KR102415489B1 - 브레이크 장치 및 전동 브레이크 장치, 및 모터 제어 장치 - Google Patents

브레이크 장치 및 전동 브레이크 장치, 및 모터 제어 장치 Download PDF

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Abstract

제1 축전 장치로부터 전력 공급을 받아 구동하는 전동 모터와 제1 축전 장치보다 높은 전압을 축전 가능한 제2 축전 장치를 구비하고, 소정의 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 전동 모터에 요구되는 경우에, 제2 축전 장치로부터 전동 모터에 전력을 공급한다.

Description

브레이크 장치 및 전동 브레이크 장치, 및 모터 제어 장치
본 발명은, 전동 모터에 의해 제동력을 발생시키는 브레이크 장치 및 전동 브레이크 장치, 및 모터 제어 장치에 관한 것이다.
예컨대, 특허문헌 1에는, 피스톤과, 모터와 상기 모터의 회전을 직선 운동으로 변환하여 상기 피스톤에 전달하는 볼램프 기구를 캘리퍼 본체에 내장하여 이루어진 캘리퍼를 구비하고, 상기 모터의 회전에 따라서 상기 볼램프 기구를 작동시켜 상기 피스톤을 추진하고, 브레이크 패드를 디스크 로터에 압박하여 제동력을 발생시키는 전동 브레이크 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2006-105170호 공보
브레이크 장치의 응답을 고속화하기 위해서는, 모터를 구동시키는 전원의 전원 전류를 증대시킬 필요가 있고, 나아가서는 장치의 부품 비용이 증대된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 전원 전류의 증대를 방지 또는 억제하면서 응답의 고속화를 가능하게 한 브레이크 장치 및 전동 브레이크 장치, 및 모터 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일실시형태는, 제1 축전 장치로부터 전력 공급을 받아 구동시키는 전동 모터와 상기 제1 축전 장치보다 높은 전압을 축전 가능한 제2 축전 장치를 구비하고, 소정의 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 전동 모터에 요구되는 경우에, 상기 제2 축전 장치로부터 상기 전동 모터에 전력을 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시형태에 의하면, 전원 전류의 증대를 방지 또는 억제하면서, 브레이크 장치의 응답을 고속화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에서의 전동 브레이크 장치의 주요부를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 전동 브레이크 장치의 모터 제어 장치의 주요부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 전동 브레이크 장치에 있어서, 제1 축전 장치와 제2 축전 장치의 전환 타이밍의 일례를 나타내는 도면이며, (a)는, 제1 축전 장치 및 제2 축전 장치의 각각의 전원 전압의 경시 변화를 나타내는 그래프, (b)는, 주제어부로부터 캘리퍼측 제어부의 모터 구동부에 출력되는 전원 전압의 경시 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에서의 브레이크 장치의 주요부를 나타내는 블록도이다.
본 발명의 실시형태를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태로서의 전동 브레이크 장치(1)의 주요부를 나타내는 블록도이다. 도 2는, 도 1의 전동 브레이크 장치의 모터 제어 장치(20)의 주요부를 나타내는 블록도이다. 전동 브레이크 장치(1)는, 차량의 각 차륜(도시는 생략)과 함께 회전하는 디스크(D)를 끼워서 지지하는 것에 의해, 차륜마다 제동력을 부여하는 제동 장치이다. 이 전동 브레이크 장치(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 디스크(D)에 압박되는 브레이크 패드(2, 3)와, 브레이크 패드(2, 3)를 이동시키는 피스톤(4)을 포함하는 브레이크 기구(10)를, 이 전동 브레이크 장치(1)의 제동 대상이 되는 차륜마다 구비하고 있다. 브레이크 기구(10)는, 또한, 전동 모터(11)와, 전동 모터(11)의 회전을 직선 운동으로 변환하여 피스톤(4)에 전달하는 회전-직동 변환 기구(12)를 포함하고 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 전동 브레이크 장치(1)는, 전동 브레이크 장치(1)의 제동 대상이 되는 차륜마다 브레이크 기구(10)를 구비하고 있고, 전형적으로는, 복수의(예컨대 4륜차량의 경우 전사륜용의) 브레이크 기구(10)가 존재한다. 단, 본 명세서에서는 도시 및 설명을 간명하게 하기 위해, 주로 하나의 브레이크 기구(10) 및 그 구성 요소에 관련시켜 전동 브레이크 장치(1)를 설명한다. 이 때, 특별히 명시하여 언급하지 않는 한, 하나의 브레이크 기구(10)에 관련시켜 설명한 사항은, 다른 임의의 브레이크 기구에 관해서도 동일한 것이다.
