(57)【要約】  本発明は、ブレーキ装置（１）を運転するための方法に関し、この際に、アクチュエータエレメント（１０）を予め定められた位置に移動させるために、電動機（８）を有するアクチュエータ（７）を制御し、この際に、前記アクチュエータ（７）の制御終了後に少なくとも１つのモータ惰性回転値を検出し、この際に、検出された前記モータ惰性回転値を用いて、前記アクチュエータエレメント（１０）が前記予め定められた位置に移動せしめられているかどうかを検査する。【選択図】  図１
2019503921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ装置（１）を運転するための方法であって、
アクチュエータエレメント（１０）を予め定められた位置に移動させるために、電動機（８）を有するアクチュエータ（７）を制御し、この際に、
前記アクチュエータ（７）の制御終了後に少なくとも１つのモータ惰性回転値を検出し、この際に、
検出された前記モータ惰性回転値を用いて、前記アクチュエータエレメント（１０）が前記予め定められた位置に移動せしめられているかどうかを検査する、
ブレーキ装置を運転するための方法。
【請求項２】
前記アクチュエータ（７）の制御をパラメータに依存して終了させることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記モータ惰性回転値として、前記電動機（８）のモータ角速度、前記電動機（８）のモータ電圧および／または前記電動機（８）に流れるモータ電流を検出することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の方法。
【請求項４】
前記モータ惰性回転値の勾配（Ｇ）の時間発展を評価し、この際に、好適には、
ａ）前記勾配（Ｇ）の連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータエレメント（１０）のエアギャップを検知し、および／または
ｂ）前記勾配（Ｇ）の不連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータ（７）の負荷変化を検知し、および／または
ｃ）前記勾配（Ｇ）の連続的な発展が想定され、かつ前記勾配（Ｇ）の不連続的な発展が観察されると、および／または前記勾配（Ｇ）の不連続的な発展が想定され、かつ前記勾配（Ｇ）の連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータ（７）の追加的な制御を実施することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
ａ）前記勾配（Ｇ）の連続的な発展が想定され、かつ不連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータ（７）の逆転制御を行い、および／または
ｂ）前記勾配（Ｇ）の不連続的な発展が想定され、かつ連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータ（７）の最初の制御と同じ方向の制御を行う、
ことを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
制御終了後に前記電動機（７）を制動運転で運転し、この際に、制動運転中に、四象限調節器（１２）の２つの側（ＨＳ，ＬＳ）の同じ側の好適には２つのスイッチ素子（ＨＳ１，ＨＳ２，ＬＳ１，ＬＳ２）を閉鎖し、前記四象限調節器（１２）の前記２つの側（ＬＳ，ＨＳ）の別の側の２つのスイッチ素子（ＨＳ１，ＨＳ２，ＬＳ１，ＬＳ２）を開放することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
ブレーキ装置（１）のための制御装置において、
前記制御装置が、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施するために設計されていることを特徴とする、ブレーキ装置（１）のための制御装置。
【請求項８】
電動機（８）を有するアクチュエータ（７）を備えた、車両のためのブレーキ装置（１）において、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施するために設計された制御装置または請求項７記載の制御装置が設けられていることを特徴とする、車両のためのブレーキ装置（１）。
【請求項９】
前記電動機（８）に少なくとも１つの電流測定装置（１４，１４′）が対応配設されており、該電流測定装置（１４，１４′）が、四象限調節器（１２）のスイッチ素子（ＨＳ１，ＨＳ２，ＬＳ１，ＬＳ２）と電動機（８）のための前記四象限調節器（１２）のモータ接続部（１３，１３′）との間に電気的に配置されていることを特徴とする、請求項８記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１０】
請求項８または９記載のブレーキ装置（１）を備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ装置を運転するための方法、このようなブレーキ装置のための制御装置、車両のためのブレーキ装置、およびこのようなブレーキ装置を備えた車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１によれば、アクチュエータエレメントを選択的に締付位置へまたは解除位置へ移動させることができる電動機式のアクチュエータを備えたブレーキ装置が公知である。この場合、締付位置とは、アクチュエータエレメントにより力で押圧されるブレーキライニングとブレーキディスクとの間の、挟み付け力とも呼ばれる締付力が調節される位置であると解釈される。このために一般的に、電動機の回転運動が、伝動装置スピンドルユニットを介してアクチュエータエレメントの並進運動に変換される。締付操作のために電動機をそれぞれ制御する場合、まず２回のアイドルストローク、つまり、アクチュエータエレメントと、このアクチュエータエレメントによってブレーキディスクに押し付けられる、場合によっては移動させられるブレーキピストンとの間の、初めに常に存在するエアギャプとも呼ばれる遊び、およびブレーキライニングとブレーキディスクとの間の遊びが克服されなければならない。次いで初めて、通常の力、いわゆる締付力がブレーキディスクに加えられる。
