WO2019039400A1 - 電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置 - Google Patents

電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置 Download PDF

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electric
electric motor
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唯 増田
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Ntn株式会社
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D65/16—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake
    • F16D65/18—Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position arranged in or on the brake adapted for drawing members together, e.g. for disc brakes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation

Definitions

  • the present invention relates to, for example, an electric linear actuator and an electric brake device mounted on a vehicle or the like, and relates to a technology that can perform high-power motor control in a space-saving manner.
  • An actuator for an electric brake that uses an electric motor, a linear motion mechanism, and a reduction gear (Patent Document 1).
  • An electric actuator using a planetary roller mechanism and an electric motor (Patent Document 2).
  • An object of the present invention is to provide an electric linear actuator and an electric brake device capable of reducing the size of the electric motor and performing space-saving high-power motor control.
  • the electric linear actuator DA of the present invention includes an electric motor 4, a linear movement mechanism 6 for converting the rotational movement of the electric motor 4 into a linear movement of the linear movement portion 14, and a control device 2 for controlling the electric motor 4.
  • an electric linear actuator including The control device 2 is An angular velocity estimating function unit 20b for estimating the angular velocity of the electric motor 4; A current limiting function unit 23a for limiting the current supplied to the electric motor 4 to a predetermined maximum value; And a maximum current adjusting function unit 24 for increasing the maximum value of the current limited by the current limiting function unit 23a when the angular velocity estimated by the angular velocity estimating function unit 20b is larger than the determined angular velocity.
  • the predetermined maximum value and the predetermined angular velocity are respectively a maximum value and an angular velocity arbitrarily determined by design and the like, and an appropriate maximum value and an angular velocity are determined by, for example, one or both of a test and a simulation. Is determined.
  • the angular velocity estimation function unit 20 b estimates the angular velocity of the electric motor 4.
  • the current limiting function unit 23a limits the current supplied to the electric motor 4 to a predetermined maximum value (maximum current value).
  • the maximum current adjustment function unit 24 determines whether or not the estimated angular velocity (estimated angular velocity) is larger than a predetermined angular velocity. When the estimated angular velocity is less than or equal to the defined angular velocity, the determined maximum current value is maintained.
  • the maximum current adjustment function unit 24 temporarily increases the maximum current value when the estimated angular velocity is larger than the determined angular velocity.
  • the electric motor 4 can be miniaturized, and space-saving and high output motor control can be performed.
  • an actuator that performs position (load) control such as the electric brake device 1
  • the motor angular velocity becomes relatively large because a limited situation such as panic braking or anti-skid control is performed. Even if the current is temporarily increased, the heat load on the electric motor 4 is slight, and the durability is not impaired.
  • the control device 2 estimates the estimated angular velocity of the axial current converted as a vector component in the orthogonal axis on the rotational coordinate system.
  • the maximum current adjustment function unit 24 Regarding the maximum current locus of the axis current vector which is a norm corresponding to the maximum value of the current of the electric motor 4 An ellipse of non-perfect circle whose longitudinal direction is a vector direction which passes through a point which is the largest current vector where the torque per current becomes largest when the estimated angular velocity is substantially zero The maximum current may be increased to have a circular trajectory.
  • the maximum current adjustment function unit 24 sets the maximum current locus of the axial current vector corresponding to the maximum current as an elliptical locus having the d-axis in the substantially longitudinal direction.
  • the control device 2 estimates the estimated angular velocity of the axial current converted as a vector component in the orthogonal axis on the rotational coordinate system.
  • the maximum current adjustment function unit 24 Regarding the maximum current locus of the axis current vector which is a norm corresponding to the maximum value of the current of the electric motor 4 It passes through the point where the largest current vector where the torque per current is the largest when the estimated angular velocity is approximately zero, and has a straight line locus with the vector direction substantially coincident with the magnetic field of the rotor as the vertex The maximum current may be increased.
  • the maximum current adjustment function unit 24 sets the maximum current locus of the axial current vector corresponding to the maximum current as a straight locus with the d-axis as the top.
  • the control unit 2 determines a power supply capability of the power supply 3 using one or both of a voltage and a current of the power supply 3 supplying power for driving the electric motor 4.
  • the maximum current adjusting function unit 24 may increase the maximum value of the current when the power supply capability determined by the power supply monitoring function unit 26 is higher than a predetermined value.
  • the predetermined value is a value arbitrarily determined by design or the like, and is determined by obtaining an appropriate value by, for example, one or both of a test and a simulation.
  • the maximum current can be increased only when the power supply 3 is normal and has sufficient power supply capability.
  • the electric linear actuator DA can not be used. Therefore, the redundancy of the motor-driven linear actuator DA can be enhanced.
  • the electric brake device 1 of the present invention includes a braking force generated by the contact between the electric linear actuator DA according to any one of the above, the friction material 9 operated by the electric linear actuator DA, and the friction material 9. And a brake rotor 8 to be generated. According to the electric brake device 1, since any one of the electric linear actuators DA is provided, high-power motor control can be achieved with a small space.
  • the electric brake device is mounted on, for example, a vehicle.
  • the electric brake device 1 includes an electric linear actuator DA and a friction brake BR.
  • the structures of the electric linear actuator DA and the friction brake BR will be described.
  • the electric linear actuator DA includes an actuator body AH, a power supply 3, and a controller 2 described later.
  • the actuator main body AH has an electric motor 4, a reduction mechanism 5, a linear movement mechanism 6, a parking brake device 7, an angle sensor Sa, and a load sensor Sb.
  • the electric motor 4 comprises, for example, a permanent magnet synchronous motor.
  • a permanent magnet type synchronous motor is applied as the electric motor 4, space saving and high torque are preferable.
  • the friction brake BR includes a brake rotor 8 that rotates in conjunction with the wheels of the vehicle, and a friction member 9 that contacts the brake rotor 8 to generate a braking force.
  • the friction material 9 is operated by the electric linear actuator DA.
  • a mechanism may be used in which the friction material 9 is operated by the actuator main body AH of the electric linear actuator DA and pressed against the brake rotor 8 to generate a braking force by the frictional force.
