CN117681839A - 用于操作车辆的无力传感器的机电行车制动器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于操作车辆的无力传感器的机电行车制动器的方法。在一种用于操作车辆(11)的无力传感器的机电行车制动器的方法中，当车辆(11)正驻车时，在驻车制动器闭合(40)期间确定并存储力‑位移特性的当前曲线。力‑位移特性的当前曲线在随后的行程期间用来针对机电行车制动器设定所需制动力。

Description

用于操作车辆的无力传感器的机电行车制动器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于操作车辆的无力传感器的机电行车制动器的方法以及一种制动系统。

背景技术

在机电制动器的情况下，与传统的液压致动制动器相比，提供了由电动机移动的元件，例如滚珠丝杠，该元件作用在制动器的擦元可移动摩件上，以便关闭制动器。由电动机提供的力被转换成制动器的摩擦元件相对于彼此的运动。例如，将制动衬块压靠在制动盘上，并且以这种方式产生关闭制动器所需的制动压力。

机电制动器既可用作驻车制动器，也可用作行车制动器。与固定停放车辆的驻车制动器相反，行车制动器用于在行驶时引起临时车辆减速。

希望知道在制动器致动期间由电动机产生的制动压力或制动力。由于磨损，而且由于行驶过程中的温度效应，以及其他因素，制动器的必要致动行程随时间变化，所以需要定期检测。为此，通常使用力传感器。然而，它们的使用是耗费空间和昂贵的。

发明内容

本发明的一个目的是使制动系统的操作简单、安全和便宜，尽管使用了无力传感器的机电行车制动器。

该目的通过一种用于操作车辆的无力传感器的机电行车制动器的方法来实现，其中，当车辆正驻车时，在驻车制动器闭合期间确定并存储无力传感器的机电行车制动器的力-位移特性的当前曲线，并且其中，力-位移特性的当前曲线在随后的行程期间用来针对机电行车制动器设定所需制动力以满足制动请求。

这样，即使没有力传感器，也可以可靠地执行制动过程以满足制动请求。

优选地，以这种方式确定的力-位移特性用于整个行程，直到车辆驻车并且驻车制动器再次闭合。

优选地，力-位移特性的当前曲线的确定在每次车辆驻车时发生，在该驻车操作期间驻车制动器被致动。可以想到当驻车制动器在行程期间闭合时也执行测量。

原则上，目的是避免在当前制动过程之外致动机电行车制动器。

驻车制动器可以是车辆的无力传感器的机电行车制动器中的一个，该无力传感器机电行车制动器包括锁定机构。在这种情况下，机电行车制动器也用作驻车制动器。为了关闭驻车制动器，机电行车制动器被完全关闭，然后锁定机构被启动并且电动机被关闭。

在第一变型中，在驻车制动器闭合期间，针对车辆的所有无力传感器的机电行车制动器，确定各个制动器的相应的力-位移特性的当前曲线。一旦测量完成，所有无力传感器的电动机械行车制动器的电动机被再次关闭。

如果仅车辆的一个车桥上的机电行车制动器被设计为驻车制动器，例如车辆的后桥的驻车制动器，则在另一变型中，力-位移特性的当前曲线的确定仅针对被配置为驻车制动器的机电行车制动器来执行。其他机电行车制动器(例如前车桥上的机电行车制动器)的力-位移特性是根据所确定的力-位移特性来确定的。为此目的，例如可以通过从测量的力-位移特性的适当计算得出关于其他机电行车制动器的力-位移特性的结论。

作为良好的近似，电动机的轴的总旋转角度与机电行车制动器的摩擦元件的相对运动成正比。例如，电动机的轴的总旋转角度与滚珠丝杠的主轴的总旋转角度成比例，该滚珠丝杠移动致动活塞，该致动活塞作用在机电行车制动器的摩擦元件上以便关闭该制动器。电动机的轴和在轴与机电行车制动器的摩擦元件之间的力传递路径中的部件有利地被设计成刚性的，例如由金属制成，使得当电动机的轴旋转时，在这些部件处不发生显著的变形。因此，摩擦元件的位置可以通过电动机的轴的总旋转角度明确地确定。因此不需要测量位移的任何其他方式。

