DE102010039309A1 - Method for determining the efficiency of an electrically actuated parking brake in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Ermittlung des Wirkungsgrads einer elektrisch betätigbaren Feststellbremse in einem Fahrzeug wird das Umkehrspiel der Feststellbremse aus der Zeitdifferenz zwischen dem Beginn des Lösevorgangs und dem Reduzieren der Klemmkraft bestimmt und der Wirkungsgrad als Funktion des Umkehrspiels ermittelt.In a method for determining the efficiency of an electrically actuated parking brake in a vehicle, the backlash of the parking brake is determined from the time difference between the start of the release process and the reduction of the clamping force and the efficiency is determined as a function of the backlash.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung des Wirkungsgrades einer elektrisch betätigbaren Feststellbremse in einem Fahrzeug.The invention relates to a method for determining the efficiency of an electrically actuated parking brake in a vehicle.
Stand der TechnikState of the art
In der
Die Anpassung der Feststellkraft erfolgt bei der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ausreichend hohe Feststellbremskraft in einer Feststellbremse über einen langen Betriebszeitraum und mit hoher Genauigkeit bereitzustellen.The invention has for its object to provide a sufficiently high parking brake force in a parking brake over a long period of operation and with high accuracy.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der aktuelle Wirkungsgrad einer elektrisch betätigbaren Feststellbremse in einem Fahrzeug mit hoher Genauigkeit ermittelt. Der Wirkungsgrad wird als Funktion des Umkehrspiels in der Feststellbremse berechnet, bei dem es sich um das Spiel der mechanischen Strecke in der Feststellbremse handelt, also im Kraftübertragungsweg zwischen einem elektrischen Bremsaktuator der Feststellbremse und dem Bremskolben bzw. einer mit einem Bremssattel zusammenwirkenden Reibbremseinheit. Das Umkehrspiel kommt zum Tragen, wenn nach dem Erzeugen einer Feststell- bzw. Klemm- oder Zuspannkraft und dem damit einhergehenden Festsetzen des Fahrzeugs die Feststellbremse wieder gelöst wird. Bei diesem Vorgang ist zunächst das Umkehrspiel zu überwinden, bevor die Feststellkraft reduziert wird.In the method according to the invention, the current efficiency of an electrically actuated parking brake in a vehicle is determined with high accuracy. The efficiency is calculated as a function of the backlash in the parking brake, which is the play of the mechanical distance in the parking brake, ie in the power transmission path between an electric brake actuator of the parking brake and the brake piston or a friction brake unit cooperating with a brake caliper. The backlash comes into play when the parking brake is released again after generating a locking or clamping or clamping force and the concomitant setting of the vehicle. In this process, the backlash is first overcome before the locking force is reduced.
Die Höhe des Umkehrspiels unterliegt verschiedenen Einflussfaktoren. Zum einen hängt das Umkehrspiel von Bauteiltoleranzen ab, zum andern unterliegt das Umkehrspiel insbesondere bei längeren Betriebszeiträumen und häufigen Betätigungen der Feststellbremse auch äußeren Einflüssen wie Verschleiß oder thermisch bedingten Änderungen.The amount of backlash is subject to various factors. On the one hand, the backlash depends on component tolerances, on the other hand, the backlash is subject to external influences such as wear or thermally induced changes, especially for longer periods of operation and frequent actuations of the parking brake.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Wirkungsgrad der Feststellbremse als Funktion des Umkehrspiels ermittelt. Zwischen dem Wirkungsgrad und dem Umkehrspiel besteht ein an sich bekannter Zusammenhang, welcher in einem Regel- bzw. Steuergerät hinterlegt sein kann, so dass bei Kenntnis des Umkehrspiels auch der Wirkungsgrad ermittelt werden kann. In Abhängigkeit des aktuellen Wirkungsgrades kann wiederum die Höhe der Zuspannkraft eingestellt werden, also die Höhe der von dem elektrischen Bremsaktuator erzeugten Kraft bzw. des Momentes, die bzw. das mittels Übertragungseinheiten wie ein Getriebe oder eine Spindeleinrichtung auf die Reibbremseinheit zur Erzeugung einer gewünschten Feststellkraft übertragen wird.In the method according to the invention, the efficiency of the parking brake is determined as a function of the backlash. Between the efficiency and the backlash there is a known relationship, which can be stored in a control or control device, so that with knowledge of the backlash and the efficiency can be determined. Depending on the current efficiency, in turn, the height of the application force can be adjusted, ie the amount of force generated by the electric brake actuator or the moment or transfer by means of transmission units such as a gear or a spindle device to the friction brake unit to produce a desired locking force becomes.
