JP7165043B2 - electric brake device - Google Patents

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この発明は、この発明は、例えば、車両等に搭載される電動ブレーキ装置に関し、電動ブレーキ装置の各構成要素の慣性および剛性等に起因する振動を抑制し得る技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric brake device mounted on a vehicle or the like, for example, and relates to a technique capable of suppressing vibration caused by inertia, rigidity, etc. of each component of the electric brake device.

電動ブレーキ装置として、以下の技術が提案されている。
1.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 techniques have been proposed as electric brake devices.
1. An electric brake actuator using an electric motor, a linear motion mechanism and a speed reducer (Patent Document 1).
2. An electric actuator using a planetary roller mechanism and an electric motor (Patent Document 2).

特開平6-327190号公報JP-A-6-327190 特開2006-194356号公報JP 2006-194356 A

例えば、特許文献1、2のような、電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置において、電動ブレーキアクチュエータ等の慣性を含む振動系が形成され、前記振動系の影響でアクチュエータ制御系に問題が生じる場合がある。 For example, in an electric brake device using an electric linear motion actuator, such as Patent Documents 1 and 2, a vibration system including inertia of the electric brake actuator is formed, and the influence of the vibration system causes problems in the actuator control system. may occur.

例えば、ピストンがインボード側に配置されたディスクブレーキ装置の場合、ピストンに相当する直動アクチュエータの突出動作により摩擦材がブレーキロータに押圧され、反力を受けてディスクがインボード側にスライドし、キャリパの剛性を介してアウトボード側の摩擦材が押圧される動作となる。
その際、定常的には直動アクチュエータの推力が一定であれば、インボード側の摩擦材およびアウトボード側の摩擦材に均一に力が発生しキャリパは静止するが、過渡的にはキャリパ、摩擦材等の剛性およびキャリパおよびアクチュエータの質量等を介したばね結合系となり、所定の共振周波数によって振動が発生する場合がある。
For example, in the case of a disc brake device in which the piston is arranged on the inboard side, the friction material is pressed against the brake rotor by the protruding motion of the direct-acting actuator corresponding to the piston, and the disc slides to the inboard side due to the reaction force. , the friction material on the outboard side is pressed through the rigidity of the caliper.
At that time, if the thrust force of the linear motion actuator is constant, a uniform force is generated in the friction material on the inboard side and the friction material on the outboard side, and the caliper stops. It becomes a spring coupling system via the rigidity of the friction material and the mass of the caliper and the actuator, etc., and vibration may occur at a predetermined resonance frequency.

例えば、ピストンがインボード側およびアウトボード側に配置された対向ピストン型のディスクブレーキ装置の場合、ピストンに相当するインボード側およびアウトボード側の各直動アクチュエータが完全に同期した対称な動作となれば、前記の問題は解消される。しかしながら、実際には摩擦材の摩耗の不均一または温度の不均一等により、インボード側およびアウトボード側の摩擦材の押圧力は完全に同期せず、前記と同様の過渡的な振動が問題となる場合がある。 For example, in the case of an opposed-piston disc brake device in which the pistons are arranged on the inboard side and the outboard side, the inboard-side and outboard-side direct acting actuators corresponding to the pistons operate in a completely synchronized and symmetrical manner. If so, the above problem will be solved. However, in reality, due to uneven wear of the friction material, uneven temperature, etc., the pressing force of the friction material on the inboard side and the outboard side is not completely synchronized, and the same transient vibration as above is a problem. may be.

例えば、ドラムの内側の対向するライニングを互いに突出させるドラムブレーキ装置の場合、対向するライニングとブレーキドラムとの接触状態を過渡的に完全に同期させることは前述の対向ピストン型のディスクブレーキ装置と同様に困難であり、アクチュエータ慣性、アクチュエータおよび摩擦材等の剛性を介したばね結合系となり、所定の共振周波数によって振動が発生する場合がある。 For example, in the case of a drum brake device in which the opposing linings on the inner side of the drum protrude from each other, the state of contact between the opposing linings and the brake drum can be transiently completely synchronized in the same manner as the opposed piston type disc brake device described above. In some cases, it becomes a spring coupling system through the rigidity of the actuator inertia, the actuator and the friction material, and vibration occurs at a predetermined resonance frequency.

また、特に電動ブレーキ装置の場合、ブレーキ荷重によって前記剛性が非線形特性を示し、前記共振周波数が変動することで、意図しない振動が発生することが問題となる場合がある。さらに、主にパッドまたはライニング等の摩擦に伴い、前記剛性が変化するため、共振周波数が変化し問題が発生する場合がある。 Further, in the case of an electric brake device in particular, the stiffness may exhibit non-linear characteristics depending on the brake load, and the resonance frequency may fluctuate, which may cause a problem of unintended vibration. Furthermore, since the stiffness changes mainly due to the friction of the pad, lining, etc., the resonance frequency may change, resulting in a problem.

この発明の目的は、電動ブレーキ装置の各構成要素の慣性および剛性等に起因する振動を抑制し、高精度なブレーキ制御を可能とする電動ブレーキ装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric brake device that suppresses vibrations caused by the inertia and rigidity of each component of the electric brake device and enables highly accurate brake control.

この発明の電動ブレーキ装置1は、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、電動モータ4と、この電動モータ4の出力を前記摩擦材9の押圧力に変換する摩擦材操作手段6と、前記電動モータ4を制御する制御装置2と、を備えた電動ブレーキ装置において、
前記制御装置2は、
前記摩擦材9および前記摩擦材操作手段6を含む部材の剛性と前記摩擦材操作手段6の慣性とで現されるばね振動系のゲインおよび周波数からなる振動特性における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる振動減衰処理部24を有する。
前記定められたゲインは、設計等によって任意に定めるゲインであって、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ゲインを求めて定められる。
The electric brake device 1 of the present invention includes a brake rotor 8, a friction member 9 that comes into contact with the brake rotor 8 to generate a braking force, an electric motor 4, and an output of the electric motor 4 that pushes the friction member 9. In an electric brake device comprising a friction material operating means 6 that converts into pressure and a control device 2 that controls the electric motor 4,
The control device 2 is
The peak frequency forming the peak gain in the vibration characteristics consisting of the gain and frequency of the spring vibration system expressed by the rigidity of the member including the friction material 9 and the friction material operating means 6 and the inertia of the friction material operating means 6 has a vibration attenuation processing unit 24 for attenuating the gain of the vibration characteristic to a predetermined gain or less.
The predetermined gain is a gain that is arbitrarily determined by design or the like, and is determined, for example, by obtaining an appropriate gain through either one or both of tests and simulations.

この構成によると、この電動ブレーキ装置のばね振動系のゲインおよび周波数からなる振動特性は、少なくとも摩擦材操作手段6等の剛性と慣性とを含む数式で現される(換言すれば定まる)。振動減衰処理部24は、前記振動特性のうち、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる。ピークゲインを形成するピーク周波数を捉えて振動特性のゲインを減衰させれば、振動を収束させてより効率よく振動を抑制することができる。したがって、前記慣性および前記剛性等に起因する振動を抑制し、高精度なブレーキ制御が可能となる。 According to this configuration, the vibration characteristic consisting of the gain and frequency of the spring vibration system of the electric brake device is expressed (in other words, determined) by a mathematical formula including at least the rigidity and inertia of the friction material operating means 6 and the like. The vibration attenuation processing unit 24 attenuates the gain of the vibration characteristic below a predetermined gain at the peak frequency forming the peak gain of the vibration characteristic. By capturing the peak frequency that forms the peak gain and attenuating the gain of the vibration characteristic, the vibration can be converged and suppressed more efficiently. Therefore, the vibration caused by the inertia, the rigidity, etc. is suppressed, and high-precision brake control becomes possible.

前記制御装置2は、前記剛性に関係する物理量の入力に応じて前記振動特性を推定する振動特性推定部23を有し、前記振動減衰処理部24は、前記振動特性推定部23で推定された前記振動特性における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させるものであってもよい。前記剛性に関係する物理量とは、例えば、ブレーキ荷重、摩擦材の摩耗量等である。 The control device 2 has a vibration characteristic estimation unit 23 for estimating the vibration characteristic according to the input of the physical quantity related to the stiffness, and the vibration damping processing unit 24 estimates the vibration characteristic estimated by the vibration characteristic estimation unit 23. The gain of the vibration characteristic may be attenuated below a predetermined gain at a peak frequency forming a peak gain in the vibration characteristic. The physical quantity related to the rigidity is, for example, the brake load, the wear amount of the friction material, and the like.

前記振動特性が既に判っており且つ不変である場合、前記振動特性を推定する必要はない。しかし、電動ブレーキ装置の剛性は、ブレーキ荷重、摩擦材の摩耗量等に応じて変化し得る。この構成によると、振動特性推定部23は、剛性に関係する物理量の入力に応じて前記振動特性を推定する。これにより、ブレーキ荷重、摩擦材の摩耗量等により時々刻々と変化する剛性を精度良く推定することができる。したがって、慣性および剛性に起因する振動を抑制し、より高精度なブレーキ制御が可能となる。 If the vibration properties are already known and unchanged, there is no need to estimate the vibration properties. However, the rigidity of the electric brake device may change according to the brake load, the wear amount of the friction material, and the like. According to this configuration, the vibration characteristic estimator 23 estimates the vibration characteristic according to the input of the physical quantity related to stiffness. As a result, it is possible to accurately estimate the stiffness that changes from moment to moment depending on the brake load, the amount of wear of the friction material, and the like. Therefore, vibration caused by inertia and rigidity is suppressed, and more precise brake control is possible.

