JP6986903B2 - Electric linear actuator and electric brake device - Google Patents

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    • B60T13/74Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
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    • F16D65/00Parts or details
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation

Description

この発明は、例えば、車両等に搭載される電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置に関し、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる技術に関する。 The present invention relates to, for example, an electric linear actuator and an electric brake device mounted on a vehicle or the like, and relates to a technique capable of performing space-saving and high-output motor control.

電動式直動アクチュエータとして、以下の技術が提案されている。
1.電動モータ、直動機構および減速機を使用した電動ブレーキ用アクチュエータ(特許文献1)。
2.遊星ローラ機構および電動モータを使用した電動アクチュエータ(特許文献2)。
The following technologies have been proposed as electric linear actuators.
1. 1. An actuator for an electric brake using an electric motor, a linear motion mechanism and a speed reducer (Patent Document 1).
2. 2. An electric actuator using a planetary roller mechanism and an electric motor (Patent Document 2).

特開平6−327190号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-327190 特開2006−194356号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-194356

特許文献1、2のような電動式直動アクチュエータにおいて、例えば、電動ブレーキ装置のような高速・高精度の応答が求められる用途に用いる場合、車両の限られた搭載スペース内で所望の出力を得ることが困難となる場合がある。
特に、前述の電動ブレーキ装置の場合、周辺のホイールおよび懸架装置等に干渉しないよう構成したうえで、所望のアクチュエータ推力(即ちトルク)および出力を得る必要がある。このとき、一般に一定値として定められる最大モータ電流において高出力を発揮しようとする場合、モータサイズが大きくなり、搭載スペースおよびコストの増加が問題となる場合がある。
In electric linear actuators such as Patent Documents 1 and 2, when used in applications that require high-speed, high-precision response, such as electric braking devices, the desired output can be obtained within the limited mounting space of the vehicle. It can be difficult to obtain.
In particular, in the case of the above-mentioned electric brake device, it is necessary to obtain a desired actuator thrust (that is, torque) and output after being configured so as not to interfere with surrounding wheels, a suspension device, or the like. At this time, when trying to exhibit high output at the maximum motor current generally defined as a constant value, the motor size becomes large, and an increase in mounting space and cost may become a problem.

この発明の目的は、電動モータの小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる電動式直動アクチュエータおよび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 linear actuator and an electric brake device capable of miniaturizing an electric motor and performing space-saving and high-output motor control.

この発明の電動式直動アクチュエータDAは、電動モータ4と、この電動モータ4の回転運動を直動部14の直進運動に変換する直動機構6と、前記電動モータ4を制御する制御装置2とを備えた電動式直動アクチュエータにおいて、
前記制御装置2は、
前記電動モータ4の角速度を推定する角速度推定機能部20bと、
前記電動モータ4に通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部23aと、
前記角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、前記電流制限機能部23aによって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部24と、を有する。
前記定められた最大値、前記定められた角速度は、それぞれ設計等によって任意に定める最大値、角速度であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な最大値、角速度を求めて定められる。
The electric linear actuator DA of the present invention includes an electric motor 4, a linear motion mechanism 6 that converts the rotational motion of the electric motor 4 into linear motion of the linear motion unit 14, and a control device 2 that controls the electric motor 4. In an electric linear actuator equipped with
The control device 2 is
The angular velocity estimation function unit 20b for estimating the angular velocity of the electric motor 4 and
The current limiting function unit 23a that limits the current energizing the electric motor 4 to a predetermined maximum value, and
It has a maximum current adjusting function unit 24 that increases the maximum value of the current limited by the current limiting function unit 23a when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b becomes larger than a predetermined angular velocity.
The specified maximum value and the specified angular velocity are the maximum value and the angular velocity arbitrarily determined by the design and the like, respectively, and for example, the appropriate maximum value and the angular velocity are obtained by one or both of the test and the simulation. Is determined.

この構成によると、角速度推定機能部20bは電動モータ4の角速度を推定する。電流制限機能部23aは、電動モータ4に通電する電流を定められた最大値(最大電流値)に制限する。最大電流調整機能部24は、推定された角速度(推定角速度)が定められた角速度よりも大きくなっているか否かを判断する。推定角速度が定められた角速度以下のとき、定められた最大電流値が維持される。最大電流調整機能部24は、推定角速度が定められた角速度よりも大きいとき、最大電流値を一時的に増加させる。 According to this configuration, the angular velocity estimation function unit 20b estimates the angular velocity of the electric motor 4. The current limiting function unit 23a limits the current energizing the electric motor 4 to a predetermined maximum value (maximum current value). The maximum current adjustment function unit 24 determines whether or not the estimated angular velocity (estimated angular velocity) is larger than the predetermined angular velocity. When the estimated angular velocity is less than or equal to the specified angular velocity, the specified maximum current value is maintained. The maximum current adjusting function unit 24 temporarily increases the maximum current value when the estimated angular velocity is larger than the predetermined angular velocity.

このように電動モータ4の角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。したがって、電動モータ4の小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。
例えば、電動ブレーキ装置1のような位置(荷重)制御を行うアクチュエータにおいて、モータ角速度が比較的大きくなるのはパニックブレーキまたはアンチスキッド制御等の限定された状況であるため、電動モータ4に通電する電流を一時的に増加させても、電動モータ4への熱負荷は軽微であり、耐久性に支障はない。
By increasing the maximum current value in the region where the angular velocity of the electric motor 4 is large in this way, the motor output is increased and high-speed response is possible. Therefore, it is possible to reduce the size of the electric motor 4 and perform space-saving and high-output motor control.
For example, in an actuator that controls the position (load) such as the electric brake device 1, the motor angular speed becomes relatively large in a limited situation such as panic braking or anti-skid control, so that the electric motor 4 is energized. Even if the current is temporarily increased, the heat load on the electric motor 4 is slight, and there is no problem in durability.

前記制御装置2は、前記角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータ4における回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
前記最大電流調整機能部24は、
前記電動モータ4の電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を長手方向とする非真円の楕円状軌跡となるよう、最大電流を増加させてもよい。
In the control device 2, when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b becomes larger than the defined angular velocity, the estimated angular velocity is increased with respect to the axial current converted as a vector component in the orthogonal axis on the rotating coordinate system. It has a current vector control function that changes the phase of the shaft current vector in the direction inverted from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor 4 as compared with the phase of the shaft current vector when the angular velocity is equal to or lower than the predetermined angular velocity. death,
The maximum current adjusting function unit 24 is
Regarding the maximum current locus of the shaft current vector, which is a norm corresponding to the maximum value of the current of the electric motor 4.
A non-perfect circular ellipse whose longitudinal direction is the vector direction that passes through the point that becomes the maximum current vector that maximizes the torque per current when the estimated angular velocity is approximately zero and that substantially coincides with the magnetic field of the rotor. The maximum current may be increased so as to form a trajectory.