전동 브레이크 장치(1)는, 또한, 전동 모터(11)의 동작을 제어하는 모터 제어 장치(20)와, 모터 제어 장치(20)를 통해 전동 모터(11)에 전력을 공급하는 제1 및 제2 축전 장치(27, 28)를 구비하고 있고, 제2 축전 장치(28)는, 제1 축전 장치(27)의 전압보다 높은 전압을 축전 가능한 것이다. 이하에 상세히 설명하는 바와 같이, 모터 제어 장치(20)는, 제1 축전 장치(27)와 제2 축전 장치(28)를 전환하여, 전동 모터(11)에 전력을 공급하도록 구성된다.
본 실시형태에 있어서, 제1 축전 장치(27)는, 차량 전원이 되는 축전 장치(예컨대, 납산 배터리)로 이루어지며, 제2 축전 장치(28)는, 전기 이중층 콘덴서(EDLC)로 이루어진다. 또한, 제1 축전 장치(27)의 전압은, 예컨대 12 V∼14 V의 범위 내의 전압이며, 제2 축전 장치(28)는, 예컨대, 그 전압이 24 V∼30 V의 범위 내의 전압이 되도록 축전 가능한 것이다.
여기서, 도 1에서는, 전동 모터(11) 및 회전-직동 변환 기구(12)는, 각각 캘리퍼(5)와는 별도의 블록으로서 캘리퍼(5) 밖에 도시되어 있지만, 이것은, 전동 모터(11) 및 회전-직동 변환 기구(12)를 각각 기능 블록으로서 모식적으로 나타내는 것에 불과하며, 이들 구성 요소(11, 12)의 공간적 배치 구성을 전혀 한정하지 않는다. 브레이크 장치(1)에 있어서, 전동 모터(11) 및 회전-직동 변환 기구(12)는, 피스톤(4)과 함께 캘리퍼(5)에 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서의 브레이크 기구(10)는, 차륜과 함께 회전하는 디스크(D)를 끼워서 지지하는 것에 의해, 차륜마다 제동력을 부여하는 제동 장치로서 기능하기 위해 적절한 다른 임의의 구성 요소(예컨대, 전동 모터(11)의 회전을 감속시키는 감속 기구)를 포함하는 것이어도 좋다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전동 브레이크 장치(1)가 구비하는 모터 제어 장치(20)는, 주제어부(21)와 캘리퍼측 제어부(41)를 포함하며, 주제어부(21)는, 제1 및 제2 입력측 전환 회로(22, 23)와, 제1 및 제2 출력측 전환 회로(24, 25)와, 컨트롤러(26)를 포함하고 있다. 또한, 캘리퍼측 제어부(41)는 모터 구동부(42) 및 컨트롤러(36)를 포함한다.
여기서, 컨트롤러(26) 및/또는 컨트롤러(36)는, 차량 데이터 버스(도시는 생략)에 접속되고, 이 차량 데이터 버스를 통한 통신에 의해 서로 및/또는 다른 전자 제어 장치(ECU)와, 후술하는 모터 구동부(42)의 제어에 필요한 정보를 포함하는 각종 정보를 전달하는 것이어도 좋다.
주제어부(21)에 있어서, 제1 및 제2 입력측 전환 회로(22, 23)는, 적어도 도통 상태(이하, 온 상태 또는 단순히 온이라고도 함)와 비도통 상태(이하, 오프 상태 또는 단순히 오프라고도 함)의 2상태를 갖춘 회로 장치이며, 이들 2상태는, 각각 컨트롤러(26)로부터의 제어 신호(32, 33)에 의해 전환된다.
