(57)【要約】【課題】本発明の目的は、パッド引きずり状態の発生を確実に回避することができる電動ブレーキ装置を提供することにある。【解決手段】制動力要求値がゼロの状態で推力センサ３２のセンサ値が上昇するとブレーキパッド２１とディスクロータ２２のクリアランスを所定量だけ大きして上昇要因を判定する。パッド引きずり状態の場合にはモータ１５の待機位置を更新し、また、ゼロ点ドリフトの場合にはブレーキパッド２１とディスクロータ２２のクリアランスを所定量だけ小さくすると共に推力センサ３２のゼロ点を更新する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクロータにブレーキパッドを接触させて制動力を発生するモータ駆動のアクチュエータと、前記アクチュエータによる制動力を検出する制動力センサと、前記ブレーキパッドと前記ディスクロータとのクリアランスを有する状態の待機位置から制動力要求値に基づき前記アクチュエータを駆動制御して前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを接触させる駆動制御装置とを具備し、前記駆動制御装置は、制動力要求値がゼロの状態において前記制動力センサの制動力センサ値が上昇したときに前記ブレーキパッドと前記ディスクロータとのクリアランスを所定量だけ大きくして前記待機位置とすることを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項２】
ディスクロータにブレーキパッドを接触させて制動力を発生するモータ駆動のアクチュエータと、前記アクチュエータによる制動力を検出する制動力センサと、車両運動制御装置の制動力要求値に基づき前記アクチュエータを駆動制御して前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを接触させるとともに前記制動力要求値がゼロになったときに前記ブレーキパッドと前記ディスクロータとがクリアランスを有するモータ待機位置まで前記モータを駆動させる駆動制御装置とを具備し、前記駆動制御装置は、制動力の解除状態において前記制動力センサの制動力センサ値が上昇したときに制動力を所定量だけ緩和するように前記モータを制御して前記モータ待機位置を更新することを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項３】
ディスクロータにブレーキパッドを接触させて制動力を発生するモータ駆動のアクチュエータと、前記アクチュエータによる制動力を検出する制動力センサと、車両運動制御装置の制動力要求値に基づき前記アクチュエータを駆動制御して前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを接触させるとともに前記制動力要求値がゼロになったときに前記ブレーキパッドと前記ディスクロータとがクリアランスを有するモータ待機位置まで前記モータを駆動させる駆動制御装置とを具備し、前記駆動制御装置は、制動力要求値がゼロの状態において前記制動力センサの制動力センサ値が上昇したときに前記ブレーキパッドと前記ディスクロータとのクリアランスを所定量だけ大きくし、このときの制動力センサ値によって前記制動力センサ値の上昇要因を判定し、パッド引きずり状態と判断した場合にはモータ待機位置を更新し、前記制動力センサのゼロ点ドリフトと判断した場合には前記ブレーキパッドと前記ディスクロータのクリアランスを所定量だけ小さくすることを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項４】
