(57)【要約】  【課題】  バネ下のハーネスを増やすことなく安全なブレーキの作動を保障する電動ブレーキシステムを提供する。  【解決手段】  移動位置により制動力を加減するブレーキキャリパ３４と、ブレーキキャリパ３４を駆動する電動モータ２１と、電動モータ２１の回転を制御するブレーキ制御装置１と、ブレーキ制御装置１と電動モータ２１を接続して電力を電動モータ２１に供給する電力線４とを備える電動ブレーキシステムにおいて、ブレーキキャリパ３４の移動位置を検出する位置検出装置を備え、電力線４を用いて位置検出装置で検出されたブレーキキャリパ３４の移動位置を示す位置情報をブレーキ制御装置１へ伝送すべくなしてある。【選択図】        図１
2005076863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動位置により制動力を加減するブレーキキャリパと、
該ブレーキキャリパを駆動する電動モータと、
該電動モータの回転を制御するブレーキ制御装置と、
該ブレーキ制御装置と電動モータを接続して電力を該電動モータに供給する電力線と
を備える電動ブレーキシステムにおいて、
前記ブレーキキャリパの移動位置を検出する位置検出装置を備え、
前記電力線を用いて前記位置検出装置で検出されたブレーキキャリパの移動位置を示す位置情報を前記ブレーキ制御装置へ伝送すべくなしてあることを特徴とする電動ブレーキシステム。
【請求項２】
前記位置検出装置は、前記ブレーキキャリパの移動位置情報をアナログ信号として検出するものであることを特徴とする請求項１記載の電動ブレーキシステム。
【請求項３】
前記位置情報をデジタル信号へ変換する手段を備えることを特徴とする請求項２記載の電動ブレーキシステム。
【請求項４】
前記位置検出装置は、ポテンショメータであることを特徴とする請求項２または３記載の電動ブレーキシステム。
【請求項５】
前記位置検出装置はロータリーエンコーダであることを特徴とする請求項１記載の電動ブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に用いる電動ブレーキシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のブレーキ装置は、油圧によってブレーキペダルの踏力または踏み込み量を伝達し、ブレーキパッドを備えたブレーキキャリパを移動させることでブレーキロータを締め付けていた。ブレーキキャリパは、伝達されたブレーキペダルの踏力または踏み込み量に応じて、ブレーキロータを締め付ける力を加減する。
【０００３】
油圧によりブレーキペダルの踏力または踏み込み量を伝達する方法では、ブレーキ装置の機構自体が複雑化または大型化することから、ステアリング装置等の他の機構と同様に電動モータを用いてブレーキペダルの踏力または踏み込み量をブレーキキャリパに伝達する機構が考えられている。
【０００４】
例えば、非特許文献１では、次世代の自動車用サブシステムの一つとして、ブレーキバイワイヤ装置が開示されている。非特許文献１に開示されているブレーキバイワイヤ装置は、ブレーキペダルの踏み込み量を電動モータの出力に変換し、電動モータの出力によりブレーキキャリパを移動させる。ブレーキキャリパは、電動モータの出力に応じて移動し、ブレーキロータをブレーキパッドで締め付ける。
【０００５】
自動車という限られた空間内に配置されるという物理的または空間的な制約により、一般に、電動モータに駆動電力を供給するか否かを制御する制御部と、電動モータを駆動するモータ駆動部とは離れて配置されることが多い。したがって、制御部から電動モータを駆動する電力を供給する電力線が必要となる。
【０００６】
一方、ブレーキペダルの踏み込み量に応じた制動力を得るよう電動モータに駆動電力を供給するか否かを制御するため、ブレーキパッドによりブレーキロータを締め付けている状態に関する情報を制御部へフィードバックする必要がある。非特許文献１では、フィードバック信号線を電力線と別個に設け、センサにより検出されたブレーキパッドによりブレーキロータを締め付けている状態に関する情報、例えばブレーキキャリパの移動位置に関する情報を制御部へと送信する。
