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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Parkbremssteuervorrichtung zum Steuern einer elektrischen Parkbremse.
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Stand der Technik
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Im Allgemeinen ist eine Parkbremse zusätzlich zu einer Hydraulikbremse wie beispielsweise einer Betriebsbremse (Bremspedal), die eine Bremskraft mittels eines hydraulischen Drucks erzeugt, in einem Fahrzeug montiert. Die einfachste Parkbremse erzeugt eine Bremskraft, wenn ein Betätigungshebel gezogen wird, ein Draht betrieben und ein Bremskörper (Bremsklotz) aktiviert wird.
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In den vergangenen Jahren wurde eine elektrische Parkbremse (EPB) verwendet, die einen Elektromotor antreibt, um eine Bremskraft zu erzeugen oder freizugeben, wenn ein Fahrer einen Betätigungsschalter betätigt. Bei der elektrischen Parkbremse wird, wenn der Elektromotor angetrieben wird, ein Bremskörper gegen einen Scheibenrotor gedrückt, so dass die Bremskraft erzeugt wird.
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Wenn die elektrische Parkbremse aktiviert wird, um ein Fahrzeug zu parken, dehnen sich der Bremskörper und der Scheibenrotor, die in der Parkbremse enthalten sind, durch Wärme, die durch ein Bremsen erzeugt wird, während das Fahrzeug angetrieben wird, thermisch aus. Wenn die Parkbremse aktiviert wird, während der Bremskörper und der Scheibenrotor thermisch ausgedehnt sind, kühlen sich der Bremskörper und der Scheibenrotor im Verlauf der Zeit ab und ziehen sich zusammen, so dass das Risiko besteht, dass sich die Bremskraft verringert.
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Daher wird, um eine benötigte Bremskraft auch nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeit aufrechtzuerhalten, ein Verfahren vorgeschlagen, das die mangelnde Bremskraft durch Wiederantreiben bzw. erneutes Antreiben des Elektromotors in regelmäßigen Zeitintervallen nach der Aktivierung der elektrischen Parkbremse kompensiert (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
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Außerdem wird ein Verfahren vorgeschlagen, das die Temperatur des Bremskörpers auf der Grundlage eines Fahrzeugzustands wie beispielsweise einer Änderung einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Außenlufttemperatur schätzt und die Zeitintervalle, in denen der Elektromotor wieder angetrieben wird, auf der Grundlage der geschätzten Temperatur bestimmt (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
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Zitierungsliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-225701 A
- Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-119343 A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei dem Verfahren, das den Elektromotor in regelmäßigen Intervallen wieder bzw. erneut antreibt, besteht jedoch, wenn sich der Bremskörper und der Scheibenrotor schneller als geschätzt abkühlen, das Risiko, dass die Bremskraft kleiner als benötigt wird, bevor der Elektromotor wieder angetrieben wird. Wenn sich die Bremskraft nicht so viel verringert, wird außerdem ein elektrischer Strom nutzlos dem Elektromotor zugeführt, so dass sich der Energieverbrauch verschlechtert.
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Bei dem Verfahren, das die Temperatur des Bremskörpers auf der Grundlage des Fahrzeugzustands schätzt, wird die Temperatur des Bremskörpers durch verschiedene Faktoren beeinflusst, so dass es nicht einfach ist, die Temperatur des Bremskörpers genau zu schätzen. Wenn die Schätzung der Temperatur des Bremskörpers nicht genau ist, besteht das Risiko, dass der Elektromotor nicht zu einem geeigneten Zeitpunkt wieder bzw. erneut angetrieben wird.
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Die vorliegende Erfindung entstand im Hinblick auf die obigen Umstände, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Parkbremssteuervorrichtung zu schaffen, die die Bremskraft geeignet aufrechterhalten kann.
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Lösung für das Problem
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Um das oben beschriebene Problem zu lösen, enthält gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine elektrische Parkbremssteuervorrichtung zum Erzeugen einer Bremskraft durch Antreiben eines Elektromotors, um Bremskörper an einen Scheibenrotor zu drücken: eine Stromzufuhreinheit zum Zuführen eines Motorstroms zu dem Elektromotor und zum Stoppen der Zufuhr des Motorstroms, wenn der Motorstrom einen vorbestimmten Sollstromwert erreicht; eine Zufuhrzeitmesseinheit zum Messen einer Zufuhrzeit des Motorstroms; eine Wartezeiteinstelleinheit zum Einstellen einer Wartezeit von dem Zeitpunkt, zu dem die Zufuhr des Motorstroms gestoppt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Zufuhr des Motorstroms das nächste Mal neu gestartet wird, auf der Grundlage der gemessenen Motorstromzufuhrzeit; und eine Steuereinheit zum Anweisen der Stromzufuhreinheit, den Motorstrom entsprechend der eingestellten Wartezeit zuzuführen.
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Die Zufuhrzeitmesseinheit misst eine Zeit, während derer der Motorstrom zugeführt wird, während eine Last, die größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, an den Elektromotor angelegt wird, als die Motorstromzufuhrzeit.
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Wenn die Motorstromzufuhrzeit länger als eine vorbestimmte Standardzufuhrzeit ist, kann die Wartezeiteinstelleinheit die Wartezeit auf kürzer als eine vorbestimmte Standardwartezeit einstellen.
