CN101035700A - 具有电子制动控制装置和预填充功能的制动系统和电子制动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善的制动系统。所述系统包括制动踏板单元和/或助推器单元以及液压单元，该液压单元包括集成电子控制器(简称为：EBS)和与每个车轮相关联的液压制动车轮制动器。车轮制动器和制动踏板和/或助推器单元采用液压的方式连接至电子液压单元，车轮制动的制动缸借助预填充功能被预填充，从而至少部分地减小空气间隙。因此，该制动系统还首次包括转换装置，借助该转换装置，根据一可选择的操作模式，使“预填充”功能开启或关闭。另外，本发明提出一种使用这种类型的制动系统的电子制动控制方法。

Description

具有电子制动控制装置和预填充功能的制动系统和电子制动控制方法

本发明涉及一种制动系统，该制动系统包括制动踏板或制动踏板/伺服单元、液压单元，根据权利要求1的前序部分，该液压单元包括集成电子控制器(简称为：EBS)和与每个车轮相关联的液压可致动的车轮制动器，以及一种根据权利要求2的前序部分所述的用于电子调节制动的方法。

所谓的传统制动系统在实践中已经公知。这些制动系统一般包括制动踏板或制动踏板/伺服单元。而且，已公知的传统制动系统包括具有集成电子控制器(简称为：EBS)的中央液压单元，其中，液压单元具有一泵，从而在特定情况下独立于驾驶员地建立主动制动压力。最后，这种类型的制动系统具有与每个车轮相关联的液压制动车轮制动器，该制动器优选地包括制动盘和刹车片。通过施加由该泵产生的制动压力，刹车片可跨过一间隙与制动盘接触；制动器“咬合”，制动过程开始直到制动器又被松开。

车轮制动以及制动踏板或制动踏板/伺服单元由此通过适当的液压线液压连接于电子液压单元。车轮回转传感器检测车轮的转速。转向角传感器检测转向轮已经被转动的角度。经常布置在车辆底板中间部分的所谓“传感器组”检测特定于车辆的不同数据项目，诸如偏移角速度或横向加速度。这里，电子部件通过信号和/或电力网络连接到一起。

也已公知在这种类型的传统制动系统的基础上的进一步发展。在所谓的“电子液压制动器”(简称为：EHB)中，制动踏板与建立制动压力的中央液压单元之间的液压连接在正常操作情况下暂停。取而代之地，制动踏板的制动采用电子的方式检测，因此，驾驶员要求减速而发出的数字命令通过数据线传递至液压单元的中央单元，并且根据制动踏板的信号，液压单元相应地响应和被激活。这里，这种类型的现代液压制动系统的液压单元具有一个附加的液压蓄压器。因此，驾驶员所需的制动压力也可突然地建立，因为这一压力已经存在于蓄压器中，不需要等待泵的启动。在这种EHB系统中，制动响应时间可下降至大概为零。由于建立制动压力的速度较快，所以制动距离可被缩短。另外，可建立操作制动踏板的更好的舒适度和更愉悦的感觉，因为这不再需要进行制动反馈，这也可以采用通常使用于EHB系统中的“线控制动(brake by wire)”来表述。

而且，电动机械制动系统(简称为：EMB)也已公知。电动机械制动器是所谓的纯粹形式的“线控制动”的技术。可以完全地免除制动液和液压管。高动力的电动机直接在车轮上产生制动力。这些通过电子控制单元控制。制动操作借助电子制动踏板实现，该踏板具有踏板感觉模拟器和用于识别驾驶员要求的传感器。

但是，电动机械制动系统对车辆的电子构架有很高的要求，尤其在汽车电网和电能供给的可用性方面。

因此存在这样的愿望，即，优选地结合目前标准配备的电子稳定程序(简称为：ESP)，能够将已公知的由“线控制动”系统带来的改进和其他功能转嫁到传统制动系统上，并且优选地以经济的方式结合其他软件和传感器来实现，如果需要的话。这里优选地，从EHB系统公知的改善主动驱动安全性和舒适度的其他功能应该能够由ESP系统取代。但是，由于用于传统和“线控制动”制动器的系统结构不同，所以也相关地带来一些缺点。

这些已公知的功能之一为所谓的“预填充(prefill)”功能。通过“预填充”功能，意味着在驾驶员主动地操作制动踏板之前预先以低压填充车轮制动器。这是为了减少制动操作之前的间隙，使得刹车片在制动踏板操作之前已经置于制动盘上，以便在制动时为制动冲程以及进而为形成有效的制动力损失较少的时间。

