JP6266381B2 - Electric brake device - Google Patents
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Description
この発明は、電動ブレーキ装置に関し、電源系統の冗長化を図り、装置の小型化を図る技術に関する。 The present invention relates to an electric brake device, and more particularly to a technique for reducing the size of a device by making a power supply system redundant.
従来、電動ブレーキ装置として、以下のものが提案されている。
1.ブレーキペダルを踏み込むことで、モータの回転運動を直動機構を介して直線運動に変換して、ブレーキパッドをブレーキディスクに押圧接触させて制動力を負荷する(特許文献1)。
2.遊星ローラねじ機構を使用した電動式直動アクチュエータが提案されている(特許文献2)。
Conventionally, the following are proposed as an electric brake device.
1. By depressing the brake pedal, the rotational motion of the motor is converted into a linear motion via a linear motion mechanism, and the braking force is applied by pressing the brake pad against the brake disc (Patent Document 1).
2. An electric linear actuator using a planetary roller screw mechanism has been proposed (Patent Document 2).
前記1,2の技術では、電動ブレーキ装置を搭載する車両のバネ上とバネ下とを電力供給用のハーネスによって電気接続する必要がある。この場合、前記ハーネスの耐久性(屈曲・振動等)が課題となる。
In the
電動ブレーキ装置のみで制動力を発生する車両の場合、仮に、電力供給装置に異常が発生した場合においても、一定距離以上の距離(例えば、最寄りの車両修理工場等までの距離)を走行可能とするために、電動ブレーキ装置のブレーキ機能の少なくとも一部を維持する必要性が考えられる。そのため、主に電力供給装置に異常が発生した際の冗長系の構成が課題となる。例えば、電力供給装置を多重化する、電動ブレーキ装置に電源を2つ備える、機械式ブレーキ装置を別途搭載する、等の必要が生じ、いずれにしても製造コストの増加やスペースの増加となる可能性がある。 In the case of a vehicle that generates braking force only with an electric brake device, even if an abnormality occurs in the power supply device, the vehicle can travel over a certain distance (for example, the distance to the nearest vehicle repair shop, etc.). In order to do so, it may be necessary to maintain at least part of the braking function of the electric brake device. Therefore, the configuration of the redundant system when an abnormality occurs mainly in the power supply apparatus becomes a problem. For example, it is necessary to multiplex power supply devices, to provide two power sources for an electric brake device, or to install a mechanical brake device separately, and in any case, this may increase manufacturing costs and space. There is sex.
この発明の目的は、電源系統の冗長化を図りながら、装置の小型化を図ることができる電動ブレーキ装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric brake device capable of reducing the size of the device while making the power supply system redundant.
この発明の電動ブレーキ装置は、電動モータ2と、車両の車輪45にブレーキ力を与えるブレーキ部材7と、前記電動モータ2の回転運動を前記ブレーキ部材7の動作に変換する伝達機構4と、前記電動モータ2を制御する制御装置9とを備えた電動ブレーキ装置において、
前記電動モータ2を駆動可能な蓄電容量を持つ専用のバックアップ電源装置32と、
前記車両の走行時の運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換して前記バックアップ電源装置32に充電する発電装置33とを設け、
前記制御装置9は、前記電動モータ2に常時に電力を供給している主電源装置31の電力が定められた基準に達しないとき、前記バックアップ電源装置32により前記電動モータ2を駆動することを特徴とする。
前記「定められた基準」とは、例えば、実験やシミュレーション等の結果により定められる。
前記「主電源装置」は、例えば、車両において、低電圧で駆動されるパワーウインドウ、エアコン等の補機を駆動する補機用バッテリを用いても良いし、補機用バッテリとは別の電動ブレーキ装置専用のバッテリを適用しても良い。
The electric brake device according to the present invention includes an
A dedicated
A
The
The “predetermined standard” is determined based on, for example, results of experiments and simulations.
The “main power supply device” may use, for example, a power window driven at a low voltage in a vehicle, an auxiliary battery for driving an auxiliary device such as an air conditioner, or an electric motor different from the auxiliary battery. A battery dedicated to the brake device may be applied.
