DE102022208983A1

DE102022208983A1 - Elektronisches parkbremssystem und verfahren zu dessen steuerung

Info

Publication number: DE102022208983A1
Application number: DE102022208983.9A
Authority: DE
Inventors: Jinseop Shin
Original assignee: Mando Corp
Current assignee: HL Mando Corp
Priority date: 2021-08-31
Filing date: 2022-08-30
Publication date: 2023-03-02
Also published as: KR20230032618A; CN115723730A; US20230066292A1

Abstract

Elektronisches Feststellbremssystem umfassend: eine elektronische Feststellbremse (EPB) mit einen Kolben, der vorgesehen ist, ein Paar von Bremsbelägen zu drücken, die auf gegenüberliegenden Seiten einer Bremsscheibe angeordnet sind, die sich zusammen mit einem Rad eines Fahrzeugs dreht, ein Mutterelement, das vorgesehen ist, den Kolben zu drücken, ein Spindelelement, das vorgesehen ist, das Mutterelement zu bewegen, und einen Elektromotor, der vorgesehen ist, das Spindelelement zu drehen, und eine Steuervorrichtung, die elektrisch mit dem Elektromotor verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung identifiziert, ob ein angeforderter Feststellvorgang ein anfänglicher Feststellvorgang ist, eine Motortemperatur in Abhängigkeit von einem Betrag eines Spannungsabfalls des Elektromotors in dem Fall schätzt, dass es sich nicht um den anfänglichen Feststellvorgang handelt, eine Klemmkraft schätzt, die für das Feststellen in Abhängigkeit von der Motortemperatur erforderlich ist, und den Feststellvorgang beendet, wenn die Klemmkraft eine Zielklemmkraft erreicht.

Description

QUERVERWEIS ZU EINER VERWANDTEN ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2021-0115652, die am 31. August 2021 beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum eingereicht wurde, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin in vollem Umfang eingeschlossen ist.
HINTERGRUND
1. Gebiet
Die Offenbarung bezieht sich auf ein elektronisches Feststellbremssystem zur Steuerung der Betätigung oder des Lösens einer elektronischen Feststellbremse und ein Steuerverfahren dafür.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Ein elektronisches Feststellbremssystem mit Motor am Bremssattel erhöht das von einem Motor über ein Untersetzungsgetriebe erzeugte Drehmoment, um eine Klemmkraft zu erzeugen, die zum Feststellen bzw. Parken durch eine mechanische Strukturvorrichtung in einem Bremssattel erforderlich ist. Ein solches elektronisches Feststellbremssystem erzeugt die Klemmkraft, indem es einen Bremsbelag an eine Bremsscheibe drückt, die sich zusammen mit einem Rad dreht, indem ein Kolben durch den Motor beim Feststell- bzw. Parkvorgang vorwärts bewegt wird.
Bei der Steuerung der Klemmkraft wird üblicherweise nur ein Stromsignal als Steuergröße verwendet. Damit wird die Steuerung beendet, indem erkannt wird, dass die erforderliche Klemmkraft erfüllt ist, wenn der Motorstrom einen bestimmten Wert erreicht, wobei das Prinzip gilt, dass das Ausgangsdrehmoment proportional zum Strom ist.
Nach dem Fahren eines Fahrzeugs kann sich die Motortemperatur aufgrund des Einflusses der Bremsscheibe mit hoher Temperatur von der Umgebungstemperatur unterscheiden. Das heißt, aufgrund der Temperaturerhöhung der Bremsscheibe durch wiederholtes Bremsen während der Fahrt und der Eigenschaften der elektronischen Feststellbremse, die sich in der Nähe der Bremsscheibe befindet, steigt auch die Motortemperatur an.
Die Leistung des Motors kann in Abhängigkeit von der Temperatur variieren. Insbesondere nimmt die Leistung des Motors bei einer hohen Temperatur im Vergleich zur Raumtemperatur schnell ab.
Aufgrund einer Änderung der Motortemperatur kann die Steuerung in einen Zustand geraten, in dem die Klemmkraft nicht konstant ist und die Klemmkraft nicht ausreichend ausgebildet ist.
Da ein Temperatursensor zur Erfassung der Motortemperatur nicht installiert ist, ist die Motortemperatur möglicherweise nicht bekannt und somit ist die Grenze für die Klemmkraft groß eingestellt wird, so dass sie in allen erforderlichen Umgebungen angewendet werden kann, was unmittelbar zu einem Verlust an Wettbewerbsfähigkeit in Bezug auf Haltbarkeit, Kosten, Größe, Gewicht usw. des Produkts führen kann.
ABRISS
Ein Aspekt der Offenbarung ist es, ein elektronisches Feststellbremssystem vorzusehen, das in der Lage ist, eine Temperatur eines Motors ohne Temperatursensor zu schätzen und eine Änderung der Klemmkraft in Abhängigkeit von einer Änderung der Temperatur und der Spannung des Motors zu verhindern, sowie ein Steuerungsverfahren dafür.
Weitere Aspekte der Offenbarung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch praktische Umsetzung der Offenbarung erfahrbar werden.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung umfasst ein elektronisches Feststellbremssystem eine elektronische Feststellbremse (EPB) mit einen Kolben, der vorgesehen ist, ein Paar von Bremsbelägen zu drücken, die auf gegenüberliegenden Seiten einer Bremsscheibe angeordnet sind, die sich zusammen mit einem Rad eines Fahrzeugs dreht, ein Mutterelement, das vorgesehen ist, den Kolben zu drücken, ein Spindelelement, das vorgesehen ist, das Mutterelement zu bewegen, und einen Elektromotor, der vorgesehen ist, das Spindelelement zu drehen, und eine Steuervorrichtung, die elektrisch mit dem Elektromotor verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung identifiziert, ob ein angeforderter Feststellvorgang ein anfänglicher Feststellvorgang ist, eine Motortemperatur in Abhängigkeit von einem Betrag eines Spannungsabfalls des Elektromotors in dem Fall schätzt, dass es sich nicht um den anfänglichen Feststellvorgang handelt, eine Klemmkraft schätzt, die für das Feststellen in Abhängigkeit von der Motortemperatur erforderlich ist, und den Feststellvorgang beendet, wenn die Klemmkraft eine Zielklemmkraft erreicht.
Die Steuervorrichtung kann eine erste Motortemperatur in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur im Fall des anfänglichen Feststell-bzw. Patkvorgangs schätzen, eine erste Klemmkraft in Abhängigkeit von der ersten Motortemperatur schätzen und den Feststellvorgang beendet, wenn die erste Klemmkraft die Zielklemmkraft erreicht.
Die Steuervorrichtung kann einen Motorwiderstand des Elektromotors schätzen und den Motorwiderstand und die erste Motortemperatur in einem Speicher speichern, und der Motorwiderstand kann ein Widerstandswert sein, der durch Dividieren einer Spannung, die durch Subtrahieren eines Spannungsabfalls eines Kabelbaums von einer Spannung des Elektromotors erhalten wird, durch einen Leerlaufstrom erhalten wird.
Die Steuervorrichtung kann eine erste magnetische Flussdichte auf der Basis der ersten Motortemperatur schätzen, ein erstes Drehmoment des Elektromotors auf der Basis der ersten magnetischen Flussdichte, eines Motorstroms und einer Drehmomentkonstante schätzen und die erste Klemmkraft auf der Basis des ersten Drehmoments schätzen.
Wenn es sich nicht um den anfänglichen Feststellvorgang handelt, kann die Steuervorrichtung eine zweite Motortemperatur auf der Grundlage des Spannungsabfalls des Elektromotors und einer ersten Motortemperatur im anfänglichen Feststellvorgang schätzen.
Die Steuervorrichtung kann eine zweite magnetische Flussdichte auf der Grundlage einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Motortemperatur und der zweiten Motortemperatur und einer ersten magnetischen Flussdichte im anfänglichen Feststellvorgang schätzen.
