JP7080280B2 - 電動制動装置 - Google Patents

Description

本願は、電動ユニットで車両の制動力を制御する電動制動装置に関するものである。

従来から用いられている油圧式制動装置の代替手段として、電動機を駆動することで車両の制動力を得る電動制動装置の開発が進んでいる。制動装置は車両の重要な機能を担っており、故障が生じた場合でも車両として適正に走行、停止できるように冗長化したシステムが必須である。
例えば、特許文献１では、電動ピストンを動作させるモータとインバータを二重化して、片方のモータ若しくはインバータが故障した場合でも、もう片方のモータとインバータでモータを駆動して電動ピストンの動作を継続できる車両用電動ブレーキ装置が開示されている。

特許第６６２８７０５号公報

特許文献１では、電動ピストンを動作させるモータとインバータは二重化されており、どちらかが故障したとしても電動ピストンの動作を継続できるようになっているが、車両が必要とする制動力を計算するためのコントローラは二重化されていないため、コントローラが故障した場合には、電動ピストンの動作を継続することはできない。また、車両が必要とする制動力は、ブレーキペダルのストロークセンサにより検出されたストローク量等をコントローラに入力して計算するが、これらの入力についても二重化されておらず、信号線断線等によりストロークセンサで検出されたストローク量がコントローラに入力されなくなった場合には、電動ピストンの動作を継続することはできない。また、単純に二重化をするとコンポーネントが増加して、高コスト化する問題もあった。

本願は、上記を解決するためになされたものであり、その目的は、故障／異常が発生じた場合でも車両として適正に走行、停止できる車両用の電動制動装置を低コストで提供することである。

本願に開示される電動制動装置は、車両の車輪軸と共に回転するディスクロータと、ディスクロータに押し当てることで車両の制動力を発生するブレーキパッドと、モータで駆動され、ブレーキパッドをディスクロータに押し当てる若しくはブレーキパッドをディスクロータから引き離す電動ピストンと、モータを制御して電動ピストンの駆動を制御する電動ユニットと、ブレーキペダルのストローク量を検出するストロークセンサと、を備え、検出したストローク量に応じて電動ユニットによって車両の車輪の制動力を制御する電動制動装置であって、電動ユニットは、一つの電動ユニットにおいて、モータを駆動する第一のコントローラと第二のコントローラを備え、ストロークセンサの信号線が、第一のコントローラと前記第二のコントローラの両方に接続され、第一のコントローラ及び第二のコントローラはそれぞれ、ストロークセンサが検出したストローク量から、車両の制動に必要となるブレーキパッドをディスクロータに押付ける荷重の目標値を演算する。

本願の電動制動装置によれば、車両の電動制動装置に関連する部品に故障が生じた場合でも、車両として適正に走行、停止させることができる。また、低コストで実現できる。

実施の形態１に係る電動制動装置の構成を示す概略図である。 実施の形態１に係る電動制動装置を構成する電気系の要部構成を示す回路図である。 実施の形態２に係る電動制動装置の構成を示す概略図である。 実施の形態３に係る電動制動装置の構成を示す概略図である。 実施の形態４に係る電動制動装置の構成を示す概略図である。 実施の形態５に係る電動制動装置の構成を示す概略図である。 実施の形態６に係る電動制動装置の構成を示す概略図である。 実施の形態７に係る電動制動装置の構成を示す概略図である。 実施の形態７に係る電動制動装置の変形例を示す概略図である。

以下に添付図面を参照し、実施の形態に係る電動制動装置の各実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当部分については、同一符号を付している。

実施の形態１．
図１に基づいて、電動制動装置の構成を説明する。図１は実施の形態１に係る電動制動装置の構成を説明するための概略図を示している。
電動制動装置は図１に示すように、車両（図示しない）の車輪軸（図示しない）と共に回転するディスクロータ１が備えられ、ディスクロータ１は一対のブレーキパッド２に押し当てられることで摩擦力により車両の減速力・制動力を発生する。
車両の車体側にキャリパ３が図１の左右方向に自在に移動できるように支持されており、キャリパ３には駆動軸１０を備えるモータ５が固定され、また、キャリパ３にはモータ５で駆動されることで図１の左右方向に移動する電動ピストン４が取り付けられている。
モータ５は、単一のディスクロータに対して独立した２組のコイル巻き線を備えたステータを有する二重三相モータである。モータ５に電力を供給し、また、その動作（回転方向・回転速度・トルク）を制御するコントローラ（電力変換器）６ａ、６ｂと、コントローラ６ａ、６ｂと電力を授受する電源７（例えば、鉛電池、ニッケル水素電池、Ｌｉイオン電池、キャパシタ）を備えており、コントローラ６ａ、６ｂ（第一のコントローラ６ａ、第二のコントローラ６ｂ）からモータ５に電力が供給されることにより駆動軸１０が正逆回転し電動ピストン４が軸方向（図１の左右方向）に往復移動する。ここでコントローラ６ａ、６ｂはそれぞれモータ５の１組のコイル巻き線に通電できるように接続線で接続される。

ディスクロータ１の一方の面（図１の左側の面）に対向するキャリパ３とディスクロータ１の他方の面（図１の右側の面）に対向する電動ピストン４の先端部とに、それぞれブレーキパッド２が取り付けられている。

動作例として、モータ５の駆動軸１０が正方向に回転すると、電動ピストン４が図１の左方向に移動し、電動ピストン４の先端に取り付けられたブレーキパッド２がディスクロータ１に押し当てられると同時に、キャリパ３が反力により図１の右方向に移動して一対のブレーキパッド２によりディスクロータ１が押し当てられる。この動作により、減速力・制動力を発生する。また、モータ５の駆動軸１０が逆方向に回転すると、電動ピストン４が図１の右方向に移動し、反力により移動していたキャリパ３が図１の左方向に移動して、一対のブレーキパッド２がディスクロータ１から引き離される。この動作により、減速力・制動力を解放する。

