DE102004059688A1

DE102004059688A1 - Verfahren zur Betätigung einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102004059688A1
Application number: DE200410059688
Authority: DE
Inventors: Johannes Dr. Ante; Andreas Ott
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-14

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betätigung einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, mit einem Elektromotor 5, durch den über einen Antriebsstrang ein Bremszug einer Bremseinrichtung angezogen oder gelöst werden kann. Weiterhin ist eine elektronische Steuereinheit 1 vorhanden, durch deren Ausgangsgröße der Elektromotor 5 ansteuerbar ist, wobei die Steuereinheit 1 als Eingangsgröße wenigstens ein Ansteuersignal einer Bedieneinrichtung und eine Kraftsignal entsprechend der auf den Bremszug ausgeübten Kraft F zuleitbar ist und in Abhängigkeit von den Eingangsgrößen die Ausgangsgröße veränderbar ist. Dabei wird die auf den Bremszug aufgebrachten Kraft F ermittelt. Zur Ermittlung der an dem Bremszug aufgebrachten Kraft F wird der Istwert des Motorstromes I¶ist¶ des Elektromotors 5 erfasst und mit einem gespeicherten Sollwert des Motorstromes I¶soll¶ verglichen, wobei der Sollwert I¶soll¶ dem erforderlichen Motorstrom zum Blockieren der Bremseinheit bei einem Anziehvorgang entspricht. Bei Erreichen des Sollwertes I¶soll¶ wird die Bestromung des Elektromotors 5 beendet. Der gespeicherte Sollwert wird aus der Formel DOLLAR A I¶soll¶ = (F + F¶reib¶)/K DOLLAR A gebildet, wobei F die auf den Bremszug ausgeübte Kraft, F¶reib¶ der gespeicherte Wert des Kraftverlustes im Antriebsstrang vom Elektromotor 5 zum Bremszug und K eine Konstante sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betätigung einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Elektromotor, insbesondere einem Gleichstrommotor, durch den über einen Antriebsstrang ein Bremszug einer Bremseinrichtung angezogen oder gelöst werden kann, mit einer elektronischen Steuereinheit, durch deren Ausgangsgröße der Elektromotor ansteuerbar ist, wobei der Steuereinheit als Eingangsgröße wenigstens ein Ansteuersignal einer Bedieneinrichtung und ein Kraftsignal entsprechend der auf den Bremszug ausgeübten Kraft F zuleitbar ist und in Abhängigkeit von den Eingangsgrößen die Ausgangsgröße veränderbar ist, wobei die auf den Bremszug aufgebrachte Kraft F ermittelt wird.

Bei einem derartigen Verfahren ist es bekannt, die auf den Bremszug aufgebrachte Kraft durch einen Kraftsensor zu ermitteln, der dem Bremszug zugeordnet ist. Entsprechend der ermittelten Kraft wird von dem Kraftsensor ein Signal der Steuereinheit zugeleitet.

Dieses Verfahren benötigt dadurch eine aufwendige Ausbildung der Feststellbremsanlage.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen einfachen Aufbau der Feststellbremsanlage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Ermittlung der an dem Bremszug aufgebrachten Kraft F der Istwert des Motorstromes I_ist des Elektromotors erfasst und mit einem gespeicherten Sollwert des Motorstromes I_soll verglichen wird, wobei der Sollwert I_soll dem erforderlichen Motorstrom zum Blockieren der Bremseinheit bei einem Anziehvorgang entspricht und dass bei Erreichen des Sollwertes I_soll die Bestromung des Elektromotors beendet wird, wobei der gespeicherte Sollwert aus der Formel Isoll = (F + Freib)/Kgebildet wird und wobei F die auf den Bremszug ausgeübte Kraft, F_reib der gespeicherte Wert des Kraftverlustes im Antriebsstrang vom Elektromotor zum Bremszug und K eine Konstante sind.

