WO2025253672A1

WO2025253672A1 - 電動ブレーキ

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Publication number: WO2025253672A1
Application number: PCT/JP2024/042819
Authority: WO
Inventors: 昊兪; 大輔後藤
Original assignee: Astemo Ltd
Current assignee: Astemo Ltd
Priority date: 2024-06-07
Filing date: 2024-12-04
Publication date: 2025-12-11
Anticipated expiration: 2026-12-07
Also published as: JPWO2025253672A1

Abstract

電動モータの位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる電動ブレーキを提供する。電動ブレーキは、電動モータと、制動機構と、電動ブレーキ用ＥＣＵと、を備えている。電動ブレーキ用ＥＣＵは、電動モータを制御する。電動ブレーキ用ＥＣＵは、制動力が増力される方向に電動モータを駆動した領域の電動モータの電流値である第１電流値を検出し、第１電流値を検出した領域において、制動力が減力される方向に駆動した際の電動モータの電流値である第２電流値を検出し、第１電流値と第２電流値とから電動モータの位置と制動力に関する特性を推定する。

Description

電動ブレーキ

　本発明は、自動車等の車両に制動力を付与する電動ブレーキに関する。

　例えば、特許文献１には、停車時に所定モータ電流を検知後、所定長さ戻した位置を、ブレーキパッドがブレーキロータに接触しはじめる０点位置（パッド接触位置）とする電動ブレーキ装置が記載されている。特許文献２には、クリアランス領域でモータを戻し、そのときの周波数特性から電流脈動を除去し、パッド接触位置を推定する電動ディスクブレーキが記載されている。

特開２０００－０５５０９４号公報特開２０１０－０８３２８２号公報

　特許文献１に記載された技術は、電流脈動の影響を考慮してない。このため、パッド接触位置（以下、単に「接触位置」ともいう）の推定精度を確保しにくい。特許文献２に記載された技術は、クリアランス領域でモータを戻した１回転分の周波数成分しか除去できない。このため、例えば、歯車かみ合い等に起因する低周波数の電流脈動（モータの１回転以上の周期の脈動）を除去できず、推定精度を確保しにくい。

　本発明の目的の一つは、接触位置、剛性等、モータの位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる電動ブレーキを提供することにある。

　本発明の一実施形態は、電動モータと、前記電動モータの駆動により制動部材を被制動部材に押圧し制動力を発生させる制動機構と、前記電動モータを制御する制御部と、を備える電動ブレーキであって、前記制御部は、前記制動力が増力される方向に前記電動モータを駆動した領域の前記電動モータの電流値である第１電流値を検出し、前記第１電流値を検出した領域において前記制動力が減力される方向に前記電動モータを駆動した際の前記電動モータの電流値である第２電流値を検出し、前記第１電流値と前記第２電流値とから前記電動モータの位置と制動力に関する特性を推定する。

　本発明の一実施形態によれば、電動モータの位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる。

実施形態による電動ブレーキが搭載された車両を示す概略図である。図１中の電動ブレーキを示す斜視図である。図２中の電動ブレーキの断面図である。モータ位置（モータポジション）と制動力（クランプ力）およびモータ電流（電流）との関係の一例を示す特性線図である。図４中のモータ位置と制動力との関係を接触位置付近の拡大図と共に示す特性線図である。図４中のモータ位置とモータ電流との関係を接触位置付近の拡大図と共に示す特性線図である。接触位置付近のモータ位置と制動力およびモータ電流との関係（図５中の拡大図および図６中の拡大図）を示す特性線図である。推力センサを用いない推力制御（モータ電流によるセンサレス制御）の説明図である。制御部による処理を示す流れ図である。

　以下、実施形態による電動ブレーキを、４輪自動車に搭載した場合を例に挙げ、添付図面を参照して説明する。なお、図９に示す流れ図の各ステップは、それぞれ「Ｓ」という表記を用いる（例えば、ステップ１＝「Ｓ１」とする）。また、図１中で二本の斜線が付された線は電気系の線を表している。また、「Ｌ」の添え字は「左」に対応し、「Ｒ」の添え字は「右」に対応する。

　図１は、車両システムを示している。図１において、車両１には、車輪２，３（前輪２Ｌ，２Ｒ、後輪３Ｌ，３Ｒ）に制動力を付与することにより車両１を制動するブレーキシステム４が搭載されている。ブレーキシステム４は、左側の前輪２Ｌ（左前輪２Ｌ）に対応して設けられた左側の前輪側電動ブレーキ５Ｌ（左前輪側電動ブレーキ５Ｌ）および右側の前輪２Ｒ（右前輪２Ｒ）に対応して設けられた右側の前輪側電動ブレーキ５Ｒ（右前輪側電動ブレーキ５Ｒ）と、左側の後輪３Ｌ（左後輪３Ｌ）に対応して設けられた左側の後輪側電動ブレーキ６Ｌ（左後輪側電動ブレーキ６Ｌ）および右側の後輪３Ｒ（右後輪３Ｒ）に対応して設けられた右側の後輪側電動ブレーキ６Ｒ（右後輪側電動ブレーキ６Ｒ）と、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル７（操作具）と、ブレーキペダル７の操作（踏込み）に応じてキックバック反力を発生するペダル反力装置８（以下、ペダルシミュレータ８という）と、運転者（ドライバ）のブレーキペダル７の操作量を計測する操作検出センサとしてのペダルストロークセンサ９と、を備えている。