  • the reduction mechanism 5 is a mechanism that reduces the rotation of the electric motor 4 and includes a primary gear 12, an intermediate gear 13, and a tertiary gear 11.
  • the reduction mechanism 5 reduces the rotation of the primary gear 12 attached to the rotor shaft 4 a of the electric motor 4 by the intermediate gear 13 and transmits it to the tertiary gear 11 fixed to the end of the rotating shaft 10 It is possible.
  • the linear motion mechanism 6 is a mechanism that converts the rotational motion output from the speed reduction mechanism 5 into linear motion of the linear motion portion 14 by the feed screw mechanism and causes the friction material 9 to abut or separate from the brake rotor 8. .
  • the linear motion portion 14 is detentated and supported movably in the axial direction indicated by the arrow mark A1.
  • a friction material 9 is provided at the outboard side end of the linear movement portion 14.
  • the locking member 15 is advanced by the actuator 16 and engaged by being fitted into a locking hole (not shown) formed in the intermediate gear 13, and the rotation of the intermediate gear 13 is inhibited, whereby the parking lock is obtained. Put in a state. By disengaging the lock member 15 from the locking hole, the rotation of the intermediate gear 13 is allowed to be in the unlocked state.
  • the angle sensor Sa detects the rotation angle of the electric motor 4.
  • the angle sensor Sa for example, using a resolver or a magnetic encoder is preferable because of high accuracy and high reliability, but various sensors such as an optical encoder can also be used.
  • angle sensor Sa it is also possible to use angle sensorless estimation in which the motor angle is estimated from the relationship between the voltage and the current of the electric motor 4 or the like in the control device 2 described later.
  • the load sensor Sb detects an axial load of the linear motion mechanism 6.
  • this load sensor Sb for example, a magnetic sensor, a strain sensor, a pressure sensor or the like that detects displacement or deformation of a predetermined member to which the load of the linear motion mechanism 6 acts can be used.
  • the control device 2 may perform load sensorless estimation from, for example, the motor angle and the electric brake device stiffness, or the motor current and the electric linear actuator efficiency.
  • another sensor may be, for example, a wheel torque of a wheel mounting a brake or a sensor for detecting a longitudinal force of a vehicle equipped with the electric brake device 1 (FIG. 1), or any other external sensor.
  • various sensors such as a thermistor may be separately provided as necessary.
  • FIG. 2 is a block diagram of a control system of the electric linear actuator DA of the electric brake device.
  • the control device 2 and the actuator body AH corresponding to each wheel are provided.
  • Each control device 2 controls the corresponding electric motor 4.
  • Each control device 2 is connected to a direct current power supply device 3 and a host ECU (Electronic Control Unit) 17 which is an upper control means of each control device 2.
  • the power supply device 3 supplies power to the electric motor 4 and the control device 2.
  • the power supply device 3 can apply, for example, a low voltage (for example, 12 V) battery of a vehicle on which the electric brake device 1 (FIG. 1) is mounted.
  • an electric control unit (Vehicle Control Unit, VCU) that controls the entire vehicle is applied as the host ECU 17.
  • the host ECU 17 has an integrated control function of each control device 2.
  • the host ECU 17 includes command means 17a, and the command means 17a outputs target load command values to each control device 2 according to the output of a sensor that changes in accordance with the operation amount of the brake operation means (not shown).
  • the command means 17a may be the brake operation means itself or does not depend on the operation of the brake operation means, for example, judges the braking in the autonomous driving vehicle and determines the load command value (brake force command) to each control device 2 It is also possible to output each value).
  • Each control device 2 includes various control calculation function units that perform control calculations, and a motor driver 18.
  • the various control operation function units are configured by, for example, a processor such as a microcomputer or an arithmetic unit such as an FPGA or an ASIC and a peripheral circuit.
  • the various control calculation function units include a load estimation function unit 19, a motion estimation function unit 20, a current estimation function unit 21, a load control function unit 22, a current command function unit 23, a maximum current adjustment function unit 24, and a current control function unit 25. Equipped with
  • the load estimation function unit 19 estimates the axial load (estimated load) of the linear movement mechanism 6 from the output of the load sensor Sb and the like.
  • the load estimation function unit 19 may be configured to estimate the axial load of the linear motion mechanism 6 using information such as the motor angle and the current.
  • the motion estimation function unit 20 estimates the rotational motion state of the electric motor 4 from the output of the angle sensor Sa and the like.
  • the motion estimation function unit 20 has a position / phase estimation unit 20a and an angular velocity estimation function unit 20b.
  • the position / phase estimation unit 20a uses, for example, a sensor that detects a predetermined angle area as one cycle, such as a resolver or encoder as the angle sensor Sa, the rotor phase of the electric motor 4 is estimated from the output of the angle sensor Sa.
  • the integrated value of the fluctuation amount of the rotor phase may be estimated as the total rotation angle (position).
  • the angular velocity estimation function unit 20b the rotor phase or the derivative equivalent value of the position may be estimated as an angular velocity.
  • the phase and the angular velocity may be estimated from the voltage and current of the electric motor 4.
  • the current estimation function unit 21 estimates a motor current.
  • the current estimation function unit 21 may estimate the motor current using, for example, a current sensor (not shown) provided on the current path of the phase current of the electric motor 4 or the like.
  • a current sensor such as a shunt resistor and an amplifier, or a non-contact type sensor such as a magnetic sensor disposed in the vicinity of the current path can be used.
  • the current sensor may be arranged, for example, to detect a three-phase motor phase current, and two phases of the three-phase motor phase current may be detected and the three-phase sum may become zero, thereby leaving the remaining one phase. It may be arranged to detect Alternatively, the current estimation function unit 21 may be a current sensorless estimation that estimates the motor current from the motor voltage and the motor coil characteristics, or, for example, a current sensor that detects a positive current or a negative current, voltage, and motor It may be a combination of current sensor and current sensorless estimation, such as estimating motor phase current from coil characteristics.
  • the load control function unit 22 of the electric motor 4 causes the estimated load calculated by the load estimation function unit 19 to follow the target load command value (actuator load command) given from the command means 17 a. Control the operation amount.
  • the operation amount may be, for example, a target motor torque or a current norm.
  • the current command function unit 23 described later may have a function of a current converter for torque.
