CN102947154B - 用于调节可电操作的制动器的方法和装置以及电子制动*** - Google Patents

用于调节可电操作的制动器的方法和装置以及电子制动*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于调节可借助于致动器（2）电操作的制动器的方法以及一种装置，在所述方法中，借助于夹紧力传感器（7）获得致动器夹紧力实际值（Fist）并且借助于位置传感器（8）获得致动器位置实际值和/或致动器速度实际值（nist），在所述方法中，借助于调节装置（1）产生用于控制所述致动器（2）的调节参量（U），其中，所述调节装置（1）包括选择和分析处理装置（3）以及调节结构（4），其中，所述选择和分析处理装置（3）将调节结构输入理论值和调节结构输入实际值作为调节结构输入参量输入给所述调节结构（4），其中，所述调节结构输入参量这样由所述选择和分析处理装置（3）提供，使得具有相同调节结构（4）的所述调节装置（1）可以在所述调节模式即用于调整致动器夹紧力理论值（Fsoll）的力调节（M1）或用于调整致动器位置理论值的位置调节（M3，M4）或用于调整致动器速度理论值（nsoll）的速度调节（M2）中的至少两个中运行。

Description

用于调节可电操作的制动器的方法和装置以及电子制动***
技术领域
本发明涉及用于调节可借助于致动器电操作的制动器的方法和装置。此外，本发明还涉及一种具有这种装置的电子制动***。
背景技术
用于在可借助于电动机操作的盘式制动器中施加确定的夹紧力的方法以及调节***已由国际专利申请WO 05/100114公知。调节***在此具有级联结构，所述级联结构由三个彼此相继的调节器构成，即构造成力-位移调节器的第一调节器、构造成转速调节器的连接在第一调节器后面的第二调节器以及构造成电流调节器的连接在第二调节器后面的第三连接器。仅将夹紧力理论值(期望值/基准值)输入给调节***，即通过调节***可进行用于调整所述夹紧力理论值的力调节。
在DE 103 02 515 A1中描述了一种用于机动车的电动制动***的力和位置调节的装置和方法。调节回路结构可在两个运行方式即力调节或位置调节中运行，其中，运行方式之间的变换通过转换器进行，由此，用于马达调节器的位置理论值或者由力调节器或者由另外的单元提供。所述的调节回路结构由此具有所谓的两个并联的单元(力调节器和另外的单元)，其中，对于预给定的运行方式仅使用所述两个单元之一。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于调节可借助于致动器电操作的制动器的方法以及装置，所述方法/装置可通过统一的尤其是简单的调节装置执行匹配于状况的调节。
根据本发明，所述目的通过下述的用于对能借助于致动器电操作的制动器进行调节的方法以及装置来实现。所述装置具有用于获得致动器夹紧力实际值的夹紧力传感器、用于获得致动器位置实际值和/或致动器速度实际值的位置传感器、以及调节装置，所述调节装置产生调节参量，利用所述调节参量来控制所述致动器。在所述方法中，借助于夹紧力传感器获得致动器夹紧力实际值并且借助于位置传感器获得致动器位置实际值和/或致动器速度实际值，此外借助于调节装置产生用于控制所述致动器的调节参量。所述调节装置包括选择和分析处理装置以及调节结构；所述选择和分析处理装置将调节结构输入理论值和调节结构输入实际值作为调节结构输入参量输入给所述调节结构；所述调节结构输入参量这样由所述选择和分析处理装置提供，使得所述调节装置能利用同一个调节结构在以下调节模式中的至少两个中运行：用于调整致动器夹紧力理论值的力调节或用于调整致动器位置理论值的位置调节或用于调整致动器速度理论值的速度调节。
本发明基于这样的构思：调节装置除了预给定的统一的被输入预给定类型的调节结构输入参量的调节结构之外还包括选择和分析处理装置，所述选择和分析处理装置由调节装置的输入参量确定合适的调节结构输入参量，由此，尽管调节结构被固定地预给定，调节装置仍可执行至少两个不同的调节模式，如力调节或速度调节或位置调节。
