスは自己誘導分小さくなることにより急速にモータ電流は減少し、時刻ｔ１から所定時間経過後である時刻ｔ２には所定の低負荷および定回転状態による定常電流Ｉｂが電気モータ５０に流れる。その後、負荷等を変化させないので、定常電流Ｉｂは一定に保たれる。
As described above, at the moment when the
なお、図８においては、破線で示すモータ電流は、全ブラシ６６のうち４つが通電可能である状態の電気モータ５０のモータ電流を示している。このとき、始動電流はＩａ２であり、全ブラシ６６が通電可能である状態の始動電流Ｉａ１より小さい値である。
In FIG. 8, the motor current indicated by a broken line indicates the motor current of the
また、図８に示すように、定常電流Ｉｂは、ブラシ６６の数にかかわらず、ほとんど同じであって差がない。これは、以下の理由による。電気モータ５０を始動させた瞬間には、自己誘導によりインピーダンスが大きくなっているが、電気モータ始動後の所定の低負荷および定回転状態においては、コイル５２ｂのインピーダンスは自己誘導分小さくなる。よって、コイル５２ｂのインピーダンスは巻線５６自身の抵抗値で決定されるとともにその抵抗値は比較的小さい。よって、ブラシ６６の故障した数（通電可能なブラシ６６の数）によって合成抵抗値にほとんど差はないため、定常電流Ｉｂもほとんど差が生じない。
Further, as shown in FIG. 8, the steady current Ib is almost the same regardless of the number of
すなわち、図９に示すように、モータトルクが小さく、モータ回転速度が定回転速度（定回転状態）であるとき、全ブラシ６６（６個）が通電可能である状態である電気モータ５０のモータ電流とモータトルクとの関係を示すｇ１、全ブラシ６６のうち５個が通電可能である状態である電気モータ５０のモータ電流とモータトルクとの関係を示すｇ２、および全ブラシ６６のうち４個が通電可能である状態である電気モータ５０のモータ電流とモータトルクとの関係を示すｇ３を、実験で得ることができる。
That is, as shown in FIG. 9, when the motor torque is small and the motor rotation speed is a constant rotation speed (constant rotation state), the motor of the
このように関係ｇ１〜ｇ３から、所定の低負荷および定回転状態においては、通電可能なブラシ６６の数にかかわらず、定常電流Ｉｂはほとんど同じであることがわかる。
Thus, it can be seen from the relationships g1 to g3 that the steady current Ib is almost the same regardless of the number of
なお、負荷（モータトルク）が大きくなると、通電可能なブラシ６６の数が少なくなるにしたがって定常電流Ｉｂは大きくなる。
As the load (motor torque) increases, the steady current Ib increases as the number of
また、図９に示すように、モータトルクとモータ回転速度との相関関係は、全ブラシ６６（６個）が通電可能である状態のときはｆ１で示すように最も大きく、通電可能なブラシ６６の数が減少するにしたがって小さくなっている。ｆ２は、全ブラシ６６（６個）のうち５個のブラシ６６が通電可能である状態を示し、ｆ３は、全ブラシ６６（６個）のうち４個のブラシ６６が通電可能である状態を示している。このように、ブラシ６６の数が減少することでモータトルクは減少するが、電気モータ５０は回転可能である。
As shown in FIG. 9, the correlation between the motor torque and the motor rotation speed is the largest as shown by f1 when all the brushes 66 (six) can be energized, and the
上述したことから明らかなように、電気モータ５０の通電可能なブラシ６６の数が摩耗などによって減少すると、電気モータ５０の通電可能なブラシ６６の数が減少する前と比較して、電気モータ５０を始動させた瞬間に流れている電流である始動電流Ｉａが低下する。また、電気モータ始動後の所定の低負荷および定回転状態で当該電気モータ５０に流れている電流である定常電流Ｉｂは、低負荷であるため、電気モータ５０の通電可能なブラシ６６が減少しても、電気モータ５０の通電可能なブラシ６６の数が減少する前と比較してもほとんど差がない。
As is apparent from the above, when the number of
よって、定常電流Ｉｂは始動電流Ｉａと同様の温度依存性を有するため、環境温度による変動があっても、定常電流Ｉｂと始動電流Ｉａとは同様に変動するため環境温度による変動をキャンセルできる。よって、始動電流Ｉａから定常電流Ｉｂを差し引いた値に基づくブラシ摩耗判定手段による判定により、ブラシ摩耗量の限界を精度よく行うことができる。 Therefore, since the steady current Ib has the same temperature dependence as the starting current Ia, the steady current Ib and the starting current Ia change in the same manner even if there are fluctuations due to the environmental temperature. Therefore, the limit of the brush wear amount can be accurately performed by the determination by the brush wear determination means based on the value obtained by subtracting the steady current Ib from the starting current Ia.
