KR20140099225A - 전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 방법 및 전자 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제한되지 않은 작동모드에서 작동하는, 전기모터를 위한 모터 조절기를 포함하는 자동차 안의 전기기계식 또는 전기유압식 브레이크 장치의 전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 방법에 관한 것이며, 이때 상기 제한되지 않은 작동모드에 대해 추가적으로 상기 모터 조절기를 위한 그 밖의 작동모드들이 정의되어 있고, 상기 그 밖의 작동모드들은 상기 전기모터 및 그의 제어 일렉트로닉의 상태변수들에의 제한된 액세스를 가지고 작동하며, 그리고 상기 그 밖의 작동모드들에서는, 조절 과정의 변경 및/또는 상기 모터 조절기의 개별적인 기능들의 비활성화가 상기 제한된 액세스 또는 제한된 액세스들에 따라 실행된다. 또한, 본 발명은 전기기계식 또는 전기유압식 브레이크 장치와의 사용을 위한 전자 장치를 제안한다. 상기 전자 장치는 전기모터를 조절하기 위한 다수의 모듈을 포함하며, 이때 목표전류 검출을 위한 모듈 (2) 이 존재하고, 상기 모듈은 계자 기준 전류 조정기 (3) 와 전기적으로 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여 상기 목표전류 검출을 위한 모듈로부터, 여러 가지 상태 및/또는 추정 변수들 및 저장된 파라미터들을 사용하여 계산된 목표 전류값들을 얻는다.

Description

전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 방법 및 전자 장치 {METHOD AND ELECTRONIC DEVICE FOR IMPROVING THE AVAILABILITY OF AN ELECTROMECHANICAL ACTUATOR}

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 자동차 안의 전기기계식 브레이크 장치 (EMB) 의 전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 방법 및 청구항 제 12 항의 전제부에 따른 전자 장치에 관한 것이다.

자동차 기술에서“Brake-by-wire”브레이크 장치들이 더욱 더 널리 보급되고 있다. 이러한 브레이크 장치들은 자주 전기기계식 액추에이터를 포함하며, 상기 액추에이터는 각각 바퀴에게 할당되어 있고 그리고 전자 신호들을 통해 제어되며, 상기 전자 신호들은 차량 주행자의 제동 소망을 통해 또는 예컨대 전자 안정성 프로그램을 통해 발생될 수 있다. 제동 작용은 특히 마찰 브레이크를 이용해 달성된다. 액추에이터는 전기기계식 브레이크 장치 안에 적어도 하나의 전기모터 (electric motor), 기어 및 마찰 브레이크를 포함하며, 이때 브레이크 디스크에의 원하는 클램핑력은 전기모터에 의해 가해진다. 전기유압식 브레이크 시스템의 경우, 필요한 유압은 예컨대 중앙 액추에이터를 통해 제공될 수 있다.

DE 102 007 021 286 A1 에는 페일 세이프 (fail safe) 에너지 공급을 구비한 전기기계식 브레이크 시스템, 및 차량을 위한 전기기계식 브레이크 시스템 안의 페일 세이프 에너지 공급을 위한 방법이 공개되어 있다. 상기 브레이크 장치는 각각 바퀴에게 할당된 4개까지의 제동 모듈을 포함하며, 이때 이들 각각은 제어장치 및 액추에이터를 포함하고, 그들은 주 에너지 공급 유닛을 가지고 별도의 라인들을 통하여 에너지를 공급받는다. 이 이외에, 서로 분리되어 안내된 라인들을 가진 제동 모듈들 중 각각 2개를 위한 공급을 구비한 제 1 및 제 2 비상 에너지 공급 유닛의 존재가 공개된다. 상기 출원에서는, 브레이크 장치의 기능이 액추에이터의 전기모터의 조절기 내부에서의 고장시 어떻게 유지될 수 있는 가에 관한 실시가 행해지지 않는다.

본 발명의 목적은 이제 전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 방법, 및 보다 신뢰성 있게 작동하는, 즉 특히 장애 발생시 또는 전기기계식 또는 전기유압식 브레이크 장치의 액추에이터의 전기모터의 조절기의 개별적인 또는 다수의 상태변수 (state variable) 의 검출이 수행되지 않을시 모터 조절기 그리고 이로써 액추에이터의 작동을 유지시키는 상응하는 전자 장치를 제공하는 데에 있다.

이 목적은 본 발명에 따르면 청구항 제 1 항에 따른 방법 및 청구항 제 12 항에 따른 전자 장치를 통해 달성된다.

