JP6300635B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

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Description

この発明は、電動ブレーキ装置の荷重センサのエラー検出を行う技術に関し、特に電動ブレーキ装置の冗長化を図る技術に関する。
従来の電動ブレーキ装置では、荷重を制御する直動アクチュエータ、および荷重検出センサについて、以下の（１），（２）の技術が提案されている。
（１）．電動ブレーキ装置の摩擦パッドの接触時と非接触時とで、制御ゲインを切り替える技術（特許文献１）。
（２）．ブレーキディスクに摩擦パッドを押圧したときの反力を受け止めるバックプレートを設け、このバックプレートの変位を荷重センサで検出する技術（特許文献２）。
特開２００６−１９４３５６号公報 特開２０１２−１５４４８２号公報
制御ゲインを切り替える前記（１）の電動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置では、ブレーキ力を高速かつ精度良く制御するために、ブレーキ力の推定手段が必要となる場合がある。
バックプレートの変位を荷重センサで検出する前記（２）の技術では、繰り返し疲労に対する強度は厳密な保障が困難であり、大きな安全率を設定する必要がある。このため、荷重センサが大型となり、電動ブレーキ装置の重量およびコストが増大となる可能性がある。
この発明の目的は、荷重センサを大型化することなく、荷重センサに異常が発生した場合の冗長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。
この発明の電動ブレーキ装置は、車輪と一体に回転するブレーキロータ５と、このブレーキロータ５と接触して制動力を発生させる摩擦パッド６と、電動モータ２と、この電動モータ２の出力を前記摩擦パッド６の押圧力に変換する伝達機構４と、ブレーキ操作手段２９の操作量を検出して目標ブレーキ力として指令するブレーキ力指令手段２６ａと、前記摩擦パッド６を前記ブレーキロータ５に押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段３０と、前記電動モータ２の回転角を検出するモータ回転角検出手段２８と、前記ブレーキ力の指令値および推定値に応じて前記電動モータ２を制御する制御装置７とを備えた電動ブレーキ装置において、
前記ブレーキ力推定手段３０が、この電動ブレーキ装置を構成する定められた部材の弾性変形を検出する荷重センサ１３を含み、
前記制御装置７は、
ブレーキ力が零となるモータ回転角度において、前記荷重センサ１３のセンサ出力を記憶し、この記憶したセンサ出力の推移から前記荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを推定するセンサ異常検出手段３７を有することを特徴とする。
前記定められた部材として、例えば、伝達機構４の一部の部材が用いられ、荷重センサ１３で前記一部の部材の弾性変形を検出することで、ブレーキ力の推定値が求められる。
前記「ブレーキ力が零となるモータ回転角度」とは、モータ回転角がゼロ点以下となる回転角度であり、前記「ゼロ点」は、ブレーキ力指令手段２６ａにより目標ブレーキ力として「零」が指令され、この角度指令位置にモータロータが回転したときのモータ回転角である。
この構成によると、荷重センサ１３に、例えば、繰り返し荷重が負荷されると、その繰り返し回数および時間の経過に伴って、荷重センサ１３の原点出力Ｖ０は、塑性変形が無い場合の原点出力Ｖ０に対し、例えば、次第に傾きを持って上方にオフセットするように推移していく。前記原点出力Ｖ０とは、ブレーキ力が零となるモータ回転角度において、記憶された荷重センサ１３のセンサ出力である。
制御装置７のセンサ異常検出手段３７は、前記原点出力Ｖ０の推移から荷重センサ１３に塑性変形が発生したかを推定する。この場合、制御装置７は、例えば、この電動ブレーキ装置のブレーキ力の最大値を絞ったり、運転者に警告音や警告灯を出力する制御を行うことができる。したがって、荷重センサ１３に塑性変形が発生した後、この荷重センサ１３に過度の負荷がかかることを未然に防止することが可能となる。よって荷重センサ１３を大型化することなく、荷重センサ１３に異常が発生した場合の冗長化を図ることができる。
前記センサ異常検出手段３７は、
前記荷重センサ１３で検出されるセンサ出力ＶＬＳが基準出力Ｖｂになったときの、前記モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角θｂから、ブレーキ力が解除されて前記荷重センサ１３に印加される荷重が零以下となるモータ回転角のゼロ点θ０を推定するゼロ点検出部３８と、
