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Title:
METHOD, REGULATING AND/OR CONTROL UNIT, AND PARKING BRAKE HAVING A REGULATING AND/OR CONTROL UNIT OF SAID TYPE FOR ADJUSTING A PARKING BRAKE IN A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/007414
Kind Code:
A1
Abstract:
In a method for adjusting a parking brake which comprises an electromechanical brake device with an electric brake motor for generating a clamping force, the motor constant of the brake motor is determined as a function of the motor resistance and from measured current values in order to determine the clamping force.

Inventors:
SUSSEK ULLRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/058577
Publication Date:
January 17, 2013
Filing Date:
May 09, 2012
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
SUSSEK ULLRICH (DE)
International Classes:
B60T7/10; B60T13/58; B60T13/74; G01L5/22; H02H7/08; H02P29/02
Domestic Patent References:
WO2009053429A12009-04-30
Foreign References:
DE102009001258A12010-09-09
US20110224880A12011-09-15
DE102009028505A12011-02-17
DE102009027479A12011-01-13
DE102006052810A12008-05-15
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Verfahren zum Einstellen einer Feststellbremse (1 ), die eine elektromecha- nische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor (3) zum Erzeugen einer elektromechanischen Klemmkraft (FKi) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Klemmkraft (FKi) die Motorkonstante (KM) des elektrischen Bremsmotors (3) als Funktion des Motorwiderstands (RM) und aus gemessenen Stromwerten ( , l2, I3) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Motorwiderstand (RM) aus dem Verhältnis von angelegter Betriebsspannung (UB) und einem Maximalstrom (lmax) bei Motorstillstand bestimmt wird:

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalstrom (lmax) bei Motorstillstand als Funktion gemessener Stromwerte (l'i , l2) ermittelt wird.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalstrom (lmax) bei Motorstillstand aus dem Zusammenhang ermittelt wird, wobei

lL den Leerlaufstrom

, l2 gemessene Stromwerte zu Zeitpunkten t1 m bzw. \2,

bezeichnen. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitpunkte ti,m bzw. t2,m sich auf den Beginn des Stromflusses beziehen und der Zeitpunkt t2,m doppelt so weit nach Beginn des Stromflusses liegt wie der Zeitpunkt t1 m.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorkonstante (KM) aus dem Zusammenhang ermittelt wird, wobei

J das Massenträgheitsmoment des Ankers des Bremsmotors l3 einen gemessenen Stromwert zum Zeitpunkt t3 m = t1 m+ At At eine auf t1 m folgende Zeitspanne bezeichnen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne At kleiner ist als die elektrische Zeitkonstante (τ) des Bremsmotors ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt t3,m vor dem Zeitpunkt t2,m liegt.

9. Regel- bzw. Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Feststellbremse in einem Fahrzeug mit einem Regel- bzw. Steuergerät nach Anspruch 9.

Description:
Beschreibung Titel

VERFAHREN, REGEL- BZW. STEUERGERÄT UM - UND FESTSTELLBREMSE MIT - ZUM EINSTELLEN EINER FESTSTELLBREMSE IN EINEM FAHRZEUG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen einer Feststellbremse in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .

Stand der Technik

In der DE 10 2006 052 810 A1 wird ein Verfahren zur Abschätzung der von einem elektrischen Bremsmotor erzeugten Klemmkraft in einer Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Der elektrische Bremsmotor beaufschlagt einen Bremskolben, welcher Träger eines Bremsbelages ist, axial in Richtung auf eine Bremsscheibe. Zur Bestimmung der Klemmkraft werden der Strom, die Versorgungsspannung des Bremsmotors sowie die Motordrehzahl gemessen, anschließend wird die Klemmkraft unter Berücksichtigung der Messgrößen aus einem Differenzialgleichungssystem abgeschätzt, welches das elektrische und mechanische Verhalten des Elektromotors beschreibt. Zur Messung der Motordrehzahl, die in die Bestimmung der Motorkonstante eingeht, welche für die

Klemmkraftermittlung erforderlich ist, kann beispielsweise ein Hall-Sensor verwendet werden.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen Maßnahmen ohne

Verwendung eines Drehzahlsensors eine motorische Kenngröße in einem elektrischen Bremsmotor einer elektromechanischen Bremsvorrichtung zu bestimmen, wobei von der motorischen Kenngröße die elektromechanische Klemmkraft abhängt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei elektromechanischen Feststellbrem- sen in Fahrzeugen eingesetzt werden, welche einen elektrischen Bremsmotor aufweisen, über den eine Klemmkraft zum Festsetzen des Fahrzeuges erzeugbar ist. Hierbei wird die Rotationsbewegung des Rotors des elektrischen Bremsmotors in eine axiale Stellbewegung einer Spindel übertragen, über die ein Bremskolben, welcher Träger eines Bremsbelages ist, axial gegen eine Brems- scheibe kraftbeaufschlagt wird.

