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JP7796485B2 - Electric brake device - Google Patents
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JP7796485B2 - Electric brake device - Google Patents

Electric brake device

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JP7796485B2 JP2021103507A JP2021103507A JP7796485B2 JP 7796485 B2 JP7796485 B2 JP 7796485B2 JP 2021103507 A JP2021103507 A JP 2021103507A JP 2021103507 A JP2021103507 A JP 2021103507A JP 7796485 B2 JP7796485 B2 JP 7796485B2
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Description

本発明は、電動モータを駆動して摩擦材とブレーキロータの当接によるブレーキ力を制御する電動ブレーキ装置に関する。 The present invention relates to an electric brake device that drives an electric motor to control the braking force generated by contact between a friction material and a brake rotor.

電動ブレーキ装置として、以下の特許文献1~3のような装置が知られている。 Known electric brake devices include those described in the following Patent Documents 1 to 3.

特開2010-270788号公報JP 2010-270788 A 特開2012-057681号公報JP 2012-057681 A 特開2008-184023号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-184023

特許文献1の電動ブレーキ装置において、特に車両用のブレーキに適用する際に、操縦者に違和感を覚えさせない、あるいはアンチスキッド制御や車両運動制御などの制御性能向上のため、ブレーキ力を高速かつ精密に制御することが求められることが多い。 When the electric brake device of Patent Document 1 is applied to vehicle brakes, in particular, there is often a need for high-speed, precise control of braking force to avoid causing discomfort to the driver or to improve control performance such as anti-skid control and vehicle motion control.

一般に、摩擦材でブレーキロータを制動するブレーキ装置において、主に摩擦材の剛性の非線形性によりブレーキ装置の剛性、すなわち、モータ回転量に対するブレーキ力変化はブレーキ力に対して非線形となる。このため、一般に精密な制御を行ううえでは、その剛性をできるだけ正確に把握し、その剛性に基づく情報を制御に用いることが好ましい。 Generally, in brake devices that use friction material to brake the brake rotor, the stiffness of the brake device, i.e., the change in braking force relative to the amount of motor rotation, is nonlinear with respect to braking force, mainly due to the nonlinearity of the stiffness of the friction material. For this reason, when performing precise control, it is generally preferable to grasp the stiffness as accurately as possible and use information based on that stiffness for control.

しかしながら、特に車両用のブレーキなどにおいて、一般に摩擦材は繰り返しのブレーキ操作によって摩耗する。そのため、ブレーキ装置の剛性は比較的大きく変化することがある。また、主にブレーキ装置の変形などに起因する摩擦材の接触面圧の不均一さ等により、均一に摩耗が進行しない(偏摩耗)。このため、偏摩耗の程度すなわち摩耗の不均一さによって剛性は変化する。これらにより制御装置に記憶されているブレーキ装置剛性と実機との誤差が生じると、電動ブレーキ装置のブレーキ力の制御性が悪化する問題が生じる恐れがある。 However, particularly in vehicle brakes, friction materials generally wear due to repeated braking. As a result, the stiffness of the brake device can change relatively significantly. Furthermore, wear does not progress evenly (uneven wear) due to uneven contact pressure on the friction material, mainly caused by deformation of the brake device. For this reason, stiffness changes depending on the degree of uneven wear, i.e., the unevenness of wear. If this causes a discrepancy between the brake device stiffness stored in the control device and the actual device, there is a risk that the controllability of the braking force of the electric brake device will deteriorate.

さらに、特許文献2のようなアクチュエータ荷重の反作用力によって変速する機能を有するアクチュエータを使用する場合、予め少なくとも変速が生じる荷重条件を把握し、該変速動作の影響を反映したアクチュエータ剛性に基づいて制御を行うことが好ましい。しかしながら、構成部品の摩耗などの要因により、変速する荷重条件が変化する可能性があり、それによって電動ブレーキ装置のブレーキ力の制御性が悪化する問題が生じる場合がある。 Furthermore, when using an actuator that has the function of changing speed using the reaction force of the actuator load, as in Patent Document 2, it is preferable to at least determine in advance the load conditions under which the speed change occurs and to perform control based on the actuator stiffness that reflects the effects of the speed change operation. However, factors such as wear on component parts can change the load conditions under which the speed change occurs, which can lead to problems such as a deterioration in the controllability of the braking force of the electric brake device.

また、特許文献3には、ブレーキ装置の剛性を推定する手法が開示されている。しかしながら、一般にブレーキ装置の剛性は比較的強い非線形性を示し、例えば、実際に電動ブレーキ装置を動作させたデータから所定の数式で逆算することは困難な場合が多く、ニュートン法などに代表される反復法によって誤差を最小化する条件を求めることが必要になる。ただし、この場合においても非線形剛性を導出する数式を求めるには、変数の数が多い複雑な演算式となり極めて大きな演算負荷が発生し、高性能な演算器が必要となってコストの問題が生じる。また、演算式が複雑になることで、推定に用いる収束演算が発散するか、あるいは多くの局所解が存在することで十分な精度の推定結果が得られるまでに極めて多くの時間を要する。 Patent Document 3 also discloses a method for estimating the stiffness of a brake device. However, brake device stiffness generally exhibits relatively strong nonlinearity. For example, it is often difficult to back-calculate using a predetermined mathematical formula from data obtained by actually operating an electric brake device. Instead, it becomes necessary to determine conditions for minimizing error using an iterative method such as Newton's method. However, even in this case, determining a mathematical formula for deriving nonlinear stiffness requires a complex mathematical formula with a large number of variables, resulting in an extremely large computational load and the need for high-performance computing devices, which creates cost issues. Furthermore, as the mathematical formula becomes more complex, the convergence calculation used for estimation may diverge, or the presence of many local solutions may mean that it takes an extremely long time to obtain estimation results with sufficient accuracy.

本発明の目的は、小さな演算負荷で剛性を推定でき、剛性が変化してもブレーキ制御の精度を維持できる電動ブレーキ装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide an electric brake device that can estimate stiffness with a small computational load and maintain brake control accuracy even when stiffness changes.

本発明の電動ブレーキ装置は、ブレーキロータと、前記ブレーキロータに当接し制動力を発生させる摩擦材と、前記摩擦材とブレーキロータとの当接状態を操作する摩擦材操作手段と、前記摩擦材操作手段の動力である電動モータと、前記電動モータを駆動して前記摩擦材と前記ブレーキロータの当接によるブレーキ力を制御する制御装置とを有する。前記制御装置は、前記電動モータの回転角度に相当する物理量を推定する角度推定部と、ブレーキ力を推定するブレーキ力推定器と、電動ブレーキ動作履歴として前記角度推定部で推定された推定角度および前記ブレーキ力推定器で推定された推定ブレーキ力を記憶し、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力に基づいて前記電動モータの回転量とブレーキ力とを関連付ける相関である剛性を推定する剛性推定器と、前記剛性推定器で推定された推定剛性を用いて前記推定ブレーキ力をブレーキ力の目標値に追従させるためのモータ駆動量を導出するブレーキ力制御部とを備えている。前記剛性推定器は、予め記憶された複数の参照剛性と、これら参照剛性のいずれかまたはこれらの中間値に決定する決定変数とを用いて推定剛性を算出する剛性推定演算部を有している。前記剛性推定演算部は、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力の一方から前記推定剛性を用いて導出された他方の演算値と、記憶された他方のデータを比較して誤差を導出し、前記誤差が少なくとも所定の許容量まで小さくなるよう前記決定変数を調整する収束演算を行って剛性を推定する。ここで、「電動モータの回転角度に相当する物理量」とは、例えば、摩擦材のストローク量、角速度等である。角速度は、積分すれば角度となる。 The electric brake device of the present invention comprises a brake rotor, a friction material that contacts the brake rotor to generate a braking force, a friction material operation means that controls the contact state between the friction material and the brake rotor, an electric motor that powers the friction material operation means, and a control device that drives the electric motor to control the braking force generated by the contact between the friction material and the brake rotor. The control device includes an angle estimator that estimates a physical quantity corresponding to the rotation angle of the electric motor, a braking force estimator that estimates braking force, a stiffness estimator that stores the estimated angle estimated by the angle estimator and the estimated braking force estimated by the braking force estimator as an electric brake operation history, and estimates stiffness, which is a correlation between the electric motor rotation amount and braking force, based on the stored estimated angle and estimated braking force, and a braking force control unit that uses the estimated stiffness estimated by the stiffness estimator to derive a motor drive amount to cause the estimated braking force to track a target value for braking force. The stiffness estimator has a stiffness estimation calculation unit that calculates an estimated stiffness using multiple pre-stored reference stiffnesses and a decision variable that determines one of these reference stiffnesses or an intermediate value between them. The stiffness estimation calculation unit compares the calculated value derived from one of the stored estimated angle and estimated braking force using the estimated stiffness with the other stored data to derive an error, and estimates stiffness by performing a convergence calculation that adjusts the decision variable so that the error is reduced to at least a predetermined allowable amount. Here, the "physical quantity equivalent to the rotational angle of the electric motor" is, for example, the stroke amount of the friction material, angular velocity, etc. Angular velocity can be integrated to obtain an angle.

この構成によると、電動ブレーキ装置の剛性を推定して、推定された剛性に基づいて制御演算を行うことで、摩擦材の摩耗等で剛性が変化してもブレーキ制御精度を維持できる。また、予め記憶された初期剛性および電動ブレーキ装置の剛性変化を想定した参照剛性と、これらを結合する決定変数を使用して電動ブレーキ装置の推定剛性を導出することで、比較的小さな演算負荷で剛性を推定できる。 With this configuration, by estimating the stiffness of the electric brake device and performing control calculations based on the estimated stiffness, brake control accuracy can be maintained even if stiffness changes due to wear of the friction material, etc. Furthermore, by deriving the estimated stiffness of the electric brake device using a pre-stored initial stiffness, a reference stiffness that assumes changes in the stiffness of the electric brake device, and a decision variable that combines these, stiffness can be estimated with a relatively small computational load.

本発明において、前記剛性推定器に記憶された複数の前記参照剛性が複数のアドレスにそれぞれ参照剛性を備えたデータテーブルであり、前記決定変数が前記データテーブルの参照先を示すアドレスであってもよい。この構成によれば、予め変化し得る剛性の代表例をテーブルとしておき、テーブルの参照先を変化させて誤差最小化の収束演算を行うことで、設計変数はデータテーブル参照先を示すアドレスのみとなる。このため、比較的小さな演算負荷で、実際の電動ブレーキ装置の剛性に対して誤差の小さな推定剛性を算出することができる。 In the present invention, the multiple reference stiffnesses stored in the stiffness estimator may be a data table with multiple addresses each containing a reference stiffness, and the decision variable may be an address indicating the reference destination of the data table. With this configuration, representative examples of variable stiffnesses are prepared in advance as a table, and by changing the reference destination of the table and performing a convergence calculation to minimize the error, the design variable becomes only the address indicating the reference destination of the data table. Therefore, an estimated stiffness with a small error compared to the actual stiffness of the electric brake device can be calculated with a relatively small calculation load.

本発明において、前記剛性推定器に記憶された複数の参照剛性が少なくとも2パターン以上の異なる参照剛性であり、前記決定変数が複数の前記参照剛性の結合比率として乗算される値であってもよい。この構成によれば、予め変化し得る剛性の代表例に対し、前記代表例を所定比率で結合する際の結合比率を変化させて誤差最小化の収束演算を行うことで、設計変数は結合比率のみとなる。このため、比較的小さな演算負荷で、実際の電動ブレーキ装置剛性に対して誤差の小さな推定剛性を算出することができる。 In the present invention, the multiple reference stiffnesses stored in the stiffness estimator may be at least two or more different patterns of reference stiffness, and the decision variable may be a value multiplied as a combination ratio of the multiple reference stiffnesses. With this configuration, the combination ratio is changed when combining representative examples of stiffness that can be changed in advance at a predetermined ratio, and a convergence calculation to minimize error is performed, so that the only design variable is the combination ratio. Therefore, an estimated stiffness with a small error compared to the actual electric brake device stiffness can be calculated with a relatively small calculation load.

本発明において、前記剛性推定演算部における前記決定変数が、主に剛性の非線形性を変化させる第一の決定変数と、主に全体的な剛性を変化させる第二の決定変数とを有していてもよい。 In the present invention, the decision variables in the stiffness estimation calculation unit may include a first decision variable that primarily changes the nonlinearity of stiffness, and a second decision variable that primarily changes the overall stiffness.

本発明において、前記摩擦材操作手段が、前記電動モータの回転運動が直進運動に変換され、回転量と直動量との相関である等価リードが所定のブレーキ力において変化する変速機構を備えた直動機構であり、前記剛性推定器に記憶された複数の前記参照剛性が前記等価リードの変化を含む参照剛性であり、前記決定変数が、主に前記等価リードの変化が発生するブレーキ力条件を変化させる決定変数を含んでいてもよい。 In the present invention, the friction material operating means may be a linear motion mechanism equipped with a transmission mechanism in which the rotational motion of the electric motor is converted into linear motion, and the equivalent lead, which is the correlation between the amount of rotation and the amount of linear motion, changes at a predetermined braking force; the multiple reference stiffnesses stored in the stiffness estimator may be reference stiffnesses that include changes in the equivalent lead; and the decision variables may include decision variables that primarily change the braking force conditions under which the change in the equivalent lead occurs.

この場合、前記摩擦材操作手段が、回転入力部材と、前記回転入力部材の回転軸と同軸に円周方向に等間隔に配置された遊星転動体とを有し、前記回転入力部材と前記遊星転動体の公転速度との比率により減速効果を生じる遊星減速構造を備え、前記回転入力部材と前記遊星転動体を一体回転させる締結力を付勢する弾性部材を備え、前記摩擦材とブレーキロータとの押付力の反作用力によって前記弾性部材による締結力が喪失し遊星減速効果が生じる変速機構を備えており、前記剛性推定器に記憶された複数の参照剛性が前記弾性部材の変形量を含む参照剛性であり、前記剛性推定演算部における決定変数が、前記弾性部材の変形が完了するブレーキ力条件を変化させる決定変数を含んでいてもよい。 In this case, the friction material operating means may include a planetary reduction mechanism having a rotary input member and planetary rolling elements arranged coaxially with the rotational axis of the rotary input member and spaced equally in the circumferential direction, which generates a deceleration effect depending on the ratio between the orbital speeds of the rotary input member and the planetary rolling elements, an elastic member that applies a fastening force that rotates the rotary input member and the planetary rolling elements as a unit, and a transmission mechanism in which the fastening force of the elastic member is lost due to a reaction force of the pressing force between the friction material and the brake rotor, thereby generating a planetary reduction effect; the multiple reference stiffnesses stored in the stiffness estimator are reference stiffnesses that include the amount of deformation of the elastic member; and the decision variables in the stiffness estimation calculation unit may include a decision variable that changes the braking force conditions at which deformation of the elastic member is complete.

本発明において、前記剛性推定器が、前記電動ブレーキ動作履歴における推定ブレーキ力の変化量および推定角度の変化量の少なくとも何れかに基づいてブレーキ動作量を決定し、前記ブレーキ動作量が小さくなると、前記剛性を推定する際の収束演算において前記決定変数の変化を制限するように構成されていてもよい。誤差推定に使用する電動ブレーキの動作範囲が小さくなるほど、計測ノイズ、ブレーキ力の変動(例えば、ディスクブレーキのブレーキディスクの不均一厚さ等)などの影響で誤った推定結果となるリスクが比較的大きくなる。このため、例えば、前回の推定結果に対して決定変数の変化可能範囲を狭めることで、誤った推定結果を導出するリスクを回避することができる。 In the present invention, the stiffness estimator may be configured to determine the amount of braking operation based on at least one of the amount of change in the estimated braking force and the amount of change in the estimated angle in the electric brake operation history, and to limit the change in the decision variable in the convergence calculation when estimating the stiffness when the amount of braking operation becomes small. The smaller the operating range of the electric brake used for error estimation, the greater the risk of an erroneous estimation result due to the influence of measurement noise, fluctuations in braking force (e.g., uneven thickness of the brake disc of a disc brake, etc.). Therefore, for example, by narrowing the range in which the decision variable can be changed relative to the previous estimation result, the risk of deriving an erroneous estimation result can be avoided.

