CN104828058A - 用于检查自动的驻车制动系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检查自动的驻车制动系统的方法，尤其是用于检查自动的驻车制动系统的功能状况的方法，自动的驻车制动系统带有控制单元和用于产生机电的制动力的执行器（2）。本发明所要解决的方法是，提供一种方法，该方法可以在车辆的行驶运行中被执行。为此，控制单元用比可以促成执行器（2）转动的频率要小的频率来触发执行器（2）以识别短路。

Description

用于检查自动的驻车制动系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于检查自动的驻车制动系统的功能状况的方法，尤其涉及一种用于识别短路的方法，还涉及一种控制和/或调节器以及涉及一种自动的驻车制动系统。

背景技术

自动的驻车制动器（APB）例如由DE 10 2011 005 842 A1公知。它包括一个控制单元，该控制单元与两个分别布置在机动车的两个后轮上的执行器配合作用。这种执行器通常涉及（直流）电动机，其可以借助一个传动装置和一个主轴驱动器来移动制动活塞，以便向制动片施加夹紧力。自动的驻车制动器通过这种机械的联锁来替代传统的手动制动器的通常经由绳索传动装置实现的停车功能。用于自动的驻车制动器的控制单元或者处在车辆内室中，或者它被集成在现有的控制器，例如行驶动力控制器ESP中。为了触发两个执行器，控制单元通过若干被布设在车辆中的线路，尤其是通过铜线与这两个执行器连接。线路从车身，尤其是从车轮罩到布置在后桥上的执行器的布设，是对电缆的布设的一个特殊的挑战，因为在这个部位上线路能被自由地被接近以及由于环境影响，如山岩崩塌、受潮、鼬科啮咬等而承受巨大的负荷。在这种负荷下可能会出现线路的受损，受损可能导致短路。这种短路产生了一个过电流，过电流可能持久地损害驻车制动器的工作模式。因此对自动的驻车制动器的可靠的运行有着重大意义的是，识别在这些线路上也许可能产生的短路以及发送信号给驾驶员。

在传统的系统中，在驻车制动系统中的短路识别通过监控在线路中导引的电流来实现，因而在短路的执行器的情形下检测到了过电流以及执行器因此被切换成无电流。但为了总的来说能够探测到过电流，这种监控仅在执行器的已被触发的状态下，亦即仅在停车运行中才进行。在执行器的未被触发的状态中识别在两条将执行器与控制单元连接起来的输入线路之间的短路迄今为止还是不可能的。在车辆的行驶运行中尤其可以为了检查连接线路的短路而无法执行执行器的触发，因为配属于后轮的执行器通过触发而运动以及因此在车辆运行期间开动停车功能。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，提出一种用于检查自动的驻车制动系统的功能状况的方法，该方法可以在车辆的行驶运行中执行。

该技术问题通过独立权利要求的特征来解决。本发明的扩展设计在从属权利要求中说明。

按本发明的方法用于检查自动的驻车制动系统的功能状况以及尤其用于识别短路，其中，该方法优选具有一个控制单元和一个用于产生机电的制动力的执行器，其中，控制单元用一个比可以促使执行器转动的那个频率要高的频率来触发执行器。频率能被这样选择，使得该频率基本上不会影响执行器的停止运转。频率在此优选根据执行器（2）的惯性来选择。

按本发明的方法尤为有利，因为它不同于传统的方法的是即使在车辆的行驶运行中也能进行短路识别。通过使触发信号的频率不造成通常被构造成直流电动机的执行器的转动，可以在车辆的运行中执行短路测量。因此自动的驻车制动系统的线路的受损以及随之而来的功能的受损可以不是在操纵停车制动器时被确定，而是有利地在产生损伤之后就已经马上被确定了。触发信号的频率为了避免执行器运动而优选与执行器的惯性协调一致。此外，针对按本发明的方法不需要任何附加的构件，而是可以例如在编程技术上在控制和/或调节器中实施这种方法。

在该方法中，由高频率的触发引起的执行器电流可以有利地借助一个电流测量单元被测量。电流测量单元优选是控制单元的一个用于计算驻车制动器的夹紧力的现有的构件，控制单元在行驶运行中可以被用来检测由执行器的触发引起的电流。为了能够从所检测到的电流推断出自动的驻车制动系统的运行工况，对所测得的电流进行评估。尤其可以进行与合适的阈值的比较，这种比较实现了对驻车制动系统的状况的决定。