根据本发明，对于概念致动器位置，除了位置、例如致动器的丝杠的轴向位置之外，也理解为角度、例如致动器的转子的角度，或其它表明位置的特征的参量。
本发明的优点在于，在功能相同的情况下，所需的调节器/单元的数量相对于公知的调节回路结构可减少，由此制造成本可降低。
本发明的另一个优点在于统一的简单的结构，所述统一的简单的结构使得控制更容易，例如当调节装置应重新初始化时。
此外，调节模式之间的变换可通过统一的结构容易地进行，而例如不必在调节器本身中执行转换过程。因此避免出现不确定的调节状态。
优选具有相同调节结构的调节装置可以在至少三个调节模式即力调节或位置调节或速度调节中运行。
为了能够选择调节模式，优选作为输入参量将调节模式参数输入给选择和分析处理装置，通过所述调节模式参数确定待由调节装置执行的调节模式。选择和分析处理装置的另外的输入参量与调节模式参数相关，其中，给选择和分析处理装置提供至少一个致动器实际值和至少一个致动器理论值。特别优选与调节模式参数无关地将用于致动器夹紧力和致动器位置的实际值输入给选择和分析处理装置，其中，选择和分析处理装置仅考虑对应的调节模式所需的实际值用于分析处理。
根据本发明的一个优选实施形式，调节结构包括至少一个位置调节器，选择和分析处理装置在任意调节模式中将致动器位置作为调节结构输入理论值和调节结构输入实际值提供给调节结构。
根据本发明的一个有利的扩展构型，调节结构包括位置调节器，所述位置调节器具有连接在位置调节器后面的速度调节器。于是作为输入参量将由位置调节器输出的致动器速度理论值和致动器速度实际值输入给速度调节器。特别优选调节结构不包括另外的调节器，由此，速度调节器输出用于致动器的调节参量。有利的是，位置调节器包括速度限制装置，所述速度限制装置将由位置调节器输出的致动器速度理论值限制到预给定的最大值，以便保护致动器以免受损。
按照根据本发明的方法的一个优选实施形式，为了执行力调节，在选择和分析处理装置中借助于致动器位置与致动器夹紧力之间的预给定的关系由输入给选择和分析处理装置的致动器夹紧力理论值确定用于致动器位置的理论值并且由输入给选择和分析处理装置的致动器夹紧力实际值确定用于致动器位置的实际值。将用于致动器位置的所确定的所述理论值和实际值作为调节结构输入理论值和调节结构输入实际值输出给位置调节器。
为了快速确定用于致动器位置的理论值和实际值，致动器位置与致动器夹紧力之间的预给定的关系优选呈表格形式储存在选择和分析处理装置中。
根据本发明的方法的另一个优选实施形式，为了速度调节，将致动器速度理论值和致动器位置实际值输入给选择和分析处理装置。在选择和分析处理装置中由致动器速度理论值确定用于致动器位置的理论值，将所述用于致动器位置的理论值与致动器位置实际值一起输出给位置调节器。
在速度调节器连接在位置调节器后面的情况下，在速度调节中，在选择和分析处理装置中优选这样由致动器速度理论值确定用于致动器位置的理论值，使得由位置调节器输出的致动器速度理论值相应于输入给选择和分析处理装置的致动器速度理论值。因此可通过预给定的具有外部的位置调节器和内部的速度调节器的调节结构执行速度调节。
优选调节装置可在具有相对位置调节的调节模式中运行。为此，将表示期望的位置变化的相对致动器位置理论值和致动器位置实际值输入给选择和分析处理装置。选择和分析处理装置通过相加由相对致动器位置理论值和在进入到相对位置调节模式中之前存储的致动器位置值确定用于致动器位置的理论值，将所述用于致动器位置的理论值与致动器位置实际值一起输出给位置调节器。
作为替换方案或者附加地优选调节装置可在具有绝对位置调节的调节模式中运行，在所述绝对位置调节中，将至少一个致动器位置理论值和致动器位置实际值输入给选择和分析处理装置，将所述致动器位置理论值和致动器位置实际值作为调节结构输入理论值和调节结构输入实际值输入给调节结构的位置调节器。
