特表 2022-552871 電気機械式ブレーキシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-20

(54)【発明の名称】電気機械式ブレーキシステム

(51)【国際特許分類】

   F16D 61/00 20060101AFI20221213BHJP

   B60T 13/74 20060101ALI20221213BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20221213BHJP

   H02P 29/02 20160101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

F16D61/00

B60T13/74 G

H02P27/06

H02P29/02

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022523437

(86)(22)【出願日】2020-10-20

(85)【翻訳文提出日】2022-06-08

(86)【国際出願番号】 EP2020079458

(87)【国際公開番号】W WO2021078716

(87)【国際公開日】2021-04-29

(31)【優先権主張番号】201911001134.4

(32)【優先日】2019-10-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522087992

【氏名又は名称】ハルデックス・ヴィーアイイー・（シャンハイ）・エレクトロメカニカル・ブレイク・システム・カンパニー・リミテッド

(71)【出願人】

【識別番号】522089387

【氏名又は名称】ハルデックス・ブレイク・プロダクツ・アクチエボラーグ

(74)【代理人】

【識別番号】100069556

【弁理士】

【氏名又は名称】江崎 光史

(74)【代理人】

【識別番号】100111486

【弁理士】

【氏名又は名称】鍛冶澤 實

(74)【代理人】

【識別番号】100191835

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 真介

(74)【代理人】

【識別番号】100221981

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 大成

(72)【発明者】

【氏名】ドン・シアンピン

【テーマコード（参考）】

3D048

3J058

5H501

5H505

【Ｆターム（参考）】

3D048BB57

3D048CC49

3D048HH18

3D048HH58

3D048HH68

3D048KK18

3J058AA78

3J058AA87

3J058BA80

3J058CC15

3J058CD40

3J058FA06

5H501AA20

5H501CC01

5H501HA01

5H501HA07

5H501HA08

5H501HA15

5H501HB07

5H501MM03

5H505AA16

5H505CC01

5H505DD03

5H505EE48

5H505HA01

5H505HA05

5H505HA08

5H505HA09

5H505HA16

5H505HB01

5H505MM03

(57)【要約】

本発明は、電気機械式ブレーキ技術に関し、特に電気機械式ブレーキシステムに関する。当該電気機械式ブレーキシステムは、１つのキャパシタをベースとする１つの電源と少なくとも１つの電気ブレーキ装置とから構成される。この電気ブレーキ装置は、ブレーキ力を生成するために１つの電力供給主回路を介して当該キャパシタをベースとする電源から電力を取得する１つのモータを有する。当該電気機械式ブレーキシステムは、当該電力供給主回路に並列に接続された１つのエネルギー回生回路をされに有する。このエネルギー回生回路は、１つの一方向導電素子及び／又は１つの電圧調整要素を有する。ブレーキ要求に対する応答として、当該ブレーキ力が低下されるか、又はブレーキが、少なくとも部分的に解除され、当該モータが、当該エネルギー回生回路を介して当該キャパシタをベースとする電源に回生されるエネルギーを生成する。本発明は、当該モータが回生制動する方向に回転する時に生成される逆起電力の蓄積を回避できる。その結果、回路の過電圧破損の潜在的な危険が回避され、当該電気機械式ブレーキシステムのエネルギー消費が減少する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気機械式ブレーキシステムであって、この電気機械式ブレーキシステム（１）は、キャパシタをベースとする１つの電源（１１）と少なくとも１つの電気ブレーキ装置（１２）とから構成され、この電気ブレーキ装置（１２）は、ブレーキ力を生成するために１つの電力供給主回路（１３）を介して前記キャパシタをベースとする電源（１１）から電力を取得する１つのモータ（１２１）を有する当該電気機械式ブレーキシステムにおいて、
前記電気機械式ブレーキシステム（１）は、前記電力供給主回路（１３）に並列に接続された１つのエネルギー回生回路（１４）をさらに有し、このエネルギー回生回路（１４）は、１つの一方向導電素子（Ｄ１）及び／又は１つの電圧調整要素（５３，５４）を有し、
ブレーキ要求に対する応答として、前記ブレーキ力が低下されるか、又はブレーキが、少なくとも部分的に解除され、前記モータ（１２１）が、前記エネルギー回生回路（１４）を介して前記キャパシタをベースとする電源（１１）に回生されるエネルギーを生成することを特徴とする電気機械式ブレーキシステム。

【請求項2】

前記エネルギー回生回路（１４）が、前記電圧調整要素を有する場合に、この電圧調整要素は、１つの線形電圧レギュレータ（５４）及び／又は１つのＤＣ－ＤＣコンバータ（５３）から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項3】

前記エネルギー回生回路（１４）が、前記電圧調整要素を有する場合に、前記電圧調整要素の動作電圧の閾値が、前記キャパシタをベースとする電源（１１）の最大動作電圧よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項4】

前記エネルギー回生回路（１４）は、前記エネルギーによって生成される再充電電流を制限するために１つの抵抗（Ｒ１０）を有することを特徴とする請求項１に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項5】

前記エネルギー回生回路（１４）が、前記一方向導電素子（Ｄ１）を有する場合に、この一方向導電素子（Ｄ１）は、１つのダイオード、１つのサイリスタ、１つのトリオード又は１つのＭＯＳトランジスタのうちの少なくとも１つの素子から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項6】

前記キャパシタをベースとする電源（１１）の充電レベルが、前記モータ（１２１）から前記エネルギー回生回路（１４）を介して前記キャパシタをベースとする電源（１１）に回生される実際に回生可能なエネルギーに近付けられるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項7】

前記キャパシタをベースとする電源（１１）の充電レベルが、前記モータ（１２１）から前記エネルギー回生回路（１４）を介して前記キャパシタをベースとする電源（１１）に回生される最大に回生可能なエネルギーに相当するプリセットマージンを確保するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項8】

前記電気ブレーキ装置（１２）の機械式トランスミッション機構が、自動でないロック機構であることを特徴とする請求項１に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項9】

前記電気機械式ブレーキシステム（１）は、１つの保護スイッチアセンブリ（１２３）をさらに有し、
前記キャパシタをベースとする電源（１１）は、前記保護スイッチアセンブリ（１２３）を介して前記モータ（１２１）に電気接続されていて、
前記保護スイッチアセンブリ（１２３）は、前記電力供給主回路（１３）の順方向の導通を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項10】

前記電気ブレーキ装置（１２）は、１つの制御モジュール（１２２）をさらに有し、この制御モジュール（１２２）は、前記モータ（１２１）と前記保護スイッチアセンブリ（１２３）とに電気接続されていて、異常信号に対する応答として、前記モータ（１２１）と前記キャパシタをベースとする電源（１１）との間の電気接続を遮断するために、前記保護スイッチアセンブリ（１２３）を制御することを特徴とする請求項９に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項11】

前記保護スイッチアセンブリ（１２３）は、１つのトリオード（Ｔ１）と少なくとも２つのＭＯＳトランジスタ（Ｑ７－Ｑ８）とから構成されていて、
前記少なくとも２つのＭＯＳトランジスタ（Ｑ７－Ｑ８）は、前記電力供給主回路（１３）に直列に接続されていて、前記トリオード（Ｔ１）は、前記少なくとも２つのＭＯＳトランジスタ（Ｑ７－Ｑ８）に電気接続されていて、
前記制御モジュール（１２２）は、前記異常信号に対する応答として、前記モータ（１２１）と前記キャパシタをベースとする電源（１１）との間の電気接続を遮断するために、前記トリオード（Ｔ１）を制御することによって、複数の前記ＭＯＳトランジスタのうちの少なくとも２つのＭＯＳトランジスタ（Ｑ７－Ｑ８）をオフにすることを特徴とする請求項１０に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項12】

前記制御モジュール（１２２）は、１つの主制御部（１２２１）と１つのモータ駆動モジュール（１２２２）とを有し、前記モータ（１２１）は、少なくとも２つの相入力部を有し、
前記主制御部（１２２１）は、１つのパワースイッチに通信可能に接続されていて、
前記主制御部（１２２１）は、前記パワースイッチをオン又はオフするように構成されていて、
前記パワースイッチは、前記モータ駆動モジュール（１２２２）を有効にするために構成されていて、
前記モータ駆動モジュール（１２２２）は、正のトルクを出力するために前記モータ（１２１）を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項13】

前記モータ（１２１）は、３つの相入力部を有し、
前記ブレーキ要求に対する応答として、前記ブレーキ力が低下されるか、又はブレーキが、少なくとも部分的に解除されると、前記モータ（１２１）は、このモータ（１２１）を駆動させて正のトルクを出力するために前記３つの相入力部のうちの少なくとも１つの相入力部を介して前記電力供給主回路（１３）から出力を取得し、前記エネルギー回生回路（１４）は、前記３つの相入力部のうちの残りの相入力部を介して前記モータ（１２１）から電力を回生することを特徴とする請求項１０に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項14】

