JP6258053B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

Description

この発明は、電動ブレーキ装置に関し、電流損失を低減する技術に関する。

従来、電動ブレーキとして、以下のものが提案されている。
１．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１）。
２．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２）。

特開２００６−１９４３５６号公報 特開平６−３２７１９０号公報

前記１，２のような、電動モータのトルクを直動アクチュエータの軸力に変換するブレーキ装置の場合、発生する損失のうち、電流損失の割合が大きい。例えば、一定のブレーキ力を保持する場合において、発生する損失は全て前記電流損失となる。
前記理由により、前記電動ブレーキ装置の消費電力を低減するためには、単位ブレーキ力当たりの電流値を下げることが有効である。

しかしながら、減速比を大きくして必要なモータトルクを下げると、電動ブレーキ装置の減速機の大型化や、ブレーキ力に対して必要なモータ回転角の増加によって応答性の低下が問題となる場合がある。また、モータトルクを大きくすると、モータの大型化に伴う占有スペースの増加やコスト増加、慣性力の増加に伴うパワーレートの低下が問題となる場合がある。

この発明の目的は、電動モータを大型化することなく電流損失を低減することができ、また、必要十分な応答性を確保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、車両の車輪にブレーキ力を与えるブレーキ部材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、前記電動モータ２を制御する制御装置９とを備えた電動ブレーキ装置において、前記制御装置９は、
ブレーキ操作手段３２の操作量から前記ブレーキ力の指令値Ｆｔを出力するブレーキ力指令手段３１ａと、
このブレーキ力指令手段３１ａから出力されるブレーキ力の指令値Ｆｔに対し、定められたブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、前記電動モータ２の電流損失が最小となる回転角θ´、および、その回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）、となるように前記電動モータ２を制御するモータ回転角制御手段４２とを有することを特徴とする。
前記電動モータ２として、所望の分解能があり、角度制御可能な永久磁石式のモータが適用される。
前記ブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲は、例えば、ユーザー等の感覚や、ブレーキ力Ｆ（θ´）を決定するときの車速等の条件により定められる。

ブレーキ力は、電動ブレーキ装置の伝達機構である直動機構４の軸力に比例し、この軸力はモータトルクに比例する。また、同じ電流条件におけるモータトルクについて、一般に極数およびスロット数に依存した周期で、モータ回転位相毎の磁束密度分布の変動等に起因してトルクが変動するトルクリプルが発生する。
電流損失は、電流の二乗に比例するため、最終的にブレーキ力に対する電動モータの電流損失の相関は、ブレーキ力の二乗成分およびトルクリプルの二乗成分の加算値となる。

この構成によると、前記トルクリプルを考慮して電流損失を低減するブレーキ力を決定している。車両の運転者がブレーキ操作手段３２を操作すると、ブレーキ力指令手段３１ａは、ブレーキ操作手段３２の操作量からブレーキ力の指令値Ｆｔを出力する。モータ回転角制御手段４２はブレーキ力の指令値Ｆｔを取得する。モータ回転角制御手段４２は、ブレーキ力の指令値Ｆｔに対し、定められたブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、電動モータ２の電流損失が最小となる回転角θ´、および、その回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）を決定する。
電動モータ２に電流を流して回転させたときに発生するトルク変動成分、すなわちトルクリプルは、特に高速回転時において機器の振動や騒音等の問題を引き起こす場合がある。トルクリプルを制御のみで完全に抑制することは困難である為、ハードウェアの対策としてモータ回転時の磁束密度分布を均一化するようなステータやロータ形状設計が一般に用いられるが、体積当たりのトルク密度が低下する場合が多く、モータが大型化する問題がある。このため、電動ブレーキ装置のようにモータ搭載スペースが限られ、かつ主に低速回転で使用される場合、ある程度トルクリプルを許容した上でトルク密度を優先する設計が有効である。
この構成では、電動モータ２に発生するトルクリプルを積極的に利用して、ブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、電動モータ２における電流損失が最小となるモータ回転角を探索し、その電流損失が最小となるモータ回転角のときのブレーキ力を採用している。この場合のブレーキ力は、本発明の制御を行っていないブレーキ力に比べて大小変動するものの、ブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内であるため、必要十分な制動力を発揮する。このようにブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、電流損失が最小となるモータ回転角およびそのモータ回転角のときのブレーキ力を決定しているため、電動モータ２を大型化することなく電流損失を低減することができ、また、必要十分な応答性を確保することができる。

