JP7191154B2 - 電動ブレーキの制御装置 - Google Patents

Description

本願は、電動ブレーキの制御装置に関するものである。

車両の運転性能を向上させるために、モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける電動ブレーキに関する技術が開発されている。電動ブレーキの制御装置は、運転者によって操作されたブレーキペダルの踏力を検出し必要な制動性能を演算する。電動ブレーキの制御装置は、必要な制動性能を、ブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける力（押圧力）として扱い、押圧力を制御する。目標押圧力を決定し、モータを制御して実際の押圧力を検出して目標押圧力との偏差をゼロとするようにフィードバック制御を行うことで電動ブレーキの制御を行う。

ここで、電動ブレーキにおけるモータの回転位置と押圧力の関係である剛性は、低押圧力の領域では回転位置の変化に対して押圧力の変化が小さい特性を有している。このため、同じ変化量の押圧力の増加が必要な場合でも、低押圧力の領域ではモータの回転位置の大きな変化が必要とされる。高押圧力の領域と低押圧力の領域に対して、目標押圧力との偏差に対し同様の押圧力フィードバック制御を実施すると、低押圧力の領域で押圧力の応答性が低下する。

ブレーキパッドとブレーキディスクが接触するまでの領域と、ブレーキパッドとブレーキディスクが接触してからの領域に対する異なる演算を準備し常時両方の演算を実行し、これらの演算結果を合算することによって電動ブレーキの応答性の低下を補う技術が提案されている。（例えば特許文献１）

特開２０２０－０５９４１８号公報

特許文献１では、ブレーキの押付動作に対して、ブレーキパッドの押圧力を制御する推力指令演算部の出力と、ブレーキパッドとブレーキディスクの距離を制御するクリアランス指令演算部の出力と、を加算して電動ブレーキを制御している。そのため、ブレーキパッドとブレーキディスクが接触するまでの領域と、ブレーキパッドとブレーキディスクが接触してからの領域に対する電動ブレーキの二種類の演算を並行して実行し、電動ブレーキの応答性を向上させている。

しかしながら、特許文献１に開示された制御方式ではブレーキパッドとブレーキディスクが接触した後はクリアランス指令演算部の指令値がゼロになり、推力指令演算の指令値のみで動作することとなる。そのため、ブレーキパッドとブレーキディスクが接触した後の低押圧力の領域ではクリアランス指令演算部による応答性の向上は望めない。

また、押圧力検出センサの精度の悪化が避けられない低押圧力の領域においても、押圧力センサの検出値を用いて演算される指令値のみに依存して制御動作を実施するため、低押圧力の領域の制御精度の悪化と制御速度の低下を招く懸念がある。

本願は、電気ブレーキの制御装置において、高押圧力の領域と低押圧力の領域に対してブレーキパッドとブレーキディスクが非接触の場合も含めて統一的な制御を実施しつつ、低押圧力の領域においても制御精度の悪化を防止しつつ良好な押圧力応答を実現する電動ブレーキの制御装置を得ることを目的とする。

本願に係る電動ブレーキの制御装置は、
モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける電動ブレーキを制御する電動ブレーキの制御装置であって、
モータの回転位置を検出する回転位置検出部、
電動ブレーキの押圧力を検出する押圧力検出部、
外部から入力された押圧力指令値と、押圧力検出部によって検出された押圧力と、に基づいて電動ブレーキの制御量を演算する電動ブレーキ制御量演算部、
電動ブレーキ制御量演算部によって演算された制御量に基づいてモータを制御するモータ制御部、を備え、
電動ブレーキ制御量演算部は、押圧力指令値に基づいてモータの指令位置を演算する指令位置演算部、回転位置検出部によって検出されたモータの回転位置を用いずに押圧力に基づいてモータの推定位置を演算する推定位置演算部、指令位置演算部によって演算された指令位置に基づいてフィードフォワード制御量を演算する推定位置フィードフォワード制御量演算部、指令位置と推定位置演算部によって演算された推定位置が一致するようにフィードバック制御量を演算する推定位置フィードバック制御量演算部、推定位置フィードフォワード制御量演算部によって演算されたフィードフォワード制御量と推定位置フィードバック制御量演算部によって演算されたフィードバック制御量を加算して制御量を出力する加算器、を有するものである。

本願に係る電動ブレーキの制御装置によれば、高押圧力の領域と低押圧力の領域に対してブレーキパッドとブレーキディスクが非接触の場合も含めて統一的な制御を実施しつつ、低押圧力の領域においても制御精度の悪化を防止しつつ良好な押圧力応答を実現する電動ブレーキの制御装置を得ることができる。

実施の形態１に係る電動ブレーキ装置の構成図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置のハードウェア構成図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量演算部の推定位置フィードバック制御量演算部を説明するためのブロック図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置の回転位置に対する押圧力の関係を示す図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置の押圧力指令値に対する指令位置の関係を示す図である。 比較例に係る電動ブレーキの制御装置の動作を説明するための第一のタイムチャートである。 比較例に係る電動ブレーキの制御装置の動作を説明するための第二のタイムチャートである。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量演算部の推定位置フィードフォワード制御量演算部を説明するためのブロック図である。 実施の形態１に係る電動ブレーキの制御装置の各制御量の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態２に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量演算部のブロック図である。 実施の形態２に係る電動ブレーキの制御装置の押圧力指令値に対する指令位置の関係を示す図である。。 実施の形態２に係る電動ブレーキの制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態３に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量演算部のブロック図である。 実施の形態３に係る電動ブレーキの制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態４に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量演算部のブロック図である。 実施の形態４に係る電動ブレーキの制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態５に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量演算部のブロック図である。 実施の形態５に係る電動ブレーキの制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態６に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量演算部のブロック図である。 実施の形態６に係る電動ブレーキの制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態７に係る電動ブレーキの制御装置の電動ブレーキ制御量演算部のブロック図である。

