JP7110892B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータの力によって制動力を発生させる電動ブレーキ装置に関する。
電動ブレーキ装置では、一般に、当該電動ブレーキ装置が発生させるべき制動力(以下、「要求制動力」という場合がある)に基づいて、電動ブレーキ装置の駆動源である電動モータに供給する電流が決定される。例えば、下記特許文献に記載の電動ブレーキ装置では、供給電流を決定するための手法として、電動モータのトルクを最大限に発生させることを重視する手法と、電動モータのトルク変動を小さくすることを重視する手法とを、使い分けることが記載されている。
特開2017-52420号公報
電動ブレーキ装置における電動モータへの供給電流の決定手法には種々のものが検討されており、どのような手法を採用し、それらをどのように使い分けるかには、改善の余地が多分に残されている。そして、改善によって、電動ブレーキ装置の実用性を高めることが可能である。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用性の高い電動ブレーキ装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の電動ブレーキ装置は、それぞれが電動モータへの供給電流の目標となる目標供給電流の成分である複数の目標供給電流成分を、互いに異なる手法によって決定し、それら決定された複数の目標供給電流成分を足し合わせることによって、目標供給電流を決定するとともに、その目標供給電流の決定における複数の目標供給電流成分の各々の寄与度を、制動力の発生態様に応じて変更するように構成される。
また、本発明の電動ブレーキ装置では、複数の目標供給電流成分が、電動モータの回転速度の目標となる目標モータ回転速度に対する実際の前記電動モータの回転速度の偏差であるモータ回転速度偏差に基づくフィードバック成分を含むモータ回転速度依拠成分と、目標供給電流に対する実際の前記供給電流の偏差である供給電流偏差に基づくフィードバック成分を含む供給電流依拠成分とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、足し合わされる複数の目標供給電流成分の各々の寄与度を変更することで、簡便に、発生態様に応じた適切な制動力を発生させることが可能となる。
発明の態様
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
(1)車両に搭載される電動ブレーキ装置であって、
車輪とともに回転する回転体と、その回転体に押し付けられる摩擦部材と、駆動源としての電動モータを有して摩擦部材を前記回転体に押し付けるアクチュエータと、前記電動モータに供給する電流である供給電流を制御することで当該電動ブレーキ装置が発生させる制動力を制御するコントローラとを備え、
そのコントローラが、
それぞれが前記供給電流の目標となる目標供給電流の成分である複数の目標供給電流成分を、互いに異なる手法によって決定し、それら決定された複数の目標供給電流成分を足し合わせることによって、前記目標供給電流を決定するとともに、その目標供給電流の決定における前記複数の目標供給電流成分の各々の寄与度を、制動力の発生態様に応じて変更するように構成された電動ブレーキ装置。
本態様は、請求可能発明の基本的な態様である。目標供給電流の決定手法として、例えば、後に説明するように、(a) 制動力要求の変化勾配に基づいて目標モータ回転速度を決定し、その目標モータ回転速度に基づいて目標供給電流を決定する手法(以下、「モータ回転速度依拠決定手法」という場合がある),(b) 直前に決定された目標供給電流に基づいて今回の目標供給電流を決定する手法(以下、「供給電流依拠決定手法」という場合がある),(c) 制動力要求に基づいて摩擦部材の回転体への押付力を決定し、その押付力に基づいて目標供給電流を決定する手法(以下、「押付力依拠決定手法」という場合がある)等、種々の手法が存在し、どの手法を採用するかによって、電動ブレーキ装置における制動力発生特性が異なることになる。本態様によれば、互いに異なる手法によって決定された複数の目標供給電流成分を足し合わせることによって目標供給電流を決定するとともに、その決定において、各目標供給電流成分の寄与度を変更することによって、電動ブレーキ装置の制動力発生特性を変化させることが可能となる。
本態様における「制動力の発生態様」は、端的には、当該電動ブレーキ装置がどのような制動力を発生させるべきかという概念である。詳しく言えば、当該電動ブレーキ装置が発生させることを要求される制動力(以下、「要求制動力」という場合がある)が、変化しているのか否か、変化している場合にどの程度の変化であるか、発生させる制動力がどの程度の正確性を求められているか等である。本態様は、制動力の発生態様に応じて上記複数の目標供給電流成分の各々の寄与度を変更するようにされているため、簡便に、発生態様に応じた適切な制動力を発生させることが可能となる。ちなみに、本態様における「寄与度」とは、目標供給電流の決定において、ある目標供給電流成分が、目標供給電流の決定において、どの程度支配的であるかを示す概念と考えることもできる。また、複数の目標供給電流成分の各々の寄与度は、相対的なものである。
(2)前記複数の目標供給電流成分が、
前記電動モータの回転速度の目標となる目標モータ回転速度に対する実際の前記電動モータの回転速度の偏差であるモータ回転速度偏差に基づくフィードバック成分を含むモータ回転速度依拠成分と、
前記目標供給電流に対する実際の前記供給電流の偏差である供給電流偏差に基づくフィードバック成分を含む供給電流依拠成分と
を含む (1)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様は、複数の目標供給電流成分を具体的に限定した態様である。簡単に言えば、本態様におけるモータ回転速度依拠成分は、上述のモータ回転速度依拠決定手法によって決定された成分であり、供給電流依拠成分は、上述の供給電流依拠決定手法によって決定された成分であると考えることができる。モータ回転速度依拠成分の寄与度を高めることにより、要求制動力の変化への追従性が良好となり、一方で、供給電流依拠成分の寄与度を高めることにより、要求制動力が変化しない場合に、発生させる制動力を安定させることが可能となる。なお、モータ回転速度依拠成分,供給電流依拠成分のいずれも、上記フィードバック成分に加え、フィードフォワード成分を含むものであってもよい。
(3)当該電動ブレーキ装置が発生させることを要求される制動力を、要求制動力とし、その要求制動力の変化を、要求制動力変化と定義した場合に、
前記コントローラが、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えた場合に、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が前記設定程度以下となった場合に、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された (2)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様によれば、制動力を変化させるようなブレーキ操作(例えば、ブレーキペダルの踏み込み,踏み戻し等)を運転者が行った場合に、当該電動ブレーキ装置は、その操作に適切に追従した制動力を発生させることが可能であり、一方で、制動力を維持させるようなブレーキ操作(例えば、ブレーキペダルをある程度踏み込んだ状態で、その踏み込みの量を維持するような操作)を運転者が行っている場合に、当該ブレーキ装置は、発生させている制動力を安定的に維持することが可能となる。
(4)前記コントローラが、
前記モータ回転速度偏差が設定偏差を超えるまで、前記供給電流依拠成分のフィードバック成分を固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された (3)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様は、寄与度の変更についての具体的手段に関する限定を加えた態様である。フィードバック成分を固定的な値に維持するとは、簡単に言えば、フィードバック成分を活用しないことを意味する。補足して説明すれば、本態様では、供給電流依拠成分のフィードバック成分を初期の段階で活かさないことで、フィードバック成分が活かされているモータ回転速度依拠成分が、目標供給電流の決定において支配的に働くことになり、逆に、モータ回転速度依拠成分のフィードバック成分を初期の段階で活かさないことで、フィードバック成分が活かされている供給電流依拠成分が、目標供給電流の決定において支配的に働くことになる。なお、要求制動力変化の程度が設定程度を挟んで変わる際における制動力の急変を防止するという観点からすれば、フィードバック成分を、固定的な値に維持する場合、要求制動力変化の程度が変わる直前の値に維持することが望ましい。
(5)前記コントローラが、
前記モータ回転速度依拠成分と前記供給電流依拠成分との各々に重み付けして、それらを足し合わせることで、前記目標供給電流を決定するように構成され、かつ、
前記モータ回転速度依拠成分の重み付けが前記供給電流依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された (3)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様は、寄与度の変更についての具体的手段に関する限定を加えた態様である。モータ回転速度依拠成分と前記供給電流依拠成分との一方の重み付けを大きくすることにより、その一方が、標供給電流の決定において支配的に働くことになる。
