CN115697797A - 电动停车制动器控制装置和电动停车制动器控制方法 - Google Patents

电动停车制动器控制装置和电动停车制动器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于，不管制动装置的个体差和使用状况等，均高精度地控制按压推力。本发明在控制对按压制动块的活塞赋予推力的电动机(8)时，在怠速电流期间前的电流变化期间，将怠速电流期间的电流和电压、或由电流和电压构成的函数的变化作为多个候选值(c1、c2、c3)来进行运算。然后，在上述电流变化期间中的规定时间T0，基于上述电流和上述电压，选择多个候选值(c1、c2、c3)中的某一个，基于与选择出的候选值相关的上述电流和上述电压、或上述函数的变化，运算电动机(8)的特性参数，且运算电动机(8)的停止电流。

Description

电动停车制动器控制装置和电动停车制动器控制方法
技术领域
本发明涉及在汽车等车辆中使用的电动停车制动器控制装置和电动停车制动器控制方法。
背景技术
现有技术中，作为制动装置，提案有通过电动机的旋转将制动蹄或鼓刹蹄等按压部件按压至制动盘或制动鼓等旋转部件进行制动的电动制动器。在电动制动器中，在相对于必要的制动力得不到充分的按压推力的情况下，由于制动力不足而不能保持车辆。另外，在产生过量的按压推力的情况下，需要为此过度确保制动装置各部的强度。
因此，不管制动装置的个体差即使用状况等，均需要通过简单的方法高精度地控制按压推力(以后，称为推力)。作为控制按压推力的技术，例如有专利文献1所公开的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2015-512824号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1所记载的技术中，公开有如下方法，记载了“在将夹紧力确定为制动电动机的电动机常数的函数，且根据在操作所述制动电动机中测量的、电动机电流(I0、IA)的最新的测量值计算所述电动机常数的方法中，为了确定所述电动机常数(KM)，在怠速阶段中测量所述制动电动机的怠速电压(Us0)和怠速电流(I0)，进一步在动态的电流变化阶段中计算所述电动机电流(IA)”，使用在此运算的电动机常数确定截止电流阈值，由此控制推力。
但是，例如在制动块和刹车盘间的间隙小，不存在怠速阶段等的情况下，难以高精度地进行运算。另外，存在如下课题，需要测量从电流变化阶段到怠速阶段的长时间的电流、电压值，用于存储测常数据的存储容量增大、和由这些数据进行运算时的运算负荷增大，按压推力的运算精度差。
本发明的目的在于，提供不管制动装置的个体差和使用状况等，均能够提高按压推力的运算精度的电动停车制动器控制装置和电动停车制动器控制方法。
用于解决课题的方法
为了实现上述目的，本发明提供一种电动停车制动器控制装置，包括控制装置，该控制装置基于电流和电压通过电动机的驱动来控制按压制动块的活塞的推力，所述电动停车制动器控制装置的特征在于：所述控制装置包括计算所述电动机的停止电流的电动机停止电流运算部，所述电动机停止电流运算部，在怠速电流期间前的电流变化期间，作为多个候选值计算所述怠速电流期间的所述电流和所述电压、或由所述电流和所述电压构成的函数的变化，在所述电流变化期间中的规定时间，基于所述电流和所述电压，选择所述多个候选值中的某一个，基于与选择出的候选值相关的所述电流和所述电压、或所述函数的变化，来计算所述电动机的特性参数，并计算所述电动机的停止电流。