这一“预填充”功能接连成功地应用在电子液压制动系统的情况下。在此，当快速或突然释放油门踏板时，因为预计需要进行一次紧急制动操作，车轮制动器在一定的准备期间预填充低压，并由此将用于施加刹车片的必要剩余时间压缩至零。车轮制动器以这种方式准备一次紧急制动操作的准备时间段基本上从突然释放油门踏板的时刻开始一直延伸到当制动踏板用力被踏上的时刻。在此，EHB系统利用了这样一个优点，即，可通过蓄压器产生必要的压力而不需要由泵产生。将“预填充”功能简单地转嫁到传统制动系统上时却不会出现这样的情况，因为这种类型的蓄压器在传统制动系统上并不存在。当“预填充”功能应用在传统制动系统上时，意味着泵必须在油门踏板被释放时就被激活。

由于电子液压制动系统是一种“线控制动”的系统，所以“预填充”功能不会影响到踏动踏板的感觉。但是，这样的踏板感觉是人工模拟的并且是在考虑“备份”功能时可自由选择的。因将刹车片施加到刹车盘上所造成的更多燃料消耗由于作用时间一般较短而不会出现明显负面的影响。

由于在传统制动系统中的制动操作装置与车轮制动器之间的纯液压连接，所以“预填充”功能会影响到传统制动系统中的踏动踏板的感觉。为了改善使用这一功能时的踏动踏板的感觉，当释放传统制动系统中的油门踏板时，制动压力必须不受限地施加，这会导致燃料消耗和制动器磨损方面的缺点。

因此，本发明的目的是改善传统制动系统，使得车轮制动器的响应时间可缩短并且制动距离可减小，同时避免上述缺陷。

另一方面是改善配备这种改进制动系统的车辆的踏板感觉，同时不必担心有明显过大的燃料消耗和产生过高的制动器磨损。

本发明的另一方面是提供一种适于此的电子制动调节方法。

上述有关装置方面的目的通过权利要求1的特征实现，而方法方面的目的则通过权利要求2的特征实现。

这里，本发明建议一种制动系统，包括制动踏板和/或制动踏板/伺服单元、液压单元，该液压单元包括集成电子控制器(亦即电子制动控制装置，简称为：EBS)和与每个车轮相关联的液压制动车轮制动器，其中，车轮制动器和制动踏板或制动踏板/伺服单元通过相应的线路采用液压的方式连接至电子液压单元，借助该电子液压单元，用于车轮制动的制动缸根据“预填充”功能可被预填充，从而至少部分地减小间隙。

在此，本发明首次提出制动系统应该还包括转换装置，借助该转换装置，根据一可选择的操作模式，可优选自动地使“预填充”功能开启或关闭。

此外，本发明还提出一种电子制动调节一制动系统的方法，该制动系统包括制动踏板和/或伺服单元、液压单元，该液压单元包括集成电子控制器(简称为：EBS)和与每个车轮相关联的液压制动车轮制动器，优选地包括制动盘和刹车片，其中，车轮制动器和制动踏板或制动踏板/伺服单元采用液压的方式连接至电子液压单元，借助该电子液压单元，用于车轮制动的制动缸根据“预填充”功能被预填充，从而减小间隙。

在此，本发明首次提出，“预填充”功能可根据一可选择的操作模式优选自动地开启或关闭。

通过在某些特定应用情况中可选择地或有针对性地激活“预填充”功能，可解决好下述关系，即，在a)当制动垫没有剩余间隙地放置在制动盘上时所改善的踏动踏板的感觉与由于制动器的稍微增加的摩擦力矩带来的燃料消耗增加之间的关系，以及在b)与油耗测量相关的低的剩余摩擦力矩之间的关系，在此，踏动踏板的感觉相应于现有技术。

为了减少消耗的目的，车轮制动器可进一步地在剩余摩擦力矩方面进行优化，对于踏板感觉的影响可在一个或其他转换位置处被消除或激活。

因此，由电子液压制动系统公知的“预填充”的优点也以有利的方式提供给传统制动系统，而不用担心目前为止的任何缺陷。

在此，“预填充”功能的应用可通过适当的、优选为自动调节的接通或断开过程例如借助舒适度和/或运动开关被断开或激活。在第一位置处，例如舒适驾驶位置，该功能保持完全关闭并且仅仅在期望完全制动时才自动应用，或者，预填充以一相应的低压实现而不会由此使车轮制动的摩擦力矩增加。在此，以有利方式仅将间隙减小至不会对燃料消耗产生影响的程度。仅在油门踏板被快速释放的情况下，车轮制动器才被完全预填充，从而进一步减小制动器的响应时间，并因此额外地进一步缩短制动距离。