この構成によると、常時において、車両の運転者がブレーキ操作手段39を操作すると、制御装置9は、主電源装置31により電動モータ2を駆動させる。この電動モータ2の回転運動は、伝達機構4によりブレーキ部材7の動作に変換される。これによりブレーキ部材7が車両の車輪45に摩擦抵抗を与えることで車両に制動力が与えられる。また車両の走行時に、発電装置33は、車両の走行時の運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換してバックアップ電源装置32に充電する。
According to this configuration, when the driver of the vehicle operates the brake operation means 39 at all times, the
制御装置9は、例えば、主電源装置31に異常が発生すること等に起因して、主電源装置31の電力が定められた基準に達しないとき、充電されたバックアップ電源装置32により電動モータ2を駆動する。このように主電源装置等に異常が発生した場合においても、専用のバックアップ電源装置32を用いて電動モータ2を駆動させることができる。これにより、一定距離以上の走行距離、例えば、最寄りの車両修理工場等までの距離を走行可能とする。
For example, when the power of the main
車両駆動用モータを駆動する電力としては、例えば、数kW〜数十kWの電力が必要であるが、電動ブレーキ装置の電動モータ2を駆動する電力は、例えば、数Wと車両駆動用モータの駆動電力に比べて格段に小さい。そうすると、走行中の車両を少なくとも一度停止させ得る電力を基準として、バックアップ電源装置32の蓄電容量を小さくできることで、バックアップ電源装置32の定格出力を小さくすることができるため、バックアップ電源装置32は、小型のものですむ。このため、電源系統の冗長化を図りながら、電動ブレーキ装置全体の省スペース化を図ることができる。また電動ブレーキ装置の電源系統の冗長化によりブレーキ機能を維持しているため、機械式ブレーキを別途搭載するよりも、構造を簡単化し製造コストを低減することができる。なお発電装置33による発電はエネルギー損失となるが、車両を少なくとも一度停止させ得る電力が前述のように数W程度であるため、発電装置33によるエネルギー損失は、車両の燃費に影響を及ぼさない。
As the electric power for driving the vehicle driving motor, for example, several kW to several tens of kW of electric power is required, but the electric power for driving the
前記制御装置9は、
前記主電源装置31が正常な状態であるときの給電能力に対し、現在の給電能力が不足しているか否かを前記定められた基準によって判断する電源診断機能部41aと、
この電源診断機能部41aにより給電能力が不足していると判断したとき、前記バックアップ電源装置32により前記不足している電力を補い、この電動ブレーキ装置の電力として使用する電力補助機能部41bとを有するものとしても良い。
The
A power diagnosis function unit 41a for judging whether or not the current power supply capability is insufficient with respect to the power supply capability when the main
When the power supply diagnosis function unit 41a determines that the power supply capability is insufficient, the backup
この場合、制御装置9の電源診断機能部41aは、主電源装置31の電力を検出し、この検出された電力Pmが例えば閾値P以上か否かを判断する。前記閾値Pは、主電源装置31から電動ブレーキ装置への供給電力が正常と判定される電力であり、例えば、実験やシミュレーション等の結果より定められる。電力補助機能部41bは、電力Pmが例えば閾値P以上であると判断されると、この電動ブレーキ装置に主電源装置31から電力を供給する。電力Pmが例えば閾値P未満であると判断されると、電力補助機能部41bは、不足している電力をバックアップ電源装置32により補い、この電動ブレーキ装置の電力として使用する。
In this case, the power supply diagnosis function unit 41a of the
前記制御装置9は、
前記バックアップ電源装置32の電力の充電状態が閾値以上か否かを判定する判定手段37aと、
この判定手段37aにより前記充電状態が閾値未満と判定されたとき、前記発電装置33から前記バックアップ電源装置32への充電を継続し、前記充電状態が閾値以上と判定されたとき、前記発電装置33から前記バックアップ電源装置32への充電を停止する切換手段37bとを有するものとしても良い。この場合、判定手段37aは、バックアップ電源装置32の電力の充電状態を例えば常時にまたは定期的に判定し、前記充電状態が閾値以上と判定されたとき、切換手段37bによりバックアップ電源装置32への充電を停止することで、無駄なエネルギー損失を防ぐことができる。またバックアップ電源装置32が過充電となることを防止することもできる。
The
Determination means 37a for determining whether or not the state of charge of the power of the
When the determination unit 37a determines that the state of charge is less than a threshold value, charging from the
前記発電装置33は、前記車両の走行時に相対移動する固定部および可動部のいずれか一方に設けられる電機子と、他方に設けられ前記電機子に電磁誘導効果を発生させる界磁とを有し、前記可動部の相対移動による電磁誘導効果によって前記電機子に発生する電力を前記電動ブレーキ装置の電力として使用するものとしても良い。
前記電機子は、例えば、電機子巻線と電機子鉄心とを有する。
前記界磁は、界磁束を発生する部分であり、例えば、永久磁石や継鉄・磁極および界磁巻線等から構成される。
The
The armature includes, for example, an armature winding and an armature core.
