CN103097216A

CN103097216A - 速度控制策略

Info

Publication number: CN103097216A
Application number: CN2011800421946A
Authority: CN
Inventors: A·H·施皮尔克
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-05-08
Also published as: WO2012030643A3; DE112011102481T5; WO2012030643A2; US20130152569A1; US9175701B2

Abstract

本发明涉及通过隔绝后车轮制动器且仅仅向前车轮制动器施加增压制动器流体而有效地减速具有前和后车轮制动器的车辆的方法。

Description

速度控制策略

技术领域

本发明整体涉及车辆速度控制，具体地，本发明涉及车辆控制系统，以用于通过施加车辆制动器致动而降低车辆的速度，从而改进车辆动态条件。

背景技术

在多种车辆控制系统中，有利的是，降低车辆的速度以改进车辆动态条件。这主要是借助于包括泵和电磁阀的液压致动器通过车辆制动器的应用而实现的。制动系统的流体流量受马达设计、电压、泵容量、内阻和其它制动系统参数限制。到车辆制动器致动器的增压制动器流体的流体流量提供车辆速度降低的速率。在常规的制动期间，增压制动器流体被供应至车辆的全部四个制动器致动器，以用于具有类似制动回路和部件的相应的制动系统，并且该增压制动器流体均匀地分布。用于制动器卡钳的大多数压力-体积关系在每个制动器致动器上施加制动力的初始应用期间要求较多的流体处于较低的压力，随后流体体积线性增大到最大压力。这种初始体积要求大部分是由于致动器活塞的缩回和密封的柔性。这可以表示为制动力对体积的关系。因此，在制动器回路中制动器流体的高流量初始需要大流体体积。为了避免初始制动条件期间的低制动力，在每个液压制动器回路中必须获得增大的泵流量，以增大到每个制动器致动器的制动器流体流。这导致高的系统成本。因此，期望提供一种用于增大车辆制动响应的较低成本的替代形式。

发明内容

本发明涉及车辆控制系统，以用于通过施加车辆制动器致动而降低车辆的速度，从而改进车辆动态条件。

本发明提供一种用于有效地减速车辆的方法，该车辆具有制动回路，以用于使一组制动器致动器进行制动，该方法包括提供电子车辆制动系统，该电子车辆制动系统具有至少一个制动器回路，以用于向前和后车辆制动器致动器供应增压制动器流体。在检测到需要快速车辆减速的情况下，隔绝与后车辆制动器相关联的制动器致动器，然后产生增压制动器流体流，并且将该增压制动器流体流供应到与前车辆制动器相关联的制动器致动器。

本发明还提供用于实施上述方法的系统。

参考附图，从以下优选实施例的详细描述中，本发明的各种目的和优点对于本领域技术人员而言将变得明显。

附图说明

图1为根据本发明优选实施例的液压制动系统的示意图。

图2为示出向制动器回路的一对车轮施加的制动力的曲线图。

图3为示出向制动器回路的单个车轮施加的制动力的曲线图。

图4为在初始制动期间增大车辆的总体车辆制动速率的方法。

图5为图1所示的液压制动系统的替代实施例的示意图。

图6为用于实施本发明的替代实施例的方法。

具体实施方式

在某些条件下，例如ABS、防侧倾或其它车辆稳定动态控制，重要的是车辆获得瞬时高水平减速。然而，如上所述，在常规制动器回路操作期间，增压制动器流体被供应至车辆的全部四个制动器致动器，以用于具有类似制动回路和部件的相应的制动系统，并且该增压制动器流体均匀地分布。发明人已经确定的是，常规制动器回路操作的结果是，在初始制动阶段期间，与体积相同但是具有较少制动器致动器的制动器回路相比，泵送流体以在每个车辆制动器致动器中构建压力将花费较长的时间。如果应用每个回路上与最高特定输出对应的一个制动器，同时该回路上的其它车轮被隔绝，那么总体车辆制动器力速率将较高。

现在参考附图，尤其是图1，其示出了用于向多个车辆制动器致动器提供液压制动器流体的液压制动系统的示意图。液压制动系统整体上以10示出。液压制动系统10包括车辆车轮11a、11b、11c和11d。车辆制动器致动器21a、21b、21c和21d每个都包括相应的制动器致动构件（例如辅助缸）和摩擦构件，该摩擦构件能够由致动构件致动，以用于分别接合车辆车轮11a、11b、11c和11d的可旋转制动表面。在优选实施例中，车辆制动系统采用竖向分路制动系统。提供增压液压制动器流体的第一回路12，以用于致动车辆制动器致动器21a和21b。提供增压液压制动器流体的第二回路14，以用于致动车辆制动器致动器21c和21d。或者，车辆制动系统可以采用斜向分路制动系统（未示出）。