Gegebenenfalls ist die Feststellbremse mit einer Zusatzbremsvorrichtung ausgestattet, um bedarfsweise und zusätzlich zur elektromechanischen Klemmkraft auch eine Zusatzklemmkraft bereitstellen zu können. Beispielsweise handelt es sich bei der Zusatzbremsvorrichtung um die hydraulische Fahrzeugbremse des

Fahrzeugs, deren Hydraulikdruck auf den Bremskolben wirkt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Motorkonstante des elektrischen Bremsmotors, die zum Bestimmen der aktuellen Bremskraft erforderlich ist, als Funktion des Motorwiderstandes und aus gemessenen Stromwerten ermittelt.

Bei Kenntnis der Motorkonstanten, deren Wert temperaturabhängig ist sowie innerhalb einer Motorbaureihe relativ stark schwanken kann, kann mit dem aktuellen Motorstrom das Motorlastmoment und daraus unter Zugrundelegung einer Getriebeuntersetzung sowie eines Wirkungsgrades die Klemmkraft errechnet werden. Somit ist es möglich, die aktuell wirkende Klemmkraft auch ohne einen

Drehzahlsensor zu ermitteln. Als Messgrößen müssen lediglich der Strom und die Spannung im elektrischen Bremsmotor bestimmt werden.

Die Motorkonstante hängt vom Motorwiderstand ab, der, gemäß vorteilhafter Ausführung, aus dem Verhältnis einer angelegten Betriebsspannung zu einem

Maximalstrom bestimmt wird, welcher bei Motorstillstand herrscht. Der Maximalstrom bei Motorstillstand wird seinerseits als Funktion gemessener erster und zweiter Stromwerte ermittelt, wobei zweckmäßigerweise ein Leerlaufstrom zusätzlich berücksichtigt wird. Hierbei ist es vorteilhaft, dass der Zeitpunkt des zweiten Strom messwertes doppelt so groß wie der Zeitpunkt des ersten Strommesswertes liegt, wobei sich die Zeitpunkte der Strommessungen auf den Be- ginn des Stromflusses beziehen. Die Verdopplung der Zeitspanne zwischen erstem Strommesspunkt und zweitem Strommesspunkt für die Ermittlung des Maximalstroms bei Motorstillstands hat den Vorteil, dass eine verhältnismäßig einfache Beziehung zur Ermittlung des Maximalstroms gegeben ist. Grundsätzlich können aber auch Messzeitpunkte für den Strom gewählt werden, welche, bezogen auf den Beginn des Stromflusses, in einem anderen Verhältnis zueinander als Faktor 2 stehen.

Die Motorkonstante wird als Funktion des Motorwiderstandes ermittelt, wobei zusätzlich das Massenträgheitsmoment des Rotors bzw. Ankers des Bremsmotors, der Leerlaufstrom, der bereits ermittelte erste Strommesswert sowie ein zusätzlicher, dritter Strommesswert berücksichtigt werden. Der dritte Strommesswert wird zu einem Zeitpunkt abgegriffen, der in einer festen Zeitspanne auf den Zeitpunkt des ersten Strom messwertes folgt. Diese feste Zeitspanne ist zweckmäßigerweise kleiner als die elektrische Zeitkonstante des Bremsmotors und liegt insbesondere kurz nach dem ersten Messzeitpunkt. Gegebenenfalls liegt der Messzeitpunkt für den dritten Strommesswert noch vor dem Messzeitpunkt des zweiten Strommesswertes, welcher zur Ermittlung des Maximalstroms bei Motorstillstand zur Berechnung des Motorwiderstandes erforderlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in einem Regel- bzw. Steuergerät im Fahrzeug ab, das zweckmäßigerweise Bestandteil des Feststellbremssystems ist.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine elektromechanische Feststellbremse für ein Fahrzeug, bei der die Klemmkraft über einen elektrischen Bremsmotor erzeugt wird,

Fig. 2 ein Schaubild mit dem zeitabhängigen Verlauf des Stroms, der Spannung und der Motordrehzahl beim Zuspannvorgang der Feststellbremse.

