(57)【要約】【課題】ＮＶＨを改善すると共に制御性能の向上等を図ることができる電動式アクチュエータおよび電動ブレーキ装置を提供する。【解決手段】この電動式アクチュエータの制御装置２は、モータ角度を推定する角度推定部２０ａと、荷重推定機能部１９と、与えられた目標値に対して制御量を追従制御する制御演算部２３と、伝達部が離隔・接触状態を推定する機械結合状態推定部２４とを備える。制御演算部２３は、接触状態と推定されたとき電動モータ４を定められた条件に従って制御する第一の制御演算部２３ａと、離隔状態と推定されたとき電動モータ４の駆動力の大きさが第一の制御演算部２３ａより小さく演算される第二の制御演算部２３ｂとを有する。【選択図】図２
2019134551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、この電動モータの駆動力を、正方向と逆方向の動作の切換により接触状態と離隔状態とが生じる遊びを有する伝達部を介して伝達する動力伝達機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備える電動式アクチュエータにおいて、
前記制御装置は、
前記電動モータのモータ角度を推定する角度推定部と、
前記電動モータの駆動力が前記動力伝達機構を介して作用する荷重を推定する荷重推定機能部と、
前記荷重または前記モータ角度の推定値を操作量とし、与えられた目標値に対して、前記荷重または前記モータ角度の推定値である制御量を追従制御する制御演算部と、
前記荷重の推定値が定められた値よりも小さいとき前記伝達部が離隔状態にあり、前記荷重の推定値が定められた値よりも大きいとき前記伝達部が接触状態にあると推定する機械結合状態推定部と、を備え、
前記制御演算部は、
前記機械結合状態推定部により前記伝達部が接触状態にあると推定されたとき前記電動モータを定められた条件に従って制御する第一の制御演算部と、
前記機械結合状態推定部により前記伝達部が離隔状態にあると推定されたとき前記電動モータの駆動力の大きさが前記第一の制御演算部より小さく演算される第二の制御演算部とを有する電動式アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の電動式アクチュエータにおいて、前記機械結合状態推定部は、与えられた指令入力から導出される荷重またはモータ角度のいずれかの前記目標値と、前記制御量との偏差の絶対値が定められた値よりも小さいとき前記伝達部が離隔状態にあると推定し、前記偏差の絶対値が定められた値よりも大きいとき前記伝達部が接触状態にあると推定する電動式アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電動式アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記電動モータの駆動力に対する反力を含む、前記電動モータへ印加される外乱を推定する外乱推定部を有し、
前記機械結合状態推定部は、前記伝達部が接触状態または離隔状態にあると推定した推定結果を記憶する機能を有し、記憶された前記推定結果が接触状態である状況において、前記外乱推定部で推定された外乱として、前記電動モータの駆動力と同一の方向に定められた大きさ以上の外乱が加わったと推定されたとき、前記機械結合状態推定部は、前記推定結果を接触状態から離隔状態へと遷移させる機能を有する電動式アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の電動式アクチュエータにおいて、
前記制御装置は、前記目標値に対して前記制御量を追従制御するとき、前記電動モータの出力トルクまたはこの出力トルクに依存する値を決定する機能と、前記電動モータの角加速度を推定する機能と、を有し、
前記機械結合状態推定部は、前記伝達部が接触状態または離隔状態にあると推定した推定結果を記憶する機能を有し、記憶された前記推定結果が接触状態である状況において、推定された前記角加速度の大きさが定められた値より大きいと推定されたとき、前記機械結合状態推定部は、前記推定結果を接触状態から離隔状態へと遷移させる機能を有する電動式アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の電動式アクチュエータにおいて、
前記制御装置は、前記目標値である目標モータ角度と、前記モータ角度の推定値である推定角度と、の偏差が正から負または負から正へと推移したことを検出するゼロ・クロッシング検出部を有し、
前記機械結合状態推定部は、前記伝達部が接触状態または離隔状態にあると推定した推定結果を記憶する機能を有し、記憶された前記推定結果が接触状態である状況において、前記偏差の正から負または負から正への推移が定められた時間内に複数回発生したとき、前記機械結合状態推定部は、前記推定結果を接触状態から離隔状態へと遷移させる機能を有する電動式アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の電動式アクチュエータにおいて、
前記機械結合状態推定部は、前記離隔状態にあるか前記接触状態にあるかを判断する条件において、前記伝達部が接触状態にあると推定する第一の閾値と、前記伝達部が離隔状態にあると推定する、前記第一の閾値とは異なる第二の閾値と、を備え、
前記制御演算部は、前記第一および第二の閾値の中間状態において、前記機械結合状態推定部の推定結果が前記接触状態に近くなると前記第一の制御演算部が強調され、前記推定結果が前記離隔状態に近くなると前記第二の制御演算部が強調される制御切替部を有する電動式アクチュエータ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電動式アクチュエータと、この電動式アクチュエータによって操作される摩擦材と、この摩擦材との接触により制動力を発生させるブレーキロータと、を備えた電動ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、車両等に搭載される電動式アクチュエータおよび電動ブレーキ装置に関し、ＮＶＨ等を改善することができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータ装置および電動モータを使用した電動アクチュエータとして、以下の技術が提案されている。
１．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１）。
２．電動モータ、直動機構および減速機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２００６−１９４３５６号公報