本発明において、前記角度推定部は前記ブレーキロータの角速度を推定し、前記剛性推定器は、前記電動ブレーキ動作履歴の推定角度および推定ブレーキ力を取得している時間と、前記ブレーキロータの角速度と、前記推定ブレーキ力の少なくとも一つに基づいてブレーキ使用度合を決定し、前記ブレーキ使用度合が小さくなると、前記剛性を推定する際の収束演算において前記決定変数の変化を制限するように構成されていてもよい。高速で回転するブレーキロータに、摩擦材が強い力で、長時間押し付けられるほど、摩擦材が摩耗し易く、その反対の状況においては比較的摩耗しにくいと考えられる。このため、例えば、前回の推定結果に対して決定変数の変化可能範囲を狭めることで、誤った推定結果を導出するリスクを回避することができる。 In the present invention, the angle estimator may estimate the angular velocity of the brake rotor, and the stiffness estimator may determine the degree of brake use based on at least one of the time during which the estimated angle and estimated brake force from the electric brake operation history are acquired, the angular velocity of the brake rotor, and the estimated brake force, and may be configured to limit changes in the decision variable in the convergence calculation when estimating the stiffness when the degree of brake use decreases. The longer a friction material is pressed against a brake rotor rotating at high speed with a greater force, the more likely the friction material is to wear, and in the opposite situation, it is considered to be relatively resistant to wear. Therefore, for example, by narrowing the range within which the decision variable can be changed relative to the previous estimation result, the risk of deriving an erroneous estimation result can be avoided.

本発明において、前記制御装置が、前記電動ブレーキ装置が搭載された車両の走行状態を推定する運転状態推定器を有し、前記剛性推定器が、所定より大きな推定ブレーキ力の変化が生じた電動ブレーキ動作履歴に基づいて剛性の推定が行われたかどうかを判断し、前記判断に基づいて剛性の推定が行われていない非実行時間を計測する機能と、前記非実行時間が所定以上経過した場合に、前記走行状態として前記電動ブレーキ装置が搭載された車両が所定時間以上停車していることが推定され、車両のブレーキ力が所定よりも小さい場合において、前記車両の操縦者の操作によらず、前記所定のブレーキ力以上のブレーキ力を発生させ、その際の推定ブレーキ力および推定角度を用いて剛性推定を実行する機能とを有していてもよい。 In the present invention, the control device may have a driving state estimator that estimates the driving state of the vehicle equipped with the electric brake device, and the stiffness estimator may have a function to determine whether stiffness estimation has been performed based on an electric brake operation history in which a change in estimated brake force greater than a predetermined value has occurred, and to measure a non-execution time during which stiffness estimation is not performed based on the determination, and a function to estimate, when the non-execution time has elapsed or more, that the vehicle equipped with the electric brake device has been stopped for a predetermined time or more as the driving state, and, if the vehicle's braking force is smaller than a predetermined value, to generate a braking force greater than the predetermined braking force regardless of operation by the driver of the vehicle, and perform stiffness estimation using the estimated braking force and estimated angle at that time.

信頼性の高い剛性推定を行ううえで、十分に大きなブレーキ力が発生した状況のデータを用いることが好ましいが、常用ブレーキ領域(一般に約0.2G程度より小さいブレーキ領域)相当以上のブレーキ力が長らく発生しない状況が生じることが考えられる。このため、そのような状況では、ブレーキ力を少なくとも要求より大きくしておけば問題が生じない停車中において、剛性を推定するためのブレーキ力を自動的に発生させて剛性を推定することで、実機の状態に即した推定剛性を得ることができる。 To make a highly reliable stiffness estimate, it is preferable to use data from situations where a sufficiently large braking force is generated. However, it is conceivable that situations may arise where a braking force equivalent to or greater than the normal braking range (generally a braking range of less than approximately 0.2 G) is not generated for an extended period of time. For this reason, in such situations, braking force for estimating stiffness can be automatically generated and the stiffness estimated while the vehicle is stopped, where there is no problem if the braking force is at least greater than required, thereby obtaining an estimated stiffness that is in line with the actual vehicle conditions.

本発明の電動ブレーキ装置によれば、小さな演算負荷で剛性を推定でき、剛性が変化してもブレーキ制御の精度を維持できる。 The electric brake device of the present invention allows stiffness to be estimated with a small computational load, and brake control accuracy can be maintained even if stiffness changes.

本発明の第1実施形態に係る電動ブレーキ装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an electric brake device according to a first embodiment of the present invention; 第1実施形態の第1変形例に係る電動ブレーキ装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an electric brake device according to a first modified example of the first embodiment. 第1実施形態の第2変形例に係る電動ブレーキ装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an electric brake device according to a second modified example of the first embodiment. 第1実施形態の第3変形例に係る電動ブレーキ装置の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of an electric brake device according to a third modified example of the first embodiment. 複数の同電動ブレーキ装置によって構成されたブレーキシステムの構成図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a brake system configured using a plurality of the electric brake devices. 同ブレーキシステムの別の例の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of another example of the brake system. 同電動ブレーキ装置のブレーキ制御器および剛性推定器の一例を示す構成図である。2 is a configuration diagram showing an example of a brake controller and a stiffness estimator of the electric brake device. FIG. 同ブレーキ制御器および同剛性推定器の別の例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing another example of the brake controller and the stiffness estimator of the same. 同剛性推定器の剛性推定演算部における参照剛性および決定変数の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of reference stiffness and decision variables in a stiffness estimation calculation unit of the stiffness estimator. 同参照剛性および同決定変数の別の例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating another example of the reference stiffness and the decision variables. 同参照剛性および同決定変数のさらに別の例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating yet another example of the reference stiffness and the decision variables. 同参照剛性および同決定変数のさらに別の例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating yet another example of the reference stiffness and the decision variables. 同参照剛性および同決定変数のさらに別の例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating yet another example of the reference stiffness and the decision variables. 同参照剛性および同決定変数のさらに別の例を示す。10 shows yet another example of the same reference stiffness and the same decision variables. 剛性推定フローの一例を示すフロー図である。FIG. 10 is a flow diagram showing an example of a stiffness estimation flow. 同剛性推定器の動作履歴記憶部における推定角度および推定ブレーキ力を記憶するフローの例を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing an example of a flow for storing an estimated angle and an estimated braking force in an operation history storage unit of the stiffness estimator. 剛性推定時の決定変数について異なる制限範囲を設定するフローの一例を示すフロー図である。FIG. 10 is a flow diagram showing an example of a flow for setting different limit ranges for decision variables during stiffness estimation. 剛性推定時の決定変数について異なる制限範囲を設定するフローの別の例を示すフロー図である。FIG. 10 is a flow diagram showing another example of a flow for setting different limit ranges for decision variables during stiffness estimation. 剛性推定を実行する条件を長時間満たさない場合、自動で剛性推定可能な条件で電動ブレーキ装置を動作させて剛性推定を行うフローの例を示すフロー図である。FIG. 10 is a flow diagram showing an example of a flow for operating the electric brake device under conditions that allow automatic stiffness estimation and performing stiffness estimation when the conditions for performing stiffness estimation are not satisfied for a long period of time. (a)は、同電動ブレーキ装置の動作例を示すグラフで、(b)は、従来の電動ブレーキ装置の動作例を示すグラフである。1A is a graph showing an example of the operation of the electric brake device, and FIG. 1B is a graph showing an example of the operation of a conventional electric brake device.

図1は、本発明の第1実施形態に係る電動ブレーキ装置1の構成を示す。電動ブレーキ装置1は、制御装置2と、直動機構4を用いたブレーキアクチュエータ6と、ブレーキペダル等のブレーキ指示手段8とを有している。 Figure 1 shows the configuration of an electric brake device 1 according to a first embodiment of the present invention. The electric brake device 1 includes a control device 2, a brake actuator 6 using a linear motion mechanism 4, and a brake command means 8 such as a brake pedal.

[ブレーキアクチュエータの構成]
ブレーキアクチュエータ6は、電動モータ10と、直動機構4と、角度センサ12と、荷重センサ14と、減速機16とを有している。角度センサ12は、電動モータのモータ角度を検出する。荷重センサ14は、電動ブレーキ装置1のブレーキ荷重を検出する。なお、ブレーキの性能要件によっては、減速機16を省略してもよい。
[Structure of Brake Actuator]
The brake actuator 6 has an electric motor 10, a linear motion mechanism 4, an angle sensor 12, a load sensor 14, and a reducer 16. The angle sensor 12 detects the motor angle of the electric motor. The load sensor 14 detects the brake load of the electric brake device 1. Note that the reducer 16 may be omitted depending on the performance requirements of the brake.

電動モータ10は、例えば、永久磁石同期電動機である。電動モータ10として、永久磁石同期電動を用いると、省スペースで高効率かつ高トルクとなる。ただし、電動モータ10は、永久磁石同期電動機に限定されず、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、誘導モータ等であってもよい。また、電動モータ10は、回転径方向に磁極を設けるラジアルギャップモータであってもよく、回転軸方向に磁極を有するアキシャルギャップモータであってもよい。 The electric motor 10 is, for example, a permanent magnet synchronous motor. Using a permanent magnet synchronous motor as the electric motor 10 saves space, and provides high efficiency and high torque. However, the electric motor 10 is not limited to a permanent magnet synchronous motor, and may be, for example, a DC motor using brushes, a reluctance motor without permanent magnets, an induction motor, etc. Furthermore, the electric motor 10 may be a radial gap motor with magnetic poles arranged in the direction of the rotational radius, or an axial gap motor with magnetic poles arranged in the direction of the rotational axis.

直動機構4は、遊星ローラねじ、ボールねじ、滑りねじ等のねじ機構や、ボールランプ機構等の回転運動を直進運動に変換可能な各種機構を用いることができる。 The linear motion mechanism 4 can be a screw mechanism such as a planetary roller screw, ball screw, or sliding screw, or a ball ramp mechanism or other mechanism capable of converting rotational motion into linear motion.

角度センサ12は、例えば、レゾルバ、磁気エンコーダである。角度センサ12として、レゾルバ、磁気エンコーダ等を用いると高精度かつ信頼性が高い。ただし、角度センサ12は、これらに限定されず、光学式エンコーダ等の各種センサを適用することができる。あるいは、角度センサ12を用いずに、例えば、電圧と電流との関係等からモータ角度を推定(角度センサレス推定)してもよい。 The angle sensor 12 is, for example, a resolver or a magnetic encoder. Using a resolver, magnetic encoder, or the like as the angle sensor 12 provides high accuracy and reliability. However, the angle sensor 12 is not limited to these, and various sensors such as an optical encoder can be used. Alternatively, the motor angle may be estimated without using the angle sensor 12 (angle sensorless estimation), for example, from the relationship between voltage and current.

荷重センサ14は、例えば、アクチュエータ6を作用させる荷重に応じた歪、変形等を検出するセンサである。このようなセンサを用いると安価で高精度となる。ただし、荷重センサ14は、これに限定されず、圧電素子等の感圧媒体であってもよい。あるいは、荷重センサ14として、ブレーキロータの制動トルクを検出するトルクセンサや、車両用電動ブレーキ装置の場合は車両の前後減速度を検出する加速度センサ等を用いてもよい。また、荷重センサ14を用いずに、例えば、モータ電流からモータが発生させるトルクを推定し、モータトルクやモータの運動状態から直動機構等の特性を用いてブレーキ力を推定(荷重センサレス推定)してもよい。 The load sensor 14 is, for example, a sensor that detects strain, deformation, etc. corresponding to the load acting on the actuator 6. Using such a sensor is inexpensive and highly accurate. However, the load sensor 14 is not limited to this and may also be a pressure-sensitive medium such as a piezoelectric element. Alternatively, the load sensor 14 may be a torque sensor that detects the braking torque of a brake rotor, or, in the case of an electric vehicle brake system, an acceleration sensor that detects the longitudinal deceleration of the vehicle. Furthermore, without using the load sensor 14, for example, the torque generated by the motor may be estimated from the motor current, and the braking force may be estimated (load sensorless estimation) using the characteristics of a linear motion mechanism, etc., from the motor torque and the motor's motion state.

図示されていないが、サーミスタ等の各種センサ類を必要に応じて別途設けてもよい。また、ソレノイド、DCモータ等でアクチュエータの動力伝達部をロックする機構を設け、パーキングブレーキアクチュエータとして使用してもよい。 Although not shown, various sensors such as thermistors may be installed separately as needed. Furthermore, a mechanism for locking the actuator's power transmission section using a solenoid, DC motor, etc. may be installed, allowing it to be used as a parking brake actuator.

[制御装置の構成]
制御装置2は、ブレーキ制御器18と、運動状態推定器20と、ブレーキ力推定器22と、剛性推定器24と、モータ制御器26と、モータドライバ28と、電流センサ30とを有している。
[Configuration of the control device]
The control device 2 includes a brake controller 18 , a motion state estimator 20 , a braking force estimator 22 , a stiffness estimator 24 , a motor controller 26 , a motor driver 28 , and a current sensor 30 .

ブレーキ制御器18は、ブレーキ制御の演算を行う。運動状態推定器20は、電動モータ10の動作状態を演算する。ブレーキ力推定器22は、ブレーキ力を推定する。剛性推定器24は、電動ブレーキ装置1の剛性を推定する。モータ制御器26は、所定のモータ出力を得るためにモータ電流を制御する。モータドライバ28は、電動モータ10に電力を供給する。電流センサ30は、電動モータ10に供給されるモータ電流を検出する。 The brake controller 18 performs calculations for brake control. The motion state estimator 20 calculates the operating state of the electric motor 10. The brake force estimator 22 estimates the brake force. The stiffness estimator 24 estimates the stiffness of the electric brake device 1. The motor controller 26 controls the motor current to obtain a predetermined motor output. The motor driver 28 supplies power to the electric motor 10. The current sensor 30 detects the motor current supplied to the electric motor 10.

運動状態推定器20は、電動モータ10の回転子の角度を推定する角度推定部32と、その角速度を推定する角速度推定部34を有している。これに加えて、運動状態推定器20は、例えば、電動モータ10の角加速度等の所定微積分値を推定する機能や、外乱を推定する機能等を有していてもよい。 The motion state estimator 20 has an angle estimator 32 that estimates the rotor angle of the electric motor 10, and an angular velocity estimator 34 that estimates its angular velocity. In addition, the motion state estimator 20 may also have functions such as estimating predetermined differential and integral values such as the angular acceleration of the electric motor 10, and estimating disturbances.

電動モータ10の角度は、例えば、電流制御に用いる電気角位相や、角度制御に用いる角度センサ12のオーバーラップおよびアンダーラップを補正した総回転角度などの、制御構成に基づいて必要な物理量を含む。また、電動モータ10の角度や角速度は、電動モータ10の回転子に代えて、例えば、減速比に基づいて求めた減速機の所定部位の角度や、ねじ機構の等価リード等に基づいて求めた位置や速度であってもよい。このような物理量の推定は、例えば、状態推定オブザーバ等の構成を用いてもよく、微分や慣性方程式に基づく逆算等の直接的な演算であってもよい。 The angle of the electric motor 10 includes physical quantities required based on the control configuration, such as the electrical angle phase used for current control and the total rotation angle corrected for overlap and underlap of the angle sensor 12 used for angle control. Furthermore, the angle and angular velocity of the electric motor 10 may be, instead of the rotor of the electric motor 10, for example, the angle of a specific part of the reducer calculated based on the reduction ratio, or the position and velocity calculated based on the equivalent lead of a screw mechanism. Estimation of such physical quantities may use, for example, a configuration such as a state estimation observer, or may be direct calculation such as back calculation based on differentiation or inertia equations.

電流センサ30は、例えば、通電経路に設けたシャント抵抗両端の電圧を検出するアンプからなるセンサや、通電経路周囲の磁束等を検出する非接触式センサ等である。ただし、電流センサ30は、これらに限定されず、例えば、モータドライバ28を構成する素子等の端子電圧等を検出するものであってもよい。また、電流センサ30は、電動モータ10の相間に設けてもよく、ローサイドないしハイサイドに1つあるいは複数設けてもよい。あるいは、電流センサを設けずに、インダクタンスや抵抗値等のモータ特性に基づいてフィードフォワード制御を行ってもよい。 The current sensor 30 may be, for example, a sensor consisting of an amplifier that detects the voltage across a shunt resistor installed in the current path, or a non-contact sensor that detects magnetic flux around the current path. However, the current sensor 30 is not limited to these, and may also be one that detects the terminal voltage of elements that make up the motor driver 28. The current sensor 30 may also be installed between phases of the electric motor 10, or one or more current sensors may be installed on the low side or high side. Alternatively, feedforward control may be performed based on motor characteristics such as inductance and resistance without using a current sensor.

ブレーキ制御器18は、ブレーキ指示手段(ブレーキペダル)8からの所定の指令入力に対してブレーキアクチュエータが望ましく追従するための操作量を求め、モータ駆動信号に変換する。ブレーキ制御器18は、ブレーキ力制御部36と、剛性記憶部38とを有する。ブレーキ力制御部36は、主に摩擦材40とブレーキロータ42との当接によって発生するブレーキ力を制御する。剛性記憶部38は、ブレーキ力制御において用いられる電動ブレーキ装置1の剛性を記憶する。 The brake controller 18 determines the amount of operation required for the brake actuator to follow a predetermined command input from the brake instruction means (brake pedal) 8, and converts this into a motor drive signal. The brake controller 18 has a braking force control unit 36 and a stiffness memory unit 38. The braking force control unit 36 mainly controls the braking force generated by contact between the friction material 40 and the brake rotor 42. The stiffness memory unit 38 stores the stiffness of the electric brake device 1 used in braking force control.

