JP2008207679A - 電動ブレーキ装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
装置の小型化や部品コストの低減を図りながら、定常通電に耐え得る電動ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】
回転トルクを発生する三相ブラシレスモータ１３１１と、三相ブラシレスモータ１３１１の回転運動を直線運動に変換する回転直動変換機構と、回転直動変換機構の直線運動によって移動するピストンと、ピストンによって車輪と共に回転するディスクロータを押圧するブレーキパッドと、三相ブラシレスモータ１３１１を駆動するスイッチング回路１６０１〜１６０６と、相間短絡を行う相間短絡スイッチ１６０７，１６０８とを有する三相インバータ１５１７と、三相インバータ１５１７のスイッチング回路１６０１〜１６０６及び相間短絡スイッチ１６０７，１６０８を制御する制御回路と、を有する電動ブレーキ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の電動ブレーキ装置およびその制御方法に関わる。

電動モータのロータの回転運動を回転直動変換機構によってピストンの進退動に変換し、ピストンによってブレーキパッドをディスクロータに押圧させることにより、制動力を発生させるようにした電動ブレーキ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この電動ブレーキは、運転者によるブレーキペダル踏力（または変位量）をセンサによって検出し、検出した踏力や変位量に応じて電動モータの回転をコントローラによって制御して、所望の制動力を得る。

特開昭６０−２０６７６６号公報

例えば赤信号に従って交差点に停止しているときや渋滞時には、ブレーキペダルが長時間踏まれている状態が続く。その間、制動力を保持するためには、電動ブレーキ装置に指令されたブレーキ力を保持するだけの電流を連続的に通電させなければならない。

電流を連続的に流すためには、制御回路駆動素子の耐圧及び放熱の設計を、瞬間的な時間領域ではなく定常領域に拡大し、定常通電で装置の機能が満足するような設計を施すのが常套である。しかしながら、定常通電に耐え得る設計は、放熱機構の表面積ひいては体積の増大，素子耐圧，消費電力の増加などを招き、電動ブレーキ装置自体の大きさの増大，コストの増大を招く。

本発明は上記に鑑み、装置の小型化や部品コストの低減を図りながら、定常通電に耐え得る電動ブレーキ装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

回転トルクを発生する三相ブラシレスモータと、三相ブラシレスモータの回転運動を直線運動に変換する回転直動変換機構と、回転直動変換機構の直線運動によって移動するピストンと、ピストンによって車輪と共に回転するディスクロータを押圧するブレーキパッドと、三相ブラシレスモータを駆動するスイッチング回路を有する三相インバータとを有する電動ブレーキ装置において、三相インバータの相間短絡を発生させる手段を備える。

装置の小型化や部品コストの低減を図りながら、定常通電に耐えうる電動ブレーキ装置およびその制御方法を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図２は、本発明の実施例１をなす電動ブレーキ装置を搭載した車両の概略構成図を示す。なお、走行のための駆動機構の説明は省略する。

第１電動ブレーキ装置１２０１は、右側の前輪１２１１側に、車軸１２２１に近接して搭載される。第２電動ブレーキ装置１２０２は、左側の前輪１２１２側に、車軸１２２１に近接して搭載される。第３電動ブレーキ装置１２０３は、右側の後輪１２１３側に、車軸１２２２に近接して搭載される。第４ブレーキ装置１２０４は、左側の後輪１２１４側に、車軸１２２２に近接して搭載される。

各電動ブレーキ装置１２０１〜１２０４は基本的な構造は同じであるが、前輪側に対応する第１電動ブレーキ装置１２０１及び第２電動ブレーキ装置１２０２は、後輪側に対応する第３ブレーキ装置１２０３及び第４電動ブレーキ１２０４より大きな制動力を発生するように構成されることが好ましい。

前輪の車軸１２２１および後輪の車軸１２２２には、それぞれの車軸に固定されたディスクロータ１２３１〜１２３４が設けられる。図２では図示されていないが、各電動ブレーキ装置の機構部１２４１〜１２４４は、ディスクロータ１２３１〜１２３４の各面側に対向する一対のブレーキパッドを備える。さらに、機構部１２４１〜１２４４に備えられた電動モータは回転トルクを発生し、回転トルクに基づきブレーキパッドで各ディスクロータ１２３１〜１２３４を挟むように押圧することによって制動力を発生させる。

各電動ブレーキ装置１２０１〜１２０４において、各電動モータを駆動するための電流を制御する電気回路部１２５１〜１２５４は、それぞれの機構部１２４１〜１２４４に固定される一体構造になっている。電気回路部１２５１〜１２５４は、車軸方向において、機構部１２４１〜１２４４に備えられたブレーキパッドとは反対側の面に取り付けられる。

