JP5996090B2 - パーキングブレーキによって生ぜしめられる締付力を調整する方法、制御装置、及び、パーキングブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に記載した車両のパーキングブレーキを調整するための方法に関する。

特許文献１には、電気式ブレーキモータによって生ぜしめられた自動車のパーキングブレーキの締付力を評価するための方法が公知である。電気式ブレーキモータが操作されると、ブレーキライニングの支持体であるブレーキピストンが、軸方向でブレーキディスクに押しつけられる。締付力は、電流、ブレーキモータの供給電圧並びにエンジン回転数を考慮して、ブレーキモータの電気的特性および機械的特性を表わす微分方程式系により決定される。

ブレーキモータには、別の一連の電気消費器と同様に自動車の車内電流源を介して電流が供給される。電気式ブレーキモータの始動後に、別の消費器が作動されると、それに起因してブレーキモータ内で電圧低下および電流低下が発生し、それによって、算出しようとする締付力の値を誤らせることになる。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００６０５２８１０号明細書

本発明の課題は、ブレーキモータの操作中に自動車の車内電流源に接続された追加的な消費器がスイッチオン若しくはスイッチオフされる場合のためにも、簡単な手段によって、電気式ブレーキモータを介して生ぜしめられたパーキングブレーキの締付力を高い精度で決定することである。

この課題は、本発明に従って請求項１の特徴により解決される。従属請求項には、好適な実施態様が記載されている。

締付力を決定するための方法は、自動車の電気機械式のパーキングブレーキにおいて使用され、電気機械式のパーキングブレーキは、電気式ブレーキモータを有していて、このブレーキモータが操作されると締付力が生ぜしめられる。この場合、電気式ブレーキモータのロータの回転運動はスピンドルの軸方向の調整運動に変換され、この軸方向の調整運動を介して、ブレーキライニングの支持体であるブレーキピストンが、軸方向でブレーキディスクに押しつけられる。

車両のパーキングブレーキは、必要な場合、および電気機械式の締付力に追加的な補助締付力を提供するために、場合によっては補助ブレーキ装置を備えていてよい。補助ブレーキ装置は、好適には、液圧力をブレーキピストンに作用させる、車両の液圧式の車両ブレーキである。

電気式ブレーキモータによって生ぜしめられた、実際に作用する締付力を算出するために、実際のモータ電流を知る必要があり、この実際のモータ電流から、モータ負荷モーメントが計算され、このモータ負荷モーメントから伝動装置減速並びに効率に基づいて締付力が計算される。基本的に電気式ブレーキモータ内の電流および電圧が測定値として十分である。

電気式ブレーキモータの始動後に、モータ電流は、可動子インダクタンスだけによって制動されて、まず著しく上昇し、次いで可動子が回転し始めることによって再び低下する。始動突入電流は、その高いダイナミックスに基づいて、電気的なモータパラメータＲ_Ｍ（モータ抵抗）およびＫ_Ｍ（モータ定数）を評価するために用いられる。電流ピークに続く、電流の下降する特性曲線において、モータパラメータの計算のための、およびこのモータパラメータに基づく締付力の計算のための測定値が算出される。

この段階において、電気式ブレーキモータと同様に自動車の車内電流源に接続されている、その他の電気消費器がスイッチオンまたはスイッチオフされると、電圧特性曲線および電流特性曲線が、それぞれほぼ急激に、より低い値若しくはより高い値に変化し、ひいては誤った値を示すことになる。例えば電気消費器がスイッチオンされると、電気式ブレーキモータの電圧特性曲線も電流特性曲線もほぼ急激に下降する。ジャンプ後に、モータパラメータが電流値および電圧値より決定されると、これは、計算された締付力を誤らせることになる。

別の電気消費器がスイッチオンまたはスイッチオフされた場合でも、十分な精度を有する締付力を決定できるようにするために、電気式ブレーキモータの電圧若しくは電流にジャンプが発生した場合、このジャンプを補正する修正電流が算出され、この修正電流に基づいて、締付力算出のためのブレーキモータのモータパラメータの計算が行われる。修正電流は、少なくともほぼ、別の電気消費器のスイッチオン若しくはスイッチオフなしでのモータ電流の初期変化に従う。

消費器の各スイッチオンまたはスイッチオフは、電気式ブレーキモータの最初のスイッチオン動作にオーバラップされる新たなオン／オフ動作とみなされるので、適当なスケーリングファクターが決定され、このスケーリングファクターによって電流特性曲線がジャンプ発生後に修正されることによって、好適な形式で、電流特性曲線は自動的に補正される。好適には、ジャンプ後の電流特性曲線は、スケーリングファクターにジャンプ前に存在する電流値を掛けることによって算出される修正項の分だけ上昇または下降する。この場合、最初の電流値から、始動突入電流後に無負荷で安定的に得られるブレーキモータのアイドリング電流がさらに差し引かれる。