ブレーキ力制御部36は、摩擦材40とブレーキロータ42とを当接させた際のブレーキ力を所望の目標値に追従制御するようモータ駆動量を決定する。図1においては、摩擦材40とブレーキロータ42との押付力が荷重センサ14で検出され、この荷重センサ14の出力からブレーキ力推定器22で推定されるブレーキ力に基づいてモータ駆動量が決定される。ただし、モータ駆動量の決定方法は、これに限定されず、上述の通りブレーキロータ42の制動トルクを検出するトルクセンサ等の別のセンサを用いてもよく、あるいは、荷重センサレス推定機能により推定ブレーキ力をフィードバック制御してもよい。 The braking force control unit 36 determines the motor drive amount so that the braking force when the friction material 40 and the brake rotor 42 are brought into contact is controlled to track the desired target value. In FIG. 1, the pressing force between the friction material 40 and the brake rotor 42 is detected by the load sensor 14, and the motor drive amount is determined based on the braking force estimated by the braking force estimator 22 from the output of this load sensor 14. However, the method for determining the motor drive amount is not limited to this, and another sensor such as a torque sensor that detects the braking torque of the brake rotor 42 as described above may be used, or the estimated braking force may be feedback-controlled using a load sensorless estimation function.

ブレーキ力制御部36は、主に直動機構4のストローク位置を制御する位置制御機能を有していてもよい。位置制御機能は、例えば、ねじ機構を用いた場合の等価リードや、減速機を設けた場合の減速比のように、アクチュエータの緒言に基づいてモータ回転量から換算される直動機構4の直動ストローク量を制御するようモータ駆動量を決定する。この場合、別途ストロークセンサ等を設ける必要がない。ただし、別途ストロークセンサ等を設け、該センサの信号を所定の目標値にフィードバック制御してもよい。 The braking force control unit 36 may have a position control function that primarily controls the stroke position of the linear motion mechanism 4. The position control function determines the motor drive amount to control the linear motion stroke amount of the linear motion mechanism 4, which is converted from the motor rotation amount based on the actuator specifications, such as the equivalent lead when a screw mechanism is used or the reduction ratio when a reducer is provided. In this case, there is no need to provide a separate stroke sensor, etc. However, a separate stroke sensor, etc. may also be provided, and the signal from the sensor may be feedback-controlled to a predetermined target value.

位置制御機能は、例えば、ブレーキを解除する際に摩擦材40とブレーキロータ42とが極力当接しないよう、これらの間に所望の空隙が存在し得るストローク量となるように制御することができる。加えて、例えば、ブレーキ力を検出する荷重センサやトルクセンサ等で検出が困難となる極めて軽微なブレーキ力を制御するために、ブレーキ力を制御する機能として、空隙がゼロ近傍またはゼロより小さい値となるストローク状態になるよう制御してもよい。つまり、直動機構4が、摩擦材40とブレーキロータ42との当接状態を操作する摩擦材操作手段を構成する。 The position control function can, for example, control the stroke amount to ensure a desired gap exists between the friction material 40 and the brake rotor 42, so that they do not come into contact as much as possible when the brake is released. Additionally, in order to control extremely slight braking forces that are difficult to detect using load sensors or torque sensors that detect braking force, the brake force control function can also control the stroke so that the gap is close to or less than zero. In other words, the linear motion mechanism 4 constitutes a friction material operating means that operates the contact state between the friction material 40 and the brake rotor 42.

剛性記憶部38は、モータ回転量とブレーキ荷重との相関である電動ブレーキ装置1の剛性を記憶する。剛性記憶部38には、例えば、実験や解析等で予め求められた電動ブレーキ装置1の剛性が初期条件として記憶され、剛性推定器24の推定結果に基づいて記憶された剛性が更新されていく。 The stiffness memory unit 38 stores the stiffness of the electric brake device 1, which is the correlation between the motor rotation amount and the brake load. The stiffness memory unit 38 stores the stiffness of the electric brake device 1, which has been determined in advance, for example, through experiments or analysis, as an initial condition, and the stored stiffness is updated based on the estimation results of the stiffness estimator 24.

剛性推定器24は、動作履歴記憶部44と、剛性推定演算部46とを有している。動作履歴記憶部44は、ブレーキ力を発生させる際の推定ブレーキ力および電動モータ10の推定角度を電動ブレーキ動作履歴として記憶する。剛性推定演算部46が、動作履歴記憶部44に記憶された推定ブレーキ力および推定角度から電動ブレーキ装置1の剛性を推定する。 The stiffness estimator 24 has an operation history storage unit 44 and a stiffness estimation calculation unit 46. The operation history storage unit 44 stores the estimated braking force and estimated angle of the electric motor 10 when generating braking force as the electric brake operation history. The stiffness estimation calculation unit 46 estimates the stiffness of the electric brake device 1 from the estimated braking force and estimated angle stored in the operation history storage unit 44.

剛性推定演算部46は、予め設定された複数の参照剛性と、これらの参照剛性群から所定の演算過程に基づいて一意に剛性を決定できる決定変数を有している。剛性推定演算部46は、これら参照剛性および決定変数に基づいて剛性を導出する。参照剛性は、例えば、実験や解析などにより予め求められ、剛性推定演算部46に記憶される。剛性推定演算部46は、さらに、動作履歴記憶部44に記憶されたデータを基に剛性を推定する。具体的には、剛性推定演算部46は、決定変数を変化させて導出された剛性と、記憶されたデータとの誤差を評価し、誤差を最小化ないし所定より小さな誤差とする収束計算により推定剛性を導出する。 The stiffness estimation calculation unit 46 has multiple preset reference stiffnesses and decision variables that can uniquely determine stiffness from these reference stiffnesses based on a predetermined calculation process. The stiffness estimation calculation unit 46 derives stiffness based on these reference stiffnesses and decision variables. The reference stiffness is determined in advance, for example, through experiments or analysis, and stored in the stiffness estimation calculation unit 46. The stiffness estimation calculation unit 46 further estimates stiffness based on data stored in the operation history storage unit 44. Specifically, the stiffness estimation calculation unit 46 evaluates the error between the stiffness derived by changing the decision variables and the stored data, and derives an estimated stiffness through convergence calculation that minimizes the error or reduces the error to a predetermined value.

一般に、主に摩擦材40の影響により電動ブレーキ装置1の剛性は極めて強い非線形性を示す。このため、複雑な近似式を比較的安価なマイクロプロセッサ等で導出することは困難である場合が多い。この実施形態では、参照剛性として予め剛性の情報が与えられており、複数の参照剛性から一意に剛性を導出するための決定変数を誤差最小化の収束計算における探査パラメータとすることで、計算負荷を大幅に削減できる。 Generally, the stiffness of the electric brake device 1 exhibits extremely strong nonlinearity, mainly due to the influence of the friction material 40. For this reason, it is often difficult to derive complex approximation formulas using relatively inexpensive microprocessors, etc. In this embodiment, stiffness information is provided in advance as reference stiffness, and the decision variable for uniquely deriving stiffness from multiple reference stiffnesses is used as the search parameter in the convergence calculation for error minimization, thereby significantly reducing the calculation load.

また、例えば、車両に搭載された電動ブレーキ装置1に代表されるように、所定の操縦者による任意の操作に基づき動作する必要がある場合、必ずしも最小から最大までのブレーキ力を発生させる操作が行われるとは限らない。そのため、限定的な電動ブレーキ動作時のデータに基づいて推定を行う必要がある。そのような場合においても、この実施形態によれば、所定の参照剛性に基づき剛性が推定されるので、データのレンジ外において実機と著しく異なるような推定剛性が求められるリスクを低減することができる。 Furthermore, for example, when operation is required based on an arbitrary operation by a specified driver, as typified by the electric brake device 1 mounted on a vehicle, the operation will not necessarily generate braking force from minimum to maximum. Therefore, estimation must be made based on data from limited electric brake operation. Even in such cases, according to this embodiment, stiffness is estimated based on a specified reference stiffness, thereby reducing the risk of requiring an estimated stiffness that is significantly different from that of the actual device outside the range of data.

モータ制御器26は、ブレーキ制御器18で求められた所望のモータ駆動量となるように、モータ電流を制御する。モータ電流は、例えば、所定のモータ角速度の状態で所望のトルクを得るために最適な電流条件を予めルックアップテーブル(LUT)に記憶しておき、現在のモータ角速度から目標電流値を決定して該電流値となるよう制御される。この場合、安価に高精度な制御を行うことができる。ただし、モータの出力を導出する電流や電圧の関係式などを演算し駆動条件をリアルタイムで求めてもよい。 The motor controller 26 controls the motor current to achieve the desired motor drive amount determined by the brake controller 18. For example, the optimal current conditions for obtaining the desired torque at a given motor angular velocity are stored in a look-up table (LUT) in advance, and the motor current is controlled to achieve a target current value determined from the current motor angular velocity. In this case, highly accurate control can be achieved inexpensively. However, drive conditions can also be determined in real time by calculating the relationship between current and voltage that derives motor output.

以上の各種演算機能は、例えばマイコン、FPGA、ASIC等の演算器および周辺回路により構成すると、安価で高性能となり好適である。 The above various calculation functions are ideally implemented using calculators and peripheral circuits, such as microcomputers, FPGAs, and ASICs, as this provides low cost and high performance.

モータドライバ28は、例えばFET等のスイッチ素子を用いたブリッジ回路を構成し、所定の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。このような構成とすることで、安価で高性能となる。ただし、モータドライバ28は、変圧回路等を設け、PAM制御を行う構成としてもよい。 The motor driver 28 forms a bridge circuit using switching elements such as FETs, and performs PWM control, which determines the voltage applied to the motor using a predetermined duty ratio. This configuration results in low cost and high performance. However, the motor driver 28 may also be configured to perform PAM control by providing a transformer circuit or the like.

[その他]
電動ブレーキ装置1は、さらに、電源装置(図示せず)を有している。電源装置は、例えば、自動車用電動ブレーキ装置においては、低電圧バッテリや、高電圧バッテリを降圧する降圧コンバータ等を用いることができる。あるいは、電源装置は、高容量のキャパシタ等を用いるか、或いはこれらを並列使用して冗長化してもよい。また、図示されていないが、モータドライバ28に直接電源を供給し、演算器等には制御装置2内で小形の降圧コンバータを適用する構成が好ましいが、モータドライバ28に昇圧コンバータを介した電力を供給する構成としてもよい。
[others]
The electric brake device 1 further includes a power supply device (not shown). In an electric brake device for an automobile, for example, the power supply device may be a low-voltage battery or a step-down converter that steps down a high-voltage battery. Alternatively, the power supply device may use a high-capacity capacitor or the like, or these may be used in parallel to provide redundancy. Although not shown, it is preferable to supply power directly to the motor driver 28 and use a small step-down converter in the control device 2 for the computing unit, etc., but it is also possible to supply power to the motor driver 28 via a step-up converter.

ブレーキ指令手段8として、ブレーキペダルに代えてボリューム、ジョイスティック、スイッチ等のような操縦者が操作可能な各種操縦手段を用いてもよい。 Instead of a brake pedal, various control means operable by the driver, such as a volume, joystick, switch, etc., may be used as the brake command means 8.

図2は、ブレーキ指令手段として車両運動制御装置48が設けられた第1変形例を示す。車両運動制御装置48は、例えば、自動ブレーキ機能部、横滑り防止機能部、アンチスキッド制御部等(いずれも図示せず)を有している。自動ブレーキ機能部は、車両の衝突を防止または衝突時の衝撃を軽減する。横滑り防止機能部は、車両が横滑り状態となった際に少なくともブレーキにより車両スピン等を防止する。アンチスキッド制御部は、ブレーキにより車輪がロックし車両挙動が不安定になることを防止する。 Figure 2 shows a first variant in which a vehicle motion control device 48 is provided as a brake command means. The vehicle motion control device 48 has, for example, an automatic braking function unit, a skid prevention function unit, an anti-skid control unit, etc. (none of which are shown). The automatic braking function unit prevents vehicle collisions or reduces the impact of a collision. The skid prevention function unit prevents the vehicle from spinning out by at least braking when the vehicle enters a skid state. The anti-skid control unit prevents the wheels from locking due to braking, resulting in unstable vehicle behavior.

車両運動制御装置48は、例えば、Gセンサ、対物センサ、GPS等の各車載センサ類(いずれも図示せず)の情報を統合し、上述の各種機能に必要な演算を行う統合制御装置であってもよい。車両運動制御装置48で決定されたブレーキ操作量が、目標ブレーキ力として電動ブレーキ制御装置2に伝達される。図3は、ブレーキ制御装置2への指令伝達が車両運動制御装置48に統合された第2変形例を示す。 The vehicle motion control device 48 may be an integrated control device that integrates information from various on-board sensors (none of which are shown), such as a G sensor, object sensor, and GPS, and performs the calculations required for the various functions described above. The brake operation amount determined by the vehicle motion control device 48 is transmitted to the electric brake control device 2 as the target brake force. Figure 3 shows a second modified example in which command transmission to the brake control device 2 is integrated into the vehicle motion control device 48.

図4は、図1に対し、直動機構4に所定の動作条件において等価リード(=モータ回転量に対するアクチュエータ直動量)の相関が変化するアクチュエータを適用する第3変形例を示す。 Figure 4 shows a third variation of Figure 1, in which an actuator is used in the linear motion mechanism 4, in which the correlation between the equivalent lead (= the amount of linear motion of the actuator relative to the amount of motor rotation) changes under specified operating conditions.

図4の直動機構4は、印加する直動荷重によって等価リードが変化する変速機構50を有する。直動機構4は、例えば、遊星キャリアと遊星転動体が直動荷重の反作用力によって締結・離反することで等価リードが変化する遊星ローラねじ構造である。このような遊星ローラねじ構造を用いると、構成が簡素で省スペースとなる。ただし、直動機構4は、遊星ローラねじ構造に限定されず、例えば、上述のような変速構造を設けた遊星減速機と、ボールねじやボールランプ機構等の回転運動を直進運動に変換可能な各種機構とを組み合わせた直動機構を用いてもよい。 The linear motion mechanism 4 in Figure 4 has a speed change mechanism 50 whose equivalent lead changes depending on the linear load applied. The linear motion mechanism 4 is, for example, a planetary roller screw structure in which the equivalent lead changes as the planetary carrier and planetary rolling elements are fastened and separated by the reaction force of the linear load. Using such a planetary roller screw structure simplifies the configuration and saves space. However, the linear motion mechanism 4 is not limited to a planetary roller screw structure. For example, a linear motion mechanism that combines a planetary reducer with the speed change mechanism described above with various mechanisms capable of converting rotational motion into linear motion, such as a ball screw or ball ramp mechanism, may also be used.

前述の遊星減速構造を使用した変速機構50を備えた直動機構4において、遊星キャリアと遊星転動体が締結されて一体回転する場合は等価リードが比較的大きい。一方、遊星キャリアと遊星転動体が離反して遊星転動体が自転する場合は遊星減速効果によって等価リードが比較的小さい。このようなアクチュエータを適用すると、例えば、ブレーキを解除して摩擦材40とブレーキロータ42との間に所定のクリアランスが設けられた状態からブレーキ力を発生させる際、負荷が小さい状態においては等価リードが大きいため速く動作する。負荷が大きくなると等価リードが減少して大きな推力を発生させられるので、ブレーキの応答性を向上できる。 In a linear motion mechanism 4 equipped with a transmission mechanism 50 using the aforementioned planetary reduction structure, when the planetary carrier and planetary rolling elements are fastened and rotate together, the equivalent lead is relatively large. On the other hand, when the planetary carrier and planetary rolling elements separate and the planetary rolling elements rotate, the equivalent lead is relatively small due to the planetary reduction effect. When such an actuator is used, for example, when the brake is released and braking force is generated from a state where a predetermined clearance is provided between the friction material 40 and the brake rotor 42, the equivalent lead is large when the load is light, resulting in fast operation. As the load increases, the equivalent lead decreases, allowing a larger thrust to be generated, thereby improving brake responsiveness.

変速が生じた場合、電動ブレーキ装置1の剛性は、少なくとも遊星減速効果の有無に応じた不連続な剛性となる。換言すれば、モータ回転量とブレーキ荷重とのいずれか一方に対する他方の変化勾配が、少なくとも遊星減速効果による減速比率の分、不連続に推移する剛性となる。加えて、例えば、前述の遊星キャリアと遊星転動体を締結・離反させる手段として直動荷重の反作用力で変形するばね部材を用いる場合、ばね部材の変形量はゼロに近いほど性能上は好ましいが、寸法公差などの製造上の都合により所定量変形させる構造となる。したがって、ばね部材が変形する間、ばね部材の剛性の影響により、アクチュエータ剛性は不連続な剛性となる。 When a gear shift occurs, the stiffness of the electric brake device 1 becomes discontinuous depending at least on the presence or absence of the planetary deceleration effect. In other words, the gradient of change in either the motor rotation amount or the brake load relative to the other becomes discontinuous at least by the deceleration ratio due to the planetary deceleration effect. In addition, for example, if a spring member that deforms due to the reaction force of the linear load is used as a means for fastening and separating the planet carrier and planetary rolling elements described above, it is preferable from a performance perspective that the deformation amount of the spring member is as close to zero as possible, but due to manufacturing considerations such as dimensional tolerances, the structure requires that the spring member deform by a predetermined amount. Therefore, while the spring member deforms, the stiffness of the spring member affects the actuator stiffness, resulting in discontinuous stiffness.