前記モータ（１２１）は、ＤＣモータから構成されていることを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【請求項15】

前記キャパシタをベースとする電源（１１）は、ウルトラキャパシタから構成されていることを特徴とする請求項１～１３のいずれか１項に記載の電気機械式ブレーキシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気機械式ブレーキ技術に関し、特に電気機械式ブレーキシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両は、人々の毎日の交通に欠かせなく、高い普及率を有する。車両の周辺の障害物を回避するため、運転中にブレーキ装置を使用して車両の移動速度を減少させ、又は車両の移動を停止させることが頻繁に必要である。

【0003】

ブレーキパッドを駆動してロータリーブレーキディスクを摩擦係合させるため、従来のブレーキ装置は、多くの場合に油圧又は空気圧を媒体による機械駆動として使用する。その結果、制動の目的が達成される。従来のブレーキシステムは、長い応答時間と、低い効率を引き起こす複雑なエネルギー伝達経路とを有する。

【0004】

車両のブレーキ性能を向上させ、ブレーキシステムの構成を簡略化するため、従来の技術は、電気機械式ブレーキ（ＥＭＢ）システムをさらに提案する。

【0005】

既存の電気機械式ブレーキシステムでは、ブレーキ動作の初期エネルギー（ｒａｗ ｅｎｅｒｇｙ）が、車両のバッテリから供給される。当該初期エネルギーは、電圧変換によってウルトラキャパシタモジュールに充電される。当該ウルトラキャパシタモジュールは、ブレーキ力を生成するために電気エネルギーをブレーキ用モータに直接に出力できる。

【0006】

既存の電気機械式ブレーキシステムは、ブレーキ力を生成するためのモータと、このモータによって駆動される機械式トランスミッション機構とを有し得る。ブレーキディスクにおいて、当該機械式トランスミッション機構は、キャリパーを有し得る。

【0007】

運転者が、ブレーキペダルを踏むか、又はＡＢＳ、ＥＳＰ、自動運転システム等によるような無人操作モード中にブレーキ命令を生成する時に、モータ制御装置が、当該ブレーキ命令を受信した後に順方向に回転させるためにモータを制御できる。その結果、ブレーキ力を生成するため、当該機械式トランスミッション機構が駆動され、ブレーキパッドが、ブレーキディスクに対して押圧される。

【0008】

その一方で、当該機械式トランスミッション機構は、当該ブレーキ力の伝達中に当該モータから出力されたエネルギーの一部を蓄積できる。

【0009】

主ブレーキ又はパーキングブレーキを緩めるか又は解除するための命令を受信したことに対する応答として、当該モータ制御装置は、当該印加されたブレーキ力を変更するために当該モータを制御できる。当該モータは、当該機械式トランスミッション機構の効果の下で回生制動する方向に回転できる。当該回生制動する方向のモータの回転速度は、ブレーキ動作が起動された時に生成されるブレーキ力の総量に比例する。すなわち、当該ブレーキ動作中に印加されるブレーキ力が大きい程、ブレーキペダルが解除される時に当該機械式トランスミッション機構が放つ反発力はより大きい。これに応じて、当該回生制動する方向のモータの回転速度は、より大きくできる。

【0010】

当該モータが回生制動する方向に回転する時に、逆起電力が生成され得る。当該逆起電力は、当該モータ制御装置にわたる電圧上昇を引き起こし得る。したがって、当該エネルギーの一部が解放されない場合は、当該電気機械式ブレーキシステムの回路に過電圧破損を非常に引き起こしやすい。

【0011】

さらに、車両の走行中の何回ものブレーキ動作の必要性に起因して、既存の電気機械式ブレーキシステムは、多大なエネルギー損失を必ず引き起こし得る。当該エネルギー損失は、当該車両のエネルギー損失を減らすためには不都合である。

【0012】

したがって、上記の欠点を排除するためには、電気機械式ブレーキ技術の分野において、回路の過電圧破損の潜在的な危険が回避され、電気機械式ブレーキシステムのエネルギー消費が減少するように、モータが回生制動する方向に回転する時に生成される逆起電力の蓄積を回避することが必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明の課題は、特に、
－モータが回生制動する方向に回転する時に生成される逆起電力の蓄積を回避すること、及び／又は
－回路の過電圧破損の潜在的な危険を回避すること、及び／又は
－電気機械式ブレーキシステムのエネルギー消費を減少すること、
に関して改良されている電気機械式ブレーキシステムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明によれば、当該本発明の課題は、独立請求項に記載の特徴によって解決される。本発明による追加の好適な実施の形態は、従属請求項に記載されている。

【0015】

１つ以上の観点の基本的な理解を提供するため、これらの観点の概要を以下に記載する。要約書は、意図されるこれらの全ての観点の広範囲に及ぶ概要ではなく、全ての観点における要部又は重要な要素を特定しようとするものではない。要約書の唯一の目的は、以下に記載されているより詳細な説明に対する前触れとして、簡略化された形式で１つ以上の観点の幾つかの思想を提供することである。

【0016】

上記の欠点を排除するため、本発明は、回路の過電圧破損の潜在的な危険が回避され、電気機械式ブレーキシステムのエネルギー消費が減少するように、モータが回生制動する方向に回転する時に生成される逆起電力の蓄積を回避する電気機械式ブレーキ（ＥＭＢ）システムを提供する。

【0017】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムは、キャパシタをベースとする１つの電源と少なくとも１つの電気ブレーキ装置とから構成され得る。この電気ブレーキ装置は、ブレーキ力を生成するために１つの電力供給主回路を介して当該キャパシタをベースとする電源から電力を取得する１つのモータを有し得る。当該電気機械式ブレーキシステムは、当該電力供給主回路に並列に接続された１つのエネルギー回生回路をさらに有し得る。このエネルギー回生回路は、１つの一方向導電素子及び／又は１つの電圧調整要素を有し得る。

【0018】

ブレーキ要求に対する応答として、当該ブレーキ力が低下されるか、又はブレーキが、少なくとも部分的に解除されると、当該モータが、当該エネルギー回生回路を介して当該キャパシタをベースとする電源に回生されるエネルギーを生成できる。

【0019】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該エネルギー回生回路が、当該電圧調整要素を有する場合に、この電圧調整要素は、１つの線形電圧レギュレータ及び／又は１つのＤＣ－ＤＣコンバータから構成されている。

【0020】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該エネルギー回生回路が、当該電圧調整要素を有する場合に、当該電圧調整要素の動作電圧の閾値が、当該キャパシタをベースとする電源の最大動作電圧よりも大きい。

【0021】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、 当該エネルギー回生回路は、当該エネルギーによって生成される再充電電流を制限するために１つの抵抗を有し得る。

【0022】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該エネルギー回生回路が、当該一方向導電素子を有する場合に、この一方向導電素子は、１つのダイオード、１つのサイリスタ、１つのトリオード又は１つのＭＯＳトランジスタのうちの少なくとも１つの素子から構成され得る。

【0023】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該キャパシタをベースとする電源の充電レベルが、当該モータから当該エネルギー回生回路を介して当該キャパシタをベースとする電源に回生される実際に回生可能なエネルギーに近付けられるように構成されている。

【0024】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該キャパシタをベースとする電源の充電レベルが、当該モータから当該エネルギー回生回路を介して当該キャパシタをベースとする電源に回生される最大に回生可能なエネルギーに相当するプリセットマージンを確保するように構成されている。

【0025】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、好ましくは、当該電気ブレーキ装置の機械式トランスミッション機構が、自動でないロック機構であり得る。

【0026】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該電気機械式ブレーキシステムは、１つの保護スイッチアセンブリをさらに有し得て、当該キャパシタをベースとする電源は、当該保護スイッチアセンブリを介して当該モータに電気接続され得て、当該保護スイッチアセンブリは、当該電力供給主回路の順方向の導通を制御するように構成され得る。

【0027】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、好ましくは、当該電気ブレーキ装置は、１つの制御モジュールをさらに有し得て、この制御モジュールは、当該モータと当該保護スイッチアセンブリとに電気接続されていて、異常信号に対する応答として、当該モータと当該キャパシタをベースとする電源との間の電気接続を遮断するために、当該保護スイッチアセンブリを制御する。

【0028】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該保護スイッチアセンブリは、１つのトリオードと少なくとも２つのＭＯＳトランジスタとから構成され得て、当該少なくとも２つのＭＯＳトランジスタは、当該電力供給主回路に直列に接続されていて、当該トリオードは、当該少なくとも２つのＭＯＳトランジスタに電気接続され得て、当該制御モジュールは、当該異常信号に対する応答として、当該モータと当該キャパシタをベースとする電源との間の電気接続を遮断するために、当該トリオードを制御することによって、複数の当該ＭＯＳトランジスタのうちの少なくとも２つのＭＯＳトランジスタをオフにし得る。