【０００３】
特に、将来的に設けられる機能、例えば運転者が車内にいない高自動化されたパーキングによって、特にパーキングブレーキ装置として構成されたブレーキ装置に新たな要求が課せられる。この場合、車両の液圧式のブレーキ装置が故障したときに、安全性の理由により必要なフォールバックレベルとしてパーキングブレーキ装置が役立つ。この場合、研究の結果、安全性に基づく要求を満たすために２００ｍｓよりも短い作動時間が必要とされることが分かった。このような短い作動時間を可能にするために、エアギャップをできるだけ小さく、ひいてはパワー展開までのアクチュエータエレメントのアイドルストロークをできるだけ短く保つ必要がある。同時に、場合によっては小さくても、意図的に既にパワー展開が行われるように保証されるようにしなければならないが、これは、不都合な制動力の増大および場合によっては車両の車庫入れの際にブレーキのきしみ音が発生することになる。
【０００４】
好適には、アクチュエータエレメントによって進められたストロークを特に電動機の運転値を用いて見積もるかまたは算出することができる。この場合、もちろん、アクチュエータエレメントの想定された位置に対する実際に得られたアクチュエータエレメント位置のずれの結果として現れるエラーが発生し得る。アクチュエータエレメントを予め定められた位置に到達させたい場合、アクチュエータエレメントが予め定められた位置に達したかどうかを見積もるかまたは算出することはできるが、これを再検査することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１０２０１２２０５５７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、前記欠点が発生しない、ブレーキ装置を運転するための方法、このようなブレーキ装置のための制御装置、このようなブレーキ装置、およびこのようなブレーキ装置を備えた車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、独立請求項の対象が得られることによって解決される。好適な実施態様は、従属請求項に記載されている。
【発明の効果】
【０００８】
この課題は特に、ブレーキ装置を運転するための方法が提供され、この場合、アクチュエータエレメントを予め定められた位置に移動させるために、電動機を有するアクチュエータが制御され、この際に、アクチュエータの制御終了後に少なくとも１つのモータ惰性回転値が検出され、この際に、検出されたモータ惰性回転値を用いて、アクチュエータエレメントが予め定められた位置に移動せしめられているかどうかが検査されることによって、解決される。この方法は、従来技術と比較して利点を有している。特に、この方法の枠内で、アクチュエータエレメントが実際に予め定められた位置に移動せしめられたかどうか、または予め定められた位置からずれたエラー位置に達しているかどうかを検査することができる。これは、簡単かつ経済的な形式で、モータ惰性回転値を検出および評価することによって検査することができ、この場合、これは、好適には、ブレーキ装置の運転時に、例えば締付力を見積もりまたは算出するために検出される値であってよいので、この方法を実施するために追加的なセンサ装置は必要ない。この方法をブレーキ装置の制御において実現するだけでよい。この方法の枠内で、特に、アクチュエータエレメントのエアギャップを確実に所望の形式で減少させ、それによって特にブレーキ装置のための迅速な作動時間を保証することができる。好適には、この方法の枠内で、パーキングブレーキ装置、特にいわゆる自動パーキングブレーキシステム（ＡＰＢ）が運転される。この自動パーキングブレーキシステムは、好適には車両の後輪ブレーキに電動機式のアクチュエータを有している。この場合、アクチュエータエレメントは好適にはフットブレーキのピストン内に組み込まれている。この場合、後車軸の締付力は、主にねじ山付きスピンドルを介してもたらされる。ねじ山付きスピンドルは直流モータ伝動装置ユニットを介して駆動され、ブレーキピストンの底部に作用する。この場合、高い締付力が短時間で形成され維持される。
【０００９】
予め定められた位置とは、ここでは特にアクチュエータエレメントによって移動可能なブレーキエレメント特にブレーキピストンに関連した、アクチュエータエレメントの位置であると解釈される。この場合、これは、好適には絶対的な位置のことではなく、第１のケースでは好適には減少されたエアギャップ従ってアクチュエータエレメントとブレーキエレメントとの間に間隔が存在するか、または好適にはどんなにわずかであっても既に締付力または挟み付け力が形成されていて、この場合エアギャップがもはや存在していないことによって記述される位置のことである。この方法の１実施例によれば、予め定められた位置は、エアギャップが、初期位置、つまりここを起点としてアクチュエータエレメントが移動させられる初期位置と比較して減少されているが、ゼロより大きいことによって特徴付けられており、この場合、予め定められた位置は、この方法の別の実施例では、エアギャップがゼロであって、好適には２ｋＮより小さい初期の締付力が既に形成されていることを特徴としている。
【００１０】
