JP6987197B1 - 電動ブレーキの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電気ブレーキの制御装置において、制動と非制動が繰り返される場合に電動ブレーキの押圧力の応答の遅延を抑制することを目的とする。【解決手段】本願に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量算出部は、非制動時に位置算出部の算出したブレーキパッドの位置に基づいてブレーキパッドとブレーキディスクの間にクリアランスを確保する制御量を算出し、制動から非制動に切り替えた場合に制御量を複数回に分けて変化させてクリアランスを確保する。それにより、制動と非制動が繰り返される場合に電動ブレーキの押圧力の応答の遅延を抑制できる電動ブレーキの制御装置を得ることができる。【選択図】図１

Description

本願は、電動ブレーキの制御装置に関するものである。

モータの回転運動を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し付ける電動ブレーキについて、特許文献１が開示されている。特許文献１の技術では、制御装置に入力された押圧力指令値に基づいて電動ブレーキが制動状態にされる。制御装置は電動ブレーキのモータを制御することで、ブレーキパッドとブレーキディスクの間に発生する押圧力を押圧力指令値に一致させる。そして、入力された押圧力指令値がゼロの場合、すなわち非制動状態の場合に制御装置はブレーキパッドとブレーキディスクに所定のクリアランス（間隔）を設けるように制御する。これにより、制御装置は非制動時にブレーキパッドとブレーキディスクが接触して不要な摩擦（引き摺り抵抗）が発生し、車両の燃費が悪化することを防いでいる。

特開２０００−０１８２９４号公報

電動ブレーキの制御装置に押圧力指令値が断続的に指示される場合、すなわち制動と非制動が繰り返される場合に、クリアランスを確保する動作の最中に、次の押圧力指令値が与えられる場合がある。クリアランスを確保する動作においてブレーキパッドをブレーキディスクから引き離す際にモータは逆回転しているため、そこから押圧力指令値に追従してブレーキパッドをブレーキディスクに接近させ押し付ける際にはモータを正回転に反転させる必要がある。そのため、モータの反転の動作分だけ押圧力の応答が遅延する。

本願は、電気ブレーキの制御装置において、制動と非制動が繰り返される場合に電動ブレーキの押圧力の応答の遅延を抑制できる電動ブレーキの制御装置を得ることを目的とする。

本願に係る電動ブレーキ制御装置は、
モータの回転運動を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し付ける電動ブレーキを制御する電動ブレーキの制御装置であって、
ブレーキパッドの位置を算出する位置算出部と、
入力信号に応じて制動と非制動を切り替え、電動ブレーキの制御量を算出する電動ブレーキ制御量算出部と、
制御量に基づいて、モータを制御するモータ制御部と、を備え、
電動ブレーキ制御量算出部は、非制動時に位置算出部の算出したブレーキパッドの位置に基づいてブレーキパッドとブレーキディスクの間に予め定められたクリアランスを確保する制御量を算出し、制動から非制動に切り替えた場合に制御量を複数回に分けて変化させてクリアランスを確保することを特徴とするものである。

本願に係る電動ブレーキ制御装置によれば、制動から非制動に切り替えた場合に制御量を複数回に分けて変化させてクリアランスを確保する。それにより、制動と非制動が繰り返される場合に電動ブレーキの押圧力の応答の遅延を抑制できる電動ブレーキの制御装置を得ることができる。

実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の構成図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の他の例の構成図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置のハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量算出部の構成図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量算出部の他の例の構成図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量算出部のクリアランス制御部の処理を示すフローチャートである。 比較例に係る電動ブレーキ装置の動作を示す第一のタイムチャートである。 比較例に係る電動ブレーキ装置の動作を示す第二のタイムチャートである。 実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の動作を示す第一のタイムチャートである。 実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の動作を示す第二のタイムチャートである。 実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の動作を示す第三のタイムチャートである。 実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の動作を示す第四のタイムチャートである。 実施の形態２に係る電動ブレーキ装置の構成図である。 実施の形態２に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量算出部のクリアランス制御部の処理を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る電動ブレーキ装置の動作を示す第一のタイムチャートである。 実施の形態２に係る電動ブレーキ装置の動作を示す第二のタイムチャートである。

１．実施の形態１
＜構成＞
図１は、実施の形態１に係る電動ブレーキ装置２００ａの構成図である。電動ブレーキ装置２００ａは、電動ブレーキ５０ａと電動ブレーキの制御装置１００ａ（以下、単に制御装置１００ａと称す）、インバータ８から構成される。インバータ８は直流電源７に接続され電力を供給されている。電動ブレーキ５０ａと制御装置１００ａも直流電源７から電力を供給されているが、図１では接続の記載を省略している。

