CN103863294A

CN103863294A - 用于操纵具有电机驱动的驻车制动机构的驻车制动器的方法

Info

Publication number: CN103863294A
Application number: CN201310678183.8A
Authority: CN
Inventors: D.布拉泰特; S.豪贝尔
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: US9108599B2; CN103863294B; US20140172259A1; DE102012223178A1

Abstract

本发明涉及一种用于操纵驻车制动器（1）的方法，所述驻车制动器具有电机驱动的驻车制动机构（4）。根据本发明的方法的特征在于如下步骤：-借助于电动机（2）夹紧驻车制动器（1），-在驻车制动器（1）的夹紧状态中切断电动机，-在预先规定的时间（t_postrun）之后接通电动机（2），并且沿夹紧方向再次夹紧驻车制动机构（4），-在再次夹紧期间查明电动机（2）的电参量（I），-将查明的电参量（I）与参考值（I_Ref）进行比较，以及根据电参量或者由此导出的参量是小于或是大于参考值（I_Ref）来继续进行再夹紧过程或中断再夹紧过程。

Description

用于操纵具有电机驱动的驻车制动机构的驻车制动器的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于操纵具有电机驱动的驻车制动机构的驻车制动器的方法，以及一种根据权利要求9的前序部分所述的控制器。

背景技术

驻车制动器用于，无能量地使车辆保持在静止状态中，同时驾驶员不必为此操纵行车制动器。由现有技术已知了驻车制动器的不同的实施方式，其中有也称为自动停车制动器（APB）的电操纵的驻车制动器。这种驻车制动器包括操纵元件、例如控制键，利用该控制键可以使在车辆的静止状态中的驻车制动器锁住或松开。在对操纵元件进行操纵时，与该操纵元件连接的控制器识别了驻车制动愿望并相应地操控执行元件、例如液压泵和/或电动机，以便在车辆的车轮上形成制动力并锁住驻车制动器，或者松开驻车制动器。

已知类型的驻车制动器包括一电动机，其用于驱动制动器的驻车制动机构，该驻车制动机构直接位于后轴的轮制动器（SUG. “Motor-on-Caliper”MoC）处，以便在那里夹紧或松开制动器。例如，由DE 10 2009 028 505已知了一种自动驻车制动器，该驻车制动器包括电动机和辅助电动机的液压执行器。电动机通过变速器、例如丝杠传动装置直接地作用于液压制动设备的制动活塞。

在这种驻车制动器的夹紧和锁住之后会出现，在若干时间之后制动器会略微松开且车辆突然开始滚动。特别是在下述情况下会出现这种问题：制动器在车辆的静止状态之前热运行且在热的状态中锁住。制动器随着时间流逝而冷却，由此制动器的机械组件略微收缩，并进而减弱了制动效果。

为了阻止车辆滚动离开，在若干时间之后对已知的驻车制动器进行再次夹紧。根据现有技术，在两种情况下对驻车制动器进行再次夹紧：在第一种情况下制动盘温度模型识别出，制动器热运行。在这种情况下，在预先给定的时间后，即时间受控地对驻车制动器进行再次夹紧。在另一种情况下，例如借助于轮转速传感器识别出车辆滚动离开。在这种情况下在识别了车辆的运动之后，立即对驻车制动器进行再次夹紧。然而，两种由现有技术已知的具有再次夹紧功能的驻车制动器具有一定的缺陷。在第一系统中，一方面必须存在关于制动盘温度的信息，这一点费相较为耗费。另一方面，当制动盘温度超过了预先给定的极限值时，驻车制动器在任意情况下都要被再次夹紧，即使该再次夹紧不一定是必须的。由此使制动器的组件被不必要地加载。相反，只有当车辆已经松开且开始滚动离开时，前述的第二系统才进行干预。这在一些情况下可能太晚了。