계자 정류된 (field-commutated), 펄스폭 변조 (pulse width modulation) 를 가지고 제어된 전기모터를 위한, 제한되지 않은 작동모드 (정상 작동) 에서 작동하는 전자식 모터 조절기를 포함하는 자동차 안의 전기기계식 또는 전기유압식 브레이크 장치의 전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 본 발명에 따른 방법은, 상기 제한되지 않은 작동모드에 대해 추가적으로 상기 모터 조절기를 위한 그 밖의 작동모드들이 정의되어 있으며, 상기 그 밖의 작동모드들은 상기 전기모터 및 그의 제어 일렉트로닉 (control electronics) 의 상태변수들에의 제한된 액세스 (access) 를 가지고 작동하고, 이때 상기 그 밖의 작동모드들에서는, 조절 과정의 변경 및/또는 상기 모터 조절기의 개별적인 기능들의 비활성화가 상기 제한된 액세스 또는 제한된 액세스들에 따라 실행됨으로써 탁월함을 나타낸다.

작동모드들의 상기 정의를 가지고, 상기 전기모터의 조절을 상태변수들에의 제한된 액세스의 경우들에서 유지시키는 것이 가능하며, 그리고 이 유형의 고장 경우들에서 상기 전기모터의 완전한 고장 또는 상기 액추에이터의 기계식 폴백 레벨 (fallback level) 로의 전환을 저지하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 상기 방법의 개선에 따르면, 상기 모터 조절기의 상기 작동모드들은 상기 전기기계식 액추에이터의 정의된 성능 저하 단계들 (폴백 레벨들) 에 상응하여 계층적으로 (hierarchically) 배열되어 있다. 그들은 바람직하게는 그리고 목적에 맞게 차량 승객들의 안전에 맞춰져 있다. 이로써 상기 전기기계식 또는 전기유압식 브레이크 장치의 기능이 상기 액추에이터의 있을 수 있는 감소된 출력전력에 있어서 유지되어 있다. 이로써 기계식 폴백 레벨의 이용의 필요성이 현저히 감소되고, 그리고 고장 경우들에서의 차량 승객들의 안전이 선행기술과 비교하여 현저히 향상된다.

본 발명에 따른 상기 방법의 그 밖의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 전기모터의 제어 및 조절은, 가능한 한 변함없이 높은 출력전력이 상기 전기모터의 회전자의 가능한 한 큰 회전수 범위에 걸쳐 달성되도록 수행된다 (Constant-Power 작동). 이로써 한편으로는 변함없는 제동작용이 달성되며, 다른 한편으로는 이 회전수 범위에 걸친 최대 허용 전기 전력이 수용된다. 이는 특히 EMB 의 액추에이터들을 위해 유익한데, 왜냐하면 이것들은 많은 상황들에서 높은 전류 수요를 근거로 자동차의 차상전원 전류에게 부담을 줄 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 상기 방법의 그 밖의 바람직한 실시형태에 따르면, 차상전원 보호 조치들 및/또는 온도감시 및/또는 데드 타임 보상 (dead time compensation) 의 스위칭 오프 (switching off) 는 상기 각각의 작동모드에 따라 실행될 수 있다. 이는 특히 바람직하게는 정상 작동을 위해 필요해진 상태변수들이 더 이상 가용 가능하지 않으면 수행된다. 그러므로 특히, 제한된 액세스를 근거로 방해를 받은 또는 생기지 않은 상태변수가 확인될 수 있고, 그리고 작동모드가 선택되며, 상기 작동모드는 이 상태변수 없이 상기 전기모터의 조절기의 기능을 유지시키고, 이때 각각의 작동모드로의 확정은 바람직하게는 온도들 및/또는 중간회로 전압 및/또는 상기 전기모터 및 그의 제어 일렉트로닉의 펄스폭 변조의 스위칭 시간에의 제한된 또는 제한되지 않은 액세스에 좌우된다.

상기 각각의 작동모드로의 확정은 바람직하게는 상기 전기모터의 상들 (phases) 에서의 전류들의 측정결과들에의 액세스에 좌우되며, 이때 적어도 등급들 “전류측정 제기능을 하는”, “한 상에서의 전류측정 수행되지 않음” 및 “전류측정 완전히 수행되지 않음” 중 하나 또는 다수가 구별된다. 전류들의 측정결과들에의 이러한 큰 종속은 상기 전기기계식 액추에이터의 성능 저하 단계들 (폴백 레벨들) 의 정의로부터 발생한다.