  • the current command function unit 23 has a function of generating a target current of the electric motor 4.
  • the current command function unit 23 has a current limit function unit 23a and a command current calculation unit 23b.
  • the current limiting function unit 23a limits the magnitude of the current supplied to the electric motor 4 to a predetermined maximum value.
  • the current limiting function unit 23a in this example has a function of limiting the target current so that the magnitude of the motor current is equal to or less than a predetermined value.
  • the command current calculation unit 23b may have a function of generating a current command value in the current control function unit 25 described later within the range of the limited current by the current limit function unit 23a.
  • the current command value may be, for example, a current vector on an orthogonal axis on a predetermined rotational coordinate system as a command value or a three-phase AC current command value, but in particular, the former matches the rotor magnetic flux It is preferable to use a d-axis and an axis current corresponding to the q-axis orthogonal to the d-axis, since a simple and high-performance current control system can be configured.
  • the maximum current adjustment function unit 24 can change the limit current in the current command function unit 23 according to the condition.
  • the maximum current adjustment function unit 24 has a function of increasing the maximum value of the current limited by the current limit function unit 23a when the angular velocity estimated by the angular velocity estimation function unit 20b becomes larger than the determined angular velocity.
  • the function of increasing the maximum current value improves the maximum output of the electric motor 4 and enables a high-speed response in the electric linear actuator DA.
  • the current control function unit 25 can control the motor voltage so that the estimated current estimated by the current estimation function unit 21 follows the current command value.
  • the motor driver 18 controls the power supplied to the coil of the electric motor 4.
  • the motor driver 18 configures a half bridge circuit using a switch element such as, for example, a field effect transistor (abbreviated as FET), and performs PWM control to determine a motor applied voltage by an ON-OFF duty ratio of the switch element. It is cheap and high performance when it is configured to Alternatively, a transformer circuit or the like may be provided to perform PAM control.
  • a switch element such as, for example, a field effect transistor (abbreviated as FET)
  • FET field effect transistor
  • each functional unit is provided as a block for convenience, and may be integrated or divided as necessary, or the predetermined functional unit may be omitted as appropriate.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the locus of the current norm on the dq axis by the maximum current adjustment function unit of the electric linear actuator.
  • FIG. 2 will also be described with appropriate reference.
  • the d-axis in FIG. 3 is assumed to coincide with the direction of the rotor magnetic flux at no load.
  • the maximum current adjustment function unit 24 sets the maximum current norm corresponding to the maximum value of the current of the electric motor 4 as an elliptical locus. That is, the maximum current adjustment function unit 24 passes through the maximum current phase ( ⁇ max) at which the torque per current is maximum, and the elliptical locus Kd of a non-perfect circle whose longitudinal direction is the substantially negative d-axis direction (flux weakening direction). Change the maximum current to In addition, the dotted line which becomes a perfect circle in a figure shows the locus
  • the maximum current phase ( ⁇ max) is approximately 90 ° particularly in a surface magnet synchronous motor, and a predetermined phase angle in a salient motor represented by an embedded magnet synchronous motor.
  • the maximum current locus of the axial current vector is often a symmetrical locus in which the direction of torque reverses with respect to the d axis, but is a locus that is asymmetric with respect to the d axis and whose maximum current differs depending on the direction of torque. It is also good.
  • different trajectories can be applied for powering and regeneration.
  • this control device 2 when the angular velocity estimated by the angular velocity estimating function unit 20b becomes larger than the determined angular velocity, a control method (weak flux control) to suppress the induced voltage by increasing the negative d-axis current is used. .
  • the controller 2 determines that the estimated angular velocity is equal to or less than the defined angular velocity for the axis current converted as a vector component on the orthogonal axis on the rotating coordinate system. It has a current vector control function of changing the phase of the axial current vector in the direction inverted from the magnetic field vector phase of the rotor in the electric motor 4 in comparison with the phase of the axial current vector.
  • the control device 2 has the current vector control function, the maximum current locus when the angular current increases by making the maximum current locus of the axis current vector which becomes the maximum current norm as shown in FIG. The value can be increased to improve the motor output.
  • the thermal load on the electric motor 4 increases as the maximum current value increases.
  • an electric linear actuator DA that performs position control or load control, such as an electric brake device
  • the magnitude of the motor angular velocity is increased temporarily, for example, during a temporary operation such as panic brake or antiskid control in the electric brake device. It is considered to be easy to secure the durability against the heat load of the electric motor 4 in a typical non-steady state.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of executing the maximum current adjustment function unit. Description will be made in conjunction with FIG. FIG. 4 shows an example in which the maximum current limiting function of FIG. 3 is mounted as the maximum current limiter 24 a as the maximum current adjustment function unit 24.
  • a load control controller 22a is mounted as the load control function unit 22, and the current command function unit 23 includes a torque current converter 23c that converts a target motor torque into a current. Further, a current controller 25 a is mounted as the current control function unit 25.
  • the maximum current limiter 24a and the maximum torque limiter 24b (FIG. 8) described later are, for example, look-up tables (lookup tables: abbreviated LUTs) etc. of the respective limit values according to the motor characteristics obtained in advance by analysis or measurement. Is preferable because it can reduce the calculation load, but it is also possible to use, for example, a predetermined calculation formula calculated based on the motor characteristics such as phase resistance or inductance.
  • the current limiting function unit 23a limits the current supplied to the electric motor 4 to the maximum current value.
  • the maximum current adjustment function unit 24 determines whether the estimated angular velocity is larger than a predetermined angular velocity. When the estimated angular velocity is less than or equal to the defined angular velocity, the determined maximum current value is maintained. The maximum current adjustment function unit 24 temporarily increases the maximum current value when the estimated angular velocity is larger than the determined angular velocity. As described above, by increasing the maximum current value in the region where the angular velocity of the electric motor 4 is large, the motor output increases, and high-speed response becomes possible. Therefore, the electric motor 4 can be miniaturized, and space-saving and high output motor control can be performed.
  • the control device 2 may include a power supply monitoring function unit 26.
  • the power supply monitoring function unit 26 may estimate the voltage of the power supply device 3 and determine that the power supply capacity of the power supply device 3 is lowered when the estimated voltage is lower than a predetermined value.