发明内容

因此，本发明的目的在于，实现一种用于操纵自动驻车制动器的方法，这种方法在没有温度信息的情况下也可行，且在车辆已经松开之前所述方法就已经使驻车制动器再次夹紧。

根据本发明，所述目的通过在权利要求1中给出的特征来实现。由从属权利要求给出本发明的其它设计方案。

根据本发明，提出了一种用于操纵具有电机驱动的驻车制动机构的驻车制动器的方法，其中所述驻车制动器首先借助于电动机夹紧，且随后在夹紧状态中切断电动机。根据本发明，在预先给定的时间之后再次接通电动机，且沿夹紧方向驱动驻车制动机构，也就是说，开始再次夹紧驻车制动器。在此，查明电动机的电参量，例如由电动机消耗的电流，并将其与参考值进行比较。在再次夹紧驻车制动器时查明的电参量在此是用于驻车制动器的夹紧力的计量标准（Maß）。最后，根据比较的结果继续或中断再夹紧过程。根据本发明的一种实施方案，例如可以检查，电参量是小于或是大于参考值。当得出，驻车制动器的夹紧力比预先给定的值小时，则继续再夹紧过程；否则中断再夹紧过程。这种方法能相对简单地实现。此外，这种驻车制动器完全不需要关于制动盘温度的信息。

在再次夹紧驻车制动器时查明的电参量优选是由电动机消耗的电流或者由此导出的参量。参考值优选是一种电流的函数，这种电流在夹紧期间大致当达到最大的夹紧力时、也就是说大致在切断时刻由电动机消耗。在此，该电流值是用于由电动机产生的夹紧力的计量标准。当电动机在预先给定的切断持续时间之后再次接通时，可以通过电流值比较确定，夹紧力是否已经减弱或者以何种程度减弱，以及是否需要对制动器进行再次夹紧。

参考值也可以是液压制动压力的函数或者与其成比例的参量的函数，所述液压制动压力或参量大致在电动机切断时刻存在于制动回路中。当车辆具有一带预压力传感器的液压制动系统时，例如可以考虑测得的预压力，以便查明参考值。参考值与液压压力相关的原因在于，要由电动机施加的电功率与通过液压制动器的支持相关。液压制动器的贡献越大，则原则上待由电动机施加的电功率越小且反之亦然。

根据本发明的一种特殊的实施方案，由如下关系得到参考值：

Figure 2013106781838100002DEST_PATH_IMAGE002

，

其中I_t4是由电动机（2）在切断时刻t₄消耗的电流，

p是液压制动压力，

r_ges是由变速器-和丝杠变速比得到的半径，

A_B是制动活塞面积，以及

k_Mot是电动机常数。

根据本发明的另一种实施方案，参考值I_Ref例如也可以根据如下关系来查明：

Figure 2013106781838100002DEST_PATH_IMAGE004

，

其中T是公差阈值，该公差阈值例如可以根据经验来确定。

当前的参考值可以分别计算出来或者例如也可以由存储在系统中的曲线族或者表格读出。

在切断电动机和开始再夹紧过程之间的持续时间例如可以在3分钟和15分钟之间，尤其在4分钟和8分钟之间，以及优选例如5分钟至6分钟。

如果根据本发明的驻车制动器识别出，再次夹紧制动器是必要的，则驻车制动器优选被再次夹紧如此之久，直到达到预先给定的夹紧力。本领域技术人员已知的是，能通过不同的方式和方法来监控标准“达到预先给定的夹紧力”。除了测量实际的夹紧力之外，例如还可以测量电动机的电流消耗，并将其与参考值进行比较，除了多种其它可能性之外，因为适用的是：F_Klemm~M_Mot~k_Mot×I_Mot，其中F_Klemm是驻车制动器的夹紧力，M_Mot是电动机的电动机力矩，以及k_Mot是电动机常数。像可以看出的那样，在夹紧力F_Klemm和电动机电流I_Mot之间存在比例关系。