前記モータ回転角制御手段４２は、前記ブレーキ力Ｆ（θ´）が前記ブレーキ力の指令値Ｆｔよりも大となるように、前記ブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲を設定しても良い。この場合、実際のブレーキ力Ｆ（θ´）が、少なくともブレーキ力の指令値Ｆｔを下回ることはない。このため、例えば、ヒルホールド用途の場合において、車両を駐停車位置に確実に保持することが可能となる。

前記モータ回転角制御手段４２は、前記ブレーキ力の指令値Ｆｔが大きくなる程、前記ブレーキ力許容誤差ΔＦが大きくなるように設定しても良い。ブレーキ力の指令値Ｆｔが大きくなる強ブレーキ時ほど、一般に、電流損失が大きくなり、且つ、車両の運転者がブレーキ力許容誤差ΔＦを体感し難くなる。よって、モータ回転角制御手段４２は、ブレーキ力の指令値Ｆｔが大きくなる程、ブレーキ力許容誤差ΔＦが大きくなる可変の値とすることで、電動モータ２を木目細かく制御することができる。

前記車両の速度を検出する車速検出手段４３を設け、前記モータ回転角制御手段４２は、前記車速検出手段４３で検出される車速が閾値以下のときのみ、前記ブレーキ力Ｆ（θ´）を決定しても良い。
前記閾値以下とは、車速が例えば数ｋｍ／ｈ以下の低速時または停車時である。
ブレーキ力許容誤差ΔＦが車両運動に影響を及ぼし難い低速時または停車時のとき、モータ回転角制御手段４２は、電流損失が最小となる回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）を決定し得る。

前記モータ回転角制御手段４２は、左右の車輪に設けられた電動ブレーキ装置Ａ，Ｂについて、前記ブレーキ力の指令値Ｆｔに対し、一方の電動ブレーキ装置Ａのブレーキ力Ｆ_Ａ（θ_Ａ）と、他方の電動ブレーキ装置Ｂのブレーキ力Ｆ_Ｂ（θ_Ｂ）が、設定された左右のブレーキ力許容誤差ΔＦ_ＲＬに対してＦ_Ａ（θ_Ａ）−Ｆ_Ｂ（θ_Ｂ）＜ΔＦ_ＲＬであり、かつ、電動ブレーキ装置Ａおよび電動ブレーキ装置Ｂの電流損失の加算値が最小となるモータ回転角θ_Ａ，θ_Ｂに制御しても良い。
前記左右のブレーキ力許容誤差ΔＦ_ＲＬは、試験やシミュレーション等の結果に応じて設定される。

例えば、車両走行中において、左右の車輪に設けられた電動ブレーキ装置Ａ，Ｂの左右のブレーキ力の誤差により、車両に運転者が意図しないヨーモーメントが発生する場合がある。そこで、一方のブレーキ力Ｆ_Ａ（θ_Ａ）から他方のブレーキ力Ｆ_Ｂ（θ_Ｂ）を減じた値が、設定された左右のブレーキ力許容誤差ΔＦ_ＲＬを越えないようにする。かつ、左右の電動ブレーキ装置Ａ，Ｂの電流損失の加算値が最小となるモータ回転角θ_Ａ，θ_Ｂに制御する。これにより、ヨーモーメントの発生をある程度許容しつつ、電流損失の低減が可能となる。