車両にはブレーキペダル１２が備えられ、ブレーキペダル１２には、踏み込んだストローク量を検出するストロークセンサ１１ａ、１１ｂ（第一のストロークセンサ１１ａ、第二のストロークセンサ１１ｂ）が搭載されている。ストロークセンサ１１ａによって検出されたストローク量信号はコントローラ６ａに入力され、ストロークセンサ１１ｂによって検出されたストローク量信号はコントローラ６ｂに入力される。即ち、ブレーキペダル１２におけるストロークセンサの信号線が第一のコントローラ６ａと第二のコントローラ６ｂの両方に接続されている。なお、ブレーキペダル１２のストロークセンサを単一にして信号線が第一のコントローラ６ａと第二のコントローラ６ｂの両方に接続されるようにしてもよい。
車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となるディスクロータ１をブレーキパッド２で押し付ける荷重（以下、押付力）の目標値は、コントローラ６ａ、６ｂにて少なくとも前述したストローク量信号に基づいて演算する。演算された車両に必要な減速力・制動力若しくは押付力となるようにモータ５に電力を給電して、正逆回転させて、ディスクロータ１にブレーキパッド２を押し当て若しくは引き離すように動作する。

電動ピストン４には、ディスクロータ１がブレーキパッド２によってどのくらい押し当てられているかを検出する荷重センサ８ａ、８ｂが搭載されており、荷重センサ８ａによって検出された荷重信号はコントローラ６ａに入力され、荷重センサ８ｂによって検出された荷重信号はコントローラ６ｂに入力される。

モータ５には駆動軸１０の回転角を検出する回転角センサ９ａ、９ｂが設けられており、回転角センサ９ａによって検出された回転角信号はコントローラ６ａに入力され、回転角センサ９ｂによって検出された回転角信号はコントローラ６ｂに入力される。
モータ５とコントローラ６ａ、６ｂとの電力授受用の接続線に流れる電流を検出するモータ電流センサ（図示しない）も設けられており、コントローラ６ａ、６ｂにそれぞれモータ電流が入力され、コントローラ６ａ、６ｂは、例えば、入力された荷重信号、回転角信号・モータ電流信号に基づいてモータ５をフィードバック制御する。
なお、電動ユニット１３は、一つの電動ユニットにおいて、コントローラ６ａ、６ｂで構成されている。また、ブレーキアクチュエータを構成するブレーキ機構４０は、ディスクロータ１、ブレーキパッド２、キャリパ３、電動ピストン４、モータ５等によって構成されている。

次に、図２に基づいてコントローラ６ａ、６ｂを詳細に説明する。図２は実施の形態１に係る電動制動装置を構成する電気系の要部構成を示す回路図である。
図において、コントローラ６ａ、６ｂは、３相２組のコイル巻線を備えたモータ５を駆動制御し、ブレーキアクチュエータを操作するもので、いわゆるインバータ回路６７ａ、６７ｂと、中央処理装置（以下ＣＰＵと称する）６４ａ、６４ｂを搭載した制御回路部６０ａ、６０ｂと、電源リレー回路を形成する電源リレー用スイッチング素子６５ａ、６５ｂなどから構成されている。また、車両に搭載された電源７からイグニッションスイッチ１７および電源回路６３ａ、６３ｂを介して制御回路部６０ａ、６０ｂに電源が供給される。
さらに、ブレーキアクチュエータの近傍に搭載されてブレーキアクチュエータの押付力を検出する荷重センサ８ａ、８ｂ、ブレーキペダル（図示しない）を踏み込んだストローク量を検出するストロークセンサ１１ａ、１１ｂ等からの情報が制御回路部６０ａ、６０ｂに入力される。なお、電動ユニット１３には、外部装置と接続するための多数の端子が設けられており、具体的にはコネクタを回路基板に固定することによって配置される。

各種センサからの情報は、制御回路部６０ａ、６０ｂの入力回路６２ａ、６２ｂを介してＣＰＵ６４ａ、６４ｂに伝達される。ＣＰＵ６４ａ、６４ｂは、この入力された情報に基づいてモータ５を回転させるための電流値を演算し、駆動回路６１ａ、６１ｂへ制御信号を出力する。駆動回路６１ａ、６１ｂは、それぞれ入力信号を受け、出力回路を構成するインバータ回路６７ａ、６７ｂの各スイッチング素子を制御する制御信号を出力する。
なお、駆動回路６１ａ、６１ｂには小電流のみが流れるため、制御回路部６０ａ、６０ｂに配置されているが、インバータ回路６７ａ、６７ｂに配置してもよい。

また、インバータ回路６７ａ、６７ｂは、各相のコイル巻線（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）、（Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）に対して同一の回路構成を有しており、各相コイル巻線に独立して電流を供給するように構成されている。このインバータ回路６７ａ、６７ｂには、それぞれモータ５の３相のコイル巻線（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）（Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）に出力電流を供給する上下アーム用スイッチング素子（３１Ｕ１、３１Ｖ１、３１Ｗ１）、（３２Ｕ１、３２Ｖ１、３２Ｗ１）と、モータ５のコイル巻線Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１との配線を接続または遮断するモータリレー用スイッチング素子３４Ｕ１、３４Ｖ１、３４Ｗ１と、電流検出用のシャント抵抗３３Ｕ１、３３Ｖ１、３３Ｗ１と、ノイズ抑制用コンデンサ３０Ｕ１、３０Ｖ１、３０Ｗ１とが設けられている。

