CN101626926B

CN101626926B - 调制器

Info

Publication number: CN101626926B
Application number: CN200880007548.1A
Authority: CN
Inventors: 克里斯托弗·布罗克曼; 克劳迪娅·戴克; 马蒂亚斯·格利姆; 哈特穆特·罗森达尔; 英戈·托尔霍夫; 汉斯-克劳斯·沃尔夫
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV; ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2008-04-26
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2028-04-26
Also published as: US20100141025A1; CN101626926A; WO2008138469A1; EP2152554B1; JP2010525986A; US8770674B2; EP2152554A1; DE102007021646A1; JP5365941B2

Abstract

本发明涉及一种尤其用于机动车中制动系统的调制器(1)，调制器(1)通过数据总线(20)与中央模块(15)保持连接，其中，调制器(1)具有至少一个用于采集测量值的输入端(6)和至少一个用于控制至少一个电磁阀的输出端(8)，其中，通过数据总线(20)以如下方式将用于操作至少一个电磁阀的调节回路闭合，即，将通过调制器(1)采集的测量值传输至中央模块(15)，其中，首先在中央模块(15)内根据测量值计算出用于操作至少一个电磁阀的控制指令，并且其中，经由数据总线(20)将控制指令传输至调制器(1)，由此，调制器(1)依赖于经由数据总线(20)传输的控制指令对至少一个电磁阀进行控制。本发明还涉及一种车辆系统，车辆系统具有至少两个这种调制器(1)和中央模块(15)，其中，将中央模块(15)整合至一个调制器(1)中。此外，本发明还涉及这种调制器(1)在空气悬架设备中或者在电子制动系统(EBS)中或者在传统的制动系统中作为压力调制器的应用，其中，制动系统装备有防抱死系统(ABS)或者电子稳定程序(ESP)。

Description

调制器

技术领域

本发明涉及一种调制器，尤其是一种制动系统中的压力调制器以及涉及这种调制器的应用，其中，所述调制器通过数据总线与中央模块保持连接。本发明还涉及一种具有至少一个根据本发明的调制器的车辆系统。

背景技术

由DE 19854788A1公开一种用于车辆的车轮模块。所述车轮模块用来对可电控制的制动系统(EBS)中的制动力进行控制。这种车轮模块收到车轮转速信号作为输入信号和其它直接在车轮上采集到的信号。在此，直接在车轮模块内对车轮转速信号和其它信号进行信号处理。另外，该车轮模块经由数据总线与中央模块保持连接。

这种之前公知的解决方案的缺点在于，为了能够直接在车轮模块内对车轮转速信号和其它信号进行信号处理，必须应用复杂地构成的车轮模块。这种车轮模块必须具有例如呈微处理器电路形式的高“智能”。由于这种复杂结构，在生产中这种已知车轮模块非常昂贵。另外，该车轮模块与中央模块相连接，但其中在该中央模块中仅进行更为次级重要的计算，并且借助于数据总线将所述计算传输至该车轮模块。然而，中央模块也还必须具备一定的“智能”，以使得能够执行次级重要的计算。因此，包括已知车轮模块和已知中央模块的制动系统具有大量分别具备自己的“智能”的构件，这使得该制动系统自身非常复杂昂贵，并且总体来说维护该制动系统也非常复杂昂贵。另外，缺点在于，对于配件服务商(替换件、维修等)必须预先库存大量的各种组件。另一缺点在于，各个组件的改变是费时且费成本的，这是因为必须确保与大量其它构件的兼容性。另外，缺点在于，对现有组件的再次利用不能很好地进行。缺点还在于，由于这种复杂组件以很少的件数制成，因此这些组件的成本非常高。

发明内容

因此本发明的任务在于，完成一种调制器，所述调制器能够可广泛应用地、而无需准备地大量地在应用中使用，并且其中，所述调制器通过快速数据总线系统由中央模块进行控制。

该调制器通常情况下能够应用于如下场合，在所述场合，必须收集分散的测量值以及调节压力和/或控制电磁阀和/或调整马达。

根据本发明的调制器的优点在于，降低了其中应用有该调制器的系统的复杂性，所述系列例如是制动系统。通过简单的结构明显地使得对该调制器的维护和保养变得容易。

按照有利方式，该调制器可以作为压力调制器应用在电子制动系统(EBS)中、或者应用在带有防抱死系统(ABS)或者电子稳定程序(ESC)的传统制动系统中、或者应用在空气悬架设备等中。