(6)前記重み付けを変更する際、それら重み付けを漸変させるように構成された (5)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様によれば、重み付けの変更の際の制動力の急変を防止することが可能である。言い換えれば、発生態様に応じた制動力のスムーズな切換が可能となる。
(7)前記複数の目標供給電流成分が、さらに、
前記アクチュエータによる前記摩擦部材の前記回転体への押付力の目標となる目標押付力に対する実際の押付力の偏差である押付力偏差に基づくフィードバック成分を含む押付力依拠成分を含む (2)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様は、目標供給電流成分として、上記モータ回転速度依拠成分,上記供給電流依拠成分の他に、押付力依拠成分を追加した態様である。簡単に言えば、本態様における押付力依拠成分は、上述の押付力依拠決定手法によって決定された成分であると考えることができ、その押付力依拠成分の寄与度を高めることにより、当該電動ブレーキ装置は、要求制動力に対して比較的正確な制動力を発生させることが可能となる。なお、押付力依拠成分も、上記フィードバック成分に加え、フィードフォワード成分を含むものであってもよい。
(8)当該電動ブレーキ装置が発生させることを要求される制動力を、要求制動力とし、その要求制動力の変化を、要求制動力変化と定義した場合に、
前記コントローラが、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えた場合に、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が前記設定程度以下となった場合に、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
車両の運転者のブレーキ操作に基づかない制動力要求が生じた場合に、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された (7)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様における「車両の運転者のブレーキ操作に基づかない制動力要求」とは、例えば、当該電動ブレーキ装置がABS機能を有する場合において、その機能が発揮される際の制動力要求や、自動運転,障害物に対する衝突回避,先行車両への適切な追従等における自動ブレーキについての制動力要求等が該当する。そのような制動力要求においては、大きさが正確な制動力の発生が求められるため、押付力依拠成分の寄与度を高くすることが好適である。なお、当該電動ブレーキ装置が搭載されている車両が回生ブレーキ装置をも搭載してる場合、回生ブレーキ装置による制動力と当該電動ブレーキ装置による制動力との入れ替わりの際に、押付力依拠成分の寄与度を高くするようにしてもよい。
(9)前記コントローラが、
前記モータ回転速度偏差が設定偏差を超えるまで、前記供給電流依拠成分および前記押付力依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分および前記押付力依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
前記押付力偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分および前記供給電流依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された (8)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様は、先に説明した態様と同様に、寄与度の変更についての具体的手段に関する限定を加えた態様である。フィードバック成分を固定的な値に維持することの意義についても、先の態様と同様であるため、ここでの説明は省略する。
(10)前記コントローラが、
前記モータ回転速度依拠成分と前記供給電流依拠成分と前記押付力依拠成分との各々に重み付けして、それらを足し合わせることで、前記目標供給電流を決定するように構成され、かつ、
前記モータ回転速度成分の重み付けが前記供給電流依拠成分の重み付けおよび前記押付力依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
前記供給電流依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けおよび前記押付力依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
前記押付力依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けおよび前記供給電流依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された (8)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様は、先に説明した態様と同様、寄与度の変更についての具体的手段に関する限定を加えた態様である。押付力依拠成分の重み付けを大きくすることにより、その押付力依拠成分が、目標供給電流の決定において支配的に働くことになる。
(11)前記重み付けを変更する際、それら重み付けを漸変させるように構成された(10)項に記載の電動ブレーキ装置。
本態様によれば、先に説明した態様と同様に、重み付けの変更の際の制動力の急変を防止することが可能である。言い換えれば、先の態様と同様に、発生態様に応じた制動力のスムーズな切換が可能となる。
実施例の電動ブレーキ装置の全体構成を示す図である。 実施例の電動ブレーキ装置を構成するアクチュエータを示す断面図である。 電動モータのトルク-回転速度特性、および、電動モータへの供給電流と摩擦部材の押付力との関係を示すグラフである。 電動モータへの供給電流の目標となる目標供給電流を決定するために実施例の電動ブレーキ装置において実行される目標供給電流決定プログラムを示すフローチャートである。 目標供給電流決定プログラムにおいて実行されるモータ回転速度依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンを示すフローチャートである。 目標供給電流決定プログラムにおいて実行される供給電流依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンを示すフローチャートである。 目標供給電流決定プログラムにおいて実行される押付力依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンを示すフローチャートである。 実施例の電動ブレーキ装置のコントローラの機能構成を示すブロック図である。 変形例の電動ブレーキ装置の目標供給電流決定プログラムにおいて実行されるモータ回転速度依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンを示すフローチャートである。 変形例の電動ブレーキ装置の目標供給電流決定プログラムにおいて実行される供給電流依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンを示すフローチャートである。 変形例の電動ブレーキ装置の目標供給電流決定プログラムにおいて実行される押付力依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンを示すフローチャートである。
以下、請求可能発明を実施するための形態として、請求可能発明の実施例である電動ブレーキ装置およびそれの変形例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、請求可能発明は、下記実施例,変形例の他、前記〔発明の態様〕の項に記載された形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。
[A]電動ブレーキ装置の全体構成
実施例の電動ブレーキ装置(以下、単に「ブレーキ装置」という場合がある)は、図1に示すように、アクチュエータ10を保持するブレーキキャリパ12(以下、単に「キャリパ12」と略す場合がある)と、車輪とともに回転する回転体としてのディスクロータ14と、1対のブレーキパッド(以下、単に「パッド」と略す場合がある)16a,16bと、後に詳しく説明するコントローラとしての電子制御ユニット(以下、「ECU」と言う場合がある)18とを含んで構成されている。
キャリパ12は、ディスクロータ14を跨ぐようにして、車輪を回転可能に保持するキャリア(図示を省略する)に設けられたマウント(図示を省略する)に、軸線方向(図の左右方向)に移動可能に保持されている。パッド16a,16bは、軸線方向の移動が許容された状態で、ディスクロータ14を挟むようにしてマウントに保持されている。パッド16a,16bの各々は、ディスクロータ14に接触する側に位置する摩擦部材26と、その摩擦部材26を支持するバックアッププレート28とを含んで構成されており、その摩擦部材26がディスクロータ14に押し付けられるようになっている。
