(57)【要約】【課題】騒音、振動および乗り心地に関する総称であるＮＶＨと、制御精度の両立を図る電動ブレーキ装置を提供する。【解決手段】この電動ブレーキ装置１の制御装置２は、車輪運動推定手段２２と、電動モータ４の状態量に基づいて、複数の操作量を切替える制御演算機能部２０と、ブレーキ力指令値等に基づき、制御演算機能部２０における操作量の切替えに必要な切替の急峻さを判断する切替強度判断機能部２１とを備える。切替強度判断機能部２１は、複数の操作量の切替において、切替条件に対して平滑切替を行うか否かを判断する機能と、定められた切替条件に対して前記平滑切替における勾配の急峻さを変更する機能のいずれか一方または両方の機能を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキロータと、このブレーキロータと接触して制動力を発生する摩擦材と、電動モータと、この電動モータの出力を前記摩擦材の押圧力に変換する摩擦材操作手段と、指令手段から与えられたブレーキ力指令値に基づいて前記電動モータの出力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、
前記ブレーキロータと同期した車輪の回転運動における角度およびこの角度の所定階微分値を推定する車輪運動推定手段と、
前記電動モータの回転の角度およびこの角度の所定階微分値に同期する値の少なくともいずれかを含む物理量である状態量に基づいて、互いに異なる複数の操作量を切替える制御演算機能部と、
前記指令手段からのブレーキ力指令値および前記車輪運動推定手段で推定される推定値のいずれか一方または両方に基づき、前記制御演算機能部における操作量の切替えに必要な切替の急峻さを判断する切替強度判断機能部と、を備え、
前記切替強度判断機能部は、前記制御演算機能部における複数の操作量の切替において、定められた切替条件に対して現操作量から切替後の操作量に連続的に切替える制御である平滑切替を行うか否かを判断する機能と、定められた切替条件に対して前記平滑切替における勾配の急峻さを変更する機能のいずれか一方または両方の機能を有する電動ブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電動ブレーキ装置において、前記電動ブレーキ装置を搭載する車両の前後加速度を推定する加速度推定手段と、
この加速度推定手段で推定される前後加速度および前記車輪運動推定手段で推定される推定値のいずれか一方または両方に基づいて、前記車両の車体速を推定する車体速推定手段と、を備え、
前記制御装置は、前記車輪運動推定手段で推定される推定値および前記車体速推定手段で推定される車体速に基づいて、前記車輪の路面に対する滑り度合を推定し、推定された前記滑り度合が閾値を超過したときに前記車輪の滑り量を抑制するように、前記指令手段によらずブレーキ力指令値を演算するアンチスキッド制御機能部を備え、
前記切替強度判断機能部は、前記アンチスキッド制御機能部による制御が実行されたときの前記平滑切替における勾配を、アンチスキッド制御機能部による制御が実行されない場合と比較して、急峻に変更する機能を有する電動ブレーキ装置。
【請求項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、前記切替強度判断機能部は、前記指令手段に基づくブレーキ力指令値の変化度合が小さくなる程、前記平滑切替における勾配を急峻にする機能を有する電動ブレーキ装置。
【請求項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、前記切替強度判断機能部は、前記指令手段に基づくブレーキ力指令値が定められた値より小さい条件において、前記ブレーキ力指令値が小さくなる程、前記平滑切替における勾配を緩慢にする機能を有する電動ブレーキ装置。
【請求項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、前記切替強度判断機能部は、前記指令手段に基づくブレーキ力指令値が定められた値より大きい条件において、前記ブレーキ力指令値が大きくなる程、前記平滑切替における勾配を緩慢にする機能を有する電動ブレーキ装置。
【請求項６】
請求項１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、前記電動ブレーキ装置を搭載する車両の車体速を推定する車体速推定手段を備え、
前記切替強度判断機能部は、前記車体速推定手段で推定される車体速が大きくなる程、前記平滑切替における勾配を急峻にする機能を有する電動ブレーキ装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記摩擦材操作手段による前記摩擦材の操作量をブレーキ力指令値に追従するように制御するブレーキ力追従制御機能を有し、このブレーキ力追従制御機能は、前記状態量から定められた切替関数を演算し、前記切替関数の正負に応じて二値の操作量を導出し、前記切替関数の略零を制御目標とするスライディングモード制御であり、
前記切替強度判断機能部は、前記切替関数の値に基づいて、前記二値の操作量を切替える際の、前記切替関数の値の変化に伴う前記平滑切替の急峻さを決定する機能である電動ブレーキ装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電動ブレーキ装置において、前記制御装置は、前記電動モータの角速度を推定する角速度推定手段と、前記摩擦材操作手段による前記摩擦材の操作量をブレーキ力指令値に追従するように制御するブレーキ力追従制御機能とを有し、このブレーキ力追従制御機能は、前記摩擦材と前記ブレーキロータとの接触力が増加する際の前記電動モータの操作量を決定する正効率作動制御演算器と、前記接触力が減少する際の前記電動モータの操作量を決定する逆効率作動制御演算器と、を含む二種以上の制御演算器による二値以上の操作量を、前記角速度推定手段で推定された角速度に応じて切替える機能を有し、