【0029】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該制御モジュールは、１つの主制御部と１つのモータ駆動モジュールとを有し得て、当該モータは、少なくとも２つの相入力部を有し得て、当該主制御部は、１つのパワースイッチに通信可能に接続され得て、当該主制御部は、当該パワースイッチをオン又はオフするように構成され得て、当該パワースイッチは、当該モータ駆動モジュールを有効にするために構成され得て、当該モータ駆動モジュールは、正のトルクを出力するために当該モータを制御するように構成され得る。

【0030】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、好ましくは、当該モータは、３つの相入力部を有し得て、当該ブレーキ要求に対する応答として、当該ブレーキ力が低下されるか、又はブレーキが、少なくとも部分的に解除されると、当該モータは、このモータを駆動させて正のトルクを出力するために当該３つの相入力部のうちの少なくとも１つの相入力部を介して当該電力供給主回路から出力を取得し得て、当該エネルギー回生回路は、当該３つの相入力部のうちの残りの相入力部を介して当該モータから電力を回生し得る。

【0031】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該モータは、ＤＣモータから構成され得る。

【0032】

本発明において提供される電気機械式ブレーキシステムによれば、オプションとして、当該キャパシタをベースとする電源は、ウルトラキャパシタから構成され得る。

【0033】

本発明の有益な構成は、特許請求の範囲、詳細な説明及び図面に記載されている。

【0034】

冒頭で述べた複数の特徴の利点及び複数の特徴の組み合わせの利点は、専ら例示として役立ち、これらの利点を得る必要のある本発明による複数の実施の形態を必要とすることなしに選択的に又は組み合わせて使用されてもよい。

【0035】

以下の記載は、当初の出願及び特許の－保護範囲でない－開示に該当する。さらなる特徴が、図面から読み取れ、特に図示された構成と相互の複数の構成要素の寸法とこれらの構成要素の相対配置とこれらの構成要素の動作接続とから読み取られ得る。本発明の複数の異なる実施の形態の複数の特徴の組み合わせ又は特許請求の範囲に記載の選択された符号に依存しない複数の異なる請求項に記載の複数の特徴の組み合わせも可能であり、当該組み合わせは、当該特徴によって動機づけされる。当該組み合わせは、独立した複数の図に示されているか又はこれらの図を説明するときに記載されている特徴にも関連する。これらの特徴は、複数の異なる請求項の複数の特徴と組み合わせてもよい。さらに、本発明のさらなる実施の形態が、特許付与された独立請求項に該当しない請求項で規定された特徴を有しないことが可能である。

【0036】

特許請求の範囲と明細書とに記載された複数の特徴の数は、副詞「少なくとも」を明記する必要なしに、この正確な数と当該記載された数よりも大きい数を網羅すると解せられ得る。例えば、１つの構成要素が言及されている場合、これは、正確に１つの構成要素が存在するか又は２つの構成要素が存在するか又は３つ以上の構成要素が存在すると解せられ得る。追加の特徴が、これらの特徴に追加されてもよく、又は、これらの特徴が、それぞれの製品の特徴にすぎなくてもよい。

【0037】

特許請求の範囲に記載の符号は、特許請求の範囲によって保護される事項の範囲を限定するものではない。これらの符号の唯一の機能は、特許請求の範囲をより容易に理解させることである。

【0038】

上記の本発明の特徴及び利点は、下記の図に関連する当該開示の実施の形態の詳細な説明を読んだ後により良好に理解される。図面では、構成要素の寸法は必ずしも正確でなく、類似に関連する特徴を有する構成要素は、同じ符号又は類似の符号を有する。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】本発明の実施の形態による電気機械式ブレーキシステムの回路図を示す。

【図2】本発明の実施の形態による三相モータの概略図である。

【図3】本発明の実施の形態による電気ブレーキ装置の概略図である。

【図4A】本発明の実施の形態による三相モータによって電力を回収することを概略的に示す。

【図4B】本発明の実施の形態による三相モータによって電力を回収することを概略的に示す。

【図5】本発明の実施の形態によるエネルギー回生回路の概略図である。

【図6】本発明の実施の形態によるエネルギー回生回路の概略図である。

【図7A】本発明の実施の形態による保護スイッチアセンブリを概略的に示す。

【図7B】本発明の実施の形態による保護スイッチアセンブリを概略的に示す。

【図8】本発明の実施の形態による電気機械式ブレーキシステムの概略図である。

【図9】本発明の実施の形態による電気機械式ブレーキシステムによって実行されるブレーキ動作のフローチャートである。

【図10】本発明の別の実施の形態による電気機械式ブレーキシステムによって実行されるエネルギー回生のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下に、本発明の実施の形態を特定の実施の形態によって説明する。当業者は、本発明の開示から本発明の他の利点及び機能を容易に理解できる。本発明の記述は、実施の形態に関連して記述されているかもしれないが、これは、本発明の特徴が当該実施の形態に限定されることを意味しない。他方で、本発明の当該実施の形態内で可能である他の代替又は変更を網羅するように、本発明は、当該実施の形態に関連して記述されている。本発明を完全に理解するため、多くの特定の詳細が、以下の記述に含まれている。本発明は、これらの詳細なしでも実現され得る。さらに、本発明を不明確にすることを回避するため、幾つかの特定の詳細が省略されている。

【0041】

モータが、回生制動する方向に（ｉｎ ａ ｒｅｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）回転する時に生成される逆起電力の蓄積を回避するため、本発明は、電気機械式ブレーキ（ＥＭＢ）の実施の形態を提供する。その結果、回路の過電圧破損の潜在的な危険が回避され、当該電気機械式ブレーキのエネルギー消費が減少する。

【0042】

図１は、本発明の実施の形態による電気機械式ブレーキ（１）の回路図である（図１参照）。

【0043】

図１に示されているように、この実施の形態によって提供される電気機械式ブレーキ（１）は、キャパシタをベースとする電源１１と少なくとも１つの電気ブレーキ装置１２とを有してもよい。

【0044】

キャパシタをベースとする電源１１は、主に、電気機械式ブレーキシステムに対してブレーキ力を生成するブレーキ用モータ１２１を駆動するために要求されるエネルギーを供給するように構成されている。キャパシタをベースとする電源１１は、限定しないものの、直列及び／又は並列にある複数のキャパシタユニットから構成されるウルトラキャパシタ群から成る。当該ウルトラキャパシタ群は、電力をモータに直接に供給し、エネルギーを回生するように構成されてもよい。この回路構成は、短期間の大容量の伝送を保証できる。

【0045】

当該実施の形態による電気機械式ブレーキ（１）では、直列に接続された複数のキャパシタユニットＣ１－Ｃｎから成るウルトラキャパシタ群が、電気機械式ブレーキシステム（１）のキャパシタをベースとする電源１１として選択されてもよい。

【0046】

電気機械式ブレーキシステム（１）は、自動車の蓄電池、パワーバッテリ又は発電機からエネルギーを得てもよく、電圧変換のような当業者に周知の従来の方法によってキャパシタをベースとする電源１１を充電してもよい。ブレーキ要求に対する応答としてブレーキ力を生成するため、キャパシタをベースとする電源１１は、電気エネルギーをブレーキ用モータ１２１に直接に出力してもよい。

【0047】

直接に接続された複数のキャパシタユニットＣ１－Ｃｎから成るウルトラキャパシタ群１１と、自動車のバッテリからエネルギー得るための解決策とは、本発明の概念を公衆により明確に示し、実行可能な解決策を提供するが、本発明の範囲を限定しようとしないことを主に目的とする本発明で提供される特定の実施の形態にすぎないことを、当該当業者は理解できる。

【0048】

他の実施の形態では、当該当業者は、キャパシタをベースとする電源１１の他の構成又は形式を採用してもよく、ブレーキ用モータ１２１を駆動するために要求されるエネルギーを得るため他の手段を採用してもよい。

【0049】

図１に示されたように、この実施の形態によって提供された電気機械式ブレーキ（１）は、１つ以上の電気ブレーキ装置１２を有してもよい。自動車の速度を減少させるため、複数の電気ブレーキ装置１２が、当該自動車の複数のホイールの端部に配置されてもよい。

【0050】

電気ブレーキ装置１２は、電気ブレーキ装置１２は、ブレーキ用モータ１２１、制御モジュール１１２及びパワースイッチアセンブリ１２３から構成され得る。ブレーキ用モータ１２１は、限定されないものの、三相モータを有し、電気ブレーキ装置１２の電力供給主回路（１３）を介してキャパシタをベースとする電源１１から電力を得てもよい。その結果、ブレーキ用モータ１２１は、自動車の速度を減少するために要求されるブレーキ力を生成するために順方向に回転される。

