JP6876194B2 - 電動ブレーキおよび制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に制動力を付与する電動ブレーキおよび電動ブレーキに用いる制御装置に関する。

電動ブレーキは、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構を備えている。また、電動モータの回転位置と推力とからブレーキパッドの経時変化に応じたモータ制御を行う電動ブレーキが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１５９１３４号公報

ところで、特許文献１に記載された電動ブレーキでは、ブレーキ機構の異常を検出することはできる。しかしながら、特許文献１に記載された電動ブレーキでは、ブレーキ機構に具体的にどのような種類の異常が生じているのかは検出できない。

本発明の目的は、電動モータの回転位置と推力との関係からブレーキ機構の異常を特定することができる電動ブレーキおよび制御装置を提供することにある。

本発明の一実施形態は、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構と、前記ピストンへの推力を検出する推力検出部と、前記電動モータの回転位置を検出する回転位置検出部と、前記電動モータの駆動を制動指令に基づいて制御する制御装置と、を備える電動ブレーキにおいて、前記制御装置は、前記電動モータを駆動したときの、前記制動指令に対する前記推力検出部の検出値と前記回転位置検出部の検出値とから前記ブレーキ機構の異常を検出し、前記制動指令に対して、前記電動モータを前記ブレーキパッドが前記ディスクに近付くアプライ方向に駆動させ、前回の推力増加開始位置から所定の範囲内で前記推力が増加しないときに、前記電動モータの駆動を停止させることを特徴としている。

また、他の実施形態は、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構からなる電動ブレーキの電動モータを制御する制御装置において、前記制御装置は、前記電動モータを駆動したときの、制動指令に対する前記電動モータの推力と前記電動モータの回転位置または前記ピストンの位置とから前記ブレーキ機構の異常を検出し、前記制動指令に対して、前記電動モータを前記ブレーキパッドが前記ディスクに近付くアプライ方向に駆動させ、前回の推力増加開始位置から所定の範囲内で前記推力が増加しないときに、前記電動モータの駆動を停止させることを特徴としている。

本発明の一実施形態によれば、ブレーキ機構の異常を特定することができ、速やかにドライバへの警告が可能となる。このため、メンテナンス性および安全性を向上することができる。

本発明の実施形態による電動ブレーキを適用した車両のシステム構成を示す図である。 電動ブレーキを示す断面図である。 電動ブレーキが正常状態で増力方向へ動作しているときのモータ回転量と推力の関係を示す説明図である。 空転異常が発生しているときのモータ回転量と推力の関係を示す説明図である。 推力発生中に空転異常が発生したときのモータ回転量と推力の関係を示す説明図である。 パッド脱落異常が発生したときのモータ回転量と推力の関係を示す説明図である。 パッドフル摩耗異常が発生したときのモータ回転量と推力の関係を示す説明図である。 電動ブレーキの異常判定処理を示す流れ図である。 図８に続く流れ図である。 空転・パッド脱落確定判定処理を示す流れ図である。 モータ回転量に対する推力の傾き判定処理を示す流れ図である。 モータ回転量を保持しているときの空転異常を判定するための異常判定処理を示す流れ図である。 警告灯点灯処理を示す流れ図である。 ＩＧＮによる駆動禁止フラグのリセット処理を示す流れ図である。

以下、実施形態による電動ブレーキを、四輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照して説明する。

図１は、実施形態による電動ブレーキ２０を適用した車両１のシステム構成を示す図である。車両１に搭載されたブレーキ装置２は、左側の前輪３Ｌおよび右側の前輪３Ｒに対応して設けられた液圧式ブレーキ４（フロント制動機構）と、左側の後輪５Ｌおよび右側の後輪５Ｒに対応して設けられた電動ブレーキ２０（リア制動機構）とを備えている。また、ドライバのブレーキペダル６の操作量を計測する液圧センサ７およびペダルストロークセンサ８には、メインＥＣＵ９が接続されている。メインＥＣＵ９は、液圧センサ７およびペダルストロークセンサ８からの信号の入力を受けて、予め定められた制御プログラムにより各輪（４輪）に対しての目標制動力の演算を行う。メインＥＣＵ９は、算出した制動力に基づいて、フロント２輪それぞれに対しての制動指令をフロント液圧装置用ＥＣＵ１０（即ちＥＳＣブーストＥＣＵ）へＣＡＮ１２（Controller area network）を介して送信する。メインＥＣＵ９は、算出した制動力に基づいて、リア２輪それぞれに対しての制動指令をリア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１へＣＡＮ１２を介して送信する。また、メインＥＣＵ９は、前輪３Ｌ，３Ｒおよび後輪５Ｌ，５Ｒのそれぞれの近傍に設けられている、車輪速度センサ１３と接続され各輪の車輪速度を検出することができる。リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９の駆動を制動指令に基づいて制御する制御装置を構成している。

次に、電動ブレーキ２０の具体的に構成について、図１および図２を参照して説明する。

電動ブレーキ２０は、ディスクロータＤ（ディスク）に押圧されるブレーキパッド２２，２３を移動させるピストン３２に電動モータ３９の駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構２１と、ピストン３２への推力を検出する推力センサ４４と、電動モータ３９の回転位置を検出する回転角センサ４６と、電動モータ３９の駆動を制動指令に基づいて制御する制御装置としてのリア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１と、を備えている。

図２に示すように、ブレーキ機構２１は、一対のインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３と、キャリパ２４とを備えている。インナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３は、車両１の回転部に取り付けられるディスクロータＤを挟んで軸方向両側に配置されている。電動ブレーキ２０は、キャリパ浮動型として構成されている。なお、一対のインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３と、キャリパ２４とは、車両１のナックル等の非回転部に固定されたブラケット２５に、支持されている。

