CN102815296A - 用于机动车辆的制动系统、配备该制动系统的机动车辆以及用于操作该制动系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的制动系统，包含行车制动器，其至少对机动车辆的前轴起作用；电动驻车制动器，其对机动车辆的后轴起作用并且可以独立于行车制动器操作；控制单元，其在由行车制动器实现的制动过程中通过激活驻车制动器将额外的制动力作为至少一个行驶状态变量的函数加以提供。另外，本发明涉及一种配备有这种制动系统的机动车辆以及一种对应的用于操作该制动系统的方法。

Description

用于机动车辆的制动系统、配备该制动系统的机动车辆以及用于操作该制动系统的方法

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的制动系统、一种配备该制动系统的机动车辆、以及一种对应的用于操作该制动系统的方法。 

背景技术

机动车辆的制动系统通常实现行车制动器的功能和驻车制动器的功能，并且，如果情况允许的话，还实现辅助制动器的功能。机动车辆、特别是乘用车，为此通常具有两个彼此独立的制动系统：一个行车制动器和一个驻车制动器。行车制动器用于在车辆正常运行时减速或者使车辆停止。相反，驻车制动器用于保持车辆停止，甚至在倾斜的路面上、特别是在驾驶员不在的时候。 

行车制动器主要以三种不同的实施方式应用于车辆中：纯液压、电动液压和纯电动。在液压制动系统中，通过踏板施加制动压力并且通过两个或多个制动回路传输至指定给车辆车轮的对应的车轮制动器。如果一个制动回路失灵，各保持完好的制动回路将采取辅助制动器的功能。 

在电动液压制动系统(electro-hydraulic brake system)中，通过电信号来调节车轮制动的液压力。相比于纯液压制动系统，这种方式允许对制动力的更好的可控性，并且因此允许根据具体情况有更短的制动距离。在电动液压制动器中，通过传感器电子地探测驾驶员的要求。在这种情况下，行程传感器确定踏板行程的时间分布图，并且由此确定踏板速度和踏板加速度。另外，通过压力传感器探测控制回路中的压力分布图。控制单元由此获得驾驶员的例如部分制动、紧急制动等要求并计算出每个车轮制动在即时行驶情况中所必需的设定压力。控制单元调节可以增大每个车辆车轮的各制动压力的液压激活装置或液压单元。每个车轮管线中的压力传感器确 定实际的压力，因而可以为每个车轮单独调整设定压力。与传统的液压制动系统相比，驾驶员在电动液压制动系统中不再与车轮制动有任何直接的传感器接触。模拟器生成已知的制动踏板的感觉，这个感觉在传统制动中是通过从主制动缸到车轮制动器的油柱的液压力引起的反作用力。如在传统的液压制动器中，如果控制系统失灵，通过阀门可以在主制动缸和车轮制动分泵缸之间产生直接但不放大的连接。 

在纯电动操作制动系统的情况下，例如电动机这样的机电激活装置通过将摩擦衬片直接放在制动盘上而连同控制单元一起对车轮制动器施加制动压力。 

在传统的驻车制动器中，驾驶员用他的脚或手激活机械激活装置，该激活装置通过缆绳拉力在后轮制动器产生拦阻力（arresting force），该拦阻力施加至制动盘或制动鼓。相反，在电动驻车制动器中，用例如电动机的机电激活装置通过将摩擦衬片放在制动盘上而连同控制单元或电动开关一起直接对车轮制动器施加制动压力。 

上述用于机动车辆的制动系统可以拥有共用零件。然而，为了安全起见，必须提供至少两个彼此独立的激活装置，在这种情况下，激活装置应被理解为是一种例如踏板或手动操纵杆这样的施力装置，或者是一种例如连同电动机的控制单元或电动开关这样的外力装置。 

例如，EP 0741066B1号文献描述了具有行车制动系统和驻车制动系统的机动车辆，其中每个制动系统可以通过指定给每个制动系统的激活装置激活。驻车制动器配备有用于紧急制动功能和拦阻功能的共用激活装置，其中当具有零以上的车速时驱动压力发生器通过逻辑电路启动紧急制动，其中在机动车辆静止状态下激活驻车制动器。 

