KR101982946B1 - 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션에서의 변화를 결정하는 방법 및 자동차 브레이크 시스템 - Google Patents

자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션에서의 변화를 결정하는 방법 및 자동차 브레이크 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션에서의 변화를 결정하는 방법에 관한 것으로, 여기서 유압 펌프는 펄스-변조된 작동식 전기 기계에 의해 동작되고, 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 및/또는 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 에 공급하기 위한 부하 전류 회로의 전류-측정 신호 (IS) 및/또는 전압-측정 신호 (US) 가 검출되고, 여기서 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션에서의 변화는 전류-측정 신호 (IS) 및/또는 전압-측정 신호 (US) 뿐만 아니라, 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 의 정류자 주파수에 대해 본질적으로 정수 배분 비율을 갖는 전류-측정 신호 (IS) 및/또는 전압-측정 신호 (US) 의 적어도 하나의 주파수 (F) 에 기초하여 결정된다. 본 발명은 또한 대응하는 자동차 브레이크 시스템에 관한 것이다.

Description

자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션에서의 변화를 결정하는 방법 및 자동차 브레이크 시스템{METHOD FOR DETERMINING A POSITION AND/OR CHANGE IN POSITION OF A HYDRAULIC PUMP OF A MOTOR VEHICLE BRAKE SYSTEM AND MOTOR VEHICLE BRAKE SYSTEM}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 방법뿐만 아니라 청구항 8 의 전제부에 따른 자동차 브레이크 시스템에 관한 것이다.
전자유압 브레이크 시스템들은 예를 들어 잠김 방지 브레이크 시스템 또는 구동 다이나믹 제어기와 같은 기능들을 구현하기 위해 전기 모터에 의해 구동되는 펌프 유닛을 포함한다. 차량의 불필요한 노이즈를 억제하거나 브레이크 시스템의 상황-의존적인 작동 범위들 또는 제어 기능들을 구현하기 위해, 예를 들어, 비상 시에 또는 편의를 위해 배치된 모드에서, 유압 펌프 또는 펌프를 구동하기 위해 제공되는 전기 기계의 로터의 포지션 및/또는 회전 속도에 대한 매우 정확한 지식이 필요하다.
이와 관련하여, WO 02/060734 A1 에는 전자 제어식 브레이크 시스템용 전기 모터의 회전 속도를 검출하기 위한 유닛이 설명되며, 이는 전기 모터 또는 샤프트의 회전 속도를 결정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함한다. 또한, 이러한 전동 모터의 기능은 상기 모터가 차량의 주어진 온 보드 전기 시스템에 대한 브레이크 시스템에 부과된 요구사항을 충족시킬 수 있도록 구성되어야 한다. 상기 안전 요구사항들이 브레이크 시스템의 진행중인 동작 중에 충족되는지 여부에 대한 점검은 또한, 예를 들어, 유압 펌프의 회전 속도의 검출이 수행될 수 있는 그러한 포지션 센서에 의해 공지된 방식으로 수행된다.
특히, 유압 펌프 또는 펌프를 구동하기 위해 제공되는 전기 기계의 로터의 포지션을 결정하기 위해, 근본적인 물리적 측정 원리의 결과로서 그 동작을 위해 공진 회로에 의해 결정된 주파수들을 필요로 하는 유도 센서들이 사용된다. 결과적으로 작동 및 분석 마이크로제어기 유닛 (microcontroller unit; MCU) 또는 전력 제어 유닛 (power control unit; PCU) 의 시스템 클록에 제한이 생기며, 이로부터 동작 중에 러닝 타임 문제가 생길 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 작동 및 분석 마이크로제어기 유닛 (MCU) 및/또는 전력 제어 유닛 (PCU) 에 대한 시스템 클록에 대한 제한없이 유압 펌프 또는 유압 펌프를 동작시키기 위해 제공되는 전기 기계의 포지션의 결정을 구현하는 수단을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 에서 청구된 바와 같은 방법, 뿐만 아니라 청구항 8 에서 청구된 바와 같은 자동차 브레이크 시스템에 의해 달성된다.
본 발명은 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 방법을 개시하는데, 여기서 유압 펌프는 펄스 변조 작동식 전기 기계에 의해 동작되고 전기 기계 및/또는 전기 기계에 공급하기 위한 부하 회로의 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호의 검출이 수행되고, 여기서 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호, 뿐만 아니라 전기 기계의 정류자 주파수에 대해 본질적으로 정수 분할 비율을 갖는 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호의 적어도 하나의 주파수에 기초하여, 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화가 결정되어 전기 기계를 작동시키는 데 사용된다.
