WO2015133341A1 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

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WO2015133341A1
WO2015133341A1 PCT/JP2015/055328 JP2015055328W WO2015133341A1 WO 2015133341 A1 WO2015133341 A1 WO 2015133341A1 JP 2015055328 W JP2015055328 W JP 2015055328W WO 2015133341 A1 WO2015133341 A1 WO 2015133341A1
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electric
brake force
force command
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増田唯
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Ntn株式会社
増田唯
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    • F16D2125/48—Rotating members in mutual engagement with parallel stationary axes, e.g. spur gears

Definitions

  • the present invention relates to an electric brake device, and relates to a technique for reducing power consumption.
  • Patent Document 1 By depressing the brake pedal, the rotary motion of the electric motor is converted into a linear motion via a linear motion mechanism, and the brake pad is pressed against the brake disc to apply a braking force (Patent Document 1). 2. There has been proposed an electric linear actuator using a screw mechanism in which a planetary roller is screwed (Patent Document 2). The screw mechanism converts the rotational motion of the electric motor into linear motion.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the concept of hysteresis loss of the electric brake device.
  • the normal efficiency characteristic A1 when increasing the braking force is different from the reverse efficiency characteristic A2 when decreasing the braking force, mainly due to the influence of frictional force such as a screw mechanism of a linear motion mechanism.
  • the braking force when the driver of the vehicle depresses the brake pedal and generates the desired input torque T1 in the electric motor is defined as the braking force F.
  • the driver further depresses the brake pedal, and the braking force increases in the direction of arrow L1 along the positive efficiency characteristic curve A1.
  • a braking force of F + ⁇ F is applied.
  • the input torque decreases along the arrow L2 while maintaining the braking force of F + ⁇ F.
  • the braking force decreases along the reverse efficiency characteristic curve A2 along the arrow L3.
  • the brake pedal is stepped on again when the braking force F decreases, the input torque increases along the arrow L4 while maintaining the braking force F, and reaches the normal efficiency characteristic curve A1 (for one cycle). .
  • the hysteresis loss when the unit braking force (that is, the braking force for one cycle) is increased or decreased is surrounded by a hysteresis line represented by the change in the input torque and / or the braking force along the arrows L1 to L4 described above.
  • One cycle of the hysteresis line represented by the change from the arrows L1 to L4 is one fluctuation cycle, and as the number of fluctuation cycles per unit time of the braking force increases, the total hysteresis loss increases. Even if the increase / decrease value ⁇ F of the brake force is the same, the area S increases as the brake force increases, so the hysteresis loss increases.
  • the increase in hysteresis loss increases the power consumption of the electric brake device. Further, since the hysteresis loss is mainly caused by the frictional force, there is a possibility that the wear of the parts on which the frictional force acts is increased.
  • An object of the present invention is to provide an electric brake device capable of reducing the power consumption of the electric brake device while eliminating the influence on the brake feeling, and suppressing the wear of parts to which a frictional force acts.
  • the electric brake device includes an electric motor 2, a brake rotor 6, a brake member 7 pressed against the brake rotor 6, and a transmission mechanism 4 that converts the rotational motion of the electric motor 2 into the operation of the brake member 7.
  • a brake force command means 31a for generating a brake force command value from an operation amount of the brake operation means 32, a brake force estimation means 42 for obtaining an estimated value of a brake force for pressing the brake member 7 against the brake rotor 6,
  • An electric brake device including a control device 35 that outputs a motor operation command value to the electric motor 2 in accordance with a brake force command value and the estimated value,
  • the control device 35 causes the operating frequency, which is a frequency for changing the motor operation command value per unit time, to be less than or equal to the limit frequency in accordance with the fluctuation component of one or both of the brake force command value and the estimated value.
  • An operating frequency limiting means 40 is provided for limiting or reducing a response ratio, which is a ratio of the magnitude of the motor operation command value to the fluctuation component, from a normal response ratio, The operating frequency limiting means 40 lowers the limiting frequency or decreases the response ratio as the braking force command value given from the braking force commanding means 31a is larger.
  • the brake force estimating means 42 may be means for detecting a brake force.
  • the positive efficiency characteristic and the braking force that increase the braking force due to the influence of the frictional force of the transmission mechanism 4 and the like.
  • Hysteresis loss is generated based on the difference from the reverse efficiency characteristic that reduces the. Even if the increase / decrease value of the brake force is the same, the greater the brake force, the larger the area surrounded by the hysteresis line, so the hysteresis loss increases.
  • the operating frequency limiting means 40 of the control device 35 decreases the limiting frequency or decreases the response ratio as the braking force command value increases. For example, when a braking force command value with a fluctuation cycle is input to the operating frequency limiting means 40 in the high braking force region, the operating frequency limiting means 40 lowers the limiting frequency or decreases the response ratio. . Thereby, since the number of fluctuation cycles per unit time of the braking force can be suppressed, it is possible to reduce the total hysteresis loss.
  • the high brake force region generates a high deceleration G in a vehicle equipped with the electric brake device. It is a condition, and it is considered that it is difficult to feel a sense of incongruity in the brake feeling accompanying the decrease in the response of the electric brake device. For this reason, it becomes possible to reduce power consumption without making the brake feeling uncomfortable by adopting a configuration in which the operating frequency is limited or the response ratio is reduced as the brake force command value increases. .
  • the operating frequency limiting means 40 may be a low-pass filter that lowers the limiting frequency that limits fluctuations in the braking force command value as the braking force command value increases.
  • the brake force command unit 31a generates a brake force command value in accordance with, for example, a sensor output that varies depending on the operation amount of the brake operation unit 32.
  • the amount of operation of the brake operation means 32 is not only the amount of operation due to an internal factor such as a vehicle operator repeating the operation and release of the brake operation means 32 within a short time, but also the operation amount of the brake operation means 32. Includes an operation amount due to an external factor such as a vehicle climbing a step even if it is constant in appearance. According to this configuration, for example, the process of lowering the limit frequency can be performed by the low-pass filter provided in the subsequent stage of the braking force command unit 31a.
  • the operating frequency limiting means 40 may be a low-pass filter that lowers the limiting frequency that limits the fluctuation component of the current command due to the voltage value converted from the braking force command value as the braking force command value increases. good. In this case, the operating frequency can be limited to the limit frequency with higher accuracy than filtering the fluctuation component of the brake force command value.
  • the control device 35 has a function of feedback-controlling the estimated value of the brake force estimated by the brake force estimating means 42 with respect to the brake force command value generated by the brake force command means 31a.
  • the operating frequency limiting unit 40 may be a feedback gain adjusting unit that adjusts the feedback gain.
  • the feedback gain adjusting means adjusts the feedback gain in accordance with the brake force command value generated by the brake force command means 31a. Therefore, the hysteresis loss can be reduced by adjusting the followability such as the response ratio to the fluctuation component of the brake force command value, that is, the gain.
  • the operating frequency limiting means 40 may decrease the limiting frequency or decrease the response ratio only when the brake force command value exceeds a threshold value.
  • the threshold value is based on, for example, whether or not the vehicle operator feels uncomfortable with the brake feeling by repeating the depression (operation) and release of the brake pedal within a short time when the brake force is changed in magnitude. It is determined as If the limit frequency is lowered when the brake force command value is less than or equal to the threshold value, the driver of the vehicle may feel uncomfortable with the brake feeling. Therefore, when the braking force command value exceeds the threshold value, the operating frequency limiting means 40 lowers the limiting frequency or decreases the response ratio, thereby further reducing the uncomfortable feeling of the brake feeling. Power consumption can be reduced.
