(57)【要約】【課題】制御装置にマイコンを複数個使用することなく、故障時動作のバックアップ動作を可能とする電動ブレーキ装置を実現する。【解決手段】マイコン故障時のバックアップ動作を、アナログ回路及びデジタル回路で構成されるハードウェアを用いた制御手段で実施する。第１制御部（１４）と異なり第２制御部（１５）はハードロジックで実装されるため回路規模が小さくなり、電動ブレーキ制御装置の冗長系のコストを抑えることができる。また第２制御部（１５）は回路規模が小さいため、故障率が低減でき、信頼性の向上を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の各輪に制動力を与えるブレーキアクチュエータを、ブレーキペダルの踏込量を検知するストロークセンサからの信号と、前記ブレーキアクチュエータを駆動するモータの磁極位置を検知するための回転角センサからの信号と、に基づき制御する電動ブレーキ装置において、
前記電動ブレーキ装置は、前記ストロークセンサ、前記回転角センサ、車両情報を検知するセンサ、および他の車載制御装置からの信号に基づいて、前記ブレーキアクチュエータの制動動作の制御、およびＡＢＳとＥＳＣと回生協調とのうち少なくとも一つの制御を行う第１制御部と、
前記ストロークセンサおよび前記回転角センサからの信号に基づいて前記ブレーキアクチュエータの制動動作を固定論理回路で制御する第２制御部と、
前記第１制御部の異常を監視する異常検出部と、
前記異常検出部が前記第１制御部の異常を検出したときに、前記ブレーキアクチュエータへの制御信号を、前記第１制御部による出力から、前記第２制御部の出力へ切り替える制御信号切替部と、を備えることを特徴とする電動ブレーキ装置。
【請求項２】
前記第２制御部は、前記ブレーキアクチュエータ以外の制動力による車両の減速度に基づいて、前記ブレーキアクチュエータの制動力を加減することを特徴とする請求項１記載の電動ブレーキ装置。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記回転角センサから送信される、sin信号cos信号の座標変換を行う座標変換部と、
前記座標変換部が座標変換した３相sin波形をデジタル位相信号に変換する位相変換部と、
前記ストロークセンサから送信される、前記ブレーキペダルの踏込量に基づいてＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ変換部と、
前記デジタル位相信号と前記ＰＷＭ信号を乗算し、モータ制御信号を出力する乗算部と、を備える、請求項１記載の電動ブレーキ装置。
【請求項４】
前記座標変換部は、前記sin信号と前記cos信号とを入力とし、それぞれの位相が前記sin信号から０、２／３π、４／３π進んだ、３相sin波形を出力することを特徴とする請求項３記載の電動ブレーキ装置。
【請求項５】
前記ＰＷＭ変換部は、前記ブレーキペダル踏込量の大きさに比例するデューティ比のＰＷＭ波形を出力することを特徴とする請求項３記載の電動ブレーキ装置。
【請求項６】
前記位相変換部は、前記３相sin波形の大きさに応じて、−１、０、１のいずれかの値に変換された、デジタル信号を出力することを特徴とする請求項３記載の電動ブレーキ装置。
【請求項７】
前記位相変換部は、前記３相sin波形の大きさが、第１閾値以上であれば、１を出力し、第２閾値以下であれば、−１を出力し、前記第１閾値より小さく、第２閾値より大きければ、０を出力することを特徴とする請求項３記載の電動ブレーキ装置。
【請求項８】
前記位相変換部は、前記第１閾値は前記第２閾値より大きいことを特徴とする、請求項７記載の電動ブレーキ装置。
【請求項９】
前記第２制御部は、前記回転角センサから送信される、sin信号cos信号の座標変換を行う座標変換部と、
前記座標変換部が座標変換した３相sin波形をデジタル位相信号に変換する位相変換部と、
前記ストロークセンサから送信される、前記ブレーキペダルの踏込量を推定減速度に変換する減速度変換部と、
車両の加速度を検出するためのセンサから送信される車両減速度に基づき、前記推定減速度を減算しオフセット量を出力する減算器１と、
前記オフセット量に任意の定数を乗算し補正量を出力する補正ゲインと前記推定減速度とから前記補正量を減算する減算器２と、
前記減算器２の出力に基づいてＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ変換部と、
前記デジタル位相信号と前記ＰＷＭ信号を乗算し、モータ制御信号を出力する乗算部と、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装置。
【請求項１０】
前記座標変換部は、前記sin信号と前記cos信号を入力とし、それぞれの位相が前記sin信号から０、２／３π、４／３π進んだ、３相sin波形を出力することを特徴とする請求項９記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１１】
