CN105392680A - 用于控制车辆制动系统的方法、系统和设备 - Google Patents

Abstract

为了操作电控的加压流体制动系统，接收外部制动请求信号，确定车辆的车辆轨迹的曲线半径，基于该曲线半径来确定至少一个极限值，将表示对车轮制动器供给的制动压力的至少一个变量与至少一个极限值进行比较，基于比较来限定至少一个变量，输出至少一个变量，并且基于所输出的至少一个变量来对车轮制动器供给制动压力。

Description

用于控制车辆制动系统的方法、系统和设备

技术领域

本发明一般涉及车辆制动系统，并且更具体地涉及一种用于操作用于车辆的电控的加压流体制动系统的方法和控制单元。

背景技术

DE10238221B4公开了一种具有制动作用的牵引力控制系统，特别用于机动车辆，其中，打滑的车轮通过制动器接合在超过滑移压力阈值的情况下受到制动。当以低摩擦系数在道路上沿弯道行驶时，与内轮无关，外从动轮的滑移阈值被设得更低。当以低摩擦系数沿弯道行驶时，在外侧轮超过滑移阈值之前，外侧轮的制动压力就略微增大。

DE102007061114A1公开了一种用于当转弯时支持双轮车驾驶员的设备，包括用于监视至少关于一个转弯的行驶状态并且用于压制车辆制动器的装置，以及用于确定最大制动力或者等价变量的最大值并且用于将所施加的制动力限制在最大值以下的单元。

DE19958772B4公开了一种用于机动车辆的牵引力滑移控制的方法，包括用于测量横向加速度、车轮的行驶速度以及道路的曲线半径的多个传感器。这些测量值被用于相应地确定每个轮的滑移值，该滑移值被与预定的滑移阈值进行比较。如果所确定的滑移值超过预定的滑移阈值，则通过使用线性方程来改变内从动轮的阈值。

DE102010003951A公开了一种用于使双轮车在双轮车转向过度的行驶状况下保持稳定的方法。确定表示摩托车的转向过度状态的变量并且将其与预定阈值进行比较。如果变量超过预定阈值，则通过施加转向力矩、改变对前轮制动器施加的制动压力、改变对后轮施加的驱动力矩以及改变对后轮施加的制动压力中的一个或多个方式来采用循环控制。

DE102006044777A1公开了一种用于车辆，尤其是机动车辆的方向稳定性的程序，其中，确定由于制动强烈所产生的转向过度的行驶状态的存在。通过使用轮转速或者转向角数据来确定转向过度状态。

DE102009047190A1公开了一种用于提高沿弯道行驶的机动车辆在制动过程期间的行驶稳定性以及制动性能的方法。在制动控制操作中，通过低选择策略来控制后轴，其中，基于弯道的特定值或者所测量的横向加速度来确定侧向加速量并且修正制动压力。然后替选地或者附加地使用两个策略，其中，第二策略包括将外前轮的制动压力减小至低于当前可能与该前轮接触的制动压力值。

DE102007022614A1公开了一种用于减小机动车辆转弯半径的方法，包括步骤：感测机动车辆的转弯，确定机动车辆的哪一个后轮是转弯中的内轮，并且自动响应于感测步骤而选择性地对内后轮施行制动，由此产生转弯半径的减小。

这样的系统和方法可能加强车辆在上述状况中的稳定性。

然而，驾驶辅助系统的外部制动请求有时会导致现状中对制动力的制动需求或请求可能过高。那些驾驶辅助系统包括巡航控制(CC)和自动巡航控制(ACC)或者距离调节系统。巡航控制将车速调节至预定值。就下坡行驶状况而言，制动请求可以被发送至制动控制单元。自动巡航控制被用于保持到车辆前方或前面的交通对象的距离恒定。如果到交通对象的距离小于距离阈值，则外部制动请求被发送至制动控制单元。

