CN110958963A - 用于对能够通过车辆的电动停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法和实施该方法的车辆电动停车-制动系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于对能够通过车辆的电动停车‑制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法，该车辆包括：至少第一移动构件；安装至所述至少第一移动构件的第一制动盘；与所述第一制动盘工作上相关联的第一制动钳，第一制动盘包括适于被致动成对第一制动盘施加制动力的第一对衬垫，该系统包括：第一活塞，其工作上连接至第一制动钳的第一对衬垫中的第一衬垫，其能够被致动成推动第一制动钳的第一对衬垫，从而在第一制动钳的第一对衬垫与第一制动盘之间施加制动力；电动马达，其借助于机电机构工作上连接至第一活塞，机电机构适于将电动马达的旋转运动转换成第一活塞的线性运动；数据处理单元，其工作上连接至电动马达的致动器；用于对电动马达的电量进行检测的一个或更多个传感器，其工作上连接至数据处理单元。该方法(200)包括下述步骤：在停车‑制动操作期间，通过电动马达的电量的所述一个或更多个传感器对递送至电动马达的电流i(t)和用于对电动马达进行电力供给的电压的瞬时值进行检测(201)，停车‑制动操作包括第一制动钳的第一对衬垫与第一制动盘之间的第一非接触阶段，该阶段在代表停车‑制动操作的开始的第一时刻与代表第一制动钳的第一对衬垫中的第一衬垫和第一制动盘之间的接触的开始的第二时刻之间，停车‑制动操作还包括第一制动钳的第一对衬垫与第一制动盘之间的第二接触阶段，该阶段在第二时刻与代表停车‑制动操作的结束的第三时刻之间，在第二时刻与第三时刻之间的第二接触阶段中限定有所设定的另外的时刻；通过数据处理单元自所设定的另外的时刻开始基于在第二时刻与估计时刻之间检测到的电流i(t)和在第二时刻与估计时刻之间检测到的电压v(t)来对该估计时刻处的瞬时制动力值进行确定(202)。

Description

用于对能够通过车辆的电动停车-制动系统施加在衬垫与制 动盘之间的制动力进行估计的方法和实施该方法的车辆电动 停车-制动系统
技术领域
本发明涉及电动停车-制动系统，特别地涉及用于对能够通过车辆的电动停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法以及车辆的实施该方法的电动停车-制动系统。
背景技术
通常，车辆的电动停车-制动系统包括电子控制单元，该电子控制单元响应于接收到的停车-制动请求命令(手动或自动)而适于对其内设置有电动马达的致动器进行控制。
电动马达的旋转运动然后通过机电运动转换传动机构被转换为活塞的线性运动，该活塞的线性运动适于将衬垫推动成靠着工作上连接至车辆的车轮的制动盘。
衬垫在盘式制动器上施加推力，直到达到适于确保安全的停车-制动动作的可施加的最小制动力值为止。
可施加在衬垫与制动盘之间的最小制动力值是在电子控制单元的编程步骤期间根据车辆的特性及其使用状况——比如最大车辆负载、道路坡度、制动器的物理形状以及运动学类型的其他考虑因素——来确定的。
当达到能够施加在衬垫与制动盘之间的这种最小制动力值时，电动马达被关闭，并且通过设计而不可逆的电动停车-制动系统将保持车辆的停车状态。
重要的是每次自电动马达被启动时开始确定能够施加在衬垫与制动盘之间的制动力的值，以尽可能有效地验证能够施加在衬垫与制动盘之间的制动力何时达到可施加的最小制动力值并且迅速地使电动马达停止，由此防止制动力继续不必要地施加以及有害地增大。
然而，为了满足这种需要，出于经济的原因，不可能为诸如上述电动停车-制动系统之类的电动停车-制动系统配备适于直接地检测能够施加在衬垫与制动盘之间的制动力的一个或更多个力传感器。
因此，近年来的趋势在于限定一种用于间接地确定可施加在衬垫与制动盘之间的制动力的方法。
属于相关技术的第一种方法设想通过电子控制单元对自电动马达被打开时开始对由该电动马达产生的电流进行测量，并将该电流值与在先前存储于电子控制单元的存储单元中的参考电流值进行比较，该参考电流值对应于通过经验在测试台上获取的可施加在衬垫与制动盘之间的制动力的最小值。
当达到这样的参考电流值时，电子控制单元使电动马达停止，并且借助于机电式停车-制动系统的不可逆性来保持车辆的停车-制动状态。
代替地，属于相关技术的第二种方法设想通过电子控制单元对自电动马达被打开时由该电动马达产生的电流的测量值与在先前存储于电子控制单元的存储单元中的表中所包括的参考电流值进行比较，其中，在该表中包括下述参考电流值：所述参考电流值对应于就电动停车-制动系统的每个可能的初始电源电压(工作条件)(9V、12、16V等)而言可施加在衬垫与制动盘之间的制动力的最小值。
同样在这种情况下，当达到该参考电流值时，电子控制单元使电动马达停止，并且借助于机电式停车-制动系统的不可逆性来保持车辆的停车-制动状态。
并非非常准确的上述两种方法还表现出车辆的电动停车-制动系统的在施加于衬垫与制动盘之间的制动力的最小值方面具有高分散性的缺点。
因此，由于出于车辆安全原因必须始终保证可施加在衬垫与制动盘之间的制动力的最小值，因此能够由电动停车-制动系统施加并由该系统供给的制动力的最小值的高分散性导致需要设定高到足以在作为整体的电动停车-制动系统上施加过大的应力的参考电流值，而这仅可以通过增大系统的尺寸来加以控制和支撑，从而增大了该电动停车-制动系统的部件中的一些部件的尺寸以及总体生产成本。
