JP6373715B2 - 電動ブレーキ装置 - Google Patents

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Description

この発明は、各種自動車等の車両に適用する電動ブレーキ装置に関し、特にその制御に関する。
従来、電動ブレーキ装置に関する技術として、遊星ローラを用い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）。直動機構、電動モータ、および減速機を使用した電動ブレーキについても提案されている（特許文献２）。また、電動ブレーキの摩擦パッド接触時と非接触時とで、制御ゲインを切り替える手法が提案されている（特許文献３）。
特開２００６−１９４３５６号公報 特開１９９４−３２７１９０号公報 特開２０００−２６４１８６号公報
特許文献１〜３のような電動ブレーキ装置では、電動モータを制御する上で、直動アクチュエータの軸方向荷重、モータ電流、車輪の速度ないし減速度、車両の減速度、等により推定されるブレーキ力を所定の目標値に追従させるブレーキ力制御を行うことが一般的である。しかしながら、ブレーキ力が小さい領域においてブレーキ力を正確に制御することは困難であり、このためブレーキフィーリングが悪化する場合がある。
例えば軸方向荷重を制御する手法において、摩擦材がブレーキロータに軽く接触する程度の極めて小さい荷重を精度良く検出することは困難であり、複雑な構造や多くのセンサを必要とする場合がある。前記の検出精度の課題が解決された場合であっても、例えばディスクブレーキにおけるブレーキキャリパの倒れ、摩擦パッドの保持器に対する抉り、等の要因で、軸方向荷重が発生しない場合においても、一般に引き摺りトルクと称される制動力が発生し、これを前記軸方向荷重の検出手法で推定することは困難である。
また、モータ電流を制御する手法においては、前記軸方向荷重による手法と同様の課題がある。加えて、電動アクチュエータの摩擦抵抗や慣性による影響を除去することは、特に小さいブレーキ力を発揮する状況において極めて困難である。
また、上記軸方向荷重ないしモータ電流を用いる手法において、実際に摩擦材とブレーキロータが接触するまで軸方向荷重やモータ電流は変化しないため、摩擦材接触時にアクチュエータの慣性の影響で過剰なブレーキ力が発生する場合がある。前記課題に対する対策として、例えば文献３のような手法によって摩擦材とブレーキロータを緩やかに接触させる手法が提案されているが、高速なブレーキ動作を阻害し、フィーリングの悪化や制動距離の延長が発生する場合がある。
例えば車輪の速度ないし減速度、および車両の減速度を制御する手法において、路面の傾斜、風向きや風速の変化による空気抵抗の変化、路面状況の変化、等による影響を除去することは、特に小さいブレーキ力を発揮する状況において極めて困難である。
この発明の目的は、上記課題を解消し、小さなブレーキ力を与えるときの、操作性や目標ブレーキ力への追従性を向上させ、ブレーキフィーリングを改善することの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、ブレーキロータ４１と、このブレーキロータ４１に接触させる摩擦材４５Ａ，４５Ｂと、電動のモータ４３と、このモータ４３の駆動力を前記摩擦材４５Ａ，４５Ｂの前記ブレーキロータ４１に対する接触離間方向の動作に変換する動作変換機構４４と、ブレーキ制御装置２とを備え、
このブレーキ制御装置２は、前記モータ４３の回転角θを推定するモータ回転角推定手段１２と、実際に発生しているブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段１１と、与えられた目標ブレーキ力Ｆｒに追随して前記モータ４３を制御することによりブレーキ力を制御するブレーキ力制御手段７を有する電動ブレーキ装置において、
前記ブレーキ制御装置２に、
前記モータ回転角推定手段１２で推定されるモータ４３の回転角θを用いて前記摩擦材４５Ａ，４５Ｂと前記ブレーキロータ４１とのマイナスを含むクリアランスを推定するクリアランス推定手段１３と、
前記目標ブレーキ力Ｆｒを所定の切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗと比較し、前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗ未満の場合に、前記目標ブレーキ力Ｆｒが大きくなるに従って前記摩擦材４５Ａ，４５Ｂと前記ブレーキロータ４１との前記クリアランスが零または負の所定値Ｃｓｗに近づく目標クリアランスＣｒを生成し、前記ブレーキ力制御手段７による前記目標ブレーキ力Ｆｒに追随する制御に代えて、前記クリアランス推定手段１３の推定クリアランスＣを用いて前記目標クリアランスＣｒに追従するように前記モータ４３の制御を行うクリアランス制御手段１４を設けたことを特徴とする。
