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Title:
METHOD AND REGULATING SYSTEM FOR APPLYING DEFINED ACTUATING FORCES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/033690
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a regulating system for applying defined actuating forces to a brake (4) which can be electrically actuated by an actuator (3). According to said method, a first static relationship exists between the brake actuation path and the actuating force enabling the actuating forces occurring during operation to be determined without the use of additional sensors. To do this, the invention enables determination of a second relationship regarding brake operation taken from the first relationship and information representing changes in the first relationship.

Inventors:
BOEHM JUERGEN (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/000507
Publication Date:
August 06, 1998
Filing Date:
January 30, 1998
Export Citation:
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Assignee:
ITT MFG ENTERPRISES INC (US)
BOEHM JUERGEN (DE)
International Classes:
B60T13/74; (IPC1-7): B60T13/74
Domestic Patent References:
WO1996033010A11996-10-24
Foreign References:
DE19526645A11997-01-23
DE3444301A11986-06-12
DE19536694A11997-04-03
DE19508822A11996-09-12
DE19510522A11996-09-26
Attorney, Agent or Firm:
Blum, -D K. (Guerickestrasse 7, Frankfurt am Main, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbringen definierter Betätigungskräfte bei einer mittels eines Aktuators elektrisch betätigbaren Bremse, bei dem ein erster, statischer Zusammenhang zwischen ihrem Betätigungsweg und der Betätigungskraft besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter, dem Betrieb der Bremse entsprechender Zusammenhang aus dem ersten Zusammenhang sowie einer Information ermittelt wird, die Änderungen des ersten Zusammenhangs repräsentiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die die Änderungen des ersten Zusammenhangs repräsentierende Information durch Auswertung von während des Betriebs der Bremse auftretenden Signalen ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß die während des Betriebs der Bremse auftretenden Signale die Lage des Aktuators sowie den dem Aktuator zuzuführenden Stromwert repräsentieren.
4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung des Aktuators ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die die Änderungen des ersten Zusammenhangs repräsentierende Information in einem Verschiebeweg (Xy) einer den ersten Zusammenhang darstellenden, verschobenen statischen Kennlinie besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß die die Änderungen des ersten Zusammenhangs repräsentierende Information in einer Dehnung oder Stauchung der den ersten Zusammenhang darstellenden Kennlinie besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zusammenhang nach der Formel : FBet = f(XBet) =#. fBasis (XBet XV) ermittelt wird, wobei fBasis den ersten Zusammenhang, einen Dehnungoder Stauchungsfaktor, Xbet den Betätigungsweg der Bremse und Xv den Verschiebeweg bedeuten.
8. Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß ein den ersten Zusammenhang (fBasis) beinhaltendes mathematisches Modell der Bremse verwendet wird, in dem der der Betätigungskraft (FBet) entsprechende Anteil (IM Bet) des dem Aktuator zuzuführenden Stromes (IM) der zur Bestimung sowohl des Dehnungsoder Stauchungsfaktors (X) als auch des Verschiebeweges (Xy) mittels eines Parameterschätzverfahrens herangezogen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Werte des Dehnungsoder Stauchungsfaktors (A) als auch des Verschiebeweges (Xy) vor ihrer Verwendung auf Plausibilität geprüft werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß das Parameterschätzverfahren unter Verwendung des die Geschwindigkeit des Aktuators repräsentierenden Signals überwacht wird.