　左右の前輪側電動ブレーキ５Ｌ，５Ｒは、車両１のフロント制動装置に対応し、左右の後輪側電動ブレーキ６Ｌ，６Ｒは、車両１のリア制動装置に対応する。左右の前輪側電動ブレーキ５Ｌ，５Ｒおよび左右の後輪側電動ブレーキ６Ｌ，６Ｒ（以下、電動ブレーキ５，６ともいう）は、例えば、電動式ディスクブレーキ（電動ディスクブレーキ）として構成されている。電動ブレーキ５，６は、電動モータ２６の駆動によって車輪２，３（前輪２Ｌ，２Ｒ、後輪３Ｌ，３Ｒ）に制動力を付与する。また、例えば、左右の後輪側電動ブレーキ６Ｌ，６Ｒは、パーキング機構（図示せず）を備えている。

　ペダルストロークセンサ９は、例えば、ペダルシミュレータ８に設けられている。なお、ペダルストロークセンサ９は、ブレーキペダル７に設けてもよい。また、ペダルストロークセンサ９に代えて、ブレーキペダル７の操作量に対応する踏力を計測する踏力センサを用いてもよい。ペダルストロークセンサ９は、ブレーキ制御用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）であるブレーキ制御ＥＣＵ１０に接続されている。なお、ブレーキ制御ＥＣＵ１０は、車両の制御を統括的に行う車両制御用のＥＣＵ（車両メインＥＣＵ）であってもよい。

　ブレーキ制御ＥＣＵ１０（ＥＣＵ１０ともいう）は、車両１に設けられている。ＥＣＵ１０は、演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（メモリ）、制御基板等を有するマイクロコンピュータを含んで構成されている。ＥＣＵ１０は、ペダルストロークセンサ９からの信号の入力を受けて、予め定められた制御プログラムにより各輪（４輪）に対しての制動力（目標制動力）の演算を行う。

　ＥＣＵ１０は、前輪２Ｌ，２Ｒおよび後輪３Ｌ，３Ｒで付与すべき目標制動力を算出する。ＥＣＵ１０は、算出した目標制動力に基づいて、前輪２Ｌ，２Ｒおよび後輪３Ｌ，３Ｒに対する制動指令（制御指令）を、車両データバス（通信網）としてのＣＡＮ１２（Controller area network）を介して電動ブレーキ用ＥＣＵ３１，３１に出力（送信）する。

　このような制動に関する制御を行うために、ＥＣＵ１０は、入力された情報（例えば、ペダルストロークセンサ９からの信号等）に基づいて演算を行い、その演算結果（例えば、目標推力に応じた制御指令）を出力するコントロール部１０Ａを備えている。ＥＣＵ１０は、車両１に搭載された他のＥＣＵ（例えば、図示しない原動機用ＥＣＵ、ミッション用ＥＣＵ、ステアリング用ＥＣＵ、自動運転用ＥＣＵ等）からＣＡＮ１２を介して送信される車両情報を受信する。

　例えば、ＥＣＵ１０は、ＣＡＮ１２を介して、ＡＴレンジのポジションまたはＭＴシフトのポジションの情報、イグニションオン／オフの情報、エンジン回転数の情報、パワートレイントルクの情報、トランスミッションギア比の情報、ステアリングホイールの操作の情報、クラッチ操作の情報、アクセル操作の情報、車車間通信の情報、車載カメラによる車両周囲の情報、加速度センサの情報（前後加速度、横加速度）等の各種の車両情報を取得することができる。

　図２および図３は、電動ブレーキ５，６を示している。電動ブレーキ５，６は、アクチュエータを構成する制動機構２１および電動モータ２６と、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１と、を備えている。電動ブレーキ５，６は、制動機構２１の位置制御および推力制御を行うことにより車両１に制動力を付与する。このために、電動ブレーキ５，６は、モータ回転位置を検出する位置検出手段としての回転角センサ３２（図３）と、電動モータ２６の電流（モータ電流）を検出する電流検出手段としての電流センサ３４（図３）と、を備えている。なお、電動ブレーキ５，６は、ピストン２４の推力（押圧力）を直接検出する推力センサを備えていない。後述するように、電動ブレーキ５，６の制動力に対応するピストン２４の推力（押圧力）、換言すれば、ブレーキパッド２５，２５のクランプ力は、電流センサ３４により検出される電動モータ２６の電流（モータ電流）から推定する。

　制動機構２１は、例えば、キャリア２２と、シリンダ（ホイルシリンダ）としてのキャリパ２３と、押圧部材としてのピストン２４と、制動部材（摩擦パッド）としてのブレーキパッド２５と、を備えている。制動機構２１には、制動機構２１を駆動するために、即ち、制動機構２１により制動力を発生させるために、電動モータ２６が設けられている。また、制動機構２１には、減速機構２７と、回転直動変換機構２８と、図示しないフェールオープン機構（リターンスプリング）と、が設けられている。減速機構２７は、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１のＥＣＵ基板３１Ｂと共に、ハウジング３０により覆われている。ハウジング３０、減速機構２７、電動モータ２６、回転角センサ３２およびＥＣＵ基板３１Ｂは、制動機構２１を駆動する駆動部材を構成している。

　キャリア２２は、車両１の車体側に固定される。キャリパ２３は、ディスクロータＤの軸方向の移動を可能にキャリア２２に支持（浮動支持）される。電動モータ２６は、電力の供給により回転し、ピストン２４を推進する。これにより、電動モータ２６は、制動力を付与する。電動モータ２６は、ＥＣＵ１０からの制動指令（制御指令）に基づいて電動ブレーキ用ＥＣＵ３１により制御される。減速機構２７は、例えば歯車減速機構により構成されており、電動モータ２６の回転を減速して回転直動変換機構２８に伝達する。

