JP2001510119A - 電気機械式ブレーキを制御または調整する装置 - Google Patents
電気機械式ブレーキを制御または調整する装置Info
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Abstract
Description
の摩擦面とを備え、この両摩擦面の間に空隙が設けられ、更に、アクチュエータ
の位置とアクチュエータに供給される電流を直接的または間接的に検出する手段
と、第2の摩擦面に対する第1の摩擦面の接触を検出し、接触信号を発生する装
置とを備えている、ブレーキを制御または調整する方法と、電気的に操作可能な
ブレーキを制御または調整する装置に関する。
9.5号公報によって知られている。この公報では、方法のために必要な接触信
号を発生する2つの方法が提案されている。第1の方法では、アクチュエータト
ルクが一定のときにアクチュエータ速度が評価され、第2の方法では、接触信号
を発生するための接触ピンが使用される。
の間でのみ接触決定が可能である、すなわちブレーキを予め設定されたアクチュ
エータ目標値で制御しなければならないという点にある。このサイクルの間、ア
クチュエータの変化が評価される。運転者または上位の制御装置によるブレーキ
操作時に、一定のトルクによる制御は不可能である。というのは、空隙をできる
だけ迅速に零まで縮小しなければならず、ブレーキが通常運転では力制御モード
で運転されるからである。しかし、力制御モードはブレーキのパワー制御をトル
ク制御モードではなく、回転数制御モードで行う。力コントローラがトルクコン
トローラに直接重ね合わされるときでも、空隙を一定のトルクで零まで小さくす
るために多大なコストがかかる。更に、アクチュエータのパワー制御装置は、ブ
レーキのトルク制御操作のための運転モードを有していなければならない。トル
クコントローラの上位の回転数コントローラを備えた力制御または位置制御装置
が使用され、この回転数コントローラが同様にパワー制御装置で実施されている
と、ブレーキのパワー制御装置は、両運転モード、すなわち電流制御と回転数制
御の間で切換えるためのスイッチを備えなければならない。しかし、このスイッ
チは付加的なコストを生じる。
って付加的なハードウェア手段を必要とする。
出および調節することができる、制御または調整方法を提供することである。本
発明の他の課題は、特別なブレーキ操作に関係なく作動し、更に自動車の走行中
空隙の再調節を可能にする、空隙を検出し、再調節する制御または調整装置を提
供することである。
化とアクチュエータ位置の変化を評価することによって解決される。
エータトルクまたはアクチュエータ力が関連づけられる。
アクチュエータ位置によるアクチュエータトルクまたはアクチュエータ力の微分
として決定される。アクチュエータ側の装置剛性が閾値を上回ることあるいは下
回ることを監視すると有利である。前述の装置剛性量の使用は前述の方法に対し
て次の利点がある。 a)装置剛性量は初期化相(すなわち、例えば車両をスタートさせた後で空隙を
新たに調節する際)においておよびブレーキ操作中に、接触点を決定するために
ブレーキング時に使用可能である。装置剛性量はすべてのブレーキング時に空隙
を再調節するためにも適している。 b)装置剛性の評価は、電気動力装置の2つの運転モード、すなわち“回転数制
御”と“トルク制御”の切換えを必要としない。なぜなら、励起信号が検出時に
一定のトルクである必要がないからである。
。
けられ、ブレーキ操作時に所望される力またはトルクの目標値と実際値を示す信
号と、アクチュエータ目標位置を示す信号と、スイッチング変数と、第2の摩擦
面に対する第1の摩擦面の接触を示す信号が入力量としてコントローラに供給さ
れ、コントローラが第1の操作量を発生し、 b)空隙案内兼監視モジュールが設けられ、空隙検出を可能にする制御変数と、
アクチュエータに供給される電流とアクチュエータ位置に対応する信号とが、空
隙案内兼監視モジュールに供給され、空隙案内兼監視モジュールがアクチュエー
タ目標位置を示す信号と、スイッチング変数と、第2の摩擦面に対する第1の摩
擦面の接触を示す信号を供給し、かつ第2の操作量を発生し、 c)第1の操作量と第2の操作量が選択回路に供給され、この選択回路が第2の
スイッチング変数に依存して、両操作量の一方を、電子的な制御回路(サーボ増