前記切替強度判断機能部は、前記角速度推定手段で推定された角速度に基づいて、前記二値以上の操作量を切替える際の、前記角速度の変化に伴う平滑切替の急峻さを決定する機能である電動ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動ブレーキ装置に関し、騒音、振動および乗り心地に関する総称であるＮＶＨと、制御精度の両立を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式直動アクチュエータまたは電動ブレーキ装置として、以下の技術が提案されている。
１．電動モータ、直動機構および減速機を使用した電動ブレーキ用アクチュエータ（特許文献１）。
２．遊星ローラ機構および電動モータを使用した電動アクチュエータ（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３２７１９０号公報
【特許文献２】特開２００６−１９４３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２の電動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置において、主に機械摩擦等の影響により、アクチュエータ荷重を増圧する場合と、反力を受けてアクチュエータ荷重を減圧する場合において、それぞれモータトルクとアクチュエータ荷重との特性が異なるヒステリシス特性を有する場合が多い。このとき、例えば、電動ブレーキ装置のような高精度な応答が求められる用途に用いる場合、前記ヒステリシス特性の影響により高精度なアクチュエータ制御が困難となる場合がある。
【０００５】
この問題に対して制御精度を向上するための対策として、アクチュエータの所定状態に応じて複数のコントローラを切替えて制御する可変構造制御系が用いられる場合がある。しかしながら、前記コントローラの切替を急峻に行う程、制御精度が向上する反面、チャタリング等によるＮＶＨの悪化または消費電力の増加が発生し易く、前記コントローラの切替を緩慢に行う程、チャタリングが低減する反面、可変構造とする効果が減少し制御精度が悪化する、トレードオフが問題となる。
【０００６】
この発明の目的は、騒音、振動および乗り心地に関する総称であるＮＶＨと、制御精度の両立を図る電動ブレーキ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の電動ブレーキ装置１は、ブレーキロータ８と、このブレーキロータ８と接触して制動力を発生する摩擦材９と、電動モータ４と、この電動モータ４の出力を前記摩擦材９の押圧力に変換する摩擦材操作手段６と、指令手段１８から与えられたブレーキ力指令値に基づいて前記電動モータ４の出力を制御する制御装置２と、を備えた電動ブレーキ装置において、
前記制御装置２は、
前記ブレーキロータ８と同期した車輪ＷＬの回転運動における角度およびこの角度の所定階微分値を推定する車輪運動推定手段２２と、
前記電動モータ４の回転の角度およびこの角度の所定階微分値に同期する値の少なくともいずれかを含む物理量である状態量に基づいて、互いに異なる複数の操作量を切替える制御演算機能部２０と、
前記指令手段１８からのブレーキ力指令値および前記車輪運動推定手段２２で推定される推定値のいずれか一方または両方に基づき、前記制御演算機能部２０における操作量の切替えに必要な切替の急峻さを判断する切替強度判断機能部２１と、を備え、
前記切替強度判断機能部２１は、前記制御演算機能部２０における複数の操作量の切替において、定められた切替条件に対して現操作量から切替後の操作量に連続的に切替える制御である平滑切替を行うか否かを判断する機能と、定められた切替条件に対して前記平滑切替における勾配の急峻さを変更する機能のいずれか一方または両方の機能を有する。
前記定められた切替条件は、設計等によって任意に定める切替条件であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な切替条件を求めて定められる。
【０００８】
この構成によると、制御演算機能部２０は、前記状態量に基づいて、複数の操作量を切替える。切替強度判断機能部２１は、ブレーキ力指令値および車輪運動推定手段２２の推定値のいずれか一方または両方に基づき、制御演算機能部２０における操作量の切替えに必要な切替の急峻さを判断する。切替強度判断機能部２１は、定められた切替条件に対して平滑切替を行うか否かを判断するか、または、前記平滑切替における勾配の急峻さを変更する。前記平滑切替を行う場合、切替条件の値の推移に伴って連続的に一の操作量から他の操作量へと変更される。前記平滑切替を行わない場合、切替条件における所定の閾値に対して、一の操作量から他の操作量に変更するような不連続な切替動作を行う。
【０００９】
複数のコントローラを切替える可変構造制御系を適用し、単に平滑切替のみを適用した場合、ＮＶＨと制御精度とのトレードオフ関係により前記何れかを妥協しなければならず、妥協をした前記何れか、即ちＮＶＨの悪化もしくは制御精度の低下が問題となる場合がある。このとき、制動を行うときの条件によって、ＮＶＨが問題になる場合と、応答性の低下が問題になる場合とが異なる場合がある。
そこで、この構成では、モータ回転角度等の前記状態量に基づいて、互いに異なる複数の操作量を切替える可変構造制御系を適用したうえで、以下の判断ａ，ｂのいずれか一方または両方を実行する。
（判断ａ）：ブレーキ力指令値およびブレーキ動作状態等に応じて平滑切替を行うか否かを判断する。
（判断ｂ）：ブレーキ力指令値およびブレーキ動作状態等に応じて、平滑切替の急峻さを可変とする（この判断ｂでは、常に平滑切替を行う前提である）。