前記制御装置2は、
前記摩擦材操作手段6による前記摩擦材9と前記ブレーキロータ8との接触力に相当するブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段19と、
このブレーキ力推定手段19で推定される推定ブレーキ力に基づいて、この推定ブレーキ力におけるこの電動ブレーキ装置1の前記剛性を推定するブレーキ剛性推定機能部25と、を有し、
前記振動特性推定部23は、前記ブレーキ剛性推定機能部25で推定される推定剛性を用いて前記振動特性を推定してもよい。
The control device 2 is
a braking force estimating means 19 for estimating a braking force corresponding to the contact force between the friction material 9 and the brake rotor 8 by the friction material operating means 6;
a brake stiffness estimation function unit 25 for estimating the stiffness of the electric brake device 1 at the estimated brake force based on the estimated brake force estimated by the brake force estimation means 19;
The vibration characteristic estimating section 23 may estimate the vibration characteristic using the estimated stiffness estimated by the brake stiffness estimating function section 25 .

一般にブレーキ装置の剛性(主に摩擦材の剛性)は作用する荷重によって強い非線形特性となり、それに伴って振動特性も変化する。このため、この構成では、ブレーキ剛性推定機能部25が推定ブレーキ力に基づいて剛性を推定し、振動特性推定部23が現在のブレーキ力における推定剛性の値を用いて振動特性を推定することで、より正確な制御が可能となる。 In general, the stiffness of the brake device (mainly the stiffness of the friction material) becomes strongly nonlinear depending on the applied load, and accordingly the vibration characteristics also change. Therefore, in this configuration, the brake stiffness estimating function unit 25 estimates the stiffness based on the estimated braking force, and the vibration characteristic estimating unit 23 estimates the vibration characteristic using the estimated stiffness value at the current braking force. , which allows for more precise control.

前記制御装置2は、
前記摩擦材操作手段6の位置を推定する位置推定機能部20と、
この位置推定機能部20で推定される推定位置と前記推定ブレーキ力との相関を、前記摩擦材9が非摩耗時における前記推定位置と推定ブレーキ力との定められた相関と比較して、現時点の前記摩擦材9の摩耗度合を推定する摩耗度合推定機能部26と、を有し、
前記ブレーキ剛性推定機能部25は、前記摩耗度合推定機能部26で推定される推定摩耗度合に基づいて、前記推定ブレーキ力と前記推定剛性との相関パラメータを調整する機能を有するものであってもよい。
前記摩耗度合は、例えば、前記摩擦材9が非摩耗時のときを基準(摩耗量=0)とした現時点の摩擦材9の摩耗量である。
The control device 2 is
a position estimation function unit 20 for estimating the position of the friction material operating means 6;
The correlation between the estimated position estimated by the position estimation function unit 20 and the estimated braking force is compared with a predetermined correlation between the estimated position and the estimated braking force when the friction material 9 is not worn. and a wear degree estimation function unit 26 for estimating the degree of wear of the friction material 9,
The brake stiffness estimation function unit 25 may have a function of adjusting a correlation parameter between the estimated brake force and the estimated stiffness based on the estimated wear degree estimated by the wear degree estimation function unit 26. good.
The degree of wear is, for example, the current amount of wear of the friction material 9 with reference to the time when the friction material 9 is not worn (amount of wear=0).

ブレーキ動作によって主に摩擦材9に摩耗が発生し、この摩擦に伴って剛性が大きく変化する。このため、摩擦材9の摩耗度合を推定して初期(非摩耗時)の推定ブレーキ力と推定剛性との相関パラメータを調整する。これにより正確な剛性の推定が可能となる。 Abrasion occurs mainly in the friction material 9 due to the braking operation, and this friction greatly changes the rigidity. Therefore, the degree of wear of the friction material 9 is estimated, and the correlation parameter between the initial (non-wear) estimated braking force and estimated stiffness is adjusted. This enables accurate stiffness estimation.

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31と、
前記電動モータ4のトルクリプルの振幅および角度周期に相当する値を推定するトルクリプル推定機能部32と、
前記角速度推定機能部31で推定される推定角速度および前記トルクリプルの角度周期より推定するトルクリプル周波数が前記振動特性におけるピーク周波数の所定範囲内であり、かつ前記トルクリプル推定機能部32で推定される推定トルクリプル振幅が閾値を上回るとき、前記電動モータ4のトルクが小さくなるよう制限するモータトルク制限機能部30と、を有するものであってもよい。
前記所定範囲、前記閾値は、それぞれ、設計等によって任意に定める範囲、閾値であって、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範囲、閾値を求めて定められる。
The control device 2 is
an angular velocity estimation function unit 31 for estimating the angular velocity of the electric motor 4;
a torque ripple estimation function unit 32 for estimating values corresponding to the amplitude and angular period of the torque ripple of the electric motor 4;
The estimated angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 31 and the torque ripple frequency estimated from the angular period of the torque ripple are within a predetermined range of the peak frequency in the vibration characteristics, and the estimated torque ripple estimated by the torque ripple estimation function unit 32. and a motor torque limiting function unit 30 that limits the torque of the electric motor 4 so as to decrease when the amplitude exceeds the threshold value.
The predetermined range and the threshold are arbitrarily determined by design or the like, and are determined by finding an appropriate range and threshold through one or both of tests and simulations, for example.

この構成によると、一定のトルクを出力したい場合においても、電動モータ4にはトルクリプルが発生するため、振動特性のピーク周波数と概ね一致する周波数でトルクリプルが発生する場合、モータトルクを制限する。これにより、トルクリプルで振動特性が励振してしまうことを防止し、作動音および制御精度を改善することができる。 According to this configuration, even when a constant torque is desired to be output, torque ripple occurs in the electric motor 4. Therefore, when the torque ripple occurs at a frequency roughly matching the peak frequency of the vibration characteristics, the motor torque is limited. As a result, it is possible to prevent the vibration characteristic from being excited by the torque ripple, thereby improving the operation noise and the control accuracy.

前記制御装置2は、与えられるブレーキ力指令値に対し前記推定ブレーキ力を追従させるよう前記電動モータ4を追従制御する機能を有し、
前記制御装置2は、このブレーキ力の追従制御において、前記推定ブレーキ力を前記ブレーキ力指令値に到達させるための操作量として、モータトルク、モータ電流およびモータ電圧の少なくともいずれか一つを制御演算する機能を有し、
前記振動減衰処理部24は、前記制御演算されたモータトルク、モータ電流およびモータ電圧の少なくともいずれか一つに対して、前記振動特性におけるピーク周波数のゲインを定められたゲイン以下に減衰させるフィルタ24aを有するものとしてもよい。
前記定められたゲインは、設計等によって任意に定めるゲインであって、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ゲインを求めて定められる。
The control device 2 has a function of following and controlling the electric motor 4 so that the estimated braking force follows a given braking force command value,
In this braking force follow-up control, the control device 2 controls and calculates at least one of motor torque, motor current, and motor voltage as a manipulated variable for causing the estimated braking force to reach the braking force command value. has the function of
The vibration attenuation processing unit 24 has a filter 24a that attenuates the gain of the peak frequency in the vibration characteristics to a predetermined gain or less for at least one of the motor torque, the motor current, and the motor voltage that have been controlled and calculated. may have
The predetermined gain is a gain that is arbitrarily determined by design or the like, and is determined, for example, by obtaining an appropriate gain through either one or both of tests and simulations.

前記制御装置2は、与えられるブレーキ力指令値に対し前記推定ブレーキ力を追従させるよう前記電動モータを追従制御する機能を有し、
前記制御装置2は、このブレーキ力の追従制御において、前記推定ブレーキ力を前記ブレーキ力指令値に到達させるための操作量として、モータトルク、モータ電流およびモータ電圧の少なくともいずれか一つを制御演算する機能を有し、
前記振動減衰処理部24は、前記制御演算において用いられる制御ゲインを含むパラメータについて、前記振動特性におけるピーク周波数のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる値に設定するブレーキ制御コントローラ22aを有するものであってもよい。
前記定められたゲインは、設計等によって任意に定めるゲインであって、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ゲインを求めて定められる。
The control device 2 has a function of following and controlling the electric motor so that the estimated braking force follows a given braking force command value,
In this braking force follow-up control, the control device 2 controls and calculates at least one of motor torque, motor current, and motor voltage as a manipulated variable for causing the estimated braking force to reach the braking force command value. has the function of
The vibration attenuation processing unit 24 has a brake control controller 22a that sets a parameter including a control gain used in the control calculation to a value that attenuates the gain of the peak frequency in the vibration characteristic to a predetermined gain or less. There may be.
The predetermined gain is a gain that is arbitrarily determined by design or the like, and is determined, for example, by obtaining an appropriate gain through either one or both of tests and simulations.