電動ブレーキ５０ａは、モータ９、位置検出センサ１２、運動変換機構１０、およびブレーキ機構１１を備えている。モータ９は、ステータ及びロータを備えている。ステータ及びロータの一方または双方に巻線が設けられる。巻線に流れる巻線電流を変化させることにより、モータ９から出力されるトルクが変化する。モータ９は、第１回転方向のトルク、及び第１回転方向とは反対方向である第２回転方向のトルクを出力可能であり、第１回転方向、及び第２回転方向に回転可能である。モータ９には、永久磁石式同期モータ、直流モータ等の各種のモータが用いられる。

インバータ８は、直流電源７から供給される電流をオンオフする複数のスイッチング素子が設けられている。制御装置１００ａの制御信号によりスイッチング素子がオンオフされ、モータ９の巻線電流が制御される。スイッチング素子には、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等が用いられる。

モータ９には、モータ９（ロータ）の回転位置（回転角度）を検出する位置検出センサ１２が設けられている。位置検出センサ１２には、レゾルバ、ホール素子、またはエンコーダ等が用いられる。位置検出センサ１２の出力信号は、制御装置１００ａに入力される。

ブレーキ機構１１は、ブレーキパッドとブレーキディスクとを有する。ブレーキディスクは、車輪等の回転部材側に固定される。ブレーキパッドは、車体などの非回転部材側に固定される。

運動変換機構１０は、モータ９（ロータ）の回転運動を直線運動に変換する機構である。運動変換機構１０は、ブレーキパッドをブレーキディスク側に移動させ、ブレーキパッドをブレーキディスクに押圧する。運動変換機構１０は、モータ９のトルクを、ブレーキパッドを押圧する押圧力Ｆ（不図示）に変換する。ブレーキ機構１１には、押圧力Ｆに比例した摩擦力が生じる。また、運動変換機構１０は、ブレーキパッドをブレーキディスクとは反対側に移動させる。運動変換機構１０は、モータ９の回転位置を、ブレーキディスクに対するブレーキパッドの位置に変換する。運動変換機構１０には、ボールねじ等が用いられる。

制御装置１００ａは、モータ９を介して、電動ブレーキ５０ａを制御する。図１に示すように、制御装置１００ａは、回転位置検出部１０１、電動ブレーキ制御量算出部１０２ａ、モータ制御部１０３を備えている。制御装置１００ａは、外部から入力した押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに基づいて、制動、非制動を切り替え、電動ブレーキ５０ａを制御する。

図２に実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の他の例の構成図を示す。電動ブレーキ装置２００ｂは、電動ブレーキ５０ｂ、電動ブレーキの制御装置１００ｂ（以下、単に制御装置１００ｂと称す）およびインバータ８から構成される。電動ブレーキ５０ｂは、図２に示すように押圧力検出センサ１３を含むところが図１の構成の電動ブレーキ５０ａと異なる。押圧力検出センサ１３はブレーキ機構１１において発生する押圧力Ｆを検出する。制御装置１００ｂは、回転位置検出部１０１、押圧力検出部１０４、電動ブレーキ制御量算出部１０２ｂ、モータ制御部１０３を備えている。制御装置１００ｂは、外部から入力した押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに基づいて、制動、非制動を切り替え、電動ブレーキ５０ｂを制御する。

＜制御装置＞
制御装置１００ａ、１００ｂの各機能は、制御装置１００ａ、１００ｂが備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置１００ａ、１００ｂは、図３に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３、及び車両制御装置９５等の外部装置とデータ通信を行う通信装置９４等を備えている。

演算処理装置９０として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置９０として、同じ種類のものまたは異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。記憶装置９１として、演算処理装置９０からデータを読み出し及び書き込みが可能に構成されたＲＡＭ（Random Access Memory）、演算処理装置９０からデータを読み出し可能に構成されたＲＯＭ（Read Only Memory）等が備えられている。入力回路９２は、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆ等の入力信号、位置検出センサ１２および押圧力検出センサ１３等の各種のセンサ、スイッチが接続され、これら入力信号、センサ、スイッチの信号を演算処理装置９０に入力するＡ／Ｄ変換器等を備えている。出力回路９３は、インバータ８に備えられたスイッチング素子をオンオフ駆動するゲート駆動回路等の電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置９０から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。通信装置９４は、車両制御装置９５等の外部装置と通信を行う。

制御装置１００ａ、１００ｂが備える図１または図２の各機能部１０１、１０２ａ、１０２ｂ、１０３、１０４の各機能は、演算処理装置９０が、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されたソフトウェア（プログラム）を実行し、記憶装置９１、入力回路９２、出力回路９３、及び通信装置９４等の制御装置１００ａ、１００ｂの他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各機能部１０１、１０２ａ、１０２ｂ、１０３、１０４が用いる設定データは、ソフトウェア（プログラム）の一部として、ＲＯＭ等の記憶装置９１に記憶されている。以下、制御装置１００ａ、１００ｂの各機能について詳細に説明する。

