CN105073527A - 电动液压机动车制动系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作电动液压机动车制动系统的技术，所述电动液压机动车制动系统包括主缸、用于在多个车轮制动器处生成液压压力的机电致动器和一组电可致动阀装置。所述一组阀装置包括在主缸和每一个车轮制动器之间的第一阀装置。可以在多路复用操作中控制第一阀装置，以通过机电致动器生成旨在用于每个车轮制动器的相应制动压力。根据本技术的一方面，该方法包括以下步骤：通过使机电致动器的电动马达作为发电机操作，在多路复用操作期间生成反馈电流，并且将反馈电流提供给至少一个电负载。

Description

电动液压机动车制动系统及其操作方法
技术领域
本公开总体涉及车辆制动系统的领域。具体来说，描述具有用于致动制动系统的机电致动器的电动液压车辆制动系统。
背景技术
机电致动器在车辆制动系统中已被使用一段时间，例如，以实现电子驻车制动功能(EPB)。在机电制动系统(EMB)的情况下，它们取代了车轮制动器上的传统液压缸。
技术发展使得机电致动器的能力不断提高。因此，还考虑在实现现代车辆动态控制系统中使用这样的致动器。这样的控制系统包括防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)或电子稳定程序(ESP)，电子稳定程序(ESP)还被称为车辆稳定控制(VSC)。
WO2006/111393A公开了一种电动液压制动系统，该电动液压制动系统具有在车辆动态控制操作中承担压力调制的高度动态机电致动器。WO2006/111393A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。作为机电致动器的高度动态的结果，WO2006/111393A中公开的制动系统的液压组件可以被减少至每个车轮制动器单个二位二通阀。为了实现用于每个车轮的相应压力调制，在多路复用模式(multiplexmode)下单独地或成组地控制阀。
然而，最小化到每个车轮致动器仅一个阀还产生挑战，诸如，当阀被同时打开时的不期望压力补偿。在WO2010/091883A中公开了针对该情况的基于高度动态控制行为的解决方案。
WO2010/091883A公开了一种电动液压制动系统，该电动液压制动系统具有主缸和容纳在主缸中的串联活塞。可以通过机电致动器致动串联活塞。机电致动器包括相对于串联活塞同心布置的电动马达、以及将电动马达的旋转运动转换成活塞的平移运动的传动布置。该传动布置包括具有滚珠丝杆螺母的滚珠丝杆驱动器，滚珠丝杆螺母以抗扭方式联接到电动马达的转子，并且滚珠丝杆轴作用于串联活塞。
在WO2012/152352A中公开了具有作用于主缸活塞的机电致动器的又一电动液压制动系统。该系统可以在再生模式下操作(发电机操作)。
发明内容
目标在于提供一种电动液压机动车制动系统和操作这样的制动系统的方法，其尤其在安全方面具有有利功能。
根据一个方面，指示一种用于操作电动液压机动车制动系统的方法，该电动液压机动车制动系统具有主缸、用于在多个车轮制动器处生成液压压力的机电致动器和一组电可致动阀装置，所述一组阀装置每个都包括在主缸和每个车轮制动器之间的第一阀装置，以通过机电致动器生成旨在用于每个车轮制动器的相应制动压力。该方法包括以下步骤：通过使机电致动器的电动马达作为发电机操作，生成再生电流，并且用再生电流给至少一个电负载提供能量。
第一阀装置能够在多路复用操作中被控制，通过将电动马达作为发电机操作，在多路复用操作期间生成再生电流。
多路复用操作可以是时分多路复用操作。在此，通常可以指定各个时隙。另一方面，通过在相应时隙期间致动(例如，通过一次或多次将开关状态从打开改变为闭合和/或反之亦然)的一个或更多个阀装置可以与单个时隙相关联。根据一种实现，精确地，一个时隙与每个第一阀装置相关联。一个或更多个其它阀装置可以与一个或更多个其它时隙相关联。
机电致动器的电动马达的再生电流可以与电动马达的制动(即，减速)相关。该减速可以在0.1ms至50ms(例如，0.5ms至10ms)的时间段内被实现。减速在此可以在200min-1和3000min-1(例如，500min-1至1500min-1)的范围内发生。
根据一个方面，用再生电流给电负载提供能量选择性地发生，即，不利用电动马达的每次减速。从而，电负载的能量提供可以限于期望特别高再生电流的情形。可以基于期望减速，确定期望再生电流。另外地或作为其代替，还可以基于发生减速的时间段，估计期望再升电流。
所述方法此外可以包括将电负载连接到电动马达，以完全或部分地消耗由电动马达在发电机模式下生成的再生电流。负载与电动马达的暂时连接可以取决于(例如，特定)再生电流的电平。
可以基于电动马达参数(诸如，例如电动马达的期望减速)、电动马达的移动方向的期望修正和/或参考发生减速或移动方向的反向的时间段，估计或预先计算由作为发电机的电动马达生成的再生电流。另外地或作为其代替，可以测量由作为发电机的电动马达生成的再生电流。所述方法此外可以包括检测指示由电动马达生成的再生电流的(例如，所测量的)信号的步骤。测量信号可以是例如与再生电流成正比的电压信号。
所述方法此外可以包括比较测量信号与指示电流上限的参考信号的步骤。参考信号可以是指示指定电流上限的信号(例如，具有固定指定幅度的电压信号)。
负载的连接可以取决于测量信号与指定参考信号的比较。具体来说，当测量信号(例如，信号的幅度或大小)超过参考信号(即，参考信号的幅度或大小)时，负载则可以一直被连接。特别地，只要测量信号超过参考信号，负载就可以保持连接。如果测量信号下降到参考信号以下，则负载再次与电动马达断开连接。因此，可以使能够进行负载的时间受限连接，当期望再生电流超过指定电流上限时，负载一直电联接到电动马达。如果再生电流下降到指定阈值以下，则负载可与电动马达再次电脱接。因此，尤其可以减小再生电流峰值。
根据一个变型例，机电致动器可以被设计成对用于生成液压压力的主缸活塞进行致动。根据另一个变型例，为了生成液压压力的目的，机电致动器可以被设置用于致动除了主缸之外设置的油缸装置。这些变型例可以例如在线控制动(BBW)操作的框架内使用，在BBW操作中，制动踏板(通常)与主缸活塞机械脱接。在被设计用于BBW操作的制动系统中，机械致动器可以在紧急制动操作中(例如，在BBW组件故障的情况下)使用，以致动活塞。这还被称为“推动-通过”模式。