상기 전기모터의 한 상에서의 전류의 측정결과들에의 제한된 액세스에 있어서, 바람직하게는 이 값의 복원은 다른 상들의 측정된 전류값들을 사용하여 수행된다. 하지만 이 관계는 고장전류의 감시를 위해서는 더 이상 평가될 수 없는데, 왜냐하면 없는 전류값의 계산을 근거로, 동일한 기반에서의 고장전류 인식이 실행될 수 없기 때문이다.

상기 전기모터를 제어하기 위한 펄스폭 변조의 변조율의 감소는 특히 전류측정이 상기 제어 일렉트로닉의 상의 각각 하나의 트랜지스터에서 수행될 때 수행된다. 이는 없는 전류값의 복원이 실행될 수 있도록, 남아 있는 두 전류측정장치가 매 시점에서 측정값을 제공할 수 있다는 장점을 가진다.

바람직하게는, 상기 전기모터의 상들에서의 모든 전류들의 측정결과들에의 액세스의 완전한 제한에 있어서, 현재 전류값 (actual current value) 들의 모델기반 (model-based) 결정이 수행된다. 이로써 바람직하게는 상기 전기모터의 계자 기준 (field-oriented) 조절이 유지될 수 있다. 이 변수들의 모델기반 결정을 위한 방법이 예컨대 WO2007/090718 A1 에 기술되어 있다.

본 발명에 따른 상기 방법의 개선에 따르면, 상기 제어 일렉트로닉의 상의 트랜지스터에서의 전류측정에의 제한된 액세스에 있어서, 특히 상기 전기모터의 펄스폭 변조의 변조율의 감소가 더 이상 실행될 수 없으면 현재 전류값들의 결정은 모델을 기반으로 하여 실행된다. 이는 예컨대 그로부터 발생하는 상기 전기모터의 출력전력의 감소가 차량 승객들의 안전을 위험하게 할 수 있는 주행 상황이 존재할 때 수행된다.

바람직하게는, 상기 전기모터의 상들에서의 전류들의 측정결과들에의 액세스 이외에 적어도 하나의 그 밖의 상태변수에의 액세스가 제한되어 있는, 상기 액추에이터의 기계식이 아닌 폴백 레벨의 작동모드들에 있어서, 상기 모터 조절기는 전류 조절된 작동모드로부터 전압 정류된 (voltage commutated) 작동모드로 전환된다.

바람직한 실시형태에 따르면, 상기 전압 정류된 작동상태에서 전류 조정기에게 중첩된 회전수 조정기는 모터 목표전압 (desired voltage) 들이 발생되도록 적응되며, 이로써 상기 전기모터의 제어된 기능이 유지된다. 현재 전류들의 모델기반 결정이 수행되거나 또는 전압 정류된 작동모드가 실행되면, 이를 위해 바람직하게는 모터 토크 정보를 평가하는 모듈들이 비활성화되고, 대체신호의 사용에 적응되며 및/또는 보다 큰 결함있는 모터 토크에 맞춰져 있는 모드로 전환된다.

목표변수들 및 파라미터들을 미리 주기 위한 목표값 인터페이스, 펄스폭 변조 스위칭 시간을 계산하기 위한 모듈, 데드 타임 보상을 위한 모듈, 삼상 (three phase) 으로 제어된 전기모터를 제어하기 위한 모듈 파워일렉트로닉 (power electronics), 펄스폭 변조 스위칭 시간을 측정하기 위한 모듈, 전류측정을 위한 모듈, 전압측정을 위한 모듈, 온도검출을 위한 모듈, 온도감시를 위한 모듈, 계자 기준 전류 조정기, 및 구성요소들 사이의 전기적 연결라인들을 포함하는, 특히 자동차 안의 전기기계식 또는 전기유압식 브레이크 장치의 전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 본 발명에 따른 전자 장치는, 목표전류 검출을 위한 모듈이 존재하며, 상기 모듈은 상기 계자 기준 전류 조정기와 전기적으로 연결되어 있고 그리고 이 연결을 통하여 상기 목표전류 검출을 위한 모듈로부터, 여러 가지 상태 및/또는 추정 변수들 및 저장된 파라미터들을 사용하여 계산된 목표 전류값들을 얻음으로써 탁월함을 나타낸다.

