Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 296 22 787 Ul bekannt. Bei der Durchführung des vorbekannten Verfahrens wird eine Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen dem dem Aktuator zuzuführenden, eingesteuerten Motorstrom und der bei diesem Motorstrom zu erwartenden Betätigungskraft darstellt, mittels einer elektronischen Steuervorrichtung derart abgefragt, daß der gewünschten Betätigungskraft der entsprechende Stromwert zugeordnet wird. Der Ermittlung des Betätigungskraft-Istwerts dienen Radsensoren, wobei die Kennlinie veränderbar ist, so daß der gespeicherte Zusammenhang zwischen Motorstrom und Betätigungskraft dem tatsächlichen Zusammenhang angepaßt werden kann.

Weniger vorteilhaft ist insbesondere die zur Durchführung des bekannten Verfahrens notwendige Verwendung der Radsensoren anzusehen, deren Signale durch Drift und Offset gestört werden. Aus diesem Grund ist das vorbekannte Verfahren unzuverlässig und seine Durchführung aufwendig.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren sowie Regelsysteme vorzuschlagen, die es ermöglichen, die Funktionszuverlässigkeit bei der Durchführung des Verfahrens zu erhöhen und die weitere Möglichkeiten zur Aufbringung definierter Betätigungskräfte darstellen. Die Verfahren sollen dabei insbesondere ohne Verwendung der teueren, störanfälligen Sensoren durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß die sich aus dem ersten sowie zweiten Zusammenhang ergebenden Aktuatormomente zur Ermittlung des Wirkungsgrades ausgewertet werden.

Zur Konkretisierung des Erfindungsgedankens werden die Aktuatormomente bei gleichen Aktuatorpositionen ausgewertet, vorzugsweise im Sinne der Ermittlung eines Aktuatormomentwertes, der an dieser Aktuatorposition beim Wirkungsgrad =1 aufgebracht werden müßte.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes wird das Aktuatormoment aus dem Aktuatorstrom bzw. dem Aktuatorstrom und der Aktuatorspannung bzw. dem Aktuatorstrom und der Aktuatorposition bzw. der Aktuatorspannung und der Aktuatorposition bzw. dem Aktuatorstrom, der Aktuatorspannung und der Aktuatorposition ermittelt.

Außerdem ist es besonders vorteilhaft, wenn aus dem Aktuatormomentwert über die Getriebeübersetzung ein Schätzwert der Betätigungskraft ermittelt wird.

Nach einem weiteren vorteilhaften Erfindungsmerkmal wird zur Erhöhung der Güte des Verfahrens die durch die beiden Zusammenhange begrenzte Fläche für einen Aktuatorpositionsbereich ausgewertet. Die Auswertung erfolgt dabei vorzugsweise derart, daß a) der Aktuatormomentwert durch Mittelung des maximale und des minimalen Aktuatormomentes berechnet wird, b) der Aktuatormomentwert durch Berechnung der Ordinate der die Fläche halbierenden horizontalen Gerade bestimmt wird, c) die Aktuatormomente aus beiden Zusammenhängen bei jeweils gleicher Aktuatorposition gemittelt werden und durch die entstehenden Mittelwerte eine Ausgleichsgerade gelegt wird, deren Ordinate als Schätzwert für den Aktuatormomentwert verwendet wird, d) der Schwerpunkt der Fläche berechnet wird und seine Ordinate als Schätzwert für den Aktuatormomentwert verwendet wird.

Eine Verbesserung der angestrebten Regelung wird nach einem weiteren vorteilhaften Erfindungsmerkmal dadurch erreicht, daß die Aktuatormomente vor der Ermittlung des Wirkungsgrades um die Trägheitsmomente der Bremse korrigiert werden.

Außerdem ist es besonders sinnvoll, wenn die Bremse bei der Betätigung zusätzlich derart angesteuert wird, daß eine Aktuatormoment-Aktuatorposition-Fläche durchfahren wird, z. B., wenn dem Betätigungssignal der Bremse ein sinus-oder cosinusförmiges Ansteuersignal überlagert wird.

Eine erste erfindungsgemäße Regelschaltung zur Durchführung des vorhin erwähnten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß a) ein Lageregler vorgesehen ist, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz zwischen einem die Aktuator-Sollposition und einem die Aktuator-Istposition repräsentierenden Signalen zugeführt wird und mit dessen Ausgangssignal der Aktuator über eine elektronische Leistungseinheit angesteuert wird, b) ein Bremsenmodell-Adaptionsmodul vorgesehen ist, dem zur Adaption der dem Wirkungsgrad rl=l entsprechende Aktuatormomentwert, die die dazugehörigen Aktuatormomente aus einem oder beiden Zusammenhängen und/oder die die dazugehörige Aktuatorposition repräsentierenden Signalen zugeführt werden und das Modellgrößen für ein Bremsenmodell erzeugt, c) dem Lageregler ein Lagesollwertgenerator vorgeschaltet ist, der das Bremsenmodell beinhaltet und dem ein der gewünschten Betätigungskraft entsprechendes Signal sowie die adaptierten Modellgrößen zugeführt werden und der aus dem Bremsenmodell das Aktuator-Sollpositionssignal erzeugt, d) ein Schätzmodul vorgesehen ist, dem das dem Aktuatormoment und/oder das der Aktuatorposition entsprechende Signale zugeführt werden und das den dem Wirkungsgrad =1 entsprechenden Aktuatormomentwert, die dazugehörigen Aktuatormomente aus einem oder beiden Zusammenhängen und/oder die die dazugehörige Aktuatorposition repräsentierenden Signale erzeugt.