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Wenn die Motorstromzufuhrzeit kürzer oder gleich der Standardzufuhrzeit ist, kann die Wartezeiteinstelleinheit die Wartezeit auf länger oder gleich der Standardwartezeit einstellen.
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Wenn die Motorstromzufuhrzeit kürzer oder gleich einer vorbestimmten Endbestimmungszeit ist, die kürzer als die Standardzufuhrzeit ist, kann die Wartezeiteinstelleinheit das Zuführen des Motorstroms das nächste Mal und die folgenden Male beenden.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine elektrische Parkbremssteuervorrichtung zu schaffen, die die Bremskraft geeignet aufrechterhalten kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Diagramm, das eine elektrische Parkbremsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines idealen Motorstromzufuhrmusters und eines idealen Begrenzungskraftänderungsmusters entsprechend dem idealen Motorstromzufuhrmuster;
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3 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Betriebs der elektrischen Parkbremsvorrichtung, wenn die Temperaturen von Bremskörpern und eines Scheibenrotors höher als bei einer idealen Bedingung sind;
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4 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Betrieb der elektrischen Parkbremsvorrichtung, wenn die Temperaturen der Bremskörper und des Scheibenrotors niedriger als bei einer idealen Bedingung sind; und
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5 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Betriebs der elektrischen Parkbremsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genauer mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine elektrische Parkbremsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die elektrische Parkbremsvorrichtung 100, die in 1 gezeigt ist, enthält eine elektrische Parkbremse 20, eine EPB-ECU (elektronische Steuereinheit) 10, die eine Steuervorrichtung der elektrischen Parkbremse 20 ist, und einen Betätigungsschalter 30.
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Die elektrische Parkbremse 20 enthält einen Scheibenrotor 23, der sich zusammen mit einem Rad (in den Zeichnungen nicht gezeigt) auf einstückige Weise dreht, einen Bremssattel 22 und einen Elektromotor 21. Innerhalb eines Körpers 27 des Bremssattels 22 sind Bremsklötze 24 und 25 derart vorgesehen, dass ein Teil des Scheibenrotors 23 dazwischen angeordnet ist. Der Bremsklotz 24 ist an dem Körper 27 fixiert. Der andere Bremsklotz 25 ist über einen Dreh-Linear-Bewegungswandlungsmechanismus 26 an dem Körper 27 angebracht. Der Dreh-Linear-Bewegungswandlungsmechanismus 26 weist eine Funktion zum Umwandeln normaler und umgekehrter Drehungen des Elektromotors 21 in eine Hin- und Herbewegung in der Drehachsrichtung auf.
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In der elektrischen Parkbremse 20, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird, wenn sich der Elektromotor 21 in der normalen Richtung dreht, der Bremsklotz 25 über den Dreh-Linear-Bewegungswandlungsmechanismus 26 in Richtung zum Scheibenrotor 23 hin bewegt. Dadurch wird der Scheibenrotor 23 durch die Bremsklötze 24 und 25 eingeklammert bzw. eingeklemmt, so dass eine Bremskraft erzeugt wird. Wenn sich andererseits der Elektromotor 21 in der umgekehrten Richtung dreht, wird der Bremsklotz 25 über den Dreh-Linear-Bewegungswandlungsmechanismus 26 von dem Scheibenrotor 23 weg bewegt. Dadurch wird die Bremskraft freigegeben.
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Der Scheibenrotor 23 und die Bremsklötze 24 und 25 werden mit einer Betriebsbremse geteilt, die verwendet wird, wenn das Fahrzeug angetrieben wird.
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Die EPB-ECU 10 ist als ein Mikroprozessor aufgebaut, der eine CPU enthält. Die EPB-ECU 10 enthält eine arithmetische Einheit, die arithmetische Berechnungen mittels eines Mikrocomputers durchführt, einen ROM, der verschiedene Verarbeitungsprogramme speichert, einen RAM, der zeitweilig Daten und Programme speichert und als ein Arbeitsbereich zum Speichern von Daten und zum Ausführen eines Programms verwendet wird, eine Speichervorrichtung wie beispielsweise eine Festplatte, die Daten speichert, einen Eingabe-/Ausgabeport zum Senden und Empfangen verschiedener Signale, einen Treiber zum Antreiben eines externen Aktuators, einen Sensor zum Erfassen eines Stroms und einer Spannung und Ähnliches. Die EPB-ECU 10 steuert den Betrieb der elektrischen Parkbremse 20 durch Steuern der Drehung des Elektromotors 21.
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Der Betätigungsschalter 30, ein Schaltpositionssensor 32 und ein Neigungswinkelsensor 33 sind mit der EPB-ECU 10 verbunden. Der Betätigungsschalter 30 ist beispielsweise auf einer Instrumententafel des Fahrzeugs (Armaturenbrett) vorgesehen und stellt Informationen betreffend eine Aktivierung oder eine Freigabe der elektrischen Parkbremse 20 bereit, die von einem Fahrer oder Ähnlichem in die EPB-ECU 10 eingegeben werden. Der Schaltpositionssensor 32 ist beispielsweise in der Nähe eines Schalthebels vorgesehen und stellt Informationen, die die Position des Schalthebels angeben, der EPB-ECU 10 zur Verfügung. Der Neigungswinkelsensor 33 stellt Informationen, die eine Neigung des Fahrzeugs angeben, der EPB-ECU 10 zur Verfügung.
