CN100398368C - 用于控制具有电液制动系统的机动车的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制具有带有行驶动态控制的电液制动系统的机动车的方法和装置。根据本发明，为了即使在行驶动态控制操作期间也能可靠地监测主缸的活塞(3)并在整个操作行程上检测驾驶员需求，在主缸(1)的活塞运动时，传感元件(36)检测磁场变化并发出数字信号和模拟信号。将这两个信号传输给电子调节和控制单元，并在该电子调节和控制单元内处理这两个信号。

Description

用于控制具有电液制动系统的机动车的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制具有带有行驶动态控制的电液制动系统的机动车的方法和装置，所述电液制动系统具有：借助于制动踏板操作的制动主缸；至少一个可通过电子调节和控制单元致动的压力流体输送装置，所述压力流体输送装置的压力可以施加到车辆的车轮制动器上，另一方面，所述车轮制动器可通过至少一个可借助于分断阀(Trennventil)关闭的液压连接装置与制动主缸连接；分别连接在各个车轮制动器上游的进给阀和排出阀；以及包括作为信号发生器的磁体和传感元件的用于识别制动操作的装置。
背景技术
在基本上已知的行驶动态控制系统中，行驶动态控制动作导致通常常开的在主缸和车轮制动器之间的液压连接的自动中断，使得在行驶动态控制(ESP控制干涉)期间或在ABS干涉期间在制动操作中由于分断阀的关闭使主缸的一个或两个活塞在一定程度上不能相对于壳体移动。一个原因是，压力流体不能被导向车轮制动器方向。ESP干涉与驾驶员无关地进行，未充分发展的活塞行程不足以显示行程的变化。ESP动作也不能被驾驶员中断，因此只能有限地减速。此外，不能产生操作信号，例如不能打制动灯信号。后面的车只有在行驶动态控制动作结束后才能知道驾驶员的制动愿望。
另一个明确的目的是避免事故并减小事故的后果。为此使被动安全系统和主动安全系统相互融合，以便实现这些安全系统之间的数据交换，从而提供关于车辆状况、车辆周围环境以及驾驶员本身的信息。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种解决上述问题的方法和结构简单的装置，即使在行驶动态控制动作期间也可以可靠地监测活塞，并在整个操作行程上检测驾驶员的需求，以便通过检测驾驶员的需求优化车辆的控制操作。
为实现该目的，公开了一种方法，其特征在于，在主缸的活塞运动时传感元件检测磁场变化并发出数字信号和模拟信号，将这两个信号传送到电子调节和控制单元，并且在该电子调节和控制单元内处理这两个信号。由此在正常运行时提供一定的信号冗余。模拟信号的处理使得可以感知制动踏板的运动和制动踏板的状态(致动状态、保持状态或松开状态)，这意味着不仅感知制动踏板或与它相连的活塞是否运动以及活塞相对于壳体的位置，而且可以给出关于运动如制动踏板的速度或运动方向的定性结论。
此外，通过本发明的方法可以检测第二活塞在壳体上的撞击(Anschlagen)。在这种情况下，调节和控制单元驱动一泵，该泵连接到附加的压力流体并使所述压力流体向车轮制动器方向移动。活塞撞击的这种感知使得可以将主缸容积设计得小于已知主缸，结果缩短了主缸总长度，从而缩短了踏板行程，而不损失舒适性和功能。由此改善了在碰撞情况下的性能。
此外，可以通过驾驶员需求识别优化制动过程中的控制操作，例如ESP干涉。
由于数字信号比较不容易受干扰，当在车辆中没有进行行驶动态控制操作时，优选地在制动操作时优先处理数字信号。
但是如果在行驶动态控制操作期间检测到制动操作，则优先处理模拟信号，因为活塞停止不动或只作很小运动。因此在ESP控制干涉期间也可以检测驾驶员需求，因为使用模拟信号可以识别很小的信号波动，亦即很小的磁场变化。
为了识别驾驶员的紧急制动，可以借助于模拟信号求出制动踏板的操作速度，由此可借助于电子调节和控制单元开始相应的控制操作。
此外，根据一种有利的改进方案，可以借助于模拟信号求出液压连接装置内的理论压力，将该理论压力与借助于压力传感器测出的压力进行比较，以检测制动系统内的空气夹杂(Lufteinschlüsse)。
根据本发明的一种有利的实施例，可以在传感元件内进行模拟信号的信号处理，例如信号放大。但是，也可以在调节和控制单元内处理模拟信号。
根据本发明，特别用于实施这种方法的装置包括设置在传感元件内的第一霍尔IC(集成电路)和第二霍尔IC，其中第一霍尔IC提供数字信号，第二霍尔IC提供模拟信号。这里传感元件安装在主缸壳体上。本发明公开了一种设计比较简单的在整个使用寿命期间没有磨损现象的非接触式概念，同时还可以优化主缸的安装空间。
