CN102398585A - 用于控制机动车的制动设备的方法以及用于机动车的制动设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的制动设备和一种用于控制该制动设备的方法。所述制动设备包括液压的运行制动系统、电机（2）和机电的制动装置（9），其中所述液压的运行制动系统包括制动力放大器（5）并且能够通过制动操纵元件（6）由驾驶员通过肌肉力来操纵，并且所述电机（2）能够为了使机动车制动而作为发电机来运行。根据所述制动操纵元件（6）的操纵位移来确定额定制动力矩（Mges）。所述液压的运行制动系统在所述制动操纵元件（6）与主制动缸（4）之间具有空行程（Sleer），在该空行程（Sleer）中通过所述液压的机动车制动设备不产生制动力矩（Mhydr）。在所述空行程（Sleer）的范围内，通过所述发电机（2）和/或机电的制动装置（9）来产生所述额定制动力矩（Mges）并且如此根据所述发电机（2）的在所述额定制动力矩（Mges）中所占份额（Mgen）来调整所述机电的制动装置（9）的在所述额定制动力矩（Mges）中所占的份额（MDIH），从而对所述发电机份额（Mgen）的波动进行补偿。

Description

用于控制机动车的制动设备的方法以及用于机动车的制动设备
技术领域
本发明涉及一种用于控制机动车的制动设备的方法和一种用于机动车的制动设备。
背景技术
已知具有一台内燃机和一台（或者多台）电机的所谓的混合动力车辆，所述混合动力车辆按行驶状况由所述内燃机、所述作为马达运行的电机驱动或者也由所述内燃机和电机共同驱动。混合动力车辆的特殊的特征是通过所谓的再生的制动来回收制动能量。在此所述电机作为发电机来运行并且将在此产生的电能返馈到机动车的蓄能器比如蓄电池或者超级电容器中。通过这种方式储存的能量而后能够在需要时再次提取。通过再生制动在制动时减少机动车的损耗功率，从而再生制动相应地表示着一项用于减少消耗及排放的措施。不过在此始终应该注意，再生的制动不得对制动距离产生消极影响。
在发电机运行中所述电机能够产生的制动力矩以及由此产生的制动功率此外取决于车辆速度。以发电机方式运行的电机直至机动车的停车状态不允许恒定的制动力矩。所以仅仅通过再生的制动不能使机动车制动直至停车状态。因此在停车过程中，传统的液压的运行制动器对所述电机的缺省的制动作用进行补偿。在发电机运行中所述电机的制动作用也取决于所述蓄能器的充电状态。在蓄能器充满电时，所述电机不作为制动机组来使用，从而必须通过传统的运行制动器来施加全部的制动力矩。即使在非自动化的变速器换档的情况下踩踏离合器，当电机没有直接配属于机动车车轮时，所述电机在机械方面与机动车车轮分开，从而中断制动作用。相对于车辆的总制动作用在发电机运行中对所述电机的制动作用的补偿可以交由驾驶员完成。以比如电子的方式控制制动设备的制动作用也能够或多或少地有效地对由所述电机施加的制动作用的份额进行补偿。在发电机运行中取决于所述电机的制动作用来控制制动设备的制动作用，这可以被称为“修整（Verblenden）”。
文献DE 10 2006055799 A1公开了一种用于对机动车进行再生的制动的方法，对于该方法来说求得代表所期望的总制动力矩的额定参量并且将其按份额分配到至少一个机电的制动装置以及一台发电机上，所述机电的制动装置以及发电机分别转化总制动力矩的一部分。在此根据所述发电机的份额来调整所述机电的制动装置的份额，用于对发电机份额的波动进行补偿。
发明内容
本发明提供一种用于控制机动车的制动设备的方法，所述制动设备具有液压的运行制动系统、电机以及机电的制动装置，其中所述液压的运行制动系统包括制动力放大器并且能够通过制动操纵元件由驾驶员通过肌肉力来操纵，并且所述电机能够为了使机动车制动而作为发电机运行。在此取决于所述制动操纵元件的操纵位移来确定表征额定制动力矩的额定参量。所述液压的运行制动系统在所述制动操纵元件与主制动缸之间具有空行程，在该空行程中通过所述液压的机动车制动设备不产生制动力矩。在所述空行程的范围内，所述额定制动力矩通过所述发电机和/或机电的制动装置来产生，其中在所述空行程的范围内所述机电的制动装置的在所述额定制动力矩中所占的份额如此根据所述发电机的在所述额定制动力矩中所占份额来调整，从而对所述发电机份额的波动进行补偿。