モータ惰性回転値とは、特に制御終了後の電動機の回転を特徴付ける値と解釈される。好適には、モータ惰性回転値は時間に依存して検出され、この場合、特にモータ惰性回転値の時間に依存した変化が検出され、この変化を用いて、アクチュエータエレメントが予め定められた位置へ移動せしめられているかどうか検査される。モータ惰性回転値は、制御終了後に電動機のモータ回転を特徴付けており、従ってこのモータ惰性回転値を用いておよび特にモータ惰性回転値の変化を用いて、エアギャップが残存する場合に電動機が惰性回転するか、または、エアギャップがゼロに減少され特に締付力が形成されている場合に電動機が不意に制動されるかを検知することができる。
【００１１】
本発明の実施態様によれば、アクチュエータの制御がパラメータに依存して終了させられるようになっている。これは、制御の終了のために少なくとも１つの基準が適用されるので、既に高い安全性を有する予め定められた位置が得られる、という利点を有している。従って、予め定められた位置への到達に関して残っている不確実性は、この方法の枠内で、ここに提案された検査によって取り除くことができる。アクチュエータの制御の終了のためのパラメータとして、例えば制御の開始以降の経過した時間、制御の開始以降の電動機の回転数、得られたモータ角速度、電動機の電気量例えばモータ電流、アクチュエータエレメントの見積もられた移動ストロークおよび／または算出された移動ストロークが用いられてよい。好適には、アクチュエータの制御、従って電動機の制御は、予め定められた位置が得られる前に終了されるので、電動機は予め定められた位置に向かって惰性回転することができる。これは、特に電動機の惰性回転特性が分かっている場合に、予め定められた位置に達したことの信頼性を高める。
【００１２】
本発明の１実施態様によれば、モータ惰性回転値として電動機のモータ角速度が検出されるようになっている。この場合、特にモータ角速度はアクチュエータの制御終了後に、特に時間に依存して検出される。この場合、特に、モータ角速度の時間経過から、アクチュエータエレメントの得られた終端位置においてまだ有限エアギャップが存在するかどうか、またはこのアクチュエータエレメントが既に締付力を形成しているかどうかを推論することができる。特に、第１に指摘したケースではモータ角速度が連続的におよび好適には微分可能に減少し、これに対して、第２のケースではモータ角速度の途中で少なくとも１つの微分不能な箇所が発生するかまたは不連続性さえ発生する。
【００１３】
選択的にまたは追加的に好適には、電動機に流れるモータ電流がモータ惰性回転値として検出されるようになっている。少なくとも１つのモータ惰性回転値の検出時点で制御は既に終了されるので、この場合、電動機に外部から印加される制御電流ではなく、むしろ電動機自体が発生するブレーキ電流が重要である。モータ電流も、最終的に得られたアクチュエータエレメントの終端位置で有限エアギャップがまだ存在するかまたはアクチュエータエレメントが既に締付力を形成するかによって、特に特徴的な時間に依存した変化を示す。
【００１４】
選択的にまたは追加的に、特に誘導モータ電圧もモータ惰性回転値として検出され得る。
【００１５】
本発明の１実施態様によれば、モータ惰性回転値の勾配の時間発展が評価されるようになっている。この場合、モータ惰性回転値の勾配とは、特に時間勾配、特に時間に従ったモータ惰性回転値の微分であると解釈される。勾配の時間発展とは、時間に伴う勾配の値の変化と解釈される。特に好適には、勾配の大きさの時間発展が評価される。アクチュエータの制御終了後のモータ惰性回転値の勾配の時間発展から、簡単かつ確実な形式で、アクチュエータエレメントの得られた位置に関する情報を微分することができ、特に、アクチュエータエレメントが予め定められた位置に移動されたかどうかを求めることができる。
【００１６】
本発明の１実施態様によれば、勾配の連続的な発展が観察されると、アクチュエータエレメントのエアギャップが検知されるようになっている。この場合、特に、アクチュエータエレメントが電動機の制御および惰性回転の終了後にまだ存在するエアギャップ、特に有限エアギャップを有していることが検知される。この場合、アクチュエータエレメントは別のエレメントに当接していないので、勾配の発展の不連続性は発生しない。
【００１７】
勾配の連続的な発展とは、ここでは特に勾配の大きさの連続的な減少であると解釈されてよい。モータ角速度もモータ電流もモータ惰性回転値として、アクチュエータエレメントの移動の終わりにゼロになるので、勾配の大きさは時間と共に減少する。
【００１８】
追加的にまたは選択的に、勾配の不連続的な発展が観察されると、アクチュエータの負荷変化が検知されることが好ましい。勾配の発展の不連続性は、特にアクチュエータエレメントが別のエレメントに当接することによって、変化した負荷、特に負荷ジャンプを示す。
【００１９】
予め定められたどの位置にアクチュエータエレメントが移動されるべきかに応じて、勾配の連続的な発展が想定されるか、または勾配の不連続的な発展が想定されることが可能である。予め定められた位置に有限エアギャップが存在するべきである場合、勾配の連続的な発展が想定される。これに対して、アクチュエータエレメントが、特に所定の初期締付力を形成しながら別のエレメントに当接するべきである場合、負荷変化およびひいては勾配の不連続的な発展が想定される。
【００２０】
従って、追加的にまたは選択的に、勾配の連続的な発展が想定され、かつ不連続的な発展が観察されると、アクチュエータの追加的な制御が行われるようになっている。選択的にまたは追加的に、勾配の不連続的な発展が想定され、かつ連続的な発展が観察されると、アクチュエータの追加的な制御が行われるようになっている。両ケースにおいて、アクチュエータエレメントが予め定められた位置に移動されていないことが検出される。第１のケースでは、予め定められた位置における有限エアギャプが想定され、この場合アクチュエータエレメントの停止が観察され、第２のケースでは、停止および場合によっては所定の締付力の発生が想定され、この場合、明らかに有限エアギャップが残存している。従って両ケースにおいて、追加的な制御によって予め定められた位置を得るために、好適にはアクチュエータの追加的な制御が行われる。
