KR101851016B1

KR101851016B1 - 전동 브레이크 장치

Info

Publication number: KR101851016B1
Application number: KR1020120008279A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 고토; 히로타카 오이카와; 다쿠야 우스이
Original assignee: 히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2018-04-20
Also published as: JP2012159134A; KR20120088576A; JP5737500B2; DE102012201323A1; US8833526B2; CN102619910B; CN102619910A; US20120193177A1

Abstract

전동 브레이크 장치에 있어서 브레이크 패드의 마모 및 그 밖의 경시 변화에 대하여 소기의 제어 정밀도를 유지한다.
브레이크 패달(5)의 조작에 기초하여 컨트롤러(7)에 의해 전동 모터(19)의 작동을 제어하고 감속 기구(25), 볼 램프 기구(27) 및 피스톤(11)을 통해 브레이크 패드(9)를 추진하여 디스크 로터(3)를 눌러서 제동력을 발생시킨다. 전동 모터(19)의 회전 위치와 피스톤(11)의 추력의 관계를 나타내는 회전 위치-추력 테이블에 기초하여 제동력을 제어한다. 전류-추력 변환 함수에 의해 전동 모터(19)에 흐르는 전류로부터 피스톤(11)의 추정 추력을 산출한다. 전동 모터(19)의 소정 회전 위치에 있어서의 추정 추력과 회전 위치-추력 테이블에 기초하는 기준 추력을 비교하여 전류-추력 변환 함수를 보정, 갱신함으로써 브레이크 패드(9)의 마모 및 그 밖의 경시 변화에 대하여 소기의 제어 정밀도를 유지한다.

Description

전동 브레이크 장치{ELECTRIC BRAKE DEVICE}

본 발명은 차량의 제동에 이용되는 전동 브레이크 장치에 관한 것이다.

전동 모터를 구동원으로 하여 차량의 제동을 행하는 전동 브레이크 장치에서는, 특허 문헌 1에 도시된 바와 같이 전동 모터를 구동하는 전류로부터, 전류 리플이나 전동 모터에 의해 작동하는 기계 부분의 그리스의 점성을 포함하는 미끄럼 이동 저항분의 전류(점성·마찰 토크 성분 전류) 등을 제거한 직동 추력의 발생에만 기여하는 전류, 소위 추력 기여 전류를 산출하고, 이 추력 기여 전류에 기계 부분의 특성이나 모터 특성에 의해서 결정되는 함수, 예컨대 전류-추력 변환 함수를 곱함으로써 추력을 추정하고 있다. 이와 같이 하여, 산출한 추정 추력을 이용함으로써, 추력을 직접 검출하는 추력 센서를 설치하는 일없이 센서리스 제어를 행하도록 한 것이 있다.

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제2003-106355호 공보

전술한 종래 기술에서는, 추력 센서에 관해서 센서리스 제어를 가능하게 하지만, 상기 기계 부분의 경시 변화에 따라서 추력의 추정치가 정확성을 결여해 버리는 경우가 있다. 이러한 상태가 좌우 바퀴에서 발생하면, 제동시의 차량 안정성이 저하할 우려가 있다. 본 발명은 경시 변화에 대하여 소기의 제어 정밀도를 유지하도록 한 전동 브레이크 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전동 브레이크 장치는 디스크 로터에 브레이크 패드를 누르는 압박 부재를 전동 모터에 의해 전달 기구를 통해 추진하는 캘리퍼와, 제동 지시 신호에 따라서 산출한 상기 압박 부재의 추력 지령치에 기초하여, 상기 전동 모터를 제어하는 제어 수단과, 상기 전동 모터의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단과, 상기 전동 모터에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 전동 모터에 흐르는 전류와 상기 압박 부재의 추력의 관계를 규정하는 전류-추력 변환 함수에 기초하여, 상기 전동 모터에 흐르는 전류로부터 상기 압박 부재의 추력을 추정하는 추력 추정 수단과, 상기 추력 추정 수단에 의해서 추정한 상기 전동 모터의 소정 회전 위치에 있어서의 추정 추력과, 상기 전동 모터의 회전 위치와 추력의 관계에 기초하는 상기 소정 회전 위치에 있어서의 기준 추력을 비교하여, 상기 전류-추력 변환 함수를 보정하여 갱신하는 전류-추력 변환 함수 갱신 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전동 브레이크 장치에 따르면, 캘리퍼나 브레이크 패드의 경시 변화에 대하여 소기의 제어 정밀도를 유지할 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 개략 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 전동 캘리퍼의 종단면도이다.
도 3은 도 1의 전동 브레이크 장치의 컨트롤러의 개략 구성을 도시하는 블럭도이다.
도 4는 도 3의 ECU가 실행하는 전류-추력 변환 함수 갱신 처리를 도시하는 플로우차트이다.
도 5는 도 4의 스텝 S3의 서브루틴이 되는 패드 두께의 산출 및 회전 위치-추정 추력 테이블 작성 처리를 도시하는 플로우차트이다.
도 6은 도 5에 도시하는 처리 실행시의 회전 위치 및 추정 추력의 경시 변화를 도시하는 타임 챠트이다.
도 7은 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성을 도시하는 그래프도이다.
도 8은 도 5에 있어서의 회전 위치-추정 추력 테이블 작성 처리를 설명하기 위한 그래프도이다.
도 9는 기계적인 0점을 원점으로 한 경우의 패드 두께에 의한 회전 위치-추력 특성의 변동을 도시하는 그래프도이다.
도 10은 기준 추력 및 각각의 회전 위치-추력 특성에 있어서의 기준 회전 위치를 원점으로 한 경우의 패드 두께에 따른 회전 위치-추력 특성을 도시하는 그래프도이다.
도 11은 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성을 도시하는 그래프도이다.
도 12는 패드 교환시의 강성계수의 산출예를 도시하는 그래프도이다.
도 13은 복수점에서 비교하여 패드 교환시의 강성계수를 산출하는 예를 도시하는 그래프도이다.
도 14는 강성계수 함수의 결정에 관해서 설명하기 위한 그래프도이다.
도 15는 도 4의 스텝 S6의 서브루틴이 되는 전류-추력 변환 함수의 보정 처리를 도시하는 플로우차트이다.
도 16은 회전 위치-추정 추력 테이블과 회전 위치-기준 추력 특성을 도시하는 그래프도이다.
도 17은 회전 위치-추정 추력 테이블과 회전 위치-기준 추력 특성을 복수점에서 비교한 그래프도이다.
도 18은 제2 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 컨트롤러의 개략 구성을 도시하는 블럭도이다.

[제1 실시예]

이하 제1 실시예에 따른 전동 브레이크 장치를 도면에 기초하여 설명한다. 본 실시예에 따른 전동 브레이크 장치의 전체 구성을 도 1의 블럭도에 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동 브레이크 장치(1)는, 차량인 자동차의 전후 좌우의 각 차륜에 설치된 전동 캘리퍼(2)(하나만 도시함)와, 차속, 차량 가속 등의 차량 상태를 검출하는 각종 센서로부터의 입력 신호에 기초하여, 전동 캘리퍼(2)에 제어 신호를 공급하는 컨트롤러(7)(제어 수단)를 구비하고 있다. 컨트롤러(7)는 조작 센서(6A)가 검출하는 브레이크 패달(5)의 조작 정보(예컨대 스트로크, 조작력)를 수취한다. 조작 센서(6A)는 스트로크 시뮬레이터(6)에 내장되어 있다. 스트로크 시뮬레이터(6)는 브레이크 패달(5)에 연결되어 브레이크 패달(5)의 스트로크를 가능하게 하여 적절한 조작력을 부여한다. 또한, 이들 전동 캘리퍼(2), 컨트롤러(7), 조작 센서(6A) 및 스트로크 시뮬레이터(6)를 포함하는 차재 기기에는 배터리 등의 전원(도시 생략)으로부터 전력이 공급된다. 컨트롤러(7)와 전동 캘리퍼(2) 및 전술한 각종 센서는 차재 네트워크(CAN) 및 전기 신호선에 의해서 상호 접속되어 제어 신호 및 검출 신호를 서로 주고 받을 수 있게 되어 있다. 조작 센서(6A)로서는 예컨대 브레이크 패달(5)의 스트로크를 검출하는 스트로크 센서, 밟는 힘을 검출하는 답력(踏力) 센서를 이용할 수 있다. 또한, 조작 센서(6A)는 반드시 스트로크 시뮬레이터(6)에 내장될 필요는 없고 스트로크 시뮬레이터(6)와는 별도로 예컨대 브레이크 패달(5)에 조립하도록 해도 좋다.

