CN103140394B - 用于车辆制动系统的方法和用于车辆的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法和一种制动系统，其中，通过自主的制动器致动对具有行车制动器和驻车制动器的车辆进行保持，其中在第一步骤中对行车制动器进行致动，在满足预先规定的条件的情况下发生从所述行车制动器向所述驻车制动器的转变。根据本发明，在所述转变期间，既对所述驻车制动器进行致动，又对所述行车制动器进行附加致动。

Description

用于车辆制动系统的方法和用于车辆的制动系统
技术领域
本发明涉及用于车辆制动系统的方法和用于车辆的制动系统。
背景技术
机动车辆一般装备有液压行车制动系统，其中按照驾驶员对制动踏板的致动而在主制动缸中建立压力并经由充有液压介质的制动管路将其传输至车轮制动器。通常还可以由电子控制单元根据请求并独立于制动踏板致动来执行自主压力建立。借助所述类型的独立于驾驶员的制动器致动来提供诸如行驶动力学控制(电子稳定控制，ESC)的驾驶安全功能并且还日益增大地提供诸如车辆保持功能(主动车辆保持/自动车辆固定/制动力自动保持，AVH)的辅助功能。所述保持功能可以借助车轮制动器中的制动压力的自主压力建立和切断而使车辆甚至在比较长的时间在坡道上自动保持静止状态。如果车辆装备有可电致动的驻车制动系统，则从行车制动系统向驻车制动系统的转变/过渡在特定条件下(例如在驾驶员打开车门的情况下)发生。
DE 103 45 485 A1公开了一种具有行车制动和驻车制动功能的制动装置，该制动装置包括用于制动装置的液压作用的液压发生单元、用于制动装置的附加作用的自锁的、优选电动的力发生单元、以及液压发生装置和附加的力发生单元两者都作用在其上的作用元件。在驻车制动功能启用的情况下，附加作用在液压作用之后起作用。附加作用的作用力的水平高于液压作用的作用力的水平。已知一种名为“集成驻车制动器”(IPB)的、与液压行车制动器共同作用在设置有摩擦衬件的作用装置上的电动驻车制动器。
EP 1 678 018 B1公开了一种用于稳定在静止状态中被制动的机动车辆的方法，该机动车辆装备有制动系统，该制动系统可以独立于驾驶员地被致动且其包括行车制动器和驻车制动器。在达到车辆静止状态之后，确定待通过用于维持车辆静止状态的驻车制动器产生的驻车制动力，并且借助行车制动器独立于驾驶员地产生模拟驻车制动器的行车制动力，于是借助驻车制动器建立预定的驻车制动力，并且当在驻车制动器中获得驻车制动力时或此后，停用行车制动器。该方法意在防止车辆溜车(roll away)，所述溜车在部分结冰的道路的情况下可能由于驻车制动器例如仅设置在后轮上而行车制动器作用在车辆的所有车轮上而发生。
通常的情况是，车辆在至少一个车轮、特别是在前轮上仅装备有液压行车制动器，并且在至少一个车轮、特别是在后轮上装备有集成的驻车制动器。当在以此方式装备的车辆中发生从行车制动器的液压保持功能向电动驻车制动器转变时，液压制动器上的驻车制动器的反作用会引起制动衬件的不希望的缓慢释放和制动盘的打滑，同时产生烦扰的噪音。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于保持车辆的方法，所述方法确保车辆的更持久的静止状态，而不会由于烦扰的噪音和/或车辆的移动而降低驾驶员的舒适度。
借助如下文所述的方法和如下文所述的制动系统来实现所述目的。
因此，提供一种方法，在所述方法中通过自主的制动器致动对具有行车制动器和驻车制动器的车辆进行保持，其中在第一步骤中对行车制动器进行致动，在满足预先规定的条件的情况下发生从所述行车制动器向所述驻车制动器的转变。根据本发明，在所述转变期间，既对所述驻车制动器进行致动，又对所述行车制动器进行附加致动。
这里，对制动器的自主致动应理解为：由控制单元和/或辅助或驾驶安全功能请求制动力建立，在此不必由驾驶员致动制动踏板。从行车制动器向驻车制动器的转变应理解为一如下的过程：在该过程的执行之前借助行车制动器来建立制动力，在该过程期间进行对行车制动器和/或驻车制动器的致动，并且在该过程之后将借助驻车制动器来建立制动力。这里，在转变期间意味着在转变的过程中所述特征至少短时地起作用。
