CN110901618A - 用于运行车辆的电动停车制动器的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行车辆（100）的电动停车制动器（102）的装置和方法，其中所述装置包括发电机（134）和控制机构（118），其中所述发电机（134）构造成提供用于向所述车辆（100）的电动停车制动器（102）供应能量的能量，并且所述控制机构（118）构造成根据对于所述电动停车制动器（102）的能量供应的监控的结果来操控所述发电机（134），以用于向所述电动停车制动器（102）供应能量。

Description

用于运行车辆的电动停车制动器的装置和方法

技术领域

本发明涉及用于运行车辆的电动停车制动器的装置和方法。

背景技术

从DE 10 2013 208 671 A1中已知车辆的具有液压的常用制动系统和电动停车制动器的制动系统以及用于对其进行操控方法。在液压的常用制动系统中的制动力放大器存在故障或功能限制时，通过对于电动停车制动器的合适的操控来减轻驾驶员的负担。

值得追求的是进一步改进这样的制动系统。

发明内容

这通过根据独立权利要求所述的方法和装置来实现。

用于运行车辆的电动停车制动器的装置包括：发电机，该发电机构造成提供用于向车辆的电动停车制动器供应能量的能量；以及控制机构，该控制机构构造成根据对于电动停车制动器的能量供应的监控的结果来操控所述发电机，以用于向电动停车制动器供应能量。因此，在液压的制动设备以及用于电动停车制动器的主供应机构失灵时也还能够进行减速。

优选在车辆的第一种运行状态中能够在与发电机无关的情况下通过能量供应机构向电动停车制动器供应能量，其中控制机构构造成：在车辆的第二种运行状态中附加于或者取代来自能量供应机构的能量而由发电机向电动停车制动器供应能量。因此，能够根据情况来设定最佳可能的能量供应。

优选控制机构构造成：借助于监控来识别通过能量供应机构对电动停车制动器进行的供应中的故障并且在出现故障时通过发电机向电动停车制动器供应能量。因此，能够在与其他控制器无关的情况下来处理故障情况。

优选所述装置包括用于发电机的驱动机构，所述驱动机构在运动学上与车辆的车轴能够连接或相连接。只要车辆运动，就会用所述驱动机构来驱动发电机，以用于能够实现电动停车制动器的足够的能量供应。

优选控制机构构造成：在发电机向电动停车制动器供应能量时朝闭合方向操控电动停车制动器。发电机和停车制动器的这种构造能够在与液压的制动系统或者电动停车制动器的主能量供应机构的可用性的情况下使车辆减速。

优选能够附加于或者取代来自能量供应机构的能量而由发电机向所述控制机构供应能量。这改进了控制器的可用性。

一种运行车辆的电动停车制动器的方法，所述车辆包括发电机，所述发电机构造成提供用于向车辆的电动停车制动器供应能量的能量，其中根据电动停车制动器的能量供应的监控的结果来操控发电机，以用于向电动停车制动器供应能量。这进一步改进了车辆的制动系统。

优选在车辆的第一种运行状态中在与发电机无关的情况下通过能量供应机构向电动停车制动器供应能量，其中在车辆的第二种运行状态中附加于或者取代来自能量供应机构的能量而由发电机向电动停车制动器供应能量。额外的使用允许在尺寸方面设计得较小的主供应机构，所述主供应机构在需要时能够完全被取代。

优选借助于监控来识别通过能量供应机构对电动停车制动器进行的供应中的故障并且在出现故障时通过发电机来向电动停车制动器供应能量。特别是在故障情况中，能够改进可用性。

优选发电机通过驱动机构来驱动，所述驱动机构与车辆的车轴在运动学上连接。这能够通过运动的车辆的动能来实现足够的能量供应。

在发电机向电动停车制动器供应能量时，优选朝闭合方向操控电动停车制动器。因此车辆的减速可靠地得到了改进。

优选附加于或者取代来自能量供应机构的能量而由发电机向所述控制机构供应能量。这在主供应机构失灵时改进了所述控制机构及其功能的可用性。

附图说明

其他有利的设计方案从以下描述和附图中得出。在附图中：

图1示意性地示出了具有电动停车制动器的车辆的部件，

图2示意性地示出了电动停车制动器的部件，

图3示意性地示出了一种用于运行电动停车制动器的方法。

具体实施方式

图1示意性地示出了具有电动停车制动器102的车辆100的部件。车辆100包括前轴104和后轴106。在车轴中的每根车轴上，在相应的车轴的对置的端部上布置有两个车轮108。在实施例中，前轴104由马达110驱动，所述马达能够通过输出轴112、传动机构114和驱动轴116在运动学上与前轴104相连接。在实施例中，后轴106自由转动。车辆100也能够配备有后轮驱动装置或全轮驱动装置。