＜回転位置検出部＞
図１、図２に示すように、制御装置１００ａ、１００ｂの回転位置検出部１０１は、モータ（ロータ）の回転位置θ（回転角度。不図示）を検出する。本実施の形態では、回転位置検出部１０１は、位置検出センサ１２の出力信号に基づいて、モータの回転位置θを検出する。以下、検出された回転位置θを、回転位置の検出値θ＿ｄｅｔと称す。モータの回転角度を検出することで、運動変換機構１０によって移動させられるブレーキパッドの位置を電動ブレーキ制御量算出部１０２ａ、１０２ｂで算出することができる。ブレーキパッドの位置を算出する方法としては、ブレーキパッドの移動量を直接ポテンショメータ等の接触型センサで検出し位置を算出する方法がある。また、ブレーキパッドの移動量を直接レゾルバ、ホール素子、またはエンコーダ等の非接触型センサで検出し位置を算出する方法がある。これらの方法でブレーキパッドの位置を算出してもよい。

＜押圧力検出部＞
図２に示すように、制御装置１００ｂの押圧力検出部１０４は、押圧力検出センサ１３の出力信号に基づいてブレーキ機構において発生する押圧力Ｆを検出する。以下、検出された押圧力を、押圧力の検出値Ｆ＿ｄｅｔと称す。

＜電動ブレーキ制御量算出部＞
図１の構成における電動ブレーキ制御量算出部１０２ａの構成を図４に示す。電動ブレーキ制御量算出部１０２ａは、押圧力推定部１０２１、押圧力制御部１０２２、クリアランス推定部１０２３、クリアランス制御部１０２４、制御切替部１０２５を備える。

押圧力推定部１０２１は、回転位置の検出値θ＿ｄｅｔに基づいて押圧力の推定値Ｆ＿ｅｓｔを演算する。押圧力制御部１０２２は、押圧力の推定値Ｆ＿ｅｓｔが押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに近づくように制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆを演算する。

クリアランス推定部１０２３は回転位置の検出値θ＿ｄｅｔに基づいて、ブレーキ機構１１におけるブレーキパッドとブレーキディスクのクリアランスの推定値Ｘ＿ｅｓｔを演算する。運動変換機構１０におけるリード（一回転あたりの進み量）をＬとすると、クリアランスの推定値Ｘ＿ｅｓｔは以下の数式（１）のように演算できる。ここで、θ＿ｏｆｓｔは回転位置に対するオフセットである。（θ＿ｄｅｔ、θ＿ｏｆｓｔの単位はラジアンである。Ｌとθ＿ｏｆｓｔは不図示）

クリアランス制御部１０２４は、クリアランスの推定値Ｘ＿ｅｓｔがクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆに近づくように制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘを演算する。ここで、クリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆは予め設定する固定値である。なお、クリアランス制御部１０２４における制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘの演算方法のより詳細については、後述の＜電動ブレーキ制御量算出部のクリアランス制御部の処理＞において説明する。

制御切替部１０２５は、押圧力制御部１０２２の出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆとクリアランス制御部１０２４の出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘのいずれか一方を押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに基づいて選択し、制御量Ｔ＿ｒｅｆとして出力する。制御切替部１０２５は、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが微小押圧力ｄＦ（ｄＦは不図示）より大きい場合は制動のため押圧力制御部１０２２の出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆを選択し、それ以外の場合は非制動としてクリアランス制御部１０２４の出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘを選択する。なお、制御の切り替えは押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆの代わりに押圧力の推定値Ｆ＿ｅｓｔを用いてもよい。また、微小押圧力ｄＦは０と設定しても勿論問題ない。

以上のように、電動ブレーキ制御量算出部１０２ａは、押圧力指令が微小押圧力ｄＦ未満の場合に非制動としてモータの回転位置に基づいてブレーキパッドとブレーキディスクの間にクリアランスを確保するための制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘを出力するクリアランス制御部１０２４を備えるものである。

＜電動ブレーキ制御量算出部（他の構成例）＞
図２の構成における電動ブレーキ制御量算出部１０２ｂの構成を図５に示す。電動ブレーキ制御量算出部１０２ｂは、押圧力制御部１０２２、クリアランス推定部１０２３、クリアランス制御部１０２４、制御切替部１０２５を備える。押圧力制御部１０２２は、押圧力の検出値Ｆ＿ｄｅｔが押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに近づくように制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆを演算する。その他の演算は図４と同様である。なお、制御切替部１０２５における制御の切り替えは押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆの代わりに押圧力の検出値Ｆ＿ｄｅｔを用いてもよい。

