WO2017110442A1

WO2017110442A1 - 電動機の制御装置および電動ブレーキ装置

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Publication number: WO2017110442A1
Application number: PCT/JP2016/086131
Authority: WO
Inventors: 諒松浦; 慎治清水
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-06-29
Anticipated expiration: 2018-06-25
Also published as: JP2019033550A

Abstract

小さい誤差で永久磁石の温度を推定することができる電動機の制御装置および電動ブレーキ装置を提供する。　電動機の制御装置は、電動機４７と、電動機４７の回転軸４７Ｂの回転に伴って回転するセンサ磁石４８と、センサ磁石４８の磁束密度を検知する電動機回転位置センサ４９と、電動機回転位置センサ４９の検知値に基づいて電動機４７の温度を推定する温度推定部５２と、温度推定部５２の推定温度に応じて電動機４７を制御する電動機制御部５３とを備えている。

Description

電動機の制御装置および電動ブレーキ装置

　本発明は、例えば種々の電動アクチュエータに用いられる電動機の制御装置および四輪自動車等の車両に用いられる電動ブレーキ装置に関する。

　電動アクチュエータに用いられる電動機では、例えば定格を超える電流で動作させた場合での電動機（モータ）の永久磁石の減磁および過熱等を抑制するために、永久磁石の温度を監視する必要がある。この場合、電動機周りの配線の省スペース化およびコストを低減するために、温度センサを用いることなく電動機の永久磁石の温度を推定している。具体的には、電動機の電流値から永久磁石の温度を推定している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－１５９６４３号公報

　しかし、電流値から温度を推定する場合、放熱等の外乱に伴う誤差が大きくなる虞がある。

　本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、小さい誤差で電動機（の永久磁石）の温度を推定することができる電動機の制御装置および電動ブレーキ装置を提供することにある。

　上述した課題を解決するため、本発明の電動機の制御装置は、電動機と、前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石と、前記センサ磁石の磁束密度を検知する磁束密度検知手段と、前記磁束密度検知手段の検知値に基づいて前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、前記温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備えたことを特徴としている。

　また、本発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキペダルの操作に応じてマスタシリンダのピストンを作動させる電動機と、前記電動機の回転トルクを前記ピストンの推進力に変換するトルク変換機構と、前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石の磁束密度を検知するセンサ素子から前記電動機の前記回転軸の回転位置を検出する電動機回転位置センサと、前記電動機回転位置センサが検出する前記回転位置に応じて前記電動機を制御する制御装置と、を備えた電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記電動機回転位置センサの前記センサ素子から検知される前記センサ磁石の磁束密度から前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、該温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備えたことを特徴としている。

　本発明によれば、電動機の推定温度の誤差を小さくすることにより、電動機の制御装置および電動ブレーキ装置の信頼性、安定性を向上することができる。

本発明の実施の形態による電動ブレーキ装置を有するブレーキシステムを示す全体構成図である。図１中の電動ブレーキ装置、マスタ圧制御ユニット等を拡大して示す断面図である。図２中の電動ブレーキ装置のセンサ磁石を矢示III－III方向からみた側面図である。電動機回転位置センサで検出されるセンサ磁石の磁束密度と磁束ベクトルとの関係の一例を示す特性線図である。センサ磁石の磁束密度とセンサ磁石の温度との相関関係を示す特性線図である。センサ磁石の温度と電動機の永久磁石の温度との相関関係を示す特性線図である。

　以下、本発明の実施の形態による電動機の制御装置を四輪自動車に搭載される電動ブレーキ装置に用いた場合を例に挙げて、図１ないし図６に従って詳細に説明する。

　図１において、左，右の前輪１Ｌ，１Ｒと左，右の後輪２Ｌ，２Ｒとは、車両のボディを構成する車体（図示せず）の下側に設けられている。左，右の前輪１Ｌ，１Ｒには、それぞれ前輪側ホイールシリンダ３Ｌ，３Ｒが設けられ、左，右の後輪２Ｌ，２Ｒには、それぞれ後輪側ホイールシリンダ４Ｌ，４Ｒが設けられている。これらのホイールシリンダ３Ｌ，３Ｒ、４Ｌ，４Ｒは、液圧式のディスクブレーキまたはドラムブレーキのシリンダを構成し、夫々の車輪（前輪１Ｌ，１Ｒおよび後輪２Ｌ，２Ｒ）毎に制動力を付与するものである。

　ブレーキペダル５は、車体のフロントボード（図示せず）側に設けられている。このブレーキペダル５は、車両のブレーキ操作時に運転者によって図１中の矢示Ａ方向に踏込み操作される。ブレーキペダル５には、操作量検出器６が設けられている。この操作量検出器６は、ブレーキペダル５の踏込み操作量（ストローク量）または踏力を検出し、その検出信号を後述のホイール圧制御ユニット４５、マスタ圧制御ユニット５０等に出力する。ブレーキペダル５が踏込み操作されると、マスタシリンダ７には後述の電動倍力装置１５を介してブレーキ液圧が発生する。

