(57)【要約】【課題】高信頼化のために冗長化したブレーキ装置を省スペースで設置させる。【解決手段】  本発明の電動ブレーキ装置は、車両の車体側と車輪側に分散して配置され、前記車輪側には、車輪に制動力を与えるモータと、該モータの第一の巻線組を駆動する第一のモータ駆動部と、前記モータの第二の巻線組を駆動する第二のモータ駆動部と、を設け、前記車体側には、前記第一のモータ駆動部と前記第二のモータ駆動部を制御するコントローラを設け、前記車体側と前記車輪側の間には、前記第一のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第一の通信線と、前記第二のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第二の通信線と、を設けた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車体側と車輪側に分散して配置される電動ブレーキ装置であって、
前記車輪側には、車輪に制動力を与えるモータと、該モータの第一の巻線組を駆動する第一のモータ駆動部と、前記モータの第二の巻線組を駆動する第二のモータ駆動部と、を設け、
前記車体側には、前記第一のモータ駆動部と前記第二のモータ駆動部を制御するコントローラを設け、
前記車体側と前記車輪側の間には、前記第一のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第一の通信線と、前記第二のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第二の通信線と、を設けたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項２】
車両の車体側と車輪側に分散して配置される電動ブレーキ装置であって、
前記車輪側には、車輪に制動力を与えるモータと、該モータを駆動する第一のモータ駆動部と、前記モータを駆動する第二のモータ駆動部と、前記モータと前記第一のモータ駆動部または前記第二のモータ駆動部の接続を切り換える切換部と、を設け、
前記車体側には、前記第一のモータ駆動部と前記第二のモータ駆動部を制御するコントローラを設け、
前記車体側と前記車輪側の間には、前記第一のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第一の通信線と、前記第二のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第二の通信線と、を設けたことを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電動ブレーキ装置において、さらに、
前記車体側に設けた電源と、
該電源の電力を前記車輪側に伝達する電線と、
を設けており、
前記電線の車体側に設けた第一の平滑コンデンサのコンデンサ容量は、
前記電線の車輪側に設けた第二の平滑コンデンサのコンデンサ容量よりも大きいことを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の電動ブレーキ装置において、
前記コントローラは、
ブレーキの要求推力を演算する第一の推力演算部と、
ブレーキの要求推力を演算する第二の推力演算部と、を有しており、
前記第一のモータ駆動部は、
前記モータに電力を供給する第一のインバータと、
前記第一の推力演算部からの要求推力情報に基づき前記第一のインバータの出力電流を演算する第一のインバータ駆動制御部と、を有しており、
前記第二のモータ駆動部は、
前記モータに電力を供給する第二のインバータと、
前記第二の推力演算部からの要求推力情報に基づき前記第二のインバータの出力電流を演算する第二のインバータ駆動制御部と、を有していることを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項５】
車両の車輪側に配置される電動ブレーキ装置であって、
車輪に制動力を与えるモータと、
外部から入力されるブレーキの要求推力情報に基づきモータへの出力電流を制御する第一のモータ駆動部と、
外部から入力されるブレーキの要求推力情報に基づきモータへの出力電流を制御する第二のモータ駆動部と、
を具備することを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項６】
車両の車体側に配置されるコントローラであって、
運転手の操作、車両や車輪の速度、加速度の情報、外界の情報のいずれか、またはその組み合わせから、要求車両運動状態を演算する車両運動演算部と、