此外，本发明提供一种用于机动车的具有液压的运行制动系统的制动设备，所述制动设备具有制动力放大器，该制动设备可以通过制动操纵元件由驾驶员通过肌肉力来操纵并且在所述制动操纵元件与主制动缸之间具有空行程，在所述空行程中通过所述液压的车辆制动设备不产生制动力矩。此外所述制动设备包括能够为了使机动车制动而作为发电机来运行的电机以及机电的制动装置。借助于位移传感装置来检测所述制动操纵元件的操纵位移并且在此基础上确定表征额定制动力矩的额定参量。控制单元如此控制所述电机和机电的制动装置，从而在所述空行程的范围内通过所述发电机和/或机电的制动装置来产生所述额定制动力矩并且在所述空行程的范围内根据所述发电机的在所述额定制动力矩中所占份额来如此调整所述机电的制动装置的在所述额定制动力矩中所占份额，从而对所述发电机份额的波动进行补偿。
本发明基于这样的基本构思，即在空行程的范围内通过机电的制动装置的制动力矩来修整可以通过所述电机的发电机方式的运行方式产生的波动的制动力矩，在所述空行程的范围内所述液压的机动车制动设备不产生制动力矩。驾驶员因此感觉到在施加到所述制动操纵元件比如制动踏板或者制动杆上的力、操纵位移与机动车的所得到的减速之间保持相同的关联。越来越多的机动车总归要配备用作驻车制动器的机电的制动装置。对于这样的机动车来说，本发明能够以极小的技术上的额外花费来实现。反之，所述按本发明所需的机电的制动装置也可以作为驻车制动器用在至今不具有这样的制动装置的机动车中。
通过利用驾驶员的肌肉力来形成制动压力这种方式，所述按本发明的方法以及按本发明的制动设备与纯粹的外力制动系统，比如线控制动系统相反没有提高功率需求。但是，所述制动设备明显比外力制动系统成本低廉并且更易于实现。
按照本发明的一种实施方式，所述机电的制动装置构造为鼓式制动器，该鼓式制动器与液压的盘式制动器相组合。这样的制动器也经常被称为DIH制动器（DIH：鼓式刹车片）。借助于所述DIH制动器，也可以容易地实现附加功能，比如坡路控制系统（Hill Hold Control）或者调速设备（速度控制器）。
按照本发明的一种实施方式规定，如此控制所述制动力放大器，从而像在纯液压的制动过程中一样实现反映踏板作用力、踏板行程与制动压力或者说制动力矩之间的函数的关联的踏板特征。通过这种方式，所述按本发明的控制装置不会导致驾驶员的所习惯的驾驶或者说制动感觉的不被期望的变化。因为对于纯液压的制动系统来说仅仅液压压力引起了机动车减速，但是对于按本发明的制动设备来说所述液压的运行制动系统、以发电机方式运行的电机以及机电的制动装置的制动力矩的相应的总和引起了机动车减速，所以为了实现未改变的踏板特征必须相应地降低尤其是用于实现经常也被称为“跳入（Jump-In）”的制动力放大器的跳跃功能的液压压力。
为了在制动过程中始终保证机动车的稳定性并且为了在不取决于所述发电机和机电的制动装置的制动力矩的作用点（前轴或后轴）的情况下可靠地避免机动车的被感觉到有干扰的俯仰颠簸运动的发生，可以如此规定所述空行程，使得所述额定制动力矩在所述空行程结束时引起机动车的小于或者等于0.1g的减速。
附图说明
本发明的实施方式的其它特征和优点从以下参照附图所作的说明中获得。其中：
图1是按本发明的制动设备的示意图，
图2是组合的液压-电气的车轮制动器的示意图，
图3是在空行程的范围内制动力矩的时间上的变化曲线，
图4是按本发明的制动设备的踏板特征曲线，并且
图5是纯液压的制动设备的踏板特征曲线。
具体实施方式
在图1中示出的按本发明的制动设备1设置用于未示出的通过电机2来驱动的机动车。在实施例中，所述电机2作用于车轴比如后轴3的两个未示出的车轮。所述电机2也可以作用于所有车轮。同样，也可以为每个被驱动的车轮设置自己的电机。为进行制动，所述电机2可以作为发电机来运行。在此可以涉及具有唯一电动的驱动装置的机动车（电动车）。但是也可以涉及通过未示出的内燃机和电机2来驱动的所谓的混合动力车，其中可以取决于行驶状态和驾驶期望通过内燃机、电机2或者比如为了进行剧烈的加速而通过所述内燃机和电机2共同来进行驱动。本发明虽然对也用作驱动机组的电机2进行描述。但是原则上，本发明也可以安装不用作驱动机组的电机2。
