JP2024020019A - 車両用制動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制動力を増加させて保持するとき、要求制動力とのずれを小さくし、モータ駆動電流の低減効果を確保する車両用制動装置を提供する。【解決手段】トルク指令演算部は、位置センサにより検出された実位置を位置指令値に近づけるようにトルク指令値を演算する位置制御器を有する。トルク指令演算部は、実制動力を増加させて要求制動力に保持するとき、第１～第４過程の順にトルク指令値を変化させる。第１過程では、増加動作が行われる。第２過程では、実制動力が目標超過制動力に到達するまでモータのトルクを増加させる超過動作が行われる。第３過程では、超過動作の終了時における制動力が保持されたままモータのトルクが減少する保持動作が行われる。第４過程では、実制動力が要求制動力に到達するまで、モータのトルクを逆効率線に沿って減少させる戻し動作が行われる。トルク指令演算部は、少なくとも第２過程で位置制御器による位置制御を実行する。【選択図】図６

Description

本発明は、車両用制動装置に関する。

従来、モータのトルクと、運動変換機構からブレーキディスクに加える押圧力との関係がヒステリシス特性を有している車両の電動ブレーキ装置において、押圧力の大きさが目標値に到達するようにモータの駆動を制御する技術が知られている。

例えば特許文献１に開示された電動ブレーキ装置では、モータ制御装置は、荷重センサで検出される押圧力の大きさに基づいてモータの駆動電流を制御する。モータトルクと押圧力との関係はヒステリシス特性を有している。このモータ制御装置は、押圧力をブレーキディスクに加えて保持するとき、荷重センサで検出される押圧力の大きさが目標値よりも大きい所定値に到達するまでモータのトルクを増加させてから、荷重センサで検出される押圧力の大きさが目標値に到達するまでモータのトルクを減少させるようにモータの駆動電流を制御する。

特許第６０８０６８２号公報

本明細書では「押圧力」を「荷重」と言い換える。制動力は荷重に相関し、要求制動力は荷重指令値に反映される。制動力の増加時に、制動力が要求制動力に到達するまでモータのトルクを正効率線に沿って増加させる動作を「増加動作」という。制動力が要求制動力よりも所定超過量だけ大きい値に到達するまでモータのトルクを正効率線に沿って増加させる動作を「超過動作」という。超過動作の終了時における制動力が保持されたままモータのトルクが減少する動作を「保持動作」という。保持動作後、制動力が要求制動力に到達するまで逆効率線に沿ってモータのトルクを減少させる動作を「戻し動作」という。

荷重指令値に反映される要求制動力と保持動作中の制動力とのずれを小さくするには、超過動作時のオフセット値をなるべく小さく設定することが好ましい。しかし、荷重センサは一般に精度が低いため、特許文献１の従来技術では、超過動作時に荷重センサの分解能以上のオフセット値に相当する制動力を変化させる必要がある。そのため、保持動作時における実制動力と要求制動力とのずれが大きくなり、ブレーキフィーリングの悪化が生じるおそれがある。

また、温度変化などに伴いパッドやディスクの変形が起こると、荷重が変化しているにもかかわらず動作点は変化しない現象が発生し得る。その際、モータの駆動電流の低減効果が十分に得られない場合がある。

本発明は上述の点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、制動力を増加させて保持するとき、要求制動力とのずれを小さくし、モータ駆動電流の低減効果を確保する車両用制動装置を提供することにある。

本発明の車両用制動装置は、モータ（６０）が出力したトルクを直動機構（８５）により直動力に変換し、対応する車輪（９１－９４）に押圧して制動力を発生させる複数の電動ブレーキ（８１－８４）が各車輪に設けられた車両（９００）に搭載される。

車両用制動装置は、トルク指令演算部（４０）及び電流指令演算部（５０）を含み、各電動ブレーキが発生させる制動力を制御する制動力制御部（４００）を備える。トルク指令演算部は、外部から指令される要求制動力に基づきモータのトルク指令値を演算する。電流指令演算部は、トルク指令値に基づきモータに通電する電流指令値を演算する。

電動ブレーキは、モータの実際の回転角度、又は、直動機構の実際のストロークである実位置（θ、Ｘ）を検出する位置センサ（７２、７３）を備えている。

モータのトルクと電動ブレーキに発生する制動力との関係は、トルクが増加するとき、制動力が正効率線に沿って増加し、トルクが増加から減少に転じる転向値から保持臨界値まで減少するとき、制動力が一定に保持され、トルクが保持臨界値から減少するとき、制動力が逆効率線に沿って減少するヒステリシス特性を有している。