  • the electric brake device includes a housing 1, an electric motor 2, a speed reduction mechanism 3 that decelerates the rotation of the electric motor 2, a linear motion mechanism 4 that is a transmission mechanism, and a lock mechanism 5.
  • the brake rotor 6, the brake pad 7 as a brake member, the ECU 31, and the inverter device 33 are included.
  • a base plate 8 extending radially outward is provided at the open end of the housing 1, and the electric motor 2 is supported on the base plate 8.
  • a linear motion mechanism 4 that applies a braking force to the brake rotor 6, in this example, the disk rotor, by the output of the electric motor 2.
  • the opening end of the housing 1 and the outer surface of the base plate 8 are covered with a cover 10.
  • the linear motion mechanism 4 is a mechanism that converts the rotational motion output from the speed reduction mechanism 3 into a linear motion and causes the brake pad 7 to abut against and separate from the brake rotor 6.
  • the linear motion mechanism 4 includes a slide member 11, a bearing member 12, an annular thrust plate 13, a thrust bearing 14, rolling bearings 15 and 15, a rotating shaft 16, a carrier 17, and sliding bearings 18 and 19. And have.
  • a cylindrical slide member 11 is supported on the inner peripheral surface of the housing 1 so as to be prevented from rotating and movable in the axial direction.
  • a spiral protrusion 11 a that protrudes a predetermined distance radially inward and is formed in a spiral shape is provided.
  • a bearing member 12 is provided on one axial end side of the slide member 11 in the housing 1.
  • the bearing member 12 has a flange portion extending radially outward and a boss portion.
  • Rolling bearings 15 and 15 are fitted into the boss portions, and a rotary shaft 16 is fitted to the inner ring inner surface of each of the bearings 15 and 15. Therefore, the rotating shaft 16 is rotatably supported by the bearing member 12 via the bearings 15 and 15.
  • a carrier 17 that can rotate around the rotation shaft 16 is provided on the inner periphery of the slide member 11.
  • the carrier 17 includes disks 17a and 17b that are arranged to face each other in the axial direction.
  • the disk 17b close to the bearing member 12 may be referred to as an inner disk 17b
  • the disk 17a may be referred to as an outer disk 17a.
  • a side surface facing the other disk 17b is provided with an interval adjusting member 17c protruding in the axial direction from the outer peripheral edge portion on this side surface.
  • a plurality of the interval adjusting members 17c are arranged at equal intervals in the circumferential direction of both the disks 17a and 17b.
  • the discs 17a and 17b are integrally provided by the distance adjusting member 17c.
  • the inner disk 17b is supported by a plain bearing 18 fitted between the rotary shaft 16 so as to be rotatable and movable in the axial direction.
  • a shaft insertion hole is formed at the center of the outer disk 17a, and a slide bearing 19 is fitted in the shaft insertion hole.
  • the outer disk 17a is rotatably supported on the rotary shaft 16 by a slide bearing 19.
  • a washer that receives a thrust load is fitted to the end of the rotating shaft 16, and a retaining ring for preventing the washer from coming off is provided.
  • the carrier 17 is provided with a plurality of roller shafts 21 at intervals in the circumferential direction. Both end portions of each roller shaft 21 are supported across the disks 17a and 17b. That is, the discs 17a and 17b are formed with a plurality of shaft insertion holes each having a long hole, and both end portions of the roller shafts 21 are inserted into the shaft insertion holes, and the roller shafts 21 are supported so as to be movable in the radial direction.
  • the An elastic ring 22 that urges the roller shafts 21 radially inward is stretched around the plurality of roller shafts 21.
  • Each planetary roller 20 is rotatably supported by each roller shaft 21, and each planetary roller 20 is interposed between the outer peripheral surface of the rotary shaft 16 and the inner peripheral surface of the slide member 11.
  • Each planetary roller 20 is pressed against the outer peripheral surface of the rotating shaft 16 by the urging force of the elastic ring 22 spanned across the plurality of roller shafts 21.
  • As the rotating shaft 16 rotates each planetary roller 20 that contacts the outer peripheral surface of the rotating shaft 16 rotates due to contact friction.
  • On the outer peripheral surface of the planetary roller 20 a spiral groove that meshes with the spiral protrusion 11a of the slide member 11 is formed.
  • a washer and a thrust bearing are interposed between the inner disk 17b of the carrier 17 and one axial end of the planetary roller 20.
  • an annular thrust plate 13 and a thrust bearing 14 are provided between the inner disk 17 b and the bearing member 12.
  • the speed reduction mechanism 3 is a mechanism that transmits the rotation of the electric motor 2 at a reduced speed to the output gear 23 fixed to the rotation shaft 16, and includes a plurality of gear trains.
  • the speed reduction mechanism 3 is fixed to the end of the rotary shaft 16 by sequentially reducing the rotation of the input gear 24 attached to the rotor shaft 2 a of the electric motor 2 by the gear trains 25, 26 and 27. Transmission to the output gear 23 is possible.
  • the lock mechanism 5 will be described.
  • the lock mechanism 5 is configured to be switchable between a locked state in which the braking force slack operation of the linear motion mechanism 4 is prevented and an allowed unlocked state.
  • the deceleration mechanism 3 is provided with a lock mechanism 5.
  • the lock mechanism 5 is a casing (not shown), a lock pin 29, an urging means (not shown) for urging the lock pin 29 to an unlocked state, and an actuator for switching and driving the lock pin 29. And a linear solenoid 30.
  • the casing is supported by the base plate 8, and the base plate 8 is formed with pin holes that allow the lock pins 29 to advance and retreat.
  • FIG. 3 is a block diagram of the control system of this electric brake device.
  • the ECU 31 of this electric brake device for example, an electric control unit that controls the entire vehicle is applied.
  • the ECU 31 has a brake force command means 31a.
  • the brake force command means 31a corresponds to the output of the sensor 32a that changes according to the amount of operation of the brake pedal as the brake operation means 32, LUT (Look Up Table)
  • a brake force command value is generated and output using a predetermined conversion function or the like.
  • the brake operation means 32 is not limited to a pedal input type as long as it is a means for an operator to instruct braking, and may be a button input type, a lever input type, or the like.
  • the amount of operation is not only the amount of operation due to an internal factor such as the vehicle operator repeating the operation and release of the brake operation means 32 within a short time, but the operation amount of the brake operation means 32 is apparently constant. Even if it exists, the operation amount by external factors, such as a vehicle climbing on a level
  • An inverter device 33 is connected to the ECU 31, and the inverter device 33 includes a brake force estimating means 42 for obtaining an estimated value of a brake force that presses the brake pad 7 against the brake rotor, and a power circuit portion 34 provided for each electric motor 2. And a motor control unit 35 which is a control device for controlling the power circuit unit 34.
  • the brake force estimating means 42 uses an LUT, a predetermined conversion function, or the like from the output of the sensor 32a that changes according to the operation amount of the brake operating means 32 and the motor current detected by the current detecting means 38. The estimated value of the braking force is calculated.
  • the brake force estimating means 42 may estimate the brake force from a load in the vehicle traveling direction detected by a load sensor provided on a wheel bearing (not shown) or the like.
  • the relationship between the sensor output, the motor current, and the estimated value of the braking force is stored in advance in a relationship setting unit determined by experiments or the like.
  • the motor control unit 35 includes a computer having a processor, a ROM (Read Only Memory) having a program executed by the processor, and other electronic devices such as a RAM (Random Access Memory) and a coprocessor (Co-Processor). Consists of a circuit.
  • the motor control unit 35 converts the current command into a current command based on a voltage value according to the braking force command value given from the ECU 31 and the estimated value of the braking force estimated by the braking force estimation means 42, and converts the current command into the power circuit unit.