この発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生する摩擦材と、電動モータと、この電動モータの出力を前記摩擦材の押圧力に変換する摩擦材操作手段と、前記電動モータを制御する制御装置と、を備えた電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記摩擦材および前記摩擦材操作手段を含む部材の剛性と前記摩擦材操作手段の慣性とで現されるばね振動系のゲインおよび周波数からなる振動特性における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる振動減衰処理部を有する。このため、電動ブレーキ装置の各構成要素の慣性および剛性等に起因する振動を抑制し、高精度なブレーキ制御を可能とする。 The electric brake device of the present invention comprises a brake rotor, a friction material that generates a braking force in contact with the brake rotor, an electric motor, and a friction material operation that converts the output of the electric motor into a pressing force of the friction material. means and a control device for controlling the electric motor, wherein the control device controls the rigidity of members including the friction material and the friction material operating means and the inertia of the friction material operating means. It has a vibration damping processing unit that attenuates the gain of the vibration characteristic below a predetermined gain at the peak frequency that forms the peak gain in the vibration characteristic consisting of the gain and frequency of the spring vibration system that is expressed. Therefore, it is possible to suppress vibration caused by the inertia and rigidity of each component of the electric brake device, thereby enabling highly accurate brake 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。1 is a diagram schematically showing an electric brake device according to an embodiment of the invention; FIG. 同電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。It is a block diagram of a control system of the electric brake device. 同電動ブレーキ装置により振動を抑制する減衰特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the damping characteristic which suppresses a vibration by the same electric brake device. 同電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the implementation example of the various arithmetic function parts of the same electric brake device. この発明の他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an example of implementation of various arithmetic function units of an electric brake device according to another embodiment of the present invention; この発明のさらに他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a control system of an electric brake device according to still another embodiment of the invention; 同電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the implementation example of the various arithmetic function parts of the same electric brake device. 同電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the modification of the implementation example of the various arithmetic function parts of the same electric brake device. 同電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例の他の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other modified example of the implementation example of the various arithmetic function parts of the same electric brake device. 同電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例の他の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other modified example of the implementation example of the various arithmetic function parts of the same electric brake device. 同電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例のさらに他の変形例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other modified example of the implementation example of the various arithmetic function parts of the same electric brake device. この発明のさらに他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a control system of an electric brake device according to still another embodiment of the invention; 同電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the implementation example of the various arithmetic function parts of the same electric brake device. 同電動ブレーキ装置により所定のモータ角速度にてモータトルクを制限する例を示す図である。It is a figure which shows the example which restrict|limits a motor torque by a predetermined motor angular velocity by the electric brake device. いずれかの電動ブレーキ装置により振動を抑制する減衰特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the damping characteristic which suppresses a vibration with one of electric brake devices. いずれかの電動ブレーキ装置により振動を抑制する減衰特性の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the damping characteristic which suppresses a vibration with one of electric brake devices.

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。
An electric brake device according to an embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. This electric brake device is mounted on a vehicle, for example.
As shown in FIG. 1, this electric brake device 1 includes an electric linear motion actuator DA and a friction brake BR. First, the structures of the electric linear motion 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、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、摩擦材操作手段である直動機構6と、パーキングブレーキ機構7と、角度センサSaと、荷重センサSbとを有する。
<Structures of Electric Linear Actuator DA and Friction Brake BR>
As shown in FIGS. 1 and 2, the electric linear motion actuator DA includes an actuator main body AH and a control device 2, which will be described later. The actuator main body AH has an electric motor 4, a deceleration mechanism 5, a linear motion mechanism 6 as friction material operating means, a parking brake mechanism 7, an angle sensor Sa, and a load sensor Sb.

電動モータ4は、永久磁石式の同期電動機により構成すると省スペースで高トルクとなり好適であるが、例えば、ブラシを用いたDCモータ、または永久磁石を用いないリラクタンスモータ、あるいは誘導モータ等を適用することもできる。 The electric motor 4 is preferably composed of a permanent magnet type synchronous motor because it saves space and provides high torque. can also

図1に示すように、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させる摩擦材9とを有する。この摩擦材9はブレーキロータ近傍に配置される。摩擦材9を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。前記ブレーキロータ8および摩擦材9は、例えば、ブレーキディスクおよびキャリパを用いたディスクブレーキ装置であってもよく、あるいはドラムおよびライニングを用いたドラムブレーキ装置であってもよい。 As shown in FIG. 1, the friction brake BR has a brake rotor 8 that rotates in conjunction with the wheels of the vehicle, and a friction member 9 that comes into contact with the brake rotor 8 to generate a braking force. This friction material 9 is arranged in the vicinity of the brake rotor. A mechanism can be used in which the friction member 9 is pressed against the brake rotor 8 by operating the actuator main body AH to generate a braking force by the frictional force. The brake rotor 8 and friction material 9 may be, for example, a disc brake device using a brake disc and caliper, or a drum brake device using a drum and lining.

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 deceleration mechanism 5 is a mechanism that decelerates 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 reduces 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 it to the tertiary gear 11 fixed to the end of the rotating 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 reduction mechanism 5 into linear motion of the linear motion portion 14 by means of a feed screw mechanism, and causes the friction material 9 to contact and separate from the brake rotor 8 . The direct-acting portion 14 is detented and supported so as to be movable in the axial direction indicated by arrow A1. A friction material 9 is provided at the outboard side end of the direct acting portion 14 . By transmitting the rotation of the electric motor 4 to the linear motion mechanism 6 via the reduction mechanism 5, the rotary motion is converted into linear motion, which is converted into the pressing force of the friction material 9, thereby generating braking force. . When the electric brake device 1 is mounted on the vehicle, the outer side of the vehicle in the vehicle width direction is referred to as the outboard side. The center side of the vehicle in the vehicle 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。 A linear solenoid, for example, is applied as the actuator 16 of the parking brake mechanism 7 . The locking member 15 is advanced by the actuator 16 and engaged by being fitted into a locking hole (not shown) formed in the intermediate gear 13, and by prohibiting the rotation of the intermediate gear 13, the parking lock state is established. to By removing the locking member 15 from the locking hole, the rotation of the intermediate gear 13 is permitted, and the unlocked state is established.

図2に示すように、角度センサSaは、電動モータ4の回転の角度を検出する。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性能かつ信頼性が高く好適であるが、光学式のエンコーダ等の各種センサを適用することもできる。前記角度センサSaを用いずに、例えば、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ような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 . For the angle sensor Sa, for example, a resolver, a magnetic encoder, or the like is preferably used because of its high performance and reliability, but various sensors such as an optical encoder can also be used. Instead of using the angle sensor Sa, for example, angle sensorless estimation may be used in which the motor angle is estimated from the relationship between the voltage and the current of the electric motor 4 in the control device 2, which will be described later.

荷重センサSbは、直動機構6の荷重が作用する所定部位の変位または変形を検出する。このような荷重センサSbとして、例えば、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、モータ角度および電動ブレーキ装置剛性、モータ電流および電動式直動アクチュエータDAの効率等から荷重センサレス推定を行ってもよい。また、サーミスタ等の各種センサ類を要件に応じて別途設けてもよい。 The load sensor Sb detects displacement or deformation of a predetermined portion on which the load of the linear motion mechanism 6 acts. As such a load sensor Sb, for example, a magnetic sensor, a strain sensor, a pressure sensor, or the like can be used. Without using the load sensor Sb, the control device 2 may perform load sensorless estimation from the motor angle, the rigidity of the electric brake device, the motor current, the efficiency of the electric linear motion actuator DA, and the like. Also, various sensors such as thermistors may be provided separately according to requirements.

<制御装置2について>
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、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。
<Regarding the control device 2>
Each control device 2 controls a corresponding electric motor 4 . Each control device 2 is connected to a power supply device 3 and a host ECU 17 which is a host control means of each control device 2 . The power supply device 3 supplies electric power to the electric motor 4 and the control device 2 . For the power supply device 3, for example, a low-voltage (for example, 12V) battery of a vehicle in which the electric brake device 1 (FIG. 1) is mounted can 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。あるいは、電動ブレーキ装置統合制御用の専用ECUであってもよく、もしくは、電動ブレーキ装置を複数備える中で所定の電動ブレーキ制御装置が上位ECUの機能を兼ね備えるものであってもよい。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に目標とするブレーキ力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 host ECU 17, for example, an electric control unit (VCU) that controls the vehicle in general is applied. Alternatively, a dedicated ECU for integrated control of the electric brake device may be used, or a predetermined electric brake control device among a plurality of electric brake devices may also have the functions of a higher-level ECU. The high-level ECU 17 has an integrated control function for each control device 2 . The higher-level ECU 17 includes command means 17a, and the command means 17a outputs a target brake force command value to each control device 2 in accordance with the output of a sensor that changes according to the amount of operation of brake operation means (not shown). Output. Note that the command means 17a can also output brake force command values to each control device 2, for example, by judging braking in an automatically driven vehicle without relying on the operation of the brake operation means.

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、ブレーキ力推定手段である荷重推定機能部19、位置推定機能部20およびブレーキ制御機能部21を有する。 Each control device 2 includes various control calculation function units that perform control calculations, and a motor driver 18 . The various control arithmetic function units are configured by, for example, a processor such as a microcomputer, or an arithmetic unit such as FPGA or ASIC, and peripheral circuits. The various control calculation function units have a load estimation function unit 19, a position estimation function unit 20, and a brake control function unit 21, which are brake force estimation means.

