CN103619680B - 致动器系统和用于致动器系统的运行方法 - Google Patents

致动器系统和用于致动器系统的运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及致动器系统和用于致动器系统的运行方法，尤其是电子机械式驻车制动系统（1），其具有致动器（5），所述致动器（5）由可沿两个方向旋转的直流电动机（28）驱动，其中，设置有用于控制或调节直流电动机（28）的运动的控制单元（10）。本发明的核心在于，将一个或者多个信息输送给控制单元（10，ECU），所述信息允许求得由电动致动器（5）施加的作用力并将其与预先给定的最小作用力相比较，其中，在目标值与实际值的比较已表明所求得的、由致动器（5）调节的作用力比预先给定的最小作用力小之后，控制单元（10，ECU）发出至少一个用于对外围的系统、部件和/或电子控制单元提出辅助操作要求的信息、信号等。

Description

致动器系统和用于致动器系统的运行方法
技术领域
本发明涉及一种致动器系统、尤其是电子机械式制动系统，以及一种用于该系统的运行方法。
背景技术
能够电子机械式操作的、具有致动器的机动车制动器通常已知并且包括由电子控制单元(ECU)控制的电动机。车辆制动器具有作用于至少一个摩擦衬片上并且能够从停止位置移动到操作元件使摩擦衬片贴向摩擦环的操作位置中的操作元件(制动器活塞)。操作元件(制动器活塞)能够由电动机-变速器单元操作。摩擦衬片能够由此受控地贴在摩擦环上。
机动车中的致动器、尤其用于操作机动车制动器的致动器承受极其不同的荷载和运行温度。为了总是可靠地停放车辆，应提供规定的作用力，其能够通过在控制或者调节致动器期间在考虑当前运行参数的情况下致动器的预先给定的、规定的通电来实现。
由DE 103 61 042 B3已知一种用于控制能够电操作的驻车制动器的方法。在该方法中，为了补偿由老化和磨损引起的作用力变化或者由于电动机的电阻和/或温度的变化或效率损失引起的作用力变化，改变电动机的关断电流。存在这样的不足，上述方法使致动器效率受损，而对其他车辆系统(车载电网)提出高的功率要求。
发明内容
本发明的任务在于，提供改进的致动器系统和特别有效的改进的用于致动器系统的运行方法，其使得能够基于整体分析进行系统改进，由此实现改进的在车辆中的集成。
该任务通过如下所述的致动器系和用于致动器系统的运行方法来解决：所述致动器系统用于驻车制动器，包括至少一个电子控制的电动致动器和至少一个电子的控制单元，该控制单元通过至少一个供电线与致动器连接；其中，控制单元与一个或多个开关、发送器、传感器和/或电操作元件连接，并且具有至少一个带执行软件的微处理器，该执行软件用于出于控制或调节所述致动器的供电的目的而执行调节策略；并且其中，所述致动器系统构造为能够电子机械式操作的机动车制动系统，其包括用于在摩擦副之间产生规定的作用力的能够电操作的轮制动器；其中：将一个或多个信息作为输入变量输送给所述控制单元，所述输入变量允许求得由电动致动器施加的作用力并将其与预先给定的最小作用力相比较，并且在目标值与实际值的比较已表明所求得的、由致动器设定的作用力小于预先给定的最小作用力之后，所述控制单元向外围的系统、部件和/或电子控制单元发出至少一个用于提出辅助操作要求的信号。据此，控制单元能够执行目标值与实际值的比较并根据结果要求辅助操作。这用于降低车载电网的电荷载。
在本发明的其他构型中规定，将关于液压控制压力的信息作为输入变量输送给致动器系统的所述控制单元。
据此提出，为了节能而评估对其他能源的支持要求，和根据该评估由控制单元传递、更改或者修正支持要求。
附图说明
结合参考附图的说明得出本发明的其他特点。在附图中分别示意性示出：
图1示出已知的制动系统，其包括驻车制动器部件，和