【0051】

例としては、制御モジュール１２２が、ブレーキ要求を処理しモータ制御信号を出力するための主制御部１２２１と、モータ駆動モジュール１２２３と、電流サンプリング回路１２２４とを有する。制御モジュール１２２の当該モータ制御部及び駆動回路は、現存するモータ技術の実行可能な構成によって置換され得ることを、当該当業者は理解できる。

【0052】

図２は、本発明の実施の形態による三相モータの概略図である（図２参照）。

【0053】

図２に示されているように、１つの実施の形態では、上記のブレーキ用モータ１２１は、３つの相入力部Ｕ，Ｖ及びＷを有する三相モータでもよい。三相モータ１２１は、６つのＭＯＳトランジスタＱＨ１－ＱＨ３，ＱＬ１－ＱＬ３から成る三相フルブリッジ駆動回路１２２３によって駆動されてもよい。

【0054】

制御命令に対する応答として、三相フルブリッジ駆動回路１２２３は、ブレーキ力を生成するためにＭＯＳトランジスタＱＨ１－ＱＨ３，ＱＬ１－ＱＬ３をオン及びオフすることによって三相モータ１２１を順方向に回転させるように駆動できる。ＭＯＳトランジスタＱＨ１－ＱＨ３，ＱＬ１－ＱＬ３のオン及びオフは、受信された制御命令と三相モータ１２１の回転子の位置とにしたがって決定されてもよい。明確に言えば、当該制御命令に対する応答として、三相フルブリッジ駆動回路１２２３のＷ相の高圧側のトランジスタＱＨ１とＵ相の低圧側のトランジスタＱＬ３とが最初にターンオンされ、Ｗ相の低圧側のトランジスタＧＬ１とＵ相の高圧側のトランジスタＧＨ３とがターンオフされてもよい。このとき、三相ブレーキ用モータ１２１は、Ｗ相を経て電力を取得できる。

【0055】

その後に、三相フルブリッジ駆動回路１２２３のＶ相の高圧側のトランジスタＱＨ２とＷ相の低圧側のトランジスタＱＬ１とが最初にターンオンされ、Ｖ相の低圧側のトランジスタＱＬ２とＷ相の高圧側のトランジスタＧＨ１とがターンオフされてもよい。このとき、このとき、三相ブレーキ用モータ１２１は、Ｖ相を経て電力を取得できる。

【0056】

その後に、三相フルブリッジ駆動回路１２２３のＵ相の高圧側のトランジスタＱＨ３とＶ相の低圧側のトランジスタＱＬ２とが最初にターンオンされ、Ｕ相の低圧側のトランジスタＱＬ３とＶ相の高圧側のトランジスタＱＨ２とがターンオフされてもよい。このとき、三相ブレーキ用モータ１２１は、Ｕ相を経て電力を取得できる。

【0057】

同様に、三相ブレーキ用モータ１２１は、電気ブレーキ装置１２の電力供給主回路（１３）を介してキャパシタをベースとする電源１１から電力を、複数の相入力部のうちの少なくとも１つの相入力部によって交互に取得してもよい。その結果、三相ブレーキ用モータ１２１は順方向に回転し、車両の速度を減少するために要求されるブレーキ力が生成される。

【0058】

当業者は、上記の三相モータ１２１が本発明による１つの実施の形態であることを理解できる。別の実施の形態では、電気ブレーキ装置１２の電力供給主回路（１３）を介してキャパシタをベースとする電源１１から電力を取得するため、場合によっては、２つの相入力部だけを有するモータが使用されてもよい。その結果、当該モータは順方向に回転し、車両の速度を減少するために要求されるブレーキ力が生成される。したがって、当該モータは、２相フルブリッジ駆動回路によって駆動されてもよく、又は２相ハーフブリッジ駆動回路によって駆動されてもよい。

【0059】

ブレーキ用モータ１２１の駆動回路の構成を簡略化し、より良好な速度性能を取得するため、直流モータが、ブレーキ力を生成するブレーキ用モータ１２１として選択されてもよい。当該直流モータは、適切な電圧を出力するキャパシタをベースとする電源１１によって電力供給されてもよく、又はＤＣ－ＤＣコンバータモジュールを介してキャパシタをベースとする電源１１によって電力供給されてもよい。

【0060】

図１に示されているように、電気ブレーキ装置１２の電力供給主回路（１３）は、キャパシタをベースとする電源１１の電圧出力端子と電気モータ１２１の電圧入力端子とにそれぞれ接続されてもよい。電力供給主回路（１３）は、キャパシタをベースとする電源１１によって出力される電力をブレーキ用モータ１２１に供給するように主に構成されている。

【0061】

電力供給主回路（１３）は、この電力供給主回路（１３）をオン又はオフに切り替えるためのパワースイッチアセンブリ１２３にさらに接続されてもよい。パワースイッチアセンブリ１２３は、１つ以上のパワースイッチから構成され得て、電気ブレーキ装置１２の制御モジュール１２２によって制御され得る。

【0062】

運転者が、ブレーキペダルを踏むか、又はＡＢＳ、ＥＳＰ、自動運転システム等によるような無人操作モード中にブレーキ命令を生成する時に、ブレーキ要求を示す命令を受信したことに対する応答として、ブレーキ用モータ１２１に電力を供給するために電力供給主回路（１３）をターンオンするように、制御モジュール１２２が、パワースイッチアセンブリ１２３を制御してもよい。

【0063】

この実施の形態において設けられた三相ブレーキ用モータ１２１は、３つの相入力部のうちの少なくとも１つの相入力部を交互に介して電力供給主回路（１３）から電力を取得できる。同時に、エネルギー回生回路（１４）が、当該３つの相入力部のうちの残りの相入力部を介して当該モータから電力を回生できる。このとき、回生制動されるべき（ｔｏ ｂｅ ｒｅｖｅｒｓｅｄ）ブレーキ用モータ１２１を駆動するための力が減衰されている。その結果、当該ブレーキ力を解除する工程は、穏やかであり且つ安定していて、当該ブレーキ力が解除される時に、キャリパー及び機械式トランスミッション機構の衝突が回避される。

【0064】

電力供給主回路（１３）を介してキャパシタをベースとする電源１１から電力を取得したことに対する応答として、車両の速度を減少するために機械式変速機を駆動するため、ブレーキ用モータ１２１は、当該車両の速度を減少するためにブレーキ力を直接に生成してもよく、又は電気ブレーキ装置の当該機械式トランスミッション機構を駆動するための駆動力を生成してもよい。

【0065】

特に、当該実施の形態において設けられた電気機械式ブレーキシステムでは、キャリパーが、ホイールに連結されたブレーキディスクを圧着するための機械式トランスミッション機構の端部に結合されてもよい。その結果、ブレーキの目的が達成される。

【0066】

ブレーキ要求を示す命令を受信したことに対する応答として、キャリパーをホイールのブレーキディスクに対して押圧するように機械式トランスミッション機構を駆動するため、電気ブレーキ装置１２の制御モジュール１２２が、ブレーキ用モータ１２１を順方向に回転させるように制御してもよい。

【0067】

図３は、本発明の実施の形態による電気ブレーキ装置の概略図である（図３参照）。

【0068】

図３に示されているように、電気ブレーキ装置１２のブレーキ用モータ１２１及び制御モジュール１２２を有する電気アクチュエータ３１が、ブレーキトルクを出力するように構成されている。ディスクブレーキを例示すると、電気アクチュエータ３１は、シャフト３２を介して機械式トランスミッション機構３３にトルクを出力し、減速後にブレーキキャリパーを駆動させ、トルクを増大させ、回転運動を線形運動に変換し、最終的に、ブレーキパッド３４に印加された押圧力によってこのブレーキパッド３４をブレーキディスク（図示せず）に圧着してもよい。その結果、ブレーキ力が生成される。機械式トランスミッション機構３３は、減速及びトルクの増大用の遊星歯車機構や回転を線形運動に変換するためのねじ山、主ねじ又はローラランプのような、当業者に既知のあらゆる機構を使用してもよい。自動ロック式でないトランスミッション機構（ｎｏｎ－ｓｅｌｆ－ｌｏｃｋｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）が使用される場合、トルクが、ブレーキ用モータ１２１からブレーキパッド３４に伝達され、ブレーキパッド３４からブレーキ用モータ１２１に自由に伝達されてもよい。電気ブレーキシステム内に組み込まれることに加えて、制御モジュール１２２は、独立した制御装置又はキャパシタをベースとする電源と一緒に組み込まれた制御装置として、シャーシのような車両のその他の位置に配置されてもよい。

