TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer elektromechanischen Bremse, bei der eine Betätigung der Bremse und die Erzeugung eines Bremsmomentes mittels eines elektrischen Motors in Abhängigkeit eines den elektrischen Motor beaufschlagenen Stroms erfolgt. Des Wei- teren betrifft die Erfindung ein Bremssystem mit mindestens einer elektromechanischen Bremse und einem zugeordneten Regler. Das Verfahren und das Bremssystem finden Einsatz für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug wie beispielweise ein Zugfahrzeug und/oder ein Anhänger.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG WO 2005 / 030 549 A2 und der darin zitierte Stand der Technik offenbaren elektromechanische Bremsen, bei denen die Betätigung und Erzeugung eines Bremsmomentes mittels eines elektrischen Motors in Abhängigkeit eines den elektrischen Motor beaufschlagenden Stroms erfolgt. Zwischen dem Motor und einem Bremselement wie einer Bremsbacke oder Bremsscheibe können unterschiedliche (beispielsweise auch selbstverstärkende und/oder selbsthemmende) Übertragungsgetriebe angeordnet werden, zu deren Ausgestaltung und Integration auf WO 2005 / 030 549 A2 und den darin zitierten Stand der Technik verwiesen wird. Unterschieden wird hier zwischen Bremsen, die ohne Erzeugung einer Bremsbetätigungskraft automatisch gelöst werden, Bremssysteme, bei denen eine Selbstverstärkung erfolgt, so dass eine lösende Bremsbetätigungskraft aufgebracht werden muss, um das Bremsmoment konstant zu halten, sowie Bremssysteme, die je nach den Reibbedingungen automatisch betätigt werden oder selbstverstärkend sind. In sämtlichen Fällen ist eine sorgfältige Regelung der Bremsbetätigungskraft zur Gewährleistung des gewünschten Bremsmomentes erforderlich.

DE 10 2004 040 953 A1 offenbart ein elektrisches Bremssystem, bei dem eine Betätigung des Bremspedals durch den Benutzer mittels eines Pedalbetätigungssensors erfasst wird. Das Signal des Pedalbetätigungssensors wird einer ECU zugeführt. Des Weiteren empfängt die ECU Signale von einem Raddrehzahlsensor und einem Gierratensensor. Die ECU ermittelt eine Sollbremskraft. Die ECU steuert eine elektrische Bremse an, die als Scheibenbremse ausgebildet ist. Ist aus dem Signal des Pedalbetätigungssensors eine Sollverzögerung berechnet, wird zunächst geprüft, ob das Bremssystem in Folge eines auftretenden Schlupfes oder einer Gierrate eine Stabilitätsregelung durchführt. Ist dies nicht der Fall, wird spezifisch für das jeweilige Rad eine Sollbremskraft ermittelt. Des Weiteren wird ein Sollwert für eine Abgabe der elektrischen Bremse gemäß der Sollbremskraft ermittelt. Der Sollwert dient als Sollsteuerungsvariable. Hieran anschließend wird ein Rückführverstärkungskorrekturprozess für eine Rückführregelungsvariable durch die ECU durchgeführt, wobei das Auftreten eines Überschwingens oder von Regelabweichungen in dem Anweisungsstrom verhindert wird. Hierbei kann eine PID-Rückführ- regelung zum Einsatz kommen. In diesem Fall wird sämtlichen Zweigen der PID-Rückführ- regelung als Eingangsgröße die Differenz des Sollwertes und der Ist-Steuerungsvariablen zugeführt.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung einer elektromechanischen Bremse sowie ein Bremssystem mit einer elektromechanischen Bremse vorzuschlagen, welches insbesondere hinsichtlich der Regelung für die Herbeiführung des gewünschten Bremsmomentes (vorzugsweise bzgl. der Performance der Regelung, der Stabilität der Regelung, der Regelungsgüte und der herbeiführbaren Regelungsverstärkung) verbessert ist.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen. BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Sofern im Folgenden die Rede ist von einer (Soll- oder Ist-) Bremsbetätigungskraft, handelt es sich im Sinne der Mechanik "verallgemeinerte Kraft" und insbesondere um ein mittels der elektromechanischen Bremse erzeugtes Bremsmoment, eine an dem der elektromechanischen Bremse zugeordneten Fahrzeugrad erzeugte Bremskraft, die Betätigungskraft, mit welcher ein Bremselement wie eine Bremsbelag beaufschlagt wird, die Betätigungskraft, mit welcher ein beliebiges dem Bremselement vorgeordnetes Übertragungselement beaufschlagt wird, oder das Moment, welches von dem elektrischen Motor der elektromechanischen Bremse erzeugt wird

(oder eine hiermit korrelierende Größe).