Eine zweite erfindungsgemäße Regelschaltung zur Durchführung des obigen Verfahrens zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, daß a) ein Momentenregler vorgesehen ist, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz zwischen einem das Aktuator-Sollmoment und einem das Aktuator-Istmoment repräsentierende Signale zugefiihrt wird und mit dessen Ausgangssignal der Aktuator über eine elektronische Leistungseinheit angesteuert wird, b) ein Bremsenmodell-Adaptionsmodul vorgesehen ist, dem zur Adaption der dem Wirkungsgrad =1 entsprechende Aktuatormomentwert, die die dazugehörigen Aktuatormomente aus einem oder beiden Zusammenhängen und/oder die die dazugehörige Aktuatorposition repräsentierenden Signalen zugeführt werden und das Modellgrößen für ein Bremsenmodell erzeugt, c) dem Momentenregler ein Momentensollwertgenerator vorgeschaltet ist, der das Bremsenmodell beinhaltet und dem ein der gewünschten Betätigungskraft entsprechendes Signal sowie die adaptierten Modellgrößen zugeführt werden und der aus dem Bremsenmodell das Aktuator-Sollmomentensignal erzeugt, d) ein Schätzmodul vorgesehen ist, dem das dem Aktuatormoment und/oder das der Aktuatorposition entsprechende Signale zugeführt werden und das den dem Wirkungsgrad =1 entsprechenden Aktuatormomentwert, das die dazugehörigen Aktuatormomente aus einem oder beiden Zusammenhängen und/oder die die dazugehörige Aktuatorposition repräsentierenden Signale erzeugt.

Bei einer dritten erfindungsgemäßen Regelschaltung zur Durchführung des obigen Verfahrens sind die folgenden Komponenten vorgesehen : a) ein Betätigungskraftregler, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz zwischen einem den Betätigungskraft-Wunschwert und einem dem rekonstruierten Betätigungskraft- Istwert repräsentierenden Signalen zugefiihrt wird und mit dessen Ausgangssignal der Aktuator über eine elektronische Leistungseinheit angesteuert wird, b) ein Bremsenmodell-Adaptionsmodul, dem zur Adaption der dem Wirkungsgrad =1 entsprechende Aktuatormomentwert, die die dazugehörigen Aktuatormomente aus einem oder beiden Zusammenhängen und/oder die die dazugehörige Aktuatorposition repräsentierenden Signalen zugeführt werden und das Modellgrößen für ein Bremsenmodell erzeugt, wobei c) dem Betätigungskraftregler ein Betätigungskraftrekonstruktionsmodul vorgeschaltet ist, das das Bremsenmodell beinhaltet und dem ein das Aktuator-Istmoment und/oder ein die Aktuator-Istposition repräsentierende Signale sowie die adaptierten Modellgrößen zugeführt werden und der aus dem Bremsenmodell den Betätigungskraft-Istwert erzeugt, d) ein Schätzmodul, dem das dem Aktuatormoment und/oder das der Aktuatorposition entsprechende Signal zugeführt werden und das den dem Wirkungsgrad tu= I entsprechenden Aktuatormomentwert, die die dazugehörigen Aktuatormomente aus einem oder beiden Zusammenhängen und/oder die die dazugehörige Aktuatorposition repräsentierenden Signale erzeugt.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Bremsenmodell-Adaptionsmodul die Bremsenmodellgrößen mittels Parameterschätzung berechnet.

Bei weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ist vorgesehen, daß das Bremsenmodell die Steifigkeit oder den Wirkungsgrad der Bremse abbildet.

Bei einer vierten erfindungsgemäßen Regelschaltung zur Durchführung des oben erwähnten Verfahrens sind die folgenden Schaltungskomponenten vorgesehen : a) ein Bremsmomentregler vorgesehen ist, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz zwischen einem den Bremsmoment-Wunschwert und einem den rekonstruierten Bremsmoment-Istwert repräsentierenden Signalen zugeführt wird und mit dessen Ausgangssignal der Aktuator über eine elektronische Leistungseinheit angesteuert wird, b) ein Kennlinien-Adaptionsmodul vorgesehen ist, dem zur Adaption der geschätzte Betätigungskraftwert und das dem Radschlupf entsprechende Signal zugeführt werden und das Parameter (Kennliniengrößen) für einen Zusammenhang (Kennlinie) zwischen dem Radschlupf und dem Bremsmoment erzeugt, c) dem Bremsmomentregler ein Bremsmomentrekonstruktionsmodul vorgeschaltet ist, der den Zusammenhang beinhaltet und dem ein dem Radschlupf entsprechendes Signal sowie die adaptierten Parameter (Kennliniengrößen) zugeführt werden und der den Bremsmoment-Istwert erzeugt, d) ein Schätzmodul vorgesehen ist, dem das dem Aktuatormoment und das der Aktuatorposition entsprechende Signal zugeführt werden und das den geschätzten Betätigungskraftwert erzeugt.

Eine fünfte erfindungsgemäße Regelschaltung zur Durchführung des obigen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß a) ein Schlupfregler vorgesehen ist, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz zwischen einem den Radschlupf-Sollwert und einem den Radschlupf-Istwert repräsentierende Signale zugeführt wird und mit dessen Ausgangssignal der Aktuator über eine elektronische Leistungseinheit angesteuert wird, b) ein Kennlinien-Adaptionsmodul, dem zur Adaption der geschätzte Betätigungskraftwert und das dem Radschlupf entsprechende Signal zugeführt werden und das Parameter (Kennliniengrößen) für einen Zusammenhang (Kennlinie) zwischen dem Radschlupf und dem Bremsmoment erzeugt, wobei c) dem Schlupfregler ein Radschlupfsollwertgenerator vorgeschaltet ist, der den Zusammenhang beinhaltet und dem ein dem gewünschten Bremsmoment entsprechendes Signal sowie die adaptierten Parameter (Kennliniengrößen) zugeführt werden und der das Radschlupf-Sollsignal erzeugt, d) ein Schätzmodul, dem das dem Aktuatormoment und das der Aktuatorposition entsprechende Signale zugeführt werden und das den geschätzten Betätigungskraftwert erzeugt.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das Kennlinien-Adaptionsmodul die Kennlinie mittels Parameterschätzung adaptiert.