前記荷重センサ１３に定められた荷重を印加した後、前記モータ回転角が前記ゼロ点θ０より前記摩擦パッド６が前記ブレーキロータ５から離反する位置に移動したときに、前記荷重センサ１３で検出されるセンサ出力Ｖ０を記憶し、この記憶したセンサ出力Ｖ０の推移から、前記荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出する塑性変形検出部３９と、
を有するものとしても良い。
前記基準出力Ｖｂは、任意の値に設定することができる。
前記センサ出力Ｖ０として記憶されるセンサ出力ＶＬＳは、荷重センサ１３に所定以上の荷重履歴が印加された場合のみ記憶することとしても良い。
前記定められた荷重は、例えば、実験やシミュレーションの結果により定められる。
塑性変形検出部３９は、このように記憶したセンサ出力Ｖ０の推移を、予め設定された塑性変形が無い場合のセンサ出力と比較して、荷重センサ１３に塑性変形が発生したか否かを検出する。
前記荷重センサ１３が、１８０度反転して並列する磁極対の境目を含むその近傍における磁束変化を検出する磁界検出方式の荷重センサであっても良い。
前記近傍は、例えば、２個の永久磁石１３ｂａの境目を中心として、±0.1mm以下程度の軸方向範囲とする。
磁界検出方式の荷重センサ１３の場合、例えば、磁石の温度変化等の要因によってセンサ出力が変化する。但し、磁極対の境目を含むその近傍におけるセンサ出力は、磁石の温度変化等の要因に影響されず一定である。このようなセンサ出力を基準出力Ｖｂとして設定することで、外部環境等に影響されない一定の基準出力Ｖｂを得ることができる。
前記ゼロ点検出部３８は、前記磁界の磁極方向成分が零となる位置、または、磁界ベクトルが磁極方向と直交する位置から、定められたモータ回転角の分前記摩擦パッド６を前記ブレーキロータ５から離反させた位置におけるモータ回転角を前記ゼロ点として取得するものとしても良い。
前記定められたモータ回転角は、例えば、実験やシミュレーション等の結果により適宜に定められる。
このようにモータ回転角のゼロ点を取得して、取得したゼロ点を基準としてセンサ出力０を得ることができる。
前記塑性変形検出部３９は、前記ゼロ点における前記荷重センサ１３で検出されるセンサ出力、および、前記荷重センサ１３への繰り返し荷重を負荷する毎の前記ゼロ点における前記荷重センサ１３で検出されるセンサ出力の変化量の少なくともいずれか１つを、定められた値と比較して前記荷重センサ１３の塑性変形を検出するものとしても良い。
前記定められた値は、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。
前記制御装置７は、前記ゼロ点における前記荷重センサ１３のセンサ出力の推移から、前記荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出したとき、この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を、前記塑性変形を検出する前の最大のブレーキ力から規定量減少させた値としても良い。
前記規定量は、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。
前記制御装置７は、荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出したとき、前記ゼロ点における前記荷重センサ１３のセンサ出力の推移から塑性変形の度合を推定し、前記度合が大きくなる程この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を減少させても良い。
これらのように荷重センサ１３に異常が発生した場合において、ブレーキ力の性能を絞る制御を行うことで、電動ブレーキ装置の冗長化を図ることができる。
前記制御装置７は、前記ゼロ点における前記荷重センサ１３のセンサ出力の推移から、前記荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出したとき、前記荷重センサ１３のセンサ出力の推移から、前記荷重センサ１３の使用限界までの時間を推定する使用限界時間推定手段４３を有するものとしても良い。この場合、運転者は、荷重センサ１３の使用限界までの時間を把握して、この時間に至る前に修理工場等に向かうことができる。
