CN105292094A - 用于运行机动车的驻车制动器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行机动车的驻车制动器（1）的方法，该驻车制动器具有至少一个车轮制动装置（2，3），其中，车轮制动装置为了其操作具有可控制的电动机（6，7），电动机驱动主轴，用于使制动活塞在压缩位置和释放位置之间移动，其中，为了校准驻车制动器（1）对电动机进行控制，以便在第一步骤中将制动活塞移动到释放位置和在随后的第二步骤中从释放位置移动到压缩位置。建议，在第二步骤中在移动制动活塞期间电动机（6，7）的电流供给在空载运行阶段（II）中被中断并且依据电动机（6，7）的滑转特性确定电动机（6，7）的至少一个电动机参数。

Description

用于运行机动车的驻车制动器的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行机动车的驻车制动器的方法，该驻车制动器具有至少一个车轮制动装置，其中，车轮制动装置为了其操作具有可控制的电动机，电动机驱动主轴，用于使制动活塞在压缩位置和释放位置之间移动，其中，为了校准驻车制动器对电动机进行控制，以便在第一步骤中将制动活塞移动到释放位置和在随后的第二步骤中从释放位置在压缩位置的方向上移动。

本发明此外涉及一种相应的驻车制动器，以及一种计算机程序和一种计算机程序产品。

现有技术

由现有技术中已知开头损失类型的方法。用于机动车的驻车制动器一般地具有两个车轮制动装置，它们分别分配给机动车后轴（后桥）的一个车轮，以便在需要时刹住机动车。车轮制动装置在此情况下通常配有电动致动器，其移动相应的车轮制动装置的制动活塞，以便产生制动力。通常制动活塞在此通过主轴操作，该主轴由电动机驱动。

通过对电动机的电动机常数的精确理解，可以完全地和精确地数学度描述驻车致动器的系统动力学。除了电动机常数和电动机电阻以外，惯性矩也是电动机常数，它描述驻车致动器的动力学以及另外的电动机参数受限于成批生产偏差（系列偏差）。

在驻车制动器首次使用时或者在持续运行中，有利的是，对其进行校准，尤其是为了知道用于空载车轮制动装置的主轴或制动活塞的位置。在此已知的是，通过控制电动机来校准驻车制动器，以便在第一步骤中将制动活塞移动到释放位置和在随后的第二步骤中移动到压缩位置。在释放位置上，制动活塞移动到不使用位置上，和在压缩位置上制动活塞尤其对制动盘加载一个制动力。在两个位置之间，制动活塞可以通过电动机尤其是通过可由电动机驱动的主轴移动。通过移到两个所述的终端位置，该终端位置的特征在于，以机械方式不可能使制动活塞进一步移动，可以校准驻车制动器和尤其是电动的致动器。

发明内容

按照本发明的具有权利要求1的特征的方法具有优点，在校准过程期间确定电动机的至少一个电动机参数，其用于控制驻车制动器。由此可以补偿电动机参数的成批生产偏差并且驻车制动器就此方面也被校准。尤其是在持续运行中电动机的电动机参数例如由于磨损会改变。通过按照本发明的方法也可以在持续的运行中探测这些参数并且相应地调整匹配电动机的控制。为此按照本发明规定，在第二步骤中，即在空载运行期间，在在压缩位置的方向上移动制动活塞期间中断电动机的电流供给并且依据电动机的滑转特性确定电动机的至少一个电动机参数。在通常的校准过程中还结合有另一个步骤，通过该步骤可以确定电动机的电动机参数。此外该方法可以独立于校准过程实施。通过在空载运行阶段中中断电流供给，在该空载运行阶段中制动活塞被移动同时不施加制动力，电动机由于电流供给的中断而滑转(缓缓滑转到停止)。电动机的滑转特性在此通过其电动机参数进行影响。由此可以在空载运行阶段中确定电动机参数并且用于电动机的以后的控制。

尤其规定，作为电动机参数，依据电动机和/或主轴的速度变化，尤其是依据角速度变化，确定电动机的惯性矩。如果电动机不再被通电，那么由于其内部的摩擦力矩它的输出轴的速度或者角速度减小。惯性矩在此反作用于摩擦力矩。在得知摩擦力矩和得知速度改变下，由此可以以简单的方式和方法推断出电动机的惯性矩。因此优选地规定，依据电动机的摩擦力矩确定惯性矩。

按照本发明的一个有利的扩展方案规定，摩擦力矩在空载运行阶段，尤其是在中断电流供给之前依据储存的电动机的电动机常数来确定。由此具有电动机的当前的摩擦力矩供使用，其可以用于评价惯性矩。