根据本发明的一个优选实施形式，由设置在上级的电子控制和调节单元将调节模式参数和所述至少一个致动器理论值输入给选择和分析处理装置。通常给设置在上级的电子控制和调节单元提供信息和/或要求，例如涉及驾驶员制动期望、滑转调节***(ABS：防抱死***，TCS：牵引力调节***)或驾驶员辅助***(ESC：电子稳定控制)的要求、初始化要求、用于间隙调整的要求等，由此，可在设置在上级的电子控制和调节单元中针对制动器的匹配调节作出决定并且确定相应的致动器理论值。
本发明还涉及一种电子制动***，用于机动车，所述电子制动***具有至少一个可借助于致动器电操作的制动器并且具有控制和调节单元，其中，控制和调节单元具有至少一个根据本发明的装置或者与至少一个根据本发明的装置连接。
附图说明
由从属权利要求和下面的说明中借助于附图得到本发明的其它优选实施形式。附图示意性表示：
图1根据本发明的装置的实施例，
图2根据本发明的用于执行力调节的方法的实施例，
图3根据本发明的用于执行速度调节的方法的实施例，以及
图4根据本发明的电子制动***的实施例。
具体实施方式
图1示意性地再现了根据本发明的装置的实施例。所述装置包括调节装置1，借助于所述调节装置通过调节参量U、例如电压来控制可机电操作的制动器的致动器2。借助于夹紧力传感器7测量制动器的压紧力Fist。此外，通过位置测量***8分别测量当前的致动器位置致动器位置测量可通过测量角度、例如致动器或连接在致动器后面的传动装置的角度或通过测量位置、例如由致动器驱动的丝杠的轴向位置来实现。例如通过位置测量***8的与所测量的致动器位置相应的信号的微分形成致动器速度nist(或者说致动器转速)。作为替换方案或附加地也可通过附加的致动器速度传感器测量致动器速度nist。
调节装置1包括选择和分析处理装置3以及调节结构4。作为输入参量将确定调节装置1的期望调节模式(力调节或位置调节或速度调节)的调节模式参数MX以及至少一个作为用于调节的指令参量的理论值Fsoll、nsoll输入给选择和分析处理装置3。选择和分析处理装置3与调节模式无关地输出预给定的致动器参量(例如致动器位置或致动器压紧力F或致动器速度n)的理论值和实际值将所述理论值和实际值作为调节结构输入理论值和调节结构输入实际值(调节结构输入参量)输入给调节结构4。例如预给定的致动器参量涉及致动器位置，即选择和分析处理装置3将位置理论值和位置实际值作为调节结构输入理论值和调节结构输入实际值输出给调节结构4。此外，作为输入参量例如将致动器夹紧力实际值Fist和致动器位置实际值输入给选择和分析处理装置3。
调节结构4例如包括位置调节器5(P调节器)和连接在位置调节器5后面的速度调节器6(PI调节器)。位置调节器5作为输出参量输出致动器速度理论值naus-soll，将所述致动器速度理论值作为输入参量传送给连接在后面的速度调节器6。此外，作为输入参量将致动器速度实际值nist输入给速度调节器6。
可选择地存在致动器速度限制装置9，所述致动器速度限制装置将由位置调节器5输出的致动器速度理论值naus-soll限制到预给定的最大值nmax，以便保护致动器2以免受损。
下面尤其是结合图2和图3详细描述图1中所示装置的工作方式或者说根据本发明的方法的执行。
图2中示意性地示出了根据本发明的用于执行力调节的方法的实施例。在力调节(特征在于调节模式参数M1)中，将至少一个致动器夹紧力实际值Fist和致动器夹紧力理论值Fsoll作为输入参量输入给调节装置1。在选择和分析处理装置3中由致动器夹紧力实际值Fist和致动器夹紧力理论值Fsoll确定用于致动器位置的相应的实际值和相应的理论值这借助于致动器位置与致动器夹紧力F之间的预给定的函数关系f来进行，所述函数关系表明所使用的制动器的特征。在图2中示意性地作为特性曲线示出的函数关系f例如可呈表格的形式或呈数学公式的形式来预给定。将借助于函数关系f确定的实际值和理论值输入给位置调节器5，所述位置调节器构造成具有放大比例份额Kp的P调节器。在位置调节器5中由理论值和实际值形成差，所述差被称为位置误差位置调节器5具有任务：实际值跟踪理论值即位置误差变为零。位置调节器5的输出是相应的用于连接在后面的速度调节器6的理论值naus-soll。速度调节器6评价致动器速度理论值naus-soll与致动器速度实际值nist之间的也被输入给速度调节器6的偏差Δn6并且将相应的调节参量U输出给致动器2(参见图1)。
