(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、該バッテリにより駆動されるモータを内蔵し該モータの駆動力に基づいて制動力を発生するブレーキキャリパと、を有する電動ディスクブレーキ装置において、
前記バッテリから供給される電圧を所定のレベルまで昇圧して出力し、入力側と出力側との間が絶縁された昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を受けて前記モータを駆動するモータ駆動回路と、
前記バッテリ側と前記昇圧回路の出力側との間の絶縁状態を測定する計測手段を有することを特徴とする電動ディスクブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モータの回転力によって制動力を発生させる電動ディスクブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両の制動装置として、ブレーキ液を使用せず、電動モータの出力によって制動力を発生させるようにした所謂、ドライブレーキ装置が知られている。
ドライブレーキ装置としては、例えば特開昭６０−２０６７６６号公報に開示されているように、ピストンによってブレーキパッドをディスクロータに押圧させることにより、制動力を発生させるようにした電動ディスクブレーキ装置がある。
【０００３】
この種の電動ディスクブレーキ装置は、運転者によるブレーキペダル踏力（または変位量）をセンサにより検出し、コントローラによって、この検出値に応じて電動モータの回転状態を制御し、所望の制動力を得るようにしている。
また、上述したような電動ディスクブレーキ装置においては、各種センサを用いて、各車輪の回転速度、車両速度、車両加速度、操舵角、車両横加速度等の車両状態を検出し、これらの検出値に基づいてコントローラによって電動モータの回転状態を制御することにより、倍力制御、アンチロック制御、トラクション制御及び車両安定化制御等の機能を比較的簡単に組み込むことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在、ドライブレーキは回転式サーボモータを直動変換し、ブレーキパッドを押圧する構造となっている。制動力を発生させるために上記モータに必要な電力は現在、数百Ｗから１ｋＷぐらいである。この電力を自動車に搭載されたバッテリから供給する場合に、バッテリの出力電圧は低い（例えば、１２Ｖまたは３６Ｖ）ことから、上記モータに供給する電流の電流値が非常に大きくなり、バッテリから上記モータに至るケーブル上での電力損失が大きくなるという問題がある。
【０００５】
また、ブレーキキャリパの小型軽量化を図るためにはブレーキキャリパに内蔵されたモータを小型化する必要があるが、この場合に減速機が必要なこと、及びモータの高回転速度が求められることから、ブレーキキャリパの小型軽量化の要請に応えるためにも上記モータには高電圧を供給する必要がある。
そこで、バッテリの出力電圧を昇圧し、上記ケーブルに流れる電流の電流値を下げた状態で上記モータに電力を供給することにより、バッテリから上記モータに至るケーブル上での電力損失を低減すると共に、ブレーキキャリパの小型軽量化を図ることが考えられる。
【０００６】
ところで、バッテリの出力電圧を昇圧することにより、整備時等に人が不用意に昇圧回路の出力側に触れることにより感電の危険性が生じるので、昇圧回路による昇圧時に昇圧回路の入力側、すなわちバッテリ側と昇圧回路の出力側とをフローティング（絶縁）状態にすることにより、自動車のシャーシ（アース）と昇圧回路の出力側との間における感電事故を防止することができる。
【０００７】
しかしながら、上述した昇圧回路の出力側からブレーキキャリパ内のモータに至るケーブルの被覆が万が一破損または劣化等により剥がれた場合には昇圧回路の出力側の端子とシャーシとの間の絶縁状態が保たれなくなり、感電事故が発生する可能性があり、さらに昇圧回路の出力側の端子間におけるシャーシを介して短絡するようなことがあるとブレーキ動作が不能となる可能性が有る。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、シャーシとブレーキシステム間における感電事故を防止すると共に、昇圧回路の出力側の端子間におけるシャーシを介しての短絡事故を防止することができる電動ディスクブレーキ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、バッテリと、該バッテリにより駆動されるモータを内蔵し該モータの駆動力に基づいて制動力を発生するブレーキキャリパと、を有する電動ディスクブレーキ装置において、前記バッテリから供給される電圧を所定のレベルまで昇圧して出力し、入力側と出力側との間が絶縁された昇圧回路と、