另外，在EP 0825081B1号文献中公开了一种具有驻车制动器的机动车辆，其摩擦制动器既可以通过液压力发生器液压激活，也可以通过机电驱动单元绕过该液压传动直接激活。该文献提出将驻车制动器的液压激活和机电激活结合使用以实现例如在红绿灯处停下来或起动辅助的舒适性功能，其中驻车制动器在使用机动车辆时主要是液压激活，在机动车辆 停放时主要是机电激活。 

通常，在制动过程中，可以在机动车辆中察觉到车身的俯仰运动，也就是车身围绕车辆横轴的旋转运动，特别是车辆刚要停止之前，也就是通常在相对低的车速。在这种情况下，车身的这些运动也被描述为车辆前面相对于车辆后面骤降。这种俯仰运动通常对驾驶舒适性有不利影响，因为车辆乘员能够明显地感知到它们。 

为了减少不需要的车身运动，例如可以发生在转弯时或由于行驶在不平坦道路时的侧倾、俯仰或往复运动，本身是已知的是，使车辆在车轮悬挂系统上配备有专门的预防措施，例如配备有横向稳定杆或主动的开环或闭环可控弹簧阻尼器单元（主动底盘）。 

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提供一种用于机动车辆的制动系统，利用该系统至少可以减少或甚至防止发生在车辆制动过程中、特别是车辆刚要停止之前的车身的俯仰运动。另外，本发明的目的是详细说明一种配备有该制动系统的机动车辆以及一种对应的用于操作该制动系统的方法。 

这些目的通过以下技术方案实现： 

一种用于机动车辆的制动系统，包含行车制动器，其至少对机动车辆的前轴起作用；电动驻车制动器，其对机动车辆的后轴起作用并且可以独立于行车制动器操作，以及控制单元，其在由行车制动器实现的制动过程中，通过激活驻车制动器将额外的制动力作为至少一个行驶状态变量的函数加以提供。 

在该系统中，所述行驶状态变量包含至少一个车速并且控制单元配置为仅在低于预先确定的车速时才激活驻车制动器。 

在该系统中，所述控制单元配置为将驻车制动器提供的制动力的水平作为行驶状态变量的函数加以确定。 

在该系统中，所述控制单元配置为在激活驻车制动器的同时降低通过行车制动器作用于前轴的制动力的水平。 

在该系统中，所述控制单元配置为保持由行车制动器提供的制动力和由驻车制动器提供的制动力的总和不变。 

在该系统中，可电动液压地操作所述行车制动器并且所述行车制动器包括机电的主制动缸。 

在该系统中，所述控制单元是机动车辆的电子稳定控制器的一部分。 

一种具有上述所述的制动系统的机动车辆。 

一种用于操作根据上述所述的制动系统的方法，该制动系统具有行车制动器，其至少对机动车辆的前轴起作用；电动驻车制动器，其对机动车辆的后轴起作用并且可以独立于行车制动器操作；以及控制单元，其中当行车制动器实现制动过程时，驻车制动器作为至少一个行驶状态变量的函数通过所述控制单元激活。 

在该方法中，所述行驶状态变量包含至少一个车速，并且仅在低于预先确定的车速时才通过控制单元激活驻车制动器。 

应该指出的是，可以将在权利要求中单独说明的特征以任何技术上需要的适当方式彼此结合，从而表明本发明的进一步改进。本说明书还详细地描述和详细说明了本发明的特征。 

本发明基于使用机动车辆制动器从而减少或避免车身运动的理念，所述车身运动具体是例如通常发生在机动车辆制动时、尤其是机动车辆刚要停止之前的俯仰运动。为此，根据本发明的用于机动车辆的制动系统包含至少对机动车辆的前轴起作用的行车制动器以及对机动车辆后轴起作用并且可以独立于行车制动器操作的电动驻车制动器。由于在本说明书的背景技术部分已经详细说明了术语“行车制动器”、“驻车制动器”以及“电动驻车制动器”，在这里不再重新说明，而是引用背景技术中的对应要点。 

另外，根据本发明的制动系统包含控制单元，其通过在由行车制动器实现的制动过程中激活驻车制动器将额外的制动力作为至少一个行驶状态变量的函数加以提供。在这里，电动驻车制动器的激活可以由控制单元使用一个或多个指定给驻车制动器的机电激活装置以公知方式实现。例如，该机电激活装置可以包含电动机，其通过将摩擦衬片放在制动盘上， 将制动压力作为由控制单元确定和输出的电控制信号的函数施加于车辆后轴的指定给驻车制动器的车轮制动器上。 