제1 축전 장치(27)는, 제1 입력측 전환 회로(22)를 통해 주제어부(21)의 전원 라인(29)에 접속되고, 제2 축전 장치(28)는, 제2 입력측 전환 회로(23)를 통해 주제어부(21) 내의 전원 라인(29)에 접속된다. 따라서, 컨트롤러(26)로부터의 제어 신호(32, 33)에 의해, 제1 입력측 전환 회로(22)가 온, 제2 입력측 전환 회로(23)가 오프가 된 경우, 전원 라인(29)에는 제1 축전 장치(27)로부터의 전압이 입력된다. 또한, 컨트롤러로부터의 제어 신호(32, 33)에 의해, 제1 입력측 전환 회로(22)가 오프, 제2 입력측 전환 회로(23)가 온이 된 경우, 전원 라인(29)에는 제2 축전 장치(28)로부터의 전압이 입력된다.
모터 제어 장치(20)에 있어서, 주제어부(21)로부터 캘리퍼측 제어부(41)에 전원 전압을 출력하는 전원 라인(30)은, 주제어부(21) 내의 전원 라인(29)에 접속된다. 또한, 도 2에 대한 도시는 생략하지만, 모터 제어 장치(20)는, 캘리퍼측 제어부(41)와 동일한 또 다른 캘리퍼 제어부를 갖고 있고, 이 캘리퍼측 제어부에 전원 전압을 출력하는 전원 라인(25)은, 주제어부(21) 내의 전원 라인(29)에 접속된다.
예컨대, 전동 브레이크 장치(1)가, 우측 후륜용의 브레이크 기구(10)와 좌측 후륜용의 브레이크 기구(10)를 구비하는 경우, 도 2에 도시되는 캘리퍼 제어부(41)는, 전동 모터(11)를 포함하는 좌우의 어느 한쪽의 후륜용의 브레이크 기구(10)를 위한 제어부이며, 전술한 또 다른 캘리퍼 제어부는, 다른 한쪽의 후륜용의 브레이크 기구(10)를 위한 제어부이다. 또한, 전동 브레이크 장치(1)가, 다수의 브레이크 기구를 더 포함하는 경우, 모터 제어 장치(20)는, 각각의 출력측 전환 회로를 통해 주제어부(21)에 접속되는, 캘리퍼 제어부(41)와 동일한 캘리퍼측 제어부를, 각 브레이크 기구(10)에 따라서 구비하는 것이어도 좋다.
여기서, 본 발명은, 제1 및 제2 입력측 전환 회로(22, 23)의 구체적 구성에 의해 한정되는 것은 아니지만, 이들 전환 회로(22, 23)는, 바람직하게는 반도체 스위치 소자(예컨대 MOS-FET)에 의해 구성되어 있다. 예컨대, 각 전환 회로(22, 23)가 MOS-FET로 이루어진 경우, 제어 신호(32, 33)는, 각각 대응하는 MOS-FET의 온/오프를 제어하는 게이트 구동 전압에 상당한다.
또한, 컨트롤러(26) 및 컨트롤러(36)는, 바람직하게는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 및 I/O(Input/Output) 인터페이스 등을 구비하는 주지의 마이크로 컴퓨터 시스템으로서 구성된다. 단, 컨트롤러(26) 및/또는 컨트롤러(36)는, 그 상세를 후술하는 모터의 구동 제어를 실행할 수 있는 한, 그 일부 또는 전부가, 임의의 적절한 하드웨어 또는 소프트웨어, 혹은 이들의 조합에 의해 구성되는 것이어도 좋다.
전동 브레이크 장치(1)에 있어서, 전동 모터(11)는, 예컨대 삼상 동기 모터로 이루어진다. 이것에 대응하여, 캘리퍼측 제어부(41)의 모터 구동부(42)는, 전원 라인(30)을 통해 공급되는 직류 전력을 삼상 교류 전력으로 변환하여 전동 모터(11)에 출력하는 삼상 인버터 장치로 구성된다. 컨트롤러(36)는, 삼상 인버터 장치를 구성하는 반도체 스위치 소자(도시는 생략)의 온/오프를 제어하는 스위치 제어 신호(37)를 모터 구동부(42)에 출력하고, 모터 구동부(42)는, 이 스위치 제어 신호(37)에 따라서 전동 모터(11)를 구동시킨다. 이 때, 주제어부(21)의 컨트롤러(26)는, 예컨대 전동 모터(11)의 회전수와 같은, 전동 모터(11)의 동작 파라미터의 목표치에 상당하는 지령 신호에 상당하고, 컨트롤러(36)는 이 지령 신호(31)에 따라서 모터 구동부(42)를 제어한다.
단, 모터 구동부(42)는, 주제어부(21)의 컨트롤러(26)에 의해 직접 스위치 제어되는 것이어도 좋다.