11. Regelsystem zum Aufbringen definierter Betätigungskräfte bei einer mittels eines Aktuators elektrisch betätigbaren Bremse, bei dem ein erster, statischer Zusammenhang zwischen ihrem Betätigungsweg und der Betätigungskraft besteht, dadurch gekennzeichnet, daß a) ein Lageregler (1) vorgesehen ist, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz zwischen eine AktuatorSollage (qA, soll) und eine AktuatorIstlage (qA, Ist) repräsentierenden Signalen zugeführt wird und dem ein elektronischer Servoverstärker (2) nachgeschaltet ist, mit dessen Ausgangssignal (IM) der Aktuator (3) angesteuert wird, daß b) ein Kennlinienanpassungund Anpassungsüberwachungsmodul (8) vorgesehen ist, dem das Ausgangssignal (IM) des Servoverstärkers (2) und das die AktuatorIstlage (qA, Ist) repräsentierende Signal als Eingangsgrößen zugeführt werden und welches eine Information über im Betrieb der Bremse (4) auftretende Änderungen des ersten Zusammenhangs liefert, die c) einem Kennfeldmodul (10) zugeführt wird, das unter Berücksichtigung der Änderungsinformation aus BetätigungskraftSollwerten (Fget Soll) Betätigungsweg Sollwerte (XBet, soll) berechnet und dem ein Umrechnungsmodul (9) nachgeschaltet ist, das aus den BetätigungswegSollwerten (Xget, soll) die die Aktuator Sollage (qA, soll) repräsentierenden Signale berechnet.
12. Regelsystem zum Aufbringen definierter Betätigungskräfte bei einer mittels eines Aktuators elektrisch betätigbaren Bremse, bei dem ein erster, statischer Zusammenhang zwischen ihrem Betätigungsweg und der Betätigungskraft besteht, dadurch gekennzeichnet, da# a) ein Verzögerungsregler (11) vorgesehen ist, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz (AF) zwischen einen BetätigungskraftSollwert (FBet, Soll) und einen BetätigungskraftIstwert (FBet Ist) repräsentierenden Signalen zugeführt wird und dem ein elektronischer Servoverstärker (2) nachgeschaltet ist, mit dessen Ausgangssignal (IM) der Aktuator (3) angesteuert wird, daß b) ein Kennlinienanpassungund Anpassungsüberwachungs modul (14) vorgesehen ist, dem das Ausgangssignal (IM) des Servoverstärkers (2) und das die AktuatorIstlage (qA, Ist) repräsentierende Signal als Eingangsgrößen zugeführt werden und welches einerseits eine Information über im Betrieb der Bremse (4) auftretende Änderungen des ersten Zusammenhangs und andererseits ein den BetätigungswegIstwert (XBet, Ist) repräsentierendes Signal liefert, die c) einem Kennfeldmodul (12) zugeführt werden, das unter Berücksichtigung der Änderungsinformation aus den BetätigungswegIstwerten (XBet, Ist) Betätigungskraft Istwerte (FBet, Ist) berechnet.
13. Regelsystem nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß das Umrechnungsmodul (9) ein mathematisches Modell eines zwischen Aktuator (3) und Bremse (4) wirkenden Getriebes darstellt.
14. Regelsystem nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, daß die Information über im Betrieb der Bremse (4) auftretende Änderungen des ersten Zusammenhangs dem Verzögerungsregler (11) zur Aktualisierung dessen Parameter zugeführt wird.
15. Regelsystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Bremse in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kennlinienanpassungund Anpassungsüberwachungsmodul (8, 14) eine die Drehzahl des Kraftfahrzeugrades repräsentierende Information zugeführt wird.
Description:
Verfahren und Regelsystem zum Aufbringen definierter Betätigungskräfte Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Regelsystem zum Aufbringen definierter Betätigungskräfte bei einer mittels eines Aktuators elektrisch betätigbaren Bremse, bei dem ein erster, statischer Zusammenhang zwischen ihrem Betätigungsweg und der Betätigungskraft besteht.