ディスクロータにブレーキパッドを接触させて制動力を発生するモータ駆動のアクチュエータと、前記アクチュエータによる制動力を検出する制動力センサと、車両運動制御装置の制動力要求値に基づき前記アクチュエータを駆動制御して前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを接触させるとともに前記制動力要求値がゼロになったときに前記ブレーキパッドと前記ディスクロータとがクリアランスを有するモータ待機位置まで前記モータを駆動させる駆動制御装置とを具備し、前記駆動制御装置は、制動力の解除状態において前記制動力センサの制動力センサ値が上昇したときに制動力を所定量だけ緩和するように前記モータの回転位置を制御し、このときの制動力センサ値の変化によって前記制動力センサ値の上昇要因を判定し、パッド引きずり状態と判断した場合には制動力を所定値だけ緩和したモータの回転位置を前記モータ待機位置として更新し、前記制動力センサのゼロ点ドリフトと判断した場合には前記モータ待機位置に前記モータを戻すことを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項５】
車輪に連動して回転するディスクロータと、前記ディスクロータに接触して摩擦力により制動力を発生するブレーキパッドと、前記ブレーキパッドに推力を加えるモータと、前記モータの推力を検出する推力センサと、車両運動制御装置の制動力要求値に基づき前記アクチュエータを駆動制御して前記ディスクロータに前記ブレーキパッドを接触させる駆動制御装置とを具備し、前記駆動制御装置は、前記モータを前記モータ待機位置に保持した制動力の解除状態において前記推力センサの推力センサ値が上昇したときに前記モータの推力を所定値だけ緩和するように前記モータを駆動制御し、このときの推力センサ値の変化によって前記推力センサ値の上昇要因を判定し、パッド引きずり状態と判断した場合には制動力を所定値だけ緩和したモータの回転位置を前記モータ待機位置として更新し、前記推力センサのゼロ点ドリフトと判断した場合には前記モータ待機位置に前記モータを戻すことを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、前記駆動制御装置は、前記制動力センサの制動力センサ値あるいは前記推力センサの推力センサ値をローパスフィルタを介して入力するとともに、前記制動力センサあるいは前記推力センサの上昇要因を判定する際に一定時間後の制動力センサ値あるいは推力センサ値の変化により判定することを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項７】
請求項３〜５のいずれか１項において、前記駆動制御装置は、前記制動力センサ値あるいは前記推力センサ値の上昇要因を前記制動力センサあるいは前記推力センサのゼロ点ドリフトと判断した場合に、前記モータ待機位置に前記モータを戻した後に、前記制動力センサあるいは前記推力センサのゼロ点を更新することを特徴とする電動ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のブレーキ装置に係り、特に、電動モータを用いて制動力を発生する電動ブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−２２５７４１号公報
一般に、電動モータを作動させて、制動力を発生する電動ブレーキ装置が知られている。電動ブレーキ装置は車両の操作状態に応じた制動力要求値を駆動制御装置に与え、駆動制御装置によってアクチュエータを駆動制御する。アクチュエータは電動モータの回転運動によってブレーキパッドをディスクロータに押圧し、摩擦力により車輪に制動力を加えるようになっている。
【０００３】
このような電動ブレーキ装置は、制動力発生時には制動力センサ（荷重センサあるいは推力センサとも称されている）によって検出した制動力センサ値に基づいて制動力を制御している。また、制動力発生時に、制動力センサ値とモータ回転位置の情報に基づいてブレーキパッドとディスクロータが接触し始める位置（以下、パッド接触位置と称する）を算出している。制動力の解除状態時には、パッド接触位置に基づいて算出されたモータ待機位置（ブレーキパッドとディスクロータとの間に所定のクリアランスがある状態のモータ回転位置）に電動モータを保持する制御を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術はパッド接触位置に基づいて算出されたモータ待機位置に電動モータを保持して制動力解除の状態に制御している。しかしながら、制動力解除時に、一旦制動力が解除された後においても、ブレーキパッドやディスクロータの熱変形によってパッド接触位置が変動し、意図しない制動力や異音が発生することがある。このような意図しないパッド接触をパッド引きずり状態と称する。パッド引きずり状態は走行エネルギーのロスや静粛性悪化の要因になる。