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Die EPB-ECU 10 enthält eine Stromzufuhreinheit 11, eine Zufuhrzeitmesseinheit 12, eine Wartezeiteinstelleinheit 13 und eine Steuereinheit 14.
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Die Stromzufuhreinheit 11 führt dem Elektromotor 21 einen Strom (auch als „Motorstrom” bezeichnet) zu. Die Stromzufuhreinheit 11 startet die Zufuhr des Motorstroms auf eine Anweisung von der Steuereinheit 14 hin. Wenn die Stromzufuhreinheit 11 den Motorstrom zuführt, überwacht sie einen Motorstromwert Im und stoppt die Zufuhr des Motorstroms, wenn der Motorstromwert Im einen vorbestimmten Sollstromwert It erreicht. Mit anderen Worten, die Stromzufuhreinheit 11 stoppt die Zufuhr des Motorstroms, wenn Im ≥ It erfüllt ist. Es fließt ein Einschaltstromstoß in den Elektromotor 21 unmittelbar nach dem Starten der Zufuhr des Motorstroms, so dass der Motorstromwert kurzzeitig den Sollstromwert It überschreiten kann. Wenn der Motorstromwert Im den Sollstromwert It unmittelbar nach dem Starten der Zufuhr des Motorstroms erreicht, ist es daher wünschenswert, wenn die Stromzufuhreinheit 11 die Zufuhr des Motorstroms nicht stoppt.
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Die Zufuhrzeitmesseinheit 12 misst eine Zufuhrzeit Ts des Motorstroms von der Stromzufuhreinheit 11. Genauer gesagt misst die Zufuhrzeitmesseinheit 12 eine Zeit, während derer der Motorstrom zugeführt wird, während eine Last, die größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, an den Elektromotor 21 angelegt wird, als die Motorstromzufuhrzeit Ts.
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Der Motorstrom variiert entsprechend einer Last, die an den Elektromotor 21 angelegt wird. Die Last, die an den Elektromotor 21 gemäß der Ausführungsform angelegt wird, entspricht einer Reaktionskraft auf eine Kraft, durch die die Bremsklötze 24 und 25 den Scheibenrotor 23 zwischen sich aufnehmen (auch als „Klemmkraft” bezeichnet). Wenn die Bremsklötze 24 und 25 von dem Scheibenrotor 23 getrennt sind, wie es in 1 gezeigt ist, wird, auch wenn der Motorstrom zugeführt wird, um den Elektromotor 21 zu drehen, kaum eine Last an den Elektromotor 21 angelegt, so dass der Motorstrom kaum fließt. Der Motorstrom zu diesem Zeitpunkt kann auch als „Lastfreistrom” bezeichnet werden. Wenn die Bremsklötze 24 und 25 beginnen, sich gegen den Scheibenrotor 23 zu drücken, erhöht sich die Last, die an den Elektromotor 21 angelegt wird, und der Motorstrom erhöht sich ebenfalls proportional zu der Erhöhung der Last. Der Motorstrom zu diesem Zeitpunkt kann auch als „Laststrom” bezeichnet werden. In der Ausführungsform misst die Zufuhrzeitmesseinheit 12 eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem eine Last an den Elektromotor 21 angelegt wird und der Motorstromwert Im seine Erhöhung gegenüber dem Lastfreistrom beginnt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Motorstromwert Im den Sollstromwert It erreicht und die Zufuhr des Motorstroms gestoppt wird, als die Motorstromzufuhrzeit Ts.
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Die Wartezeiteinstelleinheit 13 stellt eine Wartezeit Tw von dem Zeitpunkt, zu dem die Zufuhr des Motorstroms gestoppt wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Zufuhr des Motorstroms das nächste Mal neu gestartet wird, auf der Grundlage der Motorstromzufuhrzeit Ts, die von der Zufuhrzeitmesseinheit 12 gemessen wird, ein. Genauer gesagt stellt die Wartezeiteinstelleinheit 13 die Wartezeit Tw auf kürzer als eine vorbestimmte Standardwartezeit Tw_st ein, wenn die Motorstromzufuhrzeit Ts länger als eine vorbestimmte Standardzufuhrzeit Ts_st ist. Wenn andererseits die Motorstromzufuhrzeit Ts kürzer oder gleich der Standardzufuhrzeit Ts_st ist, stellt die Wartezeiteinstelleinheit 13 die Wartezeit Tw auf länger oder gleich der Standardwartezeit Tw_st ein. Die Standardzufuhrzeit Ts_st und die Standardwartezeit Tw_st sind optimale Werte, die mittels Experiment, Simulation oder Ähnlichem bei einer vorbestimmten idealen Bedingung (Anfangstemperaturen der Bremsklötze und des Scheibenrotors, Außenlufttemperatur, Windgeschwindigkeit und Ähnliches) bestimmt werden. Die Standardzufuhrzeit Ts_st und die Standardwartezeit Tw_st werden später beschrieben.
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Wenn die Motorstromzufuhrzeit Ts kürzer oder gleich einer vorbestimmten Endbestimmungszeit Ts_end ist, bestimmt die Wartezeiteinstelleinheit 13, das nächste Mal und weitere Male keine Klemmsteuerung durchzuführen. Die Endbestimmungszeit Ts_end wird auf kürzer als die Standardzufuhrzeit Ts_st eingestellt.