采用这种方式确保，当选择器开关处于舒适驾驶位置时，“预填充”功能仅被限于用于紧急制动情况，也就是说，在突然释放油门踏板并随后猛踩制动器的情况下，驾驶员从将脚从油门踏板上抬起到脚踩制动踏板所需的时间段被跨接或被充分运用于完全预填充车轮制动器，使得车轮制动器在制动踏板被踩下时处于一个更快的响应状态下。

此外确保，当处于舒适驾驶位置时，若脚从油门踏板上正常抬起或者释放并且/或者轻微下压制动踏板时，“预填充”功能则不被激活，从而使得不会由于制动摩擦力矩可能的过早增加而增加油耗，并且也不必担心制动器有额外磨损。而且可由此当车辆在车流中缓慢地行驶或者有预见性地在车流中一同浮动行驶时，能保持有最大的行驶舒适度。

与此相反，当处于第二位置，例如所谓的运动驾驶位置上时，“预填充”功能可永久地接通。此时，压力可有选择地、优选自动地相应增加。由此确保制动器在任何制动过程中都可立即提供快速响应，从而使运动式的驾驶同样得到制动踏板特性的支持。

由于可有选择地断开或激活所述“预填充”功能，所以可充分利用“预填充”功能的优点，同时又不必忍受其在现有技术中已知的缺点。

在舒适驾驶位置，例如出于油耗测试等目的在野外进行缓慢滑行测试时，制动器的剩余摩擦力矩相对于一个释放的制动器并没有增加，因为“预填充”功能还没有发生作用，或者，虽然已发生作用，但还没有建立起足以使刹车片已贴靠在制动盘上的那么高的压力。而在运动驾驶位置上时，“预填充”功能则被开启并且必要时还辅助地增大压力，从而通过消除制动盘接触到刹车片的间隙—除了改善踏板感觉，也就是说可感觉到制动踏板“更硬”或“更脆”之外—，还使制动器尽可能快地咬合而发挥制动作用。根据由驾驶员选择的或者由系统自动建立的转换位置，制动踏板随后具有不同的制动特性。当在一时间段中快速释放油门踏板时，“预填充”功能由此可独立于转换位置并因此自动地、不受驾驶员影响地得到应用。

本发明的其他有利改进可由从属权利要求给出。

因此，在本发明方法的一优选实施方式中，选择舒适驾驶模式或运动驾驶模式作为操作模式。另外，也可设定所谓的油耗优化模式或长途旅行模式。在这里，可根据应用情况和选定的模式，必要时完全自动化地预选择或设定由制动系统产生的车轮制动缸中的压力，使得一方面减小间隙，而另一方面并不将其减小到零，而是使得在刹车片与制动盘之间保持一非常小的剩余间隙。在此，该剩余间隙被调适成，从时间长度的角度出发，仍然需要踏动的制动器的冲程对应于一般驾驶员从油门踏板抬脚到脚踏制动器所需的时间量。因此，在任何应用情况下都提供了一种对于紧急制动情况可以立即进行操作从而制动的制动系统。响应时间的延迟被减小并且制动距离被最小化。

在本发明方法的另一优选实施形式中，提供一种可在有限时间段内被激活的“预填充”功能。其优点在于，在传统制动系统中由液压单元部分提供的仅时间有限的泵送功率不会被过长时间地需求，从而可有利地排除传统液压单元出现过载。由此可在“预填充”功能的可用性与液压泵的负载能力之间实现一种可接受的妥协。

根据另一优选实施形式，制动缸通过预填充可获得低于为实施制动操作所必需的制动压力的一个初始制动压力。由此确保刹车片不会完全放置于制动盘上，尽管间隙已被越过。采用这种方式，制动器已经最大程度地准备好进行制动操作，并且同时仍然可避免所不期望的制动器磨损。这有助于一方面提高可靠性，另一方面使操作成本最小化。

在另一优选实施形式中规定，通过“预填充”功能而施加于车轮制动器上的预填充制动压力可将制动盘与刹车片之间的间隙调整至几乎为零，优选地已经可在制动盘上建立一个非常小的压力。这确保例如在运动驾驶模式下，一个原本就有些运动或快速的驾驶风格(该风格也需要频繁地比较猛烈的制动)也能遇上一个适当激活或准备好制动的制动器。