幅器)に供給し、この制御回路の出力信号によってアクチュエータが制御される
ことを特徴とする。
位置制御に相当し、第2の制御モードがブレーキ力/ブレーキトルク制御または
減速度制御に相当する。
点を検出するための装置からなり、制御変数が目標値発生器に入力量として供給
され、アクチュエータに供給される電流とアクチュエータ位置に対応する信号が
、接触点を検出する装置に入力量として供給され、目標値発生器がアクチュエー
タ目標位置を示す信号と、第1のスイッチング変数と、第2のスイッチング変数
と、第2の操作量を発生し、接触点を検出する装置が、第2の摩擦面に対する第
1の摩擦面の接触を示す信号を発生する。
ための第1のモジュールと、この第1のモジュールの後に接続配置された、アク
チュエータ側の装置剛性を決定するための第2のモジュールと、決定された装置
剛性を閾値と比較するための第3のモジュールを備えている。信頼性チェックの
ための第4のモジュールが第1のモジュールと第2のモジュールと第3のモジュ
ールに対して平行に接続配置され、アクチュエータ位置を示す信号あるいはアク
チュエータ電圧またはアクチュエータ電流を示す信号が、第4のモジュールに入
力量として供給され、第4のモジュールが第2のモジュールと第3のモジュール
の機能の開始を可能にすると特に有利である。
の説明から明らかになる。
に関する。しかし、この方法は変更しないで他の電気操作式ブレーキ(例えば電
気操作式ドラムブレーキ)で使用可能である。
ィスクに接触しているかどうかについての2進情報を供給する接触信号K*が、
接触点を検出するための装置で求められるという事実から出発している。接触点
は、パッドが力を加えないでディスクに接触するアクチュエータ位置を示してい
る。
ール2と、選択回路3と、この選択回路3の後に接続配置されたサーボ増幅器(
サーボブースター)4とからなっている。このサーボ増幅器の出力信号IAkt に
よって、参照符号6で示した電気機械式に操作可能なブレーキの略示したアクチ
ュエータ5が制御される。アクチュエータは好ましくは位置測定装置7を備えて
いる。アクチュエータ実際位置を示すこの位置測定装置の出力信号ψAkt,Messは
一方ではサーボ増幅器4に、他方では位置信号処理回路8に供給される。
置制御を行う第1の制御モードあるいはブレーキ力制御、ブレーキトルク制御ま
たは締付け力制御を行う第2の制御モードで運転可能である。このコントローラ
の入力量は締付け力目標値Vsoll、締付け力実際値Vist 、アクチュエータ目標
位置を示す信号ψsoll、スイッチング変数S1 および前述の接触信号K*である
。この場合、出力量は選択回路3に供給される操作量CMD1である。減速希望目標
値Vsollは上位レベル(例えばABSコントローラまたはASMSコントローラ
)から供給される。一方、減速実際値Vist はコントローラフィードバック量を
示す。アクチュエータ目標位置に対応する信号ψsollとスイッチング変数S1 は
、空隙案内兼監視モジュール2から供給される。この空隙案内兼監視モジュール
の入力量は空隙検出を開始するための制御変数STと、アクチュエータ5に供給
される電流に対応するサーボ増幅器4の出力信号IAkt と、位置信号処理回路8
の出力信号ψAkt である。空隙案内兼監視モジュール2の出力信号は選択回路3
の挙動に影響を与える第2のスイッチング変数S2 と、第2の操作量CMD2と、少
なくとも一方のブレーキパッドとブレーキディスクとの接触時に発生する接触信
号K*である。
、すなわち目標値発生器9と、ブレーキパッドとブレーキディスクとの接触、す
なわち接触点を検出するための装置10とからなっている。目標値発生器9の入
力量は上位の(図示していない)機能ユニットから供給される上述の制御変数S
Tである。この制御変数によって、上位レベルは空隙を決定、調節および再調節
するための処理手順を開始することができる。目標値発生器9の出力は2つのス
イッチング変数S1 ,S2 と操作量CMD2である。スイッチング変数S1 は位置制
御と力またはトルク制御との間でコントローラ1を切換える。スイッチング変数
S2 はコントローラ1の操作量CMD1または目標値発生器9の操作量CMD2を、サー
ボ増幅器4の入力に切換える。
クチュエータ位置ψAkt である。この装置の出力は上述の接触信号K*である。
この信号に基づいて、目標値発生器9は上記の問題を解決するためにコントロー