Die Steuervorrichtung kann ein zweites Drehmoment des Elektromotors auf der Grundlage der zweiten magnetischen Flussdichte, eines Motorstroms und einer Drehmomentkonstante schätzen.
Die Steuervorrichtung kann die Klemmkraft auf der Grundlage des zweiten Drehmoments schätzen.
Bei der elektronischen Feststellbremse kann es sich um eine elektronische Feststellbremse des Motor-am-Bremssattel Typs oder um eine elektrische Trommelbremse handeln.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Steuerverfahren eines elektronischen Feststellbremssystems zum Steuern einer elektronischen Feststellbremse vorgesehen, die eine zum Parken eines Fahrzeugs erforderliche Klemmkraft durch einen Elektromotor liefert, wobei das Steuerverfahren das Identifizieren, ob ein angeforderter Feststellvorgang ein anfänglicher Feststellvorgang ist, das Schätzen einer Motortemperatur in Abhängigkeit von einem Betrag eines Spannungsabfalls des Elektromotors für den Fall, dass es sich nicht um den anfänglichen Feststellvorgang handelt, das Schätzen der Klemmkraft in Abhängigkeit von der Motortemperatur und das Beenden des Feststellvorgangs umfasst, wenn die Klemmkraft eine Zielklemmkraft erreicht.
Das Steuerverfahren kann das Schätzen einer ersten Motortemperatur in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur im Fall des anfänglichen Feststell- bzw. Patkvorgangs, das Schätzen einer ersten Klemmkraft in Abhängigkeit von der ersten Motortemperatur und Beenden des Feststellvorgangs einschließen, wenn die erste Klemmkraft die Zielklemmkraft erreicht.
Das Schätzen der ersten Klemmkraft in Abhängigkeit von der ersten Motortemperatur kann das Schätzen einer ersten magnetischen Flussdichte auf der Basis der ersten Motortemperatur, das Schätzen eines ersten Drehmoments des Elektromotors auf der Basis der ersten magnetischen Flussdichte, eines Motorstroms und einer Drehmomentkonstante und das Schätzen der ersten Klemmkraft auf der Basis des ersten Drehmoments umfassen.
Das Schätzen der Motortemperatur in Abhängigkeit vom Spannungsabfall des Elektromotors kann das Schätzen einer zweiten Motortemperatur auf der Grundlage des Spannungsabfalls des Elektromotors und einer ersten Motortemperatur im anfänglichen Feststellbetrieb umfassen.
Das Schätzen der Klemmkraft in Abhängigkeit von der Motortemperatur kann das Schätzen einer zweiten magnetischen Flussdichte auf der Grundlage einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Motortemperatur und der zweiten Motortemperatur und einer ersten magnetischen Flussdichte im anfänglichen Feststellbetrieb, das Schätzen eines zweiten Drehmoments des Elektromotors auf der Grundlage der zweiten magnetischen Flussdichte, eines Motorstroms und einer Drehmomentkonstante und das Schätzen der Klemmkraft auf der Grundlage des zweiten Drehmoments umfassen.
Figurenliste
Diese und/oder andere Aspekte der Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlich und besser verständlich werden, wobei:

1 eine Darstellung des Aufbaus eines elektronischen Feststellbremssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel ist;
2 eine Ansicht des Aufbaus einer elektronischen Feststellbremse ist, die in dem elektronische Feststellbremssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet wird;
3 eine Darstellung eines Steuerblocks des elektronischen Feststellbremssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel ist;
4 ein Flussdiagramm eines Steuerverfahrens für das elektronische Feststellbremssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel ist;
5 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Schätzen einer Klemmkraft in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur in dem Flussdiagramm der 4 darstellt; und
6 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Schätzen der Klemmkraft in Abhängigkeit von einer Motortemperatur im Flussdiagramm der 4 darstellt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Beschreibung gleiche Elemente. Diese Beschreibung beschreibt nicht alle Elemente der Ausführungsbeispiele, und doppelte Inhalte zwischen dem allgemeinen Inhalt oder den Ausführungsbeispielen auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Offenbarung werden weggelassen. Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe „Teil“, „Modul“, „Element“ und „Block“ können als Software oder Hardware verkörpert sein, und es ist auch möglich, dass eine Vielzahl von „Teilen“, „Modulen“, „Elementen“ und „Blocks“ als eine Komponente verkörpert ist oder ein „Teil“, „Modul“, „Element“ und „Block“ eine Vielzahl von Komponenten gemäß Ausführungsbeispielen umfasst.
Wenn in der Beschreibung darauf Bezug genommen wird, dass ein Teil mit einem anderen Teil „verbunden“ ist, umfasst dies nicht nur eine direkte Verbindung, sondern auch eine indirekte Verbindung, und die indirekte Verbindung umfasst ein Verbinden über ein drahtloses Netzwerk.
Wenn darüber hinaus beschrieben ist, dass ein Teil ein Element „umfasst“, bedeutet dies, dass das Element ferner andere Elemente umfassen kann, ohne die anderen Elemente auszuschließen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
Wird in der Beschreibung ein Element als „auf“ einem anderen Element befindlich beschrieben, beinhaltet dies nicht nur einen Fall, in dem ein Element im Kontakt mit einem anderen Element ist, sondern auch einen Fall, in dem zwischen den beiden Elementen ein weiteres Element vorhanden ist.
Die Begriffe „erste/r/s“, „zweite/r/s“ usw. werden verwendet, um ein Element von einem anderen Element zu unterscheiden, und die Elemente sind durch die vorstehenden Begriffe nicht beschränkt. Die Singularformen „ein, eine“ und „der, die, das“ schließen Pluralbezüge ein, sofern der Kontext nicht klar etwas anderes verlangt.
In jedem Schritt ist zur Erleichterung der Erklärung ein Bezugszeichen angegeben, wobei das Bezugszeichen nicht die Reihenfolge der Schritte beschreibt, und jeder Schritt kann abweichend von der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden, sofern der Kontext nicht klar eine bestimmte Reihenfolge angibt.
1 ist eine Darstellung des Aufbaus eines elektronischen Feststellbremssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Wie in 1 dargestellt, kann ein elektronisches Feststellbremssystem eine elektronische Feststellbremse (EPB) 10, einen EPB-Schalter 20, eine Steuervorrichtung 30 und einen Stromsensor 40 umfassen.
Die elektronische Feststellbremse 10 kann eine Feststellbremskraft auf ein Rad eines Fahrzeugs ausüben, beispielsweise auf eine Bremsscheibe, die zusammen mit dem linken und rechten Hinterrad rotiert.
Die elektronische Feststellbremse 10 erzeugt für jedes Hinterrad eine Klemmkraft, die eine Klemmkraft zum Feststellen bzw Parken ist. Die elektronische Feststellbremse 10 wird von der mit ihr elektrisch verbundenen Steuervorrichtung 30 gesteuert.
Die elektronische Feststellbremse 10 wird von einem Elektromotor M betrieben, um die Klemmkraft zu erzeugen. Die elektronische Feststellbremse 10 erzeugt die Klemmkraft, indem sie den Elektromotor M antreibt, um einen Bremsbelag P in einem Bremssattel C an eine Bremsscheibe D im linken und rechten Hinterrad zu drücken.
2 ist eine Ansicht des Aufbaus einer elektronischen Feststellbremse, die in dem elektronische Feststellbremssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet wird.
Bezugnehmend auf 2 kann die elektronische Feststellbremse 10 einen Träger 110, auf dem ein Paar von Belagplatten 111 und 112 installiert sind, um zum Drücken einer sich zusammen mit einem Rad eines Fahrzeugs drehenden Bremsscheibe 100 vorwärts oder rückwärts beweglich zu sein, ein Bremssattelgehäuse 120, das mit einem Zylinder 123 versehen ist, der gleitbar auf dem Träger 110 angeordnet ist und in dem ein Kolben 121 installiert ist, der sich durch einen hydraulischen Bremsdruck vorwärts oder rückwärts bewegt, eine Kraftumwandlungseinheit 130, die den Kolben 121 drückt, und einen Motoraktuator 140, um eine Drehkraft auf die Kraftumwandlungseinheit 130 unter Verwendung des Elektromotors M zu übertragen, umfassen.
