JP4562849B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの回転力によって制動力を発生させる電動ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の制動装置として、ブレーキ液を使用せず、電動モータの出力によって制動力を発生させるようにした所謂、ドライブレーキ装置が知られている。
ドライブレーキ装置としては、例えば特開昭６０−２０６７６６号公報に開示されているように、ブレーキキャリパに内蔵されたモータをバッテリにより駆動して、モータの回転力を直動変換してピストンに伝達し、当該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ディスクブレーキ装置がある。
【０００３】
この種の電動ディスクブレーキ装置は、運転者によるブレーキペダル踏力（または変位量）をセンサにより検出し、コントローラによって、この検出値に応じて電動モータの回転状態を制御し、所望の制動力を得るようにしている。
また、上述したような電動ディスクブレーキ装置においては、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、これらの検出値に基づいてコントローラによって電動モータの回転状態を制御することにより、倍力制御、アンチロック制御、トラクション制御及び車両安定化制御等の機能を比較的簡単に組み込むことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したドライブレーキは回転式サーボモータを直動変換し、ブレーキパッドを押圧する構造となっており、制動力を発生させるために上記モータに必要な電力は現在、数百Ｗから１ｋＷぐらいである。この電力を自動車に搭載されたバッテリから供給する場合に、バッテリの出力電圧は低い（例えば、１２Ｖまたは３６Ｖ）ことから、上記モータに供給する電流の電流値が非常に大きくなってしまい、バッテリから上記モータに至るケーブル上での電力損失が大きくなるという問題が有った。
【０００５】
また、車両の搭載性を考えてブレーキキャリパの小型軽量化を図るためには、ブレーキキャリパに内蔵されたモータを小型化する必要があるが、モータを小型化した場合にはトルクが小さくなるので減速機が必要となる。この減速機を設けた場合において必要な制動力を得るようなブレーキ動作を行なわせるためには、モータに高速度回転が求められることから、上記モータに高電圧を供給する必要がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリの出力電圧を昇圧し、上記ケーブルに流れる電流の電流値を下げた状態で上記モータに電力を供給することにより、バッテリから上記モータに至るケーブル上での電力損失を低減することができると共に、ブレーキキャリパの小型軽量化の要請に応えることができる電動ブレーキ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、モータの駆動力に基づいて制動力を発生するブレーキと、バッテリと、該バッテリの出力電圧に基づいて前記モータを駆動するモータ駆動回路とを有する電動ブレーキ装置において、前記バッテリと前記モータ駆動回路との間に設けられ、前記バッテリから供給される電圧を昇圧して出力する昇圧回路を有し、自動車の駐車時に前記昇圧回路の昇圧動作を停止させて前記バッテリの出力電圧を前記モータ駆動回路へ供給することを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の電動ブレーキ装置によれば、バッテリ側とモータ駆動回路との間にバッテリから供給された電圧を所定のレベルまで昇圧する昇圧回路を有するので、モータ駆動回路に高電圧を供給でき、それ故、バッテリから上記モータに至るケーブル上での電力損失を低減することができると共に、ブレーキの小型軽量化の要請に応えることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、前記昇圧回路は前記バッテリの近傍に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、前記昇圧回路は前記バッテリの近傍に設けるようにしたので、低電圧かつ大電流が流れるケーブルを極力、短くすることができ、昇圧回路とバッテリとの間に接続されるケーブルにおける電力損失の低減を図ることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の電動ブレーキ装置において、車両の停止を検出する車両停止検出手段と、該車両停止検出手段により前記車両の停止が検出されたときに前記昇圧回路の昇圧動作を停止するように制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、車両停止検出手段により車両の停止が検出されたときに制御手段により前記昇圧回路の昇圧動作を停止するように制御するので、車両停止時の大きな制動力を必要としないときに、昇圧回路における昇圧動作に要する消費電力を削減でき、バッテリの高寿命化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置の構成を図１に示す。