车辆制动执行器的电动马达的温度的估算以及马达的控制的制作方法

1.本发明涉及车辆制动器。本发明更具体地涉及根据执行器的马达的温度来控制机电制动执行器。


背景技术：

2.浮动卡钳式制动器包括连接到卡钳的机电执行器。机电执行器包括电动马达。
3.这些制动器中的一些制动器配备有温度传感器。于是，考虑马达的温度来控制执行器的马达。于是，由制动器施加的制动力趋于更精确。
4.需要限制马达温度对制动性能的影响，特别是在不具有制动器温度传感器的情况下。


技术实现要素：

5.在这方面，本发明涉及一种用于控制车辆制动器的方法，所述制动器包括机电执行器，所述机电执行器包括电动马达。所述控制方法包括根据马达的所估算的温度来控制执行器，根据马达常数和马达的欧姆电阻来估算马达的温度。
6.根据本发明，用于控制制动器的方法包括基于第一函数来确定马达的第一温度校正系数的步骤，所述第一函数表示马达的角速度与马达的电源电流的比率随马达的电源电压变化的函数。
7.另外或替代地，用于控制制动器的方法包括基于第二函数来确定马达的第二温度校正系数的步骤，所述第二函数表示马达的欧姆电阻与马达常数的比率随马达的温度变化的函数。
8.通过对电动马达的温度进行估算，在第一温度校正系数和/或第二温度校正系数下，马达的温度对制动性能的影响受到限制，包括在不具有制动器温度传感器的情况下。在考虑电动马达的所估算的温度的情况下，对电动马达、以及更一般地对执行器进行控制。通过考虑电动马达的温度，特别是通过第一温度校正系数和/或第二温度校正系数，也更精确地对由制动器施加的制动力进行估算。
9.因此，可以限制机电制动执行器的质量、功率和成本。通过更精确地对由制动器施加的制动力进行控制，制动趋于更有效。
10.本发明能够可选地包括以下特征中的一个或多个，无论这些特征是否彼此组合。
11.根据特定实施例，控制方法包括对马达进行控制，使得制动器根据制动设定点施加制动力，根据马达的温度来估算由制动器施加的制动力。
12.根据特定实施例，通过第一校正系数和/或第二校正系数来估算由制动器施加的制动力。
13.根据特定实施例，第一函数和/或第二函数被配置为是线性的。
14.根据特定实施例，根据马达的电源电压和马达的电源电流来估算马达常数和/或马达的欧姆电阻。
15.本发明还涉及一种用于控制车辆制动器的装置，所述制动器包括机电执行器，所述机电执行器包括电动马达。控制装置被配置成根据执行器的电动马达的温度来控制机电执行器，根据马达常数和马达的欧姆电阻来估算马达的温度。
16.根据本发明，控制装置被配置成基于第一函数来确定马达的第一温度校正系数，所述第一函数表示马达的角速度与马达的电源电流的比率随马达的电源电压变化的函数。
17.另外或替代地，控制装置被配置成基于第二函数来确定马达的第二温度校正系数，所述第二函数表示马达的欧姆电阻与马达常数的比率随马达的温度变化的函数。
18.本发明还涉及一种机动车辆制动器，所述制动器包括机电执行器和如上限定的控制装置。控制装置被配置成对制动器的执行器进行控制。
19.根据特定实施例，控制装置被配置成对马达进行控制，使得制动器根据制动设定点施加制动力，根据马达的温度来估算由制动器施加的制动力。
附图说明
20.通过参考附图阅读示例性实施例的描述将更好地理解本发明，其中：
21.‑
图1是根据本发明的第一实施例的车辆制动器的局部示意图；
22.‑
图2是根据本发明的第一实施例的执行器和执行器控制装置的局部示意图；
23.‑
图3是根据第一实施例的执行器控制装置的局部示意图；
24.‑
图4是马达的角速度与提供给马达的电流的比率随马达的电源电压变化的函数的局部示意图；
25.‑
图5是马达的欧姆电阻与马达常数的比率随马达的温度变化的函数的局部示意图；
26.‑
图6示出了根据第一实施例的用于控制制动器的方法。
具体实施方式
27.不同附图中的相同、相似或等效部件具有相同的附图标记，以便于从一幅附图过渡到另一附图。
28.图1示出了用于机动车辆的盘式制动器1。盘式制动器1包括有利地为浮动式的卡钳2、轭(未示出)、机电执行器3、两个垫(未示出)和盘12。制动器1还包括活塞11和用于控制执行器的装置4。特别地，制动器1是停车制动器。
29.在第一变型实施例中，根据本发明的制动器包括用于行车制动的液压执行器(通常为气缸/活塞)和用于停车和/或紧急制动的机电执行器。在第二变型实施例中，所有制动执行器都是电动或机电类型的。有利地，单个机电执行器提供行车、停车和/或紧急制动。