　マスタシリンダ７は、一側が開口端となり他側が底部となって閉塞された有底筒状のシリンダ本体８を有している。このシリンダ本体８には、リザーバ１３内に連通する第１，第２のサプライポート８Ａ，８Ｂが設けられている。第１のサプライポート８Ａは、後述するブースタピストン１７の摺動変位により第１の液圧室１０Ａに対して連通，遮断される。一方、第２のサプライポート８Ｂは、第２のピストン９により第２の液圧室１０Ｂに対して連通，遮断される。

　第１の戻しばね１１は、第１の液圧室１０Ａ内に位置してブースタピストン１７と第２のピストン９との間に配設され、ブースタピストン１７をシリンダ本体８の開口端側に向けて付勢している。第２の戻しばね１２は、第２の液圧室１０Ｂ内に位置してシリンダ本体８の底部と第２のピストン９との間に配設され、第２のピストン９を第１の液圧室１０Ａ側に向けて付勢している。

　車両のブレーキペダル５とマスタシリンダ７との間には、ブレーキペダル５の操作力を増大させるブースタとして、また、ブレーキ装置としての電動倍力装置１５が設けられている。この電動倍力装置１５は、操作量検出器６の出力に基づいて後述の電動アクチュエータ１９を駆動制御することにより、マスタシリンダ７内に発生するブレーキ液圧を可変に制御するものである。

　電動倍力装置１５は、車体のフロントボードである車室前壁（図示せず）に固定して設けられるブースタハウジング１６と、該ブースタハウジング１６に移動可能に設けられ後述の入力ロッド１８に対して相対移動可能なピストンとしてのブースタピストン１７と、該ブースタピストン１７をマスタシリンダ７の軸方向に進退移動させ当該ブースタピストン１７にブースタ推力を付与する後述の電動アクチュエータ１９とを含んで構成されている。

　ブースタハウジング１６は、後述の減速機構２１等を内部に収容する筒状の減速機ケース１６Ａと、該減速機ケース１６Ａとマスタシリンダ７のシリンダ本体８との間に設けられブースタピストン１７を軸方向に摺動変位可能に支持した筒状の支持ケース１６Ｂと、減速機ケース１６Ａを挟んで支持ケース１６Ｂとは軸方向の反対側（軸方向一側）に配置され減速機ケース１６Ａの軸方向一側の開口を閉塞する段付筒状の蓋体１６Ｃとにより構成されている。減速機ケース１６Ａの外周側には、後述の電動機４７を固定的に支持するための支持板１６Ｄが設けられている。

　電動倍力装置１５の電動アクチュエータ１９は、ブースタハウジング１６の減速機ケース１６Ａに支持板１６Ｄを介して設けられた後述の電動機４７と、該電動機４７の回転を減速して減速機ケース１６Ａ内の筒状回転体２０に伝えるベルト等の減速機構２１と、筒状回転体２０の回転をブースタピストン１７の軸方向変位（進退移動）に変換するボールネジ等の直動機構２２とにより構成されている。電動機４７は、ブレーキペダル５の操作に応じてマスタシリンダ７のブースタピストン１７を作動させる。直動機構２２は、電動機４７の回転トルクをブースタピストン１７の推進力に変換するもので、本発明のトルク変換機構として構成されている。

　また、電動機４７は、後述のマスタ圧制御ユニット５０に接続され、該マスタ圧制御ユニット５０により制御されている。そして、電動機４７とマスタ圧制御ユニット５０とにより本発明の電動機の制御装置を構成している。電動機４７とマスタ圧制御ユニット５０とについては、後で詳細に説明する。

　ブースタハウジング１６の支持ケース１６Ｂ内には、ブースタピストン１７を制動解除方向（図１中の矢示Ｂ方向）に常時付勢する戻しばね２３が設けられている。ブースタピストン１７は、ブレーキ操作の解除時に電動機４７が逆向きに回転されるときの駆動力と戻しばね２３の付勢力とにより図１に示す初期位置まで矢示Ｂ方向に戻されるものである。

　液圧センサ２４は、マスタシリンダ７のブレーキ液圧を検出するものである。この液圧センサ２４は、例えばシリンダ側液圧配管１４Ａ内の液圧を検出するもので、マスタシリンダ７からシリンダ側液圧配管１４Ａを介して後述のＥＳＣ２５に供給されるブレーキ液圧を検出する。液圧センサ２４は、後述のホイール圧制御ユニット４５に電気的に接続されると共に、液圧センサ２４による検出信号は、ホイール圧制御ユニット４５から信号線４６を介してマスタ圧制御ユニット５０にも通信により送られる。