另外，本发明提供一种电动停车制动器控制方法，基于电流和电压通过电动机的驱动控制按压制动块的活塞的推力，其特征在于：在怠速电流期间前的电流变化期间，作为多个候选值计算所述怠速电流期间的所述电流和所述电压、或由所述电流和所述电压构成的函数的变化，在所述电流变化期间中的规定时间，基于所述电流和所述电压，选择所述多个候选值中的某一个，基于与选择出的候选值相关的所述电流和所述电压、或所述函数的变化，来计算所述电动机的特性参数，并计算所述电动机的停止电流。
发明效果
根据本发明，能够提供不管制动装置的个体差和使用状况等，均能够提高按压推力的运算精度的电动停车制动器控制装置和电动停车制动器控制方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施例的电动停车制动装置的结构的截面图。
图2是表示包括图1的电动停车制动装置的车辆的结构例的图。
图3是表示控制装置11的结构的框图。
图4是表示电动停车制动装置的夹紧时的截面图。
图5是表示控制装置11的动作的流程图。
图6是表示应用指令、推力、电动机电流、端子间电压的时刻历史波形的图。
图7是表示电动机停止电流运算的顺序的流程图。
图8是表示波形测量和运算概要的示意图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的电动停车制动装置的实施例。
此外，本发明不限定于以下的实施例，本发明的技术概念中的各种变形例和应用例也包含于其范围内。以下，特别是以盘式的制动器为例进行说明，但也可适用于鼓式等其它方式的制动装置。
(实施例1)
首先，使用图1～图8说明本发明的制动装置的实施例1。图1是表示发明的实施例的电动停车制动装置的结构的截面图，图2是表示包括图1的电动停车制动装置的车辆的结构例的图。
如图2所示，应用本实施例的制动装置为盘式制动装置1a、1b(1a、1b的结构相同)，设置于车辆21的左右的后轮部分。盘式制动装置1a、1b通过对与后轮一起旋转的刹车盘2a、2b按压制动块而得到制动力。
车辆21包括：由驾驶者操作的制动踏板22；通过制动踏板22的操作使内部的活塞移动而产生压力的主缸23；向左右的前轮和后轮传递压力的配管24a、24b、24c；和前轮的盘式制动装置25a、25b(a、b的结构相同)。此外，在主缸23和各轮的配管24之间配置有控制液压的侧滑防止装置等的液压控制装置27。
如图1所示，配设于后轮的盘式制动装置1(a、b为相同结构，以后省略a、b)，由位于比刹车盘转子(旋转部件)2靠车辆21内侧的固定于车辆21的非旋转部的行星齿轮架(carrier)3、被支承为可向刹车盘转子2的轴向浮动的缸4、配置于刹车盘转子2的两侧的制动块(按压部件)5a、5b、在缸4内可滑动的活塞6、压力室7、和驱动活塞6的电动机8等构成。电动机8的输出轴与减速机9连接，减速机9的输出轴与旋转直动转换机构10连接，活塞6为通过旋转直动转换机构10可在直线运动方向移动的结构。另外，电动机8通过电线12与控制装置11连接。另外，压力室7与配管24连接。电动机8的旋转控制由控制装置11(控制部)进行。
图3是表示控制装置11的结构的框图。如图3所示，控制装置11包括：检测电动机8的驱动时的电流的电流检测部31；根据由电流检测部31检测到的驱动电动机8时的电流运算电动机8的停止电流的电动机停止电流运算部32；测量电流检测部31的检测时间的计时器33；和基于由电流检测部31检测到的电流值和由电动机停止电流运算部32运算的结果控制电动机8的驱动电路34。电动机停止电流运算部32基于存储于未图示的存储部的控制程序执行运算。
另外，在控制装置11上连接有由驾驶者操作的泊车制动器开关35、加速度、车速等的各种传感器36、用于获取车辆21的各部信息的CAN37、和电源38，根据各自的信号控制向电动机8的电源供给。另外，在控制装置11上，根据需要连接警告灯等的通知单元39。作为各种传感器36，包含检测电源的电源传感器、和检测电动机的电压的电压传感器。