The field is a portion that generates a field magnetic flux, and includes, for example, a permanent magnet, a yoke / magnetic pole, a field winding, and the like.
前記界磁が、前記車両における車輪45および車軸44と同期して回転する回転部に設けられ、前記電機子が前記回転部の外周部に設けられるものとしても良い。この場合、車両走行時に、車軸44の回転に伴って界磁を、他の駆動源を用いることなく効率良く回転させてバックアップ電源装置32への充電を行うことができる。
The field may be provided in a rotating portion that rotates in synchronization with the
前記発電装置33Aは、前記界磁が前記車両の走行時の空気抵抗によって回転する風力発電装置であっても良い。
前記発電装置33Bは、前記固定部に対して前記可動部が、前記車両の走行時に発生する振動によって相対移動する振動発電装置であっても良い。
The
The power generation device 33B may be a vibration power generation device in which the movable portion moves relative to the fixed portion by vibration generated when the vehicle travels.
この発明の電動ブレーキ装置は、電動モータと、車両の車輪にブレーキ力を与えるブレーキ部材と、前記電動モータの回転運動を前記ブレーキ部材の動作に変換する伝達機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動ブレーキ装置において、前記電動モータを駆動可能な蓄電容量を持つ専用のバックアップ電源装置と、前記車両の走行時の運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換して前記バックアップ電源装置に充電する発電装置とを設け、前記制御装置は、この電動モータに常時に電力を供給している主電源装置の電力が定められた基準に達しないとき、前記バックアップ電源装置により前記電動モータを駆動する。このため、電源系統の冗長化を図りながら、装置の小型化を図ることができる。 The electric brake device according to the present invention includes an electric motor, a brake member that applies a braking force to the wheels of the vehicle, a transmission mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into an operation of the brake member, and a control that controls the electric motor. And a backup power supply device having a storage capacity capable of driving the electric motor, and the backup power supply device by converting a part of kinetic energy during travel of the vehicle into electrical energy. And the control device controls the electric motor by the backup power supply device when the electric power of the main power supply device that is constantly supplying electric power to the electric motor does not reach a predetermined standard. To drive. For this reason, it is possible to reduce the size of the apparatus while making the power supply system redundant.
この発明の第1の実施形態に係る電動ブレーキ装置を図1ないし図5と共に説明する。
図1に示すように、この電動ブレーキ装置は、ハウジング1と、電動モータ2と、この電動モータ2の回転を減速する減速機構3と、伝達機構である直動機構4と、ロック機構5と、ブレーキロータ6と、ブレーキ部材であるブレーキパッド7と、制御装置9と、主電源装置31(図3)と、バックアップ電源装置32(図3)と、発電装置33(図3)とを有する。
An electric brake device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the electric brake device includes a housing 1, an
ハウジング1の開口端に、径方向外方に延びるベースプレート8が設けられ、このベースプレート8に電動モータ2が支持されている。ハウジング1内には、電動モータ2の出力によりブレーキロータ6、この例ではディスクロータに対して制動力を負荷する直動機構4が組み込まれている。ハウジング1の開口端およびベースプレート8の外側面は、カバー10によって覆われている。
A base plate 8 extending radially outward is provided at the open end of the housing 1, and the
直動機構4について説明する。
直動機構4は、減速機構3で出力される回転運動を直線運動に変換して、ブレーキロータ6に対してブレーキパッド7を当接離隔させる機構である。この直動機構4は、スライド部材11と、軸受部材12と、環状のスラスト板13と、スラスト軸受14と、転がり軸受15,15と、回転軸16と、キャリア17と、すべり軸受18,19とを有する。ハウジング1の内周面に、円筒状のスライド部材11が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。スライド部材11の内周面には、径方向内方に所定距離突出し螺旋状に形成された螺旋突起11aが設けられている。この螺旋突起11aに、後述する複数の遊星ローラ20が噛合している。
The linear motion mechanism 4 will be described.