少なくともいずれかの判断を行うことで、騒音、振動および乗り心地に関する総称であるＮＶＨ（Noise, Vibration, Harshness）と、制御精度の両立を図ることができる。
例えば、ブレーキ力指令値等が小さい程、摩擦材をブレーキロータに押圧する反力による機械結合部への与圧が小さいためチャタリングによる作動音への影響が大きく、補償しなければならないヒステリシス量が小さく、またブレーキ力が制動距離に及ぼす影響が小さい。このような場合、可変構造制御系の切替を緩慢にする平滑切替を行う。逆に、ブレーキ力指令値等がある程度大きくなると、機械結合部への予圧が比較的大きいことでチャタリングによる作動音への影響が相対的に小さい反面、補償しなければならないヒステリシス量が大きくなり、またブレーキ力が制動距離に及ぼす影響が大きくなるためブレーキ制御精度を高める必要がある。このような場合、可変構造制御系の切替を急峻にするか、切替条件における所定の閾値に対して、一の操作量から他の操作量に変更するような不連続な切替動作を行う。このように状況に応じた切替を行うことで、ＮＶＨと制御精度の両立を図れる。
【００１０】
前記電動ブレーキ装置１を搭載する車両の前後加速度を推定する加速度推定手段２８と、
この加速度推定手段２８で推定される前後加速度および前記車輪運動推定手段２２で推定される推定値のいずれか一方または両方に基づいて、前記車両の車体速を推定する車体速推定手段２７と、を備え、
前記制御装置２は、前記車輪運動推定手段２２で推定される推定値および前記車体速推定手段２７で推定される車体速に基づいて、前記車輪ＷＬの路面に対する滑り度合を推定し、推定された前記滑り度合が閾値を超過したときに前記車輪ＷＬの滑り量を抑制するように、前記指令手段１８によらずブレーキ力指令値を演算するアンチスキッド制御機能部１９ｂを備え、
前記切替強度判断機能部２１は、前記アンチスキッド制御機能部１９ｂによる制御が実行されたときの前記平滑切替における勾配を、アンチスキッド制御機能部１９ｂによる制御が実行されない場合と比較して、急峻に変更する機能を有する。
前記閾値は、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により定められる。
【００１１】
この構成によると、アンチスキッド制御機能部１９ｂによる制御が実行されたときの前記平滑切替における勾配を、アンチスキッド制御機能部１９ｂによる制御が実行されない場合と比較して、急峻に変更する。つまりアンチスキッド制御時は、通常のブレーキ動作時と比較してより精密なブレーキ力制御が必要とされるため、可変構造制御系の切替を積極的に行って制御精度を向上することができる。
【００１２】
前記切替強度判断機能部２１は、前記指令手段１８に基づくブレーキ力指令値の変化度合が小さくなる程、前記平滑切替における勾配を急峻にする機能を有するものであってもよい。ブレーキペダルが緩やかに操作されている場合において、前記平滑切替における勾配を急峻にすることでブレーキ制御精度を高くすることができる。これにより、ブレーキ操作に対して制動力の変化が正確に追従するよう制御し、ブレーキフィーリングを改善することができる。
【００１３】
前記切替強度判断機能部２１は、前記指令手段１８に基づくブレーキ力指令値が定められた値より小さい条件において、前記ブレーキ力指令値が小さくなる程、前記平滑切替における勾配を緩慢にする機能を有するものであってもよい。
前記定められた値は、設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。
軽いブレーキ操作の場合において比較的大きな電動ブレーキ装置の作動音が発生し易く、チャタリングが発生するとＮＶＨの悪化に繋がる。このため、ブレーキ力指令値が定められた値より小さいときは前記平滑切替における勾配を緩慢にすることで、ＮＶＨを改善することができる。
【００１４】
前記切替強度判断機能部２１は、前記指令手段１８に基づくブレーキ力指令値が定められた値より大きい条件において、前記ブレーキ力指令値が大きくなる程、前記平滑切替における勾配を緩慢にする機能を有するものであってもよい。
前記定められた値は、設計等によって任意に定める値であって、例えば、試験およびシミュレーションのいずれか一方または両方等により適切な値を求めて定められる。
ある程度ブレーキ力が大きくなると比較的高Ｇでの減速となり制御精度がフィーリングに影響し難くなる。このような場合に、前記平滑切替における勾配を緩慢にしてＮＶＨの向上および消費電力の低減を図ることができる。
【００１５】
前記電動ブレーキ装置１を搭載する車両の車体速を推定する車体速推定手段２７を備え、
前記切替強度判断機能部２１は、前記車体速推定手段２７で推定される車体速が大きくなる程、前記平滑切替における勾配を急峻にする機能を有するものであってもよい。
車体速が大きいときはロードノイズが大きいことで、電動ブレーキ装置１の作動音によるＮＶＨへの影響が相対的に小さく、ブレーキ力が制動距離に及ぼす影響が大きい。このため、車体速が大きくなる程、前記平滑切替における勾配を急峻にすることで、ブレーキ制御精度を向上することで、安全性を高めることができる。
【００１６】
前記制御装置２は、前記摩擦材操作手段６による前記摩擦材９の操作量をブレーキ力指令値に追従するように制御するブレーキ力追従制御機能を有し、このブレーキ力追従制御機能は、前記状態量から定められた切替関数を演算し、前記切替関数の正負に応じて二値の操作量を導出し、前記切替関数の略零を制御目標とするスライディングモード制御であり、
前記切替強度判断機能部２１は、前記切替関数の値に基づいて、前記二値の操作量を切替える際の、前記切替関数の値の変化に伴う前記平滑切替の急峻さを決定する機能であってもよい。
【００１７】