＜モータ制御部＞
図１、図２に示すモータ制御部１０３は、制御量Ｔ＿ｒｅｆに基づいて、モータ９に流れる電流を操作してモータ９を制御する。例えば、モータ９が、永久磁石式同期モータである場合は、制御量Ｔ＿ｒｅｆは、トルク指令値またはｑ軸電流指令値になり、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御により、複数のスイッチング素子がオンオフされ、巻線電流が制御される。モータ制御部１０３により巻線電流が制御されることにより、モータ９の出力トルクが制御され、ブレーキ機構１１で発生する押圧力Ｆ、またはブレーキパッドとブレーキディスクのクリアランスＸが制御される。

＜電動ブレーキ制御量算出部のクリアランス制御部の処理＞
本実施の形態における電動ブレーキ制御量算出部１０２ａ、１０２ｂの具体的な処理について説明する。図６は、電動ブレーキ制御量算出部１０２ａ、１０２ｂにおけるクリアランス制御部１０２４の処理を説明するためのフローチャートである。図６のフローチャートは所定時間ごとに実行されることとする（例えば１ｍｓごと）。フローチャートは、所定時間ごとではなく、ブレーキ踏み込み信号、障害物検知信号といった外部からの信号によって開始されることとしてもよい。その場合は、ステップＳ１０４のカウンタＣＴの加算は、別の場所に移して所定期間ごとに加算すればよい。

ステップＳ１００で開始された処理はステップＳ１０１でカウンタＣＴの値が第一の経過時間Ｔ＿１未満であるかどうか判定する。カウンタＣＴは、制御切替部１０２５が押圧力制御部１０２２の出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆを選択していた状態（制動状態）からクリアランス制御部１０２４の出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘを選択する状態（非制動状態）に切り替えた際にクリアされ、その時点から計時を開始する（不図示）。

ステップＳ１０１で、カウンタＣＴの値が第一の経過時間Ｔ＿１未満であれば（判定がＹＥＳの場合）、ステップＳ１０２でクリアランスＸとして第一クリアランス値Ｘ＿１を設定してステップＳ１０３へ進みクリアランス制御を実行する。クリアランス制御としては、クリアランスがクリアランスＸに近づくように制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘを算出する。その後、ステップＳ１０４でカウンタＣＴを加算処理し、ステップＳ１０９で処理を終了する。

ステップＳ１０１で、カウンタＣＴの値が第一の経過時間Ｔ＿１以上であれば（判定がＮＯの場合）、ステップＳ１０５でカウンタＣＴの値が第一の経過時間Ｔ＿１より大きい第二の経過時間Ｔ＿２未満であるかどうか判定する。カウンタＣＴの値が第二の経過時間Ｔ＿２未満であれば（判定がＹＥＳの場合）、ステップＳ１０６でクリアランスＸとして第一クリアランス値Ｘ＿１と第二クリアランス値Ｘ＿２の和を設定してステップＳ１０３へ進みクリアランス制御を実行する。

ステップＳ１０５で、カウンタＣＴの値が第二の経過時間Ｔ＿２以上であれば（判定がＮＯの場合）、ステップＳ１０７へ進みクリアランスＸとして第一クリアランス値Ｘ＿１、第二クリアランス値Ｘ＿２および第三クリアランス値Ｘ＿３の和を設定してステップＳ１０３へ進みクリアランス制御を実行する。この時のクリアランスＸの値が、クリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆに一致する。

以上のように、実施の形態１に係る制御装置１００ａ、１００ｂは、クリアランスをクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆに近づける動作を複数回に分けて実行することを特徴とする。図６の例では、３回に分けて実行した例で説明したが、２回または４回以上の複数回で実行してもよい。

以上のように構成される電動ブレーキ５０ａ、５０ｂおよび制御装置１００ａ、１００ｂの動作についてタイムチャートを用いて説明する。
＜比較例に係る電動ブレーキ装置の動作＞
図７は、比較例に係る電動ブレーキ装置の動作を示す第一のタイムチャートである。１回のブレーキ操作において、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０から次第に増加し、制動力を発生させた後、再び０まで次第に減少する。ブレーキ機構１１におけるブレーキパッドとブレーキディスクのクリアランスＸは、動作開始時には非制動状態でありクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆが確保されている。正値の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆの指示に対し、制動を開始し、モータが正方向に回転してクリアランスＸが次第に減少する。そして、クリアランスＸがゼロに到達するとブレーキパッドとブレーキディスクが接触して押圧力Ｆが発生する。そのため、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに対して押圧力Ｆの発生には遅れがある。次に、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆの減少に対してモータが逆方向に回転して押圧力Ｆが次第に減少する。そして、押圧力Ｆがゼロに到達した後に非制動として再度クリアランスＸをクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆだけ確保して停止する。