【０００５】
パッド引きずり状態の発生を防止するために、ブレーキパッドとディスクロータのクリアランス（間隙；以下、パッドクリアランスと称する）を大きくすると、制動力発生時の応答無駄時間が大きくなるという弊害が生じる。
【０００６】
したがって、可能な限り小さなパッドクリアランスを保った状態で、確実にパッド引きずりを回避する技術の開発が強く要望されている。
【０００７】
本発明の目的は、パッド引きずり状態の発生を確実に回避することができる電動ブレーキ装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、パッド引きずり状態の発生を確実に回避したうえで制動力制御の応答性を確保できる電動ブレーキ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、制動力の解除状態、つまり制動力要求値がゼロの状態において制動力センサの制動力センサ値が上昇したときにブレーキパッドとディスクロータとのクリアランスを所定量だけ大きくして待機位置にすることにある。換言すると、本発明は、制動力の解除状態において制動力センサの制動力センサ値が上昇したときに制動力を所定量だけ緩和するようにモータを制御してモータ待機位置を更新することになる。
【００１０】
本発明の他の特徴とするところは、制動力の解除状態において制動力センサの制動力センサ値が上昇したときにブレーキパッドとディスクロータとのクリアランスを所定量だけ大きくし、このときの制動力センサ値によって制動力センサ値の上昇要因を判定し、パッド引きずり状態と判断した場合にはモータ待機位置を更新し、制動力センサのゼロ点ドリフトと判断した場合にはブレーキパッドとディスクロータのクリアランスを所定量だけ小さくすることにある。
【００１１】
本発明は、制動力の解除状態において制動力センサ値が上昇したときにブレーキパッドとディスクロータとのクリアランスを所定量だけ大きくして待機位置にしているのでパッド引きずり状態の発生を確実に回避することができる。
【００１２】
また、本発明は、制動力の解除状態において制動力センサ値が上昇したときにブレーキパッドとディスクロータとのクリアランスを所定量だけ大きくし、このときの制動力センサ値によって制動力センサ値の上昇要因を判定し、パッド引きずり状態と判断した場合にはモータ待機位置を更新し、制動力センサのゼロ点ドリフトと判断した場合にはブレーキパッドとディスクロータのクリアランスを所定量だけ小さくしている。したがって、パッド引きずり状態の発生を確実に回避し、制動力制御の応答性を確保することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例を示す。
【００１４】
図１において、ブレーキペダル１の踏込量はペダルセンサ２で検出され車両運動制御装置４に入力される。車両運動制御装置４には運転状態検出装置３から車両の運転状態信号も入力される。運転状態検出装置３は車両の速度、車両の加速度、車両の旋回角速度、運転者のアクセルペダルの踏込量、エンジンのスロットル開度、操舵装置の舵角、前方走行車との車間距離や相対速度、障害物の有無、道路勾配などを検出する。
【００１５】
車両運動制御装置４は、ペダルセンサ２の踏込量信号、運転状態検出装置３の運転状態信号、駆動制御装置６のセンサ信号を入力して各車輪の制動力要求値を演算して目標ピストン推力に変換し駆動制御装置６へ送信する。駆動制御装置６は直流電源５から電力を供給され、アクチュエータ７を駆動制御すると同時にセンサ信号を車両運動制御装置４に送信する。
【００１６】