在一个有利的实施例中，磁体安装在主缸的活塞上，活塞具有用于安装磁体的轴颈形式的第一圆柱形活塞段，该第一活塞段可以在制造活塞时不用大的费用在活塞上形成。因此例如设计成环形磁体的磁体可以用简单的方法同心地安装在活塞上。因此不必将活塞安装在壳体内的规定位置上，从而不需要活塞的防旋转结构，并且传感元件在理论上可以安装在壳体外围的任何位置上。
优选地，活塞具有轴颈形式的第二圆柱形活塞段，在该轴颈形式的第二圆柱形段上设置有用于定位磁体和支承与第一活塞相连的套筒的环形盘。这样就使活塞和磁体可设置成预组装件。
通过这样的方法实现活塞-磁体组件的易加工性，即借助于轴颈形式第二圆柱形活塞段的再成形加工将环形盘固定在该轴颈形式的第二圆柱形活塞段上。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明的优选实施例，附图中：
图1示出根据本发明一实施例的带有行驶动态控制(ESP)的电液制动系统；
图2示出根据本发明一实施例的带有第一活塞和第二活塞的主缸的截面图。
具体实施方式
图1用于说明带有行驶动态控制(ESP)的电液制动系统70。该制动系统70包括带有气动制动助力器71的制动装置、带有压力流体储存容器72的由踏板操纵的主缸1，主缸1的压力腔通过制动管路73、74与车轮制动器75-78连接。车轮制动器75-78成对地结合在所谓的制动回路I、II内。关于制动回路I、II，通常可采用组合车辆前轴和后轴的对角相对布置的车轮制动器的所谓的对角线回路分配，这里原则上也可以采用其他分配，例如成对地组合一个轴的车轮制动器的所谓的黑/白分配。
使用制动管路73上的压力传感器79检测由驾驶员引入的压力，该制动管路将压力腔与制动回路I的车轮制动器75、76相连。每个制动管路73、74具有串联的电磁分断阀80、81，以及分别用于每个车轮制动器75-78的进给阀82-85和排出阀86-89。制动回路I的两个车轮制动器75、76与回流管路90相连，制动回路II的两个车轮制动器77、78与回流管路91相连，每个车轮制动器75-78在其管道支路内分别装有排出阀86-89。在各个回流管路90、91内在排出阀86-89的下游连接有低压蓄能器92、93，所述低压蓄能器分别与向两个制动回路I、II供给压力流体的电动驱动的压力流体输送装置94、95的入口连接。在每个压力流体输送装置94、95的出口与所属的制动回路I、II之间借助于压力通道96、97和支路98、99存在液压连接，从而可通过进给阀82-85控制车轮制动器75-78内的压力升高。由此可通过压力流体输送装置94、95向车轮制动器75-78内提供压力，以便进行行驶稳定性干涉或进行制动操作，而不必如在电液制动系统中那样使用中央高压蓄能器。
为了能够借助于压力流体输送装置94、95在ABS回流操作(朝制动主缸1的供给方向)与ASR或ESP行驶动态控制操作(朝车轮制动器方向的供给)之间转换，在每个压力流体输送装置94、95的抽吸支路内分别内置换向阀100、101，所述换向阀在行驶动态控制起作用时建立主缸1与压力流体输送装置94、95的入口之间的压力流体连接。
图2示出带有分别用于第一压力腔4和第二压力腔5的第一活塞2和第二活塞3的主缸1，所述活塞2、3可移动地设置在壳体6内，用于向车轮制动器75-78供给压力流体。图1中所示的制动踏板43与第一活塞2间接或直接连接。
主缸1是带有固定设置在壳体壁7内并利用密封唇口10、11贴靠在活塞壁8、9上的用来密封压力腔4、5的密封皮碗12、13的所谓柱塞型。如果在未示出的压力流体储存容器与车轮制动器之间形成压力梯度，则流体可朝车轮制动器方向流过密封唇口10、11。此外，对于未操作的运行状态，可以在两个压力腔4、5之间建立压力补偿连通，使得对于未操作的运行状态在两个制动回路之间也存在总体的压力平衡。
每个活塞2、3配设复位弹簧14、15，所述复位弹簧的一端16、17支承在活塞底面18、19上，其另一端通过套筒22、23的凸缘20、21间接支承在壳体6上。复位弹簧14、15在活塞沿操作方向A移动时被压缩，并为使活塞复位而伸张。
从活塞底面18、19起活塞2、3具有杯状壁24、25，复位弹簧14、15至少部分设置在所述杯状壁内部。在壁24、25中央具有延伸的中央销轴(Zapfen)26、27，所述销轴终止于壁24、25的轴向出口之前。所述销轴的末端28、29设有用于套筒22、23的止动件30、31，所述止动件与凸缘32、33这样地共同作用，使得套筒22、23可相对于销轴26、27有限制地伸缩。换言之，在操作时套筒22、23随着复位弹簧14、15向活塞内部推进。如图所见，止动件30、31优选地是铆接特别是摆铆接在销轴26、27上的环形垫圈。套筒22、23的另一端具有用于复位弹簧贴靠的盘形凸缘20、21。