通过在转变期间既对驻车制动器进行致动又对行车制动器进行附加致动，避免了驻车制动器对行车制动器的反作用。因此始终存在足以使车辆的所有车轮都可靠地保持在静止状态的制动力，而不会发生车辆的“失稳重置/重新稳定(setzen)”或产生烦扰的噪音。因此，驾驶员可以舒适地在任何长的时间中启用保持功能。
有利地，对行车制动器的附加致动——特别是另外的自主的压力建立——至少部分地与对驻车制动器的致动同时进行。行车制动器和驻车制动器的同时致动特别适合于补偿制动力的快速波动。
优选地，对行车制动器的附加致动的持续时间和强度具有一预先规定的时间历程，该时间历程特别是按照数学函数或预先规定的取值表而被设定。可以基于制动系统的结构设计或借助于在试验车辆上的测量来预先确定所需的附加制动力。因此，可以选择制动器致动的最优历程以确保保持功能的舒适性。所述历程可由控制单元基于具有适当选择的参数的预先规定的数学函数或——储存空间需求增加、但更灵活地——基于预先规定的取值表(优选储存在控制单元中)通过对行车制动器的相应操控来调节出。
特别优选地，对行车制动器的附加致动包含至少一个其中制动力以恒定速率增大的时间段。制动力的所述恒定增大可以例如在液压系统中通过使液压泵以恒定转速或恒定体积流量运行而调节出。由此，可以以低成本至少是接近期望的行车制动器致动历程。
特别优选地，对行车制动器的附加致动以如下方式进行：在第一时间段中制动力以第一速率增大，并且在第二时间段中制动力以第二速率增大。因此，可以以仍较低的成本获得对最优致动历程的改善的——并且在许多情形中足够的——接近。
特别地，根据驻车制动器的致动速度和/或根据在所述转变之前存在的制动力来选择至少一个速率。所述参数在致动的变化率和/或强度方面影响最优致动历程并且可以容易地被确定(例如，基于驻车制动器的结构和施加至电机的电压和/或借助行车制动器的液压压力的测量来确定)。
合理地，以如下方式执行制动力的附加致动：使得总制动力在从行车制动器向驻车制动器转变期间在预先规定的精度范围内保持恒定。这一点可通过按照预先规定的历程来控制对行车制动器的附加致动来实现或者在存在合适的传感器的情况下借助一调节来实现。通过使总制动力实际上保持恒定，确保了车辆的可靠保持而不会有烦扰的噪音。
在本发明一个优选的实施例中，在从行车制动器向驻车制动器转变期间检查：所述车辆和/或一个或多个或所有车轮是否继续处于静止状态。这样便提高了保持功能的可靠性。
在本发明一个特别优选的实施例中，对静止状态的所述检查借助于——特别是位于仅由行车制动器制动的车轮上的——至少一个车轮转速传感器来进行，其中特别是，对行车制动器的附加致动在识别出车轮转速传感器的至少一个信号齿/信号波动(Signalflanke)时进行；在没有识别到车轮转速传感器的信号齿时不进行对行车制动器的附加致动。在几乎所有的现代车辆中都设有车轮转速传感器，该车轮转速传感器在车轮的一转过程中提供多个脉冲状的信号，这些信号的信号齿可以借助于快速、低复杂性的电子电路识别出。通过仅在压力降低实际上引起车辆的“失稳重置”(其可以基于单个信号齿而被识别出)时才对行车制动器进行附加致动，进一步提高了舒适度并且降低了能量消耗。
优选地，在从行车制动器转变到驻车制动器之后检查：车辆是否继续保持静止状态。特别优选地，对车辆静止状态的检查借助于至少一个车轮转速传感器和/或至少一个加速度传感器和/或至少一个横摆率传感器来实现。因此还可以识别出：例如后轮是否在冰面或泥地上打滑。
有利地，如果识别出发动机点火装置被关闭和/或至少一个安全带被解开和/或至少一个车门被打开和/或经过了一预先规定的时间段，则满足对于从行车制动器向驻车制动器转变的预先规定的条件。如果由此推断出继续行驶被推迟，则向电动驻车制动的转变也是合理的。
合理地，根据车辆倾斜度和/或负载状态来选择行车制动器和/或驻车制动器的制动力。通过将保持功能的液压压力选择成仅如当前情形所需那样高，使得也能在继续行驶的情况下很快地释放所述压力。
本发明还涉及一种用于车辆的制动系统，所述制动系统具有允许独立于驾驶员进行制动器致动的行车制动器并具有能电操控的驻车制动器，所述制动系统具有用于执行如前文所述的方法的控制单元。
优选地，在车辆的至少一个车轮上的驻车制动器和行车制动器作用在同一个配属于该车轮的车轮制动器作用元件上。车轮制动器例如可以是盘式制动器，其中一紧固在车辆上的作用元件(车轮制动缸或制动衬件)作用在与车轮连接的制动盘上。