根据车辆制动系统的设计，可以通过多目的脱接装置，实现制动踏板与主缸活塞的选择性脱接。在根据BBW原理设计的制动系统的情况下，除了紧急制动操作(制动踏板通过机械致动器联接到主缸活塞)之外，可以提供连续脱接。在再生制动系统的情况下，该类型的脱接可以至少在再生制动操作(发电机模式)的框架内发生。在其它制动系统中，可以完全免除用于提供踏板反应行为的脱接装置和模拟装置。
为了控制车辆制动系统的机电致动器和可选其它组件(例如，第一阀装置和/或电负载)，制动系统可以具有合适控制装置。这些控制装置可以包括电气、电子或程序控制组件及其组合。例如，控制装置可以设置在公共控制装置或由单独控制装置(电子控制单元，ECU)构成的系统中。
利用再生电流提供能量的电负载可以是机动车中的任何负载。例如，可以用再生电流给后窗加热器或座椅加热器提供能量。然而，作为其代替，电负载还可以仅为电阻器或电阻电路，电阻器或电阻电路将再生电流或其部分转换成热能。
另外地或作为其代替，电负载还可以是制动系统的一部分。因此，可以通过机电致动器的电动马达形成电负载。然后，可以通过再生电流在电动马达中生成励磁电流。另外地或作为电动马达的代替，电负载还可以包括所述一组阀装置中的至少一个阀装置。因此，第一阀装置中的至少一个可以形成电负载。另外地或作为其代替，所述一组阀装置可以包括使能够进行液压模拟装置的附加连接以提供踏板反应行为的至少一个第二阀装置。在该情况下，第二阀装置可以用作用于再生电流的电负载。
如果至少一个电负载包括阀装置，则可以通过具有比正常操作中高的电流的再生电流给该阀装置提供能量。可以通过足够用于阀致动(打开和/或闭合)的标称电流和/或标称电压，在此限定正常操作。可以通过脉宽调制，将再生电流提供给阀装置。作为其代替，可以通过恒定电流给阀装置提供能量。
同样地，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有当计算机程序产品在至少一个处理器上运行时执行在此提出的方法的程序代码装置。所述计算机程序产品可以包括机动车控制装置或机动车控制装置系统。
此外描述一种电动液压机动车制动系统，该电动液压机动车制动系统具有：主缸；机电致动器，其用于在多个车轮制动器处生成液压压力；一组电可致动阀装置，其每个具有在主缸和每个车轮制动器之间的第一阀装置，以通过机电致动器生成旨在用于每个车轮制动器的相应制动压力；控制装置或控制装置系统，其被设计成通过使机电致动器的电动马达作为发电机操作，生成再生电流，并且用于用再生电流给至少一个电负载提供能量。
控制装置或控制装置系统可以被设计成在多路复用模式下控制第一阀装置(152、154、156、158)，通过使电动马达(134)作为发电机操作，在多路复用操作期间生成再生电流。
控制装置或控制装置系统此外可以被设计成检测指示由电动马达生成的再生电流的信号，比较所述信号与指示电流上限的参考信号。控制装置或控制装置系统此外被设计成：当所述信号超过参考信号时，将电负载连接到电动马达。
为了生成液压压力，机电致动器可以作用于容纳在主缸中的活塞。作为其代替，将想到机电致动器作用于在除了主缸之外设置的油缸中设置的活塞。附加油缸在此可以液压联接或变成液压联接到车轮制动器。
然而，附加油缸还可以直接液压联接到主缸。然后，附加油缸可以与车轮制动器流体脱接，并且可以(仅)通过主缸建立在车轮制动器处的液压压力。在该情况下，在机电致动器的帮助下在附加油缸-活塞装置中生成的液压压力优选地被直接传输到主缸，以液压致动容纳在主缸中的活塞。由附加油缸-活塞装置提供的液压压力可以用于制动操作中的液压放大。然而，在线控制动制动操作的框架内，所提供的液压压力还可以用于容纳在主缸中的活塞的单独致动。
附图说明
在以下示例性实施方式的描述中和附图中揭示了在此提出的液压车辆制动系统的其它优点、方面和细节，附图示出：
图1电动液压车辆制动系统的第一示例性实施方式；
图2电动液压车辆制动系统的第二示例性实施方式；
图3电动液压车辆制动系统的第三示例性实施方式；
图4根据图1至图3中的一个的用于操作电动液压车辆制动系统的方法的示例性实施方式；
图5示出出现再生电流峰值的示意性图表；
图6用于降低或减小再生电流峰值的装置；以及
图7用于降低或减小再生电流峰值的方法的示例性实施方式。
具体实施方式
图1示出基于线控制动(BBW)原理的液压车辆制动系统100的第一示例性实施方式。制动系统100可以可选地在再生模式下操作(例如，在混合动力车辆的情况下)。为此目的，提供电机102，电机102提供发电机功能并且可选地连接到车轮和能量存储器，例如，电池(未示出)。
如图1中所示，制动系统100包括可以安装在车辆舱壁上的主缸组件104。制动系统100的液压控制单元(HCU)106在功能上布置在车辆的主缸组件104和四个车轮制动器VL、VR、HL和HR之间。HCU106被构造为集成组件，并且包括多个液压独立组件以及多个流体入口和流体出口。此外，设置用于在制动操作中提供踏板反应行为的模拟装置108(仅示意性地示出)。模拟装置108可以基于机械或液压原理。在后一种情况下，模拟装置108可以连接到HCU106。
主缸组件104具有其内可替换地容纳活塞的主缸110。在该示例性实施方式中，活塞被构造为具有主活塞112和辅助活塞114的串联活塞，并且在主缸110中限定两个相互分开的液压室116、118。为了液压流体供应，主缸110的这两个液压室116、118通过相应连接件被连接到无压液压流体贮存器120。这两个液压室116、118中的每个此外联接到HCU106，并且限定相应制动回路I.和II.。在示例性实施方式中，提供液压传感器122用于制动回路I.，液压传感器122还可以被集成在HCU106中。
主缸组件104还包括机电致动器(即，机电控制元件)124和机械致动器(即，机械控制元件)126。机电致动器124和机械致动器126能够使主缸活塞被致动，并且为此目的，作用于该活塞(更准确地为主活塞112)的输入侧端面。致动器124、126以它们能够相互独立地(并且分别地或一起)致动主缸活塞的方式被构造。