この構成によると、電流ベクトル制御機能では、推定角速度が大きくなると、軸電流ベクトルをdq軸上の位相で−180度の方向にずらす弱め界磁制御が用いられる。この場合に、最大電流調整機能部24が、最大電流に相当する軸電流ベクトルの最大電流軌跡をd軸を略長手方向とする楕円状軌跡とする。これにより、モータ角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。 According to this configuration, the current vector control function uses field weakening control that shifts the axial current vector in the direction of −180 degrees in the phase on the dq axis when the estimated angular velocity becomes large. In this case, the maximum current adjusting function unit 24 sets the maximum current locus of the axis current vector corresponding to the maximum current as an elliptical locus with the d-axis in the substantially longitudinal direction. As a result, by increasing the maximum current value in the region where the motor angular velocity is large, the motor output is increased and high-speed response is possible.

前記制御装置2は、前記角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータ4における回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
前記最大電流調整機能部24は、
前記電動モータ4の電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を頂点とする直線軌跡となるよう、最大電流を増加させてもよい。
In the control device 2, when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b becomes larger than the defined angular velocity, the estimated angular velocity is increased with respect to the axial current converted as a vector component in the orthogonal axis on the rotating coordinate system. It has a current vector control function that changes the phase of the shaft current vector in the direction inverted from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor 4 as compared with the phase of the shaft current vector when the angular velocity is equal to or lower than the predetermined angular velocity. death,
The maximum current adjusting function unit 24 is
Regarding the maximum current locus of the shaft current vector, which is a norm corresponding to the maximum value of the current of the electric motor 4.
When the estimated angular velocity is substantially zero, the linear locus passes through the point where the torque per current becomes the maximum current vector, and the vector direction substantially coincides with the magnetic field of the rotor is used as the apex. The maximum current may be increased.

この構成によると、電流ベクトル制御機能では、推定角速度が大きくなると、軸電流ベクトルをdq軸上の位相で−180度の方向にずらす弱め界磁制御が用いられる。この場合に、最大電流調整機能部24が、最大電流に相当する軸電流ベクトルの最大電流軌跡をd軸上を頂点とした直線軌跡とする。これにより、モータ角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。 According to this configuration, the current vector control function uses field weakening control that shifts the axial current vector in the direction of −180 degrees in the phase on the dq axis when the estimated angular velocity becomes large. In this case, the maximum current adjusting function unit 24 sets the maximum current locus of the axis current vector corresponding to the maximum current as a linear locus with the apex on the d-axis. As a result, by increasing the maximum current value in the region where the motor angular velocity is large, the motor output is increased and high-speed response is possible.

前記制御装置2は、前記電動モータ4の駆動用の電力を供給する電源装置3の電圧および電流のいずれか一方または両方を用いて、前記電源装置3の電力供給能力を判断する電源監視機能部26を有し、前記最大電流調整機能部24は、前記電源監視機能部26で判断する電力供給能力が定められた値より高いとき、電流の最大値を増加させるようにしてもよい。
前記定められた値は、設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。
The control device 2 is a power supply monitoring function unit that determines the power supply capacity of the power supply device 3 by using one or both of the voltage and the current of the power supply device 3 that supplies the power for driving the electric motor 4. 26, the maximum current adjusting function unit 24 may increase the maximum value of the current when the power supply capacity determined by the power supply monitoring function unit 26 is higher than a predetermined value.
The predetermined value is a value arbitrarily determined by design or the like, and is determined by obtaining an appropriate value by, for example, one or both of a test and a simulation.

この場合、電源装置3が正常であり、十分な電力供給能力がある場合に限定して、最大電流を増加させることができる。例えば、電源装置3に異常が発生した場合等において、過剰に電力を消費し、以後、電動式直動アクチュエータDAが使用できなくなることを未然に防止し得る。したがって、電動式直動アクチュエータDAの冗長性を高めることができる。 In this case, the maximum current can be increased only when the power supply device 3 is normal and has sufficient power supply capacity. For example, when an abnormality occurs in the power supply device 3, it is possible to prevent the electric linear actuator DA from becoming unusable due to excessive power consumption. Therefore, the redundancy of the electric linear actuator DA can be increased.

この発明の電動ブレーキ装置1は、前記いずれかに記載の電動式直動アクチュエータDAと、この電動式直動アクチュエータDAによって操作される摩擦材9と、この摩擦材9との接触により制動力を発生させるブレーキロータ8と、を備えている。この電動ブレーキ装置1によれば、いずれかの電動式直動アクチュエータDAを備えているため、省スペースで高出力なモータ制御が可能となる。 The electric brake device 1 of the present invention exerts a braking force by contact between the electric linear actuator DA according to any one of the above, the friction material 9 operated by the electric linear actuator DA, and the friction material 9. It includes a brake rotor 8 to generate the brake rotor 8. According to the electric brake device 1, since any of the electric linear actuator DAs is provided, it is possible to control the motor in a small space and with high output.

この発明の電動式直動アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの回転運動を直動部の直進運動に変換する直動機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動式直動アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記電動モータの角速度を推定する角速度推定機能部と、前記電動モータに通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部と、前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、前記電流制限機能部によって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部と、を有する。このため、電動モータの小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。 The electric linear motion actuator of the present invention includes an electric motor, a linear motion mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion of a linear motion unit, and a control device that controls the electric motor. In the dynamic actuator, the control device includes an angular speed estimation function unit that estimates the angular speed of the electric motor, a current limiting function unit that limits the current energizing the electric motor to a predetermined maximum value, and the angular speed estimation function unit. It has a maximum current adjusting function unit that increases the maximum value of the current limited by the current limiting function unit when the angular speed estimated in 1 becomes larger than the predetermined angular speed. Therefore, it is possible to reduce the size of the electric motor and perform space-saving and high-output motor control.

この発明の電動ブレーキ装置は、前記いずれかに記載の電動式直動アクチュエータと、この電動式直動アクチュエータによって操作される摩擦材と、この摩擦材との接触により制動力を発生させるブレーキロータと、を備えているため、電動モータの小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。 The electric brake device of the present invention includes the electric linear acting actuator according to any one of the above, a friction material operated by the electric linear motion actuator, and a brake rotor that generates a braking force by contact with the friction material. , It is possible to reduce the size of the electric motor and perform space-saving and high-output motor control.

