CN102729949A - 制动下的车辆的主动装置的致动 - Google Patents

Abstract

通过将制动压力的变化率应用于所监控的制动压力(52)，提供了车辆的主动装置(例如，座椅安全带张紧器)的提早致动，从而产生了在时间上提前的修改的制动压力特性(51)。在制动压力阈值处致动主动装置。

Description

制动下的车辆的主动装置的致动

技术领域

本发明涉及车辆的主动装置——例如，诸如主动式乘员约束装置和/或主动式空气动力装置的可复位的主动装置——的致动。本发明的方面涉及方法、系统和车辆。

背景技术

已知在驾驶车辆时的剧烈制动操纵期间，车辆乘员可能在由其座椅安全带约束之前由于其动量而在其座椅中相对于车辆向前运动。在这种情况下，乘员相对于车辆的运动仅在乘员的上身已经从车辆座椅的靠背移开之后才被阻止。

在某些情况下，在车辆迅速减速时，上身抵抗锁定的座椅安全带的运动可能在约束装置中产生400N或者更大的载荷。这对于车辆乘员而言可能是不舒适的，并且为了减轻这些载荷，已经开发了主动式座椅安全带张紧器。主动式座椅安全带张紧器使用诸如电动马达的致动器以向卷轴施加张紧力，座椅安全带带子绕该卷轴缠绕。

在传统的惯性式座椅安全带的情况下，卷轴设置成自由地放出座椅安全带带子直至车辆在纵向方向上的加速超过预定的阈值，此时启动卷轴锁，从而防止从卷轴进一步放出带子。在车辆驾驶员开始剧烈制动的情况下，在车辆制动器的应用与座椅安全带卷轴的锁定之间存在延迟。在此情况下，乘员将向前运动而远离其座椅靠背，直至阻止带子的放出并且乘员通过锁定的座椅安全带受到约束。在运动的乘员通过锁定的安全带受到约束时，乘员将感觉到由约束它们的带子所施加的力的突然增加，这可能被感知为不舒适。

相反，在车辆安装有主动式座椅安全带张紧器的情况下，当检测到车辆减速超过预定的阈值时张紧器马达向带子卷轴施加小张紧力，从而在乘员受到座椅安全带约束之前，显著减少带子的放出并且甚至使安全带的松弛缩回。这种装置仅意于使座椅安全带系统中的松弛减少并且减轻乘员在诸如制动的常规驾驶操纵期间所感觉到的来自座椅安全带的约束力。

典型的主动式座椅安全带张紧器装置具有大约200 N的缩回力；这足以在乘员受到座椅安全带带子约束之前卷绕座椅安全带带子的任何松弛的绝大部分。本领域技术人员应当理解，如果在车辆减速期间座椅安全带约束乘员之前适当地使座椅安全带带子张紧，则能够显著改善约束性能和乘员的舒适性。

尽管当与标准的惯性式座椅安全带装置相比时，这些主动式座椅安全带张紧器装置在减轻乘员在剧烈制动期间所感觉到的约束力方面通常是成功的，但是，如果这些主动式座椅安全带张紧器装置的启动几乎不被察觉到并且不使乘员分心，则其启动与车辆动作的同步性是关键的。然而，由于乘员的动量，乘员通常在车辆减速超过触发阈值之前在其座椅中略微向前运动。由于乘员与车辆之间的这种相对运动，因此已知的通过测量的车辆减速来触发的主动式座椅安全带张紧器装置必须迅速向座椅安全带施加张紧力。这种向座椅安全带突然施加力在一些常规驾驶情况下对于乘员而言是可察觉的并且可能是不期望的。

所需要的是在乘员从其座椅靠背移开之前触发主动式座椅安全带张紧器的方法和设备。

发明内容

理想地，主动式座椅安全带张紧器装置将通过根据驾驶员要求、而不是根据由车辆对所述要求的响应进行启动来提高约束舒适度。理想的座椅安全带张紧器装置将以不使使用者察觉的方式消除座椅安全带系统中的所有松弛，从而在制动期间尽可能早地将使用者与车辆联接在一起并且使峰值约束力最小化。

优选地，主动式乘员约束装置适于调节成允许车辆乘员在不为主动装置的这种操作分心的情况下意识到主动装置的操作——例如，通过在各种触发状态下以最大缩回速度施加预定的最大座椅安全带张力。可替代地，主动装置的操作可以基本上不为乘员所察觉。