图2示意性地示出在制动期间所施加的电机电流I在时间t上的曲线。
具体实施方式
根据图1的已知机动车制动系统1具有至少一个用于车轴的各车轮的致动器5，所述致动器通过一个或者多个供电线7分别与控制单元10连接。图1还示出控制单元10通过(在必要时构造成多倍冗余的)电线12对驻车制动器的操作开关14进行电操作，通过该操作开关能够由机动车驾驶员引发驻车制动器的接合或松开。控制单元10具有电压供应装置15。此外，致动器5可以具有传感器S，尤其如温度传感器、转速传感器、力传感器或者类似的发送器、开关或操作元件，它们通过用于信息传输的附加数据线6与控制单元10连接。每个致动器包括一电动机28和一变速器G以及在必要时包括一制动钳壳体。
在不脱离本发明的基本构思的情况下很容易设想到：将电子控制的致动器5一般性地应用到机动车中，以及检测其他的或者附加的物理运行变量和特性变量。
图2分别清晰示出在致动器5的作用期间主轴、制动衬片2、3等的作用力F、位置S、耗用电流I和电压U在时间t上的特征曲线。在控制单元10中出于这个目的尤其观察耗用电流I。作用力F在图2中以虚线示出，位置S以点划线示出，电子机械式致动器15的耗用电流I由一列“+”符号示出。仅施加的电压U在图2被示为连续的线条。
在开始时致动器5处于松开的状态中，即，位置S为“零”并且作用力F也为“零”，如在时间点t0时在位置20所示。标号21清晰示出，在制动过程开始时必需有相对高的起步电流，以克服机械惯性并且也从静摩擦状态进入到动擦摩状态中。这个起步阶段终止于时间点t1，随后是所谓的定位阶段直到时间点t2。在时间点t2，摩擦衬片2、3定位到摩擦副4上，并且作用力F随着位移s增加相应地升高，如标号23示出。在这个定位阶段期间作用力F以第一坡度升高，直到时间点t3。耗用电流I几乎平行于此地延伸。在时间点t3，作用力F的坡度下拐并且耗用电流I的变化曲线从标号23起呈现拐点，因为弹性件尤其如具有规定地预先给定的弹簧刚度的预紧弹簧组被压缩，直到标号24。在时间点t4，作用力大到使得弹性件完全被压缩成一块。因此，耗用电流I在时间点t4开始呈现一拐点然后几乎平行于再次剧烈升高的作用力F。
在时间点t5，耗用电流I达到最大的电流水平Imax。同时，摩擦衬片2、3不发生任何进一步的位移移动和贴靠，并且位置S在时间点t5后也不再改变。因此，所产生的作用力F在时间点t5后保持不变，达到法定的作用力，并且致动器关断。
在结构上这样设计致动器系统，使得在制动操作机构(制动器活塞)上能这样叠加液压能和(电子)机械能：使得电子机械的作用力分量、电子液压的作用力分量和纯液压的作用力分量能够结合在一起。在这个基础上，本发明使得能够更好地控制致动器，其方式是，根据本发明不仅能够识别是否和何时有必要由其他能源提供附加的支持，还能够依据至少一个目标值与实际值的比较执行附加的检验，以检验是否通过例如由机械的行驶能满足附加的能量需求来修正或者在必要时更改例如对能量强度、电子液压作用力形成的需求，从而该方法能够实现改进的能量管理，并且能够保护车载电网。在该控制单元一定程度自动化地以某种方式操作用于作用力支持的其他能源之前，根据本发明对当前存在的环境条件和周边条件进行评估和评判。能够判断，是否以及如何能够通过由外围的系统、致动器、车辆驾驶员对辅助能提出智能的、在必要时联网的和分成不同时间等级的要求来改进该状况。在此，因此证实，是否强制需要原则上提出支持要求，或者是否以及如何利用外界操作的电子液压的压力建立由EPS系统执行更改的操作。即，出于节能或者保护供电/车载电网的目的，使得能够在一定程度上完全拒绝支持要求。换句话说，本发明使得最小作用力能够在一定程度上根据车辆条件和环境条件被适应性地调节。据此，本发明也能够设置成，作为在车载电网过载、车辆质量较小并且与无下坡或者上坡的停车场地有关地存在小负载的情况下的备份解决方案，根据需求确定最小选择的作用力。也可能的是，使作用力与在保护车载电网的条件下的强制必需负载状态相适应地调节。结果，降低了不必要的能耗，并且避免了由于在法定的最小作用力的水平上的持续荷载引起的车辆构件的荷载。结果，制动过程所需要的能耗下降，并且通过根据需求的荷载保护了驻车制动系统，而不危及安全性。