Bei einer sechsten erfindungsgemäßen Regelschaltung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens sind schließlich die folgenden Schaltungskomponenten vorgesehen : a) ein Betätigungskraftregler, dem als Eingangssignal die Regeldifferenz zwischen einem den Betätigungskraft-Wunschwert und einem den Betätigungskraft-Istwert repräsentierenden Signalen zugeführt wird und mit dessen Ausgangssignal der Aktuator über eine elektronische Leistungseinheit angesteuert wird, b) ein Betätigungskraftsensor, dessen Ausgangssignal der Betätigungskraft-Istwert ist, und c) ein Betätigungskraftsensor-Überwachungsmodul, das mittels des geschätzten Betätigunskraftwertes den Betätigungskraftsensor iiberwacht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von sechs 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 diagrammatische Darstellung der Abhängigkeit des Aktuatormomentes von der Aktuatorposition bzw. der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 2 eine diagrammatische Darstellung des Zeitverlaufs der Aktuatorposition am Beispiel der Überlagerung des Betätigungssignals mit einem Sinussignal ; Fig. 3 bis 8 diagrammatische Darstellungen verschiedener Methoden zur Bestimmung des dem Wirkungsgrad il = 1 entsprechenden fiktiven Aktuatormomentes ; Fig 9 bis 14 fünf Ausführungsbeispiele von zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbaren Regelschaltungen.

Bei der Erklärung des in Fig. 1 gezeigten Diagramms wird angenommen, daß der vorhin erwähnte Aktuator durch einen Elektromotor gebildet ist. Das Aktuatormoment läßt sich bei einem Elektomotor entweder aus einer oder mehreren der Größen Motorstrom last, Motorspannung UAund Motorposition #Akt berechnen. Die Motorposition (part muß meßbar sein (bei vielen Motortypen konstruktionsbedingt gegeben, z. B. elektronisch kommutierter Synchronmotor, Switched Reluctance Motor) oder aus dem Motorstrom lakt und der Motorspannung UAkt rekonstruierbar sein.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Verlauf des Aktuatormomentes MAkt über der Aktuatorposition #Akt aufgetragen. Für einen Wirkungsgrad von P = 1 liegen die Aktuatormomentwerte beim quasistatischen Zuspannen (Beschleunigung oAt so gering, daß Trägheitsmomente J und Massen m vernachlässigbar) sowie beim Lösen auf der gleichen Kurve. Treten für einen Wirkungsgrad von il = 1 nicht zu vernachlässigende Trägheitsmomente auf, so läßt sich aus dem gemessenen Aktuatormoment MAkt, dql über die Trägheiten und die Beschleunigung <BR> <BR> entsprechendesstatischesMomentMAkt,statbestimmen.(#Akt)ein <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> 2<BR> Akt.stat,TW=Akt,dyn,l-Ak/-Akt wobei v ein die Übersetzung des zwischen Aktuator und Bremse geschalteten Getriebes berücksichtigender Faktor ist.

Die gesuchte Betätigungskraft FBet kann für den Fall P = 1 direkt aus dem statischen Aktuatormoment berechnet werden : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Mkt, stat<BR> <BR> <BR> <BR> Bet------<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Für den Fall P < 1 verläuft das statische Aktuatormoment beim Zuspannen oberhalb der Kennlinie für T) = 1 und beim Lösen unterhalb dieser Kennlinie. Die entstehende Fläche ist antiproportional zum Wirkungsgrad der Bremse, d. h. je größer die beschriebene Fläche, desto geringer der Wirkungsgrad der Bremse.

Für 11 < I läßt sich das dynamische Aktuatormoment wie folgt ausdrücken : <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> MAkt,stat,#=1+mv2)#Akt-dges#Akt-sign(#Akt)#(MC0+γ#FB)MAkt,d yn,#<1-(J wobei #Akt die Aktuatorgeschwindigkeit, dges die viskose Reibung, Mco die"trockene" Reibung und y ein Proportionalitätsfaktor zur Berücksichtigung des Betätigungskraft- einflusses auf die trockene Reibung darstellen.

Für P < 1 ist eine Berechnung des Aktuatormomentwertes MAkt, stat T=l aufgrund der unbekannten Reibparameter nicht direkt möglich. Man kann sich jedoch eine besondere Eigenschaft elektrischer Bremsen zunutze machen. Konstruktionsbedingt wechselt nämlich bei Drehrichtungsumkehr, also zwischen dem Zustand"Spannen"und dem Zustand"Lösen"der Bremse nur das Vorzeichen der"trockenen"Reibungsanteile. Der Absolutwert der trockenen Reibung ist aufgrund der Bauart der reibungsbehafteten Bauteile (Lager, z. B. Kugellager, Tonnenlager etc. sowie Spindeltriebe, z. B. Rollengewindetriebe) drehrichtungsunabhängig.

