-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine elektrische Parkbremsanlage für Fahrzeuge und ein Verfahren
zum Steuern der elektrischen Parkbremsanlage.
-
In den letzten Jahren wurden elektrische Parkbremsanlagen
eingeführt.
Solch eine Bremsanlage wird durch einen Stellantrieb angetrieben,
welcher einen Elektromotor als eine Stromquelle aufweist. Eine elektrische
Parkbremsanlage wandelt ein durch einen Elektromotor erzeugtes Rotationsdrehmoment
in ein Lineardrehmoment einer Hauptwelle mit einem Untersetzungsgetriebe
um, wodurch die Bremsklötze
einer Scheibenbremse, welche mit der Hauptwelle verbunden sind,
gegen einen Scheibenläufer
oder die Bremsbacken einer Trommelbremse gegen eine Trommel gedrückt werden.
Auf diese Weise erzeugt die elektrische Parkbremsanlage eine Bremskraft.
-
Die Japanische Offenlegungsschrift
Nr. 2001-39279 beschreibt ein Verfahren zum Steuern einer Bremskraft.
Bei diesem Verfahren wird eine an Elektromotoren angelegte Spannung
oder ein angelegter Strom zum Umwandeln des durch die Elektromotoren
erzeugten Rotationsdrehmoments genau gesteuert. Die Bremskraft wird
entsprechend gesteuert.
-
Bei dem in der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 2001-39279 beschriebenen
Verfahren muss das Rotationsdrehmoment des Elektromotors und die
Bremskraft der Parkbremsanlage direkt erfasst werden. Als Alternative
muss die Bremskraft basierend auf dem an den Elektromotor gespeisten Strom
berechnet werden. Dies macht die Anlage komplizierter und erhöht die Kosten.
Auch wenn es plötzliche
Wechsel der Last auf den Elektromotoren gibt, wird die Trägheitskraft
basierend auf der Umdrehung der Motoren erzeugt. Dies verursacht,
dass die erzeugte Bremskraft instabil ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Folglich ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung eine einfach strukturierte elektrische Parkbremsanlage
zu schaffen, welche stabil eine Bremskraft erzeugt, und ein Verfahren
zum Steuern der elektrischen Parkbremsanlage zu liefern.
-
Um die oben erwähnte Aufgabe zu erfüllen, liefert
die vorliegende Erfindung eine elektrische Parkbremsanlage für ein Fahrzeug.
Die elektrische Parkbremsanlage weist einen Stellantrieb, ein Reibungselement,
eine Antriebsschaltung und einen Kontroller auf. Der Stellantrieb
enthält
einen Elektromotor und eine Hauptwelle. Die Hauptwelle wird durch
den Elektromotor hin- und herbewegt. Das Reibungselement ist zum
Annähern
zu und Trennen von einem Rotor fähig,
welcher sich integral mit einem Fahrzeugrad dreht. Die Hauptwelle
drückt
das Reibungselement gegen den Rotor, so dass das Reibungselement
die Bremse an dem Rad mit einer im voraus bestimmten Bremskraft
betätigt.
Die Antriebsschaltung speist eine Spannung zum Elektromo tor, um
den Elektromotor anzutreiben. Der Kontroller steuert die Antriebsschaltung.
Der Kontroller verursacht für
eine im voraus bestimmte Zeit, welche vom Reibungselement zur Erzeugung
der im voraus bestimmten Bremskraft benötigt wird, dass die Antriebsschaltung
eine im voraus bestimmte konstante Spannung zum Elektromotor speist.
-
Die vorliegende Erfindung liefert
auch ein Verfahren zum Steuern einer elektrischen Parkbremsanlage
für ein
Fahrzeug. Die elektrische Parkbremsanlage wendet einen Stellantrieb
mit einem Elektromotor an, um ein Reibungselement gegen einen Rotor
zu drücken,
welcher sich integral mit einem Fahrzeugrad dreht, wodurch eine
Bremse an dem Rad mit einer im voraus bestimmten Bremskraft betätigt wird,
wobei das Verfahren das Steuern einer Antriebsschaltung enthält, um eine
konstante Spannung zum Elektromotor für eine im voraus bestimmte
Zeit zu speisen, welche das Reibungselement zur Erzeugung der im
voraus bestimmten Bremskraft benötigt.
-
Die vorliegende Erfindung liefert
auch eine andere elektrische Parkbremsanlage für ein Fahrzeug. Die elektrische
Parkbremsanlage weist einen Stellantrieb, ein Reibungselement, eine
Antriebsschaltung und einen Kontroller auf. Der Stellantrieb enthält einen
Elektromotor und eine Hauptwelle. Die Hauptwelle wird durch den
Elektromotor hin- und herbewegt. Das Reibungselement ist zum Annähern zu und
Trennen von einem Rotor fähig,
welcher sich integral mit einem Fahrzeugrad dreht. Die Hauptwelle drückt das
Reibungselement gegen den Rotor, so dass das Reibungselement die
Bremse an dem Rad mit einer im voraus bestimmten Bremskraft betätigt. Die
Antriebsschaltung speist eine Spannung zum Elektromotor, um den
Elektromotor anzutreiben. Der Kontroller steuert die Antriebs schaltung.
Der Kontroller bestimmt eine Spannung, welche zum Elektromotor zu
speisen ist, basierend auf einem Zustand des Fahrzeuges. Der Kontroller
steuert die Antriebsschaltung, um den Elektromotor mit der bestimmten
Spannung für
eine im voraus bestimmte Zeit zu versorgen.
-
Die vorliegende Erfindung liefert
auch ein anderes Verfahren zum Steuern einer elektrischen Parkbremsanlage
für ein
Fahrzeug. Die elektrische Parkbremsanlage wendet einen Stellantrieb
mit einem Elektromotor an, um ein Reibungselement gegen einen Rotor
zu drücken,
welcher sich integral mit einem Fahrzeugrad dreht, wodurch eine
Bremse an dem Rad mit einer im voraus bestimmten Bremskraft betätigt wird.