荷重推定機能部19は、ブレーキ力と等価となり得る値として、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。荷重推定機能部19において、摩擦ブレーキの摩擦係数を一定とすれば、推定荷重は推定ブレーキ力へと変換され得る。 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 or the like as a value that can be equivalent to the braking force. Alternatively, when load sensorless estimation is performed, 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 current. If the coefficient of friction of the friction brake is fixed in the load estimation function unit 19, the estimated load can be converted into an estimated braking force.

位置推定機能部20は、角度センサSaの出力等から、直動機構6の直動部14(図1)の軸方向位置を推定する機能を有する。あるいは、位置推定機能部20は、角度センサSaの出力等から、モータ角度等の位置に相当し得る量を推定してもよい。なお前記角度センサレス推定を行う場合、位置推定機能部20は、電動モータ4の電圧と電流との関係等から直動機構6の位置(直動部14(図1)の軸方向位置)を推定してもよい。 The position estimation function unit 20 has a function of estimating the axial position of the linear motion unit 14 (FIG. 1) of the linear motion mechanism 6 from the output of the angle sensor Sa or the like. Alternatively, the position estimating function unit 20 may estimate an amount that can correspond to the position, such as the motor angle, from the output of the angle sensor Sa or the like. When the angle sensorless estimation is performed, the position estimation function unit 20 estimates the position of the linear motion mechanism 6 (the axial position of the linear motion unit 14 (FIG. 1)) from the relationship between the voltage and the current of the electric motor 4. You may

ブレーキ制御機能部21は、制御演算部22と、振動減衰処理部24とを有する。制御演算部22は、指令手段17aより要求されるブレーキ力指令値に対して、荷重センサSbの出力等から荷重推定機能部19で推定される推定ブレーキ力が追従するよう電動モータ4を追従制御する。 The brake control function unit 21 has a control calculation unit 22 and a vibration damping processing unit 24 . The control calculation unit 22 performs follow-up control of the electric motor 4 so that the estimated brake force estimated by the load estimation function unit 19 from the output of the load sensor Sb or the like follows the brake force command value requested by the command means 17a. do.

制御演算部22は、例えば、ブレーキ力指令値および推定ブレーキ力を直接用いるフィードバック制御を用いてもよく、ブレーキ力を角度等の他の物理量に変換して制御演算を行ってもよい。前記フィードバック制御演算は、例えば、ブレーキ力制御ループ内にモータ電流制御ループを設けるように、複数のマイナーフィードバックループを設ける演算構造としてもよく、単一のフィードバックループにてモータ操作量を演算する構造としてもよい。その他、あるいはフィードフォワード制御等を用いるか、または適宜併用することもできる。 The control calculation unit 22 may, for example, use feedback control that directly uses the braking force command value and the estimated braking force, or may convert the braking force into another physical quantity such as an angle to perform control calculations. The feedback control calculation may be, for example, a calculation structure in which a plurality of minor feedback loops are provided such that a motor current control loop is provided in a braking force control loop, and a structure in which the motor operation amount is calculated in a single feedback loop. may be Alternatively, feedforward control or the like may be used, or may be used in combination as appropriate.

振動減衰処理部24は、振動特性における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる。
前記振動特性は、後述する構成部材の剛性と慣性とで現わされるばね振動系のゲインおよび周波数からなる。前記ばね振動系のゲインは、所定の周波数で変動する電動モータ4のトルク(モータトルク)τ(s)に対するブレーキ力τ(s)の伝達特性の増幅率を表す。前記ばね振動系の周波数は、トルク、電圧、電流等の操作量の変動周波数と同義である。
The vibration attenuation processing unit 24 attenuates the gain of the vibration characteristic below a predetermined gain at the peak frequency forming the peak gain in the vibration characteristic.
The vibration characteristic consists of the gain and frequency of the spring vibration system represented by the stiffness and inertia of the constituent members, which will be described later. The gain of the spring vibration system represents the amplification factor of the transmission characteristic of the braking force τ B (s) with respect to the torque (motor torque) τ M (s) of the electric motor 4 that fluctuates at a predetermined frequency. The frequency of the spring vibration system is synonymous with the fluctuation frequency of the manipulated variables such as torque, voltage, and current.

前記構成部材は、摩擦材9(図1)および直動機構6を含む。前記慣性は前記構成部材の質量から成る。ディスクブレーキの場合、前記構成部材として、パッド(摩擦材)、キャリパ、直動アクチュエータ等を含む。ドラムブレーキの場合、前記構成部材として、直動アクチュエータ等を含む。 The constituent members include the friction material 9 ( FIG. 1 ) and the linear motion mechanism 6 . Said inertia consists of the mass of said component. In the case of a disc brake, the constituent members include a pad (friction material), a caliper, a direct acting actuator, and the like. In the case of a drum brake, the structural members include a direct acting actuator and the like.

前記構成部材のバネレートκから成る剛性、および、前記構成部材の質量m等からなる慣性が、予め試験またはシミュレーション等により判明している場合、この電動ブレーキ装置は、例えば、振動減衰処理部24における図示外の記憶部等に、固有の振動特性を記憶しておき、都度、振動特性を推定する必要はない。 When the rigidity of the component members, which is the spring rate κ, and the inertia, which is the mass m of the component members, are known in advance by tests, simulations, or the like, the electric brake device is, for example, It is not necessary to store the unique vibration characteristics in a storage unit or the like (not shown) and estimate the vibration characteristics each time.

振動減衰処理部24は、振動特性(振動成分)における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる。閉ループ系のボード線図のゲイン曲線において、その極大値を「ピークゲイン」と言い、そのときの周波数を「ピーク周波数」と言う。この振動減衰処理部24は、周波数特性からなる振動成分を制振対象として、ブレーキ制御演算パラメータを調整する機能を有する。 The vibration attenuation processing unit 24 attenuates the gain of the vibration characteristic below a predetermined gain at the peak frequency forming the peak gain in the vibration characteristic (vibration component). In the gain curve of the Bode diagram of the closed loop system, the maximum value is called "peak gain", and the frequency at that time is called "peak frequency". The vibration damping processing section 24 has a function of adjusting the brake control calculation parameter with the vibration component having the frequency characteristic as the vibration damping target.

振動減衰処理部24は、例えば、後述するローパスフィルタまたはバンドパスフィルタ等のフィルタであり、前記ブレーキ制御演算パラメータを調整する機能は、前記フィルタのカットオフ周波数を調整する機能であってもよい。この場合、振動減衰処理部24として、振動特性に応じたフィルタが設けられる。このフィルタに入力される操作量がトルク指令値のとき、フィルタ機能に従ってトルク指令値を減衰させることで、振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させ得る。フィルタに入力される操作量が電圧または電流のとき、フィルタ機能に従って電圧または電流を減衰させることで、振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させ得る。あるいは、振動減衰処理部24は、例えば、振動特性推定部23により推定された周波数特性におけるピークゲインを抑制する制御特性となるよう、制御演算部22における制御演算パラメータを設定する機能であってもよい。 The vibration damping processor 24 is, for example, a filter such as a low-pass filter or a band-pass filter, which will be described later, and the function of adjusting the brake control calculation parameter may be a function of adjusting the cutoff frequency of the filter. In this case, a filter corresponding to vibration characteristics is provided as the vibration damping processor 24 . When the manipulated variable input to this filter is the torque command value, the torque command value is attenuated according to the filter function, thereby attenuating the gain of the vibration characteristic to a predetermined gain or less. When the manipulated variable input to the filter is voltage or current, the voltage or current is attenuated according to the filter function, thereby attenuating the gain of the vibration characteristic to a predetermined gain or less. Alternatively, the vibration attenuation processing unit 24, for example, has a function of setting the control calculation parameter in the control calculation unit 22 so that the control characteristic suppresses the peak gain in the frequency characteristic estimated by the vibration characteristic estimation unit 23. good.

図2に示すように、モータドライバ18は、ブレーキ制御機能部21から与えられる制御信号に基づいて、電源装置3の直流電力を電動モータ4の駆動に用いる交流電力に変換する。このモータドライバ18は、例えば、FET等のスイッチ素子を含むハーフブリッジ回路を構成し、所定の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、安価で高性能となり好適である。あるいは、図示外の変圧回路等を設け、PAM制御を行う構成とすることもできる。 As shown in FIG. 2 , the motor driver 18 converts the DC power of the power supply device 3 into AC power used to drive the electric motor 4 based on the control signal given from the brake control function unit 21 . If the motor driver 18 constitutes a half-bridge circuit including switch elements such as FETs, for example, and is configured to perform PWM control that determines the voltage applied to the motor according to a predetermined duty ratio, it is inexpensive and has high performance. Alternatively, a transformer circuit or the like (not shown) may be provided to perform PAM control.