根据本发明，行驶状态变量通常理解为那些描述车辆当前状态的车辆的变量，也就是说例如是车辆或车身沿车辆纵轴（侧倾轴）、横轴（俯仰轴）和/或垂直轴（偏航轴）的线性加速度变量和/或速度变量，和/或车辆或车身围绕车辆纵轴（侧倾轴）、横轴（俯仰轴）和/或垂直轴（偏航轴）的旋转加速度变量和/或速度变量、车轮打滑等等。后者可以通过车载传感器系统以本来就公知的方式确定。例如，已经在车辆的例如电子稳定程序（ESP）或电子稳定控制器（ESC）、防抱死制动系统（ABS）、牵引力控制系统（TCS）等车辆运动动态控制装置的范围内确定了这些行驶状态变量，并且因此也同样提供给其它设置在车辆中的开环和/或闭环控制系统而不用额外支出，这些开环和/或闭环控制系统彼此通过对应的例如CAN或LIN总线系统等车辆通信网络连接。 

通过根据本发明由驻车制动器提供的、对机动车辆后轴起作用的额外的制动力，在行车制动器实现制动过程的情况下，与对前轴起作用的制动力相比，增加了对后轴起作用的制动力。换而言之，在行车制动器的制动过程中，在驻车制动器的辅助下，减小了前轴与后轴的制动力之比。这导致发生在机动车辆制动时、特别是车辆刚要停止之前的车身的俯仰运动明显减少乃至防止。因此，根据本发明的制动系统允许车辆以车辆乘客感觉特别舒适的方式制动和停止车辆，正是由于这个原因，该功能在这里也被称为舒适停车（comfort stop）。 

具体实施方式

在本发明的一个有利改进中，行驶状态变量包含至少一个车速并且还将控制单元配置为仅在低于预先确定的车速时才激活驻车制动器。控制单元可以实现对驻车制动器的激活的车速范围最好是相对低的车速范围，例如从0km/h到大约13km/h，最好是从0km/h到大约10km/h。这确保行车制动器的制动过程在预先确定的车速范围以外不发生从车辆前轴到后轴的制动力之比的创造性转移。因此，超出可预先确定的车速或在可预先 确定的车速范围以外时，在激活根据本发明的制动系统的控制单元之前，在相对低的车速、特别是在车辆刚要停止之前使用行车制动器进行车辆的最佳制动减速是可能的，这还可选择地由防抱死制动系统进行辅助和稳定，车辆前面相对于车辆后面的骤降运动得以减少或防止。 

除了车速以外，还可以选择性地或额外地考虑其它的行驶状态变量作为根据本发明的制动系统的控制单元的激活或停用标准，例如车身的俯仰加速度或俯仰速度，也就是车身围绕车辆横轴的旋转加速度或角速度。为了在车辆减速过程中一直确保最大程度的安全，通常仅在出现非紧急动态行驶状态时才激活根据本发明的制动系统的控制单元。因此，为了确定非紧急行驶状态，可以以本来就已知的方式使用例如车辆的横向加速度、偏航速率、转向角等等作为要考虑的行驶状态变量。 

为了改善根据本发明的制动系统的其它舒适停车功能，本发明的一个有利改进提供：还将控制单元配置为确定由驻车制动器提供的作为至少一个行驶状态变量的函数的制动力的水平。因此，激活驻车制动器后，控制单元可以例如作为当前车辆速度或当前俯仰加速度或俯仰速度的函数来控制根据本发明的制动力分布，并且因此可以以更有针对性并且更精确的方式抵消车身进行俯仰运动的趋势。例如，以这种方式，通过及时地再次释放驻车制动器，控制单元可以在车辆刚要停止之前（车速接近0km/h）防止发生在摩擦制动器上的摇晃，因为摩擦衬片和制动盘之间从滑动摩擦转为静摩擦。 