ブラケット２５は、インナブレーキパッド２２とアウタブレーキパッド２３とをそれぞれ独立して支持するインナ側支持部２６とアウタ側支持部２７とを備えている。インナブレーキパッド２２は、インナ側支持部２６の内側にディスクロータＤの軸方向に沿って移動自在に支持されている。アウタブレーキパッド２３は、アウタ側支持部２７の内側にディスクロータＤの軸方向に沿って移動自在に支持されている。

キャリパ２４は、キャリパ２４の主体であるキャリパ本体２８と、キャリパ本体２８と並ぶように配置された電動モータ３９とを備えている。キャリパ本体２８には、車両内側のインナブレーキパッド２２に対向する基端部に配置され、インナブレーキパッド２２に対向して開口する円筒状のシリンダ部２９と、シリンダ部２９からディスクロータＤを跨いでアウタ側に延び、車両外側のアウタブレーキパッド２３に対向する先端側に配置される爪部３０とが一体的に形成されている。

シリンダ部２９には、有底のシリンダ３１が形成されている。ピストン３２は、インナブレーキパッド２２を押圧するものであって、有底のカップ状に形成されている。ピストン３２は、その底部３３がインナブレーキパッド２２に対向するようにシリンダ３１内に収容されている。

キャリパ本体２８のシリンダ部２９の底壁側には、ギヤハウジング３４が配置されている。ギヤハウジング３４の内部には、平歯多段減速機構３５、遊星歯車減速機構３６および制御基板３８が収容されている。制御基板３８には、例えばマイクロコンピュータからなる制御装置としてのリア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１が設けられている。

リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９の駆動を、制動指令に基づいて制御する。また、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、予めメモリ（図示せず）に格納された図８ないし図１４に示す異常判定処理等のプログラムを実行する。このとき、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９を駆動したときの、制動指令に対する推力センサ４４の検出値と回転角センサ４６の検出値とからブレーキ機構２１の異常を検出する。リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、検出したブレーキ機構２１の異常に応じて、電動モータ３９の制御を変更する。

キャリパ本体２８には、電動モータ３９と、電動モータ３９からの回転トルクを増力する伝達機構である、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６と、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６からの回転が伝達されてピストン３２に推力を付与するボールねじ機構４１と、ピストン３２からインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３への推力（押圧力）に対する反力を検出する推力センサ４４と、ボールねじ機構４１のプッシュロッド４２がピストン３２を推進するとき、プッシュロッド４２に対する後退方向への回転力を蓄える戻し機構４５と、電動モータ３９の回転軸４０の回転角を検出する回転角センサ４６と、制動時にピストン３２からインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３への推力を保持する推力保持部４７と、が備えられている。推力センサ４４は、ピストン３２への推力を検出する推力検出部を構成している。

平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６は、電動モータ３９の回転を、所定の減速比で減速、増強して、遊星歯車減速機構３６のキャリア３７に伝達する。キャリア３７からの回転は、ボールねじ機構４１のプッシュロッド４２に伝達される。

ボールねじ機構４１は、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６からの回転運動、すなわち電動モータ３９の回転運動を直線運動（以下、便宜上直動という）に変換し、ピストン３２に推力を付与するものである。ボールねじ機構４１は、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６からの回転運動が伝達される、軸部材としてのプッシュロッド４２と、プッシュロッド４２の外周面にねじ係合される、ナット部材としてのベースナット４３と、から構成されている。プッシュロッド４２がベースナット４３に対して相対回転しながら前進すると、ピストン３２が前進して、ピストン３２によりインナブレーキパッド２２をディスクロータＤに押し付ける。

戻し機構４５は、フェールオープン機構と称することもある。戻し機構４５は、制動中、電動モータ３９や制御基板３８等が失陥した場合に、ピストン３２によるインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３からディスクロータＤへの制動力を開放するものである。

回転角センサ４６は、電動モータ３９の回転軸４０の回転角度を検出するものである。回転角センサ４６は、電動モータ３９の回転軸４０に取り付けられた磁石部材と、磁気検出ＩＣチップ（いずれも図示せず）と、を備えている。回転する磁石部材からの磁束の変化を磁気検出ＩＣチップにより検出することで、制御基板３８により、電動モータ３９の回転軸４０の回転角度を演算して検出することができる。回転角センサ４６は、電動モータ３９の回転位置を検出する回転位置検出部を構成している。

リターンスプリング４８は、コイルスプリングで構成されている。リターンスプリング４８は、プッシュロッド４２に対して後退方向の回転力を蓄えることができる。電流センサ４９は、電動モータ３９に取り付けられている。電流センサ４９は、電動モータ３９に供給されるモータ電流を検出し、モータ電流に応じた信号を制御基板３８に出力する。

次に、電動ブレーキ２０において、通常走行における制動および制動解除の作用について説明する。

通常走行における制動時には、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１からの指令により、電動モータ３９が駆動されて、その正方向、すなわち制動方向（アプライ方向）の回転が、平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６を経由することで所定の減速比で減速、増強されて遊星歯車減速機構３６のキャリア３７に伝達される。そして、キャリア３７からの回転が、ボールねじ機構４１のプッシュロッド４２に伝達される。