发明内容

一般而言，本发明的目的在于提供用于操作用于车辆的电控的加压流体制动系统的方法、控制单元设备和系统，使该致动系统在外部制动请求的情况下具有高稳定性。

根据本发明的一个实施例，该制动控制单元也被提供用于进一步功能，诸如用于基于负载状况将总制动压力分布至车轮制动器。该制动控制单元也可以被用于稳定性功能，诸如电子稳定程序(ESP)、ABS和滑移牵引力控制(ASR)。

根据本发明的一方面，基于车辆的当前行驶状况的曲线半径来限制表示该制动流体的制动压力的变量。在一个实施例中，该变量尤其可以是施加于车辆制动器的制动压力本身。在另一实施例中，该变量可以是在后续执行的制动压力调整过程中所使用的减速需求。在又一实施例中，该变量可以是表示动态的制动压力行为的压力梯度，即制动压力对时间的导数。

术语“弯道”和“曲线半径”是指车辆的行驶状况，其中弯道可以是道路的曲线或者车辆的车道，或者如果车辆没有遵循其车道则可以与该车道的曲线不同。作为曲线半径的粗略确定，可以使用地图数据。在优选的实施例中，通过诸如被提供用于检测道路标线的车辆的雷达系统或者光学检测系统的检测系统，并且/或者基于诸如车辆的行驶动力学数据(例如横摆角速度和车速)的可用于车辆中的数据，可以检测该曲线。

术语“外部制动请求”和“外部制动请求信号”是指来自外部系统的请求或者信号，该外部系统即不同于所述制动系统本身的系统。此外部系统优选地检测车辆的环境状况并且意在使车辆的行驶状况适应于该环境状况。外部系统尤其可以是自动巡航控制(ACC)或者用于使到行驶在该车辆前面的交通对象的距离保持恒定的距离保持系统。此外，该外部系统可以是用于使车速保持恒定的巡航控制功能或者系统。这样的外部系统尤其是向驾驶员提供一般性帮助而非稳定性的驾驶辅助系统。

因此，这些外部系统不同于诸如ABS、ESC和滑移牵引力控制(ASR)的内部制动系统，该内部制动系统作为车辆稳定性程序的一部分而自动发起制动过程。

根据本发明的实施例，车辆轨迹或者车辆车道的曲线被确定并且被用于估计外部制动请求是否可能造成在当前的行驶状况下减速过快并且由此是否可能导致车辆的不稳定性(例如，由于明显的车轮打滑)。

表示制动压力的变量对曲线半径的相依性可以是算术函数。然而，诸如包括变量对于特定的曲线半径值的极限值的矩阵、图或表之类的表或图可以被采用。

本发明的一个优势在于可以避免由于外部系统的高制动请求所致的不稳定性。

特别地，不依赖于道路的μ值或者摩擦系数就可以执行对制动压力或者表示制动压力的变量的限制。现有技术中的许多方法和系统使用对这样的摩擦系数的检测以便调适制动力。

因为摩擦系数可能经常改变并且由此可能不是用于压力限制的良好基础，故与此相对，根据本发明的一方面，在不使用对摩擦系数的估计的情况下能够执行对表示制动压力的变量的限制。

根据本发明的又一方面，对制动压力的限制就与内部需求相反的外部请求而言也不成问题。由外部系统所需要的制动作用被评估为较次要，而制动系统的内部制动需要被用于行驶的稳定性。

根据本发明的进一步方面，方法、控制单元和制动系统被提供以在施加制动压力之前限制表示制动压力的变量，并且即使在车辆不稳定的状况下也能够提供该方法、控制单元和制动系统。

本发明的其它目的和优势的一部分将是显而易见的并且一部分将在说明书中显现。

本发明相应地包括结构的特征、元素的组合和部件的布置以及各步骤和这样的步骤中的一个或多个与其它步骤中的每一个的关系，全部在以下公开中作为例证，并且在权利要求中指明本发明的范围。

