CN110641440A - 用于获取具有电制动马达的机电的制动装置中的制动力的方法 - Google Patents

Abstract

在用于获取具有制动马达的机电的制动装置中的制动力的方法中，从当前的负载电流中确定制动力，所述当前的负载电流则从所测量的马达电流和所计算的接通电流的差中来获取。

Description

用于获取具有电制动马达的机电的制动装置中的制动力的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于获取具有电制动马达的机电的制动装置中的制动力的方法。

背景技术

在DE 10 2006 052 810 A1描述了一种用于估计机电的制动装置的力施展水平的方法。在这种情况下，制动装置的电制动马达被操纵，由此将制动活塞朝制动盘挤压，其中制动活塞是制动衬片的支座。

在DE 10 2006 052 810 A1所描述的方法中，为了尽可能精确地估计在操纵电制动马达时所施加的力施展水平，作为表征的特征参量而获取电动马达的马达常数和总电阻，其当前的温度要加以考虑。

发明内容

根据本发明的方法涉及对于车辆内的机电的制动装置中的制动力的获取，其中机电的制动装置包括电制动马达，所述电制动马达朝制动盘向制动活塞加荷，以用于产生制动力，其中制动活塞是制动垫片的支座。

机电的制动装置能够被集成到车轮制动装置中，该车轮制动装置也是液压的车辆制动器的一部分。在这种情况下，在操纵液压的车辆制动器时制动活塞由制动压力来加荷并且被朝制动盘挤压。液压的车辆制动器和机电的制动装置形成共同的制动系统。

借助于根据本发明的方法，也能够以高的精度针对在接通制动马达的时刻制动活塞上的制动衬片已经贴靠在制动盘上并且被朝制动盘挤压这种情况获取机电的制动装置中的制动力。如果在这种情况下操纵制动马达，以用于为了产生制动力而进一步朝制动盘向制动活塞加荷，则通常首先在前几分之一秒（Sekundenbruchteil）内在电制动马达与制动活塞之间的作用链中经过间隙并且紧随此后执行力形成。同时，电动马达的接通电流中的电流峰值仍然起作用；在这种情况下，电动马达尚未达到其最大空转速度。出现接通电流与力形成电流的叠加，因此不能为了获取制动力而直接对当前的马达电流进行分析。

借助于根据本发明的方法，能够将在接通电流中产生的电流峰值从当前的马达电流中滤出，从而可以提供被称为负载电流的电流份额以供使用，从该电流份额中能够以高精度来获取当前的制动力。为此目的，要计算接通电流并且将其从所测量的当前的马达电流中减去。马达电流和接通电流的差代表着当前的负载电流，其对应于在操纵电制动马达时所产生的制动力并且从其当中能够确定制动力。

对于由机电的制动装置的电制动马达产生的当前的制动力的了解能够有利地在不同的使用情况中加以使用。例如，如果机电的制动装置用于在行驶运行中、例如在增大液压的车辆制动器中的制动力的系统失灵时产生附加的制动力，则能够通过对于机电的制动装置的操控来保证防抱死制动系统或其他调节系统的功能可靠性。必要时预先给定用于以机电方式产生的制动力的上阈值。

根据一种有利的实施方式，作为马达时间常数的函数来计算接通电流，该马达时间常数尤其取决于电制动马达的马达电阻、马达常数和电枢惯性。作为马达时间常数的函数的接通电流能够以递归算法来确定，其中在考虑到马达时间常数的情况下作为在先前的计算步骤中所获取的接通电流的函数来获取当前的接通电流。两个彼此先后相随的计算步骤之间的时间差代表着从计算步骤到计算步骤的计算周期内的周期持续时间。通过这种方式，递归地确定接通电流。

根据另一种有利的实施方式，在递归算法的时刻0处的接通电流的初始值能够从接通电流变化曲线的下降边沿的、所测量的电流值中获取。因此，所有用于递归算法的信息供确定接通电流所用，其中在离散的时间步骤中不断重新确定接通电流。以递归算法确定的接通电流是指在模型计算的范围内所获取的电流值。