なお、前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗは、前記摩擦材４５Ａ，４５Ｂがブレーキロータ４１に近接した状態であるか否かを判定する値であり、前記「クリアランス制御手段１４」は、いわば「ライニング近接制御手段」である。
前記「摩擦材」は、ドラム型ブレーキの場合はブレーキシューを意味し、ディスク型ブレーキの場合はブレーキパッドを意味する。
この構成によると、近接状態、すなわちマイナスを含むクリアランスを推定するクリアランス制御手段１４を設け、目標ブレーキ力Ｆｒを所定の切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗと比較し、切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗ未満の場合においては、摩擦材４５Ａ，４５Ｂとブレーキロータ４１とのクリアランスを制御し、前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗ以上の目標ブレーキ力Ｆｒに対しては、ブレーキ力推定手段１１で推定されたブレーキ力Ｆを目標ブレーキ力Ｆｒに追従させるように制御する。そのため、小さなブレーキ力を与えるときに、結果として目標ブレーキ力Ｆｒへの追従性を向上させ、操作性、ブレーキフィーリングを改善することができる。
摩擦材４５Ａ，４５Ｂには摩耗等があるため、ある程度大きなブレーキ力の場合にはクリアランスでブレーキ力を適切に制御することは難しい。そのため、零よりも十分に大きな目標ブレーキ力Ｆｒの場合は、従来どおりブレーキ力推定手段１１の推定ブレーキ力Ｆを用いてブレーキ力制御手段７により目標ブレーキ力Ｆｒに追従させる制御を行うようにしており、大きなブレーキ力の場合の制御も適切に行うことができる。
この発明において、前記クリアランス推定手段１３は、前記目標ブレーキ力Ｆｒが前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗよりも小さな所定値Ｆｒ０以上の場合に、前記ブレーキ力推定手段１１で推定されるブレーキ力Ｆと、前記モータ回転角推定手段１２で推定される前記モータ４３の回転角θと、これらブレーキ力Ｆおよび回転角θのそれぞれの微分値とのうちの、少なくとも２つ以上の関係に基づいて、前記クリアランスの推定を行うようにしても良い。
これにより、精度良く前記クリアランスを推定することができる。
この発明において、前記クリアランス制御手段１４により前記目標クリアランスＣｒに追従させる制御によって前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗに相当するクリアランスに到達するときのブレーキ力と、前記クリアランス制御手段１４による制御から前記ブレーキ力制御手段７により前記目標ブレーキ力Ｆｒに追従する制御に切り替わるときのブレーキ力とが一致するように、前記目標クリアランスＣｒと前記目標ブレーキ力Ｆｒとの少なくともいずれか一方に対して補正をかける切替時一致補正手段１７を設けても良い。例えばオフセットをかける補正を行う。
この補正を行うことで、摩擦材４５Ａ，４５Ｂのクリアランスの推定誤差に伴う制御方式切り替え時のブレーキ力変動を防止することができる。
前記切替時一致補正手段１７を設けた場合に、前記クリアランス制御手段１４により前記目標クリアランスＣｒに追従させる制御によって前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗに相当するクリアランスに到達したときの、前記目標ブレーキ力Ｆｒに対する前記クリアランス推定手段１３で推定されたクリアランスＣ、または前記ブレーキ力推定手段１１で推定されたブレーキ力Ｆのいずれかの偏差が所定値以下の場合においてのみ、前記切替時一致補正手段１７による補正を実行する一致補正実行判断手段１８を設けても良い。 すなわち、ある程度大きな目標ブレーキ力Ｆｒが素早く要求されて、実ブレーキ力と乖離している場合などにおいては、前記補正を行わないようにする。目標ブレーキ力Ｆｒが実ブレーキ力と乖離していてブレーキ力を急激に変化させる場合は、前記制御形式切り替え時のブレーキ力変動の影響がなく、前記補正を行わない方が迅速なブレーキ力増大を行える。
この発明において、前記ブレーキ力制御手段７による制御によって、前記ブレーキ力推定手段１１により推定されるブレーキ力Ｆが前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗまで低下したときの、前記クリアランス推定手段１３で推定されるクリアランスＣが、前記クリアランス制御手段１４によって制御される前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗにおけるクリアランスと一致するように、前記クリアランス制御手段１４における目標クリアランスＣｒを設定しても良い。これにより、クリアランスの推定誤差等に伴う制御方式切り替え時のブレーキ力変動を防止することができる。