前記ＰＷＭ変換部は、前記減算器２の出力の大きさに比例するデューティ比のＰＷＭ波形を出力することを特徴とする請求項９記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１２】
前記位相変換部は、前記３相sin波形の大きさに応じて、−１、０、１のいずれかの値に変換された、デジタル信号を出力することを特徴とする請求項９記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１３】
前記位相変換部は、前記３相sin波形の大きさが、第１閾値以上であれば、１を出力し、第２閾値以下であれば、−１を出力し、前記第１閾値より小さく、第２閾値より大きければ、０を出力することを特徴とする請求項９記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１４】
前記位相変換部は、前記第１閾値は前記第２閾値より大きいことを特徴とする請求項９記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１５】
前記減算器１及び前記減算器２は、出力の下限を０とすることを特徴とする請求項９記載の電動ブレーキ装置。
【請求項１６】
前記第２制御部の演算部が、アナログ回路とデジタル回路の少なくともいずれかを含むハードウェアにより構成されることを特徴とする請求項１記載の電動ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の電動ブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の電動ブレーキ装置において、装置の制御を行う制御系の故障に対して冗長性を持たせる手段として、２つもしくはそれ以上に冗長化した制御系を用意し、一部の制御系が故障し、正常に動作しなくなった際には残った制御系で制御を継続する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００１−５２２３３１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記載の手段で電動ブレーキ装置の制御系を冗長化しようとすると、制御装置に搭載されるマイコンを２個かそれ以上用意する必要があり、構成が複雑になることや、コスト増加の要因となってしまう問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、電動ブレーキ装置の冗長化をより単純な構成とし、冗長化にかかるコストを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明の電動ブレーキ装置は、車両の各輪に制動力を与えるブレーキアクチュエータを、ブレーキペダルの踏込量を検知するストロークセンサからの信号と、前記ブレーキアクチュエータを駆動するモータの磁極位置を検知するための回転角センサからの信号と、に基づき制御する電動ブレーキ装置において、前記電動ブレーキ装置は、前記ストロークセンサ、前記回転角センサ、車両情報を検知するセンサ、および他の車載制御装置からの信号に基づいて、前記ブレーキアクチュエータの制動動作の制御、およびＡＢＳとＥＳＣと回生協調とのうち少なくとも一つの制御を行う第１制御部と、前記ストロークセンサおよび前記回転角センサからの信号に基づいて前記ブレーキアクチュエータの制動動作を固定論理回路で制御する第２制御部と、前記第１制御部の異常を監視する異常検出部と、前記異常検出部が前記第１制御部の異常を検出したときに、前記ブレーキアクチュエータへの制御信号を、前記第１制御部による出力から、前記第２制御部の出力へ切り替える制御信号切替部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電動ブレーキ装置の冗長化をより単純な構造で、より安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例を示す構成図。
【図２】ブレーキアクチュエータ例１を示す図。
【図３】ブレーキアクチュエータ例２を示す図。
【図４】図１の実施例における第２制御部の構成図。
【図５】電動ブレーキ以外に制動手段を有する車両における図１の実施例における第２制御部構成図。
【図６】図４及び図５の実施例における座標変換部の構成図。
【図７】図４の実施例における第２制御部のタイミングチャート。