전동 캘리퍼(2)의 구성에 관해서 주로 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 전동 캘리퍼(2)(캘리퍼)는 캘리퍼 부동형(浮動型) 디스크 브레이크로서, 차륜과 같이 회전하는 디스크 로터(3)와, 서스펜션 부재 등의 차체측의 비회전 부분(도시 생략)에 고정되는 캐리어(12)와, 디스크 로터(3)의 양측에 배치되어 캐리어(12)에 의해서 지지되는 한 쌍의 브레이크 패드(9)와, 디스크 로터(3)를 걸치도록 배치되어 캐리어(12)에 대하여 디스크 로터(3)의 축 방향을 따라서 이동 가능하게 지지된 캘리퍼 본체(4)를 구비하고 있다.

캘리퍼 본체(4)에는 디스크 로터(3)의 일측에 대향하여 개구하는 관통 구멍을 갖는 원통형의 실린더부(15) 및 실린더부(15)로부터 디스크 로터(3)를 걸쳐서 반대측으로 연장되는 클로(16)가 일체적으로 형성되어 있다. 캘리퍼 본체(4)의 실린더부(15) 내에는 피스톤 유닛(17) 및 모터 유닛(18)이 설치된다.

피스톤 유닛(17)은 실린더부(15)에 미끄럼 이동 가능하게 끼워서 장착되는 바닥이 있는 원통형의 피스톤(11)(압박 부재)과 피스톤(11)의 내부에 수용된 볼·램프 기구(27)(회전-직동 변환 기구) 및 차동 감속 기구(25)와 패드 마모 보상 기구(22)를 일체화한 것이다. 볼·램프 기구(27)는 회전 디스크(27A)와 직동 디스크(27B) 사이의 경사 홈에 볼(27C)(강철구)이 개재되어 있고, 회전 디스크(27A)와 직동 디스크(27B)를 상대 회전시키는 것에 의해 경사 홈 사이에서 볼(27C)이 전동하여 회전 디스크(27A)와 직동 디스크(27B)를 회전 각도에 따라서 축 방향으로 상대 이동시킨다. 이에 따라, 회전 운동을 직선 운동으로 변환한다. 또 본 실시예에서는, 회전-직동 변환 기구를 볼·램프 기구(27)로 하고 있지만, 볼 나사 기구나 롤러 램프 기구, 정밀 롤러 나사 기구 등으로 해도 좋다.

차동 감속 기구(25)는 볼·램프 기구(27)와 모터 유닛(18)의 전동 모터(19) 사이에 개재되고, 전동 모터(19)의 로터(19A) 회전을 소정의 감속비로 감속하여 볼·램프 기구(27)의 회전 디스크(27A)에 전달한다. 패드 마모 보상 기구(22)는 브레이크 패드(9)의 마모[디스크 로터(3)와의 접촉 위치의 변화]에 대하여 조정 스크루(28)를 전진시켜 볼·램프 기구(27)를 추종시키는 것이다.

모터 유닛(18)에는 전동 모터(19) 및 리졸버 등의 회전 위치 검출 수단인 위치 센서(21)가 내장되어 있다. 위치 센서(21)는 전동 모터(19)의 로터(19A)의 회전 위치를 검출하고, 검출 데이터를 컨트롤러(7)에 설치된 후술하는 위치 제어부(39), 전류 보정부(43) 및 전류-추력 변환 함수 보정부(47)로 출력한다. 또한 전류 센서(도 1 참조)가 설치되고, 전류 센서(23)는 전동 모터(19)에 실제로 흐르는 전류를 검출하고, 검출 데이터를 컨트롤러(7)에 설치된 후술하는 전류 제어부(41) 및 전류 보정부(43)로 출력하는 전류 검출 수단이다.

이와 같이 구성한 전동 캘리퍼(2)는 다음과 같이 작동한다. 전동 모터(19)의 스테이터(30) 코일에의 통전에 의해서 로터(19A)가 회전하고, 로터(19A)의 회전은 차동 감속 기구(25)에 의해서 소정의 감속비로 감속되어 볼·램프 기구(27)에 의해서 직선 운동으로 변환되어 피스톤(11)을 추진한다. 피스톤(11)의 전진에 의해서 한쪽 브레이크 패드(9)가 디스크 로터(3)에 압박되고 그 반력에 의해서 캘리퍼 본체(4)가 이동하여 클로(16)가 다른 쪽 브레이크 패드(9)를 디스크 로터(3)에 눌러서 제동력을 발생시킨다. 브레이크 패드(9)의 마모에 대해서는, 패드 마모 보상 기구(22)의 조정 스크루(28)가 전진하여 볼·램프 기구(27)를 마모에 따르게 함으로써 보상한다.

다음으로, 컨트롤러(7)에 관해서 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(7)는 RAM(31)(기억 수단) 및 ECU(33)을 갖고 있다. ECU(33)는 조작 센서(6A)로부터의 페달 조작 정보의 입력을 받고, 페달 조작 정보가 나타내는 페달 조작 정보에 기초하여 전동 모터(19)의 작동을 제어하여, 피스톤(11)에 의한 브레이크 패드(9)에의 압박력을 제어한다.

도 3은 컨트롤러의 개략 구성을 도시하는 블럭도이다. RAM(31)은 회전 위치-추력 테이블(311)과, 전류-추력 변환 함수(312), 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)과, 브레이크 패드(9)의 패드 두께(314)와, 패드 전체 마모시 회전 위치-추력 특성(315)을 갖고 있다. 본 실시예에서는, 전류-추력 변환 함수(312)는 일차 함수로서 기억되어 있지만, 다른 함수 또는 테이블로서 기억해도 좋다. RAM(31)에 각각 기억된 회전 위치-추력 테이블(311), 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313) 및 패드 전체 마모시 회전 위치-추력 특성(315)은 전동 모터(19)의 회전 위치와 추력의 관계를 나타내는 전동 캘리퍼(2)의 강성 특성에 관계하고 있다.

ECU(33)는 페달 조작량-추력 지령 변환부(35)와, 추력 지령-모터 회전 위치 지령 변환부(37)와, 위치 제어부(39)와, 전류 제어부(41)와, 전류 보정부(43)와, 보정후 전류-추정 추력 변환부(45)(추력 추정 수단)와, 회전 위치-추력 테이블 작성부(46)와, 전류-추력 변환 함수 보정부(47)(전류-추력 변환 함수 갱신 수단)를 포함하고 있다.

