JP7165598B2 - brake device - Google Patents

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本発明は、例えば自動車等の車両に制動力を付与するブレーキ装置に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a braking device that applies braking force to a vehicle such as an automobile.

特許文献1には、パルス幅変調方式により制御される電動機の駆動により車両の制動力を発生させるブレーキ機構と、制動要求に基づき電動機を制御する制御装置と、を有するブレーキ装置が開示されている。 Patent Literature 1 discloses a braking device that includes a braking mechanism that generates braking force for a vehicle by driving an electric motor that is controlled by a pulse width modulation method, and a control device that controls the electric motor based on a braking request. .

特開2000-168545号公報JP-A-2000-168545

ところで、電動機を制御するためには、インバータ回路のU相、V相、W相をそれぞれスイッチングさせる必要がある。電動機の制御時にはスイッチングノイズが発生することから、EMC(electromagnetic compatibility)の放射ノイズ(エミッション)が懸念される。EMCの規格に適合させるためには、スイッチング時の立上り時間と立下り時間を長くして、スルーレートを小さくする必要がある。スイッチング時の立上り時間と立下り時間を長くする場合、インバータ回路の駆動素子(FET)のスイッチング損失が増加してしまい、同時に温度上昇も増加してしまう問題がある。 By the way, in order to control the electric motor, it is necessary to switch the U-phase, V-phase, and W-phase of the inverter circuit. Since switching noise is generated during control of the electric motor, radiation noise (emission) of EMC (electromagnetic compatibility) is a concern. In order to comply with EMC standards, it is necessary to lengthen the rise time and fall time during switching and reduce the slew rate. If the rise time and fall time during switching are lengthened, there is a problem that the switching loss of the drive element (FET) of the inverter circuit increases, and the temperature also increases at the same time.

また、特許文献1に記載されたブレーキ装置では、急制動要求中は、損失低減のために、スイッチング時のPWM周波数を下げてスイッチング頻度を減少させていた。その結果、可聴帯域周波数内でのスイッチングとなるため、PWM周波数に応じて発生した磁歪音が可聴域内に入ることで、運転中にユーザ(運転者)の耳に響く不快音となる問題があり、影響が大きい。 In addition, in the brake device described in Patent Document 1, the frequency of switching is reduced by lowering the PWM frequency during switching in order to reduce loss during a sudden braking request. As a result, switching occurs within the audible frequency range, so magnetostrictive noise generated according to the PWM frequency falls within the audible range, causing the problem of unpleasant noise that echoes in the ears of the user (driver) while driving. ,A large impact.

本発明は、磁歪音を可聴域外に保持しつつ損失を低減し、制御装置の発熱を抑制することができるブレーキ装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a brake device capable of reducing loss while keeping magnetostrictive noise out of the audible range and suppressing heat generation of a control device.

上述した課題を解決するために、本発明は、パルス幅変調方式により制御される電動機の駆動により車両の制動力を発生させるブレーキ機構と、制動要求に基づき前記電動機を制御する制御装置と、を有するブレーキ装置において、前記制御装置は、緊急ブレーキ時の制動要求があった場合に、緊急ブレーキ時以外の制動要求があった場合に比して、前記電動機を制御する駆動信号の立上り時間および立下り時間を短くし、前記駆動信号のPWM周波数は、緊急ブレーキ時および緊急ブレーキ時以外の通常時で最大可聴周波数よりも高い値であると共に、同じ値に設定されていることを特徴としている。

In order to solve the above-described problems, the present invention provides a brake mechanism that generates braking force for a vehicle by driving an electric motor controlled by a pulse width modulation method, and a control device that controls the electric motor based on a braking request. In the brake device having the control device, the control device reduces the rise time and rise time of the drive signal for controlling the electric motor when there is a braking request for emergency braking, compared to when there is a braking request other than for emergency braking. The descending time is shortened , and the PWM frequency of the drive signal is set to a value higher than the maximum audible frequency during emergency braking and during normal times other than emergency braking, and is set to the same value .

本発明によれば、磁歪音を可聴域外に保持しつつ損失を低減し、制御装置の発熱を抑制することができる。 According to the present invention, loss can be reduced while magnetostrictive sound is kept outside the audible range, and heat generation of the control device can be suppressed.

本発明の実施形態による電動ブレーキ装置を適用した車両のシステム構成を示す図である。1 is a diagram showing a system configuration of a vehicle to which an electric brake device according to an embodiment of the invention is applied; FIG. 図1中の電動ブレーキ装置を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an electric brake device in FIG. 1; リア電動ブレーキ用ECUの構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a rear electric brake ECU; スルーレート制御を示す流れ図である。Fig. 3 is a flow chart showing slew rate control; 通常時の駆動電圧、駆動電流および損失の時間変化を示す特性線図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing changes over time in drive voltage, drive current, and loss during normal operation; 緊急ブレーキ時の駆動電圧、駆動電流および損失の時間変化を示す特性線図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing temporal changes in drive voltage, drive current, and loss during emergency braking;

以下、実施形態によるブレーキ装置としての電動ブレーキ装置を、四輪自動車に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, a case where an electric brake device as a brake device according to an embodiment is applied to a four-wheeled vehicle will be described as an example with reference to the accompanying drawings.

