CN105711574B - 用于运行制动装置的方法和设备、制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行车辆的制动装置、尤其是驻车制动装置的方法，制动装置具有至少一个设有电动的执行器的车轮制动装置，其中执行器具有电动机和通过电动机能运动的执行器元件，其中为了操纵车轮制动装置执行器元件能运动到压紧位置中并且为了脱开车轮制动装置执行器元件能运动到释放位置中，并且其中至少在脱开车轮制动装置时监控执行器元件的运动路径，其特征在于，电动机在脱开过程中从操控运行切换到空转运行中，并且检测随后由电动机产生的空转电压，并且根据检测的空转电压来计算为了达到脱开位置执行器元件的最小运动持续时间，并且将该最小运动持续时间与为了对运动路径进行核实直至脱开过程结束所测量的执行器元件的运动持续时间相比较。

Description

用于运行制动装置的方法和设备、制动装置

技术领域

本发明涉及一种用于运行车辆的制动装置、尤其是驻车制动装置的方法，所述制动装置具有至少一个设有电动的执行器的车轮制动装置，其中所述执行器具有电动机和通过所述电动机能运动的执行器元件，其中为了操纵所述车轮制动装置所述执行器元件能运动到压紧位置（Zuspannstellung）中并且为了脱开所述车轮制动装置所述执行器元件能运动到释放位置中，并且其中至少在脱开所述车轮制动装置时监控所述执行器元件的运动路径。

此外，本发明涉及一种用于运行这种制动装置的设备以及一种制动装置。

背景技术

开头所提到的类型的方法和设备以及制动装置从现有技术中得到了公开。借助于电动的执行器在驻车制动情况下通过车轮制动装置刹住或释放车辆的车轮。为此，执行器元件移动到压紧位置中，在所述压紧位置中通常车轮制动装置的制动衬片被压向与车辆的车轮抗扭地连接的制动盘上；或者移动到释放位置中，所述释放位置中执行器元件如此远地返回运动，从而制动盘能够自由地在制动衬片之间运动。当今用于这种驻车制动装置的执行器出于成本-和结构空间原因在没有转速传感器的情况下被使用。因此可以仅仅通过电源电压和马达电流实现路径评估用于正确地对执行器元件进行定位。为了设定正确的间隙（Lüftspiel），即制动衬片与制动盘之间的距离，在脱开制动装置时路径评估是必要的。正确的间隙对于安全的行驶来说是非常重要的，不按照规定设定的间隙例如会导致过早磨损并且因此应避免。

发明内容

根据本发明的方法具有以下特征：电动机在脱开过程中从操控运行切换到空转运行中，并且检测随后由所述电动机产生的空转电压，并且根据所检测的空转电压来计算为了达到脱开位置所述执行器元件的最小运动持续时间，并且将该最小运动持续时间与为了对运动路径进行核实直至所述脱开过程结束所测量的所述执行器元件的运动持续时间相比较。具有上述特征的方法具有以下优点：根据所需的脱开时间或运动持续时间来核实路径评估的功能。用最简单的方式核实或实现了路径评估或达到释放位置。根据本发明为此规定，在脱开过程中电动机从操控运行切换为空转运行并且检测随后由电动机产生的空转电压，并且根据所检测的空转电压来计算为了达到脱开位置所述执行器元件的最小运动持续时间，并且将该最小运动持续时间与为了对运动路径进行核实直至所述脱开过程结束所测量的运动持续时间相比较。所述执行器元件是否已达到了释放位置，因此不通过转速-或路径测量传感器来检测，而是通过时间读数来核实。根据电动机的空转电压能确定其转速或空转转速。在知道电动机的标准的传动机构特征参数（Getriebekennzahl）、如特别是电动机的传动比的情况下可以由此确定执行器元件的当前的运动速度。然后根据所述当前的运动速度计算所需的持续时间，在该持续时间内执行器元件必须运动，以实现最小脱开路径。然后相应地将所述最小运动持续时间与脱开过程的实际的运动持续时间相比较。自以下时刻起测量所述实际的运动持续时间，在所述时刻所述执行器被操控，以便脱开所述制动装置。因此，可以以简单的方式和方法识别是否达到执行器元件的释放位置。所测量的运动持续时间优选随着执行器的操控而开始，即随着脱开过程的开始而开始，并且随着达到压紧位置或者随着脱开过程的结束/终止而结束。在此，所测量的运动持续时间也包括这样的时间，在所述时间内已从操控运行转换成了空转运行。有利地，这一点在所测量的运动持续时间与计算出的运动持续时间进行比较时被加以考虑，尤其当在检测到空转电压之后再次转换回操控运行中时。根据本发明的一种替代的实施方式优选规定，所测量的运动持续时间随着转换回操控运行中而开始，并且在达到压紧位置时终止，其中于是优选地同样由转换回操控运行中直至达到压紧位置来确定所计算的最小运动持续时间，从而能够以简单的方式和方法实现当前的运动持续时间与最小运动持续时间的直接比较。特别地以此为出发点，为了确定空转电压仅仅短时间地转换到空转运行中，其中在空转运行期间电动机还继续转动，由此最终一方面感应了空转电压并且另一方面使执行器元件继续运动，从而对于测量的和计算的运动持续时间而言可以忽略短时地切换到空转运行中，即空转运行持续时间。