前記制御装置２は、前記電動モータ４の角速度を推定する角速度推定手段２５と、前記摩擦材操作手段６による前記摩擦材９の操作量をブレーキ力指令値に追従するように制御するブレーキ力追従制御機能とを有し、このブレーキ力追従制御機能は、前記摩擦材９と前記ブレーキロータ８との接触力が増加する際の前記電動モータ４の操作量を決定する正効率作動制御演算器３３と、前記接触力が減少する際の前記電動モータ４の操作量を決定する逆効率作動制御演算器３４と、を含む二種以上の制御演算器による二値以上の操作量を、前記角速度推定手段２５で推定された角速度に応じて切替える機能を有し、
前記切替強度判断機能部２１は、前記角速度推定手段２５で推定された角速度に基づいて、前記二値以上の操作量を切替える際の、前記角速度の変化に伴う平滑切替の急峻さを決定する機能であってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
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と接触して制動力を発生する摩擦材と、電動モータと、この電動モータの出力を前記摩擦材の押圧力に変換する摩擦材操作手段と、指令手段から与えられたブレーキ力指令値に基づいて前記電動モータの出力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、前記ブレーキロータと同期した車輪の回転運動における角度およびこの角度の所定階微分値を推定する車輪運動推定手段と、前記電動モータの回転の角度およびこの角度の所定階微分値に同期する値の少なくともいずれかを含む物理量である状態量に基づいて、互いに異なる複数の操作量を切替える制御演算機能部と、前記指令手段からのブレーキ力指令値および前記車輪運動推定手段で推定される推定値のいずれか一方または両方に基づき、前記制御演算機能部における操作量の切替えに必要な切替の急峻さを判断する切替強度判断機能部と、を備え、前記切替強度判断機能部は、前記制御演算機能部における複数の操作量の切替において、定められた切替条件に対して現操作量から切替後の操作量に連続的に切替える制御である平滑切替を行うか否かを判断する機能と、定められた切替条件に対して前記平滑切替における勾配の急峻さを変更する機能のいずれか一方または両方の機能を有する。このため、騒音、振動および乗り心地に関する総称であるＮＶＨと、制御精度の両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置を概略示す図である。
【図２】同電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。
【図３】同電動ブレーキ装置にて操作量を切替える例を示す図である。
【図４】同電動ブレーキ装置において、アンチスキッド制御時か否かで平滑切替の勾配を変更する例を示すフローチャートである。
【図５】同操作量を切替える制御構成の例を示すブロック図である。
【図６】この発明の他の実施形態に係る電動ブレーキ装置の制御系のブロック図である。
【図７】同電動ブレーキ装置において、ブレーキ力またはブレーキ力指令値の変化度合に応じて、直線勾配θＳＷを調整する例を示す図である。
【図８】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制御系のブロック図である。
【図９】同電動ブレーキ装置において、推定車体速に応じて直線勾配θＳＷを調整する例を示す図である。
【図１０】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において、操作量を切替える制御構成の他の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施形態に係る電動ブレーキ装置を図１ないし図５と共に説明する。この電動ブレーキ装置は例えば車両に搭載される。
図１に示すように、この電動ブレーキ装置１は、電動式直動アクチュエータＤＡと、摩擦ブレーキＢＲとを備える。先ず、電動式直動アクチュエータＤＡおよび摩擦ブレーキＢＲの構造について説明する。
【００２１】
＜電動式直動アクチュエータＤＡおよび摩擦ブレーキＢＲの構造＞
図１および図２に示すように、電動式直動アクチュエータＤＡは、アクチュエータ本体ＡＨと、後述する制御装置２とを備える。アクチュエータ本体ＡＨは、電動モータ４と、減速機構５と、摩擦材操作手段である直動機構６と、パーキングブレーキ機構７と、角度センサＳａと、荷重センサＳｂとを有する。
【００２２】
電動モータ４は、永久磁石式の同期電動機により構成すると省スペースで高トルクとなり好適であるが、例えば、ブラシを用いたＤＣモータ、または永久磁石を用いないリラクタンスモータ、あるいは誘導モータを適用することもできる。
【００２３】
摩擦ブレーキＢＲは、車両の車輪ＷＬと連動して回転するブレーキロータ８と、このブレーキロータ８と接触して制動力を発生させる摩擦材９とを有する。この摩擦材９はブレーキロータ近傍に配置される。摩擦材９をアクチュエータ本体ＡＨにより操作してブレーキロータ８に押圧し、摩擦力によって制動力を発生させる機構を用いることができる。前記ブレーキロータ８および摩擦材９は、例えば、ブレーキディスクおよびキャリパを用いたディスクブレーキ装置であってもよく、あるいはドラムおよびライニングを用いたドラムブレーキ装置であってもよい。
【００２４】
減速機構５は、電動モータ４の回転を減速する機構であり、一次歯車１２、中間歯車１３、および三次歯車１１を含む。この例では、減速機構５は、電動モータ４のロータ軸４ａに取り付けられた一次歯車１２の回転を、中間歯車１３により減速して、回転軸１０の端部に固定された三次歯車１１に伝達可能としている。
【００２５】