Aus der internationalen Patentanmeldung WO 96/033010 ist eine vorzugsweise mittels eines Elektromotors über ein Untersetzungsgetriebe betätigbare Scheibenbremse bekannt. Das Besondere an der vorbekannten Bremse besteht darin, daß der Rotor des Elektromotors ringförmig ausgebildet ist und das Untersetzungsgetriebe radial umgreift. Durch diese Maßnahmen wird eine erhebliche Verkürzung der axialen. Baulänge der Betätigungseinheit erreicht. Der vorhin genannten Veröffentlichung ist jedoch kein Hinweis zu entnehmen, wie im Betrieb der bekannten Bremse definierte Betätigungskräfte aufgebracht werden können.

Zwischen dem Betätigungsweg XBet, über den die Bremsbeläge an die Bremsscheibe gedrückt werden, und der aufgebrachten Betätigungskraft FBet besteht ein definierter Zusammenhang, der durch ein mathematisches Modell, z. B. in Form einer statischen Kennlinie FBet (XBet), hinreichend genau modelliert werden kann.

Ist dieser Zusammenhang hinreichend genau bekannt, so kann der einer geforderten Betätigungskraft korrespondierende Betätigungs- bzw. Verschiebeweg, weiterhin unter Berücksichtigung der Getriebeuntersetzung die korrespondierende Aktuatorlage vorab bestimmt (-Lage-Sollwert) und lagegeregelt angefahren werden.

Diese Vorgehensweise entspricht einer Betätigungskraftsteuerung, d. h. bezüglich dieser physikalischen Größe liegt ein offener Wirkungsablauf vor (keine Sensorrückkopplung).

Andererseits kann auch aufgrund der meßtechnisch leicht verfügbaren und daher bekannten Aktuatorlage mit Hilfe eines parametrischen oder nichtparametrischen Modells die aktuelle Betätigungskraft rekonstruiert werden. In beiden Fällen muß allerdings zusätzlich noch die Lüftspielposition bekannt sein.

Die Qualität dieser Steuerung hängt ebenso wie die Rekonstruktion (Berechnung) der Betätigungskraft aus den Lagesignalen des Aktuators von der Modellgüte des Prozesses (hier : Kennlinie) ab.

Da die betrachtete Kennlinie im Bremsbetrieb gewissen, signifikanten Änderungen, im wesentlichen aufgrund von Temperatur und Verschleiß, unterworfen ist, ist eine in bestimmten Abständen vorzunehmende Anpassung dieser Kennlinie an den aktuellen Zustand der Bremse erforderlich. Diese Adaption muß auf der Basis interner, bereits im elektrischen Bremssystem befindlicher Signale stattfinden. Auf den Einsatz zusätzlicher externer Sensorik wird daher verzichtet (keine direkte Messung der Betätigungskraft). Daraus ergibt sich als Anforderung an das ma- thematische Modell für die elektromechanisch betätigbare Bremse, daß es das betrachtete Verhalten hinreichend gut beschreibt und daß die verwendeten Signale die gewünschte Betätigungskraftinformation beinhalten müssen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren sowie ein Regelsystem vorzuschlagen, die es ermöglichen, die im Betrieb auftretenden Betätigungskräfte zu ermitteln. Die Ermittlung soll dabei insbesondere ohne Verwendung zusätzlicher Sensoren erfolgen.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß ein zweiter, dem Betrieb der Bremse entsprechender Zusammenhang aus dem ersten Zusammenhang sowie einer Information ermittelt wird, die Änderungen des ersten Zusammenhangs repräsentiert.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die die Änderungen des ersten Zusammenhangs repräsentierende Information durch Auswertung von während des Betriebs der Bremse auftretenden Signalen ermittelt wird, insbesondere in einem Verschiebeweg einer den ersten Zusammenhang darstellenden, statischen Kennlinie bzw. in einer Dehnung oder Stauchung der den ersten Zusammenhang darstellenden statischen Kennlinie besteht. Die Signale repräsentieren vorzugsweise die Lage des Aktuators sowie den dem Aktuator zuzuführenden Stromwert.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird zusätzlich die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung des Aktuators ermittelt.

Außerdem ist es besonders vorteilhaft, wenn der zweite Zusammenhang nach der Formel : Fßet"f(Xßet)"-BasisBet'v)) ermittelt wird, wobei fBasls den ersten Zusammenhang, A einen Dehnung-oder Stauchungsfaktor, Xbet den Betätigungsweg der Bremse und Xv den Verschiebeweg bedeuten.