图3中示意性地示出了根据本发明的用于执行速度调节的方法的实施例。在速度调节(特征在于调节模式参数M2)中，将至少一个致动器位置实际值和致动器速度理论值nsoll作为输入参量输入给调节装置1。在选择和分析处理装置3中由致动器速度理论值nsoll这样确定用于致动器位置的理论值使得由后面的位置调节器5输出的致动器速度理论值naus-soll相应于输入给选择和分析处理装置3的致动器速度理论值nsoll。为此，在位置调节器5构造成具有放大系数Kp的P调节器的情况下，将致动器速度理论值nsoll除以放大系数Kp(框10)并且加在致动器位置实际值上(框11)。将结果作为理论值与致动器位置实际值一起作为调节结构输入参量输入给位置调节器5。然后通过位置调节器5和速度调节器6如结合图2描述的那样进行调节。
在位置调节中，可在两个调节类型之间作出区别：“相对”位置调节(特征在于调节模式参数M3)以及“绝对”位置调节(特征在于调节模式参数M4)，在所述“相对”位置调节中，除了致动器位置实际值之外还将相对致动器位置理论值作为输入参量输入给调节装置1，其中，相对致动器位置理论值相应于期望的致动器位置变化，在“绝对”位置调节中，除了致动器位置实际值之外还将绝对致动器位置理论值作为输入参量输入给调节装置1，其中，致动器位置理论值相应于期望的绝对致动器位置。
对于“相对”位置调节M3，将致动器位置暂时存储在缓冲存储器中，例如选择和分析处理装置3中，由此，在进入到“相对”位置调节M3中时，致动器位置值从进入到位置调节M3中紧之前的时刻可供使用。于是，为了“相对”位置调节M3，在选择和分析处理装置3中由相对致动器位置理论值和在进入到调节模式M3中之前存储的致动器位置值通过根据
相加确定调节结构输入理论值并且将其输出给位置调节器5。
在“绝对”位置调节M4中，将输入给选择和分析处理装置3的致动器位置理论值和实际值作为调节结构输入理论值和调节结构输入实际值简单地直接输入给位置调节器5。
因此可总而言之，选择和分析处理装置3这样提供调节结构输入参量用于调节结构4，使得具有相同调节结构4的调节装置1可执行用于调整致动器夹紧力理论值的力调节或用于调整致动器位置理论值的位置调节或用于调整致动器转速理论值的转速调节。
调节装置1是动态校准装置并且负责：按照所选择的调节模式即力调节M1或速度调节M2或位置调节M3、M4，压紧力或致动器速度或致动器位置跟踪相应的指令参量即致动器夹紧力理论值Fsoll、致动器速度理论值nsoll或(绝对或者说相对)致动器位置理论值
图4中纯粹示意性地示出了根据本发明的电子制动***的实施例。该制动***20包括中央控制单元ECU和至少一个可电操作的制动器22，所述制动器可由致动器2操作，所述致动器由调节装置1控制或者说调节。图4中例如示出了四个分别具有一个致动器2和一个所属的调节装置1的车轮制动器22。中央控制单元ECU与调节装置1连接(连接装置21在图4中示意性地示出)。在中央控制单元ECU中借助于提供给控制单元ECU的信息和要求例如驾驶员制动期望、滑转调节***(ABS：防抱死***，TCS：牵引力调节***)或驾驶员辅助***(ESC：电子稳定控制)的要求、初始化要求、用于间隙调整的要求等作出关于期望的调节模式(力调节M1或速度调节M2或位置调节M3、M4)的决定，所述决定以调节模式参数MX的形式传输给调节装置1。另外，中央控制单元ECU为调节装置1按照要求和期望的调节模式预给定作为用于调节的指令参量的理论值(Fsoll、nsoll)。
为了可满足对制动器的不同要求，可执行所述类型的调节模式M1～M4的调节装置是有利的。
因此，例如为了调整驾驶员所期望的制动力或在滑转被调节的制动过程中，执行力调节。例如为了在盘式制动器中将间隙即制动盘与可移动的制动衬之间的距离调整到预确定的值，执行位置调节。为了锁止包括用于实现驻车制动功能的机械锁止机构的机电式制动器，可执行位置调节，以便使致动器到达匹配位置中来干涉锁止。例如为了确定致动器的背离制动衬的止挡，可执行速度调节。