Das Verfahren enthält
das Bestimmen einer Spannung, welche zum Elektromotor gespeist werden
soll, basierend auf einem Zustand des Fahrzeuges, und das Steuern
der Antriebsschaltung, um die bestimmte Spannung zum Elektromotor
für eine im
voraus bestimmte Zeit zu speisen.
-
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung hervorgehen, welche in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen genommen ist, welche mittels eines Beispiels
die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die Erfindung zusammen mit ihren
Aufgaben und Vorteilen kann am besten anhand der folgenden Beschreibung
der derzeit bevorzugten Ausführungsformen
zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert werden, in welchen:
-
1 eine
schematische Ansicht ist, welche eine elekt rische Parkbremsanlage
nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
-
2 eine
schematische Ansicht ist, welche eine Bremse und einen Antriebsabschnitt
der in 1 gezeigten elektrischen
Parkbremsanlage veranschaulicht;
-
3 ist
eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen einer Versorgungsspannung
und einem Leistungsverhältnis
der PBM zeigt;
-
4 ist
eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis einer Spannungsversorgungszeit zu
der Versorgungsspannung und zu einer zurückgelegten Strecke einer Hauptwelle
zeigt;
-
5 ist
ein Diagramm, welches die Struktur des Speichers in der ECU zeigt;
-
6 ist
eine schematische Ansicht, welche eine elektrische Parkbremsanlage
nach einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
-
7 ist
eine schematische Ansicht, welche eine Bremse und einen Antriebsabschnitt
der in 6 gezeigten elektrischen
Parkbremsanlage veranschaulicht;
-
8 ist
eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis der Spannungsversorgungszeit zu
der Versorgungsspannung und zu der zurückgelegten Strecke der Hauptwelle
nach der zweiten Ausführungsform
zeigt;
-
9 ist
ein Diagramm, welches die Struktur des Speichers in der ECU nach
der zweiten Ausführungsform
zeigt;
-
10 ist
eine graphische Darstellung, welche das Verhältnis zwischen der Motortemperatur und
der Spannungseinstellung zeigt.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nun mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben werden.
-
1 ist
eine schematische Ansicht, welche ein Fahrzeug 2 mit einer
elektrischen Parkbremsanlage 1 veranschaulicht. Die elektrische
Parkbremsanlage 1 ist eine Scheibenbremsanlage des Schwimmsatteltyps.
Die elektrische Parkbremsanlage 1 enthält zwei Bremsabschnitte 11,
zwei Stellantriebe, eine Antriebsschaltung 13 zur Stromversorgung
der Stellantriebe 12 und eine elektronische Steuereinheit
(ECU) 14, welche an der Antriebsschaltung 13 angeschlossen
ist.
-
Die Bremsabschnitte 11 sind
jeweils an einem hinteren Rad 15 vorgesehen. Rotoren, welche
in dieser Ausführungsform
Scheiben 17 sind, sind an einer Hinterachse 16 befestigt.
Jede Scheibe 17 entspricht einem Bremsabschnitt 11.
Jeder Bremsabschnitt 11 ist mit einem der Stellantriebe 12 verbunden
und hält
die Drehung der entsprechenden Scheibe 17 an oder sperrt
die Scheibe 17 mit einer durch den entsprechenden Stellantrieb 12 erzeugten
Kraft.
-
Wie in 2 gezeigt,
enthält
jeder Bremsabschnitt 11 einen Bremssatteln 23,
einen äußeren Bremsklotz 24,
einen inneren Bremsklotz 25 und einen Kolben 26.
Die Bremsklöt ze 24, 25 wirken
als Reibungselemente.
-
Der Bremssattel 23 wird
durch eine Stütze (nicht
gezeigt) gestützt,
welche die Hinterachse 16 drehbar stützt, so dass der Bremssattel 23 in
einem im voraus bestimmten Bereich in die Achsrichtung der Hinterachse
bewegbar ist. Die Bremsklötze 24, 25 sind
im Bremssattel 23 angeordnet und sind gegenüber den
Seiten (einer äußeren und
einer inneren Seite) der Scheibe 17, welche entsprechend
an der Achse 16 befestigt ist. Insbesondere der äußere Bremsklotz 24 ist
zur äußeren Seite
des Bremssattels 23 hin positioniert und der innere Bremsklotz 25 ist
zur inneren Seite des Bremssattels 23 hin positioniert.
Der innere Bremsklotz 25 ist in eine zur Längsachse
der Scheibe 17 vertikalen Richtung bewegbar.
-
Der Kolben 26, ist zur inneren
Seite des Bremssattels 23 hin, relativ zum inneren Bremsklotz 25 positioniert.
Der Kolben 26 bewegt sich hin und her, um hervorzurufen,
dass der innere Bremsklotz 25 die Scheibe 17 berührt und
sich von ihr trennt. Wenn der innere Bremsklotz 25 gegen
die Scheibe 17 gedrückt
wird, bewegt die Reaktionskraft den Bremssattel 23 zur
inneren Seite (rechts in 2) hin.
Gemäß der Bewegung
des Bremssattels 23 ist der äußere Bremsklotz 24 gegen
die Scheibe 17 gedrückt.
-
Der Stellantrieb 12 enthält einen
Elektromotor 27 und eine Hauptwelle 28. Der Stellantrieb 12 wird
in Betrieb gesetzt, wenn der Elektromotor 27 von der Antriebsschaltung 13 mit
Strom versorgt wird. Der Stellantrieb 12 wandelt Vorwärts- und
Rückwärtsdrehungen
des Elektromotors 27 in eine Hin- und Herbewegung der Hauptwelle 28 mit
einem Bewegungsumwandler um. In dieser Ausführungsform ist die Hauptwelle 28 direkt
an den Kolben 26 gekoppelt. Wenn sich der Elektromotor 27 des
Stellantriebs 12 dreht und sich die Hauptwelle 28 hin-
und herbewegt, wird der Kolben durch den Stellantrieb 12 angetrieben.
Entsprechend der Hin- und Herbewegung des Kolbens 26 berühren die
Bremsklötze 24, 25 die Scheibe 17 und
trennen sich von ihr.