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。It is a figure which shows schematic the electric brake device which concerns on embodiment of this invention. 同電動ブレーキ装置の電動式直動アクチュエータの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the electric linear actuator of the electric brake device. 同電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるdq軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the locus of the current norm on the dq axis by the maximum current adjustment function part of the electric direct-acting actuator. 同最大電流調整機能部を実行する例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example which executes the same maximum current adjustment function part. この発明の他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の電動式直動アクチュエータの制御系のブロック図である。It is a block diagram of the control system of the electric linear actuator of the electric brake device which concerns on other embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるdq軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the locus of the current norm on the dq axis by the maximum current adjustment function part of the electric linear actuator which concerns on still another Embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるdq軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the locus of the current norm on the dq axis by the maximum current adjustment function part of the electric linear actuator which concerns on still another Embodiment of this invention. この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部を実行する例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example which executes the maximum current adjustment function part of the electric linear actuator which concerns on still another Embodiment of this invention.

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4と共に説明する。この電動ブレーキ装置は例えば車両に搭載される。
図1に示すように、この電動ブレーキ装置1は、電動式直動アクチュエータDAと、摩擦ブレーキBRとを備える。先ず、電動式直動アクチュエータDAおよび摩擦ブレーキBRの構造について説明する。
The electric brake device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. This electric braking device is mounted on a vehicle, for example.
As shown in FIG. 1, the electric brake device 1 includes an electric linear actuator DA and a friction brake BR. First, the structures of the electric linear actuator DA and the friction brake BR will be described.

<電動式直動アクチュエータDAおよび摩擦ブレーキBRの構造>
図1および図2に示すように、電動式直動アクチュエータDAは、アクチュエータ本体AHと、電源装置3と、後述する制御装置2とを備える。アクチュエータ本体AHは、電動モータ4と、減速機構5と、直動機構6と、パーキングブレーキ装置7と、角度センサSaと、荷重センサSbとを有する。
<Structure of electric linear actuator DA and friction brake BR>
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric linear actuator DA includes an actuator main body AH, a power supply device 3, and a control device 2 described later. The actuator main body AH includes an electric motor 4, a deceleration mechanism 5, a linear motion mechanism 6, a parking brake device 7, an angle sensor Sa, and a load sensor Sb.

図1に示すように、電動モータ4は、例えば、永久磁石式の同期電動機から成る。電動モータ4として、永久磁石式の同期電動機を適用すると省スペースで高トルクとなり好適である。
摩擦ブレーキBRは、車両の車輪と連動して回転するブレーキロータ8と、このブレーキロータ8と接触して制動力を発生する摩擦材9とを有する。この摩擦材9は、電動式直動アクチュエータDAによって操作される。摩擦材9を、電動式直動アクチュエータDAのアクチュエータ本体AHにより操作してブレーキロータ8に押圧し、摩擦力によって制動力を発生させる機構を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the electric motor 4 comprises, for example, a permanent magnet type synchronous motor. When a permanent magnet type synchronous motor is applied as the electric motor 4, it is suitable because it saves space and produces high torque.
The friction brake BR has a brake rotor 8 that rotates in conjunction with the wheels of the vehicle, and a friction material 9 that comes into contact with the brake rotor 8 to generate braking force. The friction material 9 is operated by an electric linear actuator DA. A mechanism can be used in which the friction material 9 is operated by the actuator main body AH of the electric linear acting actuator DA to press the friction material 9 against the brake rotor 8 and generate a braking force by the frictional force.

減速機構5は、電動モータ4の回転を減速する機構であり、一次歯車12、中間歯車13、および三次歯車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に取り付けられた一次歯車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三次歯車11に伝達可能としている。 The speed reduction mechanism 5 is a mechanism for reducing the rotation of the electric motor 4, and includes a primary gear 12, an intermediate gear 13, and a tertiary gear 11. In this example, the reduction mechanism 5 decelerates the rotation of the primary gear 12 attached to the rotor shaft 4a of the electric motor 4 by the intermediate gear 13 and transmits the rotation to the tertiary gear 11 fixed to the end of the rotation shaft 10. It is possible.

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。なお電動ブレーキ装置1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。車両の車幅方向中央側をインボード側という。 The linear motion mechanism 6 is a mechanism that converts the rotary motion output by the deceleration mechanism 5 into a linear motion of the linear motion portion 14 by the feed screw mechanism, and causes the friction material 9 to abut and separate from the brake rotor 8. The linear motion portion 14 is detented and is movably supported in the axial direction indicated by the arrow A1. A friction material 9 is provided at the outboard side end of the linear motion portion 14. By transmitting the rotation of the electric motor 4 to the linear motion mechanism 6 via the reduction mechanism 5, the rotational motion is converted into a linear motion, which is converted into the pressing force of the friction material 9 to generate a braking force. .. With the electric brake device 1 mounted on the vehicle, the outside of the vehicle in the vehicle width direction is referred to as the outboard side. The center side of the vehicle in the width direction is called the inboard side.

パーキングブレーキ機構7のアクチュエータ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15を進出させて中間歯車13に形成された係止孔(図示せず)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を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。 As the actuator 16 of the parking brake mechanism 7, for example, a linear solenoid is applied. A parking lock state is achieved by advancing the lock member 15 by the actuator 16 and fitting it into a locking hole (not shown) formed in the intermediate gear 13 to lock the intermediate gear 13 and prohibiting the rotation of the intermediate gear 13. To. By disengaging the lock member 15 from the locking hole, the intermediate gear 13 is allowed to rotate and is brought into an unlocked state.

図2に示すように、角度センサSaは、電動モータ4の回転角度を検出する。角度センサSaは、例えば、レゾルバまたは磁気エンコーダ等を用いると高精度かつ高信頼性であり好適であるが、光学式のエンコーダ等の各種センサを用いることもできる。前記角度センサSaを用いずに、後述する制御装置2において、電動モータ4の電圧と電流との関係等からモータ角度を推定する角度センサレス推定を用いることもできる。 As shown in FIG. 2, the angle sensor Sa detects the rotation angle of the electric motor 4. As the angle sensor Sa, for example, it is suitable to use a resolver or a magnetic encoder because of high accuracy and high reliability, but various sensors such as an optical encoder can also be used. Instead of using the angle sensor Sa, in the control device 2 described later, angle sensorless estimation that estimates the motor angle from the relationship between the voltage and the current of the electric motor 4 can also be used.

荷重センサSbは、直動機構6の軸方向荷重を検出する。この荷重センサSbは、例えば、直動機構6の荷重が作用する所定部材の変位または変形を検出する磁気センサ、歪センサ、圧力センサ等を用いることができる。前記荷重センサSbを用いずに、制御装置2において、例えば、モータ角度および電動ブレーキ装置剛性、またはモータ電流および電動式直動アクチュエータ効率等から荷重センサレス推定を行ってもよい。あるいは、例えばブレーキを実装する車輪のホイールトルクまたはこの電動ブレーキ装置1(図1)を搭載した車両の前後力を検出するセンサ等、その他外部センサであってもよい。また、サーミスタ等の各種センサ類を必要に応じて別途設けてもよい。 The load sensor Sb detects the axial load of the linear motion mechanism 6. As the load sensor Sb, for example, a magnetic sensor, a strain sensor, a pressure sensor, or the like that detects the displacement or deformation of a predetermined member on which the load of the linear motion mechanism 6 acts can be used. Instead of using the load sensor Sb, the control device 2 may perform load sensorless estimation from, for example, the motor angle and the rigidity of the electric brake device, the motor current, the efficiency of the electric linear actuator, and the like. Alternatively, it may be another external sensor such as a sensor that detects the wheel torque of the wheel on which the brake is mounted or the front-rear force of the vehicle equipped with the electric brake device 1 (FIG. 1). Further, various sensors such as a thermistor may be separately provided as needed.