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

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

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

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

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

ブレーキ機構１１は、ブレーキパッドとブレーキディスクとを有する。ブレーキディスクは、車輪等の回転部材側に固定される。ブレーキパッドは、車体などの非回転部材側に固定される。また、ブレーキ機構１１には、押圧力Ｆを検出する押圧力検出センサ１３が設けられている。押圧力検出センサ１３の出力信号は、制御装置１００に入力される。

制御装置１００は、インバータ８を介して、電動ブレーキ５０を制御する。図１に示すように、制御装置１００は、回転位置検出部１０１、押圧力検出部１０２、電動ブレーキ制御量演算部１０３、モータ制御部１０４を備えている。

＜制御装置のハードウェア構成＞
図２は、実施の形態１に係る制御装置１００のハードウェア構成図である。制御装置１００の各機能は、制御装置１００が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置１００は、図２に示すように、処理回路として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置９０（コンピュータ）、演算処理装置９０とデータのやり取りする記憶装置９１、演算処理装置９０に外部の信号を入力する入力回路９２、演算処理装置９０から外部に信号を出力する出力回路９３、及び車両制御装置９５等の外部装置とデータ通信を行う通信装置９４等を備えている。

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

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

＜回転位置検出部＞
図１に示すように、回転位置検出部１０１はモータ（ロータ）の回転位置θ（回転角度）を検出する。実施の形態１では、回転位置検出部１０１は、位置検出センサ１２の出力信号に基づいて、モータの回転位置θを検出する。また、モータの回転位置の微分値を角速度ωとして検出する。以下、検出された回転位置を回転位置検出値θ＿ｄｅｔ、検出された角速度ωを角速度検出値ω＿ｄｅｔと称す。

＜押圧力検出部＞
図１に示すように、押圧力検出部１０２は、押圧力検出センサ１３の出力信号に基づいてブレーキ機構において発生する押圧力Ｆを検出する。以下、検出された押圧力を、押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔと称す。

＜電動ブレーキ制御量演算部＞
図３は、実施の形態１に係る制御装置１００の電動ブレーキ制御量演算部１０３の推定位置フィードバック制御量演算部１０３３を説明するためのブロック図である。実施の形態１に係る制御装置１００の電動ブレーキ制御量演算部１０３は、図９に示すように推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４を有するが、推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４を省略した図３のブロック図で推定位置フィードバック制御量演算部１０３３の動作について説明する。

電動ブレーキ制御量演算部１０３は指令位置演算部１０３１、推定位置演算部１０３２、推定位置フィードバック制御量演算部１０３３（図中では推定ＦＢ部と略して記載）を備える。電動ブレーキ制御量演算部１０３は、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆ、押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔを入力し、制御量Ｔ＿ｒｅｆを出力する。実施の形態１では入力信号の角速度検出値ω＿ｄｅｔについては省略して説明する。

指令位置演算部１０３１は、電動ブレーキ５０のモータ９の回転位置と押圧力の関係である剛性を用いて押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに基づいて指令位置θ＿ｒｅｆを演算する。同様に、推定位置演算部１０３２は、剛性を用いて押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔに基づいて推定位置θ＿ｅｓｔを演算する。

ここで押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆは、運転者によるブレーキペダル操作、運転補助装置による制動要求、自動運転装置からの指令などに基づいて制御装置１００の外部から入力される。制御装置１００は、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに応じた押圧でブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けるよう電動ブレーキ５０を制御する。

＜回転位置に対する押圧力の関係＞
図４は電動ブレーキ５０におけるモータ９の回転位置と押圧力の関係である剛性を示している。横軸はモータ９の回転位置θ、縦軸は押圧力Ｆを示す。図４では、回転位置θ＝０の位置がブレーキパッドとブレーキディスクが接触した位置を示している。そして、回転位置θ＝θ_０（＞０）から押圧力が発生する。また、剛性は押圧力が大きいほど回転位置の変化量に対する押圧力の変化量が大きい特性を有する。

図５は指令位置演算部１０３１および推定位置演算部１０３２で用いる押圧力から回転位置を演算するためのグラフを示している。指令位置演算部１０３１に正の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが入力されたとき、指令位置演算部１０３１は図５の関係を用いて指令位置θ＿ｒｅｆを演算する。押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０以下の場合、指令位置θ＿ｒｅｆはθ_０を出力する。θ_０は、予め電動ブレーキ５０を調整して決めておくことができる。

推定位置演算部１０３２は、同様に図５の押圧力から回転位置を演算するためのグラフを用いて、押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔに基づいて推定位置θ＿ｅｓｔを演算する。このとき、押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔが０の場合は、指令位置θ＿ｒｅｆと同様に、θ_０を出力する。

推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は、推定位置θ＿ｅｓｔが指令位置θ＿ｒｅｆと一致するように制御量Ｔ＿ｒｅｆを演算する。制御量Ｔ＿ｒｅｆは、例えば式（１）のようにＰＩＤ制御を用いて演算する。ここで、Ｋ_ＦＰは比例ゲイン、Ｋ_ＦＩは積分ゲイン、Ｋ_ＦＤは微分ゲインであり、ｓはラプラス演算子である。

＜モータ制御部＞
モータ制御部１０４は、制御量Ｔ＿ｒｅｆに基づいて、モータ９に流れる電流を制御する。電流切替タイミングはモータ９の回転位置検出値θ＿ｄｅｔに基づいて決定される。例えば、モータ９が、永久磁石式同期モータである場合は、制御量Ｔ＿ｒｅｆは、トルク指令値またはｑ軸電流指令値になり、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御により、複数のスイッチング素子がオンオフされ、巻線電流が制御される。モータ制御部１０４により巻線電流が制御されることにより、モータ９の出力トルクが制御され、ブレーキ機構１１で発生する押圧力Ｆが制御される。

＜比較例に係るブレーキ操作の制御挙動＞
図６は、比較例に係る電動ブレーキの制御装置の動作を説明するための第一のタイムチャートである。図７は、比較例に係る第二のタイムチャートである。比較例として、図１に示した電動ブレーキ装置の構成において、制御装置１００の電動ブレーキ制御量演算部１０３が、外部から入力された押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに対して、押圧力検出部１０２によって検出された押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔとの偏差ΔＦが０となるようフィードバック制御する場合を考える。