Das Paar Belagplatten 111 und 112 umfasst die innere Belagplatte 111, die angeordnet ist, den Kolben 121 zu kontaktieren, und die äußere Belagplatte 112, die zum Kontaktieren eines Fingerteils 122 des Bremssattelgehäuses 120 angeordnet ist. Die beiden Belagplatten 111 und 112 sind auf dem an dem Fahrzeugkörper befestigten Träger 110 so angebracht, dass sie nach vorne oder hinten zu gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe 100 beweglich sind. Darüberhinaus ist an einer der Bremsscheiben 100 zugewandten Seite der Belagplatten 111 und 112 jeweils ein Bremsbelag 113 befestigt.
Das Bremssattelgehäuse 120 ist verschiebbar auf dem Träger 110 installiert. Genauer gesagt umfasst das Bremssattelgehäuse 120 den Zylinder 123, der an einem hinteren Bereich vorgesehen ist und in dem die Kraftumwandlungseinheit 130 installiert ist und der Kolben 121 vorgesehen ist, vorwärts und rückwärts bewegbar zu sein, sowie das Fingerteil 122, das an einem vorderen Bereich vorgesehen ist und geformt ist, nach unten gebogen zu sein, um die äußere Bremsbelagplatte 112 zu betätigen. Das Fingerteil 122 und der Zylinder 123 sind einstückig ausgebildet.
Der Kolben 121 weist eine zylindrische Form in Bechergestalt auf, damit er verschiebbar in den Zylinder 123 einsetzbar ist. Der Kolben 121 drückt die innere Belagplatte 111 durch eine Axialkraft der Kraftumwandlungseinheit 130, auf die die Drehkraft des Motoraktuators 140 übertragen wird, gegen die Bremsscheibe 100. Dementsprechend bewegt sich der Kolben 121 nach vorne in Richtung der inneren Belagplatte 111, um die innere Belagplatte 111 zu drücken, wenn die axiale Kraft der Kraftumwandlungseinheit 130 aufgebracht wird, und das Bremssattelgehäuse 120 arbeitet durch eine Reaktionskraft in einer Richtung entgegengesetzt zum Kolben 121, so dass das Fingerteil 122 die äußere Belagplatte 112 in Richtung der Bremsscheibe 100 drückt, um eine Bremsung durchzuführen.
Die Kraftumwandlungseinheit 130 kann dazu dienen, den Kolben 121 durch die vom Motoraktuator 140 übertragene Drehkraft in Richtung der inneren Belagplatte 111 zu drücken.
Die Kraftumwandlungseinheit 130 kann ein Mutterelement 131, das eingebaut ist, im Kolben 121 angeordnet und in Kontakt mit dem Kolben 121 zu sein, und ein an das Mutterelement 131 geschraubtes Spindelelement 135 umfassen.
Das Mutterelement 131 kann im Kolben 121 in einem Zustand angeordnet sein, in dem die Drehung eingeschränkt ist, um mit dem Spindelelement 135 verschraubt zu werden.
Das Mutterelement 131 kann einen Kopfabschnitt 132 umfassen, der für den Kontakt mit dem Kolben 121 vorgesehen ist, und einen Verbindungsabschnitt 133, der so geformt ist, dass er sich von dem Kopfabschnitt 132 aus erstreckt und ein Innengewinde aufweist, das auf seiner inneren Umfangsfläche ausgebildet ist, um mit dem Spindelelement 135 verschraubt zu werden.
Das Mutterelement 131 kann sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Spindelelements 135 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bewegen, um den Kolben 121 zu drücken und zu lösen. In diesem Fall kann die Vorwärtsrichtung eine Bewegungsrichtung sein, in der sich das Mutterelement 131 dem Kolben 121 annähert. Die Rückwärtsrichtung kann eine Bewegungsrichtung sein, in der sich das Mutterelement 131 vom Kolben 121 entfernt. Darüberhinaus kann die Vorwärtsrichtung eine Bewegungsrichtung sein, in der sich der Kolben 121 dem Bremsbelag 113 annähert. Die Rückwärtsrichtung kann eine Bewegungsrichtung sein, in der sich der Kolben 121 von dem Bremsbelag 113 entfernt.
Das Spindelelement 135 kann ein Wellenabschnitt 136 umfassen, der durch den hinteren Teil des Bremssattelgehäuses 120 hindurchgeführt wird, um durch die vom Motoraktuator 140 übertragene Drehkraft gedreht zu werden, sowie einen Flanschabschnitt 137, der geformt ist, sich in radialer Richtung vom Wellenabschnitt 136 aus zu erstrecken. Eine Seite des Wellenabschnitts 136 kann drehbar durch eine Rückseite des Zylinders 123 montiert sein, und die andere Seite des Wellenabschnitts 136 kann im Kolben 121 angeordnet sein. In diesem Fall ist eine Seite des Wellenabschnitts 136, der durch den Zylinder 123 verläuft, mit einer Ausgangswelle eines Untersetzungsgetriebes 142 verbunden, um die Drehkraft des Motoraktuators 140 aufzunehmen.
Der Motoraktuator 140 kann einen Elektromotor 141 und das Untersetzungsgetriebe 142 umfassen.
Der Elektromotor 141 kann den Kolben 121 drücken oder freigeben, indem er das Mutterelement 131 durch Drehen des Spindelelements 135 vorwärts oder rückwärts bewegt.
Das Untersetzungsgetriebe 142 kann zwischen einer Ausgangsseite des Elektromotors 141 und dem Spindelelement 135 angeordnet sein.
Durch den oben beschriebene Aufbau kann die elektronische Feststellbremse 10 das Mutterelement 131 durch Drehen des Spindelelements 135 in eine Richtung unter Verwendung des Motoraktuators 140 bewegen, um den Kolben 121 in einem Feststell- bzw. Parkvorgang zu drücken. Der Kolben 121, der durch die Bewegung des Mutterelements 131 gedrückt wird, drückt die innere Belagplatte 111, um den Bremsbelag 113 in engen Kontakt mit der Bremsscheibe 100 zu bringen, wodurch ein Eingriffsvorgang zur Erzeugung der Klemmkraft durchgeführt wird.
Außerdem dreht die elektronische Feststellbremse 10 das Spindelelement 135 mit Hilfe des Motoraktuators 140 in einer Feststellfreigabe in die entgegengesetzte Richtung, so dass sich das gegen den Kolben 121 gedrückte Mutterelement 131 nach hinten bewegen kann. Der Druck gegen den Kolben 121 kann durch die Rückwärtsbewegung des Mutterelements 131 aufgehoben werden. Durch das Lösen des Drucks gegen den Kolben 121 kann ein Ausrückvorgang durchgeführt werden, der die durch die Trennung des Bremsbelags 113 von der Bremsscheibe 100 erzeugte Klemmkraft aufhebt.
Zurückkommend auf 1 kann der EPB Schalter 20, der ein Schalter zur Aufnahme der Absicht eines Fahrers ist, die elektronische Feststellbremse 10 zu betätigen, in der Nähe des Sitzes des Fahrers des Fahrzeugs angeordnet sein.
Der EPB Schalter 20 kann vom Fahrer ein- oder ausgeschaltet werden.
Der EPB Schalter 20 überträgt ein Signal, das dem Feststellbefehl (Eingriffsbefehl) entspricht, bei einem Einschaltvorgang und ein Signal, das einem Feststellfreigabebefehl (Ausrückbefehl) entspricht, bei einem Ausschaltvorgang an die Steuervorrichtung 30.
Die Steuervorrichtung 30 kann die elektronische Feststellbremse 10 durch ein Betätigungssignal des EPB Schalters 20 oder ein Betätigungssignal, das von einem Programm im Zusammenhang mit dem Betrieb der elektronischen Feststellbremse erzeugt wird, ein- oder ausrücken.