ジャンプ後の電流値の修正は、ジャンプ方向に応じて修正項を加算または減算することによって行われる。追加的な電気消費器がスイッチオンされると、電流値が低下し、それに応じて、電流降下後に修正値を介して電流特性曲線が再び上昇せしめられる。それとは逆に、既にスイッチオンされている電気消費器が電気式ブレーキモータの操作中にスイッチオフされると、電流特性曲線は上昇する。この場合、修正値を介して、電流特性曲線をジャンプ発生後に低下させる必要がある。

修正は、主にスケーリングファクターに基づいており、このスケーリングファクターは、好適な形式で、ブレーキモータに印加される電圧の変化により決定される。スケーリングファクターは、追加的な電気消費器のスイッチオンまたはスイッチオフ時におけるモータ電圧の電圧値のジャンプに基づいている。スケーリングファクターは、好適な形式で、ジャンプの前に存在する電圧値と電圧定数との間の差に対する電圧ジャンプの比から算出される。この場合、電圧定数は好適な形式で、作動電圧よりも著しく小さく、例えば０．５Ｖの値である。スケーリングファクターの算出後に、前述のように、ジャンプ後の修正電流が計算され、その結果からモータパラメータが計算され、このモータパラメータに基づいて締付力の計算が行われる。

前記値の代わりに、電圧定数Ｕ_{ｃｏｎｓｔ}を、再帰的にモータ抵抗Ｒ_Ｍとアイドリング電流ｉ_Ｌとの積として計算してもよい。モータ抵抗Ｒ_Ｍのために１回目に所定の始動値が使用され、この始動値が２回目以降に改善された値に置き換えられる。複数回の再帰的な計算段階後に、電圧定数のための改善された値、ひいてはモータ抵抗Ｒ_Ｍおよびモータ定数Ｋ_Ｍのための改善された結果も得られる。

基本的に、ジャンプ前の様々な時点における電流値にスケーリングファクターを掛けることによって、複数の修正された電流値が計算され、その結果から所望の修正項が得られ、この修正項が、ジャンプ前に別の電流値に加算されるか、若しくは別の電流値から減算される。従って、連続する電流の変化を、あたかもジャンプが発生していないように、評価することができる。

本発明による方法は、好適な形式でパーキングブレーキシステムの構成部分である、車両の閉ループ制御装置若しくは開ループ制御装置で実行される。

その他の利点および好適な実施例は、その他の請求項、図面の説明および図面に記載されている。

締付力が電気式ブレーキモータを介して生ぜしめられる車両のための電気機械式のパーキングブレーキの断面図である。 ブレーキモータ始動後の電流および電圧の経時変化を示す線図であり、この場合、別の消費器が接続されると、電圧および電流の低下が発生する。

図１には、車両を停止状態に固定するための電気機械式のパーキングブレーキ１が示されている。パーキングブレーキ１は、ブレーキディスク１０を把持するキャリパ９を備えたブレーキキャリパ２を有しており、アクチュエータとして、パーキングブレーキ１は、ブレーキモータ３として構成された電動モータを有しており、この電動モータ３はスピンドル４を回転駆動し、このスピンドル４に、スピンドルナットとして構成されたスピンドル構成部５が回転可能に支承されている。スピンドル４が回転すると、スピンドル構成部５が軸方向に調節される。スピンドル構成部５は、ブレーキライニング７の支持体であるブレーキピストン６内で移動し、ブレーキライニング７は、ブレーキピストン６によってブレーキディスク１０に押しつけられる。ブレーキディスク１０の反対側に別のブレーキライニング８が配置されており、このブレーキライニング８は、キャリパ９で定置に保持されている。

スピンドル構成部５はブレーキピストン６内において、スピンドル４の回転運動時にブレーキディスク１０に向かって軸方向で前方に移動するか、若しくはスピンドル４の逆の回転運動時にストッパ１１に達するまで軸方向で後方に移動する。締付力を発生させるために、スピンドル構成部５はブレーキピストン６の内側の端面側を負荷し、それによって、パーキングブレーキ１内で軸方向に摺動可能に支承されたブレーキピストン６はブレーキライニング７と共に、このブレーキピストン６側のブレーキディスク１０の端面に押し付けられる。