前輪側の第１電動ブレーキ装置１２０１および第２電動ブレーキ装置１２０２には、第１バッテリ１２６１から第１電源ライン１２７１を介して電力が供給される。後輪側の第３電動ブレーキ装置１２０３および第４電動ブレーキ装置１２０４には、第２バッテリ
１２６２から第２電源ライン１２７２を介して電力が供給される。

なお、右前輪の第１電動ブレーキ装置１２０１および左後輪の第４電動ブレーキ装置
１２０４には第１バッテリ１２６１から電力が供給され、左前輪の第２電動ブレーキ装置１２０２および右後輪の第３電動ブレーキ装置１２０３には第２バッテリ１２６２から電力が供給されるようにしてもよい。電源ラインを２系統にすることで一方の電源ラインに異常が発生しても他方の電源ラインによる制動が可能で、安全性が向上する。

図２に示した車両のブレーキシステムにおいて、ブレーキペダル１２８１のストロークまたはペダル踏力に関する情報は、ペダル操作量検出器１２８２により検出され、データ信号線１２９０を介して制御回路１２９９に入力される。制御回路１２９９は、例えば車室内に配置され、各電動ブレーキの電気回路部に対し、ブレーキシステムとして上位の制御処理を行う（以下「上位制御回路」と記す）。

上位制御回路１２９９は、第１〜第４電動ブレーキ装置１２０１〜１２０４から、それぞれデータ信号線１２９１〜１２９４を介して、第１〜第４電動ブレーキ装置１２０１〜１２０４の状態、たとえば押し付け力の現在値，動作モード現在値の情報等を受信する。さらに電動モータの状態を監視しながら、ブレーキペダル１２８１のストロークまたはペダル踏力に関する情報に応じた制御信号をデータ信号線１２９１〜１２９４を介して、各電動ブレーキ装置１２０１〜１２０４に送信し、各電動ブレーキ装置１２０１〜１２０４を制御する。なお、上位制御装置１２９９は、車室内に配置される。

上述のように、電動ブレーキ装置は、発生させるべきブレーキ指令を電気信号として取得し、その信号変化に応じてブレーキ力を制御できる。この電気信号は、アナログ信号や通信化された信号など、どのような形態でも実現することが可能である。

なお、上位制御回路１２９９は、各電動ブレーキ装置１２０１〜１２０４をそれぞれ単独に制御したり、前輪側の第１電動ブレーキ装置１２０１と第２ブレーキ装置１２０２を一グループとするとともに後輪側の第３電動ブレーキ装置１２０３と第４ブレーキ装置
１２０４を他のグループとして各グループを制御したり、あるいは、前輪側の第１電動ブレーキ装置１２０１と後輪側の第４電動ブレーキ装置１２０４を一グループとするとともに前輪側の第２電動ブレーキ装置１２０２と後輪側の第３電動ブレーキ装置１２０３を他のグループとして各グループを制御したりしてもよい。グループ分けして制御することで、制御の応答性の改善，制御回路の処理負荷低減，フェールセーフの処理機能の増大といった効果が得られる。

このような構成からなる自動車の電動ブレーキ装置１２０１〜１２０４は、たとえばサスペンション等を介することなく車体に直接取り付けられることから振動による影響を受けやすく、また、雨天時の走行によって水分が内部に浸入し易いという環境下で使用されることになる。

また、この実施例において電動ブレーキ装置１２０１〜１２０４は、上述したように機構部１２４１〜１２４４に制御回路を含む電気回路部１２５１〜１２５４が一体化して構成され、該制御回路には多数の半導体装置が備えられている。半導体装置は熱によって特性が変化する性質を有することから、車輪と共に回転するディスクロータ１２３１〜1232に対する機構部１２４１〜１２４４内のブレーキパッドの押圧によって発生する高熱の摩擦熱が該電気回路部１２５１〜１２５４へ伝導されるのを極力抑制させる必要が生じ、また、半導体装置がそれ自体で発生する熱においても効率よく放散させる必要が生じる。

図３は、図２の電動ブレーキ装置の概念図を示す。以下、代表例として第１電動ブレーキ装置１２０１を説明する。

電動ブレーキ装置１２０１は、互いに対向して配置される一対のブレーキパッド1306，１３０７を備える。車軸の回転に伴って回転するディスクロータ１２３１の一部が各ブレーキパッド１３０６，１３０７の間に配置される。

電動ブレーキ装置１２０１は、機構部１２４１と電気回路部１２５１とが互いに一体化されて構成される。機構部１２４１と電気回路部１２５１は領域的に別個であるため、該機構部１２４１と電気回路部１２５１を構造的に分離させることも可能である。