优选地，行车制动器具有至少一个液压的制动回路，所述液压的制动回路包括在车辆的至少两个车轮上的液压致动的摩擦制动器，所述车辆的至少一个车轮仅能通过行车制动器制动。
特别优选的是，在从行车制动器向驻车制动器转变期间，在行车制动器的至少一个液压制动回路中进行自主的压力建立，所述自主的压力建立特别是被控制和/或调节成使得所述至少一个液压制动回路中的压力在一预先规定的精度范围内保持恒定。因为借助于同时操控例如液压泵而使由于驻车制动器对行车制动器的反作用而在制动回路中出现的压降得到补偿，实现了一种舒适度提高的保持功能。
附图说明
由以下基于附图对示例性实施例的描述得出更多优选实施例，在附图中：
图1示出制动系统的示意图，以及
图2示出液压制动系统的制动压力的时间历程的图表。
具体实施方式
图1示出机动车辆的制动系统1，该制动系统1具有控制单元20，该控制单元20被输入来自ESC传感器装置21的传感器数据、来自车轮转速传感器17a、17b的脉冲形信号和开关10的状态信号，所述ESC传感器装置21至少包括横摆率传感器和侧向加速度传感器。控制单元提供行驶动力学控制和一个或多个其它功能，其中保持功能可以由机动车辆的驾驶员借助开关10来启用或停用。
控制单元20控制制动系统1，该制动系统1包括行车制动器的两个液压制动回路，其中图1仅示出其中一个制动回路I，该制动回路I连接到用于左前轮11和右后轮12的制动缸(串联主制动缸)9；具有相应结构的第二制动回路II同样连接到制动缸9并且仅被象征性地示出。各自具有一个制动钳2a和2b的、车轮11和12的车轮制动器分别经由一液压管路连接到所述制动回路I，其中后轮12装备有集成的驻车制动器，该驻车制动器包括由直流电机2d独立于液压的压力加载而致动的制动器执行机构2c。
驻车制动器还连接到操控直流电机2d的控制单元20。经由一传动装置，直流电机2d的旋转运动被转换成制动器执行机构2c的制动活塞的线性移动，使得直流电机2d的转矩作为作用力F经由制动活塞作用在制动钳2b上。在电机电流I被切断之后，由于传动装置的自锁而维持所产生的作用力F。
不测量作用力F本身。在驻车制动器的作用期间，直流电机2d沿作用的方向被驱动，也就是说例如由控制单元20经由H形桥接电路以正作用电压驱动，直到达到或超过一预设、规定的电机电流预期值。然后，达到被分配给该相应电流值的作用力，并且切断直流电机2d。
制动系统1具有连接到制动缸9的制动助力器/制动力放大器13并具有用于制动流体或液压流体的存储容器5。与连接到制动助力器13并由驾驶员致动的制动踏板16相对应地，制动缸9在出口侧产生一制动压力。所述制动压力经由打开的截止阀15分别供给至打开的输入阀7a和7b的入口侧，从而能借助制动钳2a和2b在车轮11和12上建立相应的液压制动压力。这两个输入阀7a和7b在断电时打开(常开)。制动助力器13连同制动缸9连接到控制单元20，该控制单元20除此之外还接收压力传感器18的信号，借助该压力传感器18可以测量制动缸9中的液压压力。
一断电时关闭(常闭)的输出阀8a和8b使制动钳2a和2b分别连接到一低压蓄压器14，该蓄压器14本身又连接到液压泵3的吸入侧并且可以经由开关阀6连接到主制动缸9。液压泵3被设置用于制动钳2a和2b，以在例如由于制动打滑调节而使制动压力降低的情况下将在压力降低期间移入到低压蓄压器14中的制动介质再从该低压蓄压器14输出。此外，液压泵3实现了例如在行驶动力学控制期间的自主压力建立。在电动驻车制动器作用在后轮12上时，也可以建立附加的液压制动压力，利用该液压制动压力对制动器执行机构2c的制动活塞加载。
液压泵3由电机4驱动，该电机4本身又由控制单元20以脉宽调制方式(PWM)操控。在电机4启动后，液压泵3可以通过在吸入侧吸入制动流体而在高压侧建立制动压力。为了自主压力建立，开关阀6被打开并且截止阀15被关闭。在车轮制动器2a、2b中的压力可根据一压力模型被估计出或替代地借助压力传感器(未示出)测量出。一旦存在了由控制单元例如根据所获得的车辆倾斜度和/或基于估计出的车辆负载而确定的期望压力，则结束对电机的操控。借助关闭的截止阀15或输入阀7a、7b的关闭来切断制动压力，由此可以在一定时间中保持/固定车辆(其受到制动系统的可能存在的泄漏的限制)。