Ist die Rede von einer Bremsanforderung, kann es sich um eine Bremsbetätigungskraft oder einen Bremsbetätigungsweg handeln. Hierbei ist ein Bremsbetätigungsweg insbesondere ein Stellweg eines Bremselementes wie ein Bremsbelag, ein Stellweg eines beliebigen dem Bremselement vorgeordneten Übertragungselements oder ein Stellweg des elektrischen Motors

(oder eine hiermit korrelierende Größe), wobei ein Stellweg ein im Sinne der Mechanik "verallgemeinerter Stellweg" und insbesondere eine translatorische Verschiebung, eine Bewegung entlang eines beliebigen kurvenförmigen Freiheitsgrades oder einen Drehwinkel bezeichnen kann.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer elektromechanischen Bremse, wobei die elektromechanische Bremse entsprechend den üblichen Ausgestaltungen, vgl. WO 2005 / 030 549 A2 und den in dieser Druckschrift angeführten Stand der Technik, ausgebildet sein kann. Das Verfahren wird vorzugsweise ausgeführt von einer Steuereinheit, die eine zentrale, mit mehreren elektromechanischen Bremsen verbundene Steuereinheit sein kann oder eine Steuereinheit, die einer Teilgruppe der elektromechanischen Bremsen, beispielsweise den elektromechanischen Bremsen einer oder mehrerer Fahrzeugachsen, zugeordnet ist, oder eine Steuereinheit, die einer einzelnen elektromechanischen Bremse zugeordnet ist, wobei die Steuereinheit in den genannten Fällen an einer zentralen Stelle angeordnet sein, Teil eines Achsaggregates sein kann oder einer elektromechanischen Bremse oder dem zugeordnetem Fahrzeugrad unmittelbar benachbart zugeordnet sein kann. Möglich ist beispielsweise, dass die Steuereinheit mit der elektromechanischen Bremse eine Baueinheit bildet. Auch möglich ist, dass mehrere miteinander vernetzte Teilsteuereinheiten die Steuereinheit bilden.

In der elektromechanischen Bremse wird eine Ist-Bremsbetätigungskraft der Bremse über einen elektrischen Motor in Abhängigkeit eines den elektrischen Motor beaufschlagenden Stroms vorgegeben, wobei das erfindungsgemäße Verfahren den Strom regelt. Alternativ oder zusätzlich kann über den Strom ein Ist-Bremsbetätigungsweg der elektromechanischen Bremse vorgegeben werden, der mit dem Ist-Bremsbetätigungskraft der Bremse entsprechend einer vorgegebenen Abhängigkeit (insbesondere in Abhängigkeit der Reibpartner und Materialien, der Materialsteifigkeit, des Reibkoeffizienten, der Temperatur, der Feuchtigkeit, der Kinematik, ...) korreliert.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren findet ein (insbesondere in der genannten Steuereinheit realisierter) Regler Einsatz. Der Regler verfügt über einen P-Glied-Zweig mit einem P-Glied, einen I-Glied-Zweig mit einem I-Glied und einen D-Glied-Zweig mit einem D-Glied. Dem Regler werden/wird eine Soll-Bremsanforderung, insbesondere ein Soll-Stellweg und/oder ein Soll- Bremsmoment der elektromechanischen Bremse, zugeführt, so dass die Soll-Bremsanforderung eine Eingangsgröße des Reglers bilden/bildet. Hierbei kann die Soll-Bremsanforderung beispielsweise vom Fahrer über ein Bremspedal vorgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Soll-Bremsanforderung über eine Steuereinheit oder ein autonomes Fahrsystem, ein Bremsassistenzsystem oder ein automatisches Abstandssystem zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vorgegeben werden. Ausgangssignal des Reglers ist der Strom, mit dem der elektrische Motor beaufschlagt wird.

Grundsätzlich findet in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Art PID-Regler Einsatz. Hierbei wird den unterschiedlichen Zweigen allerdings nicht dasselbe Regeldifferenzsignal zugeführt. Vielmehr werden erfindungsgemäß in einem ersten Zweig und in einem zweiten Zweig unter- schiedliche Rückführsignale oder Regeldifferenzsignale verarbeitet. Hierbei beruhen die unterschiedlichen Rückführsignale oder Regeldifferenzsignale auf unterschiedlichen zurückgeführten Ist-Messsignalen. Erfindungsgemäß werden in der elektromechanischen Bremse in der Wirkkette von dem Motor zu den Bremselementen oder Bremsbelägen zwei unterschiedliche Messsignale ermittelt, die dann beide in dem Regler Berücksichtigung finden. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise eine verbesserte Performance der Regelung, eine erhöhte Stabilität der Regelung und eine große Regelungsverstärkung gewährleistet werden können.