【0069】

キャリパーが、ホイールのブレーキディスクを押圧すると、機械式トランスミッション機構と当該キャリパーとが、モータから当該ブレーキディスクへのブレーキ力の伝達中に機械エネルギーの一部を蓄積する。運転者が、主ブレーキを解除するか若しくは緩めるためにブレーキペダルを解除するか、又はパーキングブレーキを解除するためにパーキングスイッチを操作すると、制御モジュール１２２が、当該ブレーキを解除することに対する応答としてブレーキ用モータ１２１に電力を供給することを停止できる。その結果、当該ブレーキキャリパーが解除される。当該ブレーキがかかると、ブレーキ用モータ１２１が、当該機械式トランスミッション機構によって回生制動するように回転され得て、当該ブレーキ用モータ１２１の回転の速度が、ブレーキをかける時に生成されるブレーキ力に比例し得る。すなわち、ブレーキをかけている間に印加されるブレーキ力が大きい程、当該ブレーキキャリパーが解除される時に当該機械式トランスミッション機構によって回生制動するように伝達される当該力はより大きく、これに応じて、当該モータが、より速く回生制動する。ブレーキ用モータ１２１が回生制動すると、エネルギーが、制御モジュール１２２による電圧上昇を引き起こし得る逆起電力として生成され得ることを、当業者は分かっている。当該エネルギーは、制御モジュール１２２に対する過電圧破損を引き起こし得る。

【0070】

制御モジュール１２２を当該過電圧破損から保護し、ブレーキ用モータ１２１が回生制動する時に生成されるエネルギーを回生するため、この実施の形態で提供される電気機械式ブレーキシステム（１）は、エネルギー回生回路（１４）をさらに有してもよい。エネルギー回生回路（１４）は、電力供給主回路（１３）に対して並列に接続され得て、ブレーキ用モータ１２１と一緒に車両のホイールの側面に配置され得る。エネルギー回生回路（１４）は、一方向導電素子Ｄ１を有し得る。

【0071】

一方向導電素子Ｄ１は、ダイオード、サイリスタ、トリオード又はＭＯＳトランジスタに限定されないものの、主として、キャパシタをベースとする電源１１が、エネルギー回生回路（１４）を介してブレーキ用モータ１２１に電力を供給しないように構成されている。ブレーキ用モータ１２１が、逆起電力を生成するために回生制動されると、一方向導電素子Ｄ１は、ブレーキ用モータ１２１が回生制動される時に生成されるエネルギーを回生するためのエネルギー回生回路（１４）を介してキャパシタをベースとする電源１１を充電するために当該逆起電力を許容できる。その結果、制御モジュール１２２の過電圧破損が回避される。

【0072】

図４Ａは、本発明の実施の形態による三相モータによって電力を回収することを概略的に示す（図４Ａ参照）。

【0073】

図４Ａでは、ブレーキを解除するための命令に対する応答として、三相フルブリッジ駆動回路１２２３が、全てのＭＯＳトランジスタＧＨ１－ＧＨ３，ＧＬ１－ＧＬ３をターンオフすることによって電力をブレーキ用モータ１２１に供給することを停止できる。ブレーキ用モータ１２１は、逆起電力を生成するために機械式トランスミッション機構によって回生制動するように回転され得る。当該逆起電力は、キャパシタをベースとする電源１１によって供給されるモータ入力電圧Ｖ１よりも高い。このとき、当該逆起電力として生成されたエネルギーが、それぞれのＭＯＳトランジスタＱＨ１－ＱＨ３，ＱＬ１－ＱＬ３の、エネルギー回生用のボディーダイオードを介してエネルギー回生回路（１４）に入力できる。

【0074】

ブレーキを完全に解除するために電力をブレーキ用モータ１２１に供給することを停止する解決策が、本発明による１つの実施の形態であることを、当業者は分かっている。また、別の実施の形態では、運転者が、主ブレーキをゆっくりと解除するためにブレーキペダルを解除するか、又は駐車ブレーキを解除するためにパーキングスイッチを操作する時に、三相フルブリッジ駆動回路１２２３が、２つの相入力部によって電力をブレーキ用モータ１２１に供給できる。その結果、ブレーキをゆっくりと解除するための小さい正のトルクが出力されるように、ブレーキ用モータ１２１が駆動される。同時に、三相フルブリッジ駆動回路１２２３は、残りの１つの相を介して三相ブレーキ用モータ１２１から電力を回生できる。

【0075】

図４Ｂは、本発明の実施の形態による三相モータによって電力を回収することを概略的に示す（図４Ｂ参照）。

【0076】

図４Ｂに示されているように、ブレーキを解除するための命令に対する応答として、三相フルブリッジ駆動回路１２２３が、Ｕ相の高圧側のトランジスタＱＨ３とＶ相の低圧側のトランジスタＱＬ２とを最初にターンオンし、Ｕ相の低圧側のトランジスタＧＬ３とＶ相の高圧側のトランジスタＧＨ２とをターンオフする。その結果、当該ブレーキをゆっくりと解除するための小さい正のトルクが出力されるように、電力が、ブレーキ用モータ１２１を駆動するためにＵ相を介して三相ブレーキ用モータ１２１に供給される。当該正のトルクの方向は、上記の順方向の回転と一致する。電気ブレーキ装置１２の機械式トランスミッション機構が、当該正のトルクの下でブレーキ力を生成するためのブレーキディスクを押圧するためにブレーキパッドを押圧できる。

【0077】

同時に、電力供給に関わっていないＷ相のトランジスタＧＨ１及びＱＬ１は、全てオフ状態にある。機械式トランスミッション機構の稼働の下でブレーキ用モータ１２１によって生成される、キャパシタをベースとする電源１１によって供給されるモータ入力電圧Ｖ１よりも高い逆起電力に対する応答として、電力が、Ｗ相の高圧側のトランジスタＧＨ１のボディーダイオードを介して三相ブレーキ用モータ１２１から回生され得る。

【0078】

同様に、三相ブレーキ用モータ１２１は、３つの相入力部のうちの２つの相入力部によって交互に、電気ブレーキ装置１２の電力供給主回路（１３）を介してキャパシタをベースとする電源１１から電力を取得できる。当該２回の電力の取得の間に、この実施の形態において提供されるエネルギー回生回路（１４）は、電力供給に関わっていないブレーキ用モータ１２１の３つの相入力部のうちの１つの相入力部を交互に介して三相ブレーキ用モータ１２１から電力を回生できる。キャパシタをベースとする電源１１を充電して、ブレーキ中に消費されるエネルギーを補償するため、ブレーキ用モータ１２１によって生成されるエネルギーが、エネルギー回生回路（１４）を介してキャパシタをベースとする電源１１に回生され得る。

【0079】

当該解決策によって車両にブレーキをかけ、２つの相入力部によって電力供給主回路（１３）から電力を取得する一方で、残りの１つの相入力部によってブレーキ用モータ１２１から電力を回生することによって、運転者が主ブレーキをかける間にブレーキペダルを解除する速度に応じて、モータ１２１の減速度が減少され得る。その結果、ブレーキが速く解除されようと又は遅くされようと、いずれにしてもエネルギーが回生され得る。

【0080】

従来の技術における車両の走行用モータによって実行される車両の運動エネルギーを回生する回生ブレーキとは違って、図１に示されたエネルギー回生回路（１４）を有する電気機械式ブレーキシステム（１）は、当該ブレーキシステムの機械式トランスミッション機構に蓄積されたエネルギーを回生するための電気機械式ブレーキの原理に基づく。ブレーキ用モータ１２１が、逆起電力を生成するために回生制動する時に、エネルギー回生回路（１４）上の過電流を回避するため、エネルギー回生回路（１４）は、電流制限抵抗Ｒ１０をさらに有してもよい。ブレーキ用モータ１２１が回生制動される時に生成されるエネルギーによって引き起こされる回生電流を制限するように、電流制限抵抗Ｒ１０は構成され得る。

【0081】

電流制限抵抗Ｒ１０の特定値は、エネルギー回生回路（１４）上のそれぞれの回路ユニットによって決定され得る。不十分な抵抗を有する電流制限抵抗Ｒ１０は、エネルギー回生回路（１４）上のワイヤ又は一方向導電素子Ｄ１に対する過電流破損を引き起こし得る。反対に、過剰な抵抗を有する電流制限抵抗Ｒ１０は、不十分な再充電電流を引き起こし得る。したがって、ブレーキ用モータ１２１が回生制動される時に生成されるエネルギーが適切な時間内に回生され得ない。その結果、制御モジュール１２２の過電圧破損が引き起こされる。また、過度な抵抗を有する電流制限抵抗Ｒ１０は、より大きいエネルギー損失を引き起こし得る。その結果、エネルギー回生回路（１４）のエネルギー回生効率が減少し、大量の熱が発生して、車両の放熱システム上の負荷が増大する。