通过制动器流体增压系统（例如手动操作的主缸16）提供用于第一回路12和第二回路14的增压制动器流体源。主缸由制动器踏板操作，以向第一回路12和第二回路14供应增压制动器流体。通常，主缸16包括具有两个工作活塞的串联主缸，但是主缸16可以为任何合适的设计。制动器流体增压系统还可以包括液压制动助力系统，其中马达驱动的泵用来产生到车辆制动器致动器的增压制动器流体流。在感测到由驾驶员操作制动器踏板所输入的指令或者由车辆稳定控制系统输入的指令的情况下，可以启动液压制动助力系统，其中该车辆稳定控制系统监测车辆条件，例如但不限于施加在每个车轮上的加速力、驾驶员的转向轮输入、横摆力矩或悬架变化。

除了液压制动助力系统之外，车辆制动器模块18还可以包括车辆稳定控制模块。车辆稳定控制（VSC）模块可以包括ABS功能、TC功能或YSC功能。另外，VSC可以包括防侧倾功能，以用于动态地执行用于防止侧倾的稳定控制功能。车辆制动器模块18从第一回路12和第二回路14接收增压液压制动器流体。车辆制动器模块18经由第一回路12和第二回路14将增压液压制动器流体输出到相应的车辆制动器致动器。车辆制动器模块18中的各种液压地控制的阀独立地控制到四个车辆制动器致动器21a、21b、21c和21d的液压压力，以用于执行各种减速或稳定控制操作。因此，每个车辆车轮都可以单独地或结合地制动，并且可以选择性地与任何施加的制动力隔绝。

图1还示出了至少一个传感器20（例如加速计），其设置在车辆10上，以用于检测车辆操作条件。例如，从传感器20取得的加速度数据被提供至控制器（未示出），当与存储在控制器的存储器或其它存储器装置中的车辆动态模型配合使用时，确定施加在车辆的每个车轮上的法向力参数。确定法向力参数包括取得感测的输入（或测量的输入）并且处理该信息以确定施加在每个车轮上的瞬时法向力。确定法向力参数还可以包括预测从感测的输入中得出的法向力。此外，不需要法向力的确切值，相反，法向力相对于每个车轮的相对大小可以是确定因子，即相对于彼此较高或较低。根据确定的（即瞬时或预测的）法向力，可以应用如下所述的各种制动策略。其它类型的传感器可以用来检测车辆操作条件，以确定或预测车辆稳定性。可以由各种传感器监测的数据的例子包括：车轮速度、横摆率、悬架变化、转向轮变化、加速度、侧倾角数据。

图2为示出在向相应制动回路上的两个车轮施加制动力时构建的压力和体积的曲线图。对于施加在同一个制动回路的两个车轮上的给定制动力，示出多个数据测量值。水平轴（x轴）为时间单位（例如秒）的测量值。竖直轴（y轴）为力单位（例如牛顿（N））的测量值。数据线31、32、33和34表示在相应制动回路中在两个车轮上施加的制动流体的压力和体积。数据线32和34表示当增压制动器流体分别施加在车辆制动器致动器21a和21b上时进入制动回路12中的受控的流体体积流量。施加的制动力可以由于驾驶员在制动器踏板上的输入制动需要而施加，或者可以在车辆稳定控制系统需要进行车辆稳定控制操作而没有制动器踏板指令需要时施加。数据线31和33表示当增压制动器流体分别施加在车辆制动器致动器21a和21b上时制动回路12中的压力增大。数据线33和34偏移100个力单位，从而来自每个相应车轮的两组数据线可以示出在单个曲线图上，以进行比较。如曲线图所示，当制动力施加到相应制动回路的每个车轮时，在一段时间内两个车轮中的压力以大致相同的速率增大。

相似地，在相同的一段时间内，两个车轮中的制动器流体的流体流量体积以大致相同的速率增大。数据线35表示随时间推移由车辆制动器致动器21a和21b施加的制动器力而构建的有效的制动器回路制动力。