기계적 정류자의 경우, 정류자 주파수는 특히 슬라이딩 접촉면의 브러시가 하나의 정류자 라멜라 (lamella) 에서 다음 정류자 라멜라로 변하는 주파수를 지칭한다. 브러시리스 기계의 전자 정류의 경우, 정류자 주파수는 바람직하게는 전기 기계를 동작시키는 인버터의 작동 주파수를 의미한다.
유리하게는, 유압 펌프 또는 유압 펌프를 동작시키기 위해 제공되는 전기 기계의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 것은 그에 따라 작동 및 분석 마이크로제어기 유닛 (MCU) 및/또는 전력 제어 유닛 (PCU) 의 시스템 클록의 제한없이 구현된다. 본 발명의 문맥에서의 포지션의 변화는 특히 각도 및/또는 회전 속도 및/또는 이로부터 도출되는 추가 파라미터들의 변화들의 검출을 의미한다. 유리하게는, 각각의 센서의 정의된 주파수들로 인해 시스템 클록에 대한 이전의 제한의 결과로서 발생하는 러닝 타임 문제는 발생하지 않는다. 또한, 포지션 센서가 필요없을 수 있고, 따라서 비용, 공간 및 중량에 대한 요구를 줄일 수 있다. 또한, 마이크로제어기 유닛 (MCU) 또는 전력 제어 유닛 (PCU) 의 경우, 다른 작업들을 위해 제공될 수 있는 자원들이 절약되거나 해제될 수 있다. 이들은 예를 들어 해제된 대응하는 마이크로제어기의 핀들의 사용 및/또는 센서 신호들의 데이터 획득, 통신들 및 계산에 의해 호출되는 다수의 컴퓨팅 단계들이다. 대안적으로, 바람직하게는 중복 (redundant) 포지션 검출을 위해 제공되는 포지션 센서가 제공될 수 있다. 전술한 이점들이 더 이상 존재하지 않지만, 중복의 결과로서, 예를 들어 ISO 26262 에 따라, 고장 안전성 및 그에 따른 달성가능한 안전성 수준의 증가가 달성된다.
바람직하게는, 전기 기계의 정류자 주파수의 적어도 하나의 본질적으로 정수 저조파가 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호로부터 필터링되고 그 진폭이 적어도 하나의 미리 결정된 한계 값과 비교된다. 유리하게는, 결과적으로, 특히 전기 기계의 브러시들의 마모 및/또는 파울 (foul) 의 징후의 검출이 달성된다.
유리하게는, 0 이 아닌 값에 대한 오프셋 보정이 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호에 대해 수행된다. 이것의 한 가지 이점은 특히 기계의 발전기 모드에서 인식할 수 없는 음의 전류들의 존재가 검출되어 전류 제어에 사용될 수 있다는 것이다.
바람직한 실시예에 따르면, 전압 신호 및/또는 전류 신호의 직류 성분의 증폭 및 교류 성분의 개별 증폭이 수행되고, 여기서 적어도 하나의 증폭 팩터는 전압 신호 및/또는 전류 신호에 대한 노이즈 관련 효과들이 본질적으로 방지되는 방식으로 제어 및/또는 조절된다. 따라서 자동차의 온 보드 전기 시스템으로부터의 노이즈 변수들의 필터링은 측정 데이터 획득 중에 이미 유리하게 수행된다. 이 방법으로 사전 프로세싱의 품질이 증가될 수 있다.
하나의 유리한 실시예에 따르면, 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호는 전기 기계의 관측기 모델의 계산된 변수들과 비교되고, 여기서 관측기 모델은 전기 기계의 구조 설계 및 비가역 상태 변수들과 가역 상태 변수들의 표현들을 포함한다.
비가역 상태 변수들은 바람직하게는 적어도 전기 기계의 기능 시간 기간 동안 반복적으로 조정된다. 따라서, 예를 들어, 마모의 결과로 인한 부정확한 잘못된 검출들이 방지될 수 있다.
바람직하게는, 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호 및/또는 비가역 상태 변수들 및/또는 가역 상태 변수들은 미리 결정된 한계 값들과 비교되고, 여기서 특정 결함은 각각의 한계 값 및/또는 각각의 미리 결정된 한계 값들의 조합에 도달하거나 초과하는 것으로 결정된다. 한 가지 이점은 그렇게 함으로써 결함 검출율이 개선되고/되거나 결과로서 부정적인 결과들의 발생이 감소될 수 있다는 것이다. 결과적으로, 예를 들어, ISO 26262 에 따르는 것보다 높은 안전성 수준으로의 분류가 가능하다.
또한, 본 발명은 자동차 브레이크 시스템에 포함된 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하기 위한 자동차 브레이크 시스템을 설명하고, 자동차 브레이크 시스템은 펄스 변조 방식으로 자동차 브레이크 시스템과 연관된 적어도 하나의 전기 기계를 동작시키도록 구성되고, 전기 기계 및/또는 전기 기계에 공급하기 위한 부하 회로의 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호를 검출하기 위한 수단이 제공되고, 여기서 자동차 브레이크 시스템은 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화가 결정되어 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호, 뿐만 아니라 전기 기계의 정류자 주파수에 대해 본질적으로 정수 분할 비율을 갖는 전류 측정 신호 및/또는 전압 측정 신호의 적어도 하나의 주파수에 기초하여 전기 기계를 작동시키는 데 사용되도록 구성된다.