この発明の電動ブレーキ装置は、車輪と一体に回転するブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生させる摩擦パッドと、電動モータと、この電動モータの出力を前記摩擦パッドの押圧力に変換する伝達機構と、ブレーキ操作手段の操作量を検出して目標ブレーキ力として指令するブレーキ力指令手段と、前記摩擦パッドを前記ブレーキロータに押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、前記ブレーキ力の指令値および推定値に応じて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、前記ブレーキ力推定手段が、この電動ブレーキ装置を構成する定められた部材の弾性変形を検出する荷重センサを含み、前記制御装置は、ブレーキ力が零となるモータ回転角度において、前記荷重センサのセンサ出力を記憶し、この記憶したセンサ出力の推移から前記荷重センサに塑性変形が発生したことを推定するセンサ異常検出手段を有する。このため、荷重センサを大型化することなく、荷重センサに異常が発生した場合の冗長化を図ることができる。
この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置の要部の断面図である。 同電動ブレーキ装置の荷重センサを拡大して示す断面図である。 同荷重センサによる検出例等を説明する図である。 同電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。 同電動ブレーキ装置のセンサ出力を記憶する処理等を示すフローチャートである。 同電動ブレーキ装置において、記憶したセンサ出力より荷重センサの塑性変形を検出する例を示すフローチャートである。 （Ａ）は、同荷重センサにおいて塑性変形が発生しない場合と発生する場合のセンサ出力の推移を概念的に示す図、（Ｂ）は、記憶したセンサ出力の推移を塑性変形の有無でそれぞれ示す図である。
この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置を図１ないし図７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、ブレーキロータ５と、摩擦パッド６と、図示外のロック機構と、電動モータ２を制御する制御装置７とを有する。ハウジング１に電動モータ２が支持される。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５（この例ではディスクロータ）に対して制動力を付加する直動機構４が組み込まれている。ハウジング１の開口端はカバ−８によって覆われている。
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５に対して摩擦パッド６を当接離隔させる機構である。この直動機構４は、電動モータ２により回転駆動される回転軸９と、この回転軸９の回転運動を直線運動に変換する変換機構部１０と、拘束部１１，１２と、後述の荷重センサ１３とを有する。変換機構部１０は、直動部１４と、軸受部材１５と、環状のスラスト板１６と、スラスト軸受１７と、転がり軸受１８と、キャリア１９と、すべり軸受２０，２１と、複数の遊星ローラ２２とを有する。
ハウジング１の内周面に、円筒状の直動部１４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。直動部１４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が設けられている。この螺旋突起に複数の遊星ローラ２２が噛合している。
ハウジング１内における直動部１４の軸方向一端側に、軸受部材１５が設けられている。この軸受部材１５は、径方向外方に延びるフランジ部１５ａと、ボス部１５ｂとを有する。このボス部１５ｂ内に複数の転がり軸受１８が嵌合され、これら転がり軸受１８の内輪内径面に回転軸９が嵌合されている。回転軸９は、軸受部材１５に複数の転がり軸受１８を介して回転自在に支持される。
直動部１４の内周には、回転軸９を中心に回転可能なキャリア１９が設けられている。キャリア１９は、軸方向に互いに対向して配置されるディスクを有する。軸受部材１５に近いディスクをインナ側ディスクといい、他方のディスクをアウタ側ディスクという場合がある。アウタ側ディスクのうち、インナ側ディスクに臨む側面には、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が設けられる。この間隔調整部材は、複数の遊星ローラ２２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により、両ディスクが一体に設けられる。
インナ側ディスクは、回転軸９との間に嵌合されたすべり軸受２０により、回転自在に支持されている。アウタ側ディスクには、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２１が嵌合されている。アウタ側ディスクは、すべり軸受２１により回転軸９に回転自在に支持される。回転軸９の両端部には、スラスト荷重を受けて回転軸９の軸方向位置を拘束する拘束部１１，１２が設けられる。各拘束部１１，１２は、例えば、ワッシャ等からなるストッパ片から成る。回転軸９の両端部には、これら拘束部１１，１２の抜け止め用の止め輪が設けられる。