根据本发明的一种有利的改进方案规定，在对所述最小运动持续时间进行了计算之后将电动机切换回操控运行中。由此规定仅仅短时间地将电动机从操控运行切换到空转运行中。在空转运行中，操控电动机的功率终放级被设置到高阻抗的状态中，从而不再有电流流过电动机和终放级。在设定空转运行后不久就已经可以测量空转电压。优选地，只有在例如10ms的衰减时间之后才进行所述空转电压的检测。一旦测量到了所述电压，就可以再次转换到操控运行中。因此优选地，在已进行了空转电压的检测之后再次将电动机切换到操控运行中。于是最小运动持续时间的计算也可以在再次设定操控运行期间来进行或终止。

根据本发明的一种有利的改进方案还规定，当所测量的运动持续时间低于所述最小运动持续时间时，为了脱开车轮制动装置而重新操控所述电动机。特别地规定，如此长时间地操控所述电动机，直至所测量的运动持续时间至少已达到所述最小运动持续时间。由此保证了执行器元件可靠地移动到释放位置中。

此外优选替代或附加地规定，当所测量的运动持续时间低于所述最小运动持续时间时，发布故障通报。通过所述故障通报让例如具有制动装置的车辆、尤其是机动车的驾驶员注意到未正确地设定其车辆的车轮制动装置之一的间隙并且必要时应当在车间中进行检查。

根据本发明的一种有利的改进方案规定，根据所估计的或所采用的马达常量来计算所述最小运动持续时间。为此例如从电动机的数据表中获得马达常量的数值。优选地在电动机的运行中调整马达常量的数值。必要时可以规定一种用于计算马达常量的方法，借助于该方法能估算运行中的马达常量。“估算”特别指的是 在“假设”软件的参数化的情况下（非适应性）在测量数据的基础上的参量确定。

此外优选规定，为了脱开所述车轮制动装置-如前面所提到那样地-根据额定脱开路径来操控所述电动机。通过对电动机的操控的核实通过所计算出的和实际的运动持续时间可以以简单的方式和方法确定，执行器元件的的实际脱开路径是否已达到额定脱开路径。

根据本发明的设备的突出之处在于控制器，该控制器实施根据本发明的方法。特别地，所述控制器具有电压测量装置，所述电压测量装置与电动机相连接，以便检测所述电动机的空转电压。由此产生前面已经提到的优点。

