CN102143870A - 用于液压制动增压的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于增强液压机动车制动系统中的液压制动压力的技术，其中，按照驾驶员控制的方式产生该液压机动车制动系统中的制动压力的第一压力分量。该方面的方法包括以下步骤：获取指示车辆的减速的减速值；以及作为所述减速值的函数来产生附加的第二压力分量。

Description

用于液压制动增压的方法和设备
技术领域
本发明总体涉及制动辅助设备。更具体地说，本发明涉及用于车辆制动系统的液压制动增压(boosting)技术。
背景技术
所谓的制动辅助设备是现有技术，制动辅助设备具有在检测到存在危险情形时使驾驶员控制的制动操作最优化的任务。例如根据制动系统的驾驶员控制的致动的特性概况(profile)来检测危险情形。为此，在驾驶员为了制动目的而在主缸中产生压力的液压制动系统中，可以在压力传感器的帮助下确定制动系统的驾驶员控制的致动，该压力传感器获取主缸中的主要的压力。这样，如果主缸压力以高于预定阈值(紧急制动操作)的速率增加，则检测到危险情形。
为了在检测到危险情形的情况下使制动操作最优化，已知的制动辅助设备通常启动ABS制动操作。换言之，制动系统中的液压压力与驾驶员无关地增加至使机动车的制动系统在轮闸处产生最大制动作用力的程度。同时，ABS系统通过适当地改变轮闸处的致动压力来防止机动车失去方向稳定性。
由于当前的液压机动车制动系统配备有ABS系统或ESC(电子稳定性控制)系统，所以已经安装了用于利用制动辅助设备来辅助制动操作所需的全部部件。然而，为了使用制动辅助设备，必须非常可靠地确定主缸中的压力以避免错误的制动辅助操作。然而，出于该原因安装的高质量的压力传感器或冗余的压力传感器确实显著增加了制动系统的成本。
而且存在这样的液压制动系统，出于成本原因这些液压制动系统必须在没有传感器的情况下针对主缸压力进行完全管理。因此在这些制动系统中，至今还没有实现液压制动辅助设备。
因此，本发明的目的是提供一种技术，利用该技术来克服前面提到的限制，以在机动车制动系统中实现制动辅助功能。
发明内容
根据第一方面，一种增强液压机动车制动系统中的液压制动压力的方法，其中，按照驾驶员控制的方式产生制动系统中的制动压力的第一压力分量，该方法包括以下步骤：获取指示车辆的减速的减速值；以及作为该减速值的函数产生附加的第二压力分量。
第一压力分量的驾驶员控制的产生可以包括以下步骤：利用设置在主缸的上游的制动增压器来进行机械制动增压或气动制动增压。可以根据机动车的速度得到指示机动车的减速的减速值。可以根据至少一个轮速传感器的至少一个信号来间接或直接地得到该减速值。另选地或附加地，可以基于一个或更多个其它的传感器信号来确定该减速值。
产生第二压力分量，使得第二压力分量与第一压力分量大致成比例。另选地，第一压力分量与第二压力分量之间可以存在不同的关系，例如具有至少部分指数或对数级数的关系。该两个压力分量之间还可以存在恒定差(“偏移量”)和/或可以使用恒定量的第二压力分量。
可以作为减速值的绝对值或变化速率的函数来产生第二压力分量。在这种情况下，该方法可以包括以下步骤：将所获取的减速值与阈值进行比较。该阈值可以是预定的，或取决于参数。与该阈值的比较还可以取决于更多条件，例如机动车的绝对减速或绝对制动压力和/或制动压力分量。
该方法还可以包括以下步骤：控制压力提供设备以产生第二压力分量。该控制可以包括启动(activate)和/或停止(deactivate)电操作的泵和/或开启和/或关闭蓄力器(例如，膜片式蓄力器)的用于加压液压流体的进给管线(例如，利用电致动的阀)。
该方法还可以包括以下步骤：限制第二压力分量和/或制动压力。该步骤可以包括控制例如ISO阀的压力限制设备。限制第二压力分量和/或制动压力所针对的值可以是预定的，或取决于参数。
该方法还可以包括以下步骤：基于减速值确定与第一压力分量关联的第一压力值。在这种情况下，如果需要，可以设计没有压力传感器的制动系统(因此，是经济的)。还可以将第一压力值提供给车辆的其它组件。
该方法还可以包括以下步骤：检查利用压力传感器确定的并与第一压力分量相关联的第二压力值的真实性。在这种情况下，可以考虑以下事实：与利用压力传感器确定的第二压力值相比，与第一压力分量关联的第一压力值更慢地改变和/或具有时间延迟。该差别可能由液压系统中的液压流体的流动行为(例如由于节流(throttling))造成。