<制御装置2の構成>
図2は、この電動ブレーキ装置の電動式直動アクチュエータDAの制御系のブロック図である。例えば、各車輪に対応する制御装置2およびアクチュエータ本体AHが設けられている。各制御装置2は対応する電動モータ4を制御する。各制御装置2に、直流の電源装置3と、各制御装置2の上位制御手段である上位ECU17とが接続されている。電源装置3は、電動モータ4および制御装置2に電力を供給する。電源装置3は、例えば、この電動ブレーキ装置1(図1)を搭載する車両の低圧(例えば12V)バッテリ等を適用し得る。
<Configuration of control device 2>
FIG. 2 is a block diagram of a control system of the electric linear actuator DA of this electric brake device. For example, a control device 2 and an actuator main body AH corresponding to each wheel are provided. Each control device 2 controls the corresponding electric motor 4. A DC power supply device 3 and a higher-level ECU 17 which is a higher-level control means of each control device 2 are connected to each control device 2. The power supply device 3 supplies electric power to the electric motor 4 and the control device 2. As the power supply device 3, for example, a low voltage (for example, 12 V) battery of a vehicle equipped with the electric brake device 1 (FIG. 1) may be applied.

上位ECU17として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニット(Vehicle Control Unit, VCU)が適用される。上位ECU17は、各制御装置2の統合制御機能を有する。上位ECU17は指令手段17aを備え、この指令手段17aは、図示外のブレーキ操作手段の操作量に応じて変化するセンサの出力に応じて、各制御装置2に目標とする荷重指令値をそれぞれ出力する。なお指令手段17aは、ブレーキ操作手段そのものであってもよく、あるいはブレーキ操作手段の操作に依ることなく、例えば、自動運転車両における制動を判断して各制御装置2に荷重指令値(ブレーキ力指令値)をそれぞれ出力することも可能である。 As the upper ECU 17, for example, an electric control unit (Vehicle Control Unit, VCU) that controls the entire vehicle is applied. The upper ECU 17 has an integrated control function for each control device 2. The upper ECU 17 includes a command means 17a, and the command means 17a outputs a target load command value to each control device 2 according to the output of a sensor that changes according to the operation amount of the brake operating means (not shown). do. The command means 17a may be the brake operation means itself, or the command means 17a may be, for example, a load command value (brake force command) to each control device 2 by determining braking in the autonomous driving vehicle without depending on the operation of the brake operation means. It is also possible to output each value).

各制御装置2は、制御演算を行う各種制御演算機能部と、モータドライバ18とを備える。前記各種制御演算機能部は、例えば、マイクロコンピュータ等のプロセッサ、または、FPGA、ASIC等の演算器および周辺回路により構成される。前記各種制御演算機能部は、荷重推定機能部19、運動推定機能部20、電流推定機能部21、荷重制御機能部22、電流指令機能部23、最大電流調整機能部24および電流制御機能部25を備える。 Each control device 2 includes various control calculation function units that perform control calculations, and a motor driver 18. The various control calculation function units are composed of, for example, a processor such as a microcomputer, a calculation unit such as FPGA or ASIC, and peripheral circuits. The various control calculation function units include a load estimation function unit 19, a motion estimation function unit 20, a current estimation function unit 21, a load control function unit 22, a current command function unit 23, a maximum current adjustment function unit 24, and a current control function unit 25. To prepare for.

荷重推定機能部19は、荷重センサSbの出力等から、直動機構6の軸方向荷重(推定荷重)を推定する。もしくは荷重センサレス推定を行う場合、荷重推定機能部19は、モータ角度および電流等の情報を用いて直動機構6の軸方向荷重を推定するよう構成してもよい。
運動推定機能部20は、角度センサSaの出力等から、電動モータ4の回転運動状態を推定する。この運動推定機能部20は、位置・位相推定部20aと、角速度推定機能部20bとを有する。
The load estimation function unit 19 estimates the axial load (estimated load) of the linear motion mechanism 6 from the output of the load sensor Sb and the like. Alternatively, when performing load sensorless estimation, the load estimation function unit 19 may be configured to estimate the axial load of the linear motion mechanism 6 using information such as the motor angle and the current.
The motion estimation function unit 20 estimates the rotational motion state of the electric motor 4 from the output of the angle sensor Sa and the like. The motion estimation function unit 20 has a position / phase estimation function unit 20a and an angular velocity estimation function unit 20b.

位置・位相推定部20aにおいて、例えば、角度センサSaとしてレゾルバまたはエンコーダのような所定の角度領域を一周期として検出するセンサを用いる場合、角度センサSaの出力から電動モータ4の回転子位相を推定し、この回転子位相の変動量の積算値を総回転角度(位置)として推定してもよい。また、角速度推定機能部20bにおいて、前記回転子位相ないし位置の微分相当値を、角速度として推定してもよい。あるいは、例えば、前述の角度センサレス推定を行う場合、電動モータ4の電圧および電流から前記位相および角速度等を推定してもよい。 When the position / phase estimation unit 20a uses, for example, a sensor such as a resolver or an encoder that detects a predetermined angle region as one cycle as the angle sensor Sa, the rotor phase of the electric motor 4 is estimated from the output of the angle sensor Sa. Then, the integrated value of the fluctuation amount of the rotor phase may be estimated as the total rotation angle (position). Further, the angular velocity estimation function unit 20b may estimate the differential equivalent value of the rotor phase or position as the angular velocity. Alternatively, for example, when performing the above-mentioned angle sensorless estimation, the phase, angular velocity, and the like may be estimated from the voltage and current of the electric motor 4.

電流推定機能部21は、モータ電流を推定する。電流推定機能部21は、例えば、電動モータ4の相電流の通電経路上に設けた図示外の電流センサ等を用いてモータ電流を推定してもよい。前記電流センサとして、シャント抵抗およびアンプのような接触式センサ等、または、通電経路近傍に配置した磁気センサのような非接触式センサ等を用いることができる。 The current estimation function unit 21 estimates the motor current. The current estimation function unit 21 may estimate the motor current by using, for example, a current sensor (not shown) provided on the energization path of the phase current of the electric motor 4. As the current sensor, a contact type sensor such as a shunt resistor and an amplifier, or a non-contact type sensor such as a magnetic sensor arranged near the energization path can be used.