図６は高押圧力の領域で、ある押圧力からΔＦだけ大きい押圧力へステップ指令を与えた時の動作を示している。電動ブレーキの制御装置は押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆと押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔの偏差ΔＦに基づいて制御量Ｔ＿ｒｅｆを演算し、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆと押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔを一致させる。このとき、モータの回転位置θはΔθ１だけ変化する。

図７は低押圧力の領域で、ある押圧力からΔＦだけ大きい押圧力へステップ指令を与えた時の動作を示している。このとき、電動ブレーキの制御装置は同様に押圧力の偏差ΔＦに基づいて制御量Ｔ＿ｒｅｆを演算する。

しかし、押圧力をΔＦだけ変化させるために必要な回転位置の変化量Δθ２がΔθ１より大きいため、高押圧力の場合より押圧力の応答が低下する。このとき、押圧力の制御は、回転位置変化に対する押圧力変化の速度の低下により、見かけ上は制御ゲインが低下した動作となる。

＜実施の形態１のブレーキ操作の制御挙動＞
図８に実施の形態１に係る制御装置１００における制御挙動の例を示す。図８は低押圧力の領域で、ある押圧力からΔＦだけ大きい押圧力へステップ指令を与えた時の動作を示している。このとき、制御装置１００は押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆを指令位置θ＿ｒｅｆに、押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔを推定位置θ＿ｅｓｔに変換し、指令位置θ＿ｒｅｆと推定位置θ＿ｅｓｔの偏差に基づいて制御量を演算する。推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は指令位置と推定位置の偏差Δθ２に対してフィードバック制御を行う。これにより、高押圧力の場合と同等の応答で押圧力を制御することができる。

以上のように、実施の形態１に係る制御装置１００は、回転位置と押圧力の関係を用いて推定位置により電動ブレーキ５０を制御する。これにより、低押圧力の領域において、同じ回転位置変化量に対する押圧力変化量の減少による見かけ上の制御ゲイン低下を防止することができ、良好な応答の電動ブレーキの制御装置を提供することができる。

＜推定位置フィードフォワード制御量演算部＞
図９に、実施の形態１に係る電動ブレーキ制御量演算部１０３の推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４を説明するためのブロック図を示す。図９では推定位置フィードバック制御量演算部１０３３に加えて、図３で省略していた推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４（図中では推定ＦＦ部と略して記載）と、加算器１０９１を記載している。

推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は、指令位置θ＿ｒｅｆと推定位置θ＿ｅｓｔに基づいてフィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂを演算する。推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４は、指令位置θ＿ｒｅｆに基づいてフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆを演算する。そして電動ブレーキ制御量演算部１０３は、加算器１０９１によってフィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂとフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆの和を求め、制御量Ｔ＿ｒｅｆとして出力する。

推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は、最初に指令位置θ＿ｒｅｆに対して電動ブレーキ制御量演算部の制御応答を定義するフィルタを用いてフィルタ処理を行う。電動ブレーキ制御量演算部の制御応答を、例えば式（２）に示すＦｆ（ｓ）で規定する。ここで、ωｆは制御応答、ζｆは減衰係数である。

推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は、指令位置θ＿ｒｅｆに基づいて位置目標応答θ＿ｒｅｆ＿ｆｉｌを式（３）のように演算する。

推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は、位置目標応答θ＿ｒｅｆ＿ｆｉｌと推定位置θ＿ｅｓｔに基づいて、式（４）を用いてフィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂを演算する。

推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４の処理について説明する。電動ブレーキ制御量演算部の出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆに対して、モータ制御部１０４の制御応答は十分速いと仮定する。このとき、電動ブレーキ制御量演算部の出力から回転位置θまでの特性は、式（５）の伝達関数Ｐｆ（ｓ）となる。ここで、Ｊｍはモータ９および運動変換機構１０の慣性である。

指令位置θ＿ｒｅｆに対して制御応答Ｆｆ（ｓ）の制御応答で動作するための制御量は、制御応答Ｆｆ（ｓ）と伝達関数Ｐｆ（ｓ）を用いて、式（６）と式（７）を用いて演算する。

最後に、フィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂとフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆの和を加算器１０９１によって算出し、電動ブレーキ制御量演算部１０３の出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆとする。

＜ブレーキ操作の制御挙動＞
図１０は、実施の形態１に係る制御装置１００の各制御量の動作を説明するためのタイムチャートである。図１０は押圧力のステップ指令に対する制御動作を示している。

押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０から所定の値へ変化したとき、指令位置演算部１０３１は剛性に基づいて指令位置θ＿ｒｅｆを演算する。推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４は、指令位置θ＿ｒｅｆのステップ変化に対して加速するためのフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆを演算する。

推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は、指令位置θ＿ｒｅｆをフィルタ処理した値である位置目標応答θ＿ｒｅｆ＿ｆｉｌと推定位置θ＿ｅｓｔを用いてフィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂを演算する。そして、加算器１０９１で求めたフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆとフィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂの和である制御量Ｔ＿ｒｅｆによって電動ブレーキ５０を制御する。

本動作において、フィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂはほぼゼロであり、主にフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆによって動作している。そのため、仮に推定位置フィードバック制御量演算部１０３３のゲインを小さくしても、推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４により押圧力の応答性を確保することができる。

以上のように、実施の形態１に係る制御装置１００は、指令位置θ＿ｒｅｆに基づいてフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆを演算する推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４を備える。これにより、高応答の制御装置１００を提供することができる。

電動ブレーキの制御装置１００によれば、高押圧力の領域と低押圧力の領域に対してブレーキパッドとブレーキディスクが非接触の場合も含めて統一的な制御を実施しつつ、低押圧力の領域においても制御精度の悪化を防止しつつ良好な押圧力応答を実現する電動ブレーキの制御装置１００を得ることができる。

より具体的には、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆおよび押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔを、回転位置と押付力の関係である剛性の特性を用いて指令位置θ＿ｒｅｆと推定位置θ＿ｅｓｔに変換して、推定位置θ＿ｅｓｔが指令位置θ＿ｒｅｆと一致するように制御する。これにより、押圧力の制御ゲインが見かけ上低下することを防止し、低押圧力の領域においても高応答の電動ブレーキ制御装置を得ることができる。