该方法可以包括以下步骤：将第一压力值与第二压力值进行比较。在进行该比较步骤之前，利用一个信号或两个信号的恒定加数来进行缩放和/或加载，使得如果制动系统无故障则两个压力值大致相等。在进行该比较步骤之前，该两个信号中的一个的测量值还可以有时间延迟以考虑液压流体的流动行为。
如果确定第二压力值缺乏真实性，则该方法可以包括以下步骤：输出告警信号。该告警信号可以针对机动车的驾驶员，并且该告警信号可以包括例如视觉、听觉和/或触觉告警。输出告警信号的步骤还可以包括以下步骤：在错误存储器中写入消息。如果已经确定缺乏真实性，则还可以停止液压制动辅助设备的功能。
根据第二方面，提供一种具有程序代码装置的计算机程序产品，用来当在处理单元(例如，电子控制单元，也称为ECU)上运行该计算机程序产品时执行前面描述的方法。这种处理单元还可以控制机动车的制动功能，例如ABS或ESP。
该计算机程序产品可以存储在计算机可读数据载体上。例如，该计算机程序产品可以存储在移动数据载体(诸如磁盘、硬盘、CD或DVD)上或存储在固定数据载体(诸如半导体存储器(例如RAM、ROM、EPROM、EEPROM、NOVRAM或FLASH))上。
第三方面包括：用于增强液压机动车制动系统中的液压制动压力的设备，其中，可以按照驾驶员控制的方式产生制动系统中的制动压力的第一压力分量；获取检测设备，其用于获取指示车辆的减速的减速值；以及产生设备，其用于作为该减速值的函数来产生制动压力的附加的第二压力分量。该获取设备可以包括例如传感器，该传感器获取机动车的至少一个轮的轮速信号和/或直接获取车辆速度。该产生设备可以包括例如电致动的泵。
该设备还可以包括用于基于减速值来确定第一压力值的确定设备，该第一压力值与第一压力分量相关联。该确定设备可以提供与第一压力值相对应的信号。
该设备可以包括用于检查第二压力值的真实性的真实性检查设备，利用压力传感器来确定该第二压力值，并且该第二压力值与第一压力分量相关联。该真实性检查设备可以配置有确定设备作为公共处理单元。
而且该设备可以包括用于限制第二压力分量和/或制动压力的限制设备。可以例如利用电信号(诸如脉冲宽度调制(PWM)信号、电信号的电流、电压或频率)来控制该限制设备。
附图说明
现在结合附图来描述本发明的其它特征和优点，附图示出：
图1是机动车制动系统的第一实施方式的图解概图；
图2是图1的机动车制动系统的变型；
图3是在正常位置中的根据图1和图2中的一个的机动车制动系统中的液压单元的液压框图；
图4是液压制动增压操作期间根据图3的液压单元；
图5是增强根据图1和图2中的一个的机动车制动系统中的制动压力的方法的实施方式的流程图；以及
图6是在液压制动增压操作期间根据图4的液压单元中的参数的特性的示例。
在这些图中，相同和/或相互对应的元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出液压机动车制动系统100的实施方式，液压机动车制动系统100由驾驶员105致动，并包括：液压单元110、至少一个轮闸115、获取设备120、电子控制单元(ECU)125和压力产生设备130。
驾驶员105利用液压单元110产生第一制动压力分量。利用压力产生单元130产生液压单元110中的第二压力分量。液压单元110利用这些压力分量的总和使得轮闸115致动。尽管下面的描述仅基于单个轮闸115，但可以利用液压单元110来致动任意数量的可选的单独可致动的轮闸115。
当致动轮闸115时，安装了全部示出的组件的机动车(未示出)被制动，并因此减速。这样，轮闸115间接地作用于获取设备120，获取设备120获取机动车的减速。在图1中通过虚线箭头示出该关系。获取设备120可以处理例如所测量的速度值或机动车的一个或更多个轮速传感器的测量值。电子控制单元125基于由获取设备120提供的减速值来控制压力产生设备130，压力产生设备130产生制动压力的第二压力分量。
利用图1所示的结构，可以按照下面描述的方式将液压制动辅助设备集成到机动车制动系统100中，该液压制动辅助设备在没有用于确定驾驶员控制的压力的压力传感器的情况下进行管理。
图2示出液压机动车制动系统200的另一实施方式，液压机动车制动系统200是图1所示的液压机动车制动系统100的扩展。除了已经结合图1描述的制动系统100的元件以外，液压机动车制动系统200还包括压力传感器135、确定设备140、真实性检查设备145和告警设备150。