Diese Eigenschaft ist jedoch nur unter der Annahme richtig, daß an gleicher Position die gleiche Spannkraft als Gegenkraft anliegt, was jedoch für ein Durchfahren gleicher Position in geringem zeitlichen Abstand richtig ist, da sich die Steifigkeitskennlinie (Zusammenhang zwischen Betätigungskraft und Aktuatorposition) nur sehr langsam ändert.

Bestimmt man also die beiden Momente Malt, #<1,spannen und MAkt,#<1,lösen bei gleicher Aktuatorposition (PAt jedoch für unterschiedliche Drehrichtungen, so ist der trockene Reibanteil von seinem Betrag für beide Drehrichtungen (Spannen und Lösen) gleich.

Folglich kann durch Addition der beiden Momente MAkt,#<1, spannen und MAkt,#<1,lösen bei gleicher Aktuatorposition (part die trockene Reibung (MCo + yFBet) eliminiert werden.

Mit den beiden Momenten MAkt,dyn,#<1,spannen und MAkt,dyn,#<1,lösen bei gleicher <BR> <BR> Aktuatorposition läßt sich der gesuchte Aktuatormomentwert MAkt, stat, = l) demnach wie folgt bestimmen : MAkt,stat,#=11/2#[(MAkt,dyn,#<1,spannen+MAkt,dyn,#<1,l ösen) -(J mv2)#(#Akt,spannen+#Akt,lösen) -dges#(#Akt,spannen+#Akt,lösen)] In dieser Gleichung ist jedoch immer noch der unbekannte, zeitvariante Parameter dges (viskose Reibung) enthalten. Zur Lösung dieses Problems bieten sich zwei Vorgehensweisen an : dges kann durch Identifikationsverfahren geschätzt werden. Dazu ist es zweckmäßig, die Bremse im gelüfteten Zustand (FBet = 0 also in Phasen, in denen die Bremse nicht vom Fahrer oder vom übergeordneten Regelsystem betätigt wird) dynamisch anzuregen, und dges mittels Parameterschätzung zu bestimmen.

Es ist jedoch günstiger sicherzustellen, daß die Punkte gleicher Position bzw. gleicher Betätigungskraft beim Spannen und beim Lösen mit betragsmäßig gleicher Geschwindigkeit durchfahren werden. Dann wird der Term, mit dem dges multipliziert wird, zu Null und der Einfluß der viskosen Reibung wird ebenfalls mit sich selbst kompensiert. Dies kann man z. B. erreichen, indem man dem Aktuatorpositionssollsignal oder dem Betätigungskraftsollsignal einen Sinus mit kleiner Amplitude (vom Fahrer nicht spürbar) überlagert und so"Hysterezyklen" durchfährt (siehe Fig. 1). Die Geschwindigkeit wakt hat dann den Verlauf eines Cosinus, so daß sich an gleicher Aktuatorposition die gleiche Geschwindigkeit einstellt.

Vorteil des letzteren Verfahrens unter Verwendung einer Anregung, die dazu führt, daß gleiche Positionen mit gleichen Geschwindigkeiten durchfahren werden, ist also, daß die drei unbekannten Reibungsparameter viskose Reibung dges, coulombsche Reibung Mco und der die Last berücksichtigende Reibfaktor y nicht bekannt sein müssen. Sie werden bei der Berechnung mit sich selbst kompensiert. Es ergibt sich dadurch folgender vereinfachter Zusammenhang : 1/2#[(MAkt,dyn,#<1,spannen+MAkt,dyn,#<1,lösen)MAkt,st at,#=1= -(J+ mv2)#(#Akt,spannen+#Akt,lösen)] Es bleiben also bei geeigneter Anregung nur noch die Trägheitsmomente und Massen, die aus den Aktuatormomenten herausgerechnet werden müssen.

Indem für eine Aktuatorposition oder Betätigungskraft jeweils das erforderliche Moment zum Spannen und zum Lösen der Bremse bestimmt wird, kann also der Wirkungsgrad bzw. die Betätigungskraft berechnet werden.

Die Gestaltung des Meßverfahrens bzw. der Anregung bestimmt dabei, in welchem Umfang nachträgliche Korrekturrechnungen bzw. zusätzliche Identifikationsverfahren notwendig sind.

Die praktische Umsetzung des beschriebenen Prinzips erfordert, daß eine Bewegungsumkehr in der Bremse erfolgt. Es müssen somit Bereiche ausgewertet werden, in denen durch die Betätigungskraftvorgabe eine Bewegungsumkehr vorhanden ist oder in denen diese Bewegungsumkehr künstlich angeregt wurde. Im letzteren Fall wird also ein entsprechendes Positionssignal oder Kraftsignal vorgegeben. Da dieses Anregungssignal nur kleine Änderungen um einen Arbeitspunkt vorgibt bzw. es nur Sinn macht, eine Bewegungsumkehr in einem kleinen Bereich auszuwerten, darf der Zusammenhang zwischen Kraft und Position in diesem Bereich als linear angenommen werden. Somit unterscheiden sich die Kurvenformen des Kraft-bzw. Positionssignals nicht und die Unterscheidung ist für die folgenden prinzipiellen Betrachtungen nicht relevant. Bei der Auswahl des Signals bei künstlicher Anregung muß man sich vor allem daran orientieren, daß die Betätigungskraftschätzung während der normalen Benutzung der Bremse durchgeführt werden soll. Folglich muß man bestrebt sein, daß trotz der notwendigen Richtungsumkehr zwischen Spannen und Lösen die Betatigungskraft zumindest im Mittel dem Fahrerwunsch entspricht und daß die Schwankungen vemachlässigbar gering bleiben. Für das Positions-bzw. Kraftsignal, das eine Bewegungsumkehr in der Bremse bewirken soll, bietet sich eine Sinusschwingung an. Daher ist es naheliegend, dem vom Fahrer oder einem übergeordneten Regelsystem vorgegebenen Bremskraftsollwert einen Sinus zu überlagern. Bei dieser Vorgehensweise folgt der Mittelwert der Bremskraft immer dem Fahrerwunsch. Wird das Verfahren auf Bereiche angewandt, in denen die Bewegungsumkehr durch die Betätigungskraftvortgabe hervorgerufen wird, erfordert dies Korrekturrechnungen, da im allgemeinen die Punkte gleicher Betätigungskraft mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und wechselnden Beschleunigungen durchfahren werden.