已经发现，如果力-位移特性具有足够的分辨率，则即使在机电行车制动器的致动期间没有直接测量力，也可以满足由车辆驾驶员或车辆的自主系统发起的制动请求。为此目的，力-位移特性以对于制动器中的所有共同的致动力以及因此制动器的摩擦元件的所有共同的相对位置足够的分辨率来测量。原则上，为此目的使用明显多于两个的测量点。

因此，制动器的启动基本上通过知道电动机的轴的总旋转角度与制动器的摩擦元件的位置处的制动力之间的关系而发生，该关系由此确定。

例如，为了确定力-位移特性的当前曲线，用稳定增加的电流启动行车制动器的电动机并且检测电动机的轴的总旋转角度，从而得到总旋转角度的时间曲线，根据该时间曲线确定位移-力特性。工作电流的增加应该很慢，使得尽可能不发生动态变化。电流优选是未调节的，以便防止由于反馈控制引起的不稳定性。力-位移特性由已知电流值确定，并且位移由电动机的轴的总旋转角度确定。

例如通过预先计算、模拟或同时测量总旋转角度α和制动力F，从这些数据产生机电行车制动器的力-位移特性是一件简单的事情。通常，能量供应也可从电动机的工作电流的规格获知。在所有情况下，基于这些已知变量，可以通过测量总旋转角度的时间曲线来确定机电行车制动器的力-位移特性的当前曲线。

在驻车制动器闭合期间不需要反馈控制。此外，在该过程中有足够的时间可用于经历和确定力-位移特性。

此外，优选地，在车间记录制动器的基本零值并将该基本零值存储为参考值。根据该参考值，可以确定力-位移特性。该参考值可以例如通过电动机在正常驱动操作之外在机电行车制动器的后制动器上执行参考运行来确定。

附图说明

下面将参照附图通过示例性实施例更详细地描述本发明。在附图中：

图1示出了无力传感器的机电行车制动器的示意图，该机电行车制动器可以用在根据本发明的方法和根据本发明的制动系统中；

图2示出了制动力与总旋转角之间的关系的示意图；以及

图3示出了根据本发明的车辆制动系统中的根据本发明的方法的示意性顺序。

具体实施方式

图1以举例的方式示出了车辆11的无力传感器的机电行车制动器10，机电行车制动器10包括致动活塞12，致动活塞12作用在制动组件14上并将制动力F传递到制动组件14。

制动组件14包括相互作用的摩擦元件。在这里所示的示例中，制动组件14是已知的浮动卡钳式制动器，其具有两个制动衬块16和布置在其间的制动盘18作为摩擦元件。在未致动状态下，制动衬块16通过释放间隙19与制动盘18间隔开。例如，这可以是大约0.3mm。

滚珠丝杠24的循环滚珠螺母22容纳在致动活塞12的内腔20中。滚珠丝杠24的主轴26联接到电动机28，电动机28的轴可使主轴26旋转，从而使滚珠螺母22沿主轴26线性移动。

循环滚珠螺母22沿朝向制动组件14的方向R(这里是沿其中一个制动衬块16的方向)移动致动活塞12。

检测元件30以它能够测量电动机28的轴的旋转速率的方式布置在电动机28的区域中。在此，得检测元件30进一步被设计成使它检测轴的总旋转角度α，总旋转角度α与主轴26的总旋转角度成正比。在这种情况下，在每种情况下从已知的零点开始考虑总旋转角度α。