Bei den Zweigen, in denen die Verarbeitung unterschiedlicher Regeldifferenzsignale erfolgt, kann es sich um eine beliebige Kombination oder sämtliche Zweige (P-Glied-Zweig und/oder I-Glied- Zweig und/oder D-Glied-Zweig) handeln, wobei dann auch auf beliebigen Messsignalen beruhende Rückführsignale oder Regeldifferenzsignale verarbeitet werden können.

Für einen Vorschlag der Erfindung wird in einem ersten Zweig von dem P-Glied-Zweig, dem I- Glied-Zweig, dem I-Glied-Zweig und dem D-Glied-Zweig ein Rückführsignal oder Regeldifferenzsignal verarbeitet, in welchem als erste gemessene Ist-Messsignal der Ist-Bremsbetätigungsweg, insbesondere der Ist-Stellweg zurückgeführt ist, eine Ist-Stellgeschwindigkeit zurückgeführt ist oder eine Ist-Bremsanforderung oder ein Ist-Bremsmoment zurückgeführt. Hingegen wird in dem zweiten, von dem ersten Zweig abweichenden Zweig von dem P-Glied-Zweig, dem I-Glied-Zweig und dem D-Glied-Zweig ein Rückführsignal oder Regeldifferenzsignal verarbeitet, in welchem als zweites gemessenes, von dem ersten Messsignal abweichendes Messsignal der Ist-Brems- betätigungsweg oder Ist-Stellweg zurückgeführt ist, eine Ist-Stellgeschwindigkeit zurückgeführt ist oder die Ist-Bremsbetätigungskraft zurückgeführt ist. Diese Auswahl des für die unterschiedlichen Regeldifferenzsignale genutzten Zweige und der rückgeführten Messsignal hat sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Regelungsgüte des von dem Regler ausgegebenen Stroms herausgestellt.

Eine konkrete, diesbezüglich nicht beschränkende Ausführungsform dieses Verfahrens ist schematisch in Fig. 1 dargestellt, wobei hier ausschließlich eine Rückführung des Ist-Brems- momentes und der Ist-Stellgeschwindigkeit (ohne Rückführung eines dritten Messsignals) erfolgt.

Möglich ist für diese Ausgestaltung, dass in dem dritten Zweig kein drittes gemessenes Messsignal zurückgeführt wird, wobei dann vorzugsweise in dem dritten Zweig das erste gemessene Messsignal und/oder das zweite gemessene Messsignal, ggf. unter Umrechnung derselben, verwendet wird. Alternativ möglich ist aber auch, dass in diesem Fall in dem dritten Zweig ein drittes gemessenes Messsignal zurückgeführt und verarbeitet wird.

Für eine Ausgestaltung der Erfindung ist in dem P-Glied-Zweig und/oder I-Glied-Zweig ein Regeldifferenzsignal der Soll-Bremsanforderung und der gemessenen Ist-Bremsanforderung zurückgeführt, während in dem D-Glied-Zweig ein Rückführsignal mit der Soll-Stellgeschwindigkeit oder einem hiermit korrelierenden Signal zurückgeführt wird.

Möglich ist dabei auch, dass dem D-Glied-Zweig ein Regeldifferenzsignal der Soll-Stellgeschwin- digkeit und der gemessenen Ist-Stellgeschwindigkeit oder hiermit korrelierender Signale zugeführt wird.

Im Rahmen der Erfindung kann auch ein Regeldifferenzsignal hinsichtlich des Bremsbetätigungskraft über eine geeignete Umrechnung umgewandelt werden in ein den Bremsbetätigungsweg repräsentierendes Regeldifferenzsignal, wobei dieses dann optional ergänzend über ein Begrenzungsglied hinsichtlich eines minimalen Begrenzungswerts und/oder eines maximalen Begrenzungswerts begrenzt sein kann.

Möglich ist auch, dass in dem P-Glied-Zweig und dem I-Glied-Zweig das Regeldifferenzsignal mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren oder anderweitigen unterschiedlichen Umrechnungsfunktionen bearbeitet wird.