페달 조작량-추력 지령 변환부(35)는 입력된 페달 조작량 P(조작 정보)를 추력 지령(Fs)으로 변환하여, 추력 지령-모터 회전 위치 지령 변환부(37)에 출력한다. 추력 지령-모터 회전 위치 지령 변환부(37)는 입력된 추력 지령(Fs)을 RAM(31)에 기억된 회전 위치-추력 테이블(311)에 기초하여, 모터 회전 위치 지령(Xs)으로 변환하여 위치 제어부(39)에 출력한다. 위치 제어부(39)는 위치 센서(21)에 의해서 검출한 전동 모터(19)의 회전 위치(X)와 추력 지령-모터 회전 위치 지령 변환부(37)로부터의 모터 회전 위치 지령(Xs)의 편차에 기초하여 전류 지령(As)을 산출하여, 전류 제어부(41)에 출력한다. 위치 제어부(39)에 의한 전류 지령(As)의 산출은 예컨대 PID 제어나 옵저버를 이용하여 행할 수 있다. 전류 제어부(41)는 전류 지령(As)에 대응한 모터 동작 지령(MM), 예컨대 PWM 신호를 산출하여 전동 모터(19)에 공급한다.

전동 캘리퍼(2)는 전류 지령(As)에 대응하는 전류 제어부(41)로부터의 모터 동작 지령(MM)을 받아, 그 모터 동작 지령(MM)[전류 지령(As)에 대응]에 따라서 전동 모터(19)가 회전함으로써 작동한다. 이 때 전동 모터(19)의 회전 위치(X)를 위치 센서(21)에 의해서 검출하고 또한 전동 모터(19)에 실제로 흐르는 전류치(예컨대 영구 자석 동기 모터의 q축 전류치)(A)를 전류 센서(23)에 의해서 검출하여 이들 검출 데이터를 ECU(33)의 전류 보정부(43)에 입력한다.

ECU(33)의 전류 보정부(43)는 전류 센서(23)에 의해 검출한 전류(A) 및 위치 센서(21)에 의해 검출한 전동 모터(19)의 회전 위치(X)(회전 위치를 미분한 회전 속도 및 회전 가속도를 포함하는 회전 위치 정보라고도 칭한다)에 기초하여, 쿨롱 마찰, 점성 마찰, 가속 토크, 전동 모터(19) 고유의 토크 리플, 전기각에 동기한 외란, 기계각에 동기한 외란, 그 밖의 외란을 필터링하는 전류 보정 처리를 하여 순수하게 추력 발생에 기여하는 보정후 전류(A')를 미리 정해진 산출식, 맵 등에 기초하여 산출한다. 구체적으로는 전동 캘리퍼(2)의 볼·램프 기구(27), 감속 기구(25) 및 패드 마모 보상 기구(22) 등의 기계 부분에 있어서의 가속도 토크나 기계 마찰, 점성 저항분 등의 전류 변동에 영향을 미치는 전류 성분을 제거하여 피스톤 추력에만 요하는 전류치로서 보정후 전류(A')를 산출한다.

이 때 전류 보정부(43)에서는, 평균화 처리(소정의 모터 회전 위치 범위에서의 전류치의 평균화 처리) 등의 필터링의 영향으로 인해 산출한 보정후 전류(A')에 지연이 생기기 때문에, 위치 센서(21)로부터의 회전 위치 정보(X)를 보정후 전류(A')에 동기시키는 처리를 하고, 보정후 전류(A')를 보정후 전류-추정 추력 변환부(45)에 출력하고, 이것에 동기시킨 전동 모터(19)의 보정후 회전 위치(X')를 회전 위치-추정 추력 테이블 작성부(46)에 출력한다.

ECU(33)의 보정후 전류-추정 추력 변환부(45)는 RAM(31)에 기억된 보정후 전류와 추정 추력의 관계를 규정하는 전류-추력 변환 함수(312)를 이용하여 전류 보정부(43)로부터 출력되는 보정후 전류(A')에 기초하여 추정 추력(F')을 산출하여 회전 위치-추정 추력 테이블 작성부(46)에 출력한다.

회전 위치-추력 테이블 작성부(46)는 보정후 전류-추정 추력 변환부(45)에서 산출한 추정 추력(F')과 전류 보정부(43)로부터의 보정후 회전 위치(X')를 이용하여, 모터 회전 위치와 추력의 관계를 나타내는 회전 위치-추정 추력 테이블을 작성하고, RAM(31)에 기억된 회전 위치-추력 테이블(311)을 덮어 쓰기하여 갱신한다. 회전 위치-추력 테이블 작성부(46)에 의한 회전 위치-추력 테이블의 작성은 브레이크 패달(5)이 세게 밟아지고 나서, 원하는 제동력을 발생한 후에 브레이크 패달(5)의 조작이 해제되기까지의 한 번의 제동이 종료했을 때에 그 한 번의 제동 중에 보정후 전류-추정 추력 변환부(45)에서 복수 산출되는 추정 추력(F')과 이것에 대응하는 보정후 회전 위치(X')를 이용하여 행해진다. 또한, 회전 위치-추력 테이블 작성부(46)가 행하는 회전 위치-추력 테이블(311)의 갱신도 한 번의 제동이 종료했을 때에 행해진다. 이와 같이, 한 번의 제동이 종료할 때마다 회전 위치-추력 테이블(311)을 갱신함으로써 캘리퍼 본체(4)나 브레이크 패드(9)의 강성 특성의 변화를 고려한 정밀도가 높은 제동력 제어를 행하는 것이 가능해진다.

전류-추력 변환 함수 보정부(47)는 RAM(31)에 기억된 브레이크 패드(9)의 패드 두께(31d)와, 회전 위치-추력 테이블 작성부(46)에서 작성한 회전 위치-추정 추력 테이블을 입력한다. 또한 입력된 패드 두께(31d)에 대응하는 회전 위치-기준 추력 특성(313)을 선택하여 입력한다. 그리고 회전 위치-추정 추력 테이블 작성부(46)에 의해서 작성된 회전 위치-추정 추력 테이블과, 선택한 회전 위치-기준 추력 특성을 비교하여, 전류-추력 변환 함수(312)를 보정, 갱신하여 RAM(31)에 기억한다. 또, 본 실시예에서는, 전류-추력 변환 함수 보정부(47)에 의해 전류-추력 변환 함수 갱신 수단을 구성하고 있다.

다음에, 전동 브레이크 장치(1)의 작동에 관해서 설명한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 운전자가 브레이크 패달(5)을 조작하면, 스트로크 시뮬레이터(6)의 조작 센서(6A)에서 제동 지시 신호인 페달 조작량이 컨트롤러(7)의 ECU(33)에 입력된다. ECU(33)에서는, 페달 조작량은 페달 조작량-추력 지령 변환부(35)에 의해서 피스톤(11)이 브레이크 패드(9)를 압박하여야 할 목표 추력으로 변환되어, 추력 지령치(Fs)로서 추력 지령-회전 위치 지령 변환부(37)에 입력된다. 추력 지령-회전 위치 지령 변환부(37)에서는, RAM(31)에 저장된 회전 위치-추력 테이블(311)을 이용하여 추력 지령치(Fs)에 대한 전동 모터(19)의 회전 위치를 결정하고 이것을 회전 위치 지령(Xs)으로서 위치 제어부(39)에 보낸다.

위치 제어부(39)에서는, 위치 센서(21)에 의해서 검출한 전동 모터(19)의 회전 위치(X)와 회전 위치 지령(Xs)의 편차에 기초하여, 전동 모터(19)에의 전류 지령(As)을 결정하고 전류 제어부(41)에 보낸다. 여기서, 전류 지령(As)은, 예컨대 PID 제어나 옵저버를 이용하여 결정할 수 있다. 전류 제어부(41)에서는, 전류 지령(As)에 대응한(PWM 신호 등에 의한) 모터 동작 지령(MM)을 산출하고, 이 모터 동작 지령(MM)에 의해서 전동 모터(19)에 전류 지령(As)에 따른 전류를 공급한다. 이에 따라, 회전 위치에 의한 추력 제어가 행하여져, 목표 추력에 따른 회전 위치까지 전동 모터(19)가 회전한다. 그리고 전동 모터(19)의 회전에 의해, 전달 기구인 감속 기구(25) 및 볼·램프 기구(27)를 통해 피스톤(11)이 전진하여 브레이크 패드(9)를 디스크 로터(3)에 눌러서 제동력이 발생한다.