必要であれば、パーキングブレーキは液圧式の車両ブレーキによって補助される。従って締付力は電気機械式の部分と液圧式の部分とから構成されている。液圧式の補助において、ブレーキピストン６の、ブレーキモータに面した背面が、圧力下にある液圧流体によって負荷される。

図２は、電気式ブレーキモータの電流ｉおよび電圧Ｕの経時変化を示すグラフである。電気式ブレーキモータの始動直後に、電流ｉがまず著しく上昇し、次いでピークに達してから再びゆっくり低下し、この際に、電流変化ｉの下降する特性曲線が、電気式ブレーキモータのモータ抵抗Ｒ_Ｍおよびモータ定数Ｋ_Ｍを評価するために利用される。モータパラメータＲ_ＭおよびＫ_Ｍは、電気式ブレーキモータによって提供される電気機械式の締付力を算出するために必要である。車内電流源によって供給されるモータ電圧Ｕは、まず一定のレベルに維持される。

時点ｔ_ｓｐｒにおいて、電気式ブレーキモータと同様に車内電流源に接続された追加的な電気消費器が作動されると、電圧Ｕも電流ｉもほぼ急激に低下する。理想的な電流変化ｉ_ｃｏｒに対する実際の電流変化はｉ_ｓで示されている。

実際の電流変化ｉ_ｓから理想的な電流変化ｉ_ｃｏｒを推論し、この理想的な電流変化ｉ_ｃｏｒに基づいてモータパラメータを算出するために、スケーリングファクターｆ_ｃｏｒが、電圧変化Ｕの時点ｔ_ｓｐｒにおける電圧値のジャンプΔＵの関係から算出される。この場合、電圧値のジャンプΔＵは、電圧定数Ｕ_{ｃｏｎｓｔ}を差し引いた、ジャンプ前に存在する電圧値Ｕ_ｔ１に対する比で算出される。

この式中、電圧値Ｕ_ｔ１は、ジャンプ時点ｔ_ｓｐｒの前に位置する時点ｔ_１で測定される。

このような形式で算出されたスケーリングファクターｆ_ｃｏｒによって、別の消費器を作動させない状態におけるモータ電流の理想的な変化に相当する修正電流ｉ_ｃｏｒが、次の関係に従って算出される。

この式中、ｉ_ｃｏｒ（ｔ_ｓｐｒ）は、時点ｔ_ｓｐｒにおけるジャンプ後の修正電流を示し、ｉ_ｓ（ｔ_ｓｐｒ）は、時点ｔ_ｓｐｒにおけるジャンプ後の実際の電流を示し、ｆ_ｃｏｒ（ｔ_ｓｐｒ）は、時点ｔ_ｓｐｒにおけるジャンプ後のスケーリングファクターを示し、ｉ_ｔ１は、時点ｔ_１におけるジャンプ前の電流値を示し、ｉ_Ｌは、始動突入電流後に負荷なしに安定的に得られるアイドリング電流を示す。

好適な形式で、ジャンプ後の別の時点ｔ_{ｓｐｒ＋１}，ｔ_{ｓｐｒ＋２}，…ｔ_{ｓｐｒ＋ｎ}における複数の電流値ｉ_ｃｏｒが、スケーリングファクターｆ_ｃｏｒを考慮して、ジャンプ前の時点ｔ_２，ｔ_３，…ｔ_ｎ＋１において測定された電流値ｉ、並びにジャンプ後の時点ｔ_{ｓｐｒ＋１}、ｔ_{ｓｐｒ＋２}，…ｔ_{ｓｐｒ＋ｎ}において測定された電流値ｉ_ｓから計算される。

このような形式で、電流値の修正を介して、すべての時間範囲に亘っての理想的な電流変化が算出される。

１ パーキングブレーキ
２ ブレーキキャリパ
３ ブレーキモータ
４ スピンドル
５ スピンドル構成部
６ ブレーキピストン
７，８ ブレーキライニング
９ キャリパ
１０ ブレーキディスク
ｆ_ｃｏｒ スケーリングファクター
ｆ_ｃｏｒ（ｔ_ｓｐｒ） 時点ｔ_ｓｐｒにおけるジャンプ後のスケーリングファクター
ｉ 電流
ｉ_ｃｏｒ 理想的な電流変化、修正電流
ｉ_ｃｏｒ（ｔ_ｓｐｒ） 時点ｔ_ｓｐｒにおけるジャンプ後の修正電流
ｉ_ｓ 実際の電流変化
ｉ_ｓ（ｔ_ｓｐｒ） 時点ｔ_ｓｐｒにおけるジャンプ後の実際の電流
ｉ_Ｌ アイドリング電流
ｉ_ｔ１ 時点ｔ_１におけるジャンプ前の電流値
Ｋ_Ｍ モータ定数
Ｒ_Ｍ モータ抵抗
ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，…ｔ_ｎ＋１，ｔ_ｓｐｒ，ｔ_{ｓｐｒ＋１}，ｔ_{ｓｐｒ＋２}，…ｔ_{ｓｐｒ＋ｎ} 時点
Ｕ 電圧
ΔＵ 電圧値のジャンプ
Ｕ_{ｃｏｎｓｔ} 電圧定数
Ｕ_ｔ１ ジャンプ前に存在する電圧値