Für eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem P-Glied- Zweig dem P-Glied ein Regeldifferenzsignal des Soll-Bremsbetätigungswegs und des gemessenen Ist-Bremsbetätigungswegs zugeführt, während in dem I-Glied-Zweig dem I-Glied ein Regeldifferenzsignal der Soll-Bremsbetätigungskraft und der gemessenen Ist-Bremsbetätigungs- kraft zugeführt wird. Auch in diesem Fall ist möglich, dass das Regeldifferenzsignal hinsichtlich der Bremsbetätigungskraft umgerechnet wird in ein Regeldifferenzsignal des Bremsbetätigungswegs, eine Begrenzung des Regeldifferenzsignals durch ein Begrenzungsglied erfolgt und/oder in dem I-Glied-Zweig ein erster Verstärkungsfaktor oder eine anderweitige Umrechnungsfunkton zum Einsatz kommt, während auch in dem D-Glied-Zweig ein beliebiger, von dem vorgenannten Verstärkungsfaktor abweichender Verstärkungsfaktor oder eine andere Umrechnungsfunktion Einsatz finden kann. Möglich ist für diese Ausgestaltung des Verfahrens, dass in dem D-Glied-Zweig kein Regeldifferenzsignal auf Grundlage eines dritten rückgeführten Messsignals erfolgt, wobei dann in dem D-Glied-Zweig ein Regeldifferenzsignal bearbeitet werden kann, welches auf einer der rückgeführten Messsignale in dem P-Glied-Zweig oder dem I-Glied-Zweig basiert. Für einen Vorschlag der Erfindung wird dem D-Glied-Zweig ein Regeldifferenzsignal zugeführt, welches von der Soll-Stellgeschwindigkeit und einer gemessenen Ist-Stellgeschwindigkeit, also einem dritten Messsignal, abhängig ist. Eine derartige, das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren nicht beschränkende Ausführungsform ist schematisch in Fig. 2 dargestellt.

Für einen Vorschlag der Erfindung wird das Regeldifferenzsignal des D-Glied-Zweigs aus dem Ausgangssignal des D-Glieds und der gemessenen Ist-Stellgeschwindigkeit erzeugt. In diesem Fall kann dem D-Glied der Soll-Stellweg zugeführt werden.

Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung erfolgt keine unmittelbare Vorgabe der Soll-Brems- betätigungskraft oder des Soll-Bremsmomentes. Vielmehr wird (von dem Fahrer und/oder einer Steuereinheit oder einem autonomen Fahrsystem) ein Soll-Bremsbetätigungsweg oder Soll- Stellweg vorgegeben, aus dem dann in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Soll-Brems- betätigungskraft ermittelt wird, welches dann in dem Verfahren und insbesondere in mindestens einem der genannten Zweige weiter verarbeitet wird.

Möglich ist, dass in den unterschiedlichen Zweigen die Signale entsprechend der funktionalen Abhängigkeiten und des verwendeten P-Glieds, I-Glieds und D-Glieds unverändert verarbeitet werden, wobei eine Berücksichtigung beliebiger weiterer Abhängigkeiten möglich ist. Als vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung des Verfahrens herausgestellt, bei der ein Begrenzungslied vorhanden ist. Mittels des Begrenzungsglieds erfolgt die Begrenzung des in dem Regler verarbeiteten oder ausgegebenen Signals auf einen minimalen Begrenzungswert und/oder einen maximalen Begrenzungswert. Hierbei kann eine beliebige Wahl der Begrenzungswerte erfolgen. Vorzugsweise modellieren die Begrenzungswerte allerdings die physikalischen Gegebenheiten der elektromechanischen Bremse. Beispielsweise kann ein Begrenzungswert derart gewählt werden, dass über diesen ein maximaler und/oder minimaler Ist-Bremsbetätigungsweg der elektromechanischen Bremse modelliert wird. Dieser maximale und/oder minimale Ist-Brems- betätigungsweg kann dem mechanisch möglichen Stellweg eines Antriebselements der elektromechanischen Bremse oder des Motors entsprechen. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass über das Begrenzungslied und den Begrenzungswert eine Modellierung der maximalen und/oder minimalen Ist-Stellgeschwindigkeit, der maximalen und/oder minimalen Ist-Bremsbetätigungs- kraft und/oder des minimalen und/oder maximalen ausgegebenen Stroms erfolgt.

Möglich ist in diesem Rahmen auch, dass dem Begrenzungslied ein Regeldifferenzsignal zugeführt wird. Um lediglich einige die Erfindung nicht beschränkende Beispiele zu nennen, kann dem Begrenzungsglied ein Regeldifferenzsignal zugeführt werden, welches der Differenz aus der Soll- Bremsbetätigungskraft (gegebenenfalls umgerechnet aus einem vorgegebenen Soll-Brems- betätigungsweg) und der Ist-Bremsbetätigungskraft zugeführt wird, wobei dies unmittelbar erfolgen kann oder unter Umrechnung des Regeldifferenzsignals hinsichtlich der Bremsbetätigungskraft in ein Regeldifferenzsignal hinsichtlich der Bremsbetätigungswegs, wobei vorzugsweise dann dieses Begrenzungsglied in dem I-Glied-Zweig (vgl. Fig. 2) angeordnet ist oder dem P-Glied-Zweig und dem I-Glied-Zweig vorgeordnet ist (vgl. Fig. 1). Möglich ist für ein anderes Ausführungsbeispiel, dass das Begrenzungsglied in dem P-Glied-Zweig angeordnet ist und dem Begrenzungsglied ein Regeldifferenzsignal aus dem Soll-Stellweg und dem gemessenen Ist- Stellweg zugeführt wird (vgl. Fig. 2).