【００２１】
この方法は、再帰的に実施されてよく、この場合、アクチュエータの追加的な制御の終了後にモータ惰性回転値が再び検出され、検出されたモータ惰性回転値を用いて、アクチュエータエレメントが予め定められた位置に移動せしめられたかどうかが検査される。やはり、そうでない場合、アクチュエータの追加的な制御が新たに実施される。追加的な制御が一度だけ行われてもよく、この場合、予め定められた位置が追加的な制御に基づいて得られることが前提とされる。
【００２２】
本発明の１実施態様によれば、勾配の連続的な発展が想定され、かつ不連続的な発展が観察されると、アクチュエータの逆転制御が行われるようになっている。逆転制御とは、アクチュエータエレメントを予め定められた位置へ前もって移動させる制御とは逆の制御のことであると解釈され、この場合、逆転制御は、特にアクチュエータエレメントの解除方向、つまり締付位置から離れる方向で行われる。エアギャップが想定されるにも拘わらずアクチュエータエレメントの停止が確認されると、アクチュエータエレメントは、エアギャップを形成するために、好適にはアクチュエータの逆転制御によって戻り移動せしめられる。
【００２３】
選択的にまたは追加的に、勾配の不連続的な発展が想定され、かつ連続的な発展が観察されると、アクチュエータの最初の制御と同じ方向の制御が実施される。この場合、アクチュエータエレメントによる所定の締付力の発生および停止が想定され、この場合、有限エアギャップの残存が観察される。従って、追加的な制御ステップによって締付力の形成および／または停止を生ぜしめるために、アクチュエータがさらに初期の制御と同じ方向に制御されて、アクチュエータエレメントがさらに同じ方向に移動させられる。
【００２４】
本発明の１実施態様によれば、制御終了後に電動機が制動運転で運転されるようになっている。これは好都合である。何故ならば、電動機が好適には算出可能なまたは見積もり可能な所定の形式で制動され、従って制御終了後のアクチュエータエレメントのさらなる移動が基本的に予測可能だからである。制動運転中に、好適には電動機のアクティブな制動が行われる。
【００２５】
本発明の１実施態様によれば、制動運転中に、四象限調節器の２つの側の同じ側の２つのスイッチ素子が閉鎖され、四象限調節器の２つの側の別の側の２つのスイッチ素子が開放されるようになっている。四象限調節器は、電動機のための一般的な制御装置であって、Ｈブリッジとも称呼される。このような四象限調節器は、電位に関連して高位の第１の側と、電位に関連して低位の、特にアースに位置する第２の側とを有しており、この場合、電動機は２つのモータ接続部を有していて、各モータ接続部は別個に制御可能な２つのスイッチ素子を介して、四象限調節器の高位の第１の側または低位の第２の側に電気的に接続される。四象限調節器の同じ側、例えば第１の側または第２の側の２つのスイッチ素子だけが閉鎖され、同時に他方の側の２つのスイッチ素子が開放されると、閉鎖されたスイッチ素子を有する一方の側を介して電動機のための短絡が得られ、この場合、この電動機はその残留回転エネルギによって電気的な短絡電流を発生させ、短絡電流若しくは結果として生じる誘導電圧によって電動機はアクティブに制動される。従って、このような形式の制動運転は、電動機を四象限調節器のスイッチ素子の相応の制御によってアクティブに制動する非常に効果的な可能性を提供する。
【００２６】
四象限調節器のスイッチ素子は好適にはトランジスタ、特に電界効果トランジスタ、特に好適にはＭＯＳＦＥＴとして構成されている。
【００２７】
前記課題は、前記実施例のいずれか１つによる方法を実施するために設計された、ブレーキ装置特にパーキングブレーキ装置のための制御装置が提供されることによっても解決される。この制御装置に関連して、特に、既に前記方法に関連して説明された利点が実現される。
【００２８】
前記制御装置は、特に、ブレーキ装置のアクチュエータを制御し、アクチュエータの制御終了後にモータ惰性回転値を検出し、また、検出されたモータ惰性回転値を用いて、ブレーキ装置のアクチュエータエレメントが予め定められた位置へ移動されたかどうかを検査するために設計されている。特に、制御装置は好適には、アクチュエータの制御をパラメータに依存して、特にアクチュエータエレメントの移動ストロークのためのストローク算出および／またはストローク見積もりに依存して終了するために構成されている。
【００２９】
制御装置は、１つのコントロールユニットだけを有していてよい。しかしながら、制御装置の機能性が、互いに連動接続されている複数のコントロールユニットに分割されていてもよい。
【００３０】
前記課題は、自動車のための、ブレーキ装置、特にパーキングブレーキ装置が提供され、この場合、ブレーキ装置がアクチュエータを有していて、このアクチュエータ自体が電動機を有していて、前記実施例のいずれか１つの方法を実施するために設計された制御装置が設けられていることによっても解決される。好適には、制御装置は、前記実施例のいずれか１つに従って構成されている。ブレーキ装置に関連して、特に、前記制御装置および前記方法に関連して既に説明された利点が実現される。
【００３１】
ブレーキ装置は、好適には自動パーキングブレーキシステム（ＡＰＢ）として構成されている。
【００３２】
本発明の１実施態様によれば、電動機に電流測定装置が対応配設されており、この電流測定装置が、四象限調節器のスイッチ素子と四象限調節器のための電動機のモータ接続部との間に電気的に配置されている。電流測定装置によって、簡単な形式でモータ電流がモータ惰性回転値として検出され得る。電流測定装置が四象限調節器のスイッチ素子と電動機のためのモータ接続部との間に電気的に配置されているとは、電流測定装置が必ずこれらの素子間に空間幾何学的に配置されなければならないのではなく、そうであってもよいが、この電流測定装置がスイッチ素子およびモータ接続部に電気的に直列接続されていて、それによって電流がスイッチ素子によって電流測定装置を介してモータ接続部に流れる、ということである。