이상과 같이 구성된 전동 브레이크 장치(1)의 동작은 다음과 같다. 이하의 설명에서, 제1 축전 장치(27)의 전압은 12 V∼14 V의 범위 내의 전압이며, 제2 축전 장치(28)는, 그 전압이 24 V∼30 V의 범위 내의 전압이 되도록 축전되어 있는 것으로 한다.
우선, 전동 브레이크 장치(1)의 통상 운전시, 컨트롤러(26)는, 제어 신호(32, 33)에 의해, 제1 입력측 전환 회로(22)를 온으로 하고, 제2 입력측 전환 회로(23)를 오프로 한다. 이 때, 전원 라인(29)에는 제1 축전 장치(27)의 전압이 급전된다. 이 상태에서, 예컨대 차량의 운전자에 의한 브레이크 페달의 조작에 따라서, 전원 라인(30)에 의해 주제어부(21)로부터 캘리퍼측 제어부(41)의 모터 구동부(42)에 제1 축전 장치(27)의 전압이 출력된다. 동시에, 주제어부(21)의 컨트롤러(26)는, 캘리퍼측 제어부(41)의 컨트롤러(36)에 소정의 회전수에 상당하는 지령 신호(31)를 출력하고, 컨트롤러(36)는, 지령 신호(31)에 따라서 모터 구동부(42)를 동작시키고, 이것에 의해, 전동 모터(11)는 상기 소정의 회전수로 회전한다. 그리고, 제1 축전 장치(27)로부터 전력 공급을 받아 구동시키는 전동 모터(11)의 회전은, 브레이크 기구(10)의 회전-직동 변환 기구(12)에 의해 직선 운동으로 변환되고, 이 직선 운동에 의해 피스톤(4)에 추력이 전달되어, 피스톤(4)에 의해 이동하는 브레이크 패드(2, 3)가 디스크(D)를 압박하는 것에 의해 제동력이 발생한다.
그리고, 전동 브레이크 장치(1)에 있어서, 제2 축전 장치(28)는, 우선, 제1 축전 장치(27)에 실함 등이 생긴 것에 의해 그 전원 전압이 저하된 경우에 대비하는 백업용의 전원으로서 기능한다. 구체적으로는, 컨트롤러(26)는, 제1 축전 장치(27)의 전압이 소정치(예컨대 10 V) 이하일 때에, 제어 신호(32, 33)에 의해, 제1 입력측 전환 회로(22)를 오프로 하고, 제2 입력측 전환 회로(23)를 온으로 한다. 이것에 의해, 전원 라인(29)에는, 제2 축전 장치(28)의 전압이 급전된다. 이 상태에서, 예컨대 운전자에 의한 브레이크 페달의 조작에 따라서, 전원 라인(30)에 의해 주제어부(21)로부터 캘리퍼측 제어부(41)의 모터 구동부(42)에 제2 축전 장치(28)의 전압이 출력된다. 동시에, 주제어부(21)의 컨트롤러(26)는, 캘리퍼측 제어부(41)의 컨트롤러(36)에 소정의 회전수에 상당하는 지령 신호(31)를 출력하고, 컨트롤러(36)는, 제2 축전 장치(28)의 전압 및 지령 신호(31)에 따라서 모터 구동부(42)를 동작시키고, 이것에 의해, 전동 모터(11)가 소정의 회전수로 회전한다. 이와 같이 제2 축전 장치(28)로부터 전력 공급을 받아 구동하는 전동 모터(11)의 회전은, 전술한 바와 같은 브레이크 기구(10)의 동작에 의해 제동력을 발생시킨다.