Nach einem weiteren vorteilhaften Erfindungsmerkmal wird ein den ersten Zusammenhang beinhaltendes mathematisches Modell der Bremse verwendet, in dem der der Betätigungskraft entsprechende Anteil des dem Aktuator zuzuführenden Stromes der zur Bestimung sowohl des Dehnungs-oder Stauchungsfaktors als auch des Verschiebeweges mittels eines Parameterschätzverfahrens herangezogen wird.

Die ermittelten Werte des Dehnungs-oder Stauchungsfaktors als auch des Verschiebeweges werden vorzugsweise vor ihrer Verwendung auf Plausibilität geprüft, wobei das Parameterschätzverfahren unter Verwendung des die Geschwindigkeit des Aktuators repräsentierenden Signals überwacht wird.

Der Schwerpunkt bei dem vorgestellten Verfahren zur modellbasierten Rekonstruktion der Betätigungskraft stellt daher die Modellierung von zustandsbedingten Änderungen der zugrun- deliegenden Kennlinie (Basiskennlinie) und die Methoden zur Bestimmung der Adaptionsparameter auf der Basis interner Aktuator-und Bremsensignale. Diese sind von entscheidender Bedeutung und stellen die Grundlage für eine möglichst genaue Betätigungskraftdosierung auf der Basis interner Aktuatorsignale dar.

Bei der Nutzung der aktualisierten statischen Kennlinie zur Betätigungskraftdosierung sind grundsätzlich zwei Vorgehensweisen denkbar, die im folgenden näher betrachtet werden. Dabei wird bevorzugt die Betätigungskraft als Funktion des Betätigungsweges betrachtet, da hier nur die effektive Steifigkeit des Gesamtsystems und deren zustandsabhängige Variationen zu berücksichtigen sind.

Ein erfindungsgemäßes Regelsystem zur Durchführung des vorhin erwähnten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß a) ein Lageregler vorgesehen ist, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz zwischen eine Aktuator-Sollage und eine Aktuator-Istlage repräsentierenden Signalen zugeführt wird und dem ein elektronischer Servoverstärker nachgeschaltet ist, mit dessen Ausgangssignal der Aktuator angesteuert wird, daß b) ein Kennlinienanpassung-und Anpassungsüberwachungsmodul vorgesehen ist, dem das Ausgangssignal des Servoverstärkers und das die Aktuator-Istlage repräsentierende Signal als Eingangsgrößen zugeführt werden und welches eine Information über im Betrieb der Bremse auftretende Änderungen des ersten Zusammenhangs liefert, die c) einem Kennfeldmodul zugeführt wird, das unter Berücksichtigung der Änderungsinformation aus Betätigungskraft-Sollwerten Betätigungsweg-Sollwerte berechnet und dem ein Umrechnungsmodul nachgeschaltet ist, das aus den Betätigungsweg-Sollwerten die die Aktuator- Sollage repräsentierenden Signale berechnet.

Eine zweite Variante des Regelsystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß a) ein Verzögerungsregler vorgesehen ist, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz zwischen einen Betätigungskraft-Sollwert und einen Betätigungskraft-Istwert repräsentierenden Signalen zugeführt wird und dem ein elektronischer Servoverstärker nachgeschaltet ist, mit dessen Ausgangssignal der Aktuator angesteuert wird, daß b) ein Kennlinienanpassung-und Anpassungsüberwachungsmodul vorgesehen ist, dem das Ausgangssignal des Servoverstärkers und das die Aktuator-Istlage repräsentierende Signal als Eingangsgrößen zugeführt werden und welches einerseits eine Information über im Betrieb der Bremse auftretende Änderungen des ersten Zusammenhangs und andererseits ein den Betätigungsweg-Istwert repräsentierendes Signal liefert, die c) einem Kennfeldmodul zugeführt werden, das unter Berücksichtigung der Änderungsinformation aus den Betätigungsweg-Istwerten Betätigungskraft-Istwerte berechnet.

Das Umrechnungsmodul stellt dabei vorzugsweise ein mathematisches Modell eines zwischen Aktuator und Bremse wirkenden Getriebes dar. Außerdem kann die Information über im Betrieb der Bremse auftretende Änderungen des ersten Zusammenhangs dem Verzögerungsregler zur Aktualisierung dessen Parameter zugeführt werden.

