特開 2024-5861 モータ駆動装置および車両用制動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024005861

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】モータ駆動装置および車両用制動装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 3/22 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

H02P3/22 A

H02P3/22 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022106277

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】301065892

【氏名又は名称】株式会社アドヴィックス

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】三島 隆志

【テーマコード（参考）】

5H530

【Ｆターム（参考）】

5H530AA06

5H530BB18

5H530CC22

5H530CC23

5H530CD34

5H530CE15

5H530DD03

5H530DD14

5H530EE07

5H530EF03

(57)【要約】

【課題】電気モータの短絡時に短絡電流のピーク値を低減させる。
【解決手段】モータ駆動装置（１００）は、電気モータ（２２）のトルクが失陥したときに電気モータ（２２）が発生する誘起電圧によって、電気モータ（２２）が外力で駆動されることを検知する回転検知部（８）と、電気モータ（２２）の端子間を短絡する短絡スイッチ（７）と、電気モータ（２２）が外力で駆動されることが回転検知部（８）によって検知されると、短絡スイッチ（７）を誘起電圧に同期して断続的にオンさせるスイッチ制御部（１０）とを備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記電気モータのトルクが失陥したときに前記電気モータが発生する誘起電圧によって、前記電気モータが外力で駆動されることを検知する検知部と、
前記電気モータの端子間を短絡する短絡スイッチと、
前記電気モータが外力で駆動されることが前記検知部によって検知されると、前記短絡スイッチを前記誘起電圧に同期して断続的にオンさせる制御部と、を備える、モータ駆動装置。

【請求項2】

前記電気モータは、３相モータであり、
前記短絡スイッチは、前記３相モータの任意の１相の前記端子間を短絡し、
前記制御部は、前記端子間が短絡された相の次の位相の相の電流のゼロから最大値までの期間で前記短絡スイッチをオンさせる、請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記誘起電圧によって動作する、請求項１に記載のモータ駆動装置。

【請求項4】

前記電気モータによって駆動されるピストンがシリンダ内の液圧室を移動することによって生じる液圧でホイルシリンダを加圧する電動シリンダと、
前記電気モータを駆動する、請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置と、を備える、車両用制動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本件は、モータに短絡ブレーキ動作をさせるモータ駆動装置およびそれを備える車両用制動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、車輪に電動ブレーキにより電動制動力が付与された状態で車載電源の異常が検出された場合に、電動制動力を保持する制動装置について記載されている。具体的には、当該制動装置では、車輪に電動ブレーキにより電動制動力が付与されている状態において、車載電源の、電動ブレーキの電動モータへの電力供給が不能である異常が検出された場合に、電動モータが短絡させられる。これにより、短絡ブレーキが作動し、電動モータを外力により回転させることが困難となるため、車輪に付与された電動制動力を保持することができる。

【0003】

特許文献１では、電動モータを短絡させるために、電動モータを制御するＥＣＵへの電力供給が可能であることが前提とされる。しかしながら、フェイルセーフの観点では、ＥＣＵへの電力供給が不要である場合でも、電動モータを短絡することが望ましい。

【0004】

例えば、特許文献２には、電源が失陥した場合、電気機械（電気モータ）を駆動するブリッジ回路の各相を構成する２つずつのＦＥＴの両端を半導体スイッチによって短絡する装置が記載されている。半導体スイッチによってＦＥＴが短絡された状態で、ブリッジ回路において、例えば、Ｕ相の上側のＦＥＴがＯＮするとともに、Ｖ相，Ｗ相の下側のＦＥＴがＯＮする。これにより、電気モータは、外力によって駆動されると、ＯＮした上記のＦＥＴを介して各相に短絡電流が流れ、Ｕ相で発電する発電機モードで動作する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－０２４３０４号公報

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１９／０２０７５４０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献２に記載された装置では、電気モータが発電機モードで動作するときに流れる短絡電流のピーク値が過大となり得る。

【0007】

本件の一態様は、電気モータの短絡時に短絡電流のピーク値を低減させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の課題を解決するために、本件の一態様に係るモータ駆動装置は、電気モータを駆動するモータ駆動装置であって、前記電気モータのトルクが失陥したときに前記電気モータが発生する誘起電圧によって、前記電気モータが外力で駆動されることを検知する検知部と、前記電気モータの端子間を短絡する短絡スイッチと、前記電気モータが外力で駆動されることが前記検知部によって検知されると、前記短絡スイッチを前記誘起電圧に同期して断続的にオンさせる制御部と、を備える。

【0009】

上記の構成によれば、電気モータのトルク失陥時に短絡スイッチを断続的にオンさせることができる。これにより、短絡スイッチを介して電気モータの端子間に流れる電流（短絡電流）のピーク値を低減することができる。

【発明の効果】

【0010】

本件の一態様によれば、電気モータの短絡時に短絡電流のピーク値を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本件の一実施形態に係る車両用制動装置の構成を示す図である。