前記電流センサは、例えば、三相のモータ相電流を検出するよう配置してもよく、三相のモータ相電流のうちの二相を検出して三相総和が零となる関係から残り一相を検出するよう配置してもよい。
もしくは、電流推定機能部21は、モータ電圧およびモータコイル特性からモータ電流を推定する電流センサレス推定としてもよく、あるいは、例えば、プラス側ないしマイナス側の一次電流を検出する電流センサ、電圧、およびモータコイル特性からモータ相電流を推定するような、電流センサおよび電流センサレス推定の併用であってもよい。
The current sensor may be arranged so as to detect, for example, the three-phase motor phase current, and the remaining one phase is due to the relationship that the two phases of the three-phase motor phase current are detected and the total of the three phases becomes zero. May be arranged to detect.
Alternatively, the current estimation function unit 21 may be a current sensorless estimation that estimates the motor current from the motor voltage and the motor coil characteristics, or, for example, the current sensor, the voltage, and the motor that detect the primary current on the plus side or the minus side. A combination of current sensor and current sensorless estimation, such as estimating the motor phase current from the coil characteristics, may be used.

荷重制御機能部22は、指令手段17aから与えられた目標とする荷重指令値(アクチュエータ荷重指令)に対して、荷重推定機能部19にて演算される推定荷重を追従させるよう、電動モータ4の操作量を制御する。前記操作量は、例えば、目標とするモータトルクであってもよく、あるいは電流ノルムであってもよい。特に、前記モータトルクを操作量とする場合、後述の電流指令機能部23は、トルクに対する電流変換器の機能を有していてもよい。 The load control function unit 22 causes the electric motor 4 to follow the estimated load calculated by the load estimation function unit 19 with respect to the target load command value (actuator load command) given by the command means 17a. Control the amount of operation. The manipulated variable may be, for example, a target motor torque or a current norm. In particular, when the motor torque is used as the operation amount, the current command function unit 23, which will be described later, may have a function of a current converter for the torque.

電流指令機能部23は、電動モータ4の目標電流を生成する機能を有する。電流指令機能部23は、電流制限機能部23aと指令電流演算部23bとを有する。電流制限機能部23aは、電動モータ4に通電する電流の大きさを定められた最大値に制限する。この例の電流制限機能部23aは、モータ電流の大きさが所定以下となるよう目標電流を制限する機能を有する。指令電流演算部23bは、電流制限機能部23aによる制限電流の範囲内において、後述する電流制御機能部25における電流指令値を生成する機能とし得る。 The current command function unit 23 has a function of generating a target current of the electric motor 4. The current command function unit 23 has a current limit function unit 23a and a command current calculation unit 23b. The current limiting function unit 23a limits the magnitude of the current energizing the electric motor 4 to a predetermined maximum value. The current limiting function unit 23a of this example has a function of limiting the target current so that the magnitude of the motor current is equal to or less than a predetermined value. The command current calculation unit 23b may have a function of generating a current command value in the current control function unit 25, which will be described later, within the range of the current limit by the current limit function unit 23a.

前記電流指令値は、例えば、所定の回転座標系上における直交軸上の電流ベクトルを指令値としてもよく、三相交流の電流指令値としてもよいが、特に、前者において回転子磁束と一致するd軸およびこのd軸と直交するq軸に相当する軸電流を用いると、簡潔かつ高性能な電流制御系を構成できて好ましい。 The current command value may be, for example, a current vector on an orthogonal axis on a predetermined rotational coordinate system as a command value or a three-phase alternating current command value, but in particular, the former coincides with the rotor magnetic flux. It is preferable to use an axis current corresponding to the d-axis and the q-axis orthogonal to the d-axis because a simple and high-performance current control system can be configured.

最大電流調整機能部24は、電流指令機能部23における制限電流を、条件に応じて可変する機能とすることができる。最大電流調整機能部24は、角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、電流制限機能部23aによって制限する電流の最大値を増加させる機能を有する。この最大電流値を増加させる機能により電動モータ4の最大出力が向上し、電動式直動アクチュエータDAにおいて高速な応答が可能となる。 The maximum current adjusting function unit 24 can have a function of varying the current limiting current in the current command function unit 23 according to the conditions. The maximum current adjusting function unit 24 has a function of increasing the maximum value of the current limited by the current limiting function unit 23a when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b becomes larger than the predetermined angular velocity. The function of increasing the maximum current value improves the maximum output of the electric motor 4, and enables high-speed response in the electric linear actuator DA.

電流制御機能部25は、前記電流指令値に対して、電流推定機能部21で推定された推定電流を追従させるよう、モータ電圧を制御する機能とすることができる。
モータドライバ18は、電動モータ4のコイルに供給する電力を制御する。モータドライバ18は、例えば、電界効果トランジスタ(Field effect transistor;略称FET)等のスイッチ素子を用いたハーフブリッジ回路を構成し、前記スイッチ素子のON−OFFデューティ比によりモータ印加電圧を決定するPWM制御を行う構成とすると安価で高性能となる。あるいは、変圧回路等を設け、PAM制御を行う構成とすることもできる。
The current control function unit 25 may have a function of controlling the motor voltage so that the estimated current estimated by the current estimation function unit 21 follows the current command value.
The motor driver 18 controls the electric power supplied to the coil of the electric motor 4. The motor driver 18 constitutes, for example, a half-bridge circuit using a switch element such as a field effect transistor (abbreviated as FET), and PWM control in which the voltage applied to the motor is determined by the ON-OFF duty ratio of the switch element. If it is configured to perform the above, it will be inexpensive and have high performance. Alternatively, a transformer circuit or the like may be provided to perform PAM control.

その他、図示外の電流センサ等の構成は必要に応じて適宜設けることができる。また、各機能部は便宜上ブロックとして設けているものであり、必要に応じて統合、分割してもよく、あるいは所定機能部を適宜省略してもよい。 In addition, configurations of current sensors and the like (not shown) can be appropriately provided as needed. Further, each functional unit is provided as a block for convenience, and may be integrated or divided as necessary, or a predetermined functional unit may be omitted as appropriate.

<制限電流ベクトルの例>
図3は、この電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるdq軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。図2も適宜参照しつつ説明する。図3のd軸は、無負荷時の回転子磁束の方向と一致するものとする。
<Example of current limit vector>
FIG. 3 is a diagram showing an example of the locus of the current norm on the dq axis by the maximum current adjusting function unit of this electric linear actuator. FIG. 2 will also be described with reference to the appropriate reference. It is assumed that the d-axis in FIG. 3 coincides with the direction of the rotor magnetic flux when no load is applied.

