电动制动装置和电动制动系统的制作方法

本申请要求申请日为2016年7月20日，申请号为jp特愿2016－142173的申请的优先权，通过参照，将其整体作为构成本申请的一部分的内容而引用。

本发明涉及电动制动装置和电动制动系统，涉及提高电动制动装置的功能的技术。

背景技术：

作为电动制动装置，人们提出有下述的技术。

通过减速器而减小电动机的旋转驱动力的速度，经由直线移动机构，将其转换为直线运动，将摩擦垫按压接触于盘片上而附加制动力的技术(专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：jp特开2003－247576号公报

专利文献2：jp特开2010－270788公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

比如，在专利文献1、2那样的采用电动促动器的电动制动装置中，在提高电动制动器的响应性的场合，由于必须要求大的瞬间的电力，故具有电源装置，布线的成本和重量，装载空间增加的可能性。另外，比如在通过汽车的低电压电池等驱动电动制动装置的场合，具有因该瞬间电力而产生大电流，产生电动机的铜损的耗电量的增加和发热的问题的可能性。

另外，在上述电动制动装置中，为了发挥所希望的制动力，在使电动机加速，使制动力变化后，使电动机减速，保持制动力。此时，特别是在进行高速的制动动作的场合，必须要求在使电动机减速时，对电动机进行再生运行的驱动。但是，比如在电动机的驱动电源为接近满充电，再生容量降低的状态的电池的场合，或为再生容量小的dc/dc电源的场合，具有无法吸收大的再生电力，无法进行高速的动作(响应)的情况。

本发明的目的在于提供一种电动制动装置和电动制动系统，其谋求响应性的提高和成本的降低等，并且可减少电动机的铜损，可降低耗电量。

用于解决课题的技术方案

在下面，为了容易理解，适当参照实施方式的标号而进行说明。

本发明的电动制动装置包括：制动盘8，该制动盘8相对于制动对象而同步旋转；摩擦部件9，该摩擦部件9与该制动盘8接触；摩擦部件操作机构6，该摩擦部件操作机构6使该摩擦部件9与上述制动盘8接触；电动机4，该电动机4驱动该摩擦部件操作机构6；控制装置2，该控制装置2通过对该电动机4进行控制而控制制动力；主电源装置3，该主电源装置3向该电动机4供给电力；以及独立于该主电源装置3的辅助电源装置22；

该辅助电源装置22按照由来自该电动机4的再生电力而充电的方式构成；

该控制装置2包括：

逆流电力隔断机构26，该逆流电力隔断机构26防止对上述主电源装置3进行来自上述电动机4的再生电力的充电的情况；

辅助电源控制装置24，该辅助电源控制装置24在上述再生电力以超过设定电压的程度而对上述辅助电源装置22进行充电的状态，如果开始上述电动机4的动力运行动作，则从上述辅助电源装置22对该电动机4供给动力运行电力。

上述设定电压为通过设计等而任意地确定的电压，比如，通过试验和模拟中的任意一者或两者，求出而确定适合的电压。

按照该方案，辅助电源装置22进行来自电动机4的再生电力的充电。逆流电力隔断机构26防止对主电源装置3的来自电动机4的再生电力的充电的情况。辅助电源控制装置24在再生电力以超过设定电压的程度而对辅助电源装置22进行充电的状态，在开始电动机4的动力运行动作时，从辅助电源装置22对电动机4供给动力运行电力。在再生和动力运行交替地进行的电动制动装置中，通过将充给辅助电源装置22的再生电力用于下次的动力运行电力，高速的响应是可能的。

比如，在于车辆等中装载多个电动制动装置，该多个电动制动装置与主电源装置3连接的场合等时，可从辅助电源装置22对电动机4进行供电。另外，由于辅助电源装置22通过在动力运行初期采用该电力，处于为放电状态，可充分地充电的状态，故可在不废弃再生电力的情况下，以可用于电动机4的下一动力运行动作的程度而积蓄该再生电力，主电源装置3的负荷降低。