Soll vermieden werden, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein zu großer und/oder zu kleiner Strom für die Beaufschlagung des Motors ausgesteuert wird, schlägt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass ein Begrenzungsglied der Zusammenführung des P-Glied-Zweigs, des I-Glied-Zweigs und des D-Glied-Zweigs nachgeordnet ist.

Problematisch kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sein, dass es (insbesondere bei Verwendung eines Begrenzungsglieds nach der Zusammenführung des P-Glied-Zweigs, des I-Glied- Zweigs und des D-Glied-Zweigs) zu einer Instabilität kommt. Zu diesem Zweck schlägt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass dem I-Glied-Zweig ein Anti-Windup- Signal zurückgeführt wird.

Für einen Vorschlag der Erfindung wird das Anti-Windup-Signal aus einem Regeldifferenzsignal des Stroms vor einem Begrenzungsglied und nach diesem Begrenzungsglied ermittelt, wobei vorzugsweise in diesem Fall das Begrenzungsglied (und die Entnahme des Stroms vor dem Begrenzungsglied) der Zusammenführung des P-Glied-Zweigs, das I-Glied-Zweigs und des D- Glied-Zweigs nachgeordnet ist (vgl. Fig. 2). Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe stellt ein Bremssystem dar. Das Bremssystem verfügt über eine elektromechanische Bremse, die wiederum über einen elektrischen Motor verfügt. In der elektromechanischen Bremse werden/wird der Ist-Bremsbetäti- gungsweg und/oder die Ist-Bremsbetätigungskraft der Bremse über den elektrischen Motor in Abhängigkeit eines den elektrischen Motor beaufschlagenden Stroms vorgegeben. Der Regler weist einen P-Glied-Zweig mit einem P-Glied, einen I-Glied-Zweig mit einem I-Glied und einen D- Glied-Zweig mit einem D-Glied auf. Diesem Regler wird ein Soll-Bremsbetätigungsweg und/oder eine Soll-Bremsbetätigungskraft der elektromechanischen Bremse zugeführt. Ausgangssignal des Reglers ist der Strom, mit dem der elektrische Motor beaufschlagt wird. Der Regler ist dabei zur Ausführung eines Verfahrens ausgebildet, wie dieses zuvor erläutert worden ist. Hierbei ist der Regler vorzugsweise mittels einer elektronischen Steuereinheit realisiert, wobei für die Anordnung der elektronischen Steuereinheit das zuvor Gesagte gelten kann. Hierbei kann das Verfahren in Form einer Regelungslogik oder Software in der Steuereinheit implementiert sein.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.

Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts - nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Patentansprüche des erteilten Patents gilt. Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch weitere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die der Gegenstand des jeweiligen Patentanspruchs aufweist.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen schematisch jeweils ein Blockschaltbild eines in einem Bremssystem und einem Verfahren zur Regelung einer elektromechanischen Bremse eingesetzten Reglers.

FIGURENBESCHREIBUNG

In der folgenden Figurenbeschreibung sind Elemente, welche sich entsprechen, ähneln oder einen gemeinsamen Charakter aufweisen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei diese dann durch den ergänzenden Buchstaben a, b, ... voneinander unterschieden sein können. Auf diese Elemente wird dann mit oder ohne den ergänzenden Buchstaben Bezug genommen, womit dann eines der Elemente, mehrere dieser Elemente oder sämtliche Elemente angesprochen sein können.

Fig. 1 zeigt einen Regler 1. Dem Regler 1 wird mindestens ein Eingangssignal 2 zugeführt, bei dem es um ein Sollsignal handelt. Des Weiteren wird dem Regler 1 mindestens ein Messsignal 3 der elektromechanischen Bremse zugeführt. Der Regler 1 erzeugt ein Ausgangssignal 4. Gemäß Fig. 1 handelt es sich bei dem Eingangssignal 2 um ein Soll-Bremsmoment 5. Alternativ ist möglich, dass das Eingangssignal 2 eine Soll-Motormoment ist, mit welchem der elektrische Motor angesteuert werden soll, um ein gewünschtes Soll-Bremsmoment oder eine gewünschte Soll-Bremskraft herbeizuführen, so dass im Folgenden an den Stellen, an denen Bezug auf das (Soll-) Bremsmoment genommen wird, auch immer alternativ das (Soll-)Motormoment verwendet werden kann. Ein Messsignal 3a ist das Ist-Bremsmoment 6 und ein weiteres Messsignal 3b ist die Ist-Stellgeschwindigkeit 7. Für die alternative Ausführungsform, bei der das Eingangssignal 2 das Soll-Motormoment ist, kann anstelle des Ist-Bremsmoments das Ist-Motormoment verwendet werden, welches unter Berücksichtigung der kinematischen Abhängigkeiten aus der mittels eines Betätigungskraftsensors oder Klemmkraftsensors ermittelt werden kann. Das Ausgangssignal 4 ist der Strom 8, mit dem der elektrische Motor der elektromechanischen Bremse beaufschlagt wird.