  • the power supply monitoring function unit 26 can also estimate the current of the power supply device 3 and determine that the power supply capability of the power supply device 3 is reduced when the voltage fluctuation at the time of current output is larger than a predetermined value.
  • a high-level current monitoring function unit such as a battery manager that calculates% SOC (State Of Charge), which is a percentage of the state of charge, from the integrated value of current values of power supply 3 is provided.
  • the monitoring function unit 26 may determine the power supply capability of the power supply device 3 by communication or the like from the current monitoring function unit of the upper level.
  • the maximum current adjustment function unit 24 Temporarily improving the maximum output of the electric motor 4 by the maximum current adjustment function unit 24 temporarily increases the maximum load of the power supply 3. For this reason, in this configuration, the power supply monitoring function unit 26 is provided, and when the power supply capability of the power supply device 3 is reduced, the process of suppressing or not increasing the maximum current by the maximum current adjustment function unit 24 May be preferable from the viewpoint of redundancy. Further, the maximum current can be increased only when the power supply device 3 is normal and has sufficient power supply capability. For example, in the case where an abnormality occurs in the power supply device 3 or the like, it is possible to prevent power consumption excessively, and thereafter, the electric linear actuator DA can not be used. Therefore, the redundancy of the motor-driven linear actuator DA can be enhanced.
  • the maximum current adjustment function unit 24 sets a linear maximum current locus (linear locus) Ks having the vertex on the d axis as a vertex.
  • linear locus Ks linear locus
  • FIG. 6 shows an example in which the maximum current locus Ks is a straight line in one quadrant, for example, it may be a locus provided with a break point as appropriate.
  • the method of the elliptical trajectory of FIG. 3 and the method of the linear trajectory of FIG. 6 can be used in combination as appropriate.
  • the maximum current locus may be such that the predetermined area is a straight line, and the other predetermined area is an ellipse.
  • the maximum current adjustment function unit 24 further increases the maximum current phase according to the maximum current phase until the magnitude (
  • a) with respect to the example of FIG.
  • An example of increasing the current is shown.
  • current vector control is possible at the maximum current phase without performing the flux-weakening control until the magnitude of the motor angular velocity reaches the predetermined value. Therefore, as shown in FIG. 7, with respect to the example of FIG. 3, the maximum current adjustment function unit 24 further continues until the magnitude (
  • a).
  • current vector control strong magnetic flux control
  • a positive d-axis current for strengthening the rotor magnetic flux is not performed, so although not shown, when performing control for increasing the positive d-axis current.
  • the conventional maximum current in a round shape may be used, or it may be an ellipse or a straight line.
  • FIG. 8 is a block diagram showing another system configuration example for executing the maximum current adjustment function unit 24.
  • FIG. 8 shows an example in which a maximum torque limiter 24b is provided as the maximum current adjustment function unit 24 for limiting the torque according to the magnitude of the motor angular velocity.
