CN104981385B - 电动液压式机动车制动系统及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操作电动液压式机动车制动系统的技术，该电动液压式机动车制动系统包括能够被从储存器提供液压流体的主缸(或任何其它缸‑活塞设备)、用于使主缸中容纳的活塞致动的机电致动器、能够联接到主缸的车轮制动器、以及设置在主缸与车轮制动器之间的截止阀。根据该技术的方面，方法包括以下步骤：控制机电致动器，以在车轮制动器上建立液压压力；控制截止阀，以将已经在车轮制动器上建立的液压压力保持；控制机电致动器，以从储存器吸入液压流体，同时监测与吸入关联的、主缸中的压力下降的时间响应；以及根据监测的结果来中断吸入。

Description

电动液压式机动车制动系统及其操作方法

技术领域

本公开总体上涉及机动车制动系统的领域。具体地，描述了一种具有用于使制动系统致动的机电致动器的电动液压式机动车制动系统。

背景技术

例如为了产生电驻车制动功能(EPB)，已经在机动车制动系统中使用机电致动器有一些时间。在机电制动系统(EMB)中，机电致动器取代了车轮制动器处的常规液压缸。

因为技术的进步，所以不断地提高了机电致动器的效率。因此，还考虑使用这些致动器来实现现代车辆动力学控制系统。这些控制系统包括防抱死制动系统(ABS)、牵引控制系统(TCS)或电子稳定性程序(ESP，也被称为车辆稳定性控制(VSC))。

WO 2006/111393 A教导了一种具有高动力学的机电致动器的电动液压式制动系统，其在电子稳定性控制操作期间执行压力调制。WO 2006/111393 A中描述的机电致动器被设置成直接作用于制动系统的主缸。因为该机电致动器的高动力学，所以从WO 2006/111393 A知道的制动系统的液压分量能够减少至每车轮制动器单个2/2路阀。为了在各个车轮处执行压力调制，然后在多路操作(multiplex operation)中单独地或者成组地激活阀。

然而，针对每车轮制动器仅一个阀的最小化还造成了在同时打开这些阀时的诸如不希望有的压力平衡这样的挑战。因此，在WO 2010/091883 A中提供了一种基于高动力学控制行为的解决方案。

WO 2010/091883 A公开了一种具有主缸及该主缸中容纳的串联活塞的电动液压式制动系统。能够借助于机电致动器来使串联活塞致动。该机电致动器包括与串联活塞同心地布置的电动机、以及将电动机的旋转运动转换成活塞的平移运动的齿轮设备(arrangment)。该齿轮设备由以下项构成：滚珠螺杆(ball screw)，其具有按旋转固定的方式联接到电动机的转子的滚珠螺杆螺母；以及滚珠螺杆轴，其作用于串联活塞。

从WO 2012/152352 A知道具有作用于主缸活塞的机电致动器的另外的电动液压式制动系统。该系统能够按再生模式工作(发电机操作)。

发明内容

要提供一种尤其从安全的角度而言具有有利的功能的电动液压式机动车制动系统及其操作方法。

根据一个方面，提供了一种用于操作电动液压式机动车制动系统的方法，该电动液压式机动车制动系统包括：缸-活塞设备，其能够被从储存器(reservoir)提供液压流体；机电致动器，其用于使所述缸-活塞设备中容纳的活塞致动；车轮制动器，其能够联接到所述缸-活塞设备；以及截止阀(shut-off valve)，其设置在所述缸-活塞设备与所述车轮制动器之间的。该方法包括以下步骤：激活所述机电致动器，以在所述车轮制动器处产生液压压力；激活所述截止阀，以将已经在所述车轮制动器处产生的所述液压压力锁定；激活所述机电致动器，以从所述储存器吸入(take in)液压流体，同时监测伴随所述吸入的所述缸-活塞设备中的压力下降的时间行为；以及根据所述监测的结果来终止所述吸入。

能够借助于防止缸-活塞设备中的液压压力在故障的情况下过度地下降(具体地为基本上无压力的状态或负压力的状态)来终止吸入。可以基于缸-活塞设备中的压力下降的时间行为来检测故障，并且故障可以例如与所述截止阀、其它阀或缸-活塞设备关联。

为了终止吸入，可以相应地激活机电致动器(例如，以执行输送冲程而不是吸入冲程)。另选地或者作为补充，可以激活包括截止阀或者设置在缸-活塞设备与储存器之间的阀的一个或更多个阀，例如以在故障的情况下抵消缸-活塞设备中的压力下降。

为了使液压流体从储存器进入缸-活塞设备中，可以在液压压力产生的情况下与必需品(necessity)的检测相关地进行用于将液压压力锁定的截止阀的激活以及用于吸入液压流体的机电致动器的激活。因此可以在激活机电致动器之前激活截止阀。可以与测试阶段相关地检测针对使液压流体从储存器进入缸-活塞设备中的必需品。另选地或者作为补充，该必需品可以补偿制动操作的情况下的衰落(fading)。还可想到的是，必需的吸入与这样的事实关联，即，在必须进一步地增加液压压力的同时，活塞正接近其在输送侧的止动部(stop)。

根据一种实现，可以在监测的结果指示缺乏截止阀或截止阀的激活的可操作性时终止吸入。可以基于指定标准或者多个指定标准的组合来确定缺乏可操作性。

如果缸-活塞设备中的压力下降比根据指定时间标准慢地发生，则可以例如终止吸入。所述指定时间标准可以规定必须所述压力下降到基本上无压力的状态必须在约5至50ms内发生(例如，低于5bar或低于1bar)。另选地或者作为补充，可以在压力下降为约10至40bar(例如，约20bar)之前中断吸入。