本发明的另一优点在于，所必需的计算操作仅还在中央模块中执行，由此，可以将“智能”集中在一个系统中，例如集中在制动系统中。通过这种集中简化了系统维护，这是因为例如仅需要将所需的系统软件录入该中央模块中，而不必录入一个或多个调制器中。调制器通过其被安装而实现其目的。

另外，优点在于，由于调制器能够被简单地安装，因此仅须预先库存一种构件，由此件数上升，进而所述构件成本下降。另外，可能实施的对调制器的改变很大程度上与中央模块无关。

根据本发明的调制器被有利地简化至压力调制器的必要资源，例如：处理器、输出级(Endstufe)、两个车轮转速传感器用的输入端、以及压力传感器用的输入端。实现对能被整合的、适配的处理器核心的选择。由此，可以将整套的电路整合至专用集成电路(ASIC)中。所述ASIC按照有利方式以高电压工艺(Hochvoltprozess)，由此，无需独立的电压供给装置。

该调制器的另一优点在于，先通过将调制器与中央模块的连接而闭合调节回路。

在第一优选实施方式中，该调制器从中央模块获取呈开/关电报(EIN-/AUS-Telegramm)形式的信号，由此，例如打开或者关闭连接在该调制器上的阀。

在第二优选实施方式中，可以将中央模块也在调制器中进行整合。

在车辆制动系统的中的调制器的第三优选实施方式中，将ASIC与阀体合成压力调制机构。结果即为单通道调制器(用于一个车轴的一个压力调节回路)。当在一个车轴上需要双通道调制器(两个压力调节回路)时，则将两个ASIC应用于相应的阀体。

另外，具有优点的是，应用快速数据总线系统，例如Flexray。按照有利方式，所应用的数据总线系统的传输速率≥1Mbit/s，并且压力信息的重复速率优选≤5ms。

附图说明

下面结合实施例对根据本发明的调制器进行介绍。在此，相同的构件使用同一附图标记。

其中：

图1示出根据本发明的调制器的原理性结构；

图2示出所述调制器在EBS 4S3M系统中的应用；

图3示出所述调制器在EBS 6S6M系统中的应用；以及

图4示出所述调制器在ABS 4S4M系统中的应用。

具体实施方式

图1以框图形式示出根据本发明的调制器的原理性结构。在此，调制器1包括具有主处理器3的ASIC 2，主处理器3具有整合的或者独立的存储器，例如电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)和/或只读存储器(ROM)和/或随机存取存储器(RAM)。输出级4为了操作连接在输出端8上的电磁阀而也被实现在ASIC 2和/或调制器1上，其中，至少一个输出级4是可以受电流调节的。可由输出级4操作的阀例如被安装在阀体内。此外，ASIC 2具有数据总线用的至少一个输入/或输出端5，该输入/或输出端5例如呈总线接口的形式。所谓的总线驱动器10可以设置在该至少一个输入/或输出端5之后。此外，设置至少一个用于车轮转速传感器的输入端6。ASIC 2具有至少一个信号准备机构11，该信号准备机构11能够为主处理器3对感应式和/或主动式车轮转速传感器的信号进行准备。ASIC 2还能够具有针对非补偿的压力传感器元件的或者(这里未示出的)完全补偿的压力传感器的附加输入端9。当然，ASIC2还通过另一输入端7被供给运行电压。在这里未详尽示出ASIC 2的其它元件，例如电压准备机构、测量负载电流的测量装置、一个或者更多个模拟-数字转换器以及总线控制器和总线监控器。

ASIC 2经由数据总线的至少一个输入/或输出端从中央模块获得控制指令。在根据第一实施方式的最简单情况下，这些控制指令能够作为开/关电报而被传输。ASIC 2依赖于这些控制指令通过输出级4来控制这些输出端上的电磁阀和/或伺服马达，基于此，对电磁阀和/或伺服马达进行打开或者关闭或者调整。在此，车辆制动设备可以是制动回路中的阀，例如是ABS阀。

由于调制器1的输入端和输出端的自由的可配置性，并且由于将功能简化到对所谓原始数据的读取以及由于对输出级的控制，因此调制器1能够极为灵活地应用。由于调制器1的一个或者更多个输出级4的选择性的、受电流调节的设计(参见图1)，代替调制器地例如也可以直接对伺服马达进行控制。