　回転直動変換機構２８は、減速機構２７を介して伝達される電動モータ２６の回転をピストン２４の軸方向の変位（直動変位）に変換する。ピストン２４は、電動モータ２６の駆動により推進され、ブレーキパッド２５を移動させる。ブレーキパッド２５は、ピストン２４によりディスクロータＤに押圧される。一対のブレーキパッド２５，２５は、ディスクロータＤの軸方向の両側に位置してそれぞれキャリア２２に支持されている。被制動部材（ロータ）としてのディスクロータＤは、車輪２Ｌ，２Ｒ，３Ｌ，３Ｒと共に回転する。

　図示しないリターンスプリング（フェールオープン機構）は、制動付与時に、回転直動変換機構２８の回転部材に対して制動解除方向の回転力を付与する。制動機構２１は、電動モータ２６の駆動によりディスクロータＤにブレーキパッド２５を押圧すべくピストン２４が推進される。即ち、制動機構２１は、制動要求（制動指令）に基づき、ブレーキパッド２５を移動させるピストン２４に、電動モータ２６の駆動により発生する推力を伝達する。これにより、制動機構２１は、ディスクロータＤにブレーキパッド２５を押し当てる。

　図１に示すように、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、各制動機構２１にそれぞれ対応して設けられている。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、例えば、演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（メモリ）、制御基板等を有するマイクロコンピュータと、電動モータ２６に電力を供給するための駆動回路（例えば、インバータ）と、を含んで構成されている。図３に示すように、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、演算回路等が組み込まれたＥＣＵ基板３１Ｂを備えている。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、ＥＣＵ１０からの指令に基づいて、制動機構２１を作動させる電動モータ２６を制御する。

　電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、入力された情報（例えば、制御指令に対応する信号等）に基づいて演算を行い、その演算結果（例えば、制御指令に応じた電動モータ駆動指令）を出力するコントロール部３１Ａ（換言すれば、ＥＣＵ基板３１Ｂ）を備えている。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、ＥＣＵ１０と共に、電動モータ２６を制御する制御装置（ブレーキ制御装置）を構成している。

　この場合、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１に入力される制動指令（制御指令）に基づいて電動モータ２６の駆動を制御する。また、例えば後輪側の電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、当該電動ブレーキ用ＥＣＵ３１に入力されるパーキング作動指令に基づいてパーキング機構の駆動（アプライ、リリース）を制御する。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１には、ＥＣＵ１０から制動指令に対応する信号、パーキング作動指令に対応する信号が入力される。図示しないパーキング機構は、パーキング作動指令に基づきモータへの通電を停止しても、発生した推力（クランプ力）を維持するような機構である。

　回転角センサ３２は、電動モータ２６の回転軸２６Ａの回転角度（モータ回転角）を検出する。回転角センサ３２は、各制動機構２１の電動モータ２６にそれぞれ対応して設けられており、電動モータ２６の回転位置（モータ回転位置）、延いては、ピストン２４の位置（ピストン位置）を検出する位置検出手段を構成している。

　回転角センサ３２は、例えば、電動モータ２６の回転軸２６Ａに取り付けられた磁石部材であるマグネット３２Ａと、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）に設けられたマグネット信号受信部である磁気検出ＩＣチップ３２Ｂとにより構成されている。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、回転するマグネット３２Ａの磁束の変化を磁気検出ＩＣチップ３２Ｂで検出することにより、電動モータ２６の回転軸２６Ａの回転角度を演算して検出することができる。

　電流センサ３４は、ＥＣＵ基板３１Ｂに搭載されている。電流センサ３４は、電動モータ２６に供給される電流（モータ電流）を検出する。電流センサ３４は、各制動機構２１の電動モータ２６にそれぞれ対応して設けられており、電動モータ２６に供給される電流（モータ電流、モータトルク電流）を検出する電流検出手段を構成している。回転角センサ３２および電流センサ３４は、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１に接続されている。

　電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（および、この電動ブレーキ用ＥＣＵ３１とＣＡＮ１２を介して接続されたＥＣＵ１０）は、回転角センサ３２からの信号に基づいて電動モータ２６の回転角度を取得することができる。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（およびＥＣＵ１０）は、電流センサ３４からの信号に基づいて電動モータ２６に供給されるモータ電流を取得することができる。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（およびＥＣＵ１０）は、モータ電流に基づいて推力（制動力）を推定することができる。

　次に、電動ブレーキ５，６による制動付与および制動解除の動作について説明する。なお、以下の説明では、運転者がブレーキペダル７を操作したときの動作を例に挙げて説明する。しかし、自動ブレーキの場合についても、例えば、自動ブレーキの指令が自動運転用ＥＣＵ、自動ブレーキ用ＥＣＵまたはＥＣＵ１０から電動ブレーキ用ＥＣＵ３１に出力される点で相違する以外、ほぼ同様である。

　例えば、車両１の走行中に運転者がブレーキペダル７を踏込み操作すると、ＥＣＵ１０は、ペダルストロークセンサ９から入力される検出信号に基づいて、ブレーキペダル７の踏込み操作に応じた指令（目標推力指令値に応じた制御指令）を電動ブレーキ用ＥＣＵ３１に出力する。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、ＥＣＵ１０からの指令に基づいて、電動モータ２６を正方向、即ち、制動付与の方向に駆動（回転）する。電動モータ２６の回転は、減速機構２７を介して回転直動変換機構２８に伝達され、ピストン２４がブレーキパッド２５側に前進する。

　これにより、ブレーキパッド２５がディスクロータＤに押し付けられ、制動力が付与される。このとき、ペダルストロークセンサ９、回転角センサ３２、電流センサ３４等からの検出信号により、電動モータ２６の駆動が制御されることにより、制動状態が確立される。このような制動中、回転直動変換機構２８の回転部材２８Ａ、延いては、電動モータ２６の回転軸２６Ａには、制動機構２１に設けられたリターンスプリングにより制動解除方向の力が付与される。

