JP2002515841A - 規定された作動力のためのプロセスと制御装置 - Google Patents

規定された作動力のためのプロセスと制御装置

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、アクチュエータを介して電気的に操作可能なブレーキの規定された作動力のためのプロセスと制御装置に関し、ブレーキの作動行程と作動力との間に第1の静止関係がある。プロセスと制御システムとは、付加的なセンサーなしで操作中に発達する作動力の決定を可能にする。この目的を達成するために、本発明によれば、ブレーキの操作に対応する第2の関係が、第1の関係と第1の関係の変化を表わす情報とから決定される。

Description

【発明の詳細な説明】 規定された作動力のためのプロセスと制御装置 本発明は、アクチュエータを介して電気的に操作可能なブレーキの規定された 作動力のためのプロセスと制御装置に関し、ブレーキの作動行程と作動力との間 の第1に静止関係がある。 国際出願公表(WO)第96/033010号は、好ましくは、電気モータと 減速ギヤとを介して操作可能なディスクブレーキを開示している。公知のブレー キの特別な態様は、電気モータのロータが環状の構造で、減速ギヤを径方向に取 り囲んでいることである。 これらの装置は、アクチュエータ装置の軸方向の全体的な長さを非常に短くでき る。しかしながら、上述の刊行物は、規定された作動力が、従来のブレーキの操 作中にどのようにして発生させることができるかを示していない。 そこには、それによってブレーキパッドがブレーキディスクに対して押圧され る作動工程XBetと、作動力FBetとの間に規定された関係がある。この関係は、 数学的モデル(mathematical mode)によって、たとえば、静 止特性曲線FBet(XBet)として、十分な正確さを持ってモデルにすることがで きる。もしこの関係が十分な正確さをもって知られていれば、ギヤ減速の考慮に おける所望の作動力と、対応するアクチュエータの位置に応じて、作動すなわち 移動工程は予め定めることができ(名目的((nominal)位置の値)、又 、位置的に制御された方法に近づくことができる。この手順は、作動力の制御に 対応する。すなわち、開放型作用シーケンス(センサーのフィードバックなしで )が、この物理量に関して存在する。 他方において、測定技術態様の下で容易に利用可能な、また、それ故既知のパ ラメトリック(parametric)あるいは非パラメトリックモデルを介し て、アクチュエータの位置のために、現在の作動力を再構築することもまた可能 である。しかしながら、クリアランス位置は、どちらの場合においても付加的に 知られなければならない。この制御の品質は、正確にアクチュエータの位置信号 からの作動力の再構築(計算)として、プロセスのモデル品質(この場合:特性 曲線)に依存する。検討中のブレーキの操作の特性曲線は確実なかなりの変化を 受け易いので、この特性曲線を規定された間隔でブレーキの現在の状態に適合( adaption)させることが必要である。この適合は、すでに電気ブレーキ システムに設けられた内部信号を基礎としてもたらさなければならない。これは 、付加的な外部センサー手段の必要性を除去する(作動力の宣接測定はない)。こ の結果から、電気機械的に操作可能なブレーキ用の数学的モデルにおかれた要求 として、検討中の動作を十分詳細に示し、使用された信号は作動力の所望の情報 を有していなければならない。 本発明の目的は、操作中に発達する作動力を決定することができるプロセスと 制御システムを提供することである。同様に、そのような決定は、特に付加的な センサーの使用を必要としない。 プロセスの点から見ると、この目的は、ブレーキの操作に対応する第2の関係 が、第1の関係と、この第1の関係の変化を表わす情報から決定されるので達成 される。 本発明を詳細に述べると、第1の関係の変化を表わす情報は、ブレーキの操作 中に生じ、特に、第1の関係を表わす静止特性曲線の移動工程、または、第1の 関係を表わす静止特性曲線の伸長あるいは圧縮において生ずる信号の評価によっ て決定される。信号は、好ましくは、アクチュエータの位置を表わし、そして現 在の値がアクチュエータに送られる。 