发明内容
本发明的目的在于设计并使得可以获得一种用于对能够通过车辆的电动停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间施加的制动力进行估计的方法，该方法使得相对于相关技术可以至少部分地解决前述缺点，并且特别地该方法以较小的尺寸和较低的成本保证了较高的准确度和可靠性，从而允许车辆的电动停车-制动系统尽可能及时且安全地介入。
该目的通过根据权利要求1的方法来实现。
本发明的另一目的在于车辆的实施该方法的电动停车-制动系统。
附图说明
参照附图，通过以示意性非限制性示例的方式给出的优选实施方式的以下描述，根据本发明的方法和系统的其他特征和优点将变得明显，在附图中：
-图1通过框图示出了根据实施方式的实施本发明的方法的车辆的电动停车-制动系统；
-图2通过框图示出了根据本发明的实施方式的用于对能够通过车辆的电动停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法；
-图3通过框图示出了根据本发明实施方式的用于车辆的电动类型的停车-制动方法，以及
-图4通过时间图示出了在图1的车辆的电动停车-制动系统中在其操作期间能够检测到的电参数随时间的趋势；
-图5示意性地示出了图1的车辆的电动停车-制动系统的不同表示；
-图6示出了代表图1中的系统的操作模式的开环控制图，以及
-图7和图8通过相应的时间图示出了图1中的车辆的电动停车-制动系统中在其操作期间能够检测到的电参数随时间的趋势。
具体实施方式
现在参照图1，附图标记100表示根据本发明的实施方式的车辆的电动停车-制动系统，该电动停车-制动系统还被称为电动系统或被简单称为系统。
值得注意的是，图中相同或类似的元件将由相同的数字或字母数字的标记表示。
出于本描述的目的，术语“车辆”是指具有两个、三个、四个或更多车轮的任何商用类型的车辆或摩托车，并且在图1中仅部分地被示出且作为整体由附图标记1表示。
再次参照图1中的实施方式，车辆1包括车辆1的至少第一移动构件2(例如车轮)。
车辆1还包括安装在所述至少一个第一移动构件2上的第一制动盘3。
车辆1还包括与第一制动盘3工作上相关联的第一制动钳4。
第一制动钳4包括适于被致动成在第一制动盘3上施加制动力的第一对衬垫。
返回到系统100，该系统100进一步包括第一活塞5，该第一活塞5工作上连接至第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫，该第一活塞5可以被致动成推动第一制动钳4的第一对衬垫，从而在第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间施加制动力，由此保证制动-停车动作。
值得注意的是，为了在第一制动盘3上施加制动力，第一活塞5适于直接作用在第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫上，而第一制动钳4的第一对衬垫中的第二衬垫适于通过随着第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫的运动而产生的第一制动钳4的本体的反作用来移动。
系统100还包括电动马达6，该电动马达6通过机电机构7工作上连接至第一活塞5，该机电机构7在图1中被示意性地示出并且适于将电动马达6的旋转运动转换为第一活塞5的线性运动。
机电机构7包括适于将旋转运动转换为线性运动的多个传动装置，例如丝杠与螺母类型的传动装置。
系统100还包括工作上连接至电动马达6的致动器(图1中未示出)的数据处理单元8，例如微处理器或微控制器。
系统100还包括存储单元9，该存储单元9工作上连接至数据处理单元8、配置成用于存储可以由数据处理单元8运行的一个或更多个程序代码、并且配置成在运行所述一个或更多个程序代码时对由数据处理单元8所处理的数据进行存储。
系统100还包括用于对电动马达6的电量进行检测的一个或更多个传感器10，所述一个或更多个传感器10工作上连接至数据处理单元8。
电动马达6的电量是指供给至电动马达6的瞬时电流和用于对电动马达6进行电力供给的瞬时电压，该瞬时电流和瞬时电压两者都是由系统100供给的。
通过示例的方式，用于对电动马达6的电参数进行检测的所述一个或更多个传感器10(在图1中示意性地示出)至少是电流传感器和电压传感器。
图5示出了与车辆1相关联的系统100的另一图示。
图5中也使用了与在图1中所使用的相同的附图标记。
在图5中，车辆1包括安装在所述至少一个第一移动构件(图5中未示出)上的第一制动盘3。
车辆1还包括与第一制动盘3工作上相关联的第一制动钳4。
此外，第一制动钳4包括适于被致动成向第一制动盘3施加制动力的第一对衬垫4’、4”。
再次参照图5，车辆1包括第一活塞5，该第一活塞5工作上连接至第一制动钳4的第一对衬垫4’、4”中的第一衬垫4’，该第一活塞5可以被致动成推动第一制动钳4的第一对衬垫4’、4”，从而在第一制动钳4的第一对衬垫4’、4”与第一制动盘3之间施加制动力，由此保证制动-停车动作。
值得注意的是，为了在第一制动盘3上施加制动力，第一活塞5适于直接作用在第一制动钳4的第一对衬垫4’、4”中的第一衬垫4’上，而第一制动钳4的第一对衬垫4’、4”中的第二衬垫4”适于通过随着第一制动钳4的第一对衬垫4’、4”中的第一衬垫4’的运动而产生的第一制动钳4的本体的反作用来移动。