【図2】上記車両用制動装置における電動シリンダを拡大して示す断面図である。

【図3】上記車両用制動装置におけるモータ駆動装置の構成を示すブロック図である。

【図4】上記モータ駆動装置におけるインバータを構成するスイッチング素子を示す回路図である。

【図5】上記モータ駆動装置の短絡ブレーキ動作時の各部の動作を示す波形図である。

【図6】比較例に係るモータ駆動装置の短絡ブレーキ動作時の各部の動作を示す波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本件の一実施形態について、図１～図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【0013】

図１は、本件の一実施形態に係る車両用制動装置１の非通電状態の構成を示す図である。図２は、車両用制動装置１における電動シリンダ２を拡大して示す断面図である。

【0014】

図１に示すように、車両用制動装置１は、上流ユニット１１と、下流ユニット３と、第１ブレーキＥＣＵ９０１と、第２ブレーキＥＣＵ９０２と、モータ駆動装置１００とを備えている。車両用制動装置１は、車両の車輪に設けられたホイルシリンダ８１～８４に制動液を供給する装置である。第１ブレーキＥＣＵ９０１は、少なくとも上流ユニット１１を制御する。第２ブレーキＥＣＵ９０２は、少なくとも下流ユニット３を制御する。

【0015】

〔上流ユニット〕
上流ユニット１１は、マスタシリンダ装置４と、ストロークシミュレータ４３と、シミュレータカット弁４４と、リザーバ４５と、第１液路５１と、電動シリンダ２と、第２液路５２と、連通路５３と、リザーバ液路５４と、マスタカット弁６２と、連通制御弁６１と、ストロークセンサ７１と、圧力センサ７２，７３と、レベルスイッチ７４とを備えている。上流ユニット１１は、連結路５１０，５２０を介して下流ユニット３と接続されている。

【0016】

マスタシリンダ装置４は、ドライバ操作に応じて液圧を発生する装置である。マスタシリンダ装置４は、マスタシリンダ４１と、マスタピストン４２と、マスタ室４１ａと、付勢部材４１ｂとを有している。マスタシリンダ４１は、有底円筒状の部材である。マスタシリンダ４１は、入力ポート４１１および出力ポート４１２を有している。

【0017】

マスタピストン４２は、マスタシリンダ４１内に配置されたピストン部材であり、ブレーキペダルＺと機械的に接続されている。マスタピストン４２は、ブレーキペダルＺの操作に応じてマスタシリンダ４１の内壁面を摺動する。マスタピストン４２には、貫通孔４２１が形成されている。マスタピストン４２は、後述する付勢部材４１ｂによって初期位置に向けて付勢されている。初期位置とは、マスタ室４１ａの容積が最大となる場合のマスタピストン４２の位置である。マスタピストン４２が初期位置に位置する場合、貫通孔４２１と入力ポート４１１とが連通する。

【0018】

マスタ室４１ａは、マスタシリンダ４１およびマスタピストン４２により、マスタシリンダ４１内に形成されている。本実施形態では、マスタ室４１ａは、マスタシリンダ４１内に１つのみ形成される。マスタ室４１ａの容積は、マスタピストン４２の移動に応じて変化する。マスタピストン４２が軸方向の一方側に移動すると、マスタ室４１ａの容積が小さくなり、マスタ室４１ａの液圧が増大する。

【0019】

付勢部材４１ｂは、マスタ室４１ａ内に設けられたバネ部材である。マスタピストン４２に対して力が作用していない状態では、マスタピストン４２は初期位置に位置する。

【0020】

ストロークシミュレータ４３は、シミュレータカット弁４４を介してマスタシリンダ装置４に接続されている。ストロークシミュレータ４３は、ブレーキペダルＺの操作に対して反力（負荷）を発生させる装置である。ストロークシミュレータ４３は、シリンダ、ピストンおよび付勢部材を含んでいる。ストロークシミュレータ４３は、液路４３ａを介してマスタシリンダ４１の出力ポート４１２に接続されている。

【0021】

シミュレータカット弁４４は、液路４３ａに設けられたノーマルクローズ型の電磁弁である。後述するマスタカット弁６２が閉じ、かつシミュレータカット弁４４が開いた状態でブレーキペダルＺが操作された場合、ストロークシミュレータ４３によってペダル反力が発生する。

【0022】

リザーバ４５は、制動液を貯留する。リザーバ４５内の圧力は大気圧に保たれている。リザーバ４５の内部には、各々に制動液を貯留するための２つの貯留室４５１，４５２が形成されている。

【0023】

貯留室４５１は、マスタシリンダ装置４に接続されている。詳細には、貯留室４５１はマスタシリンダ４１の入力ポート４１１と接続されている。マスタピストン４２が初期位置に位置する場合、貯留室４５１は、入力ポート４１１および貫通孔４２１を介してマスタ室４１ａに液圧的に接続される。マスタピストン４２が初期位置から所定量摺動した場合、入力ポート４１１と貫通孔４２１とは液圧的に非接続となる。この場合、マスタ室４１ａとリザーバ４５とは液圧的に非接続となる。貯留室４５２は、リザーバ液路５４を介して電動シリンダ２に接続されている。リザーバ４５は、２つの貯留室でなく、２つの別々のリザーバで構成されていてもよい。