자동차 브레이크 시스템은 특히 바람직하게는 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 전기 기계를 작동시키기 위해 및/또는 전기 주차 브레이크의 전기 기계를 동작시키기 위해 구성된 제어 유닛을 포함한다. 유리하게는, 따라서, 유압 펌프의 전기 기계 및 전기 주차 브레이크의 전기 기계(들)는 하나의 제어 유닛에 의해 동작된다. 유압 펌프뿐만 아니라 주차 브레이크의 포지션 결정 및/또는 포지션 변화의 검출은 사용될 토크들이 또한 보다 정확하게 제어될 수 있는 목적을 위해 제공된 센서를 사용하는 경우보다 더 정확하게 구현 될 수 있다.
유압 펌프의 전기 기계를 동작시키고 전기 주차 브레이크의 전기 기계를 동작시키기 위해, 제어 유닛의 집적 회로 (ASIC) 의 공통적으로 사용되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 자원들이 제공된다. 유리하게는, 결과는 전기 기계를 작동 및/또는 분석하는데 사용되는 기능 유닛들 및/또는 소프트웨어 모듈들이 적어도 하나의 다른 전기 기계에 또한 사용될 수 있다는 것이다. 이는 특히 비용들 및 공간에 대한 요구와 관련하여 이점들을 제공한다.
제어 유닛은 바람직하게는 적어도 하나의 마이크로제어기 유닛 및 하나의 전력 제어 유닛을 포함하고, 여기서 공통으로 사용되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 자원들은 상기 마이크로제어기 유닛 및/또는 상기 전력 제어 유닛 내에 포함된다.
바람직하게는, 특히 혼합 신호 회로로서 구성된 전력 제어 유닛은 적어도 하나의 전기 기계를 동작시키기 위한 스위칭 디바이스의 펄스 폭 변조 작동을 위한 적어도 하나의 작동 모듈 및 적어도 하나의 전압 측정 신호를 검출하기 위한 적어도 하나의 전압 검출 디바이스 및/또는 적어도 하나의 전류 측정 신호를 검출하기 위한 적어도 하나의 전류 검출 디바이스를 포함한다.
바람직하게는, 전력 제어 유닛은 적어도 하나의 통신 인터페이스에 의해 특히 사전 프로세싱된 전압 측정 신호 및/또는 전류 측정 신호 및/또는 이로부터 도출되는 정보를 마이크로제어기 유닛에 제공한다. 따라서, 마이크로제어기 유닛은 유리하게는 전력 제어 유닛으로부터 이미 사전 프로세싱된 데이터를 얻고, 따라서 본질적으로 신호 프로세싱 작업들을 덜게 된다. 전력 제어 유닛은 사전 프로세싱을 위해 추가적으로 최적화될 수 있고, 통신 인터페이스에 의한 데이터 전송은 감소될 수 있다.
바람직하게는, 각각의 모터 특정 파라미터들은 제어 유닛 내에 포함된 적어도 하나의 메모리에 저장된다. 소프트웨어에 의한 파라미터화의 사용으로, 기존 하드웨어의 적용은 유리하게는 대응하는 전기 기계들과의 특정 구성을 위해 설계될 뿐만 아니라, 상이한 시스템 구성들에 쉽게 이식될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차 브레이크 시스템은 바람직하게는 본 발명에 따른 방법의 구현을 위해 설계된다.
또 다른 바람직한 실시예는 도면들을 사용하는 예시적인 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 비롯된다.
도면들에서:
도 1 은 전자유압 자동차 브레이크 시스템을 위한 본 발명에 따른 회로의 예시적인 실시예의 블록도를 도시하고,
도 2 는 아날로그 필터링에 의해 측정된 전압 및 전류 값들을 사전 프로세싱하기 위한 전압 검출 디바이스 (8) 및 전류 검출 디바이스 (9) 의 예시적인 실시예를 도시하고,
도 3 은 디지털 신호 프로세싱을 갖는 본 발명에 따른 사전 프로세싱의 예시적인 실시예를 도시하고,
도 4 는 측정 값 획득의 또 다른 예시적인 실시예를 도시하며, 여기서 자동차의 온 보드 전기 시스템으로부터의 노이즈 변수들의 필터링은 상기 측정 데이터 획득 중에 이미 수행된다.