キャリア１９には、複数のローラ軸２３が周方向に間隔を空けて設けられている。各ローラ軸２３の両端部が、インナ側ディスク，アウタ側ディスクにわたって支持されている。すなわち両ディスクには、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２３の両端部が挿入されてこれらローラ軸２３が各軸挿入孔の範囲で径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸２３における軸方向両端部には、それぞれ、これらローラ軸２３を径方向内方に付勢する弾性リング２４が掛け渡されている。
各ローラ軸２３に、遊星ローラ２２が回転自在に支持され、各遊星ローラ２２は、回転軸９の外周面と、直動部１４の内周面との間に介在される。複数のローラ軸２３に渡って掛け渡された弾性リング２４の付勢力により、各遊星ローラ２２が回転軸９の外周面に押し付けられる。回転軸９が回転することで、この回転軸９の外周面に接触する各遊星ローラ２２が接触摩擦により回転する。遊星ローラ２２の外周面には、直動部１４の螺旋突起に噛合する螺旋溝が形成されている。
減速機構３は、電動モータ２の回転を、回転軸９に固定された出力ギヤ２５に減速して伝える機構であり、複数のギヤ列（図示せず）を含む。この例では、減速機構３は、電動モータ２の図示外のロータ軸に取り付けられた入力ギヤ（図示せず）の回転を前記ギヤ列により順次減速して、出力ギヤ２５に伝達可能としている。
前記ロック機構は、減速機構３内に設けられており、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。
荷重センサ１３について説明する。
荷重センサ１３は、摩擦パッド６をブレーキロータ５に押し付けるブレーキ力の推定値を求めるものである。荷重センサ１３は、ブレーキ力を精度良く制御するために設けられる。この荷重センサ１３は、磁気式のセンサが適用される。但し、荷重センサ１３として、磁気式以外の光学式、渦電流式、または静電容量式のセンサを適用することも可能である。
図２に示すように、荷重センサ１３は、フランジ部材１３ａと、磁気ターゲット１３ｂと、この磁気ターゲット１３ｂを支持する支持部材１３ｄと、磁気センサ１３ｃとを有する。フランジ部材１３ａは、軸受部材１５のインボード側に設けられるリング状の部材であり、このフランジ部材１３ａのアウトボード側端には、軸方向に突出し軸受部材１５のフランジ部１５ａに当接する環状突部１３ａａが設けられる。
図１および図２に示すように、摩擦パッド６がブレーキロータ５を押圧するとき、直動部１４にインボード側への反力が作用する。この反力は、遊星ローラ２２、スラスト板１６、およびスラスト軸受１７等を介して、軸受部材１５に伝達される。これにより、軸受部材１５は、フランジ部１５ａの外周部を支点として同フランジ部１５ａの内周部およびボス部１５ｂが軸方向に変位する。
支持部材１３ｄは、フランジ部１５ａの内周部からインボード側に延びる円筒部から成る。支持部材１３ｄの外周に、磁気ターゲット１３ｂが設けられている。この磁気ターゲット１３ｂは、例えば、２個の永久磁石１３ｂａ，１３ｂａを有し、これら永久磁石１３ｂａ，１３ｂａは、それぞれこの磁気ターゲット１３ｂと磁気センサ１３ｃの相対変位方向である軸方向に対して直交する方向（この例では半径方向）を磁化方向とする。２個の永久磁石１３ｂａ，１３ｂａは、互いに反対の極性を有する磁極、つまりＮ極とＳ極が軸方向に並ぶ磁極対である。
フランジ部材１３ａの内周に、磁気センサ１３ｃが設けられる。磁気センサ１３ｃは、前記２個の永久磁石１３ｂａ，１３ｂａの境目の近傍において、磁気ターゲット１３ｂに半径方向に対向するように配置される。磁気センサ１３ｃとして、例えば、ホールＩＣ、磁気抵抗素子、または磁気インピーダンス素子等が適用される。
荷重センサ１３が正常なとき、ブレーキ力の反力がフランジ部材１３ａに伝達されると、このフランジ部材１３ａの内周部が弾性変形することにより、磁気ターゲット１３ｂと磁気センサ１３ｃが軸方向に相対変位する。この相対変位量に応じて磁気センサ１３ｃの出力信号すなわち荷重センサ１３のセンサ出力が変化する。ブレーキ力が解除されると、フランジ部材１３ａが弾性復帰することにより、磁気センサ１３ｃに対する磁気ターゲット１３ｂの軸方向の相対位置が所期位置に戻る。フランジ部材１３ａに作用するブレーキ力の反力とセンサ出力との関係を設定しておくことにより、荷重センサ１３のセンサ出力に基づいて、ブレーキ力を推定し得る。