Der Regler 1 verfügt über ein P-Glied 9, welches Bestandteil eines P-Glied-Zweiges 10 ist, ein I- Glied 11 , welches Bestandteil eines I-Glied-Zweigs 12 ist, sowie D-Glied oder Filter-Glied 13, welches Bestandteil eines D-Glied-Zweigs oder Filter-Zweigs 14 ist.

Dem D-Glied-Zweig 14 wird über eine Verzweigung 15 das Eingangssignal 2, hier das Soll- Bremsmoment 5, zugeführt. In dem D-Glied-Zweig 14 sind in dieser Reihenfolge ein Umrechnungsglied 16a, dass D-Glied 13 oder den Filter 13, eine Rückführ-Zusammenführung 17 und ein Verstärkungsglied oder ein D-Glied 18 in einer Reihenschaltung hintereinander geschaltet. Das Umrechnungsglied 16a führt vorzugsweise eine Umrechnung des Soll-Bremsmomentes 5 in einen Soll-Stellweg 19 durch. Der so erzeugte Soll-Stellweg 19 wird mittels des D-Glieds 13 verarbeitet. Das Ausgangssignal des D-Glieds 13, welches die Soll-Stellgeschwindigkeit 40 ist, wird durch die Rückführ-Zusammenführung 17, der mit umgekehrtem Vorzeichen die Ist-Stell- geschwindigkeit 7 zugeführt wird, bearbeitet zu dem Regeldifferenzsignal 20, welches wiederum dem Verstärkungsglied 18 zugeführt wird.

Von der Verzweigung 15 gelangt das Eingangssignal 2, hier das Soll-Bremsmoment 5, auch zu einer Rückführ-Zusammenführung 21 , welche aus dem Soll-Bremsmoment 5 und dem mit negativem Vorzeichen rückgeführten Ist-Bremsmoment 6 ein Regeldifferenzsignal 22 erzeugt. Das Regeldifferenzsignal 22 wird über ein Umrechnungsglied 16b umgerechnet, wobei die Umrechnung derart erfolgt, dass aus dem Regeldifferenz-Bremsmoment, welches durch das Regeldifferenzsignal 22 repräsentiert wird, ein Regeldifferenz-Stellweg 23 erzeugt wird. Der Regeldifferenz- Stellweg 23 wird mittels eines Begrenzungsglieds 24 hinsichtlich eines minimalen und/oder maximalen Begrenzungswerts begrenzt, wobei der Begrenzungswert vorzugsweise mit dem minimalen und/oder maximalen Stellweg des elektrischen Motors oder eines anderweitigen Antriebselements der elektromechanischen Bremse korreliert. Über eine Verzweigung 25 gelangt das Ausgangssignal des Begrenzungsglieds 24, also der begrenzte Regeldifferenz-Stellweg 23, zu dem P-Glied 9, in welchem dieses mit einem Verstärkungsfaktor oder Proportionalitätsfaktor multipliziert wird. In diesem Fall verfügt der P-Glied-Zweig 10 ausschließlich über das P-Glied 9 (wobei bei einer alternativen Betrachtungsweise auch die Reihenschaltung des Umrechnungsglieds 16b, des Begrenzungsglieds 24 und des P-Glieds 9 als P-Glied-Zweig 10 angesehen werden kann).

Der über das Begrenzungsglied 24 begrenzte Regeldifferenz-Stellweg 23 wird über die Verzweigung 25 auch dem I-Glied 11 zugeführt. In dem I-Glied-Zweig 12 sind in einer Reihenschaltung ein Verstärkungsglied 26, eine Anti-Windup-Zusammenführung 27 und das I-Glied 11 hintereinander geschaltet. Bei alternativer Betrachtungsweise können das Umrechnungsglied 16b, das Begrenzungsglied 24, das Verstärkungsglied 26, die Anti-Windup-Zusammenführung 27 und das I-Glied 11 als Bestandteil des I-Glied-Zweigs 12 angesehen werden.