接着，对制动装置1的动作进行说明。首先，对使用制动装置1作为常用制动器时的动作进行说明。当驾驶者操作制动踏板22时，由主缸23产生液压，该液压通过配管24并通过压力室7，所以通过该压力产生的力推进活塞6，由此，在刹车盘转子2上产生按压制动块5a、5b的力，产生制动力。另外，在附加有液压控制装置27等的制动装置中，无论驾驶员的制动踏板22的操作，通过液压控制装置27，均可能产生必要的液压，同样，通过产生的液压产生制动力。
接着，对泊车制动的动作进行说明。检测驾驶员的泊车制动器开关35的开关接通操作、或车辆状态等，基于来自控制装置11的推力产生的应用指令41产生制动力。电动机8基于指令进行驱动，通过电动机8的驱动力，经由减速机9和旋转直动转换机构10等，对活塞6产生推力。在图4中表示该动作。
图4是表示电动停车制动装置的夹紧时的截面图。如图4所示，活塞6与制动块5b抵接，另外，在缸4中，在将制动块5a向刹车盘转子2按压的方向上产生力，利用制动块5a、5b夹持刹车盘转子2而产生制动力。当得到必要的制动力时，停止电动机8的驱动。
在图5中表示此时的流程图。图5是表示控制装置11的动作的流程图。
首先，在控制装置11的电动机停止电流运算部32中，当判断为开始应用指令时(步骤S50的Yes)，电动机8驱动(步骤S51)。在未开始应用指令的情况下(步骤S51的No)，反复进行开始应用指令的判断。
接着，在控制装置11中，在电动机8驱动后，判断电流是否到达最大值，在电流到达最大值的情况下(步骤S52的Yes)，进行电动机停止电流运算(步骤S53)。在电动机停止电流运算(步骤S53)中，进行特定参数计算(步骤S54)，基于特定参数进行电动机停止电流计算(步骤S55)。之后详细叙述电动机停止电流运算(步骤S53)的处理。
电动机停止电流计算后，当判断为电动机电流43(电流)超过运算的电动机停止电流44时、或超过后经过了规定时间(步骤S56的Yes)时，电动机8停止(步骤S57)。
另外，在图6中表示此时的应用指令41、推力42、电动机电流43、电动机端子间电压的时刻历史波形。当输入应用指令41时，电动机8驱动且活塞6向接近制动块5b的方向移动。然后，活塞6空走至与制动块5b抵接。此时，对电动机8造成的负荷小，电动机电流43保持大致一定的低的值(怠速电流45)。电动机电流43在电动机开始驱动之后流过浪涌电流后收敛，在其收敛后直到活塞6与制动块5b抵接的期间，流过的电流成为怠速电流45。在此，将规定时间T0之前设为电流变化期间47，将电流变化期间47之后的期间设为怠速电流期间48。规定时间T0设为电动机电流43从电动机电流43变化的状态成为大致一定的边界点。
然后，当活塞6和制动块5b抵接时，活塞6的推力42上升，随着推力42的上升，制动块5b按压刹车盘转子2的按压力也开始上升，对电动机8的负荷逐渐增加，随之，电动机电流43增加。
而且，在电动机电流43超过电动机停止电流44的情况下，停止电动机8。或者，由传感器检测到的电流每隔某采样时间被收集，所以即使该检测电流以规定次数(例如3次)超过电动机停止电流44，也可以停止。
使用图7详细地说明该电动机停止电流44的确定方式(电动机停止电流运算S53)。图7是表示电动机停止电流运算的顺序的流程图。
电动机停止电流运算的步骤S53由电动机电流43为电流变化期间47时，基于电流变化期间47的电流和电压运算特性参数的部分的步骤S54、和根据求得的特性参数运算电动机停止电流44的电动机停止电流计算步骤S55构成。特性参数是电动机各自具有的特性变化的参数。