【0024】

第１液路５１は、マスタシリンダ装置４と下流ユニット３とを接続する液路である。第１液路５１の一端は、出力ポート４１２を介してマスタ室４１ａに接続されている。第１液路５１の他端は、連結路５１０に接続されている。

【0025】

マスタ室４１ａとリザーバ４５とが液圧的に非接続な状態で、マスタピストン４２がマスタ室４１ａを小さくする方向に摺動した場合、マスタ室４１ａから出力ポート４１２を介して第１液路５１に制動液が供給され、第１液路５１に液圧が発生する。マスタ室４１ａで発生する液圧は、第１液路５１を介して下流ユニット３に供給される。第１液路５１は、後述する連通路５３と接続されている接続部５０を含む。第１液路５１には、マスタカット弁６２および圧力センサ７２が設けられている。

【0026】

マスタカット弁６２は、第１液路５１において、接続部５０よりもマスタシリンダ装置４側に設けられたノーマルオープン型の電磁弁である。マスタカット弁６２が閉じている状態では、マスタシリンダ装置４と下流ユニット３とは液圧的に遮断される。

【0027】

圧力センサ７２は、第１液路５１において、マスタカット弁６２よりもマスタシリンダ装置４側に設けられている。圧力センサ７２は、第１液路５１内の圧力を検出する。マスタカット弁６２が閉じている状態で圧力センサ７２が検出する圧力は、マスタ室４１ａ内の液圧に相当する。

【0028】

図２にも示すように、電動シリンダ２は、シリンダ２１と、電気モータ２２と、ピストン２３と、液圧室２４と、付勢部材２５と、回り止め部材２６とを有している。電動シリンダ２は、シリンダ２１内に単一の液圧室２４が形成されているシングルタイプの電動シリンダである。以降の説明では、電動シリンダ２の説明において、ピストン２３が液圧室２４を小さくする方向をＸ１方向とし、ピストン２３が液圧室２４を大きくする方向をＸ２方向とする。

【0029】

シリンダ２１は、有底の筒状部材である。シリンダ２１は、側壁に貫通孔２１３を有している。シリンダ２１は、入力ポート２１１および出力ポート２１２を有している。入力ポート２１１は、貫通孔２１３に連なるように形成されるとともに、シリンダ２１に設けられた環状のシール部材２１４の内側に形成されている開口部である。出力ポート２１２は、入力ポート２１１よりもシリンダ２１の先端側に形成されている開口部である。入力ポート２１１および出力ポート２１２は、それぞれ少なくとも１つ形成されていればよい。

【0030】

電気モータ２２は、回転運動を直線運動に変換する直動機構２０を介してピストン２３に接続されている。ピストン２３は有底円筒状部材であり、電気モータ２２の駆動によりシリンダ２１の内壁面を摺動する。ピストン２３は、後述するナット２０ｂとともに回転しないように、回り止め部材２６によって軸方向（Ｘ１方向およびＸ２方向）の移動が可能となる一方、半径方向の移動が規制されるようにシリンダ２１に保持されている。液圧室２４は、ピストン２３が初期位置に位置する状態で、入力ポート２１１と連通する。初期位置は、シリンダ２１における電気モータ２２側の端部付近の位置であって、液圧室２４の容積が最大となる位置である。

【0031】

なお、電気モータ２２を駆動するモータ駆動装置１００については、後に詳しく説明する。

【0032】

液圧室２４は、シリンダ２１およびピストン２３によって区画されている。液圧室２４は、ピストン２３の移動に応じて容積が変化する。

【0033】

液圧室２４は、入力ポート２１１を介してリザーバ４５と連通可能である。具体的には、ピストン２３が初期位置に位置する状態で、貫通孔２１３および入力ポート２１１を介してリザーバ４５に液圧的に接続される。貫通孔２１３および入力ポート２１１がピストン２３によって遮断されている状態で、液圧室２４とリザーバ４５とは液圧的に遮断される。液圧室２４は、出力ポート２１２を介して第２液路５２に接続されている。

【0034】

付勢部材２５は、液圧室２４に配置され、ピストン２３を初期位置に向けて付勢するバネである。電気モータ２２が駆動していない場合、付勢部材２５の付勢力によりピストン２３は初期位置に位置する。

【0035】

ピストン２３が初期位置に位置する状態で、液圧室２４は、貫通孔２１３、入力ポート２１１およびリザーバ液路５４を介してリザーバ４５に接続される。図２に示すように、電気モータ２２の駆動によりピストン２３が初期位置からＸ１方向に所定量移動した状態では、入力ポート２１１および貫通孔２１３と液圧室２４との連通が遮断される。この状態では、液圧室２４は、リザーバ４５と液圧的に非接続となる。液圧室２４とリザーバ４５とが液圧的に非接続な状態では、ピストン２３が液圧室２４を小さくするように摺動すると、液圧室２４から出力ポート２１２を介して制動液が第２液路５２に供給され、第２液路５２に液圧が発生する。