前記昇圧回路の出力電圧を受けて前記モータを駆動するモータ駆動回路と、前記バッテリ側と前記昇圧回路の出力側との間の絶縁状態を測定する計測手段を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の電動ディスクブレーキ装置によれば、計測手段によりバッテリ側と該バッテリから供給された電圧を所定のレベルまで昇圧する昇圧回路の出力側との間の絶縁状態を測定するようにしたので、この測定結果からバッテリ側と昇圧回路の出力側との間の絶縁状態を確認することができ、シャーシとブレーキシステム間による感電事故を防止すると共に、昇圧回路の出力側の端子間におけるシャーシを介しての短絡事故を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置の構成を図１に示す。本実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置は、バッテリ１と、モータを内蔵し該モータの駆動力に基づいて制動力を発生するブレーキキャリパ４と、バッテリ１から供給された電圧（例えば１２Ｖまたは３６Ｖ）を所定のレベル（例えば、３００Ｖ）まで昇圧し出力する、入力側と出力側との間が絶縁された昇圧回路２と、昇圧回路２の出力電圧を受けてケーブル７を介して前記モータを駆動するモータ駆動回路３と、ブレーキペダル５と、ブレーキペダル５の踏込み量（変位量）に基づいて昇圧回路２及びモータ駆動回路３を制御するコントローラ６とを有している。
【００１１】
コントローラ６は、後述するように、昇圧回路２内に設けた付加回路と共に、バッテリ１側と昇圧回路２の出力側との間の絶縁状態を測定する計測手段としての機能を有する。
尚、バッテリ１のマイナス（−）側の電極は自動車のシャーシに接続されており、ケーブル７は、シャーシに沿って配線されている。
【００１２】
次に、図１に示した昇圧回路２の具体的構成を図２に示す。同図において、昇圧回路２は、トランス２００と、スイッチング素子としてのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）２０１と、ＩＧＢＴ２０１を駆動するＩＧＢＴドライバ２０２と、ＩＧＢＴドライバ２０２に電源電圧を供給するＩＧＢＴ駆動電源２０３とを有している。トランス２００の１次側巻線はバッテリ１の正負の両電極間にＩＧＢＴ２０１を介して接続されている。バッテリ１の負電極及びＩＧＢＴ駆動電源２０３、ＩＧＢＴドライバ２０２のアースラインは自動車のシャーシに接続されている。
【００１３】
また、トランス２００の２次側巻線の一端は、ダイオード２０７、端子２１８を介してモータ駆動回路のプラス側の入力端子に接続され、トランス２００の２次側巻線の他端は、端子２１９を介してモータ駆動回路のマイナス側の入力端子に接続されている。ダイオード２０７のカソードとトランス２００の２次側巻線の他端との間に平滑用コンデンサ２０８が接続されている。
【００１４】
さらに、昇圧回路２は、ＩＧＢＴ２０１のスイッチング制御を行なうＰＷＭ制御回路２０４と、フォトカプラ２０６と、ＰＷＭ制御回路２０４に電源電圧（１５Ｖ）を供給する制御電源２０５とを有している。制御電源２０５の入力側は、バッテリ１の正負の両電極間に接続されており、制御電源２０５の出力側の０Ｖのラインはトランス２００の２次側巻線における端子２１９に接続されているマイナス側のラインと同様にシャーシとは異なる共通のアースラインに接続されている。
【００１５】
このように、昇圧回路２の入力側のアースラインは自動車のシャーシに接続されており、昇圧回路２の出力側のマイナス側のラインはシャーシとは異なるアースラインに接続されているために、昇圧回路２の入力側と出力側とは絶縁された状態にある。
ＰＷＭ制御回路２０４は、コントローラ６から出力される制御信号（昇圧のオン、オフ指令）に基づいてＩＧＢＴ２０１のスイッチング制御を実行し、またはスイッチング制御を停止する機能を有する。
【００１６】
また、昇圧回路２には、バッテリ１側、すなわち昇圧回路の入力側と、昇圧回路２の出力側との絶縁状態を測定し、確認するために付加回路が設けられている。この付加回路は、トランス２００の１次側巻線におけるバッテリ１の正電極と端子２１６を介して接続されるプラス側ラインに、一端が接続される抵抗２０９と、該抵抗２０９の他端にホトダイオード２１２Ａのアノードが接続されるホトカプラ２１２と、ホトダイオード２１２Ａのカソードはリレー接点２１１を介してトランス２００の２次側巻線におけるマイナス側ラインに接続されている。
【００１７】
さらに、ホトダイオード２１２Ａのカソードはリレー接点２１０を介してトランス２００の２次側巻線における昇圧電圧が出力されるプラス側ラインに接続されている。ホトカプラ２１２におけるホトトランジスタ２１２Ｂのコレクタ−エミッタ間に発生する電圧信号はコントローラ６に入力されるように、ホトトランジスタ２１２Ｂのコレクタとエミッタは、それぞれコントローラ６の入力側に接続されている。