さらに、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆより変換される指令位置θ＿ｒｅｆに基づいて演算されるフィードフォワード制御量を用いて制御量を演算することを可能とし、押圧力検出部１０２の精度の悪化が避けられない低押圧力の領域においても、押圧力検出部１０２の検出値を用いずに演算される指令値で制御動作を実施することが可能となり、低押圧力の領域の制御精度の悪化を防止しつつ良好な押圧力応答を実現する電動ブレーキの制御装置１００を得ることができる。

２．実施の形態２
＜電動ブレーキ制御量演算部＞
図１１は、実施の形態２に係る制御装置１００の電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｂのブロック図である。実施の形態２に係る制御装置１００の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。実施の形態２では、指令位置演算部１０３１の代わりに指令位置演算部１０３１Ａを備える点、および指令位置変更部１０３５を備える点が実施の形態１と異なる。

指令位置演算部１０３１Ａは、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに基づいて指令位置θ＿ｒｅｆを演算する。指令位置変更部１０３５は指令位置θ＿ｒｅｆに基づいてフィードバック用指令位置θ＿ｒｅｆ２を演算し、推定位置フィードバック制御量演算部１０３３に出力する。

指令位置演算部１０３１Ａは、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに基づいて指令位置θ＿ｒｅｆを演算する。このとき、押圧力指令値に対する指令位置の関係を示す図として指令位置演算部１０３１で使用した図５の代わりに、図１２を用いる。

図１２は、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０の場合に、指令位置θ＿ｒｅｆをθｃ（＜０）と出力する点が異なる。θｃは電動ブレーキが非制動状態においてブレーキディスクとブレーキパッドの間に設けるクリアランスを回転位置θに換算した値である。

このクリアランスを確保することによって、非制動時の電動ブレーキのブレーキパッドとブレーキディスクの接触によるひきずり現象の発生を抑制することができる。ひきずり現象の発生を抑制することによって、ブレーキパッドの耐久性を向上し車両の燃料消費を改善することができる。

図１２を用いて演算された指令位置θ＿ｒｅｆは推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４と指令位置変更部１０３５に出力される。指令位置変更部１０３５は、入力された指令位置θ＿ｒｅｆがθ_０より小さい場合、出力をθ_０とするように下限値を制限し、フィードバック用指令位置θ＿ｒｅｆ２を出力する。

推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は、フィードバック用指令位置θ＿ｒｅｆ２と推定位置θ＿ｅｓｔに基づいて、実施の形態１で示した式（４）を用いてフィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂを演算する。

＜ブレーキ操作の制御挙動＞
図１３は、実施の形態２に係る制御装置１００の動作を説明するためのタイムチャートである。図１３はブレーキディスクとブレーキパッドのクリアランスが回転位置に換算して｜θｃ｜だけ離れた状態から、押圧力のステップ指令を行った制御動作を示している。

押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０から所定の値へ変化したとき、指令位置演算部１０３１Ａはθｃ（＜０）から開始するステップ指令として指令位置θ＿ｒｅｆを演算する。推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４は、指令位置θ＿ｒｅｆのステップ変化に対して加速するためのフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆを演算する。これにより、押圧力が発生しないクリアランス移動の区間をフィードフォワード制御により動作する。

推定位置演算部１０３２は、図５に示す剛性を用いて推定位置θ＿ｅｓｔを演算する。推定位置θ＿ｅｓｔは、クリアランス移動中の値は押圧力が発生する位置であるθ_０（図１３ではθ_０＝０）であり、負値をとらない。推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は、下限をθ_０に制限したフィードバック用指令位置θ＿ｒｅｆ２を用いてフィードバック制御を行う。これにより、押圧力が発生しないクリアランス移動の区間において、フィードバック制御が誤動作することを防止する。

以上のように、実施の形態２に係る制御装置１００は、指令位置θ＿ｒｅｆに基づいてフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆを演算する推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４を備え、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０のときに指令位置θ＿ｒｅｆにクリアランスに相当する負の値θｃを設定する。これにより、電動ブレーキ５０について、押圧力が発生しないクリアランス移動の区間をフィードフォワード制御により高応答に動作させる制御装置１００を提供することができる。

なお、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０となり所定時間維持された場合は、クリアランス距離を確保したθｃの位置までモータを回転させて待機させるとよい。このときのモータの回転は、回転位置検出値θ＿ｄｅｔを用いて位置制御してもよい。この場合、モータ制御の高速性は求められないので、電動ブレーキ制御量演算部１０３、１０３Ｂを用いず別の制御方式で位置制御を行っても問題は生じない。クリアランス距離を確保したθｃで待機する状態に対し、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが発生した場合は、押圧力を位置に変換して良好な押圧力応答の制御が実施できる。このとき、高押圧力の領域と低押圧力の領域に対してブレーキパッドとブレーキディスクが非接触の場合も含めて統一的な制御を実施しつつ、低押圧力の領域においても制御精度の悪化を防止しつつ良好な押圧力応答を実現する電動ブレーキの制御装置１００を得ることができる。

３．実施の形態３
＜電動ブレーキ制御量演算部＞
図１４は、実施の形態３に係る制御装置１００の電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｃのブロック図である。実施の形態３に係る制御装置１００の基本的な構成は実施の形態２と同様であるため、説明を省略する。

実施の形態３に係る電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｃでは、速度制限部１０３６を備える点が実施の形態２と異なる。速度制限部１０３６は、指令位置演算部１０３１Ａの出力である指令位置θ＿ｒｅｆに対して変化率の制限（速度制限）を行い、指令位置θ＿ｒｅｆ１を演算する。

モータ９には制限速度が設定されている場合、制御装置１００はモータ９の制限速度の範囲内で動作させる必要がある。そこで、指令位置演算部１０３１Ａの出力に対して変化率の制限（速度制限）を行う。そして、変化率を制限した指令位置θ＿ｒｅｆを推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４および指令位置変更部１０３５に出力する。

