CN1898110A - 驻车制动器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于控制可电致动的驻车制动器的方法。在该方法中，改变电机的截止电流以补偿例如与老化或磨损相关的作用力的变化，或者补偿由于电机的电阻和/或温度改变而引起的作用力的变化。

Description

驻车制动器及其控制方法
技术领域
本发明涉及驻车制动器。本发明具体涉及一种可电致动的驻车制动器。
背景技术
从EP 0 729 871 A1中已知一种驻车制动器，其中可通过制动活塞将摩擦片压靠在制动盘上。为此通常在工作制动(service brake)操作的情况下将经加压的液压流体(hydraulic fluid)引入到液压室中，该液压室的一个限制壁由制动活塞形成。液压室中的压力导致制动活塞沿制动盘方向移动，由此使摩擦片沿制动盘方向移动。除了用作工作制动器以外，这种已知的车辆制动器还可用作驻车制动器。为此其包括可电致动的心轴/螺母结构，从而在摩擦片与制动盘接合的状态下机械地锁紧制动活塞。
还已知这样的制动结构，其中在工作制动操作的情况下，电驱动而不是液压致动导致制动活塞沿制动盘方向以及远离制动盘移动，由此导致摩擦片沿制动盘方向以及远离制动盘移动。例如DE 102 12 612 A1中的机电制动器完全不需要致动力的液压传递。检测司机施加的刹车踏板力并将其作为电信号传送至控制器。在对各种其他传感器信号(例如制动器的工作参数)进行评估之后，控制器测定制动力。
在可电致动的驻车制动器中，电机的电流消耗用作用于调整作用力(application force)的测定量之一。将在制动钳(calliper)中获得所需作用力时电机的电流消耗的大小指定为截止(cutoff)电流。当达到该电流时切断电机。自锁传动装置或其他装置意味着虽然电机被切断但仍保持所获得的作用力。
本发明的目的在于，以确保提高的操作可靠性和便捷操作的方式来控制电驻车制动器。
发明内容
利用控制下述驻车制动器的方法来实现该目的，该驻车制动器具有作用于一个或更多个制动蹄并包括电机的制动致动器，其中改变该电机的截止电流以补偿作用力的变化。如果该驻车制动器的控制方法包括控制算法，则可以改变相应的待调节的理想截止电流。
为了监控机械和电子部件，优选地检测电机和/或制动系统的系统参数和/或外部影响因素。在此基础上对作用力的变化进行补偿。用于补偿在产生夹持力时的效率损失的截止电流适当地逐步增加。从而例如在预定的事件次数之后，截止电流可以逐步增加。在另一实施例中，截止电流可以连续增加。
在本发明的一个实施例中，为了补偿例如由于材料疲劳和磨损而造成的制动致动器的机械部件的效率损失，对电机的截止电流的大小进行调节以实现预定的作用力。可以通过在计数中包括例如制动器的致动循环(或者其他事件，例如车辆的停止或锁定)，并调节以此为基础的截止电流，来校正效率损失。为此可使用事件计数器来监测是否达到预定的事件次数，并在达到该次数时开始用于调节截止电流消耗的措施。
为了获得理想的作用力，在调节截止电流时还可以考虑电机电阻的变化。
在本发明的一个实施例中，在截止电流调节中考虑了电机的温度，这使得可以得出关于电机电阻变化的结论。于是可根据温度或电阻的变化来改变截止电流。得出关于电机温度的结论的一个可能的方法是确定制动盘温度，其同样使得可以得出关于电机电阻变化的结论。确定电机温度的另一可能性是确定在特定时间间隔内的制动器致动次数。可以根据制动器致动次数来推断电机的内在发热并且由此在确定截止电流时考虑电机的内在发热，电机的内在发热进而对电机的电阻产生影响。
在另一实施例中，假设通过评估空转速度和/或工作电压来确定电机的温度变化。当工作电压总体上大致恒定时，可以参照增大的空转速度来指示温度的增加，进而指示电机电阻的降低，这进而可以引起截止电流的调节。在另一优选实施例中，本发明还考虑在改变截止电流时车辆的车载电系统的电压变化。
