CN104114426A - 电停车制动器控制装置、控制方法和控制程序以及制动系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于电停车制动器的控制装置，控制用于驱动所述电停车制动器的摩擦部件的马达。该控制装置包括：处理单元，该处理单元启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器置于锁定状态下的方向驱动；测量所述马达在其运行状态下的电流值；根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、根据所述马达的测量电流值来确定截止电流值，在所述锁定状态下所述电停车制动器所需的制动力依据所述截止电流值而产生；以及当所述马达的电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。

Description

电停车制动器控制装置、控制方法和控制程序以及制动系统
技术领域
本发明涉及用于电停车制动器的一种控制装置、一种控制方法和一种控制程序以及一种制动系统。
背景技术
近年来，随着电子控制技术的发展，日益倾向于使用用于制动车辆的电驱动制动器。
引用列表
专利文献
[PTL 1]JP-A-2009-190503
[PTL 2]JP-T-2007-515344
[PTL 3]JP-A-11-43041
[PTL 4]日本专利No.3466216
[PTL 5]JP-T-2011-500433
发明内容
技术问题
在电停车制动器中，当流向用于驱动摩擦部件的马达的电流在过早时刻被中断时，摩擦部件轻压靠盘或鼓。因此，由于摩擦部件和盘或鼓之间的摩擦力变小，所以不能产生足够的制动力。相反，当流向马达的电流在较晚时刻被中断时，由于摩擦部件和盘或鼓相互过度挤压，所以电停车制动器的机构可能发生故障。因此，在电停车制动器中，必须借助于马达对摩擦部件施加足够的载荷以由此在摩擦部件和盘或鼓两者上施加足够的摩擦力，以产生在停车期间所需的制动力。此外，必须在适当的时刻中断流向马达的电流，以使电停车制动器的机构，例如，其马达或驱动系统不发生故障。
作为用于确定中断流向马达的电流的时刻的装置，存在基于用于测量载荷的传感器的一个装置。然而，增加用于测量载荷的各种传感器导致系统的配置和控制的复杂化。此外，作为用于确定中断流向马达的电流的时刻的另一个装置，存在基于流向马达的电流的改变率来确定的一个装置。然而，取决于马达或其驱动系统的状态以及摩擦部件和盘或鼓之间的摩擦力，马达电流的改变率可能不同。因此，仅基于马达电流的改变率来确定是否获得了所需的制动力是不可能的。结果，难以在适当的时刻中断流向马达的电流。
鉴于上述情况，已经研发了本发明。本发明的目的是提供一种用于电停车制动器的控制装置，一种用于电停车制动器的控制方法，一种用于电停车制动器的控制程序和一种制动系统，所述控制装置、控制方法、控制程序和制动系统中的每个能够在适当的时刻中断流向马达的电流，且不使系统的配置复杂化。
技术方案
为解决上述问题，根据本发明，根据限定截止电流值与电流的增速之间的相关性的预定规则与马达的测量电流值来确定截止电流值，并且根据因此确定的截止电流值使马达停止。
具体地，用于电停车制动器的控制装置控制用于驱动所述电停车制动器的摩擦部件的马达。该控制装置包括：处理单元，该处理单元启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器置于锁定状态下的方向驱动；测量所述马达在其运行状态下的电流值；根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、基于所述马达的所述测量电流值来确定所述截止电流值，借助于所述截止电流值产生所述电停车制动器在所述锁定状态下所需的制动力；以及当所述马达的所述电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