　一方、ＥＣＵ１０は、ブレーキペダル７が踏込み解除側に操作されると、この操作に応じた指令（目標推力指令値に応じた制御指令）を電動ブレーキ用ＥＣＵ３１に出力する。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、ＥＣＵ１０からの指令に基づいて、電動モータ２６を逆方向、即ち、制動解除の方向に駆動（回転）する。電動モータ２６の回転は、減速機構２７を介して回転直動変換機構２８に伝達され、ピストン２４がブレーキパッド２５から離れる方向に後退する。そして、ブレーキペダル７の踏込みが完全に解除されると、ブレーキパッド２５がディスクロータＤから離間し、制動力が解除される。このような制動が解除された非制動状態では、制動機構２１に設けられたリターンスプリングは初期状態に戻る。

　電動ブレーキ５，６による制動力（ブレーキ力）は、ブレーキパッド２５をディスクロータＤに押圧することにより発生する。このとき、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、ＣＡＮ１２を介して伝達された制動指令に基づいて電動モータ２６を駆動する。電動モータ２６で発生したトルクは、減速機構２７で増幅され、回転直動変換機構２８により推力、即ち、ピストン２４の軸方向の推力となり、ブレーキパッド２５がピストン２４によってディスクロータＤに押圧される。

　また、電動モータ２６の回転角度が回転角センサ３２により検出される。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、電動モータ２６の回転角度（回転軸２６Ａの回転角度）を用いて電動モータ２６を制御する。即ち、電動モータ２６は、回転軸２６Ａと共に回転するマグネット３２Ａの磁束の変化をマグネット信号受信部となる磁気検出ＩＣチップ３２Ｂで検出することにより制御される。このとき、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、回転角センサ３２で検出される電動モータ２６の回転角度を用いてピストン２４の位置を制御する。これにより、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、ブレーキパッド２５とディスクロータＤとのクリアランス量、および、ブレーキパッド２５がディスクロータＤを押圧する推力（クランプ力）を調整（制御）する。

　ここで、実施形態の電動ブレーキ５，６は、推力センサを備えていない。即ち、実施形態では、図８に示すように、電動モータ２６の電流（モータ電流）から「ブレーキパッド２５がディスクロータＤに接触する位置（接触位置）」および「ブレーキパッド２５の推力（クランプ力）」を推定する。このようなモータ電流による推力制御（センサレス制御）において、ブレーキパッド２５の引きずりを低減するには、即ち、非制動時にブレーキパッド２５とディスクロータＤとのクリアランス量を正確に保つには、制動力（推力）が発生する点となる「接触位置」の推定が重要である。

　また、高精度な推力制御のためには、電動ブレーキ５，６のブレーキ特性となる「推力－位置特性（剛性）」の推定も重要である。「推力－位置特性」は、制動力（推力）と電動モータ２６の位置（回転位置）との関係である。「推力－位置特性」は、例えば、推力（クランプ力）と位置（モータ回転位置）との関係に対応するマップ（推力位置特性マップ、剛性マップ）として電動ブレーキ５，６（電動モータ２６）の制御に用いる。

　即ち、「接触位置」と「推力－位置特性」とが分かると、推力指令を実現するためのモータ回転角の指令を算出することができる。モータ回転角は、回転角センサ３２より検出できる。即ち、回転角センサ３２より検出されるモータ回転角と電流センサ３４より検出されるモータ電流とを用いて、フィードバック制御によって推力指令と一致するように電動モータ２６を制御することにより、推力センサレス制御を実現できる。一方、「接触位置」と「推力－位置特性」は、ブレーキパッド２５の摩耗、温度変化の他、ブレーキパッド２５の交換に伴って変化する。このため、「接触位置」および「推力－位置特性」は、例えば、推力を発生するときに検出されるモータ回転角とモータ電流とから推定および更新（補正）する。

　具体的には、図４に示すように、「接触位置」は、モータ回転角とモータ電流とを用いて推定することができる。即ち、「接触位置」は、モータ電流が立ち上がる点から推定および更新（補正）することができる。「推力－位置特性」は、モータ電流に対応する推力の関係（モータ電流と推力との関係）が一定のため、モータ回転角とモータ電流とを用いて推定することができる。即ち、「推力－位置特性」は、モータ回転角と推力に対応する電流との関係から推定および更新（補正）することができる。しかし、モータ電流は、脈動が存在する。そして、この脈動は、推定精度を低下させる。このため、モータ電流の脈動の除去する必要がある。

　即ち、電動ブレーキは、小型化（軸長短縮化）、低コスト化の面から推力センサレス制御が好ましい。一方、電動ブレーキは、推力センサレスであっても、車両の安全性、快適性を実現できるように、より具体的には、高応答かつ高性能で各輪独立制御等を行うことができるように、高精度な制御が必要である。特に、正確に接触位置を推定することが重要である。これは、正確に接触位置を推定することができれば、電動ブレーキのピストン位置、延いては、パッドクリアランスを正確に制御することができ、ブレーキパッドとディスクロータとの引きずりを低減できるためである。これにより、電気自動車の航続距離の拡大、環境負荷の低減を図ることができる。

　しかし、ピストンを進めた際のモータ電流を用いて接触位置および推力の推定を行う場合、減速機等に起因する電流脈動、即ち、回転角度に依存する電流脈動によって、推定精度が低下する可能性がある。そこで、実施形態では、電流脈動の影響を低減することにより、モータ電流を用いた接触位置および推力の推定を高精度に行うことができるようにしている。