また、始動電流Ｉａと定常電流Ｉｂとが共通の電流検出センサ４４の検出値に基づいて検出されるため、電流検出センサ４４の検出ばらつきや電源電圧（バッテリＢＡＴ）の変動があっても、検出される定常電流Ｉｂと始動電流Ｉａとは同様に変動するため電流検出センサ４４の検出ばらつきや電源電圧の変動をキャンセルできる。よって、始動電流Ｉａから定常電流Ｉｂを差し引いた値に基づくブラシ摩耗判定手段による判定により、ブラシ摩耗量の限界を精度よく行うことができる。
Further, since the starting current Ia and the steady current Ib are detected based on the detection value of the common
次に、上記のように構成したブレーキＥＣＵ１６の作動について図１０に示すフローチャートを参照して説明する。ブレーキＥＣＵ１６は、図示しないイグニッションスイッチがオンされると、液圧ブレーキ装置の制御プログラムの実行を開始する。ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ１０２において、電気モータ５０が始動されるか否かを判定し、始動されないと判定した場合は、ステップ１０２の処理を繰り返し実行する。始動されると判定した場合は、ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ１０４にて、電流検出センサ４４によって、電気モータ５０を始動させた瞬間に当該電気モータ５０に流れている電流である始動電流Ｉａを検出する（始動電流検出手段）。
Next, the operation of the
次に、ブレーキＥＣＵ１６は、電気モータ５０の始動時点（図８の時刻ｔ１）から所定時間（図８のΔＴ（例えば０．０５秒））経過した時点（図８の時刻ｔ２）の定常電流Ｉｂを検出する。具体的には、ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ１０６において、電気モータ５０の始動時点（図８の時刻ｔ１）からの経過時間を計時する。ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ１０８において、計時した経過時間が所定時間ΔＴより大きいか否かを判定する。なお、所定時間ΔＴは、始動電流が流れなくなるのにかかる時間に設定されている。
Next, the
ブレーキＥＣＵ１６は、所定時間ΔＴ未満であると判定した場合には、ステップ１０８にて「ＮＯ」と判定し、所定時間ΔＴより大きいと判定するまで、ステップ１０６，１０８の処理を繰り返し実行する。ブレーキＥＣＵ１６は、所定時間ΔＴより大きいと判定した場合には、ステップ１１０にて、電流検出センサ４４によって、電気モータ始動後の所定の低負荷及び定回転状態において当該電気モータ５０に流れている電流である定常電流Ｉｂを検出する（定常電流検出手段）。
If the
ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ１０４（始動電流検出手段）により検出された始動電流Ｉａからステップ１１０（定常電流検出手段）により検出された定常電流Ｉｂを差し引いた値（ΔＩ）が所定の閾電流値より小さい場合に、ブラシ６６の摩耗量が限界量に達したことを判定する（ブラシ摩耗判定手段）。
The
なお、「ブラシ６６の摩耗量が限界量に達した」とは、電気モータ５０が有するブラシ６６が全て通電可能な状態ではなくなり、１以上のブラシ６６が通電不能な状態となっている状態のことを示している。また、上述したように通電不能となったブラシ６６が発生したとき通電可能な状態で残っているブラシ６６の数に応じて始動電流Ｉａが変化するので、閾電流値は、通電可能なブラシ６６の残存数に応じた値に設定されている。
Note that “the amount of wear of the
具体的には、ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ１１２において、始動電流Ｉａから定常電流Ｉｂとの差であるΔＩを算出する。ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ１１４において、算出した差ΔＩが閾電流値より小さいか否かを判定する。ブレーキＥＣＵ１６は、差ΔＩが閾電流値より小さいと判定した場合には、ステップ１１４にて「ＹＥＳ」と判定し、ブラシ６６の摩耗量が限界量に達したことを判定する（ステップ１１６）。例えば、図８の破線で示すように、時刻ｔ１での始動電流ＩａがＩａ２である場合には、差ΔＩ２は、始動電流Ｉａ２と定常電流Ｉｂとの差となる。差ΔＩ２は閾電流値より小さいため、ブラシ６６の摩耗量が限界量に達したと判定される。
Specifically, in