Der Stromsensor 40 kann vorgesehen werden, einen Strom zu erfassen, der in den Elektromotoren M und 141 der elektronischen Feststellbremse 10 fließt. Der Stromsensor 40 kann einen durch die Elektromotoren M und 141 fließenden Motorstrom mit Hilfe eines Shunt-Widerstands oder eines Hall-Sensors erfassen. Zusätzlich zum Shunt-Widerstand oder Hall-Sensor können verschiedene Verfahren zur Erfassung des Motorstroms über den Stromsensor 40 verwendet werden.
Die Steuervorrichtung 30 erkennt, ob die aktuelle Klemmkraft im Feststellvorgang eine Zielklemmkraft erreicht und beendet die Steuerung des Feststellvorgang.
Die Steuervorrichtung 30 wird von einer Batterie 50 mit Strom versorgt.
Die Steuervorrichtung 30 kann eine von der Batterie 50 gelieferte angelegte Spannung erfassen.
Die Steuervorrichtung 30 versorgt die Elektromotoren M und 141 der elektronischen Feststellbremse 10 mit der von der Batterie 50 gelieferten Energie, um die Elektromotoren M und 141 anzutreiben und so die Klemmkraft zu erzeugen. Die Steuervorrichtung 30 kann jeden der Elektromotoren M und 141 der elektronischen Feststellbremse 10 ansteuern, um die Elektromotoren M und 141 beim Erzeugen oder Lösen der Klemmkraft mit Energie zu versorgen und abzuschalten.
Die Steuervorrichtung 30 kann über einen Netzwerkbus mit verschiedenen im Fahrzeug eingebauten Systemen kommunizieren. Als Netzwerkbus können Ethernet, Media Oriented Systems Transport (MOST), Flexray, Controller Area Network (CAN), Local Interconnect Network (LIN), etc. verwendet werden.
3 ist eine Darstellung eines Steuerblocks des elektronischen Feststellbremssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Wie in 3 dargestellt, kann die Steuervorrichtung 30 als elektronische Steuereinheit (ECU) bezeichnet werden.
Die Steuervorrichtung 30 kann einen Prozessor 31, einen Speicher 32, eine Schnittstellenschaltung 33, eine Kommunikationsschnittstelle 34, eine Antriebsschaltung 35 und eine Energieversorgungskreis 36 umfassen.
Der Prozessor 31 kann einen Gesamtbetrieb des elektronischen Feststellbremssystems steuern.
Der Speicher 32 kann ein Programm zur Verarbeitung oder Steuerung des Prozessors 31 und verschiedene Daten für den Betrieb des elektronischen Feststellbremssystems speichern.
Der Speicher 32 kann einen nichtflüchtigen Speicher wie einen Flash-Speicher, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) und einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM) sowie einen flüchtigen Speicher wie einen S-RAM und einen D-RAM umfassen.
Die Schnittstellenschaltung 33 kann Signale von verschiedenen Schaltern und Sensoren empfangen, die mit dem elektronischen Feststellbremssystem verbunden sind. Die Schnittstellenschaltung 33 kann ein EPB Schaltersignal und den Motorstrom von dem EPB Schalter 20 und dem Stromsensor 40 empfangen.
Die Kommunikationsschnittstelle 34 übernimmt die Kommunikation mit verschiedenen Systemen im Fahrzeug. Die Kommunikationsschnittstelle 34 kann mit verschiedenen Systemen im Fahrzeug kommunizieren, um eine Vielzahl von Informationen, einschließlich der Umgebungstemperatur, zu erhalten.
Die Antriebsschaltung 35 liefert den Strom an die Elektromotoren M und 141 der ersten und zweiten EPBs 10 in Reaktion auf ein Steuersignal des Prozessors 31 und steuert die Richtung des Stroms, wodurch die Elektromotoren M und 141 vorwärts oder rückwärts drehen. Wenn sich die Elektromotoren M und 141 vorwärts oder rückwärts drehen, bewegt sich der Bremsbelag 113 in Richtung der Bremsscheibe 100 oder zur entgegengesetzten Seite, wodurch die Klemmkraft erzeugt oder gelöst wird. Entsprechend wird die elektronische Feststellbremse 10 aktiviert bzw. eingerückt oder deaktiviert bzw. ausgerückt.
Der Stromkreis 36 erzeugt aus dem von der Batterie 50 gelieferten Strom eine vorgegebene Betriebsspannung. Der Energieversorgungskreis 36 kann eine Steuerspannung für den Prozessor 31 oder die Antriebsschaltung 35 erzeugen. Der Prozessor 31 oder die Antriebsschaltung 35 wird mit der von dem Energieversorgungskreis 36 gelieferten Steuerspannung betrieben. Der Prozessor 31 kann die an die Elektromotoren M und 141 der ersten und zweiten EPB 10 gelieferte Spannung unter Verwendung des Energieversorgungskreises 36 erfassen und erkennen.
Der Prozessor 31 kann den Elektromotor 141 der elektronischen Feststellbremse 10 über die Antriebsschaltung 35 beim Feststellbetrieb oder bei der Feststellfreigabe vorwärts oder rückwärts drehen.
Der Prozessor 31 kann als Reaktion auf das vom Fahrer betätigte Betätigungssignal des EPB Schalters 20 oder das vom Programm erzeugte Betätigungssignal, das sich auf die Betätigung der elektronischen Feststellbremse bezieht, einen Feststellbetriebsmodus oder einen Feststellfreigabemodus ausführen.
Im Feststellbetriebsmodus kann der Prozessor 31 den Feststellvorgang (Feststellen Anwenden) durchführen, bei dem die Klemmkraft erzeugt wird, wobei der Bremsbelag 113 in engen Kontakt mit der Bremsscheibe D gebracht wird, indem das Mutterelement 131 in die Vorwärtsrichtung bewegt wird und der Elektromotor 141 in eine Richtung gedreht wird, um den Kolben 121 zu drücken.
Im Feststellfreigabemodus kann der Prozessor 31 die Feststelllfreigabe (Feststellen Freigeben) durchführen, bei der die erzeugte Klemmkraft gelöst wird, wobei der Bremsbelag 113 vom engem Kontakt mit der Bremsscheibe D gelöst wird, indem das Mutterelement 131 in die Rückwärtsrichtung bewegt wird und der Elektromotor 141 in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, um das Drücken des Kolbens 121 zu lösen.
Der Prozessor 31 kann erkennen, ob es sich bei dem aktuellen Feststellvorgang um einen anfänglichen Feststellvorgang handelt oder nicht, wenn der Feststellvorgang bzw. -betrieb angefordert wird. Beispielsweise kann der Prozessor 31 die Anzahl der Feststellvorgänge, bei denen der Feststellvorgang aktiviert wird, jedes Mal, wenn der Feststellvorgang durchgeführt wird, im Speicher 32 aufzeichnen und anhand der aufgezeichneten Anzahl der Feststellvorgänge erkennen, ob der aktuelle Feststellvorgang der anfängliche Feststellvorgang ist oder nicht. Der anfängliche Feststellvorgang bezieht sich auf einen anfänglichen Feststellvorgang, der vor dem Verlassen des Werksgeländes durchgeführt wird.
Der Prozessor 31 schätzt jeweils einen Motorwiderstand, eine Motortemperatur, eine magnetische Flussdichte und ein Drehmoment, indem er einen Fall, in dem der aktuelle Feststellvorgang der anfängliche Feststellvorgang ist, von einem Fall, in dem der aktuelle Feststellvorgang nicht der anfängliche Feststellvorgang ist, trennt, und schätzt die aktuelle Klemmkraft unter Verwendung dieser Werte und beendet dann die Feststellvorgangsteuerung, wenn die geschätzte aktuelle Klemmkraft die Zielklemmkraft erreicht.