전술한 제동 동작 중에 위치 센서(21)에 의해서 검출한 전동 모터(19)의 회전 위치(X)와 전류 센서(23)에 의해서 검출한 전류(A)를 전류 보정부(43)에 입력한다. 전류 보정부(43)는 전류 및 회전 위치 정보에 기초하여 필터링 처리를 하고, 추력 발생에 기여한 성분만을 추출한 보정후 전류(A')를 생성하여, 보정후 전류-추정 추력 변환부(45)에 보낸다. 또한 보정후 전류(A')에 동기시킨 보정후 회전 위치(X')를 회전 위치-추정 추력 테이블 작성부(46)에 보낸다. 또, 보정후 전류(A') 및 보정후 회전 위치(X')는 이동 평균 처리의 제어 주기마다 출력되어 보정후 전류-추정 추력 변환부(45) 및 회전 위치-추정 추력 테이블 작성부(46)에 각각 보내어진다.

보정후 전류-추정 추력 변환부(45)에서는, RAM(31)에 기억된 전류-추력 변환 함수(312)를 이용하여 보정후 전류(A')에 기초하는 추정 추력(F')을 산출하여 회전 위치-추정 추력 테이블 작성부(46)에 보낸다. 여기서, 종전의 전동 브레이크 장치에 있어서의 전류-추력 변환 함수는 제조시에 설정되는 초기의 함수 또는 테이블을 갱신하지 않고 이용되고 있었다. 이와 같이, 일정한 전류-추력 변환 함수를 사용하고 있기 때문에, 캘리퍼의 기계 부분의 경시 변화에 의해서 추력의 추정치가 정확성을 결여하여 버리게 되고, 전동 브레이크 장치의 제어 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 없게 될 가능성이 있었다. 또한 이러한 상태가 좌우 바퀴에서 발생하면, 제동시의 차량 안정성이 저하할 우려가 있다. 이러한 과제에 대하여 이하에 상세히 서술하는 전류-추력 변환 함수 보정부(47)에 의해 전류-추력 변환 함수(312)를 적절하게 갱신하도록 하여, 상기 과제를 해결하도록 하고 있다.

회전 위치-추정 추력 테이블 작성부(46)는 제동중에 축적된 보정후 회전 위치(X') 및 추정 추력(F')에 의해 보정후 회전 위치와 추정 추력의 관계를 나타내는 회전 위치-추정 추력 테이블을 생성하여 전류-추력 변환 함수 보정부(47)에 출력하고 RAM(31)의 회전 위치-추력 테이블(311)을 덮어 쓰기하여 갱신한다. 이와 같이, 전류 센서(21)에 의해서 검출한 전동 모터(19)에 실제로 흐르는 전류(A)에 기초하여 산출한 추정 추력(F')을 이용하여 회전 위치-추력 테이블(311)을 갱신함으로써, 브레이크 패드(9)의 마모 및 그 밖의 경시 변화 또는 외란의 영향에 대하여 높은 제어 정밀도를 유지하는 것이 가능해진다.

전동 브레이크 장치(1)에서는, 전류-추력 변환 함수 보정부(47)에 의해 추정 추력을 연산하기 위한 전류-추력 변환 함수(312)를 적절하게 갱신하도록 하고 있다. 이에 따라, 브레이크 패드(9)의 마모나 전동 캘리퍼의 기계 부분의 경시 변화 및 외란의 영향이 있었다고 해도, 보정후 전류-추정 추력 변환부(45)에 의한 추정 추력(F')의 산출 정밀도를 유지하여, 전동 브레이크 장치의 제어 정밀도를 고정밀도로 유지하여 안정된 제동력을 얻을 수 있다.

상기 전류-추력 변환 함수 보정부(47)는 RAM(31)에 기억된 브레이크 패드(9)의 패드 두께(314) 및 회전 위치-추정 추력 테이블 작성부(46)에 의해서 작성한 최신의 회전 위치-추정 추력 테이블(311)을 입력하고, 또한 RAM(31)의 패드 두께(314)에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)을 선택한다. 그리고 회전 위치-추정 추력 테이블 작성부(46)에 의해서 작성한 회전 위치-추정 추력 테이블(311)과 선택한 회전 위치-기준 추력 특성(313)을 비교하여, 전류-추력 변환 함수(312)를 보정, 갱신한다. 이 때 전동 모터(19)의 소정 회전 위치에 있어서의 추정 추력(F')이 패드 두께(314) 및 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)에 기초하는 기준 추력에 대하여 일정한 범위 내에서 수렴되도록 전류-추력 변환 함수(312)를 수정하여 갱신한다.

전류-추력 변환 함수 보정부(47)는 산출한 최신의 패드 두께와 RAM(31)의 저장부(314)에 저장된 전회의 처리 실행시의 패드 두께(314)를 비교하는 것에 의해 브레이크 패드(9)가 교환되었는지 여부를 판정할 수 있다. 또한 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)은 RAM(31)에 기억된 패드 두께(314)에 따라서 선택한다.

RAM(31)에 기억된 회전 위치-추력 테이블(311) 및 전류-추력 변환 함수(312)의 갱신 처리의 플로우차트를 도 4에 도시한다. 도 4를 참조하면, 스텝 S1에 있어서, 전동 브레이크 장치(1)의 브레이크 시스템이 작동 중(ON)인지 아닌지, 즉 제동 제어가 행하여지고 있는지 아닌지를 판정한다. 스텝 S1에서 브레이크 시스템이 작동 중(ON)인 경우, 해당 전류-추력 변환 함수의 갱신 처리는 종료한다.

스텝 S1에서 브레이크 시스템이 작동 중(ON)이 아닌 경우, 스텝 S2로 진행하여 브레이크 패드(9)가 상온인지 아닌지를 판정한다. 스텝 S2에 있어서 브레이크 패드(9)가 상온이 아니라고 판정하면, 스텝 S1로 되돌아간다. 스텝 S2에 있어서 브레이크 패드(9)가 상온이라고 판정하면, 스텝 S3으로 진행한다.

여기서, 브레이크 패드(9)가 상온일 때에 갱신 처리를 실행하는 것은, 캘리퍼(2)의 경시 변화의 원인이 되는 기계 부분의 기계 효율의 저하나 전동 모터(19)의 자석 소자(消磁)가 온도에 의해서 변화되어 버리기 때문이다. 이 때문에, 온도의 영향을 배제하고 경시 변화의 유무를 확인하기 위해서, 매회 상온 상태에서 전류-추력 변환 함수의 갱신 처리를 행하도록 하고 있다. 또한 이 스텝 S2에 있어서의 판정 처리는 예컨대, 차량이 정차 중이고 또한 엔진 오프 후에 소정 시간이 경과했는지 아닌지에 의해서 상온으로 추정하는 것으로 판정할 수 있고, 또한 온도 센서를 설치하여 판정하더라도 좋다.

스텝 S3에서는, 피스톤(11)의 전진에 의해 브레이크 패드(9)가 디스크 로터(3)에 접촉하는 점에 기초하여 브레이크 패드(9)의 두께[패드 두께(31d)]를 산출하고 또한 회전 위치-추력 테이블 작성부(46)에 의해서 회전 위치-추력 테이블(311)의 갱신 정보를 작성하여 스텝 S4로 진행한다.