当马达移动时被传输的驱动功率的一部分在传输功率的驱动系统中损失。在停车制动器的情况下，除了在驱动系统中损失的功率之外，仅用于抵靠盘或鼓挤压摩擦部件所需的功率几乎是常量。鉴于此，在电停车制动器的马达的运行期间流动的电流的值与平常相比较增加或减小的现象被视为因驱动系统的摩擦系数的增大/减小(也就是，在驱动系统中的功率损失的增加/减少)而引起。根据该原因，当使得截止电流为常量时，由电停车制动器在其锁定状态下产生的制动力取决于在驱动系统中的功率损失的增加/减小而改变。
当在驱动系统中的功率损失量大时，由于大于平常的载荷被施加到马达，所以恰好在启动马达之后马达电流的增速大于平常。相反，当在驱动系统中的功率损失量小时，由于小于平常的载荷被施加到马达，所以恰好在启动马达之后马达电流的增速小于平常。
由此，控制装置根据限定马达电流的增速和适当的截止电流值之间的相关性的预定规则、根据测量的马达电流值来确定最终截止电流值。该预定规则限定所述马达的所述截止电流值与所述马达电流的所述增速之间的相关性，在所述电停车制动器的所述锁定状态下必需的制动力依据所述截止电流值而施加。例如，该规则在马达和构成电停车制动器的驱动系统的每种规格下被获得并且由函数、映射、表等限定。
根据上述用于电停车制动器的控制装置，能够在适当的时刻中断流向马达的电流。此外，由于基于马达电流来确定中断流向马达的电流的时机，所以能够防止系统的配置复杂化。
处理单元可以被配置成：启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器置于所述锁定状态下的方向驱动；在多个时间段内测量所述马达在其所述运行状态下的所述电流值；根据所述预定规则、基于在所述多个时间段中的每一个时间段内计算的所述马达的所述测量电流值的平均值来确定所述截止电流值；以及当马达的电流值达到所述确定的截止电流值时，使马达停止。当以这样的方式配置处理单元时，由于测量的马达电流值的数据中所包含的误差量减小，所以能够更加精确地确定截止电流。
此外，还能够将本发明应用于各自用于执行由该电停车制动器的控制装置进行的处理的控制方法和控制程序。此外，还能够将本发明应用于设置有该电停车制动器和控制装置的制动系统。
技术效果
根据本发明，能够在适当的时刻中断流向马达的电流。此外，由于基于马达电流来确定中断流向马达的电流的时刻，所以能够防止系统配置的复杂化。
附图说明
图1为示出根据一个实施例的制动系统的配置的图示。
图2为示出在根据该实施例的制动系统中执行的处理的流程图。
图3为示出相对于经过时间T的马达电流的改变量I的图形。
图4为作为示例示出各自表示就驱动系统的摩擦系数相互不同的三种情况而言相对于经过时间T的马达电流的改变量I的图形的图示。
图5为示出各自表示相对于经过时间T的用于锁定轮轴的制动片的力的改变P的图形的图示。
图6为示出各自表示截止电流值Ic和产生的轴向力P之间的关系的图形的图示。
图7为示出截止电流值Ic与马达电流的增速(ΔI/Δt)之间的关系的图形。
图8为示出各自表示在根据该实施例的制动系统中，相对于经过时间T的用于锁定轮轴的制动片的力的改变P的图形的图示。
附图标记说明
1 制动系统
2 ECU
3 电停车制动器
4 操作信号产生单元
5 电池
6 车辆
具体实施方式
在下文中，将解释根据本发明的实施例。下文中示例性地描述的实施例示出根据本发明的一种方式并且本发明的技术范围并不限于下列方式。
图1为示出根据该实施例的制动系统1的构造的图示。制动系统1包括：ECU(电子控制单元)2、电停车制动器3和操作信号产生单元4。制动系统通过被供应来自电池5的电力而运行。图1示出假设制动系统1被安装在车辆6上的情况下分别对应于左右车轮的两个电停车制动器3。然而，制动系统1并不限于这样的模式，而是可以包括仅一个电停车制动器3或至少三个电停车制动器。
ECU2是包括处理器、存储器和输入输出接口的电子控制装置。ECU根据从操作信号产生单元4传输的信号执行存储在存储器中的计算机程序以由此实现对电停车制动器3的控制。
每一个电停车制动器3是通过被供应来自ECU2的电力而运行的电停车制动器。也就是，在每一个电停车制动器3中，当被供应来自ECU2的电力时，容纳在电停车制动器3中的马达旋转以由此使设置有摩擦部件的制动片移动。每一个电停车制动器3可以是盘式制动器或鼓式制动器。
操作信号产生单元4是使每一个电停车制动器3的状态在锁定状态和解锁状态之间改变的转换开关。操作信号产生单元被设置在可由驾驶员操作的靠近驾驶员的座位的位置处。