Wie oben beschrieben, kann die Leistung des Motors der elektronischen Feststellbremse abhängig von der Temperatur variieren. Wenn der Motor einen Magneten hat, ändert sich die magnetische Flussdichte in Abhängigkeit von der Temperatur, und das erzeugte Drehmoment ändert sich entsprechend.
Daher wird eine Logik benötigt, die eine Änderung der magnetischen Flussdichte in Abhängigkeit von der Temperatur und einer Änderung der Leistung aufgrund der Änderung der magnetischen Flussdichte kompensiert.
Üblicherweise kann jedoch eine Umgebungstemperatur nur von einem anderen System, das an oder in einem Fahrzeug vorhanden ist, geliefert werden, und eine Motortemperatur ist möglicherweise nicht bekannt, da kein Sensor zur Messung der Motortemperatur installiert ist, und daher wird eine Toleranz für die Zielklemmkraft so groß festgelegt, dass sie auf alle Umgebungen mit allen erforderlichen Temperaturen und Spannungen angewendet werden kann, so dass die erforderliche Leistung auch unter ungünstigen Temperatur- und Spannungsbedingungen erfüllt werden kann.
Da bei dem herkömmlichen Verfahren nur die Spannung und der Strom geprüft werden und die Steuerung des Feststellbetriebs beendet wird, kann die temperaturabhängige Leistungsänderung nicht abgeschätzt werden. Daher wird die angestrebte Leistung dadurch erreicht, dass die angestrebte Klemmkraft unter Einbeziehung einer Toleranz ermittelt wird, in der die ungünstigsten Temperatur- und Spannungsbedingungen berücksichtigt sind. Dieses Verfahren erzeugt jedoch eine zu hohe Feststellbremskraft im Vergleich zur erforderlichen Leistung bei Bedingungen wie normaler, hoher Spannung und Raumtemperatur oder niedriger Temperatur. Dies verringert die Haltbarkeit des Produkts und erfordert eine höhere Spezifikation als die erforderliche Hardwarespezifikation, wodurch die Herstellungskosten und die Produktgröße steigen.
Das elektronische Feststellbremssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel schätzt jeweils den Motorwiderstand, die Motortemperatur, die magnetische Flussdichte und das Drehmoment, indem es den Fall, bei dem der aktuelle Feststellvorgang der anfängliche Feststellvorgang ist, von dem Fall, bei dem der aktuelle Feststellvorgang nicht der anfängliche Feststellvorgang ist, trennt und die aktuelle Klemmkraft anhand dieser Werte schätzt und dann die Steuerung des Feststellvorgangs beendet, wenn die geschätzte aktuelle Klemmkraft die Zielklemmkraft erreicht. Daher kann die Motortemperatur ohne einen Temperatursensor geschätzt und die Änderung der Klemmkraft in Abhängigkeit von Änderungen der Motortemperatur und -spannung verhindert werden, so dass es nicht notwendig ist, eine große Toleranz für die Klemmkraft wie im Stand der Technik festzulegen. Dadurch kann ein Verlust der Wettbewerbsfähigkeit des Produkts in Bezug auf Haltbarkeit, Kosten, Größe, Gewicht usw. bereits im Vorfeld verhindert werden.
4 ist ein Flussdiagramm eines Steuerverfahrens für das elektronische Feststellbremssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Wie in 4 dargestellt, stellt die Steuervorrichtung 30 fest, ob der Feststellvorgang angefordert wird (200). Die Steuervorrichtung 30 erkennt, dass der Feststellvorgang angefordert wird, wenn ein dem Feststellbefehl entsprechendes Signal vom EPB Schalter 20 eingegeben wird.
Die Steuervorrichtung 30 ermittelt die Zielklemmkraft (202). Die Steuervorrichtung 30 kann die Zielklemmkraft in Abhängigkeit von der Fahrzeugumgebung ermitteln, wie von der Neigung des Fahrzeugs und der Batteriespannung. Die Steuervorrichtung 30 kann die Zielklemmkraft in Abhängigkeit von der Fahrzeugumgebung nach dem Stand der Technik ermitteln.
Die Steuervorrichtung 30 steuert den Elektromotor 141 der elektronischen Feststellbremse 10 (204) an.
Die Steuervorrichtung 30 erkennt, ob der angeforderte Feststellvorgang der anfängliche Feststellvorgang ist (206).
Die Steuervorrichtung 30 schätzt die Klemmkraft in verschiedenen Verfahren, indem sie den Fall, bei dem der angeforderte Feststellvorgang der anfängliche Feststellvorgang ist, von dem Fall, bei dem der angeforderte Feststellvorgang nicht der anfängliche Feststellvorgang ist, unterscheidet, und beendet die Steuerung des Feststellvorgang, wenn die geschätzte Klemmkraft die Zielklemmkraft erreicht.
Wenn der angeforderte Feststellvorgang der anfängliche Feststellvorgang ist (JA in 206), schätzt die Steuervorrichtung 30 die Klemmkraft in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur (208).
Die Steuervorrichtung 30 erkennt, ob eine in Vorgang 208 geschätzte Klemmkraft CCF1 eine ZielKlemmkraft TCF (210) erreicht hat.
Wenn die geschätzte Klemmkraft CCF1 die Zielklemmkraft TCF (NO in 210) nicht erreicht hat, geht die Steuervorrichtung 30 zu Schritt 208 über, um die folgenden Schritte durchzuführen.
Wenn andererseits die geschätzte Klemmkraft CCF1 die Zielklemmkraft erreicht hat, stoppt die Steuervorrichtung 30 den Elektromotor 141, um die Steuerung des Feststellvorgangs (212) zu beenden.
Wenn der angeforderte Feststellvorgang nicht der anfängliche Feststellvorgang ist (NO in 206), schätzt die Steuervorrichtung 30 die Klemmkraft anhand der Motortemperatur (214).
Die Steuervorrichtung 30 erkennt, ob eine bei Schritt 214 geschätzte Klemmkraft CCF2 die Zielklemmkraft TCF (216) erreicht hat.
Wenn die geschätzte Klemmkraft CCF2 die Zielklemmkraft TCF (NO in 216) nicht erreicht hat, geht die Steuervorrichtung 30 zum Schritt 214 über, um die folgenden Schritte durchzuführen.
Wenn andererseits die geschätzte Klemmkraft CCF2 die Zielklemmkraft erreicht hat, stoppt die Steuervorrichtung 30 den Elektromotor 141, um die Steuerung des Feststellvorgangs (218) zu beenden.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Schätzung der Klemmkraft in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur im Flussdiagramm von 4 darstellt.
Wie in 5 dargestellt, empfängt die Steuervorrichtung 30 die Umgebungstemperatur von einem anderen im Fahrzeug eingebauten System über die Kommunikationsschnittstelle 34 (300), wenn es sich um einen anfänglichen Feststellvorgang handelt.
Die Steuervorrichtung 30 erfasst auch eine Motorspannung V_ECU, die eine an den Elektromotor 141 ausgegebene Spannung (302) ist, und erfasst einen Motorstrom I durch den Stromsensor 40 (304).
