CN101304908A - 用于拉紧液压驻车制动器的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于拉紧液压驻车制动器的方法和装置。本发明的方法包括以下步骤：通过使用由电马达(36)驱动的压力产生单元(38)在驻车制动回路中生成液压压力而产生拉紧力；检测至少一个与马达有关的参数，该参数能够反映所述驻车制动回路中的液压压力；以及随后根据所检测到的与马达有关的参数而启动拉紧力辅助装置(42)，由此不需要提供任何压力传感器。

Description

用于拉紧液压驻车制动器的方法与装置
技术领域
本发明总体上涉及液压驻车制动器领域。具体地说，本发明涉及一种其中设置有用于产生液压压力的电动操作压力产生单元的驻车制动器。
背景技术
根据欧洲专利EP 0 996 560 A1而公知一种液压车辆制动器，该制动器既可用作行车制动器，又可用作驻车制动器(也称为止动制动器)。在行车制动器系统中，加压的液压流体通常被引入到由可移动制动器活塞所限定的液压室内。在液压室内生成的压力导致制动器活塞及与制动器活塞协作的摩擦衬片向制动盘移动，该制动盘由对其压下的摩擦衬片而制动。
为了使车辆制动器不仅能够作为行车制动器使用，而且能够作为驻车制动器使用，车辆制动器包括电动操作的螺母/丝杠结构。螺母/丝杠结构使能制动器活塞的机械操作，并使制动器活塞保持在将摩擦衬片压在制动盘压上的状态。
为了使车辆能够借助于驻车制动器而安全地停在倾斜路面上，高拉紧力是必须的。为了能够利用螺母/丝杠结构而产生高拉紧力，必须相应地将用于螺母/丝杠结构的电动操作设计为大功率的。
为了能够制造减轻重量并节省结构空间的、用于螺母/丝杠结构的小功率驱动装置，而建议，利用液压地产生的拉紧力在驻车制动运行中拉紧制动器活塞。液压拉紧力在驻车制动运行中的产生通常与司机对制动器踏板的操作无关。为此，电动操作泵用于在驻车制动回路中产生液压压力。液压(预)拉紧的驻车制动器还借助于螺母/丝杠结构或其他拉紧力辅助装置而被进一步地拉紧和/或固定。
在传统液压驻车制动器中，螺母/丝杠结构的操作取决于驻车制动回路中的液压压力。截至到现在，压力传感器一直被用于检测驻车制动模式下的液压压力。
本发明的目的是提供一种技术，用于在没有压力传感器的情况下检测驻车制动回路中的液压压力。
发明内容
根据发明的第一方面，提供了一种用于拉紧液压驻车制动器的方法，该方法包括以下步骤：通过使用由电马达驱动的压力产生单元在驻车制动回路中产生液压压力而产生拉紧力；检测至少一个与马达有关的参数，该参数能够反映所述驻车制动回路中的液压压力；并且根据所检测到的与马达有关的参数而启动拉紧力辅助装置。
因此，不是根据(至少不是完全依据)来自压力传感器的信号而执行拉紧力辅助装置的启动。而是，在启动过程中，将与马达有关的参数考虑在内，该参数能够反映所述驻车制动回路中的液压压力。因此，例如当所检测到的与马达有关的参数表明在驻车制动回路中的液压压力足够高的时候，就可以操作拉紧力辅助装置。在这种情况下，可以将所检测到的参数的值与预定值(例如阈值)进行比较。
存在多个与马达有关的参数，这些参数能够反映制动回路(具体地说，驻车制动回路)中的液压压力。这些参数中包括例如马达驱动扭矩。电马达的驱动扭矩越高，则通常制动回路中的液压压力就越高。电马达的功耗(例如电流要求)也包含于压力相关的参数中，所述电马达的功耗也能够反映马达驱动扭矩。如果利用脉冲宽度调制来启动电马达，则根据脉冲宽度而检测平均功率消耗。可以由脉冲的时间积分或外推法而确定平均功率消耗。
电马达的速度(或者与电马达连接的压力产生单元的速度)可以被用作另一个与马达有关的参数，其能够使所述驻车制动回路中生成液压压力。例如在未改变的启动过程中，转速的下降表示压力的上升(反之亦然)。转速检测优选地基于对电马达所产生的发电机电压的测量。所产生的发电机电压与马达转速具有固定的关系。如果电马达是利用脉冲宽度调制而被启动，则可在脉冲间隔内测得发电机电压。