게다가, 전동 브레이크 장치(1)는, 소정의 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 전동 모터(11)에 요구되는 경우, 제2 축전 장치(28)로부터 전동 모터(11)에 전력을 공급하는 것이다. 즉, 컨트롤러(26)는, 소정의 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 전동 모터(11)에 요구되는 경우에, 제어 신호(32, 33)에 의해, 제1 입력측 전환 회로(22)를 오프로 하고, 제2 입력측 전환 회로(23)를 온으로 한다. 이것에 의해, 전원 라인(29)에는 제2 축전 장치(28)의 전압이 급전된다. 이 상태에서, 전원 라인(30)에 의해 주제어부(21)로부터 캘리퍼측 제어부(41)의 모터 구동부(42)에 제2 축전 장치(28)의 전압이 출력된다. 동시에, 주제어부(21)의 컨트롤러(26)는, 캘리퍼측 제어부(41)의 전용 컨트롤러(36)에, 소정의 회전수보다 높은 요구 회전수에 상당하는 지령 신호(31)를 출력하고, 컨트롤러(36)는, 제2 축전 장치(28)의 전압 및 지령 신호(31)에 따라서 모터 구동부(42)를 동작시키고, 이것에 의해, 전동 모터(11)가, 소정의 회전수보다 높은 요구 회전수로 회전한다. 이와 같이 제2 축전 장치(28)로부터 전력 공급을 받아 구동하는 전동 모터(11)의 회전은, 전술한 바와 같은 브레이크 기구(10)의 동작에 의해 제동력을 발생시킨다.
여기서, 소정의 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 전동 모터(11)에 요구되는 경우에는, 긴급 브레이크시가 포함된다. 긴급 브레이크는, 예컨대, 레이더, 카메라, 적외선 레이저 등을 이용하여 장해물을 검출하고, 그 장해물과 접근한 경우, 자동적으로 브레이크 제어를 실시하는 자동 긴급 브레이크(AEB)이어도 좋다. 또한, 긴급 브레이크는, 차량 운전자의 브레이크 페달의 조작량 및/또는 페달 속도에 기초하여, 그 긴급성이 판별되는 경우를 포함하는 것이어도 좋다. 또한, 소정의 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 전동 모터(11)에 요구되는 경우에는, 예컨대 브레이크 패드(2, 3)의 교환 등의 이유에 의해 피스톤(4)을 브레이크 패드(2)로부터 후퇴시킨 후의 전동 브레이크 장치(1)의 시동시와 같이, 피스톤(4)이 디스크(D)로부터 최대로 떨어진 위치로부터 디스크(D)측으로 추진될 때가 포함되는 것이어도 좋다.
도 3에는, 제1 축전 장치(27)와 제2 축전 장치(28)의 전환 타이밍의 일례가 도시되어 있다. 도 3의 (a)는, 제1 축전 장치(27)의 전압(52)과, 제2 축전 장치(28)의 전압(51)의 경시 변화를 나타내는 그래프, (b)는, 전원 라인(30)에 의해 주제어부(21)로부터 캘리퍼측 제어부(41)의 모터 구동부(42)로(에) 출력되는 전원 전압(바꿔 말하면, 모터 구동 전압)의 경시 변화를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 3의 (a), (b)에 있어서, 부호 A에서 도시되는 기간은, 전동 브레이크 장치(1)의 통상운전시간 또는 전동 브레이크 장치(1)의 비동작시간에 상당하는 기간, 부호 B에서 도시되는 기간은, 긴급 브레이크시간에 상당하는 기간이다.
우선, 제1 축전 장치(27)의 전압(52)은, 전기간에 걸쳐 일정(도시예에서는, 약 13.5 V)하다. 그리고, 초기 기간 A(0∼1초)에서는, 제1 입력측 전환 회로(22)가 온 상태, 제2 입력측 전환 회로(23)가 오프 상태이며, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 모터 구동 전압(53)은, 제1 축전 장치(27)의 전압(52)이 된다. 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 이 기간 A에서, 제2 축전 장치(28)의 전압(51)도 일정(도시예에서는, 28 V)하다.
이 기간 A에 이어지는 기간 B(약 1∼1.2초)에서, 제1 입력측 전환 회로(22)가 오프, 제2 입력측 전환 회로(23)가 온이 된다. 이것에 의해, 전동 모터(11)에 전력을 공급하는 전원이 제2 축전 장치(28)로 전환되고, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 모터 구동 전압(53)은, 제2 축전 장치(28)의 전압(51)이 된다. 여기서, 제2 축전 장치(28)는, 전기 이중층 콘덴서(EDLC)로 이루어지기 때문에, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 기간 B의 지속에 따라, 방전에 의해 그 전압(51)(따라서, 모터 구동 전압(53))은 저하된다. 도시예에서는, 이 기간 B의 종료 시점에서, 제2 축전 장치(28)의 전압(51)은 24 V가 되었다.