利用确定设备140，按照结合图1所述的方式，基于由获取设备120提供的减速信号来确定液压单元110的(主缸压力的)-由驾驶员105产生的-第一压力分量的第一压力值。此外，利用传感器135，获取第一压力分量的第二压力值。将这两个压力值提供给真实性检查设备145，以检查真实性。
真实性检查设备145基于由确定设备140提供的第一压力值来确定由压力传感器135提供的第二压力值的真实性。作为该真实性检查的结果，真实性检查设备145将真实性信号提供给ECU 125。在成功的真实性检查的情况下，由压力传感器135提供的第二压力值被识别为有效的，并形成随后的控制机制或调节机制的基础。这些机制同样可以具体包括液压制动辅助设备的已知功能。真实性检查设备145还被配置为在第二压力值缺乏真实性的情况下利用告警设备150输出告警和/或利用第一压力值重写第二压力值。
由于真实性检查设备145执行的真实性检查，可以在制动系统200中使用(低成本的)标准质量的压力传感器135来控制液压制动辅助设备，并通过利用真实性检查设备145检查主缸压力值的真实性来保证液压制动辅助设备的功能的高的操作可靠性。
图3示出在正常位置中的图1和图2的液压单元110的细节。液压单元110利用部分存储在容器305中的液压流体来进行操作。为了产生制动压力(通过对液压流体加压来形成该制动压力)，使用主(制动)缸310，由驾驶员(未示出)利用踏板315来致动主(制动)缸310。利用制动助力器(booster)320气动地增大由该驾驶员引入的力F。
从主缸310提供第一制动回路I和第二制动回路II，其中，各个制动回路包括两个轮闸115。由于制动回路I、II是大致相同的结构，这里仅详细地表示第一制动回路I。根据机动车的哪个轮闸由哪个制动回路进行供给(supply)，结果是前/后轴分离(即，一个制动回路对前轴的轮闸进行供给，并且另一制动回路对后轴的轮闸进行供给)或对角线分离(即，各个制动回路对一个前轮的轮闸和对角线相对的后轮的轮闸进行供给)。对于本实施方式，轮闸115中的制动压力的单独调节(modulation)不重要，因此下面的描述不在多个轮闸115之间进行区分。
由2位2通(2/2-way)阀325、330、335和340来确定从主缸310到轮闸115的液压连接，2位2通阀325、330、335和340由电磁体致动，并在非致动(即，电非启动状态)时占据图3所示的正常位置。这里，正常位置具体表示阀325和335各自占据它们的连通(let-through)位置，而阀330和340各自占据它们的截止(blocking)位置。
为了利用液压单元110执行行车制动操作，在阀325、330、335和340的所示正常位置中，主缸310和轮闸115之间存在直接液压连接。因而，在制动踏板315的致动状态中，轮闸115中存在制动压力，该制动压力的值取决于由驾驶员105引入的力F。
利用可选的压力传感器355来获取主缸310中存在的压力。在根据图1的实施方式中可以省略压力传感器355。
图3所示的液压单元110同样是现有技术，并被安装在机动车中以实现ABS功能和/或ESP功能。因此，此处不说明该方面中公知的操作的模式，具体为在轮闸115处的压力产生(building)阶段、压力保持阶段和压力减小阶段期间阀325-340的控制方法和电动机350的控制方法。
如果驾驶员从行车制动操作开始执行紧急制动操作或者执行紧急制动操作而不是行车制动操作，则可以例如从主缸310中的比预定尺度(dimension)更快的压力增加来对此进行检测。在这种情况下，执行制动压力的自动液压增压，以辅助驾驶员。
图4示出在这种液压制动增压操作期间的图3的液压单元。与图3不同，压力控制阀335处于截止位置，并且阀340处于连通位置；而且电动机350致动泵345以产生附加的压力分量。
在图4所示的压力控制阀335的位置中，在主缸310与轮闸115之间不存在直接的液压连接。相反，阀340释放从主缸310到泵345的吸入侧的液压连接。例如，被配置为径向活塞泵的泵345用于增加制动压力分量，该制动压力分量可用于轮闸115并返回到驾驶员。电动泵345与其传送的方向相反地被截止。由于电动机350的旋转速度通常可调整和/或可控制，所以泵345的传送速率可以调整。电动机350通常还同时致动第二制动回路II的泵(这里没有详细示出)。