図３（ａ）は、この電動ブレーキ装置の荷重センサ１３による検出例を説明する図であり、図３（ｂ）は、この荷重センサのセンサ出力と、磁気ターゲットと磁気センサの相対変位との関係を概略示す図である。図１，図２も参照しつつ説明する。図３（ａ）に示すように、この荷重センサ１３は、１８０度反転して並列する磁極対の境目を含むその近傍における磁束変化を検出する磁界検出方式である。
このような磁界検出方式の荷重センサ１３の場合、例えば、永久磁石１３ｂａの温度変化の要因によって、図３（ｂ）の点線に示すように、センサ出力が変化する。但し、磁極対の境目を含むその近傍におけるセンサ出力は、永久磁石１３ｂａの温度変化の要因に影響される一定である。このようなセンサ出力を、後述の基準出力Ｖｂとして設定することで、外部環境等に影響されない一定の基準出力Ｖｂを得る。
図４は、この電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。この電動ブレーキ装置の制御装置７は、ＥＣＵ２６に設けられるブレーキ力指令手段２６ａと、インバータ装置２７とを有する。インバータ装置２７の上位制御手段であるＥＣＵ２６として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニットが適用される。ブレーキ力指令手段２６ａは、ブレーキ操作手段２９であるブレーキペダルの操作量に応じて変化するセンサ２９ａの出力に応じて、目標とするブレーキ力の指令値を生成し出力する。
インバータ装置２７は、摩擦パッド６（図１）をブレーキロータ５（図１）に押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段３０と、各電動モータ２に対して設けられたパワー回路部３１と、このパワー回路部３１を制御するモータコントロール部３２と、警告信号出力手段３３と、電流検出手段３４とを有する。
ブレーキ力推定手段３０は前記荷重センサ１３を含む。ブレーキ力推定手段３０は、ブレーキ力の反力と、荷重センサ１３のセンサ出力との関係をテーブル等に設定した関係設定手段を有する。ブレーキ力推定手段３０は、荷重センサ１３からのセンサ出力を前記関係設定手段に照合してブレーキ力を推定し得る。
モータコントロール部３２は、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および電子回路により構成される。モータコントロール部３２は、ブレーキ力指令手段２６ａから与えられるブレーキ力の指令値およびブレーキ力推定手段３０で推定されるブレーキ力の推定値に応じて、電圧値による電流指令に変換して、この電流指令をパワー回路部３１に与える。モータコントロール部３２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ＥＣＵ２６に出力する機能を有する。
パワー回路部３１は、電源３５の直流電力を電動モータ２の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３１ｂと、このインバータ３１ｂを制御するＰＷＭ制御部３１ａとを有する。電動モータ２は３相の同期モータ等からなる。この電動モータ２には、ロータ（図示せず）の回転角を検出するモータ回転角検出手段２８が設けられている。インバータ３１ｂは、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭ制御部３１ａは、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
モータコントロール部３２は、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部３６を有する。このモータ駆動制御部３６は、前述のブレーキ力の指令値および推定値に従い、電圧値による電流指令に変換して、パワー回路部３１のＰＷＭ制御部３１ａに電流指令からなるモータ動作指令値を与える。モータ駆動制御部３６は、ブレーキ力の指令値に対し、インバータ３１ｂから電動モータ２に流すモータ電流を電流検出手段３４から得て、電流フィードバック制御を行う。またモータ駆動制御部３６は、電動モータ２のロータ（図示せず）の回転角すなわちモータ回転角をモータ回転角検出手段２８から得て、モータ回転角に応じた効率的なモータ駆動が行えるように、ＰＷＭ制御部３１ａに電流指令を与える。
モータコントロール部３２には、センサ異常検出手段３７が設けられる。このセンサ異常検出手段３７は、ブレーキ力が零となるモータ回転角度において、荷重センサ１３のセンサ出力を記憶し、この記憶したセンサ出力の推移から、荷重センサ１３のフランジ部材１３ａ（図２）に塑性変形が発生したことを推定する。ブレーキ力が零となった後、摩擦パッド６（図１）がブレーキロータ５（図１）から離間していく時間において、直動機構４（図１）の摩擦力やフランジ部材１３ａ（図２）の弾性力等により、荷重センサ１３にはセンサ出力が存在する。このセンサ出力の推移から荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを推定する。前記「ブレーキ力が零となるモータ回転角度」とは、モータ回転角がゼロ点以下となる回転角度であり、前記「ゼロ点」は、ブレーキ力指令手段２６ａにより目標ブレーキ力として「零」が指令されたときのモータ回転角である。