剛性推定器24には、不連続な剛性となることを想定した剛性情報が、参照剛性として記憶されている。あるいは、不連続点を有しない参照剛性と、参照剛性に変速構造50に伴う不連続点を追加する決定変数が剛性推定器24に別途設けられる。 The stiffness estimator 24 stores stiffness information that assumes discontinuous stiffness as reference stiffness. Alternatively, the stiffness estimator 24 is provided with a reference stiffness that does not have discontinuities, and a decision variable that adds discontinuities associated with the transmission structure 50 to the reference stiffness.

図5は、図1~4のいずれかの構成からなる複数の電動ブレーキ装置1によって構成されたブレーキシステムの例を示す。図5では、車両運動制御装置48による目標ブレーキ力は、各電動ブレーキ装置1に対して独立して個別に送信される。また、ブレーキペダル8は、例えば、ペダルストローク量のような単一の情報を有するが、四輪自動車のフロントブレーキとリアブレーキのように、同じブレーキペダル8のストローク量に対して実際に発生させるブレーキ力を各電動ブレーキ制御装置1で異なるブレーキ力とすることができる。このような仕様ならびにシステムとして構成される電動ブレーキ装置1の数は、ブレーキシステムの要件に応じて適宜決めることができる。 Figure 5 shows an example of a brake system made up of multiple electric brake devices 1 with any of the configurations shown in Figures 1 to 4. In Figure 5, the target brake force generated by the vehicle motion control device 48 is transmitted independently to each electric brake device 1. Furthermore, while the brake pedal 8 has a single piece of information, such as the pedal stroke amount, the actual brake force generated for the same brake pedal 8 stroke amount can be different for each electric brake control device 1, such as the front and rear brakes of a four-wheeled vehicle. The specifications and the number of electric brake devices 1 configured as a system can be determined appropriately depending on the requirements of the brake system.

図6は、図1~4のいずれかの構成からなる複数の電動ブレーキ装置1によって構成されたブレーキシステムの図5とは別の例を示す。図6は、1つの電動ブレーキ装置1が複数のブレーキアクチュエータ6を制御する例を示す。図6では、2つのブレーキアクチュエータが1つの電動ブレーキ制御装置1で制御される例を示しているが、1つの電動ブレーキ制御装置1で制御されるブレーキアクチュエータ6の数はシステム要件に応じて適宜決めることができる。また、図5と図6の構成を併用してもよい。 Figure 6 shows another example of a brake system, different from Figure 5, that is configured with multiple electric brake devices 1 having any of the configurations shown in Figures 1 to 4. Figure 6 shows an example in which one electric brake device 1 controls multiple brake actuators 6. While Figure 6 shows an example in which two brake actuators are controlled by one electric brake control device 1, the number of brake actuators 6 controlled by one electric brake control device 1 can be determined appropriately depending on the system requirements. The configurations shown in Figures 5 and 6 may also be used together.

図1~6の例において、図示された機能ブロックはあくまで説明の便宜上設けたものであり、ハードウェアないしソフトウェアの構成やパーティション等を制約するものではない。また、ソフトウェアやハードウェアの具体的構成は、図示された機能に支障がない範囲で任意に構成できるものとし、必要に応じて図示された各ブロックの機能を統合ないし分割してもよい。さらに、図示された機能に支障がない範囲で、図示されていない要素を加えることも可能である。例えば、各種機能やセンサ類が故障した場合のセーフティメカニズム等をシステム要件に基づいて適宜加えてもよい。 In the examples of Figures 1 to 6, the illustrated functional blocks are provided solely for the convenience of explanation and do not restrict the hardware or software configuration or partitioning. Furthermore, the specific software and hardware configuration can be configured as desired as long as it does not interfere with the illustrated functions, and the functions of each illustrated block may be integrated or divided as needed. Furthermore, elements not illustrated may be added as long as it does not interfere with the illustrated functions. For example, safety mechanisms for when various functions or sensors fail may be added as appropriate based on the system requirements.

図示されたの電動ブレーキ装置1は、自動車のほか、例えば、昇降装置、発電装置、フライホイールなどのエネルギー蓄積装置等を停止するためのブレーキ装置として適用することができる。 The illustrated electric brake device 1 can be used as a brake device to stop not only automobiles, but also elevators, power generators, energy storage devices such as flywheels, etc.

図7は、ブレーキ制御器18および剛性推定器24の構成例を示す。位置制御部54、ブレーキ力制御部36、角度換算部56および剛性記憶部38が、図1のブレーキ制御部18を構成する。 Figure 7 shows an example configuration of the brake controller 18 and stiffness estimator 24. The position control unit 54, braking force control unit 36, angle conversion unit 56, and stiffness memory unit 38 make up the brake control unit 18 in Figure 1.

位置制御部54は、モータ角度の目標値に対して推定角度を追従制御するためのモータ駆動量を導出する。ここで、図7における角度は、電気角や機械角などの所定の周期性を有するオーバーラップ・アンダーラップする角度ではなく、電動モータが総じて回転した量を示す総回転角度をいう。また、図7では、モータ駆動量がモータトルク目標値である例を示しているが、例えば、モータ電流目標値や、モータ電圧であってもよい。 The position control unit 54 derives the motor drive amount for tracking and controlling the estimated angle relative to the target motor angle value. Here, the angle in Figure 7 does not refer to an overlapping/underlapping angle with a predetermined periodicity, such as an electrical angle or mechanical angle, but rather refers to the total rotation angle indicating the total amount of rotation of the electric motor. Also, while Figure 7 shows an example in which the motor drive amount is the motor torque target value, it may also be, for example, a motor current target value or motor voltage.

ブレーキ力制御部36は、推定ブレーキ力から推定剛性に基づいて換算されたモータ角度と推定角度とを比較し、所望のブレーキ力となる角度補償値を演算する。すなわち、ブレーキ力制御部36は、電動ブレーキ装置1の実機の剛性と推定剛性との誤差を補償する。角度補償値は、位置制御部54において、目標値に対して適用してもよく、フィードバックされた推定角度に対して適用してもよい。 The braking force control unit 36 compares the motor angle converted from the estimated braking force based on the estimated stiffness with the estimated angle, and calculates an angle compensation value that results in the desired braking force. In other words, the braking force control unit 36 compensates for the error between the actual stiffness of the electric brake device 1 and the estimated stiffness. The angle compensation value may be applied to the target value in the position control unit 54, or may be applied to the fed-back estimated angle.

角度換算部56は、剛性記憶部38に記憶された剛性に基づいて、ブレーキ力をモータ角度に変換する。 The angle conversion unit 56 converts the braking force into a motor angle based on the stiffness stored in the stiffness memory unit 38.

剛性記憶部38は、ブレーキ力とモータ角度との相関である電動ブレーキ装置1の剛性を記憶する。剛性記憶部38には、電動ブレーキ装置1の初期状態に即した剛性の初期値が予め記憶されている。その後、剛性推定演算部46により新たに剛性が推定された際には、当該の推定剛性に更新される。 The stiffness memory unit 38 stores the stiffness of the electric brake device 1, which is the correlation between braking force and motor angle. The stiffness memory unit 38 pre-stores an initial stiffness value that corresponds to the initial state of the electric brake device 1. Thereafter, when a new stiffness is estimated by the stiffness estimation calculation unit 46, it is updated to that estimated stiffness.

動作履歴記憶部44は、ブレーキ力記憶部58と、角度記憶部60とを有している。ブレーキ力記憶部58は、電動ブレーキ装置1によりブレーキ力を発生させた際の推定ブレーキ力が記憶される。角度記憶部60は、電動ブレーキ装置1によりブレーキ力を発生させた際の推定角度が記憶される。 The operation history storage unit 44 has a braking force storage unit 58 and an angle storage unit 60. The braking force storage unit 58 stores the estimated braking force when braking force is generated by the electric brake device 1. The angle storage unit 60 stores the estimated angle when braking force is generated by the electric brake device 1.

剛性推定演算部46は、予め与えられた複数の参照剛性62と、決定変数64と、剛性計算部66と、収束演算部68とを有している。剛性計算部66は、参照剛性62および決定変数64から剛性を導出する。収束演算部68は、動作履歴記憶部44に記憶されたデータとの誤差を最小化または所定より小さい誤差とする決定変数64を導出する。 The stiffness estimation calculation unit 46 has a plurality of reference stiffnesses 62 given in advance, a decision variable 64, a stiffness calculation unit 66, and a convergence calculation unit 68. The stiffness calculation unit 66 derives stiffness from the reference stiffness 62 and the decision variable 64. The convergence calculation unit 68 derives a decision variable 64 that minimizes the error with the data stored in the operation history storage unit 44 or makes the error smaller than a predetermined value.

参照剛性62は、少なくとも初期状態の電動ブレーキ装置1の剛性と、電動ブレーキ装置1の剛性が変化したことを想定した電動ブレーキ装置1の剛性とを含む。複数の参照剛性62は、傾向の異なる剛性変化を想定し、想定される変化傾向ごとに与えられてもよい。例えば、一般に、ブレーキの摩擦材40が偏摩耗によって不均一な厚さとなることによる剛性変化と、摩擦材40が摩耗して薄くなることによる剛性変化は傾向が異なる。このため、複数の参照剛性62として、摩擦材40の不均一厚さによる剛性変化を想定した参照剛性62と、摩擦材40が全体的に薄くなることによる剛性変化を想定した参照剛性62とを設け、それぞれ独立に調整可能な複数の決定変数64を設けてもよい。また、より多くの傾向を示す剛性変化を想定した参照剛性62と、それらを独立に調整可能な決定変数64を加えることもできる。 The reference stiffness 62 includes at least the stiffness of the electric brake device 1 in its initial state and the stiffness of the electric brake device 1 assuming that the stiffness of the electric brake device 1 has changed. Multiple reference stiffnesses 62 may be provided for each assumed change trend, assuming different trends in stiffness changes. For example, stiffness changes caused by uneven wear of the brake's friction material 40 and stiffness changes caused by the friction material 40 becoming thinner due to wear generally have different trends. For this reason, multiple reference stiffnesses 62 may be provided, including a reference stiffness 62 assuming stiffness changes caused by uneven thickness of the friction material 40 and a reference stiffness 62 assuming stiffness changes caused by the friction material 40 becoming thinner overall, and multiple independently adjustable decision variables 64 may be provided for each. It is also possible to add reference stiffnesses 62 assuming stiffness changes that show more trends, and independently adjustable decision variables 64 for each.

収束演算部68は、動作履歴記憶部44のデータサンプルθ1・・・θkおよびF1・・・Fk(kはサンプル数)に対して、例えば、ニュートン法などの収束演算アルゴリズムを用いて、つぎの誤差関数Jを最小化または所定より小さな誤差とする決定変数64を導出する。
The convergence calculation unit 68 uses a convergence calculation algorithm, such as Newton's method, for the data samples θ1...θk and F1...Fk (k is the number of samples) in the operation history storage unit 44 to derive a decision variable 64 that minimizes the next error function J or makes the error smaller than a predetermined value.

ただし、誤差関数Jは上記のような二乗誤差によらず、例えば、差分の絶対値の総和、赤池情報量規準(AIC)、ベイズ情報量規準(BIC)等のような、剛性を用いて導出した結果と実際の動作履歴記憶部44のデータとの誤差を評価可能な計算式であればよい。 However, the error function J does not have to be based on the squared error described above, but can be any calculation formula that can evaluate the error between the result derived using stiffness and the actual data in the operation history memory unit 44, such as the sum of absolute values of differences, Akaike Information Criterion (AIC), Bayesian Information Criterion (BIC), etc.

また、収束演算は、誤差最小化に加えて最大反復回数を設定し、収束演算における反復回数が最大反復回数に達した場合は演算を終了する処理を設けるのが好ましい。このような処理を設けると、極めて長時間にわたる反復計算が行われる状況を防止することができる。その際、最大反復回数に達する終了条件を充足した際の推定結果については、推定剛性を破棄してもよく、計算された剛性のうち最も誤差の小さかった剛性に更新してもよい。あるいは、最小化された条件における誤差を評価し、このような誤差が所定より小さければ剛性記憶部38の剛性を推定剛性に更新し、それよりも誤差が大きければ結果を破棄する処理としてもよい。 Furthermore, in addition to minimizing the error, it is preferable to set a maximum number of iterations for the convergence calculation, and to provide a process to terminate the calculation when the number of iterations in the convergence calculation reaches the maximum number of iterations. By providing such a process, it is possible to prevent situations in which extremely long iterative calculations are performed. In this case, for the estimation result when the termination condition of reaching the maximum number of iterations is met, the estimated stiffness may be discarded, or it may be updated to the calculated stiffness with the smallest error. Alternatively, the error under the minimized conditions may be evaluated, and if such error is smaller than a predetermined value, the stiffness in the stiffness memory unit 38 may be updated to the estimated stiffness, or if the error is larger, the result may be discarded.

図示されていないが、剛性記憶部38の剛性を更新する際に、更新前の剛性とは別の記憶領域に更新後の剛性が保存されるようにしてもよい。これにより、角度換算部56が剛性記憶部38を参照する際に、更新途中の剛性情報を参照してしまう等の動作不具合を確実に防止できる。このとき、例えば、2つの剛性を記憶できる記憶領域を設け、一方を更新した後はその他方を更新して2つの領域を交互に使用すれば使用する記憶領域は最小となる。ただし、例えば、より多くの複数の剛性を記憶可能な領域を設け、複数回分の更新情報を保持するようにしてもよい。剛性の更新が完了したことは、例えば、更新が完了したことを示すフラグ処理を設けることにより管理することができる。 Although not shown, when updating the stiffness of the stiffness memory unit 38, the updated stiffness may be saved in a separate memory area from the stiffness before the update. This reliably prevents operational malfunctions such as referencing stiffness information that is in the middle of being updated when the angle conversion unit 56 references the stiffness memory unit 38. In this case, for example, if a memory area capable of storing two stiffnesses is provided and one is updated and then the other is updated, and the two areas are used alternately, the amount of memory area used can be minimized. However, for example, an area capable of storing more than one stiffness may be provided and multiple updates' worth of information may be held. Completion of the stiffness update can be managed, for example, by providing a flag process indicating that the update has been completed.

図示されていないが、動作履歴記憶部44ならびに剛性推定演算部46において、ブレーキ力増加時の動作時のデータのみ記憶する第一の動作履歴記憶部と、この第一の動作履歴記憶部のデータを用いて計算を行う第1の剛性推定演算部と、ブレーキ力減少時の動作時のデータのみ記憶する第2の動作履歴記憶部と、この第二の動作履歴記憶部のデータを用いて計算を行う第2の剛性推定演算部とを設け、ブレーキ力が増加する場合と減少する場合のそれぞれにおいて剛性推定を行う構成としてもよい。 Although not shown, the operation history memory unit 44 and stiffness estimation calculation unit 46 may be configured to include a first operation history memory unit that stores only data from operations when the braking force increases, a first stiffness estimation calculation unit that performs calculations using data from this first operation history memory unit, a second operation history memory unit that stores only data from operations when the braking force decreases, and a second stiffness estimation calculation unit that performs calculations using data from this second operation history memory unit, thereby performing stiffness estimation when the braking force increases and decreases.

このような構成とすることで、例えば、摩擦力によるヒステリシス等の要因によりブレーキ力増加時と減少時とで異なる剛性を示す場合などにおいて、より正確な剛性推定を行うことができる。また、その際、剛性記憶部38において、ブレーキ力増加時とブレーキ力減少時の推定剛性のいずれか、またはその中間値を採択して剛性を記憶するようにしてもよい。あるいは、ブレーキ力増加時と減少時それぞれの推定剛性を記憶し、ブレーキ力を増加させる際にはブレーキ力増加時の推定剛性を、ブレーキ力を減少させる際にはブレーキ力減少時の推定剛性を用いるようにしてもよい。 This configuration allows for more accurate stiffness estimation, for example, in cases where factors such as hysteresis due to frictional force cause different stiffnesses when the braking force increases and decreases. In such cases, the stiffness storage unit 38 may store either the estimated stiffness when the braking force increases or when the braking force decreases, or an intermediate value between the two. Alternatively, the estimated stiffnesses when the braking force increases and decreases may be stored, and the estimated stiffness when the braking force increases may be used when the braking force increases, and the estimated stiffness when the braking force decreases may be used when the braking force decreases.