また、シャント抵抗３３Ｕ１、３３Ｖ１、３３Ｗ１の両端子間の電位差、及び例えば、モータ５のコイル巻線端子の電圧等も入力回路６２ａ，６２ｂに入力されている。これらの情報は、ＣＰＵ６４ａ、６４ｂにも入力され、演算した電流値に対応する検出値との差異を演算して、いわゆるフィードバック制御を行うように構成されており、必要なモータ電流を供給してブレーキアクチュエータを駆動する。
なお、電源リレー用スイッチング素子６５ａ、６５ｂの制御信号も出力されており、この電源リレー用スイッチング素子６５ａ、６５ｂによりモータ５への電流供給を遮断することができる。同様に、モータリレー用スイッチング素子３４Ｕ１、３４Ｖ１、３４Ｗ１もモータ５への電流供給をそれぞれ独立して遮断することができる。

ここで、インバータ回路６７ａ、６７ｂのパルス幅変調によるノイズの放出を抑制するために、コンデンサ、コイルからなるフィルタ６６ａ、６６ｂが電源７の電源端子（＋Ｂ、ＧＮＤ）に接続されている。また、電源リレー用スイッチング素子６５ａ、６５ｂに大電流が流れることによって発熱するため、インバータ回路６７ａ、６７ｂにそれぞれ内蔵させてインバータ回路６７ａ、６７ｂの放熱体に結合させ、放熱させるように構成してもよい。
なお、ノイズ抑制用コンデンサ、電源リレー、モータリレー、フィルタは必要に応じて搭載しないことでも問題ない。

ところで、ＣＰＵ６４ａ、６４ｂは、入力された各種情報からインバータ回路６７ａ、６７ｂ、コイル巻線（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）、（Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）等の異常を検出する異常検出機能を備えており、異常を検出した場合、その異常に応じて、電源リレー用スイッチング素子６５ａ、６５ｂをオフし、電源７を遮断する。または、モータリレー用スイッチング素子３４Ｕ１、３４Ｖ１、３４Ｗ１の所定の相のみをオフして電流供給を遮断することが可能である。さらに、異常を検出した場合、ＣＰＵ６４ａ、６４ｂは、駆動回路６１ａ、６１ｂを介して例えばランプなどの報知装置（図示しない）に電力を供給して点灯させるように構成してもよい。

一方、モータ５は、３相２組のコイル巻線がスター結線されているブラシレスモータであり、ロータの回転位置を検出するための回転角センサ９ａ、９ｂが搭載されている。この回転角センサ９ａ、９ｂも冗長系を確保するために２組のセンサがそれぞれ搭載され、ロータの回転情報がそれぞれ制御回路部６０ａ、６０ｂの入力回路６２ａ、６２ｂに伝達されている。
なお、モータ５は、３相スター結線のブラシレスモータでなく、デルタ結線のブラシレスモータであってもよく、２極２対のブラシ付きモータであってもよい。また、コイル巻線の仕様は、分布巻き、集中巻きでもよい。ただし、１組のコイル巻線のみ、あるいは、２組のコイル巻線でも所望のモータ回転数、トルクが出力できるように構成することが必要である。

また、荷重センサ８ａ、８ｂの信号も入力回路６２ａ、６２ｂに入力されている。これらの情報は、ＣＰＵ６４ａ、６４ｂにも入力され、演算した荷重値に対応する検出値との差異を演算して、いわゆるフィードバック制御を行うように構成することができる。
更には、回転角センサ９ａ、９ｂの信号も入力回路６２ａ，６２ｂに入力されている。これらの情報は、ＣＰＵ６４ａ、６４ｂにも入力され、回転角から演算した電動ピストンの位置で荷重を推定して制御するフィードフォワード制御を行うように構成することもできる。これらの制御により、ブレーキアクチュエータを駆動する。

ここで、ストロークセンサ１１ａ、１１ｂの信号も入力回路６２ａ，６２ｂに入力されている。これらの情報は、ＣＰＵ６４ａ、６４ｂにも入力され、ストローク量信号に基づいて、ＣＰＵ６４ａ、６４ｂでは車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算する。これらの目標値に応じて、荷重を制御する。

以上のように、コントローラ６ａ、６ｂは、それぞれ独立に入力情報、演算値、検出値を使用して独立にモータ５を駆動できるように構成されている。
ＣＰＵ６４ａ、６４ｂにはそれぞれストロークセンサの入力があり、両方のＣＰＵで車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算しているため、一方のＣＰＵへのストロークセンサの入力が断絶したり、ＣＰＵが故障したりしたとしても、他方のＣＰＵの演算結果を用いて制御を継続することが可能となり、車両の電動制動装置に関連する部品に故障が生じた場合でも、車両として適正に走行／停止させることができる。また、コントローラ６ａ、６ｂは、図１に示すように一つの電動ユニット１３に集約して一体化した構成として、かつ、コントローラ６ａ、６ｂにはモータ５を駆動する機能に加えて、各種センサ入力から車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算する機能も持たせており、それぞれの機能の二重化をするにあたって、別ユニットを作ることなくインターフェースあるいは入力回路の増加のみで対応できるため、低コストで実現できる。

また、両ＣＰＵ６４ａ、６４ｂ間にはデータ、情報を授受できるように通信ライン１４が接続されている。この通信ライン１４による情報の授受によりそれぞれ相手方ＣＰＵ６４ａ、６４ｂの動作状態を把握することができる。例えば、ＣＰＵ６４ａが異常を検出し、所定のスイッチング素子をオフしたことをＣＰＵ６４ｂへ伝達することができる。もし、ＣＰＵ６４ａ、６４ｂ自体に異常が発生した場合は、所定のフォーマットによる定期的な通信信号を授受することができなくなり、これにより一方のＣＰＵが他方のＣＰＵの異常発生を把握することもできる。
加えて、通信ライン１４により駆動回路６１ａ、６１ｂの同期をとって駆動することも可能である。適切な位相差で駆動することにより、電圧リプルの低減、電磁騒音の低減、ノイズの低減にも効果がある。