Bei einem Einsatz der Bremse in einem Kraftfahrzeug ist es besonders sinnvoll, wenn dem Kennlinienanpassung-und Anpassungsüberwachungsmodul eine die Drehzahl des Kraftfahrzeugrades repräsentierende Information zugeführt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung hervor, in der für einander entsprechende Einzelteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. In der Zeichnung zeigt : Fig. 1 eine erste Ausführung eines Regelkreises zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 eine zweite Ausführung eines Regelkreises zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung, Fig. 3 ein die Funktionsweise des in Fig. 2 gezeigten Kennfeldmoduls darstellendes Diagramm, und Fig. 4 ein die Funktionsweise des in Fig. 2 gezeigten Kennfeldadaptions-und Uberwachungsmoduls darstellendes Flußdiagramm.

Das in Fig. 1 dargestellte Regelsystem sieht die Umrechnung des (vom Fahrer signalisierten oder von einer übergeordneten Funktionseinheit vorgegebenen) Verzögerungswunschsignals (hier bevorzugt Betätigungskraft FBet, Soll) in einen korrespondierenden Lage-Sollwert mit Hilfe einer gespeicherten inversen Kennlinie vor (Betätigungskraftsteuerung). Die Aktualisierung der Kennlinie erfolgt mit Hilfe eines mathematischen Modells für die elektromechanische Bremse einschließlich eines Modells für die zustandsabhängige Änderung der Kennlinie auf der Basis meßtechnisch leicht zugänglicher Aktuatorsignalsensorik. Das gezeigte Regelsystem besteht im wesentlichen aus einem Lageregler 1, sowie einem dem Lageregler 1 nachgeschalteten elektronischen Servoverstärker 2, mit dessen Ausgangssignal IM ein nur schematisch angedeuteter Aktuator 3 einer elektromechanisch betätigbarer Bremse angesteuert wird, die mit dem Bezugszeichen 4 bezeichnet ist. Der Aktuator 3 ist vorzugsweise mit einem Winkelmeßsystem 5 ausgestattet, dessen die Aktuator-Istlage repräsentierendes Ausgangssignal einerseits dem Servoverstärker 2 und andererseits einer Lagesignalaufbereitungsschaltung 6 zugeführt wird. Das Ausgangssignal q Ist der Lagesignalaufbereitungsschaltung 6 wird einerseits einer dem Lageregler 1 vorgeschalteten Summationsstelle 7 und andererseits zusammen mit dem Signal IM einem Kennlinienanpassungs-und Anpassungsüberwachungs-modul 8 zugeführt, in dem zur Erhöhung der Zuverlässigkeit zusätzlich eine Überwachung der Adaption und Plausibilitätsprüfung der ermittelten Adaptionsparameter stattfindet. In der Summationsstelle 7 wird aus einem eine Aktuator-Sollposition qA, Soll repräsentierenden Signal und dem vorhin erwähnten Signal q Ist eine Regelabweichung #q gebildet, die als Eingangsgröße des Lagereglers 1 dient. Das Signal qA, soll wird dabei vorzugsweise von einem Getriebemodul 9 erzeugt, das das Verhalten eines zwischen dem Aktuator 3 und der Bremse 4 wirkungsmäßig angeordneten, nicht dargestellten Untersetzungsgetriebes berücksichtigt. Dem Getriebemodul 9 ist ein Kennfeldmodul 10 vorgeschaltet, in dem eine inverse statische Kennlinie f (FBet, soll) des Teilsystems Aktuator 3-Bremse 4 abgelegt ist und in dem ein einen z. B. vom Fahrer eines mit der vorhin erwähnten Bremse ausgerüsteten Kraftfahrzeuges oder einer übergeordneten Funktionseinheit vorgegebenen Betätigungskraft- Sollwert repräsentierendes Signal FBet, Soll unter dem Einfluß des Kennlinienanpassungs-und Anpassungsüberwachungsmoduls 8 in einen Betätigungsweg-Sollwert Xget, soll umgerechnet wird. Die den Umrechnungsablauf im Kennfeldmodul 10 beeinflussenden, vom Kennlinienanpassungs-und Anpassungsüberwachungsmodul 8 gelieferten Parameter Xv und X stellen eine Information über im Betrieb der Bremse 4 auftretende Änderungen des Zusammenhangs zwischen ihrem Betätigungsweg X und ihrer Betätigungskraft F, wobei Xv die Verschiebung der Basiskennlinie in Richtung Xget und X den Dehnungs-oder Stauchungsfaktor der erwähnten Kennlinie bedeuten.