도 1 은 전자유압 자동차 브레이크 시스템의 예를 위한 본 발명에 따른 자동차 브레이크 시스템을 도시한다. 예를 들어 휠 브레이크들과 같은 브레이크 시스템의 추가적인 공지된 컴포넌트들의 표현은 생략되나; 상기 컴포넌트들은 또한 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 전력 제어 유닛 (PCU) (2) 은 작동 모듈들 (11) 에 의해 구동기 (5) 를 제어하고, 여기서 구동기는 전기유압식 브레이크 제어 유닛의 유압 펌프의 전기 모터 (4) 의 전력 공급의 전력 경로를 스위칭한다. PCU (2) 에 의해 또한 작동되는 재순환 구동기 (6) 는 예를 들어 밸브 액추에이터에 대해 DE 10 2008 055 696 A1 에 기술된 바와 같이 펄스 폭 변조된 작동을 위한 재순환 경로의 전력 구동기로서 사용된다. 노드 포인트들 A 및 B 에서 측정된 전압 값들은 전기 모터 (4) 의 작동의 실제 전압을 결정하기 위해 전압 검출 디바이스 (8) 에 의해 사용된다. 저항 (7) 에 걸친 전압 차이를 반영하는 노드 포인트들 B 및 C 에서의 전압 값들을 사용하여, 전기 모터 (4) 의 실제 전류를 결정하는 것은 전류 검출 디바이스 (9) 에 의해 수행된다. 실제 전압은 또한 바람직하게는 저항 (7) 을 생략하고 구동기 (5) 또는 재순환 구동기 (6) 에 의해 검출될 수 있다. 전압 및 전류 검출 디바이스 (8, 9) 는 예를 들어 필터링 또는 사전 프로세싱을 위한 추가 회로 부품들을 포함한다. 로터 포지션을 검출하기 위한 센서는 전기 모터 (4) 를 동작시키기 위해 필수적이지는 않지만, 특히 (예를 들어, ISO 26262 에 따라) 중복 안전성 요구사항들을 충족시키기 위해 여전히 제공될 수 있다. 또한 전압 및 전류 검출 디바이들 (8, 9) 로 결정되는 실제 전류 값들 및 실제 전압 값들로부터 전기 주차 브레이크 (13-1) 의 액추에이터의 전기 모터의 작동 및 포지션 검출은 비슷한 방식으로 회로 (1) 에 의해 구현된다. 작동 모듈 (11) 은 또한 예시적인 실시예에 따라 공통으로 사용되는 자원들을 포함한다. 또한, 따라서, 전기 주차 브레이크들 또는 전기 모터들을 포함하는 기능 유닛들이 작동되고 분석될 수 있다. 동일한 내용이 기능 유닛들 (13-2 내지 13-n) 로 도 1 에 나타내어진다. 상기 전기 모터들의 포지션 검출을 위한 센서들도 이 경우에는 필요하지 않지만, 각각이 또한 제공될 수 있다.
전기 모터 (4) 뿐만 아니라 추가적인 전기 모터들 (13-1 내지 13-n) 의 실제 전류 및 실제 전압 검출의 결과들은 마이크로제어기 유닛 (3) 의 통신 인터페이스 (10) 에 의해 제공된다. 이 경우, MCU (3) 는 특히 전기 모터들 (4, 13-1 등) 을 작동시키기 위한 소프트웨어 기반 컴퓨테이션 규칙들을 나타내는 기능 블록 (12) 을 포함하고, 여기서 PCU (2) 는 사전 프로세싱된 데이터를 MCU (3) 에 이미 제공할 수 있다. 따라서, MCU (3) 는 신호 프로세싱을 구현하기 위한 자원들을 필요로 하지 않고, 얻어진 실제 값들에 기초하여 각각의 전기 모터의 작동을 위한 목표 값들을 계산한다. 또한, 결과적으로 통신 인터페이스 (10) 에 의한 데이터 전송이 감소되고, 그에 따라 더 많은 자원들이 절약된다.
MCU (3) 및 PCU (2) 는 고장 안전성에 대한 측정들 또는 가용성 증가를 고려하면서 본질적으로 공통 혼합 신호 회로 (혼합 신호 IC) 또는 ASIC 에 통합될 수 있고, 그에 따라 전기 모터들의 분석 및 작동은 브레이크 제어 유닛에 번들링될 (bundling) 수 있다. 이 결과는 브레이크 시스템의 유압 펌프의 전기 모터 (4) 의 작동 및 분석을 위해 제공된 회로 부품들이 또 다른 액츄에이터들의 작동 및 분석에 또한 사용될 수 있다는 것이다. 더욱이, 상기 기능들의 통합은 모니터링 개념으로 전환될 수 있으므로, 보다 높은 공통 안전성 수준이 구현될 수 있다.