The linear motion mechanism 4 is a mechanism that converts the rotational motion output from the
ハウジング1内におけるスライド部材11の軸方向一端側に、軸受部材12が設けられている。この軸受部材12は、径方向外方に延びるフランジ部と、ボス部とを有する。ボス部内に転がり軸受15,15が嵌合され、これら各軸受15,15の内輪内径面に回転軸16が嵌合されている。よって回転軸16は、軸受部材12に軸受15,15を介して回転自在に支持される。
A bearing
スライド部材11の内周には、前記回転軸16を中心に回転可能なキャリア17が設けられている。キャリア17は、軸方向に互いに対向して配置されるディスク17a,17bを有する。軸受部材12に近いディスク17bをインナ側ディスク17bといい、ディスク17aをアウタ側ディスク17aという場合がある。一方のディスク17aのうち、他方のディスク17bに臨む側面には、この側面における外周縁部から軸方向に突出する間隔調整部材17cが設けられる。この間隔調整部材17cは、複数の遊星ローラ20の間隔を調整するため、円周方向に等間隔を空けて複数配設されている。これら間隔調整部材17cにより、両ディスク17a,17bが一体に設けられる。
A
インナ側ディスク17bは、回転軸16との間に嵌合されたすべり軸受18により、回転自在に、且つ、軸方向に移動自在に支持されている。アウタ側ディスク17aには、中心部に軸挿入孔が形成され、この軸挿入孔にすべり軸受19が嵌合されている。アウタ側ディスク17aは、すべり軸受19により回転軸16に回転自在に支持される。回転軸16の端部には、スラスト荷重を受けるワッシャが嵌合され、このワッシャの抜け止め用の止め輪が設けられる。
The
キャリア17には、複数のローラ軸21が周方向に間隔を空けて設けられている。各ローラ軸21の両端部が、ディスク17a,17bにわたって支持されている。すなわちディスク17a,17bには、それぞれ長孔から成る軸挿入孔が複数形成され、各軸挿入孔に各ローラ軸21の両端部が挿入されてこれらローラ軸21が径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸21には、これらローラ軸21を径方向内方に付勢する弾性リング22が掛け渡されている。
The
各ローラ軸21に、遊星ローラ20が回転自在に支持され、各遊星ローラ20は、回転軸16の外周面と、スライド部材11の内周面との間に介在される。複数のローラ軸21に渡って掛け渡された弾性リング22の付勢力により、各遊星ローラ20が回転軸16の外周面に押し付けられる。回転軸16が回転することで、この回転軸16の外周面に接触する各遊星ローラ20が接触摩擦により回転する。遊星ローラ20の外周面には、前記スライド部材11の螺旋突起11aに噛合する螺旋溝が形成されている。
キャリア17のインナ側ディスク17bと、遊星ローラ20の軸方向一端部との間には、ワッシャおよびスラスト軸受(いずれも図示せず)が介在されている。ハウジング1内において、インナ側ディスク17bと軸受部材12との間には、環状のスラスト板13およびスラスト軸受14が設けられている。
A
A washer and a thrust bearing (both not shown) are interposed between the
減速機構3について説明する。
図2に示すように、減速機構3は、電動モータ2の回転を、回転軸16に固定された出力ギヤ23に減速して伝える機構であり、複数のギヤ列を含む。この例では、減速機構3は、電動モータ2のロータ軸2aに取付けられた入力ギヤ24の回転を、ギヤ列25,26,27により順次減速して、回転軸16の端部に固定された出力ギヤ23に伝達可能としている。
The
As shown in FIG. 2, the
ロック機構5について説明する。
ロック機構5は、直動機構4の制動力弛み動作を阻止するロック状態と許容するアンロック状態とにわたって切換え可能に構成されている。前記減速機構3に、ロック機構5が設けられている。ロック機構5は、ケーシング(図示せず)と、ロックピン29と、このロックピン29をアンロック状態に付勢する付勢手段(図示せず)と、ロックピン29を切換え駆動するアクチュエータであるリニアソレノイド30とを有する。前記前記ケーシングは、ベースプレート8に支持され、このベースプレート8には、ロックピン29の進退を許すピン孔が形成されている。
The
The
リニアソレノイド30によりロックピン29を進出させて、ギヤ列26における出力側の中間ギヤ28に形成された係止孔(図示せず)に係合し、中間ギヤ28の回転を禁止することで、ロック状態にする。リニアソレノイド30をオフにすると、前記付勢手段による付勢力により、ロックピン29を前記ケーシング内に退入させて前記係止孔から離脱させ、中間ギヤ28の回転を許すことで、ロック機構5をアンロック状態にする。
By causing the
図3は、この電動ブレーキ装置および電源系統の概略構成を示すブロック図である。この電動ブレーキ装置の制御装置9は、所定のブレーキ力が発揮されるよう、少なくとも1つ以上の電動アクチュエータ34を制御するブレーキ力制御器35と、モータ駆動用のモータドライバ36と、電源系統を監視および電力管理する電源制御器37とを有する。前記電動アクチュエータ34は、電動モータ2と直動機構4とを含む。ブレーキ力制御器35および電源制御器37は、例えば、マイクロコンピュータや集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)を用いても良く、これら機能を一つのハードウェアに統合しても良い。モータドライバ36は、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor:略称FET)を用いたハーフブリッジを用いても良い。
