DE102021214102A1 - Method of operating an electrically operated brake and brake assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigten Bremse, wobei ein Sollwert für einen Betriebsparameter der Bremse empfangen wird und der Betriebsparameter basierend auf dem Sollwert geregelt wird, und wobei ferner ein Vergleichswert für den Betriebsparameter berechnet wird, wobei bei Vorliegen einer vordefinierten Abweichung zwischen einem Messwert des Betriebsparameters und dem Vergleichswert eine Fehlermeldung ausgegeben wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine zugehörige Bremsenanordnung.The invention relates to a method for operating an electrically actuated brake, with a setpoint value for an operating parameter of the brake being received and the operating parameter being controlled based on the setpoint value, and with a comparison value also being calculated for the operating parameter, with the presence of a predefined deviation between an error message is output based on a measured value of the operating parameter and the comparison value. The invention further relates to an associated brake assembly.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigten Bremse sowie eine zugehörigen Bremsenanordnung.The invention relates to a method for operating an electrically operated brake and an associated brake assembly.
Bremsen werden in Kraftfahrzeugen typischerweise eingesetzt, um diese gezielt zu verzögern. Heutige Bremssysteme werden häufig hydraulisch oder pneumatisch betätigt. Zukünftige Bremsen werden jedoch zunehmend auch eine elektrische Betätigung aufweisen.Brakes are typically used in motor vehicles in order to decelerate them in a targeted manner. Today's braking systems are often actuated hydraulically or pneumatically. However, future brakes will increasingly have electrical actuation.
Elektrisch betätigte Bremsen sollen grundsätzlich in einer definierten und klar steuerbaren Weise wirken.Electrically actuated brakes should always work in a defined and clearly controllable manner.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigten Bremse bereitzustellen, welches im Vergleich zu bekannten Ausführungen alternativ oder besser ausgeführt ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, eine zugehörige Bremsenanordnung bereitzustellen. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Bremsenanordnung gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Bevorzugte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.It is therefore an object of the invention to provide a method for operating an electrically actuated brake, which is designed alternatively or better than known designs. It is a further object of the invention to provide an associated brake assembly. According to the invention, this is achieved by a method and a brake arrangement according to the respective main claims. Preferred configurations can be found, for example, in the respective dependent claims. The content of the claims is made part of the content of the description by express reference.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrisch betätigten Bremse, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- - Empfangen eines Sollwerts für einen Betriebsparameter der Bremse,
- - Regeln des Betriebsparameters auf den Sollwert,
- - Berechnen eines Vergleichswerts für den Betriebsparameter basierend zumindest auf dem Sollwert,
- - Messen eines Messwerts des Betriebsparameters,
- - Vergleichen des Messwerts mit dem Vergleichswert, und
- - Ausgeben einer Fehlermeldung, wenn das Vergleichen mindestens eine vordefinierte Abweichung zwischen Messwert und Vergleichswert anzeigt.
- - Receiving a target value for an operating parameter of the brake,
- - adjusting the operating parameter to the setpoint,
- - Calculating a comparison value for the operating parameter based at least on the target value,
- - measuring a reading of the operating parameter,
- - comparing the measured value with the comparison value, and
- - Outputting an error message if the comparison shows at least one predefined deviation between the measured value and the comparison value.
Mittels eines solchen Verfahrens ist es möglich, eine Bremse laufend zu überwachen. Der Sollwert stellt dabei typischerweise einen Wert des Betriebsparameters dar, welcher eingestellt werden soll und welcher beispielsweise von einer Fahrdynamikregelung, einer Fahrassistenzfunktion oder basierend auf einer mit Sensoren erfassten Bremspedalbetätigung des Fahrers ermittelt wird. Unter einem Regeln kann insbesondere eine typische Regelung beispielsweise unter Verwendung eines Proportional-Integral-Reglers oder eines Proportional-Integral-Differential-Reglers verstanden werden. Der Betriebsparameter stellt dabei insbesondere die tatsächlich in der Bremse vorhandene Größe dar. Der Vergleichswert stellt einen Wert dar, welchen der Betriebsparameter zumindest in etwa derzeit annehmen soll. Er kann sich insbesondere deshalb vom Sollwert unterscheiden, da das Einregeln eines Sollwerts eine gewisse Zeit benötigt und während der Zeit der Regelung typischerweise der Sollwert noch nicht erreicht ist. Beispielsweise kann es sich also bei dem Vergleichswert um einen Wert zwischen einem vorhergehenden Istwert und dem neuen Sollwert handeln. Dadurch kann die Bremse auch während eines Regelungsvorgangs zu einem neuen Sollwert überwacht werden. Auch bei einem konstanten Sollwert kann jedoch die Überwachung entsprechend angewendet werden.Such a method makes it possible to continuously monitor a brake. In this case, the setpoint typically represents a value of the operating parameter which is to be set and which is determined, for example, by a vehicle dynamics control system, a driver assistance function or based on a brake pedal actuation by the driver detected by sensors. A regulation can be understood in particular as a typical regulation, for example using a proportional-integral controller or a proportional-integral-derivative controller. In this case, the operating parameter represents in particular the variable actually present in the brake. The comparison value represents a value which the operating parameter should at least approximately currently assume. It can differ from the target value in particular because it takes a certain amount of time to regulate a target value and the target value has typically not yet been reached during the regulation time. For example, the comparison value can be a value between a previous actual value and the new target value. In this way, the brake can also be monitored during a control process to a new setpoint. However, monitoring can also be used accordingly with a constant setpoint.