机械致动器126具有传力元件128，传力元件128被构造为杆的形式，并且能够直接作用于主活塞112的输入侧端面。如图1中所示，传力元件128联接到制动踏板130。不用说，机械致动器126可以包括在功能上布置在制动踏板130和主缸110之间的其它组件。该类型的其它组件可以同时具有机械性质和液压性质。在后一种情况下，致动器126被构造为液压-机械致动器126。
机电致动器124具有电动马达134和跟随输出侧上的电动马达134的传动装置136、138。在该示例性实施方式中，传动装置是包括可旋转装配螺母136和螺杆138的布置，螺杆138与螺母136接合(例如，通过诸如滚珠的旋转体)并且在轴向上可移动。在其它示例性实施方式中，可以使用齿条和齿轮传动装置或其它传动装置类型。
在本实施方式中，电动马达134具有圆柱形构造并且同心地延伸到机械致动器126的传力元件128。更准确地说，电动马达134相对于传力元件128径向布置在外侧。电动马达134的转子(未示出)以抗扭方式联接到传动螺母136，以将传动螺母136设置成进行旋转。螺母136的旋转运动以产生螺杆138的轴向移位的方式被传输到螺杆138。图1中的螺杆138的左端面由此将与图1中的主活塞112的右端面接触(可选地，通过中间元件)，并且因此使主活塞112(连同辅助活塞114一起)向图1中的左边移动。此外，活塞装置112、114还可以通过机械致动器126的传力元件128向图1中的左边移动，机械致动器126的传力元件1128延伸穿过螺杆138(其被构造为空心体)。活塞装置112、114向图1中的右边移动通过液压室116、118中普遍存在的液压压力实现(在释放制动踏板130时，并且如果可应用，则在螺杆138向右的电动马达驱动移动时)。
在图1中所示的液压缸组件104的变型例中，以机电致动器124可以直接作用于主缸110的活塞(更精确地为主活塞112)的方式布置机电致动器124，以在车轮制动器处建立液压压力。换句话说，主缸110的活塞112通过机电致动器124直接机械移动。在主缸组件104的另选设计中，可以在机电致动器124(图1中未示出)的帮助下，液压致动主缸110的活塞。在该情况下，主缸110可以流体联接到与机电致动器124协作的其它油缸-活塞装置。具体来说，例如，以联接到机电致动器124的油缸-活塞装置中生成的液压压力直接作用于主活塞并且从而产生主缸110中的主活塞112的移动的方式，油缸-活塞装置可以在出口侧流体联接到主缸110的主活塞112。在一种实现中，然后有效液压压力导致主活塞112在主缸110中移动(向图1中的左边)，直到在主缸的液压室116、118中生成的液压压力对应于在附加油缸-活塞装置中生成的液压压力为止。
如图1中所示，脱接装置142在功能上设置在制动踏板130和传力元件128之间。脱接装置142例如通过中断传力路径，使能够进行制动踏板130与主缸110中的活塞装置112、114的选择性脱接。以下，更详细地说明脱接装置142和模拟装置108的功能。关于这一点，应该指出，图1中所示的制动系统100基于线控制动(BBW)原理。这意味着，在正常行车制动的框架内，脱接装置142和模拟装置108二者都被激活。因此，制动踏板130从传力元件128脱接(因此从主缸110中的活塞装置112、114脱接)，并且可以通过机电致动器124单独地对活塞装置112、114进行制动。
通过联接到制动踏板130的模拟装置108提供在该情况下的惯常踏板反应行为。
因此，在行车制动的框架内，机电致动器124承担生成制动力的功能。因为通过电动马达134使螺杆138向图1中的左边移动，在此生成通过按压制动踏板130引起的制动力，并且结果，还使主缸110的主活塞112和辅助活塞114向左移动。液压流体由此从液压室116、118经由HCU106被传递到车轮制动器VL、VR、RHL和HR。
根据传感器检测的制动踏板致动，设置所得到的车轮制动器VL、VR、RHL和HR的制动力的范围。为此目的，提供行程传感器146和力传感器148，由控制电动马达134的控制装置(电动控制单元ECU)50估计行程传感器146和力传感器148的输出信号。行程传感器146记录与制动踏板130的致动关联的致动行程，而力传感器148记录与之关联的致动力。根据传感器146、148(并且可能是压力传感器122)的输出信号，由控制装置150生成用于电动马达134的控制信号。
在行车制动的过程的更详细解释之后，现在简要地概述紧急制动操作。紧急制动操作由例如机电致动器124的车辆电池或组件的故障导致。在紧急制动模式下对脱接装置142(和模拟装置108)的去激活使得制动踏板130能够直接联接到主缸110(即，通过传力元件128)(“推动-通过”模式)。通过按压制动踏板130引起紧急制动操作。然后，制动踏板致动经由传力元件128被传输到主缸110。这导致活塞装置112、114向图1中的左边移动。为了生成制动力的目的，液压流体因此从主缸110的液压室116、118经由HCU106被传递到车轮制动器VL、VR、HL和HR。
在根据图1的实施方式中，除了主缸110和车轮制动器VL、VR、HL和HR之间的四个阀152、154、156、158之外，可以在HCU106中省略用于车辆动态控制操作(例如，TCS模式和ESP模式)的专用阀。对于HCU106的该实施方式，因此可以参见仅具有四个阀152、154、156、158(和相应控制装置)的WO2010/091883A或WO2011/141158A(参见图15)中公开的阀装置。
通过机电致动器124实现在控制操作中的液压调制。换句话说，机电致动器124不仅被触发以在行车制动的情况下生成制动力，而且例如用于实现车辆动态控制操作(即，例如，在ABS和/或TCS和/或ESP控制模式下)。连同机电致动器124的触发，在时分多路复用操作中，发生针对车轮或车轮组的阀152、154、156、158的触发。对于多路复用操作，可以使单独时隙与阀152、154、156、158中的每个相关联，在单独时隙中特定阀可以被触发(例如，打开和/或闭合)。在图1中所示的实现中，在车轮制动器VL、VR、HL和HR和主缸110之间不存在用于车辆动态控制目的的其它阀。