当在具有两个车轴的车辆制动系统中应用该调制器时，通常在每个车轮上应用各一个调制器或者仅在每个车轴上应用各一个调制器。这些调制器经由数据总线与中央模块保持连接，例如在车辆制动设备中与制动控制设备(电子制动系统-电子单元(EBS-ECU)或防抱死制动系统-电子单元(ABS-ECU))保持连接。然而，根据第二实施方式同样可行的是，将中央模块整合在所应用的调制器之一中，由此，能够减少待安装部件的数目。因而例如在具有四个车轮的车辆中，要么是在各个车轮上设有一个调制器(其中，四个调制器均与中央模块保持连接)，要么是将中央模块整合在四个调制器之一中。此外，也可以将多个调制器与中央模块联合，并且例如整合在制动系统的电子单元(ECU)内。

当该调制器应用在制动系统中时，可以将根据第三实施方式的ASIC与阀体组合形成压力调节机构。结果得到了单通道调制器(用于一个车轴的一个压力调节回路)。当在一个车轴上需要双通道调制器(两个压力调节回路)，则将两个ASIC应用于相应的阀体。

图2示出在具有所谓的EBS 4S3M系统(电子制动系统中4个以传感器感测的、带有3个被调制的输出端的车轮)的车辆中调制器的应用。在此，车辆数据按照已知方式从车辆数据总线19直接传送至EBS-ECU15。在该实施方式中，EBS-ECU 15也表现为中央模块。通过CAN转换器模块18来进行对附加信息的读取，CAN转换器模块18在这里被视为制动值给定器26的组成部分。可选地，对于CAN转换器模块18，特别是在CAN转换器模块18设置在车厢内的情况下，也可以考虑独立的设置方案或者整合至EBS-ECU 15内。同样地，EBS-ECU 15能够独立地设置在车厢之内或者车厢之外，或者整合在如下的部件中，例如制动值给定器26或者双通道调制器13。由CAN转换器模块18，将针对输入端24的状况的以及针对驾驶员的制动意愿的、基于制动值给定器26的信号状况的信息，在制动器CAN 20上传送至EBS-ECU 15。

在调制器1(参见图1)中，通过ASIC 2(参见图1)对由车轮转速传感器22生成并经由电子传感器线路32传输的信号进行准备，使得对于车辆速度测定的原始数据能够经由总线接口5(参见图1)在制动器CAN 20上传输至EBS-ECU 15。按照类似方式，对处于压力传感器输入端9(参见图1)以及处于其它可能的模拟输入端上的信号进行准备和传输。

在图2所示的实施方式中，通过具有两个整合式调制器1的双通道调制器13的一侧分别对车辆的车轴进行感测并控制。但是还可以考虑的是，通过带有整合式调制器1的单通道调制器12(参见图3)分别对车轴进行感测和控制。基于由CAN转换器模块18和调制器1经由制动器CAN 20传送至EBS-ECU 15的值，在EBS-ECU 15中生成调节信号，并且然后将相应的控制指令经由制动器CAN 20传送至调制器1。因而，连接在双通道调制器13上的车轮的调节回路通过EBS-ECU 15闭合。对双通道调制器13中电磁阀的控制，基于经由制动器CAN 20发送的控制信号，然后相应地通过调制器1的输出级4(参见图1)以电流调节的方式或者另选地借助于高电平或者低电平来进行。由EBS-ECU 15通过电控制线路31直接对ABS电磁调节阀21进行控制。

通过取消电磁调节阀21和控制线路31而获得EBS的最小配置4S2M(4个以传感器感测的车轮、2个被调制的输出端)。在此，调制器1的智能被简化至硬件故障识别的基本功能、将根据传感器输入信号形成的原始数据发送至EBS-ECU 15、根据由EBS-ECU 15提供的控制参数来控制输出级4(参见图1)以及对装置配置进行简化。

图1的其它构件涉及气动的商用车制动设备中的特点。气动的商用车制动设备具有用于存储压缩空气的储气容器29，其中，储气容器29经由气动的储备线路30通过双通道调制器13与制动缸27保持连接。此外，制动值给定器26还经由气动控制线路28通过双通道调制器13与制动缸27连接。另外，CAN转换器模块18还可以具有其它的电输出端23和警示灯25。