この発明において、前記切替時一致補正手段１７による補正を行った後、前記目標ブレーキ力Ｆｒが前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗよりも所定量大きい値になるまでの間において、前記補正の補正量を徐々に零に近づくように変化させる一致補正量解消手段１９を設けても良い。前記補正としてオフセットを補正する場合は、前記一致補正量解消手段１９はオフセット解消手段となる。
これにより、ブレーキ力制御手段７による適切な制御に違和感なく切替えられる。
前記一致補正量解消手段１９は、次の機能を持つ手段としても良い。例えば、この発明において、前記切替時一致補正手段１７による補正を行った後、前記目標ブレーキ力Ｆｒが、所定変化率を超える変化率で変動したとき、前記補正の補正量が零に近づくように前記補正量を変化させる一致補正量解消手段１９を設けても良い。
また、この発明において、前記切替時一致補正手段１７による補正を行った後、時間経過とともに前記補正の補正量が零に近づくように前記補正量を変化させる一致補正量解消手段１９を設けても良い。
この発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦材と、電動のモータと、このモータの駆動力を前記摩擦材の前記ブレーキロータに対する接触離間方向の動作に変換する動作変換機構と、ブレーキ制御装置とを備え、このブレーキ制御装置は、前記モータの回転角を推定するモータ回転角推定手段と、実際に発生しているブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段と、与えられた目標ブレーキ力に追随して前記モータを制御することによりブレーキ力を制御するブレーキ力制御手段を有する電動ブレーキ装置において、前記ブレーキ制御装置に、前記モータ回転角推定手段で推定されるモータの回転角を用いて前記摩擦材と前記ブレーキロータとのマイナスを含むクリアランスを推定するクリアランス推定手段と、前記目標ブレーキ力を所定の切替判定ブレーキ力と比較し、前記切替判定ブレーキ力未満の場合に、前記目標ブレーキ力が大きくなるに従って前記摩擦材と前記ブレーキロータとの前記クリアランスが零または負の所定値に近づく目標クリアランスを生成し、前記ブレーキ力制御手段による前記目標ブレーキ力に追随する制御に代えて、前記クリアランス推定手段の推定クリアランスを用いて前記目標クリアランスに追従するように前記モータの制御を行うクリアランス制御手段を設けため、小さなブレーキ力を与えるときの、操作性や目標ブレーキ力への追従性を向上させ、ブレーキフィーリングを改善することができる。
この発明の一実施形態に係る電動ブレーキ装置におけるブレーキ装置本体の一例の断面と制御系の概念構成のブロック図とを示す説明図である。 同電動ブレーキ装置の動作例の流れ図である。 同電動ブレーキ装置におけるクリアランスとブレーキ力の関係を示すグラフである。 （Ａ），（Ｂ）は、同電動ブレーキ装置における目標ブレーキ力に応じてクリアランス制御およびブレーキ力制御を行う様子をそれぞれ示すグラフである。 同電動ブレーキ装置の制御動作を示すブロック図である。 同電動ブレーキ装置におけるブレーキ装置本体の他の例の正面図である。
この発明の第１の実施形態を図１〜図５と共に説明する。この電動ブレーキ装置は、自動車等の車両における車輪の制動に使用されるものであり、機構的な部分であるブレーキ本体１と、このブレーキ本体１を制御するブレーキ制御装置２とで構成される。
ブレーキ本体１は、車輪と共に回転するブレーキロータ４１と、摩擦材取付け部４２と、電動のモータ４３と、このモータ４３の回転駆動力を前記摩擦材取付け部４２のブレーキロータ４１に対する接触離間方向の動作に変換する動作変換機構４４とを備える。このブレーキ本体１は、ディスクブレーキ型であり、ブレーキキャリパ４６の先端の爪部４６ａの一部を構成する摩擦材４５Ａと、前記摩擦材取付け部４２に取り付けられた摩擦材４５Ａとの間でディスク型のブレーキロータ４１が挟まれる。この例では、前記各摩擦材４５Ａ，４５Ｂはブレーキパッドである。なお、両摩擦材４５Ａ，４５Ｂを総称する場合、および区別しない場合は、単に「摩擦材４５」と符合を記す場合がある。動作変換機構４４は、この例では遊星ローラ減速機からなる直動アクチュエータを示しているが、ボールねじ機構、ボールランプ等の他の直動アクチュエータを使用してもよい。モータ４３は、パルスコーダやレゾルバ等からなるモータ角検出器４３ａを有している。
ブレーキ制御装置２は、与えられた目標ブレーキ力に従ってブレーキ本体１のモータ４３を制御することによりブレーキ力を制御する手段であり、専用のＥＣＵ（電気制御ユニット）で構成される。目標ブレーキ力は、ベレーキペダル等のブレーキ操作手段３から上位ＥＣＵ４の目標ブレーキ力分配手段５を介して与えられる。目標ブレーキ力は、例えばトルク値を示す電圧値等で与えられる。上位ＥＣＵ４は、例えば車両全体の統括制御、協調制御等を行う制御装置である。なお、ブレーキ制御装置２は、上位ＥＣＵ４の一部として設けられていても良い。