<振動を抑制する減衰特性の例>
図3は、この電動ブレーキ装置の振動減衰処理部24(図2)により振動を抑制する減衰特性の例を示す図である。以後、図2も適宜参照しつつ説明する。同図3は、減衰特性をローパスフィルタ特性とする例を示す。この図3の上図は、試験またはシミュレーション等により判明された振動特性である。振動減衰処理部24は、図3の上図に示す振動特性に対し、少なくともピークゲインを形成するピーク周波数において、所定より大きな減衰率となるよう、図3の下図に示す減衰特性を設定する。前記減衰特性は、例えば、後述する図4等に示すフィルタの特性であってもよく、後述する図8等に示すコントローラによって制御された制御系の特性であってもよい。
<Example of damping characteristics that suppress vibration>
FIG. 3 is a diagram showing an example of damping characteristics for suppressing vibration by the vibration damping processor 24 (FIG. 2) of this electric brake device. Henceforth, it demonstrates, also referring FIG. 2 suitably. FIG. 3 shows an example in which the attenuation characteristic is a low-pass filter characteristic. The upper diagram in FIG. 3 shows the vibration characteristics found by testing, simulation, or the like. The vibration damping processing unit 24 sets the damping characteristic shown in the lower diagram of FIG. 3 so that the damping rate is greater than a predetermined value at least at the peak frequency that forms the peak gain with respect to the vibration characteristic shown in the upper diagram of FIG. The attenuation characteristic may be, for example, the characteristic of a filter shown in FIG. 4 or the like, which will be described later, or the characteristic of a control system controlled by a controller shown in FIG. 8 or the like, which will be described later.

<各種演算機能部の実装例>
図4は、この電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例を示すブロック図である。本図4において、ブレーキ制御コントローラ22aから電流制御コントローラ22bに印加するトルク指令値に対して設けられた“振動抑制フィルタ24a”が図2における振動減衰処理部24に相当する。図4のブレーキ制御コントローラ22aおよび電流制御コントローラ22bが図2における制御演算部22に相当する。前記振動抑制フィルタ24aの特性は、電動ブレーキ装置の慣性および剛性からなるばね結合系の振動特性により決定される。
<Example of implementation of various calculation function parts>
FIG. 4 is a block diagram showing an implementation example of various arithmetic function units of this electric brake device. In FIG. 4, the "vibration suppression filter 24a" provided for the torque command value applied from the brake controller 22a to the current controller 22b corresponds to the vibration damping processor 24 in FIG. The brake control controller 22a and the current control controller 22b in FIG. 4 correspond to the control calculation section 22 in FIG. The characteristics of the vibration suppression filter 24a are determined by the vibration characteristics of the spring coupling system consisting of the inertia and rigidity of the electric brake device.

前記振動抑制フィルタ24aは、例えば、ローパスフィルタである場合、入力されるトルク指令値を高周波になるほど減衰させる。振動抑制フィルタ24aから減衰されたトルク指令値が出力され電流制御コントローラ22bに入力される。前記振動抑制フィルタ24aは、例えば、バンドパスフィルタである場合、入力されるトルク指令値の所定の周波数帯域を減衰させる。このトルク指令値が出力され電流制御コントローラ22bに入力される。また、前記トルク指令値は、例えば、電流ノルム指令値のようにトルクに対して強順位相関を有する別の物理量であってもよい。 If the vibration suppression filter 24a is a low-pass filter, for example, it attenuates the input torque command value as the frequency becomes higher. The damped torque command value is output from the vibration suppression filter 24a and input to the current controller 22b. For example, when the vibration suppression filter 24a is a bandpass filter, it attenuates a predetermined frequency band of the torque command value to be input. This torque command value is output and input to the current controller 22b. Also, the torque command value may be another physical quantity having a strong rank correlation with torque, such as a current norm command value.

<作用効果>
以上説明した電動ブレーキ装置1によれば、振動減衰処理部24は、振動特性における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる。ピークゲインを形成するピーク周波数を捉えて振動特性のゲインを減衰させれば、振動を収束させてより効率よく振動を抑制することができる。したがって、前記慣性および前記剛性等に起因する振動を抑制し、高精度なブレーキ制御が可能となる。
<Effect>
According to the electric brake device 1 described above, the vibration attenuation processing unit 24 attenuates the gain of the vibration characteristic to a predetermined gain or less at the peak frequency forming the peak gain in the vibration characteristic. If the peak frequency forming the peak gain is captured and the gain of the vibration characteristic is attenuated, the vibration can be converged and suppressed more efficiently. Therefore, the vibration caused by the inertia, the rigidity, etc. is suppressed, and high-precision brake control becomes possible.

<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 are given to the parts corresponding to the items previously described in each embodiment, and duplicate descriptions are omitted. When only a portion of the configuration is described, the other portions of the configuration are the same as those previously described unless otherwise specified. The same configuration has the same effect. It is possible not only to combine the parts specifically described in each embodiment, but also to partially combine the embodiments if there is no particular problem with the combination.

図5に示すように、図4に対して、振動抑制フィルタ24aを、電流制御コントローラ22bの操作量である電動モータ電圧に対して設けてもよい。振動抑制フィルタ24aは、例えば、ローパスフィルタである場合、入力される電圧を高周波になるほど減衰させる。この振動抑制フィルタ24aから減衰された電圧が出力され電動モータ4に入力される。振動抑制フィルタ24aは、例えば、バンドパスフィルタである場合、入力される電圧の所定の周波数帯域を減衰させる。
図4、図5において、フィルタ機能を有する振動抑制フィルタ24aを設ける例を示すが、前記振動抑制フィルタ24aを設けず、ブレーキ制御コントローラ22aにおいて構成されるブレーキ制御系の特性が前記振動抑制フィルタ24aと等価な特性となるよう、ブレーキ制御コントローラ22aの制御ゲイン等が設定されるものであってもよい。あるいは、電流制御コントローラ22bにおいて構成される電流制御系の特性が、前記振動抑制フィルタ24aと等価な特性となるよう、電流制御コントローラ22bの制御ゲイン等が設定されるものであってもよい。これらの制御ゲインも、前記振動特性に応じて設定される。
As shown in FIG. 5, in contrast to FIG. 4, a vibration suppression filter 24a may be provided for the electric motor voltage, which is the manipulated variable of the current controller 22b. For example, if the vibration suppression filter 24a is a low-pass filter, the higher the frequency of the input voltage, the more attenuated it becomes. The damped voltage is output from the vibration suppressing filter 24 a and input to the electric motor 4 . The vibration suppression filter 24a, for example, when it is a bandpass filter, attenuates a predetermined frequency band of the input voltage.
4 and 5 show an example in which the vibration suppression filter 24a having a filtering function is provided. The control gain or the like of the brake control controller 22a may be set so as to have characteristics equivalent to . Alternatively, the control gain or the like of the current controller 22b may be set so that the characteristics of the current control system configured in the current controller 22b are equivalent to the characteristics of the vibration suppressing filter 24a. These control gains are also set according to the vibration characteristics.

図2に示すように、制御装置2におけるブレーキ制御機能部21が、前記構成部材の剛性に関係する物理用の入力に応じて前記振動特性を推定する振動特性推定部23を有してもよい。この場合、振動減衰処理部24は、振動特性推定部23で推定された前記振動特性における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる。前記振動特性が既に判っており且つ不変である場合、前記振動特性を推定する必要はない。しかし、ブレーキ荷重に応じて電動ブレーキ装置の剛性が大きく変化する場合、振動特性も変化し得る。 As shown in FIG. 2, the brake control function unit 21 in the control device 2 may include a vibration characteristic estimation unit 23 that estimates the vibration characteristic in accordance with a physical input related to the rigidity of the component. . In this case, the vibration attenuation processing unit 24 attenuates the gain of the vibration characteristic to a predetermined gain or less at the peak frequency forming the peak gain in the vibration characteristic estimated by the vibration characteristic estimation unit 23 . If the vibration properties are already known and unchanged, there is no need to estimate the vibration properties. However, when the rigidity of the electric brake device changes greatly according to the brake load, the vibration characteristics may also change.

そこで、振動特性推定部23は、剛性に関係する物理量の入力に応じて前記振動特性を推定する。剛性に関係する物理量は、例えば、ブレーキ荷重(推定荷重)である。推定荷重は、荷重推定機能部19で推定される。前記剛性の推定は、例えば、予め解析または実測を行い、推定荷重に応じて剛性を求めるLUT等を設けてもよく、あるいは所定の剛性計算関数を用いてもよい。これにより、ブレーキ荷重等により時々刻々と変化する剛性を精度良く推定することができる。したがって、慣性および剛性に起因する振動を抑制し、より高精度なブレーキ制御が可能となる。 Therefore, the vibration characteristic estimator 23 estimates the vibration characteristic according to the input of the physical quantity related to stiffness. A physical quantity related to stiffness is, for example, a brake load (estimated load). The estimated load is estimated by the load estimation function unit 19 . For the estimation of the stiffness, for example, analysis or actual measurement may be performed in advance, and an LUT or the like may be provided to obtain the stiffness according to the estimated load, or a predetermined stiffness calculation function may be used. As a result, it is possible to accurately estimate the stiffness that changes from moment to moment due to the brake load or the like. Therefore, vibration caused by inertia and rigidity is suppressed, and more precise brake control is possible.

図6は、図2の例に加えて、ブレーキ剛性推定機能部25および摩耗度合推定機能部26を設ける例を示す。ブレーキ剛性推定機能部25は、荷重推定機能部19等で推定される推定ブレーキ力に基づいて、この推定ブレーキ力におけるこの電動ブレーキ装置の剛性を推定する。ブレーキ剛性推定機能部25は、摩擦材剛性推定部27と、装置剛性推定部28とを有する。 FIG. 6 shows an example in which a brake stiffness estimating function unit 25 and a wear degree estimating function unit 26 are provided in addition to the example of FIG. The brake stiffness estimation function unit 25 estimates the stiffness of the electric brake device at the estimated brake force based on the estimated brake force estimated by the load estimation function unit 19 and the like. The brake stiffness estimation function unit 25 has a friction material stiffness estimation unit 27 and a device stiffness estimation unit 28 .