与终止(例如，同时或随后)相关，可以启动至少一个另外的措施。根据变型，为了打开截止阀，激活截止阀。另选地或者作为补充，激活机电致动器，以增加液压压力。

可以在车辆处于静止的测试阶段的情况下执行所述方法。以这种方式，能够在旅行之前确定机动车制动系统的操作安全性，并且如果必要的话，则可以发出故障指示。例如，可以在已经接通发火装置之后但是在使齿轮啮合之前进行测试阶段。

还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品具有编程代码装置，该编程代码装置用于当所述计算机程序产品在处理器上运行时执行在本文中提出的方法。所述计算机程序产品可以包括在机动车电子控制单元或机动车电子控制单元系统中。

另外的方面旨在提供一种电动液压式机动车制动系统。该制动系统包括：缸-活塞设备，其能够被从储存器提供液压流体；机电致动器，其用于使所述缸-活塞设备中容纳的活塞致动；车轮制动器，其能够联接到所述缸-活塞设备；截止阀，其设置在所述缸-活塞设备与所述车轮制动器之间；以及电子控制单元或电子控制单元系统，其被构造为：激活所述机电致动器，以在所述车轮制动器处产生液压压力，激活所述截止阀，以将已经在所述车轮制动器处产生的所述液压压力锁定，激活所述机电致动器，以从所述储存器吸入液压流体，同时监测伴随所述吸入的所述缸-活塞设备中的压力下降的时间行为，以及根据所述监测的结果来终止所述吸入。

所述缸-活塞设备可以被设计为所述机动车制动系统的、其中容纳有活塞的所述主缸，以在所述车轮制动器处产生液压压力。所述活塞可以采用在所述主缸中限定两个液压室的串联活塞的形式，这两个液压室中的每一个可以被指派给所述制动系统的制动回路(brake circuit)。所述主缸的所述活塞可以机械地联接到所述机电致动器或者能够直接机械地联接到所述机电致动器。当所述活塞致动时，作为在运动中设置所述活塞的结果，所述机电致动器然后直接作用于所述主缸的所述活塞。另选地，所述 机电致动器可以与所述制动系统的(另外的)缸-活塞设备合作，所述缸-活塞设备与所述主缸不同，并且在出口侧以流体方式(fluidically)联接到所述主缸。在这种情况下，当所述机电致动器致动时，能够在与所述机电致动器合作的所述缸-活塞设备中产生(例如，直接地)作用于所述主缸的所述活塞并且因此提供所述活塞的液压致动的液压压力。

所述缸-活塞设备还可以被设计为这样的缸-活塞设备，即，该缸-活塞设备不同于所述制动系统的主缸，并且以流体方式直接联接到所述车轮制动器或者能够以流体方式直接联接到所述车轮制动器，以产生液压压力。可以经由一个或更多个液压制动回路来进行这种联接。

所述制动系统还可以包括用于车辆动力学控制的阀系统。在这种情况下，所述截止阀可以布置在所述缸-活塞设备与用于车辆动力学控制的所述阀系统之间，或者可以是该阀系统的一部分。可以与车辆动力学控制相关地执行多路操作。所述车辆动力学控制可以包括以下控制系统中的至少一种：防抱死制动系统(ABS)、牵引控制系统(TCS)以及电子稳定性程序(ESP，也被称为车辆稳定性控制VSC)。

所述缸-活塞设备的尺寸可以使得其没有容积储备来补偿衰落。例如，所述缸-活塞设备的直径可以为15至23mm，并且活塞的最大致动冲程行程可以为6至10cm(在串联活塞的情况下为每活塞3至5cm)。

所述装置还可以包括能够联接到制动踏板或者被联接到制动踏板的机械致动器，以使所述缸-活塞设备中容纳的所述活塞致动。该机械致动器可以被设置用于操作紧急制动器(例如，在机电致动器故障的情况下)。

根据第一变型，在这里提出的制动系统中，所述机电致动器被设计成在制动力放大的情况下致动所述缸-活塞设备的所述活塞。在这种情况下，可以借助于所述机械致动器将要被放大的制动力施加在所述活塞上。根据另一变型，所述机电致动器被设计成使所述活塞致动以产生制动力。可以例如在线控制动(BBW)操作的情况下使用该变型，在BBW操作中，所述制动踏板(在正常情况下)以机械方式与所述主缸活塞分离(uncoupled)。在被设计用于BBW操作的制动系统中，所述机械致动器被用于例如在BBW组件故障的情况下(也就是说，在推动通过(push-through)模式下或者在紧急制动的情况下)使所述活塞致动。

根据所述机动车制动系统的构造，可以借助于分离装置来使所述制动踏板与所述主缸活塞选择性地分离。在根据BBW原理构造的制动系统中，除紧急制动操作(其中，所述制动踏板经由所述机械致动器联接到所述主缸活塞)之外，还可以提供永久分离。在再生制动系统中，可以至少在再生制动操作(发电机操作)的情况下进行这种分离。在其它制动系统中，还可以完全地省去所述分离装置以及用于提供踏板反应行为的关联的仿真装置。

为了激活所述机动车制动系统的所述机电致动器和可选的另外的组件，所述制动系统可以具有适当的激活装置。这些激活装置可以包括电气组件组、电子组件组或程序控制组件组及其组合。例如，所述激活装置可以设置在公共电子控制单元中或者设置在独立电子控制单元(ECU)的系统中。