【0036】

電動シリンダ２は、ピストン２３のシリンダ２１に対する相対位置が所定の開放位置である状態では、入力ポート２１１および貫通孔２１３がピストン２３により開放されるように構成されている。また、電動シリンダ２は、ピストン２３のシリンダ２１に対する相対位置が所定の閉鎖位置である状態では、入力ポート２１１および貫通孔２１３がピストン２３により閉鎖されるように構成されている。閉鎖位置は、例えば、液圧室２４とリザーバ液路５４とが遮断される位置のうち液圧室２４の容積が最大となる位置に設定されている。

【0037】

続いて、直動機構２０について説明する。直動機構２０は、減速機２０ａと、ナット２０ｂと、軸受２０ｃと、ねじ軸２０ｄと、複数のボール２０ｅとを有している。

【0038】

減速機２０ａは、電気モータ２２の駆動軸２２ｂの回転速度を減速して出力する。例えば、減速機２０ａは遊星歯車機構によって構成される。具体的には、遊星歯車機構において、電気モータ２２の駆動軸２２ｂに設けられた歯車２２ｃを太陽歯車として機能させる。また、減速機２０ａは、歯車２２ｃに噛み合い、歯車２２ｃの周囲に配置された複数の遊星歯車と、遊星歯車に噛み合う内歯車とを有している。内歯車を固定することにより、遊星歯車は、歯車２２ｃの回転に伴って内歯車に噛み合いながら歯車２２ｃの周囲を回転移動する。

【0039】

ナット２０ｂは、円筒部材であり、ナット２０ｂの一端部において、シリンダ２１の開口端部の内周面に軸受２０ｃによって回転可能に取り付けられている。ナット２０ｂは、遊星歯車の軸（遊星キャリア）に接続されており、遊星歯車が歯車２２ｃの周囲を回転することによって生じる回転駆動力が遊星キャリアを介して伝達される。ナット２０ｂの内周面には、ねじ溝２０ｄにおける液圧室２４側の端部から中央部付近にわたって、螺旋状の内面溝が形成されている。内面溝は、半円状の断面を有している。

【0040】

ねじ軸２０ｄは、円柱形状の軸部材であり、ナット２０ｂの内部に挿入されている。ねじ軸２０ｄの外周面には、ねじ軸２０ｄの全長にわたってねじ溝が形成されている。ねじ溝は、半円状の断面を有している。

【0041】

ナット２０ｂの内面溝とねじ軸２０ｄのねじ溝との間には、複数のボール２０ｅが保持されている。ナット２０ｂは、ボール２０ｅによって、ねじ軸２０ｄに支持されている。

【0042】

ナット２０ｂ、ねじ軸２０ｄおよびボール２０ｅは、ボールねじを構成している。ボールねじにおいては、ナット２０ｂの回転により、ナット２０ｂの内面溝とねじ軸２０ｄのねじ溝との間でボール２０ｅが転動すると、ねじ軸２０ｄがその軸方向（Ｘ１方向またはＸ２方向）に送られていく。ボール２０ｅは、内面溝の一端部まで移動すると外部に排出されて内面溝の他端部まで移動して再びナット２０ｂの内部に戻されることにより無限循環する。

【0043】

第２液路５２は、電動シリンダ２と下流ユニット３とを接続する液路である。第２液路５２の一端は電動シリンダ２に接続され、第２液路５２の他端は連結路５２０に接続されている。液圧室２４で発生する液圧は、第２液路５２を介して下流ユニット３に供給される。第２液路５２には、液圧センサ７３が設けられている。なお、第１液路５１および第２液路５２は、マスタシリンダ装置４と下流ユニット３とを接続する液路のうち、上流ユニット１１内に配置された部分である。

【0044】

液圧センサ７３は、第２液路５２内の圧力を検出するセンサである。車両用制動装置１の制御モードが後述するブレーキバイワイヤモード（以下「バイワイヤモード」という）である状態において、液圧センサ７３が検出する液圧は、電動シリンダ２の出力圧に相当する。

【0045】

連通路５３は、第１液路５１と第２液路５２とを接続する液路である。連通路５３は接続部５０で第１液路５１と接続されている。連通路５３には連通制御弁６１が設けられている。

【0046】

連通制御弁６１は、ノーマルクローズ型の電磁弁である。連通制御弁６１の弁体は、弁座よりも第１液路５１側に配置されている。そのため、連通路５３において、第１液路５１側の圧力が第２液路５２側の圧力よりも高い場合、連通制御弁６１に対して閉弁方向に力が作用する。これにより、連通制御弁６１の閉弁時には、ホイルシリンダ８１、８２の液圧が電動シリンダ２の出力圧より高くなっても、弁体には弁座に押し付けられる方向に力が加わるため（セルフシールされ）、閉弁が維持される。