第二活塞3还具有与销轴27反方向的轴颈形式的第一圆柱形活塞段34和轴颈形式的第二圆柱形活塞段42，其中在第一活塞段34上设有永久磁体35。
用于识别制动操作的装置包括作为信号发生器的磁体35和传感元件36；其中磁体35沿径向朝固定设置在壳体6上的传感元件36方向发射磁场，并可与未示出的电子调节和控制单元连接，以便能够进行位置检测。
磁体35是环形的，并且如图所示安装在盘37、38之间，所述盘是由磁性材料制成的所谓的极盘。盘37、38可以使磁场集束，使得壳体6的壁可以做得足够厚，以承受更高的压力负荷。此外，通过使作用力分布在较大的表面上使力均匀地作用在磁体35上，并且磁体35在万一断裂的情况下通过盘37、38保持在一起。
如由图2可见，在轴颈形式的第二圆柱形活塞段42上设有环形盘39，该环形盘用于定位磁体35和支承套筒22。贴合在形成于第一活塞段34与第二活塞段42之间的台阶40上的该盘39通过轴颈形式的第二圆柱形段42的再成形加工，特别是通过摆铆接而固定。
在磁体35或极盘38与盘39之间设置有例如O型圈形式的弹性元件41，该弹性元件在固定盘39时变形，亦即压合，从而使磁体35和极盘37、38与壁25贴合。
在传感元件36内设置有未示出的第一霍尔IC和第二霍尔IC，其中第一霍尔IC提供数字信号，第二霍尔IC提供模拟信号。因此在正常运行时存在一定的信号冗余。
当第一活塞2通过未示出的制动踏板向操作方向A移动时，第二活塞3以及磁体35在正常制动期间由于弹簧力而平行于活塞2移动。这时传感元件36检测磁场变化，并且第一霍尔IC和第二霍尔IC分别提供数字信号和模拟信号。
数字信号识别磁场的规定的阈值，因此仅仅起控制开关的作用，断开或接通电流回路。可在传感元件36或电子调节和控制单元内处理例如放大的模拟信号提供关于制动踏板运动或制动踏板状态(致动状态、保持状态或松开状态)的结论。
这两个信号传输给电子调节和控制单元，例如发动机控制单元或车用电源控制单元，并在其中进行处理，由此例如可操作制动灯或关闭巡航控制系统。
由于数字信号不易受干扰，在正常运行时，亦即在不存在诸如ESP或ABS的控制干涉时，优先处理数字信号。
信号的可信度可在电子调节和控制单元的软件内确定，亦即这个可信度不是强制的，同样可以在正常运行时优先处理模拟信号。
在例如尽管操作了制动踏板43但第二活塞3仍然保持不动或仅作很小的运动的ESP控制干涉时，由于仅仅走过主缸1的自由行程，优先处理模拟信号，因为第二活塞3很小的运动可能不足以在第一霍尔IC内产生数字信号。
因此，即使在ESP控制干涉时也可以检测驾驶员愿望，因为通过第二霍尔IC可以识别很小的信号波动，亦即很小的磁场变化。
这意味着，在任何情况下，即使在ESP控制干涉的情况下，也可以检测驾驶员以多大的速度操作制动踏板43。由此可以识别紧急制动，并可以通过电子调节和控制单元触发相应的控制操作。例如，由此可以驱动电子控制的气动制动助力器。
还可以通过处理模拟信号检测制动系统内的空气夹杂。为此，借助于模拟信号求出液压连接装置73内的理论压力，将该理论压力与压力传感器79测得的压力进行比较。
为了避免事故和减轻事故后果，原则上可以将两种信号提供给所谓的危险计算机，在该危险计算机内收集和处理各种被动安全系统和主动安全系统的数据，如ESP、制动辅助系统、自适应巡航系统(ACC)，安全带张紧系统、气囊等等的数据。根据潜在危险的程度，例如可以向驾驶员发出信息或警告，或者启动更广泛的安全措施。
附图标记表
1主缸                  2活塞
3活塞                  4压力腔
5压力腔                6壳体
7壳体壁                8活塞壁
9活塞壁                10密封唇口
11密封唇口             12密封皮碗
13密封皮碗             14复位弹簧
15复位弹簧             16末端
17末端                 18活塞底面
19活塞底面             20凸缘
21凸缘                 22套筒
23套筒                 24壁
25壁                   26销轴
27销轴                 28末端
29末端                 30止动件
31止动件               32凸缘
33凸缘                 34活塞段
35磁体                 36传感元件
37盘                   38盘
39盘                   40台阶