适合于执行根据本发明的方法的制动系统因此优选在所有车轮上都具有液压行车制动器而在一部分车轮上具有电动驻车制动器。特别地，液压行车制动器的制动回路对角式布置，因此借助一个制动回路致动例如右前轮和左后轮，以及位于后轮上的集成的驻车制动器。
如果通过保持功能的启用和行车制动器中的自主压力建立来保证车辆不会例如在坡道上溜车并且在没有继续行驶的情况下经过了预先规定的时间，则发生从行车制动器向电动驻车制动器的转变。如果例如由于驾驶员已解开其安全带和/或关闭点火装置而不再满足相应的液压保持功能的启用条件之一，则可以进行转变。不言而喻，这也可被视为转变条件被满足。
在转变期间，根据现有技术，液压行车制动器中的压力保持在确定的压力水平上，而电动驻车制动器被作用。这里，在集成的驻车制动器中，电动驻车制动器的力作用在与液压行车制动器相同的作用元件上。作用元件因此更加靠近制动盘地运动，由此增大所连接的液压制动缸的容积。所述容积增大导致制动回路中的相应的压降。
图2示出液压制动回路中的压力的图表，其中纵坐标表示压力p且横坐标表示相对时间t。车辆被制动并且保持功能或液压行车制动器对车辆的主动保持被启用。线100示出根据现有技术的压力历程。从时刻ta起，车辆被制动，然后从时刻tb起，设定一用于保持车辆的与坡度相关的压力p1(例如40bar)。在时刻t1，发生在行车制动器与电动驻车制动器之间的转变(例如由于驾驶员打开车门)。在电动驻车制动器的作用期间，制动回路的容积由于公共的作用元件的反作用而增大，由此液压压力降低，并在时刻t2达到较低压力水平p2(例如25bar)。在集成的驻车制动器(或电动驻车制动器)的进行固定之后，停用液压保持功能，并且制动压力降至大约零。
由保持功能设定的液压压力p1适合于防止车辆在当前坡道上溜车，而降低的压力p2通常不足以可靠地保持车辆。电动驻车制动器的作用在后车轴的车轮上提供一附加的制动作用，由此进一步稳固车辆。由于制动回路的对角式布置，在前车轴的车轮上制动压力同样下降，于是车辆发生“失稳重置”。前轮制动器中的缓慢压力降低引起制动衬件的部分释放，并且由于制动盘与制动衬片之间的相对运动而出现烦扰的嘎吱噪音。
压力降低的持续时间由集成的驻车制动器的作用速度决定，并因此仅能以高的结构成本改变。防止车辆的所述“失稳重置”的一种可能方案在于，以较高的制动压力实现液压保持功能。这一点不利地减慢了保持功能的解除，在坡路上起动时驾驶员将这种情况感知为舒适度的损失。
因此，在根据本发明的方法中，借助液压行车制动器中的附加自主压力建立来补偿转变期间的压力降低，从而产生由线101表示的压力历程。液压保持压力因此始终保持在安全保持所需的值，并且防止了产生嘎吱噪音的车辆“失稳重置”。
根据在图2中的方框中示出的本发明的第一示例性实施例，凭借产生一按照线102的附加压力请求A来实现这一点。因此，附加压力建立以恒定速率发生，其补偿了压力降低。压力建立的速率优选借助对液压泵的电机的脉宽调制操控来控制。这里，压力建立的梯度有利地通过电动驻车制动器的作用性能和在转变时刻的液压制动压力来确定。
根据第二示例性实施例，为了更进一步降低剩余压力波动，压力建立首先以第一恒定速率发生并在经过了预先规定的时间段之后以第二恒定速率发生。
为了尽可能精确地模仿在电动驻车制动器的作用期间由于制动回路的容积的增大而引起的压力降低，也可以按照任何的数学函数或具有值对的表格来请求压力建立。
有利地，借助制动系统控制单元来实施保持功能，该制动系统控制单元还提供打滑调节和行驶动力学控制且其可以对电动驻车制动器发出作用请求。特别优选地，还向所述控制单元输出电动驻车制动器的状态信号。因此，如果电动驻车制动器发生故障，也可以不发生或中断转变。通过使打滑调节器的车轮转速传感器被评估，也可在不存在压力传感器的情况下识别出必须进行附加的压力请求的时刻t1。
通过借助于同时地自主建立液压压力对一个或多个制动回路中的容积增大引起的压降进行补偿，使得在应用保持功能的情况下提高舒适度。

Claims (19)