Das Umkehrspiel, welches der Wirkungsgradermittlung zugrunde liegt, hängt mit der Zeitdifferenz zwischen dem Beginn des Lösevorgangs und dem Reduzieren der Klemmkraft zusammen. Hierbei wird eine Kenngröße des elektrischen Bremsaktuators der Feststellbremse betrachtet und aus dem Verlauf der Kenngröße die Zeitdifferenz zwischen Beginn des Lösevorgangs und dem Reduzieren der Klemmkraft bestimmt. Insbesondere der Zeitpunkt, bei dem die Klemmkraft abgebaut wird, ist durch einen charakteristischen Verlauf der Kenngröße des elektrischen Bremsaktuators gekennzeichnet, was durch eine Auswertung der Kenngröße festgestellt werden kann. Somit ist es möglich, aus dem Verlauf der Kenngröße den Zeitpunkt des Reduzierens der Klemmkraft zu bestimmen und bei Kenntnis des Beginns des Lösevorgangs die Zeitdifferenz zu ermitteln, welche ein Maß für das Umkehrspiel der Feststellbremse ist.The backlash underlying the efficiency determination is related to the time difference between the beginning of the release operation and the reduction of the clamping force. Here, a characteristic of the electric brake actuator of the parking brake is considered and determined from the course of the characteristic, the time difference between the beginning of the release operation and reducing the clamping force. In particular, the time at which the clamping force is reduced, is characterized by a characteristic profile of the characteristic of the electric brake actuator, which can be determined by an evaluation of the characteristic. Thus, it is possible to determine from the course of the characteristic the time of reducing the clamping force and to determine the time difference, which is a measure of the backlash of the parking brake with knowledge of the beginning of the release operation.
Die Kenngröße des elektrischen Bremsaktuators, die für das Umkehrspiel betrachtet wird, kann eine elektrische oder eine mechanische Kenngröße sein. Als elektrische Kenngrößen kommen die Spannung bzw. der Strom des elektrischen Bremsaktuators in Betracht, als mechanische Kenngröße die Drehzahl oder die Klemmkraft bzw. das Moment, das vom Bremsaktuator erzeugt wird. Vorteilhafterweise wird eine Kenngröße herangezogen, welche ohne zusätzlichen Hardwareaufwand zu ermitteln ist, vorzugsweise der Strom, die Spannung bzw. die Drehzahl des Bremsmotors. Soweit auch die Klemmkraft bzw. das vom Bremsaktuator generierte Moment ermittelbar ist, kann auch dieses herangezogen werden. Gegebenenfalls ist ein zusätzlicher Sensor zur Ermittlung der Kraft bzw. des Momentes erforderlich.The characteristic of the electric brake actuator, which is considered for the backlash, may be an electrical or a mechanical characteristic. As electrical parameters are the voltage or the current of the electric brake actuator into consideration, as a mechanical parameter, the speed or the clamping force or the torque generated by the brake actuator. Advantageously, a parameter is used, which is to be determined without additional hardware expenditure, preferably the current, the voltage or the rotational speed of the brake motor. As far as the clamping force or the torque generated by the brake actuator can be determined, this can also be used. Optionally, an additional sensor for determining the force or the moment is required.
Der charakteristische Verlauf der Kenngröße zum Zeitpunkt des plötzlichen Losbrechens der Klemmkraft entsteht durch eine sprungartig auf den elektrischen Bremsaktuator geschaltete Last, woraufhin die Kenngröße einen erkennbaren Wendepunkt und/oder Knickpunkt im Verlauf aufweist, was durch eine Auswertung der Kenngröße festgestellt werden kann. Der Wendepunkt bzw. Knickpunkt stellt eine signifikante Änderung im Verlauf der Kenngröße dar und markiert den Beginn des Lösens der Klemmkraft. Insbesondere der Strom sowie die Drehzahl weisen derartige Knickpunkte auf. Aber auch der Verlauf der Spannung bzw. der Kraft oder des Momentes des Bremsaktuators zeichnet sich durch eine charakteristische Änderung aus, die ermittelt werden kann. The characteristic course of the parameter at the time of sudden breakaway of the clamping force is produced by a sudden jump to the electric brake actuator load, whereupon the characteristic has a detectable inflection point and / or break point in the course, which can be determined by an evaluation of the characteristic. The inflection point or breakpoint represents a significant change in the course of the parameter and marks the beginning of the release of the clamping force. In particular, the current and the speed have such break points. But also the course of the voltage or the force or the torque of the brake actuator is characterized by a characteristic change that can be determined.