在调节截止电流时还可考虑电机的空转电流的变化。为了补偿作用力的变化(该变化例如可归因于空转电流与温度相关的变化)，可以想到将截止电流分成空转电流分量和用于实际产生作用力的电流消耗分量。可以基于电流消耗分量来调节作用力，而忽略空转电流分量。
本发明的电子控制单元使得可以对不同车轮的制动致动器进行单独或联合致动。在此情况下，该控制单元优选地对接收到的传感器信号进行处理，可选地将这些信号与来自其他传感器和控制系统的数据进行链接，并单独地为每个车轮致动器或者为所有的车轮致动器，计算实现预定的作用力所需的截止电流。
可以通过估计变量(例如外部或挡风玻璃温度、制动压力)并通过致动器的右-左比较来识别相对于电机的额定空转电流的偏差。在调节截止电流时可考虑这种偏差。对这种偏差进行检测还使得可以得出关于系统的机械部件故障的结论。在本发明的优选实施例中，将这种故障指示给司机或诊断系统，这例如使得能够及时更换有缺陷的部件。由此还提高了驾驶的舒适性以及驾驶和交通安全性。
本发明还涉及用于控制驻车制动器的制动致动器的电子单元，该制动致动器作用于一个或更多个制动蹄并包括电机。该电子控制单元例如被构造用于补偿与老化或磨损相关的作用力的变化，或者用于补偿由于电机的电阻和/或温度的变化(例如由于电机的截止电流的变化)而引起的作用力的变化。在调节作用力时，优选地抑制对来自力传感器的信号的评估。换句话说，该驻车制动器不需要力传感器。
经由传感器来获取(tap)控制单元中的控制单元所需的信息。由此可以例如通过传感器来确定温度、时间、电变量和/或事件次数，随后经由总线系统提供给电子控制单元。
在该电子控制单元中，优选地设置多个存储部，用于存储传感器值。此处可在用于当前值的存储部和用于预定值的存储部之间加以区别。用于预定值的存储部适当地包含用于与当前值进行比较以及/或者计算当前值的基准值。
附图说明
下面将参照附图更详细地描述本发明的其他优点、特征和变型。
图1示出了根据本发明的盘式制动器形式的可电致动的驻车制动器的示意性纵向剖视图。
图2以简化流程图示出了执行根据本发明的校正方法的基本步骤。
图3示出了说明作用力矩与驻车制动致动器的致动次数的相关性的效率特性曲线。
图4以流程图示出了根据本发明另一实施例的示例性方法步骤，其中考虑了机械磨损和材料疲劳的影响。
图5以流程图示出了根据本发明另一实施例的示例性方法步骤，其中也考虑了机械磨损和材料疲劳的影响。
图6以流程图示出了根据本发明另一实施例的示例性方法步骤，其用于确定作为电机的电阻或温度的函数的截止电流。
图7和8分别以流程图示出了根据本发明的方法的另一实施例的用于确定电机的温度的示例性方法步骤。
具体实施方式
图1示出了可电致动的车辆制动器1，其在纵剖面中具有基本为U形的制动钳10和设置在制动钳10上的电致动单元、致动器12。在制动钳10中设置有两个摩擦片14、14′(容纳在未示出的导向装置(guide)中)，并且位于制动钳10的两个分支(leg)10′、10″上。这两个摩擦片14、14′设置在制动盘16的与制动钳10交叠的任一侧上，并且在每种情况下都与制动盘16的侧面16′、16″互相作用。制动盘16不可转动地连接到机动车的轴颈18(仅部分示出)上。摩擦片14、14′设置在制动钳10中，从而可朝向和远离制动盘16移动。所示实施例包括浮钳结构，其中可通过致动器12使摩擦片14之一直接与制动盘16摩擦接合，并通过由制动钳10施加的反作用力的结果使另一摩擦片14′与制动盘16摩擦接合。
致动器12位于制动钳10侧，并且包括与制动活塞34互相作用的电机20。制动活塞34穿过电机20伸出至摩擦片14。在所示实施例中，电机20是内转子电机，其包括旋转转子24和固定设置在壳体上的定子22。转子24内部设置有内齿轮26，其能够将转子24的转动传递至带有外齿轮的环28，该环不可转动但可轴向移动地设置在制动活塞34上。以螺母/心轴结构的方式进行工作的齿轮26、28具有相对较高的齿轮减速比。齿轮26、28用于将电机20的旋转运动转换为制动活塞34的纵向运动，以对摩擦片14、14′进行致动。
图1所示的车辆制动器1可在工作制动模式下使用以及用作驻车制动器。下面将更详细地说明车辆制动器1作为驻车制动器的应用。