附图说明

本文中提出的液压式机动车制动系统的另外的优点、方面和细节将根据示例性实施方式的以下描述以及根据图而变得显而易见，其中：

图1示出了电动液压式机动车制动系统的第一实施方式；

图2示出了电动液压式机动车制动系统的第二实施方式；

图3示出了电动液压式机动车制动系统的第三实施方式；

图4示出了电动液压式机动车制动系统的第四实施方式；

图5示出了例示用于操作根据在前的图中的一幅的电动液压式机动车制动系统的方法的实施方式的流程图；以及

图6A至图6D示出了例示机电致动器的液压压力曲线和激活的图。

具体实施方式

图1示出了基于线控制动(BBW)原理的液压式机动车制动系统100的第一实施方式。可以可选地(例如，在混合动力车辆的情况下)使制动系统100在再生模式下操作。为此，设置了电机械102，该电机械102提供发电机功能并且可以选择性地连接到车轮和储能装置(例如，电池)(未示出)。

如图1所示，制动系统100包括能够安装在机动车防火壁(firewall)上的主缸组件组104。制动系统100的液压控制单元(HCU)106在功能上布置在主缸组件组104与机动车的四个车轮制动器VL、VR、HL和HR之间。HCU 106采用集成组件组的形式， 并且包括多个独立液压组件以及多个流体入口和流体出口。还设置了仅示意性地示出的仿真装置108，以提供行车制动(service braking)操作中的踏板反应行为。仿真装置108可以基于机械或液压原理。在仿真装置108基于液压原理的情况中，仿真装置108可以连接到HCU 106。

主缸组件组104具有主缸110，该主缸110具有以可移位的方式容纳在其中的活塞。在所示的实施方式中，活塞采用具有主活塞112和辅活塞114的串联活塞的形式，并且在主缸110中限定了彼此分离的两个液压室116、118。为了被提供液压流体，主缸110的这两个液压室116、118各自经由连接连接到无压液压流体储存器120。这两个液压室116、118中的每一个还联接到HCU 106，并且在每种情况下限定制动回路I.和II.。在所示的实施方式中，针对制动回路I.设置液压压力传感器122，该液压压力传感器还可以被集成到HCU 106中。

主缸组件组104还包括机电致动器124和机械致动器126。机电致动器124和机械致动器126二者使得主缸活塞能够致动，并且为此作用于在该活塞(更确切地为主活塞112)的入口侧端面上。这样设计致动器124、126，即，它们能够彼此独立地(以及单独地或共同地)使主缸活塞致动。

机械致动器126具有力传递元件128，该力传递元件128采用杆(rod)的形式并且能够直接作用于主活塞112的入口侧端面。如图1中所示，力传递元件128联接到制动踏板130。将要领会的是，机械致动器126可以包括在功能上布置在制动踏板130与主缸110之间的另外的组件。这些另外的组件在性质上可以既是机械的又是液压的。在这些另外的组件在性质上是液压的情况中，致动器126采用液压机械致动器126的形式。

机电致动器124具有电动机134以及在驱动侧上跟随电动机134的齿轮136、138。在所示的实施方式中，该齿轮是包括以下项的设备：可旋转地安装的螺母136、以及与螺母136接合(例如，经由诸如滚珠的滚动元件)并且可在轴向方向上移动的轴138。在其它实施方式中，可以使用齿条和小齿轮或者其它类型的齿轮。

在本实施方式中，电动机134具有圆柱体结构形状，并且与机械致动器126的力传递元件128同心地延伸。更具体地，电动机134相对于力传递元件128径向地布置在外部。为了在旋转中设置齿轮螺母136，电动机134的转子(未示出)以旋转地固定方式联接到齿轮螺母136。螺母136的旋转运动按照导致轴138的轴向位移的这种方式传递 至轴138。图1中的轴138的左端面由此可以(可选地经由中间构件)抵靠主活塞112的、图1中的右端面，结果使主活塞112(与辅活塞114一起)向图1中的左侧移位。此外，还可以通过机械致动器126的力传递元件128使活塞设备112、114向图1中的左侧移位，该力传递元件延伸穿过轴138(其采用中空主体的形式)。借助于液压室116、118中占主导的液压压力来实现活塞设备112、114向图1中的右侧的移位(在释放制动踏板130时，并且可选地在轴138向右侧电机驱动的移位的情况下)。

在图1所示的主缸组件组104的变型中，这样布置机电致动器124，即，机电致动器124能够直接作用于主缸110的活塞(更确切地为主活塞112)，以在车轮制动器处产生液压压力。换句话说，直接通过机电致动器124使主缸110的活塞112以机械方式致动。在主缸组件组104的另选形式中，可以借助于机电致动器124使主缸110的活塞以液压方式致动(图1中未示出)。在这种情况下，主缸110能够以流体方式联接到与机电致动器124合作的另外的缸-活塞设备。具体地，联接到机电致动器124的缸-活塞设备能够以这样的方式在出口侧以流体方式联接到主缸110的主活塞112，即，在该缸-活塞设备中产生的液压压力直接作用于主活塞112，并且因此导致主缸110中的主活塞112致动。在一个实施方式中，由于作用的液压压力，因此在主缸室116、118中产生的液压压力与在附加的缸-活塞设备中产生的液压压力一致之前，使主活塞112在主缸110中移位(向图1中的左侧移位)。

如图1中所示，分离装置142在功能上设置在制动踏板130与力传递元件128之间。分离装置142例如通过中断力传递路径而使得制动踏板130能够与主缸110中的活塞设备112、114选择性地分离。下文中将对分离装置142和仿真装置108的操作模式进行更详细的描述。在这一点上应当指出的是，图1所示的制动系统100基于线控制动(BBW)原理。这意味着在正常行车制动的情况下，分离装置142和仿真装置108二者被激活。因此，制动踏板130与力传递元件128分离(并且因此与主缸110中的活塞设备112、114分离)，并且可以仅经由机电致动器124使活塞设备112、114致动。在这种情况下，通过联接到制动踏板130的仿真装置108来提供通常的踏板反应行为。