图5中的系统100还包括电动马达6，该电动马达6通过机电机构7工作上连接至第一活塞5，该机电机构7在图5中被示意性地示出并且适于将电动马达6的旋转运动转换为第一活塞5的线性运动。
机电机构7包括适于将电动马达6的旋转运动转换为第一活塞5的线性运动的例如多个传动装置7’和滚珠丝杠7”。
图5中的系统100还包括工作上连接至电动马达6的致动器(图5中未示出)的数据处理单元8、存储单元9和用于对电动马达6的电参数进行检测的一个或更多个传感器10，如以上所描述的。
参照图1和图5，总体上，数据处理单元8被配置为运行一种用于对能够通过车辆的电动停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法。
此外，数据处理单元8被配置为运行车辆1的电动类型的停车-制动的方法。
应当注意的是，也如下所示，用于对能够通过车辆的电动停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法代表了车辆的更一般的电动停车-制动方法的多个子步骤(图4)。
除了参照图1以外，下面还将参照图2、图3和图4对上述两种方法进行描述。
下文将特别地参照图2和图3来描述这两种方法。
返回到图1或图5中的系统100，值得注意的是，为简洁起见，该描述指的是第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫上的适于与安装在车辆1的所述至少一个第一移动构件2上的第一制动盘3相接触的动作。
根据图中未示出的其他实施方式，系统100还可以包括一个或更多个活塞，所述一个或更多个活塞可以由相应的电动马达借助于适于将相应的电动马达的旋转运动转换为相应的活塞的线性运动的机电机构来进行操作，每个活塞适于对另一制动钳的另外一对衬垫中的另一衬垫施加推力，该衬垫适于又与安装在车辆1的相应的另一车轮上的相应的另一制动盘相接触，这因此可以通过系统100施加停车制动力。
现在参照图2和图4，将描述一种用于对能够通过车辆的停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法300。
首先，为了对能够通过系统100施加在衬垫与制动盘之间的瞬时制动力值进行估计，申请人已经观察到，可以以成本有效的方式对供给至电动马达6的瞬时电流i(t)和用于对电动马达6进行电力供给的瞬时电压v(t)进行检测，并且基于所检测到的电流i(t)和电压v(t)来估计施加在衬垫与制动盘之间的瞬时制动力值F(t)，以与参考制动力值FT进行瞬时比较。
在图6的框图中从逻辑的角度示出了此处描述的开环控制，在图6中，附图标记601表示适于生成用于电动马达6的控制信号SC的控制模块，该电动马达6又借助于机电致动器模块602生成在图中由附图标记F简单地表示的瞬时制动力值F(t)，该瞬时制动力值F(t)将被施加在衬垫与制动盘之间以实现电动停车-制动动作。
控制信号SC是通过控制器模块601在对施加于衬垫与制动盘之间的瞬时制动力值的估计值
Figure BDA0002379015980000081
与参考制动力值FT的瞬时比较的基础上生成的，其中，该估计值
Figure BDA0002379015980000082
是由估计器模块603在所检测到的电流i(t)和电压v(t)的基础上生成的。
值得注意的是，控制器模块601和估计器模块603可以对应于系统100的在上面描述的数据处理单元8，而机电致动器模块602可以对应于适于将电动马达6的旋转运动转换成活塞5的线性运动的机电机构7，该活塞5适于作用在第一制动钳4的第一对衬垫上。
值得注意的是，图6中的开环控制还考虑了系统100的工作条件的变化，并且因此还考虑了额定电压V、温度T和磨损A。
现在还参照图4，申请人还识别出可以从时间的角度将停车-制动操作进行划分的下述阶段：第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间的第一非接触阶段F1(下文中也被简单地称为非接触阶段)；以及第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间的第二接触阶段F2(下文中也被简单地称为接触阶段)。
第一非接触阶段F1自停车-制动操作的开始的第一时刻t1起进行至第二时刻t2，在第一时刻t1，电动马达6被打开(涌入阶段)，在时刻t2，第一制动钳4的第一对衬垫与制动盘6相接触。
第二接触阶段F2自第二时刻t2起进行至第三时刻t3，在第二时刻t2，第一制动钳4的第一对衬垫与制动盘6相接触，第三时刻t3对应于停车-制动操作的结束。
值得注意的是，在也可以被称为怠速阶段或间隙阶段的第一非接触阶段F1中，第一活塞5在施加必要的推力之前朝向第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫前进，从而将第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫设置成与第一制动盘3接触，并且随后通过第一制动钳4的本体的反作用而适于将第一制动钳4的第一对衬垫中的第二衬垫也设置成与第一制动盘3接触(随后的第二接触阶段F2开始)。