所确定的值被传送到控制单元32、被处理并且如果合适的话，被存储。控制单元32以合适的方式与制动系统43的其他部件以及车辆中的其他系统通信。

在此所示的实施例中，机电行车制动器10包括锁定机构34，该锁定机构被设计成使得它可以将制动组件14保持在关闭位置而不必向电动机28供应电流。这样，当车辆11停在行程末端时，机电行车制动器10也可用作停车制动器。在正常行驶操作期间，锁定机构34被完全释放。

总旋转角度α是可直接测量的参数，该参数提供了电动机28的轴的旋转与致动活塞12的位置之间的明确关系。

在这里所示的行车制动器10中，力传输路径中的所有部件以足够刚性的方式彼此连接并且没有显著的游隙。它们例如由金属构成。因此，在电动机28的轴的总旋转角度α与致动活塞12的位置之间存在明确的比例关系。致动活塞12的位置是可再现的并且可以在没有滞后效应的情况下确定。由于致动活塞12的位置与制动力F直接相关，因此总旋转角度α可以用作机电行车制动器10的制动力F的直接量度(见图2)。

图2示出了在同时测量的时间曲线中总旋转角度α和制动力F之间的关系。电动机28的轴的总旋转角度α的时间曲线35与机电行车制动器10的制动力F的相关联的时间曲线一起示出。

例如通过预先计算、模拟或同时测量总旋转角度α和制动力F，从这些数据产生机电行车制动器10的力-位移特性(未示出)是一件简单的事情。通常，能量供应也可从电动机28的工作电流的规格获知。在所有情况下，基于这些已知变量，有可能通过测量总旋转角度α的时间曲线来确定机电行车制动器10的当前力-位移特性。

图2还清楚地示出了时间曲线35的曲线中的扭结，该扭结与制动力F的增加重合。该扭结标识制动接触点36(也称为接触盘点)。制动接触点36表示机电行车制动器10的摩擦元件的接触点，释放间隙19从该接触点被克服并且产生显著的摩擦效果。当到达该制动接触点36时，制动器开始闭合并增大制动力F。

在该总旋转角度处的位移点37表示用于设定释放间隙19的位置。此外，它还表示力-位移特性的当前零点。

为了确定制动接触点36，致动活塞12通过电动机28的轴的旋转在制动组件14的方向上从已知参考点移动。恒定的未调节的电流被施加到电动机28。在释放间隙19被克服之前，由于电动机28不必克服任何显著的机械阻力，所以轴以高旋转速率旋转。然而，从制动接触点36起，该阻力升高，从而导致从位移点37起旋转速率降低。旋转速率的下降由检测元件30测量。

为了确定制动接触点36，机电行车制动器10未完全闭合。该过程只需要很短的时间，并且不会产生任何显著的车辆减速度。因此，该测量在行程期间进行，优选在几个时间点重复进行。

为此目的，使用正常制动请求38，例如，其中，实现用于车辆11减速的制动请求(也参见图3)。

例如，在正常制动过程中，机电行车制动器例如最初仅在车辆11的一个车桥处被致动，以提供制动力F来使车辆减速并满足制动请求。在正常制动过程中，车辆速度最初仅适度降低。因此，在制动力F的增加过程中，有足够的时间来执行在其制动器尚未被致动的车桥上的机电制动器10处的制动接触点36的当前值的确定。

在每种情况下，在车桥的所有制动器10上对称且同时地执行制动接触点36的当前值的确定。

如果驱动电动机的再生功能用来满足制动请求(未示出)，则例如，制动力最初仅由驱动电动机施加。作为一种选择，制动接触点36的当前值在该阶段期间在车辆11的所有无力传感器的机电制动器10处确定，如果合适的话，也同时在几个车桥处确定。

可以在每个制动过程中确定制动接触点36的当前值。然而，还可以想到根据一些其他预定方案来执行该确定。

机电行车制动器10的力-位移特性也通过检测元件30确定。这是通过在方向R上移动致动活塞12直到制动器10完全关闭来实现的，其中，测量电动机28的轴的总旋转角度α。