【００３３】
好適には、ブレーキ装置は２つの電流測定装置を有している。この場合、モータ電流の検出に関連した冗長性がモータ惰性回転値として与えられている。
【００３４】
電流測定装置は電動機に対称的に配置されてよく、この場合、特に２つのモータ接続部にそれぞれ１つの電流測定装置が対応配設されている。また、電動機の２つのモータ接続部の１つに２つの電流測定装置が対応配設されていてもよいので、これらの電流測定装置は、同一のスイッチ素子と同一のモータ接続部との間に互いに直列に配置されている。
【００３５】
前記課題は、最後に、前記実施例のいずれか１つに記載したブレーキ装置を備えた車両、特に自動車が提供されることによっても解決される。車両に関連して、特に、方法、制御装置およびブレーキ装置に関連して前述された利点が得られる。
【００３６】
好適な１実施態様によれば、車両は自動車として、特に乗用車として構成されている。しかしながら、車両はトラックまたは商用車として構成されていてもよい。
【００３７】
好適な１実施態様によれば、車両は、高自動化されたパーキングを実施するために設計されており、この場合、運転者はパーキング操作時に車両内におらず、むしろ車両は運転者に依存することなく自主的に車両自体がパーキング操作を実施するようになっている。
【００３８】
制御装置には、好適には、特にもっぱら、供給電圧ｕＳ（ｔ）のスキャンされた信号も、モータ電流ｉＡ（ｔ）も提供される。次の式によって：
【数１】
2019503921.tif 000003
この式は、ブレーキ装置のシステムのための電気的な微分方程式からも機械的な微分方程式からも導き出すことができ、モータ電流ｉＡ（ｔ）のスキャンされた信号によっても、また供給電圧ｕＳ（ｔ）のスキャンされた信号によっても、特に直流モータとして構成された電動機の角速度ω（ｔ）を決定することができる。式（１）は、同様に、温度、劣化および製造ばらつきにも大きく依存する、モータ定数ＫＭのパラメータも、またブレーキ装置のシステム抵抗Ｒｇｅｓのパラメータも含有している。モータ定数ＫＭおよびシステム抵抗Ｒｇｅｓは、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１０２００６０５２８１０号明細書または特許文献１に記載された方法によって算出することができ、それについてはこれらの文献が参照される。
【００３９】
四象限調節器の同じ側の２つのスイッチ素子が閉鎖され、四象限調節器の別の側の２つのスイッチ素子が開放されることによって、電動機が制動運転で運転されると、所定の状況、特に存在するかまたは存在しない負荷トルクに依存して四象限調節器の短絡回路の誘導電流の変化が独特な特徴を示し、この独特な特徴は、電流変化のスキャンおよび勾配検知によって検出することができる。追加的にまたは選択的に、モータ電流の代わりに誘導モータ電圧をモータ惰性回転値として検出することも可能である。制動運転中に電動機は電流源として作用する。次の関係が成り立つ：
【数２】
2019503921.tif 000004
この式中、ｕＭ（ｔ）は電動機のモータ接続部におけるモータ電圧であり、ＲＭは電動機の電気抵抗であり、Ｌは電動機のインダクタンスである。無視できる程度に小さい次のようなインダクタンスを許容可能に想定することによって、
【数３】
2019503921.tif 000005
また、制動運転中のモータ接続部におけるモータ電圧ｕＭ（ｔ）がゼロになることを考慮して、制動運転中の微分方程式（２）は、モータ電流ｉＡ（ｔ）への変更後に次のように表すことができる：
【数４】
2019503921.tif 000006
【００４０】
流れる電流は、この瞬間に変化しないモータパラメータＫＭおよびＲＭのみに依存し、また角速度ω（ｔ）にも依存する。
【００４１】
電動機の機械的な特性は、直流機の次の機械的な微分方程式によって説明され得る：
【数５】
2019503921.tif 000007
【００４２】
この式中、Ｊは電動機の慣性モーメント、ＭＲ（ｔ）はアクチュエータの回転に基づいて発生する摩擦トルク、ＭＬ（ｔ）は電動機の回転に抗して作用する負荷トルクである。電動機が、この電動機に抗して作用する負荷トルクなしに惰性回転すると、これは残留する残留エアギャップを有するアクチュエータエレメントを位置決めするためのアクティブな制動に相当するが、機械的な微分方程式（５）から、電動機の回転によって発生する摩擦トルクＭＲ（ｔ）だけが電動機に抗して作用することが読み取れる。この場合、負荷トルクＭＬ（ｔ）はゼロと同じである。
【００４３】
確かに、アクチュエータエレメントが、所望のまたは意に反した制御によって別のエレメントに当接すると、この場合特に有限の締付力形成が得られるが、この場合、摩擦トルクＭＲ（ｔ）にゼロとは異なる負荷トルクＭＬ（ｔ）が加算される。この追加的な負荷トルクは、式（４）に従って制動運転中にスキャンすることによって検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】組み込まれたパーキングブレーキ機能を備えた車両のブレーキ装置の１実施例の簡略化した概略的な断面図である。
【図２】四象限調節器を備えた電動機の接続回路の制動運転中の概略図である。
【図３】負荷トルクの発生なしの、ブレーキ装置のブレーキ操作の線図である。
【図４】負荷トルクの発生を伴う、ブレーキ装置のブレーキ操作の線図である。
【図５】ブレーキ装置を運転するための方法の実施例をフローチャートの形で示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明を以下に図面を用いて詳しく説明する。
【００４６】