스텝 S4에서는, 스텝 S3에 있어서 산출한 최신의 패드 두께(dn)와 RAM(31)에 기억된 전(前)제어 주기의 패드 두께(314)를 비교하여 전제어 주기보다도 패드가 두껍게 되어 있는지 아닌지를 판정한다. 패드 두께가 두껍게 되어 있는 경우에는(Y), 브레이크 패드(9)가 교환된 것으로 판단하여 스텝 S5로 진행하고, 두껍게 되어 있지 않은 경우에는(N), 스텝 S6으로 진행한다. 또 본 실시예에 있어서는, 산출한 패드 두께의 증감에 의해서 브레이크 패드(9)의 교환 유무를 판정하고 있지만, 패드 교환을 다른 방법에 의해서 검출해도 좋다.

스텝 S5에서는, 전류-추력 변환 함수 보정부(47)에 의해 교환후의 브레이크 패드(9)의 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)을 작성하고 RAM(31)에 기억하여 스텝 S7로 진행한다. 본 실시예에서는, 패드 교환시의 패드의 특성이나 종류 등의 변동에 의한 영향을 제거하기 위해서 패드 교환을 검출할 때마다 미리 RAM(31)에 저장된 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)과 스텝 S3에 있어서 산출한 패드 두께[최신의 패드 두께(dn)] 및 작성한 회전 위치-추정 추력 테이블(311)을 사용하여 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)을 작성한다.

스텝 S6에서는, 스텝 S3에서 결정한 패드 두께 및 스텝 S5에서 작성한 브레이크 패드(9)의 교환후의 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)에 기초하여, 그 시점의 패드 두께에 있어서의 회전 위치-기준 추력 특성(313)을 결정하고, 스텝 S3에서 작성한 회전 위치-추정 추력 테이블(311)과 비교함으로써 전류-추력 변환 함수(312)를 보정하여 스텝 S7로 진행한다. 본 실시예에 있어서는, 전류-추력 변환 함수(312)를 일차 함수로 하고 있지만, 이 전류-추력 변환 함수(312)는 이 외에 회전 위치 등의 함수 또는 테이블로 해도 좋다.

스텝 S7에서는, 스텝 S3에서 산출한 패드 두께(dn)를 RAM(31)에 패드 두께(314)로서 기억한다. 이 값은 다음 회의 본 처리 실행시에 참조되고, 스텝 S3에서 패드 두께의 전회 값으로서 사용된다. 스텝 S7의 종료에 의해 전류-추력 변환 함수(312)의 보정, 갱신 처리를 종료한다.

다음으로, 스텝 S3에 있어서의 패드 두께(314)의 산출 및 회전 위치-추정 추력 테이블 작성의 처리에 관해서, 스텝 S3의 서브루틴이 되는 도 5의 플로우차트 및 도 6의 회전 위치 및 추정 추력의 시간적 변화를 나타내는 타임 챠트를 이용하여 설명한다.

도 5를 참조하면, 스텝 S3-1에 있어서, 전류-추력 변환 함수 보정부(47)에 의해 브레이크 패드(9)가 디스크 로터(3)를 누르는 방향으로 일정한 회전 속도로 피스톤(11)을 전진시키는 회전 위치 지령(Xs)을 행하고, 위치 제어부(39) 및 전류 제어부(41)에 의해 전동 모터(19)를 구동시킨다. 구체적으로는 스텝 S3의 처리 개시 시점에서의 초기 회전 위치(X0)에 소정량 ΔX를 더한 회전 위치 지령(Xc1)을 생성한다. 그 후 스텝 S3-2로 진행한다. 본 실시예에 있어서는, 회전 위치 지령의 소정량 ΔX는 예컨대 전동 모터(19)의 회전 속도가 100 rpm이 되는 데 필요한 회전 위치의 증가량으로 하고 있다. 이에 따라, 도 6을 참조하면, 시각 t0에서 전동 모터(19)가 회전을 시작한다. 그 후 전류 보정부(43)의 필터링의 영향으로 인한 지연을 수반하여, 시각 t1에서 추정 추력(F)이 산출된다.

스텝 S3-2에 있어서, 전동 모터(19)의 구동에 따라 보정후 전류-추정 추력 변환부(45)에 의해서 산출되는 추정 추력(F')이 소정의 추력인 기준 추력(F0)을 넘었는지 아닌지를 판정한다. 이 판정에 의해 브레이크 패드(9)가 디스크 로터(3)에 접촉했는지 아닌지를 판정한다. 스텝 S3-2의 판정 결과, 추정 추력(F')이 기준 추력(F0)을 넘었다고 판정된 경우는, 스텝 S3-4로 진행하고, 기준 추력(F0)을 넘지 않았다고 판정된 경우는, 스텝 S3-3에서 그 시점에서의 회전 위치 지령(Xcn)에 소정량 ΔX를 더한 회전 위치 지령(Xcn+1)을 생성하여 스텝 S3-2로 되돌아간다. 여기서, 본 실시예에 있어서는, 기준 추력(F0)을 예컨대 3kN으로 하고 있다.

도 6을 참조하면, 시각 t2에서 브레이크 패드(9)의 디스크 로터(3)에의 접촉에 의해 추정 추력(F')이 증가하기 시작하여, 시각 t3에서 추정 추력(F')이 소정의 기준 추력(F0)에 달한다. 이때의 보정후 회전 위치(필터링에 의한 지연으로 동기시킨 회전 위치)를 기준 회전 위치(Xn)로 한다.

스텝 S3-4에서는, 산출된 추정 추력(F')이 기준 추력(F0)을 넘은 시점에서, 전류 보정부(43)에서 산출되는 보정후 회전 위치를 기준 회전 위치(Xn)로 하고, 이 기준 회전 위치(Xn)를 RAM(31)에 기억된 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)에 있어서의 기준 추력(F0)에 대응하는 기준 회전 위치(Xe)로부터 감하는 것에 의해서 패드 두께를 산출하여 스텝 S3-5로 진행한다.

여기서, 패드 두께는, 본 실시예에서는, RAM(31)에 미리 기억된 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)을 사용하여 산출한다. 이 때문에, 기준 회전 위치(Xn) 및 (Xe)는 감산 처리를 행하기 위해서 동일한 좌표 상에서 검출해야 한다. 따라서 볼·램프 기구(25) 또는 마모 보상 기구(22)의 후단 위치 등의 기계적으로 일정한 위치를 기준으로 하여 원점을 설정한다. 따라서, 위치 센서(21)로서 리졸버 등의 절대적인 원점을 갖고 있지 않은 위치 센서를 사용할 경우, 기동시에 일단 일정한 기계적인 기준 위치까지 전동 모터(19)를 회전시켜서 원점을 설정한다. 또 전원 오프시에도 전동 모터(19)의 회전 위치를 기억할 수 있는 경우, 또는 위치 센서(21)로서 일정한 기계적인 원점을 갖는 센서를 사용하는 경우에는 그 원점에 기초하여 위치 검출을 할 수 있다.

또한 본 실시예에서는, 브레이크 패드(9)가 디스크 로터(3)에 접촉하는 기준회전 위치(Xn)의 검출에 기준 추력(F0)을 이용하고 있다. 이것은, 브레이크 패드(9)가 편마모되어 있는 경우에는, 브레이크 패드(9)의 외관상의 강성이 저하하고, 브레이크 패드(9)가 디스크 로터(3)에 접촉한 회전 위치로부터 추력이 상승하는 회전 위치까지의 이동량이, 편마모를 일으키고 있지 않은 경우에 비교해서 증가하는 경향이 있기 때문이다. 이 편마모의 영향을 해소하기 위해서 기준 추력(F0)은 편마모에 의한 회전 위치(X)의 이동량의 증가를 예측한 값으로서 설정된다. 또, 브레이크 패드(9)가 디스크 로터(3)에 접촉하는 패드 접촉 위치의 검출에는, 어느 정도 추력이 발생하고 있는 것을 확인할 수 있으면 좋기 때문에 기준 추력(F0) 대신에 전동 모터(9)의 전류치를 이용해도 좋고, 전동 모터(9)의 전류치에 대한 회전 위치 변화량을 이용해도 좋다. 또는 브레이크 패드(9)와 디스크 로터(3)의 접촉을 검지하는 마이크로 스위치 등의 리밋 스위치를 설치하고, 이 스위치가 접촉을 검지했을 때의 전동 모터(9)의 회전 위치를 패드 접촉 위치인 기준 회전 위치(Xn)로 해도 좋다.