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the electric brake device and the power supply system. The
この電動ブレーキ装置を搭載する車両には、車両全般を制御する電気制御ユニットであるECU38が設けられている。ECU38は、例えば、ブレーキ操作手段39の操作量に応じて変化するセンサ39aの出力に応じて、ブレーキ力の指令値を生成する。ブレーキ力制御器35は、前記ECU38から与えられるブレーキ力指令値に従い、電流指令に変換してモータドライバ36に電流指令を与える。
A vehicle equipped with this electric brake device is provided with an
ブレーキ力制御器35は、電動モータ2に流すモータ電流を電流検出手段40から得て、電流フィードバック制御を行う。また、ブレーキ力制御器35へのフィードバック信号として、例えば、モータ角センサ信号、直動機構4の軸荷重センサ信号、等を用いても良い。なお、ブレーキ力制御器35は、電動モータ2に関する各検出値や制御値等の各情報を前記ECU38に出力する機能を有する。
The
電源制御器37は、主電源診断部41と、バックアップ電源診断部42とを有する。
主電源診断部41は、後述の主電源装置31が正常な状態であるときの給電能力に対し、現在の給電能力を判断する電源診断機能部41aと、この電源診断機能部41aにより給電能力の少なくとも一部が不足していると判断したとき、バックアップ電源装置32により前記不足している電力を補い、この電動ブレーキ装置の電力として使用する電力補助機能部41bとを有する。
The
The main power
主電源装置31は、この電動ブレーキ装置に常時に電力を供給している装置であり、例えば、この電動ブレーキ装置を搭載する車両の補機を駆動する補機用バッテリを用いることができる。前記補機とは、例えば、低電圧(例えば12V)で駆動されるパワーウインドウ、エアコン、ライト、ワイパー、エアバック等である。
バックアップ電源装置32は、電動モータ2を駆動可能な蓄電容量を持つ専用の装置であり、例えば、走行中の車両を少なくとも一度停止させ得る小型のバッテリやキャパシタを用いることができる。
The
The backup
ここで図4(a)は、主電源装置31とバックアップ電源装置32の切換え運用の手法を示すフローチャートである。以下、図3も適宜参照しつつ説明する。例えば、車両の電源投入後、本処理を開始し、電源診断機能部41aは、例えば、直列抵抗値、電流積算値、電圧値等を用いて、現在の主電源装置31の電力Pmを検出する(ステップa1)。次に、電源診断機能部41aは、例えば、制御装置9に設けられる記憶手段43から閾値Pを取得する(ステップa2)。閾値Pは、主電源装置31から電動ブレーキ装置への供給電力が正常と判定される電力であり、例えば、実験やシミュレーション等の結果より定められる。閾値Pは、前記記憶手段43に書換え可能に記憶される。
Here, FIG. 4A is a flowchart showing a method of switching operation between the main
次に、電源診断機能部41aは、検出された電力Pmが閾値P以上か否かを判断する(ステップa3)。電力Pmが閾値P以上であると判断されると(ステップa3:yes)、電力補助機能部41bは、バックアップ電源装置32との電気的な接続を切断し(ステップa4)、電源制御器37と主電源装置31とを電気的に接続して(ステップa5)、この電動ブレーキ装置に主電源装置31から電力を供給する。その後本処理を終了する。
Next, the power supply diagnosis function unit 41a determines whether or not the detected power Pm is equal to or greater than the threshold value P (step a3). When it is determined that the power Pm is greater than or equal to the threshold value P (step a3: yes), the power
電源診断機能部41aで電力Pmが閾値P未満であると判断されると(ステップa3:no)、電力補助機能部41bは、主電源装置31との電気的な接続を切断し(ステップa6)、電源制御器37とバックアップ電源装置32とを電気的に接続する(ステップa7)。これにより、電力補助機能部41bは、不足している電力をバックアップ電源装置32により補い、この電動ブレーキ装置の電力として使用する。その後本処理を終了する。
When the power diagnosis function unit 41a determines that the power Pm is less than the threshold value P (step a3: no), the power