【非特許文献１】「第１回「X-by-Wire」セミナー」、Ｄ＆Ｍ日経メカニカル他主催、２００２年１１月６日、ｐ．３−６、５−１７、５−２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、昨今の電子武装化された自動車では、信号線を用いて制御する対象は多く、バネ下に各種のハーネスが混在することになる。この場合、バネ下のハーネスの重量増加がサスペンション特性に与える影響は無視できないレベルとなるおそれもあり、自動車の挙動自体を制御することが困難になるおそれがあるという問題点があった。また、ハーネスの信頼性の観点からは、断線等のおそれを少しでも排除するために、振動等の激しい部分であるバネ下のハーネスは少しでも少ない方が好ましい。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、バネ下のハーネスを増やすことなく安全なブレーキの作動を保障する電動ブレーキシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために第１発明に係る電動ブレーキシステムは、移動位置により制動力を加減するブレーキキャリパと、該ブレーキキャリパを駆動する電動モータと、該電動モータの回転を制御するブレーキ制御装置と、該ブレーキ制御装置と電動モータを接続して電力を該電動モータに供給する電力線とを備える電動ブレーキシステムにおいて、前記ブレーキキャリパの移動位置を検出する位置検出装置を備え、前記電力線を用いて前記位置検出装置で検出されたブレーキキャリパの移動位置を示す位置情報を前記ブレーキ制御装置へ伝送すべくなしてあることを特徴とする。
【００１０】
第１発明に係る電動ブレーキシステムでは、ブレーキキャリパの位置情報の受信用に専用の制御線を設ける必要がないことから、該位置情報のようなフィードバック信号を受信するためにバネ下のハーネスが増大することが無い。これにより、バネ下重量の増加を防ぐことができ、サスペンション設計の自由度を拡大することが可能となる。また、バネ下のハーネスの断線の可能性を少なくすることができ、安全な電動ブレーキシステムを構築することが可能となる。
【００１１】
また、第２発明に係る電動ブレーキシステムは、第１発明において、前記位置検出装置は、前記ブレーキキャリパの移動位置情報をアナログ信号として検出するものであることを特徴とする。
【００１２】
第２発明に係る電動ブレーキシステムでは、アナログ信号を検出することにより、ブレーキキャリパの移動位置を直接検出することが可能となる。
【００１３】
また、第３発明に係る電動ブレーキシステムは、第２発明において、前記位置情報をデジタル信号へ変換する手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係る電動ブレーキシステムでは、アナログ信号を検出することにより、ブレーキキャリパの移動位置を直接検出することができ、送信時にアナログ信号をデジタル信号に変換することにより、同一のデジタル信号を繰り返し送信することができる等、より細かい制御が可能となる。
【００１５】
また、第４発明に係る電動ブレーキシステムは、第２発明または第３発明において、前記位置検出装置は、ポテンショメータであることを特徴とする。
【００１６】
第４発明に係る電動ブレーキシステムでは、ポテンショメータを用いることでアナログ信号を検出することができ、ブレーキキャリパの移動位置を直接検出することが可能となる。
【００１７】
また、第５発明に係る電動ブレーキシステムは、第１発明において、前記位置検出装置はロータリーエンコーダであることを特徴とする。
【００１８】
第５発明に係る電動ブレーキシステムでは、電動モータの回転状態をロータリーエンコーダの回転位置を用いて把握することができ、ブレーキキャリパの移動位置を間接的に示す位置情報を送信することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明によれば、ブレーキキャリパの位置情報の受信用に専用の制御線を設ける必要がないことから、該位置情報のようなフィードバック信号を受信するためにバネ下のハーネスが増大することが無い。これにより、バネ下重量の増加を防ぐことができ、サスペンション設計の自由度を拡大することが可能となる。また、バネ下のハーネスの断線の可能性を少なくすることができ、安全な電動ブレーキシステムを構築することが可能となる。
【００２０】
また、第２発明によれば、アナログ信号を検出することにより、ブレーキキャリパの移動位置を直接検出することが可能となる。
【００２１】