図１は、詳しく示されていない自動車のブレーキ装置１の簡略化した断面図を示す。ブレーキ装置１はディスクブレーキとして構成されていて、そのためにブレーキキャリパ２を有しており、ブレーキキャリパ２は複数のブレーキライニング３を支持していて、これらのブレーキライニング３間で、自動車のホイールに相対回動不能に結合されたブレーキディスク４が締め付け可能若しくは挟み付け可能である。このために、ブレーキキャリパ２に液圧式のアクチュエータ５が対応配設されており、アクチュエータ５はブレーキピストン６を有していて、このブレーキピストン６は、必要に応じてブレーキライニング３間でブレーキディスク４を挟み付けるために液圧式に操作可能である。これによって、走行運転中に、車両を減速させるために役立つブレーキトルクがブレーキディスク４およびひいてはホイールに加えられる。
【００４７】
ブレーキ装置１はさらに、パーキングブレーキ装置として構成されているか、若しくはパーキングブレーキ機能を有していて、そのために電動機式のアクチュエータ７を有しており、この電動機式のアクチュエータ７は、電動機８と、ここではスピンドル伝動装置として構成されたアクチュエータ伝動装置９と、アクチュエータエレメント１０とによって形成される。この場合、電動機８の被駆動軸は、アクチュエータ伝動装置９の駆動スピンドル１１に相対回動不能に結合されている。
【００４８】
駆動スピンドル１１は雄ねじを有していて、この雄ねじは、駆動スピンドル１１に沿って移動可能なアクチュエータエレメント１０の雌ねじと協働する。従って、電動機８を制御することによって、駆動スピンドル１１は、アクチュエータエレメント１０を移動させるために回転運動せしめられる。この場合、アクチュエータエレメント１０は解除位置から締付位置に移動可能であり、この締付位置で、アクチュエータエレメント１０はブレーキピストン６をブレーキディスク４に押し付け、それによってブレーキキャリパ２を締め付ける。このために、アクチュエータエレメント１０はブレーキピストン６に対して同軸的にブレーキピストン６内に配置されている。アクチュエータ伝動装置９によって、駆動スピンドル１１の回転運動がアクチュエータエレメント１０の並進運動に変換される。その限りにおいて、このホイールブレーキ装置は公知のホイールブレーキ装置に相当する。
【００４９】
特にこのブレーキ装置を自動パーキングブレーキシステム（ＡＰＢ）に使用する場合、それも自動車の高自動化されたパーキングに使用する場合、できるだけ短い、特に２００ｍｓよりも短い作動時間がブレーキ装置１のために保証されなければならない。これは特に、本来のブレーキ操作の前に、アクチュエータエレメント１０が電動機式のアクチュエータ７によって、特に減少されたエアギャップを保ってまたは既に発生された初期締付力段、例えば２ｋＮよりも小さい締付力で予め定められた位置に配置されることによって、得られる。この場合、アクチュエータ７、特に電動機８を、アクチュエータエレメント１０を移動させるように制御し、この制御を、パラメータに依存して、特に限界値例えば電流限界値または時間限界値等の破損基準に依存して、および／またはストローク見積もりまたはストローク計算に基づいて、終了させることができる。このシステムは全体的にセルフロッキング式であるので、アクチュエータエレメント１０は終端位置に達した後で、それ以上のエネルギ供給を必要とすることなしに、そのそれぞれ得られた位置に留まる。
【００５０】
電動機８は、好適には制御の終了後に自由に惰性回転するのではなく、むしろ、制動運転でアクティブに制動される。
【００５１】
図２は、制動運転中の電動機８の相応の制御の概略図を示す。この場合、ここでは、四象限調節器１２、特にＨブリッジが設けられており、このＨブリッジは、電位に関して高い高位側ＨＳ（ｈｉｇｈ  ｓｉｄｅ）と、ここではこの高位側ＨＳに対して電位に関して相対的に低い低位側ＬＳとを有している。低位側ＬＳ（ｌｏｗ  ｓｉｄｅ）は特にアースに位置していることができる。電動機８は２つのモータ接続部１３，１３′を有しており、これらのモータ接続部１３，１３′は、それぞれスイッチ素子を介して一方では高位側ＨＳに接続可能であり、他方では低位側ＬＳに接続可能である。この場合、第１のモータ接続部１３は第１のスイッチ素子ＨＳ１を介して高位側に接続されていて、第２のスイッチ素子ＬＳ１を介して低位側ＬＳに接続されている。第２のモータ接続部１３′は、第３のスイッチ素子ＨＳ２を介して高位側ＨＳに接続されていて、第４のスイッチ素子ＬＳ２を介して低位側ＬＳに接続されている。スイッチ素子は好適には電界効果トランジスタ、特にＭＯＳＦＥＴとして構成されている。制動運転中に、図２に示されているように、第１のスイッチ素子ＨＳ１および第３のスイッチ素子ＨＳ２が閉鎖されており、この場合、第２のスイッチ素子ＬＳ１および第４のスイッチ素子ＬＳ２は開放されている。選択的に、もちろん、第２のスイッチ素子ＬＳ１および第４のスイッチ素子ＬＳ２が閉鎖されていて、第１のスイッチ素子ＨＳ１および第３のスイッチ素子ＨＳ２が開放されていてもよい。いずれの場合も、四象限調節器２の２つの側ＨＳ，ＬＳ、図２では高位側ＨＳに電動機８のための短絡が発生され、この場合、惰性回転する電動機８が電源として作用し、図２に矢印により概略的に示された短絡電流ｉＡ（ｔ）を発生させる。このような形式で誘導された電圧によって、電動機８はアクティブに制動される。
【００５２】
モータ惰性回転中に少なくとも１つのモータ惰性回転値が検出され、この場合、検出されたモータ惰性回転値を用いて、アクチュエータエレメント１０が予め定められた位置に移動されているかどうかが検査される。
【００５３】