本発明の対象物の好ましい態様において、アクチュエータの速度または加速は 付加的に決定される。 同様に、第2の関係が次の式によって決定されることが特に好ましい; FBet=f(XBet)=λ.fBasis(XBet-Xv) (1) ここにおいて、 fBasisは、第1の関係、 λ は、伸長または圧縮ファクタ、 XBet は、ブレーキの実際の行程、そして Xv は、移動行程である。 本発明の他の好ましい態様は、第1の関係を有するブレーキの数学的モデルが 使用され、アクチュエータに供給されている電流の部分であって作動力に対応す る部分は、変数評価プロセスを介して伸長または圧縮ファクタおよび移動行程の 両方を決定するために考慮される。 伸長または圧縮ファクタおよび移動行程の評価された値は、それらが使用され る前に妥当性についてチェックされ、変数評価プロセスは、アクチュエータの速 度を表わす信号を使用することによって監視される。 従って、作動力のモデルに基礎をおいて開示された再構築のプロセスは、基本 的特性曲線(基礎特性曲線)の状態誘発変化のモデル化と、内部アクチュエータ とブレーキ信号に基礎を置いたアダプション(adaption)変数を決定す る方法に焦点を合わせている。後者の信号はかなり多く、内部アクチュエータ信 号に基礎を置いた作動力の最も正確な計測に基礎を置いて提供する。 作動力の計測用の更新された静止特性曲線を使用した場合、以下において詳細 に述べる基本的には2つの手順が可能である。好ましくは、作動工程の関数とし ての作動力は考慮されるがそれは、この場合、システム全体の効果的な強度とそ の条件応答変化を考慮することのみが必要であるからである。 上述のプロセスを実行するための本発明による制御システムは: a) 名目的アクチュエータの位置と実際のアクチュエータ位置との間の制御 差が入力信号として送られ、その下流に接続された制御装置がアクチュエータを 作動する出力信号を有する電子的サーボブースタである位置制御装置と、 b) サーボブースタの出力信号と実際のアクチュエータ位置を表わす信号と が入力量として送られ、ブレーキの操作中に生ずる第1の関係の変化に関する情 報を供給する特性曲線アダプションおよびアダプション監視モジュールと、 c) 変化情報を考慮して作動力名目値から作動行程名目値を計算する情報が 送られ、また、その下流に接続された作動行程名目値から名目的アクチュエータ の位置を表わす信号を計算するモジュールが変換モジュールである動作グラフモ ジュールと、 を備えていることに特徴付けられる。 本発明のプロセスを実行するための制御システムの第2の変形は: a) 作動力の名目値と作動力の実際値との間の制御差が入力信号として送ら れ、その下流に接続された制御装置がアクチュエータを作動する出力信号を有す る電子的サーボブースタである減速制御装置と、 b) サーボブースタの出力信号と実際のアクチュエータ位置を表わす信号と が入力量として送られ、一方においてブレーキの操作中に生ずる第1の関係の変 化に関する情報を供給し、他方において作動行程実際値を表わす信号を供給する 特性曲線アダプションおよびアダプション監視モジュールとを備え、 c) それらが、変化の情報を考慮して作動行程実際値から作動力実際値を計 算する動作グラフモジュールに送られる。 変形モジュールは、好ましくは、アクチュエータとブレーキとの間で作用する ギヤの数学的モデルを表わす。それに比べて、ブレーキの操作中に生ずる第1の 関係の変化に関する情報は、上記変数を更新するために減速制御装置へ送られる 。 ブレーキが自動車に装着される場合、自動車の車輪の回転速度を表わす情報は 、特性曲線アダプションとアダプション監視モジュールに送られることが特に適 している。 本発明の更なる詳細、態様および利点は、添付した図面を参照して以下に示す 2つの実施例から理解できる。ここで、互いに対応する個々の部品は同様の参照 符号を付してある。図において、 図1は、本発明のプロセスを装着するための制御回路の第1の配置を示す図。 図2は、第1図に対応して表わされた本発明のプロセスを装着するための制御 回路の第2の配置を示す図。 図3は、図2に示された動作グラフモジュールの機能のモードを示す線図。 