【図８】図５の実施例における第２制御部のタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は車両の電動ブレーキ装置の制御装置の構成である。制御装置（以下、ＥＣＵと称す）は、ブレーキペダルの踏込量を検知するストロークセンサ（１１）により検出されたブレーキペダルの踏込量や、車両の各輪の電動ブレーキ装置のモータの磁極位置を検知する回転角センサ（１２）の出力や、車両情報を検知する各種センサや、車両の他のＥＣＵ（１３）からの制動指令を入力として、車両の各輪に備えつけられるブレーキアクチュエータを制御することで、通常ブレーキ動作に加え、ＡＢＳ（Antilock Brake System）やＥＳＣ（Electronic Stability Control）、モータからバッテリへのエネルギー回生との協調などの高度な機能を実現する、マイコンなどの汎用ＩＣで実装された第１制御部（１４）と、ブレーキペダル踏込量と、回転角センサ（１２）の出力するモータの磁極位置を入力としドライバーからのブレーキ操作のみを受け付ける、アナログ回路やデジタル回路を含むハードロジック（固定論理回路）で実装された第２制御部（１５）と、第１制御部（１４）が出力する正常動作信号を監視し、正常動作信号を受信している間は、第１制御部（１４）から出力される各輪個別のモータ制御量を各輪に出力し、正常動作信号が例えば一定時間以上受け取れなかった場合、第１制御部（１４）が異常状態と判定して、第２制御部（１５）からの指令を各輪に出力する切替スイッチ（１６）を備える。
【００１１】
図２は電動ブレーキ装置のブレーキアクチュエータの構成である。ブレーキアクチュエータは車両の各輪に備え付けられており、制動対象に固定されるブレーキディスク（２１）と、ブレーキディスク（２１）の側面に圧着されブレーキディスク（２１）との間で発生する摩擦力によって制動トルクを発生するブレーキパッド（２２）と、ブレーキパッド（２２）に固定されブレーキパッド（２２）を前後方向に移動させるピストン（２３）と、ピストン（２３）を保持するキャリパ（２４）と、キャリパ（２４）に固定されるモータ（２５）と、ピストン（２３）に固定され、モータ（２５）の回転を前後方向の駆動に変換するボールねじ（２６）と、キャリパ（２４）とピストン（２３）間に設置されるバネ（２７）を備える。バネ（２７）はモータ（２５）がトルクを生じない場合、ブレーキディスク（２１）と、ブレーキパッド（２２）が接触しないようにピストン（２３）を後退させるよう作用する。したがって、ブレーキアクチュエータは図３に示すように、バネ（２７）の代わりにゴムなどの弾性体でできたピストンシール（３１）でも代替することができる。
【００１２】
図４は図１における第２制御部（１５）の構成の一部である。回転角センサ（１２）より入力されたsin信号、cos信号を座標変換部（４２）にて３相sin信号に変換し、３相sin信号を位相変換部（４３）により、（−１、０、１）の３値に変換する。ＰＷＭ変換部（４４）は、ストロークセンサ（１１）より入力されたブレーキペダル踏込量の増加に比例してデューティ比が増加するＰＷＭ信号を出力する。第２制御部（１５）の出力であるモータ制御用の３相電流は、位相変換部（４３）からの出力を、乗算部（４６）にてＰＷＭ変換部（４４）からのＰＷＭ信号でスイッチングしたものとなる。ブレーキペダル踏込量をＰＷＭ信号に変換することで、３相電流との乗算を簡単な回路で実現することができる。
【００１３】
位相変換部（４３）では、信号が任意の閾値以下であれば−１を、任意の閾値以上であれば＋１を、それ以外の場合であれば０を出力する。
【００１４】
図６は、本実施例における座標変換部（４２）の構成である。座標変換部では回転角センサより入力されたsinθ信号、cosθ信号に重み付けをしたものを加算して、それぞれが１２０°異なるＵ０、Ｖ０、Ｗ０の３相の信号を生成する。
【００１５】
図７は、本実施例における第２制御部（１５）の動作を示すタイムチャートである。ストロークセンサから得た踏込量はＰＷＭ変換部により、ＰＷＭ信号を生成する。
【００１６】
レゾルバより入力されたsinθ信号とcosθ信号により座標変換部ではＵ０、Ｖ０、Ｗ０の３相の信号が生成され、位相変換部で（−１、０、１）の３値の信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１に変換される。
【００１７】
３値の信号Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１をＰＷＭ信号でスイッチングして、各相の駆動信号Ｕ、Ｖ、Ｗを生成する。
【００１８】
第２制御部（１５）には、図４に示すアナログ回路が、車輪に設置されたブレーキアクチュエータそれぞれに対して用意され、図１記載のように各ブレーキアクチュエータに対して個別のＵＶＷ出力を生成する。
【００１９】
以上説明したように本実施例では、第１制御部（１４）と異なり第２制御部（１５）はハードロジックで実装されるため回路規模が小さくなり、電動ブレーキ制御装置の冗長系のコストを抑えることができる。また第２制御部（１５）は回路規模が小さいため、故障率が低減でき、信頼性の向上を図ることができる。