-
Ein Abstandssensor 29 ist
in der Nähe
der Hauptwelle 28 positioniert. Der Abstandssensor 29 erfasst
eine zurückgelegte
Strecke der Hauptwelle 28 während dem Betrieb des Stellantriebs 12 und sendet
ein Erfassungssignal an die ECU 14.
-
In Bezug auf 1 empfängt die Antriebsschaltung 13 Befehle
von der ECU 14 und transformiert eine Versorgungsspannung
V einer fahrzeuginternen elektrischen Stromquelle 31 zu
einer im voraus bestimmten Spannung V0. Die Antriebsschaltung 13 versorgt
die Elektromotoren 27 der Stellantriebe 12 mit
der im voraus bestimmten Spannung V0. Die Spannung V wird in die
im voraus bestimmte Spannung VO durch die PBM-Steuerung transformiert.
Die ECU 14 überwacht
die Versorgungsspannung V der elektrischen Stromquelle 31.
Wenn die Versorgungsspannung V die im voraus bestimmte Spannung
V0 überschreitet,
befiehlt die ECU 14 der Antriebsschaltung 13 das
Leistungsverhältnis
zu senken.
-
Wenn die Versorgungsspannung V weniger als
die im voraus bestimmte Spannung V0 beträgt, befiehlt die ECU der Antriebsschaltung 13 das
Leistungsverhältnis
auf 100% zu erhöhen
(siehe 3). Zu dieser
Zeit schaltet die ECU 14 ein Warnlicht 32 an (siehe 1), um Insassen des Fahrzeuges 2 zu warnen,
dass die elektrische Stromquelle 31 gerade erschöpft wird.
Das Warnlicht 32 ist im Fahr gastraum (nicht gezeigt) platziert
und wirkt als Warneinrichtung.
-
Die ECU 14 enthält eine
Speichereinrichtung, welche ein Speicher 33 ist. Zusätzlich zu
der im voraus bestimmten Spannung VO speichert der Speicher 33 Daten,
welche zum Steuern der Antriebsschaltung 13 benötigt werden.
Ein Neigungssensor 35 ist an der ECU 14 angeschlossen.
Der Neigungssensor erfasst das Gefälle der Straßenoberfläche, auf
welcher sich das Fahrzeug 2 befindet, d.h. den Neigungswinkel
0x des Fahrzeuges 2 und sendet ein Erfassungssignal an
die ECU 14.
-
Der Betrieb der elektrischen Parkbremsanlage 1 wird
nun beschrieben werden.
-
In Bezug auf 4 wird eine Versorgungszeit T, während welcher
die im voraus bestimmte Spannung V0 zum Stellantrieb 12 gespeist
wird, zum Erzeugen einer Bremskraft verändert, welche ausreichend ist,
um zu verhindern, dass sich das Fahrzeug bewegt.
-
Insbesondere wenn verhindert werden muss,
dass sich das Fahrzeug 2 bewegt befiehlt die ECU 14 der
Antriebsschaltung 13 eine im voraus bestimmte Spannung
VO zum Elektromotor 27 jedes Stellantriebs 12 während einer
im voraus bestimmten Zeit tx zu speisen, welche zum Anhalten des
Fahrzeuges 2 ausreicht. Der Stellantrieb 12 wandelt
eine Drehung des Elektromotors 27 in eine lineare Bewegung
der Hauptwelle 28 während
der im voraus bestimmten Zeit tx um, so dass der an die Hauptwelle 28 gekoppelte
Kolben 26 bewegt wird. Entsprechend der Bewegung des Kolbens 26 werden
die entsprechenden Bremsklötze 24, 25 in
Richtung der Scheibe 17 bewegt und gegen diese gedrückt. Folglich wird verhindert,
dass sich das Fahrzeug 2 bewegt.
-
Während
einer Zeit bis die Bremsklötze 24, 25 die
Scheibe 17 berühren,
d.h. einer Zeit Tm von dem Zeitpunkt, an dem die ECU 14 einen
Bremsbefehl ausgibt bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Bremse betätigt wird
(Leerlaufzeit), empfängt
der Elektromotor 27 eine relativ geringe Last. In diesem
Zustand ist die an den Elektromotor 27 gespeiste Spannung
konstant. Deshalb wird das durch die Drehung des Elektromotors 27 erzeugte
Antriebsdrehmoment im wesentlichen völlig zum Bewegen der Hauptwelle 28 oder
zum Bewegen der Bremsklötze 24, 25 verwendet.
Die zurückgelegte
Strecke X der Hauptwelle 28 ist zur Leerlaufzeit Tm proportional.
Für gegebene Abstände zwischen
jeder Scheibe 17 und den entsprechenden Bremsklötzen 24, 25 ist
die Leerlaufzeit Tm konstant.
-
Nachdem die Bremsklötze 24, 25 die
Scheibe 17 berühren
wird das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 27 im Wesentlichen
ganz in eine Kraft zum Drücken
der Bremsklötze 24, 25 gegen
die Scheibe 17 umgewandelt. D.h. das Antriebsdrehmoment
wird in ein Bremsdrehmoment umgewandelt. Die durch die elektrische
Parkbremsanlage 1 erzeugte Bremskraft wird im Verhältnis zur
Dauer einer Druckzeit Tt erhöht.
Die durch die elektrische Parkbremsanlage 1 erzeugte Bremskraft
wird entsprechend der im voraus bestimmten Zeit tx umgewandelt (die
Summe der Leerlaufzeit Tm und der Druckzeit Tt).
-
Wie in 5 gezeigt,
speichert der Speicher 33 der ECU 14 außer der
im voraus bestimmten Spannung V0 eine Steuertafel 37. Die
Steuertafel 37 definiert die im voraus bestimmte Zeit tx
zum Erzeugen einer ausreichenden Bremskraft zum Verhindern, dass
sich das Fahrzeug 2 bewegt.
-
Die im voraus bestimmte Zeit tx enthält eine Vielzahl
an Datenzeiten (t1, t2). Der Neigungswinkel 0x enthält eine
Vielzahl an Neigungswinkeldaten (01, 02). Jede Datenzeit entspricht
einer der Neigungswinkeldaten.