便宜的に、図における左方を前方と、右方を後方として説明すれば、前方側のパッド16aは、キャリパ本体30の前端部である爪部32に支持されるようにされている。アクチュエータ10は、キャリパ本体30の後方側の部分に、当該アクチュエータ10のハウジング40が固定されるようにして保持されている。アクチュエータ10は、ハウジング40に対して進退するピストン42を有し、そのピストン42は、前進することによって、前端部、詳しくは、前端が、後方側のパッド16b、詳しくは、パッド16bのバックアッププレート28と係合する。そして、ピストン42が、係合した状態でさらに前進することで、1対のパッド16a,16bは、ディスクロータ14を挟み付ける。言い換えれば、各パッド16a,16bの摩擦部材26がディスクロータ14に押し付けられる。この押付けによって、ディスクロータ14と摩擦部材26との間の摩擦力に依存する車輪の回転に対する制動力、つまり、車両を減速,停止させるための制動力が発生させられるのである。
なお、アクチュエータ10は、ブレーキパッドの一方がピストンの前端部に固定され、言い換えれば固定的に係合し、他方がキャリパ本体の爪部に固定されるようなキャリパの構成要素として採用することも可能である。
[B]アクチュエータの構成
i)基本構成
アクチュエータ10は、図2に示すように、上述のハウジング40,上述のピストン42の他、駆動源としての電動モータ(3相のDCブラシレスモータである)44,電動モータ44の回転を減速させるための減速機構46,その減速機構46を介して減速された電動モータ44の回転によって回転させられる入力軸48,その入力軸48の回転動作をピストン42の進退動作(前進・後退動作)に変換する動作変換機構50等を含んで構成されている。なお、以下の説明において、便宜的に、図の左方を前方,右方を後方と呼ぶこととする。
ピストン42は、ピストンヘッド52と、当該ピストン42の中空の筒部である出力筒54とを含んで構成されており、一方で、電動モータ44は、円筒状の回転駆動軸56を有している。そして、回転駆動軸56の内部に出力筒54が、出力筒54の内部に入力軸48が、互いに同軸的となるように、詳しくは、回転駆動軸56,出力筒54,入力軸48が、それらの軸線が互いに共通の軸線である軸線Lとなるように、配設されている。その結果、本アクチュエータ10は、コンパクトなものとされている。
回転駆動軸56は、ハウジング40に、ラジアル軸受け58を介して回転可能に、かつ、軸線方向(軸線Lの延びる方向であり、図における左右方向である)に移動不能に保持されている。電動モータ44は、回転駆動軸56の外周において一円周上に配置された磁石60と、それら磁石60を取り囲むようにしてハウジング40の内周に固定されたコイル62とを含んで構成されている。
減速機構46は、回転駆動軸56の後端に固定的に付設された中空のサンギヤ64と、ハウジング40に固定されたリングギヤ66と、それらサンギヤ64とリングギヤ66との両方に噛合してサンギヤ64の周りを公転する複数のプラネタリギヤ68(図では、1つしか示されていない)とを含んで構成される遊星ギヤ式減速機構である。複数のプラネタリギヤ68の各々は、キャリアとしてのフランジ70に、自転可能に保持されている。入力軸48は、前方側の部分を構成する前方軸72と、後方側の部分を構成する後方軸74とが、螺合してなるものであり、フランジ70は、それら前方軸72と後方軸74との間に挟まれて固定されることで、前方軸72および後方軸74と一体的に、つまり、入力軸48と一体的に回転する。このように構成された減速機構46を介して、回転駆動軸56の回転、つまり、電動モータ44の回転は、入力軸48の回転として、減速されて伝達される。ちなみに、入力軸48は、フランジ70,スラスト軸受け76,支持板78を介して、ハウジング40に、回転可能かつ軸線方向に移動不能に支持されている。
入力軸48の前方軸72の外周には、雄ねじ80が形成されており、一方で、出力筒54の内側には、その雄ねじ80と螺合する雌ねじ82が形成されている。つまり、雄ねじ80が形成された入力軸48は、電動モータ44の回転によって回転可能な回転部材として、雌ねじ82が形成された出力筒54は、ピストン42を進退動作させるために進退可能とされた直動部材として、それぞれ機能し、それら入力軸48と出力筒54とを含んで、動作変換機構50が構成されているのである。ちなみに、本アクチュエータ10では、直動部材とピストンとが一体化されていると考えることができる。
雄ねじ80および雌ねじ82には、比較的強度の高いねじとして、台形ねじが採用されており、それら雄ねじ80と雌ねじ82との間には、当該動作変換機構50の動作、つまり、当該アクチュエータ10の動作を円滑にするためのグリスが、潤滑剤として介在させられている。なお、本アクチュエータ10では、回転部材に雄ねじが、直動部材に雌ねじが、それぞれ形成された動作変換機構を採用しているが、回転部材に雌ねじが、直動部材に雄ねじが、それぞれ形成された動作変換機構を採用してアクチュエータを構成することも可能である。
以上の説明から解るように、本アクチュエータ10では、電動モータ44を回転させることでピストン42が進退させられることになる。図に示す状態は、ピストン42が、可動範囲において最も後端側の位置(以下、「設定後退端位置」という場合がある)に位置している状態であり、詳しく言えば、この状態から電動モータ44を正回転させれば、ピストン42が前進し、図1から解るように、ピストン42の前端がパッド16bと係合した状態で、パッド16a,16bの摩擦部材26がディスクロータ14に押し付けられて、制動力が発生する。ちなみに、この制動力の大きさは、概ね、電動モータ44に供給される電流に応じた大きさとなる。その後、電動モータ44を逆回転させれば、ピストン42は後退し、ピストン42とパッド16bとの係合が解除されて、制動力が発生させられない状態となり、最後には、ピストン42は、図2に示す設定後退端位置に復帰する。
以上の説明から解るように、電動ブレーキ装置である実施例のブレーキ装置は、ブレーキオイル等の作動液を用いることなく、電動モータ44の発生する力を、減速機構46,動作変換機構50を介してではあるが、直接的にブレーキパッド16a,16bに作用させることで、それらブレーキパッド16a,16bの摩擦部材26を回転体であるディスクロータ14に押し付けて制動力を発生させるように構成されているのである。簡単に言えば、電動モータ44の発生させる力に直接的に依存した制動力を発生させるように構成されているのである。なお、パッド16a,16bが有する摩擦部材26は弾性体と考えることができ、発生させている制動力に応じた量だけ弾性変形する。
以上説明した構成要素の他に、本アクチュエータ10では、電動モータ44の回転角を検出するためのモータ回転角センサとして、レゾルバ84が設けられている。このレゾルバ84の検出信号に基づいて、ピストン42の軸線方向における位置,移動量を、厳密に言えば、入力軸48の回転位置を、検出することが可能となっている。また、支持板78とスラスト軸受け76との間には、入力軸48に作用するスラスト方向の力、つまり、軸力(軸荷重)を検出するための軸力センサ86(ロードセルである)が配設されている。この軸力は、ピストン42がブレーキパッド16a,16bの摩擦部材26をディスクロータ14に押し付ける力である押付力に相当し、本ブレーキ装置では、軸力センサ90の検出値に基づいて、押付力を検出し、その押付力に基づいて、当該ブレーキ装置が発生させている制動力を検出することが可能とされている。
本アクチュエータ10では、動作変換機構50の逆効率が、正効率に比較してそれ程には高くされていない。つまり、ピストン42を後退させる力がピストン42に作用した場合であっても、入力軸48が容易には回転しない。したがって、例えば、ピストン42が前進していて制動力が発生させられている状態において、電動モータ44への電流の供給が断たれる等した場合に、ピストン42を容易には後退させることができずに、制動力が発生させられている状態が継続することが予想される。そのような場合を想定して、本アクチュエータ10は、弾性体が発揮する弾性力によってピストン42を後退させる方向に付勢する機構、詳しく言えば、ピストン42が後退する方向の回転付勢力(「回転トルク」と呼ぶことも可能である)を入力軸48に付与するピストン付勢機構90を備えている。
具体的に説明すれば、ピストン付勢機構90は、ハウジング40に固定された外輪92と、入力軸48の後方軸74にそれと一体回転するように固定されて外輪92の内側に配置された内輪94と、外輪92と内輪94との各々において他方と向かい合う部分どうしの間に配設された弾性体としての渦巻きばね(「ぜんまいばね」若しくは「ゼンマイ」と呼ばれる場合もある)96とを含んで構成されている。渦巻きばね96は、ピストン42が後退する方向の回転付勢力を入力軸48に付与する。そのような回転付勢力によって、ピストン42は容易に後退させられ、例えば、ピストン42が前進していて制動力が発生させられている状態において電動モータ44によってピストン42を後退させることができなくなった場合にも、ピストン42を後退させることができるのである。ちなみに、厳密に言えば、制動力を発生させるときには、電動モータ44は、渦巻きばね96の回転付勢力に抗って、ピストン42を前進させるだけのトルクを発生させる必要があるのである。
さらに、本ブレーキ装置では、アクチュエータ10において、当該ブレーキ装置が電動パーキングブレーキとしての機能を発揮するために、ピストン42が前進した状態において、そのピストン42の後退を禁止するピストン後退禁止機構100が設けられている。簡単に説明すれば、フランジ70の外周には、ラチェット歯102が形成されており、電磁式ソレノイド106によって、係止ロッド108が前進させられた場合に、係止ロッド108の先端の爪116が、ラチェット歯102を係合するようになっている。この係合によって、ピストン42の後退が禁止されるのである。
[C]コントローラの構成