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Die Steuereinheit 14 führt verschiedene Steuerungen in Kooperation mit der Stromzufuhreinheit 11, der Zufuhrzeitmesseinheit 12 und der Wartezeiteinstelleinheit 13 durch. Wenn beispielsweise die Steuereinheit 14 eine Aktivierungsanweisung der elektrischen Parkbremse 20 von dem Betätigungsschalter 30 empfängt, bewirkt die Steuereinheit 14, dass die Stromzufuhreinheit 11 die Zufuhr des Motorstroms startet. Dadurch wird der Scheibenrotor 23 von den Bremsklötzen 24 und 25 eingeklemmt, so dass die Parkbremse aktiviert wird. Wenn die Wartezeit Tw nach dem Stoppen der Zufuhr des Motorstroms verstrichen ist, bewirkt die Steuereinheit 14, dass die Stromzufuhreinheit die Zufuhr des Motorstroms neu startet. Dadurch wird der Scheibenrotor 23 erneut von den Bremsklötzen 24 und 25 eingeklemmt, und es wird eine Verringerung der Bremskraft kompensiert.
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Die Steuereinheit 14 kann auf der Grundlage von Informationen von dem Schaltpositionssensor 32 bestimmen, ob die Klemmsteuerung wieder bzw. erneut durchzuführen ist. Wenn sich beispielsweise der Schalthebel in der Parkposition eines Automatikgetriebes befindet oder wenn ein Gang bei einem manuellen Getriebe eingelegt ist, kann ein Parkvermögen sogar dann gewährleistet werden, wenn sich die Bremskraft der Parkbremse etwas verringert. Daher kann die Steuereinheit 14 die Klemmsteuerung erneut durchführen, wenn sich der Schalthebel an einer anderen Position als der Parkposition eines Automatikgetriebes befindet oder wenn bei einem manuellen Getriebe kein Gang eingelegt ist. Dadurch ist es möglich, den Energieverbrauch zu verbessern.
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Die Steuereinheit 14 kann auf der Grundlage von Informationen von dem Neigungswinkelsensor 33 bestimmen, ob die Klemmsteuerung erneut durchzuführen ist. Wenn das Fahrzeug auf einer Neigung parkt, deren Neigungswinkel nicht so groß ist, kann ein Parkvermögen auch dann gewährleistet werden, wenn sich die Bremskraft der Parkbremse etwas verringert. Daher kann die Steuereinheit 14 die Klemmsteuerung erneut durchführen, wenn der Neigungswinkel des Fahrzeugs größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist. Dadurch ist es möglich, den Energieverbrauch zu verbessern.
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Im Folgenden wird ein spezieller Betrieb der elektrischen Parkbremsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zunächst wird ein ideales Motorstromzufuhrmuster zum Definieren der Standardzufuhrzeit Ts_st und der Standardwartezeit Tw_st beschrieben.
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2 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines idealen Motorstromzufuhrmusters und eines idealen Klemmkraftänderungsmusters entsprechend dem idealen Motorstromzufuhrmuster. Das ideale Motorstromzufuhrmuster und das ideale Klemmkraftänderungsmuster, die in 2 gezeigt sind, werden mittels eines Experiments oder einer Simulation bei einer vorbestimmten idealen Bedingung (Anfangstemperaturen der Bremsklötze und des Scheibenrotors, Außenlufttemperatur, Windgeschwindigkeit und Ähnliches) bestimmt.
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2 zeigt ein erstes Klemmen, das durchgeführt wird, wenn der Betätigungsschalter 30 eingeschaltet wird, und zwei erneute Klemmvorgänge (auch als zweites Klemmen und drittes Klemmen bezeichnet), die nach dem ersten Klemmen durchgeführt werden.
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Bei dem ersten Klemmvorgang fließt, wenn der Motorstrom zu einem Zeitpunkt t1 zugeführt wird, ein Einschaltstromstoß und der Elektromotor 21 startet seine Drehung. Zu diesem Zeitpunkt sind jedoch die Bremsklötze 24 und 25 von dem Scheibenrotor 23 getrennt, und es wird keine Last an den Elektromotor 21 angelegt, so dass sich der Motorstrom auf den Lastfreistrom verringert. Zu diesem Zeitpunkt wird keine Klemmkraft erzeugt, wie es in 2 gezeigt ist.
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Wenn danach der Scheibenrotor 23 zu einem Zeitpunkt t2 zwischen den Bremsklötzen 24 und 25 aufgenommen wird, wird eine Last an den Elektromotor 21 angelegt, und der Motorstrom beginnt sich proportional zu der Zeit zu erhöhen. Zu diesem Zeitpunkt erhöht sich ebenfalls die Klemmkraft proportional zu der Zeit, wie es in 2 gezeigt ist.
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Wenn daher der Motorstromwert Im zu dem Zeitpunkt t3 den Sollstromwert It erreicht, wird die Zufuhr des Motorstroms gestoppt. Der Sollstromwert It wird auf einen Wert eingestellt, der eine Sollklemmkraft erzielt, die durch Addieren eines vorbestimmten Spielraums zu einer benötigten Klemmkraft erhalten wird. Hier ist die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 eine Standardzufuhrzeit Ts_st1 des ersten Klemmens.