30.活塞11被容纳在卡钳2中。该活塞可以相对于卡钳2进行平移，以使在制动期间对盘12进行夹持的多个垫(未示出)更紧密地结合在一起。
31.机电执行器3连接到轭2。机电执行器3包括电动马达31、传动装置32以及容纳马达31和传动装置32的壳体34。
32.由以下五个等式对马达31的运作进行描述：
33.(1)
34.(2)
35.(3)m
l
(t)＝m
f
m
c
(t)
36.(4)
37.(5)u(t)＝ri(t) kω(t)
38.在这些等式中，u表示马达的电源电压，i表示马达的电源电流，l表示马达电感，r表示马达的欧姆电阻，k表示马达常数，j表示马达的惯性矩，ω表示马达的角速度，m
l
表示马达输出转矩，m
c
表示马达负载转矩，m
f
表示马达摩擦转矩，s表示活塞的位移。
39.传动装置32连接到活塞11。该传动装置包括多个运动传动元件，诸如齿轮。当传动装置32被马达31驱动时，该传动装置被构造成使活塞11移位。
40.控制装置4包括至少一个控制单元。控制装置4例如通过数据传输网络、无线连接或电源电缆来控制马达31的运作。控制装置4适用于所使用的马达31的类型(带电刷的马达和/或不带电刷的马达等)。有利地，该控制装置包括开关设备，该开关设备包括例如功率晶体管等，该开关设备有利地由数字计算机控制。
41.在所示的实施例中，每个控制单元位于执行器的壳体34的外部。每个控制单元包括例如计算单元。计算单元例如由车辆稳定装置(例如，以商标“esp”为人所知)的计算机、专用于制动的中央计算机、与车辆的其它功能共享的数字计算机和/或集成在制动器1中的计算机形成。
42.参照图2和图3，控制装置4包括用于对马达的电阻进行估算的装置5、用于对马达常数进行估算的装置6、用于对马达的温度进行估算的装置7、用于对马达的角速度进行估算的装置8、用于对马达输出转矩进行估算的装置9、用于对活塞的位移进行估算的装置20以及用于对制动力进行估算的装置22。
43.参照图2和图3，控制装置4被配置成根据执行器的电动马达的由用于对温度进行估算的装置7估算的温度t来控制机电执行器3。
44.温度估算装置7被配置成根据马达的常数k和马达的欧姆电阻r来估算马达31的温度t。特别地，当马达的温度t升高时，马达的常数k趋于减小。当马达的温度t增加时，马达的欧姆电阻r倾向于增加。
45.此外，马达的常数k和欧姆电阻r易于随着电动马达31的老化而变化。电阻估算装置5被配置成根据马达的电源电压u和马达的电源电流i来估算电动马达的欧姆电阻r。用于对马达常数进行估算的装置6被配置成根据马达的电源电压u和马达的电源电流i来估算电动马达的常数k。当确定了马达的常数k和欧姆电阻时，马达的惯性矩j的值是已知的。
46.例如，通过上述表示电动马达31的行为的五个等式，使用在专利申请us2016/0103430中公开的估算方法以两个步骤来估算马达的常数k和马达的欧姆电阻r。
47.并行地或者在已经估算出马达的温度t之后，角速度估算装置8对马达的角速度ω进行估算。用于对马达输出转矩进行估算的装置9对马达输出转矩m
l
进行估算。例如，在已知欧姆电阻r、马达的常数k、马达的电源电压u的情况下，然后已知马达的电源电流i，使用上面的等式(2)和(5)来估算马达的角速度ω和马达的输出转矩m
l
。
48.一旦估算出马达的角速度ω和马达的输出转矩m
l
，控制装置4就建立马达的第一
温度校正系数α1和马达的第二温度校正系数α2。
49.更具体地参照图4，根据第一函数f1建立第一校正系数α1。第一函数f1被配置为是基本线性的。该第一函数涉及马达的角速度ω与供应马达31的电流i的比率随马达的电源电压u变化的函数。考虑到马达31的温度对由制动器1施加的制动力f
s
的影响，随后使用第一校正系数α1来估算该制动力f
s
。
50.更具体地参照图5，根据第二函数f2建立第二校正系数α2。第二函数f2被配置为是基本线性的。该第二函数涉及马达的欧姆电阻r与马达的常数k的比率随马达的温度t变化的函数。考虑到马达31的温度t对由制动器1施加的制动力f
s
的影响，随后使用第二校正系数α2来估算该制动力f
s
。
51.再次参照图3，用于对活塞的位移进行估算的装置20被配置成根据马达的角速度ω来估算活塞的位移s。活塞的位移s取决于传动装置32的减速比和被容纳在卡钳2中的传动元件的减速比。由于活塞的位移s几乎不依赖于马达的温度t，因此在所示的实施例中，在没有与马达的温度相关的校正系数(诸如第一校正系数α1或第二校正系数α2)的情况下，对活塞的位移s进行估算。这种用于对活塞的位移进行估算的装置20本身是已知的。