  • the current value for exerting the torque is increased by setting the maximum torque limit value larger when the magnitude of the angular velocity is larger than when the maximum current is constant, and as a result, as a result.
  • the maximum current locus as shown in any of FIG. 3, FIG. 6 or FIG. 7 can be obtained.
  • various screw mechanisms such as a planetary roller and a ball screw, a mechanism utilizing an inclination of a ball lamp or the like, and the like can be used.

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Abstract

電動モータの小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置を提供する。この発明の電動式直動アクチュエータ(DA)は、電動モータ(4)と、この電動モータ(4)の回転運動を直動部の直進運動に変換する直動機構(6)と、電動モータ(4)を制御する制御装置(2)とを備える。制御装置(2)は、電動モータ(4)の角速度を推定する角速度推定機能部(20b)と、電動モータ(4)に通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部(23a)と、角速度推定機能部(20b)で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、電流制限機能部(23a)によって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部(24)とを有する。

Description

電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置 関連出願
　本出願は、２０１７年８月２５日出願の特願２０１７－１６２３１０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、例えば、車両等に搭載される電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置に関し、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる技術に関する。
　　電動式直動アクチュエータとして、以下の技術が提案されている。
　１．電動モータ、直動機構および減速機を使用した電動ブレーキ用アクチュエータ（特許文献１）。
　２．遊星ローラ機構および電動モータを使用した電動アクチュエータ（特許文献２）。
特開平６－３２７１９０号公報 特開２００６－１９４３５６号公報
　特許文献１、２のような電動式直動アクチュエータにおいて、例えば、電動ブレーキ装置のような高速・高精度の応答が求められる用途に用いる場合、車両の限られた搭載スペース内で所望の出力を得ることが困難となる場合がある。特に、前述の電動ブレーキ装置の場合、周辺のホイールおよび懸架装置等に干渉しないよう構成したうえで、所望のアクチュエータ推力（即ちトルク）および出力を得る必要がある。このとき、一般に一定値として定められる最大モータ電流において高出力を発揮しようとする場合、モータサイズが大きくなり、搭載スペースおよびコストの増加が問題となる場合がある。
　この発明の目的は、電動モータの小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる電動式直動アクチュエータおよび電動ブレーキ装置を提供することである。
　以下、本発明について、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。
　この発明の電動式直動アクチュエータＤＡは、電動モータ４と、この電動モータ４の回転運動を直動部１４の直進運動に変換する直動機構６と、前記電動モータ４を制御する制御装置２とを備えた電動式直動アクチュエータであって、
　前記制御装置２は、
　前記電動モータ４の角速度を推定する角速度推定機能部２０ｂと、
　前記電動モータ４に通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部２３ａと、
　前記角速度推定機能部２０ｂで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、前記電流制限機能部２３ａによって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部２４と、を有する。
　前記定められた最大値、前記定められた角速度は、それぞれ設計等によって任意に定める最大値、角速度であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な最大値、角速度を求めて定められる。
　この構成によると、角速度推定機能部２０ｂは電動モータ４の角速度を推定する。電流制限機能部２３ａは、電動モータ４に通電する電流を定められた最大値（最大電流値）に制限する。最大電流調整機能部２４は、推定された角速度（推定角速度）が定められた角速度よりも大きくなっているか否かを判断する。推定角速度が定められた角速度以下のとき、定められた最大電流値が維持される。最大電流調整機能部２４は、推定角速度が定められた角速度よりも大きいとき、最大電流値を一時的に増加させる。
　このように電動モータ４の角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。したがって、電動モータ４の小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。例えば、電動ブレーキ装置１のような位置（荷重）制御を行うアクチュエータにおいて、モータ角速度が比較的大きくなるのはパニックブレーキまたはアンチスキッド制御等の限定された状況であるため、電動モータ４に通電する電流を一時的に増加させても、電動モータ４への熱負荷は軽微であり、耐久性に支障はない。
　前記制御装置２は、前記角速度推定機能部２０ｂで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータ４における回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
　前記最大電流調整機能部２４は、
　前記電動モータ４の電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
　推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を長手方向とする非真円の楕円状軌跡となるよう、最大電流を増加させてもよい。
　この構成によると、電流ベクトル制御機能では、推定角速度が大きくなると、軸電流ベクトルをｄｑ軸上の位相で－１８０度の方向にずらす弱め界磁制御が用いられる。この場合に、最大電流調整機能部２４が、最大電流に相当する軸電流ベクトルの最大電流軌跡を、ｄ軸を略長手方向とする楕円状軌跡とする。これにより、モータ角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。
　前記制御装置２は、前記角速度推定機能部２０ｂで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータ４における回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
　前記最大電流調整機能部２４は、
　前記電動モータ４の電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
　推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を頂点とする直線軌跡となるよう、最大電流を増加させてもよい。
　この構成によると、電流ベクトル制御機能では、推定角速度が大きくなると、軸電流ベクトルをｄｑ軸上の位相で－１８０度の方向にずらす弱め界磁制御が用いられる。この場合に、最大電流調整機能部２４が、最大電流に相当する軸電流ベクトルの最大電流軌跡をｄ軸上を頂点とした直線軌跡とする。これにより、モータ角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。