为了确保拉紧力辅助装置的精确启动，可根据两个或多个所检测到的与马达有关的参数而启动。例如，当功率消耗增加而转速降低时，可以操作拉紧力辅助装置。即，功率消耗的增加与转速的减小都意味着驻车制动回路中的压力上升。
拉紧力辅助装置优选地被构造成产生(除了液压作用的压力之外的)拉紧力并且/或者保持所产生的拉紧力。在这种情况下，拉紧力辅助装置可以为例如螺母/丝杠结构形式的(例如由马达驱动的)机械装置。
根据发明的又一方面提供了一种在没有传感器的情况下检测制动回路(特别是驻车制动回路)中的液压压力的方法，所述制动回路(特别是驻车制动回路)包括借助脉冲宽度调制启动的、并且由电马达驱动的压力产生单元。该方法包括以下步骤：对脉冲进行时间积分或外推，以检测平均功率消耗形式的、与马达有关的参数；以及根据所检测到的功率消耗而确定液压压力。
本发明还提供了一种用于拉紧液压驻车制动器的装置。该装置包括：电马达；由该电马达驱动的压力产生单元，该压力产生单元生成用于在驻车制动回路中产生拉紧力的液压压力；用于驻车制动器的拉紧力辅助装置；以及用于检测至少一个与马达有关的参数的控制装置，该控制装置根据所检测到的与马达有关的参数而启动拉紧力辅助装置，其中该参数能够反映所述驻车制动回路中的液压压力。
既可以为了本发明目的而特定并专门地设置压力产生单元，也可以将已经存在于制动系统中的部件用作压力产生单元。因此，压力产生单元可以是用于改善驾驶稳定性的系统的一个部件(例如ABS泵或ESP泵)。
附图说明
根据优选实施方式的以下描述及附图得到了本发明的其它细节、优点及实施方式，其中：
图1示出了具有根据本发明的拉紧装置的液压驻车制动器系统；
图2示出了用于拉紧驻车制动器的方法的第一实施方式的流程图；以及
图3示出了用于拉紧驻车制动器的方法的第二实施方式的流程图。
具体实施方式
图1示出了具有液压驻车制动器功能的制动系统10的一个实施方式。制动系统10包括具有例如x分支类型的分支制动回路的两个单独液压回路。为简明起见，图1中仅更详细地示出了一个液压回路12及仅一个轮制动器14。
对于行车制动操作，提供有常规设计的制动压力产生单元16。制动压力产生单元16包括制动器踏板18、制动加力器20、连接到两个制动回路的主液压缸22、以及用于液压流体的未加压的储液容器24。除了图1所示的其中由脚踏力产生用于行车制动操作的车轮制动压力的实施方式，然而，本发明也可以在线控制动系统中实施。
在图1所示的唯一一个制动回路12中，设置有四个阀结构26、28、30、32，用于液压流体的蓄压器34、具有电马达36的ESP液压组件及以电马达36驱动的泵的形式的压力产生单元38通常是公知的。过压部件40配属于阀26。在驻车制动模式领域内，除了这些部件之外，还使用拉紧力辅助装置42及电连接到拉紧力辅助装置42与电马达36上的控制装置44。在该实施方式中，拉紧力辅助装置42包含例如具有螺母/丝杠结构形式的机械锁紧部件及因此而设置的马达驱动装置(图1中均未示出)。
为了在驻车制动模式中拉紧轮制动器14，当阀26和32闭合而阀28和30打开时，在所得到的驻车制动回路中，首先由电马达36驱动的压力产生单元38生成液压压力。所生成的液压压力在轮制动器14内产生制动作用力。当伴随压力的生成引发了马达驱动时，连接到电马达46的控制单元44检测马达驱动扭矩。随后计算电马达36所产生的马达驱动扭矩作为驻车制动回路中的液压压力的测量。一旦马达驱动扭矩达到或超过了预定值，则控制装置44启动拉紧力辅助装置42，用于机械地增加或保持液压地产生的制动作用力。例如可以根据测得的电马达36的功率消耗而检测马达驱动扭矩。
下面，通过参考图2中的流程图200而描述用于拉紧液压驻车制动器(HPB)的方法的第一实施方式。在该方法的第一步骤202中，司机通过操纵HPB开关来启动驻车制动器。然而，液压驻车制动器也可以与司机的具体要求无关地自动地被控制装置(例如当停止和在陡峭地面行驶的时候)激活。