図１において、本発明の第１の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置は、車両１に搭載されたバッテリ２と、モータを内蔵し該モータの駆動力に基づいて制動力を発生するブレーキキャリパ５と、バッテリ２から供給された電圧（例えば１２Ｖまたは３６Ｖ）を所定のレベル（例えば、３００Ｖ）まで昇圧し出力する昇圧回路３と、昇圧回路３の出力電圧を受けて前記モータを駆動するモータ駆動回路４とを有している。昇圧回路３及びモータ駆動回路４は図示してないコントローラにより、例えば、ブレーキペダルの踏込み量（変位量）に基づいて制御されるようになっている。
【００１３】
また、昇圧回路３は、バッテリ２の近傍に設けられており、バッテリ２と昇圧回路３との間を接続するケーブルは極力、短くなるようにしてある。
上記構成において、ブレーキ操作時にはブレーキペダルの操作信号に基づいて図示してないコントローラから出力される制御信号により昇圧回路３の昇圧動作が開始され、昇圧回路３は、モータ駆動回路４はバッテリ２の出力電圧を昇圧した高電圧を供給し、モータ駆動回路４はブレーキキャリパ５内のモータを高電圧で駆動する。
【００１４】
本実施の形態では、バッテリ２と昇圧回路３との間を接続するケーブルは極力、短くなるようにしてあり、また昇圧回路３からブレーキキャリパ５に至る電力供給用のケーブルは長いが、ブレーキキャリパ５内のモータに供給される電圧が高電圧であることにより、上記ケーブルに流れる電流の電流値が小さくて済み、ケーブルの電力損失が少ない。この結果、配線用のケーブルの径を小さくすることができる。
また、大きな電流が流れるバッテリ２と昇圧回路３との間を接続するケーブルは極力、短くしてあるので、電磁的なノイズが低減される効果もある。
【００１５】
図１に示した電動ディスクブレーキ装置におけるバッテリ２、昇圧回路３、モータ駆動回路４、及びブレーキキャリパ５との接続形態としては、図２乃至図５に示すものがある。図２に示す接続形態では、昇圧回路３、モータ駆動回路４は１つで４つのブレーキキャリパ５を制御するように構成されている。この接続形態では、各車輪毎に独立したブレーキ制御を行なうことはできない。
また、図３に示す接続形態では、モータ駆動回路４が４つ設けられ、この４つのモータ駆動回路４が４つのブレーキキャリパ５に１対１に対応するように接続されている。この接続形態では、各車輪毎に独立したブレーキ制御を行なうことができる。
【００１６】
また、図４に示す接続形態では、フェールセーフを考慮し、図３に示した接続形態において、更に昇圧回路３をモータ駆動回路４に１対１に対応して設けたものである。このように構成することにより、各車輪毎に設けられた全ブレーキが動作不能となる危険性を回避することができる。
更に、図５に示す接続形態では、昇圧回路３を２つとし、２つの昇圧回路３、３の内１つの昇圧回路３を、それぞれ車両１上において対角線上に位置する一方の一対のブレーキキャリパ５（Ｆ.Ｒ），５（Ｒ．Ｌ）に、他の１つの昇圧回路３を他方の一対のブレーキキャリパ５（Ｒ．Ｒ）、５（Ｆ．Ｌ）にそれぞれ、対応させて設け、各ブレーキキャリパ５に１対１に対応して設けられたモータ駆動回路４を介して各ブレーキキャリパ５に接続するようにしたものである。
【００１７】
この接続形態では、一方の昇圧回路が故障したときでも、他方の昇圧回路が正常動作していれば対角線上のブレーキキャリパ５が作動することにより、車両がスピンしにくく、効果的なブレーキングが可能となる。
第１の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置によれば、バッテリ側とモータ駆動回路との間にバッテリから供給された電圧を所定のレベルまで昇圧する昇圧回路を有するので、モータ駆動回路に高電圧を供給でき、それ故、バッテリから上記モータに至るケーブル上での電力損失を低減することができると共に、ブレーキキャリパの小型軽量化の要請に応えることができる。
【００１８】
また、本実施の形態によれば、ケーブルの電力損失を低減できるだけでなく、昇圧回路３により安定した電圧をモータ駆動回路４に供給することができるので、バッテリ２の出力電圧によらず、制動力を発生することができる。
【００１９】
本発明の第２の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置の構成を図６に示す。本実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置が、図１に示した第１の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置と構成上、異なるのは、昇圧回路３に電圧供給するバッテリを、パワー用バッテリ２−１（パワー用：３６Ｖ）、２−２（弱電用：１２Ｖ）の２種類、設け、昇圧回路３にこれらのバッテリのいずれからでも電圧供給することができるようにした点であり、他の構成は同一であるので、重複する説明は省略する。