一方、ブレーキＥＣＵ１６は、差ΔＩが閾電流値以上であると判定した場合には、ステップ１１４にて「ＮＯ」と判定し、ブラシ６６の摩耗量が限界量に達していないことを判定する（ステップ１１８）。例えば、図８の実線で示すように、時刻ｔ１での始動電流ＩａがＩａ１である場合には、差ΔＩ１は、始動電流Ｉａ１と定常電流Ｉｂとの差となる。差ΔＩ１は閾電流値より大きいため、ブラシ６６の摩耗量が限界量に達していないと判定される。
On the other hand, if the
このように、上述したように通電不能となったブラシ６６が発生したとき通電可能な状態で残っているブラシ６６の数が減少するにしたがって始動電流Ｉａも減少するので、差ΔＩと通電可能なブラシ６６の残存数に応じた値に設定されている閾電流値とを比較することで、残存する通電可能なブラシ６６がブラシ摩耗量の限界に達しているか否かを精度よく判定することができる。
As described above, when the
上述した説明から明らかなように、本実施形態によれば、始動電流検出手段（ステップ１０４）が、電気モータ５０を始動させた瞬間に当該電気モータ５０に流れている電流である始動電流Ｉａを検出する。定常電流検出手段（ステップ１１０）が、電気モータ始動後の所定の低負荷及び定回転状態において当該電気モータ５０に流れている電流である定常電流Ｉｂを検出する。そして、ブラシ摩耗判定手段（ステップ１１２〜１１６）が、始動電流検出手段により検出された始動電流Ｉａから定常電流検出手段により検出された定常電流Ｉｂを差し引いた値ΔＩが所定の閾電流値より小さい場合に、ブラシの摩耗量が限界量に達したことを判定する。
As is apparent from the above description, according to the present embodiment, the starting current Ia that is the current flowing through the
詳しくは、電気モータ５０の通電可能なブラシ６６の数が摩耗などによって減少すると、電気モータ５０の通電可能なブラシ６６の数が減少する前と比較して、電気モータ５０を始動させた瞬間に流れている電流である始動電流Ｉａが低下する。また、電気モータ始動後の所定の低負荷および定回転状態で当該電気モータ５０に流れている電流である定常電流Ｉｂは、低負荷であるため、電気モータ５０の通電可能なブラシ６６が減少しても、電気モータ５０の通電可能なブラシ６６の数が減少する前と比較してもほとんど差がない。
Specifically, when the number of
ここで、定常電流Ｉｂは始動電流Ｉａと同様の温度依存性を有する。よって、環境温度による変動があっても、定常電流Ｉｂと始動電流Ｉａとは同様に変動するため環境温度による変動をキャンセルできる。したがって、始動電流Ｉａから定常電流Ｉｂを差し引いた値ΔＩに基づくブラシ摩耗判定手段による判定により、ブラシ摩耗量の限界を精度よく行うことができる。これにより、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置において、環境温度のばらつきによる誤判定を抑制することができる。 Here, the steady current Ib has the same temperature dependence as the starting current Ia. Therefore, even if there is a variation due to the environmental temperature, the steady current Ib and the starting current Ia vary in the same manner, so the variation due to the environmental temperature can be canceled. Therefore, the brush wear amount can be accurately limited by the determination by the brush wear determination means based on the value ΔI obtained by subtracting the steady current Ib from the starting current Ia. Thereby, in the brush wear determination apparatus for electric motors, erroneous determination due to variations in environmental temperature can be suppressed.