　具体的に説明すると、電流脈動は、増力時と減力時において、同じモータ回転角度に対して正負のみ反転する特性がある。このため、増力時の電流と減力時の電流との差を求めることで、回転角度に依存する電流脈動（低周波数も含む）を除去することができる。そこで、実施形態では、図６および図７に示すように、増力時の電流と減力時の電流との差を取ることにより、回転角度に依存する電流脈動を除去し、接触位置と推力の推定精度を向上している。図６および図７中の実線５１は、増力時の電流に対応し、実線５２は、減力時の電流に対応し、破線５３は、増力時の電流と減力時の電流とを加算した電流に対応する。

　このような実施形態によれば、回転角度に依存する電流脈動を除去することができ、接触位置の推定精度および推力の推定精度を向上できる。特に、接触位置の推定では、推力のヒステリシス特性領域における電流の推力に対する感度向上が期待できる。また、このような実施形態によれば、減速機等のメカ部品の精度を上げなくても、モータ電流を用いた推定を高精度で行うことができる。これにより、メカ部品のコストを低減できる。

　換言すれば、実施形態では、増力時のモータ電流と減力時のモータ電流とを使うことで、電流脈動を除去することができる。このため、前述の特許文献１と比較して接触位置の推定精度を向上できる。また、実施形態では、モータ電流をクリアランス領域だけではなく推力が発生する領域まで使うことで、低周波数の電流脈動まで除去することができる。このため、前述の特許文献２と比較して接触位置と推力の推定精度を向上できる。以下、これらの点について、詳しく説明する。

　図４は、電動ブレーキ５，６の制動特性、具体的には、「モータ位置（Motor position [rev]）」と「クランプ力（Clamping force [kN]）」および「モータ電流（Iq [A]）」との関係を示している。「モータ位置」は、電動モータ２６の回転位置（ピストン２４の位置、軸方向位置）に対応する。「クランプ力」は、電動ブレーキ５，６の制動力（ピストン２４の推力、押圧力）に対応する。「モータ電流」は、電動モータ２６の電流値に対応する。モータ電流による推力制御（センサレス制御）では、制動部材（ブレーキパッド２５，２５）および被制動部材（ディスクロータＤ）の摩耗等に伴って、接触位置が徐々に前進する。

　また、電動ブレーキ５，６の剛性（推力－位置特性）は、制動部材（ブレーキパッド２５，２５）および被制動部材（ディスクロータＤ）の摩耗・偏摩耗だけでなく、電動モータ２６を含むアクチュエータの温度および効率等の変化に伴って変化する。特に、歯車減速機である減速機構２７の部品精度および組み付け精度に起因して、高周波数および低周波数の電流脈動が発生する。このため、これらを考慮せずに接触位置の推定、剛性（推力－位置特性）の推定を行うと、推定結果がばらついてしまい、制御精度が悪化する。

　即ち、歯車減速機である減速機構２７の部品精度および組み付け精度により、噛み合う歯車同士が偏心し、歯車回転時に歯車中心間距離が変動することにより、電流脈動が発生する。歯車中心間距離の変動により、噛み合い率が変動し、これに伴って効率も変動するため、歯車を回転させるために必要なトルクが回転角度に応じて変動する。これにより、電動モータ２６の出力トルクが変動し、電流が変動する（回転角度に依存する電流脈動が発生する）。

　歯車同士の偏心は、回転方向によらず回転角度によって同じ状態となる。このため、発生する電流脈動は、図４、図６および図７に示すように、増力時と減力時にモータ回転角度に対して正負のみ反転する特性がある。また、ブレーキパッド２５，２５の材質特性により、一回押圧されて解除されたときに、圧縮されたブレーキパッド２５，２５が元の状態に戻るまでに遅れが発生する。このため、図５および図７に示すように、制動力には、ヒステリシス特性（増力時は制動力が存在し、減力時は制動力がゼロとなる領域）が存在する。

　そこで、実施形態では、図６および図７に示すように、増力時の電流（実線５１）と減力時の電流（実線５２）とを加算することにより、回転角度に依存する電流脈動を除去する。即ち、電流脈動を補正する前の電流特性（実線５１，５２）から補正後の電流特性（破線５３）を得ることにより、電流脈動（波状の振動）を除去する。補正後の電流特性（破線５３）は、電流脈動（波状の振動）による振動幅が抑えられた電流特性となり、接触位置の推定を精度よく行うことができる。

　接触位置は、電流が立ち上がる位置に対応する。このため、補正前の電流特性（実線５１，５２）をそのまま用いると、電流脈動の振動幅が大きいため、接触位置を誤判定する可能性がある。これに対して、実施形態では、電流脈動（波状の振動）による振動幅が抑えられた電流特性（破線５３）に基づいて接触位置を推定するため、この推定を容易かつ高精度で行うことができる。また、剛性（推力－位置特性）の推定も、電流脈動の振動が除去されるため、推力発生分の電流のみを抽出できる。これにより、剛性（推力－位置特性）の推定精度も向上できる。

　次に、図９に示す処理、即ち、電流脈動の影響を除去する処理について説明する。図９の処理は、例えば、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１で行われる。このために、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１のメモリには、図９に示す処理フローを実行するための処理プログラムが記憶（格納）されている。なお、図９に示す処理は、少なくとも１輪の電動ブレーキ５（６）の発生推力が減少する。これに対して、車両の停車中に停車を維持できるのであれば、任意の輪に発生する電動ブレーキ５（６）の推力（制動力）を変化させることができる。そこで、例えば、車両（自動車）の４輪に電動ブレーキ５，６が搭載されている場合は、図９の処理を行う車輪（動作輪）以外の電動ブレーキ５，６によって制動力が維持されるように、当該車輪（動作輪）以外の電動ブレーキ５，６の推力を増力する。これにより、車両１の停車を維持する。