因此，在第一非接触阶段F1中，电动马达6适于怠速地转动以使第一活塞5朝向第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫前进，并且明显地，在第一制动钳4的第一对衬垫与制动盘3之间的接触不存在的情况下适于不施加任何制动力FN。
因此，参照图4，供给至电动马达6的电流i(t)的趋势除了由于打开电动马达6而引起的可以在第一时刻t1被检测到的第一瞬时涌入值以外具有较低的值，这仅是由于在第一非接触阶段F1期间电动马达6的旋转摩擦和第一活塞5的行进而引起的。
在也可以被称为力阶段或夹持阶段的第二接触阶段F2中，第一活塞5与第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫接触，该第一衬垫在第一活塞5的推力下与第一制动盘3接触。
因此，借助于第一制动钳4的本体的反作用，第一制动钳4的第一对衬垫中的第二衬垫也与第一制动盘3接触。
因此，在第二接触阶段F2中，第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫在第一活塞5的作用下适于在第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间施加制动力FN。
因此，在第二接触阶段F2中，电动马达6适于转动以便在第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间施加制动力FN。
为此，再次参照图4，在第二接触阶段F2期间，供给至电动马达6的电流i(t)的趋势具有自第二时刻t2开始增加的趋势。
再次参照图4，用于对电动马达6进行电力供给的电压v(t)随时间的趋势相反地在电动马达6被打开时基本上瞬时地增大至在第一非接触阶段F1中保持大致恒定的预定操作值，并且然后在第二接触阶段F2中由于供给至电动马达6的电流i(t)的增大而开始下降。
图7中示出了以上信号的另一个图示，在该图示中，示出了供给至电动马达6的电流i(t)、用于对电动马达6进行电力供给的电压v(t)以及由电动马达6施加在第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间的制动力FN的随时间的趋势。
值得注意的是，图7示出了在初始时刻t0’与第一时刻t1’之间的电动马达6的打开阶段(上面参照图4描述的涌入阶段，由附图标记INR表示)、在第一时刻t1’与第二时刻t2’之间的第一非接触阶段F1(或已经在上面描述的间隙阶段)、在第二时刻t2’与第三时刻t3’之间的第二接触阶段F2(上面参照图4描述的力阶段或夹持阶段)以及自第三时刻t3’开始的停车-制动保持阶段HD。
特别地参照第二接触阶段F2和图4，值得注意的是，申请人已经在第二接触阶段F2内限定有包括在第二时刻t2与第三时刻t3之间的所设定的另一时刻ts，在该时刻ts，根据下述方法200，开始对可施加在第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间的制动力FN的估计。
如下面将参照方法200所描述的，在所设定的另外的时刻ts之前，数据处理单元8适于在第二接触阶段F2的第二时刻t2与所设定的另外的时刻ts之间的电流i(t)和电压v(t)的瞬时趋势的基础上计算要被用于对第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间的制动力FN的随后估计的数据(变量和/或参数)
相反地，自所设定的另外的时刻ts开始，数据处理单元8适于还在直至所设定的另外的时刻ts的先前计算出的数据的基础上来估计第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间的制动力FN。
因此，值得注意的是，对该所设定的另外的时刻ts的选择很重要，原因在于这代表了在对制动力FN的估计方面要获得多少准确度与如何迅速地开始估计第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间的制动力FN之间的折中。
实际上，在所设定的另外的时刻ts较高(例如，等于几百毫秒)的情况下，数据处理单元8具有关于电流i(t)和电压v(t)的趋势的更多信息——将要基于这些信息来计算要在随后的估计中使用的数据(变量和/或参数)，这将更加准确。然而，较晚地开始对制动力FN的估计意味着将以因此较高的初始值开始对制动力FN的估计。
相反地，在所设定的另外的时刻ts小于先前的情况下(例如，等于几十毫秒)的情况下，数据处理单元8可能较早地开始估计制动力FN，从而自初始的较低的值开始估计制动力FN。然而，这样做时，数据处理单元8具有关于电流i(t)和电压v(t)的趋势的较少的信息——将要基于这些信息来计算要在随后的估计中使用的数据(变量和/或参数)，这将因此不那么准确。
现在参照图2，方法200包括开始ST的象征性步骤。
重复地，车辆1包括：至少一个第一移动构件2；安装在所述至少一个第一移动构件2上的第一制动盘3；工作上与第一制动盘3相关联的第一制动钳4。第一制动钳4包括适于被致动以在第一制动盘3上施加制动力的第一对衬垫。