モータ惰性回転値として、電動機８のモータ角速度、特にモータ接続部１３，１３′で読み取り可能である誘導モータ電圧および／または電動機８に流れるモータ電流が検出されてよい。図２に示した実施例では、モータ電流は２つの電流測定装置１４，１４′によって重複して検出され、この場合、第１の電流測定装置１４が、第１のスイッチ素子ＨＳ１と第１のモータ接続部１３との間に電気的に配置されている。第２の電流測定装置１４′は、ここでは第３のスイッチ素子ＨＳ２と第２のモータ接続部１３′との間に電気的に配置されている。２つの電流測定装置１４，１４′によって、電動機８を通る電流が重複して測定され得る。選択的に、２つの電流測定装置１４，１４′は共に、第１のモータ接続部１３に電気的に対応配設され、この場合ここでは例えば変更された図２において２つとも図２に示された電流測定装置１４の位置に配置されるようになっているか、または２つとも第２のモータ接続部１３′に対応配設され、この場合２つとも第２の電流接続部１４′の図２に示された第１の位置に配置されるようになっていてもよい。この場合、電流測定装置１４，１４′は好適には直列接続されている。
【００５４】
アクチュエータ７を制御するために、特にパラメータに依存して制御を終了するために、またモータ惰性回転値を検出および評価するために、好適には、ここに図示されていない制御装置が設けられている。
【００５５】
図３は、負荷トルクが発生していない、電動機８のためのブレーキ操作の線図を示す。この場合、ここでは時間ｔに関連するグラフで示されている。実線の曲線としてモータ電流ｉＡ（ｔ）、破線の曲線としてモータ角速度ω（ｔ）、一点鎖線の曲線として電動機８の被駆動部に作用する締付力ＦＺ（ｔ）が示されている。２つの円Ｋ１により、ここでの制動運転の開始が示されている。
【００５６】
ここに概略的に示された、ブレーキ装置１を運転するための方法の実施例において、勾配、つまりモータ電流ｉＡ（ｔ）の時間勾配の時間発展がモータ惰性回転値として評価される。この場合、ここでは様々な時点で発生する勾配が、モータ電流ｉＡ（ｔ）の曲線に一点鎖線Ｇとして示されている。負荷トルクの発生なしに、勾配の連続的な発展が観察される。このことは、アクチュエータエレメント１０が、有限エアギャップがまだ存在する位置に達することを意味する。つまり、勾配Ｇの連続的な発展が観察されると、アクチュエータエレメント１０の有限エアギャップが検知される。
【００５７】
図４には、負荷トルクの発生を伴うブレーキ操作の概略図が示されている。同じまたは機能的に同じ構成要素には同じ符号がつけられているので、その限りにおいて、前記説明が参照される。この場合、ここでもやはり、制動運転は円Ｋ１で示された時点で開始する。円Ｋ２で印された遅れた時点で、例えばアクチュエータエレメント１０がブレーキピストン６にぶつかることによってまたは初期の締付力によって、より高い負荷トルクが発生し、それによってこの時点で、モータ角速度ω（ｔ）およびモータ電流ｉＡ（ｔ）に関連してジャンプが発生する。この力の上昇は、力上昇検知によっても検出される。
【００５８】
ここでは、モータ惰性回転値の微分不能な折れ曲がりが勾配Ｅの不連続的な時間発展を生ぜしめ、それによって負荷変化が検知される。
【００５９】
図５は、ブレーキ装置１を運転するための方法の実施例の概略図を示す。この場合、第１のステップＳ１で、アクチュエータ７および特に電動機８の制御によってアクチュエータエレメント１０の移動が開始され、この場合、アクチュエータエレメント１０は、エアギャプを減少させるためにまたは初期の締付力を増大させるために、締付位置の方向に制御される。第２のステップＳ２で、電動機８のアイドル回転数が得られる。第３のステップＳ３で、例えば電圧測定および／または制御時間の算出に基づいて、アクチュエータエレメント１０のためのストローク計算が実施される。少なくとも１つのパラメータに依存して、第４のステップＳ４で、電動機８の制御が終了され、電動機８のための制動運転が開始され、この場合、制動運転中にモータ惰性回転値が検出され、このモータ惰性回転値を用いて、アクチュエータエレメント１０が予め定められた位置に移動せしめられているかどうかが検査される。第５のステップＳ５で、電動機８の停止が行われる。
【００６０】
第６のステップＳ６で、検出されたモータ惰性回転値が評価され、初期の締付力または挟み付け力が増大されているかどうかが検査され、特にモータ惰性回転値の勾配が連続的な発展または不連続的な発展を示しているかどうかによって検査される。
【００６１】
勾配の連続的な発展が監視されると、アクチュエータエレメント１０の得られた終端位置にまだ存在する有限エアギャップが推定される。第７のステップＳ７で、予め定められた位置がこの有限エアギャップを含むかどうか、またはむしろ初期の締付力増大が望まれていたかどうかを検査する。初期の締付力増大が望まれていた場合、つまり勾配の不連続的な発展が想定されていたにも拘わらず、連続的な発展が観察された状況が存在すると、第８のステップＳ８で、最初の制御と同じ方向の電動機８の追加的な制御、つまり締付方向での電動機８の制御が行われる。次いで、この制御後に、予め定められた位置が得られたことが前提とされてよく、この場合、この方法は第９のステップＳ９で終了する。しかしながらこの方法は再帰的に実行されることも可能であり、この場合、新たな制御の終了後に再び、予め定められた位置に達したかどうかが検査される。
【００６２】
勾配の不連続的な発展が観察され、それによって初期の締付力増大が検知されると、第１０のステップＳ１０で、これが望まれていたのかどうか、または予め定められた位置がむしろ有限エアギャップを含むべきであったのかどうかが検査される。実際は有限エアギャップが望まれていた場合、つまり勾配の連続的な発展が想定されていたにも拘わらず、不連続的な発展が観察された場合、第１１のステップＳ１１で、電動機８の逆転された制御、つまり解除位置の方向の制御が行われる。ここでも、新たな制御の後で、第１１のステップＳ１１で、予め定められた位置に達したことが前提とされ、この方法は第９のステップＳ９で終了することができる。しかしながら、この方法は、前述したように、再帰的に実施されることも可能である。
【００６３】
もちろん、それぞれ想定された勾配発展がステップＳ７、Ｓ１０で観察されると、アクチュエータエレメント１０がその予め定められた位置に達したことが推論され、従って、この方法はステップＳ８，Ｓ１１に進むことなしに第９のステップＳ９で終了する。