在下文中，将说明制动系统1中实现的处理。图2为在每一个电停车制动器3的解锁状态下由驾驶员操作操作信号产生单元4以由此使每一个电停车制动器3从锁定状态改变至解锁状态的情况下实现的处理的流程图。在电停车制动器3从解锁状态改变至锁定状态的情况下实现的该处理与在通常的电停车制动器中实现的处理相同。由此，将省略该处理的说明。
(步骤S101)在每一个电停车制动器3的解锁状态下，当驾驶员操作操作信号产生单元4时，ECU2启动容纳在每一个电停车制动器3中的电马达以由此使每一个马达沿将对应的电停车制动器3置于锁定状态的方向旋转。图3为示出相对于经过时间T流入到电停车制动器3中所包含的马达的电流(在下文中，简单称为马达电流)的改变量I的图形。马达电流量在启动后紧随着的冲击电流流入之后立即减小，然后再次增加。当设置有摩擦部件的制动片开始移动时马达电流量增大，并且当制动片压靠盘或鼓时，马达电流量进一步增大。
图3所示的时间段(t1、t3、t4)被预先规定。也就是，规定时间段(t1)以设置如下时段：在该时段内，冲击电流和在滑移状态下的电流的数据没有包含在稍后描述的计算处理中。换言之，时间段(t1)是被视为马达从刚启动后的瞬时状态被释放之后直至驱动系统稳定地运行所需的时间段。时间段(t3)被规定以检测马达电流的改变量。具体地，时间段(t3)是获得为了获得电流值数据的平均值所需要的给定数量的电流值数据样本所需的时间段，从而使得电马达的电流值数据中所包含的误差不影响随后描述的计算处理的结果。此外，时间段(t4)是计算截止电流值所需的计算处理时段，所述截止电流值是在电马达停止时的条件。图3所示的时间段(t2)是用于基于马达电流的平均值执行确定(预测)的时间段，即时间段(t3)成为其间确实产生了轴向力的时间段。
(步骤S102)在操作信号产生单元4被操作之后，当经过规定的时间段(t1)时，ECU 2计算时间段(t2)内例如50毫秒内的马达电流的平均值(I2)。样本的数量取决于用于对马达电流采样的模数(A/D)转换器的采样周期。然后，ECU 2用在时间段(t2)内采集的马达电流的积分值除以样本数量以由此获得马达电流的平均值(I2)。马达电流的平均值(I2)的计算处理在时间段(t2)之后的时段，也就是，在规定的时间段(t3)或(t4)中执行。
(步骤S103)ECU 2基于马达电流值(I2)来确定是否确实产生了制动轴向力。然后，当确定确实产生了制动轴向力(步骤S103，是)时，流程进入计算马达电流的平均值(I3)的处理(数据是有效的)。相反，当确定为否(步骤S103，否)时，马达立即停止。ECU 2基于马达电流值(I2)是否等于或大于预定阈值或小于该阈值来确定数据是否为有效的。
(步骤S104)在基于马达电流值(I2)的测量确定确实产生制动轴向力之后，ECU 2计算在规定的时间段(t3)内马达电流的平均值(I3)。也就是，在经过时间段(t2)后，ECU 2对马达电流数据采样直到规定的时间段(t3)经过为止。然后，ECU2用在规定的时间段(t3)内采集的马达电流的积分值除以样本数量以由此获得马达电流的平均值(I3)。马达电流的平均值(I3)的计算处理在规定的时间段(t3)之后的时段，也就是，在规定的时间段(t4)中执行。
(步骤S105)ECU 2基于马达电流的平均值(I3)在时间段(t4)内计算马达的截止电流值。基于下列技术概念进行截止电流值的计算。
图4为作为示例示出各自表示就电停车制动器3的驱动系统的摩擦系数相互不同的三种情况而言相对于经过时间T马达电流的改变量I的图形的图示。在图4所示的图形中，驱动系统的摩擦系数在例1(No.1)下过大，驱动系统的摩擦系数在例2(No.2)下适当，并且驱动系统的摩擦系数在例3(No.3)下太小。在用于驱动制动片的驱动系统的摩擦系数较大的例1下，由于在滑移终止之后施加到马达的载荷与例2相比更大，所以马达电流的增速较大。由此，在例1下到达截止电流值Io所需的时间段与例2相比更短。
图5是示出各自表示相对于经过时间T用于锁定轮轴的制动片的力(在下文中，称为产生的轴向力P；该力还能够被理解为制动力)的改变的图形的图示。在驱动系统的摩擦系数为大的例1下，与例2相比，驱动系统中损失的驱动功率的量更大。因此，关于从马达输出的驱动功率，传输到制动片的驱动功率的比率变小。因此，在截止电流值Io如图4所示为常量的情况下，与例2相比，例1中马达停止之后继续锁定轮轴的最终产生的轴向力P变得更小，如图5所示。结果，产生的轴向力P不能达到每一个电停车制动器3所需的目标轴向力Po。