【0082】

一方向導電素子Ｄ１を有するエネルギー回生回路（１４）は、本発明の１つの実施の形態であることを、当業者は分かっている。本発明の別の実施の形態では、エネルギー回生回路（１４）は、電圧調整要素でもよい。当該電圧調整要素は、限定しないもののＤＣ－ＤＣコンバータ５３から構成される。

【0083】

図５は、本発明の実施の形態によるエネルギー回生回路（１４）の概略図である（図５参照）。図５に示されているように、車両バッテリが、車両ブレーキ用の初期エネルギーを供給するための再充電部５１として使用され得る。当該初期エネルギーは、ＤＣ－ＤＣ充電モジュール５２によって電圧に変換された後にウルトラキャパシタ１１を充電できる。ブレーキ力を生成するため、ウルトラキャパシタモジュール１１は、制御モジュール１２２を介してブレーキ用モータ１２１に電気エネルギーを出力できる。

【0084】

ブレーキを解除するための命令に対する応答として、制御モジュール１２２は、ブレーキ用モータ１２１に給電することを停止できる。逆起電力を生成するため、ブレーキ用モータ１２１は、機械式トランスミッション機構によって回生制動するように回転され得る。当該逆起電力は、ウルトラキャパシタモジュール１１によって供給されるモータ入力電圧Ｖ１（例えば、４８Ｖ）よりも高い。エネルギー回生回路（１４）のＤＣ－ＤＣコンバータ５３の動作電圧の閾値は、ウルトラキャパシタモジュール１１の最大動作電圧Ｖ１よりも大きくてもよい。モータ入力電圧Ｖ１よりも高い逆起電力に対する応答として、ＤＣ－ＤＣコンバータ５３は、ブレーキ用モータ１２１によって生成されたエネルギーを充電のためにウルトラキャパシタモジュール１１に回生してもよく、又は車両の他の装置に電力を供給するために当該エネルギーを当該他の装置に転送してもよい。その結果、ブレーキ用モータ１２１が回生制動される時に生成されたエネルギーが回生され、制御モジュール１２２の過電圧破損が回避される。

【0085】

オプションとして、１つの実施の形態では、ウルトラキャパシタモジュール１１の充電レベル、すなわちウルトラキャパシタモジュール１１に充電されたエネルギー量が、エネルギー回生回路（１４）を介して回生される実際に回生可能なエネルギーに近付けられる。特に、可能な回生エネルギーを概算した後に、再充電部５１は、ウルトラキャパシタモジュール１１を定格電圧（例えば、４８Ｖ）まで充電しないで、回生エネルギー用に電圧マージンを維持してもよい。モータ入力電圧Ｖ１よりも高い逆起電力に対する応答として、ＤＣ－ＤＣコンバータ５３は、ブレーキ用モータ１２１によって生成されたエネルギーを回生用に回生してもよい。その結果、当該維持されている電圧マージンが、再充電部５１のエネルギーを蓄積するために充電される。当該回生エネルギーは、電気ブレーキ装置１２の全体に入力されるエネルギーに、対応する回生率を乗算することによって概算され得る。回生用に取得可能なエネルギーが存在しないならば、再充電部５１は、ウルトラキャパシタモジュール１１の電圧を４８Ｖの定格電圧まで直接に充電できる。

【0086】

オプションとして、別の実施の形態では、エネルギー回生回路（１４）を介して回生される最大に回生可能なエネルギーに相当するプリセットマージンを確保するように、ウルトラキャパシタモジュール１１の充電レベルが設定される。ブレーキをかけることを示す制御命令に対する応答として、ウルトラキャパシタモジュール１１は、ブレーキをかけるために電気ブレーキ装置１２に電力を供給できる。このとき、エネルギーが、電気ブレーキ装置１２に蓄積される。再充電部５１は、ウルトラキャパシタモジュール１１を充電する時にプリセットマージンを常に維持できる。当該プリセットマージンは、ブレーキ用モータ１２１からエネルギー回生回路（１４）を介してウルトラキャパシタモジュール１１に回生され得る最大に回生可能なエネルギーに相当し得る。特に、当該プリセットの実施の形態では、ウルトラキャパシタモジュール１１の定格電圧は、４８Ｖでもよく、電気ブレーキ装置１２に入力される最大エネルギーが、回生中にウルトラキャパシタモジュール１１を４６Ｖから４８Ｖまで充電できる。エネルギーが、電気ブレーキ装置１２に蓄積されると、再充電部５１によるウルトラキャパシタモジュール１１の充電は、エネルギーを回生するためのマージンを維持するために４６Ｖで常に停止され得る。

【0087】

本発明の別の実施の形態では、エネルギー回生回路（１４）は、一方向導電素子Ｄ１と電圧調整要素とから構成され得る。当該電圧調整要素は、線形電圧レギュレータ５４又はＤＣ－ＤＣコンバータ５３でもよい。

【0088】

図６は、本発明の実施の形態によるエネルギー回生回路の概略図である（図６参照）。

【0089】

図６に示されているように、一方向導電素子Ｄ１は、限定されないもののダイオード、サイリスタ、トリオード又はＭＯＳトランジスタのうちの少なくとも１つの素子から構成される。キャパシタをベースとする電源１１が、エネルギー回生回路（１４）を介してブレーキ用モータ１２１に電力を供給することを阻止するように、一方向導電素子Ｄ１は主として構成されている。また、ブレーキ用モータ１２１が回生制動される時に生成されるエネルギーを回生するため、エネルギー回生回路（１４）を介してキャパシタをベースとする電源１１を充電するための逆起電力を許容するように、一方向導電素子Ｄ１は構成されている。その結果、制御モジュール１２２の過電圧破損が回避される。

【0090】

線形電圧レギュレータ５４を電圧調整要素として例示する場合、線形電圧レギュレータ５４は、電圧モードの電圧レギュレータ又は電流モードの電圧レギュレータでもよい。線形電圧レギュレータ５４の動作電圧の閾値は、キャパシタをベースとする電源１１の最大動作電圧Ｖ１（例えば、４８Ｖ）よりも大きくてもよい。モータ入力電圧Ｖ１よりも高い逆起電力に対する応答として、線形電圧レギュレータ５４は、ブレーキ用モータ１２１からの電圧をウルトラキャパシタモジュール１１又は他の装置に適合できる。その結果、ブレーキ用モータ１２１が回生制動される時に生成されるエネルギーは有益に取得され、制御モジュール１２２に対する過電流破損が回避される。

【0091】

ブレーキ用モータ１２１が、逆起電力を生成するために回生制動する時に、エネルギー回生回路（１４）上の電流が過剰になることを回避するため、エネルギー回生回路（１４）は、ブレーキ用モータ１２１が回生制動する時に生成されるエネルギーによって引き起こされる回生電流を制限するための電流制限抵抗をさらに有してもよい。

【0092】

上記のように、ブレーキ用モータ１２１が回生制動する時に生成される逆起電力によって引き起こされる過電流破損を、制御モジュール１２２が受けることをさらに進歩させて回避するため、当該実施の形態によって提供された電気機械式ブレーキシステム（１）のパワースイッチアセンブリ１２３が、保護スイッチ機能を実装できる。

【0093】

図１に示されているように、保護スイッチアセンブリ１２３は、電力供給主回路（１３）に直列に接続された２つのＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ７－Ｑ８と１つのトランジスタＴ１とから構成され得る。トランジスタＴ１は、制御モジュール１２２の主制御部１２２１とＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ７－Ｑ８のゲートとにそれぞれ接続され得る。

【0094】

ブレーキ用モータ１２１に電力を供給するため、キャパシタをベースとする電源１１は、保護スイッチアセンブリ１２３を介してブレーキ用モータ１２１に電気接続され得る。さらに、電力供給主回路（１３）が順方向に通電されているか否かを制御するように構成された保護スイッチアセンブリ１２３は、上記のパワースイッチアセンブリの基本機能を有し得る。

【0095】

パワースイッチアセンブリの機能を有する保護スイッチアセンブリ１２３は、本発明の要旨を公衆に明確に示し、且つ実際の実装を提供するものの、本発明の保護範囲を限定しないように主に構成された当該実施の形態によって提供される特定の解決手段にすぎないことを、当業者は分かっている。また、他の実施の形態では、同じ機能を達成するため、当業者は、独立したパワースイッチアセンブリと、独立した保護スイッチアセンブリとを提供できる。

【0096】

ブレーキ用モータ１２１によってブレーキアクチュエータに提供されたブレーキトルクを正確に制御するため、この実施の形態で提供された電気機械式ブレーキシステム（１）は、保護スイッチアセンブリ１２３をオン・オフするように制御するために制御モジュール１２２をさらに有してもよい。制御モジュール１２２は、主制御部１２２１、モータ駆動モジュール１２２２及び駆動ブリッジ回路１２２３を有し得る。