为了确定，夹紧力是否已经达到一个预先给定的值，则例如也可以查明，在夹紧时由电动机消耗的电流是否满足如下关系：，

其中I_t7是在预先给定的时间（T_postrun）之后，当再次夹紧驻车制动器时由电动机消耗的电流I的最小值，I_ref是作为电流I_t4的函数的、由电动机消耗的电流的参考值，以及I_Grenz是在最大的冷却时间之后，也就是说在制动器的冷状态中、当再次夹紧驻车制动器时由电动机消耗的电流I的理论最小值。

附图说明

下面根据附图示例性地详细描述本发明。附图示出：

图1示出了车辆用的电动机械的驻车制动器的剖视图，所述驻车制动器具有电动操纵的驻车制动机构；

图2示出了在制动器的夹紧过程中驻车制动器的不同的运行参量的时间走向；

图3示出了在制动器的再夹紧过程中驻车制动器的不同的运行参量的时间走向；

图4示出了与制动器的冷却时间相关的、为了再次夹紧驻车制动器由电动机需要的电流；以及

图5示出了根据本发明的一种实施方案用于操控驻车制动器的不同的方法步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出了一种电动机械的驻车制动器1，其用于将车辆保持在静止状态中。驻车制动器1包括一制动卡钳6，该制动卡钳接合形式为制动钳的制动盘9。在此，制动钳是液压操纵的行车制动器的一部分。

此外，驻车制动器1还包括一借助于电动机2操纵的驻车制动机构4。电动机2在此通过减速器3转动地驱动丝杠8。在丝杠8上不能相对转动地布置了设计成丝杠螺母7的结构部件，该结构部件在丝杠8旋转时或者沿制动器的夹紧方向Z或者沿松开方向L轴向移动。丝杠8和丝杠螺母7在此布置在制动活塞5内，在制动活塞的朝向制动盘9的侧面上固定了制动器摩擦衬片支架和制动器摩擦衬片10。在制动盘9的对置的侧面上设置另一个制动器摩擦衬片10，该制动器摩擦衬片固定在制动钳6上。

为了夹紧驻车制动器如此运行电动机2，使得丝杠螺母7沿夹紧方向Z运动，从而该丝杠螺母压靠到制动活塞5的底部上并使制动活塞沿夹紧方向Z运动。驻车制动器的夹紧可以通过建立液压制动压力来支持，其中得到的制动力由电动份额和液压份额组成。液压制动压力例如可以自动地借助于液压泵建立；然而该液压制动压力也可以由驾驶员通过操纵制动踏板来产生。

一旦达到了期望的夹紧力，则切断电动机2。制动器的夹紧力在此由电动机电流I来确定。驻车制动器1的电动机2借助于控制器11来操控，在该控制器中存储了合适的制动算法。因为驻车制动机构4设计为自锁的（selbsthemmend），所以驻车制动器1在这种状态下保持稳定，且车辆以无能量的方式被停住。

图2示出了在夹紧过程中图1的驻车制动器的不同运行参量的时间走向。在这种情况下，描述了电动机电流I、电动机电压U、夹紧力F和电动机2的角速度ω。

在夹紧过程的开始时，在时刻t₀，识别到夹紧愿望并接通驻车制动器1的电动机2。通过接通电动机2产生了电流峰值，该电流峰值在随后的过程中降低，直至大约在时刻t₁出现了空载电流。电动机电压U在该时间段内增大，同样电动机转速ω也增大。在空载阶段，制动器摩擦衬片10仍未贴靠在制动盘9上；为此首先必须越过制动器的空隙。大约在时刻t₃，制动器摩擦衬片10撞击到制动盘9上。在夹紧过程的随后的进程中，建立了制动力F，该制动力基本上与电动机电流I成比例。适用的是：