Da durch dieses Verfahren auf eine Sensorik für die Kraftmessung völlig verzichtet werden kann, ist der Aufbau der Feststellbremsanlage wesentlich vereinfacht, ermöglicht einen geringen Montageaufwand und verbilligt die Feststellbremsanlage. Es kann durch dieses Verfahren im Betrieb eine mindestens ausreichend genaue Ermittlung der Bremskraft nur anhand des reibungskorrigierten Motorstromes eingestellt werden.

Auf einfache Weise wird dazu der Wert F_reib des Kraftverlustes im Antriebsstrang vom Elektromotor zum Bremszug bei einem Bremszyklus ermittelt und gespeichert, indem der Motorstrom I_block des Elektromotors im Zeitpunkt des Blockierens der Bremseinrichtung bei einem Anziehvorgang gemessen wird und der Motorstrom I_lös des Elektromotors im Zeitpunkt des Lösens der Bremseinrichtung bei einem Lösvorgang gemessen wird und aus der Formel F = K × I – F_reib der Wert für F_reib ermittelt wird, wobei I der Motorstrom I_block beim Anziehvorgang oder der Motorstrom I_lös beim Lösevorgang ist.

Um immer zumindest ausreichend aktuelle und damit verlässliche Werte für F_reib zur Verfügung zu haben, kann ein Wert F_{reib ist} bei jedem Bremszyklus oder jeweils nach einer bestimmten Mehrzahl an Bremszyklen und/oder unmittelbar nach und/oder vor einem Fahrbetrieb des Fahrzeuges und/oder in bestimmten Zeitintervallen ermittelt und mit dem gespeicherten Wert F_reib verglichen sowie bei Abweichung voneinander F_{reib ist} als neuer Wert F_reib gespeichert werden.

Damit kann auch ein Relaxieren der Bremskraft z. B. durch Abkühlung leicht ohne eine Kraftmessung ausgeglichen werden, indem die Bremse nach z. B. 15 Minuten oder einer Stunde oder auch einem Tag kurz gelöst und wieder angezogen wird. Der hierfür notwendige Stromverbrauch ist zwar hoch, jedoch ist dazu kein Dauerstrom wie z. B. für einen Kraftsensor erforderlich. Der Ruhestrom ist nahe Null, da nur ein Timer betrieben werden muss, der das kurze Lösen und wieder Anziehen auslöst.

Aus Sicherheitsgründen kann es sinnvoll sein, dass statt dem Lösen und Anziehen nur ein Anziehen ohne vorheriges Lösen erfolgt.

In einfacher Weise kann der Istwert des Motorstromes I_ist des Elektromotors aus der Ankerspannung oder der Puls-Weiten-Modulation oder der Temperatur des Elektromotors gebildet werden.

Erfolgt die Messung der Motorströme I_block und I_lös bei einer Motordrehzahl des Elektromotors von zumindest nahe Null, so ist die Ermittlung von F_reib besonders genau, da dann der Elektromotor keinen Strom für seine eigene Beschleunigung verwendet und die Bremseinrichtung mit der Rotationsträgheit des Elektromotors weiter angezogen wird und somit verfälschende Trägheitseffekte vermieden werden.