コントローラであるECU18は、図1に示すように、CPU,ROM,RAM,I/O等を含んで構成されるコンピュータ(マイコン)120と、電動モータ44の駆動回路であるインバータ122と、電磁式ソレノイド106の駆動回路であるドライバ124とを含んで構成されている。レゾルバ84によって検出された電動モータ44の回転角θについての信号は、電動モータ44への電流供給における相の切換のためにインバータ122に入力されるとともに、電動モータ44の回転速度NM,ピストン42の前進位置S等の把握のために、コンピュータ120に入力される。また、軸力センサ86によって検出された軸力すなわち押付力FSについての信号も、コンピュータ120に入力される。
コンピュータ120は、後に詳しく説明するように、電動モータ44へ供給すべき電流である目標供給電流I*を決定する。そして、コンピュータ120は、その目標供給電流I*についての指令をインバータ122に送る。その一方で、インバータ122は、実際に供給されている供給電流Iについての信号を、コンピュータ120に送るようにされている。電磁式ソレノイド106を作動させるための指令も、コンピュータ120からドライバ124に送られる。
当該電動ブレーキ装置は、1つの車輪に対する制動力を発生させるものであり、 他の車輪への制動力を含めた車両全体への制動力を発生させるための車両用ブレーキシステムの一部をなしている。そのブレーキシステムは、統括コントローラである統括電子制御ユニット(「統括ECU」という場合がある)126によって制御され、ECU18は、統括ECU126の管理下において1つの車輪に対する制動力の制御を実行する。そのため、ECU18は、統括ECU126と、CAN(car area network or controlable area network)128を介して接続されている。
統括ECU126は、運転者によるブレーキ操作量、すなわち、ブレーキ操作部材であるブレーキペダルの操作量に基づいて、車両全体に必要とされる制動力を決定し、その制動力に基づいて、各車輪に必要とされる制動力を決定する。また、自動運転における制動力要求や、ABS制御(アンチロック制御,アンチスキッド制御),TRC制御(トラクションコントロール),VCS制御(車両安定性制御)等からの要求によっても、ブレーキ操作に基づかない各車輪に必要な制動力をも決定する。当該電動ブレーキ装置が設けられている車輪に対して発生することが必要とされる制動力についての指令は、CAN128を介してECU18に送られ、ECU18は、その指令に基づいてアクチュエータ10を制御する。
[D]コントローラによる制動力の制御
コントローラであるECU18は、電動モータ44への供給電流Iを制御することで当該電動ブレーキ装置が発生させる制動力FBを制御する。具体的に言えば、コンピュータ120は、当該電動ブレーキ装置に要求される制動力FBである要求制動力FB *(「必要制動力FB *」と呼ぶこともできる)に基づいて、供給電流Iの目標となる目標供給電流I*を決定し、インバータ122は、その目標供給電流I*に基づいて、電動モータ44に電流Iを供給する。以下、供給電流I,電動モータ44の回転速度であるモータ回転速度NM,ブレーキパッド16a,16bの摩擦部材26をディスクロータ14に押し付ける力である押付力FS,当該電動ブレーキ装置が発生させる制動力FB等の関係について説明した後、目標供給電流I*の決定プロセスを中心として、当該電動ブレーキ装置における制動力FBの制御について、詳しく説明する。
i)供給電流,モータ回転速度,ブレーキパッドの押付力,制動力等の関係
本電動ブレーキ装置では、発生させる制動力FBは、押付力FSに比例しており、摩擦部材26とディスクロータ14との間の摩擦係数等に基づく係数を換算係数αとすれば、次式(1)が成り立つ。
Figure 0007110892000001
また、摩擦部材26がディスクロータ14に接触したときの位置を基準としたピストン42の位置をピストン位置S(基準位置からのピストン前進量と考えることができ、ブレーキパッド16a,16bの摩擦部材26の弾性変形量と考えることもできる)とし、摩擦部材26の剛性をパッド剛性kとすれば、押付力FSは、次式(2)のように表すことができる。
Figure 0007110892000002
一方で、動作変換機構50に関連して、入力軸48に形成された雄ねじ80のリード(入力軸48の1回転あたりのピストン42の移動量)を、ねじリードLEとし、入力軸48のトルクを、ギヤトルクTGとし、動作変換機構50の効率を、ねじ効率μとすれば、押付力FSは、次式(3)のように表すことができる。
Figure 0007110892000003
そして、入力軸48の回転速度を入力軸回転速度NGと、ピストン42の移動速度をピストン速度dS/dtと、押付力FSの変化の勾配を押付力勾配dFS/dtとすれば、それらの関係は、上記式(1)~(3)に基づいて、次式(4)のようになる。
Figure 0007110892000004
上記ギヤトルクTG,上記入力軸回転速度NGと、電動モータ44のトルクであるモータトルクTM,電動モータ44の回転駆動軸56の回転速度であるモータ回転速度NMとのそれぞれの関係は、減速機構46の減速比を減速比nとすれば、次式(5),(6)が成り立つ。
Figure 0007110892000005
一方、モータトルクTMは、電動モータ44のトルク定数ktに基づいて、供給電流Iから、次式(7)に従って導き出すことができる。
Figure 0007110892000006
また、電動モータ44は、図3(a)にグラフで示すような特性、すなわち、トルク-回転速度特性を有している。グラフに示すNM0,TM0は、それぞれ、ある電流I0を電動モータ44に供給したときの無負荷回転速度,ロックトルク(電動モータが回転しない状態で発生させる最大トルク)である。なお、無負荷回転速度NM0,ロックトルクTM0を結ぶ線の勾配であるN-T勾配kNTは、供給される電流I0に拠らず概ね一定であると考えることができる。このような特性に基づけば、モータ回転速度NMは、次式(8)のように表すことができ、また、ロックトルクTM0は、上記式(7)に基づいて、次式(9)のように表すことができる。
Figure 0007110892000007
ii)目標供給電流の3つの成分
本電動ブレーキ装置では、目標供給電流I*の決定は、互いに異なる手法によって決定された3つの成分を足し合わせることによって行われる。以下に、それら3つの成分、すなわち、3つの目標供給電流成分について順次説明する。なお、後に詳しく説明するが、目標供給電流I*は、極短い時間ピッチで繰り返し決定され、3つの成分も、同じピッチで繰り返し決定される。
ii-a)モータ回転速度依拠成分
モータ回転速度依拠成分INは、モータ回転速度依拠決定手法、すなわち、簡単に言えば、当該電動ブレーキ装置に要求されている制動力FBである要求制動力FB *の変化勾配に基づいて目標モータ回転速度NM *を決定し、その目標モータ回転速度NM *に基づいて目標供給電流I*を決定する手法によって決定される成分である。モータ回転速度依拠成分INは、フィードフォワード成分INFFとフィードバック成分INFBとが加算されて決定される。
フィードフォワード成分INFFは、以下のようなプロセスに従って決定される。まず、要求制動力FB *に基づいて上記式(1)に従って目標押付力FS *が決定されるとともに、要求制動力FB *の変化勾配に基づいて、目標押付力FS *の変化勾配である目標押付力変化勾配dFS */dtが特定される。そして、先に説明した関係から導きだされる次式(10),(11)に従って、それぞれ、電動モータ44に求められるモータトルクTMである必要トルクTM *が目標押付力FS *に基づき推定されるとともに、目標モータ回転速度NM *が決定される。次いで、上述した当該電動モータ44のN-T勾配kNT,必要トルクTM *,目標モータ回転速度NM *に基づき、次式(12)に従ってロックトルクTM0が特定され、そのロックトルクTM0,当該電動モータ44のトルク定数ktに基づき、次式(13)に従って、フィードフォワード成分INFFが決定される。
Figure 0007110892000008
フィードバック成分INFBは、原則として、目標モータ回転速度NM *に対する実際のモータ回転速度NMの偏差であるモータ回転速度偏差(NM *-NM)に基づき、次式(14)に従って、決定される。ちなみに、次式において、kPN,kDN,kINは、それぞれ、比例項ゲイン,微分項ゲイン,積分項ゲインである。
Figure 0007110892000009
上述のようにして決定されたフィードフォワード成分INFF,フィードバック成分INFBが次式(15)に従って加算されることによって、モータ回転速度依拠成分INが決定される。
Figure 0007110892000010
ii-b)供給電流依拠成分
供給電流依拠成分IIは、供給電流依拠決定手法、すなわち、簡単に言えば、繰り返しの決定において直前に決定された目標供給電流I*に基づいて、今回の目標供給電流I*を決定する手法によって決定される成分である。供給電流依拠成分IIは、フィードフォワード成分IIFFとフィードバック成分IIFBとが加算されて決定される。
フィードフォワード成分IIFFは、直前に決定された目標供給電流I*である前回目標供給電流I*Pに決定される。言い換えれば、前回目標供給電流I*Pの値が、今回のフィードフォワード成分IIFFの値として採用されるのである。
フィードバック成分IIFBは、原則として、前回目標供給電流I*Pに対する実際の供給電流Iの偏差である供給電流偏差(I*P-I)に基づき、次式(16)に従って、決定される。ちなみに、次式において、kPI,kDI,kIIは、それぞれ、比例項ゲイン,微分項ゲイン,積分項ゲインである。