因此，能够在进行不断的电流测量时从制动马达的当前所测量的马达电流中在减去所计算的接通电流的情况下获取负载电流。能够从负载电流中通过与马达常数相乘来获取马达力矩，能够在知道马达纵轴线与制动衬片的、在制动盘上的作用点之间的径向间距的情况下根据运动学上的关系从所述马达力矩中计算制动力。

根据另一种有利的实施方式，也计算马达电阻和马达常数。由此能够考虑到对马达电阻和马达常数的影响量、比如尤其是温度。对于马达电阻和马达常数的计算优选在先前的为了使制动活塞接近制动盘而接通制动马达的过程期间进行。这种处理方式的优点在于，马达电阻和马达常数以高精度来获取并且供计算制动力所用。

此外，本发明涉及一种用于在前面所描述的具有电制动马达的机电的制动装置中提供制动力的方法，其中所描述的方法用于获取制动力。在用于提供制动力的方法中操控电制动马达并且为产生更高的制动力而使其朝制动盘的方向移位或者为了降低制动力而使其沿着松开方向、也就是朝相反方向移位，以用于调节期望的制动力水平。

此外，本发明涉及一种用于对机电的制动装置的能调节的组件进行操控的调节器或者控制器，利用所述机电的制动装置来执行前面所描述的方法。所述调节器或者控制器必要时能够是车辆中的制动系统的一部分。在调节器或控制器中产生用于对制动装置的能调节的组件、尤其电制动马达进行操控的调节信号。

此外，本发明涉及一种用于车辆的机电的制动装置，该机电的制动装置能够有利地用于在停止状态中将车辆固定住、但是必要时也能够用于使车辆从较高速度减速。如上所述，机电的制动装置包括电制动马达、制动活塞和制动盘以及前面所描述的对能调节的组件进行操控的调节器或控制器，其中所述制动活塞是制动衬片的支座，并且其中使所述制动活塞以制动衬片朝制动盘移位。

机电的制动装置必要时能够与液压的车辆制动器一起形成车辆中的制动系统。

用于获取制动力的方法能够以高精度针对下述情况确定制动力，即：在接通制动马达的时刻并且特别是在为了提高制动力而使制动活塞朝制动盘的方向移位时制动衬片已经与制动盘处于接触之中。然而，所述方法也能够用于下述情况，即：在接通制动马达时制动衬片与制动盘相距一定的距离。

附图说明

从其它权利要求、附图说明和附图中可以得知其他的优点和适当的实施方式，其中示出：

图1示出了液压的车辆制动器的示意图，其中车辆制动器的车轮制动装置配备有机电的制动装置，所述机电的制动装置分别具有电制动马达，

图2示出了具有电制动马达的机电的制动装置的剖面，

图3示出了具有用于获取机电的制动装置中的制动力的方法步骤的流程图。

在附图中，相同的构件设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出的用于车辆的制动系统包括液压的双回路-车辆制动器1，其具有第一液压制动回路2和第二液压制动回路3，以便用处于液压压力下的制动流体供给并且操控车辆的每个车轮上的车轮制动装置9。所述两条制动回路2、3被连接到共同的主制动缸4上，通过制动液储备容器5向所述主制动缸供给制动流体。主制动缸4中的主制动缸活塞由驾驶员通过制动踏板6来操纵，由驾驶员所施加的踏板行程通过踏板行程传感器7来测量。制动力放大器10处于制动踏板6与主制动缸4之间，所述制动力放大器例如包括电动马达，所述电动马达优选通过传动机构来操纵所述主制动缸4（iBooster）。

液压的车辆制动器1作为iBooster的补充方案或者替代方案能够具有集成的电液压的（elektrohydraulisch）制动单元，该电液压的制动单元则具有用电动马达来驱动的柱塞。车辆制动器1有利地构造为线控制动系统，其中制动踏板操纵使液压体积朝踏板行程模拟器中移动。制动压力形成根据制动踏板操纵通过对于柱塞的电动的操纵来进行。在电液压的制动单元失灵时将制动回路与主制动缸4连接起来的分离阀被打开，使得驾驶员在操纵制动踏板时对车轮制动装置9采取直接的液压干预（Durchgriff）。