図８は、比較例に係る電動ブレーキ装置を断続的に操作した場合の動作を示す第二のタイムチャートである。断続的なブレーキ操作として、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０から次第に増加され、制動力を発生させた後、再び０まで次第に減少される動作を２回連続で行う場合を示す。このとき、１回目の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０ゼロになった直後、モータはクリアランスを確保するために逆回転を継続している。この状態で変化の途中に、再び押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０から増大すると、モータは逆回転から正回転に反転したあと、押圧動作を再開する。そのため、１回目の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに対する押圧力Ｆの応答と比較して、２回目の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに対する押圧力Ｆの応答はモータ回転の反転の動作の分だけ遅くなる。

＜実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の動作＞
図９は、実施の形態１に係る電動ブレーキ装置２００ａ、２００ｂの動作を示す第一のタイムチャートである。押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆの変化および、制動力を発生させて再び押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０となるまでの電動ブレーキの動作は図７の比較例の動作と同様である。実施の形態１の制御装置１００ａ、１００ｂは、押圧力Ｆがゼロに到達した後のクリアランスを確保するための逆転を、複数回に分けて実行する（図９では二回に分けて実行する例を示す）。図９に示す第一のタイムチャートでは、１回目のクリアランス変化でＸ＿１変化し、第一の経過時間Ｔ＿１が経過すると２回目のクリアランス変化でＸ＿２変化し、合計でクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆを変化する。

図１０は、実施の形態１に係る電動ブレーキ装置２００ａ、２００ｂを断続的に操作した場合の動作を示す第二のタイムチャートである。電動ブレーキを断続的に操作した場合の、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆの動作および、制動力を発生させて再び０までの電動ブレーキの動作は図８と同様である。本願の制御装置１００ａ、１００ｂは、押圧力Ｆがゼロに到達した後のクリアランスを確保するための逆転を、複数回に分けて実行する。そのため、２回目の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０から増大したとき、図８の例より小さいクリアランスであるＸ＿１で待機している。それにより、モータ速度を反転させる動作と、クリアランスを変化させる時間が短縮されるため、迅速に押圧力Ｆを発生させることができブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けることができる。この時の応答遅れ時間は別途定めた押圧許容むだ時間ｔ＿ｄｅｌａｙ以内に設定されている。押圧許容むだ時間ｔ＿ｄｅｌａｙは、制動を開始する入力信号が入力されてからブレーキパッドがブレーキディスクに押し付けられるまでの許容するむだ時間である。図９、図１０ではクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆに対して制御量を、２回に分けて変化させる例を示したが、３回以上に分けて変化させてもよい。

以上のように、本実施の形態１に係る電動ブレーキは、押圧力Ｆがゼロに到達した後のクリアランスＸをクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆに一致させるためのモータ９の制御を複数回に分けて実行することで、ブレーキを断続的に操作した場合の押圧力Ｆの応答性を向上させることができる。

なお、第一クリアランス値Ｘ＿１は、より好適には下記のように設定される。モータトルクＴによる慣性Ｊのモータ９を回転させたとき、時間ｔにおけるクリアランスの変化量Ｘ＿ｔは以下の数式（２）のように表される。Ｌは運動変換機構１０におけるリード（一回転あたりの進み量）である。（ｔ、Ｘ＿ｔ、Ｔ、Ｊ、Ｌは不図示）

クリアランスの変化時間は、押圧力Ｆが発生するまでのむだ時間となる。このことから、以下の数式（３）にように押圧許容むだ時間ｔ＿ｄｅｌａｙに基づいて１回目のクリアランス変化量である第一クリアランス値Ｘ＿１を決定することで、押圧力Ｆが発生するまでのむだ時間を押圧許容むだ時間ｔ＿ｄｅｌａｙに抑えることができる。式（３）で、Ｔ、Ｊ、Ｌが固定されている場合、１回目のクリアランス変化量である第一クリアランス値Ｘ＿１は押圧許容むだ時間ｔ＿ｄｅｌａｙの関数となる。また、Ｔ、Ｊ、Ｌの少なくとも一つを変更した場合は他のパラメータを固定して、押圧許容むだ時間ｔ＿ｄｅｌａｙと変更したパラメータに基づいて１回目のクリアランス変化量である第一クリアランス値Ｘ＿１を決定することができる。

また、電動ブレーキ制御量算出部１０２ａ、１０２ｂのクリアランス制御部１０２４において、クリアランス値Ｘ＿１、Ｘ＿２、・・・で待機する経過時間Ｔ＿１、Ｔ＿２、・・・は、予め設定されている時間とした動作について記載した。しかし、経過時間Ｔ＿１、Ｔ＿２、・・・は車両の走行状態に応じて設定されることとしてもよい。すなわち、クリアランスを確保するために制御量を複数回に分けて変化させる時間間隔を、車両の走行状態に基づいて算出することとなる。