可能的是，以预先给定的、不变的或可变的时钟频率循环周期性地提供目标值与实际值的比较。辅助操作要求可根据循环中的目标值与实际值的比较而继续以及更改地发出。
将致动器5的电流需求作为初始变量输送给控制单元10，ECU。为了判断和估算致动器系统随时间的(接合)行为的改变，控制单元10，ECU评估致动器5的电流需求的时间改变。在此，为了实施目标值与实际值的比较，将至少一个关于行车制动操作的类型和规模的信息——尤其如至少一个测得的液压压力值——输送给控制单元10，ECU，以求得总作用力。此外，检验所测得的液压压力值在何种程度上与缸——尤其如主缸和/或轮制动缸中——的液压压力相关。能够适应性地可改变地这样设置最小作用力，使得根据多个在循环中实施的目标值与实际值的比较以能够适应性改变地受控制或被调节的方式实施电动致动器操作。
控制单元10，ECU的控制和调节过程——尤其如对辅助操作的要求——根据运行条件、车辆条件和/或外围条件在与外围部件联网的条件下受控制或被调节地实施。尤其是，出于传递和/或交换数据、信号等的目的，电子的控制单元10，ECU设置成与行车制动系统的至少一个电子控制单元(通过总线系统)联网，其中，行车制动系统(如液压致动器)能够由该电子控制单元远程操作。在这种情形下可能的是，电子的控制单元(10，ECU)基于一个或多个目标值与实际值的比较为该电子控制单元规定至少一个用于控制液压致动器的目标值。在此提出，所述目标值限定由致动器实施的液压压力。所述目标值能够固定地存储或者设置成能够以可变的方式更改。
在使用本发明来保护车载电网的情形下可能的是，如果控制单元10，ECU已得到辅助操作要求不能实现最小作用力的信息，则对辅助操作的要求被取消或者抑制，并且致动器系统附加地发送错误报告。
本发明原则上能够应用于具有集成的制动钳的电驻车制动器(集成在这里意味着液压力和电子机械式产生的力作用到共同的力传递元件上以建立制动钳作用力)，并且与用于控制驻车制动器的电子机械式致动器的控制器的具体实施形式(仅用于EPB功能的单独控制器或者用于EPB和ABS/ESP功能的集成控制器)无关。
然而，非常基本地，本发明原则上适用于任意致动器中的能量管理或者适用于能够电子机械式操作的车辆制动器。
附图标记列表
1 机动车制动系统
2,3 摩擦副(摩擦衬片)
4 摩擦副(制动盘/摩擦环)
5 致动器
6 数据线
7 供电线
8 电子器件单元(致动器)
9 电子器件单元(ECU)
10 控制单元(ECU)
11 抗干扰装置
12 供电线
13 液压管路
14 操作开关
15 电压供应装置
20-24 标记点
28 电动机
MPA 电机-泵组件
I 电流
n 转速(致动器活跃性)
t 时间
t0至ti 时间点
S 传感器
v 温度
F 作用力
s 位移
U 电压
G 变速器

Claims (18)

