CN115107729A - 用于监测车辆的机电式车轮制动器的释放行为的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测车辆的机电式车轮制动器的释放行为的方法，该机电式车轮制动器具有至少一个能电控的力执行器，该力执行器被配置为给车轮制动器的摩擦配对件加载挤压力以使车辆减速。在此，该方法包括：根据限定的控制模式驱控力执行器，该控制模式取决于车轮制动器的当前操作状态和/或车辆的另外的车轮制动器的当前操作状态和/或车辆的当前操作状态，在限定的时间点中断力执行器的驱控，在驱控中断后的限定的时间段内监测车轮制动器的操作参数，以及通过基于所获知的操作参数来获知力执行器对驱控中断的反应，从而确定车轮制动器的释放行为。

Description

用于监测车辆的机电式车轮制动器的释放行为的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监测车辆的机电式车轮制动器的释放行为的方法。
背景技术
在现有技术中，已知作为机动车辆的行车制动器的机电式车轮制动器的多种变体。例如，DE 10 2017 206 798A1中描述了这样的用于机动车辆的机电式制动器。所描述的机电式制动器包括制动钳壳体和制动衬块保持器、用于生成扭矩的驱动单元、旋转-平移机构、以及用于将扭矩传输至旋转-平移机构的机构单元。在此，机构单元和旋转-平移机构将驱动单元的扭矩转换为制动夹紧元件的平移运动，这导致制动衬块被压靠在制动盘上。
这样的机电式车轮制动器的共同特性是在驱动单元与制动夹紧元件之间存在高机械速度比率。高机械速度比率意味着机械效率小于100％，并且因此在驱动单元的驱控结束后无法自动确保制动器的被动自释放。在此，这种自释放通常高度依赖于车轮制动器的部件在其使用寿命期间的负载，以及机构的部件和车轮制动器驱动装置的润滑状态。
同时，这样的机电式制动器在被动(即断电)状态下的自释放是安全临界功能。例如，在车轮制动器发生电气故障的情况下，如果不再可控的车轮制动器不能完全自释放，则所应用的机电式车轮制动器可能导致车辆行驶状态不稳定。
从现有技术还已知，通过机械系统(例如，车轮制动器的支承元件的弹簧负载)来辅助机电式制动器的被动释放，即，在没有电子驱控致动器的情况下减小挤压力。例如，DE10 2019 219 331A1中描述了这样的系统。尽管这样的系统提高了自释放的可能性，但该系统不能确保在所有情况下车轮制动器都按预期完成释放行为。
发明内容
在此背景下，本申请的目的是指定一种这样的方法，该方法允许监测车辆的机电式车轮制动器的释放行为，并且因此，如果车轮制动器的释放行为达到临界水平，则会向车辆驾驶员发出警告。
本发明涉及一种用于监测车辆的机电式车轮制动器的释放行为的方法，该机电式车轮制动器具有至少一个可电控的力执行器，其中，该力执行器被配置为给车轮制动器的摩擦配对件加载挤压力以使该车辆减速。在此，该方法包括：根据限定的控制模式驱控力执行器，该控制模式取决于车轮制动器的当前操作状态和/或车辆的另外的车轮制动器的当前操作状态和/或车辆的当前操作状态，在限定的时间点中断力执行器的驱控，在驱控中断后的限定的时间段内监测车轮制动器的操作参数，以及通过基于所获知的操作参数来获知该力执行器对该驱控中断的反应，从而确定该车轮制动器的释放行为。
在此，“力执行器”应理解为意指可以将可控的力加载到车轮制动器的元件的设备，在本例中，该元件为车轮制动器的摩擦配对件，该力将摩擦配对件相互压靠，从而使得令车轮的旋转减速的制动力作用在与车轮制动器连接的车轮上。在此，摩擦配对件例如可以是与车轮刚性连接的制动盘和作用在制动盘上的摩擦衬块，其中，摩擦衬块可以经受由力执行器产生的沿制动盘方向的力。在此，沿制动盘方向作用在摩擦衬块上的力称为“挤压力”。然而，本发明不限于所描述的车轮制动器作为盘式制动器的构型。相反，本发明的概念也可以在一些其他类型的制动器(例如，机电鼓式制动器)中实施。
本发明是基于以下考虑：通过根据限定的并且因此可复制的模式驱控力执行器并随后中断驱控来模拟例如由于电气故障而导致对力执行器进行目标控制不再可能的情况。根据力执行器对这种中断的反应(这可以通过观察制动器的操作参数来获知)，可以检查是否即使在故障的情况下车轮制动器也能自释放到所需的程度。如果在此获知不会发生足够程度的自释放，则例如可以向车辆驾驶员输出警告。此外，可以对应地调整对受影响的车轮制动器的驱控，从而例如通过改变制动力分配，使车轮制动器在较低程度上参与实现制动需求。