また、電源７の電圧を検出する電源電圧センサ（図示しない）、電源７からコントローラ６ａ、６ｂへの電流を検出する電源電流センサ（図示しない）を備えてもよく、これらのセンサを入力回路６２ａ、６２ｂを介して電源電圧信号・電源電流信号をＣＰＵ６４ａ、６４ｂへ入力し、その信号に基づいて各種センサの検出値を補正したり、ＣＰＵ６４ａ、６４ｂによる車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を補正したり、モータ５に通電するモータ電流の制御を補正したりしてもよい。

実施の形態２．
図３に基づいて、電動制動装置の構成を説明する。図３は実施の形態２に係る電動制動装置の構成を説明するための概略図を示している。
電動制動装置は図３に示すように、車両（図示しない）の車輪軸（図示しない）と共に回転するディスクロータ１ａ、１ｂが備えられ、ディスクロータ１ａ、１ｂは一対のブレーキパッド２ａ、２ｂに押し当てられることで摩擦力により車両の減速力・制動力を発生する。
車両の車体側にキャリパ３ａ、３ｂが図３の左右方向に自在に移動できるように支持されており、キャリパ３ａ、３ｂには駆動軸１０ａ、１０ｂを備えるモータ５ａ、５ｂが固定され、また、キャリパ３ａ、３ｂにはモータ５ａ、５ｂで駆動されることで図３の左右方向に移動する電動ピストン４ａ、４ｂが取り付けられている。

モータ５ａ、５ｂは、単一のディスクロータに対して１組のコイル巻き線を備えたステータを有する三相モータである。モータ５ａ、５ｂに電力を供給し、また、その動作（回転方向・回転速度・トルク）を制御するコントローラ（電力変換器）６ａ、６ｂと、コントローラ６ａ、６ｂと電力を授受する電源７を備えており、コントローラ６ａ、６ｂからモータ５ａ、５ｂに電力が供給されることにより駆動軸１０が正逆回転し電動ピストン４ａ、４ｂが軸方向（図３の左右方向）に往復移動する。ここでコントローラ６ａ、６ｂはそれぞれモータ５ａ、５ｂの１組のコイル巻き線に通電できるように接続される。
動作例、各部品の詳細については、実施の形態１と同様であるため、省略する。

本実施の形態では、コントローラ６ａ、６ｂにより２つの三相モータ５ａ、５ｂを駆動して、２つの電動ピストン４ａ、４ｂを動作する構成になっている。それぞれを駆動、動作するためのセンサ入力として、荷重センサ８ａ、回転角センサ９ａは、コントローラ６ａに入力され、荷重センサ８ｂ、回転角センサ９ｂは、コントローラ６ｂに入力されるように構成している。
また、ストロークセンサ１１ａ、１１ｂの信号もコントローラ６ａ、６ｂにそれぞれ入力されている。これらの情報は、ストローク量信号に基づいて、コントローラ６ａ、６ｂは車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算する。また、これらの目標値に応じて、車両の減速力・制動力、荷重を制御する。

以上のように、コントローラ６ａ、６ｂは、それぞれ独立に入力情報、演算値、検出値を使用して独立にモータ５ａ、５ｂを駆動できるように構成されている。
コントローラ６ａ、６ｂにはそれぞれストロークセンサの入力があり、両方のコントローラで車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算しているため、一方のコントローラへのストロークセンサの入力が断絶したり、コントローラが故障したりしたとしても、他方のコントローラの演算結果を用いて制御を継続することが可能となり、車両の電動制動装置に関連する部品に故障が生じた場合でも、車両として適正に走行／停止させることができる。また、コントローラ６ａ、６ｂは、図３に示すように一つの電動ユニット１３に集約して一体化した構成として、かつ、コントローラ６ａ、６ｂにはモータ５ａ、５ｂを駆動する機能に加えて、各種センサ入力から車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算する機能も持たせており、それぞれの機能の二重化をするにあたって、別ユニットを作ることなくインターフェースあるいは入力回路の増加のみで対応できるため、低コストで実現できる。

実施の形態３．
図４に基づいて、電動制動装置の構成を説明する。図４は実施の形態３に係る電動制動装置の構成を説明するための概略図を示している。
図４は、図１の構成に対して、車両の車両情報を検出する二重化された車両センサを追加した構成になっている。具体的には、車両センサとして、車輪の速度を検出する車輪速センサ７０ａ、７０ｂ（第一の車輪速センサ７０ａ、第二の車輪速センサ７０ｂ）と車両の加速度を検出する加速度センサ７１ａ、７１ｂ（第一の加速度センサ７１ａ、第二の加速度センサ７１ｂ）と車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ７２ａ、７２ｂ（第一のヨーレイトセンサ７２ａ、第二のヨーレイトセンサ７２ｂ）と車両に搭載されるステアリング装置７４の操舵角を検出する操舵角センサ７３ａ、７３ｂ（第一の操舵角センサ７３ａ、第二の操舵角センサ７３ｂ）の各種車両センサが追加されている。即ち、各車両センサは、対をなす第一の車両センサ、第二の車両センサで構成されている。なお、各種車両センサは、これらに限定されるものではない。

車輪速センサ７０ａの信号線、加速度センサ７１ａの信号線、ヨーレイトセンサ７２ａの信号線、操舵角センサ７３ａの信号線はコントローラ６ａと接続され、車輪速センサ７０ｂの信号線、加速度センサ７１ｂの信号線、ヨーレイトセンサ７２ｂの信号線、操舵角センサ７３ｂの信号線はコントローラ６ｂと接続される。