図4は、図2に示された動作グラフモジュールと監視モジュールの機能のモー ドを示すフローチャート。 図1に示された制御システムは、記憶された反対の特性曲線(作動力制御)に よって、減速要望信号(この場合:好ましくは作動力FBet、Soll)を、対応する 名目的位置の値に変換するように構成されている。特性曲線は、数学的モデルに よって更新される。特性曲線は、数学的モデルによって電気機械的ブレーキ用に 更新され、測定技術態様の元で容易にアクセス可能なアクチュエータ信号センサ ー手段に基づく特性曲線の条件応答変化用のモデルを含む。一般に示された制御 システムは、位置制御装置1と、この位置制御装置1の下流に接続された電子的 サーボブースタ2とを有している。ブースタの出力信号IMは、参照符号4で示 された電気機械的に操作可能なブレーキのアクチュエータ3(概略的にのみ示す )を作動するために使用される。アクチュエータ3は、好ましくは、角度位置測 定システム5と共に装着され、アクチュエータの実際の位置を表わすその出力信 号は、一方において、サーボブースタ2に送られ、他方において、位置信号調整 回路6に送られる。位置信号調整回路6の出力信号qA、Istは、一方において位 置制御装置1の上流に接続された加算点7に送られ、他方において信号IMと共 に特性曲線アダプションおよびアダプション監視モジュール8に送られ、更に、 アダプションはモニターされ、そして確立されたアダプション変数は、信頼性を 増加するために、最もらしさのためにチェックされる。加算点7において、位置 制御装置1の入力量として使用される偏差△qは、アクチュエータの名目的位置 qA、Sollと上述の信号qA、Istを表わす信号から生成される。信号qA、Sollは、 好ましくは、アクチュエータ3とブレーキ4との間に効果的に介挿された減速ギ ヤ(図示せず)の動作を考慮するギヤモジュール9によって生成される。ギヤモ ジュール9の上流には、実行動作ギヤモジュール10が接続されていて、その中 には、部分的システムアクチュエータ3―ブレーキ4の反対の静止特性曲線f( FBet、Soll)が貯えられていて、また、その中で、例えば、上述のブレーキが装 着された自動車の運転手によって、または、優れた機能装置によって、予め定め られた作動力名目的値を示す信号FBet、Sollが、特性曲線アダプションおよびア ダプション監視モジュール8の影響下において作動工程名目的値XBet、Sollに変 換される。変換に影響する変数Xvとλとは、動作グラフモジュール10に入り 、また、ブレーキの作動工程Xと作動力Fとの間の関係に関してブレーキ4の操 作中に起きる変化についての情報を有する特性曲線アダプションおよびアダプシ ョン監視モジュール8によって供給される。Xvは±Xbet方向の基礎(basi s)特性曲線のシフトに関係し、λは、上述の特性曲線の伸長または 縮小ファクタに関係する。 図2に示された制御システムの重要な特徴的態様は、作動力制御用の記憶され た、および更新された特性曲線によって測定された位置情報からの減速要望信号 (ここでは好ましくは作動力)の再構築であり、それは、一般にアクチュエータ 信号センサー手段および数学的モデルに基づく特性曲線アダプションおよびアダ プション監視モジュールと同様である。減速制御装置11は、図1の実施例に関 して述べた位置制御装置1に代わって示された制御システムに使用されている。 他の全ての態様において、回路配置は、図1に示された回路図にほとんど対応し ている。上述の変数Xv、λに加えて、作動工程実際値Xbet、Istに対応する信号 を依然として供給する特性曲線アダプションおよびアダブション監視モジュール 14の下流には、動作グラフモジュール12が接続されていて、その中に、アク チュエータと車輪ブレーキ組立の静止特性曲線f(XBet、Ist)が貯えられてい る。モジュール12の出力値FBet、Istは、加算点13に送られ、そこにおいて 、減速制御装置11の入力量として役立つ偏差△Fが、上述の作動力名目的値FBet、Soll と信号FBet、Istとを表わす信号から生成される。作動力名目的値FBet 、Soll を表わす信号は、例えば、上述のブレーキが装着された自動車の運転手に よって、または、優れた機能装置によって、再度予め定められる(図1による配 置のように)。