ブレーキ制御装置２は、その基本的な構成として、前記目標ブレーキ力に追随してモータ４３を制御することによりブレーキ力を制御するブレーキ力制御手段７とブレーキ力推定手段１１を有する。前記ブレーキ力制御手段７は、ＥＣＵ４から与えられた目標ブレーキ力を下位に指令する目標ブレーキ力指令部８と、フィードバックコントローラ９と、電力変換手段１０とを有する。フィードバックコントローラ９は、目標ブレーキ力指令部８から与えられた目標ブレーキ力に追従するように、前記ブレーキ力推定手段１１の推定ブレーキ力をフィードバックさせて制御する手段である。電力変換手段１０は、フィードバックコントローラ９の出力をモータ４３の駆動のための電力に変換して出力する手段であり、インバータ等で構成される。
前記ブレーキ力推定手段１１は、ブレーキ本体１で実際に発生しているブレーキ力を推定する手段であり、例えば、電力変換手段１０からモータ４３に与えるモータ電流の電流値を監視する電流計１１ａにより構成され、またはこの電流計１１ａの検出値を監視する手段で構成される。または、ブレーキ本体１の動作変換機構４４内に設けた荷重センサの検出値を監視する手段であってもよい。なお、この場合、荷重センサは摩擦材Ａ、４５Ｂからの反力を検出するものである。
この実施形態は、上記の基本構造を備えたブレーキ制御装置２において、目標ブレーキ力が小さい場合、つまり摩擦材４５が近接状態であってまだ完全には接触していない場合等に、ブレーキ力制御手段７と切替えて用いられるクリアランス制御手段１４を設けたものであり、このクリアランス制御手段１４による制御のために、モータ回転角推定手段１２およびクリアランス推定手段１３を設けている。
モータ回転角推定手段１２は、前記モータ４２のロータ（図示せず）の回転角を推定する手段であり、前記モータ角検出器４３ａにより構成され、またはこのモータ角検出器４３ａの検出値を監視する手段から構成される。なお、モータ回転角推定手段１２は、クリアランス制御手段１４を設ける場合に限らず、ブレーキ力制御手段７でベクトル制御等のモータ位相に応じた効率化を図る制御を行う場合にも設けられるため、それを利用しても良い。
クリアランス推定手段１３は、摩擦材４５Ａ，４５Ｂとブレーキロータ４１とのクリアランスを推定する手段であり、前記モータ回転角推定手段１２で推定されるモータ４３の回転角を用いて推定する。クリアランス推定手段１３は、この例では、前記ブレーキ力推定手段１１で推定されるブレーキ力と、前記モータ回転角推定手段１２で推定されるモータ４３の回転角と、これらブレーキ力および回転角のそれぞれの微分値とのうちの、少なくとも２つ以上の関係に基づいて、前記クリアランスの推定を行う。例えば、前記ブレーキ力推定手段１１で推定されるブレーキ力と、前記モータ回転角推定手段１２で推定されるモータ４３の回転角とから前記クリアランスの推定を行うものとされる。なお、クリアランス推定手段１３は、目標ブレーキ力Ｆｒが後述の切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗよりも小さな所定値Ｆｒ０以上の場合に機能するものであっても良い。
クリアランス制御手段１４は、前記目標ブレーキ力Ｆｒを所定の切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗと比較し、前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗ未満の場合に、前記目標ブレーキ力Ｆｒが大きくなるに従って前記クリアランスが零または負の所定値Ｃｓｗに近づく目標クリアランスＣｒを生成し、前記ブレーキ力制御手段７による前記目標ブレーキ力Ｆｒに追随する制御に代えて、前記クリアランス推定手段１３の推定値を用いて前記目標クリアランスＣｒに追従するようにモータ４３の制御を行う手段である。
クリアランス制御手段１４は、この例では前記ブレーキ力制御手段７におけるフィードバックコントローラ９と電力変換手段１０とは制御に用いるため、クリアランス制御手段１４から出力する目標クリアランスＣｒは、目標ブレーキ力Ｆｒを示す電圧信号に換算した電圧値としてフィードバックコントローラ９に与える。
クリアランス制御手段１４は、次の制御方式切替判定部１５、およびクリアランス制御実行部１６を有する。また、クリアランス制御手段１４を効果的に用いる手段として、ブレーキ制御装置２には、この他に切替時一致補正手段１７、一致補正実行判断手段１８、および一致補正量解消手段１９が設けられている。
制御方式切替判定部１５は、前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗが設定され、上位ＥＣＵ４より与えられた目標ブレーキ力Ｆｒが、前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗ未満であるか否かを判定して、未満である場合のみクリアランス制御実行部１６によるクリアランス制御を実行させる。前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗは、摩擦材４５の近接状態となる比較的に小さな値に設定される。