図8は、ブレーキ制御器18および剛性推定器24の図7とは異なる例を示す。ブレーキ力制御部36、剛性記憶部38および制御ゲイン計算部70は、図1のブレーキ制御部18を構成する。 Fig. 8 shows an example of the brake controller 18 and stiffness estimator 24 that is different from that shown in Fig. 7. The brake force control section 36, stiffness storage section 38 and control gain calculation section 70 constitute the brake control section 18 of Fig. 1 .

ブレーキ力制御部36は、ブレーキ力目標値に対して推定ブレーキ力を追従させるようモータ駆動量を導出する。図8では、モータ駆動量がモータトルク目標値である例を示しているが、モータ駆動量は、例えば、モータ電流目標値や、モータ電圧であってもよい。 The braking force control unit 36 derives the motor drive amount so that the estimated braking force follows the braking force target value. While Figure 8 shows an example in which the motor drive amount is the motor torque target value, the motor drive amount may also be, for example, the motor current target value or the motor voltage.

制御ゲイン計算部70は、剛性記憶部38に記憶された剛性に基づいて、ブレーキ力制御部36の制御演算パラメータを導出する。記憶された剛性に基づいた制御演算パラメータは、例えば、制御対象をバネ結合された質量とした際に、剛性の変化をバネレートの変化と考え、バネレートの変化に対して制御特性を一定に保つ制御パラメータとして予め解析や実験等で求めることができる。また、制御演算パラメータは、例えばPID制御のような直列線形補償器の各ゲインであってもよく、状態フィードバックコントローラの係数であってもよく、あるいは、その他コントローラの形式によらず所定のパラメータであってもよい。 The control gain calculation unit 70 derives the control calculation parameters for the braking force control unit 36 based on the stiffness stored in the stiffness memory unit 38. The control calculation parameters based on the stored stiffness can be determined in advance through analysis or experimentation as control parameters that maintain constant control characteristics against changes in spring rate, for example, when the controlled object is a spring-coupled mass and changes in stiffness are considered to be changes in spring rate. Furthermore, the control calculation parameters may be, for example, the gains of a serial linear compensator such as PID control, the coefficients of a state feedback controller, or other predetermined parameters regardless of the controller format.

図9は、図7,8に示す剛性推定演算部46における参照剛性62および決定変数64の一例を示す。図9の例では、参照剛性62を複数の剛性情報を含む剛性テーブル(データテーブル)72とし、決定変数64を剛性テーブル72の参照先を指定するアドレスとしている。 Figure 9 shows an example of the reference stiffness 62 and decision variable 64 in the stiffness estimation calculation unit 46 shown in Figures 7 and 8. In the example of Figure 9, the reference stiffness 62 is a stiffness table (data table) 72 containing multiple pieces of stiffness information, and the decision variable 64 is an address that specifies the reference destination of the stiffness table 72.

図9は、第一および第二のアドレスをもつ2次元テーブルの例を示している。この場合、参照アドレスは第一および第二のアドレスを指定する2つの値を含むアドレスとなる。例えば、図9の例において、第一のアドレスによって摩擦材40(図1)の不均一厚さによる剛性変化を想定した参照剛性を指定し、第二のアドレスによって摩擦材40が薄くなることによる剛性変化を想定した参照剛性を指定するようにする。これにより、異なる傾向による剛性変化を考慮した参照剛性62ならびに決定変数64とすることができる。 Figure 9 shows an example of a two-dimensional table with first and second addresses. In this case, the reference address is an address containing two values specifying the first and second addresses. For example, in the example of Figure 9, the first address specifies a reference stiffness that assumes stiffness changes due to uneven thickness of the friction material 40 (Figure 1), and the second address specifies a reference stiffness that assumes stiffness changes due to thinner friction material 40. This allows for a reference stiffness 62 and decision variable 64 that take into account stiffness changes due to different trends.

具体的には、図9において、剛性f_00は、初期状態の参照剛性である。剛性f_0mは、摩擦材40の平均厚さが概ね初期状態で厚さが最も不均一となった状態の参照剛性である。剛性f_n0は、摩擦材40の不均一さは概ね初期状態で平均厚さが最も薄くなった状態の参照剛性である。剛性f_nmは、摩擦材40の厚さが最も不均一となり、かつ平均厚さが最も薄くなった参照剛性である。0~m,0~nの間のアドレスに、これらの中間状態となる参照剛性62を設けた剛性テーブル72とすると、摩擦材40の厚さの不均一さと平均厚さそれぞれによる剛性変化を考慮した参照剛性とすることができる。これにより、そのような剛性変化度合を参照アドレスにより変化させることができる。 Specifically, in Figure 9, stiffness f_00 is the reference stiffness in the initial state. Stiffness f_0m is the reference stiffness when the average thickness of the friction material 40 is at its most uneven, roughly at its initial state. Stiffness f_n0 is the reference stiffness when the unevenness of the friction material 40 is at its thinnest average thickness, roughly at its initial state. Stiffness f_nm is the reference stiffness when the thickness of the friction material 40 is at its most uneven and the thinnest average thickness. If a stiffness table 72 is provided with reference stiffnesses 62 that are intermediate between addresses 0 to m and 0 to n, it is possible to obtain a reference stiffness that takes into account stiffness changes due to both unevenness and average thickness of the friction material 40. This makes it possible to change the degree of stiffness change using the reference address.

なお、上述の設定例はあくまでも一例であり、テーブルならびにアドレスの次元数は任意に設定することができる。また、テーブルの各次元において、どのような剛性変化要因を想定するかも任意に設定できる。すなわち、1次元のテーブル、アドレスとしてもよく、3次元以上のテーブル、アドレスとしてもよい。また、参照アドレスは、テーブルのアドレスを直接指定するものであってもよく、テーブルのアドレス中間を指定可能なものとしてもよい。例えば、2次元の参照テーブルにおけるアドレス中間を指定可能とする場合、参照アドレスの周囲4つのアドレスにおける参照剛性を線形補完して結合した剛性を取得するようにしてもよい。 Note that the above setting example is merely an example, and the number of dimensions of the table and address can be set arbitrarily. Furthermore, the type of stiffness change factor assumed for each dimension of the table can also be set arbitrarily. That is, it may be a one-dimensional table and address, or a three- or more-dimensional table and address. Furthermore, the reference address may directly specify the address of the table, or it may be possible to specify the middle address of the table. For example, if it is possible to specify the middle address in a two-dimensional reference table, the reference stiffnesses at the four addresses surrounding the reference address may be linearly interpolated to obtain the combined stiffness.

図10は、図7,8に示す剛性推定演算部46における参照剛性62および決定変数64の図9とは別の例を示す。図10は、複数の参照剛性62と、これら参照剛性62を結合する結合係数α、βを決定変数64とした例を示している。 Figure 10 shows another example of the reference stiffness 62 and decision variables 64 in the stiffness estimation calculation unit 46 shown in Figures 7 and 8, different from those shown in Figure 9. Figure 10 shows an example in which multiple reference stiffnesses 62 and coupling coefficients α and β that couple these reference stiffnesses 62 are used as decision variables 64.

図10は、2つの結合係数α、βと、これらによって結合される第一~第四の参照剛性62により構成される例を示している。例えば、図10において、第一の参照剛性を初期状態の剛性とする。第二の参照剛性を摩擦材40の平均厚さは概ね初期状態で厚さが最も不均一となった状態の剛性とする。第三の参照剛性を摩擦材40の不均一さは概ね初期状態で平均厚さが最も薄くなった状態の剛性とする。第四の参照剛性を摩擦材40の厚さが最も不均一となり、かつ平均厚さが最も薄くなった状態の剛性とする。この場合、摩擦材40の厚さの不均一さと平均厚さそれぞれによる剛性変化を考慮した参照剛性とすることができ、その剛性変化度合を結合係数α、βにより変化させることができる。 Figure 10 shows an example consisting of two coupling coefficients α and β and first to fourth reference stiffnesses 62 coupled by these. For example, in Figure 10, the first reference stiffness is the stiffness in the initial state. The second reference stiffness is the stiffness in a state where the average thickness of the friction material 40 is at its most uneven, roughly at its initial state. The third reference stiffness is the stiffness in a state where the unevenness of the friction material 40 is at its thinnest average thickness, roughly at its initial state. The fourth reference stiffness is the stiffness in a state where the thickness of the friction material 40 is at its most uneven and where the average thickness is at its thinnest. In this case, the reference stiffness can be determined by taking into account the stiffness changes due to the unevenness and average thickness of the friction material 40, and the degree of stiffness change can be changed by the coupling coefficients α and β.

なお、上述の設定例はあくまで一例であり、結合係数の数およびそれに伴う参照剛性の数は任意に設定することができる。また、各参照剛性においてどのような剛性変化要因を想定するかは任意に設定できるものとする。すなわち、1つの結合係数および2つの参照剛性としてもよく、3つの結合係数ならびに8つの参照剛性としてもよく、あるいは、それ以上の結合係数群および参照剛性群とすることもできる。 Note that the above setting example is merely an example, and the number of coupling coefficients and the associated number of reference stiffnesses can be set arbitrarily. Furthermore, the stiffness change factors assumed for each reference stiffness can be set arbitrarily. That is, there can be one coupling coefficient and two reference stiffnesses, or three coupling coefficients and eight reference stiffnesses, or even more groups of coupling coefficients and reference stiffnesses.

図11は、1つの結合係数αおよび2つの参照剛性62と、全体的な剛性を変更する乗算係数εとを設ける例を示している。例えば、主に最大ブレーキ荷重が比較的小さい要求仕様に基づいて電動ブレーキ装置1を構成する場合、摩擦材40の平均厚さが薄くなった際の剛性変化を概ね全体的な剛性の等比変化として近似できる場合がある。そのような場合、図11のように、摩擦材40の不均一厚さなど複雑な非線形性を示す剛性変化を第一および第二の参照テーブルおよび結合係数αで計算し、乗算係数εで全体的に等比変化させる構成とする。これにより、摩擦材40の不均一さ変化による影響と摩擦材40の平均厚さ変化による影響など、異なる傾向を示す剛性変化に適応した剛性推定を行うことができる。 Figure 11 shows an example in which one coupling coefficient α, two reference stiffnesses 62, and a multiplication coefficient ε that changes the overall stiffness are provided. For example, when the electric brake device 1 is configured based on specifications that primarily require a relatively small maximum brake load, the change in stiffness when the average thickness of the friction material 40 decreases can sometimes be approximated as a roughly geometric change in the overall stiffness. In such cases, as shown in Figure 11, stiffness changes that exhibit complex nonlinearity, such as uneven thickness of the friction material 40, are calculated using the first and second reference tables and the coupling coefficient α, and the overall stiffness is changed geometrically using the multiplication coefficient ε. This makes it possible to perform stiffness estimation that adapts to stiffness changes that exhibit different trends, such as the effects of changes in unevenness of the friction material 40 and changes in the average thickness of the friction material 40.

図12は、結合係数αおよび対応する第一および第二の参照剛性62と、結合係数κおよび対応する第一および第二の調整関数74とを設け、最終的に乗算して剛性を得る構成の例を示している。一般に、摩擦材40の平均厚さが薄くなった際の剛性変化は、ブレーキ力が低い領域で比較的大きな比率で変化し、ブレーキ力が高い領域で比較的小さな比率で変化する傾向を示す。この剛性変化比率を調整関数74として予め規定し、結合係数κで調整関数74の適用度合いを調整する。これにより、摩擦材40の不均一さ変化による影響と摩擦材40の平均厚さ変化による影響等の異なる傾向を示す剛性変化に適応した剛性推定を行うことができる。 Figure 12 shows an example of a configuration in which a coupling coefficient α and corresponding first and second reference stiffnesses 62, and a coupling coefficient κ and corresponding first and second adjustment functions 74 are provided, and the stiffness is finally obtained by multiplication. Generally, the change in stiffness when the average thickness of the friction material 40 becomes thinner tends to change at a relatively large rate in areas where the braking force is low and at a relatively small rate in areas where the braking force is high. This stiffness change rate is specified in advance as the adjustment function 74, and the degree to which the adjustment function 74 is applied is adjusted using the coupling coefficient κ. This makes it possible to perform stiffness estimation that adapts to stiffness changes that exhibit different trends, such as the influence of changes in the unevenness of the friction material 40 and the influence of changes in the average thickness of the friction material 40.

図4に示すような変速構造50を設けた直動機構4を適用する場合、変速動作や変速機構50を構成するためのばね部材の変形など、電動ブレーキ装置1の剛性はさらに複雑な関数となる。この場合、変速動作の特性変化(例えば、変速が生じるブレーキ力の変化や、バネの変形特性等)を考慮した剛性推定はより困難となる。このような場合においても、図9~12の手法によって剛性推定を行うことができる。 When using a linear motion mechanism 4 equipped with a transmission structure 50 such as that shown in Figure 4, the stiffness of the electric brake device 1 becomes an even more complex function, due to factors such as the shifting operation and deformation of the spring members that make up the transmission mechanism 50. In this case, it becomes more difficult to estimate stiffness while taking into account changes in the characteristics of the shifting operation (for example, changes in braking force that cause shifting, spring deformation characteristics, etc.). Even in such cases, stiffness can be estimated using the methods shown in Figures 9 to 12.

例えば、図9の例を適用する場合、参照剛性テーブル72を3次元とし、第三のアドレスに変速動作の特性変化を考慮した参照剛性62をマッピングすればよい。また、図10の例を適用する場合、新たな結合係数および第五~第八の参照剛性62を設け、第五~第八の参照剛性62は第一~第四の参照剛性62に変速動作の特性変化を反映した参照剛性とすればよい。さらに、図11、図12の例を適用する場合、新たな結合係数および第三および第四の参照剛性62を設け、第三および第四の参照剛性62は第一および第二の参照剛性62に変速動作の特性変化を反映した参照剛性とすればよい。 For example, when applying the example of FIG. 9, the reference stiffness table 72 can be made three-dimensional, and a reference stiffness 62 that takes into account changes in the characteristics of the gear shifting operation can be mapped to the third address. Furthermore, when applying the example of FIG. 10, a new coupling coefficient and fifth to eighth reference stiffnesses 62 can be set, and the fifth to eighth reference stiffnesses 62 can be reference stiffnesses that reflect changes in the characteristics of the gear shifting operation in addition to the first to fourth reference stiffnesses 62. Furthermore, when applying the examples of FIG. 11 and FIG. 12, a new coupling coefficient and third and fourth reference stiffnesses 62 can be set, and the third and fourth reference stiffnesses 62 can be reference stiffnesses that reflect changes in the characteristics of the gear shifting operation in addition to the first and second reference stiffnesses 62.

図13は、上述の手法に代えて、直接的に変速動作の特性を計算する例を示す。最初に、図9と同様に、参照剛性テーブル72および参照アドレスを用いて、所定の基準剛性を導出する。つぎに、変速が発生する不連続点FV1、ばね変形が限界に達する不連続点FV2および所定の計算に従って、不連続点計算部76が、基準剛性に基づいて変速動作による不連続点を含む剛性を導出する。このとき、参照アドレスおよび不連続点FV1,FV2が決定変数64となり、剛性推定器24の収束演算において誤差を最小化する決定変数を導出する。 Figure 13 shows an example of directly calculating the characteristics of a gear shift operation instead of the method described above. First, as in Figure 9, a predetermined reference stiffness is derived using the reference stiffness table 72 and reference address. Next, using the discontinuity point FV1 where a gear shift occurs, the discontinuity point FV2 where spring deformation reaches its limit, and a predetermined calculation, the discontinuity calculation unit 76 derives stiffness including the discontinuity due to the gear shift operation based on the reference stiffness. At this time, the reference address and discontinuity points FV1 and FV2 become decision variables 64, and the stiffness estimator 24 derives decision variables that minimize error in its convergence calculation.

不連続点計算部76において、基準剛性が直動機構4(図4)の等価リードが小さい状態における参照剛性テーブル72に基づいて導出される場合、ブレーキ力がゼロからFV1までの間において、基準剛性のθ、Fに対し、
dθ’/dF=R・dθ/dF (Rは、変速による減速比)
となるθ’を導出する。これは、変速による不連続点が生じるブレーキ力FV1より小さいブレーキ力においては、参照剛性62に対して等価リードが変速によって大きくなることを反映した演算と換言できる。
In the discontinuous point calculation unit 76, when the reference stiffness is calculated based on the reference stiffness table 72 in a state where the equivalent lead of the linear motion mechanism 4 (FIG. 4) is small, the following equation is obtained for the reference stiffness θ and F when the braking force is between zero and FV1:
dθ'/dF = R dθ/dF (R is the reduction ratio due to gear change)
This can be said as a calculation that reflects the fact that, for braking forces smaller than the braking force FV1 at which a discontinuity occurs due to a gear shift, the equivalent lead increases with respect to the reference stiffness 62 due to the gear shift.