Der Messwert kann beispielsweise mittels eines Sensors gemessen werden. Wird mindestens eine vordefinierte Abweichung zwischen Messwert und Vergleichswert angezeigt, kann davon ausgegangen werden, dass die Bremse bzw. die Regelung der Bremse nicht ordnungsgemäß funktioniert und es kann dementsprechend eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Diese kann beispielsweise innerhalb einer Steuerung der Bremse verwendet werden, sie kann an andere Komponenten eines Kraftfahrzeugs weitergegeben werden, und/oder sie kann zu einer Warnung des Fahrers führen und ihn beispielsweise dazu auffordern, eine Werkstatt aufzusuchen. The measured value can be measured using a sensor, for example. If at least one predefined deviation between the measured value and the comparison value is displayed, it can be assumed that the brake or the control of the brake is not working properly and an error message can be output accordingly. This can be used, for example, within a control of the brake, it can be passed on to other components of a motor vehicle, and/or it can lead to a warning to the driver and, for example, prompt him to visit a workshop.
Der Vergleichswert kann beispielsweise mittels eines dynamischen Approximationsmodells für die Aktuatorregelung aus dem Sollwert berechnet werden. Anders ausgedrückt kann ein solches dynamisches Approximationsmodell beispielsweise vorhersagen, welcher Istwert während einer Regelung zu einem bestimmten Zeitpunkt zumindest in etwa eingenommen sein sollte, so dass beispielsweise anschließend beim Vergleichen überprüft werden kann, ob die Bremse sich so verhält, wie dies durch das dynamische Approximationsmodell vorausgesagt wurde. Aus Abweichungen kann auf eine Fehlfunktion geschlossen werden.The comparison value can be calculated from the setpoint, for example using a dynamic approximation model for the actuator control. In other words, such a dynamic approximation model can, for example, predict which actual value should be assumed at least approximately at a certain point in time during control, so that, for example, it can then be checked during comparison whether the brake behaves as predicted by the dynamic approximation model became. Deviations can indicate a malfunction.
Das dynamische Approximationsmodell kann beispielsweise ein dynamisches Modell mit Tiefpassverhalten sein. Dadurch kann insbesondere der typischerweise systeminhärenten Trägheit einer Regelung Rechnung getragen werden. Insbesondere kann es sich um einen Tiefpass zweiter Ordnung handeln. Ein dynamisches Approximationsmodell kann insbesondere die Eigenschaft haben, dass eine Begrenzung der minimalen und maximalen Änderungsgeschwindigkeit des Vergleichswerts im Modell möglich ist. Derartige Begrenzungen können beispielsweise auch von außen, also insbesondere in Form von Eingangssignalen, verändert werden. Dies erlaubt eine Anpassung des Modells an aktuelle Betriebssituationen.The dynamic approximation model can be a dynamic model with low-pass behavior, for example. In this way, in particular, the typically system-inherent inertia of a regulation can be taken into account. In particular, it can be a second-order low-pass filter. In particular, a dynamic approximation model can have the property that a limitation of the minimum and maximum rate of change of the comparison value in the model is possible. Such limitations can, for example, also be changed externally, ie in particular in the form of input signals. This allows the model to be adapted to current operating situations.
Gemäß einer Ausführung wird zur Berechnung des Vergleichswerts eine in der Berechnung vorher verwendete Größe derart begrenzt, dass sie mindestens so groß ist wie ein unterer Schwellenwert. Gemäß einer Ausführung wird zur Berechnung des Vergleichswerts eine in der Berechnung vorher verwendete Größe derart begrenzt, dass sie höchstens so groß ist wie ein oberer Schwellenwert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass gewisse Grenzen, beispielsweise physikalische Grenzen, bei der Berechnung des Vergleichswerts berücksichtigt werden und unrealistische Vergleichswerte verhindert werden.According to one embodiment, to calculate the comparison value, a variable previously used in the calculation is limited in such a way that it is at least as large as a lower threshold value. According to one embodiment, to calculate the comparison value, a variable previously used in the calculation is limited in such a way that it is at most as large as an upper threshold value. It can thereby be ensured that certain limits, for example physical limits, are taken into account when calculating the comparison value and unrealistic comparison values are prevented.