トルク指令演算部は、位置センサにより検出された実位置を位置指令値（θ^*、Ｘ^*）に近づけるようにトルク指令値を演算する位置制御器（４６）を有する。トルク指令演算部は、電動ブレーキが実際に出力する制動力である実制動力を増加させて要求制動力に保持するとき、第１過程、第２過程、第３過程及び第４過程の順にトルク指令値を変化させる。

第１過程では、実制動力が要求制動力に到達するまでモータのトルクを正効率線に沿って増加させる「増加動作」が行われる。第２過程では、実制動力が要求制動力よりも所定超過量だけ大きい目標超過制動力に到達するまで、モータのトルクを第１過程に続いて正効率線に沿って増加させる「超過動作」が行われる。第３過程では、超過動作の終了時における制動力が保持されたままモータのトルクが減少する「保持動作」が行われる。第４過程では、実制動力が要求制動力に到達するまで、モータのトルクを逆効率線に沿って減少させる「戻し動作」が行われる。

トルク指令演算部は、少なくとも第２過程で位置制御器による位置制御を実行する。

本発明では、第２過程の超過動作において高精度な位置センサを用いて位置制御を行うことで、保持動作における実制動力と要求制動力とのずれを小さくし、フィーリングの悪化を防ぐことができる。また、温度変化などに伴う荷重変化が発生しても、位置センサによりモータや直動機構の位置を直接検出することで、動作点が確実に変化するまでモータ駆動電流を低減することができる。

第１～第３実施形態の車両用制動装置が搭載される車両の構成図。 各車輪に対応する電動ブレーキの制動力制御ブロック図。 （ａ）電動ブレーキのパッドの模式図、（ｂ）パッド荷重とパッド位置との特性図。 比較例による荷重制御での制動力制御を示す図。 第１、第２実施形態のトルク指令演算部のブロック図。 第１実施形態による荷重制御と位置制御との切替を説明する図。 第１実施形態の変形例による荷重制御と位置制御との切替を示す図。 第２実施形態による荷重制御と位置制御との切替を示す図。 第３実施形態のトルク指令演算部のブロック図。 第３実施形態による位置制御での制動力制御を示す図。 要求制動力増加時における動作切替のフローチャート。 位置指令演算のフローチャート。

本発明の複数の実施形態による車両用制動装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。以下の第１～第３実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の車両用制動装置は、モータが出力したトルクを直動機構により直動力に変換し、対応する車輪に押圧して制動力を発生させる複数の電動ブレーキが各車輪に設けられた車両に搭載される。車両用制動装置は、各電動ブレーキが発生させる制動力を制御する制動力制御部を備える。

［車両の構成］
図１～図３（ｂ）を参照し、本実施形態の車両用制動装置３０が搭載される車両９００及び電動ブレーキ８１－８４の構成を説明する。図１に示すように、車両９００は、前後方向において二列の左右対の車輪９１、９２、９３、９４を有する四輪車両である。前列左右輪９１、９２に「ＦＬ、ＦＲ」、後列左右輪９３、９４に「ＲＬ、ＲＲ」と記す。各車輪９１、９２、９３、９４に対応して複数（この例では四つ）の電動ブレーキ８１、８２、８３、８４が設けられている。以下、連続する四つの符号を、「車輪９１－９４」、「電動ブレーキ８１－８４」のように省略して記す。

車両用制動装置３０は制動力制御部４００を備える。制動力制御部４００は、外部から指令される要求制動力に基づき、各電動ブレーキ８１－８４が発生させる制動力を制御する。要求制動力は、運転者のブレーキ操作や運転支援装置からの制動信号等により指令される。各電動ブレーキ８１－８４を構成するモータ又は直動機構の動作位置を検出した位置センサ信号θ、Ｘ、及び、ブレーキパッドの押圧荷重を検出した荷重センサ信号Ｆのうち少なくとも一部が制動力制御部４００に入力される。各センサ信号θ、Ｘ、Ｆの詳細については図２を参照して後述する。どのセンサ信号が制動力制御部４００に入力されるかは実施形態によって異なる。

本実施形態では各電動ブレーキ８１－８４の制御構成は同様である。図２には、電動ブレーキ８１－８４のうちいずれか一つを例として、制動力制御部４００による電動ブレーキ８１の制御構成を図示する。