Figure 0007110892000011
上述のようにして決定されたフィードフォワード成分IIFF,フィードバック成分IIFBが次式(17)に従って加算されることによって、供給電流依拠成分IIが決定される。
Figure 0007110892000012
ii-c)押付力依拠成分
押付力依拠成分IFは、押付力依拠決定手法、すなわち、簡単に言えば、要求制動力FB *に基づいて摩擦部材26のディスクロータ14への押付力FSの目標となる目標押付力FS *を決定し、その目標押付力FS *に基づいて目標供給電流I*を決定する手法によって決定される成分である。押付力依拠成分IFは、フィードフォワード成分IFFFとフィードバック成分IFFBとが加算されて決定される。
電動モータ44への供給電流Iと押付力FSとの関係は、先に説明したが、実際には、アクチュエータ10のピストン付勢機構90が設けられていること、動作変換機構50の正効率と逆効率とには差があること等から、図3(b)に示すようなヒステリシスが存在する。ECU18のコンピュータ120には、供給電流Iと押付力FSとが関係づけられたマップデータが格納されており、そのマップデータに基づいて、目標押付力FS *に対応する供給電流I(押付力FSが、増加していく過程と減少していく過程とでは異なる値となる)が、フィードフォワード成分IFFFが決定される。
フィードバック成分IFFBは、原則として、目標押付力FS *に対する実際の押付力FS(軸力センサ86による検出結果に基づく値である)の偏差である押付力偏差(FS *-FS)に基づき、次式(18)に従って、決定される。ちなみに、次式において、kPF,kDF,kIFは、それぞれ、比例項ゲイン,微分項ゲイン,積分項ゲインである。
Figure 0007110892000013
上述のようにして決定されたフィードフォワード成分IFFF,フィードバック成分IFFBが次式(19)に従って加算されることによって、押付力依拠成分IFが決定される。
Figure 0007110892000014
iii)3つの成分の足し合わせと各成分の寄与度
目標供給電流I*の決定にあたって、次式(20)に従って、上述のモータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFが、足し合わされる。なお、次式(20)における,kN,kI,kFは、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFのそれぞれに対するゲインとしてのモータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFであり、次式(21)が成立する関係にある。つまり、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFは、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの足し合わせにおける重み付け係数として機能する。本実施例の電動ブレーキ装置では、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFは、それぞれが固定的な値とされ、具体的には、例えば、互いに同じ値に設定されている。
Figure 0007110892000015
モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFは、先に説明したように、それぞれが、互いに異なる決定手法によって決定されたものであり、目標供給電流I*の決定におけるそれぞれの寄与度の如何によって、発生する制動力FBの特性が異なるものとなる。言い換えれば、例えば、目標供給電流I*の決定にあたって、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFのうちのいずれを支配的なものとして扱うかによって、当該電動ブレーキ装置の特性が異なるものとなるのである。
具体的に言えば、モータ回転速度依拠成分INの寄与度を高めることにより、要求される制動力FBの変化、すなわち、要求制動力FB *の変化に対して、実際に発生させられる制動力FBの追従性が良好となる。一方で、供給電流依拠成分IIの寄与度を高めることにより、要求制動力FB *が変化しない場合に、つまり、制動力FBをある一定の値に維持するべき場合には、その制動力FBを安定させることが可能となる。さらに、一方で、押付力依拠成分IFの寄与度を高めることにより、当該電動ブレーキ装置は、要求制動力FB *に対して比較的正確な制動力FBを発生させることが可能となる。
iv)制動力の発生態様に拠る各供給電流成分の寄与度の変更
先に説明したように、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度を変更することで、当該電動ブレーキ装置の制動力発生特性を変更することが可能であり、本電動ブレーキ装置では、制動力発生態様、すなわち、当該電動ブレーキ装置がどのような制動力を発生させるべきかによって、それら、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度を変更するようにされている。
iv-a)要求制動力の変化が大きい場合
例えば、運転者がブレーキペダルの踏み込み操作,踏み戻し操作を行った場合には、要求制動力FB *は比較的大きく変化する。この場合、その操作に適切に追従した制動力を発生させることが求められる。そのことに鑑み、本電動ブレーキ装置では、目標供給電流I*の決定において、モータ回転速度依拠成分INの寄与度が高められる。言い換えれば、供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度が、相対的に、低められる。具体的には、前回の目標供給電流I*の決定時における要求制動力FB *と、今回の目標供給電流I*の決定時における要求制動力FB *との差である要求制動力差ΔFB *が設定差ΔFB * 0を超えた場合に、要求制動力変化の程度が設定程度を超えたとして、モータ回転速度依拠成分INの寄与度が高められる。なお、ブレーキ操作に基づく要求制動力差ΔFB *が設定差ΔFB * 0を超えている状態を、以下、「要求制動力変化状態」と呼ぶ場合があることとする。
iv-b)要求制動力の変化が小さい場合
例えば、運転者が、ブレーキペダルをある程度の踏み込み量だけ踏み込んだ状態で、その踏み込み量を維持するようなブレーキ操作を行っている場合には、発生させられる制動力FBは安定することが望ましい。そのことに鑑み、本電動ブレーキ装置では、目標供給電流I*の決定において、供給電流依拠成分IIの寄与度が高められる。言い換えれば、モータ回転速度依拠成分IN,押付力依拠成分IFの各々の寄与度が、相対的に、低められる。ちなみに、前回の目標供給電流I*の決定時における要求制動力FB *と、今回の目標供給電流I*の決定時における要求制動力FB *との差である要求制動力差ΔFB *が設定差ΔFB * 0以下である場合に、要求制動力変化の程度が設定程度以下であるとして、供給電流依拠成分IIの寄与度が高められる。なお、ブレーキ操作に基づく要求制動力差ΔFB *が設定差ΔFB * 0以下である状態を、以下、「要求制動力維持状態」と呼ぶ場合があることとする。ちなみに、ブレーキ操作がなされてない状態も、要求制動力維持状態と考えることができる。
iv-c)ブレーキ操作に基づかない制動力要求があった場合
例えば、当該電動ブレーキ装置がABS機能を有する場合において、その機能が発揮される際の制動力要求や、自動運転,障害物に対する衝突回避,先行車両への適切な追従等における自動ブレーキについての制動力要求等があった場合には、当該電動ブレーキ装置は、正確な大きさの制動力FBを発生させることが望ましい。そのことに鑑み、本電動ブレーキ装置では、目標供給電流I*の決定において、押付力依拠成分IFの寄与度が高められる。言い換えれば、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分IIの各々の寄与度が、相対的に、低められる。ブレーキ操作に基づかない制動力要求があったか否かは、統括ECU126からの指令に基づいて判断される。なお、ブレーキ操作に基づかない制動力要求がある状態を、以下、「非ブレーキ操作制動力要求状態」と呼ぶ場合があることとする。
v)寄与度の変更の手法
先に説明したように、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々は、フィードフォワード成分INFF,IIFF,IFFFと、フィードバック成分INFB,IIFB,IFFBとを含んでおり、端的に言えば、本電動ブレーキ装置では、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFのいずれかの寄与度を高めたいときには、そのいずれかの成分以外の成分のフィードバック成分を、固定的な値に維持する。つまり、寄与度を高める成分を高寄与度成分と呼べば、高寄与度成分以外の2つの成分の各々のフィードバック成分を、活用させないようにするのである。詳しく言えば、上述の3つの状態、つまり、要求制動力変化状態,要求制動力維持状態,非ブレーキ操作制動力要求状態のいずれかから、別のいずれかに切換わったときに、その別のいずれかを現状態とすれば、現状態において寄与度を高めるべき成分以外の2つの成分の各々のフィードバック成分を、切換わり前の値に維持する。状態の切換わりにおいて、このフィードバック成分の維持により、高寄与度成分以外の成分のフィードバック成分を初期の段階で活かさないことで、相対的に高寄与度成分のフィードバック成分が活かされることになり、目標供給電流I*の決定において、高寄与度成分が支配的に働くことになるのである。