此外，在驱动系统的摩擦系数较小的例3中，与例2相比，驱动系统中损失的驱动功率的较小。因此，关于从马达输出的驱动功率，传输到制动片的驱动功率的比率变大。因此，在截止电流值如图4所示为常量的情况下，与例2相比，在例3中马达停止之后继续锁定轮轴的最终产生的轴向力P变得更大，如图5所示。结果，由于过大的力被施加到制动片，出现如下可能性：制动片、盘或鼓的退化加速或制动片、盘或鼓被破坏。
图6为示出各自表示就例1至3中的每一种情况而言截止电流值Ic和产生的轴向力P之间的关系的图形的图示。根据由本发明的发明人进行的分析，如图6所示，应理解，截止电流值和产生的轴向力P之间的关系是线性的。根据该图形，就例1至3中的每一个例子而言，获得目标轴向力Po所需的截止电流值能够被指定。在例1中获得目标轴向力Po所需的截止电流值Io’比在例2中的截止电流值Io大。在例3中获得目标轴向力Po所需的截止电流值Io”比在例2中的截止电流值Io小。
图7为示出截止电流值Ic与马达电流的增速(ΔI/Δt)之间的关系的图形。该图形通过就例1至3中的每一例子而言绘出根据图6的图形指定的适当的截止电流值与马达电流的增速(ΔI/Δt)之间的关系而形成。根据图7中的绘出点的位置关系，估计截止电流值和马达电流的增速(ΔI/Δt)之间的关系是线性的。
然后，ECU2基于上述技术概念、根据在步骤S104中计算的马达电流的平均值(I3)来计算截止电流值(Ix)以获得规定的目标值作为产生的轴向力P。也就是，ECU2将马达电流的平均值(I3)输入到限定如图7的图形中所示的截止电流值和马达电流的增速(ΔI/Δt)之间的关系的函数F(x)中，以由此计算可获得所需的产生的轴向力的最佳截止电流值(Ix)。
(步骤S106)在截止电流值(Ix)的计算完成之后，ECU2确定马达电流值是否达到截止电流值(Ix)。
(步骤S107)当检测到马达电流值达到截止电流值(Ix)时，ECU2使马达停止。结果，电停车制动器3被置于锁定状态，并且ECU2完成一系列处理。
此外，虽然在图2中未示出，但是在执行步骤S101至步骤S106的处理时当启动马达之后经过规定的时间段时，不论马达电流是否达到截止电流值，ECU2使马达停止以保护马达。
图8为示出各自表示在的制动系统1中相对于经过时间T用于锁定轮轴的制动片的力的改变P的图形的图示。根据该实施例的制动系统1，应理解，轮轴由接近目标轴向力Po的力锁定，并且因此，所产生的轴向力P相对于目标轴向力Po的波动变小。在图8中，所产生的轴向力P集中在由圆圈包围的范围内。根据模拟的结果，在根据该实施例的制动系统1中，产生的轴向力P相对于目标轴向力Po的波动为约±10％，而该波动在现有技术的情况下为约20％。以这种方式，证实所产生的轴向力P相对于目标轴向力Po的波动在该实施例中变得更小。在根据该实施例的制动系统1中，即使当电停车制动器系统3的驱动系统的摩擦系数改变时，轮轴也由接近目标轴向力Po的力锁定，使得产生的轴向力P相对于目标轴向力Po的波动变小。因此，相对于马达和机械构件的使用环境的改变而言，能够改进个体差异、老化退化和坚稳性。
在上述实施例中，虽然基于函数F(x)来确定马达的截止电流值，但是截止电流值并不限于基于该函数获得的一个截止电流值。例如，可以预先准备限定马达的截止电流值与电流的增速之间的相关性的表或映射，由此产生电停车制动器3在锁定状态下所需的制动力。然后，通过将马达电流的计算平均值(I3)与映射相比较来确定截止电流。
此外，在上述实施例中，虽然计算了马达电流的平均值(I2、I3)，但是本发明并不限于这样的实施例。也就是，可以通过其他方法来计算马达电流的平均值。此外，备选地，可以直接计算电流的增速，而无需对电流值求平均值。
根据本发明的用于电停车制动器的控制装置、用于电停车制动器的控制方法、用于电停车制动器的控制程序和制动系统的实施例的特征将简短地列出为如下项[1]至[6]。
[1]一种用于电停车制动器的控制装置(2)，该控制装置(2)控制用于驱动所述电停车制动器(3)的摩擦部件的马达，该控制装置包括：