直動機構６は、減速機構５で出力される回転運動を送りねじ機構により直動部１４の直線運動に変換して、ブレーキロータ８に対して摩擦材９を当接離隔させる機構である。直動部１４は、回り止めされ且つ矢符Ａ１にて表記する軸方向に移動自在に支持されている。直動部１４のアウトボード側端に摩擦材９が設けられる。電動モータ４の回転を減速機構５を介して直動機構６に伝達することで、回転運動が直線運動に変換され、それが摩擦材９の押圧力に変換されることによりブレーキ力を発生させる。なお電動ブレーキ装置１を車両に搭載した状態で、車両の車幅方向外側をアウトボード側といい、車両の車幅方向中央側をインボード側という。
【００２６】
パーキングブレーキ機構７のアクチュエータ１６として、例えば、リニアソレノイドが適用される。アクチュエータ１６によりロック部材１５を進出させて中間歯車１３に形成された係止孔（図示せず）に嵌まり込ませることで係止し、中間歯車１３の回転を禁止することで、パーキングロック状態にする。ロック部材１５を前記係止孔から離脱させることで中間歯車１３の回転を許容し、アンロック状態にする。
【００２７】
図２に示すように、角度センサＳａは、電動モータ４の回転の角度を推定する。角度センサＳａは、例えば、レゾルバまたは磁気エンコーダ等を用いると高性能かつ信頼性が高く好適であるが、光学式のエンコーダ等の各種センサを適用することもできる。前記角度センサＳａを用いずに、例えば、後述する制御装置２において、電動モータ４の電圧と電流との関係等からモータ角度を推定するような角度センサレス推定を用いることもできる。
【００２８】
荷重センサＳｂは、ブレーキ力を推定するブレーキ力推定手段であり、ブレーキ力を制御する際に用いられる。荷重センサＳｂは、例えば、直動機構６の荷重が作用する所定部位の変位または変形を検出する磁気センサ、歪センサ、圧力センサ等を用いることができる。前記荷重センサＳｂを用いずに、制御装置２において、モータ角度および電動ブレーキ装置剛性、あるいはモータ電流および電動式直動アクチュエータＤＡの効率等から、荷重センサレス推定を行ってもよい。また、サーミスタ等の各種センサ類を要件に応じて別途設けてもよい。
【００２９】
この車両には、各車輪ＷＬの回転速度（車輪速）を検出する車輪速センサＳｃが設けられている。車輪速センサＳｃは、例えば、車輪ＷＬの一回転中に所定回数のパルスが出力する車輪速センサを用いると、安価なシステムを構成できて好ましい。あるいは、電動モータ４の回転角度を検出する角度センサＳａのような、角度を検出するセンサを用いることもできる。
【００３０】
＜制御装置２について＞
図２は、この電動ブレーキ装置１の制御系のブロック図である。
例えば、各車輪ＷＬに対応する制御装置２およびアクチュエータ本体ＡＨが設けられている。各制御装置２は、対応する電動モータ４を制御する。各制御装置２に、電源装置３と、各制御装置２の上位制御手段（図示せず）とが接続されている。電源装置３は、電動モータ４および制御装置２のモータドライバ１７に電力を供給する。前記上位制御手段として、例えば、車両全般を制御する電気制御ユニットが適用される。また前記上位制御手段は、各制御装置２の統合制御機能を有する。前記上位制御手段は、例えば、ブレーキペダル等の指令手段１８から、各制御装置２にブレーキ力指令値をそれぞれ出力する。
【００３１】
各制御装置２は、制御演算を行う各種制御機能部と、モータドライバ１７とを備える。前記各種制御機能部は、ブレーキ指令値生成機能部１９と、制御演算機能部２０と、切替強度判断機能部２１と、車輪運動推定手段２２と、車輪速推定機能部２３とを有する。車輪運動推定手段２２は、荷重推定機能部２４と、モータ運動推定機能部２５とを有する。荷重推定機能部２４は、荷重センサＳｂの出力等から、直動機構６の軸方向荷重（推定ブレーキ力）を推定する機能を有する。前記荷重センサレス推定を行う場合、荷重推定機能部２４は、モータ角度またはモータ電流等の情報を用いて直動機構６の軸方向荷重を推定してもよい。
【００３２】
モータ運動推定機能部２５は、角度センサＳａの出力等から、電動モータ４の回転運動状態を推定する機能を有する。例えば、角度センサＳａとしてレゾルバまたは磁気エンコーダのような所定の角度領域を一周期として検出するセンサを用いる場合、モータ運動推定機能部２５は、前記角度センサＳａの出力から電動モータ４の回転子の位相を推定し、この回転子の位相における変動量の積算値を総回転角度（位置）として推定してもよい。また、前記位相ないし位置の微分相当値を角速度として推定してもよい。あるいは、例えば、前述の角度センサレス推定を行う場合、モータ運動推定機能部２５は、モータ電圧およびモータ電流から、前記回転子の位相または角速度等を推定してもよい。
【００３３】
車輪速推定機能部２３は、例えば、車輪ＷＬの一回転中に所定回数のパルスが出力される車輪速センサＳｃの出力から、一パルスが出力される時間周期、または所定時間内に出力されるパルス数をカウントし、所定の変換式に基づいて車輪速を推定する機能であってもよい。前記いずれかの方法であってもよく、車輪速推定機能部２３は、例えば、所定の推定角速度を閾値として前記の手法を切替える推定方法であってもよい。その他、車輪速推定機能部２３は、例えば、モータ角度センサのような角度を検出するセンサを用いる場合、前記角度の微分等により角速度を推定することもできる。
【００３４】
ブレーキ指令値生成機能部１９は、サービスブレーキ指令演算部１９ａと、アンチスキッド指令演算部１９ｂとを備える。サービスブレーキ指令演算部１９ａは、例えば、ブレーキペダル等の指令手段１８に基づいて、通常のサービスブレーキに要求されているブレーキ力を推定し、ブレーキ力指令値とする。ブレーキ力指令値は、制御演算機能部２０のブレーキ制御機能部２６に与えられる。
【００３５】