また、始動電流検出手段および定常電流検出手段は、電気モータ５０に流れている電流を検出するための共通の電流検出センサ４４を有して構成され、電流検出センサ４４の検出値に基づいてそれぞれ始動電流Ｉａおよび定常電流Ｉｂを検出する。これにより、始動電流Ｉａと定常電流Ｉｂとが共通の電流検出センサ４４の検出値に基づいて検出されるため、電流検出センサ４４の検出ばらつきや電源電圧の変動があっても、検出される定常電流Ｉｂと始動電流Ｉａとは同様に変動するため電流検出センサ４４の検出ばらつきや電源電圧（バッテリ）ＢＡＴの変動をキャンセルできる。よって、始動電流Ｉａから定常電流Ｉｂを差し引いた値に基づくブラシ摩耗判定手段による判定により、ブラシ摩耗量の限界を精度よく行うことができる。これにより、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置において、電流検出センサ４４の検出ばらつきや電源電圧（バッテリ）ＢＡＴの変動による誤判定を抑制することができる。
Further, the starting current detection means and the steady current detection means are configured to have a common
また、電気モータ５０は、電気モータ５０の始動から所定時間経過後に低負荷および定回転状態となる場合がある。そこで、上記の実施形態においては、電気モータ５０の始動（時刻ｔ１）からの経過時間を計時する計時手段（ステップ１０６）を備え、定常電流検出手段（ステップ１１０）は、計時手段により計時された計時時間が所定時間となったタイミング（時刻ｔ２）において電気モータ５０に流れている電流を定常電流Ｉｂとして検出する。これにより、電気モータ５０の低負荷および定回転状態を検出することなく（専用の検出装置を設けることなく）、定常電流Ｉｂを検出することができ、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置を簡素に構成することができる。
Further, the
なお、上述した実施形態においては、イニシャルチェックなどの特定のモードでなく、通常に電気モータ５０が始動した時点から所定時間経過の時点にて定常電流Ｉｂを検出するように構成しているが、これに代えて、イニシャルチェックなど必ず電気モータ５０が始動される特定のモードにて、所定のタイミングから所定時間経過の時点にて定常電流Ｉｂを検出するように構成するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the stationary current Ib is detected when a predetermined time elapses from the time when the
具体的には、ブレーキＥＣＵ１６は、イグニッションスイッチがオンされると、イニシャルチェックを開始する。イニシャルチェックでは、各弁２１，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，３１，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ、ポンプ用モータ２４ｂなどの異常の有無を確認する。このイニシャルチェックの一環においてブラシ摩耗判定を行う。
Specifically, the
この場合のブレーキＥＣＵ１６の作動について図１１に示すフローチャートを参照して説明する。図１０のフローチャートと同一の処理には同一の符号を付してその説明を省略する。ブレーキＥＣＵ１６は、図示しないイグニッションスイッチがオンされると、液圧ブレーキ装置の制御プログラムの実行を開始する。ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ２０２において、イグニッションスイッチのオン時点からの経過時間を計時する。
The operation of the
電気モータ５０のイニシャルチェックは、イグニッションスイッチのオン時点から時間をおかない時点で開始される。よって、ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ２０６において、イニシャルチェックに係る電気モータ５０の始動がなされたか否かを判定し、始動がなされないと判定した場合は、プログラムをステップ２１０に進める。始動がなされたと判定した場合は、ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ２０８にて、電流検出センサ４４によって、電気モータ５０を始動させた瞬間に当該電気モータ５０に流れている電流である始動電流Ｉａを検出する（始動電流検出手段）。
The initial check of the
ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ２０４において、始動電流Ｉａが検出済みであるか否かを判定するので、始動電流Ｉａが一旦検出されると、ステップ２０４にて「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ２１０に進める。
The
ブレーキＥＣＵ１６は、イグニッションスイッチのオン時点以降に電気モータ５０が始動されその始動電流Ｉａが検出された後に、イグニッションスイッチのオン時点からの経過時間が所定時間より大きくなった場合には、ステップ２１０で「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップ１１０以降に進める。ブレーキＥＣＵ１６は、ステップ１１０において、電気モータ始動後の所定の低負荷及び定回転状態において当該電気モータ５０に流れている電流である定常電流Ｉｂを検出する（定常電流検出手段）。なお、所定時間は、イグニッションスイッチオンの時点と電気モータ５０の始動の時点との関係、始動電流が流れなくなるのにかかる時間などを考慮して設定されている。
If the elapsed time from when the ignition switch is turned on becomes longer than a predetermined time after the
そして、ブレーキＥＣＵ１６は、上述したステップ１１２〜１１８の処理によって、ステップ２０８（始動電流検出手段）により検出された始動電流Ｉａからステップ１１０（定常電流検出手段）により検出された定常電流Ｉｂを差し引いた値（ΔＩ）が所定の閾電流値より小さい場合に、ブラシ６６の摩耗量が限界量に達したことを判定する（ブラシ摩耗判定手段）。
Then, the
これによれば、車両に搭載されている電気モータ５０はイニシャルチェックにおいて始動される。また、その電気モータ５０にイニシャルチェックが適用される場合には、電気モータ５０はイニシャルチェックに係る所定のタイミング（イグニッションスイッチのオン時点）から所定時間経過後に低負荷および定回転状態となる。そこで、車両のイニシャルチェックの開始に係る所定のタイミングからの経過時間を計時する計時手段（ステップ２０２，２１０）を備え、定常電流検出手段（ステップ１１０）は、計時手段により計時された計時時間が所定時間となったタイミングにおいて電気モータ５０に流れている電流を定常電流Ｉｂとして検出する。これにより、電気モータ５０の低負荷および定回転状態を検出することなく（専用の検出装置を設けることなく）、定常電流Ｉｂを検出することができ、電気モータ用のブラシ摩耗判定装置を簡素に構成することができる。
According to this, the
なお、イニシャルチェックに係る所定のタイミングは、イグニッションスイッチのオン時点だけでなく、他にドアを開ける時点などがある。
また、上述した実施形態においては、本発明を液圧ブレーキ装置に設けられた電気モータに適用したが、車両に搭載された電動ブレーキ装置に設けられた電気モータに適用することもできる。なお、電動ブレーキ装置は、液圧ブレーキ装置のホイールシリンダの油圧の代わりに電気モータによる押圧を使用するものである。なお、車両に搭載されたその他の電気モータにも適用することも可能である。
Note that the predetermined timing related to the initial check includes not only when the ignition switch is turned on but also when the door is opened.
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the electric motor provided in the hydraulic brake device. However, the present invention can also be applied to an electric motor provided in the electric brake device mounted on the vehicle. The electric brake device uses pressure by an electric motor instead of the hydraulic pressure of the wheel cylinder of the hydraulic brake device. It is also possible to apply to other electric motors mounted on the vehicle.