  • 34 is given as a motor operation command value to the PWM control unit 34a.
  • the motor control unit 35 has a function of outputting information such as detection values and control values related to the electric motor 2 to the ECU 31.
  • the power circuit unit 34 includes an inverter 34b that converts DC power of the power source 36 into three-phase AC power used to drive the electric motor 2, and a PWM control unit 34a that controls the inverter 34b.
  • the electric motor 2 is composed of a three-phase synchronous motor or the like.
  • the inverter 34b is composed of a plurality of semiconductor switching elements (not shown), and the PWM controller 34a performs pulse width modulation on the input current command and gives an on / off command to each of the semiconductor switching elements.
  • the motor control unit 35 as a control device has a motor drive control unit 37 as a basic control unit.
  • the motor drive control unit 37 converts the motor command into a current command according to the brake force command value given from the brake force command unit 31a and the estimated value given from the brake force estimation unit 42, and sends the current command to the PWM control unit 34a. Give the operation command value.
  • the motor drive control unit 37 includes, for example, a controller 43 including the processor, an amplifier 44, and an operating frequency limiting unit 40.
  • the controller 43 obtains a motor current that flows from the inverter 34b to the electric motor 2 from the current detection means 38 in response to the restricted brake force command value output from the operating frequency restriction means 40, and performs current feedback control using a feedback gain. Do.
  • the current command converted and output by the controller 43 is followed by a gain (different from the feedback gain) determined by the amplifier 44 which is an amplifier circuit, and is output as a motor operation command value.
  • the motor drive control unit 37 obtains the rotation angle of the rotor of the electric motor 2 from the rotation angle sensor 39, and gives a current command to the PWM control unit 34a so that efficient motor drive according to the rotor rotation angle can be performed. .
  • the operating frequency limiting means 40 reduces the operating frequency, which is a frequency for changing the motor operating command value per unit time, in accordance with the fluctuation component of one or both of the braking force command value and the estimated value, below the limiting frequency. Or a response ratio, which is a ratio of the magnitude of the motor operation command value to the fluctuation component, is lower than a normal response ratio.
  • the operating frequency limiting means 40 is, for example, an arithmetic unit or a low-pass filter (LPF) having an LUT having a function of limiting the operating frequency below the limiting frequency or lowering the response ratio below the normal response ratio. is there.
  • the low-pass filter is a software filter such as a digital filter or a hardware filter existing outside the motor drive control unit 37.
  • the operating frequency limiting means 40 receives the input of the fluctuation component, refers to the LUT, or lowers the gain above the limiting frequency with a low pass filter, for example, as shown in FIG. Output.
  • FIG. 4 is a diagram showing the correlation of the braking force with the increase and decrease of the input torque of the electric brake device.
  • the normal efficiency characteristic curve A1 when increasing the braking force and the reverse efficiency characteristic curve A2 when decreasing the braking force are mainly the inclination of the braking force with respect to the input torque due to the influence of the frictional force of the linear motion mechanism or the like. Is different.
  • the hysteresis loss when the unit braking force is increased or decreased becomes the area S surrounded by the hysteresis line represented by the changes of the arrows L1 to L4.
  • One cycle of the hysteresis line in the change from the arrows L1 to L4 is one fluctuation cycle, and as the number of fluctuation cycles per unit time of the braking force increases, the total hysteresis loss increases. Even if the increase / decrease value ⁇ F of the braking force is the same, the larger the braking force, the larger the area S, so the hysteresis loss increases (Ph2> Ph1).
  • the hysteresis loss Ph per unit braking force fluctuation cycle is proportional to the braking force.
  • the hysteresis loss Ph is proportional to the number of fluctuation cycles per unit time, that is, the operating frequency.
  • the motor control unit 35 as a control device lowers the limit frequency as the brake force command value is larger.
  • the operating frequency limiting unit 40 limits the limiting frequency to a low level.
  • the high braking force region is a condition under which high deceleration G (for example, gravitational acceleration of 0.4 G or more) is generated in the vehicle.
  • the brake force response to the frequency direction of the brake force command value is attenuated as the brake force increases.
  • the cutoff frequency and the attenuation rate are changed with respect to the frequency.
  • the frequency 0 Hz or the vicinity thereof may have a characteristic in which the braking force response is not attenuated with respect to the frequency component of the braking force command value.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of the operating frequency limiting means 40 provided in the motor control unit 35 of the electric brake device. This will be described with reference to FIG.
  • the operating frequency limiting means 40 is provided after the brake force command means 31a and the brake force estimation means 42, and is generated by the brake force command value generated by the brake force command means 31a and / or the brake force estimation means 42.
  • This is a variable low-pass filter that cuts fluctuation components above the limit frequency of the estimated brake force value.
  • the low-pass filter lowers the limit frequency, which is a variable value, as the brake force command value (or estimated value) increases.
  • the fluctuation component of the braking force command value (or estimated value) is suppressed by a low-pass filter and is input to the controller 43.
  • the controller 43 converts it into a current command and performs current feedback control.
  • the current command from the controller 43 is input to the amplifier 44, followed by a predetermined gain, and output as a motor operation command value.
  • the gain is stored in the storage unit 41 and is read out from the storage unit 41 at the time of calculation.
  • the motor control unit 35 gives, for example, the current command (motor operation command value) to the PWM control unit 34a.
  • the PWM control unit 34a performs pulse width modulation on the given current command, and gives an on / off command to each of the semiconductor switching elements of the inverter 34b.
  • the power consumption of the electric brake device can be reduced by limiting the operating frequency in the high braking force region with a large hysteresis loss to the limit frequency or less. Further, by reducing the hysteresis loss due to the frictional force, it is possible to suppress wear of the linear motion mechanism or the like on which the frictional force acts, and to improve the durability of the linear motion mechanism or the like.
  • the operating frequency can be limited to the limit frequency with higher accuracy than filtering the fluctuation component of the brake force command value.
  • the feedback gain of the controller 43 may be adjusted.
  • the control device 35 has a function of feedback-controlling the braking force estimated by the braking force estimation means 42 (FIG. 3) with respect to the braking force command value.
  • the operating frequency limiting unit 40A in this configuration is a feedback gain adjusting unit that adjusts the feedback gain using an LUT, a predetermined conversion function, or the like.
  • the feedback gain is, for example, a gain in PI control or PID control by the controller 43.
  • the feedback gain adjusting means adjusts the feedback gain corresponding to the brake force command value generated by the brake force command means 31a (FIG. 3). Therefore, the hysteresis loss can be reduced by adjusting the followability (frequency responsiveness) to the fluctuation frequency, that is, the gain to be lower than the normal response ratio at a high frequency.
  • FIG. 9 is a diagram showing response waveforms (solid lines) of the braking forces F1 and F2 with respect to the braking force command values Ft1 and Ft2 (broken lines) in the time domain of the electric brake device of each of the embodiments described above.
  • the brake force command values Ft1 and Ft2 have the same amplitude and frequency, and the absolute value (offset value) of Ft2 is larger than Ft1.
  • response waveforms output as brake forces for pressing the brake pads against the brake rotor by applying the operating frequency limiting means 40 are brake forces F1 and F2, respectively. is there.
  • the operating frequency limiting means 40 (FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing hysteresis loss of the braking forces F1 and F2 in FIG.
  • the increase / decrease value of the braking force is generally the same as the braking force increases. Even if there is, the hysteresis loss for one cycle increases, but by applying the operating frequency limiting means 40 (FIG. 3), the number of fluctuation cycles (frequency) decreases, and the braking force F1 with a low load as a whole. It is possible to reduce the hysteresis loss of the brake force F2 having a higher load than the hysteresis loss.