Der untere Schwellenwert und/oder der obere Schwellenwert können insbesondere basierend auf Parametern der Bremse ermittelt werden. Dadurch kann einer aktuellen Betriebssituation Rechnung getragen werden.The lower threshold value and/or the upper threshold value can be determined based on parameters of the brake. This allows a current operating situation to be taken into account.
Insbesondere kann es sich bei der in der Berechnung vorher verwendeten Größe, welche insbesondere der bereits beschriebenen Beschränkung in Bezug auf unteren und/oder oberen Schwellenwert unterliegt, um eine Winkelgeschwindigkeit eines Aktuators handeln. Eine Begrenzung einer solchen Winkelgeschwindigkeit hat sich als sinnvoll herausgestellt, da eventuell unrealistische berechnete Werte für die Winkelgeschwindigkeit auf diese Weise automatisch vor einer weiteren Berechnung korrigiert werden.In particular, the variable previously used in the calculation, which is subject in particular to the restriction already described with regard to the lower and/or upper threshold value, can be an angular velocity of an actuator. Limiting such an angular velocity has proven to be sensible, since any unrealistic calculated values for the angular velocity are automatically corrected in this way before a further calculation.
Die vordefinierte Abweichung kann insbesondere angezeigt werden, wenn sich der Messwert außerhalb eines Toleranzbands um den Vergleichswert befindet. Das Toleranzband kann insbesondere so festgelegt werden, dass typische, tolerierbare Abweichungen innerhalb des Toleranzbands liegen und eine Abweichung außerhalb des Toleranzbands einen Fehler anzeigt.The predefined deviation can be displayed in particular when the measured value is outside a tolerance band around the comparison value. In particular, the tolerance band can be defined in such a way that typical, tolerable deviations lie within the tolerance band and a deviation outside the tolerance band indicates an error.
Ein oberer Abstand eines oberen Endes des Toleranzbands zum Vergleichswert und/oder ein unterer Abstand eines unteren Endes des Toleranzbands zum Vergleichswert können insbesondere basierend auf dem Vergleichswert berechnet werden. Dies erlaubt ein Nachführen des Toleranzbands insbesondere dahingehend, dass abhängig vom Wert des Vergleichswerts und/oder dessen Änderungsrate auch das Toleranzband angepasst werden kann. Beispielsweise kann das Toleranzband bei hohen Vergleichswerten erweitert werden im Vergleich zu kleinen Vergleichswerten.An upper distance between an upper end of the tolerance band and the comparison value and/or a lower distance between a lower end of the tolerance band and the comparison value can be calculated, in particular, based on the comparison value. This allows the tolerance band to be tracked, in particular to the effect that the tolerance band can also be adapted as a function of the value of the comparison value and/or its rate of change. For example, the tolerance band can be expanded in the case of high comparison values compared to small comparison values.
Der obere Abstand und/oder der untere Abstand können insbesondere basierend auf einer Ableitung des Vergleichswerts berechnet werden. Insbesondere kann somit bei einer schnellen Änderung des Vergleichswerts der obere Abstand und/oder der untere Abstand erhöht werden. Insbesondere können der obere Abstand und/oder der untere Abstand umso höher berechnet werden, je schneller sich der Vergleichswert ändert. Insbesondere kann es sich um eine zeitliche Ableitung handeln.The upper distance and/or the lower distance can in particular be calculated based on a derivation of the comparison value. In particular, the upper distance and/or the lower distance can thus be increased in the event of a rapid change in the comparison value. In particular, the faster the comparison value changes, the higher the upper distance and/or the lower distance can be calculated. In particular, it can be a time derivation.
Gemäß einer Ausführung wird die vordefinierte Abweichung nur bei Fortdauer der Abweichung über einen vorbestimmten Zeitraum angezeigt. Dadurch kann insbesondere verhindert werden, dass bei einer nur kurzfristigen Abweichung bereits eine Fehlermeldung ausgelöst wird. Erst wenn die Abweichung über einen vorbestimmten Zeitraum besteht, ist typischerweise eine Reaktion erforderlich und dementsprechend wird erst dann die Fehlermeldung ausgelöst.According to one embodiment, the predefined deviation is displayed only if the deviation persists for a predetermined period of time. In particular, this can prevent an error message from being triggered if there is only a short-term deviation. Only if the deviation persists for a predetermined period of time is a reaction typically required and accordingly only then is the error message triggered.