스텝 S3-4에서는, 결정된 기준 회전 위치(Xn)를 패드 전체 마모시의 기준 회전 위치(X0)로부터 감하는 것으로 패드 두께(dn)를 산출한다. 또, 본 실시예에서는, 패드의 마모로 인한 패드 두께의 변동량을 패드 두께로서 산출하는 것으로 하고 있지만, 검출한 기준 회전 위치를 패드 교환시, 즉 패드 신품시의 기준 회전 위치와 비교하여 패드 마모량으로서 산출해도 좋고, 기준 회전 위치를 그대로 사용해도 좋다.

스텝 S3-5에서는, 계속해서 브레이크 패드(9)를 디스크 로터(3)를 누르는 방향으로 일정한 회전 속도로 진행시키는 회전 위치 지령(Xd1)을 현재의 회전 위치 지령치에 소정량을 더함으로써 생성하고, 위치 제어부(39) 및 전류 제어부(41)에 의해 전동 모터(19)를 구동시켜 스텝 S3-6으로 진행한다.

스텝 S3-6에서는, 보정후 회전 위치가 소정 회전 위치(Xs)에 도달했는지 아닌지를 판정한다. 판정 결과, 도달한 경우에는(Y), 스텝 S3-7로 진행하고, 도달하지 않은 경우에는(N), 스텝 S3-5로 되돌아가고, 계속해서 일정한 회전 속도로 전동 모터(19)를 구동시킨다. 소정 회전 위치(Xs)는 기준 회전 위치(Xn)로부터 소정량 만큼, 예컨대 피스톤이 0.5 mm 이동하는 데 필요한 전동 모터(19)의 회전량 만큼 이동한 위치로 한다. 이 소정 회전 위치(Xs)는 회전 위치-추정 추력 테이블을 작성하기 위한 것으로, 스텝 S3-4에서 결정한 기준 회전 위치(Xn)에 대하여 충분히 추력을 발생하는 위치로서 제어가 필요한 추력에 따라서 설정한다. 기준 회전 위치(Xs) 대신에 전류치나 추정 추력을 파라메터로서 이용해도 좋다. 도 6을 참조하면, 시각 t4에서 전동 모터(19)의 보정후 회전 위치가 소정 회전 위치(Xs)에 도달하고 있다.

스텝 S3-7에서는, 스텝 S3-6까지의 전동 모터(19)의 구동에 기초하여, 보정후 전류-추정 추력 변환부(45)에서 산출한 추정 추력을 이용하여 회전 위치-추력 테이블 작성부(46)에 의해 회전 위치-추정 추력 테이블(311)을 작성하여, 스텝 S3-8로 진행한다.

스텝 S3-8에서는, 브레이크 패드(9)를 디스크 로터(3)로부터 이격되는 방향으로 일정한 회전 속도로 진행시키는 회전 위치 지령(Xd2)을 행하고, 위치 제어부(39) 및 전류 제어부(41)에 의해서 전동 모터(19)를 구동하여 스텝 S3-9로 진행한다.

스텝 S3-9에서는, 회전 위치가 초기의 회전 위치(X0)로 되돌아갔는지 아닌지를 판정한다. 판정 결과, 초기의 회전 위치(X0)로 되돌아갔다고 판정된 경우에는(Y), 스텝 S3-10으로 진행하고, 되돌아가지 않았다고 판정된 경우에는(N), 스텝 S3-8로 되돌아가고, 계속해서 일정한 회전 속도로 전동 모터(19)를 구동한다.

스텝 S3-10에서는, 회전 위치 지령(Xd2)을 정지하여, 전동 모터(19)의 제어를 정지하고, 패드 두께의 산출 및 회전 위치-추정 추력 테이블의 작성 처리를 종료하고, 메인 루틴의 스텝 S3을 종료하여 스텝 S4로 진행한다.

도 6을 참조하면, 시각 t4에서 전동 모터(19)의 보정후 회전 위치(X')가 소정회전 위치(Xs)에 도달한 후 전동 모터(19)를 역회전시켜 피스톤(11)을 후퇴시키고, 시각 t5에서 회전 위치가 초기의 회전 위치(X0)로 되돌아갔을 때 전동 모터(19)를 정지한다.

다음으로, RAM(31)에 기억되는 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)에 관해서 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7(A)에 도시한 바와 같이 실제의 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성은 회전 위치(X)가 일정한 기계적인 제로점인 원점(O)에서 전체 마모한 브레이크 패드(9)가 디스크 로터(3)에 접촉할 때까지는 추력을 발생하지 않고, 브레이크 패드(9)가 디스크 로터(3)에 접촉했을 때 추력을 발생하고, 그 후 회전 위치(X)가 진행함에 따라서 추력이 커지는 특성이 된다. 이 때 전류 센서(21)의 검출치에 기초하여 기준 추력(F0)이 발생했을 때의 회전 위치(X)를 기준 회전 위치(Xe)로 한다.

그리고 도 7(B)에 도시한 바와 같이 기준 회전 위치(Xe) 및 기준 추력(F0)이 원점(O)이 되도록 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성의 곡선을 이동하고 함수 fe(x)로 하여 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)을 미리 RAM(31)에 저장한다. 또, 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)은 함수가 아니라 테이블로서 저장해도 좋다.

다음으로, RAM(31)의 저장부(311)에 저장되는 회전 위치-추력 테이블(311)에 관해서 도 8을 참조하여 설명한다. 보정후 전류-추정 추력 변환부(46)에 의해서 산출된 추정 추력(F') 및 전류 보정부(43)에서 보정된 보정후 회전 위치(X')에 기초하여 작성된 도 8(A)에 도시하는 회전 위치-추력 테이블(Fn[X])을 기준 회전 위치(Xn) 및 기준 추력(F0)이 원점(O)이 되도록 이동하고, 이것을 도 8(B)에 도시하는 회전 위치-추력 테이블(311)(fn[x])로 하여 RAM(31)에 기억한다.

다음으로, RAM(31)에 저장되는 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)에 관해서 도 9 내지 도 14를 참조하여 설명한다. 도 9는 일정한 기계적인 0점을 원점으로 한 경우의 패드 두께에 의한 회전 위치-추력 특성의 변동을 나타내고 있고, Xn0는 패드 교환시의 기준 회전 위치, Xn은 사용중의 어떤 패드 두께에 있어서의 기준 회전 위치, 또한 Xe는 패드 전체 마모시의 기준 회전 위치를 나타내고 있다. 브레이크 패드(9)의 마모에 따라 기준 추력(F0)을 발생시키는 기준 회전 위치가 커져 있다. 이들 패드 두께에 의한 회전 위치-추력 특성을 각각의 기준 회전 위치(Xn0, Xn, Xe) 및 기준 추력(F0)이 원점(0)이 되도록 이동한 그래프도를 도 10에 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 회전 위치-기준 추력 특성은 브레이크 패드(9)의 두께에 의해서 강성(회전 위치의 증대에 대한 추력의 증대 비율)이 화살표 A 방향으로 변화되어 패드 두께가 작을수록 강성이 커지고 있다.