Die Ausgangssignale des P-Glied-Zweigs 10, des I-Glied-Zweigs 12 und des D-Glied-Zweigs 14 werden durch eine Zusammenführung 28 zusammengeführt und überlagert zu einem Zusammenführungs-Ausgangssignal 29. Das Zusammenführungs-Ausgangssignal 29 wird einem Begrenzungsglied 30 zugeführt, welches das Ausgangssignal 4 des Reglers 1 , nämlich den Strom 8, erzeugt. Soll eine Rückführung eines Anti-Windup-Signals 31 erfolgen, werden mit unterschiedlichen Vorzeichen die Signale eingangs des Begrenzungsglieds 30 und ausgangs des Begrenzungsglieds 30 einer Anti-Windup-Zusammenführung 32 zugeführt. Das Differenzsignal 39 der Anti-Windup-Zusammenführung 32 wird über ein Verstärkungsglied 33 als Anti-Windup- Signal 31 der Anti-Windup-Zusammenführung 27 zugeführt.

Möglich ist, dass das Ausgangsignal des I-Glied-Zweigs 10 und das Ausgangssignal des I-Glied- Zweigs 12 nicht nur der Zusammenführung 28 zugeführt wird, sondern auch einer Ausgabe- und/oder Verarbeitungseinheit 34. Für die in Fig. 2 schematisch dargestellte Ausführungsform gilt grundsätzlich das zu Fig. 1 Gesagte. Allerdings erfolgt gemäß Fig. 2 durch den Fahrer oder eine Steuereinheit oder ein autonomes Fahrsystem die Vorgabe eines Soll-Stellwegs 30. Der Soll-Stellweg 19 wird dann als Eingangssignal 2a dem Regler 1 zugeführt und in dem D-Glied-Zweig 14 entsprechend Fig. 1 verarbeitet.

Dem Regler 1 wird neben den Messsignalen 3a, 3b in Form des Ist-Bremsmoments 6 und der Ist-Stellgeschwindigkeit 7 auch ein Messsignal 3c in Form eines Ist-Stellwegs 35 zugeführt. In dem P-Glied-Zweig 10 wird mittels einer Stellweg-Zusammenführung 36 aus dem Soll-Stellweg 19 und dem Ist-Stellweg 35 ein Regeldifferenzsignal 37 erzeugt, welches dann über das Begrenzungsglied 24 und das P-Glied 9 weiter verarbeitet wird.

Mittels eines Umrechnungsglieds 38 wird aus dem Soll-Stellweg 19 als Eingangssignal 2b ein Soll-Bremsmoment 5 berechnet. Die Verarbeitung des derart erzeugten Soll-Bremsmoments 5 in dem I-Glied-Zweig 12 entspricht dann im Folgenden der Verarbeitung in dem I-Glied-Zweig 12 gemäß Fig. 1.

Auch die Zusammenführung des P-Glied-Zweigs 10, des I-Glied-Zweigs 12 und des D-Glied- Zweigs 14 durch die Zusammenführung 28, die Begrenzung des Stroms 8 durch ein Begrenzungsglied 30 und die Rückführung eines Anti-Windup-Signals 31 entspricht für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 der Ausführungsform gemäß Fig. 1.

In diesem Fall können die Ausgangssignale des P-Glied-Zweigs 10, des I-Glied-Zweigs 12 und des D-Glied-Zweigs 14 einer Ausgabe- und/oder Verarbeitungseinheit 34 zugeführt werden.

Möglich ist, dass das Umrechnungsglied 38 in den Regler 1 integriert ist, so dass dem Regler 1 abweichend zu Fig. 2 nicht zwei Eingangssignale 2a, 2b zugeführt werden, sondern lediglich ein Eingangssignal 2 in Form des Soll-Stellwegs 19.

Für eine andere Ausführungsform können von dem Fahrer, einer Steuereinheit oder einem autonomen Fahrsystem auch mehrere Eingangsgrößen vorgeben werden, wobei vorzugsweise eine Vorgabe sowohl des Soll-Stellwegs 19 als auch des Soll-Bremsmoments 5 erfolgt.

Wenn im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und der Patentansprüche die Rede von einem Soll-Stellweg ist, bezeichnet dies vorzugsweise den Soll-Stellweg eines Bremselementes wie beispielsweise eines Bremsbelages. Alternativ zu einem derartigen Soll-Stellweg kann auch ein mit dem Soll-Stellweg korrelierendes Signal verwendet werden. So korreliert beispielweise der Stellweg des Motors oder eines Getriebeelementes, welches zwischen den Motor und das Bremselement zwischengeordnet ist, den Soll-Stellweg. Die Abhängigkeit des Soll-Stellweges kann über ein Modell oder eine Abhängigkeit abgebildet sein und in dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine entsprechende Umrechnung erfolgen. Beispielsweise ist die Abhängigkeit zwischen dem mit dem Soll-Stellweg korrelierenden Signal und dem Soll-Stellweg vorgegeben durch die Kinematik der beteiligten getrieblichen Übersetzung.