借助控制单元的H桥线路有利地产生了高频率的执行器触发信号，其中，H桥线路包括多个特别是四个开关元件。因此，通过例如借助矩形信号对开关元件的合适的高频率的触发而产生了高频率的执行器触发信号。执行器触发信号的频率在此与针对H桥电路的开关元件的触发信号的频率相关。

开关元件的开关频率以及因此执行器的极性转换频率有利地可以在10 kHz和50 kHz之间。但频率优选为约25 kHz。执行器优选用高频率的执行器触发信号的频率来转换极性。重要的是，这样来选择频率，使得电动机的极性转换完成得这样快，因而当驻车制动系统完好无损时，电动机可能由于其惯性而不能运动。

为了能够从执行器触发信号推断出驻车制动系统的运行工况，优选对由高频率的触发可能引起的执行器电流进行评估。通过评估然后可以以有利的方式推断出线路的状况，例如推断出线路中至少一条线路的中断，或者推断出在线路之间的短路，但或者推断出正常的运行工况。

电容器，尤其是执行器的一个抗干扰电容器，在驻车制动系统的正常的运行工况中基于执行器触发信号有利地产生了一个可测量的无功电流。以这种方式可以明确地鉴定自动的驻车制动系统的正常的运行工况，因为这个无功电流在空转的情形下或在线路短路的情形下是不会产生的。因此在存在无功电流时可以明确地推断出自动的驻车制动器的正常的运行工况。

特别有利的是，用于识别短路的方法在车辆行驶运行期间被连续地或按照周期性的间隔来执行。以这种方式在车辆的运行期间业已确保了停车制动器完全是有运行能力的以及车辆可以在停车时被可靠地固定。

按本发明的方法在机动车的一种调节或控制器中运行，调节或控制器可以是自动的驻车制动系统的组成部分。

附图说明

本发明的其它的特征和适宜之处由借助附图对实施例的说明得出。附图中：

图1是用于车辆的自动的驻车制动器的剖视图，带有一个用于产生固定车辆的夹紧力的电制动马达；

图2是控制单元的一部分的示意性线路图，带有用于触发执行器的H桥电路和用于测量马达电流的电流测量单元；

图3是带有直流电动机的自动的驻车制动器的示意性备用电路图；

图4是在短路状态下带有直流电动机的自动的驻车制动器的示意性备用线路图；并且

图5示出了一张图表，其带有H桥电路的开关元件的以及所引起的借助电流测量单元测得的执行器电流的触发信号。

具体实施方式

图1示出了用于一种用于车辆的自动的（自动化的）驻车制动器（停车制动器）1的剖视图，自动的驻车制动器可以借助当前被构造成直流电动机的执行器2（制动马达）施加一个用于固定车辆的夹紧力。执行器2驱动一个沿轴向被支承的主轴3，尤其是丝杠。在主轴3的背对执行器2的端部上，主轴3配设有主轴螺母4，主轴螺母在驻车制动器1的经压紧的状态下贴靠在制动活塞5的内部的正面上或背面上。主轴螺母4在执行器2转动运动时以及在所引起的主轴3转动运行时被沿着轴向移动。主轴螺母4和制动活塞5被支承在一个制动钳6中，制动钳钳状地从上方作用制动片7。在制动片7的两侧布置各一个制动摩擦层8、8′。

在停车制动器1的压紧过程中，电动机（执行器2）转动，结果主轴螺母4沿轴向朝着制动片7运动，直至该制动片将一个预先确定的最大的夹紧力施加到制动活塞5上。

执行器2的触发借助在图1中未被示出的控制单元完成，可以例如涉及行驶动力系统的控制器，如ABS（防抱死系统）、ESP（电子稳定程序）或EHB（电液压制动器）的控制。图2示出了这种带有H桥电路9的控制单元的一个截面。H桥电路9包括总共四个开关元件T1至T4，这些开关元件尤其可以涉及晶体管以及优选涉及MOSFET。H桥电路9产生了一个执行器触发信号，该信号通过线路13、13′被输送给在图1中示出的执行器2。H桥电路9的触发被这样完成，即，使触发信号随执行器2的期望的转动方向的不同而转换极性。具体而言，为了生成执行器2的第一转动方向，开关元件T1和T4被切换成导电的以及开关元件T2和T3被切换成不导电的，而为了生成执行器的相反的第二转动方向，开关元件T2和T3被切换成导电的以及开关元件T1和T4被切换成不导电的。