この発明の自動車は、前記いずれかの電動ブレーキ装置を備えたことを特徴とする。自動車に前記いずれかの電動ブレーキ装置を搭載することで、電費を低減し、航続距離を延ばすことが可能となる。

この発明の電動ブレーキ装置は、電動モータと、車両の車輪にブレーキ力を与えるブレーキ部材と、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、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、ブレーキ操作手段の操作量から前記ブレーキ力の指令値Ｆｔを出力するブレーキ力指令手段と、このブレーキ力指令手段から出力されるブレーキ力の指令値Ｆｔに対し、定められたブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、前記電動モータの電流損失が最小となる回転角θ´、および、その回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）、となるように前記電動モータを制御するモータ回転角制御手段とを有する。このため、電動モータを大型化することなく電流損失を低減することができ、また、必要十分な応答性を確保することができる。

この発明の第１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発揮するブレーキ力と、このブレーキ力を維持する際の電流損失との関係を示す図である。 同電動ブレーキ装置の電流損失を低減する手法の概念を示す図である。 同電動ブレーキ装置における電流損失の最小化の処理方法を段階的に示すフローチャートである。 この発明の他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の電流損失を低減する手法の概念を示す図である。 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電流損失を低減する手法の概念を示す図である。 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電流損失を低減する手法の概念を示す図である。

この発明の第１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、制御装置９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を搭載する車両には、車両全般を制御する電気制御ユニットであるＥＣＵ３１が設けられている。ＥＣＵ３１は、例えば、ブレーキ力指令手段としてブレーキコントローラ３１ａを含む。このブレーキコントローラ３１ａは、ブレーキ操作手段であるブレーキペダル３２の操作量（ストローク）に応じて変化するセンサ３２ａの出力に応じてブレーキ力の指令値Ｆｔを生成する。ＥＣＵ３１にインバータ装置３３が接続され、インバータ装置３３は、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を制御するモータコントロール部３５とを有する。

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、ブレーキコントローラ３１ａから与えられる指令値に従い、電流指令に変換して、パワー回路部３４のＰＷＭ制御部３４ａに電流指令を与える。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、例えば、ロータのコア部に永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータ（ＩＰＭモータ）であり、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。

モータコントロール部３５は、基本となる制御部としてモータ駆動制御部３７を有する。モータ駆動制御部３７は、上位制御手段であるＥＣＵ３１のブレーキコントローラ３１ａから与えられるトルク指令による指令値（減速指令）に従い、電流指令に変換して、ＰＷＭ制御部３４ａに電流指令を与える手段である。

モータ駆動制御部３７は、インバータ３４ｂから電動モータ２に流すモータ電流値を電流検出手段３８から得て、電流フィードバック制御を行う。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。これらモータ駆動制御部３７とＰＷＭ制御部３４ａとで、電動モータ２の回転角θを制御するモータ回転角制御機能部４０が構成される。

この実施形態では、前記構成のモータコントロール部３５に、次の電流損失低減手段４１を設けている。電流損失低減手段４１は、ブレーキ力許容誤差範囲設定部４１ａと、電流損失低減時ブレーキ力決定部４１ｂとを有する。ブレーキ力許容誤差範囲設定部４１ａは、ブレーキ力の指令値Ｆｔに対するブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲を設定する。電流損失低減時ブレーキ力決定部４１ｂは、設定されたブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、電動モータ２の電流損失が最小となる回転角θ´およびその回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）を決定する。

電流損失低減時ブレーキ力決定部４１ｂは、モータ駆動制御部３７からＰＷＭ制御部３４ａに与える電流指令に、前記ブレーキ力Ｆ（θ´）となるために必要な指令を与える。ＰＷＭ制御部３４ａは、電流損失低減時ブレーキ力決定部４１ｂからの指令に応じて、ＰＷＭディーティ比を変更する。その結果、電動モータ２が回転角θ´に制御され、その回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）が発揮される。
前記電流損失低減手段４１とモータ回転角制御機能部４０とでモータ回転角制御手段４２が構成される。