摩擦材剛性推定部27は、主に、摩擦材9の剛性を推定する。装置剛性推定部28は、例えば、ディスクブレーキ装置におけるブレーキディスク(ブレーキロータ8)、キャリパおよびアクチュエータ、またはドラムブレーキ装置におけるドラムおよびアクチュエータの剛性を推定する。なお、図6の例においては、荷重推定機能部19は、電動ブレーキ装置の剛性を用いた荷重推定機能以外に限定される。 The friction material stiffness estimator 27 mainly estimates the stiffness of the friction material 9 . The device stiffness estimator 28 estimates, for example, the stiffness of the brake disc (brake rotor 8), caliper and actuator in a disc brake device, or the drum and actuator in a drum brake device. In addition, in the example of FIG. 6, the load estimating function unit 19 is limited to functions other than the load estimating function using the rigidity of the electric brake device.

ブレーキ剛性推定機能部25は、位置推定機能部20による推定位置と、荷重推定機能部19による推定荷重とから、この電動ブレーキ装置の剛性を推定する機能を有する。電動ブレーキ装置の剛性は、ブレーキ荷重に応じて大きく変化するため、推定荷重に応じて電動ブレーキ装置の剛性を推定することが好ましい。前記剛性の推定は、例えば、予め解析または実測を行い、推定荷重に応じて剛性を求めるLUT等を設けてもよく、あるいは所定の剛性計算関数を用いてもよい。 The brake stiffness estimating function unit 25 has a function of estimating the stiffness of the electric brake device from the position estimated by the position estimating function unit 20 and the load estimated by the load estimating function unit 19 . Since the stiffness of the electric brake device greatly changes according to the brake load, it is preferable to estimate the stiffness of the electric brake device according to the estimated load. For the estimation of the stiffness, for example, analysis or actual measurement may be performed in advance, and an LUT or the like may be provided to obtain the stiffness according to the estimated load, or a predetermined stiffness calculation function may be used.

摩耗度合推定機能部26は、位置推定機能部20で推定される推定位置と、荷重推定機能部19で推定される推定荷重(推定ブレーキ力)との相関を、摩擦材9が非摩耗時における前記推定位置と推定荷重との定められた相関と比較して、現時点の摩擦材9の摩耗度合を推定する。 The wear degree estimation function unit 26 calculates the correlation between the estimated position estimated by the position estimation function unit 20 and the estimated load (estimated braking force) estimated by the load estimation function unit 19 when the friction material 9 is not worn. A current wear degree of the friction material 9 is estimated by comparing with a predetermined correlation between the estimated position and the estimated load.

摩擦材9(図1)は、摩耗が進行することにより剛性が大きく変化する。このため、摩耗度合推定機能部26は、例えば、摩耗度合を変数に含む摩擦材9の剛性と、摩擦材以外の剛性とが結合された剛性であるものとして、前記推定位置と推定荷重との実際の結果に合致する前記摩耗度合を求める。ブレーキ剛性推定機能部25は、摩耗度合推定機能部26で推定される摩耗度合に基づいて、推定ブレーキ力と推定剛性との相関パラメータを調整する。 The rigidity of the friction material 9 (FIG. 1) changes greatly as the wear progresses. For this reason, the wear degree estimating function unit 26 assumes, for example, that the stiffness is a combination of the stiffness of the friction material 9 including the degree of wear as a variable and the stiffness of other than the friction material, and the estimated position and the estimated load. Find the degree of wear that matches the actual result. The brake stiffness estimation function unit 25 adjusts the correlation parameter between the estimated brake force and the estimated stiffness based on the degree of wear estimated by the wear degree estimation function unit 26 .

例えば、前述の剛性を求めるLUTまたは剛性計算関数を、摩耗度合に応じて更新・修正する機能を設けることができる。前記摩耗度合は、摩耗度合推定機能部26において、例えば、最小二乗法等を用いて、摩耗度合を変数に含む所定の剛性計算関数を用いて、実測された前記推定位置と推定荷重との相関に対して合致性の高い摩耗度合を同定する機能を有するものであってもよい。
ブレーキ剛性推定機能部25により、現在の電動ブレーキ装置の剛性を推定し、振動特性推定部23における振動特性の演算に反映させることで、より正確な電動ブレーキ制御が可能となる。
For example, it is possible to provide a function of updating and correcting the LUT for obtaining the stiffness or the stiffness calculation function according to the degree of wear. The degree of wear is calculated by the wear degree estimation function unit 26, for example, using the least squares method or the like, using a predetermined stiffness calculation function that includes the degree of wear as a variable, and the correlation between the actually measured estimated position and the estimated load. It may have a function of identifying a degree of wear that is highly consistent with respect to.
By estimating the current stiffness of the electric brake device by the brake stiffness estimating function unit 25 and reflecting it in the calculation of the vibration characteristics in the vibration characteristic estimating unit 23, more accurate electric brake control becomes possible.

図7は、この電動ブレーキ装置の各種演算機能部の実装例を示すブロック図である。同図7は、図6に示す実施形態について、図4に対してブレーキ力に依存して非線形特性となる電動ブレーキ装置各部の剛性として、現在のブレーキ力(推定ブレーキ力)から現在の電動ブレーキ装置の剛性を推定する剛性推定器25a(図6のブレーキ剛性推定機能部25に相当)を設ける例を示す。推定ブレーキ力と剛性との関係は、予め、解析または実測を行い、推定荷重に応じて剛性を求めるLUT等に定めてもよく、または、所定の剛性計算関数を用いて推定ブレーキ力から推定剛性を演算してもよい。振動特性推定部23は、推定剛性と慣性から振動特性を推定する。振動抑制フィルタ24aの特性は、振動特性推定部23において推定された、電動ブレーキ装置の慣性および剛性からなるばね結合系の振動特性により決定される。なお、前述の図5の例においても、図7の例と同様に、剛性推定器25aを設ける構成を構成し得る。 FIG. 7 is a block diagram showing an implementation example of various arithmetic function units of this electric brake device. FIG. 7 shows, in the embodiment shown in FIG. 6, the stiffness of each part of the electric brake device that exhibits non-linear characteristics depending on the brake force with respect to FIG. An example of providing a stiffness estimator 25a (corresponding to the brake stiffness estimation function unit 25 in FIG. 6) for estimating the stiffness of the device is shown. The relationship between the estimated braking force and the stiffness may be determined in advance by analysis or actual measurement, and determined in a LUT or the like that obtains the stiffness according to the estimated load, or the estimated stiffness may be calculated from the estimated braking force using a predetermined stiffness calculation function. may be calculated. The vibration characteristic estimator 23 estimates the vibration characteristic from the estimated stiffness and inertia. The characteristics of the vibration suppression filter 24a are determined by the vibration characteristics of the spring coupling system, which are estimated by the vibration characteristics estimator 23 and are composed of the inertia and stiffness of the electric brake device. It should be noted that, in the example of FIG. 5 described above as well, a configuration in which the stiffness estimator 25a is provided can be configured as in the example of FIG.

図8、図9は、図4の実装例においてフィルタを設けずに、ブレーキ制御コントローラ22aないし電流制御コントローラ22bにおいて同様の制御特性となるよう制御ゲイン等を調整する場合に対して、剛性推定器25aを適用する例を示す。図8、図9では、振動特性推定部23は、剛性推定器25aにおいて推定された剛性と慣性から振動特性を推定する。各コントローラ22a,22bは、剛性に依存して変化する前記振動特性に応じて各コントローラ22a,22bの制御ゲイン等を調整する。 FIGS. 8 and 9 show the stiffness estimator for the case where the brake control controller 22a or current control controller 22b adjusts the control gain and the like so as to have similar control characteristics without providing a filter in the implementation example of FIG. 25a is applied. 8 and 9, the vibration characteristic estimator 23 estimates the vibration characteristic from the stiffness and inertia estimated by the stiffness estimator 25a. Each controller 22a, 22b adjusts the control gain of each controller 22a, 22b according to the vibration characteristics that change depending on the rigidity.

図10、図11は、それぞれ図7、図8の各実施形態に対して、摩耗度合推定器26a(図6の摩耗度合推定機能部26に相当)で推定される摩耗度合に基づいて、剛性推定器25aのパラメータ(LUT,演算関数等)を調整する例を示す。前記摩耗度合は、主に摩擦材9(図1)の摩耗度合である。例えば、非摩耗時(新品)におけるディスクブレーキパッド(摩擦材)の厚さが数十mm程度に対して、摩耗限界とされる厚さは数mm以下であり、パッド剛性は最大で数倍~十数倍の変化が生じる。 10 and 11 show, for each of the embodiments of FIGS. 7 and 8, the stiffness based on the degree of wear estimated by the degree-of-wear estimator 26a (corresponding to the degree-of-wear estimating function unit 26 in FIG. 6). An example of adjusting the parameters (LUT, arithmetic function, etc.) of the estimator 25a is shown. The degree of wear is mainly the degree of wear of the friction material 9 (FIG. 1). For example, the thickness of a disc brake pad (friction material) when it is not worn (new) is about several tens of millimeters, but the thickness that is regarded as the wear limit is several millimeters or less, and the pad rigidity is several times at maximum. A ten-fold change occurs.