【特許文献２】特開平６−３２７１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１のような、電動モータと減速機を使用した電動式直動アクチュエータにおいて、位置決め制御のための制御設計を行う際に、電動式直動アクチュエータの慣性モーメントが極めて重要なコントローラ設計パラメータとなる。このとき、慣性モーメントは主にモータ回転子、歯車、直動機構の回転軸、等の慣性体の慣性モーメントの総和となるが、一般的に歯車機構は所定量のバックラッシを有し、バックラッシ中間に歯車が位置するときは歯車同士が結合せず、慣性モーメントはモータ回転子のみと等価に変化し得る。
【０００５】
例えば、特許文献１の電動式直動アクチュエータを用いた電動ブレーキ装置のような、直動荷重を印加する場合において、直動荷重が大きいほど歯車は片側の歯面に常に接触し続け、慣性モーメントはアクチュエータ全体の慣性モーメントと等価に近づく。一方、直動荷重が小さいほど（特に荷重ゼロの状態において）歯車の歯面が非接触状態となりやすく、前記のバックラッシの影響で一時的に慣性モーメントがモータ回転子のみの慣性モーメントと等価に近づく。
【０００６】
主にアンチロック・ブレーキ・システム（Antilock Brake System、略称：ＡＢＳ）等の車輪速制御等を高精度に行うために、電動ブレーキ装置には高速な応答と高い制御精度が求められる。しかし、アクチュエータ全体の慣性モーメントを考慮して高速かつ高精度な制御性を発揮するコントローラを設計すると、前記のバックラッシ中に歯車が非接触状態となり慣性モーメントが低下した際に、制御系が不安定となる場合がある。この不安定な状態が発生すると、モータが主にバックラッシ間を激しく揺動し、歯車の両側の歯面への衝突を繰り返すことにより騒音、振動および乗り心地に関する総称であるＮＶＨ（Noise, Vibration, Harshness）が極めて悪化する問題、またはモータを揺動させることにより消費電力が増加する問題が発生する場合がある。
【０００７】
前記バックラッシの影響を低減する対策として、例えば、シザーズギア等の構造を用いると製造コストおよび搭載スペースの増加が問題となる場合がある。また、スペーサ等を用いてバックラッシ量を調整する手法を用いる場合、組立が困難になり製造コストの増加が問題となる場合がある。
あるいは、予め慣性モーメントがモータ回転子のみとなり得ることを考慮して制御設計を行う場合、歯車が接触して慣性モーメントがアクチュエータ全体と等価となった際の応答性が著しく低下する。電動ブレーキ装置に換言すれば、ブレーキをかけている際の応答性が低下することにより、主に前記のＡＢＳ等の性能低下が問題となる場合がある。
【０００８】
あるいは、バックラッシをモデリングし、非線形な制御対象に対する制御等を用いる場合、演算負荷が増大し、高速な演算器を使用することによるコスト増加が問題となる場合がある。また、高速な演算器は一般に定常消費電力が大きく、例えば、走行時間の多くがアクチュエータを動作しない待機状態となり得る電動ブレーキ装置においては、演算器の消費電力が問題となる場合がある。
【０００９】
この発明の目的は、ＮＶＨを改善すると共に制御性能の向上等を図ることができる電動式アクチュエータおよび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】
【００１０】
この発明の電動式アクチュエータは、電動モータ４と、この電動モータ４の駆動力を、正方向と逆方向の動作の切換により接触状態と離隔状態とが生じる遊びを有する伝達部を介して伝達する動力伝達機構５，６と、前記電動モータ４を制御する制御装置２とを備える電動式アクチュエータにおいて、
前記制御装置２は、
前記電動モータ４のモータ角度を推定する角度推定部２０ａと、
前記電動モータ４の駆動力が前記動力伝達機構５，６を介して作用する荷重を推定する荷重推定機能部１９と、
前記荷重または前記モータ角度の推定値を操作量とし、与えられた目標値に対して、前記荷重または前記モータ角度の推定値である制御量を追従制御する制御演算部２３と、
前記荷重の推定値が定められた値よりも小さいとき前記伝達部が離隔状態にあり、前記荷重の推定値が定められた値よりも大きいとき前記伝達部が接触状態にあると推定する機械結合状態推定部２４と、を備え、
前記制御演算部２３は、
前記機械結合状態推定部２４により前記伝達部が接触状態にあると推定されたとき前記電動モータ４を定められた条件に従って制御する第一の制御演算部２３ａと、
前記機械結合状態推定部２４により前記伝達部が離隔状態にあると推定されたとき前記電動モータ４の駆動力の大きさが前記第一の制御演算部２３ａより小さく演算される第二の制御演算部２３ｂとを有する。
前記各定められた値、前記定められた条件は、それぞれ設計等によって任意に定める値、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値、条件を求めて定められる。
【００１１】
この構成によると、制御演算部２３は、荷重の推定値（「推定荷重」と称す）またはモータ角度の推定値を操作量とし、目標値に対して、前記荷重または前記モータ角度の推定値である制御量を前記目標値に追従させるための操作量を決定する。機械結合状態推定部２４は、伝達部が離隔状態にあるか接触状態にあるかを推定荷重に応じて推定する。
【００１２】
伝達部が接触状態と推定されたとき、制御演算部２３は、第一の制御演算部２３ａを有効として電動モータ４を定められた条件に従って制御する。この場合、電動式アクチュエータ全体の慣性モーメントを考慮して高速かつ高精度な制御性を発揮することが可能となる。
一方、伝達部が離隔状態と推定されたとき、制御演算部２３は、電動モータ４の駆動力の大きさが第一の制御演算部２３ａより小さく演算される第二の制御演算部２３ｂを有効とする。この場合、バックラッシ等の影響を受けやすい荷重ゼロから低荷重の状態において、例えばモータ慣性のみに基づく制御演算を行うことが可能となる。したがって、例えばバックラッシ間での等価慣性変動等に起因するモータ振動を抑制し、ＮＶＨを改善することが可能となる。
【００１３】
前記機械結合状態推定部２４は、与えられた指令入力から導出される荷重またはモータ角度のいずれかの前記目標値と、前記制御量との偏差の絶対値が定められた値よりも小さいとき前記伝達部が離隔状態にあると推定し、前記偏差の絶対値が定められた値よりも大きいとき前記伝達部が接触状態にあると推定してもよい。
前記各定められた値は、それぞれ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。
【００１４】
負荷が小さく、かつモータ角度偏差が小さい場合は、例えばバックラッシ中間での動作となる可能性が高いため、予めバックラッシ中での動作を想定し、第二の制御演算部２３ｂに切替える。この構成によると、偏差の絶対値が定められた値よりも小さいとき伝達部が離隔状態にあると推定し第二の制御演算部２３ｂに切替える。こうすることで、バックラッシ中において伝達部の接触面が離隔して電動式アクチュエータＤＡの等価慣性モーメントが小さくなり、応答が振動的となることによるＮＶＨの増加および制御性の低下を防止し得る。
