JP6545988B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動ブレーキ装置に関し、ブレーキフィーリングを悪化させることなく制御系を容易に設計できる技術に関する。

電動ブレーキ装置として、以下の技術が提案されている。
１．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（特許文献１）。
２．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付加する技術（特許文献２）。

特開２００６−１９４３５６号公報 特開平６−３２７１９０号公報

特許文献１，２のような電動ブレーキ装置において、一般に目標ブレーキ力に対してパッド押圧力等の推定ブレーキ力を追従させる機能が要求される。しかしながら、電動モータのサーボ制御装置を設計するうえで、目標値を要求ブレーキ力、制御量を推定ブレーキ力とすると、次式に示すように制御パラメータ中に電動ブレーキ装置の剛性からなる非線形のバネ定数ｋを含むため、制御系の設計が困難になる問題がある。一般に、例えばディスクブレーキにおいて前記バネ定数ｋは最大で１０〜１００倍程度変化する。

一方で、目標値を要求モータ角度、制御量をモータ角度とすると、上式において[ｋ 0]→[１ 0]となり、全て線形なシステムとして記述できるため、コントローラの設計が容易となる。
しかしながら、モータ角度を演算に含める場合、モータ角度の値が非常に大きくなりやすいことで、演算負荷の増大や変数のオーバーフローが発生する頻度が高くなる問題がある。

上記の問題の対策として、上記ｘ（ｔ）の値を逐次リセットする処理が一般に行われる。しかしながら、小数点の切り捨て等の影響により、ｘ（ｔ）をリセットする際に操作量ｕ（ｋ）の値が変動し、電動アクチュエータが意図しない動作をする可能性がある。この問題が電動ブレーキ装置において発生した場合、制動ショックや作動音の悪化などが発生することにより、ブレーキフィーリングが悪化する可能性がある。

この発明の目的は、ブレーキフィーリングを悪化させることなく制御系を容易に設計できる電動ブレーキ装置を提供することである。

この発明における第１の発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータ８と、このブレーキロータ８に接触させる摩擦部材９と、この摩擦部材９を前記ブレーキロータ８に接触させる摩擦部材操作手段６と、この摩擦部材操作手段６を駆動する電動モータ４と、前記摩擦部材９を前記ブレーキロータ８に押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段２８と、前記電動モータ４を制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置２とを備える電動ブレーキ装置において、
前記制御装置２は、前記電動モータ４のうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置２は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を前記電動モータの実際の動作によらず定められた値にリセットする状態量リセット機能部２５を有することを特徴とする。
前記定められた条件は、ブレーキフィーリングへの影響が少ない条件を実験やシミュレーション等の結果により定める。
前記定められた値も実験やシミュレーション等の結果により定められる。

この構成によると、制御装置２は、電動モータ４を制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する。制御装置２は、モータ回転角を追従制御における状態量に含む制御系を有するため線形な制御システムとでき、よって制御パラメータ中に電動ブレーキ装置の剛性からなる非線形バネ定数を含む従来技術よりも、制御系を容易に設計することができる。

この制御装置２は、モータ回転角を、追従制御における状態量に含む制御系を有するため、モータ回転角の値が非常に大きくなることが課題とされていたが、状態量リセット機能部２５が状態量であるモータ回転角を次のようにリセットすることで、この問題を未然に解消することができる。制御装置２における状態量リセット機能部２５は、目標ブレーキ力、ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、目標ブレーキ力とブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくともモータ回転角を定められた値にリセットする。これにより、演算負荷の増大を抑制し、変数のオーバーフローが発生することを防止し得る。また状態量リセット機能部２５は、ブレーキフィーリングへの影響が少ない条件を、前記定められた条件としてモータ回転角をリセットするため、このモータ回転角のリセットに伴い操作量が変動しても、ドライバーはブレーキフィーリングの悪化を感じにくい。