よって、主に摩擦材9(図1)において生じる摩耗度合を摩耗度合推定器26aで推定し、前記摩耗度合に応じて剛性推定器25aの所定パラメータを調整することで、剛性を推定する。振動特性推定部23は、剛性推定器25aにおいて推定された剛性と慣性から振動特性を推定する。これにより高精度なブレーキ制御が実現できる。なお、その他の実施形態に対して摩耗度合推定器26aを追加する場合においても、一部の機能ブロックの位置等を変更するのみで適用できる。 Therefore, the degree of wear that occurs mainly in the friction material 9 (FIG. 1) is estimated by the degree of wear estimator 26a, and the stiffness is estimated by adjusting the predetermined parameter of the stiffness estimator 25a according to the degree of wear. The vibration characteristic estimator 23 estimates the vibration characteristic from the stiffness and inertia estimated by the stiffness estimator 25a. This makes it possible to achieve highly accurate brake control. Even when the wear degree estimator 26a is added to other embodiments, it can be applied only by changing the positions of some functional blocks.

図12は、図2の例に加えて、モータ励振抑制機能部29およびモータトルク制限機能部30を設ける例を示す。モータ励振抑制機能部29は、電動モータ4の角速度を推定する角速度推定機能部31と、電動モータ4のトルクリプルの振幅および角度周期に相当する値を推定するトルクリプル推定機能部32とを備える。 FIG. 12 shows an example in which a motor excitation suppressing function unit 29 and a motor torque limiting function unit 30 are provided in addition to the example of FIG. The motor excitation suppression function unit 29 includes an angular velocity estimation function unit 31 that estimates the angular velocity of the electric motor 4 and a torque ripple estimation function unit 32 that estimates values corresponding to the amplitude and angular period of the torque ripple of the electric motor 4 .

角速度推定機能部31は、例えば、角度センサSaで検出された角度の微分相当値を角速度として推定する機能であってもよく、モータ慣性等を含む運動方程式を用いたオブザーバ等により角速度を推定する機能であってもよい。
トルクリプル推定機能部32は、モータ電流等の電動モータ駆動条件から、予め解析または実験等により得られた結果に基づき、電動モータ4のトルクリプルを推定する機能であってもよい。
The angular velocity estimating function unit 31 may, for example, have a function of estimating a differential equivalent value of the angle detected by the angle sensor Sa as an angular velocity, and estimates the angular velocity by an observer or the like using an equation of motion including motor inertia and the like. It can be a function.
The torque ripple estimating function unit 32 may have a function of estimating the torque ripple of the electric motor 4 based on the result obtained in advance by analysis or experiment, etc. from the electric motor drive conditions such as the motor current.

モータトルク制限機能部30は、角速度推定機能部31で推定される推定角速度および前記トルクリプルの角度周期より推定するトルクリプル周波数が前記振動特性におけるピーク周波数の所定範囲内であり、かつトルクリプル推定機能部32で推定される推定トルクリプル振幅が閾値を上回るとき、電動モータ4のトルクが小さくなるよう制限する。モータトルク制限機能部30は、例えば、モータ最大電流等の制約条件に基づき、モータトルクを制限する機能とすることができる。この機能は、図2または図6に設けてあってもよい。 The motor torque limiting function unit 30 determines that the torque ripple frequency estimated from the estimated angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 31 and the angular period of the torque ripple is within a predetermined range of the peak frequency in the vibration characteristics, and the torque ripple estimation function unit 32 When the estimated torque ripple amplitude estimated by the above exceeds the threshold value, the torque of the electric motor 4 is restricted to be small. The motor torque limiting function unit 30 can have a function of limiting the motor torque based on constraints such as the maximum motor current. This function may be provided in FIG. 2 or FIG.

図12に示すように、モータ励振抑制機能部29は、角速度推定機能部31およびトルクリプル推定機能部32に基づき、所定値を上回るトルクリプルが所定の帯域において発生する場合、モータトルク制限機能部30の制限値を調整し、電動モータトルクを制限する機能とすることができる。これにより、電動ブレーキ装置の慣性および剛性に基づく共振ゲインを電動モータ4のトルクリプルで励振することを防止することができる。 As shown in FIG. 12 , based on the angular velocity estimation function unit 31 and the torque ripple estimation function unit 32, the motor excitation suppression function unit 29 controls the motor torque limit function unit 30 when a torque ripple exceeding a predetermined value occurs in a predetermined band. It can be a function to adjust the limit value and limit the electric motor torque. As a result, it is possible to prevent the torque ripple of the electric motor 4 from exciting the resonance gain based on the inertia and rigidity of the electric brake device.

図2、図6、図12の構成のいずれかを採用してもよく、例えば、図6と図12の構成要素を一部または全て併用することもできる。
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・分割してもよい。
Any one of the configurations shown in FIGS. 2, 6, and 12 may be employed, and for example, some or all of the components shown in FIGS. 6 and 12 may be used together.
In addition, configurations such as a current sensor (not shown) can be appropriately provided as necessary. Also, each function is provided as a block for convenience, and may be integrated or divided as necessary.

図13は、図12の実施形態についての各種演算機能部の実装例である。図13のトルクリプル推定器32aが、図12におけるトルクリプル推定機能部32に相当する。また図13のトルクリミッタ30aが、図12におけるモータトルク制限機能部30に相当する。
一定のトルクを出力したい場合においても、電動モータ4にはトルクリプルが発生するため、振動特性のピーク周波数と概ね一致する周波数でトルクリプルが発生する場合、トルクリミッタ30aによりモータトルクを制限する。これにより、トルクリプルで振動特性が励振してしまうことを防止し、作動音および制御精度を改善することができる。
FIG. 13 is an implementation example of various arithmetic function units for the embodiment of FIG. A torque ripple estimator 32a in FIG. 13 corresponds to the torque ripple estimation function unit 32 in FIG. A torque limiter 30a in FIG. 13 corresponds to the motor torque limiting function unit 30 in FIG.
Even when a constant torque is desired to be output, torque ripple occurs in the electric motor 4. Therefore, when torque ripple occurs at a frequency substantially matching the peak frequency of vibration characteristics, the torque limiter 30a limits the motor torque. As a result, it is possible to prevent the vibration characteristic from being excited by the torque ripple, thereby improving the operation noise and the control accuracy.

図14は、図12の電動ブレーキ装置により所定のモータ角速度にてモータトルクを制限する例を示す図である。モータトルクについて、一般に、一定のトルクを出力する仕様としても、電動モータの回転に同期したトルク変動(トルクリプル)が発生することが知られている。前記トルクリプルは、角速度の整数倍(極数とスロット数の最小公倍数)にて発生する。このため、トルクリプル推定器32a(図13)は、モータ角速度からトルクリプルの周波数を推定し、トルクリミッタ30a(図13)は、前記トルクリプルの周波数が前記振動系のピーク周波数近傍にあるときにモータトルクを制限する。これにより振動系を励振することを防止できる。 FIG. 14 is a diagram showing an example of limiting the motor torque at a predetermined motor angular velocity by the electric brake device of FIG. 12. In FIG. Regarding motor torque, it is generally known that torque fluctuations (torque ripple) synchronizing with the rotation of the electric motor occur even if the specification outputs a constant torque. The torque ripple is generated at an integral multiple of the angular velocity (least common multiple of the number of poles and the number of slots). Therefore, the torque ripple estimator 32a (Fig. 13) estimates the torque ripple frequency from the motor angular velocity, and the torque limiter 30a (Fig. 13) detects the motor torque when the torque ripple frequency is near the peak frequency of the vibration system. limit. This can prevent the vibration system from being excited.

図15では、振動減衰処理部24(図2等)をバンドパスフィルタとして、減衰特性をバンドパスフィルタ特性とする例を示す。
図16では、ブレーキ剛性推定機能部25(図7等)が、減衰特性を、剛性の変化に伴う振動特性の変化に応じて調整する例を示す。剛性が変化する前の振動特性を図16の上図において実線で表し、剛性が変化した後の振動特性を図16の上図において点線で表す。剛性が変化する前の減衰特性を図16の下図において実線で表し、剛性が変化した後の減衰特性を図16の下図において点線で表す。
FIG. 15 shows an example in which the vibration attenuation processing unit 24 (FIG. 2, etc.) is a bandpass filter and the attenuation characteristic is a bandpass filter characteristic.
FIG. 16 shows an example in which the brake stiffness estimating function unit 25 (see FIG. 7, etc.) adjusts the damping characteristic in accordance with the change in the vibration characteristic that accompanies the change in stiffness. Vibration characteristics before the stiffness change are represented by solid lines in the upper diagram of FIG. 16, and vibration characteristics after the stiffness changes are represented by dotted lines in the upper diagram of FIG. The damping characteristics before the stiffness change are represented by solid lines in the lower diagram of FIG. 16, and the damping characteristics after the stiffness changes are represented by dotted lines in the lower diagram of FIG.

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。
荷重センサSbは、前述のセンサ等に代えて、例えば、ブレーキを実装する車輪のホイールトルク、または電動ブレーキ装置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。
As the conversion mechanism of the linear motion mechanism 6, various screw mechanisms such as planetary rollers and ball screws, mechanisms utilizing inclination such as ball ramps, and the like can be used.
The load sensor Sb may be an external sensor such as a sensor that detects the wheel torque of a wheel on which a brake is mounted, or the longitudinal force of a vehicle equipped with an electric brake device, instead of the sensor described above.