이어지는 기간 A(약 1.2∼3초)에서는, 다시 제1 입력측 전환 회로(22)가 온, 제2 입력측 전환 회로(23)가 오프가 되고, 전동 모터(11)에 전력을 공급하는 전원이 제1 축전 장치(27)로 전환된다. 따라서, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 모터 구동 전압(53)은, 제1 축전 장치(27)의 전압(52)이 된다. 한편, 제2 축전 장치(28)에 대해서는, 이 기간 A의 개시와 함께 충전이 실시되고, 소정 기간 경과후의 시점(도시예에서는, 약 2초의 시점), 그 전압은 초기의 전압(도시예에서는, 28 V)으로 회복된다.
이후, 기간 A 및 기간 B에 따른 제1 축전 장치(27)와 제2 축전 장치(28) 사이의 전환이 반복된다.
여기서, 종래의 브레이크 장치에서는, 예컨대 12 V의 단일한 전원 전압에 의해 전동 모터를 구동시키는 것이기 때문에, 전동 모터의 회전수를 증대시키고, 그것에 의해 브레이크 장치의 응답을 고속화하기 위해서는, 모터를 구동시키는 전원의 전원 전류를 증대시킬 필요가 있었다. 이 전류가 증대되면 구리 손실이 증대되고, 구리 손실을 저감하기 위해서는, 전동 모터 및/또는 전동 모터를 구동시키는 인버터 장치를 대형화할 필요가 있기 때문에, 부품 비용도 증대된다.
이것에 대하여, 본 발명의 브레이크 장치(전동 브레이크 장치(1)) 및 모터 제어 장치(모터 제어 장치(20))에서는, 제1 축전 장치(27)로부터 전력 공급을 받아 구동하는 전동 모터(11)와, 제1 축전 장치(27)보다 높은 전압을 축전 가능한 제2 축전 장치(28)를 구비하고, 소정의 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 전동 모터(11)에 요구되는 경우에, 제2 축전 장치(28)로부터 전동 모터(11)에 전력을 공급하는 것으로 했기 때문에, 전원 전류의 증대를 방지 또는 억제하면서, 또한, 전동 모터(11)의 유기 전압에 의한 전압 포화를 발생시키지 않고, 높은 회전수로 전동 모터(11)를 구동시키는 것이 가능해지며, 나아가서는, 필요에 따른 전동 브레이크 장치(1)의 응답의 고속화가 가능해진다.
이러한 본 발명의 브레이크 장치(전동 브레이크 장치(1))의 고속 응답은, 긴급 브레이크시에 확실한 충돌 회피를 달성하므로, 특히 바람직한 것이다.
또한, 본 발명의 브레이크 장치(전동 브레이크 장치(1)) 및 모터 제어 장치(모터 제어 장치(20))에 있어서, 제2 축전 장치(28)는, 제1 축전 장치(27)의 전압이 소정치 이하일 때에 전동 모터(11)에 전력을 공급하는 것이며, 바꿔 말하면, 종래의 브레이크 장치에 있어서, 제1 축전 장치(27)의 실함시를 위한 백업용 전원으로서 기능하는 축전 장치를, 종래와 동등한 기능을 유지하면서 본 발명의 제2 축전 장치(28)로서 이용하는 것이다. 따라서, 이 관점에서도, 본 발명은, 종래의 브레이크 장치로부터 부품 비용을 증대시키지 않고, 전술한 전동 브레이크 장치(1)의 응답의 고속화를 가능하게 하는 것이다. 또한, 종래의 백업용 전원은, 기본적으로, 제1 축전 장치(27)의 실함이라는 드물게 생기는 현상 때문에 준비되는 것이므로, 본 발명은 부품의 유효 활용의 관점에서도 바람직한 것이다.
특히, 본 실시형태에서의 전동 브레이크 장치(1) 및 모터 제어 장치(20)에 있어서, 제2 축전 장치(28)는, 전기 이중층 콘덴서(EDLC)로 이루어진 것이며, 충방전에 화학 반응을 수반하지 않기 때문에, 내구성이 우수한 제2 축전 장치(28)를 구성하는 것이 가능해진다.