Claims (15)

1.一种用于对能借助于致动器(2)电操作的制动器进行调节的方法，在所述方法中，借助于夹紧力传感器(7)获得致动器夹紧力实际值(Fist)并且借助于位置传感器(8)获得致动器位置实际值()和/或致动器速度实际值(nist)，在所述方法中，借助于调节装置(1)产生用于控制所述致动器(2)的调节参量(U)，其特征在于：所述调节装置(1)包括选择和分析处理装置(3)以及调节结构(4)，其中，所述选择和分析处理装置(3)将调节结构输入理论值()和调节结构输入实际值()作为调节结构输入参量输入给所述调节结构(4)，其中，所述调节结构输入参量()这样由所述选择和分析处理装置(3)提供，使得所述调节装置(1)能利用同一个调节结构(4)在以下调节模式中的至少两个中运行：用于调整致动器夹紧力理论值(Fsoll)的力调节(M1)或用于调整致动器位置理论值()的位置调节(M3，M4)或用于调整致动器速度理论值(nsoll)的速度调节(M2)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：由所述选择和分析处理装置(3)在任意调节模式(M1，M2，M3，M4)中将同一个预给定的致动器物理参量()作为调节结构输入参量输入给所述调节结构(4)。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：将确定待由所述调节装置(1)执行的调节模式(M1，M2，M3，M4)的调节模式参数(MX)和根据所述调节模式参数(MX)将至少一个致动器实际值(Fist，)和至少一个致动器理论值(Fsoll，nsoll)输入给所述选择和分析处理装置(3)作为输入参量。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于：将所述致动器夹紧力实际值(Fist)和所述致动器位置实际值()输入给所述选择和分析处理装置(3)；所述选择和分析处理装置(3)根据所述调节模式参数(MX)分析处理所述致动器夹紧力实际值(Fist)或所述致动器位置实际值()来确定所述调节结构输入理论值()。
5.根据权利要求2的方法，其特征在于：所述调节结构(4)包括至少一个位置调节器(5)；由所述选择和分析处理装置(3)在任意调节模式(M1，M2，M3，M4)中将用于调节结构输入理论值()和调节结构输入实际值()的致动器位置()作为调节结构输入参量输入给所述调节结构(4)。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于：所述调节结构(4)包括位置调节器(5)和连接在所述位置调节器(5)下游的速度调节器(6)，其中，将由所述位置调节器(5)输出的致动器速度理论值(naus-soll)和致动器速度实际值(nist)输入给所述速度调节器(6)作为输入参量。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于：在所述力调节调节模式(M1)中，至少将致动器夹紧力理论值(Fsoll)和致动器夹紧力实际值(Fist)输入给所述选择和分析处理装置(3)；在所述选择和分析处理装置(3)中借助于在致动器位置()与致动器夹紧力(F)之间的预给定的关系(f)由所述致动器夹紧力理论值(Fsoll)确定出调节结构输入理论值()并且由所述致动器夹紧力实际值(Fist)确定出调节结构输入实际值()；将所确定的调节结构输入理论值()和所确定的调节结构输入实际值()作为调节结构输入参量()输入给所述调节结构(4)的位置调节器(5)。
8.根据权利要求5的方法，其特征在于：在所述速度调节调节模式(M2)中，至少将致动器速度理论值(nsoll)和致动器位置实际值()输入给所述选择和分析处理装置(3)；在所述选择和分析处理装置(3)中由所述致动器速度理论值(nsoll)确定调节结构输入理论值()；将所确定的调节结构输入理论值()和所述致动器位置实际值()作为调节结构输入参量()输入给所述调节结构(4)的位置调节器(5)。