Wird zur Messung des Motorstromes I_lös der Motorstrom oder das Puls-Weiten-Modulations-Tastverhältnis von einem Wert Null aus sanft hochgefahren, um durch eine Drehbewegung des Elektromotors das Spiel in dem Antriebsstrang zu überwinden, bis eine Überwindung des Haltemoments der Bremseinrichtung erfolgt und zu diesem Zeitpunkt die Messung des Motorstromes I_lös oder des Puls-Weiten-Modulations-Tastverhältnisses erfolgt, so wird eine Verfälschung des Messwertes durch Spielüberwindung im Antriebsstrang vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 ein Blockschaltbild einer Feststellbremsanlage
2 ein Flussschaltbild des Verfahrens zur Ermittlung des Kraftverlustes im Antriebsstrang F_reib.
Das in 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine Feststellbremsanlage mit einer Steuereinheit 1, die mit einer Softwareeinheit 2 Daten austauscht.
Der Steuereinheit ist ein Leistungssteller 3 einer Bedieneinheit zum Aktivieren einer Bremseinrichtung nachgeordnet, bei deren Betätigung eine Ausgangsgröße der Steuereinheit 1 über eine Motorstrommesseinheit 4 einem Elektromotor 5 zugeführt wird, der entsprechend die Bremseinrichtung anziehend oder lösend ansteuert.
Der Istwert des dabei benötigten Motorstromes wird von der Motorstrommesseinheit 4 erfasst und ein entsprechendes Signal der Steuereinheit 1 zur Verarbeitung zugeleitet.
Die Arbeitsweise zur Ermittlung des Kraftverlustes F_reib im Antriebsstrang vom Elektromotor zum Bremszug ist in 2 dargestellt.
Von einer Bremsanzieheinheit 6 wird ein Bremsanziehbefehl zum Anziehen der Bremseinrichtung mit einer Kraft F und ein Rechenschritt 7 zum Berechnen eines Sollwerts des Motorstromes nach Isoll = (F + Freib)/Kausgelöst. Anschließend erfolgt in einem Beschleunigungsschritt 8 eine maximale Bestromung des Elektromotors mit einem Strom I_max, um dann in einem Zufahrschritt 9 mit einer Bestromung des Elektromotors mit einem geringeren Strom I₁ als dem Sollwert des Motorstromes I_soll die Bremseinrichtung anzuziehen.
In einem Prüfschritt 10 wird nun geprüft, ob die Bremseinrichtung blockiert nicht. Liegt noch keine Blockade vor, wird der Zufahrschritt so oft wiederholt, bis eine Blockade erfolgt.
Ist dies der Fall, erfolgt in einem weiteren Zufahrschritt 11 eine Bestromung des Elektromotors mit dem Sollwert des Motorstromes I_soll, wobei eine Blockade in einem zweiten Prüfschritt 12 geprüft und bei nicht Vorliegen einer Blockade wiederholt wird.
Eine Blockade der Bremseinrichtung wird durch einen Drehzahlgeber festgestellt, der erfasst, ob eine Antriebsbewegung des Elektromotors vorliegt oder nicht. Ein solcher Drehzahlgeber liegt meist integriert im Elektromotor vor.
Ist blockiert, wird ein entsprechendes Signal weitergeleitet und löst bei zusätzlichem Vorliegen eines Bremslösebefehls einer Bremslöseeinheit 20 in einem Auffahrschritt 13 ein Bestromen des Elektromotors mit einem geringen Strom aus.
In einem Prüfschritt 14 wird überprüft, ob die Blockade beendet ist, indem durch den Drehzahlgeber ein Drehen des Elektromotors festgestellt wird.
Ist dies nicht der Fall, erfolgt in einem Stromerhöhungsschritt 15 eine Erhöhung des Stromes zum Auffahren der Bremseinrichtung, bis eine Beendigung der Blockade festgestellt wird.
Der Wert des in diesem Moment zum Losbrechen erforderlichen Stromes I_lös wird in einem Losbrechschritt 16 erfasst und der Steuereinheit 1 zum Speichern zugeleitet.
Weiterhin wird in einem Rechenschritt 17 ein Reibwert R als Funktion des Sollwertes des Motorstromes I_soll und dem Wert des Stromes beim Losbrechen I_lös ermittelt und in einem Vergleichschritt 18 mit einem vorangegangenen Reibwert R verglichen sowie bei Abweichung gespeichert.
Aufgrund des aktuellen Reibwertes R erfolgt in einem Rechenschritt 19 eine Neuberechnung des Kraftverlustes im Antriebsstrang F_reib sowie eine Speicherung und eine Zuleitung zu einer neuen Berechnung des Sollwertes des Motorstromes I_soll im Rechenschritt 7.
Es versteht sich, dass bei mehreren Bremseinrichtungen und mehreren Bremszügen die Summe aller F_reib herangezogen wird.