例えば、車速検出手段により検出された車速情報が車両の走行状態として車両制御装置９５を経由して制御装置１００ａ、１００ｂへ入力される。車速情報が車両の走行状態として電動ブレーキ制御量算出部１０２ａ、１０２ｂに入力される構成（不図示）とする。電動ブレーキ制御量算出部１０２ａ、１０２ｂのクリアランス制御部１０２４において、車速が予め定められた判定車速よりも高い場合に車速が判定車速以下の場合よりも経過時間Ｔ＿１、Ｔ＿２、・・を短縮して設定する。または、車速が高くなるに従って、経過時間Ｔ＿１、Ｔ＿２、・・が短縮されるように設定する。すなわち、クリアランスを確保するために制御量を複数回に分けて変化させる時間間隔を、車速の増大に応じて短縮することとなる。

これら特性により、クリアランスＸ＝Ｘ＿１で待機している状態において、ブレーキパッドとブレーキディスクが接触し引き摺り抵抗が発生して燃費の低下、ブレーキパッドの過熱が発生しうるような場合においても、引き摺りの影響が大きい車速が高い領域において引き摺り時間を短く設定することができる。このように、押圧力指令に対する応答性の向上と、引き摺り抵抗の抑制をバランスさせて実施することができる。車両の走行状態としては、車速の他に、車両加速度、道路の傾斜（昇り、降り）、エンジン負荷に応じて、経過時間Ｔ＿１、Ｔ＿２、・・・を変更してもよい。例えば、加速中、登り傾斜の道路走行中、エンジン負荷大の場合は、アクセルペダル踏み込み中でありブレーキペダルを断続的に踏み込む場合が少ないので、経過時間Ｔ＿１、Ｔ＿２、・・を短縮して設定することができる。

＜実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の動作の別の例＞
図１１には、実施の形態１に係る電動ブレーキ装置２００ａ、２００ｂのクリアランスをクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆに近づける動作をより細かく分けて実行する場合の動作を示す第三のタイムチャートを示す。図９の動作例では、クリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆの変更を２回に分けて実行する例を示したが、図１１の動作例はより多い回数である１２回に分けて実行した例を示している。このとき、ｎ回目の変化量はＸ＿ｎと表記する（不図示）。

図１２に、図１１の場合の電動ブレーキ装置２００ａ、２００ｂの電動ブレーキを断続的に操作した場合の動作の例を示す。図１２ではクリアランス変化を１２回に分けて実行する設定例において、４回目のクリアランス変更の後に再び押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが指示される。このとき、２回目の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０から増大したとき、図８の例より小さいクリアランスであるＸ＿１＋Ｘ＿２＋Ｘ＿３＋Ｘ＿４で待機している。それにより、モータ速度を反転させる動作と、クリアランスを変化させる時間が短縮されるため、迅速に押圧力Ｆを発生させることができる。

クリアランスＸ＝Ｘ＿１で待機している状態は、押圧力指令に対する応答が早い利点があるが、ブレーキパッドとブレーキディスクが接触し引き摺り抵抗が発生して燃が低下する可能性がある。それに対し、図１１および図１２の動作では、クリアランス変化を複数回に分けてＸ＿１、Ｘ＿２、Ｘ＿３、…と徐々に変化させることで、押圧力指令に対する応答性の向上と、引き摺り抵抗の抑制をバランスさせることができる。

ｎ回のクリアランス変化を全て等しく設定する場合において、押圧力Ｆが発生するまでのむだ時間を押圧許容むだ時間ｔ＿ｄｅｌａｙとすると、１回毎のクリアランス変化量Ｘ＿ｎは以下の数式（４）のように決定してもよい。（Ｘ＿ｎ、ｎは不図示）

この場合、クリアランス変化量Ｘ＿ｎとクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆを用いて、以下の数式（５）のようにクリアランス変化の分割回数ｎを決定することができる。この時、クリアランス変化の分割回数ｎは、押圧許容むだ時間ｔ＿ｄｅｌａｙの関数として規定できる。また、Ｔ、Ｊ、Ｌの少なくとも一つを変更した場合は他のパラメータを固定して、押圧許容むだ時間ｔ＿ｄｅｌａｙと変更したパラメータに基づいて分割回数を算出できることとなる。

２．実施の形態２
実施の形態２に係る電動ブレーキの制御装置１００ｃ（単に制御装置１００ｃと称する）について説明する。図１３は、本実施の形態２に係る電動ブレーキ装置２００ｃの構成である。電動ブレーキ装置２００ｃは、電動ブレーキ５０ａ、制御装置１００ｃおよびインバータ８から構成される。制御装置１００ｃの基本的な構成は実施の形態１に係る制御装置１００ａ、１００ｂと同様であるため、説明を省略する。実施の形態２では、ブレーキ操作解除判定部１０５を備える点が実施の形態１と異なる。