　ＥＳＣとしての液圧供給装置２５は、車両の各車輪（前輪１Ｌ，１Ｒおよび後輪２Ｌ，２Ｒ）側に配設されたホイールシリンダ３Ｌ，３Ｒ、４Ｌ，４Ｒとマスタシリンダ７との間に設けられている。液圧供給装置２５は、電動倍力装置１５によりマスタシリンダ７（第１，第２の液圧室１０Ａ，１０Ｂ）内に発生したブレーキ液圧を、車輪毎のホイールシリンダ圧として可変に制御して各車輪のホイールシリンダ３Ｌ，３Ｒ、４Ｌ，４Ｒに個別に供給するホイールシリンダ圧制御装置を構成している。

　即ち、液圧供給装置２５は、各種のブレーキ制御（例えば、前輪１Ｌ，１Ｒ、後輪２Ｌ，２Ｒ毎に制動力を配分する制動力配分制御、アンチロックブレーキ制御、車両安定化制御等）をそれぞれ行う場合に、必要なブレーキ液圧をマスタシリンダ７からシリンダ側液圧配管１４Ａ，１４Ｂ等を介してホイールシリンダ３Ｌ，３Ｒ、４Ｌ，４Ｒに供給するものである。

　ここで、液圧供給装置２５は、マスタシリンダ７（第１，第２の液圧室１０Ａ，１０Ｂ）からシリンダ側液圧配管１４Ａ，１４Ｂを介して出力される液圧を、ブレーキ側配管部２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄを介してホイールシリンダ３Ｌ，３Ｒ、４Ｌ，４Ｒに分配、供給する。これにより、車輪（前輪１Ｌ，１Ｒ、後輪２Ｌ，２Ｒ）毎にそれぞれ独立した制動力が個別に付与される。液圧供給装置２５は、後述の各制御弁３１，３１′，３２，３２′，３３，３３′，３６，３６′，３７，３７′，４４，４４′と、液圧ポンプ３８，３８′を駆動する電動モータ３９と、液圧制御用リザーバ４３，４３′等とを含んで構成されている。

　液圧供給装置２５は、マスタシリンダ７の一方の出力ポート（即ち、シリンダ側液圧配管１４Ａ）に接続されて左前輪（ＦＬ）側のホイールシリンダ３Ｌと右後輪（ＲＲ）側のホイールシリンダ４Ｒとに液圧を供給する第１液圧系統２７と、他方の出力ポート（即ち、シリンダ側液圧配管１４Ｂ）に接続されて右前輪（ＦＲ）側のホイールシリンダ３Ｒと左後輪（ＲＬ）側のホイールシリンダ４Ｌとに液圧を供給する第２液圧系統２７′との２系統の液圧回路を備えている。ここで、第１液圧系統２７と第２液圧系統２７′とは同様な構成を有しているため、以下の説明は第１液圧系統２７についてのみ行い、第２液圧系統２７′については各構成要素の符号に「′」を付し、それぞれの説明を省略する。

　液圧供給装置２５の第１液圧系統２７は、シリンダ側液圧配管１４Ａの先端側に接続されたブレーキ管路２８を有し、ブレーキ管路２８は、第１管路部２９および第２管路部３０の２つに分岐して、ホイールシリンダ３Ｌ，４Ｒにそれぞれ接続されている。ブレーキ管路２８および第１管路部２９は、ブレーキ側配管部２６Ａと共にホイールシリンダ３Ｌに液圧を供給する管路を構成し、ブレーキ管路２８および第２管路部３０は、ブレーキ側配管部２６Ｄと共にホイールシリンダ４Ｒに液圧を供給する管路を構成している。

　ブレーキ管路２８には、ブレーキ液圧の供給制御弁３１が設けられ、該供給制御弁３１は、ブレーキ管路２８を開，閉する常開の電磁切換弁により構成されている。第１管路部２９には増圧制御弁３２が設けられ、該増圧制御弁３２は、第１管路部２９を開，閉する常開の電磁切換弁により構成されている。第２管路部３０には増圧制御弁３３が設けられ、該増圧制御弁３３は、第２管路部３０を開，閉する常開の電磁切換弁により構成されている。

　液圧供給装置２５の第１液圧系統２７は、ホイールシリンダ３Ｌ，４Ｒ側と液圧制御用リザーバ４３とをそれぞれ接続する第１，第２の減圧管路３４，３５を有し、これらの減圧管路３４，３５には、それぞれ第１，第２の減圧制御弁３６，３７が設けられている。第１，第２の減圧制御弁３６，３７は、減圧管路３４，３５をそれぞれ開，閉する常閉の電磁切換弁により構成されている。

　また、液圧供給装置２５は、液圧源である液圧発生手段としての液圧ポンプ３８を備え、該液圧ポンプ３８は電動モータ３９により回転駆動される。ここで、電動モータ３９は、ホイール圧制御ユニット４５からの給電により駆動され、給電停止時には液圧ポンプ３８と一緒に回転停止される。液圧ポンプ３８の吐出側は、逆止弁４０を介してブレーキ管路２８のうち供給制御弁３１よりも下流側となる位置（即ち、第１管路部２９と第２管路部３０とが分岐する位置）に接続されている。液圧ポンプ３８の吸込み側は、逆止弁４１，４２を介して液圧制御用リザーバ４３に接続されている。