コントローラ６ａ、６ｂは、ストローク量に加え、車輪速、加速度、ヨーレイト、操舵角の情報の少なくとも一つ以上の情報に基づいて、車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算する。これにより、ストローク量のみから演算するよりも、より車両を適正に走行、停止させることができる。具体的には、減速時の車輪のロックを抑制するＡＢＳ制御、車両の横滑りを抑制するＥＳＣ制御、発進時のスリップを抑制するトラクションコントロール制御等の車両制御を行うような目標値を演算することで、車両を適正に走行、停止させることができる。
加えて、電動制動装置を車両に搭載した場合には、車両の各車輪の減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力を各車輪で独立して演算し、かつ、各車輪で独立して減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力を制御できることから、車両のピッチング、ローリングを抑制するような車両制御、コーナリングを小回りにするような車両制御も実現でき、このような車両制御を導入することで、車両の乗員の快適性・利便性も向上させることが可能となる。
減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力目標値をどのように演算するかについては、本願の目的ではないため、詳細な説明は省略する。

また、図４の構成では各センサを２つ搭載して、それぞれ別のセンサをコントローラ６ａ、６ｂに入力しているが、各センサは１つとして、そのセンサ出力を分岐して、コントローラ６ａ、６ｂのそれぞれに入力するようにしても構わない。この場合、センサコストを抑制できる。センサ故障時の車両制御には制約が出る可能性はあるが、センサとコントローラとの信号線の断線には電動制動装置を用いた車両制御に制約が無く対応できる。

以上のように、コントローラ６ａ、６ｂは、それぞれ独立に入力情報、演算値、検出値を使用してモータ５を駆動できるように構成されている。
コントローラ６ａ、６ｂにはそれぞれストロークセンサ、車輪速センサ、加速度センサ、ヨーレイトセンサ、操舵角センサの入力があり、両方のコントローラで車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算しているため、一方のコントローラへの各センサの入力が断絶したり、コントローラが故障したりしたとしても、他方のコントローラの演算結果を用いてＡＢＳ制御、ＥＳＣ制御等を含めた車両制御を継続することが可能となり、車両の電動制動装置に関連する部品に故障が生じた場合でも、車両として適正に走行、停止させることができる。また、コントローラ６ａ、６ｂは、図４に示すように一つの電動ユニット１３に集約して一体化した構成として、かつ、コントローラ６ａ、６ｂにはモータ５を駆動する機能に加えて、各種センサ入力から車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算する機能も持たせており、それぞれの機能の二重化をするにあたって、別ユニットを作ることなくインターフェースあるいは入力回路の増加のみで対応できるため、低コストで実現できる。

また、本実施の形態では、モータ５は二重三相モータとして説明したが、図３のように、三相モータ５ａ、５ｂの構成として、コントローラ６ａで三相モータ５ａを駆動し、コントローラ６ｂで三相モータ５ｂを駆動する構成においても同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
図５に基づいて、電動制動装置の構成を説明する。図５は実施の形態４に係る電動制動装置の構成を説明するための概略図を示している。詳細な説明は前述しているため省略する。
本実施の形態４では、ストロークセンサ１１ａ、１１ｂとコントローラ６ａ、６ｂの接続が実施の形態３とは異なる。具体的には、ストロークセンサ１１ａの信号線がコントローラ６ａ、６ｂの両方に接続され、ストロークセンサ１１ｂの信号線がコントローラ６ａ、６ｂの両方に接続されている。
コントローラ６ａ、６ｂにそれぞれ、ストロークセンサ１１ａ、１１ｂの２つの信号が入力しており、この信号情報を用いて、ストロークセンサの異常を検出することができるため、車両としての性能が向上する。

実施の形態５．
図６に基づいて、電動制動装置の構成を説明する。図６は実施の形態５に係る電動制動装置の構成を説明するための概略図を示している。
図６は、図４の構成に対して、各種車両センサである車輪速センサ７０と加速度センサ７１とヨーレイトセンサ７２と操舵角センサ７３を二重化ではなくそれぞれ一つにしており、車輪速センサ７０の信号線、加速度センサ７１の信号線、ヨーレイトセンサ７２の信号線、操舵角センサ７３の信号線はコントローラ６ａと接続される。なお、これらの各車両センサの信号線をコントローラ６ａではなく、コントローラ６ｂに接続してもよい。

コントローラ６ａでは、ストローク量に加え、車輪速、加速度、ヨーレイト、操舵角の情報の少なくとも一つ以上の情報に基づいて、車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算する。これにより、ストローク量のみから演算するよりも、より車両を適正に走行、停止させることができる。具体的には、減速時の車輪のロックを抑制するＡＢＳ制御、車両の横滑りを抑制するＥＳＣ制御、発進時のスリップを抑制するトラクションコントロール制御等の車両制御を行うような目標値を演算し、コントローラ６ｂでは、ストローク量の情報に基づいて、車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算する。

ストローク量の情報から車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算するコントローラは二重化し、ＡＢＳ制御、ＥＳＣ制御を担うコントローラは二重化しない構成となる。これにより、センサ数を少なくできて、低コスト化が可能となる。この構成では、電動制動装置の故障箇所によっては、１箇所の故障発生でＡＢＳ制御、ＥＳＣ制御等の車両制御を行えなくなるが、ストローク量からの車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値は継続的に演算し、減速力・制動力若しくは押付力をコントローラで制御することで、車両を適正に走行、停止させることは可能である。

実施の形態６．
図７に基づいて、電動制動装置の構成を説明する。図７は実施の形態６に係る電動制動装置の構成を説明するための概略図を示している。詳細な説明は前述しているため省略する。
本実施の形態６では、ストロークセンサ１１ａ、１１ｂとコントローラ６ａの接続が実施の形態５とは異なる。具体的には、ストロークセンサ１１ｂの信号線がコントローラ６ａ、６ｂの両方に接続されている。
また、コントローラ６ａ、６ｂは異なる電源と電力を授受するように接続されており、コントローラ６ａと電力を授受する電源７ａ、コントローラ６ｂと電力を授受する電源７ｂを備える構成となっている。
コントローラ６ａ、６ｂは電気的に絶縁されており、片側の電源が失陥したり、信号線あるいはパワー線が断線したりしたとしても、他方には影響が出ないようになっている。このため、コントローラ６ａとコントローラ６ｂを接続する通信ライン１４は電気的に絶縁されており、例えばフォトカプラあるいは差動増幅回路等を用いることで実現できる。