In Fig. 1 ist eine elektromechanische Feststellbremse 1 zum Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand dargestellt. Die Feststellbremse 1 umfasst einen Brems- sattel 2 mit einer Zange 9, welche eine Bremsscheibe 10 übergreift. Als Stellglied weist die Feststellbremse 1 einen Elektromotor als Bremsmotor 3 auf, der eine Spindel 4 rotierend antreibt, auf der ein als Spindelmutter ausgeführtes Spindelbauteil 5 drehbar gelagert ist. Bei einer Rotation der Spindel 4 wird das Spindel- bauteil 5 axial verstellt. Das Spindelbauteil 5 bewegt sich innerhalb eines Bremskolbens 6, der Träger eines Bremsbelags 7 ist, welcher von dem Bremskolben 6 gegen die Bremsscheibe 10 gedrückt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 10 befindet sich ein weiterer Bremsbelag 8, der ortsfest an der Zange 9 gehalten ist.

Innerhalb des Bremskolbens 6 kann sich das Spindelbauteil 5 bei einer Drehbewegung der Spindel 4 axial nach vorne in Richtung auf die Bremsscheibe 10 zu bzw. bei einer entgegen gesetzten Drehbewegung der Spindel 4 axial nach hinten bis zum Erreichen eines Anschlags 1 1 bewegen. Zum Erzeugen einer Klemmkraft beaufschlagt das Spindelbauteil 5 die innere Stirnseite des Bremskolbens 6, wodurch der axial verschieblich in der Feststellbremse 1 gelagerte Bremskolben 6 mit dem Bremsbelag 7 gegen die zugewandte Stirnfläche der Bremsscheibe 10 gedrückt wird. Die Feststellbremse kann erforderlichenfalls von einer hydraulischen Fahrzeugbremse unterstützt werden, so dass sich die Klemmkraft aus einem elektromotorischen Anteil und einem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Bei der hydraulischen Unterstützung wird die dem Bremsmotor zugewandte Rückseite des Bremskolbens 6 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid beaufschlagt.

In Fig. 2 ist ein Schaubild mit dem Stromverlauf I, der Spannung U und dem Drehzahlverlauf n des elektrischen Bremsmotors zeitabhängig für einen

Zuspannvorgang dargestellt. Des Weiteren ist in Fig. 2 die elektromechanische Klemmkraft F K i eingetragen, die vom elektrischen Bremsmotor erzeugt wird, so- wie der vom Bremsmotor bzw. einem vom Bremsmotor beaufschlagten Stellglied zurückgelegte Weg s während des Zuspannvorgangs.

Zum Zeitpunkt t1 beginnt der Zuspannvorgang, indem eine elektrische Spannung aufgebracht und der Bremsmotor bei geschlossenem Stromkreis unter Strom ge- setzt wird. Die Startphase (Phase I) dauert vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2.

Zum Zeitpunkt t2 haben die Spannung U und die Motordrehzahl n ihr Maximum erreicht. Die Phase zwischen t2 und t3 stellt die Leerlaufphase dar (Phase II), in welcher der Strom I sich auf einem Minimumniveau bewegt. Daran schließt sich ab dem Zeitpunkt t3 die Kraftaufbauphase (Phase III) bis zum Zeitpunkt t4 an, in der die Bremsbeläge an der Bremsscheibe anliegen und mit zunehmender Klemmkraft F K i gegen die Bremsscheibe gedrückt werden. Zum Zeitpunkt t4 erfolgt das Abschalten des elektrischen Bremsmotors durch Öffnen des Stromkreises, so dass im weiteren Verlauf die Drehzahl n des Bremsmotors bis auf Null abfällt. Mit der Phase des Kraftaufbaus zum Zeitpunkt t3 fällt der Kraftanstiegspunkt zusammen. Der Kraftaufbau bzw. der Verlauf der Klemmkraft F K i kann beispielsweise anhand des Verlaufs des Strom I des Bremsmotors ermittelt werden, der grundsätzlich den gleichen Verlauf wie die elektromechanische Klemmkraft aufweist. Ausgehend von dem niedrigen Niveau während der Leerphase zwischen t2 und t3 steigt der Stromverlauf zu Beginn des Zeitpunktes t3 steil an. Dieser

Anstieg des Stroms kann detektiert und zum Bestimmen des

Kraftanstiegspunktes herangezogen werden. Grundsätzlich kann der Verlauf des Kraftaufbaus aber auch aus dem Spannungs- oder Drehzahlverlauf bzw. aus einer beliebigen Kombination der Signale Strom, Spannung und Drehzahl be- stimmt werden.