Gemäß einer Ausführung wird die Fehlermeldung nur dann ausgegeben, wenn die vordefinierte Abweichung mindestens so oft angezeigt wurde wie ein vordefinierter Schwellenwert angibt. Dadurch kann verhindert werden, dass bereits ein einmaliges Abweichen zu einer Fehlermeldung führt, wodurch unerwünscht häufige Fehlermeldungen, welche eventuell nicht mehr ernst genommen werden, vermieden werden.According to one embodiment, the error message is only output if the predefined deviation has been displayed at least as often as a predefined threshold value indicates. This can prevent a single deviation from leading to an error message, thereby avoiding undesirably frequent error messages that may no longer be taken seriously.
Insbesondere können die beschriebenen Ausführungen mit dem vorbestimmten Zeitraum und dem vordefinierten Schwellenwert kombiniert werden. Es kann somit immer zunächst überprüft werden, ob eine Abweichung mindestens für einen vorbestimmten Zeitraum anhält. Wenn dies der Fall ist, wird ein Zähler um eins erhöht. Wenn der Zähler mindestens so groß ist wie der vordefinierte Schwellenwert, wird die Fehlermeldung ausgegeben. Dies hat sich in Kombination als vorteilhaftes Verfahren herausgestellt, um Fehlermeldungen zuverlässig dann anzuzeigen, wenn tatsächlich eine Fehlersituation auftritt, gleichzeitig jedoch Fehlwarnungen zu vermeiden.In particular, the embodiments described can be combined with the predetermined time period and the predefined threshold value. It can therefore always first be checked whether a deviation persists for at least a predetermined period of time. If so, a counter is incremented by one. If the counter is greater than or equal to the predefined threshold, the error message is issued. In combination, this has proven to be an advantageous method for reliably displaying error messages when an error situation actually occurs, but at the same time avoiding false warnings.
Der Betriebsparameter kann eine Spannkraft sein. Dabei handelt es sich typischerweise um diejenige Kraft, mit welcher Bremsbacken und/oder Bremsbeläge gegen eine Bremsscheibe gedrückt werden.The operating parameter can be a clamping force. This is typically the force with which brake shoes and/or brake pads are pressed against a brake disk.
Der Betriebsparameter kann eine Spreizkraft sein. Dabei handelt es sich typischerweise um diejenige Kraft, mit welcher Bremsbeläge gegen eine Bremstrommel gedrückt werden.The operating parameter can be a spreading force. This is typically the force with which brake pads are pressed against a brake drum.
Der Betriebsparameter kann eine Winkelposition eines Aktuators sein. Diese kann beispielsweise von einem Winkelsensor gemessen werden.The operating parameter can be an angular position of an actuator. This can be measured, for example, by an angle sensor.
Der Betriebsparameter kann beispielsweise eine Aktuatorposition eines Aktuators sein. Die Aktuatorposition kann beispielsweise von einem Wegsensor gemessen werden. Es kann sich dabei beispielsweise um einen Weg handeln, um welchen eine Spindel des Aktuators verschoben wird.The operating parameter can be an actuator position of an actuator, for example. The actuator position can be measured by a displacement sensor, for example. This can, for example, be a path by which a spindle of the actuator is displaced.
Der Betriebsparameter kann beispielsweise eine Bremskraft oder ein Bremsmoment sein. Dabei kann es sich um Bremsgrößen handeln, welche bei einem Kraftfahrzeug zu einer tatsächlichen Verzögerung führen.The operating parameter can be a braking force or a braking torque, for example. These can be braking variables that lead to an actual deceleration in a motor vehicle.
Beim Regeln kann insbesondere eine Stellgröße an einen elektrischen Aktuator ausgegeben werden. Diese Stellgröße kann insbesondere dazu führen, dass sich der elektrische Aktuator in einer definierten Art und Weise verhält. Die Stellgröße kann beispielsweise auch erneut als Eingang für eine weitere Regelung verwendet werden.In particular, a manipulated variable can be output to an electric actuator during regulation. In particular, this manipulated variable can result in the electrical actuator behaving in a defined manner. The manipulated variable can, for example, also be used again as an input for further regulation.