  • FIG. 3 the operating frequency limiting means 40
  • the increase / decrease values of the brake forces F1, F2 are equal to the amplitudes of the waveforms of the brake forces F1, F2 in FIG. 9, and the increase / decrease values (amplitudes) of the brake force F2 from which high frequency components have been removed are as follows.
  • the increase / decrease value (amplitude) of the brake force F1 is smaller.
  • the operating frequency limiting means 40 of this configuration includes a determination unit 40a that determines whether or not the brake force command value exceeds a threshold value, and the determination unit 40a determines the brake force command value. And an execution unit that limits the operating frequency when it is determined that the threshold value is exceeded.
  • the execution unit is a part other than the determination unit 40 a in the operating frequency limiting unit 40.
  • This execution unit is realized by a switch or the like for switching the path K1 through which the brake force command value passes through the low-pass filter and the path K2 through which the low-pass filter is bypassed.
  • the threshold value is based on, for example, whether or not the vehicle operator feels uncomfortable with the brake feeling by repeating the depression (operation) and release of the brake pedal within a short time when the brake force is changed in magnitude. It is determined as The threshold value is rewritably stored in the storage means 41 (FIG. 3).
  • the execution unit switches the braking force command value to the path K1 passing through the low-pass filter and executes the restriction of the operating frequency, so that this electric brake can be performed without causing uncomfortable feeling of brake feeling.
  • the power consumption of the apparatus can be reduced.
  • the control device receives the operation signal from the ABS and limits the operation frequency by the operation frequency limiting means while the ABS is operating. Is configured not to execute. In this case, the braking distance of the vehicle can be shortened by preventing the responsiveness of the electric brake device from being lowered under the condition that the ABS operates.
  • the electric brake device is applied to the disc brake, but is not limited to the disc brake.
  • the electric brake device may be applied to the drum brake.

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Abstract

　ブレーキフィーリングへの影響をなくしながら電動ブレーキ装置の消費電力を低減し、また摩擦力が作用する部品の摩耗を抑制することができる電動ブレーキ装置を提供する。この電動ブレーキ装置は、電動モータ(2)と、ブレーキロータと、このブレーキロータに押し付けられるブレーキ部材と、電動モータ(2)の回転運動をブレーキ部材の動作に変換する伝達機構と、モータコントロール部(35)とを備える。モータコントロール部(35)に動作周波数制限手段(40)を設ける。動作周波数制限手段(40)は、ブレーキ力指令手段から与えられるブレーキ力指令値が大きい程、制限周波数を低くし、または変動成分に対するモータ動作指令値の大きさである応答比を小さくする。

Description

電動ブレーキ装置 関連出願
　本出願は、２０１４年３月６日出願の特願２０１４－４３４８０の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
　この発明は、電動ブレーキ装置に関し、消費電力を低減する技術に関する。
　従来、電動ブレーキ装置として、以下のものが提案されている。
　１．ブレーキペダルを踏み込むことで、電動モータの回転運動を、直動機構を介して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圧接触させて制動力を負荷する（特許文献１）。
　２．遊星ローラを螺合させたねじ機構を使用した電動式直動アクチュエータが提案されている（特許文献２）。当該ねじ機構により、電動モータの回転運動を直線運動に変換する。
特開平６－３２７１９０号公報 特開２００６－１９４３５６号公報
　前記１，２のような電動ブレーキ装置において、ブレーキ力の変動に対して、ねじ機構の摩擦に伴うヒステリシス損失が発生する。例えば、車両の操縦者がブレーキペダルの踏み込み（作動）と解除を短時間内に繰り返す等の内的要因と、ブレーキペダルの踏み込み量（作動量）は見かけ上一定であっても車両が段差に乗り上げる等の外的要因により、ブレーキ力が変動することに起因してヒステリシス損失が発生する。図１２は、電動ブレーキ装置のヒステリシス損失の概念を説明する図である。主に直動機構のねじ機構等の摩擦力の影響により、ブレーキ力を増加させる際の正効率特性Ａ１と、ブレーキ力を減少させる際の逆効率特性Ａ２は異なる。