この発明における第２の発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータ８と、このブレーキロータ８に接触させる摩擦部材９と、この摩擦部材９を前記ブレーキロータ８に接触させる摩擦部材操作手段６と、この摩擦部材操作手段６を駆動する電動モータ４と、前記摩擦部材９を前記ブレーキロータ８に押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段２８と、前記電動モータ４を制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置２とを備える電動ブレーキ装置において、
前記制御装置２は、前記電動モータ４のうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置２は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする状態量リセット機能部２５を有し、
前記制御装置２の前記状態量リセット機能部２５は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力の変化量の絶対値が設定値以下であり、かつ、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値が閾値以下であるときに、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする。
前記設定値、前記閾値はそれぞれ実験やシミュレーション等の結果により定められる。

目標ブレーキ力の変化量の絶対値が設定値以下であり、かつ、目標ブレーキ力とブレーキ力の推定値との偏差の絶対値が閾値以下である場合、電動ブレーキ装置ＤＢはブレーキ力を略一定値に維持していると考えられる。その際、状態量であるモータ回転角のリセットに伴い操作量が変動しても、電動ブレーキ装置ＤＢの摩擦ヒステリシスループ内であればブレーキ力は変動しない。このため、前記定められた条件を前述の条件とすることで、この電動ブレーキ装置ＤＢが搭載された車両におけるドライバーのブレーキフィーリングを悪化させることなくモータ回転角のリセットが可能となる。

この発明における第３の発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータ８と、このブレーキロータ８に接触させる摩擦部材９と、この摩擦部材９を前記ブレーキロータ８に接触させる摩擦部材操作手段６と、この摩擦部材操作手段６を駆動する電動モータ４と、前記摩擦部材９を前記ブレーキロータ８に押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段２８と、前記電動モータ４を制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置２とを備える電動ブレーキ装置において、
前記制御装置２は、前記電動モータ４のうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置２は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする状態量リセット機能部２５を有し、
前記制御装置２の前記状態量リセット機能部２５は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値、または、前記偏差に基づいて決定される電動モータ４の駆動力のいずれか一方または両方が閾値以上であるときに、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする。
前記閾値は、実験やシミュレーション等の結果により定められる。
目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値が閾値以上である場合、例えば、急激なブレーキ操作がされた場合などにおいて電動ブレーキ装置ＤＢが極めて高速に動作している状態にあると考えられる。その場合、状態量であるモータ回転角のリセットに伴い操作量が変動しても、ドライバーはブレーキフィーリングの悪化を感じにくい。また、上記のように偏差が大きい場合においては、モータに出力飽和が発生している場合が多いと考えられ、そのような場合には状態量のリセットにおける操作量変動そのものが発生し難いと考えられる。

但し、上記の条件、すなわち目標ブレーキ力の変化量の絶対値が設定値以下であり、かつ、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値が閾値以下であるとき、目標ブレーキ力の変化量の絶対値が設定値以下であり、かつ、目標ブレーキ力とブレーキ力の推定値との偏差の絶対値が閾値以下である場合、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値、または、前記偏差に基づいて決定される電動モータ４の駆動力のいずれか一方または両方が閾値以上であるときの条件は、あらゆる全てのドライバーのブレーキ操作に対してオーバフロー抑止を完全に保証するものではないため、上記の条件に該当しないままモータ回転角が積算され続ける極めて限られた状況への対策として、前記制御装置２の前記状態量リセット機能部２５は、少なくとも前記モータ回転角の絶対値が閾値以上であるときに、少なくとも前記モータ回転角を強制的にリセットしても良い。
前記閾値は、実験やシミュレーション等の結果により定められる。
前記第２の発明において、前記制御装置２の前記状態量リセット機能部２５は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値、または、前記偏差に基づいて決定される電動モータ４の駆動力のいずれか一方または両方が閾値以上であるときに、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットしても良い。