MCU (3) 뿐만 아니라 PCU (2) 는 각각의 적용 영역에 대해 최적화되어 상이한 전기 모터들 또는 예를 들어 브레이크 액츄에이터들과 같은 완전한 기능 유닛들에 대한 파라미터화가 간단한 방식으로 가능해진다. 특정 파라미터들은 특히 이 목적을 위해 자동차 브레이크 시스템의 전자 제어 유닛의 비휘발성 메모리, 예를 들어 EEPROM 에 저장되고 로딩될 수 있다.
무-센서 모터 포지션 검출 (SLP) 또는 무-센서 모터 회전 속도 검출 (SLN) 은 대응하여 검출된 실제 값들의 전류 리플 (ripple) 및/또는 전압 리플을 분석하고 전기 모터를 모델링함으로써 예시적인 실시예들에 따라 수행된다. 예시적인 실시예들의 간략하고 간단한 설명을 가능하게 하기 위해, 포지션 및 회전 속도라는 용어들은 본질적으로 아래에서 중복하여 사용된다. 리플 (값들의 상대적으로 작은 변동들) 은 로터의 회전의 결과로 생기고 로터 또는 유압 펌프의 포지션을 결정하기 위해 사전프로세싱되고 분석된다. 상기 주기적으로 발생하는 전류 및/또는 전압 리플의 평가 중에, 이와 관련하여 정류자 주파수에 대해 정수 분할 비율을 갖는 신호들이 사용된다. 정류자 주파수의 정수 저조파들은 이를 위해 필터링된다. 기계 또는 유압 펌프의 회전 속도는 기계 파라미터들에 대한 정보, 예를 들어 기하학적 구조의 지식을 토대로, 예를 들어 이러한 방식으로 필터링되는 리플을 증가시켜 결정될 수 있다. 그 포지션은 초기 포지션에 대한 지식과 비교할만한 결과를 가져온다.
무-센서 모터 포지션 검출 (SLP) 또는 무-센서는 모터 회전 속도 검출 (SLN) 은 전술한, 바람직하게는 3 개의 매트릭스들에 기초하여 수행된다. 제 1 매트릭스는 각각의 사용된 전기 모터 (4 내지 13-n) 의 구조 설계를 반영한다. 특히 모터 컴포넌트들의 노화에 의한 것과 같은 비가역성 변화들을 고려한 마모 값들은 제 2 매트릭스에 의해 설명된다. 예를 들어, 이는 마모 의존적 브러시 길이의 측정에 따른 브러시 저항 및 마모 의존적 냉각 연결의 측정에 따른 온도 변화 구배를 포함한다. 상기 제 2 매트릭스는 모터의 기능 기간에 걸쳐 규칙적으로 조정된다. 제 3 매트릭스에 의해, 예를 들어 전기 모터의 동작 중에 열 프로세스들의 결과로서 물리적 변수들의 가역 상태 변화들과 같은 가역 상태 변수들 기술된다 (온도 모델). 예를 들어, 정류자들을 갖는 하나 이상의 전기 모터들에 대해 언급될지라도, 전자적으로 정류된 전기 모터들을 갖는 응용이 또한 본 발명의 범위 내에서 고려된다.
각각의 전기 모터의 결함 진단을 구현하기 위해, 제 2 및/또는 제 3 매트릭스의 값들 또는 요소들 (가역적 및 비가역적 변화들) 이 각각의 모터 및 그 특정-응용에 대한 미리 결정된 최대 허용 매트릭스들 및/또는 값들과 비교된다. 특정 결함은 이 기간 중에 소정의 값 또는 값들의 소정의 조합에 도달하는 것과 연관될 수 있다. 이것은 절대 또는 미분 방식으로, 특히 각각의 값 또는 각각의 값들의 특성에 따라 전달될 수 있다. 결함-특정 값들은 이 경우 예를 들어 각 모터를 커미셔닝하기 (commissioning) 전에 결정되고, 진행중인 동작 중에 판독될 수 있는 메모리에 저장된다.
이러한 전기 모터의 갑작스러운 고장은 도로 사용자들의 안전성을 위태롭게 할 수 있다. 따라서, 예를 들어 전기 모터의 브러시들의 마모의 검출 또는 조기 검출이 한계 값에 의해 달성된다면, 결정 기간과 관련하여 한계 값에 도달하거나 (가능하게는 심지어 도달하기 전에) 또는 한계 값에 일찍 도달하는 경우에 결함 표시가 수행된다. 브러시들 또는 정류자의 파울은 소정의 기간들에 발생하는 전류 리플 및/또는 전압 리플과 함께 강하게 상이한 브러시 저항들로부터 결정될 수 있다. 정류자 주파수에 대한 정수 분할 비율의 필터링된 주파수들의 진폭들은 상기 상이한 브러시 저항들의 검출을 위한 적어도 하나의 대응하는 한계 값과 비교된다. 여기서 정류자의 개별 세그먼트들만이 더럽다고 가정하면, 바람직하게는 정류자 세그먼트 수로 나눈 정류자 주파수에 거의 대응하는 저조파들만이 사용된다.