図1は、実施形態による電動ブレーキ装置20を適用した車両1のシステム構成を示す図である。車両1に搭載されたブレーキ装置2は、左側の前輪3Lおよび右側の前輪3Rに対応して設けられた液圧式ブレーキ4(フロント制動機構)と、左側の後輪5Lおよび右側の後輪5Rに対応して設けられた電動キャリパとしての電動ブレーキ21(リア制動機構)とを備えている。また、運転者のブレーキペダル6の操作量を計測する液圧センサ7およびペダルストロークセンサ8には、メインECU9が接続されている。メインECU9は、液圧センサ7およびペダルストロークセンサ8からの信号の入力を受けて、予め定められた制御プログラムにより各輪(4輪)に対しての目標制動力の演算を行う。メインECU9は、算出した制動力に基づいて、フロント2輪それぞれに対しての制動指令をフロント液圧装置用ECU10へCAN11(Controller area network)を介して送信する。メインECU9は、算出した制動力に基づいて、リヤ2輪それぞれに対しての制動指令をリヤ電動ブレーキ用ECU31へCAN11を介して送信する。また、メインECU9は、前輪3L,3Rおよび後輪5L,5Rのそれぞれの近傍に設けられている、車輪速度センサ13と接続され各輪の車輪速度を検出することができる。電動ブレーキ21およびリヤ電動ブレーキ用ECU31は、電動ブレーキ装置20を構成している。 FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a vehicle 1 to which an electric brake device 20 according to an embodiment is applied. The brake device 2 mounted on the vehicle 1 includes a hydraulic brake 4 (front braking mechanism) provided corresponding to the left front wheel 3L and the right front wheel 3R, and a left rear wheel 5L and a right rear wheel 5R. An electric brake 21 (rear braking mechanism) as an electric caliper provided correspondingly is provided. A main ECU 9 is connected to a hydraulic pressure sensor 7 and a pedal stroke sensor 8 that measure the amount of operation of the brake pedal 6 by the driver. The main ECU 9 receives signals from the hydraulic pressure sensor 7 and the pedal stroke sensor 8 and calculates a target braking force for each wheel (four wheels) according to a predetermined control program. Based on the calculated braking force, the main ECU 9 transmits a braking command for each of the two front wheels to the front hydraulic device ECU 10 via a CAN 11 (Controller area network). Based on the calculated braking force, the main ECU 9 transmits a braking command for each of the two rear wheels to the rear electric brake ECU 31 via the CAN 11 . The main ECU 9 is also connected to wheel speed sensors 13 provided in the vicinity of the front wheels 3L, 3R and the rear wheels 5L, 5R to detect the wheel speed of each wheel. The electric brake 21 and the rear electric brake ECU 31 constitute an electric brake device 20 .

次に、電動ブレーキ装置20の具体的に構成について、図1ないし図3を参照して説明する。 Next, a specific configuration of the electric brake device 20 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

電動ブレーキ21は、制動要求に基づき、ディスクロータD(被制動部材)に押圧されるブレーキパッド22F(制動部材)を移動させるピストン22Eに電動モータ22Bの駆動により発生する推力を伝達するブレーキ機構22と、を備えている。これに加え、電動ブレーキ21は、パーキング機構23を備えている。この場合、電動ブレーキ21は、位置制御および推力制御を実施するために、回転角センサ24と、推力検出手段としての推力センサ25と、電流センサ26(いずれも図2参照)とを備えている。 The electric brake 21 is a brake mechanism 22 that transmits thrust generated by driving the electric motor 22B to a piston 22E that moves a brake pad 22F (braking member) pressed against a disc rotor D (braking member) based on a braking request. and has. In addition to this, the electric brake 21 has a parking mechanism 23 . In this case, the electric brake 21 includes a rotation angle sensor 24, a thrust sensor 25 as thrust detection means, and a current sensor 26 (see FIG. 2 for all) in order to perform position control and thrust control. .

ブレーキ機構22は、車両1の左右の車輪、即ち、左後輪5L側と右後輪5R側とのそれぞれに設けられている。ブレーキ機構22は、電動ブレーキ機構として構成されている。ブレーキ機構22は、パルス幅変調方式により制御される電動モータ22B(電動機)の駆動により車両1の制動力を発生させる。ブレーキ機構22は、例えば、図2に示すように、シリンダ(ホイルシリンダ)としてのキャリパ22Aと、電動アクチュエータとしての電動モータ22B(電動機)と、減速機構22Cと、回転直動変換機構22Dと、押圧部材としてのピストン22Eと、被制動部材(パッド)としてのブレーキパッド22Fと、図示しないリターンスプリング(戻しばね)とを備えている。電動モータ22Bは、例えばブラシレスモータによって構成され、電力の供給により駆動(回転)し、ピストン22Eを推進する。電動モータ22Bは、メインECU9およびリア電動ブレーキ用ECU31により制御される。減速機構22Cは、電動モータ22Bの回転を減速して回転直動変換機構22Dに伝達する。 The brake mechanism 22 is provided for each of the left and right wheels of the vehicle 1, that is, the left rear wheel 5L side and the right rear wheel 5R side. The brake mechanism 22 is configured as an electric brake mechanism. The brake mechanism 22 generates braking force for the vehicle 1 by driving an electric motor 22B (electric motor) controlled by a pulse width modulation method. For example, as shown in FIG. 2, the brake mechanism 22 includes a caliper 22A as a cylinder (wheel cylinder), an electric motor 22B (electric motor) as an electric actuator, a reduction mechanism 22C, a rotation/linear motion conversion mechanism 22D, It has a piston 22E as a pressing member, a brake pad 22F as a member to be braked (pad), and a return spring (not shown). The electric motor 22B is, for example, a brushless motor, and is driven (rotated) by power supply to propel the piston 22E. The electric motor 22B is controlled by the main ECU 9 and the rear electric brake ECU 31 . The deceleration mechanism 22C decelerates the rotation of the electric motor 22B and transmits it to the rotation/linear motion conversion mechanism 22D.