ラ1のための制御戦略を起案する。
たは新たに決定しなければならないときに、空隙を決定するために用いられる。
これは例えば、ブレーキパッドおよびまたはディスクを交換する場合あるいは車
両を停止した後で空隙の新たな調節を必要とする場合である。このモードは制御
変数STを介して動作開始される。目標値発生器9がこの運転モードにあると、
スイッチング変数S2 が先ず最初に“1”にセットされる。それによって、空隙
案内兼監視モジュール2の出力信号CMD2はブレーキ6のパワー制御装置(動作ユ
ニット)に送られる。コントローラ1の操作量CMD1は作用しないままである。空
隙調節の戦略の実現の際、操作量CMD2は一定のアクチュエータトルクを示さない
。それどころか、操作量CMD2をアクチュエータトルクとアクチュエータ回転数か
ら演算することが適切である。この場合例えば、一定のパワーPを予め設定する
ことができる。これは、P=MAkt ・ωAkt となるようにCMD2を予め設定するこ
とによって可能である。ここで、MAkt はアクチュエータの電気的入力量によっ
て決定可能である(多くの種類のアクチュエータの場合、MAkt はアクチュエー
タ電流IAkt に比例する)。
ると、接触信号K*が観察される。“1”に切り換えると、少なくとも一方のパ
ッドがブレーキディスクに接触し、目標値発生器9が次に説明するモード3)と
なる。すなわち空隙調節を行う。
て位置制御モードに切換えられる。ブレーキ6は少しだけ戻り、空隙初期化のた
めの上述の空隙検出の処理手順が新たに開始される。 2)ブレーキ操作時の空隙検出 ブレーキ操作中、空隙はいろいろな要因(例えば加熱によるパッド膨張、摩耗
によるパッド磨損等)によって変化する。しかし、走行運転中、空隙を初期化す
ることは望ましくない。というのは、このような初期化が常に、アクチュエータ
信号に基づいて、(小さなブレーキトルクに関連して)一方の摩擦パートナーが
他方の摩擦パートナーに当たる運動を含むからである。従って、運転者または上
位のコントロール装置によって開始されたブレーキング中に空隙を再調節するこ
とが望ましい。そのために、目標値発生器9はブレーキングの開始前にモード2
)に切換えられる。このモードでは、コントローラ1または上位のレベルは接触
信号K*を観察する。“0”から“1”に切換える際に、絶対位置ψ0 は新たに
初期化される。空隙を調節することが望ましいと(モード“3”)、空隙のため
の目標位置は実際の絶対位置によって演算される。 3)空隙調節 第3のモード、すなわち空隙調節は、モード“1”での空隙検出の後であるい
はブレーキ操作の終了後、空隙を調節するために役立つ。そのために、目標値発
生器9はコントローラ1をスイッチング変数S1 =1によって位置制御モードに
切換える。目標値発生器9はスイッチング変数S2 =0によって、コントローラ
1の出力信号CMD1をサーボ増幅器4の入力部に生じる。目標値発生器9の出力信
号ψsollによって、空隙の位置目標値がコントローラ1に通知される。この位置
目標値は絶対的な零位置ψ0 (接触信号K*による初期化または適応)と、予め
決定された空隙ψLSとから演算される。それによって、位置目標値信号について
ψsoll=ψ0 −ψLSが生じる。
示してある。この略図から判るように、装置は4つのモジュールからなっている
。第1のモジュール11は信号調節、すなわち信号ろ波と装置内で発生する慣性
力の相殺のために役立つ。入力量であるアクチュエータトルク(または比例する
量、ここではアクチュエータ電流IAkt )とアクチュエータ角度ψAkt は先ず最
初に、外乱を除去するために低域ろ波される。この場合好ましくは、ろ波された
信号の時間的に一定の位相ずれを生じるいわゆるベッセルフィルタが使用される
。この場合続いて、アクチュエータトルクに比例する入力信号IAkt から、アク
チュエータトルクMAkt が演算される。慣性モーメントの相殺は、アクチュエー
タ5によって加速されなければならないブレーキの慣性モーメント全体からアク
チュエータトルク信号MAkt を洗練化する。これは、操作力を加えるためのアク
チュエータトルク(摩擦パートナーの締付け)と摩擦トルクだけがアクチュエー
タ側の装置精度を演算するために関連するので必要である。それによって、この
モジュール1の出力量は、ろ波されたアクチュエータ位置信号ψAkt *と、ろ波