【００１８】
上記構成において、まず、付加回路を除く昇圧回路２の動作を簡単に説明する。コントローラ６により昇圧開始を指示する制御信号がＰＷＭ制御回路２０４に出力されると、ＰＷＭ制御回路２０４はフォトカプラ２０６を介してＩＧＢＴドライバ２０２を駆動し、ＩＧＢＴ２０２をスイッチング制御する。ＩＧＢＴ２０２をＯＮ状態にすると、トランス２００の１次側巻線側に電流が流れ、トランス２００にエネルギーを蓄える。ＩＧＢＴ２０２をＯＦＦ状態にすると、トランス２００に蓄えられたエネルギーは、トランス２００の２次巻線から電流として放出され、ダイオード２０７を通してコンデンサ２０８に充電する。
【００１９】
この充電によりコンデンサ２０８の端子間電圧は上昇し、所望の出力電圧（例えば、３００Ｖ）になるようにトランス２００の２次側巻線のプラス側ラインにおける出力電圧をＰＷＭ制御回路２０４に帰還し、ＰＷＭ制御回路２０４でＩＧＢＴ２０２のスイッチングのタイミングを制御する。  このようにしてモータ駆動回路３にブレーキキャリパ４を駆動するのに必要な電圧を供給することができる。
ここで、既述したように昇圧回路２の入力側と出力側とは絶縁されている。したがって、自動車のシャーシ（バッテリ１の負電極側）を触りながら、昇圧回路２の出力部（３００Ｖ）に触れても感電することはない。
しかしながら、昇圧回路２からブレーキキャリパ４に電力を供給するケーブル７は、シャーシに沿って配線されていることから、摩擦等によりケーブル７の被覆が剥がれた状態でシャーシに接触すると、昇圧回路２の入力側と出力側とは絶縁されない状態となる。
【００２０】
昇圧回路２の出力側におけるプラス側ライン、またはマイナス側ラインのいずれか一方がシャーシに接触しても端子２１８と端子２１９との間には３００Ｖの電圧が出力されるので、モータ駆動回路３を介してブレーキキャリパ４内のモータに電力が供給されブレーキ動作は行われるが、人が昇圧回路２の出力部に触れると、感電する危険性が有る。
【００２１】
また、昇圧回路２の出力側におけるプラス側ライン、またはマイナス側ラインの両方がシャーシに接触した場合には昇圧回路２の出力側の端子間がシャーシを介して短絡状態となり、モータ駆動回路３には電圧が供給されないために、ブレーキキャリパ４は作動せず、ブレーキ動作は不能となる。
このように、昇圧回路２の出力側とシャーシとが絶縁されていないと危険である。
【００２２】
そこで、本発明の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置では、ブレーキを作動させるに先立ち、昇圧回路２の入力側、すなわちバッテリ１側と昇圧回路２の出力側との絶縁状態を測定し、確認する機能を設けている。この絶縁状態の確認中は、バッテリ１側と昇圧回路２の出力側との絶縁はできないために、常時、上記絶縁状態の確認を行なうことはできない。一例として自動車を始動するとき（セルモータによりエンジンを始動するとき）にバッテリ１側と昇圧回路２の出力側との絶縁状態を確認する際の動作フローを図３に示す。
【００２３】
エンジンキーを外した状態では、電動ディスクブレーキ装置における昇圧回路２には電源供給がされていないために、昇圧回路２による昇圧動作は行なわれず、ブレーキキャリパ４に供給される高電圧は存在しない。エンジンキーの操作によりキースイッチがＯＮ状態となると、電気系統の各部にバッテリ１より電源電圧が供給される（ステップ３００）。このときに電源ＯＮの信号がコントローラ６に入力されると、コントローラ６は、リレー接点２１０をＯＮ状態にする（ステップ３０１）。
【００２４】
次いで、ステップ３０２では、バッテリ１側と昇圧回路２の出力側におけるプラス側ライン（３００Ｖ）とが絶縁状態であるか否かが判定される。昇圧回路２の出力側におけるプラス側ラインがバッテリ１側と絶縁状態にない場合、すなわち上記プラス側ラインがシャーシに接触している場合にはリレー接点２１０がＯＮ状態になっているために、バッテリ１の正電極側より抵抗２０９を介してフォトカプラ２１２のフォトダイオード２１２Ａ、リレー接点２１０、シャーシ、バッテリ１の負電極側の経路で電流が流れる。この結果、フォトカプラ２１２のフォトトランジスタ２１２Ｂのコレクタ−エミッタ間に電圧が発生し、この電圧信号がコントローラ６に入力され、コントローラ６側で昇圧回路２の出力側におけるプラス側ラインがバッテリ１側と絶縁状態にないことが認識される（ステップ３０８）。
【００２５】
次いで、ステップ３０９でコントローラ６は、昇圧回路２の出力側におけるプラス側ラインがバッテリ１側と絶縁状態にない旨のアラームを出力し、バッテリ１側と昇圧回路２の出力側との絶縁状態の確認動作を終了する。なお、このアラームは、音響による出力または、警報表示のいずれか一方、または双方を行うものとする。