最大電流調整機能部24は、図3の例では、電動モータ4の電流の最大値に相当する最大電流ノルムを楕円状軌跡とする。すなわち最大電流調整機能部24は、電流当たりのトルクが最大となる最大電流位相(θmax)を通過し、概ね負のd軸方向(弱め磁束方向)を長手方向とする非真円の楕円軌跡Kdとなるよう最大電流を変更する。なお、図中の真円となる点線は、従来の最大電流(電流制限)を一定とした際の軌跡を示す。 In the example of FIG. 3, the maximum current adjusting function unit 24 has an elliptical locus as the maximum current norm corresponding to the maximum value of the current of the electric motor 4. That is, the maximum current adjusting function unit 24 passes through the maximum current phase (θmax) at which the torque per current is maximum, and has a non-perfect circular elliptical locus Kd whose longitudinal direction is approximately the negative d-axis direction (weak magnetic flux direction). Change the maximum current so that The dotted line, which is a perfect circle in the figure, shows the trajectory when the conventional maximum current (current limit) is constant.

前記最大電流位相(θmax)は、特に表面磁石式同期モータにおいては概ね90°となり、埋込磁石式同期モータに代表される突極性を有するモータにおいては、所定の位相角となる。また、一般に軸電流ベクトルの最大電流軌跡は、d軸に対してトルクの方向が反転する対称軌跡とする場合が多いが、d軸に対して非対称な、トルクの方向によって最大電流が異なる軌跡としてもよい。あるいは、力行と回生で異なる軌跡を適用することもできる。 The maximum current phase (θmax) is approximately 90 °, particularly in a surface magnet type synchronous motor, and a predetermined phase angle in a motor having a salient polarity represented by an embedded magnet type synchronous motor. In general, the maximum current locus of the axial current vector is often a symmetric locus in which the torque direction is reversed with respect to the d-axis, but the maximum current is asymmetrical with respect to the d-axis and the maximum current differs depending on the torque direction. May be good. Alternatively, different trajectories can be applied for power running and regeneration.

この制御装置2では、角速度推定機能部20bで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、負のd軸電流を増加させて誘起電圧を抑制する制御方法(弱め磁束制御)が用いられる。換言すれば、制御装置2は、推定角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、電動モータ4における回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有する。 In this control device 2, when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b becomes larger than the predetermined angular velocity, a control method (weakening magnetic flux control) is used in which the negative d-axis current is increased to suppress the induced voltage. .. In other words, when the estimated angular velocity becomes larger than the defined angular velocity, the control device 2 receives the axial current converted as a vector component in the orthogonal axis on the rotating coordinate system when the estimated angular velocity is equal to or less than the defined angular velocity. It has a current vector control function that changes the phase of the shaft current vector in the direction inverted from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor 4 as compared with the phase of the shaft current vector.

よって、制御装置2が前記電流ベクトル制御機能を有する場合に、本図3のように最大電流ノルムとなる軸電流ベクトルの最大電流軌跡を楕円形とすることで、角速度が増加した際の最大電流値が増加し、モータ出力を向上することができる。 Therefore, when the control device 2 has the current vector control function, the maximum current when the angular velocity increases by making the maximum current locus of the axial current vector, which is the maximum current norm, an elliptical shape as shown in FIG. The value can be increased and the motor output can be improved.

背反として、最大電流値が増加した分、電動モータ4への熱負荷が増加する。しかしながら、例えば、電動ブレーキ装置のような、位置制御ないし荷重制御を行う電動式直動アクチュエータDAにおいて、モータ角速度の大きさが大きくなるのは例えば電動ブレーキ装置におけるパニックブレーキまたはアンチスキッド制御等の一時的な非定常状態であり、電動モータ4の熱負荷に対する耐久性を確保することは容易と考えられる。 As a trade-off, the heat load on the electric motor 4 increases as the maximum current value increases. However, in an electric linear actuator DA that performs position control or load control, for example, such as an electric brake device, the magnitude of the motor angular speed increases temporarily such as panic brake or anti-skid control in the electric brake device. It is considered that it is easy to secure the durability against the heat load of the electric motor 4 because it is in a non-steady state.

<システム構成例>
図4は、最大電流調整機能部を実行する例を示すブロック図である。図2と共に説明する。図4は、最大電流調整機能部24として、図3の最大電流制限機能をそのまま最大電流リミッタ24aとして実装する例を示す。荷重制御機能部22として荷重制御コントローラ22aが実装され、電流指令機能部23は、目標とするモータトルクを電流に変換するトルク→電流変換器23cを含む。また電流制御機能部25として電流制御コントローラ25aが実装されている。
<System configuration example>
FIG. 4 is a block diagram showing an example of executing the maximum current adjustment function unit. This will be described together with FIG. FIG. 4 shows an example in which the maximum current limiting function of FIG. 3 is mounted as the maximum current limiter 24a as the maximum current adjusting function unit 24. A load control controller 22a is mounted as the load control function unit 22, and the current command function unit 23 includes a torque → current converter 23c that converts a target motor torque into a current. Further, a current control controller 25a is mounted as the current control function unit 25.

前記最大電流リミッタ24aおよび後述する最大トルクリミッタ24b(図8)は、例えば、予め解析または実測にて得られたモータ特性に応じて、各制限値のルックアップテーブル(Lookup table:略称LUT)等を用いると、演算負荷を軽減できて好適であるが、例えば、相抵抗またはインダクタンス等の前記モータ特性に基づいて演算する所定の演算式を用いることもできる。 The maximum current limiter 24a and the maximum torque limiter 24b (FIG. 8) described later may be, for example, a look-up table (abbreviated as LUT) of each limit value according to the motor characteristics obtained by analysis or actual measurement in advance. Is preferable because the calculation load can be reduced, but for example, a predetermined calculation formula for calculation based on the motor characteristics such as phase resistance or inductance can also be used.

<作用効果について>
以上説明した電動式直動アクチュエータDAおよび電動ブレーキ装置1によれば、電流制限機能部23aは、電動モータ4に通電する電流を最大電流値に制限する。最大電流調整機能部24は、推定角速度が定められた角速度よりも大きくなっているか否かを判断する。推定角速度が定められた角速度以下のとき、定められた最大電流値が維持される。最大電流調整機能部24は、推定角速度が定められた角速度よりも大きいとき、最大電流値を一時的に増加させる。このように電動モータ4の角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。したがって、電動モータ4の小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。
<About action and effect>
According to the electric linear actuator DA and the electric brake device 1 described above, the current limiting function unit 23a limits the current energized to the electric motor 4 to the maximum current value. The maximum current adjusting function unit 24 determines whether or not the estimated angular velocity is larger than the predetermined angular velocity. When the estimated angular velocity is less than or equal to the specified angular velocity, the specified maximum current value is maintained. The maximum current adjusting function unit 24 temporarily increases the maximum current value when the estimated angular velocity is larger than the predetermined angular velocity. By increasing the maximum current value in the region where the angular velocity of the electric motor 4 is large in this way, the motor output is increased and high-speed response is possible. Therefore, it is possible to reduce the size of the electric motor 4 and perform space-saving and high-output motor control.