回転直動変換機構22Dは、減速機構22Cを介して伝達される電動モータ22Bの回転をピストン22Eの軸方向の変位(直動変位)に変換する。ピストン22Eは、電動モータ22Bの駆動により推進される。ブレーキパッド22Fは、ピストン22Eにより被制動部材(ディスク)としてのディスクロータDに押圧される。ディスクロータDは、車輪(後輪5L,5R)と共に回転する。リターンスプリングは、制動付与時に、回転直動変換機構22Dの回転部材に対して制動解除方向の回転力を付与する。ブレーキ機構22は、電動モータ22Bの駆動によりディスクロータDにブレーキパッド22Fを押圧すべくピストン22Eが推進される。 The rotation/linear motion converting mechanism 22D converts the rotation of the electric motor 22B transmitted via the reduction mechanism 22C into axial displacement (linear motion displacement) of the piston 22E. The piston 22E is propelled by driving the electric motor 22B. The brake pad 22F is pressed against a disk rotor D as a member (disk) to be braked by a piston 22E. The disk rotor D rotates together with the wheels (rear wheels 5L, 5R). When braking is applied, the return spring applies a rotational force in the braking release direction to the rotating member of the rotation/linear motion conversion mechanism 22D. In the brake mechanism 22, the piston 22E is propelled to press the brake pad 22F against the disc rotor D by driving the electric motor 22B.

パーキング機構23は、ブレーキ機構22に設けられている。パーキング機構23は、ブレーキ機構22のピストン22Eの推進状態を保持する。 The parking mechanism 23 is provided on the brake mechanism 22 . The parking mechanism 23 maintains the propelling state of the piston 22E of the brake mechanism 22 .

回転角センサ24は、電動モータ22Bの回転軸の回転角度(モータ回転角)を検出する。推力センサ25は、ピストン22Eからブレーキパッド22Fへの推力(押圧力)に対する反力を検出する。推力センサ25は、ブレーキ機構22に設けられており、ピストン22Eに作用する推力(ピストン推力)を検出する推力検出手段を構成している。電流センサ26は、電動モータ22Bに供給される電流(モータ電流)を検出する。回転角センサ24、推力センサ25、および、電流センサ26は、リア電動ブレーキ用ECU31に接続されている。 The rotation angle sensor 24 detects the rotation angle (motor rotation angle) of the rotation shaft of the electric motor 22B. The thrust sensor 25 detects a reaction force against the thrust (pressing force) from the piston 22E to the brake pad 22F. The thrust sensor 25 is provided in the brake mechanism 22 and constitutes thrust detection means for detecting the thrust acting on the piston 22E (piston thrust). The current sensor 26 detects the current (motor current) supplied to the electric motor 22B. The rotation angle sensor 24, the thrust sensor 25, and the current sensor 26 are connected to the rear electric brake ECU 31. As shown in FIG.

リア電動ブレーキ用ECU31は、ブレーキ機構22に対応して設けられている。図3に示すように、リア電動ブレーキ用ECU31は、マイクロコンピュータ32、モータプリドライバIC33、インバータ34を含んで構成されている。リア電動ブレーキ用ECU31は、メインECU9からの指令に基づいてブレーキ機構22(電動モータ22B)を制御する。このとき、リア電動ブレーキ用ECU31は、制動要求(制動指令)に基づき電動モータ22Bを制御する制御装置(電動ブレーキ制御装置)を構成している。 The rear electric brake ECU 31 is provided corresponding to the brake mechanism 22 . As shown in FIG. 3 , the rear electric brake ECU 31 includes a microcomputer 32 , a motor pre-driver IC 33 and an inverter 34 . The rear electric brake ECU 31 controls the brake mechanism 22 (electric motor 22B) based on a command from the main ECU 9 . At this time, the rear electric brake ECU 31 constitutes a control device (electric brake control device) that controls the electric motor 22B based on a braking request (braking command).

マイクロコンピュータ32は、メインECU9からの制動指令を受信する。マイクロコンピュータ32は、回転角センサ24からの信号に基づいて電動モータ22Bの回転角度を取得する。マイクロコンピュータ32は、推力センサ25からの信号に基づいてピストン22Eに作用する推力を取得する。マイクロコンピュータ32は、電流センサ26からの信号に基づいて電動モータ22Bに供給されるモータ電流を取得する。マイクロコンピュータ32は、温度センサ36からの信号に基づいてインバータ34(スイッチング素子S)の温度を取得する。温度センサ36は、インバータ34のスイッチング素子S(駆動素子)の近辺に配置され、部品温度を検出する。マイクロコンピュータ32は、制動指令、電動モータ22Bの回転角度、ピストン22Eに作用する推力、インバータ34の温度に基づいて、モータプリドライバIC33を介してインバータ34のスイッチング素子Sのオン(ON)とオフ(OFF)を制御する。このとき、モータプリドライバIC33は、マイクロコンピュータ32からの制御信号に応じて、例えばMOSFETのようなスイッチング素子S(駆動素子)のゲート電圧を出力する。また、マイクロコンピュータ32は、モータプリドライバIC33による駆動信号の生成と、モータプリドライバIC33内部のレジスタで設定可能な駆動信号のスルーレートとを制御する。これにより、駆動信号の立上り時間と立下り時間を一時的に早く設定したり、EMCの規格に適合する条件の立上り時間と立下り時間に再度設定したりすることができる。 The microcomputer 32 receives braking commands from the main ECU 9 . The microcomputer 32 acquires the rotation angle of the electric motor 22B based on the signal from the rotation angle sensor 24. FIG. The microcomputer 32 acquires the thrust acting on the piston 22E based on the signal from the thrust sensor 25. FIG. The microcomputer 32 acquires the motor current supplied to the electric motor 22B based on the signal from the current sensor 26. FIG. Microcomputer 32 acquires the temperature of inverter 34 (switching element S) based on the signal from temperature sensor 36 . The temperature sensor 36 is arranged near the switching element S (driving element) of the inverter 34 and detects the component temperature. The microcomputer 32 turns on and off the switching element S of the inverter 34 via the motor predriver IC 33 based on the braking command, the rotation angle of the electric motor 22B, the thrust acting on the piston 22E, and the temperature of the inverter 34. (OFF). At this time, the motor predriver IC 33 outputs a gate voltage of a switching element S (drive element) such as a MOSFET according to a control signal from the microcomputer 32 . Further, the microcomputer 32 controls the generation of drive signals by the motor pre-driver IC 33 and the slew rate of the drive signals that can be set in the register inside the motor pre-driver IC 33 . As a result, the rise time and fall time of the drive signal can be temporarily set earlier, or the rise time and fall time can be reset to meet the EMC standards.