機構部１２４１は、キャリパ１３０１内に、たとえば三相ブラシレスモータ１３１１と、三相ブラシレスモータ１３１１の回転を減速する減速機１３２１と、減速機１３２１によって減速された三相ブラシレスモータ１３１１の回転運動を直線運動に変換してピストン１３３１を進退動させる回転直動機構１３２６を備える。

ブレーキパッド１３０７は、ピストン１３３１に取り付けられ、ピストン１３３１の推力によりディスクロータ１２３１を一方の面側から押圧する。この際に、ディスクロータ１２３１の一方の面側からの押圧力を反力として電動ブレーキ装置１２０１が図中矢印α方向に移動することにより、ブレーキパッド１３０６がディスクロータ１２３１を他方の面側から押圧する。

機構部１２４１は、パーキングブレーキ（ＰＫＢ）機構１３４１を備える。パーキングブレーキ機構１３４１は、ピストン１３３１がディスクロータ１２３１に推力を供給している状態のまま三相ブラシレスモータ１３１１の回転を止めることにより、三相ブラシレスモータ１３１１に電力を供給することなく、制動力を保持することができる。

三相ブラシレスモータ１３１１の近傍には、三相ブラシレスモータ１３１１の回転角を検出する回転角検出センサ１３５１，三相ブラシレスモータ１３１１の駆動によって生じる推力を検出する推力センサ1353、及び三相ブラシレスモータ１３１１の温度を検出する温度センサ１３５５が配置される。回転角検出センサ１３５１，推力センサ１３５３、及び温度センサ１３５５の出力信号は、電気回路部１２５１内に配置される下位制御回路
１３９９に出力される。

電気回路部１２５１は、車体側に配置されるバッテリ１２６１から電力供給を受ける。また、エンジンコントロールユニット１３８１，ＡＴコントロールユニット１３８３，ペダル操作量検出器１２８２等が接続されたＣＡＮ(Controller Area Network) を介して、あるいは該ＣＡＮから上位制御回路１２９９を介して、種々の制御信号を取得する。

電気回路部１２５１は、インバータ回路１３９１及び下位制御装置１３９９を備える。インバータ回路１３９１は、三相ブラシレスモータ１３１１に印加する電圧を制御するための回路である。下位制御回路１３９９は、ＣＡＮ経由により制御信号を取得し、さらに機構部1241側からの回転角検出センサ１３５１，推力センサ１３５３、及び温度センサ
１３５５等の出力情報信号を取得し、これらの信号に基づいてインバータ回路１３９１を制御する。

三相ブラシレスモータ１３１１は、インバータ回路１３９１からの出力を取得し、ピストン1331に所定の推力を発生させるように回転トルクを発生する。なお、図中符号1395は車両側の構造物を示している。

図４は、図２の電動ブレーキ装置の断面図を示す。

図４中の線分Ｘ−Ｘは、機構部１２４１と電気回路部１２５１の境界を示し、線分Ｘ−Ｘの図中左側は機構部１２４１を、図中右側は電気回路部１２５１を示す。

キャリパ１３０１は、略Ｃ字形に形成された爪部１３０２と、ボルト（図示せず）によって一体的に結合される。爪部１３０２は、ディスクロータ１２３１を跨いで形成される。ブレーキパッド１３０７は、車輪とともに回転するディスクロータ１２３１とキャリパ１３０１との間に設けられる。さらに、ブレーキパッド１３０６は、ディスクロータ1231と爪部１３０２の先端部との間に設けられる。

車体側に固定されるキャリヤ１３０３は、電動ブレーキ装置１２０１をキャリヤ1303に取り付けられたスライドピン（図示せず）によって、ディスクロータ１２３１の回転軸方向に沿って摺動可能に支持する。また、キャリヤ１３０３は、ブレーキパッド１３０６とディスクロータ１２３１との接触により発生する制動トルクを受ける。

キャリパ１３０１は、三相ブラシレスモータ１３１１のステータと、三相ブラシレスモータ１３１１のロータ１３４２と、差動減速機構１３２１と、ボールランプ機構１３２６と、パッド磨耗補償機構1304と、駐車ブレーキ機構１３４１（ロック機構）とを収納する。

電動モータのロータ１３４２は、インバータ回路１３９１からの駆動電圧によって回転し、回転角検出センサ１３５１によって、その回転位置が検出される。なお、ステータは、ステータ自体が発熱した際に効率的に放熱できるように、金属製のキャリパ１３０１と接触するように配置される。