【００１５】
前記制御装置２は、前記電動モータ４の駆動力に対する反力を含む、前記電動モータ４へ印加される外乱を推定する外乱推定部２８を有し、
前記機械結合状態推定部２４は、前記伝達部が接触状態または離隔状態にあると推定した推定結果を記憶する機能を有し、記憶された前記推定結果が接触状態である状況において、前記外乱推定部２８で推定された外乱として、前記電動モータ４の駆動力と同一の方向に定められた大きさ以上の外乱が加わったと推定されたとき、前記機械結合状態推定部２４は、前記推定結果を接触状態から離隔状態へと遷移させる機能を有するものであってもよい。
前記同一の方向は、回転座標系での運動に基づく場合はトルク方向であり、例えば直動機構等を介した直動運動の場合は直動部材の移動方向である。
前記定められた大きさは、設計等によって任意に定める大きさであって、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大きさを求めて定められる。
【００１６】
この構成によると、荷重がゼロまたは小さい状態において、電動モータ４に印加される外乱は主に摩擦力であり、基本的には回転を阻害する力が作用する。そのような状況下において、電動モータ４の駆動力と同一方向に外乱が加わったと推定されるのは、主にモータ慣性が想定より低下した場合である。そのことから動力伝達機構がバックラッシ中に突入しことを判断できるため、第二の制御演算部２３ｂに適切に切替えることが可能となり、応答が振動的になることを防止し得る。
【００１７】
前記制御装置２は、前記目標値に対して前記制御量を追従制御するとき、前記電動モータ４の出力トルクまたはこの出力トルクに依存する値を決定する機能と、前記電動モータ４の角加速度を推定する機能と、を有し、
前記機械結合状態推定部２４は、前記伝達部が接触状態または離隔状態にあると推定した推定結果を記憶する機能を有し、記憶された前記推定結果が接触状態である状況において、推定された前記角加速度の大きさが定められた値より大きいと推定されたとき、前記機械結合状態推定部２４は、前記推定結果を接触状態から離隔状態へと遷移させる機能を有するものであってもよい。
前記出力トルクに依存する値として、電流などが挙げられる。
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。
【００１８】
この構成によると、電動式アクチュエータ全体の慣性を想定した上限加速度を超過するのは、主に等価慣性モーメントが低下した場合である。そのことから動力伝達機構のバックラッシ中間状態が発生したことを判断できるため、第二の制御演算部２３ｂに適切に切替えることが可能となり、応答が振動的になることを防止し得る。
【００１９】
前記制御装置２は、前記目標値である目標モータ角度と、前記モータ角度の推定値である推定角度と、の偏差が正から負または負から正へと推移したことを検出するゼロ・クロッシング検出部３０を有し、
前記機械結合状態推定部２４は、前記伝達部が接触状態または離隔状態にあると推定した推定結果を記憶する機能を有し、記憶された前記推定結果が接触状態である状況において、前記偏差の正から負または負から正への推移が定められた時間内に複数回発生したとき、前記機械結合状態推定部２４は、前記推定結果を接触状態から離隔状態へと遷移させる機能を有するものであってもよい。
前記偏差が正から負または負から正へと推移することを「ゼロ・クロッシング」という。
前記定められた時間は、設計等によって任意に定める時間であって、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時間を求めて定められる。
【００２０】
この構成によると、バックラッシ等の影響で等価慣性がモータ回転子のみに減少し、応答が振動的になった場合、等価慣性が電動式アクチュエータ全体の場合と比較して、高周波なゼロ・クロッシングが発生する。このため、本構成により動力伝達機構のバックラッシ中間状態が発生したことを判断できるため、第二の制御演算部２３ｂに適切に切替えることが可能となり、応答が振動的になることを防止し得る。
【００２１】
前記機械結合状態推定部２４は、前記離隔状態にあるか前記接触状態にあるかを判断する条件において、前記伝達部が接触状態にあると推定する第一の閾値と、前記伝達部が離隔状態にあると推定する、前記第一の閾値とは異なる第二の閾値と、を備え、
前記制御演算部２３は、前記第一および第二の閾値の中間状態において、前記機械結合状態推定部２４の推定結果が前記接触状態に近くなると前記第一の制御演算部２３ａが強調され、前記推定結果が前記離隔状態に近くなると前記第二の制御演算部２３ｂが強調される制御切替部２３ｃを有するものであってもよい。
【００２２】
この構成によると、制御切替部２３ｃが第一，第二の制御演算部２３ａ，２３ｂの切替を平滑に行うことで、アクチュエータ特性変動等の影響で想定通りの切替動作とならない場合においても、制御切替の影響で逆に応答が振動的になってしまうことを防止することができる。前記想定通りの切替動作とならない場合とは、例えば、切替えるタイミングがずれる、過剰な切替が発生する等が挙げられる。
【００２３】
この発明の電動ブレーキ装置１は、前記いずれかに記載の電動式アクチュエータＤＡと、この電動式アクチュエータＤＡによって操作される摩擦材９と、この摩擦材９との接触により制動力を発生させるブレーキロータ８と、を備えている。この電動ブレーキ装置１によれば、いずれかの電動式アクチュエータＤＡを備えているため、ＮＶＨを改善すると共に制御性能の向上等を図ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明の電動式アクチュエータは、電動モータと、この電動モータの駆動力を、正方向と逆方向の動作の切換により接触状態と離隔状態とが生じる遊びを有する伝達部を介して伝達する動力伝達機構と、前記電動モータを制御する制御装置とを備える電動式アクチュエータにおいて、前記制御装置は、前記電動モータのモータ角度を推定する角度推定部と、前記電動モータの駆動力が前記動力伝達機構を介して作用する荷重を推定する荷重推定機能部と、前記荷重または前記モータ角度の推定値を操作量とし、与えられた目標値に対して、前記荷重または前記モータ角度の推定値である制御量を追従制御する制御演算部と、前記荷重の推定値が定められた値よりも小さいとき前記伝達部が離隔状態にあり、前記荷重の推定値が定められた値よりも大きいとき前記伝達部が接触状態にあると推定する機械結合状態推定部と、を備え、前記制御演算部は、前記機械結合状態推定部により前記伝達部が接触状態にあると推定されたとき前記電動モータを定められた条件に従って制御する第一の制御演算部と、前記機械結合状態推定部により前記伝達部が離隔状態にあると推定されたとき前記電動モータの駆動力の大きさが前記第一の制御演算部より小さく演算される第二の制御演算部とを有する。このため、ＮＶＨを改善すると共に制御性能の向上等を図ることができる。