各電動ブレーキ８１－８４は、モータ６０、直動機構８５、及びキャリパ８６を含む。モータ６０は、例えば永久磁石式三相ブラシレスモータで構成されており、制動力制御部４００から通電される駆動電流によりトルクを出力する。直動機構８５は、モータ６０の出力回転を減速しつつ直線運動に変換するアクチュエータである。モータ６０の回転角度θと直動機構８５のストロークＸとは比例する。こうして各電動ブレーキ８１－８４は、モータ６０が出力したトルクを直動機構８５により直動力に変換し、対応する車輪９１－９４に押圧して制動力を発生させる。

モータ６０の出力トルクは、直動機構８５を介してキャリパ８６のパッド８７を動作させる。パッド８７が移動して各車輪９１－９４のディスク８８に押し付けられることで、摩擦により制動力が発生する。また、パッド８７がディスク８８から離れることで、制動力が解除される。

図３（ａ）、（ｂ）を参照し、図２のＩＩＩａ部に示す電動ブレーキ８１－８１のパッド８７の特性について補足する。図３（ａ）に示すように、パッド８７はバネのような特性を持ち、直動機構８５による押し込み力Ｆｄと、ひずみ量に応じた反力Ｆｒとが互いに反対方向に作用する。図３（ｂ）に示すように、直動機構８５のストロークに基づくパッド位置Ｘと、パッド荷重Ｆとはほぼ比例する。モータ６０の回転角度の変化Δθによりパッド位置がΔＸ変化すれば、パッド荷重はΔＦ変化する。

図２に戻り、制動力制御部４００は、トルク指令演算部４０、電流指令演算部５０及びインバータ５５を含む。トルク指令演算部４０は、外部から指令される要求制動力に基づきモータ６０のトルク指令値を演算する。電流指令演算部５０は、トルク指令値に基づきモータ６０に通電する電流指令値を演算する。

インバータ５５は、バッテリ１５の直流電力を交流電力に変換し、電流指令値に応じた交流電力をモータ６０に供給する。なお、電流指令演算部５０からインバータ５５までの詳細な構成については説明を省略する。一般的なモータ制御技術により、例えばＰＷＭ制御によるスイッチング信号に従ってインバータ５５がスイッチング動作する。

また電動ブレーキ８１－８４は、実線で示す角度センサ７２、又は、二点鎖線で示すストロークセンサ７３のうち少なくとも一方を備えている。角度センサ７２は、モータ６０の実際の回転角度である実角度θを検出する。ストロークセンサ７３は、直動機構８５の実際のストロークである実ストロークＸを検出する。ストロークセンサ７３は、直動機構８５の移動部分の位置変化を検出してもよく、パッド８７の位置変化を検出してもよい。

角度センサ７２及びストロークセンサ７３を包括して「位置センサ」という。位置センサ７２、７３は、例えばホール素子や磁気抵抗素子等で構成され、比較的高い精度で位置を検出可能である。また、実角度θ及び実ストロークＸを包括して「実位置」という。位置センサ７２、７３が検出した実位置θ、Ｘはトルク指令演算部４０に入力される。本実施形態では、主に角度センサ７２を備える構成を想定し、以下の説明では「位置センサ７２」の符号、及び「実位置θ」の記号のみを用いる。ストロークセンサ７３を備える構成は、その他の実施形態に記載する。

第１、第２実施形態では、電動ブレーキ８１－８４は、破線で示す荷重センサ７１をさらに備えている。荷重センサ７１は、車輪９１－９４に実際に押圧される制動荷重である実荷重Ｆを検出する。荷重センサ７１は例えばロードセル等で構成され、位置センサ７２に比べて検出精度が低い。荷重センサ７１が検出した実荷重Ｆはトルク指令演算部４０に入力される。第３実施形態では、電動ブレーキ８１－８４は、そもそも荷重センサ７１を備えていないか、或いは、荷重センサ７１が検出した実荷重Ｆがトルク指令演算部４０の演算に使用されない。

次に図４を参照し、この構成の電動ブレーキにおけるモータトルクと制動力との関係について説明する。制動力はブレーキパッド荷重に相関する。以下、単に「トルク」とはモータ６０が出力するトルクを意味し、単に「荷重」とはパッド８７による押圧荷重を意味する。図４は、特許文献１（特許第６０８０６８２号公報）の図１０に対応するものであり、本明細書では、後述する理由により比較例の図として扱われる。

モータ６０のトルクと電動ブレーキ８１－８４に発生する制動力との関係はヒステリシス特性を有している。トルクが増加するとき、制動力は正効率線に沿って増加する。トルクが増加から減少に転じる転向値Ｔｃｏｎｖから保持臨界値Ｔｃｒまで減少するとき、制動力は一定に保持される。トルクが保持臨界値Ｔｃｒから減少するとき、制動力は逆効率線に沿って減少する。