このセンサ異常検出手段３７は、ゼロ点検出部３８と、塑性変形検出部３９と、記憶手段４０と、最大ブレーキ力規制手段４１とを有する。
ゼロ点検出部３８は、荷重センサ１３で検出されるセンサ出力ＶＬＳが基準出力Ｖｂになったときの、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角θｂから、ブレーキ力が解除されて荷重センサ１３に印加される荷重が零以下となるモータ回転角のゼロ点θ０を推定する。
塑性変形検出部３９は、荷重センサ１３に定められた荷重を印加した後、モータ回転角がゼロ点θ０より摩擦パッド６（図１）がブレーキロータ５（図１）から離反する位置に移動したときに、荷重センサ１３で検出されるセンサ出力を記憶手段４０に記憶する。塑性変形検出部３９は、この記憶したセンサ出力の推移から、荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出する。最大ブレーキ力規制手段４１は、塑性変形検出部３９により荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出したとき、この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を、前記塑性変形を検出する前の最大のブレーキ力から規定量減少させた値とする。
インバータ装置２７には、警告信号出力手段３３が設けられる。この警告信号出力手段３３は、塑性変形検出部３９により荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出したとき、ＥＣＵ２６に警告信号を出力する。車両におけるコンソールパネル等に、例えば、ディスプレイ、警告灯、または音声出力装置等の警告表示等出力手段４２が設けられる。ＥＣＵ２６は、警告信号出力手段３３から警告信号が入力されると、警告表示等出力手段４２に警告表示等を出力させる。車両の運転者は、出力される警告表示等により、荷重センサ１３に異常が発生したことを認識し得る。
図５は、この電動ブレーキ装置のセンサ出力を記憶する処理等を示すフローチャートである。以後、図１〜図４も必要に応じて参照しつつ説明する。例えば、車両の電源が投入される条件で本処理が開始され、センサ異常検出手段３７の記憶手段４０は、荷重センサ１３で検出されるセンサ出力ＶＬＳを一時的に取得する（ステップＳ１）。次に、ゼロ点検出部３８は、検出されるセンサ出力ＶＬＳが基準出力Ｖｂになったか否かを判定する（ステップＳ２）。
センサ出力ＶＬＳが基準出力Ｖｂになったとき（ステップＳ２：ｙｅｓ）、ゼロ点検出部３８は、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角θｂを、基準位置として記憶手段４０に更新して記憶する（ステップＳ３）。その後、塑性変形検出部３９は、原点出力であるセンサ出力Ｖ０の記憶手段４０への保存が完了していないことを表すフラグを立てる。具体的には、塑性変形検出部３９はＶ０保存完了フラグをオフにする（ステップＳ４）。
センサ出力ＶＬＳが基準出力Ｖｂになっていないとき（ステップＳ２：ｎｏ）、ゼロ点検出部３８は、既に保存された基準位置となるモータ回転角θｂを、記憶手段４０から読み出し取得する（ステップＳ５）。次に、ゼロ点検出部３８は、荷重センサ１３に印加される荷重が零以下となるモータ回転角θ０を取得する（ステップＳ６）。次に、塑性変形検出部３９は、モータ回転角検出手段２８で検出されるモータ回転角θがモータ回転角θ０よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ７）。つまりモータ回転角θがゼロ点θ０より摩擦パッド６がブレーキロータ５から離反する位置に移動したか否かを判定する。
モータ回転角θがモータ回転角θ０以上のとき（ステップＳ７：ｎｏ）、ステップＳ４に移行する。モータ回転角θがモータ回転角θ０より小さいとき（ステップＳ７：ｙｅｓ）、塑性変形検出部３９は、センサ出力ＶＬＳを原点出力として記憶手段４０に保存する（ステップＳ８）。次に、塑性変形検出部３９は、原点出力であるセンサ出力Ｖ０の記憶手段４０への保存が完了したことを表すフラグを立てる（ステップＳ９）。その後本処理を終了する。