미리 설정된 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)을 나타내는 함수 fe(x)와, 패드 교환시(패드 마모가 없는 상태)에 산출한 회전 위치-추력 특성을 나타내는 테이블 fp[x]에 기초하여 이들 사이를 보간함으로써, 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)을 결정할 수 있다. 도 11을 참조하면, 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)을, 패드 두께(d)와 회전 위치(x)로 나타내는 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)의 함수 fe(x)와 패드 교환후에 산출한 회전 위치-추력 특성의 테이블 fp[x] 사이를 보간하는 함수 f(d, x)로 한다. 이 함수 f(d, x)는 패드 교환시(패드 마모가 없는 상태)에는. 패드 교환시의 회전 위치-추정 추력 특성의 테이블 fp[x]과 일치하는 특성을 갖고 패드 두께의 감소에 따라 화살표 B 방향으로 변화되고, 패드 전체 마모시에는 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)을 나타내는 함수 fe(x)와 같은 특성을 갖는다.

여기서, 함수 f(d, x)=α(d)·fe(x)가 되는 패드 두께(d)의 함수를 강성계수 함수 α(d)로서 정의한다. 이 강성계수 함수 α(d)는 패드 교환시의 패드 두께(dp) 및 회전 위치-추정 추력 특성의 테이블(fp[x])을 이용하여 결정할 수 있다. 이 경우, fp[x]에 관해서, fp[x]=fe(x)·α(dp)가 되고, α(dp)=αp(정수)이므로, αp를 산출함으로써, α(d)를 결정하여 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)의 함수 f(d, x)를 얻을 수 있다.

우선, 패드 전체 마모시의 회전 위치-추력 특성(315)의 함수 fe(x) 및 패드 교환시의 회전 위치-추정 추력 테이블(fp[x])을 이용하여 αp를 산출한다. 이 때, 예컨대 도 12에 도시한 바와 같이, 소정의 회전 위치(x1)에 있어서 패드 전체 마모시의 추력(fe(x1)) 및 패드 교환시의 추력(fp[x1])을 이용하여, αp·fe(x1)=fp[x1]로 하여 αp=fp[x1]/fe(x1)를 산출할 수 있다.

이 경우, 도 13에 도시한 바와 같이, 복수의 소정 회전 위치 x1, x2,… xn에 관해서 αp를 산출해도 좋다.

다음으로, 패드 교환시의 패드 두께(dp) 및 강성계수 함수 α(dp)=αp를 이용하여, 회전 위치-기준 추력 특성(f(d,x))을 결정한다. 회전 위치-기준 추력 특성(f(d,x))은 패드 두께가 d=dp일 때(패드 교환시), α(dp)=αp가 되고 d=0일 때(패드 전체 마모시), α(0)=1이 되는 것과 같은 함수이다. 여기서, 예컨대 도 14에 도시한 바와 같이 강성계수 함수 α(d)가 패드 두께(d)의 일차 함수라고 하면, 강성계수 함수 α(d)는,

α(d)=1+β×d

로 나타낸다. β는 일차 함수의 기울기(정수)이며, 마이너스의 값이며 패드 교환시의 패드 두께(dp) 및 강성계수 함수 (dp)=αp로부터 β=(αp-1)/dp가 된다.

또 강성계수 함수 α(d)는 이러한 일차 함수로 하는 것 외에, 다른 함수 또는 테이블로 해도 좋다. 테이블로 하는 경우에는, 패드 교환시에 테이블을 보정하는 함수를 이용해도 좋다. 또한, 본 실시예에서는, 강성계수 함수 α를 패드 두께(d)의 함수 α(d)로 하고 있지만, 이 외에 회전 위치(x)의 함수 α(x)로 해도 좋고, 2변수 함수 α(d, x)로 해도 좋다. 이 경우, αp는 정수가 아니라 함수 αp(x)가 되고, 도 13에 도시한 바와 같은 복수 점에서의 차분(差分)에 의해 2변수 함수 α(d, x)를 결정하면 좋다.

이상과 같이 하여, 브레이크 패드(9)의 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)을 함수 f(d, x)로서 RAM(31)에 저장한다. 또, 이 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)은 실험 등에 의해서 특성을 구하여 미리 RAM(31)에 저장해 두어도 좋다. 이 경우는, 도 4의 스텝 S4 및 스텝 S5를 생략하고, 스텝 S3에서 스텝 S6으로 직접 진행한다. 또한, 회전 위치-기준 추력 특성(313)은 이러한 함수 f(d, x) 외에 테이블로서 저장해도 좋다.

다음으로, RAM(31)에 저장되는 전류-추력 변환 함수(312)의 보정 처리에 관해서 도 15 내지 도 17을 참조하여 설명한다. 도 15를 참조하면, 스텝 S6-1에서는, 도 4의 스텝 S3에서 산출한 패드 두께(dn) 및 스텝 S5에서 구한 패드 두께에 따른 회전 위치-기준 추력 특성(313)의 함수 f(d, x)로부터 패드 두께(dn)에서의 회전 위치-기준 추력 특성의 함수 f(dn, x)를 결정하여 스텝 S6-2로 진행한다.

스텝 S6-2에서는, 스텝 S6-1에서 결정한 패드 두께(dn)에서의 회전 위치-기준 추력 특성의 함수 f(dn, x)와 스텝 S3에서 작성한 회전 위치-추력 테이블 fn[x]를 비교하여 이들이 소정의 범위 내에서 같은지 아닌지를 판정한다. 예컨대, 도 16에 도시한 바와 같이, 소정의 회전 위치 x1에 있어서의 회전 위치-기준 추력 특성(313)의 함수 f(dn, x)와 회전 위치-추력 테이블 fn[x]의 차가 소정의 범위 내에 있는지 아닌지에 의해서 판정할 수 있다. 이들의 차가 소정의 범위 내에 있는 경우(Y), 전류-추력 변환 함수(312)의 보정은 필요없다고 판단하여, 전류-추력 변환 함수(312)의 보정 처리를 종료하고, 도 4의 스텝 S7로 진행한다.

이들의 차가 소정의 범위 내에 없는 경우(N), 전류-추력 변환 함수(312)의 보정이 필요하다고 판단하여 스텝 S6-3으로 진행한다. 스텝 S6-3에서는, 보정 함수 γ를 이용하여 전류-추력 변환 함수(312)를 보정한다. 보정 함수 γ는 예컨대, 도 16에 도시한 바와 같이,

fn[x]=γ·f(dn, x)로서 소정의 회전 위치(x1)에 있어서의 회전 위치-추력 테이블 fn[x]에 의한 추력 fn[x] 및 회전 위치-기준 추력 특성 f(dn, x)에 의한 추력 f(dn, x1)로부터

γ=f(dn, x1)/fn[x1]로서 산출할 수 있다.

또 보정 함수 γ는 도 17에 도시한 바와 같이 복수의 소정 회전 위치(x1, x2,… xn)에 관해서 fn[xn]와 f(dn, xn)을 비교함으로써 산출하도록 해도 좋다. 또한, 보정 함수 γ는 이 외에 테이블로 해도 좋고, 이 경우 도 17에 도시하는 복수의 소정 회전 위치(x1, x2,… xn)에서의 추력으로부터 테이블을 작성한다.

이와 같이 하여, 보정 함수 γ를 구한 뒤 스텝 S6-4로 진행하여, 보정 함수 γ를 이용하여 전류-추력 변환 함수(312)를 보정하고, RAM(31)에 기억하여 전류-추력 변환 함수(312)의 갱신 처리를 종료한다. 이와 같이 하여, 전류-추력 변환 함수(312)를 적절하게 보정함으로써, 브레이크 패드(9)의 마모 및 그 밖의 경시 변화에 대하여 추력의 산출 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있어, 안정된 제동력을 얻을 수 있다.