-
Basierend auf dem Erfassungssignal,
welches mit dem Neigungswinkel 0x des Fahrzeuges 2 zusammenhängt und
vom Neigungssensor 35 gesendet wird, befiehlt die ECU 14 der
Antriebsschaltung 13 die im voraus bestimmte Spannung V0
zu den Elektromotoren 27 während der im voraus bestimmten
Zeit tx zu speisen.
-
Wenn beispielsweise eine Neigungsdate
01 vom Neigungssensor 35 gesendet wird, befiehlt die ECU 14 der
Antriebsschaltung 13 eine im voraus bestimmte Spannung
V0 zum Elektromotor 27 während einer ersten Datenzeit
t1 zu speisen. Wenn eine Neigungsdate 02 vom Neigungssensor 35 gesendet wird,
befiehlt die ECU 14 der Antriebsschaltung 13 eine
im voraus bestimmte Spannung V0 zu den Elektromotoren 27 während einer
zweiten Datenzeit t2 zu speisen. Die Datenzeiten TO sind in der
Steuertafel 37 gespeichert und entsprechen jeweils einem
der Neigungswinkel 0x. Die Datenzeiten TO werden durch im voraus
durchgeführte
Versuchen erhalten.
-
Wenn die Versorgungsspannung V weniger als
die im voraus bestimmte Spannung V0 beträgt, stellt die ECU 14 das
Leistungsverhältnis
wie oben beschrieben auf 100% ein. Dann befiehlt die ECU 14 der
Antriebsschaltung 13 die im voraus bestimmte Spannung V0
zu den Elektromotoren 27 für eine im voraus bestimmte
Zeit Tx zu speisen.
-
Ein Betrieb zum Lösen der Parkbremse wird nun
beschrieben werden. Die ECU 14 befiehlt der Antriebsschaltung 13 eine Spannung,
welche entgegengesetzt der Spannung zum Anziehen der Bremse ist,
zu den Elektromotoren 27 zu speisen. Jeder Elektromotor 27 dreht
sich in eine Rückwärtsrichtung
in Bezug auf die Drehung zum Betätigen
der Bremse. Folglich wird die Hauptwelle 28 mit dem Kolben 26 in eine
Richtung zum Trennen der Bremsklötze 24, 25 von
den Scheiben 17 bewegt. Folglich ist die Parkbremse gelöst.
-
Wenn die Parkbremse gelöst ist, überwacht die
ECU 14 die zurückgelegte
Strecke X der Hauptwellen 28, welche von den Abstandssensoren 29 gesendet
wird. Wenn die zurückgelegte
Strecke X eine im voraus bestimmte Strecke XO erreicht (siehe 4), befiehlt die ECU 14 der
Antriebsschaltung 13 die Spannungsspeisung zu den Elektromotoren 27 zu
beenden. D.h. die Steuerung zum Lösen der Parkbremse wird durch
Bewegen der Hauptwellen 28 um eine im voraus bestimmte
Strecke X0 (siehe 5), welche
zuvor im Speicher 33 gespeichert wird, in eine Richtung
zum Bewegen der Bremsklötze 24, 25 weg
von den Scheiben 17 ausgeführt.
-
Diese Ausführungsform liefert die folgenden Vorteile.
-
In Erwiderung auf die Befehle der
ECU 14 speist die Antriebsschaltung 13 die im
voraus bestimmte Spannung V0, welche durch Transformieren der Versorgungsspannung
V der elektrischen Stromquelle 31 erzeugt wird, zu den
Elektromotoren 27 der Stellantriebe 12. Folglich
empfangen die Elektromotoren 27 eine konstante Spannung.
Dies stabilisiert das Antriebsdrehmoment der Elektromotoren 27. Folglich
ist eine stabile Bremskraft erzeugt. Da die im voraus bestimmte
Spannung V0 zu den Elektromotoren 27 gespeist wird, empfangen
Bewegungsumwandler der Stellantriebe 12 keine übermäßige Last. Dies
senkt den Pegel an benötigter
Kraft der Bewegungsumwandler.
-
Die Bremskraft wird durch Ändern der
Versorgungszeit T gesteuert, während
welcher die im voraus bestimmte Spannung V0 zu den Stellantrieben 12 gespeist
wird. In dieser Ausführungsform
werden keine Drehmomentsensoren zum Steuern der Bremskraft benötigt. Dies
vereinfacht die Konfiguration.
-
Jeder Abstandssensor 29 erfasst
die Bewegungsmenge (zurückgelegte
Strecke) der entsprechenden Hauptwelle 28 während dem
Betrieb des Stellantriebs 12 und sendet ein Erfassungssignal
an die ECU 14. Während
dem Lösen
der Parkbremse, überwacht
die ECU 14 die zurückgelegte
Strecke X jeder Hauptwelle 28. Wenn die zurückgelegte
Strecke X die im voraus bestimmte Strecke X0 erreicht, befiehlt
die ECU 14 der Antriebsschaltung 13 die Spannungsversorgung
der Elektromotoren 27 zu beenden. Folglich ist, wenn die
Parkbremse gelöst
ist, der Abstand zwischen jedem Bremsklotz 24, 25 und der
entsprechenden Scheibe 17 immer der gleiche. Deshalb wird
die Leerlaufzeit Tm zur anschließenden Betätigung der Parkbremse die gleiche
sein, wie die des gegenwärtigen
Bremsens. Mit anderen Worten ist immer eine stabile Bremskraft erzeugt.
Außerdem ist
der von den Elektromotoren 27 zum Erzeugen benötigte Strom
verringert.
-
Wenn die ECU 14 eine Neigungsdate
0x, welche anzeigt, dass die Straßenoberfläche, auf welcher das Fahrzeug 2 steht,
geneigt ist, vom Neigungssensor 35 empfängt, befiehlt die ECU 14 der Antriebsschaltung 13 eine
im voraus bestimmte Spannung V0 zu den Elektromotoren 27 während der im
voraus bestimmten Zeit tx zu speisen, welche dem Neigungswinkel
0x entspricht. Folglich wird eine Brems kraft, welche benötigt wird,
um zu verhindern, dass sich das Fahrzeug 2 bewegt, entsprechend
dem Zustand der Straßenoberfläche durch
eine einfache Konfiguration erzeugt.