此外，控制单元包括电流测量单元11，其在当前具有接在H桥电路9的馈电路径U_b中的分路电阻R。分路电阻R与测量信号放大器17相连，测量信号放大器用于测量由操纵H桥电路9引起的以及被执行器2接收的电流（执行器电流）。在驻车制动器的正常运行中，执行器电流被用于借助恰当的算法确定执行器的夹紧力。

图3示出了带有作为执行器2的直流电动机的自动的驻车制动器1的一个示意性备用线路图或电气模型。执行器2和输入线路13、13′在此形成了一个与控制单元相连的负荷。与H桥电路9连接的输入线路13、13′被分别示出为输入线路电阻R_w，因为这些输入线路电阻主要表明欧姆特性。制动马达可以在的状态中近似地通过马达感应元件L_mot和线圈电阻R_mot说明。此外，直流电动机通常包括抗干扰电容器C_x，其应当改善马达的电磁的辐射特性，以及其与马达感应元件L_mot和绕组电阻R_mot并联。

在图4所示的自动的驻车制动系统内两条输入线路13、13′之间的短路KS的情形下，由马达感应元件L_mot的短路造成的负荷仅还表示一种基于线路电阻R_w的欧姆特性，其中，短路例如由两条输入线路13、13′的受损与因受损造成的接触引起。这个线路电阻R_w在毫欧范围内运动，因而需要很高的直流电，以便能够区分行驶运行中的完好无损的和故障的线路以及因此探测到短路。但如本文开头所述，输送很高的直流电来检查驻车制动系统在行驶运行中的功能作用也是不可能的，因为由此在线路完好无损的情形下会引起执行器2的运动以及因此产生夹紧力。短路识别的这种可能性因此局限于使用在车辆停车时操纵驻车制动器1期间。

反之，按本发明的方法实现了在车辆的行驶运行期间在任意时间的短路识别，但不存在操纵自动的驻车制动器1的危险。该方法为此利用了这样的事实，即，执行器2虽然能够沿相反的转动方向运行以及因此能用两个不同的电流方向运行，但基于执行器2的惯性，这个执行器从触发信号的一个特定的频率起不再能够遵循这个频率。当触发信号的频率超过了一个与执行器2的惯性相关的特定的极限值时，那么尽管输入了触发信号，但执行器2却不进行任何运动。触发信号涉及一股电流，该电流通过H桥电路9的开关元件T1至T4的触发以及通过提供一个合适的馈压U_b产生。如已经说明的那样，电流方向以及因此执行器2的转动方向可以通过H桥电路的开关元件T1至T4的相应的触发被改变。

通过执行器2的也促成了执行器2的高频率的极性转换的高频率的触发，防止了执行器2在行驶运行中的运动。换句话说，执行器2的停止运转保持不受高频率的触发信号的影响。高频率的触发信号现在可以在不存在车辆行驶运行期间操纵自动的驻车制动器1的风险的情况下以有利的方式使用于自动的驻车制动系统中的短路识别。概念“高频率的”在当前被理解为是一种频率，基于该频率，执行器2由于其惯性而保持停止运行。

图5示出了一张图表，带有H桥电路9的开关元件T1至T4的以及所引起的借助电流测量单元11测得的执行器电流的触发信号。开关元件T1至T4为了产生通过线路13、13′输送给执行器2的高频率的触发信号而用一个高频率来切换。在此，交替地将开关元件T1和T4或T2和T3切换成导电的。触发信号的电流方向因此以同一个频率被转换。频率可以例如为25 kHz，以便安全地排除执行器2的运动。触发信号的频率也有利地处在人能听到的范围之外，因而车辆乘员不会听到自动的驻车制动系统的功能试验。