動作グラフモジュール12において、作動工程実際値を表わす信 号XBet、Istは、特性曲線アダプションおよびアダプション監視モジュール14 の影響下において、作動力実際値FBet、Istに変換される。 以下の記述は、図3に示され、また上述した静止特性曲線に与えられる: 所望の作動力は、ブレーキディスクとの関係のブレーキパッドの規定された移 動によつて達成されるであろう。従って、検討中のプロセスの動作は、一般に、 可変ばね強度KEを持ったばねシステムと等しく、作動工程XBetの関数として作 動力FBet用の静止特性曲線によって十分な正確さを持って設計できる: 電気ブレーキの基本的な動作は、例えば、方程式(2)に対応する静止力工程 特性曲線によって示される。曲線は、例えば、ある程度の数の支持点(supp ort point)を持つた表の沢山の点の対によって表わされる。区切り( division)は完全に等距離である必要はない。この表の中間点は、線形 挿入(interpolation)または推定(extrapolation )によって、ブレーキ操作中にオンラインで計算される。上述した方法の変数の ないモデルによる記述から離れて、例えば変数モデルによる他の記述モードもま た可能である。表の形で存在する特性曲線は、基礎特性曲線(指標Bまたは基礎 )を表わし、電気ブレーキの静止動作の「名目的な状態」を表わす。この特性曲 線の状態応答変化は、一般に加熱と磨耗によって、感知されなければならず、ま た、ブレーキの操作のコースに適合しなければならない。基礎特性曲線によって 形成された動作が、ブレーキの静止動作の状態応答変化によって主として変更で きなくて、基礎特性曲線の次の変形によって表わすことができるということが推 量されなければならない: ・基礎特性曲線のXvによる±Xbet方向へのシフト、および/または ・シフトされた基礎特性曲線のファクターλによる伸長または縮小。 現在利用可能な特性曲線は、方程式(1)に対応する基礎特性曲線から設定さ れたこのモデルによって生ずることができる。主な目的は、現在のブレーキ操作 のアダプション変数を決定しそれによって静止特性曲線の更新を達成することを いまや含んでいる。 図4に示された再構築の方法用の基礎は、一般に容易に測定できるアクチュエ ータ位置と、内部アクチュエータ信号による対応するモデル設定によって、連続 的にまたは所望のときに更新される基礎特性曲線である。 アクチュエータIMとqA、Istの記録に続いて、アクチュエータ速度と加速に対 応する信号が決定される(機能ブロック200参照)。 アダプション変数の決定に先立って、アクチュエータの移動の方向によって、 作動力情報が、アクチュエータの現在の移動条件に存在するアクチュエータで検 知することができるか否か、および、基礎特性曲線を更新するためのアクチュエ ータ信号に基づくアダプション変数を決定するのが安全に可能か否かがチェック される(機能ブロック300参照)。 同一性の能力が検知された場合、IM、Betの状態評価(機能ブロック400参 照)が続くであろう。電気ブレーキ用に逐一記憶された基礎特性曲線FBet、B( XBet)はそのために見直されるので、既知の位置XBetを持って、「名目的位置 」の作動力用の評価された値は、基礎特性曲線を介した線形挿入によって決定す ることができる: ここで、mBは、見直し下の間隔の全体システムの硬さであり、 bBは、力偏倚値であり、および iは、見直し下の間隔である。 方程式(3)は、電気ブレーキの現在の動作が、基礎特性曲線のそれに正確に 対応している場合のために規定された移動工程を持った結果としての作動力を示 している。この特性曲線の状態応答変化は、図3に示された装置の基礎に考慮さ れる。アクチュエータブレーキの静止動作の状態応答変化は、基礎特性曲線の次 の変形式によってプロットされている: ギヤシステムを介したブレーキ用の作動力FBetの発生は、アクチュエータに 圧力を加える(一般に:IM、Bet)。例えば、アクチュエータが電気モータの場 合、この力は路面のトルクの原因となる。