され慣性モーメントだけ補正されたアクチュエータトルク信号MAkt *である。
れる。このアクチュエータ側の装置剛性とは商dMAkt */dψAkt *であると
理解される。アクチュエータ角度によるアクチュエータトルクの微分によって、
時間的な増大ではなく、(一方の摩擦パートナーが他方の摩擦パートナーに接触
するときに発生するような、)位置に依存するアクチュエータトルクの増大が示
される。これは、ブレーキ6の運動の時間的な変化が接触検出のために観察され
る信号dMAkt */dψAkt *に関連しないという利点がある。従って、“モー
タ側の装置剛性”の信号の変化は、ブレーキ6がかけられる速度に依存しない。
によって接触信号K*を生じる。この信号は例えば、閾値を上回るときに値“1
”にセットされ、閾値SWを下回るときに値“0”にセットされる。
は、アクチュエータ位置に対応する信号ψAkt が入力量として供給される。この
第4のモジュールはいろいろな条件に基づいて、接触信号K*の発生がその瞬時
の時点で適切であるかまたは確実であるかどうか、および接触信号K*自体が有
効であるかどうかを検査する。接触信号K*が有効であると、スイッチング変数
Z=1をセットすることによって第4のモジュール14はこの接触信号を装置1
0の出力に発生させ、第2のモジュール12内での商dMAkt */dψAkt *の
演算を開始可能にする。第3の変数Zを用いることによって、例えばブレーキの
停止時(dψAkt *=0)に不所望な出力信号または不所望な操作(例えば“0
”による割算)が避けられる。
図3ではアクチュエータ位置ψAkt が用いられる。しかし、信頼性チェックのた
めに他の信号を用いることができる。
。
ある。
Claims (17)
- 【請求項1】 アクチュエータによって電気的に操作可能な第1の摩擦面と
、第2の摩擦面とを備え、この両摩擦面の間に空隙が設けられ、更に、アクチュ
エータの位置とアクチュエータに供給される電流を直接的または間接的に検出す
る手段と、第2の摩擦面に対する第1の摩擦面の接触を検出し、接触信号を発生
する装置とを備えている、ブレーキを制御または調整する方法において、接触を
検出するために、アクチュエータ電流(IAkt )の変化とアクチュエータ位置(
ψAkt )の変化を評価することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 検出されたアクチュエータ電流(IAkt )に、アクチュエー
タトルク(MAkt )またはアクチュエータ力(FAkt )が関連づけられることを
特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 接触を検出するために、アクチュエータ側の装置剛性が、ア
クチュエータ位置(ψAkt )によるアクチュエータトルク(MAkt )またはアク
チュエータ力(FAkt )の微分として決定または監視されることを特徴とする請
求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 アクチュエータ側の装置剛性が閾値(SW)を上回るかまた
は下回ることが監視されることを特徴とする請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 接触点に対応するアクチュエータ位置(ψAkt )に基づいて
、空隙(ψLS)が調節されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記
載の方法。 - 【請求項6】 空隙(ψLS)の調節がアクチュエータ位置(ψAkt )を変化
させるコントローラ(1)によって行われることを特徴とする請求項5記載の方
法。 - 【請求項7】 第2の摩擦面の方への第1の摩擦面の所定の移動のときに、
接触の検出が行われることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項8】 ブレーキの操作中接触の検出が行われることを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項9】 運動時にアクチュエータ(5)が一定の機械的出力を生じる
ように制御されることを特徴とする請求項7記載の方法。 - 【請求項10】 運動時にアクチュエータ(5)が所定の電流値(IAkt,so ll )で制御されることを特徴とする請求項7記載の方法。