像上述那样，对辅助电源装置22进行再生电力的充电。作为该辅助电源装置22，采用外加高于可通过主电源装置3而施加的电压的电压的电源装置，由此，可通过来自电动机4的再生电力提高电压。由于通过该辅助电源装置22的高的电压对电动机4进行供电，故运送该电力的场合的电流小。比如，即使在于紧急制动时等的瞬间，必须要求大的电力时的情况下，仍抑制峰值电流。由此，可减少主电源装置3的负荷，另外，电动机4的铜损可降低。

如果可像这样提高电压，减小电流，则与仅仅通过低电压电池驱动电动制动器的场合相比较，谋求耗电量的降低，并且可使电动机布线等变细。由于可使电动机布线变细，故谋求成本的降低。

上述控制装置2也可包括辅助电源隔断机构23，该辅助电源隔断机构23隔断从上述辅助电源装置22供向上述电动机4的动力运行电力。在此场合，可通过采用辅助电源隔断机构23，对应于状况，对于是从辅助电源装置22向电动机4进行动力运行电力的供给，还是隔断该供给的情况进行选择。

上述辅助电源控制装置24也可包括：

电压监视部28，该电压监视部28监视上述辅助电源装置22的电压；以及

辅助电源升压部29，该辅助电源升压部29在通过上述电压监视部29而监视的上述辅助电源装置22的电压没有满足设定电压时，不依赖所提供的制动力指令值，而采用上述主电源装置3的电力对上述电动机4进行动力运行驱动，并且将停止经过该动力运行驱动的上述电动机4时的再生电力充于上述辅助电源装置22中，使上述辅助电源装置22的电压上升到设定电压。

按照该方案，电压监视部28监视辅助电源装置22的电压。辅助电源升压部29在所监视的辅助电源装置22的电压没有满足设定电压时，不通过制动力指令值，而采用主电源装置3的电力对电动机4进行动力运行驱动。即，电压监视部28通过辅助电源隔断机构23，隔断来自辅助电源装置22的动力运行电力，将来自主电源装置3的电力供给电动机4。另外，辅助电源升压部29对辅助电源装置22进行停止动力运行驱动的电动机4时的再生电力的充电，使辅助电源装置22的电压上升到设定电压。由此，可在没有浪费的情况下，将再生电力用于下次的动力运行电力。

本发明的一个方案的电动制动系统为包括多个电动制动装置的电动制动系统，该电动制动装置具有上述电压监视部等；

上述多个电动制动装置的控制装置2由1个控制装置2构成，该1个控制装置按照下述方式控制预先确定的至少2个电动制动装置，该方式为：上述多个电动制动装置中的预先确定的至少2个电动制动装置的制动力的总和不因使上述辅助电源装置的电压上升的升压动作而变动。

在于车辆中装载该电动制动系统的场合，比如，可在不变动车辆的制动力的情况下，进行上述升压动作。特别是在四轮汽车中，如果进行左右或对角的电动制动装置的增压和减压同步这样的控制，则可抑制车辆的横摆力矩的变动，该方式是更加优选的。

权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少2个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的2个以上的任意的组合也包含在本发明中。

附图说明

根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于限制本发明的范围。本发明的范围由后附的权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相应部分。

图1为以概括方式表示本发明的第1实施方式的电动制动装置的图；

图2为图1的电动制动装置的控制系统的方框图；

图3a为表示通过已有例子的电动制动装置，仅仅借助单一电源而进行动作的例子的图；

图3b为表示图1的电动制动装置的动作例子的图；

图4为表示使图1的电动制动装置的辅助电源装置的电压上升的例子的图；

图5为以概括方式表示本发明的第1实施方式的电动制动系统的结构例子的方框图；

图6为以概括方式表示本发明的第2实施方式的电动制动系统的结构例子的方框图。

具体实施方式

根据图1～图4，对第1实施方式的电动制动装置进行说明。该电动制动装置比如按照多个而装载于车辆上。如图1所示那样，各电动制动装置包括电动促动器1、控制装置2与主电源装置3。首先，对电动促动器1进行说明。