在特性参数运算的步骤S54中，测量电流和电压、或由电流和电压构成的函数(步骤S58)。然后，将怠速电流期间48中的电流和电压、或由电流和电压构成的函数假定为多个候选值(c1～cn)(步骤S59)，使用各个候选值求得再现测量值的近似式(步骤S60)。假定的多个候选值(c1～cn)存储于控制装置11内的电动机停止电流运算部32的存储器等。然后，在规定时间T0从多个候选值(c1～cn)中选择确定能够最高精度地再现测量值的候选值(步骤S61)，使用该候选值运算特性参数(步骤S62)。
以下，详细地说明特性参数运算中的步骤S56的具体的流程。首先，该电动停车制动装置的主要的举动通过下式(1)表示。
Figure BDA0003977094970000061
在此，在(1)式中，Kt表示扭矩常数，I表示电流，K表示旋转直动转换机构10的旋转/直线运动变换系数，FCLP表示按压推力，J表示惯性系数(Jdω/dt为惯性项)，Tfric表示综合从电动机8到动力传递机构的旋转直动转换机构10的摩擦扭矩，λ表示粘性系数，ω表示转速。
当对式(1)进行变形时，能够计算按压力成为FCLP时的电流。
Figure BDA0003977094970000071
因此，在将要保持的按压力设为FCLP的情况下，如果以(2)式中求得的电流值I停止，则按压力成为FCLP，所以将该值设定为电动机停止电流44。但是，为了设定该值，需要(2)式的各参数和变数的值(以后，称为特性参数。例如扭矩常数Kt、摩擦扭矩Tfric、粘性系数λ、转速ω)。该值根据每个个体的偏差、和温度、电压等环境而变化，所以为了高精度地控制推力，需要考虑到这些变化并设定电动机停止电流44。因此，在本实施例中，根据电流和电压、或由电流和电压构成的函数的变化推算特性参数。由此，考虑到环境和固体偏差，即使在机械效率和电动机性能低等难以产生推力的条件下，也能够总是保证必要推力(例如汽车能够在坡道上停止所需要的推力)，且在机械效率和电动机特性良好的个体中产生必要以上的推力，抑制对电动停车制动装置的机构***造成过度的应力。
以下表示本实施例中的特性参数的推算方法。电动机起动之后的电流波形根据电路的方程式和运动方程式确定。电路的方程式通过下式(3)表示。
Figure BDA0003977094970000072
在此，R表示电阻，L表示电感。另外，(1)式中产生推力之前为FCLP＝0，由于能够忽视该项，运动方程式如(4)式表示。
Figure BDA0003977094970000073
难以严格地解释这两个计算式，但(3)式中LdI/dt是快速减少至数ms以内的项，所以进行忽视，另外，(4)式中Tfric也比其它项小时，能够如(5)式那样近似性地求解。此外，在本实施例中表示Tfric比其它项小的情况，但在λω一方较小的情况下，无法忽视Tfric，也可以忽视λω并近似性地求解。
Figure BDA0003977094970000074
在此，一般而言，温度越低，扭矩常数Kt越大，温度越低，电阻R越小，另外，温度越低，粘性系数越大。另外，同样，电动机的个体偏差和使用的润滑脂的特性偏差等对特性参数造成影响。(5)式是指这些温度和偏差引起的特性参数变化表现成电流和电压的变化。
因此，在本实施例中，使用该关系式推算特性参数。例如，举出如下方法，测量起动之后的电流÷电压的波形，以与该波形一致的方式确定(5)式右边的特性参数。图8是表示波形测量和运算概要的示意图，在图8的曲线图中，表示(5)式的左边即电流÷电压的时间变化。在电流变化期间47中，测量电流÷电压的时间变化，在规定时间T0，根据测量值进行以下运算，推算特性参数。在此，如下复位由特性参数构成的系数。
Figure BDA0003977094970000081
于是，(5)式成为(7)式那样。
y＝a exp(-bt)+c…(7)
在此，也能够以y接近测量值ym的方式通过优化等求得a、b、c的3个未知数，但以能够通过更简单的方法在短时间内运算的方式，在此说明通过最小二乘法求得未知数的方法。采用(7)式两边的对数，如(8)式那样设置，