处理单元，该处理单元启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器(3)置于锁定状态下的方向驱动；测量所述马达在其运行状态下的电流值；根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、基于所述马达的测量电流值来确定截止电流值，借助于所述截止电流值施加所述电停车制动器(3)的锁定状态下所需的制动力；并且当所述马达的电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
[2]根据[1]中所描述的用于电停车制动器的控制装置(2)，其中，所述预定规则是限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的函数，借助于所述截止电流值产生了所述锁定状态下电停车制动器(3)所需的制动力。
[3]根据[1]或[2]中所描述的用于电停车制动器的控制装置(2)，其中，所述处理单元启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器(3)置于锁定状态下的方向驱动；在所述多个时间段内测量所述马达在其运行状态下的电流值；根据所述预定规则、基于在所述多个时间段中的每一个时间段内计算的所述马达的测量电流值的平均值来确定所述截止电流值；以及当所述马达的电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
[4]一种用于电停车制动器的控制方法，该控制方法控制用于驱动所述电停车制动器(3)的摩擦部件的马达，该控制方法包括如下步骤：
启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器(3)置于锁定状态下的方向驱动；
测量所述马达在其运行状态下的电流值；
根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、基于所述马达的测量电流值来确定截止电流值，借助于所述截止电流值产生了在所述锁定状态下所述电停车制动器(3)所需的制动力；以及
当所述马达的电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
[5]一种用于电停车制动器的控制程序，该控制程序控制用于驱动所述电停车制动器(3)的摩擦部件的所述马达，该控制程序使得用于控制所述马达的控制装置(2)执行如下处理：
启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器(3)置于锁定状态下的方向驱动；
测量所述马达在其运行状态下的电流值；
根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、基于所述马达的测量电流值来确定截止电流值，借助于所述截止电流值产生在所述锁定状态下所述电停车制动器(3)所需的制动力；以及
当所述马达的电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
[6]一种用于停车的制动系统(1)，该制动系统(1)包括：
电停车制动器(3)，该电停车制动器(3)通过使用马达来驱动制动器的摩擦部件；以及
控制装置(2)，该制装置(2)启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器置于锁定状态下的方向驱动；测量所述马达在其运行状态下的电流值；根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、基于所述马达的测量电流值来确定截止电流值，借助于所述截止电流值产生在所述锁定状态下所述电停车制动器所需的制动力；以及当所述马达的电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
虽然参照具体实施例详细地解释了本发明，但是对于本领域的技术人员而言明显的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够做出各种改变和修改。
本申请是基于2012年2月7日提交的日本专利申请(日本专利申请No.2012-24242)，该专利申请的内容通过引用并入本文。