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Wenn die Zufuhr des Motorstroms zu dem Zeitpunkt t3 gestoppt wird, verringert sich die Klemmkraft graduell, wie es in 2 gezeigt ist. Dieses kommt daher, dass sich die Temperaturen des Scheibenrotors 23 und der Bremsklötze 24 und 25 im Verlauf der Zeit verringern und eine Kontraktion des Scheibenrotors 23 und der Bremsklötze 24 und 25 auftritt. Die Klemmkraft verringert sich proportional zu der Verringerung der Temperaturen des Scheibenrotors 23 und der Bremsklötze 24 und 25.
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Danach wird zu einem Zeitpunkt t4, nachdem eine Standardwartezeit Tw_st1 seit dem Zeitpunkt, zu dem der Motorstrom bei dem ersten Klemmen gestoppt wurde, verstrichen ist, die Zufuhr des Motorstroms neu gestartet, und es wird das zweite Klemmen durchgeführt. Die verringerte Klemmkraft wird mittels des zweiten Klemmens wieder auf die Sollklemmkraft hergestellt. Die Standardwartezeit Tw_st1 wird derart eingestellt, dass die Klemmkraft nicht kleiner als die benötigte Klemmkraft wird. Bei dem zweiten Klemmen ist zu dem Zeitpunkt T4, zu dem die Zufuhr des Motorstroms gestartet wird, bereits eine Last an den Elektromotor 21 angelegt, so dass eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt t4 bis zu dem Zeitpunkt t5, zu dem die Zufuhr des Motorstroms gestoppt wird, eine Standardzufuhrzeit Ts_st2 des zweiten Klemmens ist.
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Danach wird zu dem Zeitpunkt t6, nachdem die Standardwartezeit Tw_st2 seit dem Zeitpunkt, zu dem der Motorstrom bei dem zweiten Klemmen gestoppt wurde, verstrichen ist, die Zufuhr des Motorstroms neu gestartet, und es wird das dritte Klemmen durchgeführt. Die verringerte Klemmkraft wird mittels des dritten Klemmens auf die Sollklemmkraft wiederhergestellt. Die Standardwartezeit Tw_st2 wird derart eingestellt, dass die Klemmkraft nicht kleiner als die benötigte Klemmkraft wird. Eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt t6, zu dem die Zufuhr des Motorstroms gestartet wird, bis zu dem Zeitpunkt t7, zu dem die Zufuhr des Motorstroms gestoppt wird, ist eine Standardzufuhrzeit Ts_st3 des dritten Klemmens.
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Das ideale Motorstromzufuhrmuster und das ideale Klemmkraftänderungsmuster entsprechend dem idealen Motorstromzufuhrmuster wurden beschrieben. Auch wenn in 2 die ersten bis dritten Klemmvorgänge gezeigt sind, kann derselbe Klemmbetrieb wiederholt werden. In der elektrischen Parkbremsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform wird die Wartezeit zwischen den Klemmvorgängen auf der Grundlage der Standardzufuhrzeiten Ts_st1, Ts_st2, Ts_st3 usw. und der Standardwartezeiten Tw_st1, Tw_st2 usw. in dem idealen Motorstromzufuhrmuster eingestellt.
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3 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Betriebs der elektrischen Parkbremsvorrichtung, wenn die Temperaturen der Bremsklötze und des Scheibenrotors höher als bei einer idealen Bedingung sind. 3 zeigt außerdem ein Zeitdiagramm eines Motorstromzufuhrmusters und eines Klemmkraftänderungsmusters entsprechend dem Motorstromzufuhrmuster.
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3 zeigt außerdem das erste Klemmen, das durchgeführt wird, wenn der Betätigungsschalter 30 eingeschaltet wird, und die zweiten und dritten Klemmvorgänge, die nach dem ersten Klemmen durchgeführt werden.
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Bei dem ersten Klemmvorgang wird, wenn der Betätigungsschalter 30 zu dem Zeitpunkt t1 eingeschaltet wird, dem Elektromotor 21 ein Strom von der Stromzufuhreinheit 11 zugeführt. Wie es in 3 gezeigt ist, fließt ein Einschaltstromstoß unmittelbar nach dem Start der Zufuhr des Stroms, und der Elektromotor 21 beginnt sich zu drehen. Es wird jedoch keine Last an den Elektromotor 21 angelegt, so dass sich der Motorstrom auf den Lastfreistrom verringert. Zu diesem Zeitpunkt wird keine Klemmkraft erzeugt, wie es in 3 gezeigt ist.
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Wenn danach der Bremsklotz 25 in Kontakt mit dem Scheibenrotor 23 gelangt und der Scheibenrotor 23 zu dem Zeitpunkt t2 zwischen den Bremsklötzen 24 und 25 eingeschlossen wird, wird eine Last an den Elektromotor 21 angelegt, und der Motorstrom beginnt sich proportional zu der Zeit zu erhöhen. Zu diesem Zeitpunkt erhöht sich die Klemmkraft ebenfalls proportional zu der Zeit, wie es in 3 gezeigt ist. Hier ist in dem Beispiel, das in 3 gezeigt ist, die Zeitdauer von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 kürzer als diejenige bei der idealen Bedingung, die in 2 gezeigt ist. Dieses kommt daher, dass sich der Scheibenrotor 23 und die Bremsklötze 24 und 25 gegenüber der idealen Bedingung thermisch ausdehnen, so dass nach einer kürzeren Zeitdauer nach dem Zeitpunkt, zu dem die Zufuhr des Motorstroms gestartet wird, eine Last an den Elektromotor 21 angelegt wird.