。

在时刻t₃和t₄之间，制动力F大致线性增大。在此由于电动机的负荷增大，同时转速ω减小，电动机电压U也同样减小。相反，电动机电流I增大。在时刻t₄，达到了期望的夹紧力F，且切断电动机2。

在车辆停住期间，驻车制动器1冷却直至环境温度。夹紧力F随着温度下降且在此遵循指数特征曲线，其中适用的是：

。

为了检查，驻车制动器1的夹紧力F在若干时间之后是否仍足够高，以便可靠地保持车辆，在预先给定的时间之后，例如在5分钟至10分钟之后再次接通电动机2，且沿夹紧方向驱动驻车制动机构4。也就是说，开始了再夹紧过程。

现在，图3示出了在这种再夹紧过程中驻车制动器1的不同的运行参量。在此在该例子中，又描述了电动机电流I、电动机电压U、电动机2的角速度ω和夹紧力F。如看到的那样，通过接通电动机2又产生了电流峰值，该电流峰值在随后的过程中、例如在时刻t₇下降至最小值I_t7，且随后再次增大。电动机电压U和角速度ω例如表现为相反的走向。

现在为了确定，夹紧力F是否仍足以使车辆可靠地保持在静止状态中，将电动机电流I的最小值I_t7与参考值I_Ref进行比较。在此确定是否满足如下标准：

。

当满足该标准时，则得出：制动器必须再次夹紧；因为低的电流值I_t7意味着，在夹紧时电动机2的机械负荷相对较小。因此继续进行再夹紧过程。相反，当未满足该标准时，这意味着：驻车制动器仍被足够强地夹紧。因此，中断再夹紧过程。因此，前述的阈值比较的优点在于，制动器1仅当其真正需要时才被再次夹紧。由此一方面保护了制动器的机械组件且另一方面可以节省能量。取代电动机电流I与参考值I_Ref的比较，还可以将制动器的另一个运行参量、例如力矩或力与相应的参考值进行比较。

参考值I_Ref优选是电流I_t4的函数，电动机2大致在切断时刻在第一夹紧过程结束时消耗该电流，并且该电流必要时也可以是液压制动压力的函数。根据本发明的特殊的实施方案，根据如下关系查明参考值I_Ref：

，

其中I_t4是电动机（2）在切断时刻t₄消耗的电流，

p是液压制动压力，

r_ges是由变速器-和丝杠变速比得到的半径，

A_B是制动活塞面积，以及

k_Mot是电动机常数。

在此，参考值I_Ref或者可以根据前述公式计算，或者当其已经存储在系统中时，例如由表格或曲线族读出。

再夹紧过程优选实施如此之久，直到达到预先给定的夹紧力。例如，当由电动机2消耗的电流I满足如下关系时，达到了确定的夹紧力：

，

其中，I_t7是在预先给定的时间（T_postrun）之后当再次夹紧驻车制动器（1）时由电动机（2）消耗的电流（I）的最小值，

I_Ref是作为电流I_t4的函数的、由电动机（2）消耗的电流的参考值，以及

I_Grenz是在冷状态中当再次夹紧驻车制动器（1）时由电动机（2）消耗的电流（I）的理论最小值。

本领域技术人员清楚的是，取代电流I还可以监控电动机2的其它运行参量、例如电动机力矩M或者夹紧力F，以便估计夹紧力。

图4再次示出了根据冷却时间t的电动机电流I，电动机2将至少需要该电动机电流以再次夹紧驻车制动器1。驻车制动器1的冷却时间越长，则原则上电动机电流I越小，其中特征曲线渐进地接近极限值I_Grenz，该极限值代表了当制动器1冷却直至环境温度时电动机2至少需要的电流。