アクチュエータ７は、ハウジング１４、モータ１５、ハウジング１４に固定されるモータ１５のステータ１６、モータ１５の回転部であるロータ１７、ロータ１７の回転運動を直線運動に変換するねじ部１８、ロータ１７を支持する軸受１９、２０、ロータ１７の回転動力から推力を得るピストン１２、ピストン１２の推力を受けてディスクロータ２２を挟み込む一対のブレーキパッド２１ａ、２１ｂとで構成される。
【００１７】
アクチュエータ７と一対のブレーキパッド２１ａ、２１ｂは浮動式のキャリパ１１に固定されている。キャリパ１１は、サスペンションや操舵の動きに連動する車軸固定部に対して、モータ１５の軸方向（図の左右方向）に摺動可能なように支持されている。２つのパッド２１ａ、２１ｂの間には車輪と共に回転するディスクロータ２２が配置されている。ピストン１２の推力によってパッド２１ａ、２１ｂとディスクロータ２２に摩擦力が発生し、タイヤを介して路面に伝達され各車輪の制動力となる。
【００１８】
アクチュエータ７には、モータ１５の回転角を検出する回転角センサ３１と、ピストン１２の推力を検出して制動力に応じた推力センサ値を出力する推力センサ３２とが設置されている。回転角センサ３１はホール素子、エンコーダ、レゾルバなどで、推力センサ３２は歪みゲージ式ロードセルである。回転角センサ３１のモータ回転位置と推力センサ３２の推力センサ値は駆動制御装置６に入力される。
【００１９】
駆動制御装置６は、駆動制御装置６自体とモータ１５を駆動するための電力を直流電源５から供給される。車両運動制御装置４は制動力要求値（目標ピストン推力）を駆動制御装置６に送信すると共に、駆動制御装置６からセンサ信号を受信する。
【００２０】
なお、図１において破線は信号線を示している。
次に動作を説明する。
車両運動制御装置４はペダルセンサ２で検出したブレーキペダル１の踏込量信号と運転状態検出装置３の各運転状態信号および駆動制御装置６のアクチュエータ信号を入力する。駆動制御装置６のアクチュエータ信号は回転角センサ３１のモータ回転位置と推力センサ３２の推力センサ値などである。
【００２１】
車両運動制御装置４は、ペダルセンサ２、運転状態検出装置３、駆動制御装置６からの信号に基づいて各車輪の制動力要求値を演算して目標ピストン推力に変換し駆動制御装置６に送信する。駆動制御装置６は車両運動制御装置４から制動力要求があると、推力センサ３２の推力センサ値が目標ピストン推力になるようにモータ１５を制御する。
【００２２】
ピストン１２はモータ１５（ロータ１７）を正転させると前進方向（図示の右方向）に移動して推力を増加させる。また、ピストン１２はモータ１５を逆転させると後退方向（図示の左方向）に移動して推力を減少させる。パッド２１ａ、２１ｂとディスクロータ２２にクリアランスが生じると、ピストン推力がゼロとなり、制動力が解除される。
【００２３】
駆動制御装置６は制動力要求値がゼロの状態、すなわちピストン推力発生の要求がない制動力解除時には、ピストン推力がゼロになるようにモータ１５を制御する。
【００２４】
さて、制動力解除時に、一旦ピストン推力がゼロになるように制御した後にパッド２１やディスクロータ２２の熱変形によってパッド２１とディスクロータ２２が接触してパッド引きずり状態が発生することがある。また、推力センサ３２は環境温度の変化によって推力センサ値のゼロ点がドリフトする。推力センサ値のゼロ点ドリフトはピストン推力制御の精度を悪化させることになる。
【００２５】
パッド引きずり状態と推力センサ値のゼロ点ドリフト（正ドリフト）はいずれの場合でもモータ位置固定の状態で推力センサ値が上昇する。駆動制御装置６は次のようにして推力センサ値上昇の要因がパッド引きずり状態か推力センサのゼロ点ドリフトかを判別する。
【００２６】
駆動制御装置６はモータ位置固定の状態で推力センサ値が上昇した場合，制動力を緩和するためにモータ１５を逆転させピストン１２を一度後退させて、推力センサ値の変化状態を判別する。推力センサ値上昇の要因がパッド引きずりであればピストン１２の後退によって推力センサ値が減少し、推力センサのゼロ点ドリフトであれば推力センサ値が変化しない。従って、推力センサ値の変化状態から推力センサ値上昇の要因を判別できる。
【００２７】