- 【請求項11】 運動時にアクチュエータ(5)が所定のアクチュエータ速
度(ωAkt,soll)で制御されることを特徴とする請求項7記載の方法。 - 【請求項12】 運動時に、アクチュエータ電流(IAkt )とアクチュエー
タ速度(ωAkt )の重み付き合計が一定になるように、アクチュエータ(5)が
制御されることを特徴とする請求項7記載の方法。 - 【請求項13】 アクチュエータによって電気的に操作可能な第1の摩擦面
と、第2の摩擦面とを備え、この両摩擦面の間に空隙が設けられ、更に、アクチ
ュエータの位置とアクチュエータに供給される電流を直接的または間接的に検出
する手段と、第2の摩擦面に対する第1の摩擦面の接触を検出し、接触信号を発
生する装置とを備えている、特に請求項1〜12のいずれか一つに記載の、ブレ
ーキを制御または調整する装置において、 a)第1の制御モードと第2の制御モードの間で切換え可能なコントローラ(1
)が設けられ、ブレーキ操作時に所望される力またはトルクの目標値(Vsoll)
と実際値(Vist )を示す信号と、アクチュエータ目標位置(ψsoll)を示す信
号と、スイッチング変数(S1 )と、第2の摩擦面に対する第1の摩擦面の接触
を示す信号(K*)が入力量としてコントローラに供給され、コントローラが第
1の操作量(CMD1) を発生し、 b)空隙案内兼監視モジュール(2)が設けられ、空隙検出を可能にする制御変
数(ST)と、アクチュエータ(5)に供給される電流(IAkt )とアクチュエ
ータ位置(ψAkt )に対応する信号とが、空隙案内兼監視モジュールに供給され
、空隙案内兼監視モジュールがアクチュエータ目標位置(ψsoll)を示す信号と
、スイッチング変数(S1 )と、第2の摩擦面に対する第1の摩擦面の接触を示
す信号(K*)を供給し、かつ第2の操作量(CMD2)を発生し、 c)第1の操作量(CMD1) と第2の操作量(CMD2)が選択回路に供給され、この
選択回路が第2のスイッチング変数(S2 )に依存して、両操作量(CMD1,CMD2 )の一方を、電子的な制御回路(サーボ増幅器4)に供給し、この制御回路の出
力信号(IAkt )によってアクチュエータ(5)が制御されることを特徴とする
装置。 - 【請求項14】 第1の制御モードがアクチュエータ位置制御に相当し、第
2の制御モードがブレーキ力/ブレーキトルク制御または減速度制御に相当する
ことを特徴とする請求項13記載の装置。 - 【請求項15】 空隙案内兼監視モジュール(2)が目標値発生器(9)と
接触点を検出するための装置(10)からなり、制御変数(ST)が目標値発生
器(9)に入力量として供給され、アクチュエータ(5)に供給される電流(I Akt )とアクチュエータ位置(ψAkt )に対応する信号が、接触点を検出する装
置(10)に入力量として供給され、目標値発生器(9)がアクチュエータ目標
位置(ψsoll)を示す信号と、第1のスイッチング変数(S1 )と、第2のスイ
ッチング変数(S2 )と、第2の操作量(CMD2)を発生し、接触点を検出する装
置(10)が、第2の摩擦面に対する第1の摩擦面の接触を示す信号(K*)を
発生することを特徴とする請求項13または14記載の装置。 - 【請求項16】 接触点を検出する装置(10)が、信号をろ波し慣性力を
相殺するための第1のモジュール(11)と、この第1のモジュール(11)の
後に接続配置された、アクチュエータ側の装置剛性を決定するための第2のモジ
ュール(12)と、決定された装置剛性を閾値(SW)と比較するための第3の
モジュール(13)を備えていることを特徴とする請求項15記載の装置。 - 【請求項17】 信頼性チェックのための第4のモジュール(14)が第1
のモジュール(11)と第2のモジュール(12)と第3のモジュール(13)
に対して平行に接続配置され、アクチュエータ位置(ψAkt )を示す信号あるい
はアクチュエータ電圧またはアクチュエータ電流を示す信号が、第4のモジュー
ルに入力量として供給され、第4のモジュールが第2のモジュール(12)と第
3のモジュール(13)の機能の開始を可能にする第3のスイッチング変数(Z
)を生じることを特徴とする請求項16記載の装置。
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