게다가, 본 실시형태에서의 전동 브레이크 장치(1) 및 모터 제어 장치(20)에 있어서, 모터 제어 장치(20)는, 외적 요인과 분리된 폐쇄된 회로에서 전동 모터(11)를 구동시키는 것이기 때문에, 종래와 동등한 12 V 정도의 제1 축전 장치(27)의 전압에 대하여, 제2 축전 장치(28)의 충전 전압을 24 V∼30 V 정도로 한 경우, 모터 구동부(42)는, 종래의 브레이크 장치에서의 모터 구동부(구체적으로는 인버터 장치)와 동등한 내압 성능(예컨대 40 V)을 갖는 것이면 된다. 본 실시형태에서의 전동 브레이크 장치(1) 및 모터 제어 장치(20)는, 이 점을 감안하더라도, 종래의 브레이크 장치 및 모터 제어 장치로부터 부품 비용을 증대시키지 않고, 전술한 전동 브레이크 장치(1)의 응답의 고속화가 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서의 전동 브레이크 장치(1) 및 모터 제어 장치(20)에 있어서, 제1 및 제2 입력측 전환 회로(22, 23)는, 백업용 전원으로서만 기능하는 축전 장치를 구비하는 종래의 모터 제어 장치에도 구비되는 것이다. 그리고, 이들 전환 회로(22, 23)(바람직하게는, 반도체 스위치 소자)가, 종래의 모터 제어 장치에서 사용되고 있는 각각 대응하는 부품과 동등한 내압 성능을 가지면 되는 것은, 전술한 모터 구동부(42)와 동일한 것이다. 따라서, 본 실시형태에서의 모터 제어 장치(20)는, 종래의 모터 제어 장치로부터 하드웨어 구성을 변경하는 것, 나아가서는 부품 비용을 증대시키지 않고, 단순히 컨트롤러(26)에 의한 제1 및 제2 입력측 전환 회로(22, 23)의 제어 시퀀스를 변경하는 것에 의해 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 전동 브레이크 장치(1)의 고속 응답은, 피스톤(4)이 디스크(D)로부터 최대로 떨어진 위치로부터 디스크(D)측으로 추진될 때에도, 신속하게 제동력을 발생시키기 때문에 특히 바람직한 것이다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 브레이크 장치(60)를, 도 4를 참조하여, 주로 제1 실시형태와의 차이 부분을 중심으로 설명한다. 또한, 제1 실시형태와 공통 또는 대응하는 부위에 관해서는, 동일 칭호, 동일 부호로 나타낸다.
브레이크 장치(60)는, 차량의 각 차륜(도시는 생략)과 함께 회전하는 디스크(D)를 끼워 지지하는 것에 의해, 차륜마다 제동력을 부여하는 액압식의 제동 장치이다. 이 브레이크 장치(60)는, 디스크(D)에 압박되는 브레이크 패드(2, 3)와, 캘리퍼(5)의 실린더(66)의 내주에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 브레이크 패드(2, 3)를 이동시키는 피스톤(4)을 포함하는 브레이크 기구(61)를, 이 브레이크 장치(60)의 제동 대상이 되는 차륜마다 구비하고 있다.
브레이크 장치(60)는, 또한, 캘리퍼(5)의 실린더(66) 내에 공급하는 액압을 발생시키는 마스터 실린더(67)와, 마스터 실린더(67)에 전달하는 전동 배력 장치(70)를 구비한다. 전동 배력 장치(70)는, 마스터 실린더(67) 내의 액압을 조정 가능한 부스터 피스톤(도시는 생략)을 구동시키는 전동 모터(11)와, 전동 모터(11)의 회전을 직선 운동으로 변환하여 부스터 피스톤에 전달하는 회전-직동 변환 기구(72)를 포함하고 있다. 전동 배력 장치(70)는, 브레이크 페달(도시는 생략)을 밟는 조작과 함께, 또는, 브레이크 페달의 조작에 상관없이, 후술하는 모터 제어 장치(20)에 의해 구동 제어되는 전동 모터(11)에 의해, 회생 협조 제어, 브레이크 어시스트, 자동 브레이크 등의 여러가지 브레이크 제어를 실행 가능한 것이다.
브레이크 장치(60)는, 또한, 전동 모터(11)의 동작을 제어하는 모터 제어 장치(20)와, 모터 제어 장치(20)를 통해 전동 모터(11)에 전력을 공급하는 제1 및 제2 축전 장치(27, 28)를 구비하고 있다.
이와 같이, 브레이크 장치(60)는, 모터 제어 장치(20)에 의한 구동 제어하에 구동하는 전동 모터(11)에 의해, 마스터 실린더(67)에 액압이 발생시키고, 나아가서는 각 차륜의 브레이크 기구(61)에 제동력이 발생하도록 구성된다.