特别优选地，附加地或备选地，作为电动机参数，依据电动机的滑转特性，尤其是依据电动机在滑转期间的感应电压，确定电动机的电动机常数。由此电动机常数也在驻车制动器运行中被确定，由此也与此相关地可以探测和相应地补偿成批生产偏差。

此外优选地规定，将确定的电动机常数与储存的电动机常数比较，其中，如果它与储存的电动机常数的偏差超过一个可预先给定的极限值，则该确定的电动机常数被储存。在首次实施本方法时，一个例如计算的电动机常数作为电动机的控制的基础并且被储存。如果确定的电动机常数例如与储存的电动机常数的偏差大于5%，那么该电动机常数被作为基础的电动机常数储存起来并且用于驻车制动器的另外的运行。如果由于磨损现象电动机常数又改变，那么这通过在一个以后的时间点处实施本方法来识别并且相应地通过储存重新确定的电动机常数进行考虑。

此外优选地规定，将确定的摩擦力矩与之前确定的摩擦力矩比较，并且如果它与之前确定的摩擦力矩的偏差超过一个可预先给定的极限值，该确定的摩擦力矩被摒弃。在此情况下过大的偏差被认为是错误的测量。由此关于摩擦力矩在多次实施本发明的情况下始终探测电动机的当前有效的摩擦力矩并且必要时进行储存，以便更新电动机的电动机参数。尤其规定，该方法在驻车制动器运行下定期地、尤其是在时间上或者依据驻车制动器的被实施的激活的次数进行实施。

按照本发明的具有权利要求8的特征的驻车制动器的特征在于一种专门设计的控制器，它具有专门的机构并且被设置用于实施按照本发明的方法。其它的特征和优点由上面已经描述的内容得出。

按照本发明的计算机程序规定，当该程序在计算机上尤其是在控制器上运行时，该程序执行按照本发明的方法的所有步骤。

按照本发明的计算机程序产品，其具有储存在可机读的载体上的程序编码，当该程序在计算机上运行时实施按照本发明的方法。

下面借助于实施例详细解释本发明。

附图说明

图1显示了驻车制动器的简化视图，

图2显示了在压缩过程中驻车制动器的信号曲线，

图3显示了在中断电流供给时驻车制动器的信号曲线，

图4显示了一种用于运行驻车制动器的方法，和

图5显示了另一种用于运行驻车制动器的方法。

具体实施方式

图1在简化视图中显示了用于机动车的驻车制动器1。驻车制动器1具有两个车轮制动装置2，3，其中，车轮制动装置2分配给机动车的后轮轴的左车轮而另一个车轮制动装置3分配给机动车的后轮轴的右车轮。两个车轮制动装置2，3具有致动器4或5，其各具有一个电动机6，7。电动机6，7各通过一个电线8，9与控制器10连接，控制器又与车载电网11和/或与车载电网11配设的机动车电池连接。控制器10控制电动机6，7，以操作车轮制动装置2，5。致动器4，5在此情况下各夹紧一个与相应的车轮配设的、在相应的车轮制动装置2，3的各一对制动块14，15之间的制动盘12，13。

在此，相应的电动机6，7通过主轴与相应的制动活塞连接，制动活塞对相应的对14，15加载相应的操作力。通过浮动支承制动块对的另一个制动块，两个制动块由此如通常那样被压向相应的制动盘12，13，从而相应的制动盘12，13被夹紧在两个制动块之间。在这种状态下，制动活塞处于压缩位置（夹紧位置）上。如果相应的制动活塞通过电动机12，13被从压缩位置往回移动，使得作用于制动盘12，13上的制动力减小，那么驻车制动器1被释放。为了校准驻车制动器1，尤其是为了确定主轴和/或制动活塞的位置，已知使制动活塞移动到一个释放位置上，在该位置上相应的制动块与制动盘12，13处于相间隔的状态下。尤其是该释放位置通过机械的终端止挡来限定，制动活塞或尤其是与制动活塞配设的、与主轴共同作用的主轴螺母被朝着该止挡移动，用于当主轴通过电动机6，7被驱动时将制动活塞移动到压缩位置。从这个位置出发，制动活塞接着通过控制电动机6，7被移动到压缩位置。由此活塞从一个终端位置被移动到另一个终端位置，在该终端位置上活塞的进一步的移动被机械地阻止。由此可以调整用于驻车制动器1的正常的运行的主轴位置。所述方法尤其是在首次使用驻车制动器时实施或者在更换驻车制动器的部件之后重新实施。在再校准驻车制动器1时，主轴位置开始时对于控制器10来说是未知的。为了确定主轴位置，如前所述那样进行操作并且将相应的制动活塞移动到释放位置，从而驻车制动器1被完全打开，接下来移动到压缩位置。随后定义的释放过程结束该（再）校准，并且控制器10再次已知主轴位置。