図3に示すように、バックアップ電源診断部42は、バックアップ電源装置32の電力の充電状態が閾値以上か否かを判定する判定手段42aと、この判定手段42aにより前記充電状態が閾値未満と判定されたとき、後述の発電装置33からバックアップ電源装置32への充電を停止する切換手段42bとを有する。
As shown in FIG. 3, the backup power
ここで図4(b)は、発電装置33によりバックアップ電源装置32に電力を充電する動作を示すフローチャートである。図3も参照しつつ説明する。例えば、車両の電源投入後、本処理を開始し、例えば、バックアップ電源装置32がバッテリからなる場合、判定手段42aは、直列抵抗値、電流積算値、電圧値等を用いて、現在のバックアップ電源装置32の電力Pbを検出する(ステップb1)。または、バックアップ電源装置32がキャパシタからなる場合、判定手段42aは、電圧値を用いて、現在のバックアップ電源装置32の電力Pbを検出する(ステップb1)。
Here, FIG. 4B is a flowchart illustrating an operation of charging the backup
次に、判定手段42aは、例えば、記憶手段43から閾値P´を取得する(ステップb2)。閾値P´は、バックアップ電源装置32が満充電状態であると判断する電力であり、例えば、実験やシミュレーション等の結果より定められる。この閾値P´は、前記記憶手段43に書換え可能に記憶される。次に、判定手段42aは、検出された電力Pbが閾値P´以上か否かを判定する(ステップb3)。電力Pbが閾値P´未満と判定されると(ステップb3:no)、切換手段42bは、電源制御器37と発電装置33とを電気的に接続して(ステップb4)、発電装置33からバックアップ電源装置32への充電を継続する。
Next, the
判定手段42aで電力Pbが閾値P´以上と判定されたとき(ステップb3:yes)、切換手段42bは、発電装置33との電気的な接続を切断し(ステップb5)、その後本処理を終了する。この場合、判定手段42aは、バックアップ電源装置32の電力の充電状態を例えば常時にまたは定期的に判定し、前記充電状態が閾値P´以上と判定されたとき、切換手段42bによりバックアップ電源装置32への充電を停止することで、バックアップ電源装置32が過充電となることを防止することができる。
When the
図5は、この電動ブレーキ装置の発電装置33の例を概略示す図である。この発電装置33は、可動部である車軸44の回転から発電する例を示す。発電装置33は、車両の走行時の運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換してバックアップ電源装置に充電する。この発電装置33は、例えば、車軸44の軸方向端部に設けられるロータ33aと、車両のナックル等の固定部に設置されるステータ33bと、図示外の整流装置とを有する。
FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of the
ロータ33aは界磁49を有し、この界磁49は、例えば、永久磁石や継鉄・磁極および界磁巻線等から構成される。ステータ33bは電機子50を有し、この電機子50は、例えば、電機子巻線と電機子鉄心とを有する。発電装置33は、主に、前記界磁49と電機子50とで構成される電動機により電力を発生させる。この発電装置33は、車軸44およびロータ33aが車両の走行時に車輪45と同期して回転し、電機子50の電磁誘導効果によって電力を発生させる。前記整流子は、電機子50の巻線に生じる交流を直流にする。前記整流子で整流された直流電流がバックアップ電源装置32(図3)に流れ、このバックアップ電源装置32に充電される。この充電された電力を電動ブレーキ装置の電力として使用する。なおこの例では、同期電動機を用いて発電させているが、誘導型の発電装置を適用することも可能である。
The
以上説明した電動ブレーキ装置によると、常時において、車両の運転者がブレーキ操作手段39を操作すると、制御装置9は、主電源装置31により電動モータ2を駆動させる。この電動モータ2の回転運動は、減速機構3を介して直動機構4によりブレーキパッド7の動作に変換される。これによりブレーキパッド7が車輪45に摩擦抵抗を与えることで車両に制動力が与えられる。また車両の走行時に、発電装置33は、車両の走行時の運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換してバックアップ電源装置32に充電する。
According to the electric brake device described above, when the driver of the vehicle operates the brake operation means 39 at all times, the
制御装置9は、例えば、主電源装置31に異常が発生すること等に起因して、主電源装置31の電力が閾値P以上に達しないとき、充電されたバックアップ電源装置32により電動モータ2を駆動する。このように主電源装置等に異常が発生した場合においても、専用のバックアップ電源装置32を用いて電動モータ2を駆動させることができる。これにより、一定距離以上の走行距離、例えば、最寄りの車両修理工場等までの距離を走行可能とする。
For example, when the power of the main