高寄与度成分以外の成分のフィードバック成分の値が、状態の切換わり前の値に維持されることは、状態の切換わり時における目標供給電流I*の急変、すなわち、発生させられる制動力FBの急変を回避するための有効な手段となっている。なお、フィードバック成分の値の維持は、高寄与度成分のフィードバック成分の決定において依拠する偏差、具体的には、高寄与度成分がモータ回転速度依拠成分INである場合にはモータ回転速度偏差(NM *-NM)が、高寄与度成分が供給電流依拠成分IIである場合には供給電流偏差(I*P-I)が、高寄与度成分が押付力依拠成分IFである場合には押付力偏差(FS *-FS)が、それぞれ、設定偏差を超えるまで行うようにされる。
モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度の変更について、より具体的に言えば、要求制動力変化状態に切換わったときには、供給電流依拠成分IIのフィードバック成分IIFBの値、押付力依拠成分IFのフィードバック成分IFFBの値が、それぞれ、前回決定されたフィードバック成分IIFB P,IFFB Pの値に、モータ回転速度偏差(NM *-NM)が設定偏差ΔNM0を超えるまで、維持される。要求制動力維持状態に切換わったときには、モータ回転速度依拠成分INのフィードバック成分INFBの値、押付力依拠成分IFのフィードバック成分IFFBの値が、それぞれ、前回決定されたフィードバック成分INFB P,IFFB Pの値に、供給電流偏差(I*P-I)が設定偏差ΔI0を超えるまで、維持される。非ブレーキ操作制動力要求状態に切換わったときには、モータ回転速度依拠成分INのフィードバック成分INFBの値、供給電流依拠成分IIのフィードバック成分IIFBの値が、それぞれ、前回決定されたフィードバック成分INFB P,IIFB Pの値に、押付力偏差(FS *-FS)が設定偏差ΔFS0を超えるまで、維持される。
vi)目標供給電流決定のフロー
上述した目標供給電流I*の決定は、ECU18のコンピュータ120が、図4にフローチャートを示す目標供給電流決定プログラムを、極短い時間ピッチ(例えば、数msec~数十msec)で繰り返し実行することによって行われる。以下に、そのプログラムに従った処理を説明することで、目標供給電流I*の決定のフローについて簡単に説明する。
目標供給電流決定プログラムに従う処理では、まず、ステップ1(以下、「S1」と略す。他のステップも同様である。)において、統括ECU126から送られてきた信号に基づく要求制動力FB *が、0より大きいか否か、すなわち、当該電動ブレーキ装置に対する制動力要求があるか否かが判断される。制動力要求がある場合には、S2において、その制動力要求が運転者のブレーキ操作に基づくものであるか否かが判断される。ブレーキ操作に基づくものである場合には、S3において、前回の当該プログラムの実行時の要求制動力FB *と、今回の当該プログラムの実行時における要求制動力FB *との差である要求制動力差ΔFB *が、設定差ΔFB * 0を超えているか否かが判断される。つまり、車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えているか否かが判断されるのである。
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えているとS3において判断された場合、すなわち、上述の要求制動力変化状態にあると判断された場合には、S4において、モータ回転速度依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンが実行される。このサブルーチンの実行により、後に詳しく説明するように、モータ回転速度依拠成分INの寄与度が高められた状態で目標供給電流I*が決定される。
車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度以下であるとS3において判断された場合、すなわち、上述の要求制動力維持状態にあると判断された場合には、S5において、供給電流依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンが実行される。このサブルーチンの実行により、後に詳しく説明するように、供給電流依拠成分IIの寄与度が高められた状態で目標供給電流I*が決定される。
制動力要求がブレーキ操作に基づかない場合、つまり、例えば、ABS制御の実行中や、自動ブレーキの要請による制動力要求等である場合には、S6において、押付力依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンが実行される。このサブルーチンの実行により、後に詳しく説明するように、押付力依拠成分IFの寄与度が高められた状態で目標供給電流I*が決定される。
なお、要求制動力FB *が0であるとS1において判断された場合、つまり、制動力要求がない場合には、S7において、モータ回転速度依拠成分INのフィードフォワード成分INFF,フィードバック成分INFB、供給電流依拠成分IIのフィードフォワード成分IIFF,フィードバック成分IIFB、押付力依拠成分IFのフィードフォワード成分IFFF,フィードバック成分IFFBのいずれもが、0とされ、目標供給電流I*が0に決定される。
図5にフローチャートを示すS4のモータ回転速度依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンに従う処理では、S41~S43のそれぞれにおいて、先に説明した手法に従って、モータ回転速度依拠成分INのフィードフォワード成分INFF,フィードバック成分INFB、供給電流依拠成分IIのフィードフォワード成分IIFF,フィードバック成分IIFB、押付力依拠成分IFのフィードフォワード成分IFFF,フィードバック成分IFFBが決定される。ちなみに、実際のモータ回転速度NMは、レゾルバ84からの信号に基づいて取得され、電動モータ44に供給されている実際の電流Iは、インバータ122からの信号に基づいて取得される。また、実際に発生させている押付力FSは、軸力センサ86からの信号に基づいて取得される。
続くS44では、モータ回転速度偏差(NM *-NM)が設定偏差ΔNM0を超えているか否かが判断され、超えていない場合には、S45において、供給電流依拠成分IIのフィードバック成分IIFBおよび押付力依拠成分IFのフィードバック成分IFFBが、それぞれ、前回の当該プログラムの実行において決定された値である前回値IIFB P,IFFB Pに変更されて決定される。
次いで、S46において、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々が、決定されているフィードフォワード成分とフィードバック成分とが加算されることで、決定され、S47において、それらモータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFが、重み付け係数としてのモータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkF を使用して加算されることで、目標供給電流I*が決定される。
例えば、運転者によってブレーキペダルの踏み込みが開始され若しくはブレーキペダルが踏み増されて要求制動力FB *が増加していく過程や、運転者によってブレーキペダルが踏み戻されて要求制動力FB *が減少していく過程においては、当該サブルーチンが実行されて、モータ回転速度依拠成分INの寄与度が高められた状態で目標供給電流I*が決定されるため、当該電動ブレーキ装置では、要求制動力FB *の増加もしくは減少に良好に追従するような制動力FBが発生させられることになる。
図6にフローチャートを示すS5の供給電流依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンに従う処理は、S51~S57からなるが、それらS51~S57は、先に説明したモータ回転速度依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンに従う処理におけるS41~S47と、S54,S55を除き同じである。そのため、S54,S55についてだけ説明し、他のステップの説明は省略する。
S44に対応するS54では、供給電流偏差(I*P-I)が設定偏差ΔI0を超えているか否かが判断され、超えていない場合には、S45に対応するS55では、モータ回転速度依拠成分INのフィードバック成分INFBおよび押付力依拠成分IFのフィードバック成分IFFBが、それぞれ、前回の当該プログラムの実行において決定された値である前回値INFB P,IFFB Pに変更されて決定される。
例えば、運転者がブレーキペダルを踏み込んだ状態でその踏み込み位置を維持している状態となった場合に、当該サブルーチンが実行されて、供給電流依拠成分IIの寄与度が高められた状態で目標供給電流I*が決定されるため、当該電動ブレーキ装置では、安定した制動力FBが発生させられることになる。
図7にフローチャートを示すS6の押付力依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンに従う処理は、S61~S67からなるが、それらS61~S67は、先に説明したモータ回転速度依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンに従う処理におけるS41~S47と、S64,S65を除き同じである。そのため、S64,S65についてだけ説明し、他のステップの説明は省略する。