52.用于对制动力进行估算的估算装置22被配置成对由制动器1施加在相应车轮上的制动力f
s
进行估算。在所示的实施例中，制动力f
s
对应于由垫(未示出)施加在盘12上的夹持力。根据马达的角速度ω、马达的输出转矩m
l
和马达的温度t来估算制动力f
s
。特别地，通过第一校正系数α1和第二校正系数α2来考虑马达的温度t，以估算制动力f
s
。
53.参照图3和图6示出了用于控制制动器1的方法。控制方法100通过上述的控制装置4来执行。在步骤135中，控制方法100的目的在于根据马达的所估算的温度t来控制执行器的电动马达31的运作。
54.控制方法100包括确定马达31的电源电压u、马达的电源电流i和马达的惯性矩j的初始步骤101。例如从电动马达31的规格中得知马达的惯性矩j。在不同的时间(例如以规则的时间间隔)对电源电压u和电源电流i进行测量。
55.控制方法100继续执行步骤103，在步骤103中，根据已经测得的马达的电源电压u和马达的电源电流i来估算马达的常数k。并行地，控制方法100包括根据马达的电源电压u和马达的电源电流i来估算马达的欧姆电阻r的步骤105。
56.然后，控制方法100包括步骤107，在步骤107中，借助于温度估算装置7根据马达的欧姆电阻r和常数k来估算电动马达的温度t。在本文中，对温度t进行估算的步骤107也称为用于估算马达温度t的方法。
57.控制方法100包括步骤109，在步骤109中，根据马达的电源电压u、马达的电源电流i、马达的惯性矩j、马达的欧姆电阻r和马达的常数k来估算马达的角速度ω。并行地，控制方法100包括步骤111，在步骤111中，根据马达的电源电压u、马达的电源电流i、马达的惯性矩j、马达的欧姆电阻r和马达的常数k来估算马达的输出转矩m
l
。
58.控制方法100包括步骤131，在步骤131中，借助于用于对活塞的位移进行估算的装置20根据马达的角速度ω来估算活塞的位移s。并行地，控制方法100包括步骤133，在步骤133中，借助于制动力估算装置22根据马达的角速度ω、马达的输出转矩m
l
和马达的温度t来估算制动力f
s
。
59.控制方法100以用于对马达31的运作进行控制的步骤135结束。特别地，控制装置4
对马达的电源电压u和马达的电源电流i进行控制。于是，马达31以角速度ω进行旋转并且产生输出转矩m
l
，使得活塞11以设定点值s进行移位，并且使得制动器1根据制动设定点施加制动力f
s
。
60.当然，本领域技术人员可以对刚刚描述的本发明进行各种修改，而不脱离本发明的描述范围。
61.在未示出的实施例中，制动器1是鼓式制动器，该鼓式制动器包括机电执行器3以及执行器的控制装置4。
62.在另一个未示出的实施例中，制动器1是固定卡钳式制动器，而不是浮动卡钳式制动器。
63.活塞11的位移s可以由控制装置4根据马达31的温度t来进行估算。
64.替代地或另外，对马达的常数k、马达的欧姆电阻r和/或马达的角速度ω进行测量，而不是根据马达的电源电压u和电源电流i进行估算。
65.控制装置4可以通过其它参数来控制马达31的运作，例如通过更多地考虑马达31或传动装置32的磨损和/或摩擦。
66.除了第一校正系数α1和第二校正系数α2之外，可以使用其他类型的校正系数。
67.第一函数f1和第二函数f2可以以非线性的方式(例如多项式)进行配置，从而更加精确。
68.参考附图的术语
69.1：盘式制动器
70.2：卡钳
71.3：机电执行器
72.4：控制装置
73.5：用于对马达电阻进行估算的装置
74.6：用于对马达常数进行估算的装置
75.8：用于对马达的角速度进行估算的装置
76.9：用于对马达转矩进行估算的装置
77.11：活塞
78.12：盘
79.20：用于对活塞的位移进行估算的装置
80.22：用于对制动力进行估算的装置
81.31：电动马达
82.32：传动装置
83.34：执行器壳体
84.t：电动马达的温度
85.k：马达常数
86.r：马达电阻
87.l：马达电感
88.u：马达的电源电压
89.i：马达的电源电流
90.j：马达的惯性矩
91.ω：马达的角速度
92.m
l
：马达输出转矩
93.m
c
：马达负载转矩
94.m
f
：马达摩擦转矩
95.s：活塞的位移
96.f
s
：制动器施加的制动力
97.f1：第一函数
98.α1：马达的第一温度校正系数
99.f2：第二函数
100.α2：马达的第二温度校正系数