Claims (13)

1. 電気式ブレーキモータ（３）を有するパーキングブレーキ（１）によって生ぜしめられる締付力を調整する方法において、
   前記電気式ブレーキモータの電圧若しくは電流のジャンプ時に、このジャンプが補正された前記電気式ブレーキモータの電流である修正電流（ｉ_ｃｏｒ）を算出し、この修正電流（ｉ_ｃｏｒ）に基づいて前記電気式ブレーキモータの電気的特性であるモータパラメータ（Ｒ_Ｍ，Ｋ_Ｍ）の計算を行い、このモータパラメータ（Ｒ _Ｍ ，Ｋ _Ｍ ）に基づいて前記締付力を調整する、
   ことを特徴とする、パーキングブレーキによって生ぜしめられる締付力を調整する方法。
2. 前記修正電流（ｉ_ｃｏｒ）を、スケーリングファクター（ｆ_ｃｏｒ）と前記ジャンプの前における前記電気式ブレーキモータの電流値（ｉ_ｔ１）との積を考慮して算出する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記修正電流（ｉ_ｃｏｒ）を、前記ジャンプの前における前記電気式ブレーキモータの電流値（ｉ_ｔ１）と前記電気式ブレーキモータのアイドリング電流（ｉ_Ｌ）との間の差と、前記スケーリングファクター（ｆ_ｃｏｒ）と、の積を考慮して、下記の数式により算出する、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
   

   

   この式中、
   ｉ_ｃｏｒ（ｔ_ｓｐｒ）は、時点ｔ_ｓｐｒにおけるジャンプ後の修正電流、
   ｉ_ｓ（ｔ_ｓｐｒ）は、時点ｔ_ｓｐｒにおけるジャンプ後の実際の電流、
   ｆ_ｃｏｒ（ｔ_ｓｐｒ）は、時点ｔ_ｓｐｒにおけるジャンプ後のスケーリングファクター、
   ｉ_ｔ１は、ジャンプ前の電流値、
   ｉ_Ｌは、アイドリング電流、
   を示す。
4. ジャンプ後の複数の時点での前記修正電流（ｉ _ｃｏｒ ）を、前記スケーリングファクター（ｆ_ｃｏｒ）を考慮して、前記ジャンプの前における前記電気式ブレーキモータの電流値から計算する、
   ことを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記スケーリングファクター（ｆ_ｃｏｒ）を、前記ジャンプの前における前記電気式ブレーキモータの電圧値（Ｕ_ｔ１）に対する、前記電気式ブレーキモータの電圧に生じたジャンプである電圧ジャンプ（ΔＵ）の比から算出する、
   ことを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記スケーリングファクター（ｆ_ｃｏｒ）を、下記の数式に示される、前記ジャンプの前における前記電気式ブレーキモータの電圧値（Ｕ_ｔ１）と定数（Ｕ_{ｃｏｎｓｔ}）との間の差に対する、前記電圧ジャンプ（ΔＵ）の比から算出する、
   ことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
   

   
7. 前記定数（Ｕ_{ｃｏｎｓｔ}）が前記電気式ブレーキモータの作動電圧（Ｕ_Ｂ）よりも小さい、
   ことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記定数（Ｕ_{ｃｏｎｓｔ}）を、下記の数式に示される、前記電気式ブレーキモータのモータ抵抗（Ｒ_Ｍ）とアイドリング電流（ｉ_Ｌ）との積により決定する、
   ことを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
   （数３）
   Ｕ_{ｃｏｎｓｔ}＝Ｒ_Ｍ・ｉ_Ｌ
9. 前記ジャンプが電圧低下若しくは電流低下である、
   ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記締付力を、少なくとも部分的に補助ブレーキ装置によって生ぜしめる、
    ことを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記補助ブレーキ装置は、液圧式である、
    ことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法を実施する閉ループ制御装置若しくは開ループ制御装置。
13. 請求項１２に記載の閉ループ制御装置若しくは開ループ制御装置で制御される、パーキングブレーキ。

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