　液圧制御用リザーバ４３は、余剰のブレーキ液を一時的に貯留するために設けられ、ブレーキシステム（液圧供給装置２５）のＡＢＳ制御時に限らず、これ以外のブレーキ制御時にもホイールシリンダ３Ｌ，４Ｒのシリンダ室（図示せず）から流出してくる余剰のブレーキ液を一時的に貯留するものである。また、液圧ポンプ３８の吸込み側は、逆止弁４１および常閉の電磁切換弁である加圧制御弁４４を介してマスタシリンダ７のシリンダ側液圧配管１４Ａ（即ち、ブレーキ管路２８のうち供給制御弁３１よりも上流側となる位置）に接続されている。

　ホイール圧制御ユニット４５（ＥＣＵ）は、液圧供給装置２５を電気的に駆動制御する液圧供給装置用コントローラである。このホイール圧制御ユニット４５は、その入力側が、液圧センサ２４、信号線４６および車両データバス（図示せず）等に接続されている。ホイール圧制御ユニット４５の出力側は、各制御弁３１，３１′，３２，３２′，３３，３３′，３６，３６′，３７，３７′，４４，４４′、電動モータ３９、信号線４６および車両データバス等に接続されている。

　次に、電動アクチュエータ１９の電動機４７とマスタ圧制御ユニット５０とについて説明する。

　電動機４７は、例えばＤＣブラシレスモータを用いて構成されている。この電動機４７は、後述のマスタ圧制御ユニット５０に接続され、マスタ圧制御ユニット５０からの指令により作動する。そして、電動機４７は、支持板１６Ｄに固定された筒状のケーシング４７Ａと、該ケーシング４７Ａの中心部で入力ロッド１８と略平行（図１、図２中の紙面の左，右方向）に延びる回転軸４７Ｂと、ケーシング４７Ａ内に設けられたステータ４７Ｃと、該ステータ４７Ｃの内周側に位置して回転軸４７Ｂに固着され永久磁石を備えたロータ４７Ｄとを含んで構成されている。

　ケーシング４７Ａの底部４７Ａ１には、後述の電動機回転位置センサ４９が設けられている。回転軸４７Ｂは、例えば熱伝導率のよい金属材料を用いて形成されている。回転軸４７Ｂの一端側は、支持板１６Ｄを貫通して減速機構２１（の駆動プーリ）に接続されている。一方、回転軸４７Ｂの他端側は、ケーシング４７Ａの底部４７Ａ１に向けて延び、後述のセンサ磁石４８が設けられている。

　センサ磁石４８は、ケーシング４７Ａ内に位置して回転軸４７Ｂの他端側に設けられている。図３に示すように、センサ磁石４８は、例えば径方向にＮ極とＳ極とが分かれた２極磁石からなり、回転軸４７Ｂと一緒に回転することにより、センサ磁石４８の作る磁束も回転する構成となっている。

　センサ磁石４８は、中央部に電動機４７の回転軸４７Ｂがメタルタッチされている。即ち、センサ磁石４８は、電動機４７（回転軸４７Ｂ）に直接的に固着（接触）されている。これにより、電動機４７の発熱は、空気による熱伝導に比べて効率よく回転軸４７Ｂを介してセンサ磁石４８に伝達される。換言すれば、回転軸４７Ｂにセンサ磁石４８をメタルタッチさせることにより、回転軸４７Ｂに固着されたロータ４７Ｄの永久磁石の温度とセンサ磁石４８の温度とが近似または、相関関係が明確になるようにしている。

　電動機回転位置センサ４９は、ケーシング４７Ａ内に位置してセンサ磁石４８に対向する位置でケーシング４７Ａの底部４７Ａ１に設けられている。図４に示すように、電動機回転位置センサ４９は、例えばセンサ磁石４８の磁束密度のうち、回転軸４７Ｂの軸方向に対して垂直な２方向の磁束密度を検出するもので、本発明の磁束密度検知手段を構成している。

　電動機回転位置センサ４９は、電動機４７の回転軸４７Ｂの回転に伴って回転するセンサ磁石４８の磁束密度を検知するセンサ素子（図示せず）を備えている。電動機回転位置センサ４９は、センサ素子で検知したセンサ磁石４８の磁束密度からベクトル角αを算出して電動機４７の回転軸４７Ｂの回転位置を検出する。また、図４に示すように、電動機回転位置センサ４９は、センサ磁石４８の２方向の磁束密度を合成したベクトルＦ１，Ｆ２の大きさ（ｆ1，ｆ2）を計測する。回転軸４７Ｂの回転位置およびベクトルＦ１，Ｆ２の大きさ（ｆ1，ｆ2）は、後述のマスタ圧制御ユニット５０に送信される。

　マスタ圧制御ユニット５０（ＥＣＵ）は、例えばマイクロコンピュータ等からなっており、本発明の制御装置を構成している。マスタ圧制御ユニット５０は、電動倍力装置１５の電動アクチュエータ１９（電動機４７）を電気的に駆動制御するものである。マスタ圧制御ユニット５０は、メモリ５１、温度推定部５２、電動機制御部５３を備えている。