因此，在行车制动的情况下，机电致动器124执行制动力产生功能。通过压下制动踏板130而请求的制动力由正向图1中的左侧移位的轴138借助于电动机134以及因此也正向左侧移动的主缸110的主活塞112和辅活塞114来产生。以这种方式，液压流体从液压室116、118经由HCU 106输送到车轮制动器VL、VR、HL和HR。

根据由传感器检测的制动踏板致动来调整车轮制动器VL、VR、HL和HR的所得制动力的水平。为了这个目的，设置了位移传感器146和力传感器148，由激活电动机134的电子控制单元(ECU)150来评估该位移传感器146和力传感器148的输出信号。在力传感器148检测与其关联的致动力的同时，位移传感器146检测与制动踏板130的致动关联的致动冲程行程。根据传感器146、148的输出信号(以及可选地根据压力传感器122的输出信号)，由电子控制单元150产生用于电动机134的激活信号。

由于已经对行车制动的情况下的过程进行了较详细的说明，因此现在将简要地描述紧急制动操作(推动通过模式)。紧急制动操作是例如车辆电池故障或机电致动器124的组件故障的结果。紧急制动操作中的分离装置142的停用(以及仿真装置108的停用)使得制动踏板130能够直接联接到主缸110，即，经由力传递元件128。通过压下制动踏板130来启动紧急制动。制动踏板的致动然后经由力传递元件128传递到主缸110。因此，活塞设备112、114向图1中的左侧移位。结果，用于产生制动力的液压流体从主缸110的液压室116、118经由HCU 106输送到车轮制动器VL、VR、HL和HR。

根据第一实施方式，HCU 106具有关于车辆动力学控制操作(诸如ABS、TCS、ESP等这样的制动控制功能)在原理上常规的构造，具有总计12个阀(除了例如与分离装置142和仿真装置106的激活或停用相关地使用的阀以外)。因为然后在产生制动力的情况下使机电致动器124(仅可选地)致动，所以借助于HCU 106(以及可选的诸如液压泵这样的独立液压压力产生器)按已知的方式来提供附加的控制功能。然而，还能够省去HCU 106中的液压压力产生器。另外，机电致动器124然后还在控制操作的情况下执行压力调制。为此，将相应的控制机制包含到针对机电致动器124设置的电子控制单元150中。

如图1中所示，制动系统100还包括阀172，该阀172采用截止阀的形式并且能够被集成到HCU 106中。阀172在功能上设置在液压室116与无压液压流体储存器120之间。在一些实施方式中，另外的这种阀(未示出)可以在功能上存在于另一液压室118与储存器120之间。一般来说，将阀172设置在主缸110与储存器之间。

阀172使得能够再填充(top up)液压室116、118。例如，当几乎所有液压流体已经在进行的制动操作(即，活塞112、114在接近它们的在图1中的左侧的止动部)期间从液压室116、118移除，但是仍然需要使液压压力进一步地增加时，这种再填充是必需的。

为了再填充，车轮制动器VL、VR、HL和HR经由HCU 106的关联阀(图1中未示出)与液压室116、118流体地分离。因此将在车轮制动器VL、VR、HL和HR处占主导的液压压力“锁定”。然后打开阀172。利用活塞112、114的随后返回冲程(朝图3中的右侧)，然后使液压流体从无压储存器120进入两个腔室116、118中(因为浮动的主缸活塞112、114)。最后，可以再次关闭阀172，并且可以再次打开到车轮制动器VL、VR、HL和HR中的至少一个的液压连接。利用活塞112、114的随后输送冲程(朝图1中的左侧)，使以前“被锁定的”液压压力进一步地增加。

阀172还可以被用于再生制动操作以及用于在系统故障的情况下的液压压力减小。下面将更详细地描述这些用途。

在根据图2的另外的实施方式中，除了四个阀152、154、156、158以外，还可以省略用于车辆动力学控制操作(例如，TCS和ESP操作)的、HCU 106中的特定阀。因此，在HCU 106的这个另外的实施方式中，可以使用从WO 2010/091883 A或WO 2011/141158 A(参见WO2011/141158A2的图15)知道的、仅具有四个阀152、154、156、158(以及对应的激活)的阀设备。然后，还借助于机电致动器124进行受控操作中的液压压力调制。换句话说，在这种情况下，不仅针对行车制动的情况下的制动力产生，而且例如出于车辆动力学控制(也就是说，例如在ABS和/或TCS和/或ESP受控操作中)的目的来激活机电致动器124。与机电致动器124的激活一起，在多路操作中的各个车轮或者各个车轮组处激活阀152、154、156、158。在图2所示的实现中，在阀152、154、156、158与主缸之间不存在用于车辆动力学控制目的的另外的阀。

多路操作可以是时分多路操作。通常可以指定独立部分时隙。可以将阀152、154、156、158中的一个或更多个依次指派给单独的时隙，这些阀在对应时隙期间被激活一次或更多次(例如，通过将开关状态从打开改变成关闭和/或从关闭改变成打开)。根据一个实施方式，将正好一个时隙指派给阀152、154、156、158中的每一个。可以将一个或更多个另外的时隙指派给一个或更多个另外的阀设备(图2中未示出)。

在多路操作中，可以首先例如打开阀152、154、156、158中的多个或全部，并且同时可以借助于机电致动器124在关联的车轮制动器VL、VR、HL和HR中的多个或全部处产生液压压力。当达到了针对各个车轮的目标压力时，在一个或更多个另外的阀152、154、156、158保持打开直到在这里也达到目标压力的同时，然后时隙同步地再次关闭对应的阀152、154、156、158。在多路操作中，因此根据相应的目标压力每车 轮或车轮组单独地打开和关闭这四个阀152、154、156、158。