　前記制御装置２は、前記電動モータ４の駆動用の電力を供給する電源装置３の電圧および電流のいずれか一方または両方を用いて、前記電源装置３の電力供給能力を判断する電源監視機能部２６を有し、前記最大電流調整機能部２４は、前記電源監視機能部２６で判断する電力供給能力が定められた値より高いとき、電流の最大値を増加させるようにしてもよい。
　前記定められた値は、設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。
　この場合、電源装置３が正常であり、十分な電力供給能力がある場合に限定して、最大電流を増加させることができる。例えば、電源装置３に異常が発生した場合等において、過剰に電力を消費し、以後、電動式直動アクチュエータＤＡが使用できなくなることを未然に防止し得る。したがって、電動式直動アクチュエータＤＡの冗長性を高めることができる。
　この発明の電動ブレーキ装置１は、前記いずれかに記載の電動式直動アクチュエータＤＡと、この電動式直動アクチュエータＤＡによって操作される摩擦材９と、この摩擦材９との接触により制動力を発生させるブレーキロータ８と、を備えている。この電動ブレーキ装置１によれば、いずれかの電動式直動アクチュエータＤＡを備えているため、省スペースで高出力なモータ制御が可能となる。
　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を概略示す図である。 同電動ブレーキ装置の電動式直動アクチュエータの制御系のブロック図である。 同電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるｄｑ軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。 同最大電流調整機能部を実行する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電動式直動アクチュエータの制御系のブロック図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるｄｑ軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるｄｑ軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態に係る電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部を実行する例を示すブロック図である。
　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４と共に説明する。この電動ブレーキ装置は例えば車両に搭載される。図１に示すように、この電動ブレーキ装置１は、電動式直動アクチュエータＤＡと、摩擦ブレーキＢＲとを備える。先ず、電動式直動アクチュエータＤＡおよび摩擦ブレーキＢＲの構造について説明する。
　＜電動式直動アクチュエータＤＡおよび摩擦ブレーキＢＲの構造＞
　図１および図２に示すように、電動式直動アクチュエータＤＡは、アクチュエータ本体ＡＨと、電源装置３と、後述する制御装置２とを備える。アクチュエータ本体ＡＨは、電動モータ４と、減速機構５と、直動機構６と、パーキングブレーキ装置７と、角度センサＳａと、荷重センサＳｂとを有する。
　図１に示すように、電動モータ４は、例えば、永久磁石式の同期電動機から成る。電動モータ４として、永久磁石式の同期電動機を適用すると省スペースで高トルクとなり好適である。
　摩擦ブレーキＢＲは、車両の車輪と連動して回転するブレーキロータ８と、このブレーキロータ８と接触して制動力を発生する摩擦材９とを有する。この摩擦材９は、電動式直動アクチュエータＤＡによって操作される。摩擦材９を、電動式直動アクチュエータＤＡのアクチュエータ本体ＡＨにより操作してブレーキロータ８に押圧し、摩擦力によって制動力を発生させる機構を用いることができる。
　減速機構５は、電動モータ４の回転を減速する機構であり、一次歯車１２、中間歯車１３、および三次歯車１１を含む。この例では、減速機構５は、電動モータ４のロータ軸４ａに取り付けられた一次歯車１２の回転を、中間歯車１３により減速して、回転軸１０の端部に固定された三次歯車１１に伝達可能としている。
　直動機構６は、減速機構５で出力される回転運動を送りねじ機構により直動部１４の直線運動に変換して、ブレーキロータ８に対して摩擦材９を当接または離隔させる機構である。直動部１４は、回り止めされ且つ矢符Ａ１にて表記する軸方向に移動自在に支持されている。直動部１４のアウトボード側端に摩擦材９が設けられる。電動モータ４の回転を減速機構５を介して直動機構６に伝達することで、回転運動が直線運動に変換され、それが摩擦材９の押圧力に変換されることによりブレーキ力を発生させる。なお電動ブレーキ装置１を車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい。車両の車幅方向中央側をインボード側という。
　パーキングブレーキ機構７のアクチュエータ１６として、例えば、リニアソレノイドが適用される。アクチュエータ１６によりロック部材１５を、進出させて中間歯車１３に形成された係止孔（図示せず）に嵌まり込ませることで係止し、中間歯車１３の回転を禁止することで、パーキングロック状態にする。ロック部材１５を前記係止孔から離脱させることで中間歯車１３の回転を許容し、アンロック状態にする。
　図２に示すように、角度センサＳａは、電動モータ４の回転角度を検出する。角度センサＳａは、例えば、レゾルバまたは磁気エンコーダ等を用いると高精度かつ高信頼性であり好適であるが、光学式のエンコーダ等の各種センサを用いることもできる。前記角度センサＳａを用いずに、後述する制御装置２において、電動モータ４の電圧と電流との関係等からモータ角度を推定する角度センサレス推定を用いることもできる。
　荷重センサＳｂは、直動機構６の軸方向荷重を検出する。この荷重センサＳｂは、例えば、直動機構６の荷重が作用する所定部材の変位または変形を検出する磁気センサ、歪センサ、圧力センサ等を用いることができる。前記荷重センサＳｂを用いずに、制御装置２において、例えば、モータ角度および電動ブレーキ装置剛性、またはモータ電流および電動式直動アクチュエータ効率等から荷重センサレス推定を行ってもよい。あるいは、他のセンサとして備えるのは、例えばブレーキを実装する車輪のホイールトルクまたはこの電動ブレーキ装置１（図１）を搭載した車両の前後力を検出するセンサ等、その他外部センサであってもよい。また、サーミスタ等の各種センサ類を必要に応じて別途設けてもよい。
　＜制御装置２の構成＞
　図２は、この電動ブレーキ装置の電動式直動アクチュエータＤＡの制御系のブロック図である。例えば、各車輪に対応する制御装置２およびアクチュエータ本体ＡＨが設けられている。各制御装置２は対応する電動モータ４を制御する。各制御装置２に、直流の電源装置３と、各制御装置２の上位制御手段である上位ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７とが接続されている。電源装置３は、電動モータ４および制御装置２に電力を供給する。電源装置３は、例えば、この電動ブレーキ装置１（図１）を搭載する車両の低圧（例えば１２Ｖ）バッテリ等を適用し得る。
　上位ＥＣＵ１７として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニット（Vehicle Control Unit, ＶＣＵ）が適用される。上位ＥＣＵ１７は、各制御装置２の統合制御機能を有する。上位ＥＣＵ１７は指令手段１７ａを備え、この指令手段１７ａは、図示外のブレーキ操作手段の操作量に応じて変化するセンサの出力に応じて、各制御装置２に目標とする荷重指令値をそれぞれ出力する。なお指令手段１７ａは、ブレーキ操作手段そのものであってもよく、あるいはブレーキ操作手段の操作に依ることなく、例えば、自動運転車両における制動を判断して各制御装置２に荷重指令値（ブレーキ力指令値）をそれぞれ出力することも可能である。
　各制御装置２は、制御演算を行う各種制御演算機能部と、モータドライバ１８とを備える。前記各種制御演算機能部は、例えば、マイクロコンピュータ等のプロセッサ、または、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の演算器および周辺回路により構成される。前記各種制御演算機能部は、荷重推定機能部１９、運動推定機能部２０、電流推定機能部２１、荷重制御機能部２２、電流指令機能部２３、最大電流調整機能部２４および電流制御機能部２５を備える。