결함 진단의 또 다른 예는 존재할 수 있는 모터의 영구 자석들의 자성 잔류자기의 변화의 검출이다. 상기 잔류 자기 및/또는 영구 자석들의 특성 곡선은 결함 유발 전류 펄스들 또는 전압 펄스들에 의해 변화될 수 있다. 모터 전류 및/또는 모터 전압의 실제 값들의 분석 중에, 상기 변화들은 예를 들어 실제 값들을 모터 모델의 초기 값들과 비교함으로써 결정되고 특정 결함과 연관된다. 유사한 방식으로, 모터 모델은 예를 들어 모터 권선들의 실제 전류 및/또는 계산된 실제 저항들을 분석하고 이를 모터 모델의 값들과 비교함으로써 사전에 가능한 과부하를 검출하는데 사용될 수 있다. 이 방법으로 검출된 결함 또는 결함들에 따라 적절한 조치가 착수된다.
도 2 는 아날로그 필터링에 의해 측정된 전압 및 전류 값들을 사전 프로세싱하기 위한 전압 검출 디바이스 (8) 및 전류 검출 디바이스 (9) 의 예시적인 실시예를 도시한다. 구동기 (5) 의 작동은 펄스 폭 변조에 의해 수행되고, 여기서 특히 d.c. 변환기의 사용으로, 모터 전류 및 모터 전압이 정확한 위상 및 충분한 품질로 검출되는 것이 보장되어야 한다. 전류 및 전압 값들이 아날로그-디지털 변환기들 (7, 8) 의 값들 범위 내에 있도록, 검출된 전류 신호 (IS) 및 검출된 전압 신호 (US) 는 증폭기들 (23, 24) 에 의해 증폭된다. 신호들 (IS 및 US) 이 상이한 범위의 값들을 포함하기 때문에, 바람직하게는 상이한 증폭 팩터들이 미리 결정된다. 출력측에서, 필터링된 신호들은 추가 사전 프로세싱 (미도시) 을 위해 다운스트림 기능 유닛들로 또는 통신 인터페이스 (10) 에 의해 MCU (3) 로 전달된다. 대안적으로, 신호 프로세싱을 위한 이 방법 및 이하에 설명되는 것은 본질적으로 MCU (3) 에 의해 소프트웨어 기반으로 구현될 수 있다.
분석과 관련이 없고, 예를 들어 PWM 클록킹된 작동에 대한 결과인 주파수들은 예를 들어 2.5 kHz 내지 20 kHz 의 주파수 대역에서 60 dB 감쇠가 제공될 수 있는 필터들 (21, 22 및 25, 26) 에 의해 필터링된다. 질적으로 적절한 필터링을 달성하기 위해, PWM 주파수 및 모터를 작동시키기 위해 유용한 주파수는 바람직하게는 여기서는 10 년마다 대략 1/2 내지 2/3 의 상당한 주파수 분리를 포함하고, 여기서 유용한 주파수는 PWM 주파수보다 낮다. 예를 들어 온 보드 전기 시스템의 변동과 같이 측정에 영향을 줄 수 있는 추가 노이즈 변수들도 보상 및/또는 필터링된다.
전압 신호 (US) 및 전류 신호 (IS) 의 신호 프로세싱은 필터들 (21, 22) 이, 적어도 모터의 유용한 주파수 범위에 걸쳐, 바람직하게는 동시에 발생하는 측정 값들의 전자 분석으로 인한 매우 작은 시간 오프셋들을 얻도록 5°미만이거나 5°와 거의 동일한 위상 차이를 갖는 방식으로 구현된다. 이는 필터들 (25 및 26) 에 대해서도 마찬가지이다. 아날로그-디지털 변환의 결과로서 시간 오프셋들이 존재한다면, 위상 차이들은 또한 이로부터 벗어날 수 있다. 특히 방법의 품질 저하가 용인될 수 있다면, 또는 특히 표시된 정류 리플이 있다면, 또는 예를 들어 온 보드 전기 시스템에 의해 측정 시스템에 노이즈가 유입되면, 언급한 것보다 더 큰 위상 차이들이 허용될 수 있다.