1.一种用于车辆制动系统的方法，在所述方法中通过自主的制动器致动对具有行车制动器和驻车制动器的车辆进行保持，其中在第一步骤中对行车制动器进行致动，在满足预先规定的条件的情况下发生从所述行车制动器向所述驻车制动器的转变，其中，在所述转变期间，既对所述驻车制动器进行致动，又对所述行车制动器进行附加致动，其特征在于，对所述行车制动器的附加致动具有一预先规定的时间历程。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述行车制动器的附加致动至少部分地与对所述驻车制动器的致动同时进行。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述行车制动器的附加致动是另外的自主的压力建立。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述时间历程按照数学函数或预先规定的取值表而被设定。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对行车制动器的附加致动包含至少一个其中制动力以恒定速率增大的时间段。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在第一时间段中制动力以第一速率增大，并且在第二时间段中制动力以第二速率增大。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，根据所述驻车制动器的致动速度和/或根据在所述转变之前存在的制动力来选择至少一个速率。
8.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，以如下方式执行对行车制动器的附加致动：使得总制动力在从所述行车制动器向所述驻车制动器转变期间在预先规定的精度范围内保持恒定。
9.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在从所述行车制动器向所述驻车制动器转变期间检查：所述车辆是否继续处于静止状态和/或一个或多个车轮是否继续处于静止状态。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，对静止状态的所述检查借助于至少一个车轮转速传感器来进行。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一个车轮转速传感器位于仅由所述行车制动器制动的车轮上。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，对所述行车制动器的附加致动在识别出车轮转速传感器的至少一个信号齿时进行。
13.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，如果识别出发动机点火装置被关闭和/或至少一个安全带被解开和/或至少一个车门被打开和/或经过了一预先规定的时间段，则满足对于从所述行车制动器向所述驻车制动器转变的预先规定的条件。
14.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，根据车辆倾斜度和/或负载状态来选择所述行车制动器和/或所述驻车制动器的制动力。
15.一种用于车辆的制动系统，所述制动系统具有允许独立于驾驶员进行制动器致动的行车制动器并具有能电操控的驻车制动器，其特征在于，所述制动系统具有用于执行如权利要求1至14中的任一项所述的方法的控制单元。
16.如权利要求15所述的制动系统，其特征在于，在所述车辆的至少一个车轮上的驻车制动器和行车制动器作用在同一个配属于该车轮的车轮制动器作用元件上。
17.如权利要求15或16所述的制动系统，其特征在于，所述行车制动器具有至少一个液压的制动回路，所述液压的制动回路包括在所述车辆的至少两个车轮上的液压致动的摩擦制动器，所述车辆的至少一个车轮仅能通过所述行车制动器制动。
18.如权利要求17所述的制动系统，其特征在于，在从所述行车制动器向所述驻车制动器转变期间，在行车制动器的至少一个液压制动回路中进行自主的压力建立。
19.如权利要求18所述的制动系统，其特征在于，所述自主的压力建立被控制和/或调节成使得所述至少一个液压制动回路中的压力在一预先规定的精度范围内保持恒定。
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