S44に対応するS64では、押付力偏差(FS *-FS)が設定偏差ΔFS0を超えているか否かが判断され、超えていない場合には、S45に対応するS65おいて、モータ回転速度依拠成分INのフィードバック成分INFBおよび供給電流依拠成分IIのフィードバック成分IIFBが、それぞれ、前回の当該プログラムの実行において決定された値である前回値INFB P,IIFB Pに変更されて決定される。
例えば、ABS制御が開始された場合等に、当該サブルーチンが実行されて、押付力依拠成分IFの寄与度が高められた状態で目標供給電流I*が決定されるため、当該電動ブレーキ装置では、比較的正確な大きさの制動力FBが発生させられることになる。
vii)コントローラの機能構成
コントローラであるECU18、詳しく言えば、ECU18のコンピュータ120は、上記目標供給電流決定プログラムの実行によって、ブロック図である図8に示すような機能構成を有していると考えることができる。言い換えれば、いくつかの機能部を有していると考えることができる。
大まかに説明すれば、モータ回転速度依拠成分決定部150は、目標供給電流決定プログラムの3つのサブルーチンにおけるS41,S51,S61の処理およびS46,S56,S66の各々の一部の処理によって実現する機能部であり、供給電流依拠成分決定部152は、S42,S52,S62の処理およびS46,S56,S66の各々の一部の処理によって実現する機能部であり、押付力依拠成分決定部154は、S43,S53,S63の処理およびS46,S56,S66の各々の一部の処理によって実現する機能部であると考えることができる。また、加算器156は、S47,S57,S67の処理によって実現する機能部と考えることができる。
そして、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度を変更する寄与度変更部158は、S1~S3の判断によって3つのサブルーチンのいずれを実行するかを決定し、その決定されたいずれかのサブルーチンにおけるS44,S45、S54,S55、若しくは、S64,S65の処理によって実現する機能部であると考えることができる。
変形例
変形例の電動ブレーキ装置は、目標供給電流I*の決定におけるモータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度の変更の手法においてのみ、実施例の電動ブレーキ装置と異なる。したがって、変形例の電動ブレーキ装置の説明は、その手法に関する事項についてのみ行うこととする。
上記実施例の電動ブレーキ装置では、先に説明したように、高寄与度成分以外の2つの成分のフィードバック成分を固定的な値とすることによって、制動力FBの発生態様に応じて、各成分の寄与度を変更していた。それに対して、変形例の電動ブレーキ装置では、各成分は原則どおりに決定し、上記式(20)に従った3つの成分の足し合わせにおいて、それぞれの成分の重み付け係数であるモータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFを変更するようにされている。つまり、各成分の重み付けを変更して寄与度を変更するのである。
詳しく言えば、モータ回転速度ゲインkNについては、大値kN-MA,小値kN-MIが、供給電流ゲインkIについては、大値kI-MA,小値kI-MIが、押付力ゲインkFについては、大値kF-MA,小値kF-MIが、それぞれ設定されており、制動力FBの発生態様に応じて、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFの各々について、大値と小値とのいずれを採用するかが決定される。
具体的には、要求制動力変化状態であるときには、モータ回転速度依拠成分INの寄与度を高めるべく、下記式(22)に示すように、モータ回転速度ゲインkNが大値kN-MAとされ、供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFが、それぞれ、小値kI-MI,小値kF-MIとされる。つまり、モータ回転速度依拠成分INの重み付けが、供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの重み付けに対して大きくされるのである。また、要求制動力維持状態であるときには、供給電流依拠成分IIの寄与度を高めるべく、下記式(23)に示すように、供給電流ゲインkIが大値kI-MAとされ、モータ回転速度ゲインkN,押付力ゲインkFが、それぞれ、小値kN-MI,小値kF-MIとされる。つまり、供給電流依拠成分IIの重み付けが、モータ回転速度依拠成分IN,押付力依拠成分IFの重み付けに対して大きくされるのである。さらに、非ブレーキ操作制動力要求状態にあるときには、押付力依拠成分IFの寄与度を高めるべく、下記式(24)に示すように、押付力ゲインkFが大値kF-MAとされ、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkIが、それぞれ、小値kN-MI,小値kI-MIとされる。つまり、押付力依拠成分IFの重み付けが、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分IIの重み付けに対して大きくされるのである。なお、本変形例の電動ブレーキ装置でも、上記式(21)の関係は維持される。
Figure 0007110892000016
なお、3つの状態のうちのいずれかから別のいずれかへの切換わりにおいて、発生させられている制動力FBが急変することを回避するため、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFは、いずれも、大値,小値に向かって漸変させられるようになっている。つまり、重み付けを漸変させるようにされているのである。具体的には、目標供給電流決定プログラムの実行毎に、設定漸変値Δkだけ、変更するようにされている。ちなみに、設定漸変値Δkは、当該プログラムの数回~数十回の実行によって各ゲインが大値と小値との一方から他方へ到達する程度の値に設定されている。
変形例の電度ブレーキ装置において実行される目標供給電流決定プログラム(以下、「変形例の目標供給電流決定プログラム」という場合がある)は、実施例の電動ブレーキ装置において実行される目標供給電流決定プログラム(以下、「実施例の目標供給電流決定プログラム」という場合がある)と、S4,S5,S6の3つのサブルーチン、すなわち、モータ回転速度依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチン、供給電流依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチン、押付力依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンにおいて異なる。
図9にフローチャートを示す変形例の目標供給電流決定プログラムのモータ回転速度依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンでは、S71~S73において、それぞれ、先に説明した手法に従って、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFが決定される。続くS74~S79において、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFの調整が行われる。具体的には、回転速度ゲインkNが大値kN-MAとなってない場合には大値kN-MAまで漸増させられ、供給電流ゲインkIが小値kI-MIとなってない場合には小値kI-MIまで漸減させられ、押付力ゲインkFが小値kF-MIとなってない場合には小値kF-MIまで漸減させられる。そして、S80において、調整されたモータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFと、決定されているモータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFとに基づいて、目標供給電流I*が決定される。
図10にフローチャートを示す変形例の目標供給電流決定プログラムの供給電流依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンでは、同様に、S81~S83において、それぞれ、先に説明した手法に従って、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFが決定される。続くS84~S89において、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFの調整が行われる。具体的には、回転速度ゲインkNが小値kN-MIとなってない場合には小値kN-MIまで漸減させられ、供給電流ゲインkIが大値kI-MAとなってない場合には大値kI-MAまで漸増させられ、押付力ゲインkFが小値kF-MIとなってない場合には小値kF-MIまで漸減させられる。そして、S90において、同様に、調整されたモータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFと、決定されているモータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFとに基づいて、目標供給電流I*が決定される。