また、第３発明によれば、アナログ信号を検出することにより、ブレーキキャリパの移動位置を直接検出することができ、送信時にアナログ信号をデジタル信号に変換することにより、同一のデジタル信号を繰り返し送信することができる等、より細かい制御が可能となる。
【００２２】
また、第４発明によれば、ポテンショメータを用いることでアナログ信号を検出することができ、ブレーキキャリパの移動位置を直接検出することが可能となる。
【００２３】
また、第５発明によれば、電動モータの回転状態をロータリーエンコーダの回転位置を用いて把握することができ、ブレーキキャリパの移動位置を間接的に示す位置情報を送信することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る電動ブレーキシステムの概略構成を示すブロック図である。図１において、１はブレーキの動作を制御するブレーキ制御装置である。ブレーキ制御装置１は、ＣＰＵ（中央演算装置）１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、及びドライバ１５で構成される。ドライバ１５は、正転／逆転／停止信号に従って、電動モータ２１へ電力を供給する。
【００２６】
５は、運転者がブレーキの操作をするブレーキ操作装置である。ブレーキ操作装置５は、ブレーキ操作を行うブレーキペダル５１、該ブレーキペダル５１の踏み込み量を検出するポテンショメータ５２、該ポテンショメータ５２で検出された踏み込み量に関する信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部５３で構成される。デジタル信号に変換されたブレーキペダル５１の踏み込み量に関する信号は、ブレーキ制御装置１のＣＰＵ１１に送信される。
【００２７】
ＣＰＵ１１は、デジタル信号に変換されたブレーキペダル５１の踏み込み量に関する信号に基づいて、ブレーキキャリパ３４の移動位置を算出する。算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置と、後述する実際のブレーキキャリパ３４の位置とに基づいて、電動モータ２１を正転、逆転、または停止するか判断する。すなわち、ＣＰＵ１１は、算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置までブレーキキャリパ３４が移動していない場合には電動モータ２１を正転させる信号を出力し、算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置を超えて移動している場合には電動モータ２１を逆転させる信号を出力し、算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置まで移動した場合には停止する信号を出力する。
【００２８】
ドライバ１５は、ブレーキキャリパ３４を駆動するブレーキ駆動装置２に設けた電動モータ２１の駆動電流を、電力線４を介して供給する。本実施の形態１では、電動モータ２１は三相交流モータを用いており、ドライバ１５は、バッテリ（図示せず）の直流電流を三相交流に変換するインバータと、該インバータの導通制御回路とで構成され、ＣＰＵ１１が出力した電動モータ２１を正転させる信号、逆転させる信号、または停止させる信号に基づいて、変換された三相交流を電力線４を介して供給する。
【００２９】
図２はブレーキ駆動装置２の概略構成図である。図２に示すように、ブレーキ駆動装置２は、ブレーキキャリパ３４を移動させる駆動源である電動モータ２１、電動モータ２１により駆動されるブレーキキャリパ３４、及びブレーキキャリパ３４の位置を検出するためのポテンショメータ３１を備える。ブレーキキャリパ３４は、ブレーキロータ３３を挟み込むためのブレーキパッド３２を備える。
【００３０】
電動モータ２１は、電力線４を介して供給された三相交流に従って、正転、逆転、または停止する。電動モータ２１の回転軸はピニオン３６と連結し、ピニオン３６と噛合うようにラック３５を備える。ブレーキキャリパ３４は、ラック３５と一体となって移動できるようラック３５の移動軸に係着され、ラック３５の移動とともに同一方向へ移動する。電動モータ２１が正転する場合は、ピニオン３６が正転し、ピニオン３６と噛み合うラック３５が移動し、ラック３５の移動によりブレーキキャリパ３４がブレーキロータ３３を挟み込む方向へと移動する。電動モータ２１が逆転する場合は、ピニオン３６が逆転し、ピニオン３６と噛み合うラック３５が移動し、ラック３５の移動によりブレーキキャリパ３４がブレーキロータ３３を開放する方向へと移動する。