クリアランス制御実行部１６は、前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗ未満の目標ブレーキ力Ｆｒに対して、この目標ブレーキ力Ｆｒに対応する目標クリアランスＣｒを図４（Ａ）のように関数等で設定した対応目標クリアランス設定部１６ａを有し、与えられた目標ブレーキ力Ｆｒを前記対応目標クリアランス設定部１６ａに照らして目標クリアランスＣｒを生成し、目標クリアランス指令部１６ｂから出力させる。この出力する目標クリアランスＣｒは、前述のように、クリアランス制御手段１４が有するフィードバックコントローラ９が使用できるように、目標ブレーキ力に換算した電圧値で出力する。
クリアランス制御実行部１６は、この他に、微小時制御部１６ｃを有する。
この微小時制御部１６ｃ、並びに前記切替時一致補正手段１７、一致補正実行判断手段１８、および一致補正量解消手段１９の機能等については、以下の動作説明と共に説明する。
図５は、図１の電動ブレーキ装置の制御機能の概要を示すブロック図であり、図１の目標ブレーキ力指令部８と、目標クリアラス指令部１６ｂと、制御方式切替判定部１５とを纏めて目標生成器２０として示し、図１のクリアランス制御実行部１６によるクリアランス制御とブレーキ力制御部７によるブレーキ力制御との切替えを行う手段を切替部２１として示している。
ここで、以下の説明の理解の容易のために、ブレーキ力と摩擦材４５のクリアランスとの関係を図３と共に説明する。同図は、摩擦材４５とブレーキロータ４１間のクリアランスと、発生するブレーキ力（引き摺りトルク）との関係の模式図である。図中のＸ軸とＹ軸の交点０が、クリアランスが零の位置を示す。
例えば図１のようなディスクブレーキにおいては、摩擦材４５Ｂで構成される押付け面から対向するブレーキキャリパ爪部４６ａの摩擦材４５Ａで構成される押付け面までの距離ａと、摩擦材４５とディスク形のブレーキロータ４１の厚みｂとが一致する場所として定義しても良い。同図はクリアランスが大きく開いている場合を示しており、このクリアランスが無くなるように摩擦材４５Ａ，４５Ｂが移動することで上記距離ａが前記厚みｂと一致する。
図６に示すようなドラムブレーキ型の電動ブレーキ装置においては、ブレーキシューである摩擦材４２Ａの外接円の径がドラム形のブレーキロータ４１Ａの内径に一致する点として定義しても良い。
また、例えば動作変換機構（直動アクチュエータ）４４に発生する軸方向荷重を検出して摩擦材押圧力を制御する電動ブレーキ装置では、動作変換機構４４の軸方向荷重が零近傍の所定の値以下となる位置として定義しても良い。
摩擦材４５のクリアランスが零以上の場合においても、実際には摩擦材４５の保持機構に対する抉りや、ブレーキロータ４１の傾き、ブレーキキャリパ４６の重量バランスによる傾き、等の影響で摩擦材が接触し、ブレーキ力が発生する。例えば、ディスクブレーキの場合、引き摺りトルクが変化しなくなる０．２〜０．３mm程度のクリアランスを設けることが一般的であり、この実施形態においても、０．２〜０．３mm程度のクリアランスを設けても良い。
図４は、前記目標ブレーキ力Ｆｒによる制御と目標クリアランスＣｒによる制御とに制御形式を切替えて制御する場合の各制御の様子を示す。
同図（Ａ）は、目標ブレーキ力Ｆｒが比較的小さな領域において、目標ブレーキ力Ｆｒの変化に応じて摩擦材４５のクリアランスを制御する例を示す。
ブレーキ要求が無い場合、摩擦材４５のクリアランスは図４における引き摺りトルクが十分低減された初期値Ｃ０としておく。目標ブレーキ力Ｆｒとして略零の所定値Ｆｒ０が要求されたとき、前記クリアランスを所定の値Ｃ１まで小さくする。これは、図３に示すように、クリアランスが大きくなるほど発生するブレーキ力すなわち引き摺りトルクの変化量は小さくなるため、ブレーキの応答を早めるためにクリアランスを縮小してもブレーキ力に大きな変化は生じないためである。
なお、このような段階を経ず、前記目標ブレーキ力Ｆｒ０においてクリアランスが初期値Ｃ０であってもよい。
いずれの場合も、前記対応目標クリアランス設定部１６ａに、目標ブレーキ力Ｆｒと目標クリアランスＣｒとの関係として設定しておく。
上記のように目標ブレーキ力Ｆｒが零から前記略零に近い所定値Ｆｒ０までの間、クリアランスを前記値Ｃ０としておく制御を行う手段が、前記微小時制御部１６ｃである。