該要求車両運動状態に基づき前記車両のブレーキの要求推力を演算する第一の推力演算部と、
該第一の推力演算部で演算した要求推力を車輪側に設けられた電動ブレーキ装置に送信する第一の出力端子と、
運転手のブレーキペダル操作に基づき前記車両のブレーキの要求推力を演算する第二の推力演算部と、
該第二の推力演算部で演算した要求推力を車輪側に設けられた電動ブレーキ装置に送信する第二の出力端子と、
を具備することを特徴とするコントローラ。
【請求項７】
請求項６に記載のコントローラにおいて、
前記第一の出力端子と、前記第二の出力端子は共用されるものであることを特徴とするコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両に搭載され、車輪の回転を制動する電動ブレーキ装置、および、そのコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の例えば図１８〜図２０では、モータのコイル回路とモータドライバとの少なくとも一方を同じ車輪に関して複数個、互いに並列に接続することが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２の例えば要約書では、車輪側に配置され電気的に駆動され制動力を発生するアクチュエータに取付けられた駆動制御装置と、車体側に設置される車両運動制御装置との通信を一本の屈曲ケーブルを介して双方向の多重通信によって行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０２５５９２号公報
【特許文献２】特開２００３−１３７０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、モータドライバは車両のばね上（車体側）、モータのコイル回路は車両ばね下（車輪側）に配置されることが記載されている。しかしながら、冗長化することで車両のばね上のモータドライバ、ばね下のコイル回路間にはブレーキ力を発生させるための大電流を流す電線が必要であり、冗長化することで大電流に対応できる太さの電線を複数配置することが必要となり、配線が煩雑になり、スペースを取るという課題があった。
【０００６】
また、特許文献２では冗長化に関する点や、冗長化に対応した構成が記載されていなかった。
【０００７】
本発明は、電動ブレーキシステムにおいて高信頼化に必要な冗長化を省スペースに構成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記事情に鑑みてなされた本発明の電動ブレーキ装置は、車両の車体側と車輪側に分散して配置され、前記車輪側には、車輪に制動力を与えるモータと、該モータの第一の巻線組を駆動する第一のモータ駆動部と、前記モータの第二の巻線組を駆動する第二のモータ駆動部と、を設け、前記車体側には、前記第一のモータ駆動部と前記第二のモータ駆動部を制御するコントローラを設け、前記車体側と前記車輪側の間には、前記第一のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第一の通信線と、前記第二のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第二の通信線と、を設けた。
【０００９】
また、車両の車体側と車輪側に分散して配置され、前記車輪側には、車輪に制動力を与えるモータと、該モータを駆動する第一のモータ駆動部と、前記モータを駆動する第二のモータ駆動部と、前記モータと前記第一のモータ駆動部または前記第二のモータ駆動部の接続を切り換える切換部と、を設け、前記車体側には、前記第一のモータ駆動部と前記第二のモータ駆動部を制御するコントローラを設け、前記車体側と前記車輪側の間には、前記第一のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第一の通信線と、前記第二のモータ駆動部と前記コントローラを接続する第二の通信線と、を設けた。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配線を煩雑にすることなく、冗長化が可能となり、高信頼で省スペースでの電動ブレーキ装置、および、そのコントローラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の電動ブレーキシステムを搭載した車両の概略図
【図２】実施例１の電動ブレーキシステムの概略図
【図３】実施例１の電動ブレーキシステムの配線等を示した概略図