　マスタ圧制御ユニット５０の入力側は、ブレーキペダル５の操作量または踏力を検出する操作量検出器６と、電動機４７と、例えばＬ－ＣＡＮと呼ばれる通信が可能な車載の信号線４６とに接続されている。また、マスタ圧制御ユニット５０は、図示しない他の車両機器の制御ユニット（ＥＣＵ）からの信号の授受を行う車両データバス（図示せず）に接続されている。また、マスタ圧制御ユニット５０は、その出力側が電動機４７、車載の信号線４６および車両データバス等に接続されている。

　そして、マスタ圧制御ユニット５０は、操作量検出器６や液圧センサ２４からの検出信号に従って電動アクチュエータ１９によりマスタシリンダ７内に発生させるブレーキ液圧を可変に制御すると共に、電動倍力装置１５が正常に動作しているか否か等を判別する機能も有している。また、マスタ圧制御ユニット５０は、電動機回転位置センサ４９の回転位置に応じて、電動機４７（即ち、ブースタピストン１７）を制御（フィードバック制御）する。

　電動倍力装置１５においては、ブレーキペダル５が踏込み操作されると、マスタシリンダ７のシリンダ本体８内に向けて入力ロッド１８が前進し、このときの動きが操作量検出器６によって検出される。マスタ圧制御ユニット５０の電動機制御部５３は、操作量検出器６からの検出信号により電動機４７に起動指令を出力して電動機４７を回転駆動させる。そして、その回転が減速機構２１を介して筒状回転体２０に伝えられると共に、筒状回転体２０の回転は、直動機構２２によりブースタピストン１７の軸方向変位に変換される。

　このとき、ブースタピストン１７は、マスタシリンダ７のシリンダ本体８内に向けて入力ロッド１８と一体的に（または、相対変位をもって）前進し、ブレーキペダル５から入力ロッド１８に付与される踏力（推力）と電動アクチュエータ１９からブースタピストン１７に付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ７の第１，第２の液圧室１０Ａ，１０Ｂ内に発生する。また、マスタ圧制御ユニット５０は、液圧センサ２４からの検出信号を信号線４６から受け取ることによりマスタシリンダ７に発生した液圧を監視することができ、電動倍力装置１５が正常に動作しているか否かを判別することができる。

　また、マスタ圧制御ユニット５０は、電動機４７の温度を推定して電動機４７の制御を行う。即ち、マスタ圧制御ユニット５０は、電動機４７に一時的に大きな出力を出させるために、定格を超える電流で電動機４７を動作させることがある。この場合、マスタ圧制御ユニット５０は、ロータ４７Ｄに設けられた永久磁石の減磁および過熱を抑制するために、電動機４７の永久磁石の温度を監視する。

　具体的には、マスタ圧制御ユニット５０のメモリ５１には、例えば図５に示すようなセンサ磁石４８の磁束ベクトルＦ１，Ｆ２の大きさ（ｆ1，ｆ2）とセンサ磁石４８の温度（ｔ1，ｔ2）との相関関係を示す特性線図と、図６に示すようなセンサ磁石４８の温度（ｔ1，ｔ2）と電動機４７の永久磁石の温度（ｔ1a，ｔ2a）との相関関係を示す特性線図とが記憶されている。なお、メモリ５１には、図５および図６に示すような特性線図に代えて、実験的に求められた計算式を記憶してもよい。

　図５に示すようなセンサ磁石４８の磁束ベクトルＦ１，Ｆ２の大きさ（ｆ1，ｆ2）とセンサ磁石４８の温度（ｔ1，ｔ2）との相関関係は、センサ磁石４８の可逆温度変化の範囲内では１対１で対応するので、予め実験等により求めることができる。また、図６に示すようなセンサ磁石４８の温度（ｔ1，ｔ2）と電動機４７の永久磁石の温度（ｔ1a，ｔ2a）との相関関係は、センサ磁石４８および電動機４７の永久磁石との組成から解析的に、あるいは実験的に求めることができる。

　温度推定部５２は、電動機回転位置センサ４９から送信されたセンサ磁石４８のベクトルＦ１，Ｆ２の大きさ（ｆ1，ｆ2）からメモリ５１に記憶された図５の特性線５４を基にして、センサ磁石４８の温度（ｔ1，ｔ2）を推定（算出）する。次に、温度推定部５２は、センサ磁石４８の温度（ｔ1，ｔ2）から図６の特性線５５を基にして、電動機４７のロータ４７Ｄに設けられた永久磁石の温度（ｔ1a，ｔ2a）を推定（算出）する。この場合、温度推定部５２は、本発明の温度推定手段を構成する。

　マスタ圧制御ユニット５０の電動機制御部５３は、推定された電動機４７の永久磁石の温度に基づいて、電動機４７が過熱しないように駆動電流を制御したり、電動機４７の温度特性に応じて目標とする電動機出力に最適な駆動電流を制御したりする。この場合、電動機制御部５３は、本発明の電動機制御手段を構成する。