差動減速機構１３２１は、電動モータのロータ１３４２の回転を減速する。

ボールランプ機構１３２６は、回転ディスク１３２７および直動ディスク１３２８に形成されたボール溝（傾斜溝）間にボール１３２９が装入され、回転ディスク１３２７が回転すると、ボール１３２９が溝内を転動することにより、その回転角度に応じて直動ディスク１３２８が軸方向に沿って移動する。これにより、ボールランプ機構１３２６は、差動減速機構１３２１によって減速されたロータ１３４２の回転運動を直線運動に変換して、ブレーキパッド１３０７に当接するピストン１３３１を進退動させる。

また、ボールランプ機構１３２６の軸元には、戻りバネ１３４３が内蔵されている。この戻りバネ１３４３は、キャリパに推力が発生している際に、電動モータへの通電が遮断され、回転トルクが発生しなくなると、ボールランプ機構１３２６を推力が減少する方向にバネ力で回転させ機械的にブレーキパッド１３０６の推力を解除する機能を有する。これにより、電動ブレーキ装置の故障等、車両に対して意図しないブレーキ力が発生することを抑え、車両走行の安定性を損なわないようにすることができる。

パッド磨耗補償機構１３０４は、電動モータのロータ１３４２の回転を一方向クラッチおよびバネを介して直動ディスク１３２８に伝達することにより、回転ディスク１３２７と直動ディスク１３２８とが一体なり回転させ、ピストン１３３１を前進させる。これにより、ブレーキパッド１３０７が磨耗してピストン１３３１との間に隙間が生じたときに、ブレーキパッド１３０７の磨耗を調整することができる。

駐車ブレーキ機構１３４１は、電動モータのロータ１３４２の外周部に一体に設けられた爪車と、この爪車に係合する係合爪を有するロック手段とを備える。そして、指令信号に応じたアクチュエータ等（たとえば、ソレノイド）によって、ロック手段が係合爪を爪車に係合させることにより、ロータ１３４２の回転をロックする。ブレーキパッド1306，１３０７とディスクロータ１２３１とが接触した状態において、電力を供給することなく機械的に制動力を保持することができる。

スラストプレート１４２１は、機構部１２４１内の電気回路部１２５１側に配置され、ピストン１３３１の推力を反力として受ける機能を有する。推力センサ１３５３が、スラストプレート１２４１の中央部に配置される。

スラストプレート１４２１は、機構部１２４１のキャリパ１３０１の端面（図中線分Ｘ−Ｘの部分）に対して、ブレーキパッド部側へ若干奥まった箇所に配置される。キャリパ１３０１を除いた機構部１２４１の構成部材と電気回路部１２５１との間には、隙間（空間）が形成される。一方、推力センサ１３５３は、キャリパ１３０１の端面（図中線分Ｘ−Ｘの部分）を越えて電気回路部１２５１側に若干突出する。しかしながら、電気回路部１２５１に備えられたインターフェースモジュール２００は、推力センサ１３５３との干渉を回避するように凹陥部が形成される。

キャリパ１３０１を含む機構部１２４１の各構成部材の大部分は、金属製であるため、熱の伝導効率が高い。そのため、ブレーキパッド部（ブレーキパッド１３０６，１３０７およびその周辺部）からの熱は、周辺の機構部１２４１に伝達され、キャリパ１３０１を介して外部へ放熱され易い。

また、電気回路部１２５１は、機構部１２４１を間にして、ブレーキパッド部と反対側の面に形成されるため、電気回路部１２５１へ熱の伝達が極力少なくなる。さらに、機構部１２４１の構成部材と電気回路部１２５１との間には、上述した隙間（空間）が形成されるため、機構部１２４１から電気回路部１２５１への熱の伝導をさらに少なくなる。

図５は、図３の電気回路部１２５１の回路構成図を示す。

図中太線枠１２５１は図３に示された電気回路部１２５１に相当し、さらに一点鎖線枠１３９１は図３に示されたインバータ回路１３９１に相当する。図中点線枠１５０３は、機構部１２４１内の回路に相当する。

図５に示された機構部１２４１内回路及び電気回路部は、図示されていないが、金属製の筐体で被われているため、飛び石等の外的傷害の要因から保護される。また、伝熱性の高い金属製の筐体を用いることにより、各回路等から発生する熱の放熱を図ることができる。さらに、遮蔽性の高い金属製の筐体を用いることにより、電磁波等に対するシールド効果を備える。

まず、電気回路部１２５１の回路において、車両内の電源ラインを介して供給される電力が、電源回路１５１１に供給される。電源回路１５１１により安定化された電力（Ｖcc，Ｖｄｄ）は、中央制御回路（ＣＰＵ）１５９９に供給される。なお、電源回路１５１１からの電源（Ｖｃｃ）は、ＶＣＣ高電圧検知回路１５１３によって検知される。ＶＣＣ高電圧検知回路１５１３が高電圧を検知した場合には、フェールセーフ回路１５１５を動作させる。