所述制动设备1具有双回路的液压的运行制动系统，该运行制动系统作用于机动车的两根轴的车轮。该液压的运行制动系统具有一个带有制动力放大器5的主制动缸4。所述制动力放大器5在此比如可以构造为负压制动力放大器或者电气的制动力放大器。所述主制动缸5的操纵借助于肌肉力通过（脚）制动踏板6的形式的制动操纵元件来进行。
在主制动缸4上通过液压机组7连接有盘式制动器8的形式的液压的车轮制动器，所述盘式制动器8配属于车轴上的车轮。所述液压机组7包括滑动调节装置的未示出的液压组件比如液压泵、制动压力形成阀、制动压力降低阀和液压蓄能器。这样的液压机组本身为人所知，因而在此不作解释。所述液压机组能够实现滑动调节装置，比如制动防抱死调节装置、驱动防滑调节装置和/或行驶动力调节装置，这些调节装置通常用一些缩写比如ABS、ASR、ESP和FDR来表示。
此外，所述制动设备包括鼓式制动器9的形式的机电的制动装置，所述鼓式制动器9配属于后轴3的车轮。例如在图1中示范性地描绘了组合的液压-电气的制动器，该制动器也被称为DIH制动器（DIH：drum in hat），在图2中更详细地示出了所述DIH制动器。所述DIH制动器除了包括带有制动盘20以及比如可以根据浮动支承原理工作的制动蹄21的液压的盘式制动器8之外还包括机电的鼓式制动器9。所述机电的鼓式制动器9包括借助于电气的驱动装置23来操纵的制动蹄22。所述制动蹄22与制动鼓24的摩擦面共同作用，所述制动鼓24作为结构单元与所述制动盘20相连接。所述机电的鼓式制动器9优选也用作自动的停车制动器或者驻车制动器。
为了控制所述制动设备1存在着电子的控制设备10，该电子的控制设备10确定各个子制动系统（液压的运行制动器、以发电机方式运行的电机2和电机的制动装置）的在总制动力矩上所占份额的大小并且相应地控制着所述子制动系统。所述控制设备10从比如是配属于制动踏板6的位移传感器11以及配属于鼓式制动器9的力传感器12的各种传感器中得到信号。
通过所述鼓式制动器9上的力传感装置12，可以根据需要来压紧所述驻车制动器。这减小了在没用传感器时驻车制动器的较高的负荷变化，所述驻车制动器始终以最大的夹紧力压紧。
所述液压的运行制动系统在所述制动踏板6与主制动缸4之间具有空行程Sleer。在该空行程Sleer中没有形成液压的制动压力并且因此也没有形成以液压方式产生的摩擦制动力矩。通过位移传感装置11来识别出制动踏板6的操纵情况并且因此识别出驾驶员制动期望并且取决于制动踏板的操纵位移来确定额定制动力矩或者至少一个表征所述额定制动力矩的额定参量。所述空行程Sleer中的额定制动力矩不能由所述液压的制动设备来产生并且换而言之是由所述电机2和/或机电的鼓式制动器9转化的。在此在所述空行程Sleer的范围内所述机电的鼓式制动器9的在额定制动力矩中所占份额取决于所述发电机的在所述额定制动力矩中所占份额如此通过所述控制设备10来调整，从而对发电机份额的波动进行补偿。通过这种方式来对所述电机2的制动力矩进行完全地“修整”。在此所述鼓式制动器9的负荷分布尽管在更频繁的操纵的情况下也通过所述修整过程而得到改进。
如此确定所述空行程Sleer，使得所述额定制动力矩在所述空行程Sleer结束时实现机动车的小于或者等于0.1g的减速。由此将最大的发电机力矩限制到最大0.1g。如果所述机电的制动装置以及作为发电机运行的电机2作用于同一根轴比如后轴3的车轮上（参见图1），那么在转换（修整）制动力矩时就不会出现俯仰颠簸运动。但是，经常地所述电机2也作用于前轴，因为该电机2代表着驱动轴。相反，所述机电的制动装置由于其用作驻车制动器而作用于后轴3。在这种情况下，在转换制动力矩时出现俯仰颠簸运动。根据经验，对于直到0.1g的减速来说，俯仰颠簸运动并不认为有干扰。此外出于稳定性原因有意义的是，仅仅在后轴3上不设置（absetzen）超过1.0g的减速。
在所述空行程Sleer的范围内没有制动压力并且因此也没有液压的制动作用。在该范围内所述额定制动力矩或者总制动力矩Mges通过所述机电的鼓式制动器9和/或作为发电机运行的电机2来产生。这种以电气方式产生的制动力矩的总和以下称为Mel。在此适用：
Mel=MDIH+Mgen
其中，MDIH：机电的制动装置的制动力矩
      Mgen：发电机的制动力矩