　例えば、車両の操縦者がブレーキペダルを踏み込み、電動モータに所望の入力トルクＴ１を発生させたときのブレーキ力をブレーキ力Ｆとする。操縦者がさらにブレーキペダルを踏み込み矢印Ｌ１の方向に向かい正効率特性曲線Ａ１上に沿ってブレーキ力が増加していく。そして入力トルクＴ２となったときＦ＋ΔＦのブレーキ力が作用する。ここで操縦者がブレーキペダルをリリースすると、Ｆ＋ΔＦのブレーキ力を維持した状態で矢印Ｌ２に沿って入力トルクが減少していく。この入力トルクが逆効率特性曲線Ａ２上まで到達すると、矢印Ｌ３に沿う逆効率特性曲線Ａ２上に沿ってブレーキ力が低下する。ブレーキ力Ｆまで低下した時点で再びブレーキペダルを踏み込むと、前記ブレーキ力Ｆを維持した状態で矢印Ｌ４に沿って入力トルクが増加していき、正効率特性曲線Ａ１まで到達する（１サイクル分）。
　このような単位ブレーキ力（すなわち１サイクルのブレーキ力）を増減させた際のヒステリシス損失は、上述の矢印Ｌ１～Ｌ４に沿った入力トルクおよび／またはブレーキ力の変化で表されるヒステリシス線で囲まれた面積Ｓとなる。矢印Ｌ１からＬ４までの変化で表される前記ヒステリシス線の１サイクルが、１つの変動サイクルであり、ブレーキ力の単位時間当たりの変動サイクル数が多くなる程、ヒステリシス損失の総和が増加する。またブレーキ力の増減値ΔＦが同一であっても、ブレーキ力が大きくなる程、面積Ｓが大きくなるため、前記ヒステリシス損失は増加する。このヒステリシス損失の増加により、電動ブレーキ装置の消費電力が増加する。また、前記ヒステリシス損失は主に摩擦力に起因するため、この摩擦力が作用する部品の摩耗の増大に繋がる可能性がある。
　この発明の目的は、ブレーキフィーリングへの影響をなくしながら電動ブレーキ装置の消費電力を低減し、また摩擦力が作用する部品の摩耗を抑制することができる電動ブレーキ装置を提供することである。
　以下、この発明について、理解を容易にするために、便宜上実施形態の符号を参照して説明する。
　この発明の電動ブレーキ装置は、電動モータ２と、ブレーキロータ６と、このブレーキロータ６に押し付けられるブレーキ部材７と、前記電動モータ２の回転運動を前記ブレーキ部材７の動作に変換する伝達機構４と、ブレーキ操作手段３２の操作量からブレーキ力指令値を生成するブレーキ力指令手段３１ａと、前記ブレーキ部材７を前記ブレーキロータ６に押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段４２と、前記ブレーキ力指令値および前記推定値に応じて前記電動モータ２にモータ動作指令値を出力する制御装置３５とを備えた電動ブレーキ装置であって、
　前記制御装置３５に、前記ブレーキ力指令値および前記推定値のいずれか一方または両方の変動成分に応じて、前記モータ動作指令値を単位時間当たりに変動させる周波数である動作周波数を制限周波数以下に制限しまたは前記変動成分に対する前記モータ動作指令値の大きさの比である応答比を通常応答比よりも低下させる動作周波数制限手段４０を設け、
　この動作周波数制限手段４０は、前記ブレーキ力指令手段３１ａから与えられるブレーキ力指令値が大きい程、前記制限周波数を低くし、または前記応答比を小さくする。
　前記ブレーキ力推定手段４２は、ブレーキ力を検出する手段であっても良い。
　この構成によると、車両の運転者が、例えばブレーキ操作手段３２の作動と解除を短時間内に繰り返すと、伝達機構４等の摩擦力の影響により、ブレーキ力を増加させる正効率特性とブレーキ力を減少させる逆効率特性との違いに基づくヒステリシス損失が発生する。ブレーキ力の増減値が同一であっても、ブレーキ力が大きくなる程、前記ヒステリシス線で囲まれた面積が大きくなるため、前記ヒステリシス損失は増加する。
　そこで制御装置３５の動作周波数制限手段４０は、ブレーキ力指令値が大きい程、制限周波数を低くし、または前記応答比を小さくする。例えば、高ブレーキ力領域において、動作周波数制限手段４０に、変動サイクルを伴うブレーキ力指令値が入力されたとき、この動作周波数制限手段４０は、制限周波数を低くし、または前記応答比を小さくする。これにより、ブレーキ力の単位時間当たりの変動サイクル数を抑制することができるため、ヒステリシス損失の総和を低減することが可能となる。
　このように、ヒステリシス損失の大きい高ブレーキ力領域の動作周波数を制限周波数以下に制限し、または応答比を小さくすることで、ブレーキフィーリングへの影響をなくしながらこの電動ブレーキ装置の消費電力を低減することができる。また、摩擦力に起因するヒステリシス損失を低下させることで、摩擦力が作用する部品の摩耗を抑制し、この部品の耐久性を向上させることが可能となる。
　なお前記動作周波数を制限しまたは応答比を小さくすることは、電動ブレーキ装置の応答性の低下を伴うものの、前記高ブレーキ力領域は、この電動ブレーキ装置を搭載する車両に高減速Ｇが発生する条件であり、電動ブレーキ装置の応答性の低下に伴うブレーキフィーリングにおいて違和感を感じさせにくいと考えられる。このため、ブレーキ力指令値が大きい程、前記動作周波数を制限しまたは応答比を小さくする構成とすることで、ブレーキフィーリングに違和感を感じさせずに、消費電力を低減することが可能となる。
　前記動作周波数制限手段４０は、前記ブレーキ力指令値が大きくなるに従い、前記ブレーキ力指令値の変動を制限する前記制限周波数を低くするローパスフィルタであっても良い。ブレーキ力指令手段３１ａは、例えば、ブレーキ操作手段３２の操作量によって変化するセンサ出力等に応じて、ブレーキ力指令値を生成する。前記ブレーキ操作手段３２の操作量は、例えば、車両の操縦者がブレーキ操作手段３２の作動と解除を短時間内に繰り返す等の内的要因による操作量だけでなく、ブレーキ操作手段３２の作動量は見かけ上一定であっても車両が段差に乗り上げる等の外的要因による操作量も含まれる。この構成によると、例えば、ブレーキ力指令手段３１ａの後段に設けたローパスフィルタで制限周波数を低くする処理を行うことができる。
　前記動作周波数制限手段４０は、前記ブレーキ力指令値が大きくなるに従い、前記ブレーキ力指令値から変換された電圧値による電流指令の変動成分を制限する前記制限周波数を低くするローパスフィルタであっても良い。この場合、ブレーキ力指令値の変動成分をフィルタリングするよりも、動作周波数を高精度に制限周波数に制限することができる。
　前記制御装置３５は、前記ブレーキ力指令手段３１ａで生成されるブレーキ力指令値に対して、前記ブレーキ力推定手段４２で推定される前記ブレーキ力の推定値をフィードバック制御する機能を有し、前記動作周波数制限手段４０は、フィードバックゲインを調整するフィードバックゲイン調整手段であっても良い。この場合、ブレーキ力指令手段３１ａで生成されるブレーキ力指令値に対応して、フィードバックゲイン調整手段はフィードバックゲインを調整する。したがって、ブレーキ力指令値の変動成分に対する応答比等の追従性つまりゲインを落とす調整を行うことで、ヒステリシス損失を低減することができる。
　前記動作周波数制限手段４０は、前記ブレーキ力指令値が閾値を上回るときのみ、前記制限周波数を低くしまたは前記応答比を小さくするものとしても良い。前記閾値は、例えば、ブレーキ力を大小変化させた場合にブレーキペダルの踏み込み（作動）と解除を短時間内に繰り返す実験により、車両の操縦者がブレーキフィーリングに違和感を感じるか否かを基準として定められる。前記ブレーキ力指令値が閾値以下の場合に前記制限周波数を低くすると、車両の操縦者がブレーキフィーリングに違和感を感じる恐れがある。そこで、ブレーキ力指令値が閾値を上回るときに、動作周波数制限手段４０が制限周波数を低くしまたは応答比を小さくすることで、より一層ブレーキフィーリングの違和感を招くことなく、この電動ブレーキ装置の消費電力を低減することができる。
　請求の範囲および／または明細書および／または図面に開示された少なくとも２つの構成のどのような組合せも、この発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の２つ以上のどのような組合せも、この発明に含まれる。