泵345从主缸310抽取已经处于驾驶员产生的压力下的液压流体。除了该压力分量以外，泵345还产生附加的压力分量，使得在泵345的排出端在包括驾驶员控制的第一分量以及泵345产生的第二分量的压力下提供液压流体。处于该累积的压力下的液压流体最终作用于轮闸115，使得它们制动机动车(未示出)。
阀335是电子可调节压力控制阀(“ISO阀”)。作为电控制信号(例如，脉冲宽度调制信号)的函数，压力控制阀335的入口侧与出口侧之间的最大压力差可调节。如果现有的压力差超过所调节的值，则关闭的压力控制阀335自动开启。
但是，返回到驾驶员的第一压力分量同样作用于压力控制阀335的两侧，即，直接作用于入口侧，通过阀340和泵345间接地作用于出口侧，由泵345产生的第二压力分量仅作用于压力控制阀335的入口侧。因此，返回到驾驶员的第一压力分量的变化对于利用压力控制阀335的压力限制没有影响，更确切地说，制动压力的驾驶员控制的压力分量与压力限制功能无关。因而，在驾驶员控制的第一压力分量变化的情况下，作用于轮闸115的总的制动压力进而机动车的减速a根据该变化而变化。假设压力控制阀335和电动机350恒定启动，因此车辆减速a(和/或指示该减速a的参数)与主缸310中存在的第一压力分量之间存在比例关系。假设已知压力控制阀335和电动机350启动，则可以根据具体的减速a来推断驾驶员控制的第一压力分量。
图5示出增强诸如图1或图2的机动车制动系统中的制动压力的方法的流程图500。该方法始于步骤510。在随后的步骤520中，获取车辆减速a。在随后的步骤530中将所获取的车辆减速a与阈值进行比较。如果该车辆减速a低于该阈值，则该方法继续进行步骤540，在步骤540中，启动压力提供设备，使得该压力提供设备所产生的压力为0。接着，该方法返回到步骤520。
然而，如果在步骤530中确定减速值a大于或等于阈值，则该方法继续进行步骤550。在步骤550中，启动压力提供设备，使得该压力提供设备所产生的第二压力分量例如与第一压力分量成比例。接着，该方法再次继续进行步骤520。
图6示出在如图1或图2的机动车制动系统中利用液压制动增压进行制动操作期间的机动车的减速和各种压力的特性的示例。
图6的上部和下部参照公共的水平延伸的时间轴t。在图6的上部中，在垂直方向上示出减速(以[g]为单位的a)。描绘出车辆减速610的特性和由泵345提供的增压压力630的分量615。在图6的下部中，在垂直方向上示出压力(以[巴]为单位的p)。这里，描绘出图4的主缸310中的主缸压力620(第一压力分量)的特性、图4的由泵345产生的增压压力630(第二压力分量)的特性以及图1至图3的轮闸115处的轮闸压力640(虚线)的特性。应当指出，在图6的下部中，参照主缸压力620示出增压压力630，使得在图6中在泵345的输出端处可用的制动压力可作为主缸压力620与增压压力630的和直接读出。
在时间t0，作为驾驶员105致动液压单元110的结果，主缸压力620开始增加。在短暂延迟(由通过液压单元110的液压流体的流动行为所造成)后，从时间t1开始，轮闸压力640和车辆减速610也增加。
在时间t2(根据减速610已经达到预定值(这里为0.2g)的时间来标出)，检查减速610的增加是否比预定尺度更快。该处理与图5中的步骤420相对应。在所示的示例中是这种情况，使得从时间t2开始，利用泵345来产生增压压力630(参照图5中的步骤450)。
作为附加的增压压力630的结果，在短暂的延迟(参见上文)后，轮闸压力640也更剧烈地增加，直到在与主缸压力620与增压压力630的和相对应的压力值处轮闸压力640得到最大值为止。叠加在轮闸压力640上的微小波动源自ABS系统和/或ESP系统的压力调节，并且在本上下文中不太重要。按照与轮闸压力640类似的方式，车辆减速610也增加。
在时间t3，轮闸压力640和减速610这二者已经达到它们各自的最大值。值610-640保持基本恒定直至时间t4。在时间t4，主缸压力620在驾驶员控制下开始降低。按照相应的方式，轮闸压力640和减速610也降低。然而增压压力630初始时(相对于主缸压力620)保持基本恒定。
根据车辆减速时的主缸压力620的分量小于50％的时间来标出时间t5。从时间t5开始，增压压力630按照与主缸压力620的降低成比例的方式减小。结果，减速分量615也减小，并且轮闸压力640和减速610进一步降低。