在此，根据一个实施例，规定第一控制模式包括由该车轮制动器的力执行器设置和保持限定的挤压力，该第一控制模式仅在车辆静止时实施。该控制模式模拟车轮制动器的控制器在引入挤压力时突然故障的情况。对于这种情况，理想情况下，车轮制动器的挤压力应该自行减小到这样的程度，即任何剩余的夹紧力都不会显著影响车辆的驾驶行为。然而，如果在该方法的过程中获知在驱控中断后挤压力没有减小到足够的程度，则这可以表明车轮制动器部件的磨损或润滑处于安全临界状态。
在此，当车辆静止时实施第一控制模式旨在防止在该方法的执行期间发生对于车辆驾驶员而言意外的行驶行为。在此，根据优选的实施例，通过车辆的至少一部分车轮制动器来实施驻车制动功能，从而使车辆保持静止，以确保车辆在执行第一控制模式时处于静止状态。在此，在驻车制动功能的执行过程中，规定至少驱控车轮制动器的子集，使得相应的力执行器共同设置足以防止车辆滑离的挤压力。在此，驻车制动功能特别是也可以仅通过一部分车轮制动器(例如，通过车辆后车桥的车轮制动器)来实施。在此，第一控制模式基本上可以在与驻车制动功能的实施无关的那些车轮制动器上和将车辆保持在驻车位置的那些车轮制动器上实施。
为了在根据本发明的方法的背景下在驻车制动功能有效时即使中断对参与实施驻车制动功能的车轮制动器的驱控也确保，车辆继续牢固地保持在驻车制动位置，根据进一步实施例规定，在第一控制模式中在车轮制动器的驱控中断之前获知，车辆的另外的车轮制动器是否共同施加足以使车辆保持静止的制动力，其中，如果由这些另外的车轮制动器施加的制动力不足以使车辆保持静止，则将车轮制动器的限定的挤压力设置为比用于实施驻车制动功能的挤压力更高的值。
在此，基本上可以区分出两种情况。在第一种情况下，第一控制模式在与实施驻车制动功能无关的车轮制动器处实施。在这种情况下，根据本发明的方法可以在不限制相关车轮制动器的情况下实施，因为在此不会改变驻车制动情况。
在第二种情况下，该方法在与实施驻车制动功能有关的车轮制动器处实施。在这种情况下，必须确保中断对应力执行器的驱控不会导致作用的制动力下降到车辆不能再牢固地保持在其驻车位置的程度。根据本实施例，这是通过预先获知被检查的车轮制动器的挤压力的减小是否可能会成为保持驻车制动位置的问题来实现的。如果是，则最初使车轮制动器的挤压力增加到这样的程度，即驱控的中断、以及因此挤压力的部分下降不会导致由车辆的车轮制动器施加的总制动力下降到低于保持驻车制动功能所需的制动力水平。
根据进一步实施例，还规定力执行器具有能够由电动马达致动的压力活塞或能够由电动马达致动的夹紧元件，由力执行器提供的挤压力是通过由力执行器给压力活塞或夹紧元件加载沿车轮制动器的挤压方向的力来生成的。在此优选的是，在压力活塞上布置摩擦衬块，使得当压力活塞或夹紧元件在挤压方向上发生位移时，摩擦衬块与制动盘接触并且经受在制动盘方向上的力。
在车轮制动器的这种构型的情况下，根据进一步实施例，规定第二控制模式包括在不生成挤压力的情况下压力活塞或夹紧元件沿挤压方向的加速。因此，只要车轮制动器的摩擦配对件之间具有足够的气隙(即，摩擦配对件彼此不接触)就优选地实施控制模式。在此，压力活塞优选地沿可能的位移行程加速到限定的速度或直到限定的位置，并且当达到该速度或位置时，中断力执行器的驱控，并且因此结束力执行器对压力活塞的加速。根据驱控中断后压力活塞的减速，可以估计车轮制动器的机构的运动自由程度，这进而指示在控制器或电源故障的情况下，车轮制动器的作用的挤压力将降低到什么程度或降低多快。
在此，不一定非要等到压力活塞或夹紧元件达到完全停止。替代地，可以获知在加速结束后压力活塞或夹紧元件从初始速度被制动直到目标速度需要多长时间。替代性地，在加速已经发生后，还可以获知压力活塞或夹紧元件在自由运行情况下沿挤压方向到达限定的致动位置所需的时间。
根据进一步实施例，还规定第三控制模式包括减小由于制动操纵而起作用的挤压力。该控制模式可以例如在制动需求结束时使用，例如通过取消制动踏板的致动，使得车轮制动器被控制以降低作用的挤压力。在此，车轮制动器的挤压力最初以受控的方式从初始值开始减小。在此，在第三控制模式的过程中，规定该实际受控的释放操作的至少一部分允许以不受控的方式进行。因此，在车轮制动器的驱控操作期间，即使在控制器故障的情况下，也可以获知制动器是否会继续释放到足够的程度。