【００２５】
この発明の電動ブレーキ装置は、前記いずれかに記載の電動式アクチュエータと、この電動式アクチュエータによって操作される摩擦材と、この摩擦材との接触により制動力を発生させるブレーキロータと、を備えているため、ＮＶＨを改善すると共に制御性能の向上等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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電動式アクチュエータの制御系のブロック図である。
【図３】同電動式アクチュエータの制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】この発明の他の実施形態に係る電動式アクチュエータの制御系のブロック図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態に係る電動式アクチュエータの制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態に係る電動式アクチュエータの制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態に係る電動式アクチュエータの制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図８】この発明のさらに他の実施形態に係る電動式アクチュエータの制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態に係る電動式アクチュエータの制御系のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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３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。
【００２８】
＜電動式アクチュエータ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、電動式アクチュエータＤＡは、直動アクチュエータ本体ＡＨと、電源装置３と、後述する制御装置２とを備える。直動アクチュエータ本体ＡＨは、電動モータ４と、動力伝達機構である直動機構６および減速機５と、パーキングブレーキ装置７と、角度センサＳａと、荷重センサＳｂとを有する。
【００２９】
図１に示すように、電動モータ４は、例えば、永久磁石式の同期電動機から成る。電動モータ４として、永久磁石式の同期電動機を適用すると省スペースで高効率かつ高トルクとなり好適である。
摩擦ブレーキＢＲは、車両の各車輪にそれぞれ設けられる。摩擦ブレーキＢＲは、車輪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する摩擦材９とを有する。この摩擦材９は、電動式アクチュエータＤＡによって操作される。摩擦材９を電動式アクチュエータＤＡの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。この例の摩擦ブレーキＢＲとして、ブレーキディスクであるブレーキロータ８および図示外のキャリパを用いたディスクブレーキ装置を適用しているが、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。
【００３０】
減速機５は、電動モータ４の回転を減速する機構であり、それぞれ伝達部である一次歯車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に伝達可能な平行歯車が用いられている。前記伝達部は、正方向と逆方向の動作の切換により接触状態と離隔状態とが生じる遊びを有する。
【００３１】
直動機構６は、減速機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。
【００３２】
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。
【００３３】
図２に示すように、角度センサＳａは、電動モータ４の回転角度（モータ角度）を検出する。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精度かつ高信頼性であり好適であるが、光学式のエンコーダ等の各種センサを用いることもできる。前記角度センサＳａを用いずに、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角度センサレス推定を用いることもできる。
【００３４】
荷重センサＳｂは、直動機構６の軸方向荷重を検出する。この荷重センサＳｂは、例えば、直動機構６の荷重が作用する所定部材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、例えば、モータ角度および電動ブレーキ装置剛性、またはモータ電流および電動式アクチュエータ効率等から荷重センサレス推定を行ってもよい。あるいは、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この電動ブレーキ装置１（図１）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。その他、サーミスタ等の各種センサ類等を要件に応じて別途設けてもよい。
【００３５】
＜制御装置２の構成＞
図２は、この電動ブレーキ装置の電動式アクチュエータＤＡの制御系のブロック図である。例えば、各車輪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、直流の電源装置３と、各制御装置２の上位制御手段である上位ＥＣＵ１７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に電力を供給する。電源装置３は、例えば、この電動ブレーキ装置１（図１）を搭載する車両の低圧（例えば１２Ｖ）バッテリ等を適用し得る。
【００３６】