【0047】

ストロークセンサ７１は、ブレーキペダルＺのストロークを検出する。本実施形態では、２つのストロークセンサ７１が設けられている。２つのストロークセンサ７１によって検出されたデータは、第１ブレーキＥＣＵ９０１および第２ブレーキＥＣＵ９０２に送信される。ブレーキＥＣＵ９０１，９０２は、それぞれ対応するストロークセンサ７１からストローク情報を取得する。

【0048】

レベルスイッチ７４は、リザーバ４５に設けられていて、リザーバ４５の液面レベルが所定位置未満になったことを検出する。レベルスイッチ７４は、リザーバ４５の液面レベルが所定値未満となった場合、液面レベルが低下したことを示すデータを第１ブレーキＥＣＵ９０１に送信する。

【0049】

〔ブレーキＥＣＵ〕
第１ブレーキＥＣＵ９０１および第２ブレーキＥＣＵ９０２は、それぞれＣＰＵやメモリを備える電子制御ユニットである。各ブレーキＥＣＵ９０１，９０２は、各種制御を実行する１つまたは複数のプロセッサを備えている。第１ブレーキＥＣＵ９０１と第２ブレーキＥＣＵ９０２とは、別個のＥＣＵであって、互いに情報（制御情報等）を通信可能に接続されている。

【0050】

第１ブレーキＥＣＵ９０１は、上流ユニット１１を制御するように構成されている。具体的には、第１ブレーキＥＣＵ９０１は、上流ユニット１１の複数のセンサ７１，７２，７３，７４によって検出されたデータに基づいて、電動シリンダ２および各電磁弁６１，６２，４４を制御する。第１ブレーキＥＣＵ９０１は、圧力センサ７２，７３の検出結果および下流ユニット３の制御状態に基づいて、各ホイル圧を演算する。

【0051】

第２ブレーキＥＣＵ９０２は、ストロークセンサ７１および圧力センサ７５によって検出された値に基づいて、下流ユニット３を制御する。また、第２ブレーキＥＣＵ９０２は、車両に設けられた車輪速度センサ（図示せず）、加速度センサ（図示せず）等によって検出された値も受信する。

【0052】

車両用制動装置１は、通常制御を実行可能に構成されている。通常制御は、バイワイヤモードとも呼ばれる。通常制御において、上流ユニット１１の出力圧は、電動シリンダ２で出力した液圧である。下流ユニット３は、上流ユニット１１の出力圧に基づいて、ホイルシリンダ８１～８４に液圧を出力可能である。以下、通常制御について説明する。

【0053】

〔通常制御〕
第１ブレーキＥＣＵ９０１は、電気モータ２２等を含む上流ユニット１１を制御する制御部９１を有している。ユニット制御部９１は、通常制御と遮断制御とを実行する。通常制御は、マスタシリンダ装置４とホイルシリンダ８１～８４とを液圧的に遮断し、電動シリンダ２と下流ユニット３との少なくとも一方によってホイルシリンダ８１～８４を加圧する制御である。通常制御は、準備制御と通常加圧制御とを含む。

【0054】

準備制御は、いわゆるバイワイヤモードを形成する制御である。準備制御では、ユニット制御部９１は、マスタカット弁６２を閉じさせ、連通制御弁６１およびシミュレータカット弁４４を開かせる。準備制御は、車両用制動装置１が設けられている車両が発進可能な状態になった場合に実行される。発進可能な状態になった場合とは、例えば、車両のイグニッションがオンされた場合や、電気自動車が起動された場合である。より詳細には、準備制御は、第１ブレーキＥＣＵ９０１が起動（電源オン）した場合に実行される。

【0055】

通常加圧制御は、バイワイヤモード（準備制御完了状態）でホイルシリンダ８１～８４を加圧する制御である。通常加圧制御において、ユニット制御部９１は、ストロークセンサ７１および圧力センサ７２が検出するデータに基づいて目標出力圧を設定し、設定した目標出力圧に基づいて、電動シリンダ２を制御する。このように通常制御では、設定された目標値を基に、電動シリンダ２が制御されることで、ホイルシリンダ８１～８４の液圧が調整可能となる。

【0056】

具体的には、電気モータ２２の回転運動が、直動機構２０を介して直線運動に変換されてピストン２３に伝達される。ピストン２３のＸ１方向の直線運動（直線移動）によって、液圧室２４内の液圧が高まると、制動液がホイルシリンダ８１～８４に向けて圧送される。これにより、ホイルシリンダ８１～８４のホイル圧が増加される。

【0057】

〔モータ駆動装置〕
図３は、モータ駆動装置１００の構成を示すブロック図である。図４は、モータ駆動装置１００におけるインバータ６を構成するスイッチング素子を示す回路図である。

【0058】

図３に示すように、モータ駆動装置１００は、電気モータ２２を駆動する装置である。モータ駆動装置１００は、モータ電源回路５（電源）と、インバータ６と、短絡スイッチ７と、回転検知部８（検知部）と、ＯＮ電圧判定部９と、スイッチ制御部１０と、作動許可部１２と、モータコントローラ１３と、コントローラ１４と、コンデンサＣとを有している。