用于主动装置的触发器可基于车辆制动系统中的超过预定的压力阈值的上升流体压力，但是必然由于制动踏板致动联动装置的松弛的初始拉紧以及由于回收口上的常用主缸活塞的初始向前运动而延迟。这种延迟可在座椅安全带张紧之前为乘员的上身离开车辆座椅靠背提供充足的时间。

另一方面，触发器能够基于制动踏板运动以改善主动装置与乘员动作的同步性。但是这可能使驾驶员不适，因为相应的座椅安全带致动器的控制系统可能无法在用以调节车速的轻触与用于紧急停止的坚定的制动踏板应用之间进行区分。

因此，致动主动装置的设备不应当易受到误输入的影响。

本发明的目的在于解决这些问题中的一个或者多个。根据下面的说明书、权利要求和附图，本发明的其它目的和优点将变得明显。

本发明的方面因此提供了如所附权利要求所要求保护的方法、系统和车辆。

根据本发明的请求保护的一个方面，提供了一种提供用于车辆的主动装置的致动信号的方法，该方法包括如下步骤：监控车辆制动系统中的流体压力的变化；计算所述流体压力的变化率；以及向所监控的流体压力应用所述变化率以产生在时间上早于流体压力的变化的增高的流体压力特性。

流体压力的变化率是制动事件的等级的指示，并且能够以适于响应于驾驶员要求而补偿车辆中的实时延迟的方式用以使流体压力特性在时间上提前。

提供制动事件的等级的提早指示有助于以充足的时间启动主动装置以便使其进行启用。该方法适于基于主动装置的系统的车辆，通过驾驶员要求触发，对于车辆和车辆乘员提高了主动装置的操作特性。“等级”意指在制动事件期间增加的减速对车辆和乘员的效果的计量。因此，在低速驾驶期间由驾驶员轻微致动制动器将导致制动流体压力的小幅增加，并且将被分类为制动事件的较低等级。另一方面，例如当在以通常的机动车道速度行驶时执行紧急停止操纵时由驾驶员剧烈致动制动器将导致高等级的制动事件。

使信号提前的具体的方法和设备可由技术人员利用其知识和判断来选择，并且可以例如基于适当的算法或者参照取决于制动压力的变化率提供暂时性提前的查找表。

有利地，本发明不依赖于仅监控所测量的制动压力，监控所测量的制动压力尽管在基于车辆减速的系统上有所改善，但是仍将承受主动装置对驾驶员要求的延迟响应。通过应用基于制动压力的变化率的增益，在不引起不期望的“误”触发的情况下用于该装置的触发点在时间上提前。张紧器装置的提早触发例如导致安全带松弛的减少并且因此减小峰值约束力，从而显著地改善了常规行驶期间乘员的舒适性。

通常，流体压力特性对于变化率较高的制动应用而言被较大程度地提前。该提前可能是线性的和逐渐的、或者包括接连的阶梯式变化。

制动系统中的流体压力优选地由电子信号表示。

该方法还可包括如下步骤：将阈值应用于增高的流体压力特性；以及响应于被超过的所述阈值触发车辆的主动装置。可以将多于一个的阈值应用于触发主动装置的多种状态中的一种。这些状态例如可表示为空气动力装置的一个或多个不同的启用角、主动式座椅垫的不同的垫压力、主动式座椅垫的不同的位置、座椅安全带的不同的张紧速度、以及车辆座椅安全带的不同的张紧载荷。

对于降低制动压力可停用该方法，因为这表示制动事件已终止或者正在终止。但是，本发明的方法还可用以控制主动式座椅安全带张紧器、主动式座椅垫、主动式空气动力辅助装置或车辆的其它主动装置的停用。

如果制动压力的变化率和/或绝对制动压力不超过预定的最小值则可以停用该方法。因此，对车辆制动器的轻微或瞬时的应用将不必然触发车辆的主动装置，尽管制动压力的变化率可能很高。

车辆的主动装置是能够致动或者启用以便提高乘员舒适性和安全性的任意装置、或者设置用以提高制动事件期间的车辆安全性、性能和/或稳定性的任意装置。这种装置可以是例如主动式座椅安全带张紧器的乘员约束装置或者适于在乘员坐于车辆中时提高乘员的支承的主动式座椅垫致动器。该装置可以是例如空气稳定器或空气扰流器的空气动力装置，能够启用空气动力装置以提高车辆稳定性、性能和/或制动——特别是产生额外的向下的力以便改善车辆轮胎与地面之间的附着。