[제2 실시예]

다음으로, 제2 실시예에 관해서 도 18을 참조하여 설명한다. 본 실시예에서는, 상기 제1 실시예에 대하여, 컨트롤러(7)는 추력 지령을 회전 위치 지령(Xs)으로 변환하는 대신에 직접 전류 지령(As)으로 변환하여 전동 모터(19)를 제어한다. 이하, 상기 제1 실시예에 대하여 같은 부분에 대해서는 동일한 부호를 이용하고 다른 부분에 대해서만 상세히 설명한다.

본 실시예에서는, 컨트롤러(7)는 도 18에 도시하는 ECU(33A) 및 RAM(31A)을 갖고 있다. ECU(33A)에서는, 페달 조작량-추력 지령 변환부(35)에 의한 추력 지령(Fs)은 추력 지령-전류 지령 변환부(37A)에 의해서 직접 전류 지령(As)으로 변환되어 전류 제어부(41)에 보내어진다. 이 때, RAM(31A)에 기억된 추력-전류 변환 함수(312A)를 이용하여 전류 지령(As)을 결정한다.

이 경우, 추력-전류 변환 함수(312A)는 상기 제1 실시예의 전류-추력 변환 함수(312)의 역함수이므로 상기 제1 실시예와 같이 브레이크 패드(9)의 마모나 그 밖의 경시 변화에 대하여 추력-전류 변환 함수(312A)를 보정, 갱신함으로써, 제어 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있어, 안정된 제동력을 얻을 수 있다.

상기 각 실시예의 전동 브레이크 장치에 있어서는, 디스크 로터에 브레이크 패드를 누르는 압박 부재를 전동 모터에 의해 전달 기구를 통해 추진하는 캘리퍼와, 제동 지시 신호에 따라서 산출한 상기 압박 부재의 추력 지령치에 기초하여 상기 전동 모터를 제어하는 제어 수단과, 상기 전동 모터의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단과 상기 전동 모터에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은 상기 전동 모터에 흐르는 전류와 상기 압박 부재의 추력의 관계를 규정하는 전류-추력 변환 함수에 기초하여, 상기 전동 모터에 흐르는 전류로부터 상기 압박 부재의 추력을 추정하는 추력 추정 수단과, 상기 추력 추정 수단에 의해서 추정한 상기 전동 모터의 소정 회전 위치에 있어서의 추정 추력과 상기 전동 모터의 회전 위치와 추력의 관계에 기초하는 상기 소정 회전 위치에 있어서의 기준 추력을 비교하고, 상기 전류-추력 변환 함수를 보정하여 갱신하는 전류-추력 변환 함수 갱신 수단을 갖도록 되어 있다.

이와 같이, 전류-추력 변환 함수를 일정한 함수로 하지 않고서, 브레이크 패드의 마모나 캘리퍼의 경시 변화에 대하여 전류-추력 변환 함수를 보정하여 갱신함으로써 전동 브레이크 장치의 제어 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있어, 안정된 제동력을 얻을 수 있다. 또한, 제동시의 차량 안정성을 유지하는 것이 가능해진다.

1 : 전동 브레이크 장치
2 : 전동 캘리퍼(캘리퍼)
3 : 디스크 로터
7 : 컨트롤러(제어 수단)
9 : 브레이크 패드
11 : 피스톤(압박 부재)
19 : 전동 모터
21 : 위치 센서(회전 위치 검출 수단)
23 : 전류 센서(전류 검출 수단)
25 : 감속 기구(전달 기구)
27 : 볼·램프 기구(전달 기구)
45 : 보정후 전류-추정 추력 변환부(추력 추정 수단)
47 : 전류-추력 변환 함수 보정부(전류-추력 변환 함수 갱신 수단)

Claims

디스크 로터에 브레이크 패드를 누르는 압박 부재를 전동 모터에 의해 전달기구를 통해 추진하는 캘리퍼와, 제동 지시 신호에 따라서 산출한 상기 압박 부재의 추력 지령치에 기초하여 상기 전동 모터를 제어하는 제어 수단과, 상기 전동 모터의 회전 위치를 검출하는 회전 위치 검출 수단과, 상기 전동 모터에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출 수단을 구비하는 전동 브레이크 장치로서,
상기 제어 수단은
상기 전동 모터에 흐르는 전류와 상기 압박 부재의 추력의 관계를 규정하는 전류-추력 변환 함수에 기초하여, 상기 전동 모터에 흐르는 전류로부터 상기 압박 부재의 추력을 추정하는 추력 추정 수단과,
상기 추력 추정 수단에 의해서 추정한 상기 전동 모터의 정해진 회전 위치에 있어서의 추정 추력과, 상기 전동 모터의 회전 위치와 추력의 관계에 기초하는 상기 정해진 회전 위치에 있어서의 기준 추력을 비교하는 것에 의해 보정 함수를 산출하고, 이 보정 함수에 기초하여, 상기 전류-추력 변환 함수를 보정하여 갱신하는 전류-추력 변환 함수 갱신 수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 정해진 회전 위치는 상기 브레이크 패드의 마모에 따라서 설정되는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 정해진 회전 위치는, 상기 브레이크 패드가 상기 디스크 로터에 접촉하는 패드 접촉 위치를 기준으로 하여, 상기 압박 부재가 상기 패드 접촉 위치로부터 일정량 만큼 상기 디스크 로터측으로 이동했을 때의 회전 위치인 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
제3항에 있어서, 상기 전동 모터에 흐르는 전류에 기초하여 상기 패드 접촉 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 전동 모터의 회전 위치와 상기 압박 부재의 추력의 관계에 기초하여, 상기 추력 지령치에 따른 상기 전동 모터의 회전 위치를 지령하고, 상기 추력 추정 수단에 의해서 추정한 상기 정해진 회전 위치에 있어서의 추정 추력에 기초하여, 상기 전동 모터의 회전 위치와 상기 압박 부재의 추력의 관계를 갱신하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 전동 모터의 회전 위치와 상기 압박 부재의 추력의 관계를 테이블로서 기억하고 있는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 전류-추력 변환 함수 갱신 수단에 의해서 갱신한 전류-추력 변환 함수에 기초하여, 추력 지령치에 따른 전류를 상기 전동 모터에 공급하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 전류-추력 변환 함수 갱신 수단에 의한 전류-추력 변환 함수의 갱신은 상기 캘리퍼가 상온일 때에 실행하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단은,
상기 전동 모터의 회전 위치에 기초하여 상기 브레이크 패드의 두께를 산출하는 패드 두께 산출 수단과,
상기 브레이크 패드의 두께에 따른 상기 전동 모터의 회전 위치와 상기 압박 부재의 추력의 관계를 나타내는 회전 위치-기준 추력 특성을 기억하는 기억 수단과,
상기 브레이크 패드로 상기 디스크 로터를 눌렀을 때, 상기 전동 모터의 회전 위치와 상기 추력 추정 수단에 의해서 추정한 추정 추력에 기초하여, 상기 전동 모터의 회전 위치와 상기 압박 부재의 추력의 관계를 나타내는 회전 위치-추정 추력 특성을 산출하는 회전 위치-추정 추력 특성 산출 수단을 가지고,
상기 전류-추력 변환 함수 갱신 수단은,
상기 브레이크 패드의 두께에 따른 상기 회전 위치-기준 추력 특성을 상기 기억 수단으로부터 선택하고, 선택한 회전 위치-기준 추력 특성과, 상기 회전 위치-추정 추력 특성 산출 수단이 산출한 회전 위치-추정 추력 특성을 비교하고, 전류-추력 변환 함수를 보정하여 상기 기억 수단에 기억된 전류-추력 변환 함수를 갱신하는 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.