【実施例２】
【００２０】
続いて本発明の他の実施例について説明する。実施例１と共通する構成については説明を省略する。
【００２１】
回生ブレーキを持つ電気自動車やハイブリッド電気自動車に実施例１のような図４の構成の第２制御部（１５）を適用しようとすると、第１制御部（１４）から第２制御部（１５）への切り替え時に回生ブレーキが動作している場合、車両全体の制動力は、ブレーキペダルの踏込量に応じた電動ブレーキの制動力と回生ブレーキの制動力をあわせた制動力となり、ドライバーの意図よりも大きな制動力が唐突に発生してしまう。そこで本実施例ではさらに、図４の第２制御部（１５）の入力に加速度センサから得た車両の減速度を加えて、ドライバーの意図する制動力と、実際の制動力の差分を電動ブレーキの制動力から減じることで、回生ブレーキを持つ電気自動車やハイブリッド電気自動車で、第１制御部から第２制御部へ切り替わった際にドライバーの意図せぬ唐突な制動力の増加を防ぐことができる。なお、回生ブレーキだけでなく、ドライバーの意図する制動力とエンジンブレーキによる制動力との差分を電動ブレーキの制動力から減じてもよい。
【００２２】
図５は、車両が回生ブレーキ、エンジンブレーキなど上記電動ブレーキ装置以外の制動機能を持つ場合の、図１における第２制御部（１５）の構成の一部である。回転角センサ（１２）より入力されたsinθ信号、cosθ信号を座標変換部（４２）にて３相sin信号に変換し、３相sin信号を位相変換部（４３）により、（−１、０、１）の３値に変換する。ストロークセンサ（１１）から得られるブレーキペダル踏込量を減速度変換部（５１）で推定減速度に変換する。減算器１（５４）により加速度センサ（５２）から得られた車両の減速度から推定減速度を減じたものをオフセット量とする。補正ゲイン（５３）でオフセット量に任意のゲイン値をかけて補正量を出力する。減算器２（５５）では推定減速度から補正量を減じたものを出力する。ＰＷＭ変換部（４４）は、減算器２（５５）の出力に比例してデューティ比が増加するＰＷＭ信号を出力する。第２制御部の出力であるモータ制御用の３相電流は、位相変換部（４３）からの出力を、乗算部（４６）にて前記ＰＷＭ信号でスイッチングしたものとなる。前記推定減速度から前記オフセット量を減じたものをＰＷＭ信号に変換することで、３相電流との乗算を簡単な回路で実現することができる。
【００２３】
位相変換部（４３）では、入力した信号が任意の閾値以下であれば−１を、任意の閾値以上であれば＋１を、それ以外の場合であれば０を出力する。
【００２４】
減算部１（５４）及び減算部２（５５）では、出力の下限を０に制限する。これによって、負の減速度といった不正な減速指令を制限することができる。
【００２５】
図８は、本実施例における第２制御部の動作を示すタイムチャートである。第１制御部が正常動作信号を送信している間、第１制御部の出力する指令値に従って車両は減速する。第１制御部の指令によって車両が減速した結果、加速度センサ（５２）が車両の減速度を検知する。ここで、第１制御部が失陥し、正常動作信号が送信されなくなると、切替スイッチ（１６）は第２制御部の指令値を出力する。第２制御部の減算器２（５５）では、加速度センサ（５２）から入力した車両の減速度と、ストロークセンサ（１１）から入力したブレーキペダル踏込量から、推定減速度から回生ブレーキ相当の減速度を減じた減速度をＰＷＭ変換部（４４）へ出力する。
【００２６】
上記のような第２制御部（１５）の構成とすることにより、簡便な装置を用いて非常用の制御装置を構築することが可能となり、電動ブレーキ制御装置の冗長系を構築する際のコストを低減することができる。また、車両が回生ブレーキなど上記電動ブレーキ装置以外の制動機能を持つ場合においても、ドライバーの意図せぬ唐突な制動力の増加を防ぐことができる。また、第２制御部（１５）への制御系切り替え時にもドライバーに違和感を与えない減速を実施することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１１  ストロークセンサ
１２  回転角センサ
１３  ＥＣＵ
１４  第１制御部
１５  第２制御部
１６  切替スイッチ
２１  ブレーキディスク
２２  ブレーキパッド
２３  ピストン
２４  キャリパ
２５  モータ
２６  ボールねじ
２７  バネ
３１  ピストンシール
４２  座標変換部
４３  位相変換部
４４  ＰＷＭ変換部
４６  乗算部
５１  減速度変換部
５２  加速度センサ
５３  補正ゲイン
５４  減算器１
５５  減算器２
【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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