이로써 장점은 상기 전기모터 및 그의 제어 일렉트로닉의 상태변수들에의 제한된 액세스의 경우들에서 상기 전기모터의 조절을 유지시키는 것이 가능하며, 그리고 이 유형의 고장 경우들에서 상기 전기모터의 완전한 고장 또는 상기 액추에이터의 기계식 폴백 레벨로의 전환을 저지하는 것이 가능하다는 것이다.

본 발명에 따른 상기 전자 장치의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 전자 장치는, 상기 전자 장치가 전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 본 발명에 따른 상기 방법을 처리할 수 있도록 설계되어 있는 알고리즘 (algorithm) 을 포함한다.

상기 액추에이터를 통해 클램핑력을 가하기 위해 상기 삼상으로 제어된 전기모터가 이용되며, 상기 전기모터는 상기 전자 장치의 바람직한 실시형태에 따르면 영구자석으로 여자된 (excited) 동기모터 (synchronous motor) 이고, 상기 동기모터는 특히 브러시 없이 설계되어 있다. 장점은 이 모터 유형이 예컨대 정비 불필요 및 높은 조절동력을 근거로 자동차 안에서의 적용을 위해 특히 적합하다는 것이며, 이때 상기 동기모터를 제어하기 위해 바람직하게는 계자 기준 전류 조정기가 사용되고, 상기 전류 조정기를 가지고 상기 동기모터는 자연 전압한계 위에서 작동될 수 있다 (계자 약화).

특히, 모듈 차상전원 조치들이 존재하며, 상기 모듈은 상기 목표전류 검출을 위한 모듈과 전기적으로 연결되어 있고 그리고 이 연결을 통하여, 수용된 및/또는 방출된 차상전원 전류를 제한하기 위한 최대값들이 전달된다. 이로써 예컨대 자동차의 차상전원을 보호하기 위해 상기 액추에이터의 전력소비의 제한이 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 전자 장치의 개선에 따르면, 상기 온도감시를 위한 모듈은 상기 목표전류 검출을 위한 모듈과 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여, 모터측 전류를 제한하기 위한 최대값들이 전달된다. 장점은 너무 높은 전류들로 인한 너무 높은 온도들을 근거로 한 상기 전기모터 및 상기 파워일렉트로닉의 손상이 모터 전류들의 조절된 적응을 통해 저지될 수 있다는 것이다.

바람직한 실시형태에 따르면, 상기 전압측정을 위한 모듈은 상기 모듈 차상전원 조치들과 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여, 특히 중간회로 전압의 측정된 전압값들이 전달된다. 바람직하게는, 상기 전압값들은 수용된 및/또는 방출된 차상전원 전류의 제한의 결정에 있어서 상기 모듈 차상전원 조치들 안에서 고려될 수 있다.

본 발명에 따른 상기 전자 장치의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 목표값 인터페이스는 상기 목표전류 검출을 위한 모듈과 전기적으로 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여 목표변수들 및/또는 파라미터들이 전달된다. 이를 통해, 상기 모터 조절기를 상위 조절 구조들에 맞추기 위해, 예컨대 조절의 작동 진행시 입력/출력은 ECU 를 통해/ECU 로 수행될 수 있다.

상기 온도감시를 위한 모듈은 바람직한 실시형태에 따르면 상기 온도검출을 위한 모듈과 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여 온도값들이 전달되고, 상기 온도값들의 형성은 측정값들, 모델 계산 (model calculations) 및/또는 이들의 혼합에 근거를 두고 있다. 상기 동기모터에서의 가능한 한 근사화된 온도비를 앎은 예컨대 너무 높은 온도에 의한 손상 및 심지어 고장이 저지되도록 그리고 다른 한편으로는 상기 전기모터가 열적 전력한계에서 작동될 수 있도록 상기 모터 조절기를 통해 고려된다.

상기 전자 장치의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 데드 타임 보상을 위한 모듈은 상기 펄스폭 변조 스위칭 시간을 측정하기 위한 모듈과 상기 동기모터의 상기 파워일렉트로닉 (마지막 단계) 에서 연결되어 있으며, 전술한 모듈은 이 연결을 통하여 펄스폭 변조 스위칭 시간의 측정된 값들을 얻는다. 이를 통해, 예컨대 상기 파워일렉트로닉의 데드 및 스위칭 시간에 의해 초래된 상기 파워일렉트로닉의 출력전압의 장애가 보상될 수 있다.

상기 전자 장치의 개선에 따르면, 온도검출, 전압측정 및/또는 전류검출을 위한 상기 모듈들은 상기 파워일렉트로닉 및/또는 상기 전기모터와 전기적으로 또는 온도검출과 관련하여 연결되어 있는데, 왜냐하면 상기 동기모터의 이 상태변수들을 검출하고 그리고 상기 모터 조절기에게 공급하기 위해서이다.