＜ブレーキ操作の制御挙動＞
図１５に本実施の形態の制御装置１００における制御挙動の例を示す。図１５は図１３と同様にクリアランスを有する状態から押圧力のステップ指令を行った制御動作を示している。

押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆのステップ変化に対して、指令位置演算部１０３１Ａはステップ変化する出力である指令位置θ＿ｒｅｆを演算する。そして、速度制限部１０３６はこの出力の変化率を制限した指令位置θ＿ｒｅｆ１を演算する。また、実施の形態２と同様に、指令位置変更部１０３５は、入力された指令位置θ＿ｒｅｆ１がθ_０より小さい場合、出力をθ_０とするように下限値を制限し、フィードバック用指令位置θ＿ｒｅｆ２を演算する。

推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４は、指令位置θ＿ｒｅｆ１が一定の傾き（速度上限）で変化するのに追従するためのフィードフォワード制御量を演算する。また、推定位置フィードバック制御量演算部１０３３は、変化率が制限された指令位置θ＿ｒｅｆ１に下限をθ_０に制限して演算されたフィードバック用指令位置θ＿ｒｅｆ２を用いてフィードバック制御を行う。これにより、角速度ωは速度制限の範囲内で動作する。

以上のように、実施の形態３に係る制御装置１００は、剛性を用いて演算した指令位置に対して変化率制限を行うことで、モータ速度の上限および下限を制限する。これにより、モータの速度制限の範囲内で動作する電動ブレーキの制御装置を提供することができる。これにより、電動ブレーキの制御装置１００の制御速度とモータ９の制御速度のミスマッチによる振動、発振、オーバーシュートを予防し安定した制御を実施することができる。

４．実施の形態４
＜電動ブレーキ制御量演算部＞
図１６は、実施の形態４に係る制御装置１００の電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｄのブロック図である。実施の形態４に係る制御装置１００の基本的な構成は実施の形態３と同様であるため、説明を省略する。

実施の形態４では、押圧力補償部１０３７を備える点が実施の形態３と異なる。押圧力補償部１０３７は、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに基づいて押圧力補償量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｌｏａｄを演算する。

電動ブレーキでは、押圧力Ｆが発生したとき押圧力Ｆに比例した負荷トルクが発生する。押圧力補償部１０３７は、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに対して式（８）に基づいて押圧力補償量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｌｏａｄを演算する。ここで、Ｌは運動変換機構１０のリード（１回転あたりのブレーキパッド移動量）、ηは運動変換機構１０の効率である。なお、式（８）の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆは、押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔを用いてもよい。

式（８）の押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆは、位置目標応答θ＿ｒｅｆ＿ｆｉｌを図５の剛性を用いて押圧力に変換した押圧力目標応答Ｆ＿ｒｅｆ＿ｆｉｌ（図および式に示さない）を用いてもよい。

電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｄは、押圧力補償量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｌｏａｄ、フィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆ、フィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂの和を加算器１０９３、１０９１によって演算し制御量Ｔ＿ｒｅｆとして出力する。押圧力補償量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｌｏａｄを演算し加算することで、実際の電動ブレーキにおいて発生する負荷トルクを打ち消して（補償して）制御することができる。これによって、ブレーキ制御を安定させ、良好な応答性を維持することができる。

＜ブレーキ操作の制御挙動＞
図１７に本実施の形態の制御装置１００における制御挙動の例を示す。図１７は図１５と同様にクリアランスを有する状態から押圧力のステップ指令を行った制御動作を示している。

図１５の例では、クリアランス移動をフィードフォワード制御量で動作させ、押圧力が発生して以降はフィードバック制御量が押圧力の負荷に対するトルクを発生させていた。それに対し、図１７では、押圧力の負荷を押圧力補償量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｌｏａｄで補償させる。

図１７では、押圧力補償量の演算に押圧力目標応答Ｆ＿ｒｅｆ＿ｆｉｌを用いた例を示している。これにより、押圧力による負荷が大きい領域において、押圧力指令に収束するのが図１５と比較すると本実施の形態である図１７の方が速くなる。

以上のように、実施の形態４に係る電動ブレーキの制御装置１００は、押圧力に比例する押圧力補償量を加えることで、電動ブレーキにおける押圧力による負荷を補償する。これにより、高押圧力の領域における応答性が向上する。

＜押圧指令値が小さい場合のフィードバックゲインの調整＞
電動ブレーキ５０の押圧力検出センサ１３は、非常に小さい押圧力を検出できない。そのため、押圧力が非常に小さい領域では、押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔをフィードバックした制御を用いることができない。

本実施の形態では、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが小さい場合において、推定位置フィードバック制御量演算部１０３３の制御ゲインを小さくする、またはゼロにする。そして、電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｄの出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆは指令位置θ＿ｒｅｆに基づいた推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４と、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに基づいた押圧力補償部１０３７のみで演算する。

これにより、クリアランス移動を主に推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４で動作させる。押圧力による負荷を押圧力補償部１０３７で補償することで、押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔを用いずに押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに到達させることができる。

また、押圧力補償部１０３７は押圧力に比例したトルクを出力する。これにより、回転位置と押圧力の関係である剛性に誤差がある場合においても、押圧力補償量と電動ブレーキの負荷が釣り合う点まで移動させ、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆと押圧力Ｆを一致させることができる。

以上のように、実施の形態４に係る電動ブレーキは、押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが小さい場合において、推定位置フィードバック制御量演算部１０３３の制御ゲインを小さくする、またはゼロにする。それにより、押圧力検出センサが検出できない小さい押圧力指令に対しても、押圧力を制御することができる。また、剛性に誤差がある場合においても、押圧力を制御することができる。

＜電源電圧低下時の制御特性＞
電動ブレーキのモータ９は、直流電源７の電圧が低下すると高速回転時のトルクが低下する。このとき、モータ９が高速回転している状態から、その回転を停止させる大きい逆トルクが発生できない場合がある。そのとき、電動ブレーキ５０は押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆをオーバーシュートする。