정의된 시간 중에, 0 이 아닌 값, 예를 들어 10 LSB 내지 50 LSB 에 대한 오프셋 보정 (29) 이 증폭기 (23 및 24) 에 의해 수행된다. 이는 바람직하게는 브레이크 시스템의 추가 기능들에 의해 각각의 모터에 요구사항들이 없다면 수행된다. 결과적으로, 모터의 발전기 모드에서 인식할 수 없는 음의 전류들의 존재는, 특히 온 보드 전기 시스템에서의 강한 변동들의 경우, 예를 들어, 음의 전류들을 측정하여 모델링 중에 고려하거나 또는 전류들의 존재만을 검출하고 이에 따라 고장으로부터 안전한 (fail-safe) 방식으로 작동을 설계함으로써 검출 및 방지될 수 있다. 두 번째 경우에는, 그 결과로 초래된 모델의 잘못된 결과들이 용인된다. 또한, 결과적으로 오프셋 보정 회로의 기능이 결정될 수 있거나 토크 발생 중에 음의 구동 전류들을 고려하여 분석 회로의 결함 진단이 수행될 수 있다. 따라서, 결함 진단 능력뿐만 아니라 모델링의 정확도가 개선될 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 그리고 도 2 에 대응하는 측정 값 사전 프로세싱의 예시적인 실시예를 도시하나, 디지털 신호 프로세싱을 이용하며, 이는 따라서 집적 회로 내에서의 집적에 특히 적합하다. 전류 신호 및 전압 신호 (US 및 IS) 의 버퍼링 (도시되지 않음) 및 증폭 (31, 32) (도 2 의 예시적인 실시예의 설명 참조) 다음에, 고도로 동기적이고 충분히 빠른 아날로그-디지털 변환이 시그마-델타 변환기 (33, 34) 에 의해 수행된다. 다음에, 디지털화된 신호들의 디지털 필터링 (35, 36) 이 수행되고, 여기서 상기 필터들은 예를 들어 이산적인 실시예들에 대한 것보다 서로 작은 위상 차이들을 갖도록 설계될 수 있다. 출력측에서, 디지털화되고 필터링된 신호들은 추가 사전 프로세싱 (미도시) 을 위해 다운스트림 기능 유닛들로 또는 통신 인터페이스 (10) 에 의해 MCU (3) 로 전달된다. 또한, 상기 예시적인 실시예에 따르면, 바람직하게는 오프셋 보정 (37) 이 제공된다.
도 4 에서, 본 발명에 따른 측정 값 사전 프로세싱의 또 다른 예시적인 실시예가 전압 검출 유닛 (8) 및/또는 전류 검출 유닛 (9) 의 형태로 도시되고, 여기서 자동차의 온 보드 전기 시스템으로부터의 노이즈 변수들의 필터링은 이미 측정 데이터 획득 중에 수행된다. 결과적으로, 특히 필터들 (45, 46) 의 설계의 간소화가 달성되는데, 전류 신호 (IS) 및 전압 신호 (US) 의 위상 의존성뿐만 아니라 동시성이 반드시 특정될 필요가 없기 때문이다. 또한, 전압 신호 (US) 또는 전류 신호 (IS) 에 대한 샘플링 주파수는 상당히 감소 될 수 있고, 그에 따라 더 적은 컴퓨테이션 자원들이 필요하다.
필터들 (41, 42), 오프셋 보정 (47) 뿐만 아니라 아날로그-디지털 변환기들 (49, 50) 은 도 2 의 예시적인 실시예의 필터들 (21, 22), 오프셋 보정 (29) 및 아날로그-디지털 변환기들 (27, 28) 에 대해 기술된 것과 본질적으로 동일한 기능을 포함한다. 아날로그-디지털 변환기 (49) 의 샘플링 레이트는 바람직하게는 각각의 모터를 작동시키기 위한 유용한 주파수보다 낮다. 아날로그-디지털 변환기 (50) 의 샘플링 레이트는 바람직하게는 각각의 모터를 작동시키기 위한 가장 유용한 주파수의 2 배보다 높다. 도 4 의 예시적인 실시예에 따르면, 전압 신호 (US) 의 직류 전압 성분 (43) 의 증폭 및 교류 전압 성분 (48) 의 개별 증폭이 수행된다. 따라서, MCU (3) 에 의해 노이즈를 필터링하는 후속하는 컴퓨테이션 비용이 생략될 수 있다. 교류 전압 증폭기 (48) 에 의해, 전류 증폭기 (44) 의 증폭은, 특히 모터 모델의 이미 계산된 값들을 사용하여, 전류 또는 전류 측정에 대한 노이즈 관련 효과들이 평탄화되고 불충분한 노이즈 필터링으로 인한 결함들이 방지되는 방식으로 MCU (3) 에 의해 제어 및/또는 조절된다. 동일한 방식으로, 온도에 따라 전류 증폭기 (44) 의 증폭의 제어 및/또는 조절이 제공될 수 있고, 여기서 특히 그 값이 PCU (2) 에 의해 제공되는 모터 모델에 의해 계산된 모터 권선들의 권선 저항이 기초로서 사용된다. 상기 신호 사전프로세싱 프로세스는 예를 들어 MCU (3) 와 같은 다운스트림 기능 유닛들에 의한 자원들로 경제적인 계산을 가능하게 함으로써, 비용들이 절감될 수 있다.