在多路复用模式下，例如，首先，阀152、154、156、158中的一些或所有可以被打开，并且同时，通过机电致动器124，可以在相关车轮制动器VL、VR、HL和HR中的一些或所有上建立液压压力。当达到用于相应车轮的目标压力时，相应阀152、154、156、158被闭合，而一个或更多个其它阀152、154、156、158保持打开，直到相应目标压力也达到该压力为止。因此，在多路复用模式下，四个阀152、154、156、158根据相应目标压力，分别针对每个车轮或车轮组被时隙同步地打开和闭合。
根据一个实施方式，阀152、154、156、158被实现为二位二通阀，并且被构造为例如不可调节截止阀。因此，在该情况下，不可以以应用到比例阀的方式设置开口横截面。在另一个实施方式中，阀152、154、156、158被实现为具有可调节开口横截面的比例阀。
为了在多路复用模式下的时隙同步液压调节，电动马达134必须重复地增速(例如，从空闲状态开始加速)和制动(例如，减速到空闲状态)。由于短时隙(通常，在微秒的范围内)，电动马达速度的增大和减小在此都发生在极短时间段内。因此，电动马达经常必须在2ms至3ms内将速度减小1000min-1或更多。在该类型的快速减速的情况下，电动马达134如生成电流的发电机(即，类似于发电机102)那样动作。由于电动马达124连接到车辆电气系统，因此电动马达134在发电机模式下生成的电流(“再生电流”)被提供给车辆电气系统。
该再生电流可能导致车辆电气系统中的电压峰值，这对于连接到车辆电气系统的其它负载可能是有害的。这样的负载包括例如控制装置150或有时实现安全相关功能的其它控制装置。例如，一些控制装置被编程，使得当电缆线束处的电压升高至高于16伏时，这些控制装置被重置。该重置发生，而不考虑增大的电压被施加多久。甚至电动马达134在发电机模式下的最短暂的再生电流因此可以实现这样的重置。为此原因，很多车辆制造商转变为将最大容许再生电流限制到特定值(例如，-15A)。
为了限制再生电流，电动马达134当然可以更缓慢地被制动，但是另一方面，在多路复用模式下，通常产生对在车轮制动器VL、VR、HL和HR处的液压的建立或降低在与阀152、154、156、158相关联的时隙内顺序地(即，连续地)发生的要求。然而，时隙的系统相关时间段并且从而可用于使电动马达134制动的最大时间不能被随机延长。这意味着，再生电流峰值不能被随机减小。
为此原因，提出应该考虑较高的再生电流的出现，但是这些较高的再生电流不应该以不受控方式提供给车辆电气系统。作为代替，提出在多路复用操作的框架内在出现这样的再生电流期间，用再生电流给机动车的电负载提供能量。由于在微秒范围内发生再生电流峰值，因此对电负载(例如，后窗加热器或座椅加热器)的能量提供也仅必须在微秒范围内发生。
根据一个变型例，提出在制动系统100中内部降低再生电流峰值。例如，可以使用多路复用阀152、154、156、158降低再生电流峰值。在多路复用模式下，在特定时隙期间，与该时隙相关的阀(例如，阀152)通常被打开，以通过机电致动器124调节在相关车轮制动器VL处的液压压力。另一方面，剩余阀154、156、158被闭合。为了闭合阀154、156、158，必须给这些阀提供能量。因此，在多路复用操作期间，再生电流可以另外作用于被闭合并且因此被提供能量的多路复用阀154、156、158。这些阀的开关状态由此不被改变，仅增大了电磁闭合力，并且集成在该阀中的线圈生成更多热。
相应线圈温度可以被建模或监测，以防止阀受损。从而，再生电流在每种情况下都可以被循环(例如，时隙同步地)提供给闭合阀152、154、156、158，以减小它们的热负载。通常，可以经由脉宽调制(PWM)提供再生电流。另外地或作为其代替，如果阀152、154、156、158中的一个达到其温度极限(或者因为功能原因通过较小电流作用)，则可以用再生电流单独地并且根据要求给其它阀(图1中未示出)或其它电负载(例如，上述后窗加热器)提供能量。
应该指出，电动马达134本身也可以用作用于再生电流的电负载。因此，在电动马达134的转子减速期间，再生电流可以作为励磁电流被再次提供给电动马达134。励磁电流可以是扭矩中性(torque-neutral)的，并且达到超过电流极限值的发电机电流的比例。再生电流因此在机电致动器124内可以被转换成热。
图2示出基于结合图1的示意性示例性实施方式说明的功能原理的车辆制动系统100的详细示例性实施方式。给相同或类似元件设置与图1相同的附图标记，并且以下不对其进行说明。为了清楚起见，未示出ECU、车轮制动器、与HCU的车轮制动器相关的阀单元(即，图1中的多路复用阀152、154、156、158)、以及用于再生制动操作的发电机。
图2中所示的车辆制动系统100还包括两个制动回路I.和II.，主缸110的两个液压室116、118在每种情况下都依次与一个制动回路I.、II.精确地相关联。主缸110针对每个制动回路I.、II.而具有两个连接件。在该布置中，两个液压室116、118均通向第一连接件160、162，液压流体可以通过第一连接件160、162被传送到相应室116、118外部，进入相关制动回路I.、II.。此外，制动回路I.、II.中的每个都可以通过相应第二连接件164、166连接到无压液压流体贮存器(其在图2中未示出并且具有图1中的附图标记120)，第二连接件164、166通向主缸110中的相应环形室110A、110B。
在每种情况下，都在主缸110的相应第一连接件160、162和相应第二连接件614、166之间提供阀170、172，在本示例性实施方式中，阀170、172被实现为二位二通阀。第一连接件160、162和第二连接件164、166通过阀170、172可选地相互连接。这对应于在一侧上的主缸110和在另一侧上的无压液压流体贮存器(其然后通过环形室110A、110B连接到液压室116、118)之间的“液压短路”。在该状态下，主缸110中的活塞112、114可以通过机电致动器124或机械致动器126在没有阻力的情况下移动(“空行进激活”)。从而，两个阀170、172能够例如进行再生制动操作(发电机操作)。在主缸110中进行传送移动时从液压室116、118排出的液压流体然后不被引导至车轮制动器，而是被引导至无压液压流体贮存器，不使得在车轮制动器处建立液压压力(在再生制动模式下这通常是不期望的)。然后，通过发电机(参见图1中的附图标记102)在再生制动模式下实现制动效果。