上位ＥＣＵ１７として、例えば、車両全般を制御する車両統合制御装置（Vehicle Control Unit, ＶＣＵ）が適用される。上位ＥＣＵ１７は、各制御装置２の統合制御機能を有する。上位ＥＣＵ１７はブレーキ指令手段１７ａを備え、このブレーキ指令手段１７ａは、図示外のブレーキ操作手段の操作量に応じて変化するセンサの出力を指令値として各制御装置２に与える。なおブレーキ指令手段１７ａは、ブレーキ操作手段そのものであってもよく、あるいは、例えば自動運転車両のように車両の状態および各種センサ等の情報から、ブレーキ操作手段の操作に依ることなく自動的に指令値を求めて出力することも可能である。
【００３７】
各制御装置２は、制御演算を行う各種制御演算器と、モータドライバ１８とを備える。前記各種制御演算器は、例えば、マイクロコンピュータ等のプロセッサ、または、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等の演算器および周辺回路により構成される。前記各種制御演算器は、荷重推定機能部としての荷重推定器１９、運動状態推定器２０、電流推定器２１、目標値演算器２２、制御演算部２３および機械結合状態推定部２４を備える。
【００３８】
荷重推定器１９は、荷重センサＳｂの出力から、電動モータ４の駆動力が減速機５および直動機構６を介して作用する荷重を（推定荷重）を推定する。あるいは荷重推定器１９は、前述の通り、荷重センサＳｂを用いない荷重センサレス推定を行ってもよい。
運動状態推定器２０は、角度センサＳａの出力から、電動モータ４の回転運動状態を推定する。この運動状態推定器２０は、角度推定部２０ａと、角速度推定部２０ｂとを有する。
【００３９】
角度推定部２０ａは、角度センサＳａの出力から、制御演算に用いるモータ角度（推定角度）を推定する機能を有する。角度センサＳａとして、例えばレゾルバまたは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、角度推定部２０ａは、角度センサＳａの出力から電動モータ４の回転子位相を推定してもよい。角速度推定部２０ｂは、前記回転子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。
【００４０】
運動状態推定器２０は、例えば、等価リード等の運動変換係数を介し、直動換算された位置、速度、等を推定してもよい。あるいは前述の通り、角度センサ出力を設けずに、電動モータ４の電圧および電流から回転子位相または電気角速度を推定し、前記回転子位相等から角度または角速度を推定する角度センサレス推定器であってもよい。また状態パラメータは、例えば、角度を微分して角速度を求める等の処理であってもよく、状態推定オブザーバであってもよい。
【００４１】
前記推定角度について、所定周期でオーバーラップないしアンダーラップする角度の周期動作を補完し、連続した角度を導出する機能を有していてもよい。例えばレゾルバ等の角度センサＳａまたは角度センサレス推定における一周期に対して、一般に電動ブレーキ装置における荷重をゼロから最大値まで推移させると複数周期に相当する量を電動モータ４が回転するため、前記の補完を行うことによって総回転角度を導出することができる。
【００４２】
電流推定器２１は、電流センサ出力から制御演算に用いる電流を推定する機能を有する。電流センサ２５は、例えば、シャント抵抗両端の電圧を検出するアンプから成るセンサ、または電動モータ４の相電流の通電経路周囲の磁束等を検出する非接触式センサ等を用いることができる。電流推定器２１は、他の構成として、例えば、モータドライバ１８を構成する素子等の端子電圧等を検出する構成としてもよく、一次側の電流からモータ相電流を推定する構成としてもよい。あるいは、一切の電流センサを設けずに、後述の電流制御機能において電動モータ４の抵抗またはインダクタンス等の特性に基づいてフィードフォワード制御を行うこともできる。
【００４３】
目標値演算器２２は、所定のブレーキ指令手段１７ａの出力から、制御目標値を演算する機能を有する。ブレーキ指令手段１７ａが例えばブレーキペダル（ブレーキ操作手段）である場合、目標値演算器２２は、ブレーキペダルのストローク量等から目標とする目標ブレーキ荷重（目標値）を演算することができ、ブレーキペダルが戻された（離された）際には所定の待機位置へとアクチュエータ本体ＡＨを動作させるための目標モータ角度または直動位置を演算することができる。
【００４４】
あるいは、例えば車両統合制御装置（ＶＣＵ）等の上位ＥＣＵ１７がブレーキ指令手段１７ａを備える場合、目標値演算器２２は、例えば、車両減速度および制動力等の指令から、摩擦係数、ブレーキ有効径、および車両慣性等の所定の換算係数を介して目標ブレーキ荷重を演算してもよく、または目標ブレーキ荷重が上位ＥＣＵ１７から直接入力される仕様とすることもできる。
【００４５】
制御演算部２３は、ブレーキ指令手段１７ａより要求される指令値に対して制御量を追従させるよう、後述のモータドライバ１８における電動モータ操作量を演算する。制御演算部２３は、例えばブレーキ力を発揮する場合は前記目標ブレーキ荷重に対して前記推定荷重を追従制御するフィードバック制御演算を行ってもよく、ブレーキを解除する場合は所定のブレーキ待機位置に相当する目標モータ角度等に対して前記推定角度（あるいは目標位置に対する推定位置）を追従制御するフィードバック制御演算を行ってもよい。
【００４６】
制御演算部２３は、荷重のフィードバック制御の他、例えばブレーキ荷重制御ループ内にモータ角度フィードバック制御、角速度フィードバック制御、電流フィードバック制御を設けるように、複数のマイナーフィードバック制御を設ける演算構造としてもよく、単一のフィードバック制御にてモータ操作量を演算する構造としてもよい。その他、一部または全てのフィードバック制御に代えてフィードフォワード制御等を用いるか、または適宜併用することもできる。
【００４７】
また制御演算部２３は、第一の制御演算部２３ａと、第二の制御演算部２３ｂと、制御切替部２３ｃとを備える。第一の制御演算部２３ａは、モータ回転子から減速機５までの伝達部である歯車が接触状態（結合状態）にある場合を想定した制御演算を行う。第二の制御演算部２３ｂは、前記伝達部である歯車の一部または全体が離隔状態にある場合を想定した制御演算を行う。制御切替部２３ｃは、前記伝達部である歯車が接触状態にあるか離隔状態にあるかに基づいて、第一および第二の制御演算部２３ａ，２３ｂを切替える。
【００４８】
例えば、減速機５の歯車等の歯面が接触しているような、伝達部（機械結合部）が接触状態にある場合、電動式アクチュエータＤＡの慣性モーメントは、モータ駆動力が結合されたモータ回転子、減速機５、直動機構６等の全ての機械構成部材の慣性モーメントの総和（但し、減速による影響は適宜考慮される）となる。一方、例えば前記歯車等におけるバックラッシ等、前記伝達部が離隔状態にある場合、電動式アクチュエータＤＡの慣性モーメントは、伝達部が離隔した部材を除いた慣性モーメントとなり、最小の場合は電動モータ４のモータ回転子のみとなり得る。換言すれば、伝達部が離隔状態にある場合は、伝達部が接触状態にある場合と比較して慣性モーメントが比較的減少した状態となり得る。