【図４】実施例２の電動ブレーキシステムの配線等を示した概略図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、下記はあくまでも実施の例であり、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明自体は、特許請求の範囲に記載された内容に即して種々の態様で実施することが可能である。
【実施例１】
【００１３】
図１〜図３を用いて、実施例１に係る電動ブレーキシステムを説明する。図１は実施例１の電動ブレーキシステムを搭載した車両１の概略図、図２は電動ブレーキシステムの概略図、図３は電動ブレーキシステムの配線等を模式的に示した概略図である。
【００１４】
図１において、２Ｌ、２Ｒはそれぞれ左前輪用、右前輪用の電動ブレーキ装置である。両者は同等の構造をしており、以下では電動ブレーキ装置２と呼ぶ。また、３Ｌ、３Ｒはそれぞれ左後輪用、右後輪用の電動ブレーキ装置である。両者は同等の構造をしており、以下では電動ブレーキ装置３と呼ぶ。
【００１５】
なお、以下では、前輪用の電動ブレーキ装置２に二つのモータ駆動部１６ａ、１６ｂを二重化構成とした実施例を説明するが、後輪用のモータ駆動部のみを二重化構成としても良いし、全てのモータ駆動部を二重化構成としても良い。
【００１６】
このような車両１において、運転手のブレーキペダル４の操作や、車両や車輪の状態，外界の各種情報等から、電動ブレーキシステムの制御装置であるコントローラ５が、操作に応じた制御信号を通信線７を介して各電動ブレーキ装置に送信する。また、各電動ブレーキ装置は電線８を介して電源６から供給される電力によって駆動する。なお、本実施例では、電動ブレーキ装置２、３にコントローラ５、電源６、通信線７、電線８などを組み合わせたものを電動ブレーキシステムと称しているが、これを電動ブレーキ装置と称しても良い。
【００１７】
次に、図２を用いて電動ブレーキシステムの概略、および、電動ブレーキ装置の詳細を説明する。
【００１８】
ここに示すように、本実施例の電動ブレーキシステムは、サスペンションよりも車体側に設けられたコントローラ５、電源６と、サスペンションよりも車輪側に設けられた電動ブレーキ装置２を、通信線７、電線８で接続したものである。
【００１９】
また、本実施例の電動ブレーキ装置２は、車輪１９の車軸２４と共に回転するディスクロータ２５、車両１の非回転部に対してディスクロ―タ２５の軸方向へ浮動可能に支持されたシリンダ１１、ディスクロ―タ２５の両側に配置されたブレーキパッド２２ａ、２２ｂ、シリンダ１１内に摺動可能に配置されたピストン１２、ピストン１２を駆動するモータ１５などから構成される。図示しないモータ出力軸３２は、減速機１４と接続され、減速機１４の出力軸が回転直動変換機構１３に接続され、回転直動変換機構１３によりピストン１２は直動方向に移動可能となる。このような構成の電動ブレーキ装置２によって、モータ１５の駆動力をブレーキパッド２２ａ、２２ｂに伝え、ディスクロータ２５に所望の制動力を与え、最終的に、車輪にブレーキをかけることができる。
【００２０】
図３は、モータ１５に３相ブラシレスモータを用いた電動ブレーキシステムの配線等を示した概略図である。
【００２１】
モータ１５の外周側に設けられる固定子には、巻線組１５ａと巻線組１５ｂが形成されている。そして、巻線組１５ａには電線３６ａを介してモータ駆動部１６ａからの電力が供給され、巻線組１５ｂには電線３６ｂを介してモータ駆動部１６ｂから電力が供給される。このように、電動ブレーキ装置２では、３相のそれぞれが巻線組１５ａと巻線組１５ｂの２重巻線で構成され、巻線に流れる電流によって発生する磁束により、図示しないモータ１５内周側に配置された、永久磁石の回転子が回転し、回転子に接続された出力軸３２が回転する。このように、本実施例ではモータ１５を実質的に、巻線組１５ａからなるモータと、巻線組１５ｂからなるモータの二重化構成としているため、一方が正常に動作しない場合であっても、他方が正常に動作する限り、ブレーキを正常に動作させることができる。
【００２２】
また、本実施例の電動ブレーキ装置２は、モータ駆動部１６を二重化（１６ａと１６ｂ）しているため、一方が故障した場合でも他方でモータ１５を駆動することができる。なお、各モータ駆動部１６は、モータ１５に電力を供給するインバータ１８と、入力された信号に基づきインバータ１８を制御するインバータ駆動制御部１７により構成される。以下では、モータ駆動部１６ａのインバータ駆動制御部を１７ａ、インバータを１８ａ、モータ駆動部１６ｂのインバータ駆動制御部を１７ｂ、インバータを１８ｂと称する。
