制动致动器和相关的控制方法技术

本发明专利技术涉及制动致动器(2)，该制动致动器包括DC电机(10)，其特征在于，该制动致动器还包括计算器(8)，该计算器被配置用于：‑随时间测量由电机(10)汲取的电流和电机(10)的端子(20)之间的电压；‑实施卡尔曼滤波，以根据所测量的电流和电压计算由电机(10)汲取的滤波电流和电机(10)的轴(14)的滤波转速；‑根据滤波电流值和滤波转速值，计算由致动器(2)产生的夹紧力；‑控制电机(10)，使得当夹紧力的计算值达到预定设定值时，电机停止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制动致动器和相关的控制方法
本专利技术涉及一种包括制动构件的制动致动器，该制动构件包括直流电机和制动片，该电机包括轴并且被配置为在轴旋转期间可移动地驱动制动片。本专利技术适用于制动领域，更具体地适用于对车辆的车轮进行制动。
技术介绍
已知的是，提供有一种具有制动致动器的车辆车轮，特别是用于陆地车辆的车轮，该制动致动器用于与连接到所述车轮的制动盘相协作，目的是可旋转地锁定车轮。还已知，计算由致动器施加在盘上的夹紧力，并根据夹紧力的计算值来控制致动器的操作。例如，在致动器中夹紧力由电机提供的情况下，已知测量由电机汲取的电流和电机轴的转速来计算夹紧力。然而，这种致动器并不完全令人满意。实际上，在这种致动器中，夹紧力的估算值可能被证明是不正确的，特别是由于测量所汲取的电流和轴的转速的不准确性。这导致在制动盘上施加过大的力，引起电能的过度消耗和致动器部件的加速劣化，或者导致施加的力不足，引起夹紧不足以及相应车轮可能旋转。因此，本专利技术的一个目的是提供一种具有更高可靠性的制动致动器。
技术实现思路
为此，本专利技术的一个目的是前述类型的制动致动器，包括计算器，该计算器被配置为：-随着时间的进行，测量电机汲取的电流和电机端子之间的电压；-实施卡尔曼滤波，以根据测量的电流和电压，计算由电机汲取的滤波电流和电机轴的滤波转速；-根据由电机汲取的滤波电流值和电机轴的滤波转速值，计算由致动器产生的夹紧力；-当夹紧力的计算值达到预定设定点时，控制关闭电机。实际上，实施卡尔曼滤波减少了影响电机所汲取的电流和其端子两端的电压的测量的噪声，这使得对制动致动器所施加的夹紧力的估算更为可靠。这使得在制动片上施加的力基本上等于期望的夹紧力，这使得根据本专利技术的制动致动器比现有技术的制动致动器更为可靠。此外，由于上述原因，实现了对电机电耗的更好管理和致动器部件的更长寿命。根据本专利技术的进一步有利的方面，制动致动器包括一个或多个以下特征，这些特征被单独采用或以根据任何技术上可能组合的方式采用：-制动构件进一步包括设置在电机轴和制动片之间的减速器，制动片连接到减速器的输出螺杆上，计算器被配置为计算夹紧力：其中，F是夹紧力，用N表示；K是电机的电动势常数；J是电机的转动惯量；f是电机的粘滞摩擦系数；η是制动构件的效率；r是减速器的减速比；S是减速器输出螺杆的螺距；d/dt是“时间导数”运算符；i是由电机汲取的滤波电流；i0是制动构件的空载电流；ω是电机轴的滤波角转速；和ω0是制动构件的空载角转速；-计算器被配置为在电机以稳定状态运行的时间间隔期间，根据由电机汲取的电流的测量值和电机的电端子两端的电压的测量值来确定空载电流和空载角转速；-卡尔曼滤波的状态模型由下式给出：其中，x是制动构件6的状态向量，表示为：i是由电机汲取的电流；并且ω是电机轴的角转速；其中，u是输入控制向量，表示为：U是电机端子两端测得的电压；并且Cu是电机轴的有效扭矩；其中，A是卡尔曼滤波的状态变换矩阵，表示为：其中，R是电机的内阻；K是电机的磁常数；J是电机的转动惯量；f是电机的粘滞摩擦系数；并且L是电机的内部电感；其中，B是卡尔曼滤波的控制输入矩阵，表示为：并且其中，C和D分别是矩阵：C＝(10)D＝(00)-计算器被配置为：·使得能够从与接收到开启致动器指令相对应的初始时刻开始向电机供应电能；·在初始时刻和随后的最终时刻之间的时间间隔期间，存储由电机汲取的电流值；·优化预定模型的参数，以确定电机的内阻值和/或电机的磁常数；·根据电机内阻的确定值和/或电机磁常数的确定值，更新卡尔曼滤波的状态变换矩阵的系数；-卡尔曼滤波涉及的量等于：其中，A是卡尔曼滤波的状态变换矩阵；Te是与卡尔曼滤波的状态向量的两个连续估算值隔开的时间间隔；I是“单位”矩阵，其秩等于状态变换矩阵的秩；“！”是“阶乘”运算符；并且m是预定的非零自然整数；该计算器被配置为按幂的升序连续地计算项(A.Te)的幂，通过将前一个计算出的较低的幂(A.Te)p-1乘以项(A.Te)来获得给定的幂(A.Te)p，p是1至m之间的任意整数。此外，本专利技术的一个目的是一种用于控制制动致动器的方法，该致动器包括直流电机和制动片，该电机包括轴，该轴被配置为在轴旋转期间能移动地驱动制动片，该方法包括以下步骤：-向电机供应电能；-随时间测量由电机汲取的电流和电机端子两端的电压；-根据所测量的电流和电压，并通过实施卡尔曼滤波，计算由电机汲取的滤波电流和电机轴的滤波转速；-根据由电机汲取的滤波电流值和电机轴的滤波转速值，计算由致动器产生的夹紧力；并且-当夹紧力的计算值达到预定设定点时，控制关闭电机。附图说明使用下面的描述将更好地理解本专利技术，下面的描述纯粹通过非限制性示例给出，并参照附图作出，其中：-图1是根据本专利技术的制动致动器的示意图；和-图2是表示在电机启动阶段期间由图1的致动器的电机汲取的电流的时间变化图。具体实施方式图1中示出了制动致动器2。致动器2位于车辆上，从而可旋转地锁定车辆的相应车轮。致动器2是电动或电动与液压制动致动器，用作行车制动器和/或驻车制动器。致动器2包括制动构件6和用于驱动制动构件6的操作的计算器8。制动构件6被配置为移动制动构件6的制动片18，以使制动片18与连接到与致动器2相关联的车轮上的盘相接触，目的是可旋转地锁定所述车轮。此外，计算器8被配置为控制制动构件6的操作。制动构件6包括电机10、减速器12和制动片18。电机10是电动电机，更准确地说是直流电机。电机10包括连接到减速器12的轴14。电机10还包括电端子20，其用于连接到能够向电机10供应电能的电源22。电源22例如是车辆的电压总线。减速器12包括输出螺杆16，其自由端17连接到制动片18。输出螺杆16被可旋转地锁定，使得电机10的轴14的旋转引起输出螺杆16的平移，并因此引起制动片18的平移。计算器8被配置为控制提供至电机10的电能。更准确地说，计算器8被配置为控制供应至电机10的电能，以便使电机10工作(向电机10供应电能的情况)或关闭电机10(停止向电机10供应电能的情况)。计算器8还被配置为随时间的进行，测量由电机10汲取的电流i的值。计算器8进一步被配置为测量电机10的端子20两端的电压值U。计算器8还被配置为随时间的进行，计算电机10的轴14的角转速ω。随后将描述电机10的轴14的角转速ω本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制动致动器(2)，包括制动构件(6)，所述制动构件(6)包括直流电机(10)和制动片(18)，/n所述电机包括轴(14)并且被配置为在轴(14)旋转期间能移动地驱动所述制动片(18)，/n所述致动器(2)的特征在于，所述致动器(2)包括计算器(8)，所述计算器(8)被配置为：/n-随时间测量由所述电机(10)汲取的电流和所述电机(10)的端子(20)两端的电压；/n-实施卡尔曼滤波，以根据所测量的电流和电压计算由所述电机(10)汲取的滤波电流和电机(10)的所述轴(14)的滤波转速；/n-根据由所述电机(10)汲取的滤波电流值和所述电机(10)的轴(14)的滤波转速值，计算由所述致动器(2)产生的夹紧力；/n-当所述夹紧力的计算值达到预定设定点时，控制关闭所述电机(10)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180102 FR 18500131.制动致动器(2)，包括制动构件(6)，所述制动构件(6)包括直流电机(10)和制动片(18)，
所述电机包括轴(14)并且被配置为在轴(14)旋转期间能移动地驱动所述制动片(18)，
所述致动器(2)的特征在于，所述致动器(2)包括计算器(8)，所述计算器(8)被配置为：
-随时间测量由所述电机(10)汲取的电流和所述电机(10)的端子(20)两端的电压；
-实施卡尔曼滤波，以根据所测量的电流和电压计算由所述电机(10)汲取的滤波电流和电机(10)的所述轴(14)的滤波转速；
-根据由所述电机(10)汲取的滤波电流值和所述电机(10)的轴(14)的滤波转速值，计算由所述致动器(2)产生的夹紧力；
-当所述夹紧力的计算值达到预定设定点时，控制关闭所述电机(10)。