コントローラ６ａにそれぞれ、ストロークセンサ１１ａ、１１ｂの２つの信号が入力しており、この信号情報を用いて、ストロークセンサの異常を検出することができるため、車両としての性能が向上する。
コントローラ６ａは、ストロークセンサに加えて、車輪速センサ、加速度センサ、ヨーレイトセンサ、操舵角センサ等の信号線が接続されており、これらの信号に基づいてＡＢＳ制御、ＥＳＣ制御等を行うための車両に必要となる減速力・制動力若しくはそれらを得るために必要となる押付力の目標値を演算する機能を有しており、コントローラ６ｂよりも高い性能が求められる。本実施の形態６の構成とすることで、電動制動装置の性能を高めることができる。

実施の形態７．
図８に基づいて、電動制動装置の構成を説明する。図８は実施の形態７に係る電動制動装置の構成を説明するための概略図を示している。詳細な説明は前述しているため省略する。
本実施の形態７では、実施の形態３で示した電動制動装置を構成する各信号線と各パワー線を、電動ユニット１３と接続するためのコネクタを、電動ユニット１３に追加している。
ストロークセンサ１１ａの信号線、車輪速センサ７０ａの信号線、加速度センサ７１ａの信号線、ヨーレイトセンサ７２ａの信号線、操舵角センサ７３ａの信号線は、コネクタ８０ａを介して、コントローラ６ａと接続され、ストロークセンサ１１ｂの信号線、車輪速センサ７０ｂの信号線、加速度センサ７１ｂの信号線、ヨーレイトセンサ７２ｂの信号線、操舵角センサ７３ｂの信号線は、コネクタ８０ｂを介して、コントローラ６ｂと接続される。

また、回転角センサ９ａの信号線、荷重センサ８ａの信号線は、コネクタ８１ａを介してコントローラ６ａと接続され、回転角センサ９ｂの信号線、荷重センサ８ｂの信号線は、コネクタ８１ｂを介してコントローラ６ｂと接続される。
更に、モータ５の２組のコイル巻き線のうち、１組のコイル巻き線をつなぐ三相のパワー線は、コネクタ８３ａを介してコントローラ６ａと接続され、他方のコイル巻き線をつなぐ三相のパワー線は、コネクタ８３ｂを介してコントローラ６ｂと接続される。
加えて、電源７ａのパワー線はコネクタ８２ａを介してコントローラ６ａと接続され、電源７ｂのパワー線はコネクタ８２ｂを介してコントローラ６ｂと接続される。

このように、コントローラ６ａ、６ｂに接続される信号線・パワー線を異なるコネクタにすることで、例えば、いずれのコネクタが一つ抜けてしまったとしても、コントローラ６ａ、６ｂのどちらか一方には、目標値を演算するための入力、モータ５を駆動するために必要な全ての信号線・パワー線が接続されているため、目標値の演算、減速力・制動力若しくは押付力の制御を継続することが可能である。本実施の形態７の構成とすることで、電動制動装置の性能を高めることができる。

ここで、本実施の形態の電動ユニット１３では、信号線のコネクタ、パワー線のコネクタをそれぞれ４つ備えているが、コネクタ数を減らして低コスト化するため、これを２つずつとしても差し支えない。具体的には、いずれのコネクタが一つ抜けてしまったとしても、コントローラ６ａ、６ｂのどちらか一方には、目標値を演算するための入力、モータ５を駆動するために必要な全ての信号線・パワー線が接続されるように構成されればよいので、コネクタ８０ａとコネクタ８１ａを統合、コネクタ８０ｂとコネクタ８１ｂを統合して信号線のコネクタを２つにし、コネクタ８２ａとコネクタ８３ｂを統合、コネクタ８２ｂとコネクタ８３ｂを統合してパワー線のコネクタを２つにしてもよい。これは一例であり、いずれのコネクタが一つ抜けてしまったとしても、コントローラ６ａ、６ｂのどちらか一方には、目標値を演算するための入力、モータ５を駆動するために必要な全ての信号線・パワー線が接続されるようなコネクタの構成・組み合わせは複数あり、そのような構成・組み合わせによっても同様の効果が得られる。構成・組み合わせの詳細な説明は省略する。

加えて、コネクタ８０ａ、８０ｂは、同様の信号線を接続しているため、同じ形状のコネクタを使用することで部品点数を削減して、低コスト化をすることが可能になる。若しくは、コネクタの差し間違えを抑制するために、コネクタ８０ａ、８０ｂを異なる形状にしてもよい。コネクタ８１ａ、８１ｂの組み合わせ、コネクタ８２ａ、８２ｂの組み合わせ、コネクタ８３ａ、８３ｂの組み合わせにおいても、同様である。
また、本実施の形態では、モータ５は二重三相モータとして説明したが、図９に示す変形例のように、三相モータ５ａ、５ｂの構成として、コントローラ６ａで三相モータ５ａを駆動し、コントローラ６ｂで三相モータ５ｂを駆動する構成とした場合においても、同様の効果を得ることができる。