Bei der Bremse kann es sich beispielsweise um eine Scheibenbremse oder um eine Trommelbremse handeln. Auch andere Bremsen können jedoch verwendet werden.The brake can be a disc brake or a drum brake, for example. However, other brakes can also be used.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Bremsenanordnung mit einem elektrischen Aktuator und einer Steuerungsvorrichtung, welche dazu konfiguriert ist, ein hierin beschriebenes Verfahren auszuführen. Bezüglich des Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Die Bremsenanordnung kann insbesondere ferner eine Bremse aufweisen, auf welche der elektrische Aktuator wirkt.The invention further relates to a brake arrangement with an electric actuator and a control device, which is configured to carry out a method described herein. With regard to the method, all of the versions and variants described herein can be used. The brake arrangement can in particular also have a brake on which the electric actuator acts.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, auf welchem Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein hierin beschriebenes Verfahren ausführt. Bezüglich des Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.The invention further relates to a non-transitory computer-readable storage medium on which program code is stored, during the execution of which a processor executes a method described herein. With regard to the method, all of the versions and variants described herein can be used.
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:
-
1 : eine Bremsenanordnung, -
2 : einen Zusammenhang zwischen Aktuatorposition und Zuspannkraft, -
3 : eine Spannkraftregelung, -
4 : eine Positionsregelung, -
5 : einen Regelkreis, -
6 : einen funktionalen Zusammenhang, -
7 : ein Ablaufdiagramm, -
8 : ein Ablaufdiagramm, -
9 : ein Ablaufdiagramm, und -
10 : mathematische Zusammenhänge.
-
1 : a brake assembly, -
2 : a relationship between actuator position and clamping force, -
3 : a clamping force control, -
4 : a position control, -
5 : a control circuit, -
6 : a functional connection, -
7 : a flowchart, -
8th : a flowchart, -
9 : a flowchart, and -
10 : mathematical relationships.
Die Bremsenanordnung 10 weist eine elektrisch betätigte Bremse 15 sowie eine Steuerungsvorrichtung 60 auf.The
Die elektrisch betätigte Bremse 15 weist einen Aktuator 20 auf, welcher als Elektromotor ausgebildet ist. Über eine Welle 30 wirkt der Aktuator 20 auf Bremsbacken 40. Diese können bei Betätigung auf eine Bremsscheibe 50 wirken, so dass eine Rotation der Bremsscheibe 50 abgebremst wird.The electrically actuated
Den Bremsbacken 40 ist ein Spannkraftsensor 45 zugeordnet. Dieser misst eine aktuell tatsächlich anliegende Zuspannkraft.A clamping
Die Steuerungsvorrichtung 60 ist sowohl mit dem Aktuator 20 wie auch mit dem Spannkraftsensor 45 verbunden. Sie kann somit den Aktuator 20 ansteuern und betätigen. Sie kann ferner den jeweiligen vom Spannkraftsensor 45 gemessenen Messwert erhalten. Damit kann sie eine Regelung der Zuspannkraft ausführen, wofür typischerweise ein Sollwert für die Zuspannkraft von einer nicht dargestellten Einrichtung wie beispielsweise einer Fahrdynamikregelfunktion empfangen wird. Auch das unmittelbare Umsetzen einer von einem manuell betätigten Bremspedal sensierten Bremskraftanforderung ist auf diese Weise möglich.The
Die Steuerungsvorrichtung 60 ist des Weiteren dazu konfiguriert, ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel auszuführen. Hierauf wird nachfolgend detaillierter eingegangen.The
Liegt eine Anforderung zum Aufbringen einer definierten Zuspannkraft bzw. eines definierten Bremsmoments vor, so wird der Aktuator 20 gemeinsam mit den damit verbundenen Komponenten aus einer Idle-Position/Standby-Position (siehe
Anstelle einer elektromechanischen Scheibenbremse kann auch eine elektromechanisch betätigte Trommelbremse betrachtet werden, bei der typischerweise die Motor-/Getriebeeinheit ein Spreizmodul betätigt, das mit einer vorgegebenen Spreizkraft die Bremsbeläge an eine Bremstrommel andrückt und somit ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt.Instead of an electromechanical disc brake, an electromechanically actuated drum brake can also be considered, in which the motor/gear unit typically actuates an expanding module that presses the brake pads onto a brake drum with a specified expanding force and thus generates a corresponding braking torque.
Ohne Begrenzung der Allgemeinheit werden die folgenden Betrachtungen und das erfindungsgemäße Verfahren exemplarisch am Beispiel einer Scheibenbremse dargestellt. Sie lassen sich ohne Weiteres auch auf eine elektrische Trommelbremse übertragen.Without limiting the generality, the following considerations and the method according to the invention are presented using a disc brake as an example. They can also be easily transferred to an electric drum brake.