【0059】

電気モータ２２は、３相のブラシレスモータであり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれコイルを有している。電気モータ２２の３つのコイルの一端は互いに接続されて、中性点を形成している。

【0060】

モータ電源回路５は、バッテリの電源電圧（＋ＢＭ）を電気モータ２２に与える電圧に変換する電源回路である。モータ電源回路５は、例えばＦＥＴなどのスイッチで構成され、任意のタイミングで＋ＢＭ電圧をインバータ６に供給する。

【0061】

インバータ６は、モータ電源回路５からの電力を電気モータ２２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルに供給することにより電気モータ２２を駆動する駆動回路である。インバータ６は、モータ電源回路５の正極端子と接続されるハイ側のスイッチング素子６１ＵＨ，６１ＶＨ，６１ＷＨと、モータ電源回路５の負極端子（グランド）と接続されるロー側のスイッチング素子６１ＵＬ，６１ＶＬ，６１ＷＬとを有している。図３において、スイッチング素子６１ＵＨ，６１ＶＨ，６１ＷＨ，６１ＵＬ，６１ＶＬ，６１ＷＬをそれぞれ「ＳＷ」にて示す。

【0062】

スイッチング素子６１ＵＨ，６１ＵＬは直列に接続され、スイッチング素子６１ＵＨ，６１ＵＬの接続点は電気モータ２２のＵ相のコイルの他端に接続されている。スイッチング素子６１ＶＨ，６１ＶＬは直列に接続され、スイッチング素子６１ＶＨ，６１ＶＬの接続点は電気モータ２２のＶ相のコイルの他端に接続されている。スイッチング素子６１ＷＨ，６１ＷＬは直列に接続され、スイッチング素子６１ＷＨ，６１ＷＬの接続点は電気モータ２２のＷ相のコイルの他端に接続されている。

【0063】

具体的には、スイッチング素子６１ＵＨ，６１ＶＨ，６１ＷＨ，６１ＵＬ，６１ＶＬ，６１ＷＬは、図４に示すようにスイッチング素子６１によって構成されている。スイッチング素子６１は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）６１ａと、ボディダイオード６１ｂと、を有している。ボディダイオード６１ｂは、ＦＥＴ６１ａと並列に接続されている。スイッチング素子６１ＵＨ，６１ＶＨ，６１ＷＨ，６１ＵＬ，６１ＶＬ，６１ＷＬについては、以降の説明においてこれらを特定しない場合、スイッチング素子６１と称する。

【0064】

短絡スイッチ７は、電気モータ２２の端子間を短絡するスイッチであり、例えばＦＥＴによって構成されている。短絡スイッチ７は、電気モータ２２における３つのコイルの内の１つのコイルの他端（端子）とグランドとの間に設けられており、短絡スイッチ７の一端は例えばＵ相のコイルの他端に接続され、短絡スイッチの他端はグランドに接続されている。短絡スイッチ７は、電気モータ２２の１相のコイルの他端とグランドとを短絡することにより、他の２相のスイッチング素子６１のボディダイオード６１ｂを介して他の２相のコイルの他端（端子）に電流を流すことで、電気モータ２２の各端子を短絡する。

【0065】

コンデンサＣは、モータ電源回路５の正極端子とグランドとの間に接続されている。コンデンサＣは、電気モータ２２で発生する誘起電圧を平滑化する。

【0066】

回転検知部８は、電気モータ２２が外力で駆動されることを検知する。具体的には、回転検知部８は、電気モータ２２のトルクが失陥したときに電気モータ２２が発生するＶ相（またはＷ相）電圧を平滑化した電圧が所定値を超えることで回転を検知する。また、回転検知部８は、所定電圧を下回ることでモータが（ほぼ）停止したことを検知する。

【0067】

回転検知部８は、例えば、Ｖ相（Ｗ相）電圧が上記の所定値として設定された電圧を超えると、電気モータ２２が回転していると判定する。このような閾値は、回転検知部８において判定の動作を行うトランジスタ類を動作させるための回路動作可能な最低電圧として設定される。

【0068】

ＯＮ電圧判定部９は、回転検知部８によって電気モータ２２の回転が判定されると、インバータ６におけるボディダイオード６１ｂによって整流され、さらに、コンデンサＣで平滑化された３相誘起電圧が閾値を超える期間に基づいて、短絡スイッチ７をＯＮ（オン）させるＯＮ期間を判定する。図３に示す例では、ＯＮ電圧判定部９は、インバータ６における上記の３相誘起電圧を用いて上記の判定を行う。

【0069】

ＯＮ電圧判定部９は、ツェナーダイオードを用いることにより設定電圧に到達すると素早く短絡スイッチ７（ＦＥＴ）をＯＮすることができ、誘起電圧にしたがった期間で行うことによる短絡スイッチ７の発熱を低減することが可能となる。さらに、ＯＮ電圧判定部９は、誘起電圧が上昇するときには閾値を上げ、誘起電圧が下降するときには閾値を下げるように閾値を変更することで閾値付近における不要なスイッチのＯＮ／ＯＦＦを抑制することができる。