根据本发明的制动装置的突出之处在于根据本发明的设备。由此产生已经提到的优点。其它的特征和优点从前面已经进行了的描述中以及从权利要求中得出。

附图说明

下面要借助于附图对本发明进行详细解释。为此示出：

图1是车轮制动装置的简化的剖面图；

图2是车轮制动装置的作为流程图的作用链；

图3是用于操控车轮制动装置的设备的简化图；并且

图4是用于运行车轮制动装置的有利的方法。

具体实施方式

图1以简化的剖面图示出了这里未详细示出的机动车的制动装置的车轮制动装置1。所述车轮制动装置1构造为盘式制动器，并且为此具有制动钳2，该制动钳具有制动衬片3，在所述制动衬片3之间能够夹紧与所述机动车的车轮抗扭转地相连接的制动盘4。为此，为所述制动钳2配设了执行器5，该液压的执行器具有制动活塞6，所述制动活塞能够以液压的方式来操纵，以便在需要时将所述制动盘4夹紧在所述制动衬片3之间。

此外，所述车轮制动装置1配有驻车制动功能装置。为此所述车轮制动装置1还具有电动的执行器7。该电动的执行器由电动机8、执行器传动机构9以及执行器元件10所构成。所述电动机的输出轴与所述执行器传动机构9相连接。所述执行器传动机构由驱动轴11形成，所述驱动轴抗扭地与输出轴相连接并且具有外螺纹，该外螺纹与能够沿着驱动轴11移动的执行器元件10的内螺纹共同作用。通过对于所述电动机8的操控，由此将所述驱动轴11置于旋转运动之中，以便移动所述执行器元件10。在此，所述执行器元件10能够从释放位置移动到压紧位置中，在所述压紧位置中所述执行器元件10将所述制动活塞6朝所述制动盘4挤压并且由此将所述制动钳2压紧。所述执行器元件10为此与所述制动活塞6同轴地布置并且布置在所述制动活塞6的内部。就此而言，所述车轮制动装置1对应于传统的组合的车轮制动装置/驻车制动装置。

为了脱开驻车制动器而操控所述电动机8，以便将所述执行器元件10从压紧位置移动到释放位置中，从而设定制动衬片3与制动盘4之间的间隙（Lüftungsspiel）。为了确保设定正确的间隙，下面介绍的方法规定：由配设给制动装置或制动系统的控制器来执行所述方法。通过所述方法来评估所述执行器元件10的运动路径或者根据所需的运动持续时间来核实所述运动路径。为此将实际运动持续时间，即这样的时间，所述执行器元件10在该时间内进行了移动，与用于核实的最小运动持续时间相比较。

在图2中以流程图概括了执行器7的操控。根据由功率终放级提供的运行电压U_S（t）来运行所述电动机8。由此产生所述电动机8的输出轴的角速度ω（t）。利用由此产生的角速度ω_G（t）来驱动所述驱动轴11，所述驱动轴优选通过减速传动装置尤其抗扭地与电动机8的输出轴或转子相连接。通过驱动轴11与执行器元件10的螺纹啮合结果是将旋转运动转变为执行器元件10的平移运动，所述执行器元件以速度v_Bk（t）来运动。

为了操控电动机8设置了功率终放级（Leistungselektronik）12。图3为此以简化图示出了电动机8和功率终放级12。在此，电动机8构造为两相电动机8，其中当然也可以是电动机8和功率终放级12的三相的构造或者多相的构造。功率终放级12具有桥接电路13用于运行电动机8的相。在此，功率终放级12与电存储器或其他能源相连接，从而电源电压U_Batt可供其所用。通过操纵所述桥接电路13的开关元件、尤其是半导体开关元件来操控所述电动机8，以便朝一个或另一个方向驱动所述驱动轴11，以便将所述执行器元件10移动到压紧位置中或者脱开位置中。在脱开所述车轮制动装置1时或者说在将所述执行器元件10移动到脱开位置中时所需要的马达电流比在压紧时要小得多。在设定间隙时所述马达电流几乎持久地处于空转电流范围内，并且因此在测量范围的下限处。因为在测量范围的下限处公差范围（Toleranzlage）不利于根据所测量的电流来确定所述执行器元件10的位置，所以进行如下讨论。