アクチュエータ電流IMは、正確に大 きいので、アクチュエータに作用する路面の力(一般に作動力によるフリクショ ンと路面)が補償され、結合された機構を有するアクチュエータは指示された速 度に加速される。(そこには、アクチュエータの動きを生成するアクチュエータ 電流とアクチュエータ力/トルクとの間のアクチュエータを特徴付ける、規定さ れた(既知の)関係がある。この関係は、多くの場合線形である。)この構成に おいて、アクチュエータに反作用する路面力またはトルクに関する全情報、特に 発生した作動力に関しては、それ故この構成におけるアクチュエータ電流並びに アクチュエータ力またはトルクを有している。 IM、Betの状態評価(機能ブロック300参照)は、妨害信号監視装置によっ て、電気ブレーキの電気機械的駆動列用の数学的モデルに基づいて測定されたア クチュエータ信号を介して影響される。再構築信号IM、Betが、作動力によるア クチュエータの付加と、この付加に基づく電気機械的駆動列のフリクションの増 加との両方を表わすことを考慮しなければならない。 ブレーキが作動されると、アクチュエータは付加に反作用し、機械的効率に対 抗するように作動しなければならないので、作動力に関する情報は、いかなる場 合も含まれていて、また、アクチュエータ電流においておおいに確認可能である 。従って、アクチュエータ信号を介して作動力工程特性曲線を更新するためのア ダプション変数の決定は、ブレーキが作動された場合に可能である。ブレーキが 離されると、情報が、最早電流においておおいに確認可能ではないという可能性 (特に貧弱な機械的効率の存在において)がある。特性曲線の更新は、ブレーキ が離された場合のケースでは達成することができない。 方程式(4)を考慮して再構築信号IM、Betに基づき変数λとXvとを確認する ために、一般に二次の品質基準を最小にすることに基づいて従来の文献から既知 の機能的または非機能的評価プロセスが使用されなければならない(機能ブロッ ク500参照)。事実上公知の方法がこの観点から採用されているので、以後、 変数評価プロセスの詳細な検討は必要がない。もし変数評価を採用した場合、求 められている変数の同一性が確実にされ、また、同一性は、変数が信号によって 十分に刺激された場合のみ合理的な結果を供給できるという注意が必要である。 更に、評価変数を妥当性(plausibility)のためにチェックする ことが適切であり(機能ブロック600参照)、妥当なアダプション変数の利用 可能性が確認された後にのみ、これらの変数を同様に更新された変数として解放 する(機能ブロック700参照)。別に、古い変数は維持されているであろう( 機能ブロック800参照)。 作動力の再構築は、基礎特性曲線およびアクチュエータ信号検知手段に基づい て認識されたアダプション変数の考慮を介して方程式(4)に従って達成される (項目12、図2参照)。 もし同一性能力が検知されないと、電気ブレーキの更なるモデル変数は要求が あるように更新でき(機能ブロック900参照)、そして、先行するステッブの 関連する変数は、FBet(項目12、図2参照)の決定において維持することが できる(機能ブロック800参照)。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. アクチュエータによって電気的に操作可能なブレーキにおいて、規定され た作動力を発生するプロセスであって、ブレーキの作動工程と作動力との間に第 1の静止関係があり、 ブレーキの操作に対応する第2の関係が、第1の関係と、この第1の関係の変 化を表わす情報とから決定されることを特徴とするプロセス。 2. 第1の関係の変化を表わす情報は、ブレーキの操作中に生ずる信号の評価 によって決定されることを特徴とする請求項1記載のプロセス。 3. ブレーキの操作中に生ずる信号は、アクチュエータの位置と、アクチュエ ータに送られるべき電流値を表わすことを特徴とする請求項2記載のプロセス。 4. アクチュエータの速度または加速は、付加的に決定されることを特徴とす る請求項3記載のプロセス。 5. 第1の関係の変化を表わす情報は、第1の関係を表わすシフトされた静止 特性曲線の移動行程(Xv)であることを特徴とする請求項1記載のプロセス。 6. 