【0070】

スイッチ制御部１０は、ＯＮ電圧判定部９によって判定されたＯＮ期間において、ＯＮ電圧判定部９が短絡スイッチ７をＯＮする期間を判定するために用いた誘起電圧に同期させて、短絡スイッチ７を断続的にＯＮさせるゲート駆動信号を生成する。具体的には、スイッチ制御部１０は、当該誘起電圧の上昇部分が設定された閾値を超えると短絡スイッチ７をＯＮし、誘起電圧の下降部分が当該閾値未満となる短絡スイッチ７がＯＦＦするようなパルス電圧を生成し、ＯＮ期間にゲート駆動信号として出力させる。

【0071】

作動許可部１２は、スイッチ制御部１０と短絡スイッチ７との間のゲート駆動信号を伝送する伝送信号線に設けられている。作動許可部１２は、スイッチ制御部１０による短絡スイッチ７の制御を、コントローラ１４の指令に基づいて、伝送信号線を導通させることにより許可し、当該信号線を遮断することにより禁止する。

【0072】

モータコントローラ１３は、コントローラ１４の指令に基づいて、インバータ６のスイッチング素子６１ＵＨ，６１ＶＨ，６１ＷＨ，６１ＵＬ，６１ＶＬ，６１ＷＬのスイッチング動作を制御することにより、電気モータ２２への供給電流を制御する。

【0073】

コントローラ１４は、マイクロコンピュータなどによって構成されており、モータ駆動装置１００を監視および制御する。コントローラ１４は、電気モータ２２がトルク失陥するような異常発生時に、作動許可部１２に作動許可指令を与え、正常時に作動許可部１２に作動禁止指令を与える。コントローラ１４は、バッテリの電源電圧（＋ＢＳ）によって動作する。

【0074】

電気モータ２２がトルク失陥する事例としては、モータ電源回路５が動作を停止した電源失陥状態、モータコントローラ１３によるインバータ６の制御が不可能になった状態などが挙げられる。また、コントローラ１４が電源再投入後にシステムの正常を判定できたときに、作動許可部１２の作動禁止状態から作動許可状態への復帰が行われる。

【0075】

〔異常時のモータ制御〕
続いて、ホイル圧が高圧である状況で電源失陥が発生した場合のモータ駆動装置１００による電気モータ２２の制御について説明する。図５は、モータ駆動装置１００の短絡ブレーキ動作時の各部の動作を示す波形図である。図６は、比較例に係るモータ駆動装置の短絡ブレーキ動作時の各部の動作を示す波形図である。

【0076】

電源失陥状態でホイルシリンダ８１～８４のホイル圧が高まると、ホイル圧によってピストン２３が急激に戻されることにより、電気モータ２２が正常動作時とは逆方向に回転する。この場合、直動機構２０は逆効率を有する。回転運動が直線運動に変換される場合の効率が正効率であり、直線運動が回転運動に変換される場合の効率が逆効率である。したがって、電気モータ２２は、ホイル圧によって回転され得る。

【0077】

電気モータ２２は、逆回転すると３相交流の誘起電圧を発生する。これらの誘起電圧は、いずれもが、インバータ６におけるスイッチング素子６１のボディダイオード６１ｂによって整流され、図５において一点鎖線にて示すように、さらにコンデンサＣによってほぼ直流の電圧に平滑化される。

【0078】

回転検知部８は、平滑化された電圧が所定値を超えると、電気モータ２２が回転していると判定する。ＯＮ電圧判定部９は、その判定を受けて、インバータ６におけるＶ相の誘起電圧が閾値を超えている期間があると当該期間をＯＮ期間と判定する。スイッチ制御部１０は、当該ＯＮ期間において、当該誘起電圧に同期させてゲート駆動信号を生成し、出力する。

【0079】

コントローラ１４は、例えば電源失陥により電気モータ２２のトルク失陥状態を認識すると、図５において太い実線にて示すように、出力信号の電圧をハイレベル（例えば、数Ｖ程度）からローレベル（ほぼ０Ｖ）に低下させる。ハイレベルの出力信号は、作動許可部１２に作動禁止指令として与えられ、ローレベルの出力信号は、作動許可部１２に作動許可指令として与えられる。

【0080】

作動許可部１２は、ローレベルの出力信号すなわち作動許可指令を受けて、伝送信号線を導通させる。これにより、図５において細い実線にて示すように、スイッチ制御部１０から出力されるパルス状のゲート駆動信号が短絡スイッチ７のゲートに与えられる。短絡スイッチ７は、ゲート駆動信号によって断続的にＯＮする。

【0081】

この状態で、短絡スイッチ７を介して電気モータ２２のＶ相に流れる短絡電流は、図５において破線にて示すように変化する。また、電気モータ２２のＷ相には、図５において二点鎖線にて示す電流が流れる。短絡電流が電気モータ２２に流れることにより、電気モータ２２は、短絡ブレーキ動作をする。これにより、電気モータ２２の逆回転が減速するので、ピストン２３の戻りを短い距離に抑えることができる。また、短絡スイッチ７が断続的にＯＮするので、電流経路のインバータ６のスイッチング素子６１（ＦＥＴ）、短絡スイッチ７（ＦＥＴ）、および、電気モータ２２の発熱を低減することができる。