フェールセーフ回路１５１５は、後述の三相モータインバータ１５１７に供給する電力をスイッチングするリレー１５１９を動作させる。ＶＣＣ高電圧検知回路１５１３によって高電圧が検知された場合、電力の供給をＯＦＦ状態にする。

フィルタ回路１５２１は、リレー１５１９を介して電気回路部１２５１内に供給される電力のノイズを除去し、ノイズが除去された電力を三相モータインバータ１５１７に供給する。

中央制御回路１５９９は、上位制御回路１２９９からの制御信号を、ＣＡＮ通信インターフェース回路１５２３を介して取得し、また機構部１２４１側に配置された推力センサ１３５３，回転角検出センサ１３５１及び温度センサ１３５５からの出力信号を、それぞれ、推力センサインターフェース回路１５２５，回転角検出センサインターフェース回路１５２７及び温度センサインターフェース回路１５２９を介して取得する。三相ブラシレスモータ１３１１の現時点における状況等に関する情報を取得し、上位制御回路１２９９からの制御信号に基づきフィードバック制御をすることにより、三相ブラシレスモータ
１３１１に適切な回転トルクを発生させる。すなわち、中央制御回路１５９９は、上位制御回路１２９９からの制御信号及び各センサの検出値に基づいて、三相モータプリドライバ回路１５３１に適切な信号を出力させる。また、中央制御回路１５９９は、インターフェース１５７１を介して、電源線１５７０の電圧値を、アナログ信号として取得し、電源電圧の変動による、制御補正を行う。

三相モータインバータ１５１７には、相電流モニタ回路１５３３および相電圧モニタ回路１５３５Ｕ，１５３５Ｖ，１５３５Ｗが具備される。相電流モニタ回路１５３５Ｕ，
１５３５Ｖ，１５３５Ｗおよび相電圧モニタ回路１５３５は、それぞれ相電流および相電圧を監視し、監視結果を中央制御回路１５９９に出力する。中央制御回路１５９９は、監視結果に応じて、三相モータプリドライバ回路１５３１を適切に動作させる。なお、三相モータインバータ１５１７は、三相ブラシレスモータ１３１１を駆動させる電流および電圧を制御することから、出力が比較的大きな半導体装置を内蔵する。

また、中央制御回路１５９９は、上位制御回路１２９９からの制御信号、および各センサの検出値等に基づいて、パーキングブレーキ（以下、ＰＫＢ）ソレノイドドライバ回路１５３７を介して、機構部１２４１内のＰＫＢソレノイド１３４２を動作させ、パーキングブレーキを作用させる。ＰＫＢソレノイドドライバ回路１５３７は、三相モータインバータ１５１７に供給される電力の一部が供給される。

また、電気回路部１２５１は、中央制御回路１５９９との間で信号の送受がなされる監視用制御回路１５３９、たとえば故障情報等が格納されたＥＥＰＲＯＭからなる記憶回路１５４１を備える。

電気回路部１２５１は、機構部１２４１との間での結線は多いが、機構部１２４１以外の回路（バッテリ１２６１，上位制御装置１２９９）との間の結線は極めて少ない。これにより、機構部１２４１と電気回路部１２５１との一体構造からなる電動ブレーキ装置
１２０１の製造工程において、機構部１２４１と電気回路部１２５１との間の複雑な結線を行い、電動ブレーキ装置１２０１が完成した後に、電動ブレーキ装置１２０１を車体に取り付ける際には、バッテリ１２６１あるいは上位制御装置１２９９との間の結線を極めて容易に行うことができる。

このような電動ディスクブレーキ装置では、各種センサを用いて、各車輪の回転速度，車両速度，車両加速度，操舵角，車両横加速度等の車両状態を検出し、コントローラによってこれらの検出に基づいて電動モータの回転を制御することにより、倍力制御，アンチロック制御，トラクション制御および車両安定化制御を得ることができる。

図１は、本発明の実施例１をなす電動ブレーキ装置における三相モータインバータの回路図を示す。

三相モータインバータ１５１７は、ＵＶＷ相に対応する上アームスイッチング素子1601，１６０２，１６０３と、下アームスイッチング素子１６０４，１６０５，１６０６を有する。本実施形態では、相間短絡スイッチ１６０７，１６０８を有する。これらの相間短絡スイッチ１６０７，１６０８は、図５における三相モータプリドライバを介したＣＰＵ１５９９からの制御信号により開閉される。