图3为示出在仅仅向相应制动回路上的单个车轮施加制动力时构建的压力和体积的曲线图。对于施加在相应制动回路的相应车轮的仅仅单个制动器致动器上的给定制动力（而同一相应回路上的其它制动器致动器与该相应回路的制动流体隔绝），示出多个数据测量值。数据线37和39分别表示当增压制动器流体仅仅施加在21a上时制动回路12内的以及到车辆制动器致动器21a和21b的受控的流体体积流量。数据线36和38分别表示当制动流体与车辆制动器致动器21b隔绝而仅仅施加到车辆制动器致动器21a时制动回路12内的以及到车辆制动器致动器21a和21b的压力增大。数据线38和39偏移100个力单位，以分别与数据线36和37进行比较。因为车辆制动器致动器21b被隔绝而没有施加到其上的制动力，所以右前轮的压力和体积增大为零。数据线40表示随时间推移由车辆制动器致动器21a和21b施加的制动器力而构建的有效的制动器回路制动力，其中在初始制动阶段期间，制动力仅仅施加到车辆制动器致动器21a。

比较图2和图3所示的压力和体积构建曲线图，可以看到在单个车轮制动条件下，与在同一段时间内向同一制动回路的两个车轮施加制动力相比，施加到单个制动车轮的制动器流体的压力和体积在首先施加制动力的初始制动阶段更加快速地增大。这是由于右前制动器致动器21b被隔绝而使得能够有更多的制动流体体积进入左前制动器致动器21a。如上所述，初始阶段的制动是基于压力对体积的关系。当仅仅向制动回路的单个车轮施加制动流体时，第一回路中的制动流体的体积在左前制动器致动器21a和右前制动器致动器21b之间不均等地划分。因为右前制动器致动器21b被隔绝而不能接收额外的制动流体，所以在同样的制动力下,在较短的时间段内，较多的制动器流体体积能够施加在左前制动器致动器21a上。因此，在初始制动阶段，在单个制动条件下，较高的制动力施加在左前制动器致动器21a上。在图2中，数据线40示出了对于单个车轮制动器致动的给定力水平，在相应的时间0.3处施加在车辆上的制动力为100个力单位。对于两个车轮制动致动，如图1所示，在相应的时间0.3处施加在车辆上的制动力为35个力单位，如数据线35所示。因此，为了优化在每个制动器回路上具有两个车轮的车辆的减速速率，最有效的是初始向在相对的液压回路上的两个车轮施加制动流体，而不是同时向全部四个车辆制动器施加制动流体。对于给定的流体传递，仅仅向在相对的液压制动器回路上的车辆制动器中的两个施加增压制动器流体将产生较大的制动力。

对于给定的车辆条件，其中车辆车轮中的一个处于或将处于低法向力的条件而使得车辆的内侧车轮处于高mu，那么具有低法向力的车轮将提供较小的制动力。如果在这种条件下对相应回路的两个车轮施加制动，那么构建这种低压所需的时间可能是相当多的。因为当首先施加制动时，具有低法向力的车轮基本上无助于车辆速度的降低，所以隔绝该车轮以使得该车轮不能接收额外的制动器流体会在具有高法向力的未隔绝的车轮中产生压力和体积增大。这使得在该初始制动阶段期间，增大了用于减速车辆的总体车辆制动器力速率。在初始制动阶段之后，具有较低法向力的隔绝的车轮不被隔绝，从而在第二阶段期间允许所有的车辆制动器向车辆施加制动力，在第二阶段中向两个车轮施加制动力比对制动器回路的单个车轮进行制动更加有效。

如果相应的制动系统需要立即进行快速减速，例如一对车轮将处于低法向力的防侧倾或稳定控制，那么在仅仅向相应回路的具有高法向载荷的车轮施加制动压力同时隔绝相应回路的处于低法向载荷的另一个车轮的情况下，可以较快速地获得用于获得减速的增大的制动力。