続いて、キャリア３７の回転に伴ってプッシュロッド４２が回転し始めると、プッシュロッド４２がベースナット４３に対して相対回転しながら前進するようになる。プッシュロッド４２がベースナット４３に対して相対回転しながら前進すると、ピストン３２が前進して、ピストン３２によりインナブレーキパッド２２をディスクロータＤに押し付ける。そして、ピストン３２によるインナブレーキパッド２２への押圧力に対する反力により、キャリパ本体２８がブラケット２５に対して図２における右方向に移動して、爪部３０に押圧されたアウタブレーキパッド２３をディスクロータＤに押し付ける。この結果、ディスクロータＤがインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３により挟みつけられて摩擦力が発生し、ひいては、車両１の制動力が発生することになる。

引き続き、ディスクロータＤがインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３により挟みつけられて制動力が発生し始めると、その反力が、プッシュロッド４２およびベースナット４３を経由して推力センサ４４に付与される。そして、推力センサ４４により、ピストン３２の前進によるインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３からディスクロータＤへの推力が検出される。

そして、これ以降プッシュロッド４２の回転が継続されると、リターンスプリング４８にプッシュロッド４２に対する後退方向への回転力が蓄えられる。その後、回転角センサ４６および推力センサ４４等からの検出信号により電動モータ３９の駆動が制御されて、制動状態が確立される。

一方、制動解除時には、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１からの指令により、電動モータ３９の回転軸４０が逆方向、すなわち制動解除方向（リリース方向）に回転すると共に、その逆方向の回転が平歯多段減速機構３５および遊星歯車減速機構３６を介してプッシュロッド４２に伝達される。その結果、プッシュロッド４２が逆方向に相対回転しながら後退することで、リターンスプリング４８が初期状態に戻り、ディスクロータＤへのインナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３による制動力が解除される。

制動中、電動モータ３９や制御基板３８が失陥した場合には、制動途中にリターンスプリング４８に蓄えられた付勢力によって、プッシュロッド４２が逆方向に相対回転しながら後退して、インナブレーキパッド２２およびアウタブレーキパッド２３からディスクロータＤへの制動力が開放される。

このように、電動ブレーキ２０は、位置制御および推力制御を実施するために、電動モータ３９の回転角を検出できる回転角センサ４６、ピストン３２の推力を検出できる推力センサ４４、およびモータ電流を検出する電流センサ４９を備えている。また、推力発生中の故障に対応するために、推力を解除できる戻し機構４５（フェールオープン機構）を備えている。

次に、電動ブレーキ２０が正常状態におけるモータ回転量と推力との関係と、電動ブレーキ２０が異常状態におけるモータ回転量と推力との関係とについて、図３ないし図７を参照して説明する。

図３は、電動ブレーキ２０が正常状態で増力方向へ動作しているときのモータ回転量と推力の関係を示している。モータ回転量が増加することで、モータトルクが減速機構３５，３６のギヤ歯車に伝わり、ギヤ歯車からボールねじ機構４１（回転直動機構）に伝わる。これにより、ピストン３２が増力方向に進み、推力が発生し、増力される。ブレーキパッド２２，２３が新品のときと、ブレーキパッド２２，２３がフル摩耗（最大摩耗）したときとの間では、パッド摩耗量が増加するに従って、ブレーキパッド２２，２３の剛性が高くなる。このため、ブレーキパッド２２，２３のパッド摩耗量が増加するに従って、推力の傾きが急になる傾向となっている。異常判定処理では、この変化に応じ、以下の数１の式によって、一定区間の推力差とモータ回転量差から傾きを演算し、この傾きが正常範囲内にあるか否かを判定する。このとき、正常範囲は、パッド摩耗量がフル摩耗よりも少ないときの推力の傾きの範囲である。この推力の傾きの正常範囲は、予め実験等によって取得可能である。例えば、図３に示す正常範囲よりも、推力の傾きが緩やかな場合、即ち推力の傾きが最小値（例えばパッド２２，２３が新品のときの傾き）よりも小さい場合は、回転量に対して推力発生量が小さく効率が悪化している（効率異常）と判定する。

図４は、例えば減速機構３５，３６のギヤの歯がフル摩耗（最大摩耗）したこと等による空転異常が発生しているときのモータ回転量と推力の関係を示している。空転異常は、電動モータ３９が推力発生側に回転しているにも拘わらず、ギヤの歯がフル摩耗したこと等によりモータトルクがボールねじ機構４１に伝わらず、推力が増加できない状態である。図４中に破線で示すように、前回は電動ブレーキ２０が正常に動作していた場合において、モータ回転量が前回の推力増加開始位置に許容誤差分（α）を加算した推力増加開始予測位置まで回転させても、推力に変化が見られない状況となる。

図５は、推力発生中に空転異常が発生したときのモータ回転量と推力の関係を示している。図５に示すように、モータ回転量を増加させて推力を増加させる制御の途中に、空転異常が発生すると、推力を増加させることができない。同様に、モータ回転を停止させて推力を保持させる制御の途中に、空転異常が発生すると、推力を維持させることができない。これらの場合には、戻し機構４５（フェールオープン機構）によって、推力が低下する状況となる。

図６は、パッド脱落異常が発生したときのモータ回転量と推力の関係を示している。図６中に破線で示すように、パッド脱落異常が発生した場合、本来推力が発生するモータ回転量位置で推力が増加せず（立ち上がらず）、図４に示した空転異常と同様の傾向となる。空転異常と異なる点は、パッド脱落異常の場合は、モータ回転量を正常時の最大回転位置からパッド厚み分だけ増加させた位置で、ピストン３２とディスクロータＤが直接当たる。これにより、推力の増加が開始する。即ち、推力が立ち上がる。しかしながら、ピストン３２がディスクロータＤに直接当たると、例えばディスクロータＤが変形する、ピストン３２が脱落する等のように、他の不具合に繋がる。従って、最大回転位置以上に電動モータ３９を回転させることは実施しない。