图3示出将调制器按照针对三车轴车辆的可行的改进配置方式应用在电子调节的车辆制动系统的所谓EBS 6S6M系统中。在此，示出具有电子稳定程序(ESC)、挂车控制机构和整合式空气悬架调节机构的6S6M系统(6个以传感器感测的车轮、6个被调制的输出端)。在相对于根据图2的框图的扩展中，通过整合在双通道调制器13内的两个调制器1对后轴以及附加轴进行感测和控制。在前轴上附加地安装了带有整合式调制器1的单通道调制器12，用以进行感测和控制。基于针对具有配置2S1M(2个以传感器感测的车轮、1个被调制的输出端)的单通道调制器12，具有两个用于感测车轮转速的输入端的调制器1的设计，而针对双通道调制器13获得了可行的配置2S2M或4S2M。因此，能够实现车轴调节和车轮调节的任意配置。

此外，在图3中还示出调制器1的与车轴调节或者车轮调节不同的应用可能性。这样，依据图3，挂车控制(如所示地，通过联接头储备器37和联接头制动器36)通过带有整合式调制器1的挂车控制调制器14来进行，其中，类似于车轮调节或者车轴调节地，由调制器1仅采集原始数据，并且将该原始数据经由制动器CAN 20发送至EBS-ECU 15。以类似于EBS-ECU 15内的车轮调节的方式对原始数据进行评估并计算出用于固有的制动压力调节的控制时间。于是，调制器1相应于所提供的控制指令地对输出级4进行控制(参见图1)。

以类似方式也实现了空气悬架机构的水平调节。通过带有整合式调制器1的伸缩囊压力调节阀33经由另一传感器线路40读出水平传感器35的信号，并将该信号传送至EBS-ECU 15。通过该伸缩囊压力阀33向空气悬架伸缩囊34供应压缩空气，用以抬高或者降低附加轴。在需要时，其它传感器可以通过模拟-数字转换器对例如伸缩囊压力进行读取，并传送原始数据。以类似于EBS-ECU 15内的车轮调节的方式，对原始数据进行评估并计算出用于固有的伸缩囊压力调节的控制时间。

此外，还可以将ESC传感器模块16连接在制动器CAN 20上，ESC传感器模块16采集车辆的尤其针对电子稳定调节的行驶状态。另外还能够对与车辆数据总线19连接的转向角传感器17的信号进行评估。

图4示出在车辆的传统防抱死制动系统中所谓的ABS 4S4M系统内调制器的应用，其中，在这里，应用脚制动阀39来代替制动值给定器26(参见图1和图2)。在这里，针对4S4M系统(4个以传感器感测的车轮、4个被调制的输出端)通过带有整合式调制器1的双通道调制器13来读取关于车轴或者车轮的数据。基本如已在图2中介绍的那样，将原始数据传送至ABS-ECU 15并且进行固有的调节。选择性的是，在ABS-ECU 15设置在车厢内的情况下，可以将CAN转换器模块18整合至ABS-ECU 15内，抑或在设置在车厢外的情况下，可以将ABS-ECU 15整合至双通道调制器13内。

在此，仅通过ABS-ECU 15来对双通道调制器13的“仅在ABS或者说ASR(ASR：牵引力控制系统)情况下或者在扩展系统中同样在ESC调节期间”，在为了进行压力调节而对阀磁体控制的方面的改变的功能性进行控制。

可选地，针对前轴也可以将调制器1整合至ABS电磁调节阀21内。然后，以类似于双通道调制器13的方式，基于ABS-ECU 15的通过制动器CAN 20传送的控制指令来进行对阀磁体的控制。因而，于是可以与双通道调制器13相关联地示出例如6S4M系统(6个以传感器感测的车轮、按侧对两个后轴进行选低(Select Low)调节的4个被调制的输出端)。

可选地，也可以在前轴上使用带有整合式调制器1的单通道调制器12，用以读取原始数据并且控制阀磁体，用以在ESC调节或者RSC调节(RSC：防倾翻稳定控制)期间进行压力调节。如图4所示，于是由ABS-ECU 15直接控制ABS电磁调节阀22。