根据一个实施方式，阀152、154、156、158采用2/2路阀的形式，并且例如被设计为不可调整的截止阀。因此，在这种情况下，不能够调整开口的横截面，如同具有例如比例阀的情况那样。在另一实施方式中，阀152、154、156、158采用具有可调整的开口横截面的比例阀的形式。

图3示出了机动车制动系统100的更详细的实施方式，该机动车制动系统100基于结合图1和图2的示意性示例说明的功能原理。相同或相似的元件已经设置有与图1和图2中相同的附图标记，因此下文中将不对它们进行说明。为清楚起见，未示出ECU、车轮制动器、与车轮制动器关联的HCU的阀单元、以及用于再生制动操作的发电机。

图3中例示的机动车制动系统100还包括两个制动回路I.和II.，再次将主缸110的两个液压室116、118指派给正好一个制动回路I.、II.。主缸110具有每制动回路I.、II.两个连接。这两个液压室116、118通向第一连接160、162，经由第一连接160、162，可以使液压流体从相应的腔室116、118输送到关联的制动回路I.、II.中。此外，制动回路I.和II.中的每一个可以经由第二连接164、166(其通向主缸110中的对应的环形室110A、110B)连接到图3中未示出的无压液压流体储存器(图1中的附图标记120)。

在主缸110的第一连接160、162与第二连接164、166之间，设置有阀170、172，该阀170、172在所示的实施方式中采用2/2路阀的形式。借助于阀170、172，第一连接160、162和第二连接164、166可以选择性地彼此连接。这对应于一方面主缸110与另一方面无压液压流体储存器之间的“液压短路”(其然后经由环形室110A、110B连接至液压室116、118)。在这种状态下，可以通过机电致动器124或机械致动器126使主缸110中的活塞112、114基本上无阻力(“空路径激活”)地移位。这两个阀170、172因此允许例如再生制动操作(发电机操作)。在这种情况下，主缸110中的通过输送运动从液压室116、118移位的液压流体不被输送至车轮制动器，而是在不需要在车轮制动器处产生液压压力(其在再生制动操作中通常是不希望的)的情况下被输送至无压液压流体储存器。然后通过发电机(参见图1和图2中的附图标记102)在再生制动操作中实现制动动作。

应当指出的是，可以每轮轴(axle)地实现再生制动操作。因此，在轮轴相关制动回路划分的情况下，在再生制动操作中，可以关闭这两个阀170、172中的一个，并且打开另一个。

这两个阀170、172还使得能够减小车轮制动器处的液压压力。为了避免机电致动器124的返回冲程(例如，为了避免制动踏板上的反应)，在机电致动器124发生故障(例如，阻塞)的情况下或者在车轮动力学控制操作的情况下希望这种压力减小。此外，为了减小压力，将这两个阀170、172改变成它们的打开位置，结果，液压流体能够从车轮制动器经由主缸110中的环形室110A、110B流回到液压流体储存器中。

最后，阀170、172还使得能够再填充液压室116、118。这种再填充在进行的制动操作期间是必需的(例如，因为所谓的制动衰落)。为了再填充，车轮制动器经由HCU(图3中未示出)的关联阀与液压室116、118流体地分离。因此将在车轮制动器处占主导的液压压力“锁定”。然后打开阀170、172。利用主缸110中设置的活塞112、114的随后返回冲程(向图3中的右侧)，然后使液压流体从无压储存器进入腔室116、118中。最后，可以再次关闭阀170、172，并且可以再次打开到车轮制动器的液压连接。利用活塞112、114的随后输送冲程(向图3中的左侧)，使以前“被锁定的”液压压力再次增加。

如图3中所示，在本实施方式中，仿真装置108和分离装置142二者基于液压原理。这两个装置108、142各自包括用于接收液压流体的缸108A、142A以及相应的缸108A、142A中容纳的活塞108B、142B。分离装置142的活塞142B机械地联接到图3中未示出的制动踏板(参见图1和图2中的附图标记130)。活塞142B还包括在轴向方向上延伸穿过缸142A的延伸部142C。活塞延伸部142C与针对主活塞112的力传递元件128共轴地行进，并且安装在主活塞112的在制动踏板的致动方向上的上游。

通过弹性元件108C、142D(这里，在每种情况下为螺旋弹簧)使这两个活塞108B、142B中的每一个偏置在其起始位置处。仿真装置108的弹性元件108C的特性曲线由此限定了期望的踏板反应行为。

如图3中进一步地示出的，本实施方式中的机动车制动系统100包括这里采用2/2路阀的形式的三个另外的阀174、176、178。将要领会的是，可以在不需要相应功能的其它实施方式中省去这三个阀174、176、178中的一些或全部。将要进一步地领会的是，所有这些阀可以是单个HCU块(参见图1和图2中的附图标记106)的一部分。该HCU块可以包括另外的阀(参见下面的图4)。

第一阀174设置在一方面分离装置142(经由缸142A中设置的连接180)或仿真装置108(经由缸108A中设置的连接182)与另一方面无压液压流体储存器(经由主缸 110的连接166)之间。第二阀176(该第二阀176在其经过位置中具有节流特性)布置在缸108A的连接182的上游。最后，第三阀178设置在一方面液压室116(经由连接166)或制动回路I.与另一方面分离装置142的缸142A(经由连接180)之间。

第一阀174使得能够选择性地激活和停用分离装置142(以及还间接地激活和停用仿真装置108)。如果阀174处于其打开位置，则分离装置142的缸142A以流体方式连接到无压液压流体储存器。在该位置中，依照紧急制动操作使分离装置142停用。此外，还使仿真装置108停用。