　本実施の形態による電動機の制御装置を備えた電動ブレーキ装置は、上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

　まず、車両の運転者がブレーキペダル５を踏込み操作すると、これにより入力ロッド１８が矢示Ａ方向に押込まれると共に、電動倍力装置１５の電動アクチュエータ１９がマスタ圧制御ユニット５０により作動制御される。即ち、マスタ圧制御ユニット５０は、操作量検出器６からの検出信号により電動機４７に起動指令を出力して電動機４７を回転駆動し、その回転が減速機構２１を介して筒状回転体２０に伝えられると共に、筒状回転体２０の回転は、直動機構２２によりブースタピストン１７の軸方向変位に変換される。

　これにより、電動倍力装置１５のブースタピストン１７は、マスタシリンダ７のシリンダ本体８内に向けて入力ロッド１８とほぼ一体的に前進し、ブレーキペダル５から入力ロッド１８に付与される踏力（推力）と電動アクチュエータ１９からブースタピストン１７に付与されるブースタ推力とに応じたブレーキ液圧がマスタシリンダ７の第１，第２の液圧室１０Ａ，１０Ｂ内に発生する。

　また、マスタ圧制御ユニット５０は、液圧センサ２４からの検出信号を信号線４６から受け取ることによりマスタシリンダ７に発生した液圧を監視し、電動倍力装置１５の電動アクチュエータ１９（電動機４７の回転軸４７Ｂの回転）をフィードバック制御する。これにより、マスタ圧制御ユニット５０は、マスタシリンダ７の第１，第２の液圧室１０Ａ，１０Ｂ内に発生するブレーキ液圧を、ブレーキペダル５の踏込み操作量に基づいて可変に制御することができる。また、マスタ圧制御ユニット５０は、操作量検出器６と液圧センサ２４との検出値に従って電動倍力装置１５が正常に動作しているか否かを判別することができる。

　一方、ブレーキペダル５に連結された入力ロッド１８は、第１の液圧室１０Ａ内の圧力を受圧し、これをブレーキ反力としてブレーキペダル５へと伝える。この結果、車両の運転者には入力ロッド１８を介して踏み応えが与えられるようになり、これによって、ブレーキペダル５の操作感を向上でき、ペダルフィーリングを良好に保つことができる。

　ところで、電動機４７に一時的に大きな出力を出させるために、定格を超える電流で電動機４７を動作させる場合がある。定格を超える電流で電動機４７を動作させると電動機４７が温度上昇する虞がある。従って、マスタ圧制御ユニット５０は、電動機４７の温度上昇に伴うロータ４７Ｄに設けられた永久磁石の減磁および過熱を抑制するために、電動機４７の温度ないし電動機４７の永久磁石の温度を監視する必要がある。

　この場合、電動機（永久磁石）の温度を直接測定する専用の温度センサを用いることが考えられる。しかし、電動機に専用の温度センサを用いると、電動機の大型化およびコストの増加となる。そこで、従来技術では、電動機に専用の温度センサを用いずに、電動機の電流値に基づいて電動機の温度推定を行い、省スペース化およびコスト低減を図っている。しかし、電動機の電流値に基づいて電動機の温度を推定する場合、放熱等の外乱の影響を受け易く、実際の電動機の温度と推定温度との間の誤差が大きくなる虞がある。

　そこで、本実施の形態では、電動機４７の電動機回転位置センサ４９を用いてセンサ磁石４８の磁束密度を検出する。マスタ圧制御ユニット５０は、センサ磁石４８の磁束密度から温度を推定すると共に、センサ磁石４８の温度と電動機４７の永久磁石の温度との相関関係に基づいて、電動機４７の永久磁石の温度を推定する。以下、マスタ圧制御ユニット５０が行う電動機４７の永久磁石の温度推定制御について説明する。なお、永久磁石の温度推定制御については、例えば電動機４７が駆動している間で所定の周期毎に繰り返し実行される。

　まず、マスタ圧制御ユニット５０の指令により電動機４７が駆動すると、電動機回転位置センサ４９のセンサ素子は、電動機４７の回転軸４７Ｂの他端側にメタルタッチされたセンサ磁石４８から流れる磁束の密度（磁束密度）を検知する。この場合、センサ素子は、センサ磁石４８から出される回転軸４７Ｂに垂直な２方向の磁束密度を検知する。そして、図４に示すように、電動機回転位置センサ４９は、２方向の磁束密度を合成して磁束ベクトルＦ１の大きさｆ1およびベクトル角αを算出し、これらをマスタ圧制御ユニット５０に送信する。