【００２０】
すなわち、パワー用に３６Ｖ、弱電用に１２Ｖの２種類のバッテリを備えた自動車において、３６Ｖのバッテリが故障、あるいはケーブルの断線、バッテリターミナルの外れ等のトラブルが発生したときに、１２Ｖのバッテリよりブレーキキャリパに電力を供給する。６はダイオードである。これは昇圧回路３が設けられていることから、可能となる。なお、バッテリだけでなく、ジェネレータの出力を昇圧回路３を介してブレーキキャリパに電力を供給するようにしてもよい。
本実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置によれば、入力電圧の変動によらず、安定したブレーキングが可能となる。３６Ｖバッテリも１２Ｖバッテリも使用でき、両方のバッテリを使用することにより、制動力が確実に得られ、安全性の向上が図れる。
【００２１】
次に、本発明の各実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置における昇圧回路の具体的構成の一例を図７に示す。同図において、昇圧回路は、バッテリ電圧が印加される入力端子２１、２２間にコイル８とスイッチング素子としてのトランジスタ７が直列接続されている。また、トランジスタ７のコレクタはダイオード９を介して出力端子２３に接続されており、エミッタは出力端子２４に接続されている。ダイオード９のカソードとトランジスタ７のエミッタ間にはコンデンサ１０が接続されている。
【００２２】
上記構成において、入力端子２１、２２間に印加されるバッテリ電圧をトランジスタ７をＯＮ状態とすることによりコイル８に電流を流し、コイル８にエネルギーを蓄積し、トランジスタ７をＯＦＦ状態としたときにトランジスタのコレクタの電圧が上昇し、ダイオード９を介してコンデンサ１０に充電電流が流入し、コンデンサ１０が充電されるために出力端子２３、２４間に安定した高電圧が発生する。
【００２３】
ここで、昇圧回路の昇圧動作の制御が不能となったとき、すなわち図示してないコントローラによるトランジスタ７のスイッチング制御がトランジスタ７の動作不良、その他の原因により不能となったとき、コイル８、ダイオード９を通じて３６Ｖをブレーキキャリパ内のモータに供給することができ、それ故ブレーキが完全に効かなくなることは無い。ブレーキキャリパ内のモータの減速比が大きい場合には、昇圧回路の昇圧動作を行なわないことにより、回転速度が上がらずブレーキ動作速度が遅くなるが、回転が停止したときに発生する制動力は大きい。ブレーキキャリパ内のモータの減速比が小さい場合にはブレーキ動作速度は速いが発生する制動力は小さくなってしまう。
【００２４】
本発明の各実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置では、昇圧回路で昇圧を行なわずにバッテリの出力電圧によるブレーキ動作において、パーキングブレーキと同様に自動車を停止させておくのに十分な制動力（例えば、３０パーセント勾配において停止させておく制動力）を発生でき、自動車が走行時に必要なＡＢＳ（Anti brake System）動作、ＶＤＣ（Vehicle Dynamics Control）動作や急ブレーキに必要な制動力、ブレーキ動作速度を得るためには昇圧回路の昇圧動作が必要となるような、モータ特性、減速比を有するブレーキキャリパとする。
【００２５】
このように構成することにより、昇圧回路において昇圧動作をしてないときに、バッテリ電圧により自動車を停止させておくのに必要な制動力が得られることにより、昇圧回路故障時及び昇圧回路が昇圧動作をしていない駐車時等において安全性の向上が図れる。
なお、昇圧回路は図７に示した回路に限らず、周知の種々の回路、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ等を使用することができる。
【００２６】
本発明の第３の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置の構成を図８に示す。本実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置では、車両が停止状態にある時に電動ディスクブレーキ装置における昇圧回路の昇圧動作を停止させることを特徴としている。図８に示すように、本実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置は、車両の停止を検出する車両停止検出手段３０と、車両停止検出手段３０により車両の停止が検出されたときに昇圧回路３の昇圧動作を停止するように制御する制御手段３２とを有している。
【００２７】
昇圧回路の昇圧動作により高電圧を維持するためには制動力を発生していないときでも少量の電力を消費する。したがって、駐車時等、長時間に亙り自動車が運転されていない場合には、消費電力を低減する観点から昇圧回路の昇圧動作を行なわせないことが望ましい。そのために、昇圧回路３の昇圧動作を行なう条件として、
（１） キースイッチがＯＮであるとき