图2在此处显示了校准过程的第二步骤的驻车制动器1的信号曲线。即在制动活塞被移动到压缩位置上时。为此图2示出在时间t上标出电动机6的电流i、电压U以及转速n。下面首先借助于左边的车轮制动装置2解释本方法。最好本方法当然应用于两个车轮制动装置2，3。压缩过程划分成三个阶段I,II和III。在阶段I，其特征在于接入电流峰值，确定多个电动机参数，但是至少驻车制动器1或车轮制动装置2的电动机常数k_M和电阻R。

阶段II表示一个空载运行阶段。在此处形成一个空载运行电流，而电动机转速n保持恒定。在该阶段中致动器4的空行程被克服，尤其是螺母的直到制动活塞的活塞底部的空行程。

阶段III，即所谓的力提升阶段，的特征在于，由于通过在制动盘12上施加制动衬片14造成夹持力升高而使电流i升高。

在阶段II中测量的空载电流被探测或测量并且有利地储存在控制器10的不易失的存储器中。

在下面的等式（1）中首先给出电动机8的机械的微分方程，该电动机在本例中由直流电机构成。

其中，k_M表示电动机6的电动机常数，i表示测量的电流，M_Reibung表示电动机6的摩擦力矩，M_Last表示电动机6的负载力矩和J*dw/dt表示电动机6的角速度的变化。对于空载运行阶段II，具有：角速度的变化可以忽略并且就此而言变为零。由于系统处于空载运行中，因此此外不存在负载力矩。等式（1）因此简化为下面的等式（2），由该等式计算摩擦力矩M_Reibung：

该等式的前提条件是知道电动机常数，该电动机常数在阶段I中被确定。计算的摩擦力矩的值被储存在控制器10的不易失的存储器中。

该方法现在在空载运行阶段II中由此被补充，即在空载运行阶段II中电动机6的电流供给在预先确定的时间点处被中断。这在图3中在另一个简图中借助于电流i、转速n和电压U在时间t上的信号曲线示出。在时间点t₁处，电流供给通过控制器10被中断。一个合适的时间点是阶段II的时间点，在该时间点处，电动机6的摩擦力矩的值，尤其是在时间间隔Δt_MR中被确定。但是原则上也可以利用在空载运行阶段II中的任何其它的时间点作为时间点t₁，在该时间点保证，主轴还在克服空行程之前和由此在达到阶段III之前进入到完全的停止状态并且直到断开为止的摩擦力矩被确定。

在不易失的存储器中，除了关于事件“断开”或“中断电流供给”的时间点t₁的信息以外，还储存电动机6的速度信息。一旦确定电动机6的速度的没有改变，这也将进入该事件，即电动机6的停止状态的时间点t₂储存在存储器中。对描述的事件的时间点t₁和t₂的了解有助于确定在事件的之间的时间间隔中速度的改变，因为它们确定要检查的时间间隔。

下面的等式给出电动机的电微分方程：

其中，U_M代表电动机的电压，R_M代表电动机电阻，w代表电动机6的转速，L代表电动机6的电感，di/dt代表电流i在时间t上的变化，和k_M代表电动机6的电动机常数。

的断开电流之后，等式（3）变为等式（4），如下：

通过测量电动机6的感应电压U_M以及在知道转速w下得到电动机常数k_M。该值储存在存储器中并且与在阶段I中确定的值比较。如果该比较得出，确定的值与先前确定的值之间的差超过一个可预先给定的极限值，那么在滑转阶段中，即在中断电流供给之后确定的值被储存并且继续被作为电动机常数使用。在这种情况下也通过更新的参数重新计算摩擦力矩。

对于滑转过程，具有：电流i在机械的微分方程中消失，因为电流回路不再是闭合的。阶段II的特征在于，不施加负载力矩。由于此种原因，等式（1）简化成等式（5）：

角速度随时间的变化dw/dt最好通过通常的方法确定，尤其是通过对角速度的时间微分、通过系统识别方法进行估算或确定。摩擦力矩M_Reibung由等式（2）确定。等式（5）优选不是在上段落中解释的时间区域的整个持续时间期间进行评价。速度信号不能够被微分的时间点，例如在时间点t₁或t₂，不被考虑，因为在该时间点处由于突变的改变不可能给出瞬时的改变速率。在每个时间步骤中计算的惯性矩以合适的方式进行平均。

现在被确定的惯性矩有利地与储存在控制器中的系列值（标准值）进行比较。结果以合适的方式进行评价，以便不太强烈地考虑潜在的测量误差。如果确定系列值的规定公差的范围被向上超过或者向下超过，那么惯性矩的新确定的值变得不可信赖。系统认为是一个被歪曲的测量并且该值不被使用。如果通过描述的方法确定的惯性矩位于允许的范围内。那么新确定的值被储存在控制器10的不易失的存储器中并且被作为电动机参数用于力估算算法中以操作驻车制动器1。