特别是在驻车或在倾斜路面上行驶时，利用了车辆制动器1的驻车功能。在这种情况下，电子控制单元ECU启动电机20，以使摩擦片14、14′紧靠着制动盘16从而产生作用力。随着作用力增大，电机20的电流消耗增加。通常假设如果电机20的电流消耗达到预定值(截止电流J)，则获得预定的作用力(从而可切断电机20)，尤其是在车辆制动器没有力传感器的情况下。在达到截止电流J时，电子控制单元ECU停止电流流向电机20，从而切断电机20。所产生的作用力由于齿轮26、28的自锁特性而得以保持。因此为了减小该作用力，需要使电机20在与旋转的作用方向相反的旋转方向上运转。
根据图1，电机20通过适当的线路连接到电子控制单元ECU以产生电机20的启动信号。当电子控制单元(ECU)调节电机20的截止电流J时，电子控制单元ECU还可以影响到待调节的作用力与电机20的电流消耗之间的函数关系。
还从机动车中或机动车上的传感器S1，...，Sn向电子控制单元ECU发送表示机动车的工作状态的信号。所检测到的工作状态例如包括驻车制动器的致动次数、制动盘16的温度、电机20的温度、电机20的空转速度，而且在需要时包括外部影响因素。
电子控制单元ECU包括其中存储有由传感器S1，...，Sn确定的电流测定值的一个或更多个第一存储单元50，以及用于在其中存储预定比较值/基准值的一个或更多个第二存储单元60。比较值可以是包括传感器测定值在内的预定变量的函数相关性。它们能以特性曲线、表、预定值或者使来自传感器S1，...，Sn的测定值与截止电流值相关联的函数的形式进行存储。可以想到，上述值的容差范围也可存储在电子控制单元ECU的存储部中。
在本发明的一个实施例中，电子控制单元ECU访问存储在电子控制单元ECU的比较值存储器60中的特性曲线或表，以补偿作用力的变化，并且对于当前输入值(例如致动次数)确定截止电流J的校正大小以补偿作用力的变化。
图2概括示出了根据本发明的执行用来确定校正值的方法步骤。假设已经在电子控制单元ECU的比较值存储器60中存储了预定值、函数或特性曲线。可能需要更新或修改存储器60中的比较值。例如可以由经过校正值修正的截止电流J的大小连续地替换原始的期望截止电流J。
用于启动该方法步骤的第一步骤(通常由标号100来表示)是通过传感器S1，...，Sn来检测值110(例如测定值或事件)。将检测值存储110在电子控制单元ECU的当前值存储器50中。在步骤120中将检测值与来自电子控制单元ECU的存储器60的比较值进行比较，和/或用作用于在步骤130中例如通过所存储的函数或特性曲线来确定校正值的输入值。随后的步骤140包括对截止电流J的校正。
图3示出了说明作为驻车制动器的致动次数的函数的致动器12的效率损失的特性曲线。在实际中发现，由于相关的机械部件的材料疲劳，使得致动器12的效率随着致动循环的次数大致线性地降低。如图所示，在80,000次致动之后，作用力在恒定截止电流(17A)下从17kN降低至14kN。
图4示出了用于说明根据本发明实施例的截止电流调节的流程图200，其中考虑了机械磨损和材料疲劳的影响。为此在第一步骤210中通过传感器S1，...，Sn来检测驻车制动器的致动。随后在第二步骤220中，电子控制单元ECU的致动计数器递增。由此从电子控制单元ECU的当前值存储器50中获取致动次数n，增加1然后作为新的当前值n＝n+1重写在电子控制单元ECU的存储器50中。
在随后的查询230期间，将致动次数的递增后的值n与来自电子控制单元的存储器60的预设值nmax进行比较。如果递增后的值n小于预设值nmax，则不对截止电流J进行校正。
然而，只要致动次数n达到值nmax，就在下一步骤240中调节致动器12的电机20的截止电流J。例如，在nmax＝1,000次致动之后，使特定截止电流值J增加补偿变量ΔJ，该补偿量是针对预定值存储在存储器60中的。随后在下一步骤250中将致动次数n重置为零。
参照图4描述的本发明实施例基于截止电流J在恒定致动次数nmax之后逐步增加ΔJ。这种补偿校正特别适于线性函数相关性。