打开阀174具有这样的效果，即，在活塞142B移位时(作为使制动踏板致动的结果)，在缸142A中接收的液压流体可以在很大程度上无阻力地输送到无压液压流体储存器中。因为这即使在其打开位置中也具有显著的节流效果，所以该操作与阀176的位置基本上无关。因此，还在阀174的打开位置中使仿真装置108间接地停用。

如果在阀174的打开状态下使制动踏板致动，则活塞延伸部142C闭合针对力传递元件128的间隙190，并因此抵靠力传递元件128。在闭合间隙190之后，力传递元件128通过活塞延伸部142C的移位而起作用，并且然后使主制动缸110中的主活塞112致动(以及间接地使辅活塞114致动)。这对应于已经结合图1描述的、用于在紧急制动操作下在制动回路I.、II.中产生液压压力的制动踏板与主缸活塞的直接联接。

另一方面，在关闭阀174(并且关闭阀178)时，激活分离装置142。这对应于行车制动操作。当制动踏板致动时，液压流体由此从缸142A输送到仿真装置108的缸108A中。以这种方式，仿真器活塞108B借助由弹性元件108C提供的反作用力而移位，使得建立通常的踏板反应行为。同时，保持活塞延伸部142C与力传递元件128之间的间隙190。结果，制动踏板与主缸机械地分离。

在本实施方式中，作为以下事实的结果使间隙190保持：借助于机电致动器124，主活塞112至少和活塞142B由于制动踏板致动而向左侧移动一样快速地向图3中的左侧移动。因为力传递元件128机械地或者以其它方式(例如，以磁性方式)联接到主活塞112，所以力传递元件128借助于齿轮轴138在主活塞112致动时与主活塞112一起移动。力传递元件128与主活塞一起移动的事实使得能够保持间隙190。

在行车制动操作下保持间隙190需要精确地检测活塞142B行进的距离(并且因此精确地检测踏板行程)。为此，设置有基于磁原理的位移传感器146。该位移传感器146包括柱塞146A，该柱塞146A刚性地联接到活塞142B，并且在该柱塞146A的端部处安 装有磁性元件146B。借助于霍尔传感器146C来检测磁性元件146B的运动(即，柱塞146B或活塞142B行进的距离)。通过图3中未示出的电子控制单元(参见图1和图2中的附图标记150)来评估霍尔传感器146C的输出信号。然后能够基于该评估来激活机电致动器124。

现在针对第二阀176，第二阀176设置在仿真装置108的上游，并且可以在一些实施方式中被省去。该阀176具有指定节流功能或可调整节流功能。借助于可调整节流功能，能够实现针对踏板反应行为的例如滞后或其它特性曲线。此外，通过选择性地阻塞阀176，可以限制活塞142B的运动(在阀174、178关闭的情况下)，并且因此限制制动踏板行程。

第三阀178在其打开位置使得液压流体能够从活塞142A输送到制动回路I.或者主缸110的液压室116中，以及使得液压流体能够从制动回路I.或者主缸110的液压室116输送到活塞142A中。将流体从活塞142A输送到制动回路I.中使得能够例如快速制动(例如，在开始机电致动器124的输送动作之前)，立即再次关闭阀178。此外，在阀178打开的情况下，能够经由活塞142B在制动踏板上实现液压反应(例如，在车辆动力学控制操作中借助于机电致动器124产生的压力调制)。

在通向缸142A的连接180的液压线中，设置有压力传感器148，该压力传感器148的输出信号给出关于制动踏板上的致动力的信息。通过图3中未示出的电子控制单元来评估该压力传感器148的输出信号。基于该评估，能够激活阀170、172、174、176、178中的一个或更多个以产生上述功能。此外，能够基于该评估来激活机电致动器124。

可以在图3所示的制动系统中使用图1所示的HCU 106。图4示出了用于根据图3的制动系统100的这种HCU 106的构造的示例。这里设置有总计12个(附加的)阀以执行车辆动力学控制功能、以及附加的液压泵。在另选实施方式中，还可以将根据图2的多路设备(除了图3中例示的阀以外，还具有总计四个阀)用于图3所示制动系统100。

在上述实施方式中，主缸的大小以及因此能够被输送的液压流体的最大量被这样选择，即，以在500N踏板力下的指定踏板传动比(行程/力)，仍可实现约0.6g的车辆减速。这种要求导致主缸110的典型直径为约18至20mm。为了在这种液压缸直径的情况下提供液压流体量的足够储备，主缸冲程必须是不成比例地长。因此，常常省去了仅在特定情况(例如，衰落)下需要的过度容积储备。因此，如果需要附加的量，则制动系统100必须将液压流体从无压储存器120再填充到主缸110中。

例如在进行的制动操作期间，如果检测到存在于液压室116、118中的液压流体的量不足以进一步地增加车轮制动器VL、VR、HL和HR中的一个、多个或全部车轮制动器处的液压压力，则再填充变得必要。

在再填充操作期间，主缸110中的液压压力急剧地下降达一短时间。另一方面，必须保持已经在车轮制动器VL、VR、HL和HR处产生的液压压力。为此，关闭HCU 106中设置的截止阀(例如，根据图2的多路阀152、154、156和158或者根据图4的TCISO阀)，以便包含车轮制动器VL、VR、HL和HR处的液压压力。在这一点上，必需确保截止阀及其激活(尤其针对电子控制单元150)两者的可操作性。否则，将存在以下的风险：车轮制动器VL、VR、HL和HR中的一个或更多个处的液压压力在主缸110的吸入操作的情况下暴跌，并且因此车辆减速正在减小。

因此，在故障的情况下，减速的减小在约200ms内应当不大于0.1至0.3g。为此，在启动再填充操作之后减小主缸110中的液压压力期间，必须检测针对车轮制动器VL、VR、HL和HR的截止阀的有故障的不关闭。必须在主缸110中的压力下降已经达到约20bar(其对应于约0.2g的减速的减小)之前进行这种检测。