　この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置の断面図である。 同電動ブレーキ装置の減速機構およびその周辺の拡大断面図である。 同電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。 同電動ブレーキ装置の入力トルクの増減に対するブレーキ力の相関を示す図である。 各ブレーキ力領域における、動作周波数とゲインとの関係を示す図である。 同電動ブレーキ装置の動作周波数制限手段の一例を示すブロック図である。 この発明の他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の動作周波数制限手段の例を示すブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の動作周波数制限手段の例を示すブロック図である。 各実施形態の電動ブレーキ装置の時間領域におけるブレーキ力指令値に対するブレーキ力の応答波形をそれぞれ示す図である。 図９のブレーキ力のヒステリシス損失を示す図である。 この発明のさらなる変形形態に係る電動ブレーキ装置の動作周波数制限手段の例を示すブロック図である。 電動ブレーキ装置のヒステリシス損失の概念を説明する図である。
　この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置を図１ないし図６と共に説明する。図１に示すように、この電動ブレーキ装置は、ハウジング１と、電動モータ２と、この電動モータ２の回転を減速する減速機構３と、伝達機構である直動機構４と、ロック機構５と、ブレーキロータ６と、ブレーキ部材であるブレーキパッド７と、ＥＣＵ３１と、インバータ装置３３とを有する。ハウジング１の開口端に、径方向外方に延びるベースプレート８が設けられ、このベースプレート８に電動モータ２が支持されている。ハウジング１内には、電動モータ２の出力によりブレーキロータ６、この例ではディスクロータに対して制動力を負荷する直動機構４が組み込まれている。ハウジング１の開口端およびベースプレート８の外側面は、カバー１０によって覆われている。
　直動機構４について説明する。直動機構４は、減速機構３で出力される回転運動を直線運動に変換して、ブレーキロータ６に対してブレーキパッド７を当接離隔させる機構である。この直動機構４は、スライド部材１１と、軸受部材１２と、環状のスラスト板１３と、スラスト軸受１４と、転がり軸受１５，１５と、回転軸１６と、キャリア１７と、すべり軸受１８，１９とを有する。ハウジング１の内周面に、円筒状のスライド部材１１が、回り止めされ且つ軸方向に移動自在に支持されている。スライド部材１１の内周面には、径方向内方に所定距離突出し螺旋状に形成された螺旋突起１１ａが設けられている。この螺旋突起１１ａに、後述する複数の遊星ローラ２０が噛合している。
　ハウジング１内におけるスライド部材１１の軸方向一端側に、軸受部材１２が設けられている。この軸受部材１２は、径方向外方に延びるフランジ部と、ボス部とを有する。ボス部内に転がり軸受１５，１５が嵌合され、これら各軸受１５，１５の内輪内径面に回転軸１６が嵌合されている。よって回転軸１６は、軸受部材１２に軸受１５，１５を介して回転自在に支持される。
　スライド部材１１の内周には、前記回転軸１６を中心に回転可能なキャリア１７が設けられている。キャリア１７は、軸方向に互いに対向して配置されるディスク１７ａ，１７ｂを有する。軸受部材１２に近いディスク１７ｂをインナ側ディスク１７ｂといい、ディスク１７ａをアウタ側ディスク１７ａという場合がある。一方のディスク１７ａのうち、他方のディスク１７ｂに臨む側面には、この側面における外周縁部から軸方向に突出する間隔調整部材１７ｃが設けられる。この間隔調整部材１７ｃは、複数の遊星ローラ２０の間隔を調整するため、両ディスク１７ａ，１７ｂの円周方向に等間隔を空けて複数配設されている。これら間隔調整部材１７ｃにより、両ディスク１７ａ，１７ｂが一体に設けられる。
　インナ側ディスク１７ｂは、回転軸１６との間に嵌合されたすべり軸受１８により、回転自在に、且つ、軸方向に移動自在に支持されている。アウタ側ディスク１７ａには、中心部に軸挿入孔が形成され、この軸挿入孔にすべり軸受１９が嵌合されている。アウタ側ディスク１７ａは、すべり軸受１９により回転軸１６に回転自在に支持される。回転軸１６の端部には、スラスト荷重を受けるワッシャが嵌合され、このワッシャの抜け止め用の止め輪が設けられる。
　キャリア１７には、複数のローラ軸２１が周方向に間隔を空けて設けられている。各ローラ軸２１の両端部が、ディスク１７ａ，１７ｂにわたって支持されている。すなわちディスク１７ａ，１７ｂには、それぞれ長孔から成る軸挿入孔が複数形成され、各軸挿入孔に各ローラ軸２１の両端部が挿入されてこれらローラ軸２１が径方向に移動自在に支持される。複数のローラ軸２１には、これらローラ軸２１を径方向内方に付勢する弾性リング２２が掛け渡されている。
　各ローラ軸２１に、遊星ローラ２０が回転自在に支持され、各遊星ローラ２０は、回転軸１６の外周面と、スライド部材１１の内周面との間に介在される。複数のローラ軸２１に渡って掛け渡された弾性リング２２の付勢力により、各遊星ローラ２０が回転軸１６の外周面に押し付けられる。回転軸１６が回転することで、この回転軸１６の外周面に接触する各遊星ローラ２０が接触摩擦により回転する。遊星ローラ２０の外周面には、前記スライド部材１１の螺旋突起１１ａに噛合する螺旋溝が形成されている。キャリア１７のインナ側ディスク１７ｂと、遊星ローラ２０の軸方向一端部との間には、ワッシャおよびスラスト軸受（いずれも図示せず）が介在されている。ハウジング１内において、インナ側ディスク１７ｂと軸受部材１２との間には、環状のスラスト板１３およびスラスト軸受１４が設けられている。
　減速機構３について説明する。図２に示すように、減速機構３は、電動モータ２の回転を、回転軸１６に固定された出力ギヤ２３に減速して伝える機構であり、複数のギヤ列を含む。この例では、減速機構３は、電動モータ２のロータ軸２ａに取付けられた入力ギヤ２４の回転を、ギヤ列２５，２６，２７により順次減速して、回転軸１６の端部に固定された出力ギヤ２３に伝達可能としている。
　ロック機構５について説明する。ロック機構５は、直動機構４の制動力弛み動作を阻止するロック状態と許容するアンロック状態とにわたって切換え可能に構成されている。前記減速機構３に、ロック機構５が設けられている。ロック機構５は、ケーシング（図示せず）と、ロックピン２９と、このロックピン２９をアンロック状態に付勢する付勢手段（図示せず）と、ロックピン２９を切換え駆動するアクチュエータであるリニアソレノイド３０とを有する。前記ケーシングは、ベースプレート８に支持され、このベースプレート８には、ロックピン２９の進退を許すピン孔が形成されている。
　リニアソレノイド３０によりロックピン２９を進出させて、ギヤ列２６における出力側の中間ギヤ２８に形成された係止孔（図示せず）に係合し、中間ギヤ２８の回転を禁止することで、ロック状態にする。リニアソレノイド３０をオフにすると、前記付勢手段による付勢力により、ロックピン２９を前記ケーシング内に没入させて前記係止孔から離脱させ、中間ギヤ２８の回転を許すことで、ロック機構５をアンロック状態にする。
　図３は、この電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。この電動ブレーキ装置のＥＣＵ３１としては、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニットが適用される。ＥＣＵ３１はブレーキ力指令手段３１ａを有し、このブレーキ力指令手段３１ａは、ブレーキ操作手段３２であるブレーキペダルの操作量に応じて変化するセンサ３２ａの出力に応じて、ＬＵＴ（Look Up Table）や所定の変換関数等を用いて、ブレーキ力指令値を生成し出力する。なお、ブレーキ操作手段３２は、操作者がブレーキを指示するための手段であれば、ペダル入力式に限られず、ボタン入力式、レバー入力式等であってもよい。前記操作量は、例えば、車両の操縦者がブレーキ操作手段３２の作動と解除を短時間内に繰り返す等の内的要因による操作量だけでなく、ブレーキ操作手段３２の作動量は見かけ上一定であっても車両が段差に乗り上げる等の外的要因による操作量も含まれる。