この発明における第１の発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記電動モータのうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を前記電動モータの実際の動作によらず定められた値にリセットする状態量リセット機能部を有する。このため、ブレーキフィーリングを悪化させることなく制御系を容易に設計できる。
この発明における第２の発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記電動モータのうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする状態量リセット機能部を有し、前記制御装置の前記状態量リセット機能部は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力の変化量の絶対値が設定値以下であり、かつ、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値が閾値以下であるときに、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする。このため、ブレーキフィーリングを悪化させることなく制御系を容易に設計できる。
この発明における第３の発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記電動モータのうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする状態量リセット機能部を有し、前記制御装置の前記状態量リセット機能部は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値、または、前記偏差に基づいて決定される電動モータの駆動力のいずれか一方または両方が閾値以上であるときに、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする。このため、ブレーキフィーリングを悪化させることなく制御系を容易に設計できる。
この発明における第４の発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記電動モータのうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする状態量リセット機能部を有し、前記制御装置の前記状態量リセット機能部は、少なくとも前記モータ回転角の絶対値が閾値以上であるときに、少なくとも前記モータ回転角を強制的にリセットする。このため、ブレーキフィーリングを悪化させることなく制御系を容易に設計できる。

この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置を概略示す図である。 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ブレーキ剛性等とブレーキ押圧力との関係を示す図である。 同電動ブレーキ装置の状態量リセット機能部の動作例を示すフローチャートである。 は同状態量リセット機能部の動作例を模式的に示す図である。 従来例に係り、オーバーフローの発生に応じて状態量をリセットする場合を模式的に示す図である。

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５と共に説明する。
図１に示すように、電動ブレーキ装置ＤＢは、電動アクチュエータ１と、制御装置２と、ブレーキ力推定手段２８（図２）とを有する。先ず、電動アクチュエータ１について説明する。
電動アクチュエータ１は、電動モータ４と、この電動モータ４の回転を減速する減速機構５と、直動機構６と、駐車ブレーキであるパーキングブレーキ機構７と、ブレーキロータ８と、摩擦部材９とを有する。電動モータ４、減速機構５、および直動機構６は、例えば、図示外のハウジング等に組込まれる。なおブレーキロータ８は、ディスク型であっても、ドラム型であっても良い。摩擦部材９は、ブレーキパッドまたはブレーキシュー等からなる。直動機構６は、ボールねじ機構や遊星ローラねじ機構などの送りねじ機構からなる。

電動モータ４は３相の同期モータ等からなる。減速機構５は、電動モータ４の回転を、回転軸１０に固定された３次歯車１１に減速して伝える機構であり、１次歯車１２、中間歯車１３、および３次歯車１１を含む。この例では、減速機構５は、電動モータ４のロータ軸４ａに取り付けられた１次歯車１２の回転を、中間歯車１３により減速して、回転軸１０の端部に固定された３次歯車１１に伝達可能としている。

摩擦部材操作手段である直動機構６は、減速機構５で出力される回転運動を送りねじ機構により直動部１４の直線運動に変換して、ブレーキロータ８に対して摩擦部材９を当接離隔させる機構である。直動部１４は、回り止めされ且つ矢符Ａ１にて表記する軸方向に移動自在に支持されている。直動部１４のアウトボード側端に摩擦部材９が設けられる。電動モータ４の回転を減速機構５を介して直動機構６に伝達することで、回転運動が直線運動に変換され、それが摩擦部材９の押圧力に変換されることによりブレーキ力を発生させる。なお、アウトボード側とは電動ブレーキ装置ＤＢを車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両の中央側をインボード側という。

パーキングブレーキ機構７について
パーキングブレーキ機構７は、ロック部材１５とアクチュエータ１６とを有する。中間歯車１３のアウトボード側端面には、複数の係止孔（図示せず）が円周方向一定間隔おきに形成される。これら係止孔のいずれか１つにロック部材１５が係止可能に構成される。アクチュエータ１６として例えばリニアソレノイドが適用される。アクチュエータ１６によりロック部材（ソレノイドピン）１５を進出させて中間歯車１３に形成された前記係止孔に嵌まり込ませることで係止し、中間歯車１３の回転を禁止することで、パーキングロック状態にする。ロック部材１５の一部または全部をアクチュエータ１６に退避させて前記係止孔から離脱させることで中間歯車１３の回転を許容し、アンロック状態にする。