主动式车辆装置通常是可复位的，因此允许根据要求而反复启动和停用。

通常，主动装置是由马达——其可以是电动的、液压的或气动的——致动，并且响应于适当的车辆电控单元(ECU)。

本发明还包括通常经由车辆的电控单元(ECU)实施本发明的方法的设备。车辆制动压力通常可作为来自车辆CAN(控制器局域网)总线或等同系统的电子信号获得，并且制动压力的变化率可通过车辆电控系统的时钟信号的应用来确定。

在一个实施方式中，该方法包括如下步骤：参照车辆速度来调整增高的流体压力特性，使得当车辆速度增加时暂时性的提前通常较大。

在一个实施方式中，该方法包括如下另外的步骤：测量车辆速度；对流体压力特性应用取决于车辆速度的增益，由此给出修改的制动压力信号以及取决于所述修改的制动压力信号和所述增高的流体压力特性确定经过调整的增高的流体压力特性。

这种设置允许将流体压力特性进一步调整为更紧密地接近车辆的期望的控制特性。在该方法中，将阈值或每个阈值应用于经过调整的增高的流体压力特性。

本发明可限制于在针对每个制动事件的单个阈值处致动主动装置，从而避免由于主动装置的状态的反复变化——例如座椅安全带的张紧、松弛以及再张紧——而使驾驶员分心。

在本申请的范围内，在前面的段落中、在权利要求中和/或在下面的描述和附图中阐述的各个方面、实施方式、示例、特征和可替代方式可以单独地获得或者以其任意组合进行采用。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例来描述本发明，在附图中：

图1以框图的形式图示出本发明的第一实施方式；

图2以图表的方式图示出第一实施方式的效果；

图3以框图的形式图示出本发明的第二实施方式；

图4以图表的方式图示出本发明的第二实施方式；以及

图5图示出在具有和不具有本发明的情况下的进行比较的座椅安全带张力。

具体实施方式

在一种形式中，本发明依赖于对传统的液压车辆制动系统的上升压力特性的修改，以便使该特性在时间上提前，从而考虑在制动踏板的第一运动与相应的车辆减速之间的延迟。

以这种方式，制动踏板的瞬时运动——例如，在车辆的速度调节期间——不提供用以致动车辆的主动装置的制动事件等级的指示。另一方面，超过压力阈值的制动事件能够提供制动事件的适当等级的指示，并且本发明允许这种指示在时间上提前的量足以允许例如座椅安全带张紧器的主动式车辆装置的有效且适时的致动。

图1以框图的形式图示出本发明的第一实施方式，其中，将表示或者对应于制动系统中的流体压力的电信号P输入至第一计算模块11。信号P可由液压制动管线中的适当传感器产生。将该同一信号P输入至第二计算模块12，在第二计算模块12中，将制动压力的变化率进行计算并输出至第一计算模块11。

第一计算模块应用输出的变化率以使上升制动压力特性提前，以便产生使该特性在时间上提前的输出信号14。

图2通过绘出制动系统压力P与时间T而以图表的方式图示出本发明的效果；阈值制动压力P_s表示高等级制动事件。时间间隔T₁-T₂在本实施方式中为大约一秒钟。

实线特性13表示在制动事件期间的上升制动压力，如从制动系统中的电压力传感器所输出，而虚线表示来自计算模块11的输出信号14。可容易地观察到，修改的制动压力输出信号14在T₃处达到阈值P_s，而未修改的制动压力信号13在T₄处达到该阈值。在本示例中，图示的T₄-T₃为大约300ms(毫秒)，并且P_s为大约60bar(巴)。

当在T₃处达到触发阈值时，与仅监控上升制动压力的情况相比将更早地致动主动装置。在300ms的范围中的提前可足以使座椅安全带在乘员开始从座椅靠背移开之前张紧，并且能够基本上有助于提高车辆乘员在例如主动式座椅安全带张紧器的致动期间的舒适性。

例如，查找表可给出在制动压力的变化率的不同阈值处的提前量。所述提前可包括数值量、或者测量的制动压力应增加的百分比。例如依赖于算法的许多其它的可能性对于本领域技术人员而言将是明显的。

图3图示出图1的实施方式的修改形式。

在计算模块23中根据经滤波的车辆速度信号22修改表示制动压力的信号21。输出24是与车辆速度相关的修改的制动压力信号，从而使上升制动压力信号随着增加的车辆速度而逐渐提前。可替代地，可逐步地或者根据其它期望的特性来使该信号提前。