　電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、例えば、ＥＣＵ１０からの指令に基づいて図９の処理を開始する。また、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、例えば、予め設定した所定時間毎に図９の処理を開始する。図９の処理が開始されると、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、Ｓ１で、接触位置および剛性の推定動作の準備が完了しているか否かを判定する。Ｓ１では、準備が完了しているか否かの判定として、例えば、車両が停車しているか否かを判定する。即ち、車両が停止している場合に、推定動作の準備が完了していると判定することができる。

　なお、Ｓ１では、車両が停車しているか否かに加えて、例えば、過去に推定を行ってから所定時間経過しているか否かを判定してもよい。即ち、車両が停止しており、かつ、過去の推定から所定時間経過している場合に、推定動作の準備が完了していると判定することもできる。所定時間は、例えば、接触位置および剛性の更新を行うことが適切な時間として設定することができる。例えば、車両を始動したとき、車両の環境が変化したとき、ブレーキパッド２５，２５を交換したとき等、接触位置および剛性が変化するようなタイミングで接触位置および剛性を更新できるように設定する。

　Ｓ１で「ＮＯ」、即ち、車両が停車していない（または、所定時間経過していない）と判定された場合は、リターンする。即ち、リターンを介してスタートに戻り、Ｓ１以降の処理を繰り返す。これに対して、Ｓ１で「ＹＥＳ」、即ち、車両が停車している（および、所定時間経過している）と判定された場合は、Ｓ２以降の処理に進む。この場合は、「モータ位置－モータ電流」の特性を学習するための動作の処理（Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）、ブレーキパッド２５，２５の接触位置の推定および剛性の推定の処理（Ｓ５）に進む。

　先ず、電動モータ２６の回転位置（モータ位置）を電動ブレーキ５（６）のクリアランス領域に戻す必要がある。そこで、Ｓ２では、前回記憶した接触位置を基に、この接触位置から所定量のクリアランスとなる位置まで減力方向に電動モータ２６を駆動し、電動モータ２６の回転位置（モータ位置）をクリアランス領域に対応する位置まで回転させる。そして、この位置をクリアランス領域と決定する。

　なお、電動ブレーキ５（６）の組み付け時等、電動ブレーキ５（６）を初めて作動する場合は、組み付け時に記憶した接触位置を基に、この接触位置から所定量のクリアランスとなる位置まで減力方向に電動モータ２６を駆動し、電動モータ２６の回転位置（モータ位置）をクリアランス領域に対応する位置まで回転させる。クリアランスの所定量は、接触位置および剛性を推定するために必要な電流値を得ることができるクリアランス量として設定することができる。

　Ｓ２に続くＳ３およびＳ４は、「モータ位置－モータ電流」の特性を学習する処理に対応する。Ｓ３では、モータ位置が所定ストローク量になるまで増力方向に電動モータ２６を駆動し、このときの「モータ位置－モータ電流」の特性、即ち、「I_inc（ｘ）」として表される増力方向に駆動したときのモータ位置ｘに応じた関数（特性、データマップ等）を記憶する。このとき、電流特性に増力時と減力時との速度差による粘性の違い、加速度によるイナーシャの影響が表れることを避けるため、等速（一定速度）で動作（駆動）することが望ましい。また、所定ストローク量は、例えばパッドの摩耗、偏摩耗、ディスクロータの傾き、温度、制動機構２１の効率、脈動等にかかわらず、必ず推力が発生する位置以上となるように設定する。

　続くＳ４では、Ｓ３と同じストローク量だけ減力方向に電動モータ２６を駆動し、このときの「モータ位置－モータ電流」の特性、即ち、「I_dec（ｘ）」として表される減力方向に駆動したときのモータ位置ｘに応じた関数（特性、データマップ等）を記憶する。このようにＳ３とＳ４で「モータ位置－モータ電流」の特性（関数、データマップ）を記憶したら、Ｓ５に進む。Ｓ５では、Ｓ３とＳ４で記憶したデータ、即ち、「モータ位置－モータ電流」の特性（関数、データマップ）に基づいて、補正電流、即ち、「I_inc（x）＋I_dec（ｘ）」を算出する。そして、この補正電流から接触位置の推定および剛性の推定を行い、接触位置および剛性の情報を、この推定した接触位置および剛性に更新する。Ｓ５で接触位置および剛性を推定および更新を行ったら、リターンする。

　このように、実施形態では、補正電流、即ち、「I_inc（x）＋I_dec（ｘ）」を求めることにより、モータ電流の脈動を除去することができる。このため、接触位置の推定精度および、剛性の推定精度、延いては、剛性に基づいて算出される推力の推定精度を向上できる。特に、接触位置の推定は、推力のヒステリシス特性領域における電流の推力に対する感度向上を期待できる。また、減速機等のメカ部品の精度を上げなくても、電流に基づく推定を高精度に行うことができる。これにより、メカ部品のコストを低減できる。

　なお、図９に示す処理（基本動作）以外にも、例えば、通常の制動（ペダル操作、自動ブレーキ、緊急ブレーキ、駐車ブレーキ作動等を含む）を行う際の増力時および減力時の電流特性を使用して電流脈動の補正をしてもよい。ただし、この場合の制動は、運転者の操作に応じて増減力する必要があり、通常は、電動モータの速度が一定ではない。このため、速度に依存する粘性、加速度に依存するイナーシャの影響分を補正する必要がある。また、制動時の増力動作が所定ストローク量に満たない場合は、補正電流は算出しないようにする。

　以上のように、実施形態によれば、図１ないし図３に示すように、電動ブレーキ５，６は、電動モータ２６と、制動機構２１と、制御部としての電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）と、を備えている。制動機構２１は、電動モータ２６の駆動により制動部材としてのブレーキパッド２５，２５を被制動部材としてのディスクロータＤに押圧し制動力を発生させる。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、電動モータ２６を制御する。電動ブレーキ用ＥＣＵ３１は、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性（例えば、ブレーキパッド２５がディスクロータＤに接触する接触位置、電動ブレーキ５，６の剛性に対応する電動モータ２６のモータ電流とモータ位置との関係等）に基づいて、電動モータ２６を制御する。