実施の形態４では、制御装置１００は直流電源７の電圧を検出し、電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｄは直流電源７の電圧情報を入力する（不図示）。電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｄは直流電源７の電圧が低い場合において、推定位置フィードバック制御量演算部１０３３および推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４で使用する制御応答Ｆｆ（ｓ）の応答周波数ωｆを小さくする、または減衰係数ζｆを大きくする。これにより、電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｄは制御量Ｔ＿ｒｅｆによって押圧力Ｆを押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆに緩やかに収束させることとなる。そして、モータ９の高速回転を停止させる際に要する逆トルクも小さくなる。これにより、直流電源７の電圧が低い場合においても、押圧力がオーバーシュートすることのない制御装置１００を提供することができる。

５．実施の形態５
＜電動ブレーキ制御量演算部＞
図１８は、実施の形態５に係る電動ブレーキの制御装置１００の電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｅのブロック図である。本実施の形態に係る制御装置１００の基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

実施の形態５では、角速度検出値ω＿ｄｅｔを入力信号に追加している点、推定位置フィードバック制御量演算部１０３３の代わりに推定位置フィードバック制御角速度演算部１０８３（図中では推定ＦＢ角速度部と略して記載）を備える点、推定位置フィードフォワード制御角速度演算部１０８４（図中では推定ＦＦ角速度部と略して記載）を備える点、第二の加算器１０９２を備える点、角速度フィードバック制御量演算部１０８８（図中では角速度ＦＢ部と略して記載）を備える点が実施の形態１と異なる。

推定位置フィードバック制御角速度演算部１０８３は、指令位置θ＿ｒｅｆと推定位置θ＿ｅｓｔに基づいてフィードバック制御角速度ω＿ｒｅｆ＿ｆｂを演算する。推定位置フィードフォワード制御角速度演算部１０８４は、指令位置θ＿ｒｅｆに基づいてフィードフォワード制御角速度ω＿ｒｅｆ＿ｆｆを演算する。

そして、フィードバック制御角速度ω＿ｒｅｆ＿ｆｂとフィードフォワード制御角速度ω＿ｒｅｆ＿ｆｆの和を第二の加算器１０９２で演算し、指令角速度ω＿ｒｅｆとする。最後に、角速度フィードバック制御量演算部は、指令角速度ω＿ｒｅｆと角速度検出値ω＿ｄｅｔに基づいて制御量Ｔ＿ｒｅｆを演算する。

推定位置フィードバック制御角速度演算部１０８３は、指令位置θ＿ｒｅｆと推定位置θ＿ｅｓｔに基づいて、式（９）を用いてフィードバック制御角速度ω＿ｒｅｆ＿ｆｂを演算する。ここで、Ｋ_ＦＰ２は比例ゲイン、Ｋ_ＦＩ２は積分ゲイン、Ｋ_ＦＤ２は微分ゲインである。

推定位置フィードフォワード制御角速度演算部１０８４の処理について説明する。指令角速度ω＿ｒｅｆに対して、角速度フィードバック制御量演算部１０８８の制御応答を式（１０）のＦｓ（ｓ）で設計する。

指令角速度ω＿ｒｅｆから回転位置θまでの特性は、式（１１）のようになる。

指令位置θ＿ｒｅｆに対して制御応答Ｆｆ（ｓ）の制御応答で動作するためのフィードフォワード制御角速度ω＿ｒｅｆ＿ｆｆは、制御応答Ｆｆ（ｓ）と伝達関数Ｐｆ２（ｓ）を用いて、式（１２）と式（１３）を用いて演算する。

角速度フィードバック制御量演算部１０８８は、指令角速度ω＿ｒｅｆと角速度検出値ω＿ｄｅｔが一致するように制御量Ｔ＿ｒｅｆを演算する。制御量Ｔ＿ｒｅｆは、例えば式（１４）のようにＰＩ制御を用いて演算する。ここで、Ｋ_ＳＰは比例ゲイン、Ｋ_ＳＩは積分ゲインである。

＜ブレーキ操作の制御挙動＞
図１９に本実施の形態の制御装置１００における制御挙動の例を示す。図１９は押圧力のステップ指令に対する制御動作を示している。押圧力指令値Ｆ＿ｒｅｆが０から所定の値へ変化したとき、指令位置演算部１０３１は剛性に基づいて指令位置θ＿ｒｅｆを演算する。

推定位置フィードフォワード制御角速度演算部１０８４と推定位置フィードバック制御角速度演算部１０８３の出力の和を指令角速度ω＿ｒｅｆとして、角速度フィードバック制御量演算部１０８８に入力する。そして、角速度フィードバック制御量演算部１０８８は指令角速度ω＿ｒｅｆと角速度検出値ω＿ｄｅｔが一致するように制御量Ｔ＿ｒｅｆを出力する。

以上のように、実施の形態５に係る制御装置１００は、推定位置に基づいた制御と、速度制御の２段階で制御する構成を備える。これにより、角速度検出値ω＿ｄｅｔを用いた制御により高速回転まで動作する高応答の電動ブレーキの制御装置を提供することができる。

６．実施の形態６
図２０は、実施の形態６に係る制御装置１００の電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｆのブロック図である。実施の形態６に係る制御装置１００の基本的な構成は実施の形態５と同様であるため、説明を省略する。本実施の形態では、角速度フィードバック制御量演算部１０８８の代わりに角速度フィードバック制御量演算部１０８８Ａを備える点、および角速度フィードフォワード制御量演算部１０８９（図中では角速度ＦＦ部と略して記載）を備える点が実施の形態５と異なる。

角速度フィードバック制御量演算部１０８８Ａは、指令角速度ω＿ｒｅｆと角速度検出値ω＿ｄｅｔに基づいてフィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂを演算する。角速度フィードフォワード制御量演算部１０８９は、指令角速度ω＿ｒｅｆに基づいてフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆを演算する。そして電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｆは、フィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂとフィードフォワード制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｆの和を加算器１０９１で演算し制御量Ｔ＿ｒｅｆとして出力する。