　マスタ圧制御ユニット５０の温度推定部５２は、メモリ５１に記憶された図５の特性線５４から磁束ベクトルＦ１の大きさｆ1に対応するセンサ磁石４８の温度ｔ1を算出する。次に、温度推定部５２は、メモリ５１に記憶された図６の特性線５５からセンサ磁石４８の温度ｔ1に対応する電動機４７の永久磁石の温度ｔ1aを算出する。この場合、推定算出された永久磁石の温度ｔ1aは、永久磁石の実温度との間で例えば雰囲気温度による外乱の影響を考慮しなければならない。

　しかし、本実施の形態では、センサ磁石４８は、電動機４７の回転軸４７Ｂにメタルタッチ、即ち回転軸４７Ｂに直接的に固着されている。これにより、電動機４７の発熱は、回転軸４７Ｂからセンサ磁石４８に効率よく熱伝導することになる。そして、センサ磁石４８と、電動機４７のステータ４７Ｃおよびロータ４７Ｄ（永久磁石）とを可及的に近くに配置させている。これにより、例えば図６に示すように、雰囲気温度による外乱の影響範囲Ｃは、無視できるほどに小さくすることができるので、推定算出された永久磁石の温度ｔ1aを永久磁石の実温度とみなすことができる。

　その後、電動機４７が駆動し続けると、電動機回転位置センサ４９は、大きさｆ2（ｆ2＜ｆ1）の磁束ベクトルＦ２を算出する。マスタ圧制御ユニット５０の温度推定部５２は、磁束ベクトルＦ２の大きさｆ2に対応するセンサ磁石４８の温度ｔ2（ｔ2＞ｔ1）を算出する。そして、温度推定部５２は、センサ磁石４８の温度ｔ2に対応する電動機４７の永久磁石の温度ｔ2a（ｔ2a＞ｔ1a）を算出する。これにより、マスタ圧制御ユニット５０は、電動機４７（の永久磁石）の温度が上昇していることを判別することができる。

　この永久磁石の推定温度ｔ2aは、例えば電動機４７の駆動制御の閾値となっている。即ち、温度推定部５２が温度ｔ2a以上を算出すると、マスタ圧制御ユニット５０の電動機制御部５３は、電動機４７がこれ以上過熱しないように、駆動電流を制限したり、電動機４７の温度特性に応じて目標とする電動機出力に最適な駆動電流を制御したりする。

　かくして、本実施の形態では、電動機４７の回転軸４７Ｂの回転に伴って回転するセンサ磁石４８の磁束密度を検知し、この検知値に基づいて電動機４７の温度を推定している。磁束密度の大きさは、センサ磁石４８の温度により変化する。即ち、センサ磁石４８の温度が上昇すると、センサ磁石４８から出される磁束密度が減少するので、それに伴い磁束ベクトルの大きさも小さくなる。このように、温度の代替特性である磁束密度を計測しているので、電動機４７（永久磁石）の温度を外乱の影響を少なくして測定することができる。

　また、電動機４７の回転軸４７Ｂの回転位置を検出する電動機回転位置センサ４９によりセンサ磁石４８の磁束密度を検知している。即ち、新たにセンサを用いることなく、既存の電動機回転位置センサ４９を用いてセンサ磁石４８の磁束密度を検知している。また、電動機回転位置センサ４９は、センサ磁石４８の２方向の磁束密度を合成したベクトルの大きさを計測している。これにより、電動機４７の小型化およびコストの低減を図ることができる。

　また、センサ磁石４８は、電動機４７の回転軸４７Ｂにメタルタッチされている。即ち、回転軸４７Ｂに直接的に固着されている。従って、電動機４７の発熱は、ステータ４７Ｃおよびロータ４７Ｄ（永久磁石）とセンサ磁石４８との距離に反比例して伝達する。従って、センサ磁石４８と電動機４７のステータ４７Ｃおよびロータ４７Ｄ（永久磁石）とを可及的に近くに配置させることで、雰囲気温度による外乱の影響を小さくすることができるので、雰囲気温度による外乱の影響を極小化することができる。

　なお、上述した実施の形態では、電動機４７の温度を推定する温度推定手段としての温度推定部５２をマスタ圧制御ユニット５０に設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば磁束密度検知手段としての電動機回転位置センサ４９に温度推定部を設けてもよく、その他の制御ユニットに温度推定部を設けて電動機４７の推定温度を算出してもよい。

　また、上述した実施の形態では、電動機回転位置センサ４９で２方向の磁束密度を合成したベクトルの大きさを計測した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば電動機回転位置センサ４９で検知した２方向の磁束密度をマスタ圧制御ユニット５０に送信して、マスタ圧制御ユニット５０で２方向の磁束密度を合成したベクトルの大きさと回転位置を計測してもよい。

　また、上述した実施の形態では、センサ磁石４８の２方向の磁束密度を検知する電動機回転位置センサ４９を用いた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば３方向以上の磁束密度を検知する電動機回転位置センサを用いてもよい。

　また、上述した実施の形態では、センサ磁石として２極磁石を用いた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えばセンサ磁石としてＮ極とＳ極とが周方向に複数個並んだ多極磁石を用いてもよい。