ブレーキ力がFV1からFV2までの間において、
dθ’/dF=(dθ/dF)+ v
となるθ’を導出する。これは、変速構造のばね部材の変形が限界に達するまでは、ばね部材の変形の分電動ブレーキ装置剛性が低下することを反映した演算と換言できる。
When the braking force is between FV1 and FV2,
dθ'/dF=(dθ/dF)+v
This can be said as a calculation that reflects the fact that the rigidity of the electric brake device decreases by an amount corresponding to the deformation of the spring members of the speed change structure until the deformation of the spring members reaches its limit.

ブレーキ力がFV2を超える領域においてはdθ’/dF=dθ/dFとなる。つまり、上記のθ’を結合し、θ’とFとの相関が最終的に導出される剛性となる。 In the region where the braking force exceeds FV2, dθ'/dF = dθ/dF. In other words, by combining the above θ', the correlation between θ' and F becomes the final derived stiffness.

不連続点計算部76において、基準剛性が、直動機構4の等価リードが大きい状態における参照剛性テーブル72に基づいて導出される場合、ブレーキ力がFV1を超える範囲において、基準剛性のθ、Fに対し、
dθ’/dF=S・dθ/dF (ここで、S=1/R)
となるθ’を導出する。これは、変速による不連続点が生じるブレーキ力FV1より大きいブレーキ力においては、参照剛性62に対して等価リードが変速によって小さくなることを反映した演算と換言できる。
In the discontinuous point calculation unit 76, when the reference stiffness is derived based on the reference stiffness table 72 in a state where the equivalent lead of the linear motion mechanism 4 is large, in a range where the braking force exceeds FV1, the reference stiffness θ and F are calculated as follows:
dθ'/dF=S·dθ/dF (where S=1/R)
This can be said as a calculation that reflects the fact that, for braking forces larger than the braking force FV1 at which a discontinuity occurs due to a gear shift, the equivalent lead becomes smaller with respect to the reference stiffness 62 due to the gear shift.

ブレーキ力がFV1からFV2までの間において、さらに、ばね部材の変形を考慮して、
dθ’/dF=S・(dθ/dF)+v
となるθ’を導出する。
When the braking force is between FV1 and FV2, and further taking into consideration the deformation of the spring member,
dθ'/dF=S・(dθ/dF)+v
Derive θ' such that:

ブレーキ力がFV1より小さい領域においてはdθ’/dF=dθ/dFとなる。つまり、上記のθ’を結合し、θ’とFとの相関が最終的に導出される剛性となる。 In the region where the braking force is smaller than FV1, dθ'/dF = dθ/dF. In other words, by combining the above θ', the correlation between θ' and F becomes the final derived stiffness.

なお、変速機構50(図4)にばね部材を設けない場合、または、ばね部材の変形を無視できるまで極めて微小として設計する場合、上述のFV2およびFV2に関連する計算工程を省略することもできる。 Note that if the transmission mechanism 50 (Figure 4) does not include a spring member, or if the spring member is designed to have negligible deformation, the calculation steps for FV2 and FV2-related factors described above can be omitted.

図14は、図13に対し、図9に代えて図10に変速動作による特性の計算を追加する例を示す。不連続点計算部76の計算方法については図13と同様である。 Figure 14 shows an example of adding calculation of characteristics due to gear shifting to Figure 10 instead of Figure 9, as compared to Figure 13. The calculation method of the discontinuity calculation unit 76 is the same as that shown in Figure 13.

図15は、剛性推定フローの一例を示す。ステップS1は、動作履歴記憶部44における推定角度および推定ブレーキ力のデータを取得する。 Figure 15 shows an example of a stiffness estimation flow. Step S1 acquires estimated angle and estimated braking force data from the operation history storage unit 44.

ステップ2は、ステップS1で取得されたデータが剛性推定を行うに当たり十分か否かを判断する。この判断は、例えば、取得データにおける推定ブレーキ力の変化範囲と推定角度の変化範囲の一方または両方が予め規定された所定値より大きい場合に、取得データが十分であることを判断することができる。 Step 2 determines whether the data acquired in step S1 is sufficient for stiffness estimation. This determination can be made, for example, if one or both of the ranges of change in the estimated braking force and the ranges of change in the estimated angle in the acquired data are greater than predetermined values.

ステップS3は、剛性推定を行ううえで誤差最小化の収束演算における変数である決定変数64の初期値を設定する。推定演算を開始する際の推定剛性(更新する前の剛性)を決定するに至る決定変数64を初期値とすると、以降の収束演算の収束性が向上して好ましい場合が多い。 Step S3 sets the initial value of the decision variable 64, which is a variable in the convergence calculation to minimize error when performing stiffness estimation. Setting the initial value to the decision variable 64 that determines the estimated stiffness (stiffness before updating) at the start of the estimation calculation is often preferable, as it improves the convergence of subsequent convergence calculations.

ステップS4は、収束演算の反復ループを示す。収束演算のアルゴリズムとして、例えば、ニュートン法、レーベンバーグ・マーカート法などの反復計算法を用いることができる。このようなループを終了する条件は、例えば、誤差の最小値への収束性、誤差の絶対値、最大反復回数等を設定することができ、アルゴリズムや要件に従って設計者が適宜定めることができる。なお、最大反復回数を規定し、それにより反復計算が終了した場合、計算結果については十分な収束が得られなかったものとして破棄してもよく、あるいは計算された中での最適解を結果として適用してもよい。また、計算された中での最適解における推定誤差について、所定より誤差が小さければ採用し、誤差が大きければ結果を破棄する処理を設けることもできる。 Step S4 represents an iterative loop for convergence calculations. Iterative calculation methods such as Newton's method or the Levenberg-Marquardt method can be used as convergence calculation algorithms. Conditions for terminating such a loop can be set, for example, based on convergence to a minimum error value, the absolute value of the error, or the maximum number of iterations, and can be determined appropriately by the designer in accordance with the algorithm and requirements. If a maximum number of iterations is specified and the iterative calculations end at that number, the calculation results may be discarded as insufficient convergence has been achieved, or the optimal solution among the calculated results may be applied as the result. It is also possible to provide a process for adopting the estimated error in the optimal solution among the calculated results if the error is smaller than a predetermined value, and discarding the result if the error is larger.

ステップS5は、現在の反復ループにおける決定変数64と参照剛性62に基づいて、剛性関数を導出する。図9および図13の例において、決定変数64は参照アドレス、参照剛性62は複数の参照剛性が記憶された参照剛性テーブル72である。図10~12、14の例において、決定変数64は結合係数α,β、参照剛性62は記憶された複数の参照剛性である。図11の例において乗算係数εが決定変数64に加わり、図13,14の例において、不連続点FV1、FV2が決定変数64に加わる(FV2は省略される場合もある)。 Step S5 derives a stiffness function based on the decision variable 64 and reference stiffness 62 in the current iteration loop. In the examples of Figures 9 and 13, the decision variable 64 is a reference address, and the reference stiffness 62 is a reference stiffness table 72 that stores multiple reference stiffnesses. In the examples of Figures 10-12 and 14, the decision variable 64 is coupling coefficients α and β, and the reference stiffness 62 is multiple stored reference stiffnesses. In the example of Figure 11, the multiplication coefficient ε is added to the decision variable 64, and in the examples of Figures 13 and 14, the discontinuity points FV1 and FV2 are added to the decision variable 64 (FV2 may be omitted).

ステップ6は、ステップ5で決定した剛性関数を用いて導出した結果と、実測されたデータとの誤差を評価する。この誤差は、図中に記載のように差分の二乗の総和を用いて評価することができるが、例えば、差分の絶対値の総和や、赤池情報量規準、ベイズ情報量規準等の評価指標を用いることもできる。 Step 6 evaluates the error between the results derived using the stiffness function determined in step 5 and the actually measured data. This error can be evaluated using the sum of the squared differences as shown in the figure, but evaluation indices such as the sum of the absolute values of the differences, Akaike Information Criterion, or Bayes Information Criterion can also be used.

ステップ7は、ステップ6で評価された評価関数等を基に、所定の反復計算アルゴリズムに基づいて収束判定および反復計算における変数である決定変数64の更新を行う。所定のアルゴリズムとして、ニュートン法、逐次二次計画法、レーベンバーグ・マーカート法などの反復法を用いることができ、設計者が演算負荷や収束性などから任意に決定することができる。 In step 7, based on the evaluation function evaluated in step 6, etc., convergence is determined using a predetermined iterative calculation algorithm, and the decision variables 64, which are variables used in the iterative calculation, are updated. The predetermined algorithm can be an iterative method such as Newton's method, sequential quadratic programming, or the Levenberg-Marquardt method, and the designer can select an algorithm based on factors such as computational load and convergence.

ステップ9は、ステップ4~8の反復計算で最終的に最適解を得られた決定変数64をもとに、推定剛性を決定してブレーキ力制御の制御演算に用いる剛性情報を更新する。 In step 9, an estimated stiffness is determined based on the decision variable 64 for which the optimal solution was finally obtained through the iterative calculations of steps 4 to 8, and the stiffness information used in the control calculations for braking force control is updated.

ステップ2のデータ範囲の判断について、図15に示す剛性推定は、ブレーキが解除されるまでのデータを電動ブレーキ動作履歴として蓄積してブレーキ解除後に剛性推定を行ってもよい。この場合、剛性推定用のデータがより多い状態で剛性推定を行うことができる。これに代えて、電動ブレーキ動作中に剛性推定を行う上で十分なデータ量となった時点でブレーキ動作中に剛性推定を行ってもよい。この場合、より迅速に剛性推定を行うことができる。あるいは、ブレーキ動作中に十分なデータ量となった時点で剛性推定を行い、ブレーキ解除後に更に推定データが増加していれば再度剛性推定を行うようにしてもよい。 Regarding the determination of the data range in step 2, the stiffness estimation shown in Figure 15 may be performed by accumulating data up until the brake is released as electric brake operation history and performing stiffness estimation after the brake is released. In this case, stiffness estimation can be performed when there is more data for stiffness estimation. Alternatively, stiffness estimation may be performed during braking when there is a sufficient amount of data to perform stiffness estimation while the electric brake is operating. In this case, stiffness estimation can be performed more quickly. Alternatively, stiffness estimation may be performed when there is a sufficient amount of data during braking, and then stiffness estimation may be performed again if there is more estimated data after the brake is released.

図16は、図7,8等の動作履歴記憶部44における推定角度および推定ブレーキ力を記憶するフローの例を示す。 Figure 16 shows an example of a flow for storing estimated angles and estimated braking forces in the operation history storage unit 44 shown in Figures 7, 8, etc.

ステップ10は、ブレーキが動作中かどうかを判断する。この判断は、例えば、所定より大きな推定ブレーキ力が発生している状態かどうかで判断できる。 Step 10 determines whether the brakes are operating. This can be determined, for example, by determining whether an estimated braking force greater than a predetermined value is being generated.

ステップ11は、ステップ10でブレーキ動作中と判断された場合、現在の推定角度および推定ブレーキ力を記憶する。 In step 11, if it is determined in step 10 that braking is in progress, the current estimated angle and estimated braking force are stored.

ステップ12は、ステップ10でブレーキ動作中ではないと判断された場合、記憶されたデータが剛性推定を行うにあたって十分かどうかを判断する。 Step 12, if it is determined in step 10 that braking is not occurring, determines whether the stored data is sufficient to perform stiffness estimation.

ステップ13は、ステップ12で記憶されたデータが剛性推定を行う上で十分ではないと判断された場合、記憶されたデータをリセットする。その結果、記憶されたデータがリセットされるので、つぎにブレーキが動作してブレーキ力が発生するまで、ステップ10→ステップ12→ステップ13のフローが実行される。 In step 13, if it is determined that the data stored in step 12 is insufficient for stiffness estimation, the stored data is reset. As a result, the stored data is reset, and the flow of steps 10 → 12 → 13 is executed until the next time the brakes are activated and braking force is generated.

ステップ14は、ステップ12で記憶されたデータが剛性推定を行ううえで十分と判断された場合に剛性推定が行われ、この剛性推定が完了したか否かを判断する。剛性推定が完了している場合、ステップ13のデータリセットが実行され、完了していない場合は完了するまで何も処理を行わない。なお、剛性推定のすべての処理の完了に加えて、例えば、剛性推定処理における記憶データの取得が完了しており、剛性推定が完了するまで記憶されたデータを参照する必要がない状態をステップ14において完了と判断してもよい。 In step 14, stiffness estimation is performed when it is determined that the data stored in step 12 is sufficient for stiffness estimation, and it is determined whether this stiffness estimation is complete. If stiffness estimation is complete, the data reset in step 13 is executed, and if it is not complete, no processing is performed until it is complete. In addition to the completion of all stiffness estimation processing, step 14 may also determine completion when, for example, the acquisition of stored data in the stiffness estimation processing is complete and there is no need to refer to the stored data until stiffness estimation is complete.

ステップ13において、例えば、ブレーキ力が発生してからブレーキが解除されるまでを1サイクルと定義し、所定サイクルより前の記憶データのみリセットする処理とすることもできる。また、記憶されたデータのうち所定時間以上が経過したデータについてのみリセットする処理とすることもできる。あるいは、これらの処理を適宜併用することもできる。これらの処理を導入すると、例えば、電動ブレーキ装置1の剛性が比較的変化しにくい短時間で繰り返しブレーキ動作を行った場合などにおいて、より多くの取得データを活用できる。 In step 13, for example, one cycle can be defined as the time from when braking force is generated to when the brake is released, and only stored data from before a certain cycle can be reset. Alternatively, only stored data for which a certain amount of time has elapsed can be reset. Alternatively, these processes can be used in combination as appropriate. Introducing these processes allows for the utilization of more acquired data, for example, when braking is performed repeatedly over a short period of time, when the stiffness of the electric brake device 1 is relatively unlikely to change.

図17は、剛性推定に用いる記憶されたデータにおける推定ブレーキ力の変化範囲に基づいて、剛性推定時の決定変数64について異なる制限範囲を設定する例を示す。一般に、剛性推定に用いるデータにおいて推定ブレーキ力の変化範囲が小さいと、全体の中の一部のブレーキ動作範囲から全体の剛性を推定する必要がある。このため、特にデータ範囲外の条件において比較的大きな推定誤差が生じるリスクが高まる恐れがある。したがって、図17のように、剛性推定に用いるデータの範囲によって決定変数64に制限を設けることが好ましい場合がある。 Figure 17 shows an example of setting different limit ranges for the decision variable 64 during stiffness estimation, based on the range of change in the estimated braking force in the stored data used for stiffness estimation. Generally, if the range of change in the estimated braking force in the data used for stiffness estimation is small, it is necessary to estimate the overall stiffness from a partial braking operation range within the entire range. This may increase the risk of relatively large estimation errors occurring, particularly under conditions outside the data range. Therefore, as shown in Figure 17, it may be preferable to set limits on the decision variable 64 depending on the range of data used for stiffness estimation.

ステップ15は、剛性推定に用いる記憶されたデータの推定ブレーキ力の変化範囲を導出する。 Step 15 derives the range of change in estimated braking force from the stored data used for stiffness estimation.

ステップ16は、ステップ15で導出された推定ブレーキ力の変化範囲に基づいて、剛性推定における決定変数64の制限範囲を設定する。決定変数64の制限範囲とは、剛性推定を開始する前の推定剛性を導出した決定変数64から、剛性推定時の反復計算において変動させられる限度の範囲をいう。例えば、参照剛性テーブル72の参照アドレスを決定変数64とする場合、制限範囲は初期アドレスからのアドレス変動可能範囲である。また、結合係数を決定変数64とする場合、制限可能範囲は初期結合係数からの変動可能範囲である。 Step 16 sets a limit range for the decision variable 64 in stiffness estimation based on the range of change in the estimated braking force derived in step 15. The limit range for the decision variable 64 refers to the range of variation that can be achieved in the iterative calculations during stiffness estimation from the decision variable 64 that derived the estimated stiffness before stiffness estimation began. For example, if the reference address in the reference stiffness table 72 is the decision variable 64, the limit range is the range within which the address can vary from the initial address. Also, if the coupling coefficient is the decision variable 64, the limit range is the range within which it can vary from the initial coupling coefficient.

図17では、所定のブレーキ力変化範囲では制限範囲が線形に推移し、所定より大きくなるとある上限値に一定となるイメージが記載されている。ただし、このような上限は設けなくてもよく、また、ブレーキ変化範囲に対して曲線状に制限範囲が推移するようにしてもよい。 Figure 17 shows an image in which the limit range changes linearly within a specified braking force change range, and becomes constant at a certain upper limit value once the range exceeds the specified value. However, such an upper limit does not have to be set, and the limit range may change in a curved line relative to the braking change range.

ステップ17では、図15に示す剛性推定が実行される。このとき、決定変数64はステップ16で決定された制限範囲内で反復計算を行い、最適解を探査する。 In step 17, stiffness estimation shown in Figure 15 is performed. At this time, the decision variables 64 are iteratively calculated within the limit range determined in step 16 to search for the optimal solution.