【0097】

主制御部１２２１は、保護スイッチアセンブリ１２３の、パワースイッチＴ１をオン又はオフするように構成されたパワースイッチＴ１に電気接続され得る。その結果、保護スイッチアセンブリ、すなわちパワースイッチアセンブリ１２３がオン又はオフされる。

【0098】

主制御部１２２１によって出力された制御信号を受信し、駆動ブリッジ回路１２２３内のそれぞれのＭＯＳトランジスタのオン及びオフを制御するように、当該制御信号を駆動信号に変換するため、モータ駆動モジュール１２２２は、主制御部１２２１と駆動ブリッジ回路１２２３との間に直列に接続され得る。その結果、電力が、ブレーキ用モータ１２１に交互に供給されるように、ブレーキ用モータ１２１の３つの相入力部Ｕ，Ｖ，Ｗが制御される。

【0099】

保護スイッチアセンブリ、すなわちパワースイッチアセンブリ１２３は、モータ駆動モジュール１２２２を有効にするために電力供給主回路（１３）の導通を制御するように構成されてもよい。モータ駆動モジュール１２２２は、正のトルクを出力する正の回転を実行するためにブレーキ用モータ１２１を制御するように構成されてもよい。

【0100】

さらに、ブレーキ用モータ１２１の回生制動する回転によって生成される逆起電力のような異常信号に対する応答として、制御モジュール１２２は、モータ１２１とキャパシタをベースとする電源１１との間の電気接続を遮断するために保護スイッチアセンブリ１２３をさらに進歩させて制御してもよい。

【0101】

図７Ａ－７Ｂは、本発明の実施の形態による保護スイッチアセンブリのポートを概略的に示す（図７Ａ－７Ｂ参照）。

【0102】

図７Ａ－７Ｂに示されているように、保護スイッチアセンブリ１２３のＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ７－Ｑ８の導通状態では、ソースとゲートとの間の電圧差は、１２Ｖのような特定の電圧よりも大きい。

【0103】

図７Ａに示されているように、トランジスタＱ７のソースＱ７＿Ｓが、グランドＧＮＤに対して正である場合に、すなわちキャパシタをベースとする電源１１が、正の電圧を出力する場合に、制御モジュール１２２の主制御部１２２１が、トランジスタＴ１の導通を制御するために正常に動作できる。このとき、トランジスタＱ７のソースＱ７＿Ｓは、トランジスタＱ７及びＱ８のゲートＱ７＿Ｇ／Ｑ８＿Ｇに対して正であり、トランジスタＱ７をオンにする。トランジスタＱ７のドレインＱ７＿Ｄの電圧は、Ｑ７＿Ｓの入力電圧に等しく、Ｑ７＿Ｄの電圧に等しいトランジスタＱ８のドレインＱ８＿Ｄの電圧をハイにセットする。電流が、トランジスタＱ８のボディーダイオードに通電し、トランジスタＱ８のソースＱ８＿Ｓの電圧をハイにセットする。このとき、Ｑ８＿Ｓの電圧は、Ｑ７及びＱ８のゲートＱ７＿Ｇ／Ｑ８＿Ｇよりも高く、トランジスタＱ８をオンにする。したがって、電流が、入力端子Ｑ７＿Ｓからブレーキ用モータ１２１に通電できる。

【0104】

図７Ｂに示されているように、入力端子Ｑ７＿Ｓが、グランドＧＮＤに対して負である場合に、制御モジュール１２２の主制御部１２２１が、動作し得ず、トランジスタＴ１をオフにする。Ｑ７＿Ｓは、Ｑ７＿Ｇ／Ｑ８＿Ｇに対して負であり、トランジスタＱ７をオフにする。したがって、電流が通電し得ない。その結果、回生制動接続が阻止される。

【0105】

さらに、上記の反回生制動接続機能に加えて、トランジスタＱ７及びＱ８によって結合された保護スイッチアセンブリ１２３は、ハイサイドスイッチをさらに構成できる。当該システムに、過電流、過電圧、短絡等のような異常がある場合に、当該ハイサイドスイッチは、主制御部１２２１によってトランジスタＴ１をオフにできる。その結果、ブレーキ用モータ１２１とキャパシタをベースとする電源１１との間の電気接続を遮断して当該回路を保護するため、トランジスタＱ７及びＱ８がオフにされる。

【0106】

本発明の思想をより明確に開示して、本発明の技術的な解決手段を理解することを公衆に容易にするため、ブレーキをかけ、エネルギーを回生し、電気機械式ブレーキシステムを使用する実施の形態も、ここで説明する。当該電気機械式ブレーキシステムは、乗用自動車又は大型トラックに使用され得る。

【0107】

図８は、本発明の実施の形態による、複数の電気ブレーキ装置１２を有する電気機械式ブレーキシステム（１）を概略的に示す（図８参照）。

【0108】

図８に示されているように、電気機械式ブレーキシステム（１）内の複数の電気ブレーキ装置１２が、車両の複数のホイールの端部に配置され得る。その結果、より均一なブレーキ力が提供される。一般に、電気機械式ブレーキシステム（１）は、前車軸と後車軸とにそれぞれ対応する２つの制御装置１１０を有し得る。それぞれの制御装置１１０は、制御部１１２と、ブレーキエネルギーを供給するためのキャパシタをベースとする電源１１とを有し得る。この場合、キャパシタをベースとする電源１１は、上記の実施の形態に記載された任意の構成を使用できる。

【0109】

図９は、本発明の実施の形態による電気機械式ブレーキシステムによって実行されるブレーキ動作のフローチャートである（図９参照）。

【0110】

図９に示されているように、運転者が、ブレーキペダルを踏むと、ブレーキ要求を示す命令を受信したことに対する応答として、制御モジュール１２２の主制御部１２２１が、パワースイッチＴ１をオンにするために制御信号を出力できる。

【0111】

このとき、トランジスタＱ７のソースＱ７＿Ｓが、図７のトランジスタＱ７及びＱ８のゲートＱ７＿Ｇ／Ｑ８＿Ｇに対して正である。トランジスタＱ７のドレインＱ７＿Ｄの電圧は、Ｑ７＿Ｓの入力電圧に等しく、Ｑ７＿Ｄの電圧に等しいトランジスタＱ８のドレインＱ８＿Ｄの電圧をハイにセットする。電流が、トランジスタＱ８のボディーダイオードに通電し、トランジスタＱ８のソースＱ８＿Ｓの電圧をハイにセットする。このとき、Ｑ８＿Ｓの電圧は、トランジスタＱ７及びＱ８のゲートＱ７＿Ｇ／Ｑ８＿Ｇよりも高く、トランジスタＱ８をオンにする。保護スイッチアセンブリ１２３が、端子Ｖ１の電圧をハイにセットするためにオンにされる。電力が、ブレーキ用モータ１２１に供給されるように、電流が、入力端子Ｑ７＿Ｓからブレーキ用モータ１２１に通電できる。

【0112】

その一方で、制御モジュール１２２の主制御部１２２１は、モータ駆動モジュール１２２２を有効にするために制御信号をさらに出力できる。

【0113】

主制御部１２２１によって出力される制御信号を受信したことに対する応答として、モータ駆動モジュール１２２２は、駆動ブリッジ回路１２２３内のそれぞれのＭＯＳトランジスタのオン及びオフを制御するために当該制御信号を駆動信号に変換できる。その結果、電力が、ブレーキ用モータ１２１に交互に供給されるように、ブレーキ用モータ１２１の３つの相入力部Ｕ，Ｖ，Ｗが制御される。

【0114】

ブレーキ用モータ１２１は、３つの相入力部Ｕ，Ｖ，Ｗの駆動制御の下で順方向に回転され得る。その結果、電気アクチュエータ３１が操作され、機械式トランスミッション機構が駆動されるように、対応する正のトルクが出力される。当該機械式トランスミッション機構は、正のトルクの駆動の下で、ブレーキキャリパーがホイールのブレーキディスクを挟圧させ得る。その結果、ブレーキ力が生成される。

【0115】

このとき、車両の速度が、ブレーキ力によって遅くされ得て、当該機械式トランスミッション機構と当該ブレーキキャリパーとが、ブレーキ力をモータからブレーキディスクに伝達中にエネルギーの一部を蓄積できる。

【0116】

図１０は、本発明の別の実施の形態による電気機械式ブレーキシステムによって実行されるエネルギー回生のフローチャートである（図１０参照）。

【0117】

図１０に示されているように、運転者が、ブレーキペダルを解除すると、ブレーキ要求を解除するか又は減らすことに対する応答として、制御モジュール１２２の主制御部１２２１が、ブレーキ力を維持するために必要なトルクよりも低いトルクを要求するために制御信号をモータ駆動モジュール１２２２に出力できる。その結果、モータが回生制動するように、当該機械式トランスミッション機構と当該キャリパーとに蓄積された機械エネルギーが、当該モータを回転させる。これにより、生成された逆起電力が、エネルギー回生回路（１４）を介してウルトラキャパシタモジュール１１を再充電できる。したがって、エネルギーの再生利用が達成される。