1.一种致动器系统，所述致动器系统用于驻车制动器，包括至少一个电子控制的电动致动器(5)和至少一个电子的控制单元(10，ECU)，该控制单元通过至少一个供电线(7)与致动器(5)连接；其中，控制单元(10，ECU)与一个或多个开关、发送器、传感器S和/或电操作元件连接，并且具有至少一个带执行软件的微处理器，该执行软件用于出于控制或调节所述致动器(5)的供电的目的而执行调节策略；并且其中，所述致动器系统构造为能够电子机械式操作的机动车制动系统(1)，其包括用于在摩擦副(2，3，4)之间产生规定的作用力的能够电操作的轮制动器；其特征在于：将一个或多个信息作为输入变量输送给所述控制单元(10，ECU)，所述输入变量允许求得由电动致动器(5)施加的作用力并将其与预先给定的最小作用力相比较，并且在目标值与实际值的比较已表明所求得的、由致动器(5)设定的作用力小于预先给定的最小作用力之后，所述控制单元(10，ECU)向外围的系统、部件和/或电子控制单元发出至少一个用于提出辅助操作要求的信号。
2.根据权利要求1所述的致动器系统，其特征在于，所述目标值与实际值的比较由所述控制单元(10，ECU)以循环方式有规律地以预先给定的时钟频率重复实施。
3.根据权利要求2所述的致动器系统，其特征在于，所述辅助操作要求根据循环中的所述目标值与实际值的比较而继续以及更改地发出。
4.根据权利要求3所述的致动器系统，其特征在于，将所述致动器(5)的电流需求作为输入变量输送给所述控制单元(10，ECU)。
5.根据权利要求4所述的致动器系统，其特征在于，所述控制单元(10，ECU)求得和观察所述致动器(5)的电流需求随时间的改变。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的致动器系统，其特征在于，为了实施所述目标值与实际值的比较，将至少一个关于行车制动操作的类型和规模的信息输送给所述控制单元(10，ECU)以求得总作用力。
7.根据权利要求6所述的致动器系统，其特征在于，所述关于行车制动操作的类型和规模的信息是测得的液压压力值。
8.根据权利要求7所述的致动器系统，其特征在于，所述至少一个测得的液压压力值与缸中的液压压力相关。
9.根据权利要求8所述的致动器系统，其特征在于，所述缸是主缸和/或轮制动缸。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的致动器系统，其特征在于，所述最小作用力设置成能够适应性改变，并且根据多个以循环方式实施的目标值与实际值的比较以能够适应性改变地受控制或被调节的方式实施所述电动致动器操作。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的致动器系统，其特征在于，根据运行条件、车辆条件和/或外围条件受控制或被调节地实施所述辅助操作要求。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的致动器系统，其特征在于，所述电子的控制单元(10，ECU)设置成与行车制动系统的至少一个电子控制单元联网，该电子控制单元设置用于控制另外的致动器，并且所述电子的控制单元(10，ECU)为该电子控制单元规定至少一个用于控制该另外的致动器的目标值。
13.根据权利要求12所述的致动器系统，其特征在于，所述目标值限定由所述另外的致动器施加的液压压力。
14.根据权利要求12所述的致动器系统，其特征在于，所述目标值被规定为确定的固定值。
15.根据权利要求12所述的致动器系统，其特征在于，所述目标值设置成能够根据所述目标值与实际值的比较而变化。
16.根据权利要求1至5中任一项所述的致动器系统，其特征在于，如果控制单元(10，ECU)得到辅助操作要求不能实现所述最小作用力的信息，则辅助操作要求被取消或者抑制，并且所述致动器系统附加地发送错误报告。
17.根据权利要求1所述的致动器系统，其特征在于，所述目标值与实际值的比较由所述控制单元(10，ECU)以循环方式周期性地以预先给定的时钟频率重复实施。
18.一种用于根据权利要求1至17中任一项所述的致动器系统的运行方法。
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