（２） オートマチックのパーキングポジションが解除されたとき
（３） パーキングブレーキが解除されたとき
（４） ブレーキペダルが踏まれたとき
（５） 車輪の回転が検出されたとき
の全ての条件が成立したときとする。
【００２８】
また、昇圧回路３の昇圧動作を停止させる条件は、
（６）キースイッチがＯＦＦであるとき
（７）ブレーキペダルが踏まれてないとき
（８）車輪の回転が検出されていないとき
の全ての条件が成立したときとする。すなわち、（６）〜（８）の全ての条件が成立したことが車両停止検出手段３０により検出された場合には制御手段３２により昇圧回路３に昇圧動作の停止を指示する制御信号が出力され、昇圧回路３における昇圧動作は停止される。
【００２９】
本発明の第３の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置によれば、車両停止検出手段３０により車両の停止が検出されたときに、制御手段３２により前記昇圧回路の昇圧動作を停止するように制御するので、車両停止時の大きな制動力を必要としないときに、昇圧回路における昇圧動作に要する消費電力を削減でき、バッテリの高寿命化が図れる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の電動ブレーキ装置によれば、バッテリ側とモータ駆動回路との間にバッテリから供給された電圧を所定のレベルまで昇圧する昇圧回路を有するので、モータ駆動回路に高電圧を供給でき、それ故、バッテリから上記モータに至るケーブル上での電力損失を低減することができると共に、ブレーキの小型軽量化の要請に応えることができる。また、自動車の駐車時に前記昇圧回路の昇圧動作を停止させて前記バッテリの出力電圧を前記モータ駆動回路へ供給するので、駐車時において安全性の向上が図れる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、前記昇圧回路は前記バッテリの近傍に設けるようにしたので、低電圧かつ大電流が流れるケーブルを極力、短くすることができ、昇圧回路とバッテリとの間に接続されるケーブルにおける電力損失の低減を図ることができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、車両停止検出手段により車両の停止が検出されたときに、制御手段により前記昇圧回路の昇圧動作を停止するように制御するので、車両停止時の大きな制動力を必要としないときに、昇圧回路における昇圧動作に要する消費電力を削減でき、バッテリの高寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】 図１に示した電動ディスクブレーキ装置における昇圧回路からブレーキキャリパに至る接続形態の一例を示すブロック図。
【図３】 図１に示した電動ディスクブレーキ装置における昇圧回路からブレーキキャリパに至る接続形態の一例を示すブロック図。
【図４】 図１に示した電動ディスクブレーキ装置における昇圧回路からブレーキキャリパに至る接続形態の一例を示すブロック図。
【図５】 図１に示した電動ディスクブレーキ装置における昇圧回路からブレーキキャリパに至る接続形態の一例を示すブロック図。
【図６】 本発明の第２の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置の要部の構成を示すブロック図。
【図７】 本発明の各実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置における昇圧回路の具体的構成の一例を示す回路図。
【図８】 本発明の第３の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置の要部の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１ 車両
２ バッテリ
３ 昇圧回路
４ モータ駆動回路
５ ブレーキキャリパ
３０ 車両停止検出手段
３２ 制御手段

Claims (3)

1. モータの駆動力に基づいて制動力を発生するブレーキと、バッテリと、該バッテリの出力電圧に基づいて前記モータを駆動するモータ駆動回路とを有する電動ブレーキ装置において、
   前記バッテリと前記モータ駆動回路との間に設けられ、前記バッテリから供給される電圧を昇圧して出力する昇圧回路を有し、
   自動車の駐車時に前記昇圧回路の昇圧動作を停止させて前記バッテリの出力電圧を前記モータ駆動回路へ供給することを特徴とする電動ブレーキ装置。
2. 前記昇圧回路は前記バッテリの近傍に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動ブレーキ装置。
3. 車両の停止を検出する車両停止検出手段と、
   該車両停止検出手段により前記車両の停止が検出されたときに前記昇圧回路の昇圧動作を停止させることを特徴とする請求項１または２に記載の電動ブレーキ装置。

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