工业实用性
根据本发明，能够在适当的时机中断流向马达的电流。此外，由于基于马达电流来确定中断流向马达的电流的时机，所以能够防止系统配置的复杂化。达到这样的效果的本发明在涉及电停车制动器的控制相关的领域中是有用的。

Claims (6)

1.一种用于电停车制动器的控制装置，该控制装置控制用于驱动所述电停车制动器的摩擦部件的马达，该控制装置包括：
处理单元，该处理单元启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器置于锁定状态的方向驱动；测量所述马达在其运行状态下的电流值；根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、基于所述马达的所述测量电流值来确定所述截止电流值，借助于所述截止电流值产生所述电停车制动器在所述锁定状态下所需的制动力；以及当所述马达的所述电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
2.根据权利要求1所述的用于电停车制动器的控制装置，其中，所述预定规则是限定所述马达的所述截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的函数，其中，借助于所述截止电流值产生所述电停车制动器在所述锁定状态下所需的所述制动力。
3.根据权利要求1或2所述的用于电停车制动器的控制装置，其中，所述处理单元启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器置于所述锁定状态下的方向驱动；在多个时间段内测量所述马达在其运行状态下的所述电流值；根据所述预定规则、基于在所述多个时间段中的每一个时间段内计算的所述马达的所述测量电流值的平均值来确定所述截止电流值；以及当所述马达的所述电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
4.一种用于电停车制动器的控制方法，该控制方法控制用于驱动所述电停车制动器的摩擦部件的马达，该控制方法包括：
启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器置于锁定状态下的方向驱动；
测量所述马达在其运行状态下的电流值；
根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、基于所述马达的所述测量电流值来确定所述截止电流值，借助于所述截止电流值产生所述电停车制动器在所述锁定状态下所需的制动力；以及
当所述马达的所述电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
5.一种用于电停车制动器的控制程序，该控制程序控制用于驱动所述电停车制动器的摩擦部件的马达，该控制装置使用于控制所述马达的控制装置执行如下处理：
启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器置于锁定状态下的方向驱动；
测量所述马达在其运行状态下的电流值；
根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、基于所述马达的所述测量电流值来确定所述截止电流值，借助于所述截止电流值产生所述电停车制动器在所述锁定状态下所需的制动力；以及
当所述马达的所述电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
6.一种用于停车的制动系统，该制动系统包括：
电停车制动器，该电停车制动器通过使用马达来驱动制动器的摩擦部件；以及
控制装置，该制装置启动所述马达以将所述摩擦部件朝用于将所述电停车制动器置于锁定状态下的方向驱动；测量所述马达在其运行状态下的电流值；根据限定所述马达的截止电流值与所述电流的增速之间的相关性的预定规则、基于所述马达的所述测量电流值来确定所述截止电流值，借助于所述截止电流值产生所述电停车制动器在所述锁定状态下所需的制动力；以及当所述马达的所述电流值达到所述确定的截止电流值时，使所述马达停止。
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