Wenn das Positions-bzw. Kraftsignal, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Sinusschwingung um einen konstanten Mittelwert ist, sind die Voraussetzungen bezüglich der Geschwindigkeit, unter denen keine Reibungskorrektur erforderlich ist, erfüllt. Daher ist es zweckmäßig, in gewissen Abständen den aktuellen Fahrerwunsch zu speichern und diesem Wert für die Dauer der Messung eine Schwingung zu überlagern. Um die Forderung nach möglichst minimalem Eingriff in das Bremsverhalten zu erfüllen, sollte die Meßdauer dabei möglichst kurz sein.

Allerdings muß sie mindestens eine Periodendauer betragen, wodurch sich Grenzen für die verwendbare Frequenz ergeben. Außerdem muß sichergestellt werden, daß das Verfahren nur bei annähernd konstantem Fahrerwunsch gestartet wird und daß bei einer starken Änderung des vom Fahrer vorgegebenen Sollwerts das Verfahren gestoppt wird, damit die Ist- Bremskraft dem Sollwert wieder folgt. Durch die vorgeschlagene Methode läßt sich der Wirkungsgrad bzw. die Betätigungskraft elektrischer Bremsen schätzen. Der Schätzwert steht jedoch nicht kontinuierlich zur Verfügung.

Für die Betrachtung sollen zunächst alle dynamischen Einflüsse vernachlässigt werden. Der zu erwartende Verlauf, der in Fig. 3 mit"I"bezeichnet ist, ist am zweckmäßigsten in einem Koordinatensystem mit der Aktuatorposition als Abszisse und dem Drehmoment des Aktuators als Ordinate dargestellt, wobei die einzelnen Abschnitte den zugehörigen Phasen der Schwingung (Fig. 2) durch Buchstaben und Zahlen zugeordnet sind. Im folgenden werden diese Diagramme ausgehend vom ersten Maximum des Sinus besprochen.

Der Punkt A (Fig 2) ist das Schwingungsmaximum und damit auch ein Umkehrpunkt der Bewegung. Er wird im Drehmoment-Position-Diagramm in Fig. 3 in einen Bereich abgebildet, weil durch die Umkehr der Bewegungsrichtung auch das Reibmoment sein Vorzeichen wechselt und somit ein Sprung im Aktuatormoment auftritt. Das zur Aufrechterhaltung der Position erforderliche Aktuatormoment vermindert sich dabei, denn ab diesem Punkt hemmt die Reibung den Rücklauf der Bremse und unterstützt damit das Halten der Position bzw. der Betätigungskraft.

Die fallende Flanke 1 wird ebenfalls in einen Bereich abgebildet. Das Aktuatormoment nimmt dabei mit der Position ab, weil das Gegenmoment, das aus der Spannkraft resultiert, sinkt (Federcharakteristik).

Im Punkt C, dem Mmimum, kommt es wieder zu einer Bewegungsumkehr. Dadurch erhöht sich das erforderliche Moment, weil nun zusätzlich zum Drehmoment, das aus der Spannkraft resultiert, auch die Reibung überwunden werden muß. Somit wird dieser Punkt auch in einen Bereich im Drehmoment-Position-Diagramm abgebildet.

Die steigende Flanke (in Fig. 2 mit 2 bezeichnet) wird in einen Bereich abgebildet.

Proportional zur Zunahme der Position steigt auch das erforderliche Drehmoment an, da die Spannkraft mit dem Weg zunimmt und dieser Zusammenhang für die betrachteten kleinen Änderungen um einen Arbeitspunkt als linear angenommen werden darf.

Punkt E in Fig. 2 entspricht wieder dem Punkt A. Damit beginnt der Zyklus von neuem.

Wenn man die Effekte berücksichtigt, die durch die viskose Reibung auftreten, ergeben sich andere Drehmoment-Position-Diagramme, die in Fig. 3 mit"II"und"III"gekennzeichnet sind.

Bei diesen Diagrammen, von denen beim Diagramm"II"die viskose Reibung berücksichtigt und die Trägheit nicht berücksichtigt wurden, während beim Diagramm"III"sowohl die viskose Reibung als auch die Trägheit berücksichtigt wurden unterscheiden sich die Bereiche 1 und 2 vom gerade besprochenen Diagramm"I".

Bereich 1 ist leicht nach unten ausgewölbt, weil die viskose Reibung die Rückwärtsbewegung des Getriebes hemmt, also weniger Aktuatormoment zum Halten der vorgegebenen Betätigungskraft notwendig ist. Das Extremum der Wölbung liegt bei Punkt B, denn dort ist auch die Geschwindigkeit maximal.

Bereich 2 ist nach oben gewölbt, weil das Vorzeichen der Geschwindigkeit hier positiv ist, also die viskose Reibung zusätzlich zum Gegenmoment, das aus der Betätigungskraft resultiert, vom Aktuator überwunden werden muß. Das Extremum der Wölbung liegt hier bei Punkt D, da hier das Maximum der Geschwindigkeit für diesen Bewegungsabschnitt zu finden ist.