바람직하게는, 상기 온도검출을 위한 모듈은 상기 목표전류 검출을 위한 모듈과 전기적으로 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여 상기 파워일렉트로닉 및/또는 상기 동기모터의 현재의 온도값들이 전달된다. 상기 온도값들에의 액세스의 제한의 경우, 바람직하게는 조절은 정상 작동에서 벗어나는 작동모드에서 실행될 수 있다.

그 밖의 바람직한 실시형태들은 종속항들 및 도면들을 근거로 한 실시예에 관한 다음의 설명에 나타나 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 전자 장치의 개략적인 블록 다이어그램, 그리고
도 2 는 모터 조절기의 가능한 작동모드들에 관한 표를 나타낸다.

도 1 은 전기기계식으로 구동된 파워 브레이크 시스템 (CFB) 의 액추에이터의 계자 정류된, 영구자석으로 여자된 동기모터 (PMSM) 의 모터 조절기의, 전자 장치 및 방법을 기술하기 위해 가장 필요한 변수들로 축소된 블록 다이어그램 안의 관찰되어야 하는 변수들의 신호 흐름을 나타낸다. 이 모터 유형은 자동차 안에서의 이용을 위해 특히 적합한데, 왜냐하면 예컨대 정류자들의 생략을 통해, 정류자들을 가진 동기모터들과 비교하여 정비 요구가 감소되기 때문이다. PMSM 의 회전자의 회전수 및 모터 위치가 안전하게 되어 있다라고 가정되며, 그렇기 때문에 도시되지 않는다.

정상 작동시, 목표전류 검출을 위한 모듈 (2) 에 따른 목표 전류값 (idsoll) 과 목표 전류값 (iqsoll) 은 목표값 인터페이스 (1) 를 통하여 들어가는 목표값들 그리고 그 밖의 측정 및 추정 변수들, 및 저장된 파라미터들로부터 형성된다. 이 설명예에서 온도, 모터측 전류를 위한 최대값, 중간회로 전압, 및 수용된/방출된 차상전원 전류를 제한하기 위한 최대값들은 목표 전류값들 (idsoll,iqsoll) 의 계산 안에 들어간다. 그들의 검출은 하기에서 상세히 다뤄진다.

목표 전류값들 (idsoll, iqsoll) 은 계자 기준적으로 작동하는 전류 조정기 (3) (FOC 전류 조정기) 에게 공급되며, 상기 전류 조정기는 현재 전류값들 (id, iq) 및 중간회로 전압 (Uzk) 을 사용하여 목표 전압값들을 계산하고, 그리고 이것들을 펄스폭 변조 (PWM) 스위칭 시간을 계산하기 위한 모듈 (4) 에게 전달한다. 그 후, 상기 목표 전압값들은 데드 타임 보상을 위한 모듈 (5) 에게 공급되며, 그리고 전기모터 (7) 를 제어하기 위한 파워일렉트로닉 (6) 의 데드 및 스위칭 시간을 통해 초래될 수 있는 출력전압의 왜곡이 보상되도록 처리된다. 이를 위해, 파워일렉트로닉 (6) 에서 PWM 스위칭 시간을 측정하기 위한 모듈 (8) 의 도움으로 측정된 실제의 PWM 스위칭 시간 (tPWMist) 은 데드 타임 보상을 위한 모듈 (5) 안에서 고려될 수 있다.

파워일렉트로닉 (6) 에서는, 상전류 (phase current) 들의 검출 (이로부터 전류검출을 위한 모듈 (9) 을 통해 현재 전류값들 (id, iq) 이 결정된다) 및 특히 중간회로 전압 (Uzk) 을 검출하기 위한 전압측정 (10) 이 수행된다. 현재 전류들은 측정값들을 기초로 하는 전류검출 (9) 에 의해 형성되며, 그리고 전류 조정기 (3) 및 모듈 차상전원 조치들 (12) 에게 공급된다. 중간회로 전압 (Uzk) 의 값은 목표전류 검출 (2), 전류 조정기 (3), 펄스폭 변조 (PWM) 스위칭 시간을 계산하기 위한 모듈 (4) 및 모듈 차상전원 조치들 (12) 에게 제공된다. 모듈 차상전원 조치들 (12) 안에서는 수용된 및/또는 방출된 차상전원측 전류를 제한하기 위한 최대값들이 검출되며, 그리고 목표전류 검출을 위한 모듈 (2) 에게 넘겨진다.