-
Wenn die Versorgungsspannung V weniger als
die im voraus bestimmte Spannung V0 beträgt, stellt die ECU 14 das
Leistungsverhältnis
auf 100% ein. Nachdem der Wert der Spannung die im voraus bestimmte
Spannung V0 erreicht, befiehlt die ECU 14 der Antriebsschaltung 13 die
im voraus bestimmte Spannung V0 zu den Motoren 27 für eine im
voraus bestimmte Zeit tx zu speisen. Folglich ist eine stabile Bremskraft
erzeugt, sogar wen die Spannung der elektrischen Stromquelle 31 gering
ist.
-
Wenn die Versorgungsspannung V weniger als
die im voraus bestimmte Spannung V0 beträgt, erleuchtet das Warnlicht 32 im
Fahrgastraum (nicht gezeigt). Folglich werden Insassen im Fahrzeug 2 auf die
niedrige Spannung der elektrischen Stromquelle 31 aufmerksam
gemacht.
-
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird nun in Bezug auf die 6 und 10 beschrieben werden. Die
Unterschiede zur Ausführungsform
der 1 bis 5 werden überwiegend besprochen werden. Ähnlich oder
gleiche Bezugsnummern werden den Teilen gegeben, welche ähnlich oder
gleich den entsprechenden Teilen der Ausführungsform der 1 bis 5 sind
und detaillierte Erklärungen
werden ausgelassen.
-
Wie in 6 gezeigt,
enthält
eine Antriebsschaltung 13 einer elektrischen Parkbremsanlage 40 einen
Sensor 41 für
elektrischen Strom. Anstelle eines Abstandssensors 29 weist
jeder Stellantrieb 12 einen Pulsgenerator 42 auf.
Der Stromsensor 41 erfasst einen Strom I, welcher zu den Elektromotoren 27 gespeist
wird, und sendet einen erfassten Wert an die ECU 14. Der
Pulsgenerator 42 jedes Stellantriebs 12 ist an
einer Rotationswelle (nicht gezeigt) des entsprechenden Elektromotors 27 vorgesehen
und erzeugt Pulse entsprechend einem Drehzustand des Elektromotors 27 (siehe 7). Die Pulsgeneratoren 42 sind
an der ECU 14 angeschlossen, welche als Steuereinrichtung
funktioniert. Die ECU 14 überwacht die durch die Pulsgeneratoren 42 erzeugten Pulse.
Jeder Pulsgenerator 42 enthält einen Ringmagneten und eine
Hall-IC.
-
Der Betrieb der elektrischen Parkbremsanlage 40 wird
nun beschrieben werden.
-
Ein Steuern der Bremskraft, welche
durch die elektrische Parkbremsanlage 40 der vorliegenden
Ausführungsform
erzeugt ist, enthält
zwei Schritte, oder anfängliches
Bremsen und Nachdrücken. Nach
dem anfänglichen
Bremsen wird das Nachdrücken
zum Kompensieren von Temperatureinwirkungen der Elektromotoren 27 ausgeführt. Das
Drehmoment der Elektromotoren 27 wird insbesondere aufgrund
einer Temperaturerhöhung
gesenkt, wodurch die Bremskraft reduziert wird. Wenn die Bremse
betätigt
wird, speist die ECU 14 zuerst eine erste Spannung V1 zu
den Elektromotoren 27 für
eine erste Zeit T1. Dann speist die ECU 14, um die reduzierte Bremskraft
zu kompensieren, eine zweite Spannung V2 zu den Motoren 27 für eine zweite
Zeit T2.
-
Sogar wenn die zu den Elektromotoren 27 gespeiste
Spannung konstant ist, wenn die Temperatur des Elektromotors 27 beispielsweise
hoch ist, ist der Widerstand der Spulen in den Motoren 27 erhöht und die
Magnetisierung der Magneten in den Motoren 27 ist gesenkt.
Folglich ist das durch jeden Elektromotor 27 erzeugte Drehmoment
im Ver gleich zu dem in einer Referenztemperatur verringert, welche eine
gewöhnliche
Temperatur ist. Wenn beispielsweise der Temperaturkoeffizient des
Widerstandes α 0,4%
beträgt
und der Temperaturkoeffizient β des Magnets
0,2% beträgt,
wird das durch den Elektromotor 27 erzeugte Drehmoment
berechnet, um auf 71% der gewöhnlichen
Temperatur gesenkt zu werden, wenn die Temperatur des Motors 27 von
20°C (gewöhnliche
Temperatur) auf 80°C
gestiegen ist. Da das durch die Elektromotoren 27 erzeugte
Drehmoment verringert ist, ist die durch die elektrische Parkbremsanlage 40 erzeugte
Bremskraft verringert. Deshalb wird nach dem anfänglichen Bremsen, bei welchem
die erste Spannung V1 zu den Elektromotoren 27 für eine erste
Zeit T1 gespeist wird, das Nachdrücken durch Speisen einer zweiten
Spannung V2 zu den Elektromotoren 27 für eine zweite Zeit T2 durchgeführt. Folglich
wird die Verringerung der Bremskraft aufgrund dem Temperaturanstieg
der Elektromotoren 27 kompensiert.
-
Wie in 9 gezeigt,
speichert ein Speicher 45 der ECU 14 eine Steuertafel 47.
Zusätzlich
zur ersten Spannung V1 speichert die Steuertabelle 47 die
Zeit T1 des anfänglichen
Bremsens. Die ECU 14 speist basierend auf der Steuertabelle 47 Strom
zu den Elektromotoren 27.
-
Insbesondere wenn die Parkbremse
betätigt wird,
befiehlt die ECU 14 der Antriebsschaltung 13 eine
erste Spannung V1 zu den Elektromotoren 27 des Stellantriebs 12 während einer
anfänglichen Bremszeit
T1 zu speisen. Der Stellantrieb 12 wandelt eine Drehung
des Elektromotors 27 in eine geradlinige Bewegung der Hauptwelle 28 während der
Zeit T1 des anfänglichen
Bremsens um, so dass der an die Hauptwelle 28 gekoppelte
Kolben 26 bewegt wird. Danach werden die Bremsklötze 24, 25 zur
Scheibe 17 bewegt und gegen diese gedrückt.