首先电动机8的所谓的空转操控是需要的。为此将电动机8的功率终放级12设置到高阻抗的状态中，从而不再有电流流过电动机8和功率终放级12，如在图3中所示。如果电动机8在该状态下继续转动，那么所述电动机就处于其发电机式的运行中，因为所述电动机感应了空转电压U_EMK，在电压测量点处如在图3中所示出的那样地能够测量所述感应电压。发电机式的空转电压与马达转速成比例并且遵循以下规律：

。

K_M在此表示电动机8的马达常量并且ω表示电动机8的输出轴的角速度。当电动机8处于发电机式的运行中时，还适用以下方程式：

。

从方程式（1）中可以通过转换来如下地计算马达电枢或驱动轴11的角速度ω：

。

通过马达电枢或驱动轴11的角速度ω在知道变速比i_G的情况下可以推断出执行器元件10的运动路径。在此适用：

其中v_Bk是执行器元件10的运动速度，S_Sp是驱动轴11的螺纹的螺距并且i_G是传动机构9的变速比。为了按照功能要求地打开或脱开驻车制动器或车轮制动装置1，所述执行器元件10的最小路径是必要的，围绕所述最小路径所述执行器元件10从压紧位置运动到脱开位置中。该额定路径s_App在制动系统的控制逻辑中被预先给定或已知。利用运动速度和所需的脱开路径可以如下地计算持续时间T_App，脱开过程将需要所述持续时间，以保证所期望的间隙。

通过将方程式（3）用在方程式（4）中并且接下来用在方程式（5）中可以如下地计算所需的脱开持续时间，就此而言，所需的脱开持续时间是针对例如与电压情况、运行温度或类似内容有关的当前情况关于所述执行器元件10为了实现具有所期望的间隙的释放位置的最小运动持续时间：

。

因为当前的马达常量K_M不已知，但应当实现稳健的方法，所以使用电动机8的数据表值（Datenblattwert）K_M__Data，就此而言，所述数据表值是估计的参量。由于执行器7的运行和老化马达常量会随着时间而变化。特别地，马达常量会随着时间由于磨损而变得更小。较小的马达常量又导致较快的脱开过程，因为电动机8虽然变得更弱，但是也变得更快。这一点在所述方法中例如可以通过以下方式加以考虑,有规律地、例如根据运行周期的数量来调整马达常量。所有其他的参量都是已知的或者被有益地确定。在空转运行中由电动机8产生的电压U_EMK可以在切换到空转操控中后不久被测量，然而优选地，只有在5至15ms、特别是10ms的衰减时间之后才开始所述测量。由于马达微分方程的感应项通过空转电流的十分快速的减小感应了较大的电压U_ind，所述较大的电压导致例如通过空转二极管使载流子朝向较低的电位流动。

L在此表示电动机8的马达电枢的线圈的电感。衰减时间优选相应于电感L的时间常量的五倍：

其中，R是包括电动机8在内的空转线路布置的电阻。通过假设马达常量K_M__Data和测量的发电机式的电压U_EMK从方程式（6）中得到所需的最小运动持续时间的估计，就脱开过程而言不能低于所述最小运动持续时间。估计的参量在进一步的过程中用“^”来表示：

。

因此，对于有成效的脱开过程而言或者对于可靠地设定的间隙而言必须满足下面的方程式：

。

车轮制动装置1的脱开过程的这种核实现在完全与所测量的电流信号无关并且因此提供了较高且有利的可靠性。

图4概括性地以流程图示出了在应用实例中的、先前所介绍的方法。在第一步骤S1中开始脱开过程并且相应地操控电动机8用于将所述执行器元件10从压紧位置运动到释放位置中。

接着在步骤S2中识别，是否已达到了电动机8的空转运行或准空转运行。如果是（j）这种情况，那么就在接下来的步骤S3中将电动机从操控运行切换到空转运行中。在空转运行中测量通过由于其惯性而继续转动的电动机感应的空转电压U_EMK并且如前所述那样地计算最小脱开持续时间。必要时接下来将电动机8再次切换到操控运行中。