附图说明

本专利或申请文件包含至少一个施以彩色的附图。应请求并支付必要费用后，将由专利局提供具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本。

为了充分理解本发明，须结合附图参阅以下描述，其中：

图1是沿弯道的车辆的俯视图，该车辆包括根据本发明的一个实施例的制动系统；

图2是根据本发明的一个实施例的图1的车辆的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的方法的流程图；

图4A是图示当外部制动请求没有被限制时车辆的不稳定状态的图表；以及

图4B是图示根据本发明的一个实施例当外部制动请求被限制时车辆的稳定状态的图表。

具体实施方式

图1示出沿弯道的车辆1的俯视图。图2是车辆1的示意图。如图1中所示，车辆1，尤其是诸如卡车等商用车辆，在道路的车道2上行驶。车辆在尤其是另一台车辆3的另一个交通对象后面以速度(速率)v行驶。车辆1装备有自动巡航控制系统4，包括用于使用雷达信号、超声波信号、立体相机系统等来测量到车辆1之前的交通对象3的距离d的距离传感器5，以及从距离传感器5接收距离信号S1并且基于测得的距离d和车辆的速度来估计当前的车辆速度v是否过快的ACC控制单元6。

如此的ACC系统已公知。ACC控制单元6可以经由诸如CAN总线等车辆数据总线系统来接收车辆速度v。此外，ACC控制单元6可以基于长期测量来计算交通对象3的速度。如果车辆的速度v过高，则制动请求信号XBR可以从ACC控制单元被输出并且被应用到车辆1的制动系统8。

制动系统8可以包括几个驾驶稳定性功能，诸如ABS、EBS、ESP(电子稳定程序)、ASR(滑移牵引力控制)以及其它辅助功能。制动系统8优选地是电动气动的并且，如图2中所示，包括具有信号接口10a的制动控制单元10、压缩空气供应系统(在图中未示出)，以及在每个车轮12上的气动车轮制动器11和从制动控制单元接收控制信号S2的ABS阀14。制动控制单元经由制动踏板20和踏板传感器21从驾驶员处接收内部制动请求S3。制动系统8也可以包括用于将制动压力分布至车辆的轮轴并且用于压力限制的气动和电动设备，以及用于避免由于增压而引起的损害的阀设备。这样的设备很常见并且由此未在图中示出。

对车轮制动器11供给的制动压力p可以由压力传感器13来测量，该压力传感器13将压力测量信号S4输出到制动控制单元10。然而，也可能由已知的供给压力和ABS阀14的启动来计算制动压力。

在替选的实施例中，制动系统8是气动的而不是电动气动的，其中模拟压缩空气管路或管道贯穿车辆达到制动器11，并且制动压力p在中央制动模块中被调节。在又一实施例中，采用液压制动系统或者气顶液压制动系统。因为这些实施例的全部都在本发明的范围内，因此相关之处仅在于制动控制单元10调节制动器11中的制动压力p。

车辆1在通常由车道2界定的轨迹22上行驶。如图1中所示，车辆1在具有特定曲率和曲线半径R的弯道上行驶，所述曲线半径R是从车辆1到曲线中心M的距离。

制动控制单元10计算半径R或者经由车辆的内部数据总线从车辆1中的另一个控制单元接收半径的计算值。制动控制单元还通过将控制信号S2输出到ABS阀14，基于半径R将表示对每个气动制动器11供给的制动压力p的变量相应地限定在压力极限p_lim。

根据本发明的实施例，表示制动压力p的变量可以是制动压力p本身。在该情况下，压力极限p_lim是曲线半径R的函数。

附加或替选地，表示制动压力p的变量可以是对时间的导数dp/dt或者dp/dt的函数。在该情况下，极限dp_lim是相关的。

根据本发明的进一步实施例，待用于对车轮制动器11的制动压力p的分布的后续计算的制动需求或者有意减速Zs能够被用作表示制动压力p的变量。在该情况下，能够使用限制Zs_lim。