制御装置２等について説明する。
図２に示すように、制御装置２は、制御対象である電動アクチュエータ１を制御する装置であって、電動モータ４を制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する機能を有する。この制御装置２には、この制御装置２の上位制御手段である上位ＥＣＵ１８が接続されている。なお車両に複数の電動ブレーキ装置ＤＢが搭載される場合、各電動ブレーキ装置ＤＢの制御装置２に、上位ＥＣＵ１８が接続される。上位ＥＣＵ１８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。上位ＥＣＵ１８は、例えば、図示外のブレーキペダルの操作量に応じて変化するセンサ（図示せず）の出力に応じて、電動ブレーキ装置ＤＢの制御装置２に目標ブレーキ力を出力する。

制御装置２は、上位ＥＣＵ１８から与えられる目標ブレーキ力に対してブレーキ力をフィードバックする追従制御を実施する。この制御装置２は、コントローラ１７と、リミッタ回路１９と、離散ホールダ２０と、制御対象の状態遷移行列Ａ，Ｂ，Ｃを含む方程式２１と、ブレーキ剛性からなるバネ定数２２と、離散サンプラ２３とを有する。離散ホールダ２０は、マイコンやASIC等のディジタル演算素子からなるコントローラで算出された出力を、演算サンプル間における連続出力として出力する機能を有し、例えばモータ制御においては所定のデューティ比でPWM出力を生成するスイッチング素子等によって実装される。離散サンプラ２３は、センサ等の連続的な信号をディジタル演算素子の各演算サンプルにおける入力として離散化する機能を有し、例えばA/D変換器によって実装される。

前記状態遷移行列Ａ，Ｂ，Ｃは電動アクチュエータ慣性等の物理特性値から与えても良く必要に応じて一部を無視するなどして簡略化しても良い。コントローラ１７は、電動モータ４のモータ回転角を前記追従制御における状態量ｘ（ｋ）に含む制御系である。なお状態量ｘ（ｋ）は、モータ回転角だけでなく電動モータ４の角速度も含めても良い。このコントローラ１７は、目標モータ角度生成機能部２４と、状態量リセット機能部２５と、状態フィードバック制御器２９とを有する。

目標モータ角度生成機能部２４は、ブレーキ力推定手段（後述する）２８で推定されさらに離散サンプラ２３を介して抽出されたブレーキ力の推定値（「ブレーキ力推定値」と称す）と、上位ＥＣＵ１８から与えられる目標ブレーキ力とから、電動モータ４の目標状態量ｒ（ｋ）である目標モータ角度を生成する。状態量リセット機能部２５は、この例では。上位ＥＣＵ１８から与えられる目標ブレーキ力と、前記ブレーキ力推定値との偏差ΔＦを用いて、状態量であるモータ回転角（モータ角度）を定められた値ｘ_０にリセットする。状態量リセット機能部２５は、定められた条件（後述する）を満たすと、状態量であるモータ回転角をリセットするようになっている。

状態フィードバック制御器２９は、目標モータ角度生成機能部２４から与えられる目標状態量ｒ（ｋ）と、例えば電動モータ４のセンシング情報から与えられ離散サンプラ２３を介して抽出された状態量ｘ（ｋ）と、状態量リセット機能部２５から必要に応じて（換言すれば、前記定められた条件を満たしたときに）与えられるリセット信号とから操作量ｕ（ｋ）を出力する。この操作量ｕ（ｋ）は、モータトルクやモータ電圧等である。

電動モータ４のセンシング情報としては、電流検出手段（図示せず）から検出されるモータ電流値、および回転角推定手段（図示せず）から推定されるモータ角度等が挙げられる。前記電流検出手段は、例えば、電流センサであっても良く、予め測定したインダクタンス値や抵抗値等のモータ諸元およびモータ電圧からモータ電流値を推定しても良い。前記回転角推定手段は、例えば、磁気エンコーダやレゾルバ等の角度センサであっても良く、前記モータ諸元およびモータ電圧から物理方程式を用いてモータ角度を推定しても良い。

電動ブレーキ装置ＤＢのブレーキ力は、ブレーキ力推定手段２８で推定される。ブレーキ力推定手段２８は、例えば、電動アクチュエータ１の荷重を検出する荷重センサであっても良く、本電動ブレーキ装置を搭載する車両の車輪速センサや加速度センサ等の情報からブレーキ力推定値を演算しても良く、電動アクチュエータ１の特性および前述の電動モータ４のセンシング情報からブレーキ力推定値を演算しても良い。