Ein wesentliches Kennzeichen des in Fig. 2 dargestellten Regelsystems ist die Rekonstruktion des Verzögerungswunschsignals (hier bevorzugt : Betätigungskraft) aus der gemessenen Lageinformation mit Hilfe einer gespeicherten und aktualisierten Kennlinie zur Betätigungskraftregelung sowie eines, im wesentlichen auf Aktuatorsignalsensorik und mathematischen Modellen basierenden, Kennlinienadaptions-und- Uberwachungsmoduls. Bei dem gezeigten Regelsystem wird statt des im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Lagereglers 1 ein Verzögerungsregler 11 verwendet. Sonst entspricht die Schaltungsanordnung weitgehend dem in Fig. 1 dargestellten Schaltbild. Dem Kennlinienanpassungs-und Anpassungsüberwachungs- modul 14, das außer den vorhin erwähnten Parametern Xv, X noch ein einem Betätigunsweg-Istwert Xget, zst entsprechendes Signal liefert, ist ein Kennfeldmodul 12 nachgeschaltet, in dem eine statische Kennlinie f (Xget, Ist) der Baugruppe Aktuator- Radbremse abgelegt ist und dessen Ausgangsgröße FBet, Ist einer Summationsstelle 13 zugeführt wird, in der aus dem den vorhin erwähnten Betätigungskraft-Sollwert Fget, soll repräsentierenden Signal und dem Signal FBet Ist eine Regelabweichung AF gebildet wird, die als Eingangsgröße des Verzögerungsreglers 1 dient. Das den Betätigungskraft-Sollwert FBet, soll repräsentierende Signal wird wieder, wie bei der Anordnung nach Fig. 1, z. B. von dem Fahrer eines mit der vorhin erwähnten Bremse ausgerüsteten Kraftfahrzeuges oder einer übergeordneten Funktionseinheit vorgegeben, wobei im Kennfeldmodul 12 das den Betätigungsweg- Istwert repräsentierende Signal XBet, Ist unter dem Einfluß des Kennlinienanpassungs-und Anpassungsüberwachungsmoduls 14 in einen Betätigungskraft-Istwert Fget, Ist umgerechnet wird.

Zu der vorhin angesprochenen, in Fig. 3 gezeigten statischen Kennlinie ist Folgendes zu sagen : Eine gewünschte Betätigungskraft kann durch eine definierte Verschiebung der Bremsbeläge gegenüber der Bremsscheibe erreicht werden. Das Verhalten des betrachteten Prozesses entspricht daher im wesentlichen dem eines Federsystems mit variabler Federsteifigkeit KE und kann durch eine statische Kennlinie für die Betätigungskraft FBet in Abhängigkeit des Betätigungsweges XBet hinreichend genau modelliert werden : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> , Y,)-,/?</->0,Oo(2) Das grundlegende Verhalten der elektrischen Bremse wird durch eine statische Kraft-Weg-Kennlinie z. B. entsprechend Gl. (2) abgebildet. Sie kann beispielsweise durch signifikante Punktepaare in Form einer Tabelle mit einer gewissen Anzahl von Stützstellen abgelegt sein. Die Teilung muß dabei nicht notwendigerweise äquidistant sein. Zwischenpunkte dieser Tabelle werden im Bremsenbetrieb on-line durch lineare Interpolation bzw.