ここで、相間短絡について説明する。三相ブラシレスモータは、ステータによって回転磁界を発生させ、その回転磁界とロータに埋め込まれた永久磁石の吸引力によって回転磁界に同期した回転がロータに発生する。ここで、三相のうちの所定の２相の間に相間短絡が発生した状態で、ロータに外力による回転トルクが発生すると、ロータの磁力線とステータコイルが交差し、ロータの回転により相対運動が発生して、フレミング左手の法則により短絡回路に電流が発生する。そして、それに伴い短絡回路上のステータコイルのインダクタンス成分により逆起電力が発生し、この逆起電力により、フレミング左手の法則により発生していた短絡電流とは逆向きの電流が発生する。この逆向きの電流は、外力によるトルクと逆向きのトルク（ロックトルク）を発生し、ロータの回転をロックする。

本実施形態では、相間短絡スイッチ１６０７，１６０８を操作することによって相間短絡を発生させ、それにより発生したロックトルクによって電動ブレーキのピストンを推進するモータをロックさせ、電力をほぼ消費せずにそれ以前に発生していた制動力を維持する。

図６は、図１の例におけるロックトルク制御のフローチャートを示し、図７は、図６の制御によるタイムチャートを示す。これは、車両側で運転者が操作するブレーキ操作において、推力を保持する場合の動作を示す。

図６のステップ６０１で、ブレーキペダル操作量が所定値Ｓ０を超えた状態が所定時間続いたかどうか判断する。この処理は、ＣＰＵ１１２によって常時連続的に一定時間間隔で実行するか、瞬間低電圧を検知することをトリガーとした、ハードウェアによる割り込み処理で実行する。尚、ブレーキペダル操作量は上位制御装置１２９９及び車内ネットワークを通じて電動ブレーキ装置が入手しても良いし、またブレーキペダル操作量が所定値Ｓ０を超えた状態が所定時間続いたということを示す情報を上位制御装置が電動ブレーキ装置に与えても良い。後述するブレーキペダル操作量が所定値Ｓ０を下回ったことを判定する際も同様である。ブレーキペダル操作量が所定値Ｓ０を超えた状態が所定時間続いていなければ、このルーチンを終了して通常のブレーキ制御に戻る。

ここで例えば図７の時点ｔ１から時点ｔ２にかけて、ブレーキペダル操作量が所定値
Ｓ０を超えた状態が続いたとする。すると、図６の６０１において、ブレーキペダル操作量が所定値Ｓ０を超えた状態が所定時間続いたと判断され、ステップ６０２に進む。

ステップ６０２では、インバータの制御を停止するとともに、ステップ６０３で、ロックトルク制御信号により相間短絡スイッチ１６０７，１６０８を操作して相間短絡を発生させ、モータにロックトルクを発生させる。インバータの制御を停止させると、モータにはトルクが発生しなくなり、キャリパ１３０１内蔵の先述の戻りバネ１３４３の作用により、推力が解除される方向にモータが回転しようとする。しかし、処理６０３において、ロックトルク制御信号がロック側になり、電動モータ９の各相が短絡され、ロックトルクが発生し、キャリパ１３０１内のピストン１３３１の位置を保持し、発生推力が保持される。

ここで、発生するロックトルクが戻りバネ１３４３の最大バネ力に打ち勝つように、モータのコイル長，コイル径，コイルターン数を考慮して設計されることが好ましい。

次に処理６０４において、ブレーキペダル操作量をモニタし、時点ｔ３において、ブレーキペダル操作量が所定値Ｓ０を下回れば、処理６０５によりロックトルク制御信号を開放し、処理６０６においてインバータ制御を復帰させ、通常のブレーキ制御を再開する。

本実施形態によれば、車両側から出力される制動力保持指令に対して、相間短絡スイッチ１６０７，１６０８をＯＮに維持する電力だけで制動力を保持することが可能になり、駆動回路の電気的，放熱容量を大きくする必要がなく、装置のコスト，重量，サイズ，消費電力の削減を図ることが可能となる。

図８は、本発明の実施例２をなす電動ブレーキ装置におけるロックトルク制御のフローチャートを示し、図９は、図８の制御によるタイムチャートを示す。これは、電源電圧の瞬間的な低下により発生させている推力制御が維持できなくなる場合の動作を示す。

図８のステップ８０１で、電動ブレーキ装置に供給される電源電圧の瞬間低下が発生したかどうか判断する。この処理は、ＣＰＵ１１２によって常時連続的に一定時間間隔で実行するか、瞬間低電圧を検知することをトリガーとした、ハードウェアによる割り込み処理で実行する。電源電圧の瞬間低下が発生していなければ、このルーチンを終了して通常のブレーキ制御に戻る。

ここで例えば図９の時点０から時点ｔ４にかけて、推力指令に応じて推力を発生させている状態から、電源電圧が時点ｔ４において装置の最低動作電圧であるＶ０を下回るような瞬間低電圧状態が発生したとする。すると、図８の８０１において、電源電圧の瞬間低下が発生したと判断され、ステップ８０２に進む。