【００２６】
また、ステップ３０１で、コントローラ６によりリレー接点２１０がＯＮ状態にされた際にフォトダイオード２１２Ａに電流が流れないときには、フォトトランジスタ２１２Ｂのコレクタ−エミッタ間に電圧が発生せず、この結果コントローラ６には電圧信号が入力されない。この状態をコントローラ６ではバッテリ１側と昇圧回路２の出力側におけるプラス側ラインとが絶縁状態にあると認識する（ステップ３０２）。ステップ３０２で、バッテリ１側と昇圧回路２の出力側におけるプラス側ラインとが絶縁状態にあると判定された場合には、コントローラ６は、リレー接点２１０をＯＦＦ状態にする（ステップ３０３）。
【００２７】
次いで、コントローラ６は、リレー接点２１１をＯＮ状態にする（ステップ３０４）。更に、ステップ３０５では、バッテリ１側と昇圧回路２の出力側におけるマイナス側ライン（０Ｖ）とが絶縁状態であるか否かが判定される。昇圧回路２の出力側におけるマイナス側ラインがバッテリ１側と絶縁状態にない場合、すなわち上記マイナス側ラインがシャーシに接触している場合にはリレー接点２１１がＯＮ状態になっているために、バッテリ１の正電極側より抵抗２０９を介してフォトカプラ２１２のフォトダイオード２１２Ａ、リレー接点２１１、シャーシ、バッテリ１の負電極側の経路で電流が流れる。
【００２８】
この結果、フォトカプラ２１２のフォトトランジスタ２１２Ｂのコレクタ−エミッタ間に電圧が発生し、この電圧信号がコントローラ６に入力され、コントローラ６側で昇圧回路２の出力側におけるマイナス側ラインがバッテリ１側と絶縁状態にないことが認識される（ステップ３１０）。
【００２９】
次いで、ステップ３１１でコントローラ６は、昇圧回路２の出力側におけるマイナス側ラインがバッテリ１側と絶縁状態にない旨のアラームを出力し、バッテリ１側と昇圧回路２の出力側との絶縁状態の確認動作を終了する。なお、このアラームは、ステップ３０９の場合と同様に音響による出力または、警報表示のいずれか一方、または双方を行うものとする。
【００３０】
また、ステップ３０４で、コントローラ６によりリレー接点２１１がＯＮ状態にされた際にフォトダイオード２１２Ａに電流が流れないときには、フォトトランジスタ２１２Ｂのコレクタ−エミッタ間に電圧が発生せず、この結果コントローラ６には電圧信号が入力されない。この状態をコントローラ６ではバッテリ１側と昇圧回路２の出力側におけるマイナス側ラインとが絶縁状態にあると認識する（ステップ３０５）。
【００３１】
ステップ３０５で、バッテリ１側と昇圧回路２の出力側におけるマイナス側ラインとが絶縁状態にあると判定された場合には、コントローラ６は、リレー接点２１１をＯＦＦ状態にし（ステップ３０６）、昇圧開始を指示する制御信号をＰＷＭ制御回路２０４に出力する（ステップ３０７）この結果、昇圧回路２により昇圧動作が開始される。
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、計測手段によりバッテリ側と該バッテリから供給された電圧を所定のレベルまで昇圧する昇圧回路の出力側との間の絶縁状態を測定するようにしたので、この測定結果からバッテリ側と昇圧回路の出力側との間の絶縁状態を確認することができ、シャーシとブレーキシステム間による感電事故を防止することができる。
【００３３】
また、計測手段によりシャーシと昇圧回路の出力側のプラス側ラインの絶縁状態と、シャーシと昇圧回路の出力側のマイナス側ラインとの絶縁状態を確認することにより、少なくとも昇圧回路の出力側の少なくとも一方のライン（ケーブル）の被覆が損傷し、シャーシに接触した時点で、バッテリ側と昇圧回路の出力側との間の絶縁状態にないことが検出されるために、昇圧回路の出力側の端子間におけるシャーシを介しての短絡事故、すなわちブレーキ不能となる事故を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る電動ディスクブレーキ装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】  図１に示した電動ディスクブレーキ装置における昇圧回路の具体的構成を示す回路図。
【図３】  図１に示した電動ディスクブレーキ装置におけるバッテリ側と昇圧回路の出力側との絶縁状態を確認する際における動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  バッテリ
２  昇圧回路
３  モータ駆動回路
４  ブレーキキャリパ
５  ブレーキペダル
６  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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