【００４９】
ところで、伝達部が接触状態にある場合を想定して制御演算部における演算式を構築した場合、前記伝達部の離隔に伴う慣性モーメントの減少により、制御帯域が想定より高周波領域へと拡大される。このとき、制御の高速化に背反して制御安定性が低下する場合があり、動作が振動的になることで制御性の低下およびＮＶＨ悪化といった問題が発生する可能性がある。また、例えば、伝達部が離隔状態にある場合を想定して制御演算部における演算式を構築した場合、前記伝達部の接触に伴う慣性モーメントの増大により、制御特性における位相が遅れ、制御安定性が低下する場合がある。また、応答性が想定より低下し、制動距離に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００５０】
本実施形態の構成により、モータ回転子から減速機５までの伝達部が接触状態にある場合を想定した制御演算を行う第一の制御演算部２３ａと、前記伝達部の一部または全体が離隔状態にある場合を想定した制御演算を行う第二の制御演算部２３ｂと、を制御切替部２３ｃにより適切に切替えることにより、これら伝達部の接触または離隔に起因した問題を解決し得る。
【００５１】
機械結合状態推定部２４は、前記伝達部が接触または離隔について、どのような状態にあるかを推定する機能を有する。例として、一般的な歯車に基づいて換言すれば、機械結合状態推定部２４は、歯車が接触している状態またはバックラッシ中間にある状態について、どのような状態にあるかを推定する機能を有する。
【００５２】
機械結合状態推定部２４は、例えば、前記推定荷重に基づき、推定荷重がゼロまたは所定値未満の低荷重状態である場合は伝達部が離隔しており、前記推定荷重が所定値以上である場合は伝達部が接触していると判断する機能であってもよい。ブレーキ荷重がゼロまたは低荷重である場合、反力による伝達部への与圧がゼロまたは極めて小さいことにより、伝達部が離反した状態となりやすい。一方、ブレーキ荷重が印加されている場合、反力による与圧があるため伝達部が接触状態に維持されやすい。
【００５３】
よって、機械結合状態推定部２４は、推定荷重に基づいて、伝達部が離隔状態にあるか接触状態にあるかを推定することができる。なお、このとき、ブレーキ荷重がゼロでない低荷重状態においても機械系のヒステリシスの影響により反力すなわち与圧がゼロとなる場合があるため、前述の通りブレーキ荷重が低荷重状態においても伝達部の離隔が発生し得ると推定することが好ましい。
【００５４】
モータドライバ１８は、電動モータ４の供給する電力を制御する。モータドライバ１８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、前記スイッチ素子のＯＮ−ＯＦＦ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る。あるいは、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。また、前記ハーフブリッジ回路のうち、電源装置３のプラス側との接続を行うＨアームスイッチ素子のスイッチング用電位源として、Ｌアームスイッチ素子がＯＮとなった際に所定の電位源から電荷が蓄積され、Ｈアームスイッチ素子がＯＮとなる際にゲートに印加する電位源として機能するブートストラップコンデンサを用いたチャージ回路を設けてもよく、別途チャージポンプ回路等の昇圧回路を設けてもよい。
【００５５】
＜機械結合状態推定部等の構成例＞
図３は、図２に示す機械結合状態推定部２４および制御演算部２３の構成例を示す。この図３では、機械結合状態推定部２４は、推定荷重の結果に基づいて伝達部が接触状態にあるか離隔状態にあるかを判断し、この判断に基づいて制御演算部２３を切替える例を示す。
【００５６】
アクチュエータ荷重が大きい場合において、荷重に対する反力により電動式アクチュエータの伝達部は概ね接触状態が維持される。一方、荷重が小さい場合において、反力が発生しないかまたは微小であるため、例えば、モータトルクの方向が反転した状況等において、伝達部が正転・逆転いずれの歯面も接触しないバックラッシ中間動作となり得る。よって、機械結合状態推定部２４は、荷重が所定より小さい場合は伝達部が離隔状態にあると判断し、荷重が所定より大きい場合は伝達部が接触状態にあると判断することができる。
【００５７】
機械結合状態推定部２４における離隔と接触の判断において、離隔と接触の間に中間状態の判断を設けてもよい。すなわち、例えば荷重において、離隔と判断する第一の閾値と、接触と判断する第二の閾値とを設け、前記第一の閾値と第二の閾値間は中間状態として、離隔と接触が連続的に切り替わる処理としてもよい。制御演算部２３は、前記中間状態において、機械結合状態推定部２４の推定結果が前記接触状態に近くなると第一の制御演算部２３ａが強調され、前記推定結果が前記離隔状態に近くなると第二の制御演算部２３ｂが強調される制御切替部２３ｃを有する。これにより、実際のアクチュエータ動作における伝達部の状態と、結合状態推定結果との間に誤差が生じるような場合においても、制御切替時のチャタリング等の発生を防止することができる。あるいは、より簡潔な処理とするため、所定の閾値の大小に基づく二値切替としてもよい。
【００５８】
制御演算部２３は、目標モータ角度と、推定モータ角度と、から制御演算を行う第一および第二の制御演算部２３ａ，２３ｂと、これら第一および第二の制御演算部２３ａ，２３ｂをスイッチ２６により切替える制御切替部２３ｃとを備える。第一および第二の制御演算部２３ａ，２３ｂは、それぞれ、与えられた目標モータ角度（目標値）に対して、推定モータ角度である制御量を追従制御する。第一および第二の制御演算部２３ａ，２３ｂは、モータ角度に代えて荷重を入力として制御するものであってもよく、その両方を含むものであってもよい。また、本図３に示すスイッチ２６は、二値の切替のみならず、その中間状態を生成できるものであってもよい。さらに、第三以降の制御演算部を設けてもよい。
【００５９】
＜作用効果について＞
以上説明した電動式アクチュエータＤＡおよび電動ブレーキ装置１によれば、機械結合状態推定部２４により伝達部が接触状態が推定されたとき、制御演算部２３は、第一の制御演算部２３ａを有効として電動モータ４を制御する。この場合、電動式アクチュエータ全体の慣性モーメントを考慮して高速かつ高精度な制御性を発揮することが可能となる。
一方、伝達部が離隔状態と推定されたとき、制御演算部２３は、電動モータ４の駆動力の大きさが第一の制御演算部２３ａより小さく演算される第二の制御演算部２３ｂを有効とする。この場合、バックラッシ等の影響を受けやすい荷重ゼロから低荷重の状態において、例えばモータ慣性のみに基づく制御演算を行うことが可能となる。したがって、例えばバックラッシ間での等価慣性変動等に起因するモータ振動を抑制し、ＮＶＨを改善することが可能となる。また電動モータ４がバックラッシ間を揺動することを抑制することができ、これにより消費電力を抑制することも可能となる。