前記荷重センサは、例えば、磁気式のセンサが適用される。図１に示すように、摩擦部材９がブレーキロータ８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。磁気式のセンサからなる荷重センサは、このブレーキ力の反力を軸方向の変位量として磁気的に検出する。図２に示すように、ブレーキ力推定手段２８は、前記ブレーキ力の反力とセンサ出力との関係を実験等で予め設定しておくことにより、荷重センサのセンサ出力に基づいて、ブレーキ力を推定し得る。なお、荷重センサとして、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。

リミッタ回路１９は、状態フィードバック制御器２９から与えられる操作量ｕ（ｋ）を設定値以下に抑制する。操作量ｕ（ｋ）が例えばモータ電圧の場合、リミッタ回路１９は、出力電圧を設定電圧以下に抑制する。このリミッタ回路１９および離散ホールダ２０を経由して出力された操作量ｕ（ｋ）は、方程式２１に入力されて制御量ｙ（ｋ）の演算に供される。制御量ｙ（ｋ）は、モータ回転角およびモータ回転角速度のいずれか一方または両方としても良い。前記目標状態量ｒ（ｋ）は、目標モータ角度および目標モータ回転角速度のいずれか一方または両方としても良い。制御量ｙ（ｋ）は、ブレーキ剛性からなるバネ定数２２を加味してブレーキ力として出力される。最終的にブレーキ力を制御するにあたり、予め測定したモータ回転角と、前記荷重センサ等のセンサ出力から算出されるブレーキ力との相関から、目標とするモータ回転角を決定し得る。

電動ブレーキ装置の剛性の概念について
図３は、電動ブレーキ装置のブレーキ剛性等とブレーキ押圧力との関係を示す図である。以後、図１，図２も適宜参照しつつ説明する。図３（ａ）に示すように、一般に、ブレーキ押圧力の増加に伴い、バネ定数が増加する。また、図３（ｂ）に示すように、前述の非線形の剛性の影響で、ブレーキ押圧力が低い間ほど、モータ回転角が多く増加する。モータ回転角を制御する場合、モータ回転角の値が大きくなることで、制御演算等において変数のオーバーフローが発生する場合がある。そこで前述の状態量リセット機能部２５（図２）が状態量であるモータ回転角をリセットする。

図４は、状態量リセット機能部２５の動作例を示すフローチャートである。
例えば、電動ブレーキ装置ＤＢの電源投入後本処理が開始し、状態量リセット機能部２５は、上位ＥＣＵ１８から与えられた目標ブレーキ力Ｆｒと、ブレーキ力推定手段２８等から与えられるブレーキ力推定値Ｆｂとの偏差ΔＦを演算する（ステップＳ１）。次に、状態量リセット機能部２５は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力の変化量の絶対値｜ｄＦｒ／ｄｔ｜が設定値以下であり（ステップＳ２：ｙｅｓ）、かつ、目標ブレーキ力Ｆｒとブレーキ力推定値Ｆｂとの偏差ΔＦの絶対値｜ΔＦ｜が閾値以下（｜ΔＦ｜≒０））であるとき（ステップＳ３：ｙｅｓ）、状態量ｘ（ｋ）であるモータ回転角をリセットする（ステップＳ６）。

このような条件の場合（ステップＳ２：ｙｅｓでかつステップＳ３：ｙｅｓ）、電動ブレーキ装置ＤＢはブレーキ力を略一定値に維持していると考えられる。その際、状態量ｘ（ｋ）のリセットに伴い操作量ｕ（ｋ）が変動しても、電動ブレーキ装置ＤＢの摩擦ヒステリシスループ内であればブレーキ力は変動しない。そのため、この電動ブレーキ装置ＤＢを搭載した車両のドライバーのブレーキフィーリングを悪化させることなく、状態量ｘ（ｋ）のリセットが可能となる。