インバータ34は、例えばMOSFETのようなスイッチング素子S(駆動素子)を複数用いて構成されている。インバータ34は、バッテリ35に接続されている。インバータ34は、モータプリドライバIC33からのゲート電圧に応じて、予め決められたPWM周波数でスイッチング素子Sのオン(ON)とオフ(OFF)を切り換える。このため、インバータ34は、PWM周波数で、スイッチング素子のオン(ON)とオフ(OFF)を切り換えると共に、そのパルス幅を制御する。これにより、インバータ34は、直流電力を3相交流電力に変換し、電動モータ22BのU相、V相、W相に駆動電圧Vd(駆動信号)と駆動電流Idに供給する。これにより、インバータ34は、直流電力を3相交流電力に変換し、電動モータ22BをPWM制御する。このとき、PWM周波数は、最大可聴周波数よりも高い値(例えば20kHz)に設定されている。 The inverter 34 is configured using a plurality of switching elements S (drive elements) such as MOSFETs, for example. Inverter 34 is connected to battery 35 . The inverter 34 switches on (ON) and off (OFF) of the switching element S at a predetermined PWM frequency according to the gate voltage from the motor pre-driver IC 33 . Therefore, the inverter 34 switches ON and OFF of the switching element at the PWM frequency, and controls the pulse width thereof. As a result, the inverter 34 converts the DC power into three-phase AC power, and supplies the drive voltage Vd (drive signal) and the drive current Id to the U-phase, V-phase, and W-phase of the electric motor 22B. As a result, the inverter 34 converts the DC power into three-phase AC power and PWM-controls the electric motor 22B. At this time, the PWM frequency is set to a value (for example, 20 kHz) higher than the maximum audible frequency.

次に、電動ブレーキ装置20による走行中の制動付与および制動解除の動作について説明する。なお、以下の説明では、運転者がブレーキペダル6を操作したときの動作を例に挙げて説明するが、自動ブレーキの場合についても、例えば、制動要求となる自動ブレーキの指令が自動ブレーキ用ECU(図示せず)またはメインECU9からリア電動ブレーキ用ECU31に出力される点で相違する以外、ほぼ同様である。 Next, the operation of applying and releasing braking during running by the electric brake device 20 will be described. In the following description, the operation when the driver operates the brake pedal 6 will be described as an example. (not shown) or is substantially the same except that it is output from the main ECU 9 to the rear electric brake ECU 31 .

例えば、車両1の走行中に運転者がブレーキペダル6を踏込み操作すると、メインECU9は、ペダルストロークセンサ8から入力される検出信号に基づいて、ブレーキペダル6の踏込み操作に応じた指令(制動付与指令)をリア電動ブレーキ用ECU31に出力する。リア電動ブレーキ用ECU31は、メインECU9からの制動要求となる指令に基づいて、電動モータ22Bを正方向、即ち、制動付与方向(アプライ方向)に駆動(回転)する。電動モータ22Bの回転は、減速機構22Cを介して回転直動変換機構22Dに伝達され、ピストン22Eがブレーキパッド22Fに向けて前進する。 For example, when the driver depresses the brake pedal 6 while the vehicle 1 is running, the main ECU 9 outputs a command (braking application command) to the rear electric brake ECU 31 . The rear electric brake ECU 31 drives (rotates) the electric motor 22B in the forward direction, that is, in the braking application direction (apply direction) based on a braking request command from the main ECU 9 . The rotation of the electric motor 22B is transmitted to the rotation/linear motion conversion mechanism 22D via the reduction mechanism 22C, and the piston 22E advances toward the brake pad 22F.

これにより、ブレーキパッド22FがディスクロータDに押し付けられ、制動力が付与される。このとき、ペダルストロークセンサ8、回転角センサ24、推力センサ25等からの検出信号により、電動モータ22Bの駆動が制御されることにより、制動状態が確立される。このような制動中、回転直動変換機構22Dの回転部材、延いては、電動モータ22Bの回転軸には、ブレーキ機構22に設けられた図示しないリターンスプリングにより制動解除方向の力が付与される。 As a result, the brake pad 22F is pressed against the disk rotor D and a braking force is applied. At this time, the braking state is established by controlling the drive of the electric motor 22B based on detection signals from the pedal stroke sensor 8, the rotation angle sensor 24, the thrust sensor 25, and the like. During such braking, a return spring (not shown) provided in the brake mechanism 22 applies a force in the direction of releasing the brake to the rotating member of the rotation/linear motion conversion mechanism 22D and to the rotating shaft of the electric motor 22B. .