目標ブレーキ力Ｆｒが所定値Ｆｒ０から切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗに至るまでにおいては、図４（Ａ）に示すように摩擦材４５のクリアランスがＣ１から負の所定値Ｃｓｗまで変化するよう制御する。クリアランスに対するブレーキ力は前記のような非線形性を示すので、目標ブレーキ力Ｆｒに対して目標クリアランスＣｒを本図のように非線形にすると、結果として目標ブレーキ力Ｆｒに対して発生するブレーキ力（引き摺りトルク）は概ね線形とすることができる。なお、計算量低減の為、前記の目標ブレーキ力Ｆｒと目標クリアランスＣｒとの相関を単純な線形相関として与えても良い。
また、前記所定値Ｃｓｗを本図のように零より小さな値として設定することで、ブレーキ力制御に切り替える際に十分な精度をもって検出可能なブレーキ力が発生し、検出不可能な小さなブレーキ力の推定における不確かさを回避することができる。なお、所定値Ｃｓｗは予め測定したクリアランスとブレーキ力推定結果との関係に基づいて、任意の値に定めることができる。
同図のような目標ブレーキ力Ｆｒと目標クリアランスＣｒとの関係を、前記対応目標クリアランス設定部１６ａに設定しておく。
図４（Ｂ）は、目標ブレーキ力Ｆｒが前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗ以上の場合について、ブレーキ力を制御する例を示す。
前記切替時一致補正手段１７は、このようなクリアランス制御とブレーキ力制御との切替え時に、その切替え動作を円滑化する手段である。
前記切替時一致補正手段１７は、例えば、切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗに対応する推定ブレーキ力Ｆ０について、摩擦材４５Ａ，４５Ｂのクリアランスが前記負の所定値Ｃｓｗの際に発生するブレーキ力と等しくなるよう、ブレーキ力推定手段１１で推定される推定ブレーキ力Ｆの絶対値を補正した値とする。この補正を行うことで、摩擦材４５Ａ，４５Ｂのクリアランスの推定誤差に伴う制御切り替え時のブレーキ力変動を防止することができる。
前記切替時一致補正手段１７は、纏め直して説明すると、前記クリアランス制御手段１４により前記目標クリアランスＣｒに追従させる制御によって前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗに相当するクリアランスに到達するときのブレーキ力と、前記クリアランス制御手段１４による制御から前記ブレーキ力制御手段７により前記目標ブレーキ力Ｆｒに追従する制御に切り替わるときのブレーキ力とが一致するように、前記目標クリアランスＣｒと前記目標ブレーキ力Ｆｒとの少なくともいずれか一方に対して補正をかける。
この補正を行うことで、摩擦材４５のクリアランスの推定誤差に伴う制御方式切り替え時のブレーキ力変動を防止することができる。
前記切替時一致補正手段１７は、必ずしも実行させる必要はなく、一致補正実行判断手段１８により、状況に応じて行うようにしても良い。例えば、ある程度大きな目標ブレーキ力Ｆｒが素早く要求されて、実ブレーキ力と乖離している場合などにおいては、一致補正実行判断手段１８により、前記補正を行わないようにする。目標ブレーキ力Ｆｒが実ブレーキ力と乖離していてブレーキ力を急激に変化させる場合は、前記制御形式切り替え時のブレーキ力変動の影響がなく、前記補正を行わない方が迅速なブレーキ力増大を行える。
前記一致補正実行判断手段１８は、纏め直すと、前記クリアランス制御手段１４により前記目標クリアランスＣｒに追従させる制御によって前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗに相当するクリアランスに到達したときの、前記目標ブレーキ力Ｆｒに対する前記クリアランス推定手段１３で推定されたクリアランスＣ、または前記ブレーキ力推定手段１１で推定されたブレーキ力Ｆのいずれかの偏差が所定値以下の場合においてのみ、前記切替時一致補正手段１７による補正を実行する。前記「所定値」は適宜定める。
前記補正については、切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗより所定量大きなブレーキ力までの間において、前記補正量が零となるよう、補正解消区間を設けても良い。前記補正解消区間は固定の値としても良く、前記補正量に応じた可変の値としても良い。前記補正解消区間を用いる制御は、前記一致補正実行判断手段１８によって行うようにしても、また前記切替時一致補正手段１７によって行うようにしても良い。
前記一致補正量解消手段１９は、前記切替時一致補正手段１７で補正を行った場合に、その後に補正量を次第に解消する手段である。この補正量の解消により、ブレーキ力制御手段７による適切な制御に違和感なく切替えられる。
前記一致補正量解消手段１９は、前記切替時一致補正手段１７による補正を行った後、例えば、前記目標ブレーキ力Ｆｒが前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗよりも所定量大きい値になるまでの間において、前記補正の補正量を徐々に零に近づくように変化させる。前記補正としてオフセットを補正する場合は、前記一致補正量解消手段１９はオフセット解消手段となる。