表示制动压力的第二信号31经过计算模块32以给出制动压力的变化率的输出33，如在第一实施方式中所述。制动压力的变化率决定了在计算模块34中的制动压力“增高”的计算，直至最大增高阈值。模块34的输出35与输出24和车辆制动压力信号41在计算模块42中结合以产生输出43，该输出43由制动事件的等级和车辆速度进行调整，并允许车辆的主动装置的触发。

可以想到，在单个制动事件期间可以阻止主动装置的逐渐触发。因此，主动装置可针对每个处于适于制动等级的状态下的制动事件仅被触发一次。制动事件可以限定为处于制动系统内的接连检测的最小压力之间。

车辆速度具有上限，高于该上限则不进行制动压力信号的进一步提前。这通过在常规高速路驾驶期间给过多的致动循环设定上限而显著提高了舒适性，从而限制了应用于与乘员接触的主动装置的最大触发或启动灵敏性。相反，取决于应用本发明的车辆，使用不同的速度上限以将增益应用于用于主动式空气动力装置的启动信号可能是适当的。增加该极限、或者实际上在根本没有上限的情况下操作在速度足以向如下装置施加显著的气动力的情况可以是有用的，即，该装置需要较大的作用力以从收藏位置启用。

应当指出，这种主动式空气动力装置趋于在速度增加时向车辆提供增加的性能益处。本发明设法提供一种可调控制设备，该可调控制设备可用以实现从主动式空气动力装置可获得的理想的性能潜力。

图4图示出与制动压力的实时测量52相比较的预测的制动特性51。可应用强度阈值1-3以确定例如由座椅安全带的张紧马达所施加的载荷。取决于在例如150-200ms的短反应时间段内达到的最大阈值，可将单个阈值应用于各个制动事件。这种设置减轻了乘员抵抗静态座椅安全带的运动效果，并且避免在越过每个阈值时张力的进一步增加。

图5图示出在具有和不具有上述类型的主动装置触发器的情况下，制动下的进行比较的座椅安全带的张力。

非主动张紧由点划线61图示出。在本示例中，张紧在大约0.7秒时开始并且在0.95秒时达到大约250N的峰值张力。在这种情况下，乘员可能从车辆座椅移开，而被座椅安全带阻止。在另外的150ms之后张力随后下降至大约70N的最小值，并且特性朝向大约200N的最终平均值振荡。

相比较而言，根据本发明的主动张紧由实线62图示出，在大约0.6秒处开始，并且在大约0.65秒处达到180N的峰值。张力随后在0.9秒处下降至大约86N，此后，特性朝向160N的平均值振荡。

虚线63表示与迅速制动事件相对应的算法触发器特性。

应当指出，在具有较低的峰值载荷、以及当装置在允许的极限处稳定时具有较小的特性的振荡的情况下，本发明提供了主动装置的平顺的提早应用。

本发明为乘员提供了与约束系统的及时联接，由此使峰值约束力减小，并且因此使得对于安全带松弛和主动式安全带张紧的感觉减小。因而，能够实质上提高乘员舒适性和品质的感受。

对于本领域的技术人员来讲其它的优点将变得显而易见，并且本示例和实施方式应认为是说明性的而不是限制性的。本发明并不限于此处给出的细节，而是可以在所附权利要求的等同物的范围内进行改型。

Claims (14)

1.一种提供用于车辆的主动装置的致动信号的方法，所述方法包括：

监控所述车辆的制动系统中的流体压力的变化；

计算所述流体压力的变化率；以及

根据计算的所述变化率生成在时间上早于所述流体压力的变化的增高的流体压力特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增高的流体压力特性是参照所述流体压力的变化率从查找表生成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述增高的流体压力特性是从结合所述流体压力的变化率的算法生成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，以及在低于预定的流体压力的情况下停用。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，以及在低于预定的流体压力的变化率的情况下停用。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，以及对于降低流体压力的情况停用。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，并且包括如下另外的步骤：

参照车辆速度来调整所述增高的流体压力特性。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括如下步骤：

将阈值应用于所述增高的流体压力特性；以及

响应于被超过的所述阈值触发车辆的主动装置。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，提供多个接连的阈值，每个阈值表示所述车辆的主动装置的接连的状态。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法在车辆的电控系统中实施。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述主动装置是如下的其中一个或多个：

座椅安全带张紧器；

主动式座椅垫；以及

车辆的可启用的空气动力装置。

12.一种用于车辆的制动系统或控制系统，所述用于车辆的制动系统或控制系统适于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

13.一种车辆，所述车辆具有根据权利要求12所述的系统。

14.如此处参照附图的描述进行构造和/或设置的方法、系统或车辆。

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