Extrapolation berechnet. Neben der Beschreibung durch ein nichtparametrisches Modell in der o. g. Form sind auch Beschreibungsformen, z. B. durch ein parametrisches Modell, denkbar und möglich. Die in Tabellenform vorliegende Kennlinie stellt eine Basiskennlinie dar (Index B bzw. Basis) und repräsentiert das statische Verhalten der elektrischen Bremse in ihrem"Normalzustand". Zustandabhängige Variationen dieser Kennlinie, im wesentlichen durch Erwärmung und Verschleiß, müssen im laufenden Betrieb der Bremse erfaßt und adaptiert werden.

Dabei wird angenommen, daß zustandsabhängige Änderungen des statischen Verhaltens der Bremse das durch die Basiskennlinie formulierte Verhalten grundsätzlich nicht verändert und durch folgende Modifikationen der Basiskennlinie abgebildet werden kann : Verschiebung der Basiskennlinie um Xv in XBet-Richtung und/oder Dehnung oder Stauchung der verschobenen Basiskennlinie durch einen FaktorÄ.

Mit diesem Modellansatz kann die aktuell vorliegende Kennlinie aus der Basiskennlinie entsprechend Gl. (1) generiert werden.

Die wesentliche Aufgabe besteht nun darin, im laufenden Bremsenbetrieb die Adaptionsparameter zu bestimmen und somit eine Aktualisierung der statischen Kennlinie zu erreichen.

Die Basis für die in Fig. 4 dargestellte Methode zur Rekon- struktion stellt dabei die im allgemeinen leicht meßbare Aktuatorlage und die Basiskennlinie dar, die über einen ent- sprechenden Modellansatz mit Hilfe der internen Aktuatorsignale fortlaufend oder bei Bedarf aktualisiert wird.

Nach der Erfassung der Aktuatorsignale IM und qjg(s.

Funktionsblock 100) erfolgt die Ermittlung der Signale, die der Aktuatorgeschwindigkeit und-beschleunigung entsprechen (s.

Funktionsblock 200).

Vor der Bestimmung der Adaptionsparameter wird anhand der Bewegungsrichtung des Aktuators gepruft, ob in dem gegenwärtigen Bewegungszustand die Betätigungskraftinformation im Aktuatorstrom feststellbar und eine aktuatorsignalbasierte Bestimmung der Adaptionsparameter zur Aktualisierung der Basiskennlinie sicher möglich ist (s. Funktionsblock 300).

Ist die Identifizierbarkeit festgestellt, so folgt eine Zustandsschätzung von 1 Bet (s. Funktionsblock 400). Hierzu wird eine punktweise abgespeicherte Basiskennlinie FBet,B (XBet) für die elektrische Bremse betrachtet, so da# bei bekannter Lage XBet mit Hilfe der Basiskennlinie durch lineare Interpolation ein Schätzwert für die Betätigungskraft im"Normalzustand"ermittelt werden kann : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> ..-')-')(3) wobei mB die Steifigkeit des Gesamtsystems im betrachteten Intervall, bB ein Kraftoffsetwert und i das betrachtete Intervall bedeuten.

Gl. (3) gibt die resultierende Betätigungskraft bei einem bestimmten Verschiebeweg für den Fall, daß das aktuelle Verhalten der elektrischen Bremse gerade dem der Basiskennlinie entspricht, an. Die Berücksichtigung zustandsbedingter Variationen dieser Kennlinie erfolgt auf der Basis der in Fig. 3 dargestellten Maßnahmen. Die zustandsabhängigen Änderungen des statischen Verhaltens der Gruppe Aktuator-Bremse werden durch folgende Modifikation der Basiskennlinie abgebildet : Bel , = ##mB(i)#XBet + bB(i) - ##mB(i)# X1 (4) Das Aufbringen einer Betätigungskraft FBet für die Bremse führt über das Getriebesystem zu einer Belastung des Aktuators (allgemein : IM Bet). Liegt beispielsweise ein Elektromotor als Aktuator vor, so ergibt sich durch diese Kraft ein Belastungsmoment. Der Aktuatorstrom IM ist dabei gerade so gro#, daß die am Aktuator wirkenden Lastkräfte (im wesentlichen Reibung und Belastung durch die Betätigungskraft) kompensiert werden und den Aktuator einschließlich der angekoppelten Mechanik auf die kommandierte Geschwindigkeit beschleunigt. (Zwischen dem Aktuatorstrom und der die Aktuatorbewegung erzeugende Aktuatorkraft/-moment besteht ein definierter (bekannter) und den Aktuator kennzeichnenden Zusammenhang. In vielen Fällen ist dieser Zusammenhang linear.) Bei dieser Konfiguration ist daher im Aktuatorstrom bzw. Aktuatorkraft bzw.-moment die vollständige Information über die dem Aktuator entgegenwirkenden Belastungskräften bzw.-momenten, insbesondere auch über die aufgebrachte Betätigungskraft, enthalten.