Die Steuervorrichtung 30 schätzt einen Motorwiderstand_RRT [Ω], wenn die elektronische Feststellbremse 10 zum ersten Mal betätigt wird, bevor sie die Fertigungsanlage (306) verlässt. Die Steuervorrichtung 30 kann den Motorwiderstand auf der Grundlage der Umgebungstemperatur schätzen, indem eine Spannung, die durch Subtraktion eines Spannungsabfalls eines Kabelbaums von der Motorspannung V_ECU erhalten wird, durch einen fließenden Strom dividiert wird. Der Motorwiderstand kann anhand des Stroms in einem Leerlaufbereich während eines Feststellvorgangs geschätzt werden. Im Allgemeinen lässt sich der Feststellvorgang in Abhängigkeit von den Merkmalen einer Stromwertänderung in einen Einschaltstrombereich, einen Leerlaufbereich und einen Lastbereich unterteilen. Der Einschaltstrombereich ist ein Bereich, in dem der Einschaltstrom zunächst schnell ansteigt. Da aufgrund der Trägheit im Stillstand zu bleiben, wenn dem Elektromotor 141 ein Strom zugeführt wird, sofort eine große Strommenge benötigt wird, steigt der Strom anfangs schnell an. Der Leerlaufbereich ist ein Bereich, in dem der Bremsbelag 113 in Richtung der Bremsscheibe 100 gedrückt wird, während der Elektromotor 141 nach dem Fließen des Einschaltstroms dreht. Es entsteht ein Leerlaufzustand, in dem keine Last auf den Elektromotor 141 wirkt, bis der Bremsbelag 113 mit der Bremsscheibe 100 in Kontakt kommt. Zu diesem Zeitpunkt fließt im Elektromotor 141 für eine bestimmte Zeit ein Strom mit einem konstanten Stromwert von 0 oder mehr. Der Lastbereich ist ein Bereich, in dem der Bremsbelag 113 mit der Bremsscheibe 100 in Kontakt ist, um eine Feststellbremskraft zu erzeugen.
Die Steuervorrichtung 30 speichert den geschätzten Motorwiderstand_RRT im Speicher 32 (308). Der im Speicher 32 gespeicherte Motorwiderstand_RRT, der auf der Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt des anfänglichen Vorgangs basiert, wird zur Schätzung des Motorwiderstands und der Motortemperatur zum Zeitpunkt der Durchführung des Vorgangs nach dem anfänglichen Feststellvorgang verwendet.
Der Regler 30 schätzt eine Motortemperatur_TRT[°C](310). Wenn der erste Feststellvorgang in der Fertigungsanlage durchgeführt wird, werden kein separater Fahr- und Bremsvorgang durchgeführt, so dass die Temperatur der Bremsscheibe und des Motors als gesättigt mit der Umgebungstemperatur im Werk angesehen werden kann. Daher kann die Motortemperatur_TRT zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme als Umgebungstemperatur angesehen werden.
Die Steuervorrichtung 30 speichert die geschätzte Motortemperatur_TRT im Speicher 32 (312). Die im Speicher 32 gespeicherte Motortemperatur_TRT zum Zeitpunkt des anfänglichen Feststellvorgangs wird zur Schätzung des Motorwiderstands und der Motortemperatur zum Zeitpunkt der Durchführung des Vorgangs nach dem anfänglichen Feststellvorgang verwendet.
Die Steuervorrichtung 30 schätzt eine magnetische Flussdichte B_RT[T] des Elektromotors 141 in Abhängigkeit von der geschätzten Motortemperatur T_RT (314) und schätzt ein Drehmoment T_{T_RT}[Nm] des Elektromotors 141 (316).
In dem Elektromotor 141 ist ein Magnet untergebracht, dessen magnetische Flussdichte sich umgekehrt proportional zur Temperatur ändert. Eine Magnetkraft steigt proportional In Abhängigkeit von der magnetischen Flussdichte, die proportional zum Drehmoment des Elektromotors 141 ist.
Die magnetische Flussdichte B_RT bei dem anfänglichen Feststellvorgang kann in Abhängigkeit von der Motortemperatur T_RT voreingestellt werden. Wenn beispielsweise die Temperatur in einer B-H-Kurve, die die Beziehung zwischen einem Magnetfeld H von Ferrit und der magnetischen Flussdichte B zeigt, 20 °C beträgt, kann die magnetische Flussdichte 450 mT betragen. Das heißt, dass die magnetische Flussdichte im Falle des anfänglichen Feststellvorgangs und einer Umgebungstemperatur von 20° C 450 mT betragen kann.
Das Drehmoment T_{T_RT}[Nm] zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme bzw. des anfänglichen Vorgangs kann nach den folgenden Gleichungen [1] und [2] berechnet werden. $T_{T_RT} = k_{t} * Φ_{RT} * I$
$Φ_{RT} = B_{RT} * A$
Dabei ist Φ_RT ein magnetischer Fluss [Wb], k_t eine Drehmomentkonstante [Nm/A], A eine Fläche [m²] und I ein Motorstrom. k_t und A sind Konstanten. k_t kann durch das Nenndrehmoment und den Nennstrom identifiziert werden.
Die Steuervorrichtung 30 schätzt die Klemmkraft, die die Klemmkraft der elektronischen Feststellbremse 10 (318). Die Steuervorrichtung 30 kann die Klemmkraft F_RT der elektronischen Feststellbremse 10 in Abhängigkeit vom Drehmoment T_{T_RT} nach folgender Gleichung [3] berechnen. $T_{T_RT} / = k_{t} * B_{RT} * I = (F_{RT} / I) * {lead/ (η_{cal} * 2 π)}$
Dabei ist I der Motorstrom, k_t die Drehmomentkonstante [Nm/A], B_RT die magnetische Flussdichte, lead die Steigung [Mm] des Spindelelements 135 und η_cal der Wirkungsgrad [%] des Bremssattels. lead und η_cal sind Konstanten.
Die Magnetkraft steigt proportional abhängig von der magnetischen Flussdichte, die proportional zum Drehmoment des Elektromotors 141 und proportional zur Klemmkraft ist.
Wenn die Klemmkraft F_RT der elektronischen Feststellbremse 10 durch die oben genannten Prozesse geschätzt wird und die geschätzte Klemmkraft F_RT die Zielklemmkraft erreicht, wird die Steuerung des Feststellbetriebsbzw. -vorgangs beendet.
Wenn es sich nicht um den anfänglichen Feststellvorgang handelt, wird eine aktuelle Motortemperatur T_ar unter Verwendung des Motorwiderstands R_RT, der Motortemperatur T_RT, einer Temperatur-Widerstand proportionalen Kennlinie eines Leiters, der aktuellen Motorspannung V_ECU, des Motorstroms I und eines Kabelbaumwiderstands R_h, die beim anfänglichen Feststellvorgang gespeichert sind, geschätzt, eine Klemmkraft F_ar wird durch Schätzung einer magnetischen Flussdichte B_ar und eines Drehmoments T_{T_ar} auf der Grundlage der geschätzten Motortemperatur T_ar geschätzt. Wenn die geschätzte Klemmkraft F_ar die Zielklemmkraft erreicht hat, wird die Steuerung des Feststellvorgangs wie beim anfänglichen Feststellvorgang beendet.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Schätzung der Klemmkraft in Abhängigkeit von der Motortemperatur im Flussdiagramm von 4 darstellt.
Wenn bezugnehmend auf 6 es sich nicht um den anfänglichen Feststellvorgang handelt, erfasst die Steuervorrichtung 30 die Motorspannung V_ECU, die eine an den Elektromotor 141 ausgegebene Spannung (400) ist, und erfasst den Motorstrom I über den Stromsensor 40 (402).
Die Steuervorrichtung 30 schätzt die Motortemperatur T_ar (404). Im Falle eines Feststellvorgangs nach dem anfänglichen Feststellvorgang kann die Temperatur der Bremsscheibe aufgrund des Fahr- und/oder Bremsvorgangs höher sein als die Umgebungstemperatur im Werk.
Ein Motorwiderstand R_ar bei einer beliebigen Temperatur kann durch die folgende Gleichung [4] ausgedrückt werden. $R_{ar} = R_{RT} * [1 + 0,004 * (T_{ar} - T_{RT})] = (V_{ECU} - {I*R}_{h}) / I$
Wenn Gleichung [4] in Bezug auf die Motortemperatur T_ar aufgestellt wird, kann sie wie Gleichung [5] ausgedrückt werden. $T_{ar} = [{(V_{ECU} - {I*R}_{h}) / ({I*R}_{RT})} - 1] / 0,004 + T_{RT}$
Dabei ist 0,004 ein Temperaturkoeffizient von Kupfer [Ω/°C], V_ECU die Motorspannung, R_h der Kabelbaumwiderstand, R_RT der Motorwiderstand im anfänglichen Feststellbetrieb, T_RT die Motortemperatur im anfänglichen Feststellbetrieb und I der Motorstrom.