在液压驻车制动器激活之后，根据预定的控制程序利用脉冲宽度调制(PWM)由控制单元启动ESP或ABS供给泵的电马达。在脉冲宽度调制的过程中，在(可变)脉冲持续时间期间为电马达提供预定的脉冲电压UImpuls。因此在脉冲持续时间期间为电马达提供电流，而在间歇时间期间则不提供电流。脉冲持续时间(打开时间)与间歇时间(关闭时间)的比决定了马达转速，因为由于马达的惯性而使其不能与短脉冲随动，因此马达速度被设定为与脉冲电压UImpuls的积分平均值相对应的速度。
在随后的步骤206中，由控制单元确定脉冲电压UImpuls的积分平均值。例如可以在每个PWM周期之后进行其所需的测量。然而，也可以想到的是，基于当前测得的值而将期望测得的值外推到将来，并且基于外推值而计算脉冲电压UImpuls的积分平均值。在步骤206中计算出的脉冲电压的积分平均值是对电马达的平均功率消耗的测量，所述积分平均值因此能够反映马达驱动扭矩，并且基于此根据经验来确定驻车制动回路中的液压压力。
由于测得的结果或计算出的结果可能因为车载动力系统的波动或电马达运行温度的改变而不真实，可以考虑通过对电压和温度的标准测量或通过计算而对这种波动和改变进行补偿。相同的补偿方法适用于制动器的液压流体填充容积内的公差。
在另一步骤208中，监视脉冲电压UImpuls的积分平均值是否已经达到或超过预定的参考值Uref。可根据达到或超过参考值Uref而得出结论：电马达承受高负载，并且在驻车制动回路中存在足够高的液压压力。如果步骤208中的比较导致相反结果，则该方法返回到步骤206。否则，在下一个步骤210中，启动拉紧力辅助装置，用于至少保持驻车制动器的由液压压力所引起的(预)拉紧力，并且因此而将驻车制动器转变到优选地机械地锁闭(geschlossen)的状态。为此，拉紧力辅助装置上可设置有自锁机构，以在步骤210中锁闭驻车制动器之后，拉紧力辅助装置不再需要电力供应。
图3在流程图300中示出了用于拉紧液压驻车制动器的方法的另一实施方式。步骤302、304和306对应于已经参考图2而说明的步骤202、204和206。在进一步的步骤308中，另外检测泵转速nPumpe(或另选地检测马达转速)。转速的检测是基于以下认识：速度随着时间的减小表示了更大的马达负载并且因此表示驻车制动回路中的液压压力的增加。所述转速测量例如可以这样完成：在脉冲之间的间隔时间期间通过测量由电马达感生的电动势(也称为发电机电压UG)，并把该电动势计算为泵转速的测量。
在所述转速测量之后，在步骤310中执行对脉冲电压UImpuls的积分平均值的监视(已经结合步骤208对此进行了描述)。如果该平均值超过了参考值Uref，则在下一步骤3 12中，监视泵转速nPumpe是否低于转速参考值nref。如果泵转速nPumpe不低于速度参考值nref，则该方法从步骤312返回到步骤308。否则，该方法继续进行到步骤314，该步骤314对应于上述步骤210。在转速降低的情况下而功率消耗上升时，步骤310和312中的监视使拉紧力辅助装置激活。
根据本发明方法的图2和图3中所示的实施方式例如可以实现在图1所示的制动系统中，或者实现在不同构造的制动系统中。参考值Uref和nref可被方便地检测到并随后存储在控制装置中。
如上述实施方式所示，在没有力传感器的情况下也可以通过求出与马达有关的参数而确定或至少估计出驻车制动回路中的压力。因此，本发明能够实现无压力传感器的系统。然而，本发明也可以实现在设置有压力传感器的系统(例如作为备用方案)中。
本发明使得能够在尽可能早的时间点停止驻车制动回路中的压力增加。这保护了车辆电池(特别是当车辆发动机关闭时)，并且避免了压力补偿阀的对压力进行校准的、但制造噪音的溢流。