将制动踏板6的由踏板行程传感器7所测量的调节运动作为传感器信号来传输给调节器或控制器11，在所述调节器或控制器中产生用于对制动力放大器10进行操控的调节信号。给车轮制动装置9供给制动流体，这在每条制动回路2、3中通过不同的开关阀来进行，所述开关阀和另外的总成一起是制动液压系统8的一部分。除此以外，液压泵属于所述制动液压系统8，该液压泵是电子稳定程序（ESP）的组成部分。

双回路-车辆制动器1的两条液压的制动回路2和3例如按对角线来划分，使得第一制动回路2例如向左前轮和右后轮上的两个车轮制动装置9供给制动流体并且第二制动回路3向右前轮和左后轮上的两个车轮制动装置9供给制动流体。作为替代方案，也能够将双回路-车辆制动器1的两条液压的制动回路2和3划分到前轴上的车轮制动装置和后轴上的车轮制动装置上。

在图2中详细地示出了车轮制动装置9，该车轮制动装置布置在车辆的后轴上的车轮上。车轮制动装置9是液压的车辆制动器1的一部分并且由制动回路2、3向其供给制动流体22。车轮制动装置9还具有机电的制动装置，该机电的制动装置能够用作驻车制动器，以用于在静止状态中将车辆固定住、但是也在车辆运动时用于使其减速。

所述机电的制动装置包括具有卡钳19的制动钳座12，所述卡钳包夹着制动盘20。作为执行机构（Stellglied），制动装置具有用作制动马达13的直流电动马达，其转子轴旋转地驱动着主轴14，主轴螺母15以抗旋转的方式支承在所述主轴上。在主轴14旋转时，主轴螺母15被轴向地移位。主轴螺母15在制动活塞16内运动，所述制动活塞是制动衬片17的支座，该制动衬片由制动活塞16朝制动盘20挤压。另一制动衬片18处于制动盘20的对置的一侧上，所述另一制动衬片位置固定地保持在卡钳19上。制动活塞16在其外侧面上通过环抱的密封圈23压力密封地相对于接纳用的壳体得到密封。

在所述制动活塞16的内部，主轴螺母15能够在所述主轴14进行旋转运动时在轴向上向前朝制动盘20的方向运动或者在所述主轴14进行相反的旋转运动时在轴向上向后运动，直至到达止挡21处。为了产生夹紧力，主轴螺母15向制动活塞16的内部的端面加荷，由此将以能轴向地移动的方式在制动装置中得到支承的制动活塞16以制动衬片17朝制动盘20的所面对的端面进行挤压。

对于液压的制动力来说，来自液压的车辆制动器1的制动流体22的液压压力作用于制动活塞16。液压压力也能够在车辆停止状态中在操纵机电的制动装置时辅助地起作用，由此全部制动力由通过电动马达提供的份额和液压的份额所组成。在车辆的行驶期间，为了执行制动过程，要么仅仅液压的车辆制动器起作用，要么不仅液压的车辆制动器而且机电的制动装置起作用，要么仅仅机电的制动装置起作用，以用于产生制动力。在调节器或者控制器11中产生不仅用于操控液压的车辆制动器1的能调节的组件而且用于操控机电的车轮制动装置9的调节信号。

在图2中所示出的车轮制动装置9额外地配备有带有制动马达13的机电的制动装置，所述车轮制动装置优选处于车辆的后轴上。后轴上的两个车轮制动装置9中的电制动马达13能够彼此独立地进行操控。

图3针对在接通制动马达的时刻制动衬片已经与制动盘接触这种情况示出了具有用于获取机电的制动装置中的制动力的方法步骤的流程图。

首先，在第一方法步骤30中，在电制动马达的第一接通过程的期间-其中制动活塞移动靠近制动盘-在接通电流的电流峰值期间确定马达电阻R_M和马达常数K_M。紧随此后的第二步骤31表示制动马达的、在时间上紧随的第二接通过程，其中在这个接通过程的期间接通电流的变化曲线又以本身已知的方式首先实施电流峰值。在下一个步骤32中，询问在接通的时刻（步骤31）制动活塞的端面上的制动衬片是否与制动盘接触。如果不是这种情况，那就跟随否-分支地（“N”）前进到步骤33并且结束所述方法。