【００３１】
ブレーキキャリパ３４の移動位置を検出するため、ポテンショメータ３１を備える。本実施の形態１では、ポテンショメータ３１として直線摺動型ポテンショメータを用い、位置検出子の摺動方向がラック３５の移動方向と同一の方向になるよう配置する。ポテンショメータ３１の位置検出子は、ブレーキキャリパ３４の移動量を、ラック３５の直線移動量として直接検知する。
【００３２】
図３に、ブレーキ駆動装置２側の回路図を示す。図３に示すように、ポテンショメータ３１で検出されたブレーキキャリパ３４の位置情報はアナログ信号であるので、アナログ／デジタル変換部２３でデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号はアナログ／デジタル変換部２３から出力され、位置情報送信部２２へ入力される。
【００３３】
電力線４側からの入力インピーダンスを高める位置情報送信部２２は、変換されたデジタル信号が入力される場合、トランジスタがオフ状態となり、所定の電圧レベルのデジタル信号が電力線４へ出力される。デジタル信号が入力されない場合は、トランジスタがオン状態となり、電力線４へ信号は出力されない。これにより、デジタル信号の電圧レベルを電力線４の電圧レベルと一致するよう調整し、電力線４を通じてデジタル信号を送信する。
【００３４】
ブレーキ制御装置１は、電力線４を通じてブレーキキャリパ３４の位置情報を位置情報受信部１４で受信する。図４に、ブレーキ制御装置１側の回路図を示す。図４に示すように、電力線４側からの入力インピーダンスを高める位置情報受信部１４は、受信したデジタル信号が入力される場合、トランジスタがオフ状態となり、所定の電圧レベルの信号が電力線４へ出力される。デジタル信号が入力されない場合は、トランジスタがオン状態となり、電力線４へ出力されない。これにより、受信したデジタル信号の電圧レベルを、ＣＰＵ１１に入力可能な電圧レベルへ調整する。
【００３５】
その後、位置情報受信部１４で受信したブレーキキャリパ３４の位置情報はＣＰＵ１１へ入力される。ＣＰＵ１１は、前後所定の時間内に受信した複数のデジタル信号の移動平均値を算出する。デジタル信号の移動平均値を算出することで、連続して受信するブレーキキャリパ３４の位置情報を示すデジタル信号のうち、任意のデジタル信号が通信障害等によって受信できなかった場合であっても、算出されたデジタル信号の平均値を用いることにより、デジタル信号の欠落等による影響を軽減することが可能となる。
【００３６】
ＣＰＵ１１は、ブレーキペダル５１の踏み込み量に関する信号に基づいて算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置と、受信した実際のブレーキキャリパ３４の位置情報とを比較する。ブレーキペダル５１の踏み込み量に対して算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置まで、ブレーキキャリパ３４が到達していない場合、ＣＰＵ１１は、電動モータ２１を正転させる信号を出力する。ブレーキペダル５１の踏み込み量に対して算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置をブレーキキャリパ３４が超えて移動している場合、ＣＰＵ１１は、電動モータ２１を逆転させる信号を出力する。ブレーキペダル５１の踏み込み量に対して算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置とブレーキキャリパ３４の移動位置が一致している場合、ＣＰＵ１１は、電動モータ２１を停止させる信号を出力する。ＣＰＵ１１から電動モータ２１を正転させる信号、逆転させる信号、または停止させる信号のいずれかをドライバ１５が受信すると、ドライバ１５は、導通制御回路を制御して、インバータにより変換された三相交流として、電動モータ２１の駆動電流を供給する。
【００３７】
なお、本実施の形態１では、ブレーキ制御装置１で電力線４を通じて受信した位置情報等のフィードバック信号はデジタル化されているが、アナログ信号のままブレーキ制御装置１へ送信し、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタを用いてノイズを除去した後アナログ／デジタル変換して、ＣＰＵ１１へ入力する構成であってもよい。
【００３８】