一方、メインECU9は、ブレーキペダル6が踏込み解除側に操作されると、この操作に応じた指令(制動解除指令)をリア電動ブレーキ用ECU31に出力する。リア電動ブレーキ用ECU31は、メインECU9からの指令に基づいて、電動モータ22Bを逆方向、即ち、制動解除方向(リリース方向)に駆動(回転)する。電動モータ22Bの回転は、減速機構22Cを介して回転直動変換機構22Dに伝達され、ピストン22Eがブレーキパッド22Fから離れる方向に後退する。そして、ブレーキペダル6の踏込みが完全に解除されると、ブレーキパッド22FがディスクロータDから離間し、制動力が解除される。このような制動が解除された非制動状態では、ブレーキ機構22に設けられた図示しないリターンスプリングは初期状態に戻る。 On the other hand, when the brake pedal 6 is operated to the release side, the main ECU 9 outputs a command (braking release command) corresponding to this operation to the rear electric brake ECU 31 . Based on a command from the main ECU 9, the rear electric brake ECU 31 drives (rotates) the electric motor 22B in the reverse direction, that is, in the braking release direction (release direction). The rotation of the electric motor 22B is transmitted to the rotation/linear motion conversion mechanism 22D via the reduction mechanism 22C, and the piston 22E retreats in the direction away from the brake pad 22F. When the brake pedal 6 is completely released, the brake pad 22F is separated from the disc rotor D, and the braking force is released. In a non-braking state in which braking is released, a return spring (not shown) provided in the brake mechanism 22 returns to its initial state.

ところで、例えば障害物を回避するために運転者がブレーキペダル6を急激に強く踏み込んだときには、メインECU9からの緊急ブレーキ時の制動要求が、リア電動ブレーキ用ECU31に入力される。また、自動ブレーキが作動したときも、緊急ブレーキ時の制動要求として緊急自動制動の要求が、リア電動ブレーキ用ECU31に入力される。このような緊急ブレーキ時には、リア電動ブレーキ用ECU31は、車両を急制動させるための駆動信号を出力し、急激に大きな制動力を発生させるように電動ブレーキ21を動作させる。このため、電動ブレーキ21の電動モータ22Bには、大きな電流が流れる。このとき、インバータ34および電動モータ22Bには、駆動信号の立上り時間および立下り時間(スルーレート)に応じて、大きな電力損失が生じる傾向がある。そこで、本実施形態による電動ブレーキ装置20は、緊急ブレーキ時か否かに応じて、駆動信号のスルーレートを変化させる。 By the way, for example, when the driver depresses the brake pedal 6 abruptly and strongly to avoid an obstacle, a braking request for emergency braking from the main ECU 9 is input to the rear electric brake ECU 31 . Also, when the automatic braking is activated, a request for emergency automatic braking is input to the rear electric brake ECU 31 as a braking request for emergency braking. During such an emergency braking, the rear electric brake ECU 31 outputs a drive signal for suddenly braking the vehicle, and operates the electric brake 21 so as to generate a sudden large braking force. Therefore, a large current flows through the electric motor 22B of the electric brake 21 . At this time, inverter 34 and electric motor 22B tend to suffer a large power loss depending on the rise time and fall time (slew rate) of the drive signal. Therefore, the electric brake device 20 according to the present embodiment changes the slew rate of the drive signal depending on whether emergency braking is being performed.

次に、電動ブレーキ装置20の駆動信号のスルーレートを調整するスルーレート制御について、図4を参照して説明する。図4に示すスルーレート制御の処理は、予め決められた制御周期毎に繰り返し実行される。なお、図4に示す流れ図のステップは、それぞれ「S」という表記を用い、例えばステップ1を「S1」として示す。 Next, slew rate control for adjusting the slew rate of the drive signal for the electric brake device 20 will be described with reference to FIG. The slew rate control process shown in FIG. 4 is repeatedly executed for each predetermined control period. The steps in the flow chart shown in FIG. 4 use the notation "S", for example, Step 1 is indicated as "S1".

S1では、リア電動ブレーキ用ECU31のマイクロコンピュータ32は、温度センサ36からの信号に基づいてインバータ34(スイッチング素子S)の温度を取得する。S2では、インバータ34の温度が予め決められた閾値よりも高いか否かを判定する。このとき、閾値は、通常時にインバータ34(スイッチング素子S)が到達する最高温度よりも高い値であり、緊急ブレーキ時にインバータ34(スイッチング素子S)が到達する最低温度よりも低い値に設定されている。 In S<b>1 , the microcomputer 32 of the rear electric brake ECU 31 acquires the temperature of the inverter 34 (switching element S) based on the signal from the temperature sensor 36 . In S2, it is determined whether the temperature of the inverter 34 is higher than a predetermined threshold. At this time, the threshold is set to a value higher than the maximum temperature reached by the inverter 34 (switching element S) during normal operation and lower than the minimum temperature reached by the inverter 34 (switching element S) during emergency braking. there is