Bisher ist der Einfluß des Drehmomentes unberücksichtigt geblieben, das aufgewendet werden muß, um die Massen zu beschleunigen. Dieser Effekt soll nun auch in die Überlegungen einbezogen werden.

Da das Positionssignal sinusförmig ist, ist auch die zweite Ableitung wieder ein Sinus. Folglich ist der Betrag der Beschleunigung proportional zur Abweichung von der mittleren Position.

Das Vorzeichen wird klar, wenn man bedenkt, daß in der ersten Hälfte (Abschnitt zwischen C und D) des Bereichs 2 die Geschwindigkeit von Null aus zu ihrem Maximum ansteigt. Folglich wird für die Beschleunigung der Massen ein zusätzliches Moment benötigt : Der Verlauf des Drehmoments liegt über dem, der sich ohne Berücksichtigung der Trägheit ergäbe. In der zweiten Hälfte des Bereichs 2 nimmt die Geschwindigkeit ab. Damit entlastet die Energie, die in den Massen gespeichert ist, den Antrieb und das Moment sinkt unter die Kurve, die ohne Berücksichtigung der Trägheit durchlaufen würde.

Im Bereich 1 ist das Verhalten analog. Hier ist in der ersten Hälfte (Abschnitt zwischen A und B) das Aktuatormoment aufgrund der Trägheit vermindert, da weiter verzögert wird. In der zweiten Hälfte ist wegen der einsetzenden Beschleunigung ein zusätzliches Moment erforderlich.

Zusammenfassend läßt sich also sagen, daß die Einflüsse durch die Beschleunigung der Trägheiten die Steigung in den Bereichen 1 und 2, die aus der Zunahme der Betätigungskraft resultiert, vermindert werden. Da der Betrag der Beschleunigung quadratisch von der Frequenz abhängt, kann bei hohen Frequenzen der Einfluß der Trägheitskräfte sogar überwiegen, so daß sich eine negative Steigung ergibt.

Methoden zur Auswertung der Ergebnisse Aus den Ausgangssignalen, deren prinzipieller Verlauf im vorherigen Abschnitt für eine Sinusüberlagerung erläutert wurde, soll letztlich ein Schätzwert für den Wirkungsgrad bzw. die Betätigungskraft gewonnen werden. Im folgenden werden verschiedene Möglichkeiten dazu vorgestellt. Für die weiteren Betrachtungen wird angenommen, daß die oben beschriebenen Voraussetzungen durch die Form des gewählten Eingangssignals erfüllt sind.

Da der Schätzwert für die Zuspannkraft dem Positionsmittelwert der Schwingung zugeordnet sein soll, legt Fig. 4 es nahe, für die Berechnung von MAkt,stat,#=1 die Aktuatormomente an den Punkten B und D zu verwenden (man beachte, daß die Werte für MB und MD bereits um die Trägheitseinflüsse korrigiert sind). Für die Praxis ist dieser Ansatz aber offensichtlich ungeeignet, da die Schätzung dabei auf zwei isolierten Meßwerten beruhen würde und damit extrem empfindlich gegen Störungen wäre. Daher werden verschiedene Auswertungsmethoden vorgeschlagen.

Allen Methoden ist gemeinsam, daß sie nur eine Periode der Schwingung benutzen, also genau einen Durchlauf durch die Schleife, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist.

Die diagrammatisch in Fig. 5 dargestellte Methode ist sehr einfach, denn bei ihr stützt sich der Schätzwert wiederum nur auf zwei Meßwerte.

Als Schätzwert wird dabei gemäß <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> max(Makt,dyn,#<1)min(MAkt,dyn,#<1)+ <BR> MAkt,stat,#=1,schätz=<BR> 2<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> der Mittelwert von Minimum und Maximum des Aktuatormomentes verwendet, der im Idealfall genau mit dem gesuchten Wert zusammenfällt.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Methode wird zur Berechnung des Schätzwertes für <BR> <BR> <BR> MAkt, stat,-Tl=l die Ordinate der die Fläche horizontal halbierenden Geraden herangezogen. Zu diesem Zweck wird der Kurvenzug in eine obere und eine untere Begrenzungslinie geteilt. Die Funktionen foben bzw. fnten ( (pAkt), die diese Linien darstellen, werden integriert, wodurch sich die Flächen Foben und Funten ergeben. MAkt,stat,_#=1 ergibt sich somit aus : Foben+Funten<BR> 1/2#MAkt,stat,#=1,schätz= <BR> # -#.<BR> <BR> <BR> <P> 'max'mm Bei der in Fig. 7 dargestellten Methode werden die Bereiche 1 und 2 des Kurvenzuges durch Geraden angenähert. Dabei werden Steigung und Achsenabschnitt so gewählt, daß die Summe der Fehlerquadrate minimiert wird. Es ist offensichtlich, daß es wenig zweckmäßig wäre, die senkrechten Bereiche A und C mit in diese Näherung einzubeziehen. Folglich darf die Gerade nur an die Meßwerte angepaßt werden, die in einem Bereich in der Mitte des Kurvenzugs liegen.

Aus den beiden Geraden wird eine mittlere Gerade gebildet, die im Idealfall genau durch den <BR> <BR> <BR> Punkt (#Akt, mittel , MAkt, stat, n=l) geht. Die Schätzgleichung lautet also :<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> yoben+yuntenmoben+munten<BR> +##Akt,mittelMAkt,stat,#=1,schätz= <BR> 2 2 wobei YOben und Yunten die Achsenabschnitte und moben und munten die Steigungen der jeweiligen Geraden bezeichnen.