So kann die willkürliche Temperatur, d.h. die Motortemperatur T_ar bei der aktuellen Temperatur, in Abhängigkeit von einem Betrag des Spannungsabfalls des Elektromotors 141 berechnet werden. Das heißt, sie kann aus der Motorspannung, dem Motorwiderstand im anfänglichen Feststellbetrieb sowie der Motortemperatur und dem Motorstrom im anfänglichen Feststellbetrieb berechnet werden.
Die Steuervorrichtung 30 schätzt die magnetische Flussdichte B_ar des Elektromotors 141 in Abhängigkeit von der geschätzten Motortemperatur T_ar (406) und schätzt das Drehmoment T_{T_ar} des Elektromotors 141 (408).
Die magnetische Flussdichte B_ar des Elektromotors 141 bei der aktuellen Motortemperatur T_ar kann durch die folgende Gleichung [6] ausgedrückt werden. $B_{ar} = B_{RT} * [1 + 50 / (B_{RT} * 60) * (T_{ar} - T_{RT})]$
Dabei ist B_RT die magnetische Flussdichte im anfänglichen Feststellvorgang, T_ar ist die aktuelle Motortemperatur und T_RT die Motortemperatur im anfänglichen Feststellvorgang.
Das Drehmoment T_{T_ar} des Elektromotors 141 bei der aktuellen Motortemperatur T_ar kann mit den folgenden Gleichungen [7] und [8] berechnet werden. $T_{T_ar} = k_{t} * Φ_{ar} * I$
$Φ_{ar} = B_{ar} * A$
Dabei ist Φ_ar der magnetische Fluss [Wb], kt die Drehmomentkonstante [Nm/A], B_ar die magnetische Flussdichte, A die Fläche [_m2] und I der Motorstrom. k_t und A sind Konstanten.
Die Steuervorrichtung 30 schätzt die Klemmkraft, die die Klemmkraft der elektronischen Feststellbremse 10 (410). Die Steuervorrichtung 30 kann die Klemmkraft F_ar der elektronischen Feststellbremse 10 in Abhängigkeit von dem Drehmoment T_{T_ar} nach folgender Gleichung [9] berechnen. $T_{T_ar} / I = k_{t} * B_{ar} * I = (F_{ar} / I) * {lead/ (η_{cal} * 2 π)}$
Dabei ist I der Motorstrom, kt die Drehmomentkonstante [Nm/A], B_ar die magnetische Flussdichte, lead die Steigung [Mm] des Spindelelements 135 und η_cal der Wirkungsgrad [%] des Messschiebers. lead und η_cal sind Konstanten.
Wenn die Klemmkraft F_ar der elektronischen Feststellbremse 10 durch die oben genannten Prozesse geschätzt wird und die geschätzte Klemmkraft F_ar die Zielklemmkraft erreicht, wird die Steuerung des Feststellbetriebs beendet.
Wenn Gleichung [3] in Gleichung [9] zerlegt und umgestellt wird, kann sie als Gleichung [10] ausgedrückt werden. $\begin{array}{l} (F_{ar} / I) (F_{RT} / I) = k_{t} * B_{RT} * [1 + 50 / (B_{RT} * 60) * (T_{ar} - T_{RT})] * A/ (k_{t} * B_{RT} * A) = [1 \\ + 50 / (B_{RT} * 60) * (T_{ar} - T_{RT})] \end{array}$
Wenn die obige Gleichung [10] umgestellt wird, kann sie durch die folgende Gleichung [11] ausgedrückt werden. $(F_{ar} / I) = (F_{RT} / I) * [1 + 50 / (B_{RT} * 60) * (T_{ar} - T_{RT})]$
Wie aus Gleichung [11] ersichtlich, kann eine Steigung zwischen der Klemmkraft und dem Motorstrom in Abhängigkeit von der Motortemperatur im anfänglichen Feststellbetrieb kompensiert werden. Die Steigung der Motorstrom-Klemmkraft ist temperatur- und spannungsabhängig, kann aber nach dem Stand der Technik nicht kompensiert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann jedoch die Steigung der mit der Temperatur und Spannung variierenden Motorstrom-Klemmkraft kompensiert werden.
Da bei dem herkömmlichen Verfahren nur die Spannung und der Strom geprüft werden und die Steuerung des Feststellbetriebs beendet wird, kann die temperaturabhängige Leistungsänderung nicht abgeschätzt werden. Daher wird die Zielleistung erreicht, indem der Zielstrom einschließlich der Toleranz unter den ungünstigsten Temperatur- und Spannungsbedingungen festgelegt wird.
In diesem Fall wird jedoch unter Bedingungen wie normaler / hoher Spannung und Raumtemperatur / und niedriger Temperatur eine Feststellbremskraft erzeugt, die größer ist als die erforderliche Leistung. Dies verringert die Haltbarkeit des Hardware-Produkts und führt zu einem Design, das über die erforderliche Hardwarespezifikation hinausgeht, was wiederum die Kosten und die Größe erhöht.
Andererseits ist die Streuung der Klemmkraft geringer als beim Stand der Technik, da die Offenbarung auf der Grundlage der erforderlichen Klemmkraft durch Schätzung von Temperatur und Spannung steuert, auch obwohl die Steuertoleranz berücksichtigt wird. Da ein optimales Hardware-Design möglich ist, können nicht nur die Größe des Motors und des Aktuators und die Herstellungskosten reduziert werden, sondern auch die Lebensdauer kann durch die Erzeugung der Zielklemmkraft in Abhängigkeit von Temperatur und Spannung erhöht werden.
Obwohl in den obigen Ausführungen beschrieben wurde, dass es sich bei einer elektronischen Feststellbremse, die auf ein elektronisches Feststellbremssystem angewendet wird, um eine elektronische Feststellbremse mit Motor und Bremssattel handelt, ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt. Die Offenbarung kann auf eine elektrische Trommelbremse angewendet werden, bei der eine Trommel, die sich zusammen mit einem Rad dreht, vorgesehen ist und ein Paar Bremsbacken, an denen ein Bremsbelag befestigt ist, von einem Motor ausgedehnt und gebremst wird.
Obwohl die obigen Ausführungen in Bezug auf ein elektronisches Feststellbremssystem mit einer elektronischen Feststellbremse vom Typ Motor auf Bremssattel oder einer elektrischen Trommelbremse beschrieben wurden, ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt. Das elektronische Feststellbremssystem kann ein elektromechanisches Bremssystem sein, das nicht nur eine Betriebsbremsfunktion zur Bereitstellung einer Bremskraft in einer Fahrsituation eines Fahrzeugs, sondern auch eine Feststellbremsfunktion zum Halten des Fahrzeugs in einem Haltezustand beim Parken ausführt.
Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, ist es bei einem elektronischen Feststellbremssystem gemäß der Offenbarung nicht erforderlich, eine große Toleranz für eine Klemmkraft festzulegen, indem eine Temperatur eines Motors ohne Temperatursensor geschätzt wird und eine Änderung der Klemmkraft in Abhängigkeit von einer Änderung der Temperatur und der Spannung des Motors verhindert wird, so dass ein Verlust der Wettbewerbsfähigkeit in Bezug auf Haltbarkeit, Kosten, Größe, Gewicht usw. des Produkts im Voraus verhindert werden kann.
Die genannte Steuervorrichtung und/oder ihre Komponenten können einen oder mehrere Prozessoren/Mikroprozessoren in Kombination mit einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium umfassen, das computerlesbaren Code/Algorithmus/Software speichert. Die Prozessoren/Mikroprozessoren können den computerlesbaren Code/Algorithmus/die Software ausführen, der/die auf dem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium gespeichert ist, um die oben beschriebenen Funktionen, Operationen, Schritte und dergleichen durchzuführen.