特别地，在本发明另一实施例中可以考虑非线性扩展特性曲线，因为在预定的致动次数nmax之后，在步骤245中提取存储在存储器60中的特性曲线或表的截止电流的新大小J＝Jtab。这在图4中通过虚线表示并通过步骤245示出。在这种情况下，在步骤240之后省略了对截止电流J的确定。在另选实施例中，还可省略步骤250，因为截止电流Jtab的大小可作为当前致动次数n的函数从存储器60中的预定特性曲线或表中直接提取。
作为更加精确地确定根据本发明的切断电流J的另一补充另选方案，该流程图补充了微调的可能性260、270，在流程图200中也仅由虚线表示。在此情况下，可通过考虑了其他影响的校正值ΔJ来对在步骤240或245中确定的截止电流J的大小进行校正。在调节截止电流时，例如可以考虑多个参数，例如由驻车制动器的传感器S1，...，Sn检测的电机20的温度和电阻。
图5以流程图300示出了根据本发明的方法的另一实施例。在该实施例中，不像图4的步骤250中那样，将致动次数n重置为零，而是在检测致动信号的步骤310之后在步骤320持续递增。因此，通过存储在电子控制单元ECU的存储器60中的函数或表，可以在步骤330中计算/确定校正截止电流ΔJ。在下一步骤340中调节截止电流J。
除了所公开的可能性以外，还可以在步骤350、360中进一步进行调节，从而更加精确地校正截止电流J。
图6通过示例的方式示出了流程图400，其中例示了根据本发明的用于确定作为电机20的电阻或其温度的函数的经校正截止电流J或校正部分ΔJ的步骤。在此情况下，在第一步骤410中检测电机20的温度T。这可以通过将电机20的温度传送给电子控制单元ECU的传感器S1，...，Sn来执行。
在下一步骤420中可通过所检测的温度信息，并通过存储在电子控制单元ECU的存储器60中的基准值，来指示电机20的现有电阻。为了补偿截止电流J，随后在步骤430中基于电机20的电阻确定校正值ΔJ，以获得预定的作用力。接着在随后的步骤440中可以通过在步骤430中确定的值ΔJ来校正截止电流值J。
可以单独地或者结合截止电流J的其他校正值ΔJ来考虑所确定的校正值ΔJ。这在图6中通过交点B和虚线示出。为了更好地理解，应该结合图4和5来观看图6。
在另一实施例中，电机20的温度还可以是在电子控制单元ECU中导出的变量(参照图7和8)，该变量与电机20的温度相对应并可通过交点C(此处由虚线示出)提供给步骤240以进行进一步处理。
图7中的流程图500示出了在本发明另一实施例中，如何根据存储在电子控制单元ECU的存储器60中的工作电压，或者所测定的工作电压，以及通过传感器S1，...，Sn确定的空转速度来确定电机20的温度。
例如，在20℃的电机温度下测定为11,790rpm，而在100℃下为13,680rpm。如果认为工作电压恒定，则可以参照增大后的空转速度得出与电机的温度增加的相关性，该温度增加进而使得能够推断出电机20的电阻变化，并且作为进一步的结果，使得可以在图5的步骤430中确定校正值ΔJ。在步骤510中通过传感器S1，...，Sn来检测空转速度，并连同步骤520中从存储器60读取的工作电压值或测定的工作电压，一起转发至步骤530。在步骤530中对用于确定电机20温度的这两个值进行处理。然后通过交点C将温度信息提供给图6中的步骤420。根据图6中的流程图400进行进一步的处理。
图8以流程图600示出了根据本发明的用于确定电机20的温度的方法的另一实施例。在此情况下，参照驻车制动器在预定时间段内的致动次数n来指示电机20的内在发热(ΔT通常为5℃每次致动)。为此，在步骤610中还在电子控制单元ECU中检测时间信息。还通过计数器对制动器致动次数n进行计数。该信息可以通过图3和图4所示的相同致动计数器来提供，或者可以从当前值存储器50读取。然后可将这些值通过交点A提供至处理步骤620。接着在处理步骤620中计算温度。然后通过交点C将温度信息提供给图6中的步骤410。然后根据图4中的流程图400来处理该温度信息。