各电动促动器1包括电动机4、减速机构5、摩擦部件操作机构6、停车制动机构7、制动盘8与摩擦部件9。电动机4、减速机构5与摩擦部件操作机构6比如组装于图示之外的外壳等中。电动机4由三相的同步电动机等构成。

减速机构5为减小电动机4的转速的机构，其包括一次齿轮12、中间齿轮13与三次齿轮11。在本例子中，减速机构5通过中间齿轮13，减小安装于电动机4的转子轴4a上的一次齿轮12的旋转速度，可将其传递给固定在旋转轴10的端部上的三次齿轮11。这些齿轮11、12和13可在两个方向旋转。

摩擦部件操作机构6采用直线移动机构。直线移动机构为下述的机构，该机构通过丝杠机构，将通过减速机构5输出的旋转运动转换为直线移动部14的直线运动，相对于制动盘8，使摩擦部件9抵接或隔开。直线移动部14以止转的方式，并在由箭头符号a1表示的轴向自由移动地支承。在直线移动部14的外侧端，设置摩擦部件9。通过将电动机4的旋转经由减速机构5传递给摩擦部件操作机构6，将旋转运动转换为直线运动，其转换为摩擦部件9的按压力，由此产生制动力。另外，在将电动制动装置装载于车辆上的状态，将车辆的车宽度方向外侧称为外侧，将车辆的车宽度方向中间侧称为内侧。

停车制动机构7的停车制动用促动器16采用比如直线螺线管。通过停车制动用促动器16，使锁定部件15进出，嵌入形成于中间齿轮13上的卡扣孔(在图中没有示出)，由此卡扣，禁止中间齿轮13的旋转，借此处于停车锁定状态。通过使锁定部件脱离上述卡扣孔，允许中间齿轮13的旋转，处于非锁定状态。

在上述电动促动器1上连接控制装置2和主电源装置3。

图2为该电动制动装置的控制系统的方框图。比如，在与各车轮相对应的电动制动装置上，设置控制装置2和电动促动器1。全部的控制装置2均与主电源装置3和作为这些控制装置2的高级控制机构的高级ecu17连接。高级ecu17采用比如控制车辆整体的电子控制单元。高级ecu17具有各控制装置2的综合控制功能。高级ecu也称为“vcu”。

主电源装置3对电动机4和控制装置2进行供电。主电源装置3可采用比如容量较大的电池、电容器、dc/dc或ac/dc等的电源电路等。

高级ecu17按照与图示之外的制动踏板的操作量相对应的制动力传感器18的输出，向各控制装置2分别输出制动力指令值。

各控制装置2包括控制运算器19、电动机驱动器20、电流推算器21、辅助电源装置22、辅助电源隔断机构23、辅助电源控制装置24、控制装置电源25与逆电力隔断机构26。

控制运算器19为比如微型计算机等的处理器，或asic等的硬件模块。该控制运算器19按照跟踪来自高级ecu17的制动力指令值而控制制动力的方式，根据该制动力指令值和各种反馈值，对电动机4的操作量进行运算，将操作信号输出给电动机驱动器20。该控制运算器19也可包括比如制动力控制、电动机位置控制、电动机电流控制等的多个控制系统。

作为上述各种反馈值，列举有通过电流推算器21而推算的电动机电流值，与通过角度传感器27而检测或推算的电动机角度等。对于电流推算器21，如果设置低价格的传感元件，则从可靠性和性能来说是优选的，比如，也可采用检测送电线的磁场的磁性传感器，还可采用检测分流电阻或场效应晶体管(fet)的两端的电压的放大器。或者，电流推算器21也可根据已施加的电压与电动机4的电阻或电感等的电特性，推算电动机的电流值。