【符号の説明】
【００６４】
１  ブレーキ装置
２  ブレーキキャリパ
３  ブレーキライニング
４  ブレーキディスク
５  液圧式のアクチュエータ
６  ブレーキピストン
７  電動機式のアクチュエータ
８  電動機
９  アクチュエータ伝動装置
１０  アクチュエータエレメント
１１  駆動スピンドル
１２  四象限調節器
１３  第１のモータ接続部
１３′  第２のモータ接続部
１４  第１の電流測定装置
１４′  第２の電流測定装置
Ｆｚ（ｔ）  締付力
Ｇ  一点鎖線、勾配
ＨＳ  高位側
ＨＳ１  第１のスイッチ素子
ＨＳ２  第３のスイッチ素子
ｉＡ（ｔ）  短絡電流、モータ電流
Ｋ１，Ｋ２  円
ＬＳ  低位側
ＬＳ１  第２のスイッチ素子
ＬＳ２  第４のスイッチ素子
Ｓ１〜Ｓ１１  ステップ
ω（ｔ）  モータ角速度
【図１】
2019503921.tif 000008
【図２】
2019503921.tif 000009
【図３】
2019503921.tif 000010
【図４】
2019503921.tif 000011
【図５】
2019503921.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月6日(2018.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ装置（１）を運転するための方法であって、
アクチュエータエレメント（１０）を予め定められた位置に移動させるために、電動機（８）を有するアクチュエータ（７）を制御し、この際に、
前記アクチュエータ（７）の制御終了後に少なくとも１つのモータ惰性回転値を検出し、この際に、
検出された前記モータ惰性回転値を用いて、前記アクチュエータエレメント（１０）が前記予め定められた位置に移動せしめられているかどうかを検査する、
ブレーキ装置を運転するための方法。
【請求項２】
前記アクチュエータ（７）の制御をパラメータに依存して終了させることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記モータ惰性回転値として、前記電動機（８）のモータ角速度、前記電動機（８）のモータ電圧および／または前記電動機（８）に流れるモータ電流を検出することを特徴とする、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記モータ惰性回転値の勾配（Ｇ）の時間発展を評価し、この際に、好適には、
ａ）前記勾配（Ｇ）の連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータエレメント（１０）のエアギャップを検知し、および／または
ｂ）前記勾配（Ｇ）の不連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータ（７）の負荷変化を検知し、および／または
ｃ）前記勾配（Ｇ）の連続的な発展が想定され、かつ前記勾配（Ｇ）の不連続的な発展が観察されると、および／または前記勾配（Ｇ）の不連続的な発展が想定され、かつ前記勾配（Ｇ）の連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータ（７）の追加的な制御を実施することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
ａ）前記勾配（Ｇ）の連続的な発展が想定され、かつ不連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータ（７）の逆転制御を行い、および／または
ｂ）前記勾配（Ｇ）の不連続的な発展が想定され、かつ連続的な発展が観察されると、前記アクチュエータ（７）の最初の制御と同じ方向の制御を行う、
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
制御終了後に前記電動機（７）を制動運転で運転し、この際に、制動運転中に、四象限調節器（１２）の２つの側（ＨＳ，ＬＳ）の同じ側の好適には２つのスイッチ素子（ＨＳ１，ＨＳ２，ＬＳ１，ＬＳ２）を閉鎖し、前記四象限調節器（１２）の前記２つの側（ＬＳ，ＨＳ）の別の側の２つのスイッチ素子（ＨＳ１，ＨＳ２，ＬＳ１，ＬＳ２）を開放することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
ブレーキ装置（１）のための制御装置において、
前記制御装置が、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施するために設計されていることを特徴とする、ブレーキ装置（１）のための制御装置。
【請求項８】
電動機（８）を有するアクチュエータ（７）を備えた、車両のためのブレーキ装置（１）において、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施するために設計された制御装置または請求項７記載の制御装置が設けられていることを特徴とする、車両のためのブレーキ装置（１）。
【請求項９】
前記電動機（８）に少なくとも１つの電流測定装置（１４，１４′）が対応配設されており、該電流測定装置（１４，１４′）が、四象限調節器（１２）のスイッチ素子（ＨＳ１，ＨＳ２，ＬＳ１，ＬＳ２）と電動機（８）のための前記四象限調節器（１２）のモータ接続部（１３，１３′）との間に電気的に配置されていることを特徴とする、請求項８記載のブレーキ装置（１）。
【請求項１０】
請求項８または９記載のブレーキ装置（１）を備えた車両。
【国際調査報告】
2019503921.tif 000013
2019503921.tif 000014
2019503921.tif 000015
2019503921.tif 000016