Claims (10)

  1. 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 방법으로서,
    상기 유압 펌프는 펄스 변조 작동식 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 에 의해 동작되고, 상기 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 의 전류 측정 신호 (IS) 의 검출, 상기 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 의 전압 측정 신호 (US) 의 검출, 상기 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 에 공급하기 위한 부하 회로의 전류 측정 신호 (IS) 의 검출 및 상기 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 에 공급하기 위한 부하 회로의 전압 측정 신호 (US) 의 검출 중 하나 이상이 수행되고,
    상기 전류 측정 신호 (IS) 및/또는 상기 전압 측정 신호 (US) 뿐만 아니라 상기 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 의 정류자 주파수에 대해 본질적으로 정수 분할 비율인 상기 전류 측정 신호 (IS) 및/또는 상기 전압 측정 신호 (US) 의 적어도 하나의 주파수 (f) 에 기초하여, 상기 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화가 결정되고 상기 전기 기계를 작동시키는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 의 상기 정류자 주파수의 적어도 하나의 본질적으로 정수 저조파가 상기 전류 측정 신호 (IS) 및/또는 상기 전압 측정 신호 (US) 로부터 필터링되고, 상기 적어도 하나의 본질적으로 정수 저조파의 진폭은 적어도 하나의 미리 결정된 한계 값과 비교되는 것을 특징으로 하는 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    0 이 아닌 값에 대한 오프셋 보정 (29) 이 상기 전류 측정 신호 (IS) 및/또는 상기 전압 측정 신호 (US) 에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전압 측정 신호 (US) 및/또는 상기 전류 측정 신호 (IS) 의 직류 성분 (43) 의 증폭 및 교류 성분 (48) 의 개별 증폭이 수행되고, 적어도 하나의 증폭 팩터는 상기 전압 측정 신호 (US) 및/또는 상기 전류 측정 신호 (IS) 에 대한 노이즈 관련 효과들이 본질적으로 방지되는 방식으로 제어 및/또는 조절되는 것을 특징으로 하는 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 측정 신호 (IS) 및/또는 상기 전압 측정 신호 (US) 는 상기 전기 기계 (4, 13-1, 13-2, 13-n) 의 관측기 모델의 계산된 변수들과 비교되고, 상기 관측기 모델은 상기 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 의 구조 설계 및 비가역 상태 변수들과 가역 상태 변수들의 표현들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 비가역 상태 변수들은 적어도 상기 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 의 기능 시간 기간 동안 반복적으로 조정되는 것을 특징으로 하는 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 전류 측정 신호 (IS), 상기 전압 측정 신호 (US), 상기 비가역 상태 변수들, 및 상기 가역 상태 변수들 중 하나 이상은 미리 결정된 한계 값들과 비교되고, 특정 결함은 각각의 한계 값 또는 한계 값들의 각각의 미리 결정된 조합에 도달하거나 초과하는 것으로 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하는 방법.
  8. 자동차 브레이크 시스템 내에 포함된 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하기 위한 자동차 브레이크 시스템으로서,
    상기 자동차 브레이크 시스템은 펄스 변조 방식에 의해 상기 자동차 브레이크 시스템과 연관되는 적어도 하나의 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 를 동작시키도록 구비되고, 상기 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 의 전류 측정 신호 (IS), 상기 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 의 전압 측정 신호 (US), 상기 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 에 공급하기 위한 부하 전류 회로의 전류 측정 신호 (IS), 및 상기 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 에 공급하기 위한 부하 전류 회로의 전압 측정 신호 (US) 중 하나 이상을 검출하는 수단 (2,3,7,8,9) 이 제공되고,
    상기 자동차 브레이크 시스템은 상기 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화가 결정되어 상기 전류 측정 신호 (IS) 및/또는 상기 전압 측정 신호 (US) 뿐만 아니라 상기 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 의 정류자 주파수에 대해 본질적으로 정수 분할 비율인 상기 전류 측정 신호 (IS) 및/또는 상기 전압 측정 신호 (US) 의 적어도 하나의 주파수 (f) 에 기초하여 상기 전기 기계를 작동시키는 데 사용되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하기 위한 자동차 브레이크 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자동차 브레이크 시스템은 상기 자동차 브레이크 시스템의 유압 펌프 및/또는 전기 주차 브레이크의 상기 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 를 동작시키도록 설계된 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하기 위한 자동차 브레이크 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 유압 펌프 및 상기 전기 주차 브레이크의 상기 전기 기계 (4,13-1,13-2,13-n) 를 동작시키기 위해 상기 제어 유닛의 집적 회로 (ASIC) 의 공통적으로 사용되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 자원들 (2,3) 이 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 유압 펌프의 포지션 및/또는 포지션의 변화를 결정하기 위한 자동차 브레이크 시스템.
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