Um die Toleranz gegenüber Fehlern zu vergrößern, kann es zweckmäßig sein, das Umkehrspiel aus mehreren Lösevorgängen der Feststellbremse zu ermitteln. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, den Einzelwert oder den gemittelten Wert auf Plausibilität zu überprüfen, indem der berechnete Wert des Umkehrspiels auf Überschreiten eines zulässigen Wertebereichs überprüft wird.In order to increase the tolerance for errors, it may be expedient to determine the backlash from several release processes of the parking brake. Furthermore, it may be advantageous to check the individual value or the averaged value for plausibility by checking the calculated value of the backlash for exceeding a permissible value range.
Der Zusammenhang zwischen dem Wirkungsgrad und dem Umkehrspiel hängt individuell von der betrachteten Feststellbremse ab. In Betracht kommen sowohl lineare Zusammenhänge, welche gegebenenfalls als Näherungsfunktion vorliegen, als auch nicht-lineare Zusammenhänge, beispielsweise als Funktion zweiter Ordnung oder einer noch höheren Ordnung.The relationship between the efficiency and the backlash depends individually on the observed parking brake. Both linear relationships, which may be present as an approximation function, as well as non-linear relationships, for example as a function of second order or of even higher order, may be considered.
Als elektrischer Bremsaktuator wird zweckmäßigerweise ein Elektromotor in der Feststellbremse eingesetzt. Grundsätzlich kommen aber auch alle sonstigen elektrisch einstellbaren Aktuatoren in Betracht, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung eine mechanische Verstellbewegung ausführen, welche zum Erzeugen einer Bremskraft dient, beispielsweise elektromagnetische Stellglieder.As an electric brake actuator advantageously an electric motor is used in the parking brake. In principle, however, all other electrically adjustable actuators come into consideration, which perform a mechanical adjustment when applying an electrical voltage, which serves to generate a braking force, such as electromagnetic actuators.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in einem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug ab, das Bestandteil des Feststellbremssystems sein kann.The inventive method runs in a control or control unit in the vehicle, which may be part of the parking brake system.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
In
Der als Elektromotor ausgeführte Bremsaktuator
Um den aktuellen Wirkungsgrad η der Antriebseinrichtung mit dem elektrischen Bremsaktuator
In
Der Strom I nimmt zum Zeitpunkt tL ein lokales Minimum ein, wobei der Verlauf zum Zeitpunkt tL einen Knick aufweist. Dieser Knick stellt zugleich einen Umkehrpunkt dar. Durch eine Auswertung der Stromwerte lässt sich aufgrund des charakteristischen Verlaufs der Zeitpunkt tL mit hoher Genauigkeit bestimmen.The current I assumes a local minimum at time t L , the curve having a kink at time t L. This kink also represents a reversal point. By evaluating the current values, the time t L can be determined with high accuracy on the basis of the characteristic curve.
Auch aus der Spannung U kann der Zeitpunkt tL festgestellt werden. Die Spannung U steigt zwischen tA und tL steil an und besitzt zum Zeitpunkt tL ein Maximum, das durch eine entsprechende Analyse des Verlaufs der Spannungswerte bestimmt werden kann.Also from the voltage U, the time t L can be determined. The voltage U increases steeply between t A and t L and has a maximum at time t L , which can be determined by a corresponding analysis of the course of the voltage values.
Die Drehzahl n des Elektromotors, der als elektrischer Bremsaktuator eingesetzt wird, besitzt zum Zeitpunkt tL ein lokales Maximum in Form eines Knicks.The rotational speed n of the electric motor, which is used as an electric brake actuator, has a local maximum in the form of a bend at time t L.
In
In
Im nächsten Verfahrensschritt
Es kann zweckmäßig sein, nicht nur einen einzelnen Wert des Umkehrspiels S zu berücksichtigen, sondern gegebenenfalls einen Mittelwert für das Umlenkspiel S aus mehreren Lösevorgängen der Feststellbremse zu ermitteln.It may be expedient not only to consider a single value of the backlash S, but to determine, if appropriate, an average value for the deflection clearance S from several release processes of the parking brake.
Im nächsten Verfahrensschritt
Im Verfahrensschritt
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