縦軸において「Ｆｈｏｌｄ」は荷重の目標値であり、「ｄＦ」はオフセット値である。「Ｆｅｘ（＝Ｆｈｏｌｄ＋ｄＦ）」は、目標値にオフセット値を加えた「目標値よりも大きい所定値」である。特許文献１の従来技術では、荷重センサで検出される荷重の大きさが「目標値よりも大きい所定値Ｆｅｘ」に到達するまでモータのトルクを増加させる。その後、荷重センサで検出される荷重の大きさが目標値に到達するまでモータのトルクを減少させるようにモータの駆動電流を制御する。

電動ブレーキ６１－６４が実際に出力する制動力を「実制動力」という。実制動力を要求制動力まで増加させて保持するとき、トルク及び制動力のヒステリシス変化を表す第１～第４過程の用語を定義する。図４の（１）～（４）が第１～第４過程に対応する。

第１過程では、実制動力が要求制動力に到達するまでモータ６０のトルクを正効率線に沿って増加させる「増加動作」が行われる。第２過程では、第１過程に続き、実制動力が要求制動力よりも所定超過量だけ大きい目標超過制動力に到達するまでモータ６０のトルクを正効率線に沿って増加させる「超過動作」が行われる。第３過程では、超過動作の終了時における制動力が保持されたままモータ６０のトルクが減少する「保持動作」が行われる。第４過程では、実制動力が要求制動力に到達するまで、モータ６０のトルクを逆効率線に沿って減少させる「戻し動作」が行われる。

図４において第１～第４過程に付された白抜きブロック矢印は、荷重センサ７１により検出された実荷重Ｆに基づく荷重制御を意味する。つまり、特許文献１の従来技術に相当する比較例では、第１～第４過程の全てにおいて荷重制御が行われる。

しかし、荷重センサ７１は一般に精度が低いため、比較例では、超過動作時に荷重センサ７１の分解能以上のオフセット値ｄＦに相当する制動力を変化させる必要がある。そのため、要求制動力と保持制動力とのずれが大きくなり、ブレーキフィーリングの悪化が生じるおそれがある。また、温度変化などに伴いパッド８７やディスク８８の変形が起こると、荷重が変化しているにもかかわらず動作点は変化しない現象が発生し得る。その際、モータ６０の駆動電流の低減効果が十分に得られない場合がある。

そこで本実施形態の車両用制動装置３０は、制動力を増加させて保持するとき、要求制動力とのずれを小さくすること、及び、モータ駆動電流の低減効果を確保することを目的とする。各実施形態のトルク指令演算部４０は、実制動力を要求制動力まで増加させて保持するとき、第１過程、第２過程、第３過程及び第４過程の順にトルク指令値を変化させる。トルク指令演算部４０は、少なくとも第２過程で位置センサ７２により検出された実位置θに基づく位置制御によりトルク指令値を演算する。

続いて、実施形態毎に詳細な構成について説明する。第１、第２実施形態のトルク指令演算部には「４０１」、第３実施形態のトルク指令演算部には「４０３」の符号を付して区別する。

（第１、第２実施形態）
図５～図８を参照し、第１実施形態及び第２実施形態について説明する。第１、第２実施形態では、第１～第４過程の移行に伴い、荷重センサ７１により検出された実荷重Ｆに基づく荷重制御と、位置センサ７２により検出された実位置θに基づく位置制御とが切り替えられる。

図５に第１、第２実施形態のトルク指令演算部４０１のブロック図を示す。トルク指令演算部４０１は、荷重指令演算部４１、荷重偏差算出器４２、荷重制御器４３、位置指令演算部４４、位置偏差算出器４５、位置制御器４６、切替判定部４７及び切替器４８を有する。

荷重指令演算部４１は、要求制動力に基づき荷重指令値Ｆ^*を演算する。荷重偏差算出器４２は、荷重センサ７１により検出された実荷重Ｆと荷重指令値Ｆ^*との荷重偏差ΔＦ（＝｜Ｆ^*－Ｆ｜）を算出する。荷重制御器４３は、荷重偏差ΔＦをゼロに近づけるように、すなわち実荷重Ｆを荷重指令値Ｆ^*に近づけるようにトルク指令値を演算する。