アンチスキッド指令演算部１９ｂは、例えば、車体速推定手段２７で推定される車体速および車輪速推定機能部２３で推定される車輪速（推定値）に基づいて、車輪ＷＬの路面に対する滑り度合（スリップ率等）を推定し、推定された滑り度合が閾値を超過したときに前記車輪ＷＬの滑る量を抑制するように、指令手段１８によらずブレーキ力指令値を演算することで、アンチスキッド制御を実行する。サービスブレーキ指令演算部１９ａによる演算を行っているか、アンチスキッド指令演算部１９ｂによる演算を行っているかの情報は、切替強度判断機能部２１に与えられる。
【００３６】
前記車体速推定手段２７は、例えば、加速度推定手段２８で推定される車両の前後加速度、および、一般に複数備えられる各車輪の推定車輪速等から、車体速を推定してもよい。車体速推定手段２７は、その他の図示外の要素としてＧＰＳ等を用いるまたは併用する手段としてもよい。また、さらに図示外の要素として、例えば、横滑り防止制御等の車両運動に基づくブレーキ制御手段を別途この制御装置２に設けることもできる。
【００３７】
制御演算機能部２０は、モータ角度およびこのモータ角度の所定階微分値に同期する値のいずれかを含む物理量である状態量に基づいて、互いに異なる複数の操作量を切替える機能を有する。この制御演算機能部２０は、ブレーキ制御機能部２６と、操作量切替機能部２９とを備える。ブレーキ制御機能部２６は、指令手段１８より要求されるブレーキ力指令値に対して、推定ブレーキ力が追従するよう電動モータ４を制御する。
【００３８】
このブレーキ制御機能部２６による制御演算は、例えば、ブレーキ力指令値および推定ブレーキ力を直接用いるフィードバック制御を用いてもよく、ブレーキ力を角度等の他の物理量に変換して制御演算を行ってもよい。前記フィードバック制御は、例えば、ブレーキ力制御ループ内にモータ電流制御ループを設けるように、複数のマイナーフィードバックループを設ける演算構造としてもよく、単一のフィードバックループにてモータ操作量を演算する構造としてもよい。その他、あるいはフィードフォワード制御等を用いるか、またはフィードフォワード制御等を適宜併用することもできる。
【００３９】
ブレーキ制御機能部２６は、所定の状態量に対して複数の操作量を演算する操作量演算部２６１，２６２，…と、前記所定の状態量に基づいて、前記複数の操作量を切替えるための条件となる切替条件を演算する切替制御部３０とを備える。
【００４０】
操作量切替機能部２９は、ブレーキ制御機能部２６により演算された複数の操作量および切替制御信号に基づいて、電動ブレーキ操作量として前記複数の操作量のいずれかに切替えて出力する機能を有する。このとき操作量切替機能部２９は、前記複数の操作量の切替において、前記切替条件における所定の閾値に対して、例えば操作量「１」から操作量「２」に変更するような不連続な切替動作を行う機能と、前記切替条件の所定範囲において、切替条件の値の推移に伴って連続的に操作量「１」から操作量「２」へと変更されるような、連続的な平滑切替の動作を行う機能とを備える。
【００４１】
切替強度判断機能部２１は、この例では、アンチスキッド制御の実行の有無に基づいて、操作量切替機能部２９における操作量の切替えに必要な切替の急峻さを判断し、前記操作量切替機能部２９における切替処理を調整する。一般に、アンチスキッド制御時におけるブレーキ制御精度は極めて重要であるのに対し、アンチスキッド制御時におけるＮＶＨの重要性は極めて乏しい場合が多い。
【００４２】
このため、切替強度判断機能部２１は、アンチスキッド制御時において制御精度を最大限に重視した急峻さを持つ切替処理とすることができる。
切替強度判断機能部２１における切替の急峻さの判断は、主に、ブレーキ力制御精度の必要性およびＮＶＨの観点によるものであり、制御精度を重視する程切替処理を急峻にし、ＮＶＨを重視する程切替処理を緩慢にすることができる。
【００４３】
モータドライバ１７は、例えば、電界効果トランジスタ（Field effect transistor；略称ＦＥＴ）等のスイッチ素子を用いたハーフブリッジ回路を構成し、所定のデューティ比によりモータ印加電圧を決定するＰＷＭ制御を行う構成とすると安価で高性能となり好適である。あるいは、モータドライバ１７は、例えば、変圧回路等を設け、ＰＡＭ制御を行う構成とすることもできる。
【００４４】
その他、図示外の電流センサ等を必要に応じて適宜設けることができる。また、本図２の各機能ブロックは、機能を説明する上で便宜上設けているものであり、必要に応じて統合・分割してもよく、あるいは所定機能を適宜省略する等してもよい。
【００４５】
＜操作量の切替動作の例＞
図３は、この電動ブレーキ装置にて操作量を切替える例を示す図である。以下、図２も参照しつつ説明する。図３（ａ）では、制御演算機能部２０（図２）が、所定の切替条件における切替閾値近傍において、二値の操作量（操作量１，操作量２）を線形な平滑関数Ｆｃを介して切替える例を示す。同図３の横軸の切替条件は、例えば、電動モータ４の角速度等の状態量、この状態量を所定の固有値に変換したダイナミクス等である。図３（ａ）中の直線勾配θＳＷを切替の急峻さを表すパラメータとすることができる。切替強度判断機能部２１（図２）は、所定の切替条件に対して前記直線勾配θＳＷを変更し得る。
【００４６】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の例に対して、二値の操作量（操作量１，操作量２）を曲線状の平滑関数Ｆｃを介して切替える例を示す。前記曲線状の平滑関数Ｆｃは、例えば、三角関数等を用いて規定されていてもよく、例えば、切替開始から終了までの幅ｘｓｗを切替の急峻さを表すパラメータとすることができる。あるいは、図３（ａ）のように、切替閾値近傍の勾配θＳＷに相当する値を切替の急峻さを表すパラメータとしてもよい。逆に、図３（ａ）の平滑関数Ｆｃにおいて、切替開始から終了までの幅ｘｓｗに相当する値を切替の急峻さを表すパラメータとしてもよい。切替強度判断機能部２１（図２）は、所定の切替条件に対して幅ｘｓｗを変更し得る。
【００４７】