图4示出了用于增大车辆的总体制动速率的方法。在步骤50中，车辆设置有至少两个制动回路。制动系统具有类似的制动回路和部件。在步骤51中，在每个制动回路中产生增压制动器流体流。每个制动回路都将具有向每个单独制动器致动器施加制动器流体流的阀。在步骤52中，施加在车辆的每个车轮上的法向力参数相对于彼此进行确定。确定的法向力可以是瞬间施加的法向力，或者可以是考虑到一个或多个感测的输入而预期的（即预测的）法向力。这样的力可以由多个传感器确定，这些传感器绕车辆设置，以用于感测车辆操作条件和参数。在步骤53中，具有较低法向力的至少一个车轮被隔绝而在预定时间段（即初始阶段）内不能接收制动流体。这允许额外的体积进入未隔绝的车轮以增大制动力。另外，相应制动器回路的具有较低法向力的每个车轮可以被隔绝，从而每个回路中额外的制动器流体体积可以施加到具有较高法向力的未隔绝的制动器车轮。在步骤54中，在预定时间段之后，制动器流体施加到所有制动器致动器。在这个预定时间段之后，即在第二阶段开始时，当制动力施加到车辆的全部车轮时车辆制动被优化。

本发明还提供对各应用的替代实施例，其要求在没有驾驶员制动器踏板输入的情况下从无制动条件快速增大车辆制动力，以用于系统中的减速，例如系统将指令车速快速降低的碰撞避免、主动巡航控制和预碰撞制动。因此，在仅仅启动回路上的单个车轮的情况下，总体车辆制动力将较快速地施加。常常，车辆制动系统的前、后制动器的具体输出将存在差异。这是随制动器卡钳活塞尺寸和制动器衬里的摩擦系数而变化的，并且对于大多数车辆而言，前具体输出高于后具体输出。于是，如果施加较高的具体输出制动，那么这将使得差异更大。因此，替代实施例提出将后制动器隔绝，并且仅仅向前制动器施加制动力。替代实施例还可以任选地包括去除后制动器的隔绝，以允许在满足所选的标准时允许向所有制动器施加制动力。该标准可以包括车速下降到阈值以下、经过预定的时间段、和/或其它因素。

替代实施例可以实施于竖向分路制动系统，例如图1所示的制动器系统10，或者实施于斜向分路制动系统（未示出）。另外，替代实施例也可以应用于具有单个制动器回路的制动器系统，例如图5所示的系统60。图5中与图1所示部件类似的部件具有相同的附图标记。制动器系统60包括具有一个腔室和单个活塞的制动器主缸62。主缸62通过单个制动器流体通路64连接到电子制动器控制模块18。电子制动器控制模块18通过多个制动器流体供应通路66连接到车辆制动器致动器21a、21b、21c和21d。如上所述，包括电磁阀和制动器流体泵的电子制动器控制模块18响应于从传感器20接收的信号，以将增压制动器流体选择性地供应到车辆制动器致动器21a、21b、21c和21d。电子制动器控制模块18还响应于从传感器20接收的信号，以将增压制动器流体选择性地从车辆制动器致动器21a、21b、21c和21d释放。

图5以流程图的形式示出了用于实施本发明替代实施例的算法的方法70。算法经过块72进入，并且前进到提供电子控制的车辆制动器系统的功能块74。然后，算法前进到确定块74，在该确定块，从来自传感器或其它装置的输入确定车辆是否需要快速减速。如果车辆不需要快速减速，那么算法返回到功能块74。如果车辆需要快速减速，那么算法传递到功能块78。

在功能块78中，后制动器致动器被隔绝。然后，算法前进到功能块80，在该功能块80，增压制动器流体被提供给前制动器致动器，以使得车辆快速减速。算法继续到确定块82，在该确定块82，检查一个或多个标准（例如车辆速度），以确定是否仍然需要快速减速。如果仍然需要快速减速，那么算法传递到功能块84，在该功能块84，保持后制动器致动器的隔绝。如果不再需要快速减速，那么算法传递到功能块86，在该功能块86，后制动器致动器的隔绝终止，车辆制动器系统返回到正常操作。然后，算法通过块88离开。应当理解，图6所示的算法是示例性的，替代实施例也可以实施为除图6的流程图所示算法之外的其它算法。

根据专利法的规定，在本发明的优选实施例中已经解释和图示了本发明的操作原理和模式。然而，必须理解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可以以除了具体地所示和所述之外的方式实施。

Claims

1.一种用于有效地减速车辆的方法，该车辆具有制动回路，以用于使一组制动器致动器进行制动，该方法包括以下步骤：

（a）提供电子车辆制动系统，该电子车辆制动系统具有至少一个制动器回路，以用于向车辆制动器致动器供应增压制动器流体，每个制动器致动器都与车轮制动器相关联；

（b）在制动器启动期间，感测施加到与车辆制动器致动器相关联的车轮的制动力；

（c）比较感测到的力；

（c）在检测到需要车辆速度快速减速的情况下，将与最低制动力相关的制动器致动器隔绝；以及

（c）产生增压制动器流体流，以用于与未隔绝车辆制动器相关联的制动器致动器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤（c）包括：将与较低制动力相关的多个制动器致动器隔绝。