【００６０】
＜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。
【００６１】
図４は、図２の構成例に対して、荷重推定器を設けず、荷重推定機能部である反力推定部１９Ａを運動状態推定器２０に設けた例を示す。前記反力推定部１９Ａは、例えば、状態推定オブザーバにおいて推定する状態量に反力を含め推定する機能であってもよく、例えば、制御対象モデルと実機との出力差に基づく外乱オブザーバであってもよい。このとき、例えば、ブレーキ荷重の制御は、前記反力が所定値となるよう制御する機能であってもよい。
【００６２】
図５に示すように、機械結合状態推定部２４は、例えば、目標値である目標モータ角度と、制御量である推定モータ角度との偏差を用いて、伝達部の離隔・接触状態を判断してもよい。目標モータ角度と、推定モータ角度と、の偏差の絶対値が小さい場合、推定モータ角度を目標モータ角度に追従させるためにトルクの方向が反転する状況が発生し易く、すなわちバックラッシ中間状態が発生し易い。一方、前記偏差の絶対値が大きい場合、当面は推定モータ角度を目標モータ角度に追従させるために電動モータは偏差を縮小する一方向に回転するため、バックラッシ中間状態が発生し難い。
【００６３】
したがって、機械結合状態推定部２４は、前記偏差の絶対値が定められた値より小さい場合において伝達部が離隔状態にあると判断し、前記偏差の絶対値が定められた値より大きい場合において伝達部が接触状態にあると判断することができる。モータ角度偏差が比較的大きい場合は電動モータが角度偏差を縮小するよう継続して一方向に回転するため、伝達部が接触し得る状態にあり、角度偏差が比較的小さい場合は角度偏差をゼロまたは許容範囲内に収束させるために電動モータが回転方向を変化させる可能性が高く、伝達部が離隔し易い状態にある。よって、機械結合状態推定部２４は、電動モータの角度偏差に基づいて、伝達部の離隔・接触状態を推定することができる。なお、本図の推定モータ角度および目標モータ角度の偏差に代えて、推定荷重と目標荷重との偏差を用いることもできる。また、荷重が十分に大きい場合は、前記偏差の大小に依らず、荷重の反力によって伝達部が接触状態であると判断することができる。
【００６４】
したがって、推定荷重に基づいて離隔・接触状態の推定を行うかを判断する結合状態推定実行判断部２７を機械結合状態推定部２４に設け、推定荷重が所定より大きい場合は接触状態であると判断することができる。
この構成によると、偏差の絶対値が定められた値よりも小さいとき伝達部が離隔状態にあると推定し第二の制御演算部２３ｂに切替える。こうすることで、バックラッシ中において伝達部の接触面が離隔して電動式アクチュエータの等価慣性モーメントが小さくなり、応答が振動的となることによるＮＶＨの増加および制御性の低下を防止し得る。
このとき、本図５の例に代えて、図３に示す推定荷重に基づく離隔・接触状態の判断を併用し、例えば、互いの判断結果を加算または乗算等によって導出された離隔・接触状態の判断結果を用いてもよい。
【００６５】
図６は、電動モータに外力によって発生する外乱を推定し、この推定外乱に基づいて離隔・接触状態を判断する例を示す。この例では、制御装置は、電動モータの駆動力に対する反力を含む、電動モータへ印加される外乱（推定外乱）を推定する外乱推定部２８を有する。機械結合状態推定部２４は、伝達部の離隔・接触状態の推定結果を記憶する機能を有し、記憶された前記推定結果が接触状態である状況において、推定外乱として、電動モータの駆動力と同一の方向に定められた大きさ以上の外乱が加わったと推定されたとき、機械結合状態推定部２４は、前記推定結果を接触状態から離隔状態へと遷移させる機能を有する。前記推定外乱は、例えば、操作量、制御量、および電動式アクチュエータの運動方程式等に基づく外乱推定オブザーバ等により導出してもよい。
【００６６】
荷重が小さい場合において、電動モータ外乱として発生するのは主に摩擦力に起因する回転抵抗、摺動抵抗、あるいは動粘性による抵抗力と考えられる。換言すれば、外乱としてはモータトルクを減少させる外乱力が主であると考えられる。このとき、モータトルクを増加させる外乱が推定された場合、換言すれば、所定の操作量に対して運動方程式による推定よりも電動モータに大きな角加速度が発生した場合、電動式アクチュエータの慣性モーメント低下によるものであると考えられる。
【００６７】
すなわち、バックラッシ中間状態となって伝達部が離隔状態となるため、荷重が小さく、かつ、前記推定外乱がアシスト力であった場合に、離隔・接触状態は離隔したと判断することができる。なお、前記アシスト力による判断は、モータトルク誤差等の影響を除外するため、前記推定外乱が所定より大きいアシスト力である場合により判断してもよい。
また、離隔・接触状態が離隔から接触に推移したと判断する条件として、本図６に示す荷重の他、例えば、図５に示す偏差を併用して用いてもよい。すなわち、偏差の絶対値が所定以上となった場合において、図５と共に記載の理由により離隔・接触状態は接触状態であると判断してもよい。
【００６８】
図６に構成によると、荷重がゼロまたは小さい状態において、電動モータに印加される外乱は主に摩擦力であり、基本的には回転を阻害する力が作用する。そのような状況下において、電動モータの駆動力と同一方向に外乱が加わったと推定されるのは、主にモータ慣性が想定より低下した場合である。そのことから動力伝達機構がバックラッシ中に突入しことを判断できるため、第二の制御演算部２３ｂに適切に切替えることが可能となり、応答が振動的になることを防止し得る。
【００６９】
図７は、電動モータの角加速度を推定し、この推定角加速度に基づいて離隔・接触状態を判断する例を示す。制御装置に、前記角加速度を推定する角加速度推定器２９が設けられている。前記角加速度は、例えば、推定角度の微分、または状態推定オブザーバ等により導出してもよい。
荷重が小さい場合において、電動モータ外乱として発生するのは主に摩擦力に起因する回転抵抗、摺動抵抗、あるいは動粘性による抵抗力と考えられる。換言すれば、外乱としてはモータトルクを減少させる外乱力が主であると考えられる。このとき、モータ角加速度の絶対値が電動式アクチュエータ全体の慣性モーメントに対して発生し得る角加速度より大きくなった場合、電動式アクチュエータの慣性モーメント低下によるものであると考えられる。
【００７０】