図18は、ブレーキ操作時における摩擦材40とブレーキロータ42との摺動距離と、その際に発生させたブレーキ力とからブレーキ使用度合を導出し、ブレーキ使用度合に基づいて剛性推定時の決定変数64について異なる制限範囲を設定する例を示す。一般に、大きなブレーキ力で長い距離を制動するほど摩擦材40の特性は変化し易い。このため、摩擦材40とブレーキロータ42との摺動距離およびブレーキ力に基づいて決定変数64の制限範囲を可変とすることが好ましい場合がある。 Figure 18 shows an example in which the degree of brake use is derived from the sliding distance between the friction material 40 and the brake rotor 42 during braking and the braking force generated at that time, and a different limit range is set for the decision variable 64 during stiffness estimation based on the degree of brake use. In general, the characteristics of the friction material 40 are more likely to change the longer the braking distance with a larger braking force. For this reason, it may be preferable to vary the limit range of the decision variable 64 based on the sliding distance between the friction material 40 and the brake rotor 42 and the braking force.

ステップ18は、ブレーキロータ42の角速度を取得する。角速度は、例えば、車両用の電動ブレーキ装置1であれば、ABSセンサ等の車輪速センサから算出できる。 Step 18 acquires the angular velocity of the brake rotor 42. For example, in the case of an electric brake device 1 for a vehicle, the angular velocity can be calculated from a wheel speed sensor such as an ABS sensor.

ステップ19は、摩擦材40とブレーキロータ42との摺動距離(以下「摩擦材摺動距離」という)を計算する。摩擦材摺動距離は、ブレーキロータ42の角速度(ブレーキロータ角速度)および時間から導出することができる。あるいは、例えば、一定間隔でデータサンプリングを行う場合、単位データサンプル当たりの摺動距離は角速度に対して比例関係となるので、等価摺動距離としてブレーキロータ42の角速度をそのまま用いてもよい。 Step 19 calculates the sliding distance between the friction material 40 and the brake rotor 42 (hereinafter referred to as the "friction material sliding distance"). The friction material sliding distance can be derived from the angular velocity of the brake rotor 42 (brake rotor angular velocity) and time. Alternatively, for example, when data sampling is performed at regular intervals, the sliding distance per unit data sample is proportional to the angular velocity, so the angular velocity of the brake rotor 42 can be used directly as the equivalent sliding distance.

ステップ20は、摩擦材摺動距離およびブレーキ力から所定の関数gに基づいてブレーキ使用度合を導出する。この所定の関数gは、ブレーキ力と摩擦材摺動距離との乗算であってもよい。あるいは、どのようなブレーキ力でどの程度の摩擦材摺動を生じさせると摩擦材40の特性や形状にどの程度の変化が生じるかを予め実験等で把握しておき、実験の結果に基づいて所定のブレーキ使用度合の導出関数gを設定してもよい。 In step 20, the degree of brake use is derived from the friction material sliding distance and braking force based on a predetermined function g. This predetermined function g may be the product of the braking force and the friction material sliding distance. Alternatively, it is possible to determine in advance through experiments, etc., the extent to which a certain degree of friction material sliding occurs in the characteristics and shape of the friction material 40 when a certain braking force is used, and then set the predetermined brake use degree derivation function g based on the results of the experiment.

ステップ21は、ステップ20で導出されたブレーキ使用度合に基づいて、剛性推定における決定変数64の制限範囲を設定する。 Step 21 sets a limit range for the decision variable 64 in stiffness estimation based on the degree of brake use derived in step 20.

図19は、自動車用の電動ブレーキ装置において、剛性推定を実行する条件を長時間満たさない場合、自動で剛性推定可能な条件で電動ブレーキ装置を動作させて剛性推定を行う例を示す。自動車においては、電動ブレーキ装置1の操作は基本的に操縦者に委ねられている。このため、走行条件によっては、軽微なブレーキ操作を繰り返すなど剛性推定を行ううえで十分なブレーキ力を発生させないまま、電動ブレーキ装置1が動作することが想定される。このため、図19のような処理を行うことが必要となる場合がある。 Figure 19 shows an example of an electric brake device for an automobile where, when the conditions for performing stiffness estimation are not met for a long period of time, the electric brake device is operated under conditions that allow automatic stiffness estimation to be performed, thereby performing stiffness estimation. In an automobile, operation of the electric brake device 1 is basically left to the driver. For this reason, depending on the driving conditions, it is expected that the electric brake device 1 will operate without generating sufficient braking force to perform stiffness estimation, such as when light braking is repeated. For this reason, it may be necessary to perform the processing shown in Figure 19.

ステップ22は、剛性推定を実行しているかどうかの判断を行う。剛性推定を実行していなければ非実行時間の累積を行い(ステップ23)、実行していれば当該の累積時間のリセットを行う(ステップ24)。 Step 22 determines whether stiffness estimation is being performed. If stiffness estimation is not being performed, the non-execution time is accumulated (step 23). If stiffness estimation is being performed, the accumulated time is reset (step 24).

ステップ25は、ステップ22で剛性推定が実行されていないと判断された場合、その状態の累積時間(非実行時間の累積時間)が所定より大きいかの判断を行う。 If it is determined in step 22 that stiffness estimation is not being performed, step 25 determines whether the cumulative time in that state (cumulative time of non-execution) is greater than a predetermined value.

ステップ26は、ステップ25で非実行時間の累積時間が所定より大きいと判断された場合の車両の走行状態を取得する。このような車両走行状態は、例えば、電動ブレーキ搭載車両の車体速であってもよく、車両に搭載された加速度センサ、GPS、複数車輪のABSセンサ等のような、車両の走行に係る各種センサ類の情報であってもよい。 Step 26 acquires the vehicle's driving state when it is determined in step 25 that the cumulative non-execution time is greater than a predetermined value. Such vehicle driving state may be, for example, the vehicle speed of a vehicle equipped with electric brakes, or information from various sensors related to vehicle driving, such as an acceleration sensor, GPS, ABS sensors on multiple wheels, etc., mounted on the vehicle.

ステップ27は、ステップ26で取得された車両の走行状態から、車両が停車中かどうかを判断する。 Step 27 determines whether the vehicle is stopped based on the vehicle driving status obtained in step 26.

ステップ28は、ステップ27で停車中と判断された場合に、ブレーキ力目標値を操縦者の操作によらずFroに設定する。ここで、「Fro」とは、少なくとも停車中に操縦者から指示されたブレーキ力目標値よりも大きく、かつ剛性推定を実行するうえで十分なブレーキ力目標値である。 In step 28, if it is determined in step 27 that the vehicle is stopped, the brake force target value is set to Fro regardless of the driver's operation. Here, "Fro" is a brake force target value that is at least greater than the brake force target value instructed by the driver while the vehicle is stopped, and is sufficient for performing stiffness estimation.

図19のステップ22において、所定のブレーキ力変化が生じた電動ブレーキ動作履歴に基づいて剛性推定が行われているかどうかを判断してもよい。剛性推定が行われていても、剛性推定に用いている電動ブレーキ動作履歴のブレーキ力変化が小さい場合、全ブレーキ動作領域の中で限定的な情報に基づいた推定となっている。このため、電動ブレーキ動作履歴の動作範囲外において推定誤差が比較的大きくなるリスクが高まる。したがってこのような処理を設けたほうが好ましい場合がある。 In step 22 of Figure 19, it may be determined whether stiffness estimation is being performed based on the electric brake operation history in which a predetermined brake force change has occurred. Even if stiffness estimation is being performed, if the brake force change in the electric brake operation history used for stiffness estimation is small, the estimation is based on limited information within the entire brake operation range. This increases the risk of relatively large estimation errors outside the operating range of the electric brake operation history. Therefore, it may be preferable to implement such processing.

図20は、電動ブレーキ装置の動作例を示す。図20(a)は、この実施形態の電動ブレーキ装置1を適用した例を示す。図20(b)は、この実施形態の構成を備えない従来の電動ブレーキ装置の例を示す。図20(a)に示すこの実施形態の例では、剛性が変化してもブレーキ力が一定であり、ブレーキ制御の精度が維持される。これに対し、図20(b)に示す従来例では、電動ブレーキ装置1の剛性が変化した結果、ブレーキ力も変化し、ブレーキの制御性が悪化している。 Figure 20 shows an example of the operation of an electric brake device. Figure 20(a) shows an example in which the electric brake device 1 of this embodiment is applied. Figure 20(b) shows an example of a conventional electric brake device that does not have the configuration of this embodiment. In the example of this embodiment shown in Figure 20(a), the braking force remains constant even when the stiffness changes, and the accuracy of brake control is maintained. In contrast, in the conventional example shown in Figure 20(b), as a result of the change in stiffness of the electric brake device 1, the braking force also changes, and brake controllability deteriorates.

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various additions, modifications, and deletions are possible without departing from the spirit of the present invention. Therefore, such additions, modifications, and deletions are also included within the scope of the present invention.

1 電動ブレーキ装置
2 制御装置
4 直動機構(摩擦材操作手段)
10 電動モータ
12 角度センサ
14 荷重センサ
16 減速機
20 運動状態推定器
22 ブレーキ力推定器
24 剛性推定器
32 角度推定部
34 角速度推定部
36 ブレーキ力制御部
38 剛性記憶部
40 摩擦材
42 ブレーキロータ
46 剛性推定演算部
50 変速機構
62 参照剛性
64 決定変数
1 Electric brake device 2 Control device 4 Direct acting mechanism (friction material operating means)
REFERENCE SIGNS LIST 10 Electric motor 12 Angle sensor 14 Load sensor 16 Reducer 20 Motion state estimator 22 Braking force estimator 24 Stiffness estimator 32 Angle estimator 34 Angular velocity estimator 36 Braking force control unit 38 Stiffness memory unit 40 Friction material 42 Brake rotor 46 Stiffness estimation calculation unit 50 Transmission mechanism 62 Reference stiffness 64 Decision variable

Claims (8)