ここで図４は、この電動ブレーキ装置の発揮するブレーキ力と、このブレーキ力を維持する際の電流損失との関係を示す図である。ブレーキ力は、電動ブレーキ装置の直動機構４（図１）の軸力に比例し、この軸力はモータトルクに比例する。また、同じ電流条件におけるモータトルクについて、一般に極数およびスロット数に依存した周期で、モータ回転位相毎の磁束密度分布の変動等に起因してトルクが変動するトルクリプルが発生する。電流損失は、電流の二乗に比例するため、最終的にブレーキ力に対する電動モータ２（図１）の電流損失の相関は、ブレーキ力の二乗成分およびトルクリプルの二乗成分の加算値となる。
この構成では、前記トルクリプルを考慮して電流損失を低減するブレーキ力を決定している。

図３に示すように、車両の運転者がブレーキペダル３２を操作すると、ブレーキコントローラ３１ａは、センサ３２ａの出力に応じて、ブレーキ力の指令値Ｆｔを生成しインバータ装置３３に出力する。電流損失低減手段４１は、前記ブレーキ力の指令値Ｆｔを取得する。ブレーキ力許容誤差範囲設定部４１ａは、ブレーキ力の指令値Ｆｔに対し、ブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲より最小値Ｆ_ＭＩＮおよび最大値Ｆ_ＭＡＸを設定する。さらにブレーキ力許容誤差範囲設定部４１ａは、ブレーキ力許容誤差ΔＦの最小値Ｆ_ＭＩＮとなる回転角θ_ＭＩＮ、および、ブレーキ力許容誤差ΔＦの最大値Ｆ_ＭＡＸとなる回転角θ_ＭＡＸを設定する。

電流損失低減時ブレーキ力決定部４１ｂは、定められたブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、電動モータ２の電流損失が最小となる回転角θ´、および、その回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）を決定する。

図５は、この電動ブレーキ装置の電流損失を低減する手法の概念を示す図である。図３も参照しつつ説明する。電流損失低減手段４１は、目標とするブレーキ力の指令値Ｆｔに対し、ブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内において、電流損失が最小となるブレーキ力Ｆに決定する。前記ブレーキ力許容誤差ΔＦについて、例えば、一般に電流損失が大きくなり、かつ、車両の運転者がブレーキ力誤差を体感し難くなる強ブレーキ時ほどΔＦが大となるような、可変の値としても良い。この場合、電動モータ２を木目細かく制御することができる。

図６は、この電動ブレーキ装置における電流損失の最小化の処理方法を段階的に示すフローチャートである。図３も参照しつつ説明する。ＥＣＵ３１は、ブレーキペダル３２の踏み込み量に応じたセンサ３２ａからの出力により、制動力を発揮している制動状態に移行した条件で本処理を開始する。本処理開始後、ブレーキ力許容誤差範囲設定部４１ａは、ブレーキコントローラ３１ａからブレーキ目標値である指令値Ｆｔを取得する（ステップＳ１）。次に、ブレーキ力許容誤差範囲設定部４１ａは、ブレーキ力の指令値Ｆｔに対するブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内より、最小値Ｆ_ＭＩＮおよび最大値Ｆ_ＭＡＸを設定する（ステップＳ２）。

次にブレーキ力許容誤差範囲設定部４１ａは、ブレーキ力許容誤差ΔＦの最小値Ｆ_ＭＩＮとなる回転角θ_ＭＩＮ、および、ブレーキ力許容誤差ΔＦの最大値Ｆ_ＭＡＸとなる回転角θ_ＭＡＸを設定する（ステップＳ３）。その後、電流損失低減時ブレーキ力決定部４１ｂは、次の評価関数を最小化する電動モータの回転角θ´を探索する（ステップＳ４）。