Wie oben bereits erwähnt, liegt die Hauptaufgabe der Kraftregelung der elektromechanischen Bremse 15 darin, dass bei Vorliegen einer Kraftanforderung der Aktuator 20 so angesteuert wird, dass er aus der Lüftspielposition oder seiner Standbyposition herausbewegt wird, das Lüftspiel überwindet und ein Einstellen der angeforderten Zuspannkraft für die geforderte Bremswirkung erfolgt, wobei dies innerhalb einer definierten Zeit und mit einer definierten Genauigkeit erfolgen soll. Dies geschieht üblicherweise mittels eines Kraftreglers für Spannkraft, Spreizkraft oder Bremsmoment, je nachdem welche Regelgröße eingestellt werden soll.As already mentioned above, the main task of the force control of the
Liegt keine Kraftanforderung vor, dann erfolgt ein Kraftabbau und Anfahren und ggf. Nachführen des Lüftspiels. Da hier ein bestimmter Abstand von Belag zur Scheibe bzw. Trommel eingestellt wird, erfolgt dies üblicherweise mit einem Positionsregler.If there is no force request, then the force is reduced and the movement started and, if necessary, the clearance is adjusted. Since a certain distance from the lining to the disc or drum is set here, this is usually done with a position controller.
Solange die Kraft- und Positionsregelung der elektromechanischen Bremse die im vorherigen Abschnitt vorgestellten Aufgaben und Anforderungen erfüllen, arbeitet sie korrekt. Sobald sie diese nicht mehr erfüllt, kann dies erkannt und eine Warnung ausgegeben oder ein entsprechender Fehlermodus gesetzt werden. Dieser Fehlermodus kann zum Beispiel eine Abschaltung von Teilfunktionen oder der Gesamtfunktion der elektromechanischen Bremse 15 sein. Eine mögliche Fehlerreaktion kann auch eine Anpassung der Regelstrategie und Parametrisierung der übergeordneten Normalbremsfunktion und / oder Fahrdynamikregelfunktion sein.As long as the force and position control of the electromechanical brake meets the tasks and requirements presented in the previous section, it will work correctly. As soon as it no longer meets these requirements, this can be recognized and a warning issued or an appropriate error mode set. This error mode can be, for example, switching off partial functions or the entire function of the
Insbesondere wird hier eine Monitorfunktion zur Überwachung des statischen und dynamischen Folgeverhaltens der Spannkraft- und Aktuatorpositionsregelung beschrieben. Das Ziel ist dabei die Feststellung des korrekten Betriebes sowie die möglichst frühzeitige und zuverlässige Erkennung des fehlerhaften Betriebs der elektromechanischen Bremse durch signifikant große Abweichungen von einem erwarteten Verhalten zu dem tatsächlich vorliegenden und gemessenen Verhalten.In particular, a monitor function for monitoring the static and dynamic follow-up behavior of the clamping force and actuator position control is described here. The goal is to determine correct operation and to identify faulty operation of the electromechanical brake as early and reliably as possible due to significantly large deviations from an expected behavior to the behavior that is actually present and measured.
Für die Bereitstellung der Monitorfunktion zur Überwachung des statischen und dynamischen Folgeverhaltens der Spannkraft- und Aktuatorpositionsregelung wird erfindungsgemäß die Aktuatordynamik der elektromechanischen Bremse durch ein entsprechendes dynamisches Approximationsmodell abgebildet, das das statische und dynamische Verhalten des überlagerten Regelkreises der elektromechanischen Bremse (Kraft- oder Position) hinreichend genau beschreibt. Das Approximationsmodell beschreibt das Ein-/Ausgangsverhalten des betrachteten Regelkreises, z.B. in Form einer Differentialgleichung.In order to provide the monitor function for monitoring the static and dynamic follow-up behavior of the clamping force and actuator position control, the actuator dynamics of the electromechanical brake are mapped according to the invention by a corresponding dynamic approximation model that adequately reflects the static and dynamic behavior of the superimposed control circuit of the electromechanical brake (force or position). accurately describes. The approximation model describes the input/output behavior of the control loop under consideration, e.g. in the form of a differential equation.
Die Abweichung der gemessenen Regelgröße mit dem aufgrund des Approximationsmodells erwartenden Wertes kann zur Überprüfung mit einem Toleranzband verglichen werden, welches sich aufgrund der Sicherheitsziele und der Festlegung, welche Abweichungen als fehlerhaft klassifiziert werden, ergibt.The deviation of the measured controlled variable from the value expected on the basis of the approximation model can be compared with a tolerance range for verification, which results from the safety goals and the definition of which deviations are classified as faulty.