电动停车制动器102包括控制器118和布置在后轴106的两个车轮108中的每一个车轮上的致动器120。致动器120通过相应的电线122与控制器118相连接。致动器120在实施例中是驱动装置、更准确地说是马达，制动蹄能够用所述马达来运动。

由能量供应机构124、比如电池向电动停车制动器102供应能量。在实施例中，能量供应机构124通过能量供应线路126向控制器118供应能量。致动器120由控制器118来提供能量。

控制器118构造成操控致动器120，以用于将车轮108制动到制动位置中。致动器120在制动位置中将车轮108的制动盘夹紧在制动蹄之间并且因此将车辆100固定住。控制器118构造成操控致动器108，以用于将车轮108松开到静止位置中，在静止位置中车轮108自由转动。在此，致动器120将被夹紧的制动蹄从制动盘上松开。

为了使致动器120从静止位置运动到制动位置中或者进行返回运动而需要能量。不需要能量用于将致动器120保持在静止位置或制动位置中。

同样布置在车辆100中的、在图1中未示出的液压制动系统构造成在需要时使制动蹄朝制动盘运动，以用于或强或弱地将车辆100制动。

在实施例中，能量供应机构124是由能量发生器128通过充电线130来充电的电池。在实施例中，能量发生器128是发电机（Lichtmaschine），其能够通过相对于输出轴112的运动学上的连接132来驱动。

车辆100此外包括发电机134，该发电机构造成提供用于向车辆100的电动停车制动器102供应能量的能量。发电机134通过驱动机构136在运动学上与车辆100的车轴能够连接或者永久连接。在实施例中，发电机134在运动学上与前轴104连接。驱动机构136例如是轴，该轴由前轴104比如通过摩擦轮或皮带传动装置来驱动并且只要前轴104转动就转动发电机134的转子。发电机134也能够直接布置在车辆100的车轴上，使得转子与车轴相连接。

发电机134通过电线138与控制器118相连接，用于供应电动停车制动器102。

在车辆100的第一种运行状态中，能够在与发电机无关的情况下通过能量供应机构124来向电动停车制动器102供应能量。

在车辆100的第二种运行状态中，能够附加于或取代通过能量供应机构124进行的供应而通过发电机134向电动停车制动器102供应能量。

控制机构118构造成：根据对于电动停车制动器102的能量供应的监控的结果来操控发电机134，以用于向电动停车制动器102供应能量。

在第一种运行状态中，不操控发电机134以用于供应电动停车制动器102。例如，发电机134在运动学上与驱动机构136分开或者电线138暂时中断。

控制机构构造成：借助于监控来识别通过能量供应机构124对电动停车制动器102进行的供应中的故障并且在出现故障时通过发电机134向电动停车制动器102供应能量。所述故障例如在于能量供应机构124的功率太弱或者在于能量供应机构124或能量供应线路126的缺陷。例如，能够通过对于能量供应线路126上的电压或电流的监控在控制器118中识别这样的故障。

控制机构118构造成：在发电机134向电动停车制动器102供应能量时朝闭合方向操控电动停车制动器102。闭合方向涉及从致动器120的静止位置到其制动位置中的方向。在车辆100还在运动时，发电机134的能量足以用于使电动停车制动器102闭合。在运行中，发电机134同样将车辆100制动。在电动停车制动器102闭合时，车辆100也在没有另外的来自发电机134的能量的情况下进一步减速，因为在致动器120已经到达制动位置中时，闭合的电动停车制动器102不需要能量。因此，在液压制动系统和通过能量供应机构124进行的供应失灵时，也使车辆100减速。