ステップ８０２では、インバータの制御を停止するとともに、ステップ８０３で、ロックトルク制御信号により相間短絡スイッチ１６０７，１６０８を操作して相間短絡を発生させ、モータにロックトルクを発生させる。インバータの制御を停止させると、モータにはトルクが発生しなくなり、キャリパ１３０１内蔵の先述の戻りバネ１３４３の作用により、推力が解除される方向にモータが回転しようとする。しかし、処理８０３において、ロックトルク制御信号がロック側になり、電動モータ９の各相が短絡され、ロックトルクが発生し、キャリパ１３０１内のピストン１３３１の位置を保持し、発生推力が保持される。

次に処理８０４において、電源電圧をモニタし、時点ｔ５において、電源電圧が最低動作電圧以上に復帰すれば、処理８０５によりロックトルク制御信号を開放し、処理８０６においてインバータ制御を復帰させ、推力制御を再開する。

本実施例によれば、電動ブレーキの発生推力を、電源からのエネルギーをほとんど使用せず保持可能なため、電源が瞬間的に低下したりした場合に、ブレーキ力が完全に解除されることを回避することが可能である。また、瞬間的に発生する低電圧によって、推力が解除されて、車両が坂道などで後退するような状況を回避することが可能となる。

図１０は、本発明の実施例３をなす電動ブレーキ装置における三相モータインバータの回路図を示す。

図１では相間短絡スイッチ１６０７，１６０８によって相間短絡を発生させたが、本実施例では相間短絡スイッチ１６０７，１６０８を無くし、その代わりにインバータ回路の上アームスイッチング素子１６０１，１６０２，１６０３をすべてＯＮさせる方法、または下アームスイッチング素子１６０４，１６０５，１６０６スイッチをＯＮさせる方法により、相間短絡を発生させる。他の構成は、実施例１と同様である。また、実施例２と組み合わせても良い。

本実施例によれば、相間短絡スイッチ１６０７，１６０８が不要となり、新たなインバータを用意することなく、制御によって制動力の維持が可能になり、より低コストに装置を提供することができる。

本発明の実施例１をなす電動ブレーキ装置における三相モータインバータの回路図を示す。 本発明の実施例１をなす電動ブレーキ装置を搭載した車両の概略構成図を示す。 図２の電動ブレーキ装置の概念図を示す。 図２の電動ブレーキ装置の断面図を示す。 図３の電気回路部１２５１の回路構成図を示す。 図１の例におけるロックトルク制御のフローチャートを示す。 図６の制御によるタイムチャートを示す。 本発明の実施例２をなす電動ブレーキ装置におけるロックトルク制御のフローチャートを示す。 図８の制御によるタイムチャートを示す。 本発明の実施例３をなす電動ブレーキ装置における三相モータインバータの回路図を示す。

符号の説明

１３１１ 三相ブラシレスモータ
１５１７ 三相モータインバータ
１６０１〜１６０３ 上アームスイッチング回路
１６０４〜１６０６ 下アームスイッチング回路
１６０７，１６０８ 相間短絡スイッチ

Claims (20)