インバータ34の温度が閾値よりも高いときには、ステップS2で「YES」と判定し、ステップS3に移行する。高温判定時は、駆動信号のスルーレートを大きくして、駆動信号の立上り時間と立下り時間を一時的に短く設定し、スイッチング損失を下げて温度上昇を抑制する。このように温度が閾値を超えて高温となる状況は、例えばユーザが車両1を緊急停止させたいタイミング、車両1が人や障害物を感知して衝突に備えて急制動をかけるタイミング、アクセルとブレーキの踏み間違え防止機能が働き急制動をかけるタイミングである。このような状況では、電動モータ22Bが高トルクを発生させる必要があるため、電動モータ22Bには大電流が流れる。このとき、ステップS3では、駆動信号のスルーレートを通常時に比べて大きい値に設定する。これにより、スイッチング素子Sがオン(ON)とオフ(OFF)との間で切り換わるときの時間が短くなる。この結果、スイッチング素子Sの発熱を抑制することができ、発熱による部品の絶対最大定格を超えないようにすることができる。 When the temperature of the inverter 34 is higher than the threshold value, "YES" is determined in step S2, and the process proceeds to step S3. When a high temperature is determined, the slew rate of the drive signal is increased to temporarily shorten the rise time and fall time of the drive signal, thereby reducing switching loss and suppressing temperature rise. Such situations in which the temperature exceeds the threshold and become high are, for example, the timing at which the user wants to make an emergency stop of the vehicle 1, the timing at which the vehicle 1 senses a person or an obstacle and applies sudden braking in preparation for a collision, and the acceleration and acceleration. This is the timing at which the function to prevent the brake from being erroneously pressed is activated and sudden braking is applied. In such a situation, the electric motor 22B needs to generate high torque, so a large current flows through the electric motor 22B. At this time, in step S3, the slew rate of the drive signal is set to a value larger than that in normal times. As a result, the time required for the switching element S to switch between on (ON) and off (OFF) is shortened. As a result, the heat generation of the switching element S can be suppressed, and the absolute maximum rating of the component due to the heat generation can be prevented from being exceeded.

一方、インバータ34の温度が閾値よりも低いときには、ステップS2で「NO」と判定し、ステップS4に移行する。ステップS4では、駆動信号のスルーレートを緊急ブレーキ時に比べて小さい値に設定する。インバータ34の温度が閾値よりも低い通常時には、EMCの規格に適合するように、スルーレートを小さくして、駆動信号の立上り時間と立下り時間を長く設定する。これにより、スイッチング素子Sがオン(ON)とオフ(OFF)との間で切り換わるときの時間が、緊急ブレーキ時に比べて長くなる。 On the other hand, when the temperature of the inverter 34 is lower than the threshold value, "NO" is determined in step S2, and the process proceeds to step S4. In step S4, the slew rate of the drive signal is set to a value smaller than that during emergency braking. Normally, when the temperature of the inverter 34 is lower than the threshold, the slew rate is reduced and the rise time and fall time of the drive signal are set long so as to comply with EMC standards. As a result, the time required for the switching element S to switch between on (ON) and off (OFF) is longer than during emergency braking.

かくして、実施形態では、リア電動ブレーキ用ECU31(制御装置)は、緊急ブレーキ時の制動要求があった場合に、緊急ブレーキ時以外(通常時)の制動要求があった場合に比して、電動モータ22B(電動機)を制御する駆動信号の立上り時間および立下り時間を短くする。 Thus, in the embodiment, the rear electric brake ECU 31 (control device) reduces the electric power when there is a braking request for emergency braking compared to when there is a braking request for other than emergency braking (normal time). The rise time and fall time of the drive signal that controls the motor 22B (electric motor) are shortened.

例えば、図5に示すように、緊急ブレーキ時以外である通常時の制動要求があった場合には、駆動信号である駆動電圧Vdの立上り時間ΔT10、立下り時間ΔT11およびスルーレートSR10,SR11は、放射ノイズを軽減するために、EMCの規格を考慮して予め設定された値になっている。このとき、駆動電圧Vdの立上りのスルーレートSR10は、駆動電圧Vdの振幅ΔVを立上り時間ΔT10で割った値である(SR10=ΔV/ΔT10)。駆動電圧Vdの立下りのスルーレートSR11は、駆動電圧Vdの振幅ΔVを立下り時間ΔT11で割った値である(SR11=ΔV/ΔT11)。 For example, as shown in FIG. 5, when there is a braking request for normal time other than emergency braking, the rise time ΔT10, fall time ΔT11 and slew rate SR10, SR11 of the drive voltage Vd, which is the drive signal, are , is a preset value in consideration of the EMC standard in order to reduce radiation noise. At this time, the rise slew rate SR10 of the drive voltage Vd is a value obtained by dividing the amplitude .DELTA.V of the drive voltage Vd by the rise time .DELTA.T10 (SR10=.DELTA.V/.DELTA.T10). The falling slew rate SR11 of the drive voltage Vd is a value obtained by dividing the amplitude .DELTA.V of the drive voltage Vd by the fall time .DELTA.T11 (SR11=.DELTA.V/.DELTA.T11).

この場合、駆動信号がオンとオフで切換るときに、スルーレートSR10,SR11の大きさに応じて、駆動電圧Vdと駆動電流Idの積に応じた電力損失が発生する(図5参照)。 In this case, when the drive signal is switched between on and off, power loss occurs according to the product of the drive voltage Vd and the drive current Id according to the slew rates SR10 and SR11 (see FIG. 5).