　荷重推定機能部１９は、荷重センサＳｂの出力等から、直動機構６の軸方向荷重（推定荷重）を推定する。もしくは荷重センサレス推定を行う場合、荷重推定機能部１９は、モータ角度および電流等の情報を用いて直動機構６の軸方向荷重を推定するよう構成してもよい。
　運動推定機能部２０は、角度センサＳａの出力等から、電動モータ４の回転運動状態を推定する。この運動推定機能部２０は、位置・位相推定部２０ａと、角速度推定機能部２０ｂとを有する。
　位置・位相推定部２０ａにおいて、例えば、角度センサＳａとしてレゾルバまたはエンコーダのような所定の角度領域を一周期として検出するセンサを用いる場合、角度センサＳａの出力から電動モータ４の回転子位相を推定し、この回転子位相の変動量の積算値を総回転角度（位置）として推定してもよい。また、角速度推定機能部２０ｂにおいて、前記回転子位相ないし位置の微分相当値を、角速度として推定してもよい。あるいは、例えば、前述の角度センサレス推定を行う場合、電動モータ４の電圧および電流から前記位相および角速度等を推定してもよい。
　電流推定機能部２１は、モータ電流を推定する。電流推定機能部２１は、例えば、電動モータ４の相電流の通電経路上に設けた図示外の電流センサ等を用いてモータ電流を推定してもよい。前記電流センサとして、シャント抵抗およびアンプのような接触式センサ等、または、通電経路近傍に配置した磁気センサのような非接触式センサ等を用いることができる。
　前記電流センサは、例えば、三相のモータ相電流を検出するよう配置してもよく、三相のモータ相電流のうちの二相を検出して三相総和が零となる関係から残り一相を検出するよう配置してもよい。もしくは、電流推定機能部２１は、モータ電圧およびモータコイル特性からモータ電流を推定する電流センサレス推定としてもよく、あるいは、例えば、プラス側ないしマイナス側の一次電流を検出する電流センサ、電圧、およびモータコイル特性からモータ相電流を推定するような、電流センサおよび電流センサレス推定の併用であってもよい。
　荷重制御機能部２２は、指令手段１７ａから与えられた目標とする荷重指令値（アクチュエータ荷重指令）に対して、荷重推定機能部１９にて演算される推定荷重を追従させるよう、電動モータ４の操作量を制御する。前記操作量は、例えば、目標とするモータトルクであってもよく、あるいは電流ノルムであってもよい。特に、前記モータトルクを操作量とする場合、後述の電流指令機能部２３は、トルクに対する電流変換器の機能を有していてもよい。
　電流指令機能部２３は、電動モータ４の目標電流を生成する機能を有する。電流指令機能部２３は、電流制限機能部２３ａと指令電流演算部２３ｂとを有する。電流制限機能部２３ａは、電動モータ４に通電する電流の大きさを定められた最大値に制限する。この例の電流制限機能部２３ａは、モータ電流の大きさが所定以下となるよう目標電流を制限する機能を有する。指令電流演算部２３ｂは、電流制限機能部２３ａによる制限電流の範囲内において、後述する電流制御機能部２５における電流指令値を生成する機能とし得る。
　前記電流指令値は、例えば、所定の回転座標系上における直交軸上の電流ベクトルを指令値としてもよく、三相交流の電流指令値としてもよいが、特に、前者において回転子磁束と一致するｄ軸およびこのｄ軸と直交するｑ軸に相当する軸電流を用いると、簡潔かつ高性能な電流制御系を構成できて好ましい。
　最大電流調整機能部２４は、電流指令機能部２３における制限電流を、条件に応じて可変する機能とすることができる。最大電流調整機能部２４は、角速度推定機能部２０ｂで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、電流制限機能部２３ａによって制限する電流の最大値を増加させる機能を有する。この最大電流値を増加させる機能により電動モータ４の最大出力が向上し、電動式直動アクチュエータＤＡにおいて高速な応答が可能となる。
　電流制御機能部２５は、前記電流指令値に対して、電流推定機能部２１で推定された推定電流を追従させるよう、モータ電圧を制御する機能とすることができる。
　モータドライバ１８は、電動モータ４のコイルに供給する電力を制御する。モータドライバ１８は、例えば、電界効果トランジスタ（Field effect transistor；略称ＦＥＴ）等のスイッチ素子を用いたハーフブリッジ回路を構成し、前記スイッチ素子のＯＮ－ＯＦＦデューティ比によりモータ印加電圧を決定するＰＷＭ制御を行う構成とすると安価で高性能となる。あるいは、変圧回路等を設け、ＰＡＭ制御を行う構成とすることもできる。
　その他、図示外の電流センサ等の構成は必要に応じて適宜設けることができる。また、各機能部は便宜上ブロックとして設けているものであり、必要に応じて統合、分割してもよく、あるいは所定機能部を適宜省略してもよい。
　＜制限電流ベクトルの例＞
　図３は、この電動式直動アクチュエータの最大電流調整機能部によるｄｑ軸上の電流ノルムの軌跡の例を示す図である。図２も適宜参照しつつ説明する。図３のｄ軸は、無負荷時の回転子磁束の方向と一致するものとする。
　最大電流調整機能部２４は、図３の例では、電動モータ４の電流の最大値に相当する最大電流ノルムを楕円状軌跡とする。すなわち最大電流調整機能部２４は、電流当たりのトルクが最大となる最大電流位相（θｍａｘ）を通過し、概ね負のｄ軸方向（弱め磁束方向）を長手方向とする非真円の楕円軌跡Ｋｄとなるよう最大電流を変更する。なお、図中の真円となる点線は、従来の最大電流（電流制限）を一定とした際の軌跡を示す。
　前記最大電流位相（θｍａｘ）は、特に表面磁石式同期モータにおいては概ね９０°となり、埋込磁石式同期モータに代表される突極性を有するモータにおいては、所定の位相角となる。また、一般に軸電流ベクトルの最大電流軌跡は、ｄ軸に対してトルクの方向が反転する対称軌跡とする場合が多いが、ｄ軸に対して非対称な、トルクの方向によって最大電流が異なる軌跡としてもよい。あるいは、力行と回生で異なる軌跡を適用することもできる。
　この制御装置２では、角速度推定機能部２０ｂで推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、負のｄ軸電流を増加させて誘起電圧を抑制する制御方法（弱め磁束制御）が用いられる。換言すれば、制御装置２は、推定角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、電動モータ４における回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有する。
　よって、制御装置２が前記電流ベクトル制御機能を有する場合に、本図３のように最大電流ノルムとなる軸電流ベクトルの最大電流軌跡を楕円形とすることで、角速度が増加した際の最大電流値が増加し、モータ出力を向上することができる。
　背反として、最大電流値が増加した分、電動モータ４への熱負荷が増加する。しかしながら、例えば、電動ブレーキ装置のような、位置制御ないし荷重制御を行う電動式直動アクチュエータＤＡにおいて、モータ角速度の大きさが大きくなるのは例えば電動ブレーキ装置におけるパニックブレーキまたはアンチスキッド制御等の一時的な非定常状態であり、電動モータ４の熱負荷に対する耐久性を確保することは容易と考えられる。
　＜システム構成例＞
　図４は、最大電流調整機能部を実行する例を示すブロック図である。図２と共に説明する。図４は、最大電流調整機能部２４として、図３の最大電流制限機能をそのまま最大電流リミッタ２４ａとして実装する例を示す。荷重制御機能部２２として荷重制御コントローラ２２ａが実装され、電流指令機能部２３は、目標とするモータトルクを電流に変換するトルク電流変換器２３ｃを含む。また電流制御機能部２５として電流制御コントローラ２５ａが実装されている。
　前記最大電流リミッタ２４ａおよび後述する最大トルクリミッタ２４ｂ（図８）は、例えば、予め解析または実測にて得られたモータ特性に応じて、各制限値のルックアップテーブル(Lookup table：略称ＬＵＴ)等を用いると、演算負荷を軽減できて好適であるが、例えば、相抵抗またはインダクタンス等の前記モータ特性に基づいて演算する所定の演算式を用いることもできる。
　＜作用効果について＞