此外，系统100包括：第一活塞5，第一活塞5工作上连接至第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬，该第一活塞5可以被致动以推动第一制动钳4的第一对衬垫，从而在第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间施加制动力；电动马达6，电动马达6借助于机电机构7工作上连接至第一活塞5，该机电机构7适于将电动马达6的旋转运动转换成第一活塞5的线性运动；数据处理单元8，数据处理单元8工作上连接至电动马达6的致动器；一个或更多个传感器10，所述一个或更多个传感器10用于检测电动马达6的电量，所述一个或更多个传感器10工作上连接至数据处理单元8。
方法200包括第一步骤：在停车-制动操作期间，通过电动马达6的电量的、工作上连接至数据处理单元8的一个或更多个传感器10，对供给至电动马达6的电流i(t)和用于对电动马达6进行电力供给的瞬时电压值v(t)进行检测201。
停车-制动操作包括在代表停车-制动操作开始的第一时刻t1与代表第一制动钳4的第一对衬垫和第一制动盘3之间的接触开始的第二时刻t2之间的第一非接触阶段F1(怠速阶段或间隙阶段)。
停车-制动操作还包括在第一制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间的第二接触阶段F2(力阶段或夹持阶段)，该第二接触阶段F2包括在第二时刻t2与代表停车-制动操作的结束的第三时刻t3。
值得注意的是，已经在上面参照图7限定的停车-制动的保持阶段自第三时刻t3起得到了保证。
在第二时刻t2与第三时刻t3之间的第二接触阶段F2期间限定有所设定的另外的时刻ts。
返回到方法200，该方法200还包括以下步骤：通过数据处理单元8自所设定的另外的时刻ts开始基于在第二时刻t2与估计时刻之间检测到的电流i(t)和在第二时刻t2与该估计时刻之间检测到的电压v(t)而对在该估计时刻处的瞬时制动力值进行确定。
实际上，在电动停车-制动系统、即配备有电动马达的应用范围内，申请人已经观察到，能够通过电动马达借助于活塞和用于转换运动(从旋转到线性)的机电机构施加在衬垫与制动盘之间的制动力可以在被适当地简化的情况下通过基本的运动学和电动马达的等式来获得，并且可以基于如前一段落中所示的电流i(t)和电压v(t)来表示。
特别地，在未在附图中示出的实施方式中，结合以上所述，瞬时制动力FN的值在估计时刻是由数据处理单元8自所设定的另外的时刻ts开始根据在第二时刻t2与估计时刻之间检测到的电流i(t)和在第二时刻t2与该估计时刻之间检测到的电压v(t)的线性函数来确定的。
根据未在附图中示出的另一实施方式，作为上述的替代方案，瞬时制动力FN的值在估计时刻是由数据处理单元8自所设定的另外的时刻ts开始根据在第二时刻t2与估计时刻之间检测到的电流i(t)的积分和在第二时刻t2与该估计时刻之间检测到的电压v(t)的积分的函数来确定的。
实际上，申请人已经观察到，在被适当地简化的情况下可以通过基本的运动学和电动马达的等式来获得的能够通过电动马达借助于活塞和用于转换运动(从旋转到线性)的机电机构施加在衬垫与制动盘之间的制动力实际上可以被如在前一段落中所提到的电流i(t)的积分和电压v(t)的积分的函数。
在未在附图中示出的另一实施方式中，结合以上所述，在第二时刻t2与估计时刻之间检测到的电流i(t)的积分和在第二时刻t2与该估计时刻之间检测到的电压v(t)的积分的函数是线性类型的函数，其中，通过该函数，由数据处理单元8自所设定的另外的时刻ts开始可以确定在估计时刻处的瞬时制动力的值。
返回到图2中的实施方式，方法200包括结束ED的象征性步骤。
根据在图中由虚线示出的实施方式，结合以上所述的实施方式，确定202步骤包括由数据处理单元8对这样的线性函数的多个线性系数θ0至θm进行计算203的步骤，所示多个线性系数θ0至θm中每一者均是根据代表在第一时刻t1与所设定的另外的时刻ts之间检测到的电动马达6的电流i(t)的趋势和电压v(t)的趋势的多个参数τ1至τn以及系数矩阵α的线性函数来计算的。
根据该实施方式，上述关系也可以用以下公式来表示：
FN(t)＝f(v(t)，i(t)，θ1-θm)＝f(v(t)，i(t)，τ1-τn，α)
更详细地，计算203的步骤包括由数据处理单元8对代表在第一时刻t1与所设定的另外的时刻ts之间检测到的电动马达6的电流i(t)的趋势和电压v(t)的趋势的多个参数τ1至τn进行计算204的步骤。
关于对所述多个参数τ1至τn进行计算204的步骤，值得注意的是，如果n等于6：
-当电动马达6被打开时，第一参数τ1被计算为在第一时刻t1涌入时的电流i(t)的峰值；
-第二参数τ2被计算为在第一时刻t1与第二时刻t2之间用于对电动马达6进行电力供给的电压v(t)的平均值；
-在第一时刻t1和第二时刻t2之后，第二参数τ3被计算为在第一非接触阶段F1中供给至电动马达6的电流值i(t)；
-在第一时刻t1和第二时刻t2之后，第二参数τ4被计算为在第一非接触阶段F1中对供给至电动马达6的电流值i(t)进行的处理(例如方差)；
-第五参数τ5被计算为在第二时刻t2与所设定的另外的时刻ts之间用于对电动马达6进行电力供给的电压v(t)的梯度(时间的导数)；
-第六参数τ6被计算为在第二时刻t2与所设定的另外的时刻ts之间供给至电动马达6的电流值i(t)的梯度(时间的导数)。
该列表是通过非限制性示例的方式示出的。
实际上，必须指出的是，计算204的步骤可以通过根据要获得的估计的准确度和可靠性来计算多个参数τ1至τn中的全部参数或一部分参数来执行。