<他の実施形態について>
以下の説明においては、各実施の形態で先行して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号を付し、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。
<About other embodiments>
In the following description, the same reference numerals will be given to the parts corresponding to the matters described in advance in each embodiment, and duplicate description will be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described above unless otherwise specified. It has the same action and effect from the same configuration. Not only the combinations of the parts specifically described in each embodiment, but also the combinations of the embodiments can be partially combined as long as the combination does not cause any trouble.

図5に示すように、制御装置2が電源監視機能部26を備えてもよい。この電源監視機能部26は、例えば、電源装置3の電圧を推定し、推定電圧が所定値を下回った場合には電源装置3の電力供給能力が低下したと判断してもよい。あるいは、電源監視機能部26は、電源装置3の電流を併せて推定し、電流出力時の電圧変動が所定より大きくなった場合に電源装置3電力供給能力が低下したと判断することができる。もしくは、例えば、電源装置3の電流値の積算値等から充電状態のパーセンテージである%SOC(State Of Charge)を演算するバッテリマネージャ等の上位の電流監視機能部(図示せず)を設け、電源監視機能部26は、前記上位の電流監視機能部からの通信等により電源装置3の電力供給能力を判断してもよい。 As shown in FIG. 5, the control device 2 may include a power supply monitoring function unit 26. The power supply monitoring function unit 26 may, for example, estimate the voltage of the power supply device 3, and if the estimated voltage falls below a predetermined value, it may be determined that the power supply capacity of the power supply device 3 has decreased. Alternatively, the power supply monitoring function unit 26 also estimates the current of the power supply device 3, and can determine that the power supply capacity of the power supply device 3 has decreased when the voltage fluctuation at the time of current output becomes larger than a predetermined value. Alternatively, for example, a higher-level current monitoring function unit (not shown) such as a battery manager that calculates% SOC (State Of Charge), which is a percentage of the state of charge, from the integrated value of the current value of the power supply device 3 is provided to supply power. The monitoring function unit 26 may determine the power supply capacity of the power supply device 3 by communication or the like from the higher-level current monitoring function unit.

最大電流調整機能部24により一時的に電動モータ4の最大出力を向上させることは、一時的に電源装置3の最大負荷が増加することとなる。このため、この構成では、前記電源監視機能部26を備え、電源装置3の電力供給能力が低下した際には、最大電流調整機能部24による最大電流の増加を抑制するか、あるいは実行しない処理を設けると冗長性の観点から好ましい場合がある。また、電源装置3が正常であり、十分な電力供給能力がある場合に限定して、最大電流を増加させることができる。例えば、電源装置3に異常が発生した場合等において、過剰に電力を消費し、以後、電動式直動アクチュエータDAが使用できなくなることを未然に防止し得る。したがって、電動式直動アクチュエータDAの冗長性を高めることができる。 Temporarily increasing the maximum output of the electric motor 4 by the maximum current adjusting function unit 24 temporarily increases the maximum load of the power supply device 3. Therefore, in this configuration, when the power supply monitoring function unit 26 is provided and the power supply capacity of the power supply device 3 is reduced, the process of suppressing the increase of the maximum current by the maximum current adjustment function unit 24 or not executing the process is performed. May be preferable from the viewpoint of redundancy. Further, the maximum current can be increased only when the power supply device 3 is normal and has a sufficient power supply capacity. For example, when an abnormality occurs in the power supply device 3, it is possible to prevent the electric linear actuator DA from becoming unusable due to excessive power consumption. Therefore, the redundancy of the electric linear actuator DA can be increased.

図6に示すように、図3と同様の最大電流を増加させる軌跡として、最大電流調整機能部24は、概ねd軸上を頂点とする直線状の最大電流軌跡(直線軌跡)Ksを設定してもよい。なお本図6は、最大電流軌跡Ksが一つの象限に対して一直線とする例を示すが、例えば、適宜折れ点を設けた軌跡としてもよい。
図3の楕円軌跡の手法と図6の直線軌跡の手法とを適宜併用することもできる。例えば、所定領域を直線とし、その他所定領域を楕円とするような最大電流軌跡とすることもできる。
As shown in FIG. 6, as a locus for increasing the maximum current as in FIG. 3, the maximum current adjustment function unit 24 sets a linear maximum current locus (straight line locus) Ks whose apex is approximately on the d-axis. You may. Although FIG. 6 shows an example in which the maximum current locus Ks is a straight line with respect to one quadrant, for example, a locus may be provided with a break point as appropriate.
The elliptical locus method of FIG. 3 and the linear locus method of FIG. 6 can be used in combination as appropriate. For example, the maximum current locus may be such that the predetermined region is a straight line and the other predetermined region is an ellipse.

図7は、図3の例に対して、最大電流調整機能部24が、角速度の大きさ(|ω|)が所定値(|ω|=a)に達するまでは、さらに最大電流位相に従って最大電流を増加させる例を示す。一般に、モータ角速度の大きさが前記所定値に達するまでは、前記弱め磁束制御を行わずに最大電流位相において電流ベクトル制御が可能である。そこで、図7に示すように、図3の例に対して、最大電流調整機能部24が、角速度の大きさ(|ω|)が所定値(|ω|=a)に達するまでは、さらに最大電流位相に従って最大電流を増加させることで、一時的にモータ出力を増加させる効果をさらに積極的に利用することができる。 FIG. 7 shows the maximum current adjustment function unit 24 according to the maximum current phase until the magnitude of the angular velocity (| ω |) reaches a predetermined value (| ω | = a) with respect to the example of FIG. An example of increasing the current is shown. Generally, until the magnitude of the motor angular velocity reaches the predetermined value, the current vector control can be performed in the maximum current phase without performing the weakening magnetic flux control. Therefore, as shown in FIG. 7, with respect to the example of FIG. 3, the maximum current adjusting function unit 24 further waits until the magnitude of the angular velocity (| ω |) reaches a predetermined value (| ω | = a). By increasing the maximum current according to the maximum current phase, the effect of temporarily increasing the motor output can be more positively utilized.

なお、一般に、回転子磁束を強める正のd軸電流を用いる電流ベクトル制御(強め磁束制御)は行わないため、図示していないが、前記正のd軸電流を増加させる制御を行う場合は、例えば、前記強め磁束領域においては従来の真円状の最大電流としてもよく、楕円または直線としてもよい。 In general, current vector control (strengthening magnetic flux control) using a positive d-axis current that strengthens the rotor magnetic flux is not performed, so it is not shown. However, when controlling to increase the positive d-axis current, the control is performed. For example, in the strong magnetic flux region, it may be a conventional perfect circular maximum current, or it may be an ellipse or a straight line.