　ＥＣＵ３１にインバータ装置３３が接続され、インバータ装置３３は、ブレーキパッド７をブレーキロータに押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段４２と、各電動モータ２に対して設けられたパワー回路部３４と、このパワー回路部３４を制御する制御装置であるモータコントロール部３５とを有する。ブレーキ力推定手段４２は、ブレーキ操作手段３２の操作量に応じて変化するセンサ３２ａの出力と、電流検出手段３８で検出されるモータ電流とから、ＬＵＴや所定の変換関数等を用いて、相応のブレーキ力の推定値を演算により求める。ブレーキ力推定手段４２は、この他に車輪用軸受（図示せず）等に設けられた荷重センサにより検出される車両進行方向の荷重からブレーキ力を推定するものであっても良い。これらセンサ出力、モータ電流、およびブレーキ力の推定値の関係は、予め、実験等により定められた関係設定手段に記憶されている。
　モータコントロール部３５は、プロセッサ（Processor）を有するコンピュータ、前記プロセッサで実行されるプログラムを有するＲＯＭ（Read Only Memory）、およびＲＡＭ（Random Access Memory）やコプロセッサ（Co-Processor）等の他の電子回路により構成される。モータコントロール部３５は、ＥＣＵ３１から与えられるブレーキ力指令値およびブレーキ力推定手段４２で推定されるブレーキ力の推定値に応じて、電圧値による電流指令に変換して、この電流指令をパワー回路部３４のＰＷＭ制御部３４ａにモータ動作指令値として与える。またモータコントロール部３５は、電動モータ２に関する各検出値や制御値等の各情報をＥＣＵ３１に出力する機能を有する。
　パワー回路部３４は、電源３６の直流電力を電動モータ２の駆動に用いる３相の交流電力に変換するインバータ３４ｂと、このインバータ３４ｂを制御するＰＷＭ制御部３４ａとを有する。電動モータ２は、３相の同期モータ等からなる。インバータ３４ｂは、複数の半導体スイッチング素子（図示せず）で構成され、ＰＷＭ制御部３４ａは、入力された電流指令をパルス幅変調し、前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
　制御装置であるモータコントロール部３５は、その基本となる制御部としてモータ駆動制御部３７を有する。このモータ駆動制御部３７は、ブレーキ力指令手段３１ａから与えられるブレーキ力指令値およびブレーキ力推定手段４２から与えられる推定値に従い、電流指令に変換して、ＰＷＭ制御部３４ａに電流指令からなるモータ動作指令値を与える。モータ駆動制御部３７は、例えば、前記プロセッサを含むコントローラ４３と、アンプ４４と、動作周波数制限手段４０とを有する。
　コントローラ４３は、動作周波数制限手段４０から出力され制限されたブレーキ力指令値に対し、インバータ３４ｂから電動モータ２に流すモータ電流を電流検出手段３８から得て、フィードバックゲインを使用した電流フィードバック制御を行う。コントローラ４３で変換されて出力された電流指令は、増幅回路であるアンプ４４において定められた（前記フィードバックゲインとは異なる）ゲインで追従されてモータ動作指令値として出力される。またモータ駆動制御部３７は、電動モータ２のロータの回転角を回転角度センサ３９から得て、ロータ回転角に応じた効率的なモータ駆動が行えるように、ＰＷＭ制御部３４ａに電流指令を与える。
　動作周波数制限手段４０は、前記ブレーキ力指令値および前記推定値のいずれか一方または両方の変動成分に応じて、前記モータ動作指令値を単位時間当たりに変動させる周波数である動作周波数を制限周波数以下に制限しまたは前記変動成分に対する前記モータ動作指令値の大きさの比である応答比を通常応答比よりも低下させる手段である。ここで、動作周波数制限手段４０は、前記動作周波数を制限周波数以下に制限しまたは前記応答比を通常応答比よりも低下させる機能を有する、例えばＬＵＴを備えた演算器またはローパスフィルタ（ＬＰＦ）である。前記ローパスフィルタは、デジタルフィルタ等のソフトウエアのフィルタ、またはモータ駆動制御部３７の外部などに存在するハードウエアのフィルタである。動作周波数制限手段４０は、前記変動成分の入力を受けて、ＬＵＴを参照して、またはローパスフィルタで、制限周波数以上のゲインを、例えば図５に示すように低下させて、モータ動作指令値を出力する。
　ここで図４は、電動ブレーキ装置の入力トルクの増減に対するブレーキ力の相関を示す図である。主に、直動機構等の摩擦力の影響により、ブレーキ力を増加させる際の正効率特性曲線Ａ１と、ブレーキ力を減少させる際の逆効率特性曲線Ａ２とは、入力トルクに対するブレーキ力の傾きが異なる。前述のように単位ブレーキ力を増減させた際のヒステリシス損失は、矢印Ｌ１～Ｌ４の変化で表される前記ヒステリシス線で囲まれた面積Ｓとなる。矢印Ｌ１からＬ４までの変化における前記ヒステリシス線の１サイクルが、１つの変動サイクルであり、ブレーキ力の単位時間当たりの変動サイクル数が多くなる程、ヒステリシス損失の総和が増加する。またブレーキ力の増減値ΔＦが同一であっても、ブレーキ力が大きくなる程、面積Ｓが大きくなるため、前記ヒステリシス損失は増加する（Ｐｈ２＞Ｐｈ１）。
　例えば、正効率特性曲線Ａ１、逆効率特性曲線Ａ２ともに線形とすると、単位ブレーキ力の変動１サイクル当たりのヒステリシス損失Ｐｈは、ブレーキ力に比例する。また、同じブレーキ力およびブレーキ力変動であれば、前記ヒステリシス損失Ｐｈは、単位時間当たりの変動サイクル数、すなわち動作周波数に比例する。
　そこで図３に示すように、制御装置であるモータコントロール部３５は、ブレーキ力指令値が大きい程、前記制限周波数を低くする。例えば、高ブレーキ力領域において、動作周波数制限手段４０に、変動サイクルを伴うブレーキ力指令値が入力されたとき、この動作周波数制限手段４０は制限周波数を低く制限する。これにより、ブレーキ力の単位時間当たりの変動サイクル数を抑制することができるため、ヒステリシス損失の総和を低減することが可能となる。前記高ブレーキ力領域とは、車両に高減速Ｇ（例えば０．４Ｇ以上の重力加速度）が発生する条件である。
　このように、ヒステリシス損失の大きい高ブレーキ力領域の動作周波数を制限することで、この電動ブレーキ装置の消費電力を低減し得る。また、摩擦力に起因するヒステリシス損失を低下させることで、摩擦力が作用する直動機構等の摩耗を抑制し、直動機構等の耐久性を向上させ得る。
　図５は、各ブレーキ力の領域における、動作周波数（横軸）とゲイン（＝ブレーキ力÷ブレーキ力指令値：縦軸）との関係を示す図である。ブレーキ力がＦａ＞Ｆｂ＞Ｆｃの関係の関係を有する各ブレーキ力領域Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃにおいて、ブレーキ力が大きくなる程、ブレーキ力指令値の周波数方向に対するブレーキ力応答が減衰するように、動作周波数に対しカットオフ周波数および減衰率のいずれか一方または両方を変化させる。但し、直流成分に対してゲインを落とすと定常偏差となるため、周波数０Ｈｚないしその近傍は、ブレーキ力指令値の周波数成分に対してブレーキ力応答が減衰しない特性としても良い。
　図６は、この電動ブレーキ装置のモータコントロール部３５に設けられた動作周波数制限手段４０の一例を示すブロック図である。図３も参照しつつ説明する。この動作周波数制限手段４０は、ブレーキ力指令手段３１ａおよびブレーキ力推定手段４２の後段に設けられ、ブレーキ力指令手段３１ａで生成されるブレーキ力指令値および/またはブレーキ力推定手段４２で生成されるブレーキ力の推定値の制限周波数以上の変動成分をカットする可変のローパスフィルタである。このローパスフィルタは、前記ブレーキ力指令値（または推定値）が大きくなるに従い、可変値である前記制限周波数を低くする。ブレーキ力指令値（または推定値）の変動成分はローパスフィルタで抑制されてコントローラ４３に入力され、例えばこのコントローラ４３で電流指令に変換されて電流フィードバック制御が行われる。コントローラ４３からの電流指令は、アンプ４４に入力されて定められたゲインで追従されてモータ動作指令値として出力される。前記ゲインは、例えば、記憶手段４１に記憶され演算時にこの記憶手段４１から読み出される。
　その後、モータコントロール部３５は、図３に示すように、ＰＷＭ制御部３４ａに例えば前記電流指令（モータ動作指令値）を与える。ＰＷＭ制御部３４ａは、与えられた電流指令をパルス幅変調し、インバータ３４ｂの前記各半導体スイッチング素子にオンオフ指令を与える。