図11にフローチャートを示す変形例の目標供給電流決定プログラムの押付力依拠成分寄与度向上決定処理サブルーチンでは、同様に、S91~S93において、それぞれ、先に説明した手法に従って、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFが決定される。続くS94~S99において、モータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFの調整が行われる。具体的には、回転速度ゲインkNが小値kN-MIとなってない場合には小値kN-MIまで漸減させられ、供給電流ゲインkIが小値kI-MIとなってない場合には小値kI-MIまで漸減させられ、押付力ゲインkFが大値kF-MAとなってない場合には大値kF-MAまで漸増させられる。そして、S100において、同様に、調整されたモータ回転速度ゲインkN,供給電流ゲインkI,押付力ゲインkFと、決定されているモータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFに基づいて、目標供給電流I*が決定される。
変形例の目標供給電流決定プログラムの実行に拠る効果は、実施例の目標供給電流決定プログラムの実行に拠る効果と同様であるため、ここでの説明は省略する。
また、変形例の電動ブレーキ装置のコントローラであるECU18、詳しく言えば、ECU18のコンピュータ120の機能構成は、実施例の電動ブレーキ装置と同様、図8に示すようなものとされている。大まかに説明すれば、モータ回転速度依拠成分決定部150は、変形例の目標供給電流決定プログラムの3つのサブルーチンにおけるS71,S81,S91の処理によって実現する機能部であり、供給電流依拠成分決定部152は、S72,S82,S92の処理によって実現する機能部であり、押付力依拠成分決定部154は、S73,S83,S93の処理によって実現する機能部であると考えることができる。また、加算器156は、S80,S90,S100の処理によって実現する機能部と考えることができる。そして、モータ回転速度依拠成分IN,供給電流依拠成分II,押付力依拠成分IFの各々の寄与度を変更する寄与度変更部158は、S1~S3の判断によって3つのサブルーチンのいずれを実行するかを決定し、その決定されたいずれかのサブルーチンにおけるS74~S79、S84~S89、若しくは、S94~S99の処理によって実現する機能部であると考えることができる。
10:アクチュエータ 12:ブレーキキャリパ 14:ディスクロータ〔回転体〕 16a,16b:ブレーキパッド 18:電子制御ユニット(ECU)〔コントローラ〕 26:摩擦部材 42:ピストン 44:電動モータ 46:減速機構 48:入力軸 50:動作変換機構 84:レゾルバ 86:軸力センサ 90:ピストン付勢機構 120:コンピュータ 122:インバータ〔駆動回路〕 150:モータ回転速度依拠成分決定部 152:供給電流依拠成分決定部 154:押付力依拠成分決定部 156:加算器 158:寄与度変更部

Claims (10)

  1. 車両に搭載される電動ブレーキ装置であって、
    車輪とともに回転する回転体と、その回転体に押し付けられる摩擦部材と、駆動源としての電動モータを有して摩擦部材を前記回転体に押し付けるアクチュエータと、前記電動モータに供給する電流である供給電流を制御することで当該電動ブレーキ装置が発生させる制動力を制御するコントローラとを備え、
    そのコントローラが、
    それぞれが前記供給電流の目標となる目標供給電流の成分である複数の目標供給電流成分を、互いに異なる手法によって決定し、それら決定された複数の目標供給電流成分を足し合わせることによって、前記目標供給電流を決定するとともに、その目標供給電流の決定における前記複数の目標供給電流成分の各々の寄与度を、制動力の発生態様に応じて変更するように構成され
    前記複数の目標供給電流成分が、
    前記電動モータの回転速度の目標となる目標モータ回転速度に対する実際の前記電動モータの回転速度の偏差であるモータ回転速度偏差に基づくフィードバック成分を含むモータ回転速度依拠成分と、
    前記目標供給電流に対する実際の前記供給電流の偏差である供給電流偏差に基づくフィードバック成分を含む供給電流依拠成分と
    を含むことを特徴とする電動ブレーキ装置。
  2. 当該電動ブレーキ装置が発生させることを要求される制動力を、要求制動力とし、その要求制動力の変化を、要求制動力変化と定義した場合に、
    前記コントローラが、
    車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えた場合に、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
    車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が前記設定程度以下となった場合に、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項1に記載の電動ブレーキ装置。
  3. 前記コントローラが、
    前記モータ回転速度偏差が設定偏差を超えるまで、前記供給電流依拠成分のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
    前記供給電流偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項2に記載の電動ブレーキ装置。
  4. 前記コントローラが、
    前記モータ回転速度依拠成分と前記供給電流依拠成分との各々に重み付けして、それらを足し合わせることで、前記目標供給電流を決定するように構成され、かつ、
    前記モータ回転速度依拠成分の重み付けが前記供給電流依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
    前記供給電流依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項2に記載の電動ブレーキ装置。
  5. 前記重み付けを変更する際、それら重み付けを漸変させるように構成された請求項4に記載の電動ブレーキ装置。
  6. 前記複数の目標供給電流成分が、さらに、
    前記アクチュエータによる前記摩擦部材の前記回転体への押付力の目標となる目標押付力に対する実際の押付力の偏差である押付力偏差に基づくフィードバック成分を含む押付力依拠成分を含む請求項1に記載の電動ブレーキ装置。
  7. 当該電動ブレーキ装置が発生させることを要求される制動力を、要求制動力とし、その要求制動力の変化を、要求制動力変化と定義した場合に、
    前記コントローラが、
    車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が設定程度を超えた場合に、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
    車両の運転者のブレーキ操作に基づく要求制動力変化の程度が前記設定程度以下となった場合に、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
    車両の運転者のブレーキ操作に基づかない制動力要求が生じた場合に、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項6に記載の電動ブレーキ装置。
  8. 前記コントローラが、
    前記モータ回転速度偏差が設定偏差を超えるまで、前記供給電流依拠成分および前記押付力依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
    前記供給電流偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分および前記押付力依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
    前記押付力偏差が設定偏差を超えるまで、前記モータ回転速度依拠成分および前記供給電流依拠成分の各々のフィードバック成分を、固定的な値に維持することで、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項7に記載の電動ブレーキ装置。
  9. 前記コントローラが、
    前記モータ回転速度依拠成分と前記供給電流依拠成分と前記押付力依拠成分との各々に重み付けして、それらを足し合わせることで、前記目標供給電流を決定するように構成され、かつ、
    前記モータ回転速度依拠成分の重み付けが前記供給電流依拠成分の重み付けおよび前記押付力依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記モータ回転速度依拠成分の寄与度を高くし、
    前記供給電流依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けおよび前記押付力依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記供給電流依拠成分の寄与度を高くし、
    前記押付力依拠成分の重み付けが前記モータ回転速度依拠成分の重み付けおよび前記供給電流依拠成分の重み付けに対して大きくなるようにそれら重み付けを変更することで、前記目標供給電流の決定における前記押付力依拠成分の寄与度を高くするように構成された請求項7に記載の電動ブレーキ装置。
  10. 前記重み付けを変更する際、それら重み付けを漸変させるように構成された請求項9に記載の電動ブレーキ装置。
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