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Wenn danach der Motorstromwert Im zu dem Zeitpunkt t3 den Sollstromwert It erreicht, stoppt die Stromzufuhreinheit 11 die Zufuhr des Motorstroms. Die Zufuhrzeitmesseinheit 12 misst eine Motorstromzufuhrzeit Ts1 ab dem Zeitpunkt t2, zu dem eine Last an den Elektromotor 21 angelegt wird, und der Motorstromwert Im startet seine Erhöhung zu dem Zeitpunkt t3, zu dem der Motorstromwert Im den Sollstromwert It erreicht.
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Wenn die Zufuhr des Motorstroms zu dem Zeitpunkt t3 gestoppt wird, verringert sich die Klemmkraft graduell, wie es in 3 gezeigt ist. Hier sind in diesem Beispiel die Temperaturen des Scheibenrotors 23 und der Bremsklötze 24 und 25 höher als diejenigen bei der idealen Bedingung, die in 2 beschrieben wurde, so dass die Verringerung der Temperatur des Scheibenrotors 23 und der Bremsklötze 24 und 25 je Zeiteinheit größer als bei der idealen Bedingung ist. Daher ist in diesem Beispiel die Verringerung der Klemmkraft je Zeiteinheit größer als bei der idealen Bedingung. Wenn daher die Standardwartezeit Tw_st1 seit dem ersten Klemmen wie in dem Fall der idealen Bedingung verstrichen ist, kann die Klemmkraft kleiner als die benötigte Klemmkraft werden, wie es durch die Strich-Punkt-Linie in 3 gezeigt ist.
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Daher ändert die Wartezeiteinstelleinheit 13 gemäß der Ausführungsform eine Wartezeit Tw1 auf der Grundlage der Motorstromzufuhrzeit Ts1, die von der Zufuhrzeitmesseinheit 12 gemessen wird. Je höher die Temperaturen des Scheibenrotors 23 und der Bremsklötze 24 und 25 sind, umso größer und weicher sind der Scheibenrotor 23 und die Bremsklötze 24 und 25, so dass sich die Zeitdauer, während derer der Elektromotor 21 mit einer angelegten Last angetrieben wird, d. h. die Motorstromzufuhrzeit Ts1, erhöht. Die elektrische Parkbremsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform berücksichtigt dieses und bestimmt die Wartezeit Tw1 auf der Grundlage der Motorstromzufuhrzeit Ts1.
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Insbesondere wenn die Motorstromzufuhrzeit Ts1 länger als die Standardzufuhrzeit Ts_st1 ist, stellt die Wartezeiteinstelleinheit 13 die Wartezeit Tw1 auf kürzer als die Standardwartezeit Tw_st1 des ersten Klemmens ein. Dadurch wird das zweite Klemmen zu dem Zeitpunkt t4 gestartet, wie es in 3 gezeigt ist, und die Klemmkraft kann auf die Sollklemmkraft wiederhergestellt werden, bevor die Klemmkraft kleiner als die benötigte Klemmkraft wird, so dass die Klemmkraft größer oder gleich der benötigten Klemmkraft gehalten werden kann.
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Bei dem zweiten Klemmvorgang wird eine Motorstromzufuhrzeit Ts2 von der Zufuhrzeitmesseinheit 12 gemessen. Die Wartezeiteinstelleinheit 13 stellt eine Wartezeit Tw2 von dem zweiten Klemmvorgang bis zu dem dritten Klemmvorgang auf der Grundlage der Motorstromzufuhrzeit Ts2 ein. Insbesondere wenn die Motorstromzufuhrzeit Ts2 länger als die Standardzufuhrzeit Ts_st2 des zweiten Klemmens ist, stellt die Wartezeiteinstelleinheit 13 die Wartezeit tw2 auf kürzer als die Standardwartezeit Tw_st2 ein. Dadurch wird das dritten Klemmen zu dem Zeitpunkt t6 gestartet, wie es in 3 gezeigt ist, so dass die Klemmkraft auf die Sollklemmkraft wiederhergestellt werden kann. Während und nach dem dritten Klemmvorgang wird dieselbe Steuerung wie in dem zweiten Klemmvorgang wiederholt.
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In einem n-ten (n ist eine ganze Zahl von größer oder gleich 1) Klemmvorgang wird angenommen, dass die Verringerung der Klemmkraft klein ist und kein weiteres erneutes Klemmen notwendig ist, wenn eine gemessene Motorstromzufuhrzeit Tsn kürzer oder gleich einer vorbestimmten Endbestimmungszeit Ts_end ist. Daher bestimmt die Wartezeiteinstelleinheit 13 in diesem Fall, ein erneutes Klemmen das nächste Mal und weitere Male zu beenden bzw. nicht durchzuführen. Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass ein nutzloser Motorstrom in den Elektromotor 21 fließt, so dass der Energieverbrauch verbessert werden kann.
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4 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines Betriebs der elektrischen Parkbremsvorrichtung, wenn die Temperaturen der Bremsklötze und des Scheibenrotors niedriger als bei der idealen Bedingung sind. 4 zeigt außerdem ein Zeitdiagramm eines Motorstromzufuhrmusters und eines Klemmkraftänderungsmusters entsprechend dem Motorstromzufuhrmuster.
