JP2015168311A

JP2015168311A - 電動ブレーキ装置

Info

Publication number: JP2015168311A
Application number: JP2014043480A
Authority: JP
Inventors: 唯増田; Yui Masuda
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-09-28
Also published as: WO2015133341A1

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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。
【選択図】図３

Description

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、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）。

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に沿う正効率特性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Ａ２上まで到達すると、矢印Ｌ３に沿う逆効率特性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Ａ１まで到達する。

このような単位ブレーキ力を増減させた際のヒステリシス損失は、ヒステリシス線Ｌ１〜Ｌ４で囲まれた面積Ｓとなる。前記ヒステリシス線Ｌ１からＬ４までの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。

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において、
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ことを特徴とする。
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、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違和感を感じ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を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。

この発明の電動ブレーキ装置は、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において、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を設け、この動作周波数制限手段は、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。このため、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。

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。同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。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、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退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、ブレーキ力指令値を生成し出力する。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、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、コンピュータとこれに実行されるプログラム、および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、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、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Ａ１と、ブレーキ力を減少させる際の逆効率特性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、ヒステリシス線Ｌ１〜Ｌ４で囲まれた面積Ｓとなる。前記ヒステリシス線Ｌ１からＬ４までの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。

例えば、正効率特性Ａ１、逆効率特性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、動作周波数とゲインとの関係を示す図である。Ｆａ＞Ｆｂ＞Ｆｃの関係の関係を有するブレーキ力領域Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃにおいて、動作周波数をブレーキ力が大きくなる程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するように、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（推定値）が大きくなるに従い、前記制限周波数を低くする。ブレーキ力指令値（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、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、各形態で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のゲインを調整しても良い。この例では、制御装置は、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る。前記フィードバックゲインは、例えば、ＰＩ制御またはＰＩＤ制御によるゲインである。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、前記変動周波数に対する追従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、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に対するブレーキ力Ｆ１，Ｆ２の応答波形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、絶対値が異なる。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。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周波数成分が減衰する。

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Ａ１と、ブレーキ力を減少させる際の逆効率特性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、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、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。

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。

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

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において、
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を設け、
この動作周波数制限手段は、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ことを特徴とする電動ブレーキ装置。
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。
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。
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。
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。