Als Approximationsmodell für den Positionsregelkreis der Aktuatorregelung wird hier ein dynamisches Modell mit Tiefpassverhalten vorgeschlagen, wie es in
Ist in der Aktuatorregelung die Positionsregelung aktiviert, dann erfolgt ebenfalls die Aktivierung des Positionsmonitors. Dieser berechnet zum jeweiligen Zeitpunkt aufgrund der Sollvorgabe mit Hilfe des Approximationsmodells eine zu erwartende Istposition und bildet die Differenz zwischen der von der Aktuatorregelung eingestellten Position und der erwarteten Position:
Anschließend erfolgt ein Vergleich dieser Differenz mit einem Toleranzband für den fehlerfreien Betrieb. Wird dieses Toleranzband verlassen, so deutet dies auf ein fehlerhaftes Verhalten der Aktuatorregelung hin. Damit ein nur kurzzeitiges Verlassen des Toleranzbandes zu einer ungewünschten Fehlerreaktion führt, wird diese Fehlerreaktion erst dann aktiviert, wenn die Differenz permanent für eine vorab definierte Dauer außerhalb des aktuell gültigen Toleranzbandes liegt. Bei der Festlegung der maximal zulässigen Differenz wird hier nicht ein konstanter Wert angenommen, sondern ein von der Winkelgeschwindigkeit ωAkt des Modellsignals abhängiger Wert εAkt bestimmt. Dies ist in
Grundsätzlich kann die so bestimmte Toleranz εAkt für Δφ symmetrisch bestimmt werden, also -εAkt ≤ Δφ ≤ εAkt. In einer weiteren Ausführungsform wird für negative Werte von Δφ eine andere Toleranzschwelle als für positive Werte von Δφ festgelegt. In diesem Fall gilt dann: -εAkt,neg ≤ Δφ ≤ εAkt,pos.In principle, the tolerance ε Akt determined in this way can be determined symmetrically for Δφ, ie −ε Akt ≦Δφ≦ε Akt . In a further embodiment, a different tolerance threshold is defined for negative values of Δφ than for positive values of Δφ. In this case, the following then applies: -ε Akt,neg ≤ Δφ ≤ ε Akt,pos .
Die Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen Monitorfunktion zur Überwachung des statischen und dynamischen Folgeverhaltens der Aktuatorpositionsregelung zeigt
Der in
In einer weiteren Ausführungsform kann jeweils ein Fehlerzähler für Verlassen der negativen und positiven Toleranzschwelle vorgesehen werden, sodass die Fehlererkennung zusätzlich die Information liefert, welche Toleranzschwelle zu der Fehlerdetektion geführt hat.In a further embodiment, an error counter can be provided for leaving the negative and positive tolerance threshold, so that the error detection also supplies the information about which tolerance threshold led to the error detection.
Nachfolgend wird eine Überwachungsfunktion für einen Kraftregler beschrieben.A monitoring function for a force controller is described below.
Liegt eine Kraftanforderung (z.B. Spannkraft, Spreizkraft oder Bremsmoment) für die elektromechanische Bremse 15 vor, so wird der Aktuator 20 so angesteuert, dass er aus der Lüftspielposition (Standbyposition) herausbewegt wird, das Lüftspiel überwindet und ein Aufbringen der angeforderten Zuspannkraft für die geforderte Bremswirkung erfolgt, wobei dies innerhalb einer definierten Zeit und mit einer definierten Genauigkeit erfolgen soll. Dies geschieht üblicherweise mittels eines Kraftreglers für Spannkraft, Spreizkraft oder Bremsmoment (je nachdem welche Regelgröße eingestellt werden soll). Die definierten Zeiten und Genauigkeiten werden einerseits im Hinblick auf Performance festgelegt. Schwellen bzw. Toleranzbänder, die auf Grundlage von Performance definiert werden, können daher in Verbindung mit der Monitorfunktion dazu genutzt werden, frühzeitig Performanceeinbusen der elektromechanischen Bremse 15 festzustellen und an übergeordnete Systeme zu melden. Auf der anderen Seite können diese Zeiten und Genauigkeiten und die daraus abgeleiteten Toleranzbänder nach Sicherheitskriterien definiert werden, so dass bei Verletzung dieser Toleranzbänder kein sicherer Betrieb der Gesamtbremsanlage gewährleistet werden kann.If there is a force requirement (e.g. clamping force, spreading force or braking torque) for the
Bei Vorliegen einer Kraftanforderung und Ansteuerung des Aktuators zum Einstellen der angeforderten Kraft wird ebenfalls die Monitorfunktion für das Ein-/Ausgangsverhalten der kraftgeregelten elektromechanischen Bremse 15 aktiviert.If there is a force request and the actuator is activated to set the requested force, the monitor function for the input/output behavior of the force-controlled
Als Approximationsmodell für die kraftgeregelte elektromechanische Bremse wird eine Anordnung entsprechend
Die daraus resultierende Gesamtanordnung der erfindungsgemäßen Monitorfunktion für die Überwachung des statischen und dynamischen Verhaltens der kraftgeregelten elektromechanischen Bremse bei aktivierter Kraftregelung zeigt
Das hier zu bestimmende Toleranzband hängt hier vorteilhafterweise sowohl vom Kraftgradienten als auch von der Größe des zu erwartenden Spannkraftwertes ab. Je höher die Kraft ist desto größer kann das Toleranzband gewählt werden.The tolerance band to be determined here advantageously depends both on the force gradient and on the magnitude of the clamping force value to be expected. The higher the force, the larger the tolerance band that can be selected.