应该指出，再生制动操作可以每轮轴被实现。因此，在轮轴相关制动回路划分的情况下，两个阀170、172中的一个阀可以在再生模式下被闭合，并且另一个阀可以被打开。然后，以传统方式在闭合阀170、172的车轮制动器上建立液压压力，而在与闭合阀170、172的轮轴致动器相关的车辆轮轴上使用发电机102的制动动作。
而且，两个阀170、172使车轮致动器处的液压压力降低。在机电致动器124故障(例如，堵塞)或者在车辆动态控制操作中，可能期望以此方式降低压力，以防止机电致动器124的反冲(例如，防止对制动踏板的反应)。另外，为了降低压力，两个阀170、172还切换到它们的打开位置，结果液压流体可以从车轮制动器经由主缸110中的环形室110A、110B流回到液压流体贮存器中。
最终，阀170、172还使液压室116、118被重新填充。在连续制动过程期间可能要求这样的重新填充(例如，因为所谓的制动“衰退”)。为了重新填充的目的，车轮制动器通过HCU的相应阀(在图2中未示出)与液压腔室116、118流体分离。车轮制动器处的液压压力因此被“锁定”。然后，打开阀170、172。在主缸110中设置的活塞112、114(向图2中的右边)的随后反冲程时，液压流体然后被抽吸到无压贮存器外部，进入室116、118中。然后，阀170、172可以被再次闭合，并且到车轮制动器的液压连接件可以被再次打开。通过活塞112、114(向图2中的左边)的随后传送冲程，之前“锁定的”液压压力可以进一步增大。
如图2中所示，在本示例性实施方式中，模拟装置108和脱接装置142二者都基于液压原理。模拟装置108和脱接装置142都包括用于容纳液压流体的相应油缸108A、142A和容纳在相应油缸180A、142A中的活塞108B、142B。脱接装置142的活塞142B机械联接到图2中未示出的制动踏板(参见图1中的附图标记130)。此外，活塞142B具有在轴向上延伸穿过油缸142A的延伸件142C。活塞延伸件142C向用于主活塞112的传力元件128同轴延伸，并且在制动踏板的致动方向上被安装在主活塞112的上游。
两个活塞108B、142B中的每个都通过弹性元件108C、142D(在每种情况下在此都是螺旋弹簧)被预先拉伸到其起始位置。模拟装置108的弹性元件108C的特征在此限定期望踏板反应行为。
如此外在图2中所示的，本示例性实施方式中的车辆制动系统100包括三个其它阀174、176、178，阀174、176、178在此被实现为二位二通阀。不必说，在不要求相应功能的其它实施方式中，这些阀174、176、178中的各个阀或所有三个阀都可以被省略。此外，不必说，所有这些阀都可以是单个HCU框(参见图1中的附图标记106)的一部分。
第一阀174设置在在一侧上的脱接装置142(经由在油缸142A中设置的连接件180)和模拟装置108(经由在油缸108A中设置的连接件182)和在另一侧上的无压液压流体贮存器(经由主缸110的连接件166)之间。在其打开位置具有节流阀特性的第二阀176被连接在油缸108A的连接件182的上游。最后，第三阀178被设置在在一侧上的液压室116(经由连接件116)和制动回路I.和在另一侧上的脱接装置142(经由连接件180)的油缸142A之间。
第一阀174使得能够进行脱接装置142(并且间接地还有模拟装置108)的选择性激活和去激活。如果阀174位于其打开位置，则脱接装置142的油缸142A液压连接到无压液压贮存器。在该位置，根据紧急制动操作去激活脱接装置142。此外，还去激活模拟装置108。
阀174的打开使得当活塞142B移动(作为致动制动踏板的结果)时，可以在基本没有阻力的情况下，将容纳在油缸142A中的液压流体传送到无压液压流体贮存器。该过程基本上独立于阀176的位置，这是因为阀176在其打开位置还具有显著节流阀效果。因此，在阀174的打开位置，模拟装置108也间接被去激活。
当在阀174的打开状态下致动制动踏板时，活塞延伸件142C克服它和传力元件128之间的间隙，并且因此达到与传力元件128接触。在克服间隙190之后，传力元件128受活塞延伸件142C的移动影响，并且因此致动主制动缸110中的主活塞112(并且间接地致动辅助活塞114)。这对应于制动踏板和主缸活塞之间的直接联接(已经结合图1说明)，用于在紧急制动模式下降低制动回路I.、II.中的液压压力。
另一方面，当阀174闭合(并且阀178闭合)时，脱接装置142被激活。这对应于行车制动操作。当在此致动制动踏板时，液压流体从油缸142A被传送到模拟装置108的油缸108A中。模拟器活塞108B因此与由弹性元件108C提供的反作用力相反地移动，使得建立惯常踏板反应行为。同时，活塞延伸件142C和传力元件128之间的间隙190进一步保持。因此，制动踏板从主缸机械脱接。
在本示例性实施方式中，通过机电致动器124保持间隙190，由于制动踏板致动，主活塞112至少与活塞142B向左移动那样快向图2中的左边移动。由于传力元件128机械地或以其它方式(例如，磁性地)联接到主活塞112，在通过传动螺杆138致动时，传力元件128与主活塞112一起移动。传力元件128的该强制同步(slaving)能够保持间隙190。
在行车制动模式下保持间隙190要求精确地确定由活塞142B覆盖的行程(并且从而确定踏板的行程)。为此目的，提供基于磁性原理的行程传感器146。行程传感器146包括与活塞142B刚性联接的挺杆146a，并且在挺杆146a的端部装配有磁性元件146B。通过霍尔(Hall)传感器146C检测磁性元件146B的移动(即，由挺杆146A或活塞142B覆盖的行程)。通过图2中未示出的控制单元(参见图1中的附图标记150)估计霍尔传感器146C的输出信号。然后，基于该估计，可以触发机电致动器124。
现在，转到第二阀176，第二阀176连接在模拟装置108的上游并且在一些实施方式中可以被省略。该阀176具有预定或可调节节流阀功能。例如，通过可调节节流阀功能，可以实现踏板反应行为的滞后或其它特性。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闭合的情况下)并且因此限制制动踏板行程。