すなわち、バックラッシ中間状態となって伝達部が離隔した状態であるため、角加速度の絶対値が所定より大きくなった場合に、離隔・接触状態は離隔したと判断することができる。前記角加速度の絶対値が所定より大きくなった場合とは、例えば、モータトルク等の所定の操作量および慣性モーメントから導出し得る角加速度の大きさを超過した場合とすると好ましいが、処理を簡潔にするため、発生し得る最大の角加速度の大きさを超過した場合としてもよい。また、前記角加速度の大きさを超過した場合とは、モータトルク誤差の影響を考慮した閾値とすることが好ましい。
【００７１】
なお、前記とは逆に、電動モータ回転子の慣性モーメントおよび電動モータトルクに基づいて角加速度の大きさの下限値（正・負を問わず大きさ）を設定し、前記角加速度の大きさが下限値より小さくなった場合に伝達部が接触したと判断することもできる。前記角加速度は、角速度の微分値であってもよく、あるいは慣性モーメントおよびモータトルクに基づいて所定時間先の角速度を推定し、前記所定時間が経過した後の加速度に基づく伝達部の離隔・接触状態の推定を行ってもよい。前記所定時間は、例えば、制御周期の一周期先となる時間であってもよい。
【００７２】
図８は、目標モータ角度に対する推定モータ角度のゼロ・クロッシングを検知し、前記検知に基づいて離隔・接触状態を判断する例を示す。この例では、制御装置は、目標モータ角度と、推定モータ角度（推定角度）との偏差が正から負または負から正へと推移したことを検出するゼロ・クロッシング検出部３０を有する。機械結合状態推定部２４は、離隔・接触状態の推定結果を記憶する機能を有し、記憶された前記推定結果が接触状態である状況において、前記偏差の正から負または負から正への推移が定められた時間内に複数回発生したとき、前記機械結合状態推定部２４は、前記推定結果を接触状態から離隔状態へと遷移させる機能を有する。なお、本図８の他、例えば、極めて小さい荷重を制御する場合等において、目標荷重に対する推定荷重のゼロ・クロッシングを用いてもよい。
【００７３】
伝達部の接触状態が離隔し、慣性モーメントが主にモータ回転子のみにまで低下した場合、電動式アクチュエータ全体の慣性モーメントが想定した制御演算による操作量では過大となり、所定の指令値に対して操作量がチャタリングする場合が多い。その際、比較的周期の短いゼロ・クロッシングが発生するため、ゼロ・クロッシング周期が所定時間より短い場合、離隔・接触状態が離隔であると判断することができる。またゼロ・クロッシング周期が所定時間以上の場合、接触状態と判断し得る。すなわち伝達部が離隔して慣性モーメントが減少し制御安定性が低下した場合において、慣性モーメントが減少しなければ発生し得ない短周期でのゼロ・クロッシングが発生するため、伝達部の離隔・接触状態を推定することができる。
【００７４】
機械結合状態推定部２４におけるいずれかまたは複数について、各推定要素につき伝達部が離隔したと判断する閾値と、伝達部が接触したと判断する閾値に基づいて、制御切替部２３は第一および第二の制御演算部２３ａ，２３ｂを切替えることができる。このとき、複数の閾値の中間値において、伝達部の離隔または接触の度合として判断し、これら度合に基づいて、前記第一および第二の制御演算部２３ａ，２３ｂの影響度合いを決定してもよい。このように平滑的な切替を行うことで、例えば、切替動作そのものに起因したＮＶＨの悪化等を防止できる。
【００７５】
この構成によると、バックラッシ等の影響で等価慣性がモータ回転子のみに減少し、応答が振動的になった場合、等価慣性が電動式アクチュエータ全体の場合と比較して、高周波なゼロ・クロッシングが発生する。このため、本構成により動力伝達機構のバックラッシ中間状態が発生したことを判断できるため、第二の制御演算部２３ｂに適切に切替えることが可能となり、応答が振動的になることを防止し得る。なお、ノイズ等の影響による誤検出を除外するため、例えば、所定の振幅を超えるゼロ・クロッシングのみ検知する処理としてもよく、所定の周期範囲内のゼロ・クロッシングが所定時間以上継続して発生したことによる判断を行ってもよい。
前記図３、図５〜図８の手法は、矛盾を生じない範囲において適宜併用してもよい。
【００７６】
図９は、図２の構成例に対して、直動式のアクチュエータ本体ＡＨではなく回転式のアクチュエータ本体ＡＨとして、電動ステアリング装置を構成する例を示す。この例は、図２の構成例に対して、直動荷重に代えて回転トルク負荷を扱う以外は、概ね同一の構成となる。トルクセンサＳｃは、例えば、ステアリングロッド等の捩れからトルクを推定する機能であってもよい。
【００７７】
各ブロック図はあくまで機能構成の概念を示したものであり、図示外の要素は要件に応じて適宜設けられるものとする。また、各機能ブロックは便宜上設けているものであり、実装上の都合に伴い適宜統合ないし分割可能であるものとする。
各実施形態は機能の矛盾が発生しない範囲において、適宜併用する構成とすることもできる。例えば、図２の例において図４に示す反力推定部１９Ａを設け、外乱相殺制御等に利用する構成とすることもできる。また、各機能の接続形態は一つの例として示すものであり、機能に支障をきたさない範囲で変更できるものとする。
【００７８】
また、基本的に各図の構成を踏襲した別アプリケーションの構築についても、適宜可能であるものとする。例えば、図２、図４に記載の電動ブレーキ装置において、直動機構にプレス型等を接続した電動プレス装置への適用も可能であり、また、図９に示す電動ステアリング装置において、減速機にバルブ装置等を接続し、バルブ開度を制御するような電動バルブ装置等への適用も可能である。
【００７９】
電動モータ４として、例えば、ブラシを用いたＤＣモータ、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等を適用することもできる。
減速機５は、例えば、ウォーム歯車、遊星歯車等の減速機を用いてもよい。あるいは、要件として負荷が小さくてもよい場合などにおいては、減速をしない単純な機械結合系（減速比≒１）としてもよく、あるいは増速機としてもよい（減速比＜１）。
【００８０】
直動機構６は、遊星ローラねじ、ボールねじ等の各種ねじ機構、ボールランプ等、回転軸周方向の傾斜により回転運動を直進運動に変換する各種機構を用いることができる。
【００８１】
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】
【００８２】
２…制御装置
４…電動モータ
５…減速機
６…直動機構
８…ブレーキロータ
９…摩擦材
１９…荷重推定器（荷重推定機能部）
２０ａ…角度推定部
２３…制御演算部
２３ａ，２３ｂ…第一，第二の制御演算部
２３ｃ…制御切替部
２４…機械結合状態推定部
２８…外乱推定部
３０…ゼロ・クロッシング検出部
ＤＡ…電動式アクチュエータ
【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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