車両駆動用モータを駆動する電力としては、例えば、数kW〜数十kWの電力が必要であるが、電動ブレーキ装置の電動モータ2を駆動する電力は、例えば、数Wと車両駆動用モータの駆動電力に比べて格段に小さい。そうすると、走行中の車両を少なくとも一度停止させ得る電力を基準として、バックアップ電源装置32の蓄電容量を小さくできることで、バックアップ電源装置32の定格出力を小さくすることができるため、バックアップ電源装置32の小型のものですむ。このため、電源系統の冗長化を図りながら、電動ブレーキ装置全体の省スペース化を図ることができる。また電動ブレーキ装置の電源系統の冗長化によりブレーキ機能を維持しているため、機械式ブレーキを別途搭載するよりも、構造を簡単化し製造コストを低減することができる。なお発電装置33による発電はエネルギー損失となるが、車両を少なくとも一度停止させ得る電力が前述のように数W程度であるため、発電装置33によるエネルギー損失は、車両の燃費に影響を及ぼさない。
As the electric power for driving the vehicle driving motor, for example, several kW to several tens of kW of electric power is required, but the electric power for driving the
電動ブレーキ装置に電力を供給するバックアップ電源装置32に加え、電動ブレーキ装置に必要な電力の一部を車両の運動エネルギーから補うシステムとすれば、電動ブレーキ装置への電力の供給用のハーネスを細くできる。このため、ハーネスの耐久性を向上できるうえコスト削減を図ることが可能となる。また、主電源装置31に異常が発生した際の冗長機構になる。
In addition to the backup
他の実施形態について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
Another embodiment will be described.
In the following description, the same reference numerals are given to the portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment, and the overlapping description is omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance unless otherwise specified. The same effect is obtained from the same configuration. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.
図6に示すように、発電装置33Aは、前記界磁機構が車両の走行時の空気抵抗によって回転する風力発電装置であっても良い。この発電装置33Aは、界磁49を含むロータ33Aaが、車両進行方向に平行な軸心回りに回転可能に構成される。このロータ33Aaの軸方向一端部に小型風車46が付設され、車両の走行時の空気抵抗によって、小型風車46と共にロータ33Aaが一体に回転する。このロータ33Aaの外周に電機子50を円周配置したステータ33Abが配置される。この発電装置33Aは、走行時の空気抵抗によりロータ33Aaが回転し、電機子50の電磁誘導効果によって発生する電力を、前記整流子により整流しバックアップ電源装置32に蓄電して電動ブレーキ装置の電力として使用する。
As shown in FIG. 6, the
図7に示すように、車両の制振装置47に発電装置33Bを設けても良い。この発電装置は、例えば、車体とアームとの間に介在され、固定部である車体48に設けられ車体48の上下方向に配置される筒状部材33Baと、この筒状部材33Ba内に沿って移動自在に設けられる可動部材33Bbとを有する。例えば、筒状部材33Baの内周面に、電機子50が設けられ、可動部材33Bbは、前記電機子50に電磁誘電効果を発生させる界磁49を含む。
As shown in FIG. 7, a
この発電装置33Bは、車両の走行時に発生する振動によって、筒状部材33Baに対して可動部材33Bbが相対移動する振動発電装置であり、前記相対移動により発生する電力を電動ブレーキ装置の電力として使用する。なお発電装置33Bは、リニアモータを用いて可動部材33Bbを移動させても良く、直進運動を回転運動に変換する直動機構(ボールねじ機構等)とモータを用いても良い。 The power generation device 33B is a vibration power generation device in which the movable member 33Bb moves relative to the tubular member 33Ba due to vibration generated when the vehicle travels, and uses the electric power generated by the relative movement as the electric power of the electric brake device. To do. The power generation device 33B may move the movable member 33Bb using a linear motor, or may use a linear motion mechanism (such as a ball screw mechanism) that converts linear motion into rotational motion and a motor.