여기서, 브레이크 장치(60)의 전동 모터(11) 및 제1 및 제2 축전 장치(27, 28)는, 제1 실시형태에서의 전동 브레이크 장치(1)의 각각 대응하는 구성 요소와 공통된 것이며, 브레이크 장치(60)에서의 모터 제어 장치(20)는, 제1 축전 장치(27)와 제2 축전 장치(28) 사이의 전환 및 전동 모터(11)의 구동에 관해, 제1 실시형태에서의 전동 브레이크 장치(1)의 모터 제어 장치(20)와 동등한 기능을 하는 것이다.
이상과 같은 구성에 의해, 브레이크 장치(60) 및 모터 제어 장치(20)는, 제1 실시형태의 전동 브레이크 장치(1) 및 모터 제어 장치에 관련시켜 전술한 작용 효과와 동등한 작용 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 변형예가 포함된다. 예컨대, 상기 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어떤 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 관해, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
본원은, 2018년 3월 27일부 출원의 일본 특허 출원 제2018-060359호에 기초하는 우선권을 주장한다. 2018년 3월 27일부 출원의 일본 특허 출원 제2018-060359호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 삽입된다.
1 : 전동 브레이크 장치(브레이크 장치), 2, 3 : 브레이크 패드, 4 : 피스톤, 11 : 전동 모터, 10, 61 : 브레이크 기구, 20 : 모터 제어 장치, 27 : 제1 축전 장치, 28 : 제2 축전 장치, 60 : 브레이크 장치, D : 디스크

Claims (6)

  1. 브레이크 장치에 있어서, 상기 브레이크 장치는,
    제1 축전 장치로부터 전력 공급을 받아 구동하는 전동 모터에 의해 제동력을 발생시키는 브레이크 기구와,
    상기 제1 축전 장치보다 높은 전압이 축전된 상태에서,
    상기 제1 축전 장치의 전압이 미리 정해진 값 이하일 때에 전동 모터에 전력을 공급하고, 또한 미리 정해진 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 상기 전동 모터에 요구되는 경우에, 상기 전동 모터에 전력을 공급하는 제2 축전 장치
    를 구비하는 브레이크 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    미리 정해진 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 상기 전동 모터에 요구되는 경우란, 긴급 브레이크 시인 것을 특징으로 하는 브레이크 장치.
  3. 전동 브레이크 장치에 있어서, 상기 전동 브레이크 장치는,
    제1 축전 장치로부터 전력 공급을 받아 구동하는 전동 모터에 의해, 디스크에 압박되는 브레이크 패드를 이동시키는 피스톤에 추력을 전달하는 브레이크 기구와,
    상기 제1 축전 장치보다 높은 전압이 축전된 상태에서,
    상기 제1 축전 장치의 전압이 미리 정해진 값 이하일 때에 전동 모터에 전력을 공급하고, 또한 미리 정해진 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 상기 전동 모터에 요구되는 경우에, 상기 전동 모터에 전력을 공급하는 제2 축전 장치
    를 구비하는 전동 브레이크 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    미리 정해진 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 상기 전동 모터에 요구되는 경우란, 긴급 브레이크 시인 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    미리 정해진 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 상기 전동 모터에 요구되는 경우란, 상기 피스톤이 상기 디스크로부터 최대로 떨어진 위치로부터 상기 디스크측으로 추진될 때인 것을 특징으로 하는 전동 브레이크 장치.
  6. 제1 축전 장치와 이 제1 축전 장치보다 높은 전압을 축전 가능한 제2 축전 장치를 전환하여, 전동 모터에 전력을 공급하는 모터 제어 장치에 있어서,
    상기 모터 제어 장치는,
    상기 제1 축전 장치의 전압이 미리 정해진 값 이하일 때에, 상기 제1 축전 장치보다 높은 전압이 축전된 상태의 상기 제2 축전 장치로부터 상기 전동 모터에 전력을 공급하고, 또한 미리 정해진 회전수보다 높은 회전수로 구동하는 것이 상기 전동 모터에 요구되는 경우에, 상기 제1 축전 장치보다 높은 전압이 축전된 상태의 상기 제2 축전 장치로부터 상기 전동 모터에 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
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