そこで、パッド脱落異常を判定するために、推力増加開始予測位置で推力発生が認められない場合には、推力を減少させる方向（リリース方向）に電動モータ３９を回転させる。このとき、パッド脱落異常の場合には、電動モータ３９がピストン３２をリリース方向最端まで移動させたときのモータ回転位置であるメカエンド位置に到達したときに、推力の増加が開始する。一方、空転異常の場合には、電動モータ３９がメカエンド位置に到達しても、推力は増加しない。この特性を利用することによって、パッド脱落異常と空転異常とは識別可能である。

なお、推力センサ４４によって検出した推力と、電流センサ４９によって検出した電流との間には、一定の対応関係がある。このため、例えばパッド脱落異常が生じても、メカエンド位置で推力の立ち上がり量（増加量）が少なく、パッド脱落異常の判定が困難な場合には、推力センサ４４による推力の検出値に代えて、電流センサ４９による電流の検出値を用いてもよい。

図７は、パッドフル摩耗異常が発生したときのモータ回転量と推力の関係を示している。図７に示すように、ブレーキパッド２２，２３が最大摩耗して、パッドフル摩耗が発生した場合は、電動モータ３９が予め定められた最大回転位置に到達したときに、推力が立ち上がる状況となる。なお、パッドフル摩耗異常は、ドライバにパッド交換を促すために判定している。このため、最大回転位置は、パッドフル摩耗の位置よりも手前に設定し、早めにパッド交換をドライバに促すこととしてもよい。

次に、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１によるブレーキ機構２１の異常判定処理について説明する。リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、図４ないし図７に示すモータ回転量と推力との関係を考慮して、ブレーキ機構２１に生じる各種の異常を識別する。

図８ないし図１４は、図４ないし図７で示した各異常の特性による異常判定処理およびそれに付随する処理を示している。これらの処理は、各輪で実施される。例えば、左側の後輪５Ｌと右側の後輪５Ｒに電動ブレーキ２０が搭載されている場合は、これらの処理は、左側の後輪５Ｌと右側の後輪５Ｒそれぞれで実施される。

なお、図８ないし図１４に示す流れ図のステップは、それぞれ「Ｓ」という表記を用い、例えばステップ１を「Ｓ１」として示すものである。また、図８ないし図１４に示す処理は、予め決められた制御周期でそれぞれ別個に並行して実行させる。

図８および図９は、電動ブレーキ２０の異常判定処理を示している。

図８中のＳ１では、駆動禁止フラグがＯＦＦか否かを判定する。駆動禁止フラグは、電動ブレーキ２０の駆動を禁止するフラグである。駆動禁止フラグがＯＮの場合には、Ｓ１で「ＮＯ」と判定し、本処理を終了させるために、リターンする。一方、駆動禁止フラグがＯＦＦの場合には、Ｓ１で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ２に移行する。

Ｓ２では、仮異常フラグがＯＦＦか否かを判定する。仮異常フラグは、空転異常またはパッド脱落異常のいずれかが生じた可能性があることを示すフラグである。仮異常フラグがＯＮの場合は、Ｓ２で「ＮＯ」と判定し、リターンする。このとき、仮異常フラグＯＮ後の処理である空転・パッド脱落確定判定処理（図１０参照）が、併せて実施される。一方、仮異常フラグがＯＦＦの場合は、Ｓ２で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ３に移行する。

Ｓ３では、回転角センサ４６の検出値に基づいて、モータ回転量が増加中、即ち推力発生方向に向けて電動モータ３９が動作しているか否かを判断する。Ｓ３で、モータ回転量が増加中の場合は、Ｓ３で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ４に移行する。モータ回転量の増加が見られない場合は、Ｓ３で「ＮＯ」と判定し、本処理を終了させる。モータ回転量の増加が見られない場合は、電動モータ３９の動作開始前の状態、推力解除方向に向けて電動モータ３９が動作してモータ回転量が減少している状態、または制御によってモータ回転を停止させて推力を保持している状態が考えられる。

Ｓ４では、推力発生前か否かを判定する。具体的には、Ｓ４では、推力が検出誤差を超えて増加したか否かを判定する。推力発生前、即ち正常であればクリアランス領域でモータ回転量が増加している状態である場合は、Ｓ４で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ５に移行する。推力が既に発生している場合は、Ｓ４で「ＮＯ」と判定し、Ｓ９に移行する。

Ｓ５では、推力増加開始予測位置にモータ回転量が到達したか否かを判定する。推力増加開始予想位置は、前回推力が立ち上がった（増加し始めた）モータ回転量位置に許容誤差分を加算した位置である。モータ回転量が推力増加開始予測位置に達していない場合は、Ｓ５で「ＮＯ」と判定し、リターンする。

モータ回転量が推力増加開始予測位置に達している場合は、Ｓ５で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ６に移行する。このとき、推力が立ち上がるべき位置で、推力が立ち上がっていないと判断する。このため、空転異常またはパッド脱落異常どちらかの異常が発生していると考えられる。そこで、Ｓ６では、仮異常フラグをＯＮにし、Ｓ７に移行する。Ｓ７では、電動モータ３９の駆動を一旦停止させ、Ｓ８に移行する。Ｓ８では、異常と判定された本輪は制動制御対象外とし、正常輪のみの制動制御へ移行する。異常と判断された本輪は、本処理終了後に、仮異常フラグＯＮでの処理である、空転異常とパッド脱落異常とのいずれかを確定するための空転・パッド脱落確定判定処理（図１０参照）に進む。