根据本发明方法的又一优选实施形式，所述制动调节方法作为结合电子稳定程序(简称为：ESP)的车辆行驶动力学调节方法的一部分。因此，可将已知的ESP系统的优点以协同的方式应用到一个通过有利的“预填充”功能得以改进的传统制动器上，从而可从相互作用中取得其他优点。

由此，有利地避免了一个直接的液压通道在优化制动系统的剩余摩擦力矩的过程中会负面地影响踏动踏板的感觉。“预填充”功能的触发可在释放油门踏板时进行。由此，使“预填充”功能遵循一个时间段进行，该时间段足以用于建立制动器的摩擦力矩，但是基于有限的时间还不会导致油耗的增加，并且同时不会对所述受到激活时间限制的传统ESP泵提出过高要求。

因此，当处于“舒适驾驶模式”的转换位置时，只在快速释放油门时接通所述“预填充”功能，该功能在其他情况下都保持关闭。这样带来的优点在于，缩短制动距离并且在制动发生的那一时刻制动器具有小的剩余摩擦力矩，从而不会检测到额外的燃油消耗。在这一转换位置可进行正常的燃油消耗测量。相反地，当处于“运动驾驶模式”的转换位置时，所述“预填充”功能始终开启亦即永久地接通，也就是说，即使在正常释放油门踏板的情况下也是如此，而不仅仅是在油门踏板被快速释放的情况下才这样。这样，除了缩短制动距离，也可改善有运动感的踏板感觉，由此，当激活“运动驾驶模式”的转换位置时接受增加的燃料消耗。

本发明的上述内容首次提供了一种改善的传统制动系统，其包括制动踏板和/或伺服单元、液压单元，该液压单元包括集成电子控制器(简称为：EBS)和与每个车轮相关联的液压制动车轮制动器，优选地包括制动盘和刹车片。在此，车轮制动器和制动踏板/伺服单元采用液压的方式连接至电子液压单元，借助该电子液压单元，用于车轮制动的制动缸按“预填充”功能进行预填充，从而至少部分地减小间隙。在此，本发明首次提出该制动系统应该还包括一转换装置，借助该转换装置，根据一可选择的操作模式，使“预填充”功能开启或关闭。此外，本发明还提出了一种利用这种制动系统来进行电子调节制动的方法。

Claims (8)

1、一种制动系统，包括制动踏板/伺服单元、液压单元，该液压单元包括集成电子控制器(简称为：EBS)和与每个车轮相关联的液压制动车轮制动器，优选地包括制动盘和刹车片，其中，车轮制动器和制动踏板/伺服单元采用液压的方式连接至电子液压单元，借助该电子液压单元，用于车轮制动的制动缸根据“预填充”功能布置为被预填充，从而至少部分地减小间隙，其特征在于，制动系统还包括转换装置，借助该转换装置，根据一可选择的操作模式优选自动地使“预填充”功能开启或关闭。

2、一种利用一制动系统来进行电子制动调节的方法，该制动系统包括制动踏板/伺服单元、液压单元，该液压单元包括集成电子控制器(简称为：EBS)和与每个车轮相关联的液压制动车轮制动器，优选地包括制动盘和刹车片，其中，车轮制动器和制动踏板/伺服单元采用液压的方式连接至电子液压单元，借助该电子液压单元，用于车轮制动的制动缸根据“预填充”功能布置为被预填充，从而至少部分地减小间隙，其特征在于，“预填充”功能根据一可选择的操作模式优选自动地开启或关闭。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，选择舒适模式或运动驾驶模式作为操作模式。

4、根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，“预填充”功能可在限定的时间段中被激活。

5、根据权利要求2至4任一项所述的方法，其特征在于，制动缸布置为以一初始制动压力预填充，该初始制动压力低于执行制动操作所必需的制动压力。

6、根据权利要求2至5任一项所述的方法，其特征在于，通过“预填充”功能施加至车轮制动器的预填充压力将制动盘与刹车片之间的间隙调整至大概为零。

7、根据权利要求2至6任一项所述的方法，其特征在于，制动调节作为结合电子稳定程序(简称为：ESP)的车辆行驶动力学调节的一部分。

8、根据权利要求2至7任一项所述的方法，其特征在于，制动调节作为集成化底盘控制(简称为：ICC)的一部分。