実施の形態１～７で示した構成は一例である。以下の構成であっても同様に効果を得ることが可能である。例えば、図２ではモータ電流センサはコントローラに内蔵したシャント抵抗を用いているが、これを三相線上の非接触型のセンサとしてもよい。更に、キャリパ構造として片側押しで説明をしているが、これが両側押しとなる構造でもよい。加えて、図２では三相モータを想定した構成になっているが、これがブラシ付モータであってもよい。また、図１、３～９ではモータと電動ピストンが直接繋がっているように記載しているが、これらの間に減速ギアが搭載されていてもよい。また、車両制御用のセンサとして車輪速センサ、加速度センサ、ヨーレイトセンサ、操舵角センサを例として記載しているが、車両制御用のセンサとしては、これに限らない。例えば、車両のピッチあるいはロールを検出するセンサを取り付けて、同様の構成にしても構わない。また、加速度センサは車両の進行方向に対して、前後方向、左右方向、上下方向に取り付けてもよく、実施したい車両制御によって、選択可能である。加えて、電源７の構成としては、コントローラ６ａ、６ｂを同じ電源７に接続する構成と、コントローラ６ａ、６ｂを異なる電源７ａ、７ｂにそれぞれ接続する構成がある。実施の形態１～７では、どちらか片方の構成で説明をしているが、これが逆であっても差し支えない。

実施の形態１～７で示した電動制動装置は、これらを組み合わせて車両に搭載することができる。例えば、前後左右の４輪を有する車両に適用した場合、４輪全てに電動制動装置を搭載してもよいし、前輪２輪のみ 若しくは 後輪２輪のみに電動制動装置を搭載してもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ ディスクロータ、２ ブレーキパッド、４ 電動ピストン、５ モータ、６ａ，６ｂ コントローラ、１１ａ，１１ｂ ストロークセンサ、１２ ブレーキペダル、１３ 電動ユニット、７０ａ，７０ｂ 車輪速センサ（車両センサ）、７１ａ，７１ｂ 加速度センサ（車両センサ）、７２ａ，７２ｂ ヨーレイトセンサ（車両センサ）、７３ａ，７３ｂ 操舵角センサ（車両センサ）

Claims (29)