적어도 하나의 온도신호 (T) 는 전기모터 (7) 에서의 온도검출 (11) 에 의해 형성되며 그리고 목표전류 검출을 위한 모듈 (2) 에게 공급된다. 이 이외에, 온도신호 (T) 또는 온도신호들의 도움으로, 온도감시 (13) 에 의해 모터측 전류를 위한 최대값이 검출되며, 상기 최대값은 마찬가지로 목표전류 검출을 위한 모듈 (2) 에게 통지된다. 이때, 온도감시 (13) 에 의한 모터측 전류를 위한 최대값의 검출은 측정값들, 모델 계산 또는 이 둘의 혼합에 근거를 둘 수 있다.

도 2 는 모터 조절기의 가능한 작동모드들 및 이로부터 생기는 전기기계식 액추에이터의 성능 저하 단계들에 관한 표를 나타내며, 이때 그들은 상전류 측정의 가용성에 맞춰져 있다. 제 1 폴백 레벨을 위해, 전류 신호에의 제한된 액세스의 경우, 삼상 전류측정에서 시작된다.

포괄적인 모터조절을 위해 그리고 대체신호들을 결정하기 위해 그 밖의 상태변수들이 필요해지기 때문에, 도 2 안의 표의 세 번째 내지 다섯 번째 단에서는 이 측정신호들에의 제한된 액세스에 있어서의 모터 조절기에의 영향이 다뤄진다 (온도, 중간회로 전압 및 모터상들 (motor phases) 에서의 측정된 PWM 스위칭 시간). 회전자 위치 정보의 가용성은 상기 실시예를 위해 전제된다.

각각 필요한 입력신호들이 더 이상 가용 가능하지 않으면, 모듈 차상전원 조치들 (12) 과 온도감시 (13) 와 데드 타임 보상 (5) 은 서로 상관없이 비활성화될 수 있다.

측정된 3개의 상전류에 있어서 전류측정 신호들 중 하나가 빠지면, 도 2 안의 표, 셋째 줄, 두 번째 단에 따르면 정상 작동에서 벗어나는 작동모드로 전환될 수 있으며, 상기 작동모드는 성능 저하 단계들의 제 1 폴백 레벨에 위치해 있다. 그러면, 없는 전류값은 전류들의 합계가 영과 같다는 가정하에 계산을 통해 복원될 수 있다. 하지만 이 관계는 더 이상 고장전류를 감시하기 위해서는 평가될 수 없다.

전류들의 측정이 바로 상에서 수행되는 것이 아니라 상의 각각 하나의 트랜지스터 (예컨대 Low-Side-Shunt) 에서 수행되면, PWM 의 변조율은, 남아 있는 두 전류측정장치가 매 시점에서 측정값을 제공할 수 있도록 선택되어야 한다. 이 경우 100% 의 전압이용이 더 이상 가능하지 않으며, 이를 통해 모터의 방출된 전력이 감소된다. 이로부터 생기는 액추에이터 전력의 감소는 현재의 주행상황에서의 차량 승객들의 보장되어야 하는 안전 때문에 있을 수 없기 때문에, 전류들을 결정하기 위한 모델기반 방법이 사용되며, 그리고 최대 변조를 구비한 모터의 제어가 계속된다.

전체 전류측정에의 액세스의 제한이 존재하면 그 밖의 작동모드로 전환되고, 이때 액추에이터 조절의 성능 저하 단계들의 제 2 폴백 레벨로 바뀐다 (도 2, 넷째 줄, 두 번째 단). 현재 전류값들 (id, iq) 은 모델기반 방법의 도움으로 전류검출을 위한 모듈 (9) 안에서 계산을 통해 검출되며, 그리고 전류 조정기 (3) 에게 공급된다. 전류들의 모델기반 추정에 있어서의 오류들이 방출된 모터 토크의 검출에 있어서의 보다 큰, 정상 작동과 비교하여, 오류들도 초래할 수 있다는 것이 시스템 거동에 부정적으로 작용할 수 있다. 이 이유로 인해, 모터 토크 정보를 평가하는 모듈들은 경우에 따라서는 보다 큰 결함있는 모터 토크에 맞춰져 있는 모드로 전환해야 한다. 이는 예컨대 토크 제공, 또는 오류 인식 모듈들에게 중요할 수 있다.