力-位移特性通常仅在车辆的单次行程上稍微改变。因此，力-位移特性例如每行程仅测量一次。为此目的，在停放车辆时使用用于关闭40车辆11的驻车制动器的时间段Δt(见图3)。

为了遍历力-位移特性，在此通过已知的未调节的上升的电流斜坡向电动机28供应稳定增加的电流。同时，通过检测元件30测量电动机28的轴的总旋转角度α的时间曲线度。总旋转角度α和制动力F之间的关系可以如上所述确定。这用于确定力-位移特性的当前曲线。

对于每个单独的无力传感器的行车制动器10，分别确定制动接触点36和力-位移特性二者。

在一个变体中，在时间段Δt内，制动系统43的所有无力传感器的机电行车制动器10从完全打开位置移动到完全闭合位置，并且根据每个机电行车制动器10的供应电流来测量电动机28的轴的总旋转角度α。这些数据被传送到控制单元32，在那里它们被处理以确定当前的力-位移特性。这些被存储在控制单元32中并且被用作下一个行程的制动过程的基础(也参见图3中的步骤42)。

如果无力传感器的机电行车制动器10中的至少一个自身用作驻车制动器，则也可以执行该方法。由于锁定机构34直到制动器已经达到其完全闭合状态才闭合，并且该过程不是特别时间关键的，所以在确定力-位移特性期间机电行车制动器10的闭合可用于闭合驻车制动器。

车辆11的其他无力传感器的机电行车制动器10可以在驻车制动器闭合期间如上所述地测量。

图3示出了在车辆11的行驶操作期间在制动系统43中如何执行车辆11中的制动接触点36和无力传感器的机电行车制动器10的力-位移特性的重新学习。

从行程的开始和车辆11的车载系统的开始(图3中的步骤44)，存储在控制单元32中的制动接触点36的最后存储的值和机电行车制动器10的力-位移特性最初用于启动车辆11的机电行车制动器10，以便实施制动请求。

如果随后在行程的后续过程中检测到合适的制动请求38，则以上述方式确定制动接触点36的当前值(参见图3中的步骤46)。如果可以无干扰地执行该步骤46，则制动接触点36的更新值可用于后续制动过程，可能已经用于当前制动过程，用于至少一些机电行车制动器10。

在行程过程中，步骤46可以在多个不同的时间执行。

如果车辆在行程结束时停放并且驻车制动器在步骤40中闭合，则在步骤48中使用为此所需的时间段Δt来确定一个或更多个机电行车制动器10的力-位移特性的当前曲线。

Claims (5)

1.一种用于操作车辆(11)的无力传感器的机电行车制动器(10)的方法，其中，当所述车辆(11)正驻车时，在驻车制动器闭合(40)期间确定并存储所述无力传感器的机电行车制动器(10)的力-位移特性的当前曲线，并且其中，所述力-位移特性的当前曲线在随后的行程期间用来针对所述机电行车制动器(10)设定所需制动力(F)以满足制动请求。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述驻车制动器是所述车辆(11)的无力传感器的机电行车制动器(10)中的一个，该无力传感器的机电行车制动器包括锁定机构(34)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述驻车制动器闭合(40)期间，针对所述车辆(11)的所有无力传感器的机电行车制动器(10)，确定相应的力-位移特性的当前曲线。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述力-位移特性的当前曲线的确定仅针对被配置为驻车制动器的所述机电行车制动器(11)来执行，并且其他机电行车制动器(10)的所述力-位移特性是根据所确定的力-位移特性来确定的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，为了确定所述力-位移特性的当前曲线，用稳定增加的电流启动所述机电行车制动器(10)的电动机(28)并且检测所述电动机(28)的轴的总旋转角度(α)，从而得到所述总旋转角度(α)的时间曲线(35)，根据该时间曲线确定所述力-位移特性。