图5再次示出了用于运行驻车制动器1的方法的主要方法步骤，其中步骤S1描述了夹紧制动器；在步骤S2中切断电动机，而在步骤S3中在预先给定的等待时间之后再次接通电动机。在步骤S4中开始再夹紧过程，其中在步骤S5中电动机电流I与参考值进行比较。当电动机电流I小于参考值时，在步骤S6中继续进行再夹紧过程。相反，如果电动机电流I大于参考值，则中断再夹紧过程。返回至步骤S6，再夹紧过程进行如此之久，直至制动器1的夹紧力超过预先给定的阈值。当情况如此，则中断再夹紧过程并且结束该方法。

Claims

1. 一种用于操纵驻车制动器（1）的方法，所述驻车制动器具有电机驱动的驻车制动机构（4），其特征在于如下步骤：

-借助于电动机（2）夹紧驻车制动器（1）；

-在所述驻车制动器（1）的夹紧状态中切断所述电动机；

-在预先规定的时间（t_postrun）之后接通电动机（2），并且沿夹紧方向通过驱动所述驻车制动机构（4）开始再夹紧过程；

-在再次夹紧期间查明电动机（2）的电参量（I）;

-将查明的电参量（I）或由此导出的参量与参考值（I_Ref）进行比较，以及

-根据比较结果来继续进行再夹紧过程或中断再夹紧过程。

2. 根据权利要求1所述的用于操纵驻车制动器（1）的方法，其特征在于，所述参考值是所述电动机（2）在切断时刻（t₄）消耗的电流（I）的函数，或者与该电流（I）成比例的参量的函数。

3. 根据权利要求1或2所述的用于操纵驻车制动器（1）的方法，其特征在于，所述参考值（I_Ref）是液压制动压力（p）的函数或者与所述液压制动压力相关的参量的函数，所述液压制动压力在切断电动机（2）的时刻（t₄）施加在所述驻车制动器（1）上。

4. 根据前述权利要求中任一项所述的用于操纵驻车制动器（1）的方法，其特征在于，根据如下关系查明所述参考值（I_Ref）：

Figure 2013106781838100001DEST_PATH_IMAGE002

，

其中I_t4是由电动机（2）在切断时刻t₄消耗的电流，

p是液压制动压力，

r_ges是由变速器-和丝杠变速比得到的半径，

A_B是制动活塞面积，以及

k_Mot是电动机常数。

5. 根据前述权利要求中任一项所述的用于操纵驻车制动器（1）的方法，其特征在于，根据如下关系查明所述参考值：

Figure 2013106781838100001DEST_PATH_IMAGE004

，

其中I_t4是由电动机（2）在切断时刻t₄消耗的电流，

p是液压的制动压力，

r_ges是由变速器-和丝杠变速比得到的半径，

A_B是制动活塞面积，

k_Mot是电动机常数，以及

T是公差阈值。

6. 根据前述权利要求中任一项所述的用于操纵驻车制动器（1）的方法，其特征在于，在3分钟至15分钟的持续时间之后，特别是例如在4分钟至8分钟之后再次接通所述电动机（2），并再次夹紧所述驻车制动器（1）。

7. 根据前述权利要求中任一项所述的用于操纵驻车制动器（1）的方法，其特征在于，所述驻车制动器（1）被再次夹紧如此之久，直至达到预先给定的夹紧力。

8. 根据前述权利要求中任一项所述的用于操纵驻车制动器（1）的方法，其特征在于，所述驻车制动器（1）被再次夹紧如此之久，直至达到预先给定的夹紧力，其中作为用于达到预先给定的夹紧力的标准查明，由所述电动机（2）消耗的电流（I）是否满足了如下关系：

Figure 2013106781838100001DEST_PATH_IMAGE006

，

其中I_t7是在预先给定的时间（T_postrun）之后、当再次夹紧驻车制动器（1）时由所述电动机（2）消耗的电流（I）的最小值，

I_Grenz是在冷状态中当再次夹紧所述驻车制动器（1）时由所述电动机（2）消耗的电流（I）的理论最小值。

9. 一种包括用于执行前述要求的方法之一的部件的控制器。