上述したような構成の電動ブレーキシステムにおいて、運転者がブレーキ操作装置５のブレーキペダル５１を踏み込むと、該ブレーキペダル５１の踏み込み量をポテンショメータ５２で検出し、アナログ／デジタル変換部５３で検出された踏み込み量に関する信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号に変換されたブレーキペダル５１の踏み込み量に関する信号は、ブレーキ制御装置１のＣＰＵ１１に送信される。
【００３９】
ＣＰＵ１１は、デジタル信号に変換されたブレーキペダル５１の踏み込み量に関する信号に基づいて、ブレーキキャリパ３４の移動位置を算出する。算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置と、後述する実際のブレーキキャリパ３４の位置とに基づいて、電動モータ２１を正転、逆転、または停止するか判断する。すなわち、ＣＰＵ１１は、算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置までブレーキキャリパ３４が移動していない場合には電動モータ２１を正転させる信号を出力し、算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置を超えて移動している場合には電動モータ２１を逆転させる信号を出力し、算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置まで移動した場合には停止する信号を出力する。ドライバ１５は、ＣＰＵ１１が出力した電動モータ２１を正転させる信号または逆転させる信号を受信した場合、変換された三相交流を電力線４を介して供給する。停止させる信号を受信した場合、電動モータ２１へ駆動電力を供給しない。
【００４０】
供給された三相交流により電動モータ２１が正転する場合は、ブレーキキャリパ３４がブレーキロータ３３を挟み込む方向へ移動する。電動モータ２１が逆転する場合は、ブレーキキャリパ３４がブレーキロータ３３を開放する方向へと移動する。ポテンショメータ３１は、ブレーキキャリパ３４の移動量を直線移動量として直接検知する。ポテンショメータ３１で検出されたブレーキキャリパ３４の位置情報はデジタル信号に変換され、電力線４を通じてブレーキ制御装置１へ送信される。
【００４１】
電力線４を通じてブレーキキャリパ３４の位置情報を受信すると、ブレーキ制御装置１のＣＰＵ１１は、ブレーキペダル５１の踏み込み量に関する信号に基づいて算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置と、受信した実際のブレーキキャリパ３４の位置情報とを比較する。ブレーキペダル５１の踏み込み量に対して算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置まで、ブレーキキャリパ３４が到達していない場合、ＣＰＵ１１は、電動モータ２１を正転させる信号を出力する。ブレーキペダル５１の踏み込み量に対して算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置をブレーキキャリパ３４が超えて移動している場合、ＣＰＵ１１は、電動モータ２１を逆転させる信号を出力する。ブレーキペダル５１の踏み込み量に対して算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置とブレーキキャリパ３４の移動位置が一致している場合、ＣＰＵ１１は、電動モータ２１を停止させる信号を出力する。ＣＰＵ１１から電動モータ２１を正転させる信号、逆転させる信号、または停止させる信号のいずれかをドライバ１５が受信すると、ドライバ１５は、導通制御回路を制御して、インバータにより変換された三相交流として、電動モータ２１の駆動電流を供給する。
【００４２】
以上のように本実施の形態１によれば、フィードバック信号を受信するために専用の制御線を設けていないことから、バネ下のハーネスが増大することが無く、バネ下重量の増加を防ぐことができ、サスペンション設計の自由度を拡大することが可能となる。また、バネ下のハーネスの断線の可能性も少なくすることができ、安全な電動ブレーキシステムを構築することが可能となる。
【００４３】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２に係る電動ブレーキシステムの概略構成を示すブロック図である。ブレーキキャリパ３４を移動させる駆動源である電動モータ２１は、ブレーキキャリパ３４の位置を間接的に検出するためのロータリーエンコーダ２４を備える。