-
Die ECU 14 erfasst Pulse,
welche durch die Pulsgeneratoren 42 erzeugt wurden. Wenn
Pulsänderungen
verschwinden, bestimmt die ECU 14, dass sich die Motoren 27 in
einem Sperrzustand befinden und stellt den Strom I vom Stromsensor 41 zu
der Zeit als einen Sperrstrom It ein. Die ECU 14 schätzt die
Temperatur des Elektromotors 27 basierend auf dem Sperrstrom
It und bestimmt eine zweite Spannung V2, welche beim Nachdrücken gespeist
wird.
-
Insbesondere während dem anfänglichen Bremsen
wird der zu den Elektromotoren 27 gespeiste Strom I gesenkt,
da die Last auf den Motoren 27 abnimmt, wenn die Motoren 27 angelassen
werden. Danach ist der Strom I bis die Bremsklötze 24, 25 die Scheibe 17 berühren, oder
während
der Leerlaufzeit im Wesentlichen konstant. Da die Last durch Drücken der
Bremsklötze 24, 25 gegen
die Scheibe 17 erhöht
wird, beginnt der Strom I zuzunehmen. Wenn die Bremsklötze 24, 25 nicht
weiter bewegt werden können,
nähert
sich der Strom I einem bestimmten Wert. Zu dieser Zeit dreht sich
der Elektromotor 27 nicht und die Wechsel der durch den
Pulsgenerator 42 erzeugten Pulse ist deshalb gleich null.
In diesem Zustand bestimmt die ECU 14, dass der Motor 27 gesperrt
ist und stellt den Strom I dieses Zustands als den Sperrstrom It
ein.
-
Danach berechnet die ECU 14 die
Temperatur der Elektromotoren 27 basierend auf dem Sperrstrom
It. Insbesondere berechnet die ECU 14 einen Betriebswiderstand
R2 des Elektromotors 27 basierend auf dem Sperrstrom It
und der ersten Spannung V1. Weiter berechnet die ECU 14 den
Betrag der Widerstandszunahme durch Vergleichen des Betriebswiderstandes
R2 mit einem gewöhnlichen
Temperatur widerstand R1 (siehe 9).
Der gewöhnliche Temperaturwiderstand
R1 wird zuvor im Speicher 45 gespeichert und als ein Referenzwiderstand
verwendet. Basierend auf dem Betrag der Widerstandszunahme und dem
Temperaturkoeffizienten des Widerstandes α berechnet die ECU 14 die
Temperatur der Elektromotoren 27.
-
Angenommen, dass der gewöhnliche
Temperaturwiderstand beispielsweise 1Ω beträgt, beträgt die erste Spannung V1 8V
und der Sperrstrom It 6,45A. In diesem Fall ist der Betrag der Widerstandszunahme
des Elektromotors 27 ((R2-R1)/Rl) 0,24, da der Betriebswiderstand
R2 1,24Ω beträgt. Ein
Wert (60), welcher durch Dividieren von 0,24 durch den Temperaturkoeffizienten
des Widerstandes α (0,4) erhalten
wird, wird zur gewöhnlichen
Temperatur (20) addiert. Folglich wird die Temperatur des Elektromotors 27 während dem
Betrieb auf 80°C
berechnet.
-
Dann bestimmt die ECU 14 den
Wert der zweiten Spannung V2, welche bei einem Nachdrücken zum
Kompensieren von Temperatureinflüssen gespeist
wird. Während
er zweiten Zeit T2, welche die Nachdrückzeit ist, befiehlt die ECU 14 der
Antriebsschaltung 13 die zweite Spannung V2 zu den Elektromotoren 27 der
Stellantriebe 12 zu speisen. Die Temperatureinwirkung der
Elektromotoren 27 wird basierend auf dem Temperaturkoeffizienten
des Widerstandes α und
dem Temperaturkoeffizienten β der
Magneten geschätzt,
welche im Speicher 45 gespeichert werden. Die Einwirkung
der Temperatur der Elektromotoren 27 wird durch das Verhältnis des durch
die Elektromotoren 27 während
dem Betrieb erzeugten Drehmoments dargestellt. Die zweite Spannung
V2 wird durch Multiplizieren des reziproken Wertes der geschätzten Temperatureinwirkung der
Elektromotoren
27 mit der ersten Spannung V1 berechnet
(siehe 10). Wenn die
erste Spannung beispielsweise 8V während dem anfänglichen
Bremsen beträgt
und die Temperatur der Elektromotoren 27 während dem
Betrieb 80°C
beträgt,
beträgt
das durch jeden Elektromotor 27 erzeugte Drehmoment 71% dessen
bei einer gewöhnlichen
Temperatur. D.h. die Einwirkung der Temperatur der Elektromotoren 27 beträgt 0,71/1.
In diesem Fall wird die zweite Spannung V2 durch Multiplizieren
der ersten Spannung V1 (8V) des anfänglichen Bremsens mit dem reziproken
Wert der Temperatureinwirkung (1/0.71) berechnet. Die zweite Spannung
V2 beträgt
somit 11,2V.
-
Die zu den Elektromotoren 27 gespeiste Spannung
wird durch die PBM- Steuerung transformiert. Die Antriebsschaltung 13 empfängt das
PBM- Leistungsverhältnis
von der ECU 14 und transformiert die Versorgungsspannung
V zu der ersten und zweiten Spannung V1, V2 und speist die Spannungen
V1, V2 zu den Elektromotoren 27 der Stellantriebe 12.