Ｓ９では、推力が低下している、即ちモータ回転量が増加中にも拘わらず、推力センサ４４によって検出した推力の値が低下しているか否かを判断する。推力が低下している場合は、Ｓ９で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ１０に移行する。このとき、空転が発生していると判断する。このため、Ｓ１０で、空転異常フラグをＯＮにし、Ｓ１１に移行する。Ｓ１１では、駆動禁止フラグをＯＮにし、Ｓ１２に移行する。Ｓ１２では、異常と判定された本輪は制動制御対象外とし、正常輪のみの制動制御へ移行する。その後、本処理を終了させるために、リターンする。一方、推力が低下していない場合は、Ｓ９で「ＮＯ」と判定し、Ｓ１３に移行する。

Ｓ１３では、推力増加開始位置が、パッドフル摩耗時に到達する最大回転位置より手前であるか否かを判定する。推力増加開始位置が最大回転位置より手前である場合は、Ｓ１３で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ１４に移行する。推力増加開始位置が最大回転位置である場合は、Ｓ１３で「ＮＯ」と判定し、Ｓ１８に移行する。このとき、パッドフル摩耗が発生していると判断する。このため、Ｓ１８では、パッドフル摩耗異常フラグをＯＮさせた後に、処理を終了させるために、リターンする。

Ｓ１４では、図１１に示す傾き判定が完了されているか否かを判定する。傾き判定が完了済みである場合は、傾き判定完了フラグがＯＮであるから、Ｓ１４で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ１５に移行する。傾き判定が未完了である場合は、傾き判定完了フラグがＯＦＦであるから、Ｓ１４で「ＮＯ」と判定し、処理を終了するために、リターンする。

Ｓ１５では、モータ回転量に対する推力の傾きが正常範囲外であるか否かを判定する。具体的には、Ｓ１５では、モータ回転量に対する推力の傾きが正常範囲よりも不足（低下）しているか否かを判定する。推力の傾きが正常範囲内である場合は、正常状態であるから、Ｓ１５で「ＮＯ」と判定し、Ｓ１９に移行する。Ｓ１９では、各種異常フラグ（仮異常フラグ、空転異常フラグ、パッド脱落フラグ、効率異常フラグ、パッドフル摩耗異常フラグ）をＯＦＦにし、処理を終了する（リターンする）。

推力の傾きが正常範囲外であった場合は、Ｓ１５で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ１６に移行する。このとき、モータ回転量に対する推力の傾きが不足しているものと考えられる。このため、Ｓ１６では、効率異常フラグをＯＮにし、Ｓ１７に移行する。このとき、効率異常時の最大発生推力の不足分を補ように、異常輪の最大発生推力を上昇させる必要があると考えられる。そこで、Ｓ１７では、電動モータ３９の電流制限値を上昇させる。その後、処理を終了させるために、リターンする。なお、Ｓ１７では、異常と判断された本輪は制動制御対象外とし、正常輪のみの制動制御へ移行してもよい。

図１０は、空転異常とパッド脱落異常とのいずれかを確定するための空転・パッド脱落確定判定処理を示している。

Ｓ２１では、仮異常フラグがＯＮであるか否かを判断する。仮異常フラグがＯＮである場合は、Ｓ２１で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ２２に移行する。仮異常フラグがＯＦＦである場合は、Ｓ２１で「ＮＯ」と判定し、本処理の対象でないと判断して、処理を終了させる（リターンする）。

Ｓ２２では、電動モータ３９がリリース方向に最大回転した位置であるメカエンド位置での判定を実施すべく、電動モータ３９を減力方向（リリース方向）へ強制的に駆動させる処理を実施し、Ｓ２３に移行する。

Ｓ２３では、リリース駆動によりメカエンド相当のモータ回転位置まで、電動モータ３９をリリース方向へ駆動させたか否かを判定する。電動モータ３９がメカエンド位置相当まで駆動した場合は、Ｓ２３で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ２４に移行する。電動モータ３９がメカエンド位置に達していない場合は、Ｓ２３で「ＮＯ」と判定し、処理を終了させるために、リターンする。

Ｓ２４では、メカエンド位置で推力センサ４４によって検出した推力が増加しないか否か、即ち推力が０に保持されているか否かを判断する。Ｓ２４で、推力が増加した場合（立ち上がった場合）には、Ｓ２４で「ＮＯ」と判定し、Ｓ２６に移行する。Ｓ２６では、少なくともパッド２３，２４のいずれかが脱落したと判断し、パッド脱落異常フラグをＯＮにする。推力が増加しなかった（立ち上がらなかった場合）は、Ｓ２４で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ２５に移行する。Ｓ２５では、例えば減速機構３５，３６のギヤの歯がフル摩耗したこと等によって、電動モータ３９が駆動しても推力が発生しない空転異常が発生したものと判断し、空転異常フラグをＯＮにする。なお、推力センサ４４によって検出した推力と、電流センサ４９によって検出した電流との間には、一定の対応関係がある。このため、推力センサ４４による推力の検出値の代わりに、電流センサ４９による電流の検出値を使用してもよい。

Ｓ２５，Ｓ２６が終了すると、Ｓ２７ないしＳ２９を実行する。Ｓ２７では、異常が確定したことにより、異常論に設けられた電動ブレーキ２０の駆動を停止させる。Ｓ２８では、異常論の電動ブレーキ２０の駆動を禁止するために、駆動禁止フラグをＯＮにする。Ｓ２９では、異常が確定したため、仮異常フラグをＯＦＦにする。Ｓ２９が終了すると、処理を終了するために、リターンする。