在其打开位置，第三阀178使得液压流体从活塞142A被传送到制动回路I.或主缸110的液压室116，并且反之亦然。将流体从活塞142A传送到制动回路I.使得例如能够快速制动(例如，在机电致动器124的传送作用开始之前)，在该情况下，阀178立即再次闭合。此外，在阀178被打开时，可以通过活塞142B实现对制动踏板的液压反应(例如，在车辆动态控制操作中通过机电致动器124生成的压力调节)。
在通向油缸142A的连接件180的液压管线中，提供压力传感器148，压力传感器148的输出信号使得能够推断对制动踏板的致动力。通过控制单元(图1中未示出)估计该压力传感器148的输出信号。然后，基于该估计，可以控制阀170、172、174、176、178中的一个或更多个，以实现以上简述的功能。此外，基于该估计，可以控制机电致动器124。
在图2中所示的制动系统100中，可以使用图1中所示的HCU106。从而，在该实施方式中，根据图1的多路复用布置(除了图2中所示的阀之外，总计四个阀)可用于图2中所示的制动系统100。
在根据图2的制动系统100中，除了四个多路复用阀(图1中的参考标号152、154、156、158)之外，在多路复用操作中，可以包括其它阀。特别地，多路复用操作可以因此扩展到阀178。在该情况下，作为四个时隙的代替，多路复用循环然后可以包括五个时隙，这五个时隙每个都与阀152、154、156、158、178中的一个相关。在与阀178相关的该时隙中，液压流体可以从液压室116被传送到油缸142A，并且通过机电致动器134被再次去除。这使得能够使用机电致动器124产生对制动踏板的触觉反馈。该触觉反馈可以例如在车辆动态控制操作中发生。因此，可以在油缸142A中生成液压流体脉动，其指示ABS控制操作。
在根据图2的制动系统100的情况下，可以以与结合图1说明的车辆制动系统相同的方式使用再生电流。另外，可以想到，特别是当在多路复用操作中包括阀178时，还用再生电流给阀178提供能量。诸如阀170、172的其它阀也可以用于这些目的。
图3示出制动系统100的其它示例性实施方式。与根据图1和图2的示例性实施方式的元件对应或相当的元件依次用相同参考标号表示。不同于图1和图2的示例性实施方式，根据图3的示例性实施方式中的机电致动器124不作用于主缸110中的主活塞112。作为代替，机电致动器124作用于容纳在单独油缸202中的活塞200并且可流体联接到车轮制动器VL、VR、HL和HR。活塞200是柱塞。
根据图3的制动系统400也基于BBW原理。通常，即，在BBW模式下，主缸110从车轮制动器VL、VR、HL和HR流体脱接。为此目的，提供两个截止阀178，这两个截止阀178在每种情况下都位于在一侧上的液压室116、118中的一个和在另一侧上的车辆制动器VL、VR、HL和HR之间的液压管线中。
阀178'仅在制动系统100的“推动-通过”模式下是打开的。在该模式下，液压流体可以通过机械致动器126从室116、118被排出到车轮制动器VL、VR、HL和HR，机械致动器126联接到图3中未示出的制动踏板(然后打开多路复用阀152、154、156、158)。另一方面，在常规BBW模式下，当阀178'闭合时，通过机电致动器124和柱塞200的移动，建立在车轮制动器VL、VR、HL和HR处的液压压力。为此目的，在一侧上的油缸202和在另一侧上的车轮制动器VL、VR、HL和HR之间的阀178应该被打开。
在本示例性实施方式中，在多路复用操作中，包括依次与四个车轮制动器VL、VR、HL和HR相关的四个阀154、156、158。多路复用操作可以按以上结合图1和图2简述的方式进行。根据一个变型例，多路复用操作另外包括图3中所示的两个其它阀装置中的至少一个，每个阀装置都包括两个阀178、178'。
如上所述，电动马达134的再生电流可以用于给与车轮制动器VL、VR、HL和HR相关的四个阀152、154、156、158中的一个或更多个提供能量。另外或作为代替，如已经结合图2说明的，可以通过再生电流作用于图3中所示的那些阀中的其它阀。
图4以流程图400的形式示出在此被总体提出用于降低再生电流峰值的步骤。图4中说明的方法可以在根据图1至图3中的一个的制动系统100中使用。
在图4中未示出的初始步骤中，考虑调用车辆动态控制(例如，ABS控制)的情形。作为该车辆动态控制的结果，在多路复用操作中基于时隙控制阀152、154、156、158。在多路复用操作期间，机电致动器124的电动马达134还时间同步地操作。电动马达的电动马达转速在此必须在相应时隙内减小，使得电动马达切换至发电机模式并且生成再生电流(参见图4中的步骤402)。
在示意性图表中，图5示出上述多路复用操作的框架内的车辆电气系统的电压和车辆电气系统的电流(电池电流)随着时间推移的行为。这假设前轴的车轮制动器VL、VR上的120巴的ABS压力水平和后轴的车轮制动器HL、HR上的100巴的ABS压力水平、以及20.6mm的主缸110的直径。
如图5中所示，多路复用操作的框架内重复出现比-15A大得多的再生电流峰值(这还可能导致车辆电气系统的电压峰值)。这些峰值与电动马达134的特别显著或快速减速相联系。
为了防止由于再生电流峰值导致的对电子车辆组件的损害，在步骤404中用再生电流给至少一个电负载短暂地提供能量。已经结合图1至图3论述了电负载的一些示例。
在这点上，应该再次指出，电动马达134本身也可以结合再生电流用作电负载。用于操作电动马达134(这里为同步电动马达)的电流具有扭矩形成分量和磁场削弱分量。当用再生电流给电动马达134提供能量时，磁场削弱分量增大，而扭矩形成分量被保持。因此，电动马达134的输入增大，从而使得再生电流被至少部分补偿。
根据一种实现，电负载的能量提供可以与机电致动器的操作同步发生。根据又一实现，可以预先估计电动马达的操作状态，并且用再生电流给电负载提供能量可以限于诸如期望特别高再生电流的情况(例如，由于特别高减速或者在特别短时间段内的减速)。
另外或作为基于电动马达参数(诸如，例如电动马达的期望减速)、电动马达的运动方向的期望修改和/或基于发生减速或运动方向的反向的时间段的再生电流的在先估计的代替，根据一种实现可以直接测量再生电流，并且可以基于测量结果给负载选择性地提供能量，以降低再生电流或再生电流峰值。