1: Steuereinheit
2: Softwareeinheit
3: Leistungssteller
4: Motorstrommeßeinheit
5: Elektromotor
6: Bremsanzieheinheit
7: Rechenschritt
8: Beschleunigungsschritt
9: Zufahrschritt
10: Prüfschritt
11: weiterer Zufahrschritt
12: zweiter Prüfschritt
13: Auffahrschritt
14: Prüfschritt
15: Stromerhöhungsschritt
16: Losbrechschritt
17: Rechenschritt
18: Vergleichsschritt
19: Rechenschritt
20: Bremslöseeinheit

Claims

Verfahren zur Betätigung einer Feststellbremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Elektromotor, insbesondere einem Gleichstrommotor, durch den über einen Antriebsstrang ein Bremszug einer Bremseinrichtung angezogen oder gelöst werden kann, mit einer elektronischen Steuereinheit, durch deren Ausgangsgröße der Elektromotor ansteuerbar ist, wobei der Steuereinheit als Eingangsgröße wenigstens ein Ansteuersignal einer Bedieneinrichtung und ein Kraftsignal entsprechend der auf den Bremszug ausgeübten Kraft F zuleitbar ist und in Abhängigkeit von den Eingangsgrößen die Ausgangsgröße veränderbar ist, wobei die auf den Bremszug aufgebrachte Kraft F ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der an dem Bremszug aufgebrachten Kraft F der Istwert des Motorstromes I_ist des Elektromotors (5) erfasst und mit einem gespeicherten Sollwert des Motorstromes I_soll verglichen wird, wobei der Sollwert I_soll dem erforderlichen Motorstrom zum Blockieren der Bremseinheit bei einem Anziehvorgang entspricht und dass bei Erreichen des Sollwertes I_soll die Bestromung des Elektromotors (5) beendet wird, wobei der gespeicherte Sollwert aus der Formel Isoll = (F + Freib)/Kgebildet wird und wobei F die auf den Bremszug ausgeübte Kraft, F_reib der gespeicherte Wert des Kraftverlustes im Antriebsstrang vom Elektromotor (5) zum Bremszug und K eine Konstante sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert F_reib des Kraftverlustes im Antriebsstrang vom Elektromotor (5) zum Bremszug bei einem Bremszyklus ermittelt und gespeichert wird, indem der Motorstrom I_block des Elektromotors (5) im Zeitpunkt des Blockierens der Bremseinrichtung bei einem Anziehvorgang gemessen wird und der Motorstrom I_lös des Elektromotors (5) im Zeitpunkt des Lösens der Bremseinrichtung bei einem Lösvorgang gemessen wird und aus der Formel F = K × I – F_reib der Wert für F_reib ermittelt wird, wobei I der Motorstrom I_block beim Anziehvorgang oder der Motorstrom I_lös beim Lösevorgang ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert F_reib ist bei jedem Bremszyklus oder jeweils nach einer bestimmten Mehrzahl an Bremszyklen und/oder unmittelbar nach und/oder vor einem Fahrbetrieb des Fahrzeuges und/oder in bestimmten Zeitintervallen ermittelt und mit dem gespeicherten Wert F_reib verglichen sowie bei Abweichung voneinander F_reib ist als neuer Wert F_reib gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert des Motorstromes I_ist des Elektromotors (5) aus der Ankerspannung oder der Puls-Weiten-Modulation oder der Temperatur des Elektromotors gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Motorströme I_block und I_lös bei einer Motordrehzahl des Elektromotors (5) von zumindest nahe Null erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung des Motorstromes I_lös der Motorstrom oder das Puls-Weiten-Modulations-Tastverhältnis von einem Wert Null aus sanft hochgefahren wird, um durch eine Drehbewegung des Elektromotors (5) das Spiel in dem Antriebsstrang zu überwinden, bis eine Überwindung des Haltemoments der Bremseinrichtung erfolgt und zu diesem Zeitpunkt die Messung des Motorstromes I_lös oder des Puls-Weiten-Modulations-Tastverhältnisses erfolgt.