　図６および図７に示すように、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、制動力が増力される方向に電動モータ２６を駆動した領域の電動モータ２６の電流値である第１電流値（実線５１）を検出する。また、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、第１電流値（実線５１）を検出した領域において、制動力が減力される方向に電動モータ２６を駆動した際の電動モータ２６の電流値である第２電流値（実線５２）を検出する。この検出を行う領域は、クリアランス領域だけでなく、推力が発生する領域も含む。また、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、電流センサ３４を介して電流値を検出することができる。第１電流値（実線５１）は、図９のＳ３の処理で記憶される「I_inc（ｘ）」に対応する。第２電流値（実線５２）は、図９のＳ４の処理で記憶される「I_dec（ｘ）」に対応する。

　この上で、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）とから電動モータ２６の位置と制動力に関する特性を推定する。即ち、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、制動力の増力方向の第１電流値（実線５１）と、この第１電流値（実線５１）を検出した領域の制動力の減力方向の第２電流値（実線５２）とにより、当該電動モータ２６が搭載された電動ブレーキ５，６の特性を推定する。この場合、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、第１電流値（実線５１）から第２電流値（実線５２）を除くことで、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性を推定する。

　換言すれば、「第１電流値（実線５１）」と「この第１電流値（実線５１）とは正負が反転する第２電流値（実線５２）」とを加算することで、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性を推定する。第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）とを加算した電流は、図９のＳ５の処理で算出される補正電流、即ち、「I_inc（x）＋I_dec（ｘ）」に対応する。また、第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）は、同じ領域（同じ回転位置）において検出された値を用いる。

　図８は、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性の一例を示している。即ち、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性は、剛性、即ち、推力と位置との関係（推力－位置特性）である。また、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性は、制動部材（ブレーキパッド２５，２５）の被制動部材（ディスクロータＤ）に対する接触位置である。また、図７に示すように、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、電動モータ２６のロータ回転位置（例えば、モータポジション）と制動力に関する物理量（例えば、クランプフォース）との特性に基づき、制動力が減力される方向に電動モータ２６を駆動した際の物理量が所定値内（例えば、０）となる領域（例えば、領域Ｈ）における第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）とから、接触位置を推定する。

　即ち、電動ブレーキ用ＥＣＵ３１（ＥＣＵ基板３１Ｂ）は、制動力が減力される方向に駆動した際の制動力に関する物理量（クランプフォース）が所定値内（ゼロ）となるヒステリシス領域Ｈにおける第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）とから、接触位置を推定する。より具体的には、接触位置は、第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５１）とを加算することにより得られる補正電流値（破線５３）から推定する。ヒステリシス領域Ｈは、ヒステリシス特性により増力時に制動力が存在し、減力時に制動力が０となる領域に対応する。

　このように、実施形態によれば、制動力が増力される方向に電動モータ２６を駆動した領域の電動モータ２６の電流値である第１電流値（実線５１）とこの第１電流値（実線５１）を検出した領域において制動力が減力される方向に電動モータ２６を駆動した際の電動モータ２６の電流値である第２電流値（実線５２）とから、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性を推定する。図４、図６および図７に示すように、第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）は、同位相、同大きさで、正負のみ反転した関係となっている。例えば、電動モータ２６の無負時（電動モータ２６の空走区間）は、０［Ａ］でＸ軸方向に延びる線を軸として、「増力時の電流（第１電流値）」と「減力時の電流（第２電流値）」とが線対称になっている。

　換言すれば、減力方向に電動モータ２６を回転させたときの電流（第２電流値）の変化は、増力方向に電動モータ２６を回転させたときの正の電流（第１電流値）の変化を同位相、同大きさで負にしたものになる。逆に言えば、増力方向に電動モータ２６を回転させたときの電流（第１電流値）の変化は、減力方向に電動モータ２６を回転させたときの負の電流（第２電流値）の変化を同位相、同大きさで正にしたものになる。このため、第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）とを用いて、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる。

　この場合、電動ブレーキ５（６）のクリアランス領域（ブレーキパッド２５，２５とディスクロータＤとのクリアランス領域）から最大推力発生までの領域における電動モータ２６の位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる。即ち、第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）とをクリアランス領域だけでなく推力が発生する領域まで用いることで、高周波数の脈動だけでなく低周波数の脈動まで除去することができる。これにより、この面からも電動モータ２６の位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる。

　実施形態によれば、第１電流値（実線５１）から第２電流値（実線５２）を除くことで、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性を推定する。このため、電流脈動が除去された電流値（破線５３）を用いて電動モータ２６の位置と制動力に関する特性を推定することができる。即ち、第１電流値（実線５１）から第２電流値（実線５２）を除くことで、脈動を除去できる。これにより、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる。

　実施形態によれば、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性は、剛性（推力－位置特性）である。このため、剛性（推力－位置特性）の推定精度を向上できる。また、実施形態によれば、電動モータ２６の位置と制動力に関する特性は、ブレーキパッド２５，２５のディスクロータＤに対する接触位置である。このため、接触位置の推定精度を向上できる。

　実施形態によれば、電動モータ２６回転位置（ロータ回転位置）と制動力に関する物理量（例えば、クランプフォース）との特性に基づき、制動力が減力される方向に駆動した際の物理量が所定値内（例えば０）となる領域（例えば、図５および図７のヒステリシス領域Ｈ）における第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）とから、接触位置を推定する。このため、電動モータ２６の回転位置（ロータ回転位置）と制動力に関する物理量（クランプフォース）との特性に基づき、接触位置を高精度に推定することができる。即ち、制動力による脈動が生じない領域（図５および図７のヒステリシス領域Ｈ）の第１電流値（実線５１）と第２電流値（実線５２）とを用いて接触位置を推定するため、この接触位置を高精度に推定することができる。