Zur Bestimmung der Klemmkraft F K i ohne Verwendung eines Drehzahlsensors werden als motorische Kenngrößen die Motorkonstante K M sowie der Motorwiderstand R M benötigt, die aus dem Verlauf von Spannung und Strom des elektri- sehen Bremsmotors bestimmt werden. Der Strom steigt beim Einschalten des

Bremsmotors nur durch die Ankerinduktivität gebremst stark an und fällt anschließend auf Grund der beginnenden Rotation signifikant langsamer wieder ab. Im abfallenden Ast wird der Stromverlauf im Wesentlichen von der mechanischen Zeitkonstante des Motors bestimmt, die von der Massenträgheit des Ankers J, der Motorkonstanten K M und dem Motorwiderstand R M beeinflusst wird.

Zur Bestimmung des Motorwiderstandes R M werden Stromwerte des Bremsmotors im Stillstand - bei blockiertem Anker - zu einem Zeitpunkt gemessen, in welchem der Strom seinen eingeschwungenen Zustand zumindest annähernd er- reicht hat. Hierzu wird im abfallenden Ast nach Überschreiten der Einschaltstromspitze der Strom zu zwei Zeitpunkten t 1 m und t 2,m gemessen und hieraus der theoretische Maximalstrom l max berechnet, der bei stehendem Bremsmotor fließen würde. Unter Berücksichtigung des Leerlaufstroms l L , welcher in der Phase nach dem Einschaltstromstoß bestimmt wird, in der die Drehzahl konstant ist und Leerlaufstrom nur von der Last bzw. von der Reibung des Motors bestimmt wird, wird der Maximalstrom l max gemäß der Beziehung

berechnet, wobei \- \ , l 2 die zu den Zeitpunkten t 1 m bzw. t 2,m gemessenen Stromwerte bezeichnen.

Die Zeitpunkte t 1 m und t 2,m beziehen sich auf den Beginn des Stromflusses. Der Zeitpunkt t 2 liegt doppelt so weit nach Beginn des Stromflusses wie der Zeitpunkt

Unter Berücksichtigung der zusätzlich gemessenen Motor- bzw. Betriebsspannung U B kann gemäß

R M der Motorwiderstand R M aus dem Verhältnis der Motor- bzw. Betriebsspannung U B und dem theoretischen Maximalstrom l max berechnet werden.

Nach Ermittlung des Motorwiderstandes R M lässt sich die Motorkonstante K M unter Berücksichtigung des Messwertes \^ \ zum Messzeitpunkt t 1 M und eines weiteren, dritten Strom messwertes l 3 zum Messzeitpunkt t 3 M bestimmen:

R M -J ~

At ' 1 X - 1 L wobei für die Motorkonstante K M neben dem Motorwiderstand R M zusätzlich das Massenträgheitsmoment J des Ankers des Bremsmotors berücksichtigt wird. Der Messzeitpunkt t 3 m liegt um die Zeitspanne At versetzt nach dem ersten Messzeitpunkt t 1 m . Die Zeitspanne At ist zweckmäßigerweise klein, sie ist insbesondere kleiner als die elektrische Zeitkonstante τ des Bremsmotors. Gegebenenfalls liegt der Messzeitpunkt t 3 M noch vor dem Messzeitpunkt t 2 ,M, zu welchem der zweite Strommesswert bestimmt wird, welcher für die Ermittlung des theoretischen Maximalstroms bei Motorstillstand erforderlich ist. Grundsätzlich kann die Zeitspanne At aber auch so groß sein, dass der Messzeitpunkt t 3 M nach dem Messzeitpunkt t 2 ,M liegt.

Mit dem vorbeschriebenen Verfahren kann die Motorkonstante vor jedem

Zuspannvorgang der elektromechanischen Feststellbremse aktuell bestimmt werden. Ein Drehzahlsensor ist nicht erforderlich. Damit liegt der Wert der Motorkonstanten K M , die produktionsbedingt sowie über das Betriebsalter des Bremsmotors und die Temperatur stark streut, mit hinreichender Genauigkeit fest. Unter Berücksichtigung der Motorkonstanten K M kann das aktuell wirkende Motorlastmoment im elektrischen Bremsmotor bei Kenntnis des aktuell wirkenden Stromes ermittelt werden. Aus dem Motorlastmoment kann die Klemmkraft F K i bestimmt werden.