根据本发明的还一实施例，也能够基于车辆速度v来限制表示气动制动压力p的变量。然而，不依赖于车辆速度也能够限制制动压力p。

能够基于街道地图数据来计算半径R，可以经由由车辆的导航系统30基于已存储的地图数据和GPS数据发出的信号S5来提供所述街道地图数据。更进一步，距离传感器4能够被用于确定车道2和道路标线，并且能够再基于这些数据来计算半径R。在本发明的优选实施例中，动力学的车辆数据被用于确定轨迹22的曲线并且由此确定半径R。特别地，在地图数据中没有被标记的道路或车道2上的障碍物可能导致车辆1的轨迹22的弯曲。此外，车道或者其他驾驶行动的变化能够导致曲线运动。因此，能够通过测出或算出的横摆角速度或者通过ABS的车轮转速信号来确定曲线半径R。

可以在图、表或矩阵中指定制动压力P和/或其在时间上的导数dp/dt的极限。根据一个实施例，能够在诸如下列表1的表中设定初始值。

表1

半径(米)	≤100	150	300	≥400
					p_lim(巴)	2.0	3.0	3.0	10
dp_lim(巴/秒)	0.75	1	2	100

因此，作为示例，测出或确定的90米半径导致p_lim＝2.0巴并且dp_lim＝0.75巴/秒。作为另一示例，500米的半径导致p_lim＝10巴并且dp_lim＝100巴/秒。此外，介于表1中的值之间的任意半径能够线性插值于两个最近的半径点之间。例如，125米的半径导致p_lim＝2.5巴并且dp_lim＝0.875巴/秒(从100米与150米处的值插入)。作为另一示例，225米的半径导致p_lim＝3.0巴并且dp_lim＝1.5巴/秒(从150米与300米处的值插入)。作为又一示例，350米的半径导致p_lim＝6.5巴并且dp_lim＝51巴/秒(从300米与400米处的值插入)。应领会到，对于等于或大于400米的曲率半径的p_lim和dp_lim的值能够被设定成足够高以使压力或其导数基本上不受限制并且系统响应不受影响。

然而，根据另一实施例，线性或其他函数是可能的。

压力限制仅被提供用于基于外部制动请求信号XBR而被发起的自动制动。就紧急停车或者紧急制动而言，压力限制可能关闭。如果ACC系统4以可能由于交通对象3的撞车或者突然制动所致迅速减小到交通对象3的距离d来检测紧急状况，则对p和dp/dt的限制可以被关闭。然而，根据一个实施例，没有跳过限制并且将步骤St4和St5从图3的流程图中删除。因此，继步骤St3之后是步骤St6。

根据本发明的该实施例的方法由此包括以下步骤。

在步骤St0中，自动地向车辆制动器施加制动压力的方法当打开点火开关或者起动发动机时开始。步骤St1包括检验是否存在外部制动请求信号XBR。特别地，可以从ACC控制单元6发送外部制动请求信号SBR。

如果XBR＝1，即存在外部制动请求信号的情况下，所述方法经由分支y1继续至步骤St2。如果不存在外部制动请求，则所述方法经由分支n1返回步骤St1。

在步骤St2中，确定曲线半径R。这样确定或者计算可以在制动控制单元10本身中来执行，或者能够经由数据总线系统来获得。

在步骤St3中，基于曲线半径R来确定一个或多个极限值p_lim和dp_lim。

在步骤St4中，检验对于突然制动请求的紧急制动信号Se的存在。例如，如果XBR包含这样的紧急制动信号，即Se＝1，则跳过或跨过步骤5并且所述方法经由分支y2继续至步骤St6。如果不存在紧急请求，则所述方法经由分支n2继续至St5，其中相应地将制动压力p、其导数dp/dt和减速请求Zs中的一个或多个限定于其极限值。在步骤St6中，输出制动压力p、其导数dp/dt和减速请求，即在具有或者没有限制的情况下。