此外，可以根据系统100的类型并基于可用的计算资源来减少所述多个参数τ1至τn中的参数的数目。
在其他情况下，所述多个参数τ1至τn中除了包括上述列表以外还包括其他附加参数，例如，第一时刻t1与第二时刻t2之间的电流i(t)的积分值、或者第一时刻t1与随后的10ms至20ms之间的电流i(t)的积分值(涌入电流峰值的积分)。
值得注意的是，所述多个参数τ1至τn限定有作为整体的系统100——即，机电机构7(丝杠-螺母螺纹传动装置和第一活塞5等)的电动马达6的组件——的工作点。
实际上，“工作点”是指当系统100已经具有工作寿命时系统100所特有的一组特性(系统效率100、电动马达6的特性、电动马达6的工作温度、电动马达6的工作寿命)。
关于系数矩阵α，该系数α是通过对停车-制动方法的操作测试结果与停车-制动方法的结果进行相互比较来预先离线计算的，由此使对制动力的估计相对于制动力的实际测量所造成的误差最小化，其中，在停车-制动方法的操作测试结果中，衬垫与制动盘之间的瞬时制动力值FN是通过力传感器来提供的，在停车-制动方法的结果中，衬垫与制动盘之间的瞬时制动力值FN是由如参照图2进行描述的对能够通过停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间制动力进行估计的方法来提供的。
一旦被离线计算，系数α就存储在系统100的存储单元9中。
根据实施方式(图中未示出)，结合以上实施方式中的任一实施方式，确定202的步骤包括将以下公式用作线性函数的步骤：
Figure BDA0002379015980000151
图8以非限制性示例的方式描述了可以通过计算204的步骤确定的多个参数τ1至τn的另一列表。
根据此实施方式，值得注意的是，如果n等于7：
-当电动马达6被打开时，即在涌入阶段期间，第一参数τ1被计算为在第一时刻t0的电流i(t)的涌入峰值；
-第二参数τ2被计算为在第一时刻t0与第二时刻t1之间、即涌入阶段期间的电流i(t)的积分值；
-第三参数τ3被计算为在第一非接触阶段F1中于第二时刻t1与第三时刻t2之间供给至电动马达6的电流值i(t)；
-第四参数τ4被计算为在第一非接触阶段F1中于第二时刻t1与第三时刻t2之间对电动马达6进行电力供给的电压v(t)的平均值；
-第五参数τ5被计算为在第一非接触阶段F1中于第二时刻t1与第三时刻t2之间供给至电动马达6的电流值i(t)的方差。
-第六参数τ6被计算为在第四时刻t3与所设定的另外的时刻ts之间、即在第二接触阶段F2期间供给至电动马达6的电流值i(t)的梯度(时间的导数)；
-第六参数τ7被计算为在第四时刻t3与所设定的另外的时刻ts之间、即在第二接触阶段F2期间对电动马达6进行电力供给的电压v(t)的梯度(时间的导数)。
值得注意的是，在图8中，附图标记t5表示第五时刻，在该时刻中，发出了使停车-制动操作停止的命令。
现在将参照图3描述根据本发明的实施方式的停车-制动方法300。
方法300由以上描述的车辆1的停车-制动系统100执行。
方法300包括开始ST的象征性步骤。
方法300包括由系统100的数据处理单元8对停车-制动请求进行接收301的步骤。
方法300还包括由通过数据处理单元8进行控制的致动器对电动马达6进行致动302的步骤。
系统100的机电机构7将电动马达6的旋转运动转换成第一活塞5的线性运动，该第一活塞5适于在车辆1的制动钳4的第一对衬垫上施加推力。
车辆1的第一制动钳4的第一对衬垫又对安装在车辆1的至少第一移动构件2上的第一制动盘3施加制动力。
实际上，第一活塞5适于在车辆1的第一制动钳4的第一对衬垫中的第一衬垫上施加推力，并且随后通过第一制动钳4的本体的反作用还适于将第一制动钳4的第一对衬垫中的第二衬垫设置成与第一制动盘3接触。
方法300包括由数据处理单元8对施加在制动钳4的第一对衬垫与第一制动盘3之间的瞬时制动力FN进行估计303的步骤，估计303的步骤包括以上根据不同的实施方式所描述的用于对能够通过车辆1的停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法200的步骤。
方法300包括由数据处理单元8对瞬时制动力FN的估计值与参考制动力进行比较304的步骤。
如果瞬时制动力FN的估计值小于参考制动力，则方法300进行到致动302的步骤。
如果瞬时制动力FN的估计值等于参考制动力值，则方法300包括由数据处理单元8使电动马达6停止305的步骤。
以这种方式保证了系统100的足够的安全性。
另外，电动停车-制动系统的不可逆性使得可以在关闭电动马达6之后保持车辆1的停车状态。
方法300包括结束ED的象征性步骤。
值得注意的是，本发明的目的被完全实现。
用于对能够施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法是基于车辆的相应的电动停车-制动系统的基本的电动马达和运动学等式的。
因此，由于系统的物理之间存在联系，因而估计方法的准确性得以提高。
该估计方法可以提供施加在衬垫与制动盘之间的制动力的瞬时值，从而有效地模拟即时地提供对所施加的制动力的测量的力传感器的行为。
因此，作为本发明的目的的方法和相应的系统使得可以获得对施加在衬垫与制动盘之间的制动力的估计，从而减小了尺寸并且降低了成本。