評価関数：Ｊ＝τ（θ）−τ_{ｒｉｐｐｌｅ}（θ_ｅ）
変数：θ（θ_ＭＩＮ＜θ＜θ_ＭＡＸ）
τ：ブレーキ力Ｆ（θ）に必要な平均トルク
τ_{ｒｉｐｐｌｅ}：トリクリプル成分
θ_ｅ：機械角θに対応する電気角

電流損失低減時ブレーキ力決定部４１ｂは、前記評価関数を最小化する電動モータ２の回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）を決定する（ステップＳ５）。なお電動モータ２の回転角とトルクの相関について、予め各回転位相毎の電流とトルクの特性を測定し、推定マップを作成することができる。もしくは、モータトルクと角加速度の関係を表す以下の関係式を用いたオブザーバにより、電動モータ２の回転角とトルクの相関を推定しても良い。
τ＋ｄ＝Ｊ×（ｄ^２θ／ｄｔ^２）

以上説明した電動ブレーキ装置によると、運転者がブレーキペダル３２を操作すると、ブレーキコントローラ３１ａは、センサ３２ａの出力に応じて、ブレーキ力の指令値Ｆｔを生成しインバータ装置３３に出力する。インバータ装置３３におけるモータ回転角制御手段４２は、ブレーキ力の指令値Ｆｔに対し、定められたブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、電動モータ２の電流損失が最小となる回転角θ´、および、その回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）を決定する。このようにブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、電流損失が最小となるモータ回転角およびそのモータ回転角のときのブレーキ力を決定しているため、電動モータ２を大型化することなく電流損失を低減することができ、また、必要十分な応答性を確保することができる。

他の実施形態について説明する。以下の説明において、図３も適宜参照しつつ説明する。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は、他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の電流損失を低減する手法の概念を示す図である。モータ回転角制御手段４２（図３）は、電流損失が最小となる回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）が、ブレーキ力の指令値Ｆｔよりも大となるように、ブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲を設定しても良い。この場合、実際のブレーキ力Ｆ（θ´）が、少なくともブレーキ力の指令値Ｆｔを下回ることはない。このため、例えば、ヒルホールド用途の場合において、車両を駐停車位置に確実に保持することが可能となる。

図８は、図５で示した手法に加え、二つの電動ブレーキ装置を誤差なく動かし、かつ電流損失を最小となる手法の概念図を示す。例えば、車両走行中において、左右の車輪に設けられた電動ブレーキ装置Ａ，Ｂの左右のブレーキ力の誤差により、車両に運転者が意図しないヨーモーメントが発生する場合がある。

そこで、モータ回転角制御手段４２は、一方のブレーキ力Ｆ_Ａ（θ_Ａ）から他方のブレーキ力Ｆ_Ｂ（θ_Ｂ）を減じた値が、設定された左右のブレーキ力許容誤差ΔＦ_ＲＬを越えないようにする。かつ、モータ回転角制御手段４２は、左右の電動ブレーキ装置Ａ，Ｂの電流損失の加算値が最小となるモータ回転角θ_Ａ，θ_Ｂに制御する。これにより、ヨーモーメントの発生をある程度許容しつつ、電流損失の低減が可能となる。

図８において、左右のブレーキ力許容誤差ΔＦ_ＲＬ＝０の場合を示しているが、前記ΔＦ_ＲＬをある程度のヨーレート誤差を許容する所定の値として、より電流損失の小さい条件となるよう左右のブレーキ力Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｒを設定しても良い。例えば、同図８において、Ｆ_Ｒを減少させ、その分、Ｆ_Ｌを増加させれば、電流損失の低減が可能となる。