图6和图7示出用于降低或减小再生电流和/或再生电流峰值的电子装置1000和方法的电路图。图6中所示的电子装置1000在此可以是机动车辆制动系统100的电子控制装置或控制装置系统150的一部分。它可以在电子控制装置或控制装置系统150中实现(例如，作为子单元)。作为代替，该装置1000可以被构造为制动系统100的独立装置1000。由装置1000执行的方法以软件程序的形式被存储在电子控制装置或控制装置系统150中。
图6示出装置1000的电路图。装置1000包括分流电阻器1002、放大器1004、参考信号发送器1006和比较器1008。测量装置1000还可以包括开关器件1010。开关器件1010、比较器1008和放大器1004可以由晶体管或已知晶体管电路来实现。
分流电阻器1002在将电动马达134电连接到车辆电气系统(图6中由K30表示)的连接线1020中与电动马达134串联布置。分流电阻器1002被构造为低阻抗电阻器并且被设置在连接线120中，以独立于流过连接线1020并且流过分流电阻器1002的电流的电压信号的形式提供测量信号。根据欧姆定律，电压信号的电压电平与在连接线中流动的电流成正比。此外，在分流电阻器1002处截取的电压信号的符号进一步反映电流的流向，使得可以区分负载电流(在正常操作中，电动马达消耗来自车辆电气系统的电流)和再生电流(电动马达作为发电机操作(步骤402)并且电动马达134生成的电流被反馈回车辆电气系统)。
与分流电阻器1002并联布置的放大器1004在输入侧上电联接到分流电阻器1002。在输出侧上，放大器1004电联接到放大器1008的第一输入。放大器1004被设计成放大可以在分流电阻器1002处截取的电压信号并且将放大后的测量信号提供给比较器1008。
参考信号发送器1006被设计成生成参考信号(参考电压信号)，并且将参考信号提供给比较器1008。为此目的，参考信号发送器1006电联接到比较器1008的第二输入。
电联接到放大器1004的输出和参考信号发送器1006的输出的放大器1008被设计成将放大后的测量信号(电压信号)与参考信号进行比较，并且基于该比较针对开关器件1010提供致动信号。
开关器件1010电联接到比较器1008的输出，并且被设计成根据致动信号切换到闭合或打开状态。比较器1008以当(放大后的)输入信号超过参考信号时，能够使开关器件1010切换到闭合状态的方式，根据输入信号与参考信号的比较，生成致动信号。在闭合状态下，开关器件将负载1012连接到连接线1020或车辆电气系统。如从电动马达134看到，由电动马达134在发电机模式下提供的电流(图6中的再生电流I1)然后可以作为分支电流I2经由开关器件1010和负载1012在节点1030处在地电位的方向上流动。以此方式，根据基尔霍夫第一定律(Kirchhoff’sfirstlaw)，仅对应于小于分支电流I2的所提供电流的电流I3的比例(proportion)被提供给车辆电气系统。通过选择负载1012的合适负载电阻，可以指定流经负载1012的电流的比例。选择负载1012的负载电阻，使得作为发电机的电动马达134生成的大比例电流可以流经负载1012。这防止在车辆电气系统上设置负载的高再生电流流回到车辆电气系统中。
作为制动系统的一部分的电负载或机动车的另一个电负载可以用作负载1012，如以上结合图1至图5论述的。将流过电阻器的电流或电能转换成热的电阻器或电阻器的可变电路可以用作负载1012。
在流程图500中，图7示出在图6中所示的装置1000的帮助下自动减小或降低再生电流或再生电流峰值的示例性实施方式。该方法可以在图4中所示的方法的框架内实现。
如果电动马达134作为发电机操作(步骤402)，则首先在第一步骤S502中检测指示再生电流的测量信号。测量信号在此是通过分流电阻器1002减小的电压信号。可以在串联布置的分流电阻器1002的帮助下并且在与分流电阻器1002并联布置的放大器1004的帮助下，准确地检测再生电流的电平，这是因为通过分流电阻器1002的电压减小与流过分流电阻器1002的电流直接成比例(并且因此与发电机的再生电流成比例)。特别地，电压在分流电阻器1002处降低的符号反映电流流动的方向，使得可以区分来自电动马达的再生电流与由车辆电气系统提供的用于电动马达134的操作电流。
在分流电阻器1002处降低的电压被截取并且被提供给放大器1004。该电压可以连续地或在预定时间段内被截取。在随后第二步骤S504中，放大与再生电流成比例的电压信号。然后，将放大后的信号提供给比较器1008。
在接下来的第三步骤S506中，在比较器1008中比较放大后的电压信号。为了比较的目的，由参考信号发送器1006将参考信号提供给比较器1008。参考信号用作用于所检测的电压信号的阈值。如果所检测的(并且经放大的)电压信号超过参考信号的值，则在比较器1008的输出处提供致动信号，以将开关器件1012从打开状态切换到闭合状态。另一方面，如果所测量到的并且放大的电压值小于或等于参考电压，则发射致动信号，以将开关器件1012切换至打开开关位置。
因此，通过所提供的参考电压，为可以提供给车辆电气系统的最大可容许再生电流指定阈值。如果再生电流(或与再生电流成正比的电压信号)超过该阈值，则负载连接到电动马达134(步骤S508)。在连接负载之后，用由电动马达134提供的电流给负载提供能量(图4中的步骤404)，结果，由电动马达134生成的至少一些电力在被提供给车辆电气系统之前被消耗。
当再生电流超过指定阈值时，开关器件1012通过由比较器发送的致动信号一直被切换至闭合状态。相反地，当再生电流不超过指定阈值时，开关器件1012通过比较器1008的相应致动信号一直被切换至打开状态(只要开关器件1012闭合)。由于当这样的峰值出现时，负载1012一直被连接，因此可以消除对于车辆电气系统有害的再生电流中的峰值(参见图5)。根据阈值的指定电平，可以消除所生成的再生电流的部分或甚至整个再生电流(电流峰值)。总之，在此提出的教导防止再生电流的有害影响。因此，可以可靠地保护机动车(例如，控制装置)的敏感电负载免遭受再生电流峰值。这提高了车辆安全性。该方法尤其适用于装配有在多路复用模式下被控制的阀装置的制动系统。已经认识到，多路复用操作可能导致特别显著的再生电流峰值。