１１…ブレーキペダル、１２…真空式制動倍力装置、１３…マスタシリンダ、１４…リザーバタンク、１５…ブレーキアクチュエータ、１６…ブレーキＥＣＵ（始動電流検出手段、定常電流検出手段、ブラシ磨耗判定手段、計時手段）、２１，３１…差圧制御弁、２２…左後輪液圧制御部、２３…右前輪液圧制御部、２４…第１減圧部、３２…左前輪液圧制御部、３３…右後輪液圧制御部、３４…第２減圧部、４０…駆動制御回路、４１…マイクロプロセッサ、４２…モータ制御部、４３…スイッチ、４４…電流検出センサ、５０…電気モータ、５２ｂ…アーマチュアコイル（コイル）、６１ａ…コンミテータ片、６６…ブラシ、Ｗｆｌ，Ｗｆｒ，Ｗｒｌ，Ｗｒｒ…車輪、Ｓｆｌ，Ｓｆｒ，Ｓｒｌ，Ｓｒｒ…車輪速度センサ、ＷＣｆｌ，ＷＣｆｒ，ＷＣｒｌ，ＷＣｒｒ…ホイールシリンダ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電気モータを始動させた瞬間に当該電気モータに流れている電流である始動電流を検出する始動電流検出手段（１６、ステップ１０４，２０８）と、
前記電気モータ始動後の所定の低負荷及び定回転状態において当該電気モータに流れている電流である定常電流を検出する定常電流検出手段（１６、ステップ１１０）と、
前記始動電流検出手段により検出された始動電流から前記定常電流検出手段により検出された定常電流を差し引いた値が所定の閾電流値より小さい場合に、前記ブラシの摩耗量が前記限界量に達したことを判定するブラシ摩耗判定手段（１６、ステップ１１２〜１１６）と、
を備えていることを特徴とする電気モータ用のブラシ摩耗判定装置。 In a brush wear determination device (16) for an electric motor that is applied to an electric motor (50) with a brush mounted on a vehicle and determines that the wear amount of the brush (66) has reached a predetermined limit amount,
Starting current detecting means (16, steps 104, 208) for detecting a starting current which is a current flowing in the electric motor at the moment of starting the electric motor;
A steady current detection means (16, step 110) for detecting a steady current that is a current flowing in the electric motor in a predetermined low load and constant rotation state after the electric motor is started;
When the value obtained by subtracting the steady current detected by the steady current detecting means from the starting current detected by the starting current detecting means is smaller than a predetermined threshold current value, the wear amount of the brush has reached the limit amount. Brush wear determining means (16, steps 112 to 116) for determining
A brush wear determination device for an electric motor, comprising:
前記始動電流検出手段および前記定常電流検出手段は、
前記電気モータに流れている電流を検出するための共通の電流検出センサ（４４）を有して構成され、前記電流検出センサの検出値に基づいてそれぞれ前記始動電流および前記定常電流を検出することを特徴とする電気モータ用のブラシ摩耗判定装置。 In claim 1,
The starting current detecting means and the steady current detecting means are:
A common current detection sensor (44) for detecting the current flowing in the electric motor is configured to detect the starting current and the steady current based on the detection value of the current detection sensor, respectively. A brush wear determination device for an electric motor.
前記電気モータの始動からの経過時間を計時する計時手段（ステップ１０６，１０８）を備え、
前記定常電流検出手段は、前記計時手段により計時された計時時間が所定時間となったタイミングにおいて前記電気モータに流れている電流を前記定常電流として検出することを特徴とする電気モータ用のブラシ摩耗判定装置。 In claim 1 or claim 2,
Comprising time measuring means (steps 106, 108) for measuring the elapsed time from the start of the electric motor,
The steady current detecting means detects the current flowing in the electric motor as the steady current at a timing when the time measured by the time measuring means reaches a predetermined time. Judgment device.
前記車両のイニシャルチェックの開始に係る所定のタイミングからの経過時間を計時する計時手段（ステップ２０２，２１０）を備え、
前記定常電流検出手段は、前記計時手段により計時された計時時間が所定時間となったタイミングにおいて前記電気モータに流れている電流を前記定常電流として検出することを特徴とする電気モータ用のブラシ摩耗判定装置。
In claim 1 or claim 2,
Time measuring means (steps 202 and 210) for measuring an elapsed time from a predetermined timing related to the start of the initial check of the vehicle,
The steady current detecting means detects the current flowing in the electric motor as the steady current at a timing when the time measured by the time measuring means reaches a predetermined time. Judgment device.
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