図４は、この電動ブレーキ装置において、アンチスキッド制御中か否かで平滑関数の勾配θＳＷを変更する例を示すフローチャートである。本処理開始後、切替強度判断機能部２１（図２）は、ブレーキ指令値生成機能部１９からのブレーキ制御モードの情報により、アンチスキッド制御を実行中か否かを判断する（ステップＳ１）。アンチスキッド制御中であるとの判断で（ステップＳ１：ｙｅｓ）、切替強度判断機能部２１（図２）は、アンチスキッド制御中ではないときよりも平滑関数の勾配θＳＷを大きくする（ステップＳ２）。その後本処理を終了する。アンチスキッド制御中ではないとの判断で（ステップＳ１：ｎｏ）、切替強度判断機能部２１（図２）は、アンチスキッド制御中のときよりも勾配θＳＷを小さくする（ステップＳ３）。その後本処理を終了する。
【００４８】
＜操作量を切替える制御構成の例＞
図５は、操作量を切替える制御系の構成例を示すブロック図である。この構成例では、可変切替構造系として、モータ角度等から成る状態量から所定のダイナミクスを有する切替関数を演算し、切替関数に応じて非線形入力を演算し、実際の応答を切替関数のダイナミクスに拘束する、スライディングモード制御を適用する例を示す。
【００４９】
車輪運動推定手段２２に相当する状態推定器は、例えば、線形状態オブザーバまたはＶＳＳオブザーバ等により構成することができる。この状態推定器によって求められる状態量ｘは、例えば、モータ角度、角速度（モータ角度の一回微分値）、角加速度（モータ角度の二回微分値）等の運動方程式を形成する状態量とすることができる。また、ブレーキ力の追従制御を達成するために所定の指令値と状態量との偏差、または偏差の積分（積算）値を含むこともできる。
【００５０】
制御演算機能部２０における切替関数演算器３１では、状態推定器２２から与えられる前記状態量ｘに対して、切替関数σが所望の応答ダイナクミクスを有するσ＝Ｓｘとして演算される。前記Ｓは、切替関数σが状態量ｘに対して所望のダイナミクスとなるための係数であり、例えば、極配置または最適レギュレータ等により求めることができる。
【００５１】
制御演算機能部２０（ブレーキ力追従制御機能部）における非線形入力演算器３２は、主に外乱またはモデル誤差の補償を目的とした機能であり、切替関数σの符号に応じて所定の操作量＋ｕ，−ｕを切替え、状態量をσ≒０に拘束せしめる制御入力を生成する。このとき、非線形入力演算器３２は、切替強度判断機能部２１により切替を急峻にする程状態量のσ＝０への拘束力が強まり、反面、チャタリングが発生する。換言すれば、非線形入力の切替が急峻である程制御精度に有利となり、ＮＶＨおよび消費電力に不利となる。
切替強度判断機能部２１は、定められた切替条件に基づいて、非線形制御入力の切替の急峻さを決定する。
【００５２】
＜作用効果＞
以上説明した電動ブレーキ装置１によれば、切替強度判断機能部２１は、アンチスキッド制御の実行の有無に基づいて、操作量切替機能部２９における操作量の切替えに必要な切替の急峻さを判断し、操作量切替機能部２９における切替処理を調整する。一般に、アンチスキッド制御時におけるブレーキ制御精度は極めて重要であるのに対し、アンチスキッド制御時におけるＮＶＨの重要性は極めて乏しい場合が多い。このため、切替強度判断機能部２１は、アンチスキッド制御時において制御精度を最大限に重視した急峻さを持つ切替処理とすることができる。したがって、ＮＶＨと制御精度の両立を図れる。
【００５３】
＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して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号を付し、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。
【００５４】
図６に示すように、切替強度判断機能部２１は、ブレーキ力指令値および推定ブレーキ力のいずれか一方または両方に基づいて、切替強度を判断する例を示す。一般に軽いブレーキ操作の場合において比較的大きな電動ブレーキ装置１の作動音が発生し易く、チャタリングが発生するとＮＶＨの悪化に繋がる。逆にブレーキ力が大きくなる程、アクチュエータ本体ＡＨにおける機械結合部への与圧によりＮＶＨが悪化し難い。このため、切替強度判断機能部２１は、ブレーキ力指令値および推定ブレーキ力のいずれか一方または両方が小さくなる程切替を緩慢にし、ブレーキ力指令値および推定ブレーキ力のいずれか一方または両方が大きくなる程切替を急峻にすることができる（図７（ａ）左半部）。
【００５５】
さらにブレーキ力が大きくなると比較的高Ｇでの減速となり制御精度がフィーリングに影響し難くなる。このため、切替強度判断機能部２１は、ブレーキ力指令値が定められた値より大きい条件において、ブレーキ力指令値が大きくなる程切替を緩慢にする処理としてもよい（図７（ａ）右半部）。
図７（ａ）は、図６に示す、ブレーキ力に応じて平滑関数の急峻さを調整する例を示す。図７（ａ）横軸のブレーキ力は、ブレーキ力指令値を用いてもよく、実際の推定ブレーキ力を用いてもよい。
【００５６】
図７（ｂ）は、図６に示す、ブレーキ力指令値の変化度合に応じて平滑関数の急峻さを調整する例を示す。ブレーキ力指令値の変化度合（微分値等）が緩やかである程、車両の操縦者がブレーキ力の変化度合に対して敏感であると考えられる。逆に、ブレーキ力指令値の変化度合が急峻である程、操縦者がブレーキ力の変化度合に対して鈍感となり得る。
【００５７】
そのため、図６および図７（ｂ）に示すように、切替強度判断機能部２１は、ブレーキ力指令値の変化度合が小さくなる程平滑関数の勾配θＳＷを急峻にし、ブレーキ力指令値の変化度合が大きくなる程勾配θＳＷを緩慢にしてもよい。
ブレーキペダルが緩やかに操作されている場合において、平滑関数における勾配を急峻にすることでブレーキ制御精度を高くすることができる。これにより、ブレーキ操作に対して制動力の変化が正確に追従するよう制御し、ブレーキフィーリングを改善することができる。