通过产生以及输送高频率的触发信号，现在可以进行对自动的驻车制动系统的完整的功能检查：如图4所示，在输入线路13、13′的短路KS的情形下，在功能测试期间一个很高的交流电流过低阻抗的线路电阻。这个在图5中用I_KS标注的交流电，可以在控制单元的电流测量单元11中被探测到。所测得的电流可以例如与一个预定的阈值相比较，以便因此可靠地推断出因短路产生的很高的交流电的存在。

针对马达输入线路13、13′没有短路而是具有中断的情形，在自动的驻车制动系统中没有电流流动且因此在电流测量单元11中没有测到任何电流。在图5中，可测量的电流因此具有值0以及用I_break标注。因此若开关元件T1至T4的测试触发没有引起可测量的电流，那么可以推断出在驻车制动系统中的线路中断的存在。

若反之，驻车制动系统的输入线路13、13′既没有短路也没有中断，那么在测试运行期间高频率的触发信号流过了执行器2的抗干扰电容器C_x以及以很小的几百mA至几安的无功电流的形式在电流测量单元11中被探测到。无功电流的高度在此取决于电容器C_x和触发频率的值。在图5中，电容器Cx的可测量的无功电流用I_OK标注。这个电流具有一个对电容器而言典型的周期性波动的外形，这个外形能被简单地识别到。

因此，总体上可以通过按本发明的方法借助对执行器2的高频率的触发在车辆的行驶运行期间安全地确定自动的驻车制动系统的三种不同的状态。通过在传动的驻车制动系统中已经存在的电流测量单元11，可以测量通过高频率的触发引起的执行器电流。在此，可以随驻车制动系统的状况的不同出现三种情形，这三种情形指出了在系统中的中断、短路或指出了完好无损的状况。由高频率的触发引起的以及通过电流测量单元11测得的执行器电流随系统的状况的不同而为零，具有很高的短路水平或很小的无功电流水平。倘若在执行器2中没有设置电容器，那么为了执行按本发明的用于识别短路的方法而加装这种电容器，或者将另一个合适的被动的或必要时也主动的结构元件集成到驻车制动系统中以及尤其是集成到执行器2中以识别完好无损的状况。

通过对H桥电路9的高频率的触发，执行器2在车辆的行驶运行中运动的风险被排除，其中，可能引起在自动的驻车制动系统的完好无损的状况下的运动。

为了评估在测试运行期间测得的电流，可在各控制器内执行一个合适的算法，该算法将所测得的电流与阈值相比较以及以这种方式可以确定自动的驻车制动系统的状况。阈值在此优选与各个所使用的频率以及尤其是也与被动的构件（电容器C_x）的参数协调一致。

在识别到运行故障时，尤其在中断或短路的情形下，驾驶员可以在行驶运行期间就已经将自动的驻车制动系统的功能故障信号化。此外，必要时可以开启紧急驻车制动功能，紧急驻车制动功能例如促成了在车辆停车时停车制动器的完全液压地运行至自动的驻车制动系统的运行故障被消除。

Claims (11)

1.用于检查自动的驻车制动系统的功能状况的方法，自动的驻车制动系统带有控制单元和用于产生机电的制动力的执行器（2），其特征在于，控制单元用比能够促成执行器（2）转动的频率高的频率来触发执行器（2）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助电流测量单元（11）来测量由所述触发所引起的执行器电流。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助控制单元的H桥电路（9）产生高频率的执行器触发信号。

4.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，频率在10 kHz和50 kHz之间，尤其在20 kHz和40 kHz之间并且优选计为约25 kHz。

5.按权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，所引起的执行器电流在执行器（2）的输入线路（13、13′）的状况方面被评估。

6.按权利要求3至5任一项所述的方法，其特征在于，执行器（2）以高频率的执行器触发信号的频率被变换极性。

7.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，在驻车制动系统的正常的运行状况中，电容器（C_X）尤其执行器的抗干扰电容器基于执行器触发信号产生能够测量的无功电流（I_OK）。

8.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，该方法在车辆的行驶运行期间被连续地或按照周期性的间隔来执行。

9.按前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，根据执行器（2）的惯性来选择频率。

10.调节和/或控制器，用于执行按权利要求1至9任一项所述的方法。

11.在机动车中的自动的驻车制动系统，带有按权利要求10所述的调节和/或控制器。