　また、上述した実施の形態では、電動機の制御装置を四輪自動車等の車両に用いられる電動ブレーキ装置に適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、電動ブレーキ装置として車輪に配置される電動ディスクブレーキや他の車両装置、例えば。電動パワーステアリング装置等の電動機を使用する種々の電動アクチュエータ、または、車両装置以外の電動アクチュエータに用いることができる。

　以上説明した実施形態に基づく電動機の制御装置および電動ブレーキ装置として、例えば、以下に述べる形態のものが考えられる。
　電動機の制御装置の第１の態様としては、電動機と、
　前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石と、
　前記センサ磁石の磁束密度を検知する磁束密度検知手段と、
　前記磁束密度検知手段の検知値に基づいて前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、
　前記温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備える。
　第２の態様としては、第１の態様において、前記磁束密度検知手段は、検知される磁束密度から前記電動機の回転軸の回転位置を検出する電動機回転位置センサである。
　第３の態様としては、第１の態様または第２の態様において、前記温度推定手段は、前記センサ磁石の磁束密度から該センサ磁石の温度を推定し、前記センサ磁石の温度と前記電動機の永久磁石の温度との相関関係に基づき前記電動機の前記永久磁石の温度を推定する。
　第４の態様としては、第１の態様乃至第３の態様において、前記磁束密度検知手段は、前記センサ磁石の少なくとも２方向の磁束密度を合成したベクトルの大きさを計測する。
　第５の態様としては、第１の態様乃至第４の態様において、前記センサ磁石は、前記電動機の回転軸に直接的に固着されている。
　電動ブレーキ装置の第６の態様としては、ブレーキペダルの操作に応じてマスタシリンダのピストンを作動させる電動機と、
　前記電動機の回転トルクを前記ピストンの推進力に変換するトルク変換機構と、
　前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石の磁束密度を検知するセンサ素子から前記電動機の前記回転軸の回転位置を検出する電動機回転位置センサと、
　前記電動機回転位置センサが検出する前記回転位置に応じて前記電動機を制御する制御装置と、を備えた電動ブレーキ装置において、
　前記制御装置は、
　前記電動機回転位置センサの前記センサ素子から検知される前記センサ磁石の磁束密度から前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、該温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備える。

　以上、本発明の幾つかの実施形態のみを説明したが、本発明の新規の教示や利点から実質的に外れることなく例示の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には容易に理解できるであろう。従って、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含むことを意図する。上記実施形態を任意に組み合わせても良い。

　本願は、２０１５年１２月２５日付出願の日本国特許出願第２０１５－２５３９０３号に基づく優先権を主張する。２０１５年１２月２５日付出願の日本国特許出願第２０１５－２５３９０３号の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

　特開２０１５－１５９６４３号公報の明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む全開示内容は、参照により本願に全体として組み込まれる。

　５　ブレーキペダル
　７　マスタシリンダ
　１７　ブースタピストン（ピストン）
　２２　直動機構（トルク変換機構）
　４７　電動機
　４７Ｂ　回転軸
　４８　センサ磁石
　４９　電動機回転位置センサ（磁束密度検知手段）
　５０　マスタ圧制御ユニット（制御装置）
　５２　温度推定部（温度推定手段）
　５３　電動機制御部（電動機制御手段）

Claims

　電動機の制御装置であって、
　前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石と、
　前記センサ磁石の磁束密度を検知する磁束密度検知手段と、
　前記磁束密度検知手段の検知値に基づいて前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、
　前記温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
　前記磁束密度検知手段は、検知される磁束密度から前記電動機の回転軸の回転位置を検出する電動機回転位置センサである請求項１に記載の電動機の制御装置。
　前記温度推定手段は、前記センサ磁石の磁束密度から該センサ磁石の温度を推定し、前記センサ磁石の温度と前記電動機の永久磁石の温度との相関関係に基づき前記電動機の前記永久磁石の温度を推定してなる請求項１または請求項２に記載の電動機の制御装置。
　前記磁束密度検知手段は、前記センサ磁石の少なくとも２方向の磁束密度を合成したベクトルの大きさを計測してなる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動機の制御装置。
　前記センサ磁石は、前記電動機の回転軸に直接的に固着されている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電動機の制御装置。
　ブレーキペダルの操作に応じてマスタシリンダのピストンを作動させる電動機と、
　前記電動機の回転トルクを前記ピストンの推進力に変換するトルク変換機構と、
　前記電動機の回転軸の回転に伴って回転するセンサ磁石の磁束密度を検知するセンサ素子から前記電動機の前記回転軸の回転位置を検出する電動機回転位置センサと、
　前記電動機回転位置センサが検出する前記回転位置に応じて前記電動機を制御する制御装置と、を備えた電動ブレーキ装置において、
　前記制御装置は、
　前記電動機回転位置センサの前記センサ素子から検知される前記センサ磁石の磁束密度から前記電動機の温度を推定する温度推定手段と、該温度推定手段の推定温度に応じて前記電動機を制御する電動機制御手段とを備えたことを特徴とする電動ブレーキ装置。