而如果满足所述条件并且制动活塞的端面上的制动衬片因此与制动盘接触，则跟随是-分支地（“Y”）前进到下一个步骤34。在这种情况下，在马达电流的电流变化曲线中出现接通峰值和力形成的叠加。为了获取制动力的大小，必须确定马达力矩，从该马达力矩中根据运动学上的关系能够获取制动力。通过将马达常数K_M乘以负载电流I_F这种方式根据

来计算马达力矩。负载电流I_F是来自电制动马达的全部电流消耗的下述份额，所述份额负责将制动衬片压紧到制动盘上。负载电流I_F由制动马达的所测量的当前的马达电流I_Mot和所计算的接通电流I_peak的差根据

来计算。

当前的马达电流I_Mot可从测量中获得。紧挨着在接通电制动马达之后出现的接通电流I_peak能够以递归方式的根据

来计算。在这方面，下标n意味着计算周期内的离散的时刻，其中两个彼此先后相随的离散的时刻n、n+1之间的周期持续时间用T_cyc来表示。

马达时间常数τ能够从下述关系

中根据马达电阻R_M、电枢惯性J和马达常数K_M来计算。

如果方法步骤32中的询问表明制动衬片与制动盘接触，则遵循“是”分支并且在步骤34中测量当前的马达电流I_Mot。随后，能够如前所述在下一个步骤35中以递归算法计算接通电流I_peak。在前一个时刻n的接通电流I_peak,n的基础上计算时刻=1的接通电流I_peak,n+1。

对于递归算法的开始，在时刻0接通电流的初始值I_peak,0可供使用，其中能够从来自测量的接通电流的下降边沿中获取初始值I_peak,0。

随后，如上所述，从所测量的马达电流I_Mot和所计算的接通电流I_peak的差中计算负载电流I_F，随后能够通过将负载电流I_F与马达常数相乘这种方式来计算马达力矩。在考虑到运动学上的关系的情况下，马达力矩M_Mot是用于获取制动力的基础。

Claims (10)

1.用于获取具有电制动马达（3）的机电的制动装置中的制动力的方法，所述电制动马达朝制动盘（20）向制动活塞（16）加荷，其中对于在接通所述制动马达（3）的时刻所述制动活塞（16）上的制动衬片贴靠在所述制动盘（20）上这种情况来说从当前的负载电流（I_F）中确定制动力（F_el），其中从所述制动马达（3）的所测量的当前的马达电流（I_Mot）和所计算的接通电流（I_peak）的差中获取所述负载电流（I_F）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为马达时间常数（τ）的函数来计算所述接通电流（I_peak）。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据马达电阻（R_M）、马达常数（K_M）和电枢惯性（J）根据以下关系来计算所述马达时间常数（τ）：

。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，作为所述马达时间常数（τ）的函数以递归算法来计算所述接通电流（I_peak）。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，作为所述马达时间常数（τ）的函数根据以下关系来计算所述接通电流（I_peak）：

其中

N 表示计算周期中的时刻；

T_cyc 表示计算周期的周期持续时间；

I_L 表示空转电流。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在递归算法的时刻0从所述接通电流（I_peak）的下降边沿中获取所述接通电流（I_peak）的初始值（I _peak,0）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在先前接通所述制动马达（3）以用于移动靠近所述制动盘（20）时计算马达电阻（R_M）和马达常数（K_M）。

8.方法，该方法用于在使用根据权利要求1至7中任一项所述的用于获取制动力的方法的情况下在具有电制动马达（3）的机电的制动装置中提供制动力。

9.用于对所述机电的制动装置（9）的能调节的组件进行操控的调节器或控制器，所述机电的制动装置用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.用于车辆的机电的制动装置、特别是用于在停止状态中将车辆固定住的驻车制动器，其具有使制动活塞（16）朝制动盘（20）的方向移位的电制动马达（3）并且具有根据权利要求9所述的、用于对所述机电的制动装置（1）的能调节的组件进行操控的调节器或控制器（12）。

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