【００２３】
コントローラ５はマイコンなどで構成され、運転手の操作、車両の状態、周囲の状況等から、ブレーキの要求推力を比較的低速で演算するものであり、詳細には、外界の各種情報や運転手のアクセルやハンドルの操作などから必要な車両の速度、経路等を演算する車両運動演算部５ａと、それに基づきブレーキの要求推力を演算する二つの推力演算部１７ｃ、１７ｄから構成されている。推力演算部１７ｃは通信線７を介してインバータ駆動制御部１７ａに要求推力を送信し、推力演算部１７ｄは通信線７を介してインバータ駆動制御部１７ｂに要求推力を送信する。このように、同じ構成の推力演算部１７ｃ、１７ｄを二重化することで、一方に故障が生じても他方での駆動が可能である。なお、各推力演算部１７ｃ、１７ｄは、モータ駆動部１６を介して得られるモータ１５の負荷の急変等から相方となる推力演算部の異変を検出できるため、両者は互いの故障を監視するような構成とする。なお、図３では、推力演算部１７ｃの出力端子と推力演算部１７ｄの出力端子を個々に設け、二本の通信線７を用いてインバータ駆動制御部１７ａ、１７ｂと接続したが、両推力演算部が一つの出力端子を共用し、ここに接続した一本の通信線７を用いて両インバータ駆動制御部へ多重通信を行う構成としても良い。
【００２４】
インバータ駆動制御部１７ａは、要求推力を演算するコントローラ５、モータ回転を検出する回転位置センサ３０ａ、発生推力を検出する推力センサ３１ａ、電流センサ３５ａのそれぞれと通信線７を介して接続されており、これらから受信した要求推力、回転位置、発生推力、電流に基づいてインバータ１８ａへ必要電流を指令する。インバータ１８ａは、インバータ駆動制御部１７ａの指令に基づき、電源６から供給された電力を基に電線３６ａの各相に必要な電流を供給する。
【００２５】
なお、本実施例のインバータ駆動制御部１７ａは、専用の集積回路などで構成されており、コントローラ５から受信した要求推力から、必要モータトルクの演算、推力係数を用いて電流や回転位置に応じた各相に必要な電流の演算など比較的単純な演算を高速に行う。ここで推力係数はたとえば指令電流に対する発生推力の比とする。推力係数は、推力センサ３１と指令電流の検出した結果から、その値を学習して用いる。
【００２６】
ここで、電動ブレーキ装置２が設けられる車輪側は、ブレーキ動作時のディスクロータ２５の発熱によって高温になり、また、走行中の車輪の振動によって加振されるため、一般的に高温や振動を避ける必要のある電子回路の車輪側への実装は最小限にする必要がある。
【００２７】
本実施例では、従来一体化されていたインバータ駆動制御部のうち、高応答が求められるモータ電流制御などの機能をインバータ駆動制御部１７ａとして車輪側に実装し、それ以外の比較的低応答で良い要求推力演算などの機能を推力演算部１７ｃとして車体側に実装した。このように、車輪側に実装する電子回路を最小化することで、全てを車輪側に実装する構成に比べて、電動ブレーキ装置２の信頼性を高めることができる。なお、モータ駆動部１６への熱、振動の伝達を抑制できる場合は、図３で推力演算部１７ｃとして示した機能を、インバータ駆動制御部１７ａに組み込んでも良い。
【００２８】
また、電源６とモータ駆動部１６を接続する電線８には電源リプルを平滑化するコンデンサ３８を設けており、本実施例では、車体側の電源側コンデンサ３８ａと車輪側のモータ駆動部側コンデンサ３８ｂとに分割配置している。そして電源側コンデンサ３８ａのコンデンサ容量は、モータ駆動部側コンデンサ３８ｂのコンデンサ容量よりも大きいものとする。電源側コンデンサ３８ａは、電解コンデンサや電気二重層キャパシタなどを採用することで大きな容量を実装することができる。これにより、電子部品の中でも特に耐温度性の厳しいコンデンサの容量を分割して車輪側のコンデンサ容量を小さくすることができ、高応答で耐熱性が期待できるセラミックコンデンサなどを実装することで高信頼化できる効果がある。なお、モータ駆動部側コンデンサ３８ｂはサージ電圧によってインバータ１８が破壊されるのを防止するために設けられるものであり、そのコンデンサ容量は、車体側の電源６と車輪側のモータ駆動部１６の配線長さに応じて決定される。
【００２９】