전류들 (id, iq) 의 모델기반 계산을 위해 이용된 방법은 그 밖의 상태변수들의 고려를 요구한다. 적어도 중간회로 전압 (Uzk) 과 전기모터 및 파워일렉트로닉의 온도들이 알려져 있어야 한다. 이 이외에, 데드 타임 보상이 활성적이어야 하고, 그리고 미리 정해져 있는 목표값들로부터의 상기 파워일렉트로닉의 출력전압의 편차가 저지되는 것이 보장되어 있어야 한다.

전류측정에 대해 추가적으로 그 밖의 상태변수에의 액세스에 있어서의 제한이 존재하면, 제 3 폴백 레벨의 작동모드로 전환된다 (도 2, 넷째 줄, 세 번째 내지 다섯 번째 단). 이 작동모드에 있어서 전기모터는 단지 전압 정류되며, 즉 전류 조정기가 비활성화되고, 그리고 측정된 회전자 위치에 따라 모터 목표전압이 검출되며 그리고 방출된다.

모터 목표전압을 검출하기 위해서는, 측정된 모터 위치 각도에 대해 추가적으로, 제한되지 않은 액세스가 존재하는 한 회전자의 회전수 및 모터 온도도 동원될 수 있다. 상기 전류 조정기에게 중첩된 회전수 조정기는 이 작동상태에 있어서 모터 목표전압들이 발생되도록 적응된다. 방출된 모터 토크에 관한 정보를 처리하는 모든 그 밖의 모듈들은 비활성화되거나 또는 대체신호의 사용으로 전환된다. 방출된 모터 토크를 위한 대체신호는 존재하는 상태변수들을 평가하는 모듈 안에서 형성될 수 있다. 이렇게 얻어진 토크 정보를 기초로 하여, 차상전원을 보호하기 위한 기본적인 조치들을 구현하는 것이 가능하다. 하지만 이것들은 경우에 따라서는 시스템의 가용성을 계속해서 감소시킬 수도 있기 때문에 생략되어야 하며, 또는 시스템 설계에 있어서, 이 조치들이 어느 정도까지 사용 가능한지 검사되어야 한다.

도 2 의 표 안의 그 밖의 칸들은, 상태변수들 (온도, 중간회로 전압, 모터상들에서의 측정된 펄스폭 변조 스위칭 시간) 의 가용성에 따라 성능 저하 단계들의 폴백 레벨들의 각각의 작동모드들 안에서의 조치들을 기술하고 있다.

본 발명의 장점은 마찰 브레이크의 클램핑력을 발생시키기 위해 사용된 전기모터의 상태변수들에의 액세스의 제한에 있어서, 차량 승객들의 안전의 유지에 맞춰진, 전기기계식 또는 전기유압식 브레이크 장치의 전기기계식 액추에이터의 가용성의 개선이다.

Claims (19)