Hierin wurden insbesondere die Monitorfunktion zur Überwachung des statischen und dynamischen Folgeverhaltens der Spannkraftregelung (
Durch die Bereitstellung der beschriebenen Monitorfunktion zur Überwachung des statischen und dynamischen Folgeverhaltens der Spannkraft- und Aktuatorpositionsregelung in Form eines dynamischen Approximationsmodells kann eine sehr gute und hinreichend genaue Beschreibung der Aktuatordynamik im Nominalzustand erfolgen. Das Ziel ist dabei die Feststellung des korrekten Betriebes. Signifikante Abweichungen des gemessenen Verhaltens von diesem Nominalzustand, die auf ein fehlerhaftes Verhalten hinweisen, können somit frühzeitig und zuverlässig festgestellt werden und als Zustandsinformation an ein übergeordnetes System weitergeleitet werden, damit entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können.By providing the monitor function described for monitoring the static and dynamic subsequent behavior of the clamping force and actuator position control in the form of a dynamic approximation model, the actuator dynamics in the nominal state can be described very well and with sufficient accuracy. The aim is to determine correct operation. Significant deviations in the measured behavior from this nominal state, which indicate incorrect behavior, can thus be detected early and reliably and forwarded to a higher-level system as status information so that appropriate measures can be taken.
Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, soweit dies technisch sinnvoll ist. Das hierin beschriebene Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.Mentioned steps of the method according to the invention can be carried out in the order given. However, they can also be executed in a different order, as far as this is technically reasonable. The method described herein can be carried out in one of its implementations, for example with a specific combination of steps, in such a way that no further steps are carried out. In principle, however, further steps can also be carried out, including those which are not mentioned.
Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung Merkmale in Kombination beschrieben sein können, beispielsweise um das Verständnis zu erleichtern, obwohl diese auch separat voneinander verwendet werden können. Der Fachmann erkennt, dass solche Merkmale auch unabhängig voneinander mit anderen Merkmalen oder Merkmalskombinationen kombiniert werden können.It should be noted that in the claims and in the description features can be described in combination, for example to facilitate understanding, although they can also be used separately. The person skilled in the art recognizes that such features can also be combined independently of one another with other features or combinations of features.
Rückbezüge in Unteransprüchen können bevorzugte Kombinationen der jeweiligen Merkmale kennzeichnen, schließen jedoch andere Merkmalskombinationen nicht aus.Back-references in dependent claims can identify preferred combinations of the respective features, but do not exclude other combinations of features.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Bremsenanordnungbrake arrangement
- 1515
- Bremsebrake
- 2020
- Aktuatoractuator
- 3030
- WelleWave
- 4040
- Bremsbackenbrake shoes
- 5050
- Bremsscheibebrake disc
- 6060
- Steuerungsvorrichtungcontrol device
- nn
- Schwellenwertethresholds
- FSpFSp
- Zuspannkraftclamping force
- φAktφact
- Motorwinkelmotor angle
- MAktMact
- Motormomentengine torque
- ωAktωAct
- Winkelgeschwindigkeitangular velocity
- εε
- Wert zur Definition eines ToleranzbandsValue for defining a tolerance band
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021214102.1A DE102021214102A1 (en) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | Method of operating an electrically operated brake and brake assembly |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102021214102.1A DE102021214102A1 (en) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | Method of operating an electrically operated brake and brake assembly |
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---|---|
DE102021214102A1 true DE102021214102A1 (en) | 2023-06-15 |
Family
ID=86498472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102021214102.1A Pending DE102021214102A1 (en) | 2021-12-10 | 2021-12-10 | Method of operating an electrically operated brake and brake assembly |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021214102A1 (en) |
-
2021
- 2021-12-10 DE DE102021214102.1A patent/DE102021214102A1/en active Pending
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Föllinger Otto: Regelungstechnik. 12. Auflage. Berlin: VDE Verlag, 2016. ISBN 978-3-8007-4201-1 |
Unbehauen, Heinz: Regelungstechnik 1, Klassische Verfahren zur Analyse und Synthese linearer kontinuierlicher Regelsysteme. 9. Auflage. Braunschweig/Wiesbaden: Vieweg Verlag, 1997. ISBN 978-3-528-83332-9 |
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