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4 zeigt das erste Klemmen, das durchgeführt wird, wenn der Betätigungsschalter 30 eingeschaltet wird, und das zweite Klemmen, das nach dem ersten Klemmen durchgeführt wird.
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Bei dem ersten Klemmvorgang wird die Motorstromzufuhrzeit Ts1 von der Zufuhrzeitmesseinheit 12 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben gemessen. Die Wartezeiteinstelleinheit 13 bestimmt die Wartezeit Tw1 auf der Grundlage der Motorstromzufuhrzeit Ts1. In diesem Beispiel sind die Temperaturen des Scheibenrotors 23 und der Bremsklötze 24 und 25 niedriger als bei der idealen Bedingung, so dass eine Verringerung der Temperaturen des Scheibenrotors 23 und der Bremsklötze 24 und 25 je Zeiteinheit kleiner als bei der idealen Bedingung ist. Daher ist in diesem Beispiel die Verringerung der Klemmkraft je Zeiteinheit kleiner als bei der idealen Bedingung. Wenn somit die Standardwartezeit Tw_st1 seit dem ersten Klemmen verstrichen ist, könnte sich die Klemmkraft nicht so weit wie bei der idealen Bedingung verringert haben. Wenn ein erneutes Klemmen durchgeführt wird, wenn die Verringerung der Klemmkraft gering ist, erhöht sich die Anzahl der erneuten Klemmvorgänge mehr als notwendig und es verschlechtert sich der Energieverbrauch.
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Daher stellt die Wartezeiteinstelleinheit 13 in der elektrischen Parkbremsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform die Wartezeit Tw1 auf länger oder gleich der Standardwartezeit Tw_st1 des ersten Klemmens ein, wenn die Motorstromzufuhrzeit Ts1 kürzer oder gleich der Standardzufuhrzeit Ts_st1 ist. Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass das zweite Klemmen durchgeführt wird, während sich die Klemmkraft nicht so weit verringert hat. Somit kann der Energieverbrauch verbessert werden.
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Bei dem zweiten Klemmvorgang wird die Motorstromzufuhrzeit Ts2 von der Zufuhrzeitmesseinheit 12 gemessen. In diesem Beispiel ist die Motorstromzufuhrzeit Ts2 kürzer oder gleich der vorbestimmten Endbestimmungszeit Ts_end, so dass die Wartezeiteinstelleinheit 13 bestimmt, ein erneutes Klemmen das nächste Mal und weitere Male zu beenden bzw. nicht durchzuführen.
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Wenn die Wartezeiteinstelleinheit 13 die Wartezeit Tw in einem jeweiligen Klemmbetrieb einstellt, kann die Wartezeiteinstelleinheit 13 die Wartezeit Tw entsprechend einem zuvor erzeugten Kennlinienfeld, das eine Beziehung zwischen der Motorstromzufuhrzeit Ts und der Wartezeit Tw definiert, auf einen optimalen Wert einstellen. Ein derartiges Kennlinienfeld kann beliebig mittels Experiment oder Simulation erzeugt werden.
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Die Wartezeiteinstelleinheit 13 kann die Wartezeit Tw durch eine Proportionalberechnung einstellen. Wie es beispielsweise in 2 gezeigt ist, wird angenommen, dass die Verringerung der Klemmkraft nach dem ersten Klemmen bei der idealen Bedingung Dst1 ist. Außerdem wird, wie es in 3 gezeigt ist, angenommen, dass die Verringerung der Klemmkraft nach dem ersten Klemmen D1 ist, wenn die Temperaturen der Bremsklötze und des Scheibenrotors höher als diejenigen bei der idealen Bedingung sind. In diesem Fall ist ein Verhältnis von D1 zu Dst1 gleich einem Verhältnis der Motorstromzufuhrzeit Ts1 zu der Standardzufuhrzeit Ts_st1. Somit gilt die folgende Gleichung (1). D1/Dst1 = Ts1/Ts_st1 (1)
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Außerdem ist das Verhältnis von D1 zu Dst1 gleich einem Verhältnis der Standardwartezeit Tw_st1 zu der Wartezeit Tw1. Somit gilt die folgende Gleichung (2). D1/Dst1 = Tw_st1/Tw1( 2)
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Die folgende Gleichung (3) kann aus der Gleichung (1) und der Gleichung (2) hergeleitet werden. Tw1 = Ts_st1 × Tw_st1/Ts (3)
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Es ist bekannt, dass die Wartezeit Tw1 anhand der Gleichung (3) als eine Funktion der Motorstromzufuhrzeit Ts1 repräsentiert werden kann. Die Wartezeit Tw des zweiten Klemmvorgangs und der folgenden Klemmvorgänge kann mittels derselben Proportionalberechnung eingestellt werden.
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5 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Betriebs der elektrischen Parkbremsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Steuerfluss, der in 5 gezeigt ist, wird gestartet, wenn der Betätigungsschalter 30 eingeschaltet wird.
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Wenn der Betätigungsschalter 30 eingeschaltet wird, stellt die Steuereinheit 14 einen Zählwert n der Anzahl von Klemmvorgängen auf n = 1 ein (S10).