1. 車両の車輪軸と共に回転するディスクロータと、
   前記ディスクロータに押し当てることで車両の制動力を発生するブレーキパッドと、
   モータで駆動され、前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押し当てる若しくは前記ブレーキパッドを前記ディスクロータから引き離す電動ピストンと、
   前記モータを制御して前記電動ピストンの駆動を制御する電動ユニットと、
   ブレーキペダルのストローク量を検出するストロークセンサと、
   を備え、検出した前記ストローク量に応じて前記電動ユニットによって前記車両の車輪の制動力を制御する電動制動装置であって、
   前記電動ユニットは、一つの電動ユニットにおいて、前記モータを駆動する第一のコントローラと第二のコントローラを備え、前記ストロークセンサの信号線が、前記第一のコントローラと前記第二のコントローラの両方に接続され、前記第一のコントローラ及び前記第二のコントローラはそれぞれ、前記ストロークセンサが検出した前記ストローク量から、前記車両の制動に必要となる前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押付ける荷重の目標値を演算することを特徴とする電動制動装置。
2. 車両の車輪軸と共に回転するディスクロータと、
   前記ディスクロータに押し当てることで車両の制動力を発生するブレーキパッドと、
   モータで駆動され、前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押し当てる若しくは前記ブレーキパッドを前記ディスクロータから引き離す電動ピストンと、
   前記モータを制御して前記電動ピストンの駆動を制御する電動ユニットと、
   ブレーキペダルのストローク量を検出する第一のストロークセンサと第二のストロークセンサを備え、検出した前記ストローク量に応じて前記電動ユニットによって前記車両の車輪の制動力を制御する電動制動装置であって、
   前記電動ユニットは、一つの電動ユニットにおいて、前記モータを駆動する第一のコントローラと第二のコントローラを備え、前記第一のストロークセンサの信号線が前記第一のコントローラと接続されており、前記第二のストロークセンサの信号線が前記第二のコントローラに接続され、前記第一のコントローラ及び前記第二のコントローラはそれぞれ、前記ストロークセンサが検出した前記ストローク量から、前記車両の制動に必要となる前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押付ける荷重の目標値を演算することを特徴とする電動制動装置。
3. 前記車両の車両情報を検出する車両センサを備え、前記車両センサからの車両情報に応じて前記電動ユニットによって前記車両の車輪の制動力を制御する電動制動装置であって、
   前記車両センサの信号線が前記第一のコントローラと前記第二のコントローラの両方に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電動制動装置。
4. 前記車両センサは、対をなす第一の車両センサと第二の車両センサを備え、前記第一の車両センサ若しくは第二の車両センサで検出した車両情報に応じて前記車両の車輪の制動力を制御する電動制動装置であって、
   前記第一の車両センサの信号線が前記第一のコントローラと接続され、前記第二の車両センサの信号線が前記第二のコントローラと接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電動制動装置。
5. 前記第一のストロークセンサの信号線が前記第一のコントローラと前記第二のコントローラの両方に接続され、前記第二のストロークセンサの信号線が前記第一のコントローラと前記第二のコントローラの両方に接続されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電動制動装置。
6. 前記車両の車両情報を検出する車両センサを備え、前記車両センサからの車両情報に応じて前記電動ユニットによって前記車両の車輪の制動力を制御する電動制動装置であって、
   前記車両センサの信号線が前記第一のコントローラに接続されていることを特徴とする請求項２に記載の電動制動装置。
7. 前記第一のストロークセンサの信号線が前記第一のコントローラに接続され、前記第二のストロークセンサの信号線が前記第一のコントローラと前記第二のコントローラの両方に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の電動制動装置。
8. 前記電動ユニットは、前記ストロークセンサ、前記車両センサの信号線を前記第一のコントローラ、前記第二のコントローラに接続するコネクタが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電動制動装置。
9. 前記電動ユニットは、前記第一のストロークセンサの信号線を前記第一のコントローラと接続する第一のコネクタと、前記第二のストロークセンサの信号線を前記第二のコントローラと接続する第二のコネクタを備えていることを特徴とする請求項４に記載の電動制動装置。
10. 前記第一のコネクタは、前記第一の車両センサの信号線を前記第一のコントローラと接続しており、前記第二のコネクタは、前記第二の車両センサの信号線を前記第二のコントローラと接続していることを特徴とする請求項９に記載の電動制動装置。
11. 前記第一のコントローラと前記第二のコントローラが通信ラインで接続されていることを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の電動制動装置。
12. 前記通信ラインは、電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項１１に記載の電動制動装置。
13. 前記モータは、単一のディスクロータに対して独立した２組のコイル巻き線を備えたステータを有する二重三相モータであって、
    前記モータを、前記第一のコントローラと前記第二のコントローラで駆動することを特徴とする請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の電動制動装置。
14. 前記二重三相モータには、モータの回転位置を検出する第一の回転角センサと第二の回転角センサ備えることを特徴とする請求項１３に記載の電動制動装置。
15. 前記第一の回転角センサの信号線が前記第一のコントローラに接続され、前記第二の回転角センサの信号線が前記第二のコントローラに接続されていることを特徴とする請求項１４に記載の電動制動装置。
16. 前記電動ユニットは、前記第一の回転角センサの信号線を第一のコントローラと接続する第三のコネクタと、
    前記第二の回転角センサの信号線を第二のコントローラと接続する第四のコネクタを備えていることを特徴とする請求項１５に記載の電動制動装置。
17. 前記電動ピストンには、前記ブレーキパッドを前記ディスクロータに押付けた荷重を検出する第一の荷重センサと第二の荷重センサを備えることを特徴とする請求項１３に記載の電動制動装置。
18. 前記第一の荷重センサの信号線が前記第一のコントローラに接続され、前記第二の荷重センサの信号線が前記第二のコントローラに接続されていることを特徴とする請求項１７に記載の電動制動装置。
19. 前記電動ユニットは、前記第一の荷重センサの信号線を前記第一のコントローラと接続する第三のコネクタと、前記第二の荷重センサの信号線を前記第二のコントローラに接続する第四のコネクタを備えていることを特徴とする請求項１８に記載の電動制動装置。
20. 前記モータは、単一のディスクロータに対して独立した１組のコイル巻き線を備えたステータを有する第一の三相モータと第二の三相モータであって、
    前記第一の三相モータを、前記第一のコントローラで駆動し、前記第二の三相モータを前記第二のコントローラで駆動することを特徴とする請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の電動制動装置。
21. 前記ディスクロータは、異なる車輪に取り付けられる第一のディスクロータ、第二のディスクロータであって、
    前記第一のディスクロータに押し当てることで車両の制動力を発生する第一のブレーキパッドと、
    前記第一の三相モータで駆動され、前記第一のブレーキパッドを前記第一のディスクロータに押し当てる若しくは前記第一のブレーキパッドを前記第一のディスクロータから引き離す第一の電動ピストンと、
    前記第二のディスクロータに押し当てることで車両の制動力を発生する第二のブレーキパッドと、
    前記第二の三相モータで駆動され、前記第二のブレーキパッドを前記第二のディスクロータに押し当てる若しくは前記第二のブレーキパッドを前記第二のディスクロータから引き離す第二の電動ピストンと、を備え、
    前記第一の三相モータには、前記第一の三相モータの回転位置を検出する第一の回転角センサを備え、
    前記第一の電動ピストンには、前記第一のブレーキパッドを前記第一のディスクロータに押付けた荷重を検出する第一の荷重センサを備え、
    前記第二の三相モータは、前記第二の三相モータの回転位置を検出する第二の回転角センサを備え、
    前記第二の電動ピストンには、前記第二のブレーキパッドを前記第二のディスクロータに押付けた荷重を検出する第二の荷重センサを備えることを特徴とする請求項２０に記載の電動制動装置。
22. 前記電動ユニットは、前記第一の荷重センサ及び前記第一の回転角センサの信号線を第一のコントローラと接続する第三のコネクタと、
    前記第二の荷重センサ及び前記第二の回転角センサの信号線を第二のコントローラと接続する第四のコネクタを備えていることを特徴とする請求項２１に記載の電動制動装置。
23. 前記第一のコネクタと前記第二のコネクタは異なる形状であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の電動制動装置。
24. 前記第三のコネクタと前記第四のコネクタは異なる形状であることを特徴とする請求項１６または請求項１９に記載の電動制動装置。
25. 前記電動ユニットに給電する電源を備え、前記電動ユニットは、前記電源のパワー線を第一のコントローラと接続する第一のパワー系コネクタと、
    前記電源のパワー線を第二のコントローラと接続する第二のパワー系コネクタを備えていることを特徴とする請求項１から請求項２４の何れか一項に記載の電動制動装置。
26. 前記電動ユニットに給電する電源を備え、前記電動ユニットは、前記モータのパワー線を第一のコントローラと接続する第三のパワー系コネクタと、
    前記モータのパワー線を第二のコントローラと接続する第四のパワー系コネクタを備えていことを特徴とする請求項１から請求項２４の何れか一項に記載の電動制動装置。
27. 前記第一のパワー系コネクタと前記第二のパワー系コネクタは異なる形状であることを特徴とする請求項２５に記載の電動制動装置。
28. 前記第三のパワー系コネクタと前記第四のパワー系コネクタは異なる形状であることを特徴とする請求項２６に記載の電動制動装置。
29. 前記車両センサは、前記車両の車輪の速度を検出する車輪速センサ、前記車両の加速度を検出する加速度センサ、前記車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ、前記車両に搭載されたステアリング装置の操舵角を検出する操舵角センサの少なくとも何れか一つ以上のセンサであることを特徴とする請求項３、請求項４、請求項６、請求項８、請求項１０の何れか一項に記載の電動制動装置。

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