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。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated based on embodiment, embodiment disclosed this time is an illustration and is not restrictive at all points. The scope of the present invention is indicated by the scope of the claims rather than the above description, and is intended to include all modifications within the meaning and range of equivalents of the scope of the claims.

1…電動ブレーキ装置
2…制御装置
4…電動モータ
6…直動機構(摩擦材操作手段)
8…ブレーキロータ
9…摩擦材
19…荷重推定機能部(ブレーキ力推定手段)
20…位置推定機能部
22a…ブレーキ制御コントローラ
23…振動特性推定部
24…振動減衰処理部
25…ブレーキ剛性推定機能部
26…摩耗度合推定機能部
30…モータトルク制限機能部
31…角速度推定機能部
32…トルクリプル推定機能部



DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electric brake device 2... Control device 4... Electric motor 6... Linear motion mechanism (friction material operating means)
8... Brake rotor 9... Friction material 19... Load estimating function unit (brake force estimating means)
20 Position estimating function unit 22a Brake control controller 23 Vibration characteristic estimating unit 24 Vibration damping processing unit 25 Brake stiffness estimating function unit 26 Wear degree estimating function unit 30 Motor torque limiting function unit 31 Angular velocity estimating function unit 32 Torque ripple estimation function unit



Claims (5)

ブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生する摩擦材と、電動モータと、この電動モータの出力を前記摩擦材の押圧力に変換する摩擦材操作手段と、前記電動モータを制御する制御装置と、を備えた電動ブレーキ装置において、
前記制御装置は、
前記摩擦材および前記摩擦材操作手段を含む部材の剛性と前記摩擦材操作手段の慣性とで現されるばね振動系のゲインおよび周波数からなる振動特性における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる振動減衰処理部を有し、
前記制御装置は、前記剛性に関係する物理量の入力に応じて前記振動特性を推定する振動特性推定部を有し、前記振動減衰処理部は、前記振動特性推定部で推定された前記振動特性における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させ、
前記制御装置は、
前記摩擦材操作手段による前記摩擦材と前記ブレーキロータとの接触力に相当するブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段と、
このブレーキ力推定手段で推定される推定ブレーキ力に基づいて、この推定ブレーキ力におけるこの電動ブレーキ装置の前記剛性を推定するブレーキ剛性推定機能部と、を有し、
前記振動特性推定部は、前記ブレーキ剛性推定機能部で推定される推定剛性を用いて前記振動特性を推定する電動ブレーキ装置。
A brake rotor, a friction material that generates a braking force in contact with the brake rotor, an electric motor, a friction material operating means that converts the output of the electric motor into a pressing force of the friction material, and controls the electric motor. In an electric brake device comprising a control device that
The control device is
At the peak frequency that forms the peak gain in the vibration characteristics consisting of the gain and frequency of the spring vibration system expressed by the rigidity of the member including the friction material and the friction material operating means and the inertia of the friction material operating means, a vibration damping processing unit that damps the gain of the vibration characteristic to a predetermined gain or less ;
The control device has a vibration characteristic estimator that estimates the vibration characteristic according to the input of the physical quantity related to the stiffness, and the vibration damping processor performs , at a peak frequency forming a peak gain, attenuating the gain of the vibration characteristic below a defined gain;
The control device is
braking force estimating means for estimating a braking force corresponding to a contact force between the friction material and the brake rotor by the friction material manipulating means;
a brake stiffness estimation function unit for estimating the stiffness of the electric brake device at the estimated brake force based on the estimated brake force estimated by the brake force estimation means;
The vibration characteristic estimating section estimates the vibration characteristic using the estimated stiffness estimated by the brake stiffness estimating function section .
請求項1に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、
前記摩擦材操作手段の位置を推定する位置推定機能部と、
この位置推定機能部で推定される推定位置と前記推定ブレーキ力との相関を、前記摩擦材が非摩耗時における前記推定位置と推定ブレーキ力との定められた相関と比較して、現時点の前記摩擦材の摩耗度合を推定する摩耗度合推定機能部と、を有し、
前記ブレーキ剛性推定機能部は、前記摩耗度合推定機能部で推定される推定摩耗度合に基づいて、前記推定ブレーキ力と前記推定剛性との相関パラメータを調整する機能を有する電動ブレーキ装置。
2. The electric brake device according to claim 1 , wherein the control device comprises:
a position estimation function unit that estimates the position of the friction material operating means;
The correlation between the estimated position estimated by the position estimation function unit and the estimated braking force is compared with a predetermined correlation between the estimated position and the estimated braking force when the friction material is not worn, and the current a wear degree estimating function unit for estimating the degree of wear of the friction material;
The brake stiffness estimation function unit has a function of adjusting a correlation parameter between the estimated brake force and the estimated stiffness based on the estimated wear degree estimated by the wear degree estimation function unit.
ブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生する摩擦材と、電動モータと、この電動モータの出力を前記摩擦材の押圧力に変換する摩擦材操作手段と、前記電動モータを制御する制御装置と、を備えた電動ブレーキ装置において、
前記制御装置は、
前記摩擦材および前記摩擦材操作手段を含む部材の剛性と前記摩擦材操作手段の慣性とで現されるばね振動系のゲインおよび周波数からなる振動特性における、ピークゲインを形成するピーク周波数にて、前記振動特性のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる振動減衰処理部を有し、
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、
前記電動モータのトルクリプルの振幅および角度周期に相当する値を推定するトルクリプル推定機能部と、
前記角速度推定機能部で推定される推定角速度および前記トルクリプルの角度周期より推定するトルクリプル周波数が前記振動特性におけるピーク周波数の所定範囲内であり、かつ前記トルクリプル推定機能部で推定される推定トルクリプル振幅が閾値を上回るとき、前記電動モータのトルクが小さくなるよう制限するモータトルク制限機能部と、を有する電動ブレーキ装置。
A brake rotor, a friction material that generates a braking force in contact with the brake rotor, an electric motor, a friction material operating means that converts the output of the electric motor into a pressing force of the friction material, and controls the electric motor. In an electric brake device comprising a control device that
The control device is
At the peak frequency that forms the peak gain in the vibration characteristics consisting of the gain and frequency of the spring vibration system expressed by the rigidity of the member including the friction material and the friction material operating means and the inertia of the friction material operating means, a vibration damping processing unit that damps the gain of the vibration characteristic to a predetermined gain or less;
The control device is
an angular velocity estimating function unit that estimates the angular velocity of the electric motor;
a torque ripple estimation function unit that estimates a value corresponding to the amplitude and angular period of the torque ripple of the electric motor;
The estimated angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit and the torque ripple frequency estimated from the angular period of the torque ripple are within a predetermined range of the peak frequency in the vibration characteristics, and the estimated torque ripple amplitude estimated by the torque ripple estimation function unit is and a motor torque limiting function unit that limits the torque of the electric motor so as to decrease when the threshold value is exceeded.
請求項1または請求項2に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、与えられるブレーキ力指令値に対し前記推定ブレーキ力を追従させるよう前記電動モータを追従制御する機能を有し、
前記制御装置は、このブレーキ力の追従制御において、前記推定ブレーキ力を前記ブレ
ーキ力指令値に到達させるための操作量として、モータトルク、モータ電流およびモータ電圧の少なくともいずれか一つを制御演算する機能を有し、
前記振動減衰処理部は、前記制御演算されたモータトルク、モータ電流およびモータ電圧の少なくともいずれか一つに対して、前記振動特性におけるピーク周波数のゲインを定められたゲイン以下に減衰させるフィルタを有する電動ブレーキ装置。
3. The electric brake device according to claim 1 , wherein the control device has a function of following and controlling the electric motor so that the estimated braking force follows a given braking force command value,
In the brake force follow-up control, the control device controls and calculates at least one of motor torque, motor current, and motor voltage as a manipulated variable for causing the estimated brake force to reach the brake force command value. have the function
The vibration attenuation processing unit has a filter that attenuates the gain of the peak frequency in the vibration characteristics to a predetermined gain or less for at least one of the motor torque, the motor current, and the motor voltage that are controlled and calculated. electric brake device.
請求項1または請求項2に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、与えられるブレーキ力指令値に対し前記推定ブレーキ力を追従させるよう前記電動モータを追従制御する機能を有し、
前記制御装置は、このブレーキ力の追従制御において、前記推定ブレーキ力を前記ブレーキ力指令値に到達させるための操作量として、モータトルク、モータ電流およびモータ電圧の少なくともいずれか一つを制御演算する機能を有し、
前記振動減衰処理部は、前記制御演算において用いられる制御ゲインを含むパラメータについて、前記振動特性におけるピーク周波数のゲインを定められたゲイン以下に減衰させる値に設定するブレーキ制御コントローラを有する電動ブレーキ装置。
3. The electric brake device according to claim 1 , wherein the control device has a function of following and controlling the electric motor so that the estimated braking force follows a given braking force command value,
In the brake force follow-up control, the control device controls and calculates at least one of motor torque, motor current, and motor voltage as a manipulated variable for causing the estimated brake force to reach the brake force command value. have the function
The vibration attenuation processing unit has a brake control controller that sets a parameter including a control gain used in the control calculation to a value that attenuates a gain of a peak frequency in the vibration characteristic to a predetermined gain or less.
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