図１１は、モータ回転量増加中の効率異常か否かを判定する基準である、モータ回転量に対する推力の傾き判定処理を示している。

Ｓ３１では、モータ回転量が増加中であるか否かを判定する。Ｓ３１で、モータ回転量が増加中である場合は、Ｓ３１で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ３２に移行する。モータ回転量が増加中でない場合は、Ｓ３１で「ＮＯ」と判定し、本処理判定外と判断して、Ｓ３８に移行する。Ｓ３８では、傾き判定完了フラグをＯＦＦにし、処理を終了させる（リターンする）。

Ｓ３２では、傾き判定を実施するための第１しきい値に推力が到達したか否かを判定する。推力の増加開始からできるだけ短時間で傾き判定を行うために、第１しきい値は、傾き判定が可能な範囲で、できるだけ小さい推力が設定されている。第１しきい値は、例えば実験結果に基づいて、予め決められている。第１しきい値に推力が到達した場合は、Ｓ３２で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ３３に移行する。Ｓ３３では、推力が第１しきい値に到達した時点でのモータ回転量を記憶する。推力が第１しきい値到達未満または到達以降である場合は、Ｓ３２で「ＮＯ」と判定し、Ｓ３４に移行する。

Ｓ３４では、傾き判定を実施するための第２しきい値に推力が到達したか否かを判定する。第２しきい値は、傾き判定が可能で、かつ測定誤差が低減可能な範囲で、できるだけ小さい推力が設定されている。第２しきい値は、例えば実験結果に基づいて、予め決められている。第２しきい値に推力が到達した場合は、Ｓ３４で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ３５に移行する。Ｓ３５では、推力が第２しきい値に到達した時点でのモータ回転量を記憶し、Ｓ３６に移行する。Ｓ３６では、推力が第１しきい値と第２しきい値との間で変化したときの推力の傾きを演算する。具体的には、数１の式に基づいて、第１しきい値と第２しきい値との間の推力差を、これらに対応したモータ回転量の差で割る。続くＳ３７では、傾き判定完了フラグをＯＮにし、処理を終了させる（リターンする）。一方、推力が第２しきい値到達未満または到達以降である場合は、Ｓ３４で「ＮＯ」と判定し、傾き判定中もしくは判定後と判断し、処理を終了させる。

図１２は、モータ回転量を保持、即ち推力を保持しているときの空転異常を判定するための異常判定処理を示している。

Ｓ４１では、電動モータ３９の回転（モータ回転）が保持中であるか否かを判定する。モータ回転が保持中でない場合、電動モータ３９が回転している場合には、Ｓ４１で「ＮＯ」と判定し、判定対象でないと判断して、処理を終了させるために、リターンする。モータ回転保持中である場合は、Ｓ４１で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ４２に移行する。

Ｓ４２では、推力保持制御中にも拘わらず、推力低下しているか否かを判定する。推力が低下している場合は、Ｓ４２で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ４３に移行する。Ｓ４３では、空転していると判断し、空転異常フラグをＯＮにする。続くＳ４４では、駆動禁止フラグをＯＮし、処理を終了させるために、リターンする。一方、推力が低下していない場合は、Ｓ４２で「ＮＯ」と判定し、リターンする。

図１３は、ドライバに異常をアナウンスするための警告灯点灯処理を示している。

Ｓ５１では、各種異常フラグのいずれかがＯＮであるか否かを判断する。例えば仮異常フラグ、空転異常フラグ、パッド脱落フラグ、効率異常フラグ、パッドフル摩耗異常フラグのうち１つでもＯＮである場合は、Ｓ５１で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ５２に移行する。Ｓ５２では、警告灯を点灯させる。このとき、Ｓ５２では、警告灯に限らず、具体的な異常の種類を表示させてもよい。例えば仮異常フラグ、空転異常フラグ、パッド脱落フラグ、効率異常フラグ、パッドフル摩耗異常フラグの全てがＯＦＦである場合は、Ｓ５１で「ＮＯ」と判定し、Ｓ５３に移行する。Ｓ５３では、警告灯を消灯させて、処理を終了する。

図１４は、ＩＧＮ（イグニッション）による駆動禁止フラグのリセット処理を示している。

Ｓ６１では、前回のイグニッションの信号（ＩＧＮ信号）がＯＦＦ状態で、かつ今回のＩＧＮ信号がＯＮ状態であるか否かを判定する。例えばドライバがイグニッションスイッチを操作して、イグニッションスイッチをＯＦＦからＯＮに切り替えると、Ｓ６１で「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ６２に移行する。Ｓ６２では、駆動禁止フラグをＯＦＦにし、処理を終了する。ＯＦＦからＯＮへのイグニッションスイッチの操作がされていない場合は、Ｓ６１で「ＮＯ」と判定し、リセット処理はせずに、処理を終了する。なお、駆動禁止フラグのリセット処理はＩＧＮ信号に限らず、例えばディーラ専用の端末によってリセットすることとしてもよい。

異常に対しての処理がなされていれば、駆動禁止フラグのリセット（ＯＦＦ）後に、図９中のＳ１９へ進むルートを通ることになる。このとき、各種異常フラグがＯＦＦとなり、その後は正常輪として扱うこととなる。修理がなされていない場合は、駆動禁止フラグのリセット後であっても、リセット前と同様の異常が発生するため、再度駆動禁止フラグがセット（ＯＮ）されるルートを通ることとなる。

かくして、本実施形態では、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９を駆動したときの、制動指令に対する推力センサ（推力検出部）の検出値と回転角センサ４６（回転位置検出部）の検出値とからブレーキ機構２１の異常を検出する。これにより、ブレーキ機構２１の異常の種類を特定することができ、速やかにドライバへの警告が可能となる。このため、メンテナンス性および安全性を向上することができる。