発電装置は、各車輪にそれぞれ設けられる電動ブレーキ装置に対して、1つずつ設けても良く、複数の電動ブレーキ装置に電力を供給するように設けても良い。
電動ブレーキ装置の制御装置9は、例えば、ブレーキキャリパ上に設けても良く、その他、車体側等ブレーキキャリパと別の位置に設けても良い。また、1つの電動アクチュエータに1つの制御装置9を備える構成としても良く、複数の電動アクチュエータを同時に制御する制御装置9を設けても良い。
One power generation device may be provided for each electric brake device provided on each wheel, or may be provided so as to supply electric power to a plurality of electric brake devices.
For example, the
主電源装置31は、補機用バッテリとは別の電動ブレーキ装置専用のバッテリを適用しても良い。
The
図4(a)では、主電源装置とバックアップ電源装置を完全に切り換える例を示しているが、それぞれの電源の開度を調整可能な電源制御回路を設け、これら主電源装置,バックアップ電源装置の運用比率を調整する構成としても良い。 FIG. 4A shows an example in which the main power supply device and the backup power supply device are completely switched. However, a power supply control circuit capable of adjusting the opening degree of each power supply is provided. It is good also as a structure which adjusts an operation ratio.
2…電動モータ
4…直動機構(伝達機構)
7…ブレーキパッド
9…制御装置
31…主電源装置
32…バックアップ電源装置
33…発電装置
37a…判定手段
37b…切換手段
41a…電源診断機能部
41b…電力補助機能部
49…界磁
50…電機子
2 ... Electric motor 4 ... Linear motion mechanism (transmission mechanism)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記電動モータを駆動可能な蓄電容量を持つ専用のバックアップ電源装置と、
前記車両の走行時の運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換して前記バックアップ電源装置に充電する発電装置とを設け、
前記制御装置は、前記電動モータに常時に電力を供給している主電源装置の電力が定められた基準に達しないとき、前記バックアップ電源装置により前記電動モータを駆動することを特徴とする電動ブレーキ装置。 An electric brake device comprising: an electric motor; a brake member that applies a braking force to the wheels of the vehicle; a transmission mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into an operation of the brake member; and a control device that controls the electric motor. In
A dedicated backup power supply device having a storage capacity capable of driving the electric motor;
A power generation device that converts a part of kinetic energy during travel of the vehicle into electrical energy and charges the backup power supply device; and
The control device drives the electric motor by the backup power supply device when the electric power of the main power supply device that constantly supplies electric power to the electric motor does not reach a predetermined standard. apparatus.
前記制御装置は、
前記主電源装置が正常な状態であるときの給電能力に対し、現在の給電能力が不足しているか否かを前記定められた基準によって判断する電源診断機能部と、
この電源診断機能部により給電能力が不足していると判断したとき、前記バックアップ電源装置により前記不足している電力を補い、この電動ブレーキ装置の電力として使用する電力補助機能部と、
を有する電動ブレーキ装置。 In the electric brake device according to claim 1,
The controller is
A power supply diagnosis function unit that determines whether or not the current power supply capacity is insufficient with respect to the power supply capacity when the main power supply device is in a normal state; and
When it is determined that the power supply capability is insufficient by the power supply diagnostic function unit, the backup power supply device supplements the insufficient power, and the power auxiliary function unit used as power of the electric brake device,
Electric brake device having
前記制御装置は、
前記バックアップ電源装置の電力の充電状態が閾値以上か否かを判定する判定手段と、
この判定手段により前記充電状態が閾値未満と判定されたとき、前記発電装置から前記バックアップ電源装置への充電を継続し、前記充電状態が閾値以上と判定されたとき、前記発電装置から前記バックアップ電源装置への充電を停止する切換手段と、
を有する電動ブレーキ装置。 In the electric brake device according to claim 1 or 2,
The controller is
Determining means for determining whether or not the state of charge of the power of the backup power supply device is greater than or equal to a threshold;
When the determination unit determines that the state of charge is less than a threshold, charging from the power generation device to the backup power supply device is continued, and when the state of charge is determined to be greater than or equal to the threshold, the power generation device transmits the backup power supply. Switching means for stopping charging of the device;
Electric brake device having
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