【００５８】
図８および図９に示すように、切替強度判断機能部２１は、車体速推定手段２７で推定される車体速が大きくなる程、平滑関数における勾配を急峻にしてもよい。一般に、車体速が大きい状態ではロードノイズ等によりブレーキ作動音がＮＶＨに影響し難い。逆に車体速が小さい状態（特に停車状態）においては、ブレーキ作動音の影響が比較的大きくなる。また、ブレーキ力が制動距離に及ぼす影響は、車体速が速い状態程比較的大きく、車体速が遅い状態程比較的小さくなる。よって、切替強度判断機能部２１は、車体速推定手段２７で推定される車体速が大きくなる程、切替を急峻にし、車体速が小さくなる程、切替を緩慢にする処理を実行する。これにより安全性とＮＶＨを両立できて好ましい。
【００５９】
図２、図６、図８の制御系のいずれかを用いてもよく、あるいは適宜併用してもよい。
図７および図９について、図３（ａ）の直線勾配θＳＷを用いた例を示すが、図３（ｂ）の幅ｘｓｗを用いてもよく、その他、所定の切替関数の推移に対して操作量が切替わる急峻さを定義する変数を適宜用いることができる。
【００６０】
図１０に示す操作量を切替える制御構成では、アクチュエータ本体ＡＨにおいて増圧状態における正効率作動制御演算器３３と、減圧状態における逆効率作動制御演算器３４と、ヒステリシス中間状態におけるヒステリシス中間制御演算器３５とを切替える例を示す。前記増圧状態とは、摩擦材９（図１）とブレーキロータ８（図１）との接触力が増加する状態と同義であり、前記減圧状態とは、前記接触力が減少する状態と同義である。
【００６１】
一般に、電動ブレーキ装置に用いるような電動式直動アクチュエータにおいて、同じ推力であっても、電動モータからの回転運動で増圧させる際の負荷（正効率）と減圧させる際の負荷（逆効率）が異なる。換言すれば、正効率動作と逆効率動作において、等価バネレートが異なるシステムであると考えることができる。また、特にヒステリシス中間における動作においては、モータトルク（モータ電流）の変化に対してアクチュエータ本体が動作しないため、不可制御状態となる。
【００６２】
そこで、図１０に示すように、ブレーキ力追従制御機能部である制御演算機能部２０は、前記正効率動作におけるパラメータを用いた正効率作動制御演算器３３と、前記逆効率動作におけるパラメータを用いた逆効率作動制御演算器３４と、ヒステリシス中にある場合において適用されるヒステリシス中間制御演算器３５とを備える。前記各制御演算器として、例えば、偏差補償器または状態フィードバック器等の線形制御器を用いると、設計工数および演算負荷が軽減できて好適である。また、特にヒステリシス中間制御演算器３５は、アクチュエータ本体ＡＨが動作しない不可制御状態として設定される場合、所定のトルクとなるモータ電流に制御する制御器として実装してもよい。
【００６３】
制御演算機能部２０における操作量切替機能部２９は、アクチュエータ本体ＡＨが増圧、減圧、ヒステリシス中間状態のいずれであるかに基づいて、コントローラを切替える。換言すれば、操作量切替機能部２９は、切替条件として状態推定器２２から与えられる角速度の極性が増圧方向（正）にあるとき正効率作動制御演算器３３の操作量を適用し、切替条件として角速度の極性が減圧方向（負）にあるとき逆効率作動制御演算器３４の操作量を適用する。また操作量切替機能部２９は、切替条件として角速度の極性が概ね零であるときヒステリシス中間制御演算器３５を適用する。
【００６４】
このとき、切替強度判断機能部２１は、モータ角速度を切替関数とし、閾値である角速度零近傍において平滑切替の勾配を適宜設定することができる。なお、ヒステリシス中間制御演算部３５は、所定のブレーキ力に追従途中の過渡応答状態においては省略し、概ね一定であるブレーキ力指令値に対して追従状態となる場合のみにおいて適用してもよい。
【００６５】
切替強度判断機能部２１は、図３（ａ）に示す制御演算機能部２０における複数の操作量の切替において、定められた切替条件に対して平滑切替の急峻さを変更する場合に切替閾値近傍の勾配θＳＷが９０度の場合を含める構成にしてもよい。勾配θＳＷが９０度の場合は、平滑切替を行わないことになる。または、切替強度判断機能部２１は、図３（ｂ）に示す制御演算機能部２０における複数の操作量の切替において、定められた切替条件に対して平滑切替の急峻さを変更する場合に、平滑関数Ｆｃにおける切替開始から終了までの幅ｘｓｗを零とする場合を含める構成にしてもよい。幅ｘｓｗが零の場合は、平滑切替を行わないことになる。
【００６６】
直動機構６の変換機構部として、遊星ローラ、ボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等の傾斜を利用した機構等を用いることができる。
荷重センサＳｂは、前述のセンサ等に代えて、例えば、ブレーキを実装する車輪のホイールトルク、または電動ブレーキ装置を搭載した車両の前後力を検出するセンサ等、その他外部センサであってもよい。
【００６７】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６８】
１…電動ブレーキ装置
２…制御装置
４…電動モータ
６…直動機構(摩擦材操作手段)
８…ブレーキロータ
９…摩擦材
１８…指令手段
１９ｂ…アンチスキッド指令演算部（アンチスキッド制御機能部）
２０…制御演算機能部
２１…切替強度判断機能部
２２…車輪運動推定手段
２５…モータ運動推定機能部（角速度推定手段）
２７…車体速推定手段
２８…加速度推定手段
３３…正効率作動制御演算器
３４…逆効率作動制御演算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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