通过增压压力630变为低于预定阈值(这里为20巴)和/或通过由增压压力630导致的机动车的减速下降为低于预定值(这里为0.2g)的值来限定时间t6。从时间t6开始，增压压力630按照斜坡形方式下降至值0，由此减速分量615也下降为0。在所示的图中，增压压力630(进而减速分量615)在时间t7处达到值0。因此轮闸压力640仅跟随主缸压力620直到制动操作在时间t8处结束。按照相应的方式，减速610也在时间t7和时间t8之间仅慢慢降低为0。
通过所提出的技术，可以在液压机动车制动系统中实现液压制动辅助设备，该液压机动车制动系统在没有传感器或具有用于确定主缸压力的简单(并且低成本)传感器的情况下进行完全管理。这意味着一方面可以节省生产成本，而另一方面，可以利用很小的费用将已经具有所述的先决条件的ABS系统和/或ESP系统的车辆改进为具有液压制动辅助设备的车辆。

Claims (15)

1.一种增强液压机动车制动系统(100、200)中的液压制动压力的方法(400)，其中，按照驾驶员控制的方式产生所述液压机动车制动系统中的制动压力的第一压力分量，该方法包括以下步骤：
获取(420)指示车辆的减速的减速值；以及
作为所述减速值(a)的函数，产生(450)附加的第二压力分量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，产生所述第二压力分量，使得所述第二压力分量与所述第一压力分量大致成比例。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，作为所述减速值(a)的绝对值或变化速率的函数来产生所述第二压力分量。
4.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法还包括以下步骤：启动压力提供设备(345)以产生所述第二压力分量。
5.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法还包括以下步骤：限制所述第二压力分量和/或所述制动压力。
6.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法还包括以下步骤：基于所述减速值(a)来确定与所述第一压力分量相关联的第一压力值。
7.根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法还包括以下步骤：检查利用压力传感器(135)确定的、并与所述第一压力分量相关联的第二压力值的真实性。
8.根据权利要求6和权利要求7所述的方法，该方法还包括以下步骤：将所述第一压力值与所述第二压力值进行比较。
9.根据权利要求7或权利要求8所述的方法，该方法还包括以下步骤：在确定所述第二压力值缺乏真实性时，输出告警信号。
10.一种具有程序代码装置的计算机程序产品，该程序代码装置用于在所述计算机程序产品在处理单元(125)上运行时执行根据上述权利要求中任一权利要求所述的方法。
11.一种根据前述权利要求所述的计算机程序产品，该计算机程序产品存储在计算机可读数据载体上。
12.一种用于增强液压机动车制动系统中的液压制动压力的设备，其中，按照驾驶员控制的方式来产生所述液压机动车制动系统中的制动压力的第一压力分量，所述设备包括：
获取设备(120)，其用于获取指示车辆的减速的减速值(a)；以及
产生设备(130)，其用于作为所述减速值(a)的函数来产生所述制动压力的附加的第二压力分量。
13.根据权利要求12所述的设备，该设备的特征在于，该设备还包括确定设备(140)，该确定设备(140)用于基于所述减速值(a)来确定与所述第一压力分量相关联的第一压力值。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的设备，该设备的特征在于，该设备还包括真实性检查设备(145)，该真实性检查设备(145)用于检查利用压力传感器确定的、并与所述第一压力分量相关联的第二压力值的真实性。
15.根据权利要求12至权利要求14中任一权利要求所述的设备，该设备的特征在于，该设备还包括限制设备(335)，该限制设备(335)用于限制所述第二压力分量和/或所述制动压力。
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