図６は、この電動ブレーキ装置において、記憶したセンサ出力Ｖ０より荷重センサ１３の塑性変形を検出する例を示すフローチャートである。本処理開始後、塑性変形検出部３９は、荷重センサ１３への荷重負荷を繰り返し行う複数（ｎ個）のステップの原点出力Ｖ０（０），…，Ｖ０（ｎ）を記憶手段４０から取得する（ステップａ１）。次に、塑性変形検出部３９は、１次関数ｆ（ｘ）＝ａｘ＋ｂを設定する（ステップａ２）。同１次関数において、「ａ」は複数のセンサ出力Ｖ０の変化量（傾き）を表し、「ｂ」は定数である。
次に、塑性変形検出部３９は、最小二乗法にて傾き「ａ」を算出する。例えば、塑性変形検出部３９はＪ＝Σ｛Ｖ（ｉ）−ｆ（ｘ）｝２のＪを最小化する傾き「ａ」を算出する。但し０＜ｉ＜ｎとする（ステップａ３）。次に、塑性変形検出部３９は、傾き「ａ」が閾値（定められた値）より大きいか否かを比較する（ステップａ４）。傾き「ａ」が閾値以下との判定で（ステップａ４：ｎｏ）、本処理を終了する。
傾き「ａ」が閾値より大きいとの判定で（ステップａ４：ｙｅｓ）、塑性変形検出部３９は、荷重センサ１３に塑性変形が発生したと判定する（ステップａ５）。その後本処理を終了する。なおこの例では、最小二乗法にて傾き「ａ」を算出する例を示しているが、例えば、予めセンサ出力Ｖ０の中央値および偏差を設定しておき、この値とセンサ出力Ｖ０を直接比較しても良い。
図７（Ａ）は、荷重センサにおいて塑性変形が発生しない場合と発生する場合のセンサ出力の推移を概念的に示す図である。同図において、横軸の「時間」の原点は、荷重センサに塑性変形が始まった時間としている。荷重センサに繰り返し荷重が負荷されると、時間の経過に伴って、塑性変形がある荷重センサのセンサ出力は、塑性変形が無い荷重センサのセンサ出力に対し、次第に上方にドリフトするように推移している。
図７（Ｂ）は、記憶したセンサ出力Ｖ０の推移を塑性変形の有無でそれぞれ示す図である。同図において、横軸の、荷重センサへの繰り返し荷重の繰り返し回数「ｎ」の原点は、荷重センサに塑性変形が始まった回数としている。荷重センサに繰り返し荷重が負荷されると、繰り返し回数ｎの増加に伴って、塑性変形がある荷重センサのセンサ出力Ｖ０は、塑性変形が無い場合のセンサ出力Ｖ０に対し、次第に傾きａを持って上方にオフセットするように推移していく。したがって、前述の図６に示すように、荷重センサに塑性変形が発生したことを検出することが可能となる。
以上説明した電動ブレーキ装置によると、制御装置７のセンサ異常検出手段３７は、センサ出力Ｖ０の推移から荷重センサ１３に塑性変形が発生したかを推定する。警告信号出力手段３３は、塑性変形検出部３９により荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出したとき、ＥＣＵ２６に警告信号を出力する。ＥＣＵ２６は、警告信号出力手段３３から警告信号が入力されると、警告表示等出力手段４２に警告表示等を出力させる。車両の運転者は、出力される警告表示等により、荷重センサ１３に異常が発生したことを認識し得る。
最大ブレーキ力規制手段４１は、塑性変形検出部３９により荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出したとき、この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を、前記塑性変形を検出する前の最大のブレーキ力から規定量減少させた値とする。
このように、制御装置７は、ブレーキ力の最大値を絞ったり、運転者に警告音や警告灯を出力する制御を行うことができる。したがって、荷重センサ１３に塑性変形が発生した後、この荷重センサ１３に過度の負荷がかかることを未然に防止することが可能となる。よって荷重センサ１３を大型化することなく、荷重センサ１３に異常が発生した場合の冗長化を図ることができる。
他の実施形態について説明する。
最大ブレーキ力規制手段４１は、塑性変形検出部３９により荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出したとき、ゼロ点における荷重センサ１３のセンサ出力の推移から塑性変形の度合を推定し、前記度合が大きくなる程この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を減少させるようにしても良い。
図４に示すように、センサ異常検出手段３７は、塑性変形検出部３９により荷重センサ１３に塑性変形が発生したことを検出したとき、荷重センサ１３の使用限界までの時間を推定する使用限界時間推定手段４３を有するものとしても良い。ＥＣＵ２６は、警告信号出力手段３３から警告信号が入力されると、警告表示等出力手段４２に荷重センサ１３の使用限界までの時間を出力する。この場合、運転者は、荷重センサ１３の使用限界までの時間を把握して、この時間に至る前に修理工場等に向かうことができる。
荷重センサ１３は、図２の例とは逆に、フランジ部材１３ａの内周に磁気ターゲット１３ｂを設け、支持部材１３ｄの外周に磁気センサ１３ｃを設けても良い。