根据进一步实施例，为了确定释放行为，还规定在该驱控中断之后监测到的车轮制动器的操作参数包括施加的挤压力相对于时间的曲线和/或车轮制动器的致动行程相对于时间的曲线。在此，可以例如通过现有的传感器来获知挤压力和致动行程以控制力执行器，并且提供关于在自由运行情况下力执行器的行为的直接信息。在此，“致动行程”应被理解为具体意指压力活塞或夹紧元件沿挤压方向的位移行程。在此，这种致动行程可以通过对应的行程传感器直接测量，或者根据力执行器的操作参数(例如，电动马达驱动装置的马达位置和连接在马达下游的机构的机构位置)来获知。
在此，根据进一步实施例，规定根据致动行程的差或根据在时间差上的挤压力的差来获知该释放行为，如果所获知的致动行程的差或所获知的挤压力的差低于阈值，则该释放行为被识别为是不足的。在此，低于阈值代表车轮制动器的机构比其理论的行为迟钝，因此不再能认为车轮制动器的释放行为可靠。在此，还可以相对于致动行程的差考虑挤压力的差。
在此，根据进一步实施例，规定根据致动行程相对于时间的梯度或挤压力相对于时间的梯度来获知释放行为，如果所获知的致动行程的梯度或所获知的挤压力的梯度低于阈值，则该释放行为被识别为是不足的。
在用于确定车轮制动器的释放行为的上述变体中，除了直接考虑力执行器的行为之外，还可以规定将影响力执行器的释放行为的另外的参数纳入考虑。特别地，还可以考虑车轮制动器或车轮制动器的部件(特别是力执行器)的温度。例如，温度会影响车轮制动器中使用的润滑剂的粘度，这可能会直接影响车轮制动器的释放行为。通过顾及并考虑温度，可以相应地区分被识别为不足的释放行为是仅仅基于过低的温度，还是实际上车轮制动器存在严重的磨损状态或缺陷。
此外，优选地用不同的参数多次实施不同的控制模式，使得可以根据不同参数的部分结果内插出实际的释放行为。例如，在第一控制模式的情况下，可以规定要使用不同水平的挤压力，使得可以评估从不同启动条件开始的释放行为。此外，在第二控制模式的情况下，可以检查压力活塞的不同速度。在第三控制模式的情况下，可以改变释放操作的制动器应该从此开始自行释放的点，所述点通过出现的剩余夹紧力或从开始减小挤压力以来的时间表示。
此外，可以规定，在实施致动模式之前，被检查的车轮制动器的力执行器一次或多次运动通过限定的冲程。这特别是在力执行器已经在特定的致动位置保持了相对较长的时间的情况下可以是有利的，力执行器长时间保持在特定的致动位置可能导致力执行器的起步扭矩增加。该变化的起步扭矩进而会影响对车轮制动器自释放行为的确定。通过力执行器的单次或重复的轻微前后运动，可以进而调平力执行器的起步扭矩，从而提高对释放行为的后续检查的准确性。
附图说明
以下基于附图更详细地解释本发明的优选的实施例。在附图中：
图1示出了示例性方法的流程图；
图2是机电式车轮制动器的示例性力-行程曲线的示意性图示；
图3是机电式车轮制动器的示例性力-行程曲线的另一示意性图示；以及
图4是在实施示例性控制模式期间力执行器的行为的示意性图示。
具体实施方式
在下文中，相似或相同的特征由相同的附图标记表示。
图1示出了根据本发明的方法的示例性实施例的流程图。在此，在第一方法步骤100中，根据限定的控制模式驱控机电式车轮制动器的力执行器。力执行器例如可以是具有电动驱动装置的布置，该电动驱动装置的下游连接具有旋转-平移机构的机构布置，使得驱动装置的驱动轴的旋转被转换成平移运动。车轮制动器的压力活塞或夹紧元件优选地联接到机构，使得驱动装置的驱动轴的旋转、或作用在驱动轴上的扭矩被转换成压力活塞或夹紧元件的平移运动、或沿挤压方向作用在压力活塞或夹紧元件上的力。
压力活塞或夹紧元件的运动、或者加载在所述元件上的力优选地导致摩擦制动器的摩擦配对件彼此接触，或者导致摩擦制动器的摩擦配对件以可由电动驱动装置的控制器控制的力彼此压靠。由此生成的摩擦力导致制动扭矩或制动力矩施加在可操作地连接到车轮制动器的车轮上，该制动扭矩或制动力矩制动或阻止车轮的旋转。