电动机驱动器20采用比如场效应晶体管等的开关元件，构成半桥电路等，将直流电转换为三相交流电。对于电动机驱动器20，如果进行调整将电源电压外加于电动机线圈端子上的脉冲幅度的比例的pwm控制，则价格低，是优选的，但是，也可比如单独设置升压电路，进行pam控制等。

来自主电源装置3的电力经由逆流隔断机构26，供给控制装置电源25、辅助电源装置22与电动机驱动器20。控制装置电源25向控制运算器19、辅助电源控制装置24与电动机驱动器20等的弱电系统进行供电。设置逆流隔断机构26，以便防止对主电源装置3进行来自电动机4的再生电力的充电的情况，对辅助电源装置22进行充电。如果逆流隔断机构26采用比如二极管等，则可低价格地构成。此外，逆流隔断机构26也可比如按照采用由开关元件构成的继电器等，在电力逆流时隔断的方式进行控制。在此场合，可构成损失小的高效率的开关电路。

辅助电源装置22可进行来自电动机4的再生电力的充电。如果辅助电源装置22采用比如电容器，则耐久性和输出优良，该方式是优选的。也可代之而采用容量小于一般用于车辆的电池等。

辅助电源控制装置24在上述再生电力以超过设定电压的程度而对辅助电源装置22进行充电的状态，开始上述电动机的动力运行动作时，从上述辅助电源装置22对电动机4供给动力运行电力。

辅助电源控制装置24通过辅助电源隔断机构23控制辅助电源装置22和电动机驱动器22或电动机4的连接、隔断状态。如果该辅助电源隔断机构23采用比如场效应晶体管等的开关元件的继电器等的开关机构，则价格低，人们认为是优先的。

辅助电源控制装置24根据比如来自高级ecu17的制动力指令值等，判断是否必须要求进行紧急度高的高速的制动动作。如果该辅助电源控制装置24判定不必要求进行上述高速的制动动作，则辅助电源控制装置24仅仅在电动机4进行再生动作时的再生电力的充电时，通过辅助电源装置23，将辅助电源装置22与电动机驱动器20连接，使辅助电源装置22的电压上升。

如果辅助电源控制装置24判定必须要求进行上述高速的制动动作，则也可从电压上升的辅助电源装置22对电动机4进行供电，实现电动机4的瞬间的最大输出。

由于通过像这样安装上述开关机构(辅助电源隔断机构)23和辅助电源控制装置24，进行与状况相对应的控制，故该方式是优选的。其中，也可不安装该开关机构23和辅助电源控制装置24，而在平时将辅助电源装置22与电动机驱动器20连接。在此场合，辅助电源装置22的电压是否上升依赖于事前的制动动作。

设置于电动促动器1的电动机4上的角度传感器27也可比如通过旋转角传感器(resolver)或编码器等而安装。也可代替上述角度传感器27而设置无传感器推算机构，该无传感器推算机构根据电动机线圈的电压等推算当前的角度。推算制动力的制动力传感器18比如既可采用检测摩擦部件操作机构6的轴荷载的变形量等的轴荷载传感器，也可设置无传感器推算机构，该无传感器推算机构通过根据电动机电流等而检测的电动机4的负荷转矩、电动机角度和该电动制动装置的刚性，推算当前的轴荷载。

此外，对于电动制动装置来说必须要求的冗余系统、热敏电阻等的其它的传感系统、汽车的高压电池、交流发电机等的主电源装置3的单独的充电机构等根据需要而适当设置。

图3a为表示通过已有例子的电动制动装置，仅仅借助单一电源而进行动作的例子的图，图3b为表示本实施方式的电动制动装置的动作例子的图。在各图中，最上方的图形表示制动力伴随时间的变化，该图形底侧的图形表示实现该制动力的场合的电源装置的电压(通过虚线而表示)和电流(通过实线而表示)。在图3a所示的过去的例子中，在制动力的动作急剧地伴随时间而变化时，产生峰值电流。