前記一致補正量解消手段１９は、上記の他に、前記切替時一致補正手段１７による補正を行った後、前記目標ブレーキ力Ｆｒが、所定の勾配、つまり所定変化率を超える変化率で変動したとき、前記補正の補正量が零に近づくように前記補正量を変化させるようにしても良い。
また、前記一致補正量解消手段１９は、前記切替時一致補正手段１７による補正を行った後、時間経過とともに前記補正の補正量が零に近づくように前記補正量を変化させるようにしても良い。
なお、処理簡略化の為、ブレーキ操作中は前記オフセット等の補正を解消しない仕様としても良い。また、ブレーキが解除された際には、オフセット等の補正量をリセットする仕様としても良い。
また、この実施形態では、目標ブレーキ力の低下により、前記ブレーキ力制御手段７による制御からクリアランス制御手段１４による制御に切り替わる場合の円滑化等の処置を次のようにしている。前記ブレーキ力推定手段１１により推定されるブレーキ力Ｆが前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗまで低下したときの、前記クリアランス推定手段１３で推定されるクリアランスＣが、前記クリアランス制御手段１４によって制御される前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗにおけるクリアランスと一致するように、前記クリアランス制御手段１４における目標クリアランスＣｒを設定しても良い。これにより、クリアランスの推定誤差等に伴う制御方式切り替え時のブレーキ力変動を防止することができる。
図２は、前記ブレーキ制御装置２による制御動作の一例の概要を示す流れ図である。このブレーキ制御装置２では、まず目標ブレーキ力Ｆｒ、推定クリアランスＣ、および推定ブレーキ力Ｆを、図１の上位ＥＣＵ４、クリアランス推定手段１３、およびブレーキ力推定手段１１からそれぞれ得る（ステップＳ１〜Ｓ３）。
ステップＳ４で、目標ブレーキ力Ｆｒを略零である所定値Ｆｒ０（図４（Ａ））と比較する。目標ブレーキ力Ｆｒが所定値Ｆｒ０よりも小さい場合は、クリアランス制御のために、ブレーキラインニグ４２の初期位置となるクリアランスＣ０を取得する（ステップＳ１２）。このクリアランスＣ０を目標クリアランスＣｒとして、推定クリアランスＣがクリアランスＣ０となるようにモータトルクを決定する（スセップ１３）。この初期位置となるクリアランスＣ０となるように制御する手段が、図１の微小時制御部１６ｃである。
ステップＳ４で、目標ブレーキ力Ｆｒが所定値Ｆｒ０以上であると判断された場合は、ステップＳ５に進み、目標ブレーキ力Ｆｒを切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗと比較する。切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗ未満の場合は、ステップＳ１０に進み、クリアランス制御手段１４において目標クリアランスＣｒを取得する。この目標クリアランスＣｒに推定クリアランスＣが追従するようにモータトルクを決定する（ステップＳ１１）。
ステップＳ５で、目標ブレーキ力Ｆｒが切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗ以上であると判断された場合は、以下のブレーキ力制御を行う。
このブレーキ力制御では、まず、クリアランス推定手段１３で推定された推定クリアランスＣを、前記負の所定値Ｃｓｗ（図４（Ａ））と比較する（Ｓ６）。推定クリアランスＣが前記所定値Ｃｓｗと略一致する場合は、ステップ９に進み、推定ブレーキ力Ｆと前記切替判定ブレーキ力Ｆｒｓｗとの差である補正量Ｆａｄｊを求めた後、ステップＳ７に進む。推定クリアランスＣが前記所定値Ｃｓｗと略一致しない場合は、直接にステップＳ７に進む。この場合、前記補正量Ｆａｄｊは初期値（例えば零）である。
ステップＳ７では、目標ブレーキ力Ｆｒと補正量Ｆａｄｊとを加算した補正後目標ブレーキ力Ｆｒ′を求め、この補正後目標ブレーキ力Ｆｒ′に推定ブレーキ力Ｆが追従するようにモータトルクを決定する（ステップＳ８）。
この電動ブレーキ装置によると、上記のように摩擦材４５Ａ，４５Ｂの近接時（クリアランス小の時）は、クリアランス制御を行うようにしたため、小さなブレーキ力を与えるときの操作性、目標ブレーキ力への追従性を向上させ、ブレーキフィーリングを改善することができる。
１…ブレーキ本体
２…ブレーキ制御装置
７…ブレーキ力制御手段
１１…ブレーキ力推定手段
１２…モータ回転角推定手段
１３…クリアランス推定手段
１４…クリアランス制御手段
１５…制御方式切替判定部
１６…クリアランス制御実行部
１７…切替時一致補正手段
１８…一致補正実行判断手段
１９…一致補正量解消手段
４１…ブレーキロータ
４２…摩擦材取付け部
４３…モータ
４４…動作変換機構
４５，４５Ａ，４５Ｂ…摩擦材
Ｃｒ…目標クリアランス
Ｆｒ…目標ブレーキ力
Ｆｒｓｗ…切替判定ブレーキ力