Dass Entsprechende gilt für das Soll-Bremsmoment. So hängt beispielsweise das Soll-Bremsmo- ment über den Radius, mit dem ein Reibelement der Bremse wirkt, ab von einer Soll-Bremskraft, die damit ein mit dem Soll-Bremsmoment korrelierendes Signal darstellen kann. Möglich ist auch, dass eine Kraft oder ein Moment, welches von dem Motor erzeugt wird oder von einem Getriebeelement zwischen dem Bremselement und dem Motor übertragen wird, als das mit dem Soll- Bremsmoment korrelierenden Signal verwendet wird.

Das Entsprechende gilt für das Ausgangssignal des Reglers in Form des Stroms 8. Möglich ist, dass der Regler 1 unmittelbar den Strom 8 ausgibt, welcher dann die Wicklungen des elektrischen Motors beaufschlagt. Möglich ist aber auch, dass der Strom 8 über eine Leistungsverstärkung und anderweitige elektronische Bauelemente entsprechend einer vorgegeben Abhängigkeit umgewandelt wird in den Strom, mit dem dann unmittelbar der elektrische Motor beaufschlagt wird.

Das Entsprechende gilt auch für die Stellgeschwindigkeit.

Vorzugsweise ist der Regler 1 mittels Steuerlogik einer elektronischen Steuereinheit ausgebildet.

Der Regler 1 kann in eine Steuereinheit integriert sein, welcher auch weiteren Zwecken dient. Möglich ist, dass mehrere derartige Regler 1 für die unterschiedlichen elektromechanischen Bremsen, die unterschiedlichen Fahrzeugrädern zugeordnet sind, in eine gemeinsame Steuereinheit oder verschiedene Steuereinheiten integriert sein können. Mehrere Steuereinheiten können mit der Steuereinheit, in welcher der Regler 1 realisiert ist, zusammengefasst sein. Vorzugsweise führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu einer Regelung des Stroms und damit des Ist-Bremsmoments derart, dass die diesbezüglichen Regelungen ISO 26865 und ECE R13 [3] erfüllt werden.

Der Strom 8, mit dem der Motor beaufschlagt wird, kann mit dem Ist-Motormoment korrelieren, was über einen reinen Proportionalitätsfaktor oder ein komplexeres Modell abgebildet werden kann. Der elektrische Motor weist einen Sensor auf, welcher den Drehwinkel misst, der mit dem Ist-Stellweg korreliert. Alternativ oder kumulativ kann ein Sensor in dem Motor die Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit erfassen. Möglich ist auch, dass die Drehzahl oder Winkelgeschwindigkeit über eine Ableitung aus dem Drehwinkel ermittelt wird. Eine gemessene Ist-Bremsbetätigungskraft, mit welcher die Bremselemente an eine Bremsscheibe gepresst werden, kann mittels eines Umrechnungsglieds umgerechnet werden in das Ist- Motormoment des elektrischen Motors.

Im Rahmen der Erfindung kann das Regeldifferenzsignal zwischen dem Ist-Motormoment und dem Soll-Bremsmoment in dem I-Glied-Zweig 12 bearbeitet werden. Möglich ist, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine zusätzliche Filterung von Signalen erfolgt.

Möglich ist, dass ein Offset eines Ist-Bremsmoments 6 in dem I-Glied-Zweig 10 geschätzt wird.

Der Offset kann a-priori in dem Regler 1 verwendet werden (hier nicht dargestellt).

BEZUGSZEICHENLISTE

Regler

Eingangssignal

Messsignal

Ausgangsignal

Soll-Bremsmoment oder Soll-Motormoment

Ist-Bremsmoment oder Ist-Motormoment

Ist-Stellgeschwindigkeit

Strom

P-Glied

P-Glied-Zweig

I-Glied

I-Glied-Zweig

D-Glied

D-Glied-Zweig

Verzweigung

Umrechnungsglied

Ruckführ-Zusammenführung

Verstärkungsglied

Soll-Stellweg

Regeldifferenzsignal

Rückführ-Zusammenführung

Regeldifferenzsignal

Regeldifferenz-Stellweg

Begrenzungsglied

Verzweigung

Verstärkungsglied

Anti-Windup-Zusammenführung

Zusammenführung

Zusammenführung-Ausgangssignal

Begrenzungsglied

Anti-Windup-Signal

Anti-Windup-Zusammenführung Verstärkungsglied Ausgabe- und/oder Verarbeitungseinheit Ist-Stellweg Stellweg-Zusammenführung Regeldifferenzsignal Umrechnungsglied Differenzsignal Soll-Stellgeschwindigkeit