【0082】

ここで、モータ駆動装置１００からスイッチ制御部１０を省いたモータ駆動装置を比較例とする。当該モータ駆動装置では、図６において細い実線にて示すように、ＯＮ電圧判定部９から出力されるＯＮ期間を示す信号がローレベルからハイレベルに変化することにより、短絡スイッチ７がＯＮする。これにより、電気モータ２２には、図６において太い二点鎖線にて示すようにＷ相に電流が流れるので、図６において破線にて示す短絡電流は、図５に示す短絡電流よりも長い期間流れる。よって、図６に示す短絡電流のピーク値は、図５に示す例（破線にて示す）と比較して十数パーセント程度、大きくなる。

【0083】

このように、モータ駆動装置１００は、短絡スイッチ７を断続的にＯＮさせることにより、短絡スイッチ７を持続的にＯＮさせる比較例のモータ駆動装置と比べて、短絡電流のピーク値を低減させることができる。

【0084】

〔モータ駆動装置による効果〕
以上のように、本実施形態に係るモータ駆動装置１００は、短絡スイッチ７と、回転検知部８と、スイッチ制御部１０とを備えている。短絡スイッチ７は、電気モータ２２の端子間を短絡する。回転検知部８は、電気モータ２２のトルクが失陥したときに電気モータ２２が発生する誘起電圧によって、電気モータ３３が回転していることを検知する。スイッチ制御部１０は、電気モータ２２が回転していることが回転検知部８によって検知されると、短絡スイッチ７を誘起電圧に同期して断続的にＯＮさせる。

【0085】

上記構成によれば、モータ電源回路５から電気モータに電力を供給できないときなどの電気モータ２２のトルク失陥時に、短絡スイッチ７を断続的にＯＮさせる。これにより、短絡スイッチ７を介して電気モータ２２の端子間に流れる電流（短絡電流）のピーク値を低減することができる。

【0086】

また、モータ駆動装置１００において、短絡スイッチ７は、３相モータである電気モータ２２の任意の１相、例えばＵ相の端子間を短絡する。加えて、モータ駆動装置１００において、スイッチ制御部１０は、端子間が短絡されたＵ相の次の位相のＶ相の電流のゼロから最大値までの期間で前記短絡スイッチをＯＮさせてもよい。

【0087】

上記の構成によれば、減速トルクが大きく発生する期間でのみ短絡スイッチ７をＯＮさせることができる。これにより、短絡電流をピークに達する前に遮断することができる。

【0088】

また、モータ駆動装置１００において、スイッチ制御部１０は、誘起電圧によって動作してもよい。これにより、電源失陥時でも、短絡スイッチ７の駆動を行うことができる。

【0089】

なお、本実施形態に係るモータ駆動装置１００は、上述した電気モータ２２のトルク失陥状態（電源失陥状態、インバータ６の制御不能状態など）に電気モータ２２を短絡ブレーキ動作させることに有用である。また、モータ駆動装置１００は、電源停止時に慣性で回転を維持するモータの停止時間を短縮するという一般的な短絡ブレーキ動作を電気モータ２２に行わせる場合にも有用である。

【0090】

また、本実施形態に係る車両用制動装置１は、電動シリンダ２と、モータ駆動装置１００とを備えている。電動シリンダ２は、電気モータ２２によって駆動されるピストン２３がシリンダ２１内の液圧室２４を移動することによって生じる液圧でホイルシリンダ８１～８４を加圧する。

【0091】

上記の構成によれば、制動液圧（ホイルシリンダ８１～８４の液圧）が増加している途中で電気モータ２２のトルク失陥が生じた場合、電気モータ２２の回転速度が低減される。これにより、制動液圧が増加している途中、または制動液圧が保持されている間で電源失陥が生じた場合において生じるピストン２３の戻りによる衝撃荷重が抑制される。

【0092】

また、本実施形態に係る車両用制動装置１は、直動機構２０を有する電動シリンダ２を備えている。直動機構２０は、ナット２０ｂ、ねじ軸２０ｄおよびボール２０ｅを含むボールねじと、電気モータ２２の駆動軸２２ｂの回転駆動力を駆動軸２２ｂとナット２０ｂの回転中心とが一致する方向に伝達する遊星歯車機構とを有している。

【0093】

上記の構成によれば、ナット２０ｂと電気モータ２２とを一致する方向に配置することができる。これにより、電動シリンダ２が配置されるスペースを小さくすることができる。

【0094】

〔付記事項〕
本件は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。また、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本件の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0095】

１ 車両用制動装置
２ 電動シリンダ
５ モータ電源回路（電源）
７ 短絡スイッチ
８ 回転検知部（検知部）
１０ スイッチ制御部（制御部）
２１ シリンダ
２３ ピストン
２４ 液圧室
８１～８４ ホイルシリンダ
１００ モータ駆動装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】