在此，驱控力执行器所根据的控制模式取决于所考虑的车轮制动器的当前操作状态。例如，车轮制动器的操作状态描述了车轮制动器当前是否正在相关联的车轮上施加制动力，或者车轮制动器是否处于打开状态，即车轮制动器的摩擦配对件不接触。在此，另一个影响因素还可以是车轮制动器当前是否正在用于使车辆减速，或者车轮制动器是否正在用于实施旨在防止车辆滑离驻车制动位置的驻车制动功能。因此，在该方法的上下文中，车辆的操作状态也可以影响所使用的控制模式的类型。在此，车辆的操作状态例如可以根据与所考虑的车轮制动器相关联的车轮的车轮转速来获知。最后，在选择所使用的控制模式时，还可以考虑车辆的另外的车轮制动器的当前操作状态，即，另外的车轮制动器当前是否用于生成制动力，并且如果是，所生成的制动力有多大。
随后，在步骤102中，在限定的时间点中断驱控力执行器，即，中断实施控制模式。在此，优选地执行中断以使得停止对力执行器的先前在控制模式的范围内被控制的驱控，即，不再向力执行器输出另外的控制命令。通过这种方式，例如可以模拟由于信号传输的中断或控制单元的故障而导致的车轮制动器的电源中断或控制器故障。
随后，在步骤104中获知，在驱控中断之后车轮制动器、并且特别是力执行器和位于动作链中力执行器下游的元件(机构和摩擦配对件)如何工作。为此，在驱控中断后的限定时间内监测车轮制动器的操作参数。在此，优选地记录压力活塞或夹紧元件的位置、或借助于压力活塞或夹紧元件施加的挤压力相对于从驱控中断以来已经过去的时间的曲线。
根据由此获知的数据，随后在步骤106中获知在驱控中断的情况下车轮制动器的释放行为是否足以在控制器或车轮制动器的电源故障的情况下继续确保足够的自释放动作。在此，如果识别到释放行为不足，即，在故障的情况下作用的制动力降低得太慢或者车轮制动器保持过高的挤压力，则还可以规定不再使用车轮制动器，或者仅在有限程度上使用车轮制动器，以实现制动需求，并且向车辆驾驶员输出对应的警告。
下面将参考图2、图3和图4通过示例来描述控制模式的不同变体。
在这方面，图2示出了机电式车轮制动器的挤压力Fz相对于机电式车轮制动器的压力活塞或夹紧元件的位移行程sK的示例性曲线。在此，在应用车轮制动器(即，挤压力200的增大)时的挤压力曲线不同于在释放车轮制动器(即，挤压力202减小)的情况下的挤压力曲线。
在此，控制模式的第一变体可以使得力执行器设置限定的挤压力A，并在相对较长的时间段内保持该力。这可以例如被提供用于实施驻车制动功能，其中，在这种情况下，正常选择对应的挤压力，使得涉及实施驻车制动功能的车轮制动器共同提供阻止车辆滑离的制动力。
在力执行器的驱控中断时，通常储存在受挤压的车轮制动器中的、车轮制动器(特别是制动钳)的变形能量使得会导致释放制动器的力加载在压力活塞或夹紧元件上，即，压力活塞或夹紧元件的运动与挤压方向相反。在此，作用的挤压力也被减小，其中，在压力活塞或夹紧元件在限定距离上的运动期间挤压力的变化程度提供了关于车轮制动器在故障时是否会自打开到足够程度的信息。除了相对于位移行程sK考虑作用的挤压力Fz之外，替代性地或另外地，也可以相对于从驱控中断以来的时间t获知并考虑作用的挤压力Fz。此外，可以考虑在不同时间差Δt上挤压力的差ΔFz、或位移行程的差ΔsK，或计算对应的梯度，以量化车轮制动器的释放行为。
下面将参考图3和图4描述第二控制模式的示例。在此，图3再次示出了已经参考图2描述的机电式车轮制动器的挤压力Fz相对于机电式车轮制动器的压力活塞或夹紧元件的位移行程sK的示例性曲线。不同的是，在这种情况下涉及到位移行程sK的布置在垂直坐标轴左侧的范围。在该范围内，压力活塞或夹紧元件发生位移，但并未建立起挤压力。因此，坐标系的原点描述了车轮制动器的摩擦配对件刚好发生接触的沿位移行程sK的点。在此，坐标原点左侧的范围描述了车轮制动器的气隙范围，即，摩擦配对件没有接触的范围，并且因此，这也是最初摩擦配对件位移期间没有建立起挤压力时的情况。
作为第二控制模式，现在规定，在该范围内，压力活塞或夹紧元件沿位移行程sK从点C开始加速。一旦压力活塞或夹紧元件到达点C'，就中断力执行器的驱控。随后观察压力活塞或夹紧元件沿位移行程sK到达点D花费多长时间。