Die oben beschriebene Steuervorrichtung und/oder ihre Komponenten können ferner einen Speicher enthalten, der als computerlesbares nichttransitorisches Aufzeichnungsmedium oder als computerlesbares temporäres Aufzeichnungsmedium ausgeführt ist. Der Speicher kann von der vorgenannten Steuervorrichtung und/oder deren Komponenten gesteuert werden und kann eingerichtet sein, Daten zu speichern, die an die vorgenannte Steuervorrichtung und/oder deren Komponenten übertragen oder von diesen empfangen werden, oder kann eingerichtet sein, Daten zu speichern, die von der vorgenannten Steuervorrichtung und/oder deren Komponenten verarbeitet werden sollen oder verarbeitet werden.
Die offenbarten Ausführungsbeispiele können als computerlesbarer Code/Algorithmus/Software auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium implementiert werden. Bei dem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium kann es sich um ein computerlesbares, nicht flüchtiges Aufzeichnungsmedium handeln, wie z. B. ein Datenspeichervorrichtung, das Daten speichern kann, die von einem Prozessor/Mikroprozessor gelesen werden können. Beispiele für computerlesbare Aufzeichnungsmedien sind Festplattenlaufwerke (HDDs), Solid-State-Laufwerke (SSDs), Siliziumplattenlaufwerke (SDDs), Festwertspeicher (ROM), CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichervorrichtunge usw.

Claims

Elektronisches Feststellbremssystem, umfassend: eine elektronische Feststellbremse (10), die einen Kolben (121), der vorgesehen ist, ein Paar von auf gegenüberliegenden Seiten einer Bremsscheibe (D; 100) angeordneten Bremsbelägen (P; 113) zu drücken, wobei die Bremscheibe sich zusammen mit einem Rad eines Fahrzeugs dreht, ein Mutterelement (131), das vorgesehen ist, den Kolben (121) zu drücken, ein Spindelelement (135), das vorgesehen ist, das Mutterelement (131) zu bewegen, und einen Elektromotor (M; 141), der vorgesehen ist, das Spindelelement (135) zu drehen, umfasst; eine Steuervorrichtung (30), die elektrisch mit dem Elektromotor (M; 141) verbunden ist, wobei die Steuervorrichtung (30) erkennt, ob ein angeforderter Feststellvorgang ein anfänglicher Feststellvorgang ist, eine Motortemperatur in Abhängigkeit von einem Betrag eines Spannungsabfalls des Elektromotors (M; 141) schätzt, wenn es sich nicht um den anfänglichen Feststellvorgang handelt, eine zum Feststellen erforderliche Klemmkraft in Abhängigkeit von der Motortemperatur schätzt und den Feststellvorgang beendet, wenn die Klemmkraft eine Zielklemmkraft erreicht.
Elektronisches Feststellbremssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (30) eine erste Motortemperatur in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur im Fall des anfänglichen Feststellvorgangs schätzt, eine erste Klemmkraft in Abhängigkeit von der ersten Motortemperatur schätzt und den Feststellvorgang beendet, wenn die erste Klemmkraft die Zielklemmkraft erreicht.
Elektronisches Feststellbremssystem nach Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (30) einen Motorwiderstand des Elektromotors (M; 141) schätzt und den Motorwiderstand und die erste Motortemperatur in einem Speicher (32) speichert, und der Motorwiderstand ein Widerstandswert ist, der durch Dividieren einer Spannung, die durch Subtrahieren eines Spannungsabfalls eines Kabelbaums von einer Spannung des Elektromotors (M; 141) erhalten wird, durch einen Leerlaufstrom erhalten wird.
Elektronisches Feststellbremssystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die Steuervorrichtung (30) eine erste magnetische Flussdichte auf der Basis der ersten Motortemperatur schätzt, ein erstes Drehmoment des Elektromotors (M; 141) auf der Basis der ersten magnetischen Flussdichte, eines Motorstroms und einer Drehmomentkonstante schätzt und die erste Klemmkraft auf der Basis des ersten Drehmoments schätzt.
Elektronisches Feststellbremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuervorrichtung (30), falls es sich nicht um den anfänglichen Feststellvorgang handelt, eine zweite Motortemperatur auf der Grundlage des Betrags des Spannungsabfalls des Elektromotors (M; 141) und einer ersten Motortemperatur im anfänglichen Feststellvorgang schätzt.
Elektronisches Feststellbremssystem nach Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung (30) eine zweite magnetische Flussdichte auf der Basis einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Motortemperatur und der zweiten Motortemperatur und einer ersten magnetischen Flussdichte im anfänglichen Feststellbetrieb schätzt.
Elektronisches Feststellbremssystem nach Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung (30) ein zweites Drehmoment des Elektromotors (M; 141) basierend auf der zweiten magnetischen Flussdichte, einem Motorstrom und einer Drehmomentkonstante schätzt.
Elektronisches Feststellbremssystem nach Anspruch 7, wobei die Steuervorrichtung (30) die Klemmkraft auf der Grundlage des zweiten Drehmoments schätzt.
Elektronisches Feststellbremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elektronische Feststellbremse (10) eine elektronische Feststellbremse mit Motor und Bremssattel oder eine elektrische Trommelbremse ist.
Steuerverfahren eines elektronischen Feststellbremssystems zum Steuern einer elektronischen Feststellbremse (10), die eine zum Feststellen eines Fahrzeugs erforderliche Klemmkraft durch einen Elektromotor (M; 141) liefert, wobei das Steuerverfahren umfasst: Erkennen, ob es sich bei einem angeforderten Feststellvorgang um einen anfänglichen Feststellvorgang handelt; Schätzen der Motortemperatur in Abhängigkeit von dem Betrag des Spannungsabfalls des Elektromotors (M; 141), wenn es sich nicht um den anfänglichen Feststellvorgang handelt; Schätzen der Klemmkraft in Abhängigkeit von der Motortemperatur; und Beenden des Feststellvorgangs, wenn die Klemmkraft eine Zielklemmkraft erreicht.
Steuerverfahren nach Anspruch 10, weiter umfassend: Schätzen einer ersten Motortemperatur in Abhängigkeit von einer Umgebungstemperatur, wenn es sich um den anfänglichen Feststellvorgang handelt; Schätzen einer ersten Klemmkraft in Abhängigkeit von der ersten Motortemperatur; und Beenden des Feststellvorgangs, wenn die erste Klemmkraft die Zielklemmkraft erreicht.
Steuerverfahren nach Anspruch 11, wobei das Schätzen der ersten Klemmkraft in Abhängigkeit von der ersten Motortemperatur umfasst: Schätzen einer ersten magnetischen Flussdichte auf der Grundlage der ersten Motortemperatur; Schätzen eines ersten Drehmoments des Elektromotors (M; 141) basierend auf der ersten magnetischen Flussdichte, einem Motorstrom und einer Drehmomentkonstante; und Schätzen der ersten Klemmkraft auf der Grundlage des ersten Drehmoments.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Schätzen der Motortemperatur in Abhängigkeit von dem Betrag des Spannungsabfalls des Elektromotors (M; 141) das Schätzen einer zweiten Motortemperatur auf der Basis des Betrags des Spannungsabfalls des Elektromotors (M; 141) und einer ersten Motortemperatur in dem anfänglichen Feststellvorgang umfasst.
Steuerverfahren nach Anspruch 13, wobei das Schätzen der Klemmkraft in Abhängigkeit von der Motortemperatur umfasst: Schätzen einer zweiten magnetischen Flussdichte auf der Basis einer Temperaturdifferenz zwischen der ersten Motortemperatur und der zweiten Motortemperatur und einer ersten magnetischen Flussdichte im anfänglichen Feststellvorgang; Schätzen eines zweiten Drehmoments des Elektromotors (M; 141) basierend auf der zweiten magnetischen Flussdichte, einem Motorstrom und einer Drehmomentkonstante; und Schätzen der Klemmkraft auf der Grundlage des zweiten Drehmoments.