　以上説明した電動式直動アクチュエータＤＡおよび電動ブレーキ装置１によれば、電流制限機能部２３ａは、電動モータ４に通電する電流を最大電流値に制限する。最大電流調整機能部２４は、推定角速度が定められた角速度よりも大きくなっているか否かを判断する。推定角速度が定められた角速度以下のとき、定められた最大電流値が維持される。最大電流調整機能部２４は、推定角速度が定められた角速度よりも大きいとき、最大電流値を一時的に増加させる。このように電動モータ４の角速度が大きい領域で最大電流値を増加させることで、モータ出力が増加し、高速な応答が可能となる。したがって、電動モータ４の小型化を図り、省スペースで高出力なモータ制御を行うことが可能となる。
　＜他の実施形態について＞
　以下の説明においては、各実施の形態で先行して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号を付し、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５に示すように、制御装置２が電源監視機能部２６を備えてもよい。この電源監視機能部２６は、例えば、電源装置３の電圧を推定し、推定電圧が所定値を下回った場合には電源装置３の電力供給能力が低下したと判断してもよい。あるいは、電源監視機能部２６は、電源装置３の電流を併せて推定し、電流出力時の電圧変動が所定より大きくなった場合に電源装置３電力供給能力が低下したと判断することができる。もしくは、例えば、電源装置３の電流値の積算値等から充電状態のパーセンテージである％ＳＯＣ（State Of Charge）を演算するバッテリマネージャ等の上位の電流監視機能部（図示せず）を設け、電源監視機能部２６は、前記上位の電流監視機能部からの通信等により電源装置３の電力供給能力を判断してもよい。
　最大電流調整機能部２４により一時的に電動モータ４の最大出力を向上させることは、一時的に電源装置３の最大負荷が増加することとなる。このため、この構成では、前記電源監視機能部２６を備え、電源装置３の電力供給能力が低下した際には、最大電流調整機能部２４による最大電流の増加を抑制するか、あるいは実行しない処理を設けると冗長性の観点から好ましい場合がある。また、電源装置３が正常であり、十分な電力供給能力がある場合に限定して、最大電流を増加させることができる。例えば、電源装置３に異常が発生した場合等において、過剰に電力を消費し、以後、電動式直動アクチュエータＤＡが使用できなくなることを未然に防止し得る。したがって、電動式直動アクチュエータＤＡの冗長性を高めることができる。
　図６に示すように、図３と同様の最大電流を増加させる軌跡として、最大電流調整機能部２４は、概ねｄ軸上を頂点とする直線状の最大電流軌跡（直線軌跡）Ｋｓを設定してもよい。なお本図６は、最大電流軌跡Ｋｓが一つの象限に対して一直線とする例を示すが、例えば、適宜折れ点を設けた軌跡としてもよい。
　図３の楕円軌跡の手法と図６の直線軌跡の手法とを適宜併用することもできる。例えば、所定領域を直線とし、その他所定領域を楕円とするような最大電流軌跡とすることもできる。
　図７は、図３の例に対して、最大電流調整機能部２４が、角速度の大きさ（｜ω｜）が所定値（｜ω｜＝ａ）に達するまでは、さらに最大電流位相に従って最大電流を増加させる例を示す。一般に、モータ角速度の大きさが前記所定値に達するまでは、前記弱め磁束制御を行わずに最大電流位相において電流ベクトル制御が可能である。そこで、図７に示すように、図３の例に対して、最大電流調整機能部２４が、角速度の大きさ（｜ω｜）が所定値（｜ω｜＝ａ）に達するまでは、さらに最大電流位相に従って最大電流を増加させることで、一時的にモータ出力を増加させる効果をさらに積極的に利用することができる。
　なお、一般に、回転子磁束を強める正のｄ軸電流を用いる電流ベクトル制御（強め磁束制御）は行わないため、図示していないが、前記正のｄ軸電流を増加させる制御を行う場合は、例えば、前記強め磁束領域においては従来の真円状の最大電流としてもよく、楕円または直線としてもよい。
　図８は、最大電流調整機能部２４を実行する他のシステム構成例を示すブロック図である。同図８は、最大電流調整機能部２４として、モータ角速度の大きさに応じてトルクを制限する最大トルクリミッタ２４ｂを設ける例を示す。この例では、最大電流が一定である場合と比較して、角速度の大きさが増加した場合の最大トルク制限値を大きく設定することで、トルクを発揮するための電流値が増加し、結果として図３、図６または図７のいずれかに示すような最大電流軌跡とすることができる。
　直動機構６の変換機構部として、遊星ローラ、ボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等の傾斜を利用した機構等を用いることができる。
　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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更、削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
１…電動ブレーキ装置
２…制御装置
３…電源装置
４…電動モータ
６…直動機構
８…ブレーキロータ
９…摩擦材
１４…直動部
２０ｂ…角速度推定機能部
２３ａ…電流制限機能部
２４…最大電流調整機能部
２６…電源監視機能部
ＤＡ…電動式直動アクチュエータ

Claims (5)

  1. 　電動モータと、この電動モータの回転運動を直動部の直進運動に変換する直動機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動式直動アクチュエータであって、
    　前記制御装置は、
    　前記電動モータの角速度を推定する角速度推定機能部と、
    　前記電動モータに通電する電流を定められた最大値に制限する電流制限機能部と、
    　前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、前記電流制限機能部によって制限する電流の最大値を増加させる最大電流調整機能部と、を有する電動式直動アクチュエータ。
  2. 　請求項１に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータにおける回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
    　前記最大電流調整機能部は、
    　前記電動モータの電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
    　推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を長手方向とする非真円の楕円状軌跡となるよう、最大電流を増加させる電動式直動アクチュエータ。
  3. 　請求項１に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記角速度推定機能部で推定された角速度が定められた角速度よりも大きくなると、回転座標系上の直交軸においてベクトル成分として変換された軸電流につき、推定された角速度が定められた角速度以下のときの軸電流ベクトルの位相と比較して、前記電動モータにおける回転子の磁界ベクトル位相から反転した方向へと前記軸電流ベクトルの位相を変化させる電流ベクトル制御機能を有し、
    　前記最大電流調整機能部は、
    　前記電動モータの電流の最大値に相当するノルムとなる前記軸電流ベクトルの最大電流軌跡について、
    　推定された角速度が略零であるときに電流当たりのトルクが最も大きくなる最大電流ベクトルとなる点を通過し、前記回転子の磁界と略一致するベクトル方向を頂点とする直線軌跡となるよう、最大電流を増加させる電動式直動アクチュエータ。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電動式直動アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記電動モータの駆動用の電力を供給する電源装置の電圧および電流のいずれか一方または両方を用いて、前記電源装置の電力供給能力を判断する電源監視機能部を有し、前記最大電流調整機能部は、前記電源監視機能部で判断する電力供給能力が定められた値より高いとき、電流の最大値を増加させる電動式直動アクチュエータ。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電動式直動アクチュエータと、この電動式直動アクチュエータによって操作される摩擦材と、この摩擦材との接触により制動力を発生させるブレーキロータと、を備えた電動ブレーキ装置。
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