Die Zustandsschätzung von IM, Bet (s. Funktionsblock 300) erfolgt anhand der gemessenen Aktuatorsignale mit Hilfe eines Störsignalbeobachters, basierend auf einem mathematischen Modell für den elektromechanischen Antriebsstrang der elektrischen Bremse. Dabei ist zu beachten, daß das rekonstruierte Signal IM, Bet sowohl die Belastung des Aktuators durch die Betätigungskraft FBet als auch die durch diese Belastung bedingte Erhöhung der Reibung im elektromechanischen Antriebsstrang repräsentiert.

Beim Betätigen der Bremse muß der Aktuator gegen die Belastung und gegen den mechanischen Wirkungsgrad arbeiten, so da# die Betätigungskraftinformation in jedem Fall in dem Aktuatorstrom enthalten und signifikant feststellbar ist. Beim Betätigen der Bremse ist daher eine Bestimmung der Adaptionsparameter zur Aktualisierung der Kraft-Weg-Kennlinie anhand der Aktuatorsignale möglich. Beim Lösen der Bremse besteht insbesondere bei schlechtem mechanischen Wirkungsgrad die Möglichkeit, daß diese Information nicht mehr signifikant im Strom feststellbar ist. In diesem Fall kann beim Lösen der Bremse eine Aktualisierung der Kennlinie nicht vorgenommen werden.

Zur Identifikation der Parameter X und Xv auf der Basis des rekonstruierten Signals IM Bet unter Berücksichtigung von Gl. (4) kann ein aus der einschlägigen Literatur bekanntes rekursives oder nichtrekursives Parameterschätzverfahren verwendet werden, das im allgemeinen auf der Minimierung eines quadratischen Gütekriteriums beruht (s. Funktionsblock 500). Da hierbei weitgehend bekannte Verfahren zum Einsatz kommen, soll im weiteren auf eine detaillierte Betrachtung der Verfahren zur Parameterschätzung verzichtet werden. Bei der Anwendung des Parameterschätzers ist darauf zu achten, daß eine Identifikation der gesuchten Parameter gewährleistet wird und die Identifikation nur dann sinnvolle Ergebnisse liefern kann, wenn eine ausreichende Anregung der Parameter durch die Signale vorliegt.

Weiterhin ist es sinnvoll, die geschätzten Parameter auf Plausibilität zu prüfen (s. Funktionsblock 600) und erst nachdem die Verfügbarkeit plausibler Adaptionsparameter festgestellt ist, diese auch als aktuelle Parameter freizugeben (s. Funktionsblock 700). Ansonsten können die alten Parameter beibehalten werden (s.

Funktionsblock 800).

Die Rekonstruktion der Betätigungskraft erfolgt dabei entsprechend Gl. (4) mit Hilfe der Basiskennlinie und unter Berücksichtigung der auf der Basis von Aktuatorsignalsensorik identifizierter Adaptionsparameter (s. Pos. 12, Fig. 2).

Wurde keine Identifizierbarkeit festgestellt, so können weitere Modellparameter der elektrischen Bremse bedarfsabhängig aktualisiert werden (s. Funktionsblock 900), wobei bei der Bestimmung von FBet (s. Pos. 12, Fig. 2) die relevanten Parameter des vorangegangenen Schrittes beibehalten werden (s.

Funktionsblock 800).