位置指令演算部４４は、後述する方法により、或いは、破線で示すように要求制動力に基づき位置指令値θ^*を演算する。位置偏差算出器４５、位置センサ７２により検出された実位置θと位置指令値θ^*との位置偏差Δθ（＝｜θ^*－θ｜）を算出する。位置制御器４６は、位置偏差Δθをゼロに近づけるように、すなわち実位置θを位置指令値θ^*に近づけるようにトルク指令値を演算する。

切替判定部４７は、第１過程から第４過程までの各過程に応じてモータ６０のトルク指令値を演算する構成として、荷重制御器４３による荷重制御と、位置制御器４６による位置制御との切替を判定する。

切替判定部４７には荷重指令値Ｆ^*、荷重偏差ΔＦ、及び、実施形態により位置偏差Δθが入力される。荷重指令値Ｆ^*により要求制動力の変動が把握される。荷重指令値Ｆ^*の変動量が所定範囲内であり、荷重偏差ΔＦが荷重偏差閾値を下回ったとき、荷重制御における実荷重Ｆが荷重指令値Ｆ^*に到達したと判断される。また、位置偏差Δθが位置偏差閾値を下回ったとき、位置制御における実位置θが位置指令値θ^*に到達したと判断される。

切替器４８は、切替判定部４７からの指令により、トルク指令演算部４０１が出力するトルク指令値を切り替える。図５に示す構成例では各制御器４３、４６の出力側に切替器４８が設けられているが、この構成に限らず、例えば荷重制御器４３又は位置制御器４６の一方の動作をマスクするように切替機能が実現されてもよい。

また、第１過程から第２過程に移行するタイミングを「超過動作開始タイミング」と記す。荷重指令演算部４１は、切替器４８から通知された超過動作開始タイミングにおいて取得した実位置θを位置指令値θ^*とするように演算してもよい。この位置指令値θ^*は第２過程の位置制御における初期の位置指令値となる。詳しくは図１２のフローチャートを参照して後述する。

図６に、第１実施形態による荷重制御と位置制御との切替を示す。トルクと制動力とのヒステリシス特性は、図４に示す比較例と同じである。縦軸が二重に示されるように、第１、第２実施形態では、制動力は荷重Ｆ及び位置θに相関する。言い換えれば、制動力に相関するパラメータとして荷重Ｆ及び位置θが二重に用いられる。

要求制動力に対応する荷重Ｆが目標保持荷重Ｆｈｏｌｄとなり、要求制動力に対応する位置θが目標保持位置θｈｏｌｄとなる。また、目標超過制動力に対応する荷重Ｆが目標保持荷重Ｆｈｏｌｄより荷重超過量ｄＦだけ大きい目標超過荷重Ｆｅｘ（＝Ｆｈｏｌｄ＋ｄＦ）となる。目標超過制動力に対応する位置θが目標保持位置θｈｏｌｄより位置超過量ｄθ大きい目標超過位置θｅｘ（＝θｈｏｌｄ＋ｄθ）となる。ここで、位置θの大小は、対応する制動力の大小に準じて定義される。つまり、対応する制動力が大きいほど位置θが大きいと表す。

図６～図８において、白抜きブロック矢印は荷重制御を表し、ハッチング入りのブロック矢印は位置制御を表す。第１、第２実施形態ともトルク指令演算部４０１は第１過程で荷重制御を実行する。第１実施形態では、トルク指令演算部４０１は、第２過程で位置制御を実行し、第３過程及び第４過程で荷重制御を実行する。トルク指令演算部４０１は、第１過程から第２過程に移行するとき、切替判定部４７により荷重制御から位置制御に切り替える。

詳しくは、第１過程から第２過程に移行するとき、切替判定部４７は、荷重偏差ΔＦが荷重偏差閾値を下回ると、位置制御に切り替えるように切替器４８に指令する。トルク指令演算部４０１は、第１過程から第２過程に移行する超過動作開始タイミングに荷重センサ７１により検出された実荷重Ｆを目標保持荷重Ｆｈｏｌｄとして記憶する。第２過程では、実位置θを位置指令値θ^*に近づけるように位置制御器４６が演算したトルク指令値が用いられる。

また、第２過程から第３過程に移行するとき、切替判定部４７は、位置偏差Δθが位置偏差閾値を下回ると、荷重制御に切り替えるように切替器４８に指令する。第３過程では積極的な制御がなされるわけではなく、正効率線から逆効率線まで成り行きでトルクが減少する。トルク指令値が逆効率線まで減少すると、荷重制御のまま第４過程に移行する。トルク指令演算部４０１は、第４過程において、実荷重Ｆが目標保持荷重Ｆｈｏｌｄに到達するまで戻し動作を継続する。