图5在流程图500中例示了根据图1至图4中的一个的电动液压式制动系统100的、用于检测将液压流体从储存器120再填充到主缸110期间的故障的操作的实施方式。

首先，通过在步骤502中激活机电致动器124，在车轮制动器VL、VR、HL和HR中的一个或更多个处产生液压压力(例如，在行车制动和/或车辆动力学控制操作的情况下)。由此打开一方面液压室116、118与另一方面对应的车轮制动器VL、VR、HL和HR之间的流体连接。这例如在根据图2的实施方式中对应于多路阀152、154、156、158中的一个或更多个的打开状态。在根据图4的实施方式中，打开TCISO阀中的至少一个(并且剩余的阀处在图4所示的位置)。

在步骤502中的液压压力产生的情况下，如果必须使液压流体从储存器120进入主缸110中(再填充操作)，则针对故障检测执行以下步骤。如已经说明的，如果在主缸110中存在不足的容积储备，则这种吸入操作能够例如在衰落的情况下发生。

首先激活打开的截止阀(根据图2的多路阀152、154、156、158或者根据图4的TCISO阀)，以便关闭它们并且将已经在车轮制动器VL、VR、HL和HR处产生的液压压力锁定(步骤504)。在关闭了截止阀之后，为了将液压流体从无压储存器120吸入到液压室116、118中，激活机电致动器124(步骤506)。与致动器的激活一起或者在 此后不久，打开阀170、172中的至少一个，以便在液压室116、118中的至少一个与储存器120之间建立流体连接。如已经提到的，因为主缸活塞112、114的浮动安装，所以足以打开阀170、172中的一个。

机电致动器124的激活使得主缸活塞112、114向左侧移位(参见图1至图4)。因为制动器管的非常高的刚度，所以(主缸110中的)液压压力在几毫秒内非常急剧地下降。典型地，液压压力通常在10至20ms内下降至约0bar或负压力。

连续地监测(例如，借助于压力传感器122)伴随吸入的主缸110中的压力下降的时间行为。如果截止阀中的一个没有关闭或者没有完全的关闭，则这导致制动系统100的显著更低的刚度。这种更低的刚度导致主缸110中的更慢的压力减小。因此，在典型故障的情况下，使主缸110中的液压压力下降到大致0bar或负压力要花费100ms或更多的时间。这意指能够在至多10至20ms之后检测到主缸110中的不规则的压力下降。

因此，如果在监测主缸中的压力下降的时间行为的情况下检测到故障，则终止吸入操作(步骤508)。在故障的情况下，能够立即将打开的阀170、172再次关闭，或者在第一位置不打开阀170、172。此外，为了尽可能快速地再次将制动回路I.和II.中的液压压力至少提高到以前的水平，可以激活机电致动器124。打开针对车轮制动器VL、VR、HL和HR的关闭的截止阀先于机电致动器124的该激活。因此，结果，在故障的情况下，能够防止车辆的减速中的显著减小。此外，可以将故障消息发给驾驶员。

下面将参照图6A至图6D来解释正常情况下和故障情况下的不同液压压力的变化。

图6A示出了在测试阶段的情况下针对处于停止的车辆的再填充情景的示例。该情景涉及配备有根据图2的四个多路阀152、154、156和158的、根据图3的机动车制动系统。在图中在最顶部处示出了多路阀152、154、156和158的开关状态，接着是针对再填充操作的阀170、172的开关状态。这些开关状态之后是例示了机电致动器124的致动、力传递元件128的位移的特性曲线。这里，力传递元件128的位移对应于齿轮轴138的位移。下面的特性曲线示出了后轮轮轴的车轮制动器HR和HL处的液压压力、前轮轮轴的车轮制动器VR和VL处的液压压力以及主缸110中的液压压力。

图6A涉及多路阀152、154、156、158的无故障操作的情况。图6A未示出用于在四个车轮制动器VR、VL、HR和HL处产生液压压力的机电致动器124的初始激活。在 时刻t1，出于测试目的，启动再填充操作。为此，为了关闭多路阀152、154、156、158，首先激活多路阀152、154、156、158。因此将以前在车轮制动器VL、VR、HL和HR处产生的液压压力“锁定”。

此后不久，激活机电致动器124，使得主缸活塞112、114执行返回冲程。这在图6A中通过力传递元件128的位移进行了例示。因为与关闭的阀152、154、156、158的可操作性关联的制动系统100的高刚度，所以主缸中的液压压力在小于15ms内急剧地下降到大致0bar。主缸液压压力的这种时间行为指示阀152、154、156、158的可操作性。为此，为了从无压储存器120吸入液压流体，可以以一定延迟在时刻t2打开阀170、172(或者这两个阀中的至少一个)。主缸活塞112、114在返回冲程中继续。

在时刻t3，此时基本上完成吸入操作。因此，这两个阀170、172再次处于关闭状态。换句话说，主缸110再次与储存器120以流体方式分离。此外，可以再次打开阀152、154、156、158，这本身表现为车轮制动器VL、VR、HL和HR处的仅轻微的压力下降。从该时间点开始，可以通过主缸活塞112、114的相应输送冲程来再次增加主缸110中的液压压力。

虽然根据图6A的情景例证了阀152、154、156、158的可操作性，但是图6B示出了在故障情况下吸入操作的终止。故障涉及四个多路阀152、154、156、158中的两个不能被关闭的事实。因此，制动系统100的刚度显著地减小，这本身表现在主缸110中的相当慢的压力下降。压力下降至大致0bar花费多于100ms。同时，因为这两个有故障的阀，所以在被指派给这些有故障的阀的、前轮轴的车轮制动器和后轮轴的车轮制动器处存在显著的压力下降。