当外部制动请求受到足够限制时，能够实现车辆的稳定性。作为示例，图4A是图示当外部制动请求没有被限制时车辆的不稳定状态的图表。曲线402表示对于车辆的稳定横摆角速度，并且曲线404表示车辆的实际横摆角速度。曲线406表示请求的减速(例如-4米每平方秒)，并且曲线408表示实际上施行的减速(例如通过车辆的ABS单元)。如图4A中所示，实际的减速(曲线408)未受限制并且由此接近请求的减速(曲线406)。这使得车辆的实际横摆角速度(曲线404)背离稳定横摆角速度(曲线402)，导致转向过度的情况。

与此相对，图4B是图示当外部制动请求基于车辆轨迹的曲率半径而被限制时车辆的稳定状态的图表。曲线412表示类似的对于车辆的稳定横摆角速度，并且曲线414表示车辆的实际横摆角速度。曲线416表示类似的请求的减速(例如-4米每平方秒)，并且曲线418表示实际上施行的减速(例如通过车辆的ABS单元)。如图4B中所示，实际的减速(曲线418)向下朝请求的减速(曲线416)弯曲或倾斜，但并未达到该请求的减速。基于曲率半径来限定实际的减速，其中曲线420表示1/曲率半径。曲率半径能够由车辆的雷达系统或设备来提供。如图4B中所示，当半径变得更小时，允许的或实际的减速被限定至更小值。因此，车辆的实际横摆角速度(曲线414)保持接近于稳定横摆角速度(曲线412)，并且车辆保持稳定状态。

由此会看出，有效地达成从先前描述中显而易见的那些目的中的上述目的，并且由于可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出某些改变，因此其旨在以上描述中所含或者附图中所示的全部内容应理解为说明性而并非限制性意义。

还应理解的是，以下的权利要求旨在涵盖本文所述的本发明的一般特征和特定特征的全体，并且本发明的范围的全部声明出于语言问题可能会被认为落入其间。

Claims (11)

1.一种用于操作在车辆轨迹上的车辆的电控加压流体制动系统的方法，所述车辆具有车轮制动器，所述方法包括步骤：

接收外部制动请求信号；

确定所述车辆的所述车辆轨迹的曲率半径；

基于所确定的曲率半径来确定至少一个极限值；

将表示对所述车辆的所述车轮制动器供给的制动压力的至少一个变量与所述至少一个极限值进行比较；

基于所述比较限定所述至少一个变量；

输出所述至少一个变量；以及

基于所输出的至少一个变量对所述车轮制动器供给制动压力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个变量包括所述制动压力。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个变量包括用于计算所述制动压力的减速请求。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个变量包括定义为所述制动压力在时间上的导数的制动压力梯度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中由驾驶辅助系统输入所述外部制动请求信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其中基于数据表和数据图来确定所述至少一个极限值，所述数据表和所述数据图中的一个包括对于所述至少一个变量的特定值的极限值。

7.根据权利要求1所述的方法，其中仅当不存在用于紧急制动的紧急制动信号时才执行基于所述比较来限定所述至少一个变量。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在对所述车轮制动器供给所述制动压力之前实行基于所述比较来限定所述至少一个变量。

9.一种用于车辆制动系统的制动控制单元，所述制动控制单元包括配置成接收外部制动请求信号并且将控制信号输出至用于车轮制动器的所述车辆制动系统的流体阀的信号接口，所述制动控制单元被配置以执行根据权利要求1所述的方法。

10.一种车辆制动系统，包括：

根据权利要求9所述的制动控制单元；

分配给车辆车轮的车轮制动器；以及

用于向所述车轮制动器供给制动压力的至少一个阀，其中所述至少一个阀被配置以从所述制动控制单元接收由所述制动控制单元算出的控制信号。

11.根据权利要求10所述的车辆制动系统，其中所述至少一个阀包括电动气动阀。