根据仅以示例的方式给出的以上实施例，本领域的技术人员显然可以对该方法的各个控制参数(例如，电机20的温度和电阻，以及致动次数n)彼此进行组合。

Claims (16)

1、一种用于控制驻车制动器(1)的方法，该驻车制动器具有作用于一个或多个制动蹄(14、14′)并包括电机(20)的制动致动器(12)，所述方法的特征在于，改变所述电机(20)的截止电流(J)的大小，以获得预定的作用力。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定所述作用力的变化，对事件进行计数并且作为事件次数(n)的函数来改变所述截止电流(J)。
3、根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，确定是否达到预定事件次数(nmax)，并在达到该事件次数(n＝nmax)时触发用于改变所述电机(20)的截止电流(J)的措施。
4、根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，被计数的事件是所述制动器的致动、车辆的停止、车辆的锁定和/或其他这类事件。
5、根据权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其特征在于，在改变所述截止电流(J)时考虑所述电机(20)的电阻的变化。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，作为所述电机(20)的温度、制动盘(16)的温度、所述制动器在预定时间间隔内的致动次数、所述电机的空转速度和/或工作电压的函数，得出与所述电机(20)的电阻的变化相关的结论。
7、根据以上权利要求1至6中的任意一项所述的方法，其特征在于，在改变所述截止电流(J)时考虑所述电机(20)的空转电流的变化。
8、根据以上权利要求1至7中的任意一项所述的方法，其特征在于，将所述电机(20)的截止电流(J)分成空转电流分量和用于产生作用力的电流消耗分量，并且在与切断所述电机(20)相关的确定中不考虑所述空转电流分量。
9、根据以上权利要求1至8中的任意一项所述的方法，其特征在于，作为车载电气系统的工作电压的变化的函数来改变所述电机(20)的截止电流(J)。
10、根据以上权利要求1至9中的任意一项所述的方法，其特征在于，逐步地或连续地增大所述截止电流(J)。
11、根据以上权利要求1至10中的任意一项所述的方法，其特征在于，如果测定下述的参数(S1，...，Sn)具有不同值，则发出诊断或警告信号，该参数由容差范围预先确定并使得能够得出与空转电流的变化相关的结论。
12、一种用于控制驻车制动器(1)的制动致动器(12)的电子控制单元，该制动致动器作用于一个或更多个制动蹄(14、14′)并包括电机(20)，所述电子控制单元的特征在于，所述电子控制单元(ECU)被构造用于通过改变所述电机(20)的截止电流(J)来补偿作用力的变化。
13、根据权利要求12所述的控制单元，其特征在于，所述电子控制单元(ECU)连接到用于检测温度、时间、电变量和/或特定事件的次数(n)的传感器(S1，...，Sn)，并且作为所述传感(S1，...，Sn)中的一个或更多个的输出信号的函数来改变所述截止电流(J)。
14、根据以上权利要求12或13中的任意一项所述的控制单元，其特征在于，所述控制单元(ECU)包括第一存储部(50)，其中存储有所述截止电流(J)的当前值或期望大小。
15、根据权利要求13或14所述的控制单元，其特征在于，当前传感器值(S1，...，Sn)存储在所述第一存储部或第二存储部(50)中，所述制动致动器(12)的参数(S1，...，Sn)的预定基准值存储在另一存储部(60)中。
16、一种驻车制动器，其包括根据权利要求12至15中的任意一项所述的控制单元。
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