控制机构118能够构造成：附加于来自能量供应机构124的能量由发电机134向电动停车制动器102供应能量。在这种情况下，来自能量供应机构124的供应的功率能够较低。在这种情况下，能够将能量供应机构124的尺寸设计得较小，而没有限制电动停车制动器102的功能。

针对致动器120中的每个致动器控制机构118包括相应的输出级140。例如，直接由发电机134向输出级140供应为了运行致动器120所需要的能量。控制器118同样能够通过由发电机134提供的能量来供给。因此，即使在通过能量供应机构124进行的供应失灵时也保证电动停车制动器的可靠运行。

图2示意性地示出了电动停车制动器102的部件。详细来讲，在图2中示出了致动器120。致动器120包括驱动装置202、特别是马达，其构造成使制动蹄204通过气隙朝制动盘206运动并且进行返回运动。制动蹄204在实施例中通过作用于制动活塞210的驱动装置208来运动。缸212引导着制动活塞210。

下面借助于图3来描述用于运行电动停车制动器102的方法。图3示意性地关于时间t示出了车辆100的车速V_FZG、在此在发电机134上出现的电压U_gen、致动器120的驱动装置的在电动停车制动器102中出现的转速ω_{APB_Motor}、这个驱动装置的电流I_{APB_Motor}和在此出现的作用于制动蹄的力F_APB的走势。力F_APB是夹紧力。电压U_gen驱动着所述驱动装置。在所述驱动装置的空转中，转速ω_{APB_Motor}与电压U_gen成比例。

所述方法被划分为五个在时间上彼此先后相随的区域，所述区域的相应的开始在图3中随着时间t的增加而递增地用数字1到5来标识。

在区域1之前对能量供应进行监控。在实施例中，车辆100以非零的恒定的车速V_FZG来运动。发电机134已经被驱动并且产生非零的电压U_gen，该电压与速度成比例。在区域1之前，没有通过发电机134向电动停车制动器102供应能量。电流I_{APB_Motor}为零。电动停车制动器102处于静止位置中，所出现的力F_APB为零。

借助于监控来识别通过能量供应机构124对电动停车制动器102进行的供应中的故障。如果出现故障，则在所示出的实施例中自用1标识的时刻起通过发电机134向电动停车制动器102供应能量。根据这种监控的结果来提供能量。也就是说，自用1标识的时刻起，在发电机134向电动停车制动器102供应能量时朝闭合方向操控电动停车制动器102。

在实施例中，在时刻1借助电动停车制动器102启动紧急停止。

在时刻1和2之间，车速V_FZG和电压U_gen首先保持恒定。驱动装置的转速ω_{APB_Motor}陡峭地一直上升到最大值。在陡峭的上升中出现电流I_{APB_Motor}的脉冲，在转速ω_{APB_Motor}达到最大值时所述电流的脉冲衰减。力F_APB首先保持为零。

也就是说，车速V_FZG并且由此电压U_gen是恒定的。对致动器120的驱动装置进行操控。驱动装置在短时间之内达到其接近于最大值的空转转速。在短暂的马达启动峰值之后，马达上的电流I_{APB_Motor}回落到空转电流。具有制动衬片的制动蹄现在克服了气隙并且朝制动盘运动。夹紧力F_APB仍然为零。车辆100尚未减速。

自时刻2起，驱动装置的转速ω_{APB_Motor}首先缓慢地下降，然后较快地下降，直到转速ω_{APB_Motor}在时刻3达到零。自时刻2起，力F_APB连续地一直上升到在时刻3处的最大值。以与此成比例的方式，电流I_{APB_Motor}上升并且电压U_gen下降。车辆100通过电动停车制动器102的作用而减速。车速V_FZG下降。在形成力F_APB的期间，力F_APB大致与马达电流I_{APB_Motor}成比例。

驱动装置如此前行，使得制动衬片现在接触制动盘。制动衬片现在挤压到制动盘上。夹紧力开始形成，也就是说力F_APB上升。马达电流、也就是电流I_{APB_Motor}增加。后轮上的夹紧力现在导致车辆100的减速。夹紧力越高，减速越来越大。

自时刻3起，力F_APB保持恒定。由此，车速V_FZG和电压U_gen下降并且在时刻5达到零。电流I_{APB_Motor}自时刻3直到时刻4下降到零。在时刻4与时刻5之间电流I_{APB_Motor}为零。电动停车制动器已经到达制动位置。车辆100继续减速。