在随后的步骤S4中监控，是否已设定所述执行器元件10的所期望的额定运动路径。只有当是（j）这种情况时才在接下来的步骤S5中计算为了实现目标脱开路径所需的运动持续时间T_App。例如为此，计数器随着脱开过程的开始而开始运转，在步骤S5中在达到了额定脱开路径之后读出所述计数器。由此测量出实际所需的运动持续时间。在接下来的步骤S6中将所测量的脱开持续时间与估计的最小运动持续时间相比较。如果实际的运动持续时间相应于（j）最小运动持续时间，那么就将脱开过程评价为是有成效的并且在步骤S7中例如发出相应的信号/指示。如果实际的运动持续时间低于（n）最小运动持续时间，那么就判为有缺陷的脱开过程，并且在步骤S8中例如向机动车的驾驶员发出警告通报。

因此当前所述方法被用于监控车轮制动装置1的驻车制动功能装置的脱开。为此，优选地将电动的执行器7的空转摩擦力矩一起包括到最小运动持续时间的确定中，因为这减小了特别是在空转运行中的马达转速。这可以通过因子λ来实现。该因子取决于发电机式的电压的梯度（Gradienten）：

。

如果所述梯度比标称情况下小（许多），那么必须以减小的空转摩擦力矩为出发点并且最小运动持续时间会更短。

替代地或附加地有利地规定，所述方法还在功能方面被执行用于操控车轮制动装置1。在此规定，当所测量的运动持续时间T_App短于所估计的最小运动持续时间时，延长所述电动机8的额定路径受控的操控持续时间。在该方法中不必考虑空转力矩的减小，因为所述空转力矩仅会导致更长的脱开过程。

所介绍的方法原则上可以使用在所有的制动系统中或具有设有机电驻车制动器的制动系统的车辆中。

Claims (11)

1.用于运行车辆的制动装置的方法，所述制动装置具有至少一个设有电动的执行器（7）的车轮制动装置（1），其中所述执行器（7）具有电动机（8）和通过所述电动机能运动的执行器元件（10），其中为了操纵所述车轮制动装置（1）所述执行器元件（10）能运动到压紧位置中并且为了脱开所述车轮制动装置（1）所述执行器元件（10）能运动到释放位置中，并且其中至少在脱开所述车轮制动装置（1）时监控所述执行器元件（10）的运动路径，其特征在于，所述电动机（8）在脱开过程中从操控运行切换到空转运行中，并且检测随后由所述电动机（8）产生的空转电压（U_EMK），并且根据所检测的空转电压（U_EMK）来计算为了达到脱开位置所述执行器元件（10）的最小运动持续时间，并且将该最小运动持续时间与为了对运动路径进行核实直至所述脱开过程结束所测量的所述执行器元件（10）的运动持续时间相比较。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述最小运动持续时间进行了计算之后将所述电动机（8）切换回操控运行中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所测量的运动持续时间低于所述最小运动持续时间时，为了脱开所述车轮制动装置（1）而重新操控所述电动机（8）。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所测量的运动持续时间低于所述最小运动持续时间时，发布故障通报。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所采用的马达常量（K_M）来计算所述最小运动持续时间。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了脱开所述车轮制动装置（1）根据所述执行器元件（10）的额定脱开路径来操控所述电动机（8）。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制动装置是驻车制动装置。

8.用于运行车辆的制动装置的设备，其中所述制动装置具有至少一个设有电动的执行器（7）的车轮制动装置（1），其中所述执行器（7）具有电动机（8）和通过所述电动机（8）能运动的执行器元件（10），其特征在于，所述制动装置配设有控制器，该控制器在常规使用时实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述制动装置是驻车制动装置。

10.车辆的制动装置，具有至少一个设有电动的执行器（7）的车轮制动装置（1），其中所述执行器（7）具有电动机（8）和通过所述电动机（8）能运动的执行器元件（10），为了操纵所述车轮制动装置（1）所述执行器元件能运动到压紧位置中并且为了脱开所述车轮制动装置（1）所述执行器元件能运动到释放位置中，其特征在于，所述车辆的制动装置利用根据权利要求8所述的设备来运行。

11.根据权利要求10所述的制动装置，其特征在于，所述车辆的制动装置是机动车的驻车制动装置。