1. 回転トルクを発生する三相ブラシレスモータと、
   前記三相ブラシレスモータの回転運動を直線運動に変換する回転直動変換機構と、
   前記回転直動変換機構の直線運動によって移動するピストンと、
   前記ピストンによって車輪と共に回転するディスクロータを押圧するブレーキパッドと、
   前記三相ブラシレスモータを駆動するスイッチング回路と、相間短絡を行う相間短絡スイッチとを有する三相インバータと、
   前記三相インバータのスイッチング回路及び前記相間短絡スイッチを制御する制御回路と、
   を有する電動ブレーキ装置。
2. 請求項１記載の電動ブレーキ装置であって、
   前記制御回路は、ブレーキペダル操作量が所定値を超えた状態が所定時間続いた場合、前記相間短絡スイッチを動作させる電動ブレーキ装置。
3. 請求項２記載の電動ブレーキ装置であって、
   前記制御回路は、前記相間短絡スイッチを動作させた後、前記ブレーキペダル操作量が前記所定値を下回った場合、前記相間短絡スイッチを解除する電動ブレーキ装置。
4. 請求項１記載の電動ブレーキ装置であって、
   前記制御回路は、電源電圧が装置の最低動作電圧を下回るような瞬間低電圧状態が発生した場合、前記相間短絡スイッチを動作させる電動ブレーキ装置。
5. 請求項４記載の電動ブレーキ装置であって、
   前記制御回路は、前記相間短絡スイッチを動作させた後、前記電源電圧が前記最低動作電圧に復帰した場合、前記相間短絡スイッチを解除する電動ブレーキ装置。
6. 回転トルクを発生する三相ブラシレスモータと、
   前記三相ブラシレスモータの回転運動を直線運動に変換する回転直動変換機構と、
   前記回転直動変換機構の直線運動によって移動するピストンと、
   前記ピストンによって車輪と共に回転するディスクロータを押圧するブレーキパッドと、
   前記三相ブラシレスモータを駆動するスイッチング回路を有する三相インバータと、
   所定の条件が成立した場合に、前記三相インバータのスイッチング回路を操作して相間短絡を発生させる制御回路と、
   を有する電動ブレーキ装置。
7. 請求項６記載の電動ブレーキ装置であって、
   前記制御回路は、ブレーキペダル操作量が所定値を超えた状態が所定時間続いた場合、前記三相インバータのスイッチング回路を操作して相間短絡を発生させる電動ブレーキ装置。
8. 請求項７記載の電動ブレーキ装置であって、
   前記制御回路は、前記相間短絡を発生させた後、前記ブレーキペダル操作量が前記所定値を下回った場合、前記相間短絡を解除する電動ブレーキ装置。
9. 請求項６記載の電動ブレーキ装置であって、
   前記制御回路は、電源電圧が装置の最低動作電圧を下回るような瞬間低電圧状態が発生した場合、前記三相インバータのスイッチング回路を操作して相間短絡を発生させる電動ブレーキ装置。
10. 請求項９記載の電動ブレーキ装置であって、
    前記制御回路は、前記相間短絡を発生させた後、前記電源電圧が前記最低動作電圧に復帰した場合、前記相間短絡を解除する電動ブレーキ装置。
11. 回転トルクを発生する三相ブラシレスモータと、
    前記三相ブラシレスモータの回転運動を直線運動に変換する回転直動変換機構と、
    前記回転直動変換機構の直線運動によって移動するピストンと、
    前記ピストンによって車輪と共に回転するディスクロータを押圧するブレーキパッドと、
    前記三相ブラシレスモータを駆動するスイッチング回路と、相間短絡を行う相間短絡スイッチとを有する三相インバータと、を有する電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    所定の条件が成立した場合に、前記相間短絡スイッチを動作させる電動ブレーキ装置の制御方法。
12. 請求項１１記載の電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    ブレーキペダル操作量が所定値を超えた状態が所定時間続いた場合、前記相間短絡スイッチを動作させる電動ブレーキ装置の制御方法。
13. 請求項１２記載の電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    前記相間短絡スイッチを動作させた後、前記ブレーキペダル操作量が前記所定値を下回った場合、前記相間短絡スイッチを解除する電動ブレーキ装置の制御方法。
14. 請求項１１記載の電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    電源電圧が装置の最低動作電圧を下回るような瞬間低電圧状態が発生した場合、前記相間短絡スイッチを動作させる電動ブレーキ装置の制御方法。
15. 請求項１４記載の電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    前記相間短絡スイッチを動作させた後、前記電源電圧が前記最低動作電圧に復帰した場合、前記相間短絡スイッチを解除する電動ブレーキ装置の制御方法。
16. 回転トルクを発生する三相ブラシレスモータと、
    前記三相ブラシレスモータの回転運動を直線運動に変換する回転直動変換機構と、
    前記回転直動変換機構の直線運動によって移動するピストンと、
    前記ピストンによって車輪と共に回転するディスクロータを押圧するブレーキパッドと、
    前記三相ブラシレスモータを駆動するスイッチング回路を有する三相インバータと、を有する電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    所定の条件が成立した場合に、前記三相インバータのスイッチング回路を操作して相間短絡を発生させる電動ブレーキ装置の制御方法。
17. 請求項１６記載の電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    ブレーキペダル操作量が所定値を超えた状態が所定時間続いた場合、前記三相インバータのスイッチング回路を操作して相間短絡を発生させる電動ブレーキ装置の制御方法。
18. 請求項１７記載の電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    前記相間短絡を発生させた後、前記ブレーキペダル操作量が前記所定値を下回った場合、前記相間短絡を解除する電動ブレーキ装置の制御方法。
19. 請求項１６記載の電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    電源電圧が装置の最低動作電圧を下回るような瞬間低電圧状態が発生した場合、前記三相インバータのスイッチング回路を操作して相間短絡を発生させる電動ブレーキ装置。
20. 請求項１９記載の電動ブレーキ装置の制御方法であって、
    前記相間短絡を発生させた後、前記電源電圧が前記最低動作電圧に復帰した場合、前記相間短絡を解除する電動ブレーキ装置の制御方法。

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