第１実施形態では、第２過程の超過動作において高精度な位置センサ７２を用い、位置センサ７２の分解能に応じて位置超過量ｄθをできるだけ小さく設定して位置制御を行うことができる。したがって、第２過程で荷重制御を行う比較例に比べ、保持動作における実制動力と要求制動力とのずれを小さくし、フィーリングの悪化を防ぐことができる。また、温度変化などに伴う荷重変化が発生しても、位置センサ７２によりモータ６０や直動機構８５の位置を直接検出することで、動作点が確実に変化するまでモータ駆動電流を低減することができる。

また、既存の電動ブレーキ８１－８４は荷重センサ７１を備えているため、第２過程でのみ位置制御を行い、第１、第３、第４過程では荷重制御を行うようにトルク指令演算部４０１が制御を切り替えることで、既存設計からの変更を最小限にすることができる。さらに、第３過程と第４過程とを同じ制御とすることで、保持動作の終了を判定しなくても保持動作から戻し動作へは成り行きでの移行が可能となる。

図７に、第１実施形態の変形例による荷重制御と位置制御との切替を示す。この変形例では、トルク指令演算部４０１は、第２過程に続いて第３過程で位置制御を実行し、第４過程で荷重制御を実行する。つまり、超過動作から保持動作に移るタイミングではなく、保持動作から戻し動作に移るタイミングで位置制御から荷重制御に切り替えられる。この変形例では切替判定部４７が保持動作の終了を判定するロジックを追加する必要があるが、第２過程で位置制御を行うことにより、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

図８に、第２実施形態による荷重制御と位置制御との切替を示す。第２実施形態では、トルク指令演算部４０１は、第２過程に続いて第３過程及び第４過程で位置制御を実行する。第１実施形態と同様に、トルク指令演算部４０１は、第１過程から第２過程に移行するとき、切替判定部４７により荷重制御から位置制御に切り替える。

トルク指令演算部４０１は、第１過程から第２過程に移行する超過動作開始タイミングに位置センサ７２により検出された実位置θを目標保持位置θｈｏｌｄとして記憶する。第２過程では、実位置θを位置指令値θ^*に近づけるように位置制御器４６が演算したトルク指令値が用いられる。

実位置θが目標超過位置θｅｘに到達すると、第２過程から第３過程に移行し、超過動作の終了時における制動力が保持されたまま、正効率線から逆効率線まで成り行きでトルクが減少する。トルク指令値が逆効率線まで減少すると、位置制御のまま第４過程に移行する。トルク指令演算部４０１は、第４過程において、実位置θが目標保持位置θｈｏｌｄに到達するまで戻し動作を継続する。

第２実施形態でも、第２過程で位置制御を行うことにより、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。また、微小な位置超過量ｄθに対し、超過動作及び戻し動作において共通の精度で位置制御を実行することができる。

（第３実施形態）
図９、図１０を参照し、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、トルク指令演算部４０３は、第１過程～第４過程の全部で、位置センサ７２により検出された実位置θに基づく位置制御を実行する。図９に第３実施形態のトルク指令演算部４０３のブロック図を示す。トルク指令演算部４０３は、位置指令演算部４４、位置偏差算出器４５及び位置制御器４６を有する。

位置指令演算部４４は、要求制動力に基づき位置指令値θ^*を演算する。図５の構成では、要求制動力は、基本的に荷重指令演算部４１に入力される他、位置指令演算部４４に入力されてもよい。それに対し図９の構成では荷重指令演算部４１が無いため、要求制動力は必ず位置指令演算部４４に入力される。位置偏差算出器４５及び位置制御器４６は、図５の構成と同じであるため説明を省略する。

位置偏差算出器４５が算出した位置偏差Δθ（＝｜θ^*－θ｜）は位置指令演算部４４にフィードバックされる。位置指令演算部４４は、位置偏差Δθが位置偏差閾値を下回ったとき、位置制御における実位置θが位置指令値θ^*に到達したと判断する。

図１０に、第３実施形態による位置制御による制動力制御を示す。トルクと制動力とのヒステリシス特性は、比較例及び第１、第２実施形態と同じである。第３実施形態では、制動力は位置θにのみ相関する。図１０において、ハッチング入りのブロック矢印は位置制御を表す。トルク指令演算部４０３は、第１過程で位置制御を実行する。

トルク指令演算部４０３は、実位置θが要求制動力に対応する位置指令値θ^*に達し、第１過程から第２過程に移行する超過動作開始タイミングに位置センサ７２により検出された実位置θを目標保持位置θｈｏｌｄとして記憶する。それ以後は第２実施形態と同様に第４過程まで位置制御が継続される。