一旦电动机6进入停止状态并且惯性矩的计算以及比较被结束，那么电动机6被重新这样地通电，即描述的压缩过程在（再）校准的范围中被结束。

用于操作驻车制动器1的力估算的基础此时为机械微分方程的计算，参见等式（1）。因此精确地获知惯性矩对于精确地估算夹持力是有利的。

有利地规定，为了确定惯性矩，利用数据页值，例如电动机常数和电动机电阻。有利地，为了确定惯性矩，在接入电流峰值（阶段I）期间直到滑转过程开始（t₁），估计电动机参数：电动机常数和电动机电阻。

图4和5概括性地在相应的流程图中再次显示了描述的方法。

图4示出用于确定惯性矩的方法。这在步骤S1中以（再）校准过程的开始而开始。为此在步骤S2中，制动活塞先被移动到释放位置并且接着通过电动机6的电压反向被在压缩位置的方向上移动。在此情况下在步骤S3中，在空载运行阶段II中，按照等式（2）确定摩擦力矩M_Reibung。

接下来在步骤S4中断开电动机6或者中断电动机6的电流供给。

之后，按照等式（5）如前所述在步骤S5中确定惯性矩。在随后的步骤S6中将确定的惯性矩与以前储存的惯性矩的值进行比较。在小的偏差情况下，例如小于10％，最后确定的惯性矩被用作惯性矩的新的值并且在步骤S7.1中被储存。必要时对储存的惯性矩进行加权。如果该比较得出，该确定的惯性矩与之前储存的惯性矩的偏差超过一个可预先给定的值，例如大于10％，那么该新确定的值在步骤S7.2中被抛弃并且继续使用之前储存的值。

该选择的值然后在步骤S8中被作为继续运行驻车制动器的基础。

图5示出用于确定电动机常数k_M的方法。在此情况下首先相继进行步骤S1，S2和S4。在随后的步骤S9中按照等式（4），如前所述那样，确定电动机常数k_M。

随后在步骤S10中将确定的电动机常数与之前储存的电动机常数比较。如果确定的电动机常数与之前储存的电动机常数的偏差超过一个可预先给定的极限值，例如5％，那么该确定的电动机常数在步骤S11.1中被确定为新的参数。如果确定的电动机常数与储存的电动机常数的偏差不超过该可预先给定的极限值，那么至此为止储存的电动机常数在步骤S11.2中继续被确定和用作为用于控制驻车制动器1的电动机参数。

Claims (10)

1.用于运行机动车的驻车制动器（1）的方法，该驻车制动器具有至少一个车轮制动装置（2，3），其中，车轮制动装置为了其操作具有可控制的电动机（6，7），电动机驱动主轴，用于使制动活塞在压缩位置和释放位置之间移动，其中，为了校准驻车制动器（1）对电动机进行控制，以便在第一步骤中将制动活塞移动到释放位置和在随后的第二步骤中从释放位置在朝着压缩位置的方向上移动，其特征在于，在第二步骤中在移动制动活塞期间电动机（6，7）的电流供给在空载运行阶段（II）中被中断并且依据电动机（6，7）的滑转特性确定电动机（6，7）的至少一个电动机参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为电动机参数，依据电动机（6）和/或主轴的速度变化，尤其是角速度变化，确定电动机（6，7）的惯性矩。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，依据电动机（6，7）的摩擦力矩确定惯性矩。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，摩擦力矩在空载运行阶段（II），尤其是在中断电流供给之前依据储存的电动机（6，7）的电动机常数来确定。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为电动机参数，依据电动机（6，7）的滑转特性，尤其是依据电动机在滑转期间的感应电压，确定电动机（6，7）的电动机常数。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将确定的电动机常数与储存的电动机常数比较，其中，如果它与储存的电动机常数的偏差超过一个可预先给定的极限值，该确定的电动机常数被储存。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将确定的摩擦力矩与之前确定的摩擦力矩比较，并且如果它与之前确定的摩擦力矩的偏差超过一个可预先给定的极限值，该确定的摩擦力矩被摒弃。

8.用于机动车的驻车制动器，该驻车制动器具有至少一个车轮制动装置（2，3），其中，车轮制动装置为了其操作具有可控制的电动机（6，7），电动机驱动主轴，用于使制动活塞在压缩位置和释放位置之间移动，其特征在于一种专门设计的控制器，该控制器实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。

9.计算机程序，当该程序在计算机上运行时，该程序执行根据前述权利要求1至7中任一项所述的方法的所有步骤。

10.计算机程序产品，具有储存在可机读的载体上的程序编码，其用于当该程序在计算机上被执行时实施根据前述权利要求1至7中任一项所述的方法。