角速度フィードバック制御量演算部１０８８Ａは、指令角速度ω＿ｒｅｆに基づいて速度目標応答ω＿ｒｅｆ＿ｆｉｌを式（１５）のように演算する。

角速度フィードバック制御量演算部１０８８Ａは、速度目標応答ω＿ｒｅｆ＿ｆｉｌと角速度検出値ω＿ｄｅｔに基づいて、式（１６）を用いてフィードバック制御量Ｔ＿ｒｅｆ＿ｆｂを演算する。

推定位置フィードフォワード制御量演算部１０３４の処理について説明する。電動ブレーキ制御量演算部の出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆに対して、モータ制御部１０４の制御応答は十分速いと仮定する。このとき、電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｆの出力である制御量Ｔ＿ｒｅｆから角速度ωまでの特性は、式（１７）の伝達関数Ｐｓ（ｓ）となる。ここで、Ｊｍはモータ９および運動変換機構１０の慣性である。

指令角速度ω＿ｒｅｆに対して制御応答Ｆｓ（ｓ）の制御応答で動作するための制御量は、制御応答Ｆｓ（ｓ）と伝達関数Ｐｓ（ｓ）を用いて式（１８）と式（１９）を用いて演算する。

＜ブレーキ操作の制御挙動＞
図２１に本実施の形態の制御装置１００における制御挙動の例を示す。図２１は押圧力のステップ指令に対する制御動作を示している。

指令角速度ω＿ｒｅｆまでの演算は、図１９と同様であるので説明を省略する。指令角速度ω＿ｒｅｆに対し、角速度フィードバック制御量演算部１０８８Ａと角速度フィードフォワード制御量演算部１０８９を用いて制御量Ｔ＿ｒｅｆを演算する。図２１の例では、角速度フィードバック制御量演算部１０８８Ａの出力はほぼゼロであり、フィードフォワード制御により動作している。

以上のように、実施の形態６に係る制御装置１００は、推定位置に基づいた制御と、速度制御の２段階で制御する構成を備え、それぞれにフィードバック制御とフィードフォワード制御を備える。これにより、押圧力検出値Ｆ＿ｄｅｔと角速度検出値ω＿ｄｅｔを用いたフィードバック制御の制御ゲインを小さくしても、フィードフォワード制御により応答性を保つことができる。これにより、制御安定性と制御応答性を両立した電動ブレーキの制御装置１００を提供することができる。

７．実施の形態７
図２２は、実施の形態７に係る制御装置１００の電動ブレーキ制御量演算部１０３Ｇのブロック図である。実施の形態７に係る制御装置１００の基本的な構成は実施の形態６と同様であるため、説明を省略する。実施の形態７では、速度制限部１０３６、指令位置変更部１０３５および押圧力補償部１０３７を備える点が実施の形態６と異なる。

速度制限部１０３６を設けることによって、剛性を用いて演算した指令位置θ＿ｒｅｆに対して変化率制限を行た指令位置θ＿ｒｅｆ１を出力し、モータ速度の上限および下限を制限するのは実施の形態３と同様である。速度制限部１０３６により、モータ９の速度制限の範囲内で動作する制御装置１００を提供することができる。これにより、制御装置１００の制御速度とモータ９の制御速度のミスマッチによる振動、発振、オーバーシュートを予防し安定した制御を実施することができる。

指令位置変更部１０３５を設けることによって、入力された指令位置θ＿ｒｅｆ１がθ_０より小さい場合、出力をθ_０とするように下限値が制限され、フィードバック用指令位置θ＿ｒｅｆ２が出力される。これにより、実施の形態２と同様に、押圧力が発生しないクリアランス移動の区間において、フィードバック制御が誤動作することを防止することができる。

押圧力補償部１０３７を設けることによって、実際の電動ブレーキ５０において発生する負荷トルクを打ち消して（補償して）制御することができる。これによって、実施の形態４と同様にブレーキ制御を安定させ、良好な応答性を維持することができる。

実施の形態３、４、７に記載した速度制限部１０３６について、実施の形態１、２、５、６にも適用できる。また、実施の形態２、３、４、７に記載した指令位置変更部１０３５について、実施の形態１、５、６にも適用できる。さらに、実施の形態４、７に記載した押圧力補償部１０３７について、実施の形態１から３、５、６にも適用できる。

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

７ 直流電源、８ インバータ、９ モータ、１０ 運動変換機構、１１ ブレーキ機構、１２ 位置検出センサ、１３ 押圧力検出センサ、５０ 電動ブレーキ、１００ 電動ブレーキの制御装置、１０１ 回転位置検出部、１０２ 押圧力検出部、１０３、１０３Ｂ、１０３Ｃ、１０３Ｄ、１０３Ｅ、１０３Ｆ、１０３Ｇ 電動ブレーキ制御量演算部、１０４ モータ制御部、１０３１、１０３１Ａ 指令位置演算部、１０３２ 推定位置演算部、１０３３ 推定位置フィードバック制御量演算部、１０３４ 推定位置フィードフォワード制御量演算部、１０３５ 指令位置変更部、１０３６ 速度制限部、１０３７ 押圧力補償部、１０８３ 推定位置フィードバック制御角速度演算部、１０８４ 推定位置フィードフォワード制御角速度演算部、１０８８、１０８８Ａ 角速度フィードバック制御量演算部、１０８９ 角速度フィードフォワード制御量演算部、１０９１、１０９３ 加算器、１０９２ 第二の加算器

Claims (15)