第３実施形態でも、第２過程で位置制御を行うことにより、第１、第２実施形態と同様の作用効果が得られる。また、荷重制御と位置制御とを切り替えるロジックが不要となるため、トルク指令演算部４０３の構成が簡素となる。

［本実施形態による制動力制御のフローチャート］
次に図１１、図１２のフローチャートを参照し、第１～第３実施形態を包括して制動力制御について説明する。フローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。

図１１に、要求制動力増加時における動作切替のフローを示す。このフローは第１過程で荷重制御が行われる第１、第２実施形態が対象となる。第１、第２実施形態が有効に使用される場面を考慮すると、要求制動力の減少時は前提から省かれる。したがって、要求制動力が増加中であるか減少中であるかを判別するロジックも省略される。ただし、現実のシステム設計では、要求制動力が減少する場合を含めてフローを設計することが求められる。

Ｓ１１では、第１過程（増加動作）中であるか判断される。Ｓ１１でＹＥＳの場合、Ｓ１２で実制動力が増加する。Ｓ１３では、荷重偏差ΔＦが荷重偏差閾値ΔＦｔｈ１より小さいか判断される。Ｓ１３でＹＥＳの場合、Ｓ１４では、第２過程（超過動作）を経て第３過程（保持動作）に切り替えられる。

Ｓ１１でＮＯの場合、第３過程（保持動作）中であると推定される。上記実施形態では、第３過程の途中に要求制動力が急変することを想定していないが、現実には、第３過程の途中に要求制動力が急変し、それに応じて荷重指令値Ｆ^*が急変する場合があり得る。要求制動力増加時という前提から急減の場合を除外すると、荷重指令値Ｆ^*が急増し、実荷重Ｆと荷重指令値Ｆ^*との荷重偏差ΔＦが急増する場合が想定される。Ｓ１５では荷重偏差ΔＦが荷重偏差閾値ΔＦｔｈ２より大きいか判断される。Ｓ１５でＹＥＳの場合、Ｓ１６では、第３過程（保持動作）が中止され、第１過程（増加動作）に切り替えられる。

図１２に、位置指令演算部４４による位置指令演算のフローを示す。Ｓ２１で、第１過程（増加動作）が行われる。Ｓ２２では実制動力が要求制動力に到達し、第１過程から第２過程に移行したか判断される。Ｓ２２でＹＥＳの場合、Ｓ２３で、超過動作開始タイミングにおける実位置θが目標保持位置θｈｏｌｄとして記憶される。

Ｓ２４では、第２過程（超過動作）で、位置指令値θ^*を順次増加させながら位置制御を行う。具体的には目標保持位置θｈｏｌｄより大きい暫定位置θｔｅｍｐを位置指令値θ^*とし、実位置θの増加に先行して暫定位置θｔｅｍｐを増加させる。これにより、暫定位置θｔｅｍｐ（すなわち位置指令値θ^*）の増加に追従して実位置θが増加する。

Ｓ２５では暫定位置θｔｅｍｐが目標超過位置θｅｘに到達したか判定される。Ｓ２５でＹＥＳのとき、Ｓ２６で第３過程（保持動作）に移行する。Ｓ２６の後、Ｓ２７又はＳ２８の２パターンのステップが選択可能である。

第１実施形態に対応するＳ２７では、荷重制御に切り替えられ、第４過程（戻し動作）の荷重指令値Ｆ^*が目標保持荷重Ｆｈｏｌｄに設定される。第２、第３実施形態に対応するＳ２８では、位置制御のまま、第４過程（戻し動作）の位置指令値θ^*が目標保持位置θｈｏｌｄに変更される。

（その他の実施形態）
（ａ）本発明の車両用制動装置が搭載される車両は、車両前後方向において二列の左右対の車輪を有する四輪車両に限らず、車両前後方向において三列以上の車輪を有する六輪以上の車両であってもよい。

（ｂ）上記実施形態では、位置センサとして、主にモータ６０の角度センサ７２が用いられることを想定しているが、位置センサとして直動機構８５のストロークセンサ７３が用いられてもよい。その場合、位置制御器４６は、位置偏差ΔＸをゼロに近づけるように、すなわち実位置Ｘを位置指令値Ｘ^*に近づけるようにトルク指令値を演算する。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

本開示に記載の制動力制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制動力制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制動力制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