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Anschließend führt die Steuereinheit 14 die Klemmsteuerung durch (S12). In der Klemmsteuerung wird dem Elektromotor 21 der Motorstrom von der Stromzufuhreinheit 11 zugeführt und die Motorstromzufuhrzeit Ts1 wird von der Zufuhrzeitmesseinheit 12 gemessen. Wenn der Motorstromwert Im den Sollstromwert It erreicht, wird die Zufuhr des Motorstroms gestoppt.
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Anschließend bestimmt die Wartezeiteinstelleinheit 13, ob die Motorstromzufuhrzeit Ts1 länger als die Standardzufuhrzeit Ts_st1 ist (S14).
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Wenn die Motorstromzufuhrzeit Ts1 länger als die Standardzufuhrzeit Ts_st1 des ersten Klemmens ist (Y in S14), stellt die Wartezeiteinstelleinheit 13 die Wartezeit Tw1 auf kürzer als die Standardwartezeit Tw_st1 des ersten Klemmens ein (S16).
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Wenn andererseits die Motorstromzufuhrzeit Ts1 kürzer oder gleich der Standardzufuhrzeit Ts_st1 des ersten Klemmens ist (N in S14), bestimmt die Wartezeiteinstelleinheit 13, ob die Motorstromzufuhrzeit Ts1 kürzer oder gleich der Endbestimmungszeit Ts_end ist (S18).
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Wenn die Motorstromzufuhrzeit Ts1 länger als die Endbestimmungszeit Ts_end ist (N in S18), stellt die Wartezeiteinstelleinheit 13 die Wartezeit Tw1 auf länger oder gleich der Standardwartezeit Tw_st1 des ersten Klemmens ein (S20). Wenn andererseits die Motorstromzufuhrzeit Ts1 kürzer oder gleich der Endbestimmungszeit Ts_end ist (Y in S18), wird der Steuerfluss beendet.
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Nachdem die Wartezeit Tw1 in S16 oder S20 eingestellt wurde, bestimmt die Steuereinheit 14, ob die Wartezeit Tw1 verstrichen ist (S22). Wenn die Wartezeit Tw1 nicht verstrichen ist (N in S22), wartet die Steuereinheit 14, bis die Wartezeit Tw1 verstrichen ist. Wenn andererseits die Wartezeit Tw1 verstrichen ist (Y in S22), bestimmt die Steuereinheit 14 auf der Grundlage von Informationen von dem Schaltpositionssensor 32 und/oder dem Neigungswinkelsensor 33, ob ein erneutes Klemmen notwendig ist (S24).
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Wenn die Steuereinheit 14 bestimmt, dass ein erneutes Klemmen notwendig ist (Y in S24), inkrementiert die Steuereinheit 14 den Zählwert n der Anzahl von Klemmvorgängen (S26), kehrt zu S12 zurück und führt die zweite Klemmsteuerung durch. Wenn andererseits die Steuereinheit 14 bestimmt, dass ein erneutes Klemmen nicht notwendig ist (N in S24), beendet die Steuereinheit 14 den Steuerfluss.
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Wie es oben beschrieben wurde, wird, gemäß der elektrischen Parkbremsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Wartezeit Tw bis zur nächsten Klemmsteuerung auf der Grundlage der Motorstromzufuhrzeit Ts eingestellt, so dass die Bremskraft geeignet aufrechterhalten werden kann.
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In dem Verfahren, das die Temperaturen der Bremsklötze und des Scheibenrotors auf der Grundlage einer Änderung einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Außenlufttemperatur und Ähnlichem schätzt und die Wartezeit bestimmt, besteht beispielsweise, wenn die Temperaturen der Bremsklötze und des Scheibenrotors nicht genau geschätzt werden, das Risiko, dass ein erneutes Klemmen nicht zu einem geeigneten Zeitpunkt durchgeführt wird. In der elektrischen Parkbremsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform wird jedoch ein Verfahren verwendet, das die Motorstromzufuhrzeit misst, so dass es möglich ist, die Motorstromzufuhrzeit genau zu messen und ein erneutes Klemmen zu einem geeigneten Zeitpunkt durchzuführen.
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Auch wenn in der obigen Ausführungsform der Sollstromwert It des Motorstroms in jeder Klemmsteuerung konstant ist, kann sich der Sollstromwert für jedes Klemmen ändern. Der Sollstromwert wird beispielsweise in der ersten Klemmsteuerung auf einen großen Wert eingestellt, und der Sollstromwert kann sich in der nächsten Klemmsteuerung und den anschließenden Klemmsteuerungen graduell verringern.
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Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage der Ausführungsform beschrieben. Die Ausführungsform ist ein Bespiel und sollte von dem Fachmann derart verstanden werden, dass verschiedene modifizierte Beispiele mit einer Kombination von Komponenten und Prozessen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung möglich sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- EPB-ECU
- 11
- Stromzufuhreinheit
- 12
- Zufuhrzeitmesseinheit
- 13
- Wartezeiteinstelleinheit
- 14
- Steuereinheit
- 20
- Elektrische Parkbremse
- 21
- Elektromotor
- 22
- Bremssattel
- 23
- Scheibenrotor
- 24, 25
- Bremsklotz
- 26
- Dreh-Linear-Bewegungswandlungsmechanismus
- 27
- Körper
- 30
- Betätigungsschalter
- 32
- Schaltpositionssensor
- 33
- Neigungswinkelsensor
- 100
- Elektrische Parkbremsvorrichtung
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann für eine elektrische Parkbremse eines Fahrzeugs verwendet werden.