相对该场合，按照本实施方式的电动制动装置，如图2和图3b所示那样，主电源装置3的峰值电流因辅助电源装置22的输出而缓和，即使在连接多个电动制动装置的情况下，仍可减少主电源装置3的负荷。另外，在于辅助电源装置22上产生负方向的电流，即，再生电流时，使辅助电源装置22的电压上升，可相对下一急剧的制动力的动作，将电流值抑制在较低值。

图4为表示在具有多个该电动制动装置的电动制动系统中，使该电动制动装置的辅助电源装置的电压上升的例子的图。如图2和图4所示的那样，在本例子中，给出通过不按照来自高级ecu17的制动力指令值，而是驱动电动制动装置使辅助电源装置22的电压上升的例子。本例子的辅助电源控制装置24包括电压监视部28与辅助电源升压部29。

电压监视部28监视辅助电源装置22的电压。辅助电源升压部29在通过电压监视部28而监视的辅助电源装置22的电压没有满足设定电压时，不按照所提供的制动力指令值，而是采用主电源装置3的电力对电动机4进行动力运行驱动。另外，辅助电源升压部29对辅助电源装置22进行停止该动力运行驱动的电动机4时的再生电力的充电，使该辅助电源装置22的电压上升到设定电压。

像这样，在本实施方式的动作中，辅助电源升压部29在所监视的辅助电源装置22的电压没有满足设定电压时，对电动机4的动力运行动作优先地采用来自主电源装置3的动力运行电力，驱动电动机4，对辅助电源装置22进行减小电动机4的转速时的再生动作的再生电力的充电，由此，可在没有浪费的情况下将再生电力用于下次的动力运行电力。通过像以上描述的那样对辅助电源装置22进行再生电力的充电，可使辅助电源装置22的电压上升，获得任意的电压。

如图4的上侧的图形所示那样，在该电动制动系统中，多个电动制动装置中的一部分的电动制动装置进行抵消其它部分的电动制动装置的制动力的变动，制动力的总和相等的动作。另外，在图示的例子中，电动制动系统包括2个电动制动装置，其中一个电动制动装置抵消另一个电动制动装置的制动力的变动。制动力的总和相等指在进行该动作的控制的前后，多个电动制动装置的制动力的总和不变动的含义。通过进行该动作，比如，通过不使车辆的制动力变动，如图4的下侧的图形所示那样，可进行辅助电源装置22(图2)的升压动作。

此时，比如特别是在四轮汽车中，如果按照左右或对角的电动制动装置的增压和减压同步的方式，进行图4的上侧的图形的控制，则可抑制车辆的横摆力矩的变动，该方式是更加优选的。抵消上述制动力的变动，使制动力的总和相等的控制的主体为图2所示的各控制装置2或高级ecu17。

另外，比如在装载单一的电动制动装置的系统，可允许制动力的变动的系统中，可在不抵消制动力的变动或不使制动力的总和相等的情况下，通过使制动力变动，进行辅助电源装置22的升压动作。

按照以上描述的电动制动装置，辅助电源装置22进行来自电动机4的再生电力的充电。逆流电力隔断机构26防止对上述主电源装置3进行来自上述电动机4的再生电力的充电的情况。辅助电源控制装置24在上述再生电力以超过设定电压的程度而对上述辅助电源装置22进行充电的状态，在开始上述电动机4的动力运行动作时，从辅助电源装置22对电动机4供给动力运行电力。在再生和动力运行交替地进行的电动制动装置中，通过将充给辅助电源装置22的再生电力用于下述的动力运行电力，高速的响应是可能的。