Wenn beispielsweise die erste Spannung V1 des anfänglichen
Bremsens 8V beträgt
und die Versorgungsspannung V 12V beträgt, befiehlt die ECU 14 der
Antriebsschaltung 13 das PBM- Leistungsverhältnis auf
66,76 während
dem anfänglichen
Bremsen einzustellen und befiehlt der Antriebsschaltung 13,
das PBM- Leistungsverhältnis
auf 93,36 während dem
Nachdrücken
einzustellen. Basierend auf Befehlen der ECU 14 speisen
die Antriebsschaltungen 13 die zweite Spannung V2 zu den
Elektromotoren 27 während
der zweiten Zeit T2, wodurch das Nachdrücken ausgeführt wird. Folglich ist das
Bremsen vollendet. In dieser Ausführungsform wird die zweite Zeit
durch Multiplizieren der ersten Zeit T1 mit einem im voraus bestimmten
Koeffizienten bestimmt. Die zweite Zeit T2 ist proportional zur
ersten Zeit T1 und entspricht der Temperatur des Elektro motors 27.
-
Ein Betrieb zum Lösen der Parkbremse wird nun
beschrieben werden. Die ECU 14 befiehlt der Antriebsschaltung 13 eine
Spannung zu den Elektromotoren 27 zu speisen, welche entgegengesetzt
der Spannung zum Betätigen
der Parkbremse oder die erste Spannung V1 in dieser Ausführungsform
ist (siehe 8). Folglich
wird die Parkbremse gelöst.
-
Insbesondere wenn die Parkbremse
gelöst wird, überwacht
die ECU 14 die durch die Pulsgeneratoren 42 erzeugten
Pulse, welche an den Rotationswellen (nicht gezeigt) der Elektromotoren 27 vorgesehen
sind. Zu dieser Zeit wird, da die Last auf den Motoren 27 gering
ist, das durch die Drehung jedes Motors 27 erzeugte Drehmoment
im Wesentlichen völlig
zum Bewegen der entsprechenden Hauptwelle 28, d.h. zum
Bewegen der Bremsklötze 24, 25 verwendet.
Die zurückgelegte
Strecke X der Hauptwellen 28 ist proportional zur Drehungsanzahl
der Elektromotoren 27. Deshalb erhält die ECU 14 durch Überwachen
der durch die Pulsgeneratoren 42 erzeugten Pulse die zurückgelegte
Strecke X der Hauptwellen 28. Wenn der Zählwert der
Pulse einen im voraus bestimmten Zählwert A erreicht, welcher zuvor
im Speicher 45 gespeichert wurde, bestimmt die ECU 14,
dass die zurückgelegte
Strecke der Hauptwellen 28 eine im voraus bestimmte Entfernung
XO ist und befiehlt der Antriebsschaltung 13 die Stromversorgung
der Elektromotoren zu beenden. Folglich ist das Lösen der
Parkbremse vollendet.
-
Diese Ausführungsform liefert die folgenden Vorteile.
-
Die durch die elektrische Parkbremsanlage 40 erzeugte
Bremskraft wird auf die folgende Weise gesteuert. Zuerst wird die
erste Spannung V1 zu den Elektromotoren 27 für die erste
Zeit T1 gespeist. Dann wird, um für eine Abnahme der Bremskraft
aufgrund einer Verringerung des Drehmoments der Motoren 27,
welche durch Temperaturveränderungen hervorgerufen
wird, die zweite Spannung V2 zu den Elektromotoren 27 für die zweite
Zeit T2 gespeist.
-
Die zu den Elektromotoren 27 gespeiste Spannung
wird basierend auf der Temperatur der Elektromotoren 27 angepasst.
Deshalb werden, sogar wenn sich die Temperatur der Elektromotoren 27 ändert, ein
stabiles Motordrehmoment und ein stabiles Bremsdrehmoment erzeugt.
-
Die ECU 14 überwacht
die durch die Pulsgeneratoren 42 erzeugte Pulse. Wenn es
keine Veränderungen
bei den Pulsen gibt, bestimmt die ECU 14, dass sich die
Elektromotoren 27 in den Sperrzuständen befinden und schätzt die
Temperatur der Elektromotoren 27 basierend auf dem Sperrstrom
It, wodurch die in voraus bestimmte Spannung V2, welche während dem
Nachdrücken
zu speisen ist, bestimmt.
-
Folglich wird die Temperatur der
Elektromotoren 27 ohne das Vorsehen von Temperatursensoren
geschätzt.
Mit anderen Worten wird die Temperatur der Elektromotoren 27 mit
einer einfachen Konfiguration erfasst.
-
Die zweite Spannung V2 wird durch
Multiplizieren des reziproken Wertes des Verhältnisses des erzeugten Drehmoments
der Elektromotoren 27 bei einer gewöhnlichen Temperatur zu der
Temperatur der Elektromotoren 27 während dem Betrieb mit der ersten
Spannung V1 bestimmt. Deshalb wird während dem Nachdrücken die
zweite Spannung V2 entsprechend der Temperatur der Elektromotoren 27 zu den
Elektromotoren 27 gespeist. Folglich ist eine stabile Brems kraft
erzeugt.
-
Die ECU 14 löst die Parkbremse
auf die folgende Weise. D.h. wenn der Zählwert der durch die Pulsgeneratoren 42 erzeugten
Pulse einen im voraus bestimmten Zählwert erreicht, welcher zuvor
im Speicher 45 gespeichert wurde, bestimmt die ECU 14, dass
die zurückgelegte
Strecke X der Hauptwellen 28 eine im voraus bestimmte Entfernung
X0 ist und befiehlt der Antriebsschaltung 13 die Stromversorgung zu
beenden.
-
Folglich wird die zurückgelegte
Strecke der Hauptwellen 28 ohne zusätzlichen Vorsehen von Sensoren
für zurückgelegte
Strecken berechnet. Somit wird die zurückgelegte Strecke der Hauptwellen 28 mit
einer einfachen Konfiguration erfasst. Ebenso sind die Positionen
der Bremsklötze 24, 25 stabilisiert,
wenn die Parkbremse gelöst
ist. Dies minimiert die Leerlaufentfernung in der folgenden Anwendung der
Parkbremse. Folglich wird die zum Betätigen der Parkbremse benötigte Zeit
verkürzt
und stabilisiert. Dies minimiert die benötigte Leistung der Elektromotoren 27.