图6C示出了与图6B相似的故障，只是在这里，在检测到故障之后立即终止用于再填充主缸110的吸入操作。为此，被指派给这两个有故障的多路阀的车轮制动器处的液压压力仅轻微地下降达一短时间。车辆的减速的对应减小在200ms内小于0.2g。此外，在通过主缸活塞112、114的输送冲程再次补偿压力下降之前，主缸110中的液压压力减小显著地小于20bar。

图6D示出了与图6C相似的情况。同样在这里，因为主缸110中的压力下降太慢，所以使吸入操作中断。如图6C和图6D两者中所示，在打开阀170、172中的甚至仅一个并且因此产生主缸110与流体储存器120之间的“液压短路”之前，在这两种情景中检测故障。

虽然图6A至图6C例示了静止车辆的情况下的测试阶段，但是图6D涉及移动并且因此恒定减速的车辆的情况。可以清楚地看出，因为吸入操作被及时终止，所以事实上对车辆减速没有负面影响。

总的来说，这里提出的技术能够因此确保可以可靠地检测有故障的阀或不正确的阀激活。另外，对于再填充操作，具有增加的安全性。因为这种增加的安全性，所以主缸可以在原理上被设计具有更小的容积储备。

Claims (15)

1.一种用于操作电动液压式机动车制动系统(100)的方法，该电动液压式机动车制动系统(100)包括：缸-活塞设备(110)，其能够被从储存器(120)提供液压流体；机电致动器(124)，其用于使所述缸-活塞设备(110)中容纳的活塞(112；114)致动；车轮制动器，其能够联接到所述缸-活塞设备(110)；以及截止阀(TCISO；152、154、156、158)，其设置在所述缸-活塞设备(110)与所述车轮制动器之间，该方法包括以下步骤：

激活所述机电致动器(124)，以在所述车轮制动器处产生液压压力；

激活所述截止阀(TCISO；152、154、156、158)，以将已经在所述车轮制动器处产生的所述液压压力锁定；

激活所述机电致动器(124)，以由所述缸-活塞设备(110)从所述储存器(120)吸入液压流体，同时监测伴随所述吸入的所述缸-活塞设备(110)中的压力下降的时间行为；以及

根据所述监测的结果来终止所述吸入。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

当所述监测的所述结果指示缺乏所述截止阀(TCISO；152、154、156、158)的可操作性或者缺乏所述截止阀(TCISO；152、154、156、158)的电子控制单元(150)的可操作性时，终止所述吸入。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

当所述压力下降比根据指定时间标准慢地发生时，终止所述吸入。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，

所述指定时间标准规定所述压力下降到基本上无压力的状态必须在5至50ms内发生。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

在所述压力下降是10至40bar之前，终止所述吸入。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

与所述吸入的所述终止同时地或者在所述吸入的所述终止之后，激活所述截止阀(TCISO；152、154、156、158)，以打开所述截止阀(TCISO；152、154、156、158)。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

与所述吸入的所述终止同时地或者在所述吸入的所述终止之后，激活所述机电致动器(124)，以增加所述液压压力。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

在车辆处于停止的测试阶段的情况下，执行所述方法。

9.一种电动液压式机动车制动系统(100)，该电动液压式机动车制动系统(100)包括：

缸-活塞设备(110)，其能够被从储存器(120)提供液压流体；

机电致动器(124)，其用于使所述缸-活塞设备(110)中容纳的活塞(112；114)致动；

车轮制动器，其能够联接到所述缸-活塞设备(110)；

截止阀，其设置在所述缸-活塞设备(110)与所述车轮制动器之间；以及

电子控制单元或电子控制单元系统(150)，其被构造为：

激活所述机电致动器(124)，以在所述车轮制动器处产生液压压力；

激活所述截止阀(TCISO；152、154、156、158)，以将已经在所述车轮制动器处产生的所述液压压力锁定；

激活所述机电致动器(124)，以从所述储存器(120)吸入液压流体，同时监测伴随所述吸入的所述缸-活塞设备(110)中的压力下降的时间行为；以及

根据所述监测的结果来终止所述吸入。

10.根据权利要求9所述的电动液压式机动车制动系统(100)，所述电动液压式机动车制动系统(100)还包括：

用于车辆动力学控制的阀系统(106)，其中，所述截止阀(TCISO；152、154、156、158)布置在所述缸-活塞设备(110)与用于车辆动力学控制的所述阀系统(106)之间，或者是该阀系统(106)的一部分。

11.根据权利要求9所述的电动液压式机动车制动系统(100)，其中，

所述截止阀(152)与指派给另外的车轮制动器的另外的截止阀(154、156、158)一起能够按多路操作来操作，以执行车辆动力学控制。

12.根据权利要求10或11所述的电动液压式机动车制动系统(100)，其中，

所述车辆动力学控制包括以下控制系统中的至少一种：防抱死制动系统ABS、牵引控制系统TCS、以及电子稳定性程序ESP。

13.根据权利要求9至11中的任一项所述的电动液压式机动车制动系统(100)，其中，

所述缸-活塞设备(110)的尺寸使得所述缸-活塞设备(110)没有容积储备来补偿衰落。

14.根据权利要求9至11中的任一项所述的电动液压式机动车制动系统(100)，所述电动液压式机动车制动系统(100)还包括：

机械致动器(126)，其能够联接到制动踏板(130)或者被联接到制动踏板(130)，以使所述缸-活塞设备(110)中容纳的所述活塞(112、114)致动。

15.根据权利要求9至11中的任一项所述的电动液压式机动车制动系统(100)，其中，

所述缸-活塞设备是所述制动系统(100)的主缸(110)。