図３に示すように、車両の速度を検出する車速検出手段４３を設け、モータ回転角制御手段４２は、車速検出手段４３で検出される車速が閾値以下のとき、電流損失が最小となる回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）を決定しても良い。前記閾値以下とは、車速が例えば数ｋｍ／ｈ以下の低速時または停車時である。前記車速検出手段４３として、例えば、車輪速センサや加速度センサを用いて車速を推定し得る。
この構成によると、ブレーキ力許容誤差ΔＦが車両運動に影響を及ぼし難い低速時または停車時のとき、モータ回転角制御手段４２は、電流損失が最小となる回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）を決定し得る。

前記車速検出手段４３（図３）を設け、図９に示すように、ブレーキ力許容誤差ΔＦについて、モータ回転角制御手段４２（図３）は、車速検出手段４３（図３）で検出される車速に応じて、ΔＦの大きさを調整しても良い。基本的に、車速が大きい程、ブレーキ力許容誤差ΔＦが制動距離やヨーモーメントに及ぼす影響も大きくなる。このため、車速が大きくなる程ブレーキ力許容誤差ΔＦを小さくする相関としても良い。その際、車速に対するブレーキ力許容誤差ΔＦについて、同図９のように非線形な傾向を設けても良く、線形な１次関数としても良い。

この実施形態では、電動モータ２として、永久磁石が内蔵された埋込磁石型同期モータが適用されているが、ロータ表面に永久磁石を設けたいわゆるＳＰＭモータを適用しても良い。
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して、ドラム式の押圧機構を採用しても良い。

２…電動モータ
４…直動機構
７…ブレーキパッド（ブレーキ部材）
９…制御装置
３１ａ…ブレーキコントローラ（ブレーキ指令手段）
３２…ブレーキペダル（ブレーキ操作手段）
４２…モータ回転角制御手段
４３…車速検出手段

Claims (5)

1. 電動モータと、車両の車輪にブレーキ力を与えるブレーキ部材と、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、前記電動モータを制御する制御装置とを備えた電動ブレーキ装置において、
   前記制御装置は、
   ブレーキ操作手段の操作量から前記ブレーキ力の指令値Ｆｔを出力するブレーキ力指令手段と、
   このブレーキ力指令手段から出力されるブレーキ力の指令値Ｆｔに対し、定められたブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲内で、前記電動モータの電流損失が最小となる回転角θ´、および、その回転角θ´のときのブレーキ力Ｆ（θ´）、となるように前記電動モータを制御するモータ回転角制御手段と、
   を有することを特徴と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において、前記モータ回転角制御手段は、前記ブレーキ力Ｆ（θ´）が前記ブレーキ力の指令値Ｆｔよりも大となるように、前記ブレーキ力許容誤差ΔＦの範囲を設定した電動ブレーキ装置。
3. 請求項１または請求項２記載の電動ブレーキ装置において、前記モータ回転角制御手段は、前記ブレーキ力の指令値Ｆｔが大きくなる程、前記ブレーキ力許容誤差ΔＦが大きくなるように設定した電動ブレーキ装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記車両の速度を検出する車速検出手段を設け、前記モータ回転角制御手段は、前記車速検出手段で検出される車速が閾値以下のときのみ、前記ブレーキ力Ｆ（θ´）を決定する電動ブレーキ装置。
5. 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、前記モータ回転角制御手段は、左右の車輪に設けられた電動ブレーキ装置Ａ，Ｂについて、前記ブレーキ力の指令値Ｆｔに対し、一方の電動ブレーキ装置Ａのブレーキ力Ｆ_Ａ（θ_Ａ）と、他方の電動ブレーキ装置Ｂのブレーキ力Ｆ_Ｂ（θ_Ｂ）が、設定された左右のブレーキ力許容誤差ΔＦ_ＲＬに対してＦ_Ａ（θ_Ａ）−Ｆ_Ｂ（θ_Ｂ）＜ΔＦ_ＲＬであり、かつ、電動ブレーキ装置Ａおよび電動ブレーキ装置Ｂの電流損失の加算値が最小となるモータ回転角θ_Ａ，θ_Ｂに制御する電動ブレーキ装置。

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