３０・・・車両用制動装置、
４００・・・制動力制御部、
４０（４０１、４０３）・・・トルク指令演算部、
４３・・・荷重制御器、 ４６・・・位置制御器、
５０・・・電流指令演算部、
６０・・・モータ、
７２・・・角度センサ（位置センサ）、７３・・・ストロークセンサ（位置センサ）、
８１－８４・・・電動ブレーキ、 ８５・・・直動機構、
９００・・・車両、 ９１－９４・・・車輪。

Claims (6)

1. モータ（６０）が出力したトルクを直動機構（８５）により直動力に変換し、対応する車輪（９１－９４）に押圧して制動力を発生させる複数の電動ブレーキ（８１－８４）が各車輪に設けられた車両（９００）に搭載される車両用制動装置であって、
   外部から指令される要求制動力に基づき前記モータのトルク指令値を演算するトルク指令演算部（４０）、及び、前記トルク指令値に基づき前記モータに通電する電流指令値を演算する電流指令演算部（５０）を含み、各前記電動ブレーキが発生させる制動力を制御する制動力制御部（４００）を備え、
   前記電動ブレーキは、前記モータの実際の回転角度、又は、前記直動機構の実際のストロークである実位置（θ、Ｘ）を検出する位置センサ（７２、７３）を備えており、
   前記モータのトルクと前記電動ブレーキに発生する制動力との関係は、トルクが増加するとき、制動力が正効率線に沿って増加し、トルクが増加から減少に転じる転向値から保持臨界値まで減少するとき、制動力が一定に保持され、トルクが前記保持臨界値から減少するとき、制動力が逆効率線に沿って減少するヒステリシス特性を有しており、
   前記トルク指令演算部は、
   前記位置センサにより検出された前記実位置を位置指令値（θ^*、Ｘ^*）に近づけるように前記トルク指令値を演算する位置制御器（４６）を有し、
   前記電動ブレーキが実際に出力する制動力である実制動力を増加させて前記要求制動力に保持するとき、
   前記実制動力が前記要求制動力に到達するまで前記モータのトルクを前記正効率線に沿って増加させる増加動作が行われる第１過程、
   前記実制動力が前記要求制動力よりも所定超過量だけ大きい目標超過制動力に到達するまで、前記モータのトルクを前記第１過程に続いて前記正効率線に沿って増加させる超過動作が行われる第２過程、
   前記超過動作の終了時における制動力が保持されたまま前記モータのトルクが減少する保持動作が行われる第３過程、及び、
   前記実制動力が前記要求制動力に到達するまで、前記モータのトルクを前記逆効率線に沿って減少させる戻し動作が行われる第４過程、
   の順に前記トルク指令値を変化させ、
   少なくとも前記第２過程で前記位置制御器による位置制御を実行する車両用制動装置。
2. 前記電動ブレーキは、前記車輪に実際に押圧される制動荷重である実荷重（Ｆ）を検出する荷重センサ（７１）をさらに備えており、
   前記トルク指令演算部（４０１）は、
   前記荷重センサにより検出された前記実荷重を、前記要求制動力に基づき演算される荷重指令値（Ｆ^*）に近づけるように前記トルク指令値を演算する荷重制御器（４３）と、
   前記第１過程から前記第４過程までの各過程に応じて前記モータのトルク指令値を演算する構成として、前記荷重制御器による荷重制御と、前記位置制御器による位置制御との切替を判定する切替判定部（４７）と、
   をさらに有し、
   前記トルク指令演算部は、前記第１過程で前記荷重制御を実行し、前記第１過程から前記第２過程に移行するとき、前記切替判定部により前記荷重制御から前記位置制御に切り替える請求項１に記載の車両用制動装置。
3. 前記トルク指令演算部は、前記第４過程で前記荷重制御を実行する請求項２に記載の車両用制動装置。
4. 前記トルク指令演算部は、前記第４過程で前記位置制御を実行する請求項２に記載の車両用制動装置。
5. 前記トルク指令演算部は、
   前記第１過程から前記第２過程に移行する超過動作開始タイミングに前記荷重センサにより検出された前記実荷重を目標保持荷重（Ｆｈｏｌｄ）として記憶し、
   前記第４過程において、前記実荷重が前記目標保持荷重に到達するまで前記戻し動作を継続する請求項３に記載の車両用制動装置。
6. 前記トルク指令演算部（４０１、４０３）は、
   前記第１過程から前記第２過程に移行する超過動作開始タイミングに前記位置センサにより検出された前記実位置を目標保持位置（θｈｏｌｄ）として記憶し、
   前記第４過程において、前記実位置が前記目標保持位置に到達するまで前記戻し動作を継続する請求項１または４に記載の車両用制動装置。

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