θ…回転角

Claims (8)

  1. ブレーキロータと、このブレーキロータに接触させる摩擦材と、電動のモータと、このモータの駆動力を前記摩擦材の前記ブレーキロータに対する接触離間方向の動作に変換する動作変換機構と、ブレーキ制御装置とを備え、
    このブレーキ制御装置は、前記モータの回転角を推定するモータ回転角推定手段と、実際に発生しているブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段と、与えられた目標ブレーキ力に追随して前記モータを制御することによりブレーキ力を制御するブレーキ力制御手段とを有する電動ブレーキ装置において、
    前記ブレーキ制御装置に、
    前記モータ回転角推定手段で推定されるモータの回転角を用いて前記摩擦材と前記ブレーキロータとのマイナスを含むクリアランスを推定するクリアランス推定手段と、
    前記目標ブレーキ力を所定の切替判定ブレーキ力と比較し、前記切替判定ブレーキ力未満の場合に、前記目標ブレーキ力が大きくなるに従って前記摩擦材と前記ブレーキロータとの前記クリアランスが零または負の所定値に近づく目標クリアランスを生成し、前記ブレーキ力制御手段による前記目標ブレーキ力に追随する制御に代えて、前記クリアランス推定手段の推定クリアランスを用いて前記目標クリアランスに追従するように前記モータの制御を行うクリアランス制御手段を設けたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
  2. 請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、前記クリアランス推定手段は、前記目標ブレーキ力が前記切替判定ブレーキ力よりも小さな所定値以上の場合に、前記ブレーキ力推定手段で推定されるブレーキ力と、前記モータ回転角推定手段で推定される前記モータの回転角と、これらブレーキ力および回転角のそれぞれの微分値とのうちの、少なくとも２つ以上の関係に基づいて、前記クリアランスの推定を行う電動ブレーキ装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の電動ブレーキ装置において、前記クリアランス制御手段により前記目標クリアランスに追従させる制御によって前記切替判定ブレーキ力に相当するクリアランスに到達するときのブレーキ力と、前記クリアランス制御手段による制御から前記ブレーキ力制御手段により前記目標ブレーキ力に追従する制御に切り替わるときのブレーキ力とが一致するように、前記目標クリアランスと前記目標ブレーキ力との少なくともいずれか一方に対して補正をかける切替時一致補正手段を設けた電動ブレーキ装置。
  4. 請求項３に記載の電動ブレーキ装置において、前記クリアランス制御手段により前記目標クリアランスに追従させる制御によって前記切替判定ブレーキ力に相当するクリアランスに到達したときの、前記目標ブレーキ力に対する前記クリアランス推定手段で推定されたクリアランス、または前記ブレーキ力推定手段で推定されたブレーキ力のいずれかの偏差が所定値以下の場合においてのみ、前記切替時一致補正手段による補正を実行する一致補正実行判断手段を設けた電動ブレーキ装置。
  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、前記ブレーキ力制御手段による制御によって、前記ブレーキ力推定手段により推定されるブレーキ力が前記切替判定ブレーキ力まで低下したときの、前記クリアランス推定手段で推定されるクリアランスが、前記クリアランス制御手段によって制御される前記切替判定ブレーキ力におけるクリアランスと一致するように、前記クリアランス制御手段における目標クリアランスを設定した電動ブレーキ装置。
  6. 請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記切替時一致補正手段による補正を行った後、前記目標ブレーキ力が前記切替判定ブレーキ力よりも所定量大きい値になるまでの間において、前記補正の補正量を徐々に零に近づくように変化させる一致補正量解消手段を設けた電動ブレーキ装置。
  7. 請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記切替時一致補正手段による補正を行った後、前記目標ブレーキ力Ｆｒが、所定変化率を超える変化率で変動したとき、前記補正の補正量が零に近づくように前記補正量を変化させる一致補正量解消手段を設けた電動ブレーキ装置。
  8. 請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記切替時一致補正手段による補正を行った後、時間経過とともに前記補正の補正量が零に近づくように前記補正量を変化させる一致補正量解消手段を設けた電動ブレーキ装置。
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