ブレーキ操作解除判定部１０５は、ブレーキ操作量に基づいてドライバがブレーキペダル操作を解除したことを判定する。ブレーキ操作量は、ドライバのブレーキペダルの操作をストロークセンサで検出し、車両制御装置９５（図１３では不図示）を経由して制御装置１００ｃへ入力される。ブレーキ操作解除判定部１０５は、ブレーキ操作量がゼロの状態が予め定められた待機時間継続した場合、ドライバがブレーキ操作を解除したと判定して操作解除フラグｆ＿ｒｂをＯＮとして出力する。操作解除フラグｆ＿ｒｂがＯＮとなる前に、新たにブレーキが操作されて押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに正値が指令された場合、操作解除フラグｆ＿ｒｂはＯＦＦのままである。（ｆ＿ｒｂは不図示）

電動ブレーキ制御量算出部１０２ｃは、図４で説明した構成とほぼ同一であるが、ブレーキ操作解除判定部１０５の操作解除フラグｆ＿ｒｂを入力している点が異なる。電動ブレーキ制御量算出部１０２ｃにおけるクリアランス制御部１０２４は、クリアランスの推定値Ｘ＿ｅｓｔがクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆに近づくように制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘを演算する。ここで、クリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆは予め設定する固定値である。なお、クリアランス制御部１０２４における制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘの演算方法のより詳細については、後述の＜電動ブレーキ制御量算出部のクリアランス制御部の処理＞において説明する。

＜電動ブレーキ制御量算出部のクリアランス制御部の処理＞
実施の形態２に係る電動ブレーキ制御量算出部１０２ｃの具体的な処理について説明する。図１４は、電動ブレーキ制御量算出部１０２ｃにおけるクリアランス制御部１０２４の処理を説明するためのフローチャートである。図１４のフローチャートは所定時間ごとに実行されることとする（例えば１ｍｓごと）。フローチャートは、所定時間ごとではなく、ブレーキ踏み込み信号、障害物検知信号といった外部からの信号によって開始されることとしてもよい。

ステップＳ２００で開始された処理はステップＳ２０１でブレーキ操作が解除されたかどうかを判定する。ブレーキ操作の操作解除フラグｆ＿ｒｂがＯＮかどうかで判断する。ブレーキ操作が解除されていなければ（判断がＮＯの場合）ステップＳ２０２でクリアランスＸとして、所定の微小値ｄＸを設定してステップＳ２０３でクリアランス制御を実行する。クリアランス制御としては、クリアランスがクリアランスＸに近づくように制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｘを算出する。その後、ステップＳ２０９で処理を終了する。なお、所定の微小値ｄＸは０と設定しても問題ない。

ステップＳ２０１でブレーキ操作が解除されていれば（判断がＹＥＳの場合）ステップＳ２０４でクリアランスＸとして、クリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆを設定してステップＳ２０３でクリアランス制御を実行する。クリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆは予め設定する固定値であり、ブレーキが引き摺りを起こさない充分なブレーキパッドとブレーキディスクのクリアランスである。

＜実施の形態２に係る電動ブレーキ装置の動作＞
図１５は、実施の形態２に係る電動ブレーキ装置２００ｃ動作を示す第一のタイムチャートである。押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆの動作および、制動力を発生させて再び０までの電動ブレーキの動作は図７、図９、図１１と同様である。実施の形態２に係る制御装置１００ｃは、押圧力Ｆがゼロに到達した後、クリアランスが微小値ｄＸの位置で停止する。そして、ブレーキ操作量がゼロの状態が予め定められた待機時間継続した場合には、ブレーキ操作解除判定部１０５はドライバがブレーキ操作を解除したと判定して操作解除フラグをＯＮとして出力し、電動ブレーキ制御量算出部１０２ｃは操作解除フラグＯＮを受けクリアランスをクリアランス指令値Ｘ＿ｒｅｆに制御する。このように、ブレーキ操作解除判定部１０５を設けることで、クリアランスを確保する前に待機時間を設ける。

図１６は、実施の形態２に係る電動ブレーキ装置２００ｃを断続的に操作した場合の動作を示す第二のタイムチャートである。電動ブレーキを操作した場合の、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが上昇し制動力を発生させた後に、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが再び０まで低下するまでの電動ブレーキの動作は図８と同様である。実施の形態２における制御装置１００ｃは、押圧力Ｆがゼロに到達すると、ブレーキ操作解除判定部１０５によりブレーキ操作を解除したと判定して操作解除フラグがＯＮされるまでの予め定められた待機時間だけ待機した後、クリアランスを確保する。そのため、待機時間が経過する前に２回目の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０から増大すると、クリアランスを微小値ｄＸとして待機しているため、図８の例よりも迅速に押圧力Ｆを発生させることができる。