Fig. 4 macht deutlich, daß der Punkt mit den Koordinaten (#Akt,mittel,Makt,stat,#=1) im Idealfall mit dem Schwerpunkt der Fläche zusammenfällt. Daher wird bei der in Fig. 8 dargestellten Methode die Ordinate des Schwerpunkts als Schätzwert fiir M Alct stat, T verwendet.

Zur Berechnung des Schwerpunkts wird der Kurvenzug gemäß Fig. 6 in eine obere und eine untere Kurve zerlegt. Die Schwerpunktsberechnung erfolgt dann durch Integration nach folgenden Gleichungen : Für den oberen Kurvenzug : maux f [-/oben (<PAkt)] 2d (pAkt -ys, oben 2s obenoben Foben Jb toben ((PAkt) d9at ÇAkt, max Für den unteren Kurvenzug ja [tunten ((PAkt)] 2d<PAkt (PAlct. min 12 =vs, untel unten (PAkt, min nten-. funtenOAkt dAkt (PA4max Für den zu schätzenden Aktuatormomentwert MAkt, stat, #=1, schätz ergibt sich daraus :<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Ys, oben Foben Ys, unten Funten<BR> <BR> <BR> ys=MAkt,stat,#=1,schätz= <BR> <BR> <BR> obenunten Wie bereits oben erwähnt, steht der Aktuatormoment-Schätzwert MAICt = = 1,schätz nicht kontinuierlich zur Verfügung. Er wird vielmehr beim Auswerten der Fläche nur einmal ermittelt. Für eine Regelung zum Aufbringen definierter Betätigungskräfte ist jedoch eine kontinuierliche notwendig.

Im Zusammenhang mit den folgenden Figuren 9 bis 14 wird beschrieben, wie der Aktuatormoment-Schätzwert MAkt, # = 1, schätz erfmdungsgemäß dazu verwendet wird, ein Modell der Bremse bzw. der Raddynamik zu adaptieren, um über das Modell eine kontinuierliche Rückführungsgrö#e bereitstellen zu können.

Die in Fig. 9 dargestellte erfindungsgemäße Regelschaltung zum Aufbringen definierter Betätigungskräfte besteht im wesentlichen aus einem Lageregler 10, einem dem Lageregler 10 vorgeschalteten Lagesollwertgenerator 11, einer dem Lageregler 10 nachgeschalteten elektronischen Leistungseinheit 12, einem Bremsenmodell-Adaptionsmodul 13 sowie einem Schätzmodul 14. Die elektronische Leistungseinheit 12, der als Eingangssignal das Ausgangssignal CMD (Command = Stellgröße) des Lagereglers 10 zugeführt wird, erzeugt elektrische Ausgangsgrößen (z. B. eine Aktuatorspannung UAkt und oder einen Aktuatorstrom IAkt), mit denen ein lediglich schematisch angedeuteter Aktuator 15 angesteuert wird, der unter Zwischenschaltung eines Getriebes 16 eine elektromechanisch betätigbare Bremse betätigt, die mit dem Bezugszeichen 17 versehen ist. Der Aktuator 15, der vorzugsweise durch einen Elektromotor gebildet ist, ist vorzusweise mit einem Winkelmeßsystem 18 ausgestattet, dessen der Aktuator-Istposition entsprechendes Signal vorzugsweise einer Lagesignalaufberritungsschaltung wird,derenAusgangssignal#Akteinerzugeführt Summationsstelle 20, einem Aktuatormomentberechnungsmodul 21 sowie dem vorhin erwähnten Schätzmodul 14 zur Verfügung gestellt wird. In der Summationsstelle 20 wird aus einem eine Aktuator-Sollposition repräsentierenden Signal (psoll und dem vorhin erwähnten Signal yakt eine Regelabweichung ##Akt gebildet, die als Eingangsgröße des Lagereglers 10 dient. Das Signal (psoll wird vom Lagesollwertgenerator 11 erzeugt, der ein Bremsenmodell enthält und dem ein einem Betätigungskraftwunsch entsprechendes Signal FBet, soll zugeführt wird. Dem Bremsenmodell werden adaptierte Modellgrößen zur Verfügung gestellt, die im Bremsenmodell-Adaptionsmodul 13 aus den Ausgangssignalen M*Akt,#=1,schätz und #*Akt und/oder M*AICt des Schätzmoduls 14 erzeugt werden, dem als Eingangsgröße der im Aktuatormomentberechnungsmodul 21 ermittelte Aktuatormoment MAkt zugeführt wird. Die Berechnung des Aktuatormomentes erfolgt mit von der elektronischen Leistungseinheit 12 gelieferten Aktuatoreingangsgrößen und gegebenenfalls dem die Aktuator-Istposition repräsentiernden Signal #Akt.

Bei der in Fig. 10 dargestellten Regelschaltung sind die bereits im Zusammenhang mit Fig. 9 erwähnten Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Unterschied gegenüber der in Fig. 9 gezeigten Schaltung besteht darin, daß ein Momentenregler 22 vorgesehen ist, dem ein Momentensollwertgenerator 23 vorgeschaltet ist. Der Momentensollwertgenerator 23, der das Bremsenmodell beinhaltet und dem als Eingangssignal das vorhin erwähnte Betätigungskraftwunschsignal FBet soll zugeführt wird, erzeugt ein das Aktuator-Sollmoment Msoll repräsentierendes Signal, aus dem in einer zweiten Summationsstelle 24 eine dem <BR> <BR> <BR> Momentenregler 22 zuzuführende Regelabweichung/MAkt gebildet wird, indem von Msoll das vorhin erwähnte, das Aktuator-Istmoment MAkt repräsentierende Signal subtrahiert wird.