また、インバータ駆動制御部１７ａは、電流指令、電流センサ３５ａ、推力センサ３１ａ、回転位置センサ３０ａ、推力センサ３１ａからの情報を基に、インバータ１８ａ、モータ１５、あるいは各種センサの故障を検知する。故障を検知した場合には、その情報を通信線７を介してコントローラ５に通知する。ここで、故障検知においても、高応答が求められる機能と、それ以外の比較的応答の遅い機能とに機能分割し、高応答が求められる機能のみを車輪側に実装する構成を採用できる。例えば、高応答が求められる過電流異常検知などをインバータ駆動制御部１７ａに実装し、比較的遅い制御周期のモータ制御異常検知などは車体側のコントローラ５に実装することでインバータ駆動制御部１７ａの演算負荷を軽減し、高速演算化できる。
【００３０】
このような構成での動作について説明する。コントローラ５から二つのインバータ駆動制御部１７ａ、１７ｂにブレーキの要求推力が通信されると、インバータ駆動制御部１７ａ、１７ｂでは、要求推力からモータ１５に必要なトルクを演算する。インバータ駆動制御部１７ａ、１７ｂの各々は、そのトルクを出力するために必要な電流を巻線組１５ａ、１５ｂに供給するようにインバータ１８ａ、１８ｂに指令を与える。これによりモータ１５で必要トルクが発生し、出力軸３２の回転が減速機１４、回転直動変換機構１３を介して、ピストン１２の直動方向の運動に変換される。これにより、パッド２２ａ、２２ｂがディスクロータ２５を挟みこむ力を発生させ車輪の制動力が発生する。
【００３１】
以上で説明した本実施例の構成によれば、例えば一方のインバータ駆動制御部１７ａがインバータ１８ａの故障を検出した場合には、その情報をコントローラ５を介してもう一方のインバータ駆動制御部１７ｂに通知することで、インバータ１８ｂによる発生トルクを増加させ、一方のモータ巻線１５ｂだけで要求推力が発生できるように制御する。
【００３２】
なお、本実施例では、電動ブレーキ装置２をディクスロータ２５を制動するディスクブレーキ装置として説明したが、これに代え、車輪と共に回転するドラムにブレーキシューをモータ１５で発生させた推力により押しつけて制動する構成のドラムブレーキ装置で実施してもよい。また、モータ１５にブラシレスモータを使用した例を説明したが、ブラシレスモータに代えて誘導モータを使用してもよい。この場合、回転センサ３１が不要となり、低コストの電動ブレーキ装置を提供することが可能となる。
【００３３】
また、電源側コンデンサ３８ａは、電解コンデンサや電気二重層キャパシタなどの採用で大容量にでき、エンジンクランキング時などに発生するバッテリの電圧低下時にもモータ作動電圧を維持することができるため、電源バックアップができる高信頼な電動ブレーキ装置を提供できる。
【００３４】
以上のような構成により配線を煩雑にすることなく、冗長化が可能な電動ブレーキシステムを省スペースで提供でき、耐熱や耐振動に対して高信頼なブレーキ装置を提供できる。
【実施例２】
【００３５】
図４を用いて、実施例２の電動ブレーキシステムを説明する。実施例１と共通する点は説明を省略する。なお、本実施例では、モータ１５の巻線が２重化されていない点が実施例１とは異なる。
【００３６】
図４に示すように、本実施例では、２つのインバータ１８ａ，１８ｂとモータ１５間には切換集積回路４０を配置する。この切換集積回路４０は、インバータ駆動制御部１７ａ，１７ｂからの指令に基づきモータ巻線１５ａに流れる電流をインバータ１８ａまたはインバータ１８ｂからのいずれから供給するか選択する切換部としての機能を担っている。もし、一方のインバータからの経路の故障を検知した場合には他方の経路からの供給を選択するようにする。これにより故障率の低いモータ１５の巻線を２重化することなく、モータ駆動部１６だけを二重化する構成が可能となり、低コストで信頼性の高い電動ブレーキ装置とすることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…車両
２、２Ｒ、２Ｌ、３、３Ｒ、３Ｌ…電動ブレーキ装置
４…ブレーキペダル
５…コントローラ
５ａ…車両運動演算部
６…電源
７…通信線
８、３６ａ、３６ｂ…電線
１１…シリンダ
１２…ピストン
１５…モータ
１５ａ、１５ｂ…巻線組
１６、１６ａ、１６ｂ…モータ駆動部
１７、１７ａ、１７ｂ…インバータ駆動制御部
１７ｃ、１７ｄ…推力演算部
１８、１８ａ、１８ｂ…インバータ
１９…車輪
２０…車体
２２ａ、２２ｂ…パッド
２５…ディスクロータ
３０…回転位置センサ
３１…推力センサ
３２…モータ出力軸
３５ａ、３５ｂ…電流センサ
３８…コンデンサ
３８ａ…電源側コンデンサ
３８ｂ…モータ駆動部側コンデンサ
【図１】
2018030463.tif 000003
【図２】
2018030463.tif 000004
【図３】
2018030463.tif 000005
【図４】
2018030463.tif 000006