一方、緊急ブレーキ時には、電動モータ22Bに大きな駆動電流Idが流れるため、電力損失が増加する傾向がある。これに対し、図6に示すように、緊急ブレーキ時には、リア電動ブレーキ用ECU31は、通常時に比して、駆動信号のスルーレートSR20,SR21を大きな値(SR20>SR10、SR21>SR11)に設定し、立上り時間ΔT20および立下り時間ΔT21を短くする(ΔT20<ΔT10、ΔT21<ΔT11)。このとき、駆動電圧Vdの立上りのスルーレートSR20は、駆動電圧Vdの振幅ΔVを立上り時間ΔT20で割った値である(SR20=ΔV/ΔT20)。駆動電圧Vdの立下りのスルーレートSR21は、駆動電圧Vdの振幅ΔVを立下り時間ΔT21で割った値である(SR21=ΔV/ΔT21)。 On the other hand, during emergency braking, a large drive current Id flows through the electric motor 22B, so power loss tends to increase. On the other hand, as shown in FIG. 6, during emergency braking, the rear electric brake ECU 31 sets the slew rates SR20, SR21 of the drive signal to larger values (SR20>SR10, SR21>SR11) than those during normal operation. and shorten the rise time ΔT20 and the fall time ΔT21 (ΔT20<ΔT10, ΔT21<ΔT11). At this time, the rising slew rate SR20 of the driving voltage Vd is a value obtained by dividing the amplitude ΔV of the driving voltage Vd by the rising time ΔT20 (SR20=ΔV/ΔT20). The falling slew rate SR21 of the drive voltage Vd is a value obtained by dividing the amplitude ΔV of the drive voltage Vd by the fall time ΔT21 (SR21=ΔV/ΔT21).

これにより、緊急ブレーキ時の駆動電圧Vdのオンとオフの切換り時間が通常時に比べて短くなる。このため、駆動電圧Vdの切換りに応じて生じる電力損失(平均電力)を、通常時に比べて低減することができ、インバータ34等の温度上昇を抑制することができる。 As a result, the ON/OFF switching time of the driving voltage Vd during emergency braking becomes shorter than during normal operation. Therefore, the power loss (average power) caused by the switching of the drive voltage Vd can be reduced as compared with the normal time, and the temperature rise of the inverter 34 and the like can be suppressed.

一方、PWM周波数は、緊急ブレーキ時および通常時で同じ値に設定されている。このため、緊急ブレーキ時でも、磁歪音を可聴域外の状態に保持しつつ、損失を低減することができ、不快音が発生することがない。この結果、音振への対策時間を削減することができる。 On the other hand, the PWM frequency is set to the same value during emergency braking and during normal braking. Therefore, even during emergency braking, loss can be reduced while magnetostrictive noise is kept out of the audible range, and unpleasant noise is not generated. As a result, it is possible to reduce the time taken to deal with noise and vibration.

さらに、立上り時間と立下り時間を短くする場合、EMC(エミッションレベル)が増加し、例えばラジオの受信品質が悪化する傾向がある。しかしながら、ラジオの受信に障害が生じるのは、例えばラジオの受信電波が弱くなる僻地でしか発生しないため、ユーザ(運転者)に対する影響は少ない。これに加え、緊急ブレーキを動作させる場合は、緊急停止させたいタイミングである。即ち、緊急ブレーキを動作させる場合は、緊急ブレーキ時において一時的にラジオの受信品質が悪化しても、ユーザに影響が出ないタイミングである。このため、緊急ブレーキ時には、ラジオの受信品質は無視することができる。 Furthermore, when the rise time and fall time are shortened, EMC (emission level) increases, which tends to degrade radio reception quality, for example. However, interference with radio reception occurs only in, for example, remote areas where the received radio waves are weak, so the impact on the user (driver) is small. In addition to this, when activating the emergency brake, it is the timing at which an emergency stop is desired. That is, when the emergency brake is operated, it is the timing at which the user is not affected even if the reception quality of the radio temporarily deteriorates during the emergency brake. Therefore, radio reception quality can be ignored during emergency braking.

また、緊急ブレーキ時の制動要求が緊急自動制動の要求時である場合には、自動ブレーキによる緊急ブレーキが作動したときに、不快音の発生を抑制しつつ、インバータ34等の温度上昇を抑制することができる。 Further, when the braking request for emergency braking is the request for emergency automatic braking, when the emergency braking by the automatic braking is activated, the temperature rise of the inverter 34 and the like is suppressed while suppressing the generation of unpleasant noise. be able to.

さらに、リア電動ブレーキ用ECU31は、パルス幅変調(PWM)に応じてスイッチングされる複数のスイッチング素子S(駆動素子)を有し、緊急ブレーキ時か否かは、スイッチング素子Sの温度が予め設定された閾値よりも高いか否かによって判定する。このとき、緊急ブレーキ時には、電動モータ22Bに大きな駆動電流Idが流れるため、通常時に比べて、スイッチング素子Sの温度が上昇する。このため、スイッチング素子Sの温度を監視することによって、緊急ブレーキ時か否かを判定することができる。 Further, the rear electric brake ECU 31 has a plurality of switching elements S (driving elements) that are switched in accordance with pulse width modulation (PWM), and the temperature of the switching element S is set in advance to determine whether emergency braking is being performed. determined by whether or not it is higher than the specified threshold. At this time, during emergency braking, a large drive current Id flows through the electric motor 22B, so the temperature of the switching element S rises compared to normal times. Therefore, by monitoring the temperature of the switching element S, it is possible to determine whether or not emergency braking is being performed.

なお、前記実施形態では、後輪5L,5Rに電動ブレーキ装置20を適用するものとしたが、前輪3L,3Rに電動ブレーキ装置20を適用してもよく、4輪全てに電動ブレーキ装置20を適用してもよい。 In the above embodiment, the electric brake device 20 is applied to the rear wheels 5L and 5R, but the electric brake device 20 may be applied to the front wheels 3L and 3R, and the electric brake device 20 may be applied to all four wheels. may apply.