1. 계자 정류된, 펄스폭 변조를 가지고 제어된 전기모터를 위한, 제한되지 않은 작동모드 (정상 작동) 에서 작동하는 전자식 모터 조절기를 포함하는 자동차 안의 전기기계식 또는 전기유압식 브레이크 장치의 전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 방법에 있어서,
   상기 제한되지 않은 작동모드에 대해 추가적으로 상기 모터 조절기를 위한 그 밖의 작동모드들이 정의되어 있으며, 상기 그 밖의 작동모드들은 상기 전기모터 및 그의 제어 일렉트로닉 (control electronics) 의 상태변수들에의 제한된 액세스를 가지고 작동하고, 이때 상기 그 밖의 작동모드들에서는, 조절 과정의 변경 및/ 또는 상기 모터 조절기의 개별적인 기능들의 비활성화가 상기 제한된 액세스 또는 제한된 액세스들에 따라 실행되는 것을 특징으로 하는, 자동차 안의 전기기계식 또는 전기유압식 브레이크 장치의 전기기계식 액추에이터의 가용성을 개선시키기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 모터 조절기의 상기 작동모드들은 상기 전기기계식 액추에이터의 정의된 성능 저하 단계들 (폴백 레벨들) 에 상응하여 계층적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   차상전원 보호 조치들 및/또는 온도감시 및/또는 데드 타임 보상의 스위칭 오프는 상기 각각의 작동모드에 따라 실행될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 각각의 작동모드로의 확정은 상기 전기모터의 상들 (phases) 에서의 전류들의 측정결과들에의 액세스에 좌우되며, 이때 적어도 등급들 “전류측정 제기능을 하는”, “한 상에서의 전류측정 수행되지 않음” 및 “전류측정 완전히 수행되지 않음” 중 하나 또는 다수가 구별되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 한 항에 있어서,
   상기 각각의 작동모드로의 확정은 온도들 및/또는 중간회로 전압 및/또는 상기 전기모터 및 그의 제어 일렉트로닉의 펄스폭 변조의 스위칭 시간에의 제한된 또는 제한되지 않은 액세스에 좌우되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   상기 전기모터의 한 상에서의 전류의 측정결과들에의 제한된 액세스에 있어서, 이 값의 복원은 다른 상들의 측정된 전류값들을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 전기모터를 제어하기 위한 펄스폭 변조의 변조율의 감소는, 전류측정이 상기 제어 일렉트로닉의 상의 각각 하나의 트랜지스터에서 수행될 때 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전기모터의 상들에서의 모든 전류들의 측정결과들에의 액세스의 완전한 제한에 있어서, 현재 전류값들 (Id_ist, Iq_ist) 의 모델기반 (model-based) 결정이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어 일렉트로닉의 상의 트랜지스터에서의 전류측정에의 제한된 액세스에 있어서, 특히 상기 전기모터의 펄스폭 변조의 변조율의 감소가 실행될 수 없으면 현재 전류값들 (Id_ist, Iq_ist) 의 결정은 모델을 기반으로 하여 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기모터의 상들에서의 전류들의 측정결과들에의 액세스 이외에 적어도 하나의 그 밖의 상태변수에의 액세스가 제한되어 있는, 상기 액추에이터의 기계식이 아닌 폴백 레벨의 작동모드들에 있어서, 상기 모터 조절기는 전류 조절된 작동모드로부터 전압 정류된 작동모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동모드들의 대다수를 위해 상기 전기모터의 상태변수들, 회전수 및 모터 위치에의 가능한 한 제한되지 않은 액세스가 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 목표변수들 및 파라미터들을 미리 주기 위한 목표값 인터페이스 (1), 펄스폭 변조 스위칭 시간을 계산하기 위한 모듈 (4), 데드 타임 보상을 위한 모듈 (5), 삼상으로 제어된 전기모터 (7) 를 제어하기 위한 모듈 파워일렉트로닉 (power electronics, 6), 펄스폭 변조 스위칭 시간을 측정하기 위한 모듈 (8), 전류검출을 위한 모듈 (9), 전압측정을 위한 모듈 (10), 온도검출을 위한 모듈 (11), 온도감시를 위한 모듈 (13), 계자 기준 (field-oriented) 전류 조정기 (3), 및 구성요소들 사이의 전기적 연결라인들을 포함하는 전자 장치에 있어서,
    목표전류 검출을 위한 모듈 (2) 이 존재하며, 상기 모듈은 상기 계자 기준 전류 조정기 (3) 와 전기적으로 연결되어 있고 그리고 이 연결을 통하여 상기 목표전류 검출을 위한 모듈로부터, 여러 가지 상태 및/또는 추정 변수들 및 저장된 파라미터들을 사용하여 계산된 목표 전류값들 (Id_soll, Iq_soll) 을 얻는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전자 장치는, 상기 전자 장치가 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 처리할 수 있도록 설계되어 있는 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 삼상으로 제어된 전기모터는 영구자석으로 여자된 동기모터인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    모듈 차상전원 조치들 (12) 이 존재하며, 상기 모듈은 상기 목표전류 검출을 위한 모듈 (2) 과 전기적으로 연결되어 있고 그리고 이 연결을 통하여, 수용된 및/또는 방출된 차상전원 전류를 제한하기 위한 최대값들이 전달되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모듈 온도감시 (13) 는 상기 목표전류 검출을 위한 모듈 (2) 과 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여, 모터측 전류를 제한하기 위한 최대값들이 전달되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 전압측정을 위한 모듈은 상기 모듈 차상전원 조치들 (12) 과 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여, 특히 중간회로 전압의 측정된 전압값들이 전달되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
18. 제 12 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표값 인터페이스 (1) 는 상기 목표전류 검출을 위한 모듈 (2) 과 전기적으로 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여 목표변수들 및/또는 파라미터들이 전달되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도감시를 위한 모듈 (13) 은 상기 온도검출을 위한 모듈 (11) 과 연결되어 있으며 그리고 이 연결을 통하여 온도값들이 전달되고, 상기 온도값들의 형성은 측정값들, 모델 계산 및/또는 이들의 혼합에 근거를 두는 것을 특징으로 하는 전자 장치.

Images