在车辆等上装载多个电动制动装置，在该多个电动制动装置与主电源装置3连接的场合等时，可从辅助电源装置22对电动机4进行供电。另外，由于辅助电源装置22因在动力运行初期采用该电力，处于放电状态，处于可充分地充电的状态，故可在不浪费再生电力的情况下，以可用于电动机4的下次的动力运行动作的程度，积蓄该再生电力，使主电源装置3的负荷降低。

像上述那样，对辅助电源装置22进行再生电力的充电。该辅助电源装置22采用比如，可施加高于可通过主电源装置3而施加的电压的电压的电源装置，由此，可通过来自电动机4的再生电力提高电压。由于通过该辅助电源装置22的高的电压进行对电动机4的供电，故传送相同的电力的场合的电流小。比如，即使在于紧急制动时等的场合必须要求大的电力时的情况下，仍抑制峰值电流。由此，可降低主电源装置3的负荷，另外，电动机4的铜损可降低。

如果可像这样提高电压，减小电流，则与仅仅通过低电压电池驱动电动制动器的场合相比较，可谋求耗电量的降低，并且可使电动机的布线等变细。由于可使电动机布线变细，故可谋求成本的降低。

图5为以概括方式表示第1实施方式的电动制动系统的结构例子的方框图。在本例子中，在四轮汽车的前后左右的全部的车轮中，设置第1实施方式的电动制动装置。在该电动制动系统中，可按照4个电动制动装置fl、fr、rl、rr的制动力的总和不因使辅助电源装置22(图2)的电压上升的升压动作而变动的方式，控制4个电动制动装置fl、fr、rl、rr。在该场合，可通过进行左右或对角的电动制动装置的增压和减压同步这样的动作，在抑制车轮的横摆力矩的同时，使车轮的姿势稳定。

图6为以概括方式表示第2实施方式的电动制动系统的结构例子的方框图。在本结构例子中，在左右的前轮上，设置第1实施方式的电动制动装置fl、fr，在左右的后轮上，设置电动制动装置rl、rr，该电动制动装置rl、rr包括控制装置，该控制装置相对图2所示的控制装置，去除了辅助电源装置、辅助电源控制器和逆流电力隔断机构等。在本结构例子中，对左前轮和右前轮的电动制动装置fl、fr的辅助电源装置22(图2)进行左后轮和右后轮的电动制动装置rl、rr的再生电力的充电。

一般，由于在四轮汽车中，在其制动时，荷载施加于前方，故与后轮的制动器相比较，前轮的制动器的制动力较大。按照图6的结构例子，在高速的电动制动器动作中，集中地对必须要求更大的电动机输出的左前轮和右前轮的电动制动装置fl、fr的辅助电源装置22(图2)进行电动制动装置fl、fr、rl、rr的电动机再生时的再生电力的充电。由此，可进一步提高前轮的电动制动装置fl、fr的响应性。

也可代之而在高级ecu上设置电压监视部，该电压监视部监视辅助电源装置的电压。高级ecu还可将所监视的信息传递给辅助电源控制器的辅助电压升部。

还可相对于分别与左右的前轮相对应的2个电动促动器，设置1个控制装置和1个辅助电源装置，相对于分别与左右的后轮相对应的2个电动促动器，设置1个控制装置和1个辅助电源装置。

辅助电源装置也可在输入防抱死制动(abs)信号时，判定必须要求进行高速的制动动作，从电压上升的辅助电源装置向电动机供给电力，实现电动机的瞬间的最大输出。

如上面所述，在参照附图的同时，对优选的实施方式进行了说明，但是，可在不脱离本发明的实质的范围内，进行各种的追加、变更、删除。于是，这样的方式包含在本发明的范围内。

标号的说明：

标号2表示控制装置；

标号3表示主电源装置；

标号4表示电动机；

标号6表示摩擦部件操作机构；

标号8表示制动盘；

标号9表示摩擦部件；

标号22表示辅助电源装置；

标号24表示辅助电源控制装置；

标号26表示逆流电力隔断机构；

符号fl、fr、rl、rr表示电动制动装置。