図8は、最大電流調整機能部24を実行する他のシステム構成例を示すブロック図である。同図8は、最大電流調整機能部24として、モータ角速度の大きさに応じてトルクを制限する最大トルクリミッタ24bを設ける例を示す。この例では、最大電流が一定である場合と比較して、角速度の大きさが増加した場合の最大トルク制限値を大きく設定することで、トルクを発揮するための電流値が増加し、結果として図3、図6または図7のいずれかに示すような最大電流軌跡とすることができる。 FIG. 8 is a block diagram showing another system configuration example for executing the maximum current adjustment function unit 24. FIG. 8 shows an example in which the maximum torque limiter 24b that limits the torque according to the magnitude of the motor angular velocity is provided as the maximum current adjusting function unit 24. In this example, by setting a larger maximum torque limit value when the magnitude of the angular velocity increases compared to the case where the maximum current is constant, the current value for exerting torque increases, and as a result. It can be the maximum current locus as shown in any of FIGS. 3, 6 or 7.

直動機構6の変換機構部として、遊星ローラ、ボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等の傾斜を利用した機構等を用いることができる。 As the conversion mechanism portion of the linear motion mechanism 6, various screw mechanisms such as a planetary roller and a ball screw, a mechanism utilizing an inclination such as a ball lamp, and the like can be used.

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。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above based on the embodiments, the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and are not limiting. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

1…電動ブレーキ装置
2…制御装置
3…電源装置
4…電動モータ
6…直動機構
8…ブレーキロータ
9…摩擦材
14…直動部
20b…角速度推定機能部
23a…電流制限機能部
24…最大電流調整機能部
26…電源監視機能部
DA…電動式直動アクチュエータ
1 ... Electric brake device 2 ... Control device 3 ... Power supply device 4 ... Electric motor 6 ... Linear mechanism 8 ... Brake rotor 9 ... Friction material 14 ... Linear unit 20b ... Angle speed estimation function unit 23a ... Current limiting function unit 24 ... Maximum Current adjustment function unit 26 ... Power supply monitoring function unit DA ... Electric linear actuator

Claims (4)

電動モータと、この電動モータの回転運動を直動部の直進運動に変換する直動機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動式直動アクチュエータにおいて、
前記制御装置は、
前記電動モータの角速度を推定する角速度推定機能部と、
前記電動モータに通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部と、
前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、前記電流制限機能部によって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部と、
を有し、
前記制御装置は、前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータにおける回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
前記最大電流調整機能部は、
前記電動モータの電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を長手方向とする非真円の楕円状軌跡となるよう、最大電流を増加させる電動式直動アクチュエータ。
In an electric linear actuator equipped with an electric motor, a linear motion mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion of a linear motion unit, and a control device that controls the electric motor.
The control device is
An angular velocity estimation function unit that estimates the angular velocity of the electric motor,
A current limiting function unit that limits the current energized to the electric motor to a specified maximum value, and
When the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit becomes larger than the predetermined angular velocity, the maximum current adjustment function unit that increases the maximum value of the current limited by the current limiting function unit, and the maximum current adjustment function unit.
Have a,
In the control device, when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit becomes larger than the defined angular velocity, the estimated angular velocity is determined for the axial current converted as a vector component in the orthogonal axis on the rotating coordinate system. It has a current vector control function that changes the phase of the axial current vector in the direction inverted from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor as compared with the phase of the axial current vector when the angular velocity is equal to or lower than the angular velocity.
The maximum current adjustment function unit is
Regarding the maximum current locus of the shaft current vector, which is the norm corresponding to the maximum value of the current of the electric motor.
A non-perfect circular ellipse whose longitudinal direction is the vector direction that passes through the point that becomes the maximum current vector that maximizes the torque per current when the estimated angular velocity is approximately zero and that substantially coincides with the magnetic field of the rotor. An electric linear acting actuator that increases the maximum current so that it has a circular trajectory.
電動モータと、この電動モータの回転運動を直動部の直進運動に変換する直動機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動式直動アクチュエータにおいて、
前記制御装置は、
前記電動モータの角速度を推定する角速度推定機能部と、
前記電動モータに通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部と、
前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、前記電流制限機能部によって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部と、
を有し、
前記制御装置は、前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータにおける回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
前記最大電流調整機能部は、
前記電動モータの電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を頂点とする直線軌跡となるよう、最大電流を増加させる電動式直動アクチュエータ。
In an electric linear actuator equipped with an electric motor, a linear motion mechanism that converts the rotational motion of the electric motor into a linear motion of a linear motion unit, and a control device that controls the electric motor.
The control device is
An angular velocity estimation function unit that estimates the angular velocity of the electric motor,
A current limiting function unit that limits the current energized to the electric motor to a specified maximum value, and
When the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit becomes larger than the predetermined angular velocity, the maximum current adjustment function unit that increases the maximum value of the current limited by the current limiting function unit, and the maximum current adjustment function unit.
Have,
In the control device, when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit becomes larger than the defined angular velocity, the estimated angular velocity is determined for the axial current converted as a vector component in the orthogonal axis on the rotating coordinate system. It has a current vector control function that changes the phase of the axial current vector in the direction inverted from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor as compared with the phase of the axial current vector when the angular velocity is equal to or lower than the angular velocity.
The maximum current adjustment function unit is
Regarding the maximum current locus of the shaft current vector, which is the norm corresponding to the maximum value of the current of the electric motor.
When the estimated angular velocity is substantially zero, the linear locus passes through the point where the torque per current becomes the maximum current vector, and the vector direction substantially coincides with the magnetic field of the rotor is used as the apex. An electric linear actuator that increases the maximum current.
請求項1または請求項に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記電動モータの駆動用の電力を供給する電源装置の電圧および電流のいずれか一方または両方を用いて、前記電源装置の電力供給能力を判断する電源監視機能部を有し、前記最大電流調整機能部は、前記電源監視機能部で判断する電力供給能力が定められた値より高いとき、電流の最大値を増加させる電動式直動アクチュエータ。 In the electric linear motion actuator according to claim 1 or 2 , the control device uses either or both of the voltage and the current of the power supply device that supplies electric power for driving the electric motor. It has a power supply monitoring function unit that determines the power supply capacity of the power supply device, and the maximum current adjustment function unit determines the maximum value of the current when the power supply capacity determined by the power supply monitoring function unit is higher than a predetermined value. Electric linear acting actuator to increase. 請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の電動式直動アクチュエータと、この電動式直動アクチュエータによって操作される摩擦材と、この摩擦材との接触により制動力を発生させるブレーキロータと、を備えた電動ブレーキ装置。 The electric linear actuator according to any one of claims 1 to 3, the friction material operated by the electric linear motion actuator, and the brake rotor that generates a braking force by contact with the friction material. And, equipped with an electric brake device.
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