根据本发明的另一有利改进，还将控制单元配置为在激活驻车制动器的同时降低通过行车制动器作用于前轴的制动力的水平。以这种方式，从车辆前轴到后轴的制动力之比的更多转移是可能的，由此，更进一步提高了防止车身俯仰运动的控制可能性。为了对可以通过行车制动器施加在车辆前轴的制动力水平进行的简单控制，在本发明的一个有利改良中，可以电动液压地操作行车制动器并且包括机电的主制动缸。此改进还允许根据本发明的制动系统与车辆中提供的其它车辆运动动态控制系统的简单结合，因为可以一起使用这些系统的相同组件，由此可以减少车辆的安装空间、重量以及最终的费用。 

为了确保整个制动过程甚至一直到车辆完全停止都均匀制动减速，根据本发明的另一有利改进，还将控制单元配置为保持由行车制动器提供的制动力和由驻车制动器提供的制动力的总和不变。因此，由于车辆前轴和后轴之间制动力之比的转移，车辆的总制动力没有改变，由此再一次改善了根据本发明的制动系统的舒适停车功能，因为制动力之比的转移可以在不被车辆乘客注意的情况下进行。 

根据本发明的另一有利改进，根据本发明的制动系统的控制单元是机动车辆的电子稳定控制器（ESC）的一部分。控制单元与常规的车辆运动动态控制系统的整合意味着没有必要为根据本发明的制动系统提供单独额外的控制单元。而且，这种整合还提供很大的优势，该优势就是车辆运动动态控制通常需要的所有行驶状态变量，例如车辆或车身沿车辆纵轴（侧倾轴）、横轴（俯仰轴）和/或垂直轴（偏航轴）的线性加速度变量和/或速度变量、和/或车辆和/或车身围绕车辆纵轴（侧倾轴）、横轴（俯仰轴）和/或垂直轴（偏航轴）的旋转加速度变量和/或速度变量、转向角、车轮打滑等等，也可以直接用于控制根据本发明的制动系统。此外，上述电子稳定控制器和根据本发明的制动系统的整合提供的进一步优势是，这些系统彼此选择性地适应并且还有效利用两个系统都使用的组件。 

下面将详细说明根据本发明的制动系统的方法函数。行车制动器一开始执行制动过程以及在这过程中，控制单元就基于至少一个行驶状态变量检查是否满足驻车制动器的激活条件。根据本发明，行驶状态变量通常理解为描述车辆当前状态的那些车辆变量，即，例如车辆或车身沿车辆的纵轴（侧倾轴）、横轴（俯仰轴）和/或垂直轴（偏航轴）的线性加速度变量和/或速度变量、和/或车辆或车身围绕车辆纵轴（侧倾轴）、横轴（俯仰轴）和/或垂直轴（偏航轴）的旋转加速度变量和/或速度变量、转向角、车轮打滑等等。如果满足上述条件，则控制单元激活驻车制动器，并且因此在行车制动器之外也在机动车辆后轴提供制动力。因此，前轴和后轴之间的制动力之比朝后轴方向转移，由此减少或防止通常发生在机动车辆制动过程中的车身的俯仰运动。 

根据按照本发明的用于操作制动系统的方法的一个有利改进，行驶状 态变量包含至少一个车速并且仅在低于预先确定车速、特别是低车速时才通过控制单元激活驻车制动器。优选的低车速范围是大约0km/h到大约13km/h，最好是0km/h到大约10km/h。因此即使行车制动器执行制动过程，在预先确定的车速范围以外也不会发生制动力之比从车辆前轴到后轴的创造性转移。这起初允许一旦车速在预先确定的车速范围内就以创造性的方式在控制单元首次激活驻车制动器前使用行车制动器实现车辆的最佳制动减速，从而减少或防止车辆的俯仰运动，特别是车辆刚要停止之前，这也可选择地由防抱死制动系统进行辅助和稳定。 

用于操作制动系统的方法的另一个有利改进提供：还通过控制单元将由驻车制动器提供的制动力的水平作为至少一个行驶状态变量的函数加以确定。因此，在激活驻车制动器后，还可以作为当前车速或当前俯仰加速度或俯仰速度的函数控制前轴和后轴之间的制动力分布，所以，可以以更有针对性的并且更精确的方式抵消车身进行俯仰运动的趋势。 

根据按照本发明的用于操作制动系统的方法的另一个有利改进，只要通过控制装置激活驻车制动器，就通过控制单元减少通过行车制动器对前轴起作用的制动力的水平。以这种方式，从车辆前轴到后轴的更大程度的制动力之比的转移是可能的，由此更加扩大了防止车身俯仰运动的控制可能性。 