现在，车速V_FZG在时刻3如此下降，使得所产生的电压U_gen不再足以将驱动装置保持运转。驱动装置现在停止。电流I_{APB_Motor}现在用用于马达的电阻值R从I_{APB_Motor}=U_gen/R中产生。电流I_{APB_Motor}随着电压线性地下降。夹紧力现在是恒定的并且现在不再继续增加。车辆减速现在也是恒定的并且不会继续增加。车速V_FZG线性地一直下降到静止状态。

在时刻4电压U_gen现在如此下降，使得控制器118关闭。输出级140现在关闭。电流I_{APB_Motor}下降到零。

在时刻5，车辆现在处于静止状态中并且通过恒定的夹紧力来保持。

在实施例中，在与液压制动系统的作用无关的情况下，使车辆一直减速到静止状态。如可以从以下估计中看出的一样，发电机134为此提供足够的能量：

通过具有质量m=1000kg和速度v_FZG=2m/s的运动的车辆所产生的动能：

E₁=1/2*m*v_FZG ²=2000焦耳。

以U=9伏的电压、I=8A的电流和用于使致动器运动到制动位置中的t=2sec的持续时间来产生用于致动器120的能量：

E₂=U*I*t=9V*8A*2sec=144焦耳。

用于两个致动器120的能量：

E₃=2*E₂=288焦耳。

即使考虑到发电机和控制器118中的转换器损耗，运动的车辆的动能也明显超过用于将两个致动器120压紧所需要的能量。

Claims (12)

1.用于运行车辆（100）的电动停车制动器（102）的装置，其特征在于发电机（134），所述发电机构造成提供用于向所述车辆（100）的电动停车制动器（102）供应能量的能量；以及控制机构（118），所述控制机构构造成根据对于所述电动停车制动器（102）的能量供应的监控的结果来操控所述发电机（134），以用于向电动停车制动器（102）供应能量。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述车辆（100）的第一种运行状态中能够在与所述发电机（134）无关的情况下通过能量供应机构（124）向所述电动停车制动器（102）供应能量，其中所述控制机构（118）构造成：在所述车辆（100）的第二种运行状态中附加于或者取代来自所述能量供应机构（124）的能量而由所述发电机（134）向所述电动停车制动器（102）供应能量。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制机构（118）构造成：借助于监控来识别通过所述能量供应机构（124）对所述电动停车制动器（102）进行的供应中的故障并且如果出现故障就通过所述发电机（134）向所述电动停车制动器（102）供应能量。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于所述发电机（134）的驱动机构（136），所述驱动机构在运动学上与所述车辆（100）的车轴能够连接或者相连接。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制机构（118）构造成：在所述发电机（134）向所述电动停车制动器（102）供应能量时朝闭合方向操控所述电动停车制动器（102）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，能够附加于或者取代来自所述能量供应机构（124）的能量而由所述发电机（134）向所述控制机构（118）供应能量。

7.用于运行车辆（100）的电动停车制动器（102）的方法，所述车辆包括发电机（134），所述发电机构造成提供用于向所述车辆（100）的电动停车制动器（102）供应能量的能量，其中根据对于所述电动停车制动器（102）的能量供应的监控的结果来操控所述发电机（134），以用于向所述电动停车制动器（102）供应能量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述车辆（100）的第一种运行状态中在与所述发电机（134）无关的情况下通过能量供应机构（124）向所述电动停车制动器（102）供应能量，其中在所述车辆（100）的第二种运行状态中附加于或者取代来自所述能量供应机构（124）的能量而由所述发电机（134）向所述电动停车制动器（102）供应能量。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，借助于所述监控来识别通过所述能量供应机构（124）对所述电动停车制动器（102）进行的供应中的故障并且在出现故障时通过所述发电机（134）向所述电动停车制动器（102）供应能量。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述发电机（134）通过驱动机构（136）来驱动，所述驱动机构在运动学上与所述车辆（100）的车轴能够连接或相连接。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，在所述发电机（134）向所述电动停车制动器（102）供应能量时朝闭合方向操控所述电动停车制动器（102）。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其特征在于，附加于或者取代来自所述能量供应机构（124）的能量而由所述发电机（134）向所述控制机构（118）供应能量。

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