Claims (21)

1.一种用于操作电动液压机动车制动系统(100)的方法，所述电动液压机动车制动系统(100)具有主缸(110)、用于在多个车轮制动器处生成液压压力的机电致动器(124)和一组电可致动阀装置(152、154、156、158、176)，所述一组阀装置(152、154、156、158、176)每个都包括在所述主缸(110)和每个车轮制动器之间的第一阀装置(152、154、156、158)，以通过所述机电致动器(124)生成旨在用于每个所述车轮制动器的相应制动压力，所述方法包括以下步骤：
通过使所述机电致动器(124)的电动马达(134)作为发电机操作，生成再生电流；
用所述再生电流给至少一个电负载(134、152、154、156、158、176)提供能量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一阀装置(152、154、156、158)能够在多路复用操作中被控制，通过使所述电动马达(134)作为发电机操作，在所述多路复用操作期间生成所述再生电流。
3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，所述方法还包括：
将电负载(152、154、156、158)连接到所述电动马达(134)，以完全或部分地消耗由所述电动马达(134)在发电机模式下生成的再生电流。
4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，所述方法还包括：
检测指示由所述电动马达(134)生成的再生电流的信号；以及
比较所述信号与指示电流上限的参考信号。
5.根据权利要求3结合权利要求4所述的方法，所述方法还包括：
当所述信号超过所述参考信号时，将所述电负载(152、154、156、158)连接到所述电动马达(134)。
6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述至少一个电负载是所述电动液压机动车制动系统(100)的一部分。
7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述至少一个电负载是所述电动马达(134)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，通过所述电动马达(134)中的所述再生电流，生成励磁电流。
9.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述至少一个电负载包括所述一组阀装置中的至少一个阀装置(152、154、156、158、176)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，被设置为电负载的所述至少一个阀装置包括所述第一阀装置(152、154、156、158)中的至少一个。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述一组阀装置包括至少一个第二阀装置，所述至少一个第二阀装置使得能够进行用于踏板反应行为的液压模拟装置(108)的附加连接，并且其中，被设置为电负载的所述至少一个阀装置包括至少所述第二阀装置(176)。
12.根据权利要求9至11中的一项所述的方法，其中，通过具有比在正常模式下高的电流的再生电流，给所述至少一个阀装置提供能量。
13.根据权利要求9至12中的一项所述的方法，其中，经由脉宽调制，将再生电流提供给所述至少一个阀装置。
14.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有用于当所述计算机程序产品在至少一个处理器上运行时执行根据前述权利要求中的一项所述的方法的程序代码装置。
15.一种机动车控制装置或控制系统，所述机动车控制器或控制系统包括根据权利要求14所述的计算机程序产品。
16.一种电动液压机动车制动系统(100)，所述电动液压机动车制动系统(100)包括：
主缸(110)；
机电致动器(124)，所述机电致动器用于在多个车轮制动器处生成液压压力；
一组电可致动阀装置(152、154、156、158、176)，所述一组电可致动阀装置每个都具有在所述主缸(110)和每个车轮制动器之间的第一阀装置(152、154、156、158)，以通过所述机电致动器(124)生成旨在用于每个所述车轮制动器的相应制动压力；以及
控制装置或控制装置系统(150)，所述控制装置或控制装置系统(150)被设计用于
通过使所述机电致动器(124)的电动马达(134)作为发电机操作，生成再生电流；以及
用所述再生电流给至少一个电负载(134、152、154、156、158、176)提供能量。
17.根据权利要求16所述的电动液压机动车制动系统(100)，其中，所述控制装置或控制装置系统(150)被设计成在多路复用模式下控制所述第一阀装置(152、154、156、158)，通过使所述电动马达(134)作为发电机操作在所述多路复用操作期间生成所述再生电流。
18.根据权利要求18或19所述的电动液压机动车制动系统(100)，其中，所述控制装置或控制装置系统(150)被设计成：
检测指示由所述电动马达(134)生成的再生电流的信号；以及
比较所述信号与指示电流上限的参考信号。
19.根据权利要求18所述的电动液压机动车制动系统(100)，其中，所述控制装置或控制装置系统(150)被设计成：
当所述信号超过所述参考信号时，将所述电负载连接到所述电动马达(134)。
20.根据权利要求16至19中的一项所述的制动系统，其中，所述机电致动器(124)作用于容纳在所述主缸(110)中的活塞(112；114)。
21.根据权利要求16至19中的一项所述的制动系统，其中，所述机电致动器(124)被设计成作用于在除了所述主缸(100)之外还设置的缸(102)中引导的活塞(100)，其中，附加的缸(202)与车轮制动器可流体联接或联接。
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