ブレーキロータと、前記ブレーキロータに当接し制動力を発生させる摩擦材と、前記摩擦材とブレーキロータとの当接状態を操作する摩擦材操作手段と、前記摩擦材操作手段の動力である電動モータと、前記電動モータを駆動して前記摩擦材と前記ブレーキロータの当接によるブレーキ力を制御する制御装置と、を有する電動ブレーキ装置であって、
前記制御装置は、
前記電動モータの回転角度に相当する物理量を推定する角度推定部と、
ブレーキ力を推定するブレーキ力推定器と、
電動ブレーキ動作履歴として前記角度推定部で推定された推定角度および前記ブレーキ力推定器で推定された推定ブレーキ力を記憶し、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力に基づいて前記電動モータの回転量とブレーキ力とを関連付ける相関である剛性を推定する剛性推定器と、
前記剛性推定器で推定された推定剛性を用いて前記推定ブレーキ力をブレーキ力の目標値に追従させるためのモータ駆動量を導出するブレーキ力制御部と、を備え、
前記剛性推定器は、予め記憶された複数の参照剛性と、これら参照剛性のいずれかまたはこれらの中間値に決定する決定変数とを用いて推定剛性を算出する剛性推定演算部を有し、
前記剛性推定演算部は、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力の一方から前記推定剛性を用いて導出された他方の演算値と、記憶された他方のデータを比較して誤差を導出し、前記誤差が少なくとも所定の許容量まで小さくなるよう前記決定変数を調整する収束演算を行って剛性を推定し、
前記剛性推定器に記憶された複数の参照剛性が少なくとも2パターン以上の異なる参照剛性であり、
前記決定変数が複数の前記参照剛性の結合比率として乗算される値である電動ブレーキ装置。
An electric brake device comprising: a brake rotor; friction material that contacts the brake rotor to generate a braking force; friction material operation means that controls the contact state between the friction material and the brake rotor; an electric motor that powers the friction material operation means; and a control device that drives the electric motor to control the braking force caused by the contact between the friction material and the brake rotor,
The control device
an angle estimator that estimates a physical quantity corresponding to a rotation angle of the electric motor;
a braking force estimator that estimates a braking force;
a stiffness estimator that stores the estimated angle estimated by the angle estimator and the estimated braking force estimated by the braking force estimator as an electric brake operation history, and that estimates stiffness, which is a correlation that associates the rotation amount of the electric motor with the braking force, based on the stored estimated angle and estimated braking force;
a braking force control unit that derives a motor drive amount for causing the estimated braking force to follow a target value of the braking force using the estimated stiffness estimated by the stiffness estimator,
the stiffness estimator has a stiffness estimation calculation unit that calculates an estimated stiffness using a plurality of reference stiffnesses stored in advance and a decision variable that determines one of the reference stiffnesses or an intermediate value thereof,
the stiffness estimation calculation unit compares a calculated value derived from one of the stored estimated angle and the stored estimated braking force using the estimated stiffness with the other stored data to derive an error, and estimates stiffness by performing a convergence calculation that adjusts the decision variable so that the error becomes smaller to at least a predetermined allowable amount ;
the plurality of reference stiffnesses stored in the stiffness estimator are at least two or more patterns of different reference stiffnesses,
An electric brake device in which the decision variable is a value multiplied as a combined ratio of a plurality of the reference stiffnesses .
請求項1に記載の電動ブレーキ装置において、前記剛性推定器に記憶された複数の前記参照剛性が、複数のアドレスにそれぞれ参照剛性を備えたデータテーブルであり、
前記決定変数が前記データテーブルの参照先を示すアドレスである電動ブレーキ装置。
2. The electric brake device according to claim 1, wherein the plurality of reference stiffnesses stored in the stiffness estimator are a data table having reference stiffnesses at a plurality of addresses, respectively;
An electric brake device in which the decision variable is an address indicating a reference destination of the data table.
ブレーキロータと、前記ブレーキロータに当接し制動力を発生させる摩擦材と、前記摩擦材とブレーキロータとの当接状態を操作する摩擦材操作手段と、前記摩擦材操作手段の動力である電動モータと、前記電動モータを駆動して前記摩擦材と前記ブレーキロータの当接によるブレーキ力を制御する制御装置と、を有する電動ブレーキ装置であって、
前記制御装置は、
前記電動モータの回転角度に相当する物理量を推定する角度推定部と、
ブレーキ力を推定するブレーキ力推定器と、
電動ブレーキ動作履歴として前記角度推定部で推定された推定角度および前記ブレーキ力推定器で推定された推定ブレーキ力を記憶し、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力に基づいて前記電動モータの回転量とブレーキ力とを関連付ける相関である剛性を推定する剛性推定器と、
前記剛性推定器で推定された推定剛性を用いて前記推定ブレーキ力をブレーキ力の目標値に追従させるためのモータ駆動量を導出するブレーキ力制御部と、を備え、
前記剛性推定器は、予め記憶された複数の参照剛性と、これら参照剛性のいずれかまたはこれらの中間値に決定する決定変数とを用いて推定剛性を算出する剛性推定演算部を有し、
前記剛性推定演算部は、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力の一方から前記推定剛性を用いて導出された他方の演算値と、記憶された他方のデータを比較して誤差を導出し、前記誤差が少なくとも所定の許容量まで小さくなるよう前記決定変数を調整する収束演算を行って剛性を推定し、
前記剛性推定演算部における前記決定変数が、主に剛性の非線形性を変化させる第一の決定変数と、主に全体的な剛性を変化させる第二の決定変数とを有している電動ブレーキ装置。
An electric brake device comprising: a brake rotor; friction material that contacts the brake rotor to generate a braking force; friction material operation means that controls the contact state between the friction material and the brake rotor; an electric motor that powers the friction material operation means; and a control device that drives the electric motor to control the braking force caused by the contact between the friction material and the brake rotor,
The control device
an angle estimator that estimates a physical quantity corresponding to a rotation angle of the electric motor;
a braking force estimator that estimates a braking force;
a stiffness estimator that stores the estimated angle estimated by the angle estimator and the estimated braking force estimated by the braking force estimator as an electric brake operation history, and that estimates stiffness, which is a correlation that associates the rotation amount of the electric motor with the braking force, based on the stored estimated angle and estimated braking force;
a braking force control unit that derives a motor drive amount for causing the estimated braking force to follow a target value of the braking force using the estimated stiffness estimated by the stiffness estimator,
the stiffness estimator has a stiffness estimation calculation unit that calculates an estimated stiffness using a plurality of reference stiffnesses stored in advance and a decision variable that determines one of the reference stiffnesses or an intermediate value thereof,
the stiffness estimation calculation unit compares a calculated value derived from one of the stored estimated angle and the stored estimated braking force using the estimated stiffness with the other stored data to derive an error, and estimates stiffness by performing a convergence calculation that adjusts the decision variable so that the error becomes smaller to at least a predetermined allowable amount;
an electric brake device, wherein the decision variables in the stiffness estimation calculation unit include a first decision variable that mainly changes nonlinearity of stiffness and a second decision variable that mainly changes overall stiffness;
ブレーキロータと、前記ブレーキロータに当接し制動力を発生させる摩擦材と、前記摩擦材とブレーキロータとの当接状態を操作する摩擦材操作手段と、前記摩擦材操作手段の動力である電動モータと、前記電動モータを駆動して前記摩擦材と前記ブレーキロータの当接によるブレーキ力を制御する制御装置と、を有する電動ブレーキ装置であって、
前記制御装置は、
前記電動モータの回転角度に相当する物理量を推定する角度推定部と、
ブレーキ力を推定するブレーキ力推定器と、
電動ブレーキ動作履歴として前記角度推定部で推定された推定角度および前記ブレーキ力推定器で推定された推定ブレーキ力を記憶し、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力に基づいて前記電動モータの回転量とブレーキ力とを関連付ける相関である剛性を推定する剛性推定器と、
前記剛性推定器で推定された推定剛性を用いて前記推定ブレーキ力をブレーキ力の目標値に追従させるためのモータ駆動量を導出するブレーキ力制御部と、を備え、
前記剛性推定器は、予め記憶された複数の参照剛性と、これら参照剛性のいずれかまたはこれらの中間値に決定する決定変数とを用いて推定剛性を算出する剛性推定演算部を有し、
前記剛性推定演算部は、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力の一方から前記推定剛性を用いて導出された他方の演算値と、記憶された他方のデータを比較して誤差を導出し、前記誤差が少なくとも所定の許容量まで小さくなるよう前記決定変数を調整する収束演算を行って剛性を推定し、
前記摩擦材操作手段が、前記電動モータの回転運動が直進運動に変換され、回転量と直動量との相関である等価リードが所定のブレーキ力において変化する変速機構を備えた直動機構であり、
前記剛性推定器に記憶された複数の前記参照剛性が前記等価リードの変化を含む参照剛性であり、
前記決定変数が、主に前記等価リードの変化が発生するブレーキ力条件を変化させる決定変数を含む電動ブレーキ装置。
An electric brake device comprising: a brake rotor; friction material that contacts the brake rotor to generate a braking force; friction material operation means that controls the contact state between the friction material and the brake rotor; an electric motor that powers the friction material operation means; and a control device that drives the electric motor to control the braking force caused by the contact between the friction material and the brake rotor,
The control device
an angle estimator that estimates a physical quantity corresponding to a rotation angle of the electric motor;
a braking force estimator that estimates a braking force;
a stiffness estimator that stores the estimated angle estimated by the angle estimator and the estimated braking force estimated by the braking force estimator as an electric brake operation history, and that estimates stiffness, which is a correlation that associates the rotation amount of the electric motor with the braking force, based on the stored estimated angle and estimated braking force;
a braking force control unit that derives a motor drive amount for causing the estimated braking force to follow a target value of the braking force using the estimated stiffness estimated by the stiffness estimator,
the stiffness estimator has a stiffness estimation calculation unit that calculates an estimated stiffness using a plurality of reference stiffnesses stored in advance and a decision variable that determines one of the reference stiffnesses or an intermediate value thereof,
the stiffness estimation calculation unit compares a calculated value derived from one of the stored estimated angle and the stored estimated braking force using the estimated stiffness with the other stored data to derive an error, and estimates stiffness by performing a convergence calculation that adjusts the decision variable so that the error becomes smaller to at least a predetermined allowable amount;
the friction material operating means is a linear motion mechanism equipped with a speed change mechanism in which the rotational motion of the electric motor is converted into linear motion, and an equivalent lead, which is the correlation between the amount of rotation and the amount of linear motion, changes at a predetermined braking force;
the plurality of reference stiffnesses stored in the stiffness estimator are reference stiffnesses including changes in the equivalent lead;
An electric brake device, wherein the decision variables include a decision variable that mainly changes a braking force condition under which the change in the equivalent lead occurs.
請求項4に記載の電動ブレーキ装置において、前記摩擦材操作手段が、回転入力部材と、前記回転入力部材の回転軸と同軸に円周方向に等間隔に配置された遊星転動体とを有し、前記回転入力部材と前記遊星転動体の公転速度との比率により減速効果を生じる遊星減速構造を備え、
前記回転入力部材と前記遊星転動体を一体回転させる締結力を付勢する弾性部材を備え、
前記摩擦材とブレーキロータとの押付力の反作用力によって前記弾性部材による締結力が喪失し遊星減速効果が生じる変速機構を備えており、
前記剛性推定器に記憶された複数の参照剛性が前記弾性部材の変形量を含む参照剛性であり、
前記剛性推定演算部における決定変数が、前記弾性部材の変形が完了するブレーキ力条件を変化させる決定変数を含む電動ブレーキ装置。
5. The electric brake device according to claim 4 , wherein the friction material operating means comprises a planetary reduction structure having a rotation input member and planetary rolling elements arranged coaxially with a rotation axis of the rotation input member and equidistantly spaced apart in the circumferential direction, and which produces a reduction effect depending on the ratio between the revolution speed of the rotation input member and the revolution speed of the planetary rolling elements,
an elastic member that applies a fastening force that rotates the rotation input member and the planetary rolling element integrally;
The friction material is coupled to the brake rotor through a reaction force, and the elastic member is released from the coupling force, resulting in a planetary deceleration effect.
the plurality of reference stiffnesses stored in the stiffness estimator are reference stiffnesses including deformation amounts of the elastic member,
an electric brake device, wherein the decision variables in the stiffness estimation calculation unit include a decision variable that changes a braking force condition at which deformation of the elastic member is completed;
ブレーキロータと、前記ブレーキロータに当接し制動力を発生させる摩擦材と、前記摩擦材とブレーキロータとの当接状態を操作する摩擦材操作手段と、前記摩擦材操作手段の動力である電動モータと、前記電動モータを駆動して前記摩擦材と前記ブレーキロータの当接によるブレーキ力を制御する制御装置と、を有する電動ブレーキ装置であって、
前記制御装置は、
前記電動モータの回転角度に相当する物理量を推定する角度推定部と、
ブレーキ力を推定するブレーキ力推定器と、
電動ブレーキ動作履歴として前記角度推定部で推定された推定角度および前記ブレーキ力推定器で推定された推定ブレーキ力を記憶し、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力に基づいて前記電動モータの回転量とブレーキ力とを関連付ける相関である剛性を推定する剛性推定器と、
前記剛性推定器で推定された推定剛性を用いて前記推定ブレーキ力をブレーキ力の目標値に追従させるためのモータ駆動量を導出するブレーキ力制御部と、を備え、
前記剛性推定器は、予め記憶された複数の参照剛性と、これら参照剛性のいずれかまたはこれらの中間値に決定する決定変数とを用いて推定剛性を算出する剛性推定演算部を有し、
前記剛性推定演算部は、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力の一方から前記推定剛性を用いて導出された他方の演算値と、記憶された他方のデータを比較して誤差を導出し、前記誤差が少なくとも所定の許容量まで小さくなるよう前記決定変数を調整する収束演算を行って剛性を推定し、
前記剛性推定演算部が、前記電動ブレーキ動作履歴における推定ブレーキ力の変化量および推定角度の変化量の少なくとも何れかに基づいてブレーキ動作量を決定し、前記ブレーキ動作量が小さくなると、前記剛性を推定する際の収束演算において前記決定変数の変化を制限するように構成されている電動ブレーキ装置。
An electric brake device comprising: a brake rotor; friction material that contacts the brake rotor to generate a braking force; friction material operation means that controls the contact state between the friction material and the brake rotor; an electric motor that powers the friction material operation means; and a control device that drives the electric motor to control the braking force caused by the contact between the friction material and the brake rotor,
The control device
an angle estimator that estimates a physical quantity corresponding to a rotation angle of the electric motor;
a braking force estimator that estimates a braking force;
a stiffness estimator that stores the estimated angle estimated by the angle estimator and the estimated braking force estimated by the braking force estimator as an electric brake operation history, and that estimates stiffness, which is a correlation that associates the rotation amount of the electric motor with the braking force, based on the stored estimated angle and estimated braking force;
a braking force control unit that derives a motor drive amount for causing the estimated braking force to follow a target value of the braking force using the estimated stiffness estimated by the stiffness estimator,
the stiffness estimator has a stiffness estimation calculation unit that calculates an estimated stiffness using a plurality of reference stiffnesses stored in advance and a decision variable that determines one of the reference stiffnesses or an intermediate value thereof,
the stiffness estimation calculation unit compares a calculated value derived from one of the stored estimated angle and the stored estimated braking force using the estimated stiffness with the other stored data to derive an error, and estimates stiffness by performing a convergence calculation that adjusts the decision variable so that the error becomes smaller to at least a predetermined allowable amount;
the stiffness estimation calculation unit determines a brake operation amount based on at least one of an amount of change in an estimated brake force and an amount of change in an estimated angle in the electric brake operation history, and when the brake operation amount becomes small, limits a change in the decision variable in a convergence calculation when estimating the stiffness.
ブレーキロータと、前記ブレーキロータに当接し制動力を発生させる摩擦材と、前記摩擦材とブレーキロータとの当接状態を操作する摩擦材操作手段と、前記摩擦材操作手段の動力である電動モータと、前記電動モータを駆動して前記摩擦材と前記ブレーキロータの当接によるブレーキ力を制御する制御装置と、を有する電動ブレーキ装置であって、
前記制御装置は、
前記電動モータの回転角度に相当する物理量を推定する角度推定部と、
ブレーキ力を推定するブレーキ力推定器と、
電動ブレーキ動作履歴として前記角度推定部で推定された推定角度および前記ブレーキ力推定器で推定された推定ブレーキ力を記憶し、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力に基づいて前記電動モータの回転量とブレーキ力とを関連付ける相関である剛性を推定する剛性推定器と、
前記剛性推定器で推定された推定剛性を用いて前記推定ブレーキ力をブレーキ力の目標値に追従させるためのモータ駆動量を導出するブレーキ力制御部と、を備え、
前記剛性推定器は、予め記憶された複数の参照剛性と、これら参照剛性のいずれかまたはこれらの中間値に決定する決定変数とを用いて推定剛性を算出する剛性推定演算部を有し、
前記剛性推定演算部は、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力の一方から前記推定剛性を用いて導出された他方の演算値と、記憶された他方のデータを比較して誤差を導出し、前記誤差が少なくとも所定の許容量まで小さくなるよう前記決定変数を調整する収束演算を行って剛性を推定し、
さらに、前記ブレーキロータの角速度を推定する角速度推定部を備え、
前記剛性推定演算部は、前記電動ブレーキ動作履歴の推定角度および推定ブレーキ力を取得している時間と、前記ブレーキロータの角速度と、前記推定ブレーキ力の少なくとも一つに基づいてブレーキ使用度合を決定し、前記ブレーキ使用度合が小さくなると、前記剛性を推定する際の収束演算において前記決定変数の変化を制限するように構成されている電動ブレーキ装置。
An electric brake device comprising: a brake rotor; friction material that contacts the brake rotor to generate a braking force; friction material operation means that controls the contact state between the friction material and the brake rotor; an electric motor that powers the friction material operation means; and a control device that drives the electric motor to control the braking force caused by the contact between the friction material and the brake rotor,
The control device
an angle estimator that estimates a physical quantity corresponding to a rotation angle of the electric motor;
a braking force estimator that estimates a braking force;
a stiffness estimator that stores the estimated angle estimated by the angle estimator and the estimated braking force estimated by the braking force estimator as an electric brake operation history, and that estimates stiffness, which is a correlation that associates the rotation amount of the electric motor with the braking force, based on the stored estimated angle and estimated braking force;
a braking force control unit that derives a motor drive amount for causing the estimated braking force to follow a target value of the braking force using the estimated stiffness estimated by the stiffness estimator,
the stiffness estimator has a stiffness estimation calculation unit that calculates an estimated stiffness using a plurality of reference stiffnesses stored in advance and a decision variable that determines one of the reference stiffnesses or an intermediate value thereof,
the stiffness estimation calculation unit compares a calculated value derived from one of the stored estimated angle and the stored estimated braking force using the estimated stiffness with the other stored data to derive an error, and estimates stiffness by performing a convergence calculation that adjusts the decision variable so that the error becomes smaller to at least a predetermined allowable amount;
further comprising an angular velocity estimation unit that estimates the angular velocity of the brake rotor,
the stiffness estimation calculation unit determines a degree of brake use based on at least one of the time period during which the estimated angle and estimated brake force of the electric brake operation history are acquired, the angular velocity of the brake rotor, and the estimated brake force, and is configured to limit changes in the decision variable in a convergence calculation when estimating the stiffness when the degree of brake use becomes small.
ブレーキロータと、前記ブレーキロータに当接し制動力を発生させる摩擦材と、前記摩擦材とブレーキロータとの当接状態を操作する摩擦材操作手段と、前記摩擦材操作手段の動力である電動モータと、前記電動モータを駆動して前記摩擦材と前記ブレーキロータの当接によるブレーキ力を制御する制御装置と、を有する電動ブレーキ装置であって、
前記制御装置は、
前記電動モータの回転角度に相当する物理量を推定する角度推定部と、
ブレーキ力を推定するブレーキ力推定器と、
電動ブレーキ動作履歴として前記角度推定部で推定された推定角度および前記ブレーキ力推定器で推定された推定ブレーキ力を記憶し、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力に基づいて前記電動モータの回転量とブレーキ力とを関連付ける相関である剛性を推定する剛性推定器と、
前記剛性推定器で推定された推定剛性を用いて前記推定ブレーキ力をブレーキ力の目標値に追従させるためのモータ駆動量を導出するブレーキ力制御部と、を備え、
前記剛性推定器は、予め記憶された複数の参照剛性と、これら参照剛性のいずれかまたはこれらの中間値に決定する決定変数とを用いて推定剛性を算出する剛性推定演算部を有し、
前記剛性推定演算部は、記憶された前記推定角度および前記推定ブレーキ力の一方から前記推定剛性を用いて導出された他方の演算値と、記憶された他方のデータを比較して誤差を導出し、前記誤差が少なくとも所定の許容量まで小さくなるよう前記決定変数を調整する収束演算を行って剛性を推定し、
前記制御装置が、前記電動ブレーキ装置が搭載された車両の走行状態を推定する運転状態推定器を有し、
前記剛性推定演算部が、
所定より大きな推定ブレーキ力の変化が生じた電動ブレーキ動作履歴に基づいて剛性の推定が行われたかどうかを判断し、前記判断に基づいて剛性の推定が行われていない非実行時間を計測する機能と、
前記非実行時間が所定以上経過した場合に、前記走行状態として前記電動ブレーキ装置が搭載された車両が所定時間以上停車していることが推定され、車両のブレーキ力が所定よりも小さい場合において、前記車両の操縦者の操作によらず、前記所定のブレーキ力以上のブレーキ力を発生させ、その際の推定ブレーキ力および推定角度を用いて剛性推定を実行する機能とを有する電動ブレーキ装置。
An electric brake device comprising: a brake rotor; friction material that contacts the brake rotor to generate a braking force; friction material operation means that controls the contact state between the friction material and the brake rotor; an electric motor that powers the friction material operation means; and a control device that drives the electric motor to control the braking force caused by the contact between the friction material and the brake rotor,
The control device
an angle estimator that estimates a physical quantity corresponding to a rotation angle of the electric motor;
a braking force estimator that estimates a braking force;
a stiffness estimator that stores the estimated angle estimated by the angle estimator and the estimated braking force estimated by the braking force estimator as an electric brake operation history, and that estimates stiffness, which is a correlation that associates the rotation amount of the electric motor with the braking force, based on the stored estimated angle and estimated braking force;
a braking force control unit that derives a motor drive amount for causing the estimated braking force to follow a target value of the braking force using the estimated stiffness estimated by the stiffness estimator,
the stiffness estimator has a stiffness estimation calculation unit that calculates an estimated stiffness using a plurality of reference stiffnesses stored in advance and a decision variable that determines one of the reference stiffnesses or an intermediate value thereof,
the stiffness estimation calculation unit compares a calculated value derived from one of the stored estimated angle and the stored estimated braking force using the estimated stiffness with the other stored data to derive an error, and estimates stiffness by performing a convergence calculation that adjusts the decision variable so that the error becomes smaller to at least a predetermined allowable amount;
the control device has a driving state estimator that estimates a driving state of a vehicle equipped with the electric brake device,
The stiffness estimation calculation unit
a function of determining whether or not stiffness estimation has been performed based on an electric brake operation history in which a change in estimated brake force greater than a predetermined value has occurred, and measuring a non-execution time during which stiffness estimation has not been performed based on the determination;
an electric brake device having a function of generating a braking force equal to or greater than the predetermined braking force, regardless of operation by the driver of the vehicle, when the non-execution time has elapsed for a predetermined period of time or more and the driving state is estimated to be that the vehicle on which the electric brake device is mounted has been stopped for a predetermined period of time or more and the braking force of the vehicle is smaller than a predetermined value, and performing stiffness estimation using the estimated braking force and estimated angle at that time.
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