状態量リセット機能部２５は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力の変化量の絶対値｜ｄＦｒ／ｄｔ｜が設定値より大きいとき（ステップＳ２：ｎｏ）、または、目標ブレーキ力の変化量の絶対値｜ｄＦｒ／ｄｔ｜が設定値以下で（ステップＳ２：ｙｅｓ）かつ偏差ΔＦの絶対値｜ΔＦ｜が閾値より大きいとき（ステップＳ３：ｎｏ）、ステップＳ４に移行する。

ステップＳ４で偏差ΔＦの絶対値｜ΔＦ｜が所定の閾値Ｆ_ｄｔｈ以上である場合（ステップＳ４：ｙｅｓ）、例えば、急激なブレーキ操作がされた場合などにおいて電動ブレーキ装置ＤＢが極めて高速に動作している状態にあると考えられる。その場合、状態量ｘ（ｋ）のリセットに伴い操作量ｕ（ｋ）が変動しても、ドライバーがブレーキフィーリングの悪化を感じにくい。もしくは、目標ブレーキ力Ｆｒとブレーキ力推定値Ｆｂとの偏差ΔＦに基づいて決定される電動モータ４の駆動力が閾値以上であるとき、具体的には、操作量ｕ（ｋ）が例えばモータ駆動電圧の上限などにより飽和している場合、操作量ｕ（ｋ）の変動そのものが発生しにくい。そのため、この電動ブレーキ装置ＤＢを搭載した車両のドライバーのブレーキフィーリングを悪化させることなく、状態量ｘ（ｋ）のリセットが可能となる（ステップＳ６）。

ステップＳ４で偏差ΔＦの絶対値｜ΔＦ｜が所定の閾値Ｆ_ｄｔｈ未満である場合（ステップＳ４：ｎｏ）、ステップＳ５に移行する。このステップＳ５において、状態量リセット機能部２５は、モータ回転角θ（ｋ）の絶対値｜θ（ｋ）｜が閾値θ_ｍａｘ以上であるとき（ステップＳ５：ｙｅｓ）、上記ステップにおける状態量リセット発生条件に該当せず、モータ回転角θのオーバーフローが発生してしまう危険性がある為、強制的に状態量ｘ（ｋ）であるモータ回転角をリセットする（ステップＳ６）。その後本処理を終了する。

図５は状態量リセット機能部２５の動作例を模式的に示す図であり、図６は従来例に係り、オーバーフローの発生に応じて状態量をリセットする場合を模式的に示す図である。各図における上図はブレーキ力の指令値（目標ブレーキ力：点線で示す）に対するブレーキ力（実線で示す）の時間応答である。各図における下図はその際のモータ回転角の推移を示す。各図における下図において、モータ回転角が急峻にゼロに推移している箇所（矢印にて表示した箇所）にて、状態量のリセットが発生している。

図５において、状態量リセット機能部２５が状態量であるモータ回転角のリセットを行った際、前述の理由によりブレーキ力の変動などブレーキ力に大きな影響は発生しない。
一方で従来例の図６において、モータ回転角のリセットに伴う操作量の変動によって、ブレーキ力に若干の振動Ｖｂ（一点鎖線で表示）が発生する。この振動は、例えば電動ブレーキ装置を搭載した車両において、瞬間的な制動ショックや、電動ブレーキ装置の作動音悪化により、ブレーキフィーリングを悪化させる可能性がある。

以上説明した電動ブレーキ装置ＤＢによると、制御装置２は、電動モータ４を制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する。制御装置２は、モータ回転角を追従制御における状態量に含む制御系を有するため線形な制御システムとでき、よって制御パラメータ中に電動ブレーキ装置の剛性からなる非線形バネ定数を含む従来技術よりも、制御系を容易に設計することができる。

この制御装置２は、モータ回転角を、追従制御における状態量に含む制御系を有するため、モータ回転角の値が非常に大きくなることが課題とされていたが、状態量リセット機能部２５が状態量であるモータ回転角を次のようにリセットすることで、この問題を未然に解消することができる。制御装置２における状態量リセット機能部２５は、目標ブレーキ力、ブレーキ力推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力推定値の変化量、および、目標ブレーキ力とブレーキ力推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくともモータ回転角を定められた値にリセットする。