图3示出了在所述空行程Sleer的范围内额定制动力矩Mges、通过所述发电机产生的制动力矩Mgen以及通过机电的制动装置产生的制动力矩MDIH的时间上的变化曲线。按照发电机的工作点，以发电机的方式、利用机电的制动装置或者由这两种制动力矩构成的混合制动力矩来进行制动。
图4示出了按本发明的制动设备1的踏板特征曲线，该踏板特征曲线描述了踏板作用力Fin、踏板行程Sabs与制动压力p或者说制动力矩M之间的函数上的关联。为了与传统的纯液压的系统相比（参见图5）不改变所述踏板特征，传统的制动力放大器的特性曲线的表征的参量必须保持不变。因为对于纯液压的系统来说仅仅液压压力引起减速，但是对于按本发明的制动设备1来说则是液压的和电气的系统的总和引起减速，所以对于跳入（Jump-in）来说液压压力pjump-in与传统的纯液压的制动设备相比必须降低。通过这种方式，所述制动力放大器6的跳跃功能与纯液压的系统相比保持不变。驾驶员如在传统的制动系统上已习惯的一样，通过所述制动踏板6来调节（总）额定制动力矩Mges。所述总制动力矩Mges从所述以液压方式产生的制动力矩Mhyd与所述以电气方式产生的制动力矩Mel的总和中获得。

Claims (6)

1. 用于控制机动车的制动设备（1）的方法，所述制动设备（1）具有
-液压的运行制动系统，该液压的运行制动系统包括制动力放大器（5）并且能够通过制动操纵元件（6）由驾驶员通过肌肉力来操纵，
-电机（2），该电机（2）能够为了使机动车制动而作为发电机运行，以及
-机电的制动装置（9），
其中
-取决于所述制动操纵元件（6）的操纵位移来确定表征额定制动力矩（Mges）的额定参量，
-所述液压的运行制动系统在所述制动操纵元件（6）与主制动缸（4）之间具有空行程（Sleer），在该空行程（Sleer）中通过所述液压的车辆制动设备不产生制动力矩（Mhydr），
-在所述空行程（Sleer）的范围内所述额定制动力矩（Mges）通过所述发电机（2）和/或机电的制动装置（9）来产生，并且
-在所述空行程（Sleer）的范围内如此取决于所述发电机（2）的在所述额定制动力矩（Mges）中所占份额（Mgen）来调整所述机电的制动装置（9）的在所述额定制动力矩（Mges）中所占的份额（MDIH），从而对所述发电机份额（Mgen）的波动进行补偿。
2. 按权利要求1所述的方法，其中尤其在跳跃功能方面如此对所述制动力放大器（5）进行控制，从而比如在纯液压的制动过程中实现踏板特征。
3. 按权利要求1或2所述的方法，其中如此确定所述空行程（Sleer），使得所述额定制动力矩在所述空行程（Sleer）结束时引起机动车的小于或者等于0.1g的减速。
4. 用于机动车的制动设备，其具有
-液压的运行制动系统，该液压的运行制动系统具有制动力放大器（5）、能够通过制动操纵元件（6）由驾驶员通过肌肉力来操纵并且在所述制动操纵元件（6）与主制动缸（4）之间具有空行程（Sleer），在所述空行程（Sleer）中通过所述液压的车辆制动设备不产生制动力矩（Mhydr），
-电机（2），该电机（2）能够为了使机动车制动而作为发电机运行，以及
-机电的制动装置（9），
-位移传感装置（11），通过该位移传感装置（11）来检测所述制动操纵元件（6）的操纵位移并且在此基础上确定表征额定制动力矩（Mges）的定额参量，
-控制单元（10），该控制单元（10）如此控制所述电机（2）和机电的制动装置（9），从而在所述空行程（Sleer）的范围内通过所述发电机（2）和/或机电的制动装置（9）来产生所述额定制动力矩（Mges）并且在所述空行程（Sleer）的范围内如此根据所述发电机（2）的在所述额定制动力矩（Mges）中所占份额（Mgen）来调整所述机电的制动装置（9）的在所述额定制动力矩（Mges）中所占的份额（MDIH），从而对所述发电机份额（Mgen）的波动进行补偿。
5. 按权利要求4所述的制动设备，其中所述机电的制动装置（9）构造为鼓式制动器，该鼓式制动器与液压的盘式制动器（8）相组合。
6. 按权利要求4或5中任一项所述的制动设备，其中所述机电的制动装置（9）也用作驻车制动器。
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