２…電動モータ
４…直動機構（伝達機構）
５…ブレーキロータ
６…摩擦パッド
７…制御装置
１３…荷重センサ
２６ａ…ブレーキ力指令手段
２８…モータ回転角検出手段
２９…ブレーキ操作手段
３０…ブレーキ力推定手段
３７…センサ異常検出手段
３８…ゼロ点検出部
３９…塑性変形検出部
４３…使用限界時間推定手段

Claims (8)

  1. 車輪と一体に回転するブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生させる摩擦パッドと、電動モータと、この電動モータの出力を前記摩擦パッドの押圧力に変換する伝達機構と、ブレーキ操作手段の操作量を検出して目標ブレーキ力として指令するブレーキ力指令手段と、前記摩擦パッドを前記ブレーキロータに押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータの回転角を検出するモータ回転角検出手段と、前記ブレーキ力の指令値および推定値に応じて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、
    前記ブレーキ力推定手段が、この電動ブレーキ装置を構成する定められた部材の弾性変形を検出する荷重センサを含み、
    前記制御装置は、
    ブレーキ力が零となるモータ回転角度において、前記荷重センサのセンサ出力を記憶し、この記憶したセンサ出力の推移から前記荷重センサに塑性変形が発生したことを推定するセンサ異常検出手段を有することを特徴とする電動ブレーキ装置。
  2. 請求項１記載の電動ブレーキ装置において、
    前記センサ異常検出手段は、
    前記荷重センサで検出されるセンサ出力が基準出力になったときの、前記モータ回転角検出手段で検出されるモータ回転角から、ブレーキ力が解除されて前記荷重センサに印加される荷重が零以下となるモータ回転角のゼロ点を推定するゼロ点検出部と、
    前記荷重センサに定められた荷重を印加した後、前記モータ回転角が前記ゼロ点より前記摩擦パッドが前記ブレーキロータから離反する位置に移動したときに、前記荷重センサで検出されるセンサ出力を記憶し、この記憶したセンサ出力の推移から、前記荷重センサに塑性変形が発生したことを検出する塑性変形検出部と、
    を有する電動ブレーキ装置。
  3. 請求項２記載の電動ブレーキ装置において、前記荷重センサが、１８０度反転して並列する磁極対の境目を含むその近傍における磁束変化を検出する磁界検出方式の荷重センサである電動ブレーキ装置。
  4. 請求項３記載の電動ブレーキ装置において、前記ゼロ点検出部は、前記磁界の磁極方向成分が零となる位置、または、磁界ベクトルが磁極方向と直交する位置から、定められたモータ回転角の分前記摩擦パッドを前記ブレーキロータから離反させた位置におけるモータ回転角を前記ゼロ点として取得する電動ブレーキ装置。
  5. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記塑性変形検出部は、前記ゼロ点における前記荷重センサで検出されるセンサ出力、および、前記荷重センサへの繰り返し荷重を負荷する毎の前記ゼロ点における前記荷重センサで検出されるセンサ出力の変化量の少なくともいずれか１つを、定められた値と比較して前記荷重センサの塑性変形を検出する電動ブレーキ装置。
  6. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記ゼロ点における前記荷重センサのセンサ出力の推移から、前記荷重センサに塑性変形が発生したことを検出したとき、この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を、前記塑性変形を検出する前の最大のブレーキ力から規定量減少させた値とする電動ブレーキ装置。
  7. 請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、荷重センサに塑性変形が発生したことを検出したとき、前記ゼロ点における前記荷重センサのセンサ出力の推移から塑性変形の度合を推定し、前記度合が大きくなる程この電動ブレーキ装置の最大のブレーキ力を減少させる電動ブレーキ装置。
  8. 請求項２ないし請求項７のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記ゼロ点における前記荷重センサのセンサ出力の推移から、前記荷重センサに塑性変形が発生したことを検出したとき、前記荷重センサのセンサ出力の推移から、前記荷重センサの使用限界までの時間を推定する使用限界時間推定手段を有する電動ブレーキ装置。
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