また、推力センサ値は混入するノイズによっても増加することがある。推力センサ値はノイズによって上昇した後に間もなく減少することがあり、推力センサ値上昇の要因をパッド引きずり状態と誤認し、過剰にパッドクリアランスを広げてしまう恐れがある。この過剰なパッドクリアランスによって、推力発生時の応答無駄時間は更に増加することになる。
【００２８】
駆動制御装置６は推力センサ信号のノイズをローパスフィルタで除去して推力センサ値上昇の要因を判断する。これによってノイズの影響を防ぐことができ、応答性の低下を防止できる。また、ピストン１２を後退させ推力センサ値の変化を判断するタイミングは後退動作の終了時、すなわち制動力緩和作動の終了時点から規定時間経過後に設定する。このようにするとローパスフィルタによる応答遅れを解消することができる。
【００２９】
さらに、駆動制御装置６は推力発生時から制動力解除時へ切替わった後のモータ逆転の累積駆動量を制限し過剰なパッドクリアランスとなるのを防止する。モータ逆転累積駆動量の制限値はパッド２１やディスクロータ２２の熱変形によって起こり得るパッド接触位置変動よりも大きい値に設定する。
【００３０】
以下、制動力解除時に推力センサ値が上昇した場合の動作を図２に示すフローチャートを参照して説明する．
駆動制御装置６はステップＳ１において推力センサ３２の推力センサ値Ｆの大きさを判定する。図３の時刻ｔ１において推力センサ値Ｆが閾値Ｆｔ１以上になるとパッド引きずり状態、あるいはゼロ点ドリフトが発生したと判断してステップＳ２に移行する。推力センサ値Ｆが閾値Ｆｔ１より小さい場合はステップＳ１１の判定処理へ移る。
【００３１】
ステップＳ１１では推力センサ値Ｆのマイナス側のドリフトを判断する。推力センサ値Ｆが閾値Ｆｔ２以下であればマイナス側のゼロ点ドリフトが発生したと判断してステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０ではこの時点の推力センサ値Ｆを推力センサ値ゼロ点Ｆｏとして更新してリターン処理へ移る。ステップＳ１１で推力センサ値Ｆが閾値Ｆｔ２以上と判断するとリターン処理へ移り、推力センサ値の監視を繰返し実行する。
【００３２】
このように、マイナス側のゼロ点ドリフトを逐次正確に補正することもできるので、制動力発生時の高精度な制動力制御、および制動力解除時の確実なパッド引きずり状態を回避した制御を行える。
【００３３】
ステップＳ２ではノイズによる過剰なクリアランス拡大を防止するために、制動力解除時の累積モータ逆転量Σθが制限値ΣθＬを越えているかを判定する。
累積モータ逆転量Σθが制限値ΣθＬ以内であればステップＳ３へ進み、制限値ΣθＬを越えていればリターン処理へ移る。このように制限値ΣθＬを設けることによって、推力センサ値Ｆの上昇要因をパッド引きずり状態と誤認し、過剰にクリアランスを拡大することを防止できる。
【００３４】
ステップＳ３においてはこの時点の推力センサ値ＦをＦ１として保存しステップＳ４に移りモータ１５を所定回転量Δθだけ逆転してピストン１２を後退させる。つまり、パッド２１とディスクロータ２２のクリアランスを大きくする。モータ１５の所定回転量Δθはパッド２１とディスクロータ２２のクリアランス変化量によって予め設定される。
【００３５】
ステップＳ４からステップＳ５に進みローパスフィルタによる推力センサ値Ｆの応答遅れを考慮するために規定時間Δｔだけ待機する。規定時間Δｔ経過後の時刻ｔ２にステップＳ５からステップＳ６に移行する。このようにして推力センサ信号Ｆをフィルタ処理して判定しているので、推力センサ値Ｆに含まれるノイズをカットできる。
【００３６】
ステップＳ６では推力センサ値Ｆの減少幅を判定し推力センサ値上昇の要因を判断する。時刻ｔ１の推力センサ値Ｆ１と時刻ｔ２における推力センサ値Ｆの信号値変化量、すなわち推力センサ値Ｆの減少幅の絶対値｜Ｆ１−Ｆ｜が図３（ａ）に示すように閾値ΔＦｔより大きいとパッド引きずり状態発生と判断しステップＳ７に移行する。
【００３７】
一方、図３（ｂ）に示すように推力センサ値Ｆの減少幅の絶対値｜Ｆ１−Ｆ｜が閾値ΔＦｔより小さいと要因をゼロ点ドリフトと判断しステップＳ９に移行する。
【００３８】