このとき、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、検出したブレーキ機構２１の異常に応じて電動モータ３９の制御を変更する。具体的には、以下に示す異常判定処理を実行する。

例えば、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、制動指令に対して、電動モータ３９をブレーキパッド２２，２３がディスクロータＤに近付くアプライ方向に駆動させ、前回の推力増加開始位置から所定の範囲内として、推力増加開始予測位置までの範囲内で推力が増加しないときに、電動モータ３９の駆動を停止させる。この場合、ブレーキ機構２１には、空転異常またはパッド脱落異常が発生していると考えられる。従って、制動指令に応じた制動力が発生できないため、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９の駆動を停止させた後に、空転異常とパッド脱落異常とを識別する以下の処理を実行する。

リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９をブレーキパッド２２，２３がディスクロータＤから離れるリリース方向に駆動させ、電動モータ３９がピストン３２をリリース方向最端まで移動させたときのモータ回転位置（メカエンド位置）で推力が増加するときに、電動モータ３９の駆動を禁止する。この場合、ブレーキ機構２１には、パッド脱落異常が発生していると考えられる。このため、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９の駆動を禁止し、警告灯等によって、ドライバにブレーキパッド２２，２３の取り付けを促す。

リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、制動指令に対して、ブレーキパッド２２，２３がディスクロータＤに近付くアプライ方向に電動モータ３９を最大回転させた最大回転位置よりも所定位置手前、即ち推力増加開始予測位置までの範囲内で電動モータ３９の推力が増加するときであって、電動モータ３９の回転量に比べて推力の増加が緩やかなときには、異常輪と判定してその異常輪の電動モータ３９の制限電流値を上げる。この場合、電動モータ３９の回転量に比べて推力の増加が、正常状態に比べて低下した効率異常が発生していると考えられる。このため、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９の制限電流値を上げる。これにより、電動モータ３９に供給する電流を増加させて、推力の不足を補うことができる。

なお、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、効率異常が発生した場合に、電動モータ３９の制限電流値を上げる代わりに、効率異常が発生した異常輪の電動ブレーキ２０（電動モータ３９）はその駆動を禁止して、正常輪による制動を行ってもよい。

リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、制動指令に対して、ブレーキパッド２２，２３がディスクロータＤに近付くアプライ方向に電動モータ３９を最大回転させた最大回転位置で推力が増加するときには、電動モータ３９に対して通常の制動制御を継続する。この場合、ブレーキパッド２２，２３に最大摩耗が生じ、パッドフル摩耗異常が発生していると考えられる。このため、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９に対して通常の制動制御を継続すると共に、警告灯等によって、ドライバにブレーキパッド２２，２３の交換を促す。

リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、制動指令に対して、前回の推力増加開始位置から所定の範囲内（推力増加開始予測位置までの範囲内）で推力が増加し、電動モータ３９の回転量を保持または増加させている状態で、電動モータ３９の推力が減少したときに、電動モータ３９の駆動を禁止する。この場合、例えば推力の発生中に減速機構３５，３６のギヤの歯がフル摩耗したこと等による空転異常が発生していると考えられる。このため、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９の駆動を禁止する。このとき、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、空転異常が発生した異常輪の電動ブレーキ２０（電動モータ３９）はその駆動を禁止して、正常輪による制動を行う。

なお、実施形態では、後輪５Ｌ，５Ｒに電動ブレーキ２０を適用するものとしたが、前輪３Ｌ，３Ｒに電動ブレーキ２０を適用してもよく、４輪全てに電動ブレーキ２０を適用してもよい。

また、前記実施形態では、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９を駆動したときの、制動指令に対する電動モータ３９の推力と電動モータ３９の回転位置とからブレーキ機構２１の異常を検出するものとした。本発明はこれに限らず、リア電動ブレーキ用ＥＣＵ１１は、電動モータ３９を駆動したときの、制動指令に対する電動モータ３９の推力とピストン３２の位置とからブレーキ機構２１の異常を検出してもよい。この場合、ピストン３２の位置は、センサによって直接的に検出してもよく、電動モータ３９の回転位置に基づく演算によって間接的に検出してもよい。

以上説明した実施態様に基づく電動ブレーキとして、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

第１の態様としては、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構と、前記ピストンへの推力を検出する推力検出部と、前記電動モータの回転位置を検出する回転位置検出部と、前記電動モータの駆動を制動指令に基づいて制御する制御装置と、を備える電動ブレーキにおいて、前記制御装置は、前記電動モータを駆動したときの、前記制動指令に対する前記推力検出部の検出値と前記回転位置検出部の検出値とから前記ブレーキ機構の異常を検出することを特徴としている。

第２の態様としては、第１の態様において、前記制御装置は、前記推力検出部の検出値と前記回転位置検出部の検出値とに基づいて前記ブレーキ機構の異常の種類を特定することを特徴としている。

第３の態様としては、第１または第２の態様において、前記制御装置は、前記検出したブレーキ機構の異常に応じて前記電動モータの制御を変更することを特徴としている。

第４の態様としては、第１または第３の態様において、前記制御装置は、前記制動指令に対して、前記電動モータを前記ブレーキパッドが前記ディスクに近付くアプライ方向に駆動させ、前回の推力増加開始位置から所定の範囲内で前記推力が増加しないときに、前記電動モータの駆動を停止させることを特徴としている。

第５の態様としては、第４の態様において、前記制御装置は、前記電動モータを前記ブレーキパッドが前記ディスクから離れるリリース方向に駆動させ、前記電動モータが前記ピストンを前記リリース方向最端まで移動させたときのモータ回転位置で前記推力が増加するときに、前記電動モータの駆動を禁止することを特徴としている。