以上のように、実施の形態２に係る電動ブレーキは、押圧力Ｆがゼロに到達した後、ドライバがブレーキ操作を解除したと判定する待機時間が経過するまでクリアランスが微小値ｄＸの状態で待機することで、ブレーキを断続的に操作した場合の２回目の押圧力Ｆの応答性を向上させることができる。

なお、実施の形態２では、ブレーキ操作解除判定部１０５は、制御装置１００ｃに入力されたブレーキ操作量に基づいてドライバのブレーキペダル操作を解除したことを判定する構成としたが、ブレーキペダル操作が解除されたことを判定する方法としてこの限りではない。例えば、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが入力され、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆがゼロである状態が一定時間継続することによりブレーキペダル操作が解除されたと判定する構成としてもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

９ モータ、１０ 運動変換機構、１１ ブレーキ機構、１２ 位置検出センサ、５０ａ、５０ｂ 電動ブレーキ、９５ 車両制御装置、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 電動ブレーキの制御装置、１０１ 回転位置検出部、１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ 電動ブレーキ制御量算出部、１０３ モータ制御部、１０５ ブレーキ操作解除判定部、

Claims (10)

1. モータの回転運動を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し付ける電動ブレーキを制御する電動ブレーキの制御装置であって、
   ブレーキパッドの位置を算出する位置算出部と、
   入力信号に応じて制動と非制動を切り替え、前記電動ブレーキの制御量を算出する電動ブレーキ制御量算出部と、
   前記制御量に基づいて、前記モータを制御するモータ制御部と、を備え、
   前記電動ブレーキ制御量算出部は、非制動時に前記位置算出部の算出したブレーキパッドの位置に基づいて前記ブレーキパッドと前記ブレーキディスクの間に予め定められたクリアランスを確保する制御量を算出し、前記制動から前記非制動に切り替えた場合に前記制御量を複数回に分けて変化させて前記クリアランスを確保することを特徴とする電動ブレーキの制御装置。
2. 前記位置算出部は回転位置検出部によって検出された前記モータの回転位置に基づいて前記ブレーキパッドの位置を算出する請求項１に記載の電動ブレーキの制御装置。
3. 前記電動ブレーキ制御量算出部は、前記制御量を複数回に分けて変化させて前記クリアランスを確保する際の最初の制御量を予め定められた押圧許容むだ時間に基づいて算出し、前記押圧許容むだ時間は制動を開始する入力信号が入力されてからブレーキパッドがブレーキディスクに押し付けられるまでの許容するむだ時間である請求項１または２に記載の電動ブレーキの制御装置。
4. 前記電動ブレーキ制御量算出部は、前記最初の制御量を、前記押圧許容むだ時間および、前記モータの最大トルク、前記モータの慣性、前記モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構の一回転当たり進み量の少なくとも一つに基づいて算出する請求項３に記載の電動ブレーキの制御装置。
5. 前記電動ブレーキ制御量算出部は、前記制御量を複数回に分けて変化させて前記クリアランスを確保する際の分割回数を予め定められた押圧許容むだ時間に基づいて算出する請求項１から４のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。
6. 前記電動ブレーキ制御量算出部は、前記分割回数を前記押圧許容むだ時間および、前記モータの最大トルク、前記モータの慣性、前記モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構の一回転当たり進み量の少なくとも一つに基づいて算出する請求項５に記載の電動ブレーキの制御装置。
7. 車両の走行状態を検出する走行状態検出手段を備え、
   前記電動ブレーキ制御量算出部は、前記制御量を複数回に分けて変化させて前記クリアランスを確保する際の時間間隔を前記走行状態に基づいて算出する請求項１から６のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。
8. 前記走行状態検出手段は車速を検出し、
   前記電動ブレーキ制御量算出部は前記時間間隔を、前記車速の増大に応じて短縮する請求項７に記載の電動ブレーキの制御装置。
9. ブレーキ操作量に基づいてドライバのブレーキペダル操作の解除を判定するブレーキ操作解除判定部を備え、
   前記電動ブレーキ制御量算出部は非制動時に、前記ブレーキ操作解除判定部が前記ブレーキペダル操作を解除したと判定した場合は前記ブレーキパッドと前記ブレーキディスクの間に第一のクリアランスを確保する前記制御量を算出し、前記ブレーキ操作解除判定部が前記ブレーキペダル操作を解除したと判定しなかった場合は前記第一のクリアランスよりも小さい第二のクリアランスを確保する前記制御量を算出する請求項１から８のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。
10. 前記ブレーキ操作解除判定部は、前記ブレーキ操作量がゼロの状態が予め定められた待機時間継続した場合にドライバがブレーキペダル操作を解除したと判定する請求項９に記載の電動ブレーキの制御装置。

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