-
Es sollte denjenigen mit technischen
Fähigkeiten
klar sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen speziellen
Formen ausgeführt
werden kann ohne vom Bereich und Wesen der Erfindung abzuweichen.
Es sollte insbesondere erläutert
sein, dass die Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden
kann.
-
In den Ausführungsformen der 1 bis 10 kann die elektrische Parkbremsanlage 1, 40 eine
befestigte Sattelart sein. Ebenso können Trommelbremsen anstelle
der Scheibenbremsen verwendet werden.
-
In den Ausführungsformen der 1 bis 10 können
die Bremsabschnitte 11 für die Vorderräder des
Fahrzeugs 2 vorgesehen sein.
-
In den Ausführungsformen der 1 bis 10 können
die Stellantriebe 12 und die Bremsabschnitte 11 an
einer anderen Stelle platziert sein und die Hauptwelle 28 jedes
Stellantriebs 12 kann an den Kolben 26 des entsprechenden
Bremsabschnitts 11 mit einer Leitung oder einer Hydropumpe
gekoppelt sein.
-
In der Ausführungsform der 1 bis 5 können die
Entfernungssensoren 29 die Bewegungssumme der Kolben 26 oder
Bremsklötze 24, 25 erfassen.
-
In der Ausführungsform der 1 bis 5 kann die
ECU 14 einen Sensor zum Überwachen der Betätigungsmenge
der Fußbremse
aufweisen und die Versorgungszeit T kann basierend auf einer Steuertabelle
bestimmt werde, welche der Betätigungsmenge
der Fußbremse
entspricht.
-
In den Ausführungsformen der 1 bis 10 können
die Bremsabschnitte 11 die Fußbremse und die elektrische
Parkbremse 1 enthalten. Als Alternative können die
Fußbremse
und die elektrische Parkbremse 1 unabhängig voneinander sein.
-
In den Ausführungsformen der 1 bis 10 kann, wenn die Versorgungsspannung
V weniger als die im voraus bestimmte Spannung V0 beträgt, eine Sprachführung oder
ein Warngeräusch
mit einem Lautsprecher erzeugt werden.
-
In den Ausführungsformen der 1 bis 10 kann die Antriebsschaltung 13 durch
andere Arten an Spannungssteu ereinrichtungen für Motoren ersetzt werden.
-
In den Ausführungsformen der 1 bis 10 kann der Speicher 33 (der
Speicher 45) die im voraus bestimmte Zeit tx (die erste
Zeit T1) speichern, und die Steuertabelle 37 (die Steuertabelle 47)
kann die im voraus bestimmte Spannung V0 (die ersts Spannung V1)
speichern. D.h. die durch die elektrische Parkbremsanlage 1 (die
elektrische Parkbremsanlage 40) erzeugte Bremskraft kann
durch Einstellen der zu den Elektromotoren 27 gespeisten
Spannung auf die im voraus bestimmte Spannung V0 (die erste Spannung
V1) und durch Speisen der Spannung für eine im voraus bestimmte
Zeit tx (die erste Zeit T1) gesteuert werden, je nach dem wie es
die Umstände fordern.
-
In der Ausführungsform der 6 bis 10 kann
ein Temperatursensor in jedem Elektromotor 27 vorgesehen
werden und die zu den Elektromotoren 27 gespeiste Spannung
kann basierend auf dem Erfassungsergebnis der Temperatursensoren
angepasst werden.
-
In der Ausführungsform der 6 bis 10 speichert
die Steuertabelle 47 die erste Zeit T1, welche die anfängliche
Bremszeit ist, welche dem Zustand des Fahrzeugs 2 entspricht.
Die Steuertabelle 47 kann jedoch die zweite Zeit T2 speichern.
Das Steuern des anfänglichen
Bremsens kann durch Speisen der ersten Spannung V1 zu den Elektromotoren 27 für die erste
Zeit T1 unabhängig
vom Zustand des Fahrzeugs 2 ausgeführt werden. Die zweite Spannung
V2 kann zu den Elektromotoren 27 für die zweite Zeit T2 gespeist
werden, nachdem es keine Veränderungen
der durch die Pulsgeneratoren 42 erzeugten Pulse gibt,
d.h. nachdem die Elektromotoren 27 gesperrt wurden.
-
In den Ausführungsformen der 1 bis 10 kann die im voraus bestimmte Spannung
V0 (die erste Spannung V1) und die im voraus bestimmte Zeit tx (die
erste Zeit T1) in der Steuertabelle 37 (der Steuertabelle 47)
gespeichert werden und die ECU 14 kann die im voraus bestimmte
Spannung V0 (die erste Spannung V1) und die im voraus bestimmte
Zeit tx (die erste Zeit T1) basierend auf dem Zustand des Fahrzeugs
bestimmen.
-
In den Ausführungsformen der 6 bis 10 kann die Temperatur der Elektromotoren 27 vor
Betätigen
der Parkbremse erfasst werden und die zu speisende Spannung kann
im voraus zum Kompensieren der der Temperatureinwirkung angepasst
werden.
-
In der Ausführungsform der 6 bis 10 kann
die im voraus bestimmte Spannung nicht nur gesteuert werden, wenn
die Temperatur der Elektromotoren 27 höher als die. gewöhnliche
Temperatur ist, sondern auch wenn die Temperatur der Elektromotoren 27 weniger
als die gewöhnliche
Temperatur beträgt.
-
In der Ausführungsform der 6 bis 10 kann
der Stromsensor 41 in der Antriebsschaltung durch einen
Shunt-Widerstand zum Erfassen der zu den Elektromotoren 27 gespeisten
Stroms I ersetzt werden.
-
In der Ausführungsform der 6 bis 10 kann
eine Tabelle, welche die durch im voraus durchgeführte Versuche
erhaltene zweite Spannung V2 zum Nachdrücken speichert, verwendet werden.
-
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen
gelten als veranschaulichend und nicht einschränkend und die Er findung ist
nicht auf die hierin angegebenen Details zu beschränken, aber kann
innerhalb des Bereiches und der Entsprechung der anhängenden
Ansprüche
verändert
werden.