2.根据权利要求1所述的致动器(2)，其中，所述制动构件(6)进一步包括设置在所述电机(10)的轴(14)和所述制动片(18)之间的减速器(12)，所述制动片(18)附接到所述减速器(12)的输出螺杆(16)，
并且其中，所述计算器(8)被配置为计算如下夹紧力：



其中，F是夹紧力，用N表示；
K是所述电机(10)的电动势常数；
J是所述电机(10)的转动惯量；
f是所述电机(10)的粘滞摩擦系数；
η是所述制动构件(6)的效率；
r是所述减速器(12)的减速比；
S是所述减速器(12)的输出螺杆(16)的螺距；
d/dt是“时间导数”运算符；
i是由所述电机(10)汲取的滤波电流；
i0是所述制动构件(6)的空载电流；
ω是所述电机(10)的轴(14)的滤波角转速；并且
ω0是所述制动构件(6)的空载角转速。


3.根据权利要求2所述的致动器(2)，其特征在于，所述计算器(8)被配置为在所述电机(10)以稳定状态运行的时间间隔期间，根据由所述电机(10)汲取的电流的测量值和所述电机(10)的电端子(20)两端的电压的测量值来确定空载电流和空载角转速。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的致动器(2)，其中，所述卡尔曼滤波具有由下式给出的状态模型：



其中，x是所述制动构件(6)的状态向量，表示为：



i是由所述电机(10)汲取的电流；并且
ω是所述电机(10)的轴(14)的角转速；
其中，u是输入控制向量，表示为：



U是所述电机(10)的端子(20)两端测...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂埃里·帕斯奎特，阿部戴萨姆德·拉姆丹，
申请(专利权)人：法国博瑞克基金会，
类型：发明
国别省市：法国;FR