9.根据权利要求6的方法，其特征在于：在所述速度调节调节模式(M2)中，至少将致动器速度理论值(nsoll)和致动器位置实际值()输入给所述选择和分析处理装置(3)；在所述选择和分析处理装置(3)中由所述致动器速度理论值(nsoll)确定调节结构输入理论值()；将所确定的调节结构输入理论值()和所述致动器位置实际值()作为调节结构输入参量()输入给所述调节结构(4)的位置调节器(5)。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于：这样由输入给所述选择和分析处理装置(3)的致动器速度理论值(nsoll)计算所述调节结构输入理论值()，使得由所述位置调节器(5)输出的致动器速度理论值(naus-soll)大致等于输入给所述选择和分析处理装置(3)的致动器速度理论值(nsoll)。
11.根据权利要求5至10之一的方法，其特征在于：所述调节装置(1)能在具有相对位置调节的调节模式(M3)中运行，在所述相对位置调节中，至少将描述致动器位置的期望的位置变化()的相对致动器位置理论值和致动器位置实际值()输入给所述选择和分析处理装置(3)；在所述选择和分析处理装置(3)中由所述相对致动器位置理论值()和在进入到所述具有相对位置调节的调节模式(M3)中之前存储的致动器位置值()确定调节结构输入理论值()；将所确定的调节结构输入理论值()和所述致动器位置实际值()作为调节结构输入参量()输入给所述调节结构(4)的位置调节器(5)。
12.一种用于对能借助于致动器(2)电操作的制动器进行调节的装置，所述装置具有用于获得致动器夹紧力实际值(Fist)的夹紧力传感器(7)、用于获得致动器位置实际值()和/或致动器速度实际值(nist)的位置传感器(8)以及调节装置(1)，所述调节装置产生调节参量(U)，利用所述调节参量来控制所述致动器(2)，其特征在于：所述调节装置(1)包括选择和分析处理装置(3)以及调节结构(4)，其中，调节结构输入理论值()和调节结构输入实际值()作为调节结构输入参量由所述选择和分析处理装置(3)输入给所述调节结构(4)，其中，所述选择和分析处理装置(3)这样为所述调节结构(4)提供所述调节结构输入参量()，使得所述调节装置(1)能利用同一个调节结构(4)在以下调节模式中的至少两个中运行：用于调整致动器夹紧力理论值(Fsoll)的力调节(M1)或用于调整致动器位置理论值()的位置调节(M3，M4)或用于调整致动器速度理论值(nsoll)的速度调节(M2)。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于：这样构造所述选择和分析处理装置(3)，使得由所述选择和分析处理装置(3)在任意调节模式(M1，M2，M3，M4)中将用于调节结构输入理论值和调节结构输入实际值的同一个预给定的致动器物理参量()作为调节结构输入参量输入给所述调节结构。
14.根据权利要求12或13的装置，其特征在于：所述调节结构(4)包括至少一个位置调节器(5)和连接在所述位置调节器(5)下游的速度调节器(6)，其中，作为调节结构输入参量由所述选择和分析处理装置(3)在任意调节模式(M1，M2，M3，M4)中将用于调节结构输入理论值()和调节结构输入实际值()的致动器位置()输入给所述位置调节器(5)，其中，将由所述位置调节器(5)输出的致动器速度理论值(naus-soll)和所述致动器速度实际值(nist)输入给所述速度调节器(6)作为输入参量。
15.一种用于机动车的电子制动***(20)，所述电子制动***具有至少一个用于行车制动功能和/或驻车制动功能的能借助于致动器(2)电操作的制动器(22)并且具有控制和调节单元(ECU)，其特征在于：所述控制和调节单元(ECU)具有至少一个根据权利要求12至14之一的装置或者与至少一个根据权利要求12至14之一的装置相连接(21)。
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