在这方面，图4通过示例的方式展示了在实施第二控制模式期间相对于时间t的压力活塞或夹紧元件沿位移行程的位置sK。在此，压力活塞或夹紧元件的加速运动最初在时间t0从位置C开始。在点C'或与此对应的时间t'c，力执行器的驱控中断，使得压力活塞或夹紧元件逐渐停止，并且速度会再次降低直到在点D或在对应的时间tD速度下降到低于阈值。然后，从持续时间Δt＝tD-t'c可以获知力执行器的自由运行是否表现出可以认为是机电式车轮制动器的可靠释放行为的足够自由的运动。
第三控制模式也可以通过示例来描述，再次参考图2的图示。在此，最初驱控力执行器，使得限定的挤压力在点A处作用。这例如可以是由制动需求产生的挤压力，该制动需求例如可以由车辆驾驶员通过致动制动踏板来触发。随后，基于制动需求的结束，通过力执行器的对应驱控，沿曲线202以受控的方式降低挤压力Fz。然而，在限定的点B处，中断力执行器的驱控，使得一部分力的降低由车轮制动器单独执行。在此，例如，如果再次考虑挤压力Fz相对于位移行程sK或从驱控中断以来已经过去的时间t的梯度，则可以再次确定车轮制动器的自释放能力。
上述控制模式可以以任何期望的方式组合，以形成机电式车轮制动器的监测曲线，从而可以在不同情况下以不同方式确定车轮制动器的释放行为。

Claims (10)

1.一种用于监测车辆的机电式车轮制动器的释放行为的方法，其中，该机电式车轮制动器具有至少一个能电控的力执行器，该力执行器被配置为给车轮制动器的摩擦配对件加载挤压力以使车辆减速，其中，该方法具有以下步骤：
·根据限定的控制模式驱控力执行器，其中，控制模式取决于车轮制动器的当前操作状态和/或车辆的另外的车轮制动器的当前操作状态和/或车辆的当前操作状态，
·在限定的时间点中断对力执行器的驱控，
·在驱控中断后的限定时间段内监测车轮制动器的操作参数，以及
·通过基于所获知的操作参数来获知力执行器对驱控中断的反应，从而确定车轮制动器的释放行为。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一控制模式包括由车轮制动器的力执行器设置和保持限定的挤压力，其中，第一控制模式仅在车辆静止时实施。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，驻车制动功能的实施使车辆通过车辆的至少一部分车轮制动器而保持静止。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在第一控制模式中在车轮制动器的驱控中断之前，获知车辆的另外的车轮制动器是否共同施加足以使该车辆保持静止的制动力，其中，如果由所述另外的车轮制动器施加的制动力不足以使该车辆保持静止，则将车轮制动器的限定的挤压力设置为比用于实施驻车制动功能的挤压力更高的值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，力执行器具有能够由电动马达致动的压力活塞或能够由电动马达致动的夹紧元件，由力执行器提供的挤压力是通过由力执行器给压力活塞或夹紧元件加载沿车轮制动器的挤压方向的力来生成的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，第二控制模式包括在不生成挤压力的情况下压力活塞或夹紧元件沿挤压方向的加速。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，第三控制模式包括减小由于制动操纵而出现的挤压力。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在驱控中断之后监测到的车轮制动器的操作参数包括出现的挤压力相对于时间的曲线和/或车轮制动器的致动行程相对于时间的曲线。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据致动行程的差或根据在时间差上的挤压力的差来获知释放行为，其中，如果所获知的致动行程的差或所获知的挤压力的差低于阈值，则该释放行为被识别为是不足的。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，根据致动行程相对于时间的梯度或挤压力相对于时间的梯度来获知释放行为，其中，如果所获知的致动行程的梯度或所获知的挤压力的梯度低于阈值，则该释放行为被识别为是不足的。
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