第６の態様としては、第４の態様において、前記制御装置は、前記制動指令に対して、前記アプライ方向に前記電動モータを最大回転させた最大回転位置よりも所定位置手前で前記推力が増加し、前記電動モータの回転量に比べて前記推力の増加が緩やかなときには、異常輪と判定してその異常輪の前記電動モータの制限電流値を上げる、または正常輪による制動を行うことを特徴としている。

第７の態様としては、第４の態様において、前記制御装置は、前記制動指令に対して、前記アプライ方向に前記電動モータを最大回転させた最大回転位置で前記推力が増加するときには、前記電動モータに対して通常の制動制御を継続することを特徴としている。

第８の態様としては、第３の態様において、前記制御装置は、前記制動指令に対して、前回の推力増加開始位置から所定の範囲内で前記推力が増加し、前記電動モータの回転量を保持または増加させている状態で、前記推力が減少したときに、前記電動モータの駆動を禁止することを特徴としている。

また、実施態様に基づく制御装置として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。

第９の態様としては、ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構からなる電動ブレーキの電動モータを制御する制御装置であって、前記制御装置は、前記電動モータを駆動したときの、制動指令に対する前記電動モータの推力と前記電動モータの回転位置または前記ピストンの位置とから前記ブレーキ機構の異常を検出することを特徴としている。

尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

本願は、２０１８年２月２１日付出願の日本国特許出願第２０１８−０２８９２９号に基づく優先権を主張する。２０１８年２月２１日付出願の日本国特許出願第２０１８−０２８９２９号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

３Ｌ，３Ｒ 前輪 ５Ｌ，５Ｒ 後輪 １１ リア電動ブレーキ用ＥＣＵ（制御装置） ２０ 電動ブレーキ ２１ ブレーキ機構 ２２ インナブレーキパッド ２３ アウタブレーキパッド ２４ キャリパ ３２ ピストン ３５ 平歯多段減速機構 ３６ 遊星歯車減速機構 ３７ キャリア ３９ 電動モータ ４０ 回転軸 ４１ ボールねじ機構 ４４ 推力センサ（推力検出部） ４５ 戻し機構（フェールオープン機構） ４６ 回転角センサ（回転角検出部） ４７ 推力保持部 ４８ リターンスプリング ４９ 電流センサ

Claims (8)

1. 電動ブレーキであって、該電動ブレーキは、
   ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構と、
   前記ピストンへの推力を検出する推力検出部と、
   前記電動モータの回転位置を検出する回転位置検出部と、
   前記電動モータの駆動を制動指令に基づいて制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記電動モータを駆動したときの、前記制動指令に対する前記推力検出部の検出値と前記回転位置検出部の検出値とから前記ブレーキ機構の異常を検出し、
   前記制動指令に対して、前記電動モータを前記ブレーキパッドが前記ディスクに近付くアプライ方向に駆動させ、前回の推力増加開始位置から所定の範囲内で前記推力が増加しないときに、前記電動モータの駆動を停止させることを特徴とする電動ブレーキ。
2. 請求項１に記載の電動ブレーキにおいて、
   前記制御装置は、前記推力検出部の検出値と前記回転位置検出部の検出値とに基づいて前記ブレーキ機構の異常の種類を特定することを特徴とする電動ブレーキ。
3. 請求項１または２に記載の電動ブレーキにおいて、
   前記制御装置は、前記検出したブレーキ機構の異常に応じて前記電動モータの制御を変更することを特徴とする電動ブレーキ。
4. 請求項１に記載の電動ブレーキにおいて、
   前記制御装置は、前記電動モータを前記ブレーキパッドが前記ディスクから離れるリリース方向に駆動させ、前記電動モータが前記ピストンを前記リリース方向最端まで移動させたときのモータ回転位置で前記推力が増加するときに、前記電動モータの駆動を禁止することを特徴とする電動ブレーキ。
5. 請求項１に記載の電動ブレーキにおいて、
   前記制御装置は、前記制動指令に対して、前記アプライ方向に前記電動モータを最大回転させた最大回転位置よりも所定位置手前で前記推力が増加し、前記電動モータの回転量に比べて前記推力の増加が緩やかなときには、異常輪と判定してその異常輪の前記電動モータの制限電流値を上げる、または正常輪による制動を行うことを特徴とする電動ブレーキ。
6. 請求項１に記載の電動ブレーキにおいて、
   前記制御装置は、前記制動指令に対して、前記アプライ方向に前記電動モータを最大回転させた最大回転位置で前記推力が増加するときには、前記電動モータに対して通常の制動制御を継続することを特徴とする電動ブレーキ。
7. 請求項１に記載の電動ブレーキにおいて、
   前記制御装置は、前記制動指令に対して、前回の推力増加開始位置から所定の範囲内で前記推力が増加し、前記電動モータの回転量を保持または増加させている状態で、前記推力が減少したときに、前記電動モータの駆動を禁止することを特徴とする電動ブレーキ。
8. ディスクに押圧されるブレーキパッドを移動させるピストンに電動モータの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構からなる電動ブレーキの電動モータを制御する制御装置であって、
   前記制御装置は、
   前記電動モータを駆動したときの、制動指令に対する前記電動モータの推力と前記電動モータの回転位置または前記ピストンの位置とから前記ブレーキ機構の異常を検出し、
   前記制動指令に対して、前記電動モータを前記ブレーキパッドが前記ディスクに近付くアプライ方向に駆動させ、前回の推力増加開始位置から所定の範囲内で前記推力が増加しないときに、前記電動モータの駆動を停止させることを特徴とする制御装置。

Images