41元件                 42活塞段
43制动踏板
70制动系统             71制动助力器
72压力流体储存容器     73制动管路
74制动管路             75车轮制动器
76车轮制动器           77车轮制动器
78车轮制动器           79压力传感器
80分断阀               81分断阀
82进给阀               83进给阀
84进给阀               85进给阀
86排出阀               87排出阀
88排出阀               89排出阀
90回流管路             91回流管路
92低压蓄能器           93低压蓄能器
94压力流体供给装置        95压力流体供给装置
96压力通道                97压力通道
98支路                    99支路
100换向阀                 101换向阀
A操作方向                 I制动回路
II制动回路

Claims (11)

1.一种用于控制具有带有行驶动态控制的电液制动系统的机动车的方法，所述电液制动系统具有：可借助于制动踏板(43)操作的制动主缸(1)；至少一个可通过电子调节和控制单元致动的压力流体输送装置(94、95)，所述压力流体输送装置的压力可施加给车辆的车轮制动器(75、76、77、78)，另一方面，所述车轮制动器可通过至少一个可借助于分断阀(80、81)关闭的液压连接装置(73、74)与制动主缸(1)连接；分别连接在各个车轮制动器(75、76、77、78)上游的进给阀(82、83、84、85)和排出阀(86、87、88、89)；以及包括作为信号发生器的磁体(35)和传感元件(36)的用于识别制动操作的装置，
其特征在于：
-在主缸(1)的活塞运动时，传感元件(36)检测磁场变化，并发出数字信号和模拟信号，
-将所述两个信号传输给所述电子调节和控制单元，以及
-在所述电子调节和控制单元内处理所述两个信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当在车辆内没有进行行驶动态控制操作时，在制动操作时优先处理所述数字信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在行驶动态控制操作期间，当传感元件(36)检测到制动操作时，优先处理所述模拟信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用所述模拟信号求出制动踏板(43)的操作速度，以便识别驾驶员的紧急制动，并借助于所述电子调节和控制单元触发相应的控制操作。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用所述模拟信号求出液压连接装置(73)内的理论压力，将该理论压力与借助于压力传感器(79)测出的压力进行比较，以便检测制动系统内的空气夹杂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述传感元件(36)内进行所述模拟信号的信号处理。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述调节和控制单元内进行所述模拟信号的信号处理。
8.一种用于实施上述权利要求1至7中任一项所述的方法的装置，其特征在于，在传感元件(36)内设有第一霍尔集成电路和第二霍尔集成电路，其中第一霍尔集成电路提供数字信号，第二霍尔集成电路提供模拟信号。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在主缸(1)的活塞(3)上安装有磁体(35)，活塞(3)具有用于安装磁体(35)的轴颈形式的第一圆柱形活塞段(34)。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，活塞(3)具有轴颈形式的第二圆柱形活塞段(42)，在该轴颈形式的第二圆柱形段(42)上设置有用于定位磁体(35)并支承与第一活塞(2)连接的套筒(22)的环形盘(39)。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，可借助于所述轴颈形式的第二圆柱形活塞段(42)的再成形加工将所述环形盘(39)固定在该轴颈形式的第二圆柱形活塞段(42)上。
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