【００４４】
ロータリーエンコーダ２４は、被検出体であるロータを電動モータ２１の回転軸と同軸上に備え、ロータの回転角度及び回転方向を検出する検出部を、ロータの周縁部に備える。
【００４５】
図６は、ブレーキ駆動装置２側の回路図である。図６に示すように、電力線４側からの入力インピーダンスを高める検出信号送信部２５は、ロータリーエンコーダ２４の検出部と接続されている。検出信号送信部２５は、位置情報送信部２２と同様に、デジタル信号が入力される場合、トランジスタがオフ状態となり、所定の電圧レベルのデジタル信号が電力線４へ出力される。デジタル信号が入力されない場合は、トランジスタがオン状態となり、電力線４へ信号は出力されない。これにより、デジタル信号である回転角度及び回転方向を示す信号の電圧レベルと、電力線４の電圧レベルとが一致するよう調整し、電力線４を通じて、回転角度及び回転方向を示す二相の信号をブレーキ制御装置１へ送信する。
【００４６】
ブレーキ制御装置１側では、回転角度及び回転方向を示す信号を位置情報受信部１４で受信し、受信した回転角度及び回転方向を示す信号をＣＰＵ１１へ入力する。
【００４７】
回転角度及び回転方向を示す信号を入力されたＣＰＵ１１は、ブレーキキャリパ３４の移動位置を算出する。具体的には、ＣＰＵ１１は、回転方向を示す信号が正転（逆転）である場合、回転角度を示す信号のパルスカウント値に応じてＣＰＵ１１内部のカウンタをインクリメント（デクリメント）する。
【００４８】
ＣＰＵ１１内部のカウンタは、ブレーキペダル５１を踏んでいない状態でゼロにリセットされる。これにより、ブレーキペダル５１の踏み込み量がゼロである場合、カウンタのカウント値はゼロとなり、ブレーキペダル５１の踏み込み量に応じて、カウンタ値は増減し、ブレーキキャリパ３４の移動位置を算出することができる。
【００４９】
ＣＰＵ１１は、ブレーキペダル５１の踏み込み量に関する信号に基づいて算出されたブレーキキャリパ３４の移動位置と、新たに算出された実際のブレーキキャリパ３４の位置情報とを比較し、実施の形態１と同様に、電動モータ２１に出力する信号を決定する。
【００５０】
なお、実施の形態１と同一の構成については同一の番号を付することで詳細な説明を省略する。また、ロータリーエンコーダ２４の検出信号についても本実施の形態２の記載に限定されるものではなく、検出された位相差を有する二相信号をそのまま電力線４からブレーキ制御装置１へ送信するものであっても良いし、回転角度検出の基準点となるゼロ点を検出した信号をブレーキ制御装置１へ送信するものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電動ブレーキシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】ブレーキ駆動装置の概略構成図である。
【図３】ブレーキ駆動装置側の回路図である。
【図４】ブレーキ制御装置側の回路図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る電動ブレーキシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図６】ブレーキ駆動装置側の回路図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  ブレーキ制御装置
２  ブレーキ駆動装置
４  電力線
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１５  ドライバ
２１  電動モータ
２２  位置情報送信部
２３、５３  アナログ／デジタル変換部
２４  ロータリーエンコーダ
２５  検出信号送信部
３１、５２  ポテンショメータ
３２  ブレーキパッド
３３  ブレーキロータ
３４  ブレーキキャリパ
３５  ラック
３６  ピニオン
５１  ブレーキペダル
【図１】
2005076863.tif 000003
【図２】
2005076863.tif 000004
【図３】
2005076863.tif 000005
【図４】
2005076863.tif 000006
【図５】
2005076863.tif 000007
【図６】
2005076863.tif 000008