【0118】

或る緊急の状況では、制御モジュール１２２の主制御部１２２１が、ブレーキ用モータ１２１に電力を供給することを直接に停止できる。その一方で、三相フルブリッジ駆動回路の３つの相入力部Ｕ，Ｖ，Ｗが、ブレーキ用モータ１２１の駆動を停止してもよい。ブレーキ用モータ１２１は、正のトルクを当該機械式トランスミッション機構に出力することを停止できる。当該機械式トランスミッション機構は、ブレーキ用モータ１２１によって供給される付勢力を失くすことによってブレーキキャリパーを解除できる。

【0119】

このとき、ブレーキ用モータ１２１は、当該機械式トランスミッション機構の効果の下で回生制動するように回転され得る。この場合、ブレーキ用モータ１２１の回転速度が、ブレーキが印加される時に生成されるブレーキ力に比例し得る。すなわち、ブレーキをかけている間に印加されるブレーキ力が大きい程、ブレーキが解除される時の反発力がより大きく、これに応じて当該モータは、より速く回生制動する。

【0120】

ブレーキ用モータ１２１が回生制動される時に、エネルギーが、制御モジュール１２２にわたって電圧上昇を引き起こし得る逆起電力として生成され得る。

【0121】

このとき、制御モジュール１２２の主制御部１２２１が、モータ駆動モジュール１２２２を有効にするために制御信号を出力できる。

【0122】

主制御部１２２１によって出力される当該制御信号を受信したことに対する応答として、モータ駆動モジュール１２２２は、駆動ブリッジ回路１２２３内のそれぞれのＭＯＳトランジスタのオン及びオフを制御するために当該制御信号を駆動信号に変換できる。その結果、電力が、電力の供給に関与しない三相ブレーキ用モータ１２１の３つの相入力部のうちの１つの相入力部を交互に介してこの三相ブレーキ用モータ１２１から回生されるように、３つの相入力部Ｕ，Ｖ，Ｗが制御される。

【0123】

ブレーキ用モータ１２１が回生制動される時に逆起電力として生成されるエネルギーは、エネルギー回生回路（１４）を介してキャパシタをベースとする電源１１に回生され得る。

【0124】

特に、エネルギー回生回路（１４）は、一方向導電素子Ｄ１から構成され得る。この一方向導電素子Ｄ１は、ダイオード、サイリスタ、トリオード又はＭＯＳトランジスタのうちの少なくとも１つの素子に限定されないものの、主として、キャパシタをベースとする電源１１が、ブレーキ用モータ１２１に電力を供給しないように構成されている。ブレーキ用モータ１２１が、逆起電力を生成するために回生制動される場合、ブレーキ用モータ１２１が回生制動される時に生成されるエネルギーを回生するために、当該逆起電力によってキャパシタをベースとする電源１１を充電するように、一方向導電素子Ｄ１は、さらに構成され得る。

【0125】

ブレーキ用モータ１２１が逆起電力を生成するために回生制動する時に、エネルギー回生回路（１４）上での過電流を阻止するため、当該電流回生回路は、電流制限抵抗Ｒ１０をさらに有してもよい。ブレーキ用モータ１２１が回生制動する時に生成されるエネルギーによって引き起こされる回生電流の流れを制限するように、電流制限抵抗Ｒ１０は構成され得る。

【0126】

電流制限抵抗Ｒ１０の特定の値が、エネルギー回生回路（１４）上のそれぞれの回路ユニットの電流容量によって決定され得ることを、当業者は分かっている。不十分な抵抗を有する電流制限抵抗Ｒ１０が、エネルギー回生回路（１４）上のワイヤ又は一方向導電素子Ｄ１に対する過電流破損を引き起こし得る。反対に、過剰な抵抗を有する電流制限抵抗Ｒ１０は、不十分な再充電の流れを引き起こし得る。このため、ブレーキ用モータ１２１が回生制動する時に生成されるエネルギーが、適切な期間内に回生され得ない。その結果、制御モジュール１２２の過電圧破損が引き起こされる。

【0127】

さらに、過剰な抵抗を有する電流制限抵抗Ｒ１０は、さらなるエネルギー損失をさらに引き起こし得る。その結果、エネルギー回生回路（１４）のエネルギー回生率が低下し、車両の放熱システムに対する負荷を増大させる大量の熱が発生する。

【0128】

ブレーキ用モータ１２１が回生制動する時に生成される過渡的な逆起電力によって引き起こされる過電圧破損から制御モジュール１２２を保護するため、当該実施の形態によって提供される電気機械式ブレーキシステム（１）のパワースイッチアセンブリ１２３は、保護スイッチ機能をさらに実装してもよい。

【0129】

図１に示されているように、保護スイッチアセンブリ１２３は、電力供給主回路（１３）に直列に接続された２つのＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ７－Ｑ８と１つのトランジスタＴ１とを有し得る。トランジスタＴ１は、制御モジュール１２２の主制御部１２２１とＰチャネルＭＯＳトランジスタＱ７－Ｑ８のゲートとにそれぞれ接続され得る。

【0130】

ブレーキ用モータ１２１に電力を供給するため、キャパシタをベースとする電源１１は、保護スイッチアセンブリ１２３を介してこのブレーキ用モータ１２１に電気接続され得る。電力供給主回路（１３）が順方向に通電されているか否かを制御するように構成された保護スイッチアセンブリ１２３は、上記のパワースイッチアセンブリの基本機能も有し得る。

【0131】

図７Ｂに示されているように、入力端子Ｑ７＿Ｓが、グランドＧＮＤに対して負である場合に、制御モジュール１２２の主制御部１２２１が、動作し得ず、トランジスタＴ１をオフにする。Ｑ７＿Ｓは、Ｑ７＿Ｇ／Ｑ８＿Ｇに対して負であり、トランジスタＱ７をオフにする。したがって、電流が通電し得ない。その結果、回生制動接続が阻止される。

【0132】

パワースイッチアセンブリの機能を有する保護スイッチアセンブリ１２３は、本発明の要旨を公衆に明確に示し、且つ実際の実装を提供するものの、本発明の保護範囲を限定しないように主に構成された当該実施の形態によって提供される特定の解決手段にすぎないことを、当業者は分かっている。また、他の実施の形態では、同じ機能を達成するため、当業者は、独立したパワースイッチアセンブリと、独立した保護スイッチアセンブリとを提供できる。

【0133】

上記の事項は、任意の当業者が当該事項のものを製造又は使用することを可能にするように記載されている。当該事項に対する様々な変更が、当業者にとって自明であり、ここで規定された一般的な原理は、当該事項の思想又は範囲から外れることなしに他のバリエーションに適用され得る。したがって、当該事項は、上記の事例及び構成に限定しようとするものではなく、上記の原理及び新規の特徴の最も広い範囲に適合する。

【符号の説明】

【0134】

１ 電気機械式ブレーキシステム
１１ キャパシタをベースとする電源
Ｃ１－Ｃｎ キャパシタ部
１１０ 制御装置
１１２ 制御部
１２ 電気ブレーキ装置
１２１ ブレーキ用モータ
１２２ 制御モジュール
１２２１ 主制御部
１２２２ モータ駆動モジュール
１２２３ 駆動ブリッジ回路
１２２４ 電流サンプリング回路
１２３ パワースイッチアセンブリ
１３ 電力供給主回路
１４ エネルギー回生回路
Ｄ１ 一方向導電素子
Ｒ１０ 電流制限抵抗
Ｔ１ トランジスタ
Ｑ７－Ｑ８ ＰＭＯＳトランジスタ
Ｖ１ モータ入力電圧
ＧＮＤ グランド
ＱＨ１－ＱＨ３ ＭＯＳトランジスタ
ＱＬ１－ＱＬ３ ＭＯＳトランジスタ
３１ 電気アクチュエータ
３２ シャフト
３３ 機械式トランスミッション機構
３４ ブレーキパッド
５１ 再充電部
５２ ＤＣ－ＤＣ充電モジュール
５３ ＤＣ－ＤＣコンバータ
５４ 線形電圧レギュレータ
Ｑ７＿Ｓ Ｑ７のソース
Ｑ８＿Ｓ Ｑ８のソース
Ｑ７＿Ｄ／Ｑ８＿Ｄ Ｑ７及びＱ８のドレイン
Ｑ７＿Ｇ／Ｑ８＿Ｇ Ｑ７及びＱ８のゲート
Ｇ＿ＴＨ Ｔ１のベース

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】