これにより、演算負荷の増大を抑制し、変数のオーバーフローが発生することを防止し得る。また状態量リセット機能部２５は、ブレーキフィーリングへの影響が少ない条件を、前記定められた条件としてモータ回転角をリセットするため、このモータ回転角のリセットに伴い操作量が変動しても、ドライバーはブレーキフィーリングの悪化を感じにくい。したがって、この電動ブレーキ装置ＤＢによると、ブレーキフィーリングを悪化させることなく制御系を容易に設計できる。

この実施形態では、制御対象に状態フィードバック制御器２９を適用する例を示すが、その他の制御手法を用いても良い。例えば、ＰＩＤ直列補償器を用いても良く、スライディングモードのような切替式非線形補償器を用いても良い。
状態遷移行列を含む方程式２１として、状態遷移モデルを適用しても良い。

状態量のリセットが頻発しないように、状態量リセット機能部２５は、例えば、状態量ｘ（ｋ）のリセットが発生した後の所定時間内には再度状態量ｘ（ｋ）のリセットを発生させない処理としても良い。もしくは状態量リセット機能部２５は、状態量ｘ（ｋ）のリセットが発生したブレーキ力に対して所定のブレーキ力の範囲内である場合には再度状態量ｘ（ｋ）のリセットを発生させない処理としても良い。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２…制御装置
４…電動モータ
６…直動機構（摩擦部材操作手段）
８…ブレーキロータ
９…摩擦部材
２５…状態量リセット機能部
２８…ブレーキ力推定手段

Claims (6)

1. ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える電動ブレーキ装置において、
   前記制御装置は、前記電動モータのうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を前記電動モータの実際の動作によらず定められた値にリセットする状態量リセット機能部を有することを特徴とする電動ブレーキ装置。
2. ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える電動ブレーキ装置において、
   前記制御装置は、前記電動モータのうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする状態量リセット機能部を有し、
   前記制御装置の前記状態量リセット機能部は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力の変化量の絶対値が設定値以下であり、かつ、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値が閾値以下であるときに、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする電動ブレーキ装置。
3. ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える電動ブレーキ装置において、
   前記制御装置は、前記電動モータのうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする状態量リセット機能部を有し、
   前記制御装置の前記状態量リセット機能部は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値、または、前記偏差に基づいて決定される電動モータの駆動力のいずれか一方または両方が閾値以上であるときに、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする電動ブレーキ装置。
4. ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦部材と、この摩擦部材を前記ブレーキロータに接触させる摩擦部材操作手段と、この摩擦部材操作手段を駆動する電動モータと、前記摩擦部材を前記ブレーキロータに押し付けることにより発生するブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記電動モータを制御してブレーキ力を目標ブレーキ力に対して追従制御する制御装置とを備える電動ブレーキ装置において、
   前記制御装置は、前記電動モータのうちモータ回転角を、前記追従制御の制御演算における状態量に含む制御系を有し、前記制御装置は、前記目標ブレーキ力、前記ブレーキ力の推定値、目標ブレーキ力の変化量、ブレーキ力の推定値の変化量、および、前記目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差のうち、少なくともいずれか１つを用いた定められた条件に基づいて、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする状態量リセット機能部を有し、
   前記制御装置の前記状態量リセット機能部は、少なくとも前記モータ回転角の絶対値が閾値以上であるときに、少なくとも前記モータ回転角を強制的にリセットする電動ブレーキ装置。
5. 請求項２に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置の前記状態量リセット機能部は、前記定められた条件として、目標ブレーキ力と前記ブレーキ力の推定値との偏差の絶対値、または、前記偏差に基づいて決定される電動モータの駆動力のいずれか一方または両方が閾値以上であるときに、少なくとも前記モータ回転角を定められた値にリセットする電動ブレーキ装置。
6. 請求項２または請求項３に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置の前記状態量リセット機能部は、少なくとも前記モータ回転角の絶対値が閾値以上であるときに、少なくとも前記モータ回転角を強制的にリセットする電動ブレーキ装置。

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