制動力解除時における推力センサ値Ｆ上昇の要因がパッド引きずり状態の場合にはステップＳ７においてこの時点のモータ位置θを制動力解除時のモータ待機位置θｏとして更新する。ステップＳ７からステップＳ８に移行して、前回までの累積モータ逆転量Σθに今回の所定回転変動量Δθを加算しリターン処理へ移る。再度スタートから開始して、パッド引きずり状態が解消されていなければ、解消されるまでステップＳ１〜Ｓ７の処理が繰返し実行される。
【００３９】
制動力解除時における推力センサ値Ｆ上昇の要因が推力センサ３２のゼロ点ドリフトの場合にはステップＳ９においてステップＳ４で逆転したモータ１５を元のモータ待機位置θｏに戻す処理を実行する。ステップＳ９ではモータ１５を所定回転量Δθだけ正転させ、パッド２１とディスクロータ２２のクリアランスを小さくする。ステップＳ１０では、この時点の推力センサ値Ｆを推力センサのゼロ点Ｆｏとして更新してリターン処理へ移る。
【００４０】
このように制御するのであるが、制動力の解除状態において制動力センサ値が上昇したときにブレーキパッドとディスクロータとのクリアランスを所定量だけ大きくして待機位置にしているのでパッド引きずり状態の発生を確実に回避することができる。
【００４１】
また、本発明は、制動力の解除状態において制動力センサ値が上昇したときにブレーキパッドとディスクロータとのクリアランスを所定量だけ大きくし、このときの制動力センサ値によって制動力センサ値の上昇要因を判定し、パッド引きずり状態と判断した場合にはモータ待機位置を更新し、制動力センサのゼロ点ドリフトと判断した場合にはブレーキパッドとディスクロータのクリアランスを所定量だけ小さくしている。したがって、パッド引きずり状態の発生を確実に回避し、制動力制御の応答性を確保することができる。
【００４２】
なお、上述の実施例は制動力（推力）を推力センサで検出しているが、車輪に発生する制動トルクを直接検出する制動トルクセンサで検出することもできる。制動トルクを直接検出する制動トルクセンサとしては、例えば、制動トルクによって歪が生じるキャリパの部位に設けられる歪ゲージが用いられる。制動トルクを直接検出することにより、パッドの摩擦係数の変化に関係なくパッド引きずり状態による制動トルクを検出することが可能となる。
【００４３】
また、上述の実施例はローパスフィルタによって推力センサ値へのノイズの混入を抑制しているが、フィルタを用いなくてもノイズの影響を防止できる。例えば、推力センサ値上昇を検出する閾値Ｆｔ１、Ｆｔ２の絶対値を大きく設定すると共に、推力センサ値減少幅の閾値ΔＦｔの絶対値を大きくして検出感度を鈍くし、ノイズによる誤動作を防止する。フィルタを用いないので推力センサ値の応答遅れが減少し、短時間で処理を実行することが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明はパッド引きずり状態の発生を確実に回避してパッド引きずり状態によるエネルギーロスや異音発生を防止することができる。
【００４５】
また、本発明は、パッド引きずり状態の発生を確実に回避し、制動力制御の応答性を確保することができる。そのため、パッド引きずり状態によるエネルギーロスや異音発生と推力センサのゼロ点ドリフトによるピストン推力制御の精度悪化を防止でき、パッド引きずり状態の発生を確実に回避し制動力制御の応答性を低下させることなく両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の本発明の動作を説明するための特性図である。
【符号の説明】
１…ブレーキペダル、２…ペダルセンサ、３…運転状態検出装置、４…車両運動制御装置、５…直流電源、６…駆動制御装置、７…アクチュエータ、１１…キャリパ、１２…ピストン、１４…ハウジング、１５…モータ、１６…ステータ、１７…ロータ、１９、２０…軸受、３１…回転角センサ、３２…推力センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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