第1の関係の変化を表わす情報は、伸長または圧縮を示す特性曲線である ことを特徴とする請求項1または5記載のプロセス。 7. 第2の関係は、次の式 FBet=f(XBet)=λ.fBasis(XBet-Xv) ここで、 fBasisは、第1の関係、 λ は、伸長または圧縮のファクタ、 XBet は、ブレーキの実際の行程、そして Xv は、移動行程 によって決定されることを特徴とする請求項5または6記載のプロセス。 8. 第1の関係(fBasis)を有するブレーキの数学的モデルが使用され、ア クチュエータに供給されている電流の部分(IM、Bet)であって作動力(FBe t )に対応する部分は、変数評価プロセスを介して伸長または圧縮ファクタ(λ )および移動行程(Xv)の両方を決定するために考慮されることを特徴とする 請求項7記載のプロセス。 9. 伸長または圧縮ファクタ(λ)および移動行程(Xv)の評価された値は 、それらが使用される前に妥当性についてチェックされることを特徴とする請求 項8記載のプロセス。 10. 変数評価プロセスは、アクチュエータの速度を表わす信号を使用するこ とによって監視されることを特徴とする請求項8記載のプロセス。 11. アクチュエータによって電気的に操作可能なブレーキにおいて規定され た作動力を発生するための制御システムであって、ブレーキの作動工程と作動力 との間に第1の静止関係があり、 a) 名目的アクチュエータの位置(qA、Soll)と実際のアクチュエータ位置 (qA、Ist)との間の制御差が入力信号として送られ、その下流に接続された制 御装置がアクチュエータ(3)を作動する出力信号(IM)を有する電子的サー ボブースタ(2)である位置制御装置(1)と、 b) サーボブースタ(2)の出力信号(IM)と実際のアクチュエータ位置 (qA、Ist)を表わす信号とが入力量として送られ、ブレーキ(4)の操作中に 生ずる第1の関係の変化に関する情報を供給する特性曲線アダプションおよびア ダプション監視モジュール(8)と、 c) 変化情報を考慮して作動力名目値から作動行程名目値(XBet、Soll)を 計算する情報が送られ、また、その下流に接続された作動行程名目値(XBet、So ll )から名目的アクチュエータの位置(qA、Soll)を表わす信号を計算するモジ ュールが変換モジュール(9)である動作グラフモジュール(10)と、 を備えたことを特徴とする制御システム。 12. アクチュエータによって電気的に操作可能なブレーキにおいて規定され た作動力を発生するための制御システムであって、ブレーキの作動工程と作動力 との間に第1の静止関係があり、 a) 作動力の名目値(FBet、Soll)と作動力の実際値(FBet、Ist)との間 の制御差(△F)が入力信号として送られ、その下流に接続された制御装置が アクチュエータ(3)を作動する出力信号(IM)を有する電子的サーボブース タ(2)である減速制御装置(11)と、 b) サーボブースタ(2)の出力信号(IM)と実際のアクチュエータ位置 (qA、Ist)を表わす信号とが入力量として送られ、一方においてブレーキ(4 )の操作中に生ずる第1の関係の変化に関する情報を供給し、他方において作動 行程実際値(XBet、Ist)を表わす信号を供給する特性曲線アダプションおよび アダプション監視モジュール(8)とを備え、 c) それらが、変化の情報を考慮して作動行程実際値(XBet、Ist)から作 動力実際値(FBet、Ist)を計算する動作グラフモジュール(12)に送られる ことを特徴とする制御システム。 13. 変換モジュール(9)は、アクチュエータ(3)とブレーキ(4)との 間で作用するギヤの数学的モデルを表わすことを特徴とする請求項11記載の制 御システム。 14. ブレーキ(4)の操作中に生ずる第1の関係の変化に関する情報は、前 記変数を更新するために減速制御装置(11)へ送られることを特徴とする請求 項12記載の制御システム。 15. 自動車の車輪の関連速度を表わす情報は、特性曲線アダプションおよび アダプション監視モジュール(8、14)に送られることを特徴とする請求項1 1または12記載の制御システム。
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