1. モータの回転運動を直線運動に変換してブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける電動ブレーキを制御する電動ブレーキの制御装置であって、
   前記モータの回転位置を検出する回転位置検出部、
   前記電動ブレーキの押圧力を検出する押圧力検出部、
   外部から入力された押圧力指令値と、前記押圧力検出部によって検出された押圧力と、に基づいて前記電動ブレーキの制御量を演算する電動ブレーキ制御量演算部、
   前記電動ブレーキ制御量演算部によって演算された前記制御量に基づいて前記モータを制御するモータ制御部、を備え、
   前記電動ブレーキ制御量演算部は、前記押圧力指令値に基づいて前記モータの指令位置を演算する指令位置演算部、前記回転位置検出部によって検出された前記モータの回転位置を用いずに前記押圧力に基づいて前記モータの推定位置を演算する推定位置演算部、前記指令位置演算部によって演算された前記指令位置に基づいてフィードフォワード制御量を演算する推定位置フィードフォワード制御量演算部、前記指令位置と前記推定位置演算部によって演算された前記推定位置が一致するようにフィードバック制御量を演算する推定位置フィードバック制御量演算部、前記推定位置フィードフォワード制御量演算部によって演算された前記フィードフォワード制御量と前記推定位置フィードバック制御量演算部によって演算された前記フィードバック制御量を加算して前記制御量を出力する加算器、を有する電動ブレーキの制御装置。
2. 前記電動ブレーキ制御量演算部は、前記押圧力指令値が予め定められた判定押圧力よりも小さい場合は、前記推定位置フィードバック制御量演算部のゲインを減少させる請求項１に記載の電動ブレーキの制御装置。
3. 前記電動ブレーキ制御量演算部の前記指令位置演算部は、前記押圧力指令値が０の場合に、前記ブレーキパッドと前記ブレーキディスクの間に予め定められた間隔を確保する位置を前記指令位置として演算する請求項１または２に記載の電動ブレーキの制御装置。
4. 前記電動ブレーキ制御量演算部は、前記指令位置演算部によって演算された前記指令位置が前記ブレーキパッドと前記ブレーキディスクの間に前記間隔を確保する位置である場合に、前記推定位置フィードバック制御量演算部に対する前記指令位置を前記ブレーキパッドと前記ブレーキディスクの接触が開始する接触開始位置に変更する指令位置変更部を有する請求項３に記載の電動ブレーキの制御装置。
5. 前記回転位置検出部は、前記モータの前記回転位置から角速度を算出し、
   前記電動ブレーキ制御量演算部は、前記推定位置フィードバック制御量演算部に替えて前記指令位置と前記推定位置が一致するようにフィードバック制御角速度を演算する推定位置フィードバック制御角速度演算部を有し、さらに前記指令位置に基づいてフィードフォワード制御角速度を演算する推定位置フィードフォワード制御角速度演算部、前記推定位置フィードフォワード制御角速度演算部によって演算された前記フィードフォワード制御角速度と前記推定位置フィードバック制御角速度演算部によって演算された前記フィードバック制御角速度を加算して指令角速度を出力する第二の加算器、前記第二の加算器によって出力された前記指令角速度と前記回転位置検出部によって検出された前記角速度が一致するように前記制御量を演算する角速度フィードバック制御量演算部、を有する請求項１に記載の電動ブレーキの制御装置。
6. 前記電動ブレーキ制御量演算部は、前記指令角速度に基づいてフィードフォワード制御量を演算する角速度フィードフォワード制御量演算部、前記指令角速度と前記角速度が一致するようにフィードバック制御量を演算する角速度フィードバック制御量演算部、前記角速度フィードフォワード制御量演算部によって演算された前記フィードフォワード制御量と前記角速度フィードバック制御量演算部によって演算された前記フィードバック制御量を加算して前記制御量を出力する加算器、を有する請求項５に記載の電動ブレーキの制御装置。
7. 前記電動ブレーキ制御量演算部は、前記押圧力指令値が予め定められた判定押圧力よりも小さい場合は、前記推定位置フィードバック制御角速度演算部または前記角速度フィードバック制御量演算部のゲインを減少させる請求項５または６に記載の電動ブレーキの制御装置。
8. 前記電動ブレーキ制御量演算部の前記指令位置演算部は、前記押圧力指令値が０の場合に、前記ブレーキパッドと前記ブレーキディスクの間に予め定められた間隔を確保する位置を前記指令位置として演算する請求項５から７のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。
9. 前記電動ブレーキ制御量演算部は、前記指令位置演算部によって演算された前記指令位置が前記ブレーキパッドと前記ブレーキディスクの間に前記間隔を確保する位置である場合に、前記推定位置フィードバック制御角速度演算部に対する前記指令位置を前記ブレーキパッドと前記ブレーキディスクの接触が開始する接触開始位置に変更する指令位置制限部を有する請求項８に記載の電動ブレーキの制御装置。
10. 前記電動ブレーキ制御量演算部は、前記押圧力指令値に基づいて押圧力補償制御量を演算する押圧力補償部を備え、前記押圧力補償部によって演算された前記押圧力補償制御量を前記制御量に加算して補償後制御量として演算し、
    前記モータ制御部は、前記電動ブレーキ制御量演算部によって演算された前記補償後制御量に基づいて前記モータを制御する請求項１から９のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。
11. 前記モータに接続される電源の電圧を検出する電圧検出部を備え、
    前記電動ブレーキ制御量演算部は、前記電圧検出部によって検出された電圧が予め定められた比較電圧よりも低い場合に、前記指令位置に対する前記電動ブレーキの制御の応答周波数を低下させ、または減衰係数を増大させる請求項１から１０のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。
12. 前記電動ブレーキ制御量演算部の前記指令位置演算部は、前記押圧力指令値に基づいて演算する前記指令位置の変化量を予め定めた速度以下に制限する請求項１から１１のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。
13. 前記電動ブレーキ制御量演算部の前記指令位置演算部は、前記電動ブレーキの前記モータの回転位置と前記電動ブレーキの押圧力の関係を示す剛性特性に基づいて前記押圧力指令値を前記指令位置に換算する請求項１から１２のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。
14. 前記電動ブレーキ制御量演算部の前記推定位置演算部は、前記電動ブレーキの前記モータの回転位置と前記電動ブレーキの押圧力の関係を示す剛性特性に基づいて前記押圧力を前記モータの推定位置に換算する請求項１から１３のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。
15. 前記電動ブレーキ制御量演算部の前記推定位置演算部は、前記押圧力指令値が０の場合に、前記ブレーキパッドと前記ブレーキディスクの接触が開始する接触開始位置を前記モータの推定位置として演算する請求項１から１４のいずれか一項に記載の電動ブレーキの制御装置。

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