3.根据权利要求2所述的方法，其在步骤（c）之后还包括：在确定与停止车辆相关的具体标准已经得到满足的情况下，去除隔绝的制动器致动器的隔绝，然后向与后车辆制动器相关联的制动器致动器施加增压制动器流体。

4.一种用于有效地减速车辆的方法，该车辆具有制动回路，以用于使一组制动器致动器进行制动，该方法包括以下步骤：

（a）提供电子车辆制动系统，该电子车辆制动系统具有至少一个制动器回路，以用于向前车辆制动器致动器和后车辆制动器致动器供应增压制动器流体；

（b）在检测到需要车辆速度快速减速的情况下，将与后车辆制动器相关联的制动器致动器隔绝；以及

（c）产生增压制动器流体流，以用于与前车辆制动器相关联的制动器致动器。

5.根据权利要求4所述的方法，其在步骤（c）之后还包括：在确定与停止车辆相关的具体标准已经得到满足的情况下，去除与后车辆制动器相关联的制动器致动器的隔绝，然后向与后车辆制动器相关联的制动器致动器施加增压制动器流体。

6.根据权利要求5所述的方法，其中电子制动器系统包括两个制动器回路，这两个制动器回路竖向地分路为控制前车辆制动器的第一制动器回路和控制后车辆制动器的第二制动器回路，并且其中第二制动器回路中的制动器致动器在步骤（b）中被隔绝。

7.根据权利要求5所述的方法，其中电子制动器系统包括两个制动器回路，这两个制动器回路斜向地分路为第一制动器回路和第二制动器回路，该第一制动器回路控制一个前车辆制动器和一个斜向地相对的后车辆制动器，该第二制动器回路控制剩下的车辆制动器，并且两个制动器回路中的后制动器致动器在步骤（b）中被隔绝。

8.根据权利要求5所述的方法，其中用于去除制动器致动器的隔绝的具体标准为车辆车速下降到阈值以下。

9.根据权利要求5所述的方法，其中用于去除制动器致动器的隔绝的具体标准为制动器致动的持续时间超过预定时间段。

10.一种用于有效地减速车辆的车辆稳定控制系统，该车辆稳定控制系统包括：

制动回路，该制动回路用于使与一组车轮联接的一组制动器致动器进行制动，该一组车轮包括前车辆车轮和后车辆车轮；

制动器流体增压系统，该制动器流体增压系统联接到所述制动回路；

制动器控制模块，该制动器控制模块用于控制每个制动器致动器的液压压力；

至少一个传感器，该至少一个传感器用于产生表示车辆速度需要快速减速的信号；以及

用于制动器流体增压系统的控制器，该控制器连接到至少一个传感器，并且在接收到表示车辆速度需要快速减速的信号的情况下能操作，以首先将与后车辆车轮相关联的制动器致动器隔绝，然后向与前车辆车轮相关联的制动器致动器施加增压制动器流体。

11.根据权利要求10所述的系统，其中该控制器还能操作成，在确定与停止车辆相关的具体标准已经得到满足的情况下，去除与后车辆制动器相关联的制动器致动器的隔绝，然后该控制器进一步能操作成向与后车辆制动器相关联的制动器致动器施加增压制动器流体。

12.根据权利要求11所述的系统，其中电子制动器系统包括两个制动器回路，这两个制动器回路竖向地分路为控制前车辆制动器的第一制动器回路和控制后车辆制动器的第二制动器回路，并且其中第二制动器回路中的制动器致动器在步骤（b）中被隔绝。

13.根据权利要求11所述的系统，其中电子制动器系统包括两个制动器回路，这两个制动器回路斜向地分路为第一制动器回路和第二制动器回路，该第一制动器回路控制一个前车辆制动器和一个斜向地相对的后车辆制动器，该第二制动器回路控制剩下的车辆制动器，并且两个制动器回路中的后制动器致动器在步骤（b）中被隔绝。

14.根据权利要求11所述的系统，其中用于去除制动器致动器的隔绝的具体标准为车辆车速下降到阈值以下。

15.根据权利要求11所述的系统，其中用于去除制动器致动器的隔绝的具体标准为制动器致动的持续时间超过预定时间段。