此外，作为本发明的目的的估计方法和实施该方法的相应的系统使得相对于参照背景技术所述的方法可以提高施加在衬垫与制动盘之间的制动力的估计准确度。其中，在背景技术所描述的方法中，对衬垫与制动盘之间的制动力的估计是基于对供给至电动马达的电流的瞬时测量，而非是计算供给至电动马达的电流的积分和用于对电动马达进行电力供给的电压的积分。
此外，该估计方法是相当通用的，因为该方法可以灵活地适应系统的非常不同的工作条件。
此外，基于物理模型，该估计方法提供了具有良好的准确度的结果。
另外，由于这种模型不仅是物理的而且是线性的，因此基于校准步骤期间和其开发过程中的数据集，该方法对于不同的目标具有灵活性和鲁棒性。
最后，值得注意的是，数据处理单元被配置成用以执行第一较低级别的控制逻辑以便执行该估计方法，并且被配置成用以另一方面运行第二较高级别的控制逻辑以运行停车-制动方法，该停车-制动方法利用了由估计方法即时地估计的制动力FN。
这种状况使得可以以与较高级别的控制逻辑相同的校准来利用较低级别的控制逻辑，较高级别的控制逻辑和较低级别的控制逻辑由于其自身的原因施加不同的力目标。
例如，在下述车辆的情况下：该车辆在第一状况下需要施加至少10KN的第一制动力以获得适当的且安全的停车状态而在第二状态下则需要施加至少15KN的第二制动力，已知的事实在于仅向较高级别的控制逻辑施加两种不同的制动力，而较低级别的控制逻辑未改变。
以此方式，在同一估计方法还可以被用于根据车辆可能被发现的状况而具有不同的目标制动的多少个应用方面，确保了更高的灵活性。
根据本发明的估计方法允许对能够通过电动停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动的鲁棒控制。
实际上，该估计方法不需要对制动系统或车辆的任何物理参数的了解，而是依赖于就不同的操作状况所收集的实验数据。特别地，该物理估计模型仅被提供有系统的电动马达的瞬时电流i(t)和瞬时电压v(t)。
值得注意的是，根据本发明的估计方法使得可以通过利用系统100的电变量的标量特性而知晓系统100的“工作点”(系统100的效率、电动马达6的特性、电动马达的6电压和额定工作温度、电动马达6的操作寿命)，并且该估计方法是稳定的，原因在于该估计方法独立于系统100自身随时间的作业磨损。
本领域技术人员可以对上述方法和相应的系统做出改变和修改，或者本领域技术人员可以用功能上等同的其他元件来替换这些元件，以满足或有需要，而不会背离所附权利要求的保护范围。上面被描述为属于一个可能的实施方式的所有特征均可以独立于其他描述的实施方式来实现。

Claims (10)

1.一种用于对能够通过车辆(1)的电动停车-制动系统(100)施加在衬垫(4)与制动盘(3)之间的制动力进行估计的方法(200)，所述车辆(1)包括：
-至少第一移动构件(2)；
-第一制动盘(3)，所述第一制动盘(3)安装至所述至少第一移动构件(2)；
-第一制动钳(4)，所述第一制动钳(4)与所述第一制动盘(3)工作上相关联，所述第一制动钳(4)包括适于被致动成对所述第一制动盘(3)施加制动力的第一对衬垫，
所述系统(100)包括：
-第一活塞(5)，所述第一活塞(5)工作上连接至所述第一制动钳(4)的所述第一对衬垫中的第一衬垫，所述第一活塞(5)能够被致动成推动所述第一制动钳(4)的所述第一对衬垫，从而在所述第一制动钳(4)的所述第一对衬垫与所述第一制动盘(3)之间施加制动力；
-电动马达(6)，所述电动马达(6)借助于机电机构(7)而工作上连接至所述第一活塞(5)，所述机电机构(7)适于将所述电动马达(6)的旋转运动转换成所述第一活塞(5)的线性运动；
-数据处理单元(8)，所述数据处理单元(8)工作上连接至所述电动马达(6)的致动器；
-一个或更多个传感器(10)，所述一个或更多个传感器(10)用于对所述电动马达(6)的电量进行检测，所述一个或更多个传感器(10)工作上连接至所述数据处理单元(8)；
所述方法(200)包括下述步骤：
-在停车-制动操作期间，通过所述电动马达(6)的电量的所述一个或更多个传感器(10)对供给至所述电动马达(6)的电流i(t)和用于对所述电动马达(6)进行电力供给的电压v(t)的瞬时值进行检测(201)，所述停车-制动操作包括所述第一制动钳(4)的所述第一对衬垫与所述第一制动盘(3)之间的第一非接触阶段(F1)，所述第一非接触阶段(F1)介于代表所述停车-制动操作的开始的第一时刻(t1)与代表所述第一制动钳(4)的所述第一对衬垫中的所述第一衬垫和所述第一制动盘(3)之间的接触的开始的第二时刻(t2)之间，所述停车-制动操作还包括所述第一制动钳(4)的所述第一对衬垫与所述第一制动盘(3)之间的第二接触阶段(F2)，所述第二接触阶段(F2)介于所述第二时刻(t2)与代表所述停车-制动操作的结束的第三时刻(t3)之间，在所述第二时刻(t2)与所述第三时刻(t3)之间的所述第二接触阶段(F2)中限定有所设定的另外的时刻(ts)；
-通过所述数据处理单元(8)自所述所设定的另外的时刻(ts)开始基于在所述第二时刻(t2)与估计时刻之间检测到的所述电流i(t)和在所述第二时刻(t2)与所述估计时刻之间检测到的所述电压v(t)来对所述估计时刻处的瞬时制动力值进行确定(202)。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中，所述瞬时制动力值是通过所述数据处理单元(8)自所述所设定的另外的时刻(ts)开始根据在所述第二时刻(t2)与所述估计时刻之间检测到的所述电流i(t)和在所述第二时刻(t2)与所述估计时刻之间检测到的所述电压v(t)的线性函数而在所述估计时刻处所确定的。