Das Aktuator-Istmomentsignal MAt wird wieder vom Aktuatormomentberechnungsmodul 21 geliefert. Ansonsten entsprechen sowohl die Signalerzeugung als auch deren Verarbeitung weitgehend denen, die bereits im Zusammenhang mit Fig. 9 beschrieben wurden.

Die in Fig. 11 dargestellte dritte Regelschaltung weist einen Betätigungskraftregler 25 auf, dem als Eingangsgröße eine Regelabweichung AFBet zugeführt wird, die durch Subtraktion eines eine rekonstruierte Betätigungskraft repräsentierenden Signals FBet, rek von dem bereits vorhin erwähnten Betätigungskraftwunschsignal FBet, soll in einer dritten Summationsstelle 27 gebildet wird. Das der rekonstruierten Betätigungskraft entsprechende Signal FBet, rek wird dabei vorzugsweise von einem Betätigungskraftrekonstruktionsmodul 26 geliefert, das das Bremsenmodell beinhaltet und dem als Eingangsgrößen das Aktuator-Istpositionssignal (part und/oder der im Aktuatormomentberechnungsmodul 21 ermittelte Aktuatormomentwert MAkt zugeführt werden.

Bei den in Fig. 9 bis 11 gezeigten Ausführungen der erfindungsgemäßen Regelschaltung kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Bremsenmodell-Adaptionsmodul 13 die Modellgrößen mittels Parameterschätzung berechnet. Das Bremsenmodell kann dabei vorzugsweise entweder die Steifigkeit der Bremse 17 oder deren Wirkungsgrad abbilden.

Bei der in Fig. 12 dargestellten vierten Regelschaltungsvariante ist ein Bremsmomentregler 28 vorgesehen, dem als Eingangsgröße eine Regelabweichung AMB zugeführt wird, die durch Subtraktion eines ein rekonstruiertes Bremsmoment repräsentierenden Signals Mg rek von einem Bremsmomentwunschsignal MB, soll in einer vierten Summationsstelle 30 gebildet wird.

Das dem rekonstruierten Bremsmoment entsprechende Signal MB, rek wird dabei vorzugsweise von einem Bremsmomentrekonstruktionsmodul 29 geliefert, das einen Zusammenhang zwischen dem am Rad auftretenden Schlupf Arad und dem dazugehörigen Bremsmoment beinhaltet und dem als Eingangsgrößen das dem Radschlupf entsprechende Signal Arad sowie adaptierte Kennliniengrößen zugeführt werden. Die adaptierten Kennliniengrößen werden dabei vorzugsweise in einem Kennlinien-Adaptionsmodul 31 erzeugt, dem das Radschlupf- <BR> <BR> <BR> <BR> Signal 2 rad sowie ein geschätzter Betätigungskraftwert F*Bet schätz zugeführt werden der von einem gegenüber den Ausfiihrungsbeispielen gemäß Fig. 9 bis 11 modifizierten Schätzmodul 32 geliefert wird.

Die fünfte Regelschaltung gemäß Fig. 13 zeichnet sich dadurch aus, daß ein Schlupfregler 33 vorgesehen ist, dem als Eingangsgröße eine Regelabweichung ##rad zugeführt wird, die durch Subtraktion des im Zusammenhang mit Fig. 12 erwähnten Radschlupfsignals Arad von einem Radschlupfsollsignal #rad,soll in einer fünften Summationsstelle 35 gebildet wird. Das dem gewünschten Radschlupf entsprechende Signal #rad,soll wird dabei vorzugsweise von einem dem Schlupfregler 33 vorgeschalteten Radschlupfsollwertgenerator 34 geliefert, der einen Zusammenhang zwischen dem am Rad auftretenden Schlupf Xrad und dem dazugehörigen Bremsmoment bzw. eine diesen Zusammenhang darstellende Kennlinie beinhaltet und dem als Eingangsgrößen das im Zusammenhang mit Fig. 12 erwähnte Bremsmomentwunschsignal MB, soll sowie adaptierte Kennliniengrößen zugeführt werden. Die adaptierten Kennliniengrößen werden, ähnlich wie bei der in Fig. 12 gezeigten Ausführung, in einem Kennlinien-Adaptionsmodul 31 erzeugt, dem das Radschlupf-Signal Arad sowie der oben erwähnte geschätzte Betätigungskraftwert F*Betsschätz zugeführt werden.

Bei den in Fig. 12 und 13 gezeigten Ausführungen der ernndungsgemäßen Regelscbaltung kann es besonders vorteilhaft sein, wenn das Kennlinien-Adaptionsmodul 31 bzw. 36 die Kennlinie mittels Parameterschätzung adaptiert.

Die in Fig. 14 dargestellte sechste Regelschaltung weist schließlich einen Betätigungskraftregler 37 auf, dem, ähnlich wie bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführung, als Eingangsgröße die Regelabweichung AFBet zugeführt wird, die durch Subtraktion einer mittels eines Betätigungskraftsensors 38 an der Bremse 17 sensierten Betätigungskraft FBet, sens von dem bereits vorhin erwahnten Betätigungskraftwunschsignal FBet,soll i einer sechsten Summationsstelle 39 gebildet wird. Das der sensierten Betätigungskraft entsprechende Signal FBet,sens wird au#erdem einem Betätigungskraftsensor- Überwachungsmodul 40 zugeführt, dem als zweite Eingangsgröße der im Zusammenhang mit Fig. 12 und 13 erwahnte geschätzte Betätigungskraftwert F*g schätz zugeführt wird, und der den Betätigungskraftsensor 38 überwacht.