Y＝ln(y-c)，A＝ln a…(8)
能够作为如(9)式那样求得一次的近似直线的问题来处理。
Y＝-bt+A…(9)
在此，为了求得(9)式的b和A，需要c。另一方面，如果推进式(7)的时刻t，则y向c渐近，但在电流变化期间47结束的T0时点，c的值不明。据此，在本实施例中，如图8所示将c假定为多个候选值，在各个候选值中求得b和A(＝lna)，使用假定为这些候选值的c，求得各个推算曲线yp。然后，采用求得的推算曲线yp中最高精度地再现测量值ym的推算曲线的a、b、c。然后，基于使用这些值求解(6)式的联立而得到的(10)式运算特性参数。此外，作为采用值判断的基准，例如也可以选择推算值yp和测量值ym的平方误差最小参数。
Figure BDA0003977094970000091
最后，将求得的特性参数代入(2)式，求得电动机停止电流44。此时，作为一例举出未作为特性参数求得的的K和Tfric等使用假定的最差值(推力最小的值)，且ω作为电压V的函数求得的方法。
此外，将未知数c假定为多个候选值时的假定方法也可以如下。如(6)式所示，c为扭矩常数Kt、电阻R、粘性阻力λ的函数，所以在这些值作为设计值或规格等预知的情况下，也可以将由该值求得的c设为候选值c1。而且，其它候选值也可以以相对于c1的比率，例如使用c2＝c1×0.9、c3＝c1×0.8…和比率等设定。另外，也可以将电流变化期间47中的测量值的最终值设为c1。另外，在进行多次动作的情况下，也可以将在上一次动作时选择的候选值c设为此次的c1。在这些情况下，多个候选值在电动机8的驱动开始前预先运算，且例如存储于电动机停止电流运算部32的存储器，所以能够加快电动机停止电流的运算。
根据实施例1，通过以上那样的结构求得电动机停止电流44，由此，不管怠速电流期间的有无，均能够在短时间内运算特性参数，作为结果，能够提供可通过简单的方法进行高精度地推力控制的电动停车制动器控制装置和电动停车制动器控制方法。
(实施例2)
接着，对本发明的实施例2进行说明。在实施实施例1时，举出如下方法，例如将电流变化期间47中的测量值存储至规定时间T0，在T0实施运算，求得电动机停止电流44，但在实施例2中表示如下方法，通过每隔规定时间刻度(测量时刻)进行逐次运算，不将测量值存储至T0而实施运算。
具体而言，如图8所示，每隔规定时间刻度测量电流÷电压的数据(图8中12次)，每隔测量时刻进行累计根据最小二乘法的解法而运算的运算值的逐次运算，由此，求得(9)式的A和b。在该情况下，未知数c需要在运算初次时假定，由此，也可以如实施例1中所示，根据预知的设计值和规格等求得。另外，在进行多次动作的情况下，也可以采用上一次的采用值c。
能够使用通过以测量次数反复进行以上的运算直到规定时间T0而求得的A和b，与实施例1同样地运算特性参数，并求得电动机停止电流44。根据该方法，如果仅存储累计值，则不需要存储其以前的测量值，所以不增加存储容量就可增加测量次数。据此，能够提供可通过简单的方法进行高精度地推力控制的电动停车制动器控制装置和电动停车制动器控制方法。
此外，在上述中，作为实施例以盘式制动器的情况为例进行了说明，但本发明的制动装置也可适用于鼓式制动器。另外，本发明的制动装置不限定于汽车等车辆，只要需要产生制动力就能够使用。
以上，对本发明的实施例进行了详细叙述，但本发明不限定于上述的实施例，能够在不脱离权利要求书所记载的本发明宗旨的范围内进行各种设计变更。例如，上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而详细说明的实施例，未必限定于包括说明的全部结构。另外，能够将某实施例的结构的一部分置换成其它实施例的结构，另外，也能够对某实施例的结构添加其它实施例的结构。进而，能够对各实施例的结构的一部分进行其它结构的追加、删除、置换。