　以上説明したように、ヒステリシス損失の大きい高ブレーキ力領域の動作周波数を制限周波数以下に制限することで、この電動ブレーキ装置の消費電力を低減することができる。また、摩擦力に起因するヒステリシス損失を低下させることで、摩擦力が作用する直動機構等の摩耗を抑制し、直動機構等の耐久性を向上させ得る。
　他の実施形態について説明する。以下の説明においては、各形態において先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
　図７に示す動作周波数制限手段４０はコントローラ４３の後段に設けられている。そして、ブレーキ力指令値をコントローラ４３に入力してこのコントローラ４３から出力された電圧値による電流指令の変動成分を制限する制限周波数を低くするローパスフィルタを動作周波数制限手段４０として設けてもいる。この場合、ブレーキ力指令値の変動成分をフィルタリングするよりも、動作周波数を高精度に制限周波数に制限することができる。
　図８に示すように、コントローラ４３のフィードバックゲインを調整しても良い。この例では、制御装置３５は、ブレーキ力指令値に対して、ブレーキ力推定手段４２（図３）で推定されるブレーキ力をフィードバック制御する機能を有する。この構成における動作周波数制限手段４０Ａは、ＬＵＴや所定の変換関数等を用いてフィードバックゲインを調整するフィードバックゲイン調整手段である。前記フィードバックゲインは、例えば、コントローラ４３でのＰＩ制御またはＰＩＤ制御におけるゲインである。この場合、ブレーキ力指令手段３１ａ（図３）で生成されるブレーキ力指令値に対応して、フィードバックゲイン調整手段はフィードバックゲインを調整する。したがって、高い周波数において、前記変動周波数に対する追従性（周波数応答性）つまりゲインを通常応答比よりも落とす調整を行うことで、ヒステリシス損失を低減することができる。
　図９は、上記各実施形態の電動ブレーキ装置の時間領域におけるブレーキ力指令値Ｆｔ１，Ｆｔ２（破線）に対するブレーキ力Ｆ１，Ｆ２の応答波形（実線）をそれぞれ示す図である。同図において、ブレーキ力指令値Ｆｔ１，Ｆｔ２は、互いに、振幅および周波数が等しく、絶対値（オフセット値）がＦｔ２の方がＦｔ１よりも大きい。これらブレーキ力指令値Ｆｔ１，Ｆｔ２に対して、前記動作周波数制限手段４０（図３）を適用してブレーキパッドをブレーキロータに押し付けるブレーキ力として出力される応答波形が、それぞれブレーキ力Ｆ１，Ｆ２である。例えばローパスフィルタである前記動作周波数制限手段４０（図３）により、荷重の低いブレーキ力Ｆ１と比較して、荷重の高いブレーキ力Ｆ２は、動作周波数における高い周波数成分が減衰し、低い周波数成分が残って、振幅が減少した周期の大きい（すなわち周波数の低い）波形となる。
　図１０は、図９のブレーキ力Ｆ１，Ｆ２のヒステリシス損失を示す図である。前述のように、ブレーキ力を増加させる際の正効率特性曲線Ａ１と、ブレーキ力を減少させる際の逆効率特性曲線Ａ２とは異なり、一般にブレーキ力が大きくなる程ブレーキ力の増減値が同一であっても、１サイクル分のヒステリシス損失は増加するが、前記動作周波数制限手段４０（図３）を適用することで、変動サイクル数（周波数）が減少し、全体として、荷重の低いブレーキ力Ｆ１のヒステリシス損失よりも、荷重の高いブレーキ力Ｆ２のヒステリシス損失を低下させることができる。なお、図１０において、ブレーキ力Ｆ１、Ｆ２の各増減値は、図９のブレーキ力Ｆ１、Ｆ２の各波形の振幅に等しく、高い周波数成分が除去されたブレーキ力Ｆ２の増減値（振幅）は、ブレーキ力Ｆ１の増減値（振幅）よりも小さくなっている。
　図１１に示すように、動作周波数を低下させる処理を実行する場合と、同処理を実行しない場合とを切り替える構成としても良い。図１１および図３に示すように、この構成の動作周波数制限手段４０は、ブレーキ力指令値が閾値を上回るか否かを判定する判定部４０ａと、この判定部４０ａにより前記ブレーキ力指令値が閾値を上回っていると判定されたとき、前記動作周波数を制限する実行部とを有する。前記実行部は、前記動作周波数制限手段４０における判定部４０ａ以外の部分である。
　この実行部は、ブレーキ力指令値がローパスフィルタを通る経路Ｋ１と、ローパスフィルタをバイパスする径路Ｋ２とを切換えるスイッチ等により実現される。前記閾値は、例えば、ブレーキ力を大小変化させた場合にブレーキペダルの踏み込み（作動）と解除を短時間内に繰り返す実験により、車両の操縦者がブレーキフィーリングに違和感を感じるか否かを基準として定められる。前記閾値は、記憶手段４１（図３）に書換え可能に記憶される。ブレーキ力が閾値を上回るときに、前記実行部によりブレーキ力指令値がローパスフィルタを通る経路Ｋ１に切り換えて前記動作周波数の制限を実行することで、ブレーキフィーリングの違和感を招くことなくこの電動ブレーキ装置の消費電力を低減することができる。
　なお電動ブレーキを搭載する車両がアンチロックブレーキシステム(略称ＡＢＳ)を有する場合、ＡＢＳが作動している間は、制御装置は、ＡＢＳからの作動信号を受けて動作周波数制限手段による動作周波数の制限を実行しない構成とする。この場合、ＡＢＳが作動する条件で、電動ブレーキ装置の応答性が低下することを防止して、車両の制動距離を短くすることができる。
　前記各実施形態では、電動ブレーキ装置をディスクブレーキに適用しているが、ディスクブレーキのみに限定されるものではない。電動ブレーキ装置をドラムブレーキに適用しても良い。
　以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
２…電動モータ
４…直動機構
６…ブレーキロータ
７…ブレーキパッド（ブレーキ部材）
３１ａ…ブレーキ力指令手段
３５…モータコントロール部（制御装置）
４０…動作周波数制限手段
４２…ブレーキ力推定手段

Claims (5)

  1. 　電動モータと、ブレーキロータと、このブレーキロータに押し付けられるブレーキ部材と、前記電動モータの回転運動を前記ブレーキ部材の動作に変換する伝達機構と、ブレーキ操作手段の操作量からブレーキ力指令値を生成するブレーキ力指令手段と、前記ブレーキ部材を前記ブレーキロータに押し付けるブレーキ力の推定値を求めるブレーキ力推定手段と、前記ブレーキ力指令値および前記推定値に応じて前記電動モータにモータ動作指令値を出力する制御装置とを備えた電動ブレーキ装置であって、
    　前記制御装置に、前記ブレーキ力指令値および前記推定値のいずれか一方または両方の変動成分に応じて、前記モータ動作指令値を単位時間当たりに変動させる周波数である動作周波数を制限周波数以下に制限しまたは前記変動成分に対する前記モータ動作指令値の大きさの比である応答比を通常応答比よりも低下させる動作周波数制限手段であって、前記ブレーキ力指令手段から与えられるブレーキ力指令値が大きい程、前記制限周波数を低くし、または前記応答比を小さくする動作周波数制限手段を設けた電動ブレーキ装置。
  2. 　請求項１記載の電動ブレーキ装置において、前記動作周波数制限手段は、前記ブレーキ力指令値が大きくなるに従い、前記ブレーキ力指令値の変動を制限する前記制限周波数を低くするローパスフィルタである電動ブレーキ装置。
  3. 　請求項１記載の電動ブレーキ装置において、前記動作周波数制限手段は、前記ブレーキ力指令値が大きくなるに従い、前記ブレーキ力指令値から変換された電圧値による電流指令の変動成分を制限する前記制限周波数を低くするローパスフィルタである電動ブレーキ装置。
  4. 　請求項１記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記ブレーキ力指令手段で生成されるブレーキ力指令値に対して、前記ブレーキ力推定手段で推定される前記ブレーキ力の推定値をフィードバック制御する機能を有し、前記動作周波数制限手段は、フィードバックゲインを調整するフィードバックゲイン調整手段である電動ブレーキ装置。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記動作周波数制限手段は、前記ブレーキ力指令値が閾値を上回るときのみ、前記制限周波数を低くしまたは前記応答比を小さくする電動ブレーキ装置。
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