3.根据权利要求1所述的方法(200)，其中，所述瞬时力值是通过所述数据处理单元(8)自所述所设定的另外的时刻(ts)开始根据在所述第二时刻(t2)与所述估计时刻之间检测到的所述电流i(t)的积分和在所述第二时刻(t2)与所述估计时刻之间检测到的所述电压v(t)的积分的函数而在所述估计时刻处所确定的。
4.根据权利要求3所述的方法(200)，其中，在所述第二时刻(t2)与所述估计时刻之间检测到的所述电流i(t)的积分和在所述第二时刻(t2)与所述估计时刻之间检测到的所述电压v(t)的积分的所述函数是线性类型的函数，借助于在所述第二时刻与所述估计时刻之间检测到的所述电流的积分和在所述第二时刻与所述估计时刻之间检测到的所述电压的积分的所述函数，通过所述数据处理单元(8)自所述所设定的另外的时刻(ts)开始能够对所述估计时刻处的所述瞬时制动力值进行确定(202)。
5.根据权利要求4所述的方法(200)，其中，所述确定(202)的步骤包括通过所述数据处理单元(8)对所述线性的函数的多个线性系数进行计算(203)的步骤，所述多个线性系数中每个线性系数是根据代表在所述第一时刻(t1)与所述所设定的另外的时刻(ts)之间检测到的所述电动马达(6)的所述电流i(t)的趋势和所述电压v(t)的趋势的多个参数以及系数矩阵的线性函数来计算的。
6.根据权利要求5所述的方法(200)，其中，所述计算(203)的步骤包括通过所述数据处理单元(8)对代表在所述第一时刻(t1)与所述所设定的另外的时刻(ts)之间检测到的所述电动马达(6)的所述电流i(t)的趋势和所述电压v(t)的趋势的所述多个参数进行计算(204)的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法(200)，其中，所述系数是通过对衬垫与制动盘之间的所述瞬时制动力值是通过力传感器来提供的停车-制动方法的操作测试的结果与衬垫与制动盘之间的所述瞬时制动力值是通过对能够由停车-制动系统施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法来提供的停车-制动方法的结果进行相互比较而预先离线计算的，从而使对所述制动力的估计相对于所述制动力的实际测量所引起的误差最小化。
8.一种停车-制动方法(300)，包括下述步骤：
-通过车辆(1)的电动停车-制动系统(100)的数据处理单元(8)对停车-制动请求进行接收(301)；
-通过能够由所述数据处理单元(8)控制的致动器对所述系统(100)的电动马达(6)进行致动(302)，所述系统(100)的机电机构(7)将所述电动马达(6)的旋转运动转换成第一活塞(5)的线性运动，所述第一活塞(5)适于对所述车辆(1)的制动钳(4)的第一对衬垫施加推力，所述车辆(1)的所述制动钳(4)的所述第一对衬垫又对安装至所述车辆(1)的至少第一移动构件(2)的第一制动盘(3)施加制动力；
-通过所述数据处理单元(8)对施加在所述制动钳(4)的所述第一对衬垫与所述第一制动盘(3)之间的瞬时制动力进行估计(303)，所述估计(303)的步骤包括根据前述权利要求中的任一项所述的对能够通过车辆(1)的电动停车-制动系统(100)施加在衬垫与制动盘之间的制动力进行估计的方法(200)的步骤；
-通过所述数据处理单元(8)对所述瞬时制动力的估计值与参考制动力进行比较(304)；
-如果所述瞬时制动力的所述估计值小于所述参考制动力，则所述方法(300)进行所述致动(302)的步骤；
-如果所述瞬时制动力的所述估计值等于所述参考制动力值，则所述方法(300)包括通过所述数据处理单元(8)使所述电动马达(6)停止(305)的步骤。
9.一种车辆(1)的电动停车-制动系统(100)，所述车辆(1)包括：
-至少第一移动构件(2)；
-第一制动盘(3)，所述第一制动盘(3)安装至所述至少第一移动构件(2)；
-第一制动钳(4)，所述第一制动钳(4)与所述第一制动盘(3)工作上相关联，所述第一制动钳(4)包括适于被致动成对所述第一制动盘(3)施加制动力的第一对衬垫，
所述系统(100)包括：
-第一活塞(5)，所述第一活塞(5)工作上连接至所述第一制动钳(4)的所述第一对衬垫中的第一衬垫，所述第一活塞(5)能够被致动成推动所述第一制动钳(4)的所述第一对衬垫，从而在所述第一制动钳(4)的所述第一对衬垫与所述第一制动盘(3)之间施加制动力；
-电动马达(6)，所述电动马达(6)借助于机电机构(7)工作上连接至所述第一活塞(5)，所述机电机构(7)适于将所述电动马达(6)的旋转运动转换成所述第一活塞(5)的线性运动；
-数据处理单元(8)，所述数据处理单元(8)工作上连接至所述电动马达(6)的致动器；
-一个或更多个传感器(10)，所述一个或更多个传感器(10)用于对所述电动马达(6)的电量进行检测，所述一个或更多个传感器(10)工作上连接至所述数据处理单元(8)，
所述数据处理单元(8)被配置成执行根据前述权利要求1至7中的任一项所述的方法(200)的步骤。
10.根据权利要求9所述的电动系统(100)，其中，所述数据处理单元(8)被配置成执行根据权利要求8所述的方法(300)。
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