附图标记说明
1…制动装置
1a、1b…盘式制动装置
2…刹车盘转子(旋转部件)
3…行星齿轮架
4…缸
5a、5b…制动块(按压部件)
6…活塞
7…压力室
8…电动机
9…减速机
10…旋转直动转换机构
11…控制装置
12…电线
21…车辆
22…制动踏板
23…主缸
24、24a、24b、24c…配管
25a、25b…前轮的盘式制动装置
27…液压控制装置
31…电流检测部
32…电动机停止电流运算部
33…计时器
34…驱动电路
35…泊车制动器开关
36…传感器
38…电源
39…通知单元
41…应用指令
42…推力
43…电动机电流
44…电动机停止电流
45…怠速电流
47…电流变化期间
48…怠速电流期间。

Claims (12)

1.一种电动停车制动器控制装置，包括控制装置，该控制装置基于电流和电压通过电动机的驱动来控制按压制动块的活塞的推力，所述电动停车制动器控制装置的特征在于：
所述控制装置包括计算所述电动机的停止电流的电动机停止电流运算部，
所述电动机停止电流运算部，
在怠速电流期间前的电流变化期间，作为多个候选值计算所述怠速电流期间的所述电流和所述电压、或由所述电流和所述电压构成的函数的变化，
在所述电流变化期间中的规定时间，基于所述电流和所述电压，选择所述多个候选值中的某一个，
基于与选择出的候选值相关的所述电流和所述电压、或所述函数的变化，来计算所述电动机的特性参数，并计算所述电动机的停止电流。
2.如权利要求1所述的电动停车制动器控制装置，其特征在于：
基于所述规定时间内的所述电流和所述电压来计算所述多个候选值。
3.如权利要求1或2所述的电动停车制动器控制装置，其特征在于：
所述规定时间是从所述电流变化的状态至成为所述电流大致一定的边界点的时间。
4.如权利要求1所述的电动停车制动器控制装置，其特征在于：
所述多个候选值是在所述电动机的驱动开始前预先计算出的值。
5.如权利要求4所述的电动停车制动器控制装置，其特征在于：
基于在上一次动作时选择的所述电流和所述电压、或所述函数的变化来计算所述多个候选值。
6.如权利要求1所述的电动停车制动器控制装置，其特征在于：
通过累计所述电流和所述电压、或所述函数的每个测量时刻计算出的运算值的逐次运算来求取所述特性参数。
7.一种电动停车制动器控制方法，基于电流和电压通过电动机的驱动控制按压制动块的活塞的推力，其特征在于：
在怠速电流期间前的电流变化期间，作为多个候选值计算所述怠速电流期间的所述电流和所述电压、或由所述电流和所述电压构成的函数的变化，
在所述电流变化期间中的规定时间，基于所述电流和所述电压，选择所述多个候选值中的某一个，
基于与选择出的候选值相关的所述电流和所述电压、或所述函数的变化，来计算所述电动机的特性参数，并计算所述电动机的停止电流。
8.如权利要求7所述的电动停车制动器控制方法，其特征在于：
基于所述规定时间内的所述电流和所述电压来计算所述多个候选值。
9.如权利要求7或8所述的电动停车制动器控制方法，其特征在于：
所述规定时间是从所述电流变化的状态至成为所述电流大致一定的边界点的时间。
10.如权利要求7所述的电动停车制动器控制方法，其特征在于：
所述多个候选值是在所述电动机的驱动开始前预先计算出的值。
11.如权利要求10所述的电动停车制动器控制方法，其特征在于：
基于在上一次动作时选择的所述电流和所述电压、或所述函数的变化来计算所述多个候选值。
12.如权利要求7所述的电动停车制动器控制方法，其特征在于：
通过累计所述电流和所述电压、或所述函数的每个测量时刻计算出的运算值的逐次运算来求取所述特性参数。
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