前記実施形態では、リア電動ブレーキ用ECU31は、緊急ブレーキ時か否かは、スイッチング素子Sの温度が予め設定された閾値よりも高いか否かによって判定する。本発明はこれに限らず、例えばメインECU9等からの制動要求(制動指令)の大きさや変化量に基づいて、緊急ブレーキ時か否かを判定してもよい。 In the above-described embodiment, the rear electric brake ECU 31 determines whether or not emergency braking is being performed by determining whether or not the temperature of the switching element S is higher than a preset threshold value. The present invention is not limited to this. For example, it may be determined whether or not emergency braking is being performed based on the magnitude or amount of change of a braking request (braking command) from the main ECU 9 or the like.

前記実施形態では、ブレーキ装置として電動ブレーキ装置20を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、例えば液圧式ブレーキ4に電動倍力装置または横滑り防止装置を組み合わせてブレーキ機構を構成したブレーキ装置に適用してもよい。この場合、緊急ブレーキ時の制動要求に応じて、電動倍力装置または横滑り防止装置の電動機の駆動により液圧を増加させ、液圧式ブレーキ4によって制動力を発生させる。 In the above embodiment, the electric brake device 20 was described as an example of the brake device. The present invention is not limited to this, and may be applied to a brake device in which a brake mechanism is configured by combining the hydraulic brake 4 with an electric booster or an anti-skid device, for example. In this case, the hydraulic pressure is increased by driving the electric booster or the electric motor of the skid prevention device in response to a braking request during emergency braking, and the hydraulic brake 4 generates a braking force.

以上説明した実施態様に基づくブレーキ装置として、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。 As a brake device based on the embodiments described above, for example, the following aspects are conceivable.

第1の態様としては、パルス幅変調方式により制御される電動機の駆動により車両の制動力を発生させるブレーキ機構と、制動要求に基づき前記電動機を制御する制御装置と、を有するブレーキ装置において、前記制御装置は、緊急ブレーキ時の制動要求があった場合に、緊急ブレーキ時以外の制動要求があった場合に比して、前記電動機を制御する駆動信号の立上り時間および立下り時間を短くすることを特徴としている。 A first aspect of the present invention is a brake device having a brake mechanism that generates braking force for a vehicle by driving an electric motor controlled by a pulse width modulation method, and a control device that controls the electric motor based on a braking request, wherein: The control device shortens the rise time and fall time of the drive signal for controlling the electric motor when there is a braking request for emergency braking, compared to when there is a braking request other than for emergency braking. is characterized by

第2の態様としては、第1の態様において、前記緊急ブレーキ時の制動要求は、緊急自動制動の要求時であることを特徴としている。 A second aspect is characterized in that, in the first aspect, the braking request for emergency braking is a request for emergency automatic braking.

第3の態様としては、第1または第2の態様において、前記制御装置は、パルス幅変調に応じてスイッチングされる複数の駆動素子を有し、前記緊急ブレーキ時か否かは、前記駆動素子の温度が予め設定された閾値よりも高いか否かによって判定することを特徴としている。 As a third aspect, in the first or second aspect, the control device has a plurality of drive elements that are switched according to pulse width modulation, and whether or not the emergency brake is being applied is determined by the drive element is higher than a preset threshold.

1 車両
20 電動ブレーキ装置(ブレーキ装置)
21 電動ブレーキ
22 ブレーキ機構
22B 電動モータ(電動機)
31 リア電動ブレーキ用ECU(制御装置)
S スイッチング素子(駆動素子)
1 vehicle 20 electric brake device (brake device)
21 electric brake 22 brake mechanism 22B electric motor (electric motor)
31 Rear electric brake ECU (control device)
S Switching element (drive element)

Claims (3)

パルス幅変調方式により制御される電動機の駆動により車両の制動力を発生させるブレーキ機構と、制動要求に基づき前記電動機を制御する制御装置と、を有するブレーキ装置において、
前記制御装置は、緊急ブレーキ時の制動要求があった場合に、緊急ブレーキ時以外の制動要求があった場合に比して、前記電動機を制御する駆動信号の立上り時間および立下り時間を短くし、
前記駆動信号のPWM周波数は、緊急ブレーキ時および緊急ブレーキ時以外の通常時で最大可聴周波数よりも高い値であると共に、同じ値に設定されていることを特徴とするブレーキ装置。
A braking device having a braking mechanism that generates braking force for a vehicle by driving an electric motor controlled by a pulse width modulation method, and a control device that controls the electric motor based on a braking request,
The control device shortens the rise time and fall time of the drive signal for controlling the electric motor when there is a braking request for emergency braking, compared to when there is a braking request other than for emergency braking. ,
The braking device according to claim 1, wherein the PWM frequency of the drive signal is higher than the maximum audible frequency during emergency braking and during normal times other than emergency braking, and is set to the same value .
請求項1において、
前記緊急ブレーキ時の制動要求は、緊急自動制動の要求時であることを特徴とするブレーキ装置。
In claim 1,
The brake device, wherein the braking request for emergency braking is a request for emergency automatic braking.
請求項1または2において、
前記制御装置は、パルス幅変調に応じてスイッチングされる複数の駆動素子を有し、
前記緊急ブレーキ時か否かは、前記駆動素子の温度が予め設定された閾値よりも高いか否かによって判定することを特徴とするブレーキ装置。
In claim 1 or 2,
the controller having a plurality of drive elements that are switched according to pulse width modulation;
A braking device, wherein whether or not the emergency braking is being performed is determined based on whether or not the temperature of the drive element is higher than a preset threshold value.
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