　なお、実施形態では、制動機構２１は、キャリパ２３のインナ側にピストン２４を設ける構成とした所謂フローティングキャリパ型のディスクブレーキの場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、ブレーキ機構は、例えば、キャリパのインナ側とアウタ側とにそれぞれピストンを設ける構成とした所謂対向ピストン型のディスクブレーキとしてもよい。

　実施形態では、制動機構２１をディスクブレーキとした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ブレーキ機構は、車輪と共に回転するドラムロータ（ロータ）にシュー（摩擦パッド）を押し当てるドラムブレーキとしてもよい。

　実施形態では、四輪すべてを電動モータ２６によって作動する電動ブレーキとした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、前輪側を液圧ブレーキとし、後輪側を電動ブレーキとしてもよいし、前輪側を電動ブレーキとし、後輪側を液圧ブレーキとしてもよい。

　実施形態では、車両の制動用の制御装置（ＥＣＵ）として、ＥＣＵ１０および電動ブレーキ用ＥＣＵ３１を有する構成とした場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、例えば、ＥＣＵ１０を複数のＥＣＵにより構成してもよいし、ＥＣＵ１０と電動ブレーキ用ＥＣＵ３１とを１つのＥＣＵにより構成してもよい。

　以上説明した実施形態によれば、制動力が増力される方向に電動モータを駆動した領域の電動モータの電流値である第１電流値とこの第１電流値を検出した領域において制動力が減力される方向に電動モータを駆動した際の電動モータの電流値である第２電流値とから、電動モータの位置と制動力に関する特性を推定する。第１電流値と第２電流値は、同位相、同大きさで、正負のみ反転した関係となっている。このため、第１電流値と第２電流値とを用いて、電動モータの位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる。この場合、電動ブレーキのクリアランス領域から最大推力発生までの領域における電動モータの位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる。即ち、第１電流値と第２電流値とをクリアランス領域だけでなく推力が発生する領域まで用いることで、高周波数の脈動だけでなく低周波数の脈動まで除去することができる。これにより、この面からも電動モータの位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる。

　実施形態によれば、第１電流値から第２電流値を除くことで、電動モータの位置と制動力に関する特性を推定する。このため、電流脈動が除去された電流値を用いて電動モータの位置と制動力に関する特性を推定することができる。即ち、第１電流値から第２電流値を除くことで、脈動を除去できる。これにより、電動モータの位置と制動力に関する特性の推定精度を向上できる。

　実施形態によれば、電動モータの位置と制動力に関する特性は剛性である。このため、剛性の推定精度を向上できる。

　実施形態によれば、電動モータの位置と制動力に関する特性は制動部材の被制動部材に対する接触位置である。このため、接触位置の推定精度を向上できる。

　実施形態によれば、電動モータのロータ回転位置と制動力に関する物理量との特性に基づき、制動力が減力される方向に電動モータを駆動した際の物理量が所定値内となる領域における第１電流値と第２電流値とから、接触位置を推定する。このため、電動モータのロータ回転位置と制動力に関する物理量との特性に基づき、接触位置を高精度に推定することができる。即ち、制動力による脈動が生じない領域の第１電流値と第２電流値とを用いて接触位置を推定するため、この接触位置を高精度に推定することができる。

　尚、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　本願は、２０２４年６月７日付出願の日本国特許出願第２０２４－０９２７４０号に基づく優先権を主張する。２０２４年６月７日付出願の日本国特許出願第２０２４－０９２７４０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。

　５　電動ブレーキ
　５Ｌ　左前輪側電動ブレーキ
　５Ｒ　右前輪側電動ブレーキ
　６　電動ブレーキ
　６Ｌ　左後輪側電動ブレーキ
　６Ｒ　右後輪側電動ブレーキ
　２１　制動機構
　２５　ブレーキパッド（制動部材）
　２６　電動モータ
　３１　電動ブレーキ用ＥＣＵ（制御部）
　Ｄ　ディスクロータ（被制動部材）

Claims

　電動ブレーキであって、該電動ブレーキは、
　電動モータと、
　前記電動モータの駆動により制動部材を被制動部材に押圧し制動力を発生させる制動機構と、
　前記電動モータを制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記制動力が増力される方向に前記電動モータを駆動した領域の前記電動モータの電流値である第１電流値を検出し、
　前記第１電流値を検出した領域において前記制動力が減力される方向に前記電動モータを駆動した際の前記電動モータの電流値である第２電流値を検出し、
　前記第１電流値と前記第２電流値とから前記電動モータの位置と制動力に関する特性を推定する電動ブレーキ。
　請求項１に記載の電動ブレーキにおいて、
　前記第１電流値から前記第２電流値を除くことで前記電動モータの位置と制動力に関する特性を推定する電動ブレーキ。
　請求項１または２に記載の電動ブレーキにおいて、
　前記電動モータの位置と制動力に関する特性は剛性である電動ブレーキ。
　請求項１または２に記載の電動ブレーキにおいて、
　前記電動モータの位置と制動力に関する特性は、前記制動部材の前記被制動部材に対する接触位置である電動ブレーキ。
　請求項４に記載の電動ブレーキにおいて、
　前記電動モータのロータ回転位置と、制動力に関する物理量との特性に基づき、前記制動力が減力される方向に前記電動モータを駆動した際の前記物理量が所定値内となる領域における前記第１電流値と前記第２電流値とから、前記接触位置を推定する電動ブレーキ。