图1到图3描述的实施方式涉及一种液压驻车制动回路。然而与此相关使用的方法(即检测能够反映液压压力的与马达有关的参数)也可以用于确定行车制动回路中的液压压力。这尤其适用于其中行车制动回路内的液压压力是利用由脉冲宽度调制启动的、电动马达驱动的压力产生单元而产生的情况。为此，根据图2的步骤204到208及根据图3的步骤304到312也可用于确定行车制动回路内的液压压力。行车制动回路例如可以是基于线控制动原理的电子液压车辆制动回路。
已结合优选实施方式而描述了本发明。然而，对于本领域的技术人员来说，显然可以做出许多改变与补充。因此，本发明的范围仅由所付附权利要求限定。

Claims (14)

1、一种用于拉紧液压驻车制动器的方法，该方法包括以下步骤：
通过使用由电马达(36)驱动的压力产生单元(38)在驻车制动回路中生成液压压力而产生拉紧力；
检测至少一个与马达有关的参数，该参数能够反映所述驻车制动回路中的液压压力；以及
根据所述至少一个检测到的与马达有关的参数而启动拉紧力辅助装置(42)。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当所述检测到的与马达有关的参数表明所述驻车制动回路中的液压压力足够高的时候，操作所述拉紧力辅助装置(42)。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：对马达驱动扭矩进行检测。
4、根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其特征在于：对所述电马达(36)的功率消耗进行检测。
5、根据权利要求1到4中任意一项所述的方法，其特征在于：所述电马达(36)利用脉冲宽度调制而启动。
6、根据权利要求4到5所述的方法，其特征在于：根据多个脉冲宽度来检测所述平均功率消耗。
7、根据权利要求1到6中任意一项所述的方法，其特征在于：对所述电马达(36)或所述压力产生单元(38)的转速进行检测。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于：为了检测所述转速，对所述电马达(36)产生的发电机电压进行测量。
9、根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于：在转速降低的情况下所述功率消耗上升时操作所述拉紧力辅助装置(42)。
10、根据权利要求1到9中任意一项所述的方法，其特征在于：根据所述至少一个检测到的与马达有关的参数，由所述拉紧力辅助装置(42)产生额外的拉紧力。
11、根据权利要求1到10中任意一项所述的方法，其特征在于：根据所述至少一个检测到的与马达有关的参数，由所述拉紧力辅助装置(42)保持所产生的拉紧力。
12、一种用于在没有压力传感器的情况下检测制动回路中的液压压力的方法，所述制动回路包括借助脉冲宽度调制启动的、并且由电马达驱动的压力产生单元(38)，该方法包括以下步骤：
对脉冲进行时间积分或外推，以检测具有平均功率消耗形式的、与马达有关的参数；及
根据所述检测到的功率消耗而确定所述液压压力。
13、一种用于拉紧液压驻车制动器的装置，该装置包括：
电马达(36)；
由所述电马达(36)驱动的压力产生单元(38)，所述压力产生单元(38)生成用于在驻车制动回路中产生拉紧力的液压压力；
用于所述驻车制动器的拉紧力辅助装置(42)；
控制装置(44)，所述控制装置(44)用于检测至少一个与马达有关的参数，该参数能够反映所述驻车制动回路中的液压压力，并且所述控制装置(44)用于根据所述至少一个检测到的与马达有关的参数而启动所述拉紧力辅助装置(42)。
14、根据权利要求14所述的装置，其特征在于：所述压力产生单元(38)是用于改善驾驶稳定性的系统的一个部件，特别是ABS泵或ESP泵。
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