此外，所示车辆系统还可以具有气动的挂车控制阀38，其中，可以通过该挂车控制阀38向车辆挂车(这里未示出)供应用于制动操作的压缩空气(如所示地，通过联接头制动器36进行)，并且可以向挂车内其它压缩空气消耗器供应压缩空气(如所示地，通过联接头储备器37进行)。

附图标记

1 调制器

2 ASIC

3 主处理器

4 输出级

5 数据总线/总线接口的输入/或输出端

6 车轮转速传感器的输入端

7 其它输入端

8 输出端

9 附加输入端

10 总线驱动器

11 信号准备机构

12 单通道调制器

13 双通道调制器

14 挂车控制调制器

15 EBS-ECU/ABS-ECU(中央模块)

16 ESC传感器模块

17 转向角传感器

18 CAN转换器模块

19 车辆数据总线(CAN)

20 制动器CAN

21 ABS电磁调节阀

22 车轮转速传感器

23 电输出端/负载

24 电输入端/负载

25 警示灯

26 制动值给定器

27 制动缸

28 气动控制线路

29 储气容器

30 气动的储备线路

31 电控制线路

32 电传感器线路

33 伸缩囊压力调节阀

34 空气悬架伸缩囊

35 水平传感器

36 联接头制动器

37 联接头储备器

38 挂车控制阀

39 脚制动阀

40 其它传感器线路

Claims

1.车辆系统，所述车辆系统具有中央模块（15）和至少一个调制器（1），所述调制器（1）是用于商用机动车中气动制动系统的调制器（1），所述调制器（1）通过数据总线（20）与中央模块（15）保持连接，其中，所述调制器（1）具有至少一个用于采集测量值的输入端（6）和至少一个用于控制至少一个电磁阀的输出端（8），其特征在于，首先通过所述调制器（1）与所述中央模块（15）经由所述数据总线（20）连接才以如下方式将用于操作所述至少一个电磁阀的调节回路闭合，即，将通过所述调制器（1）采集的所述测量值传输至所述中央模块（15），其中，首先在所述中央模块（15）内根据所述测量值计算出用于操作所述至少一个电磁阀的控制指令，并且其中，经由所述数据总线（20）将所述控制指令传输至所述调制器（1），由此，所述调制器（1）依赖于经由所述数据总线（20）传输的所述控制指令来对所述至少一个电磁阀进行控制，所述调制器（1）还包括ASIC（2）、用于所述调制器（1）的电压供给的输入端（7）以及用于所述数据总线（20）的至少一个输入/或输出端（5）。

2.根据权利要求1所述的车辆系统，其特征在于，所述ASIC（2）具有主处理器（3）以及用于操作所述电磁阀的输出级（4）。

3.根据权利要求1或2所述的车辆系统，其特征在于，所述ASIC（2）具有用于对输出级（4）进行控制的主处理器（3），并且所述输出级（4）设置在所述ASIC（2）之外。

4.根据权利要求1所述的车辆系统，其特征在于，所述调制器（1）获得呈开/关电报形式的、用以操作所述至少一个电磁阀的所述控制指令。

5.根据权利要求1所述的车辆系统，其特征在于，所应用的所述数据总线（20）具有≥1Mbit/s的传输速率。

6.根据权利要求5所述的车辆系统，其特征在于，所述数据总线（20）以≤5ms的重复速率传输所述控制指令。

7.根据权利要求5或6所述的车辆系统，其特征在于，所述数据总线（20）是所谓的Flexray-数据总线。

8.根据权利要求1-2以及4-6之一所述的车辆系统，其特征在于，所述车辆系统具有至少两个所述调制器（1），其中，将所述中央模块（15）整合在一个调制器（1）内。

9.根据权利要求1-2以及4-6之一所述的车辆系统，其特征在于，调制器通过其被安装在所述车辆系统中才实现其目的。

10.调制器，所述调制器设立成用于在根据前述权利要求之一所述的车辆系统中运行。

11.中央模块，所述中央模块设立成用于在根据权利要求1至9之一所述的车辆系统中运行。

12.根据权利要求1所述的车辆系统中的调制器在空气悬架设备中或者在电子制动系统（EBS）中或者在传统的制动系统中作为压力调制器的应用，其中，所述制动系统装备有防抱死系统（ABS）或者电子稳定程序（ESP）。

13.根据权利要求1所述的车辆系统中的调制器作为用于对行程传感式电动马达和/或力传感式电动马达进行控制的执行机构的应用。