根据本发明的方法的另一个有利改进提供：由行车制动器和驻车制动器提供的制动力的总和由控制单元保持不变。因此，由于车辆前轴和后轴之间制动力之比的转移，车辆的总制动力不变，由此再次改善了根据本发明的制动系统的舒适停车功能，因为制动力之比的转移可以在不被车辆乘客注意的情况下进行。 

上述用于机动车辆的创造性的制动系统并不限于这里公开的实施例，而是还包含起同样作用的其它实施例。具体地，这里说明的制动系统决不仅限于用于具有传统驱动的机动车辆，也就是基于内燃机的机动车辆。当然，根据本发明的制动系统还可以用于具有混合动力驱动的机动车辆，特别是还可以用于这种行车制动器包含可以作为发电机或用于回收制动能 量的能量回收器的电动机的混合动力车辆，在这种辅助之下，可以在发电机模式下至少在车辆的前轴提供额外的制动力。在这种情况下，通过被称为制动混合系统的系统可以控制可由能量回收器提供的制动力和可由机械摩擦制动器提供的制动力之间的分配，其中尽可能全面有利地使用能量回收而仅仅少量地使用行车制动器的机械摩擦制动器。由于根据本发明的制动系统的控制单元和制动混合系统一起对行车制动器作用于前轴的制动力进行调节，因此可以将这里描述的根据本发明的制动系统特别有利地用于与这种类型的制动混合系统相结合。 

另外，行车制动器的作用不限于机动车辆的前轴。当然，行车制动器还可以在机动车辆的后轴提供制动力。在这种情况下，为了确定作用于车辆后轴的总制动力，仅需考虑由行车制动器和驻车制动器在后轴上共同提供的制动力的总和。 

在一个优选实施例中，根据本发明的制动系统用于机动车辆，包含行车制动器，其至少对机动车辆的前轴起作用；电动驻车制动器，其对机动车辆的后轴起作用并且可以独立于行车制动器操作；以及控制单元，其在由行车制动器实现的制动过程中，通过驱动驻车制动器将额外的制动力作为至少一个行驶状态变量的函数加以提供。 

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的制动系统，其特征在于，包含行车制动器，其至少对机动车辆的前轴起作用；电动驻车制动器，其对机动车辆的后轴起作用并且可以独立于行车制动器操作，以及

控制单元，其在由行车制动器实现的制动过程中，通过激活驻车制动器将额外的制动力作为至少一个行驶状态变量的函数加以提供。

2.根据权利要求1所述的制动系统，

其特征在于，

所述行驶状态变量包含至少一个车速，并且控制单元配置为仅在低于预先确定的车速时才激活驻车制动器。

3.根据权利要求1或2所述的制动系统，

其特征在于，

所述控制单元配置为将驻车制动器提供的制动力的水平作为行驶状态变量的函数加以确定。

4.根据前述任一项权利要求所述的制动系统，

其特征在于，

所述控制单元配置为在激活驻车制动器的同时降低通过行车制动器作用于前轴的制动力的水平。

5.根据前述任一项权利要求所述的制动系统，

其特征在于，

所述控制单元配置为保持由行车制动器提供的制动力和由驻车制动器提供的制动力的总和不变。

6.根据前述任一项权利要求所述的制动系统，

其特征在于，

所述行车制动器可电动液压地操作并且包括机电的主制动缸。

7.根据前述任一项权利要求所述的制动系统，

其特征在于，

所述控制单元是机动车辆的电子稳定控制器的一部分。

8.一种具有根据前述任一项权利要求所述的制动系统的机动车辆。

9.一种用于操作根据前述任一项权利要求所述的制动系统的方法，其特征在于，该制动系统具有行车制动器，其至少对机动车辆的前轴起作用；电动驻车制动器，其对机动车辆的后轴起作用并且可以独立于行车制动器操作；以及控制单元，其中当行车制动器实现制动过程时，驻车制动器作为至少一个行驶状态变量的函数通过所述控制单元激活。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述行驶状态变量包含至少一个车速，并且仅在低于预先确定的车速时才通过控制单元激活驻车制动器。