CN105452071B - 用于机动车的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的制动系统，所述制动系统基本上具有可借助于制动踏板(1)操作的制动主缸(2)、用于产生增强力的活塞‑缸装置(13)、可电控制的压力提供装置(19)以及制动压力调制阀(6a‑6d，7a‑7d)。为了同时提供最佳制动踏板感觉以及制动系统压力，根据本发明提出，电子控制和调节单元(14)包括最优调节器(40)，所述最优调节器被设置用于这样控制所述压力提供装置(19)，使得已发现的由制动踏板行程(s)和制动踏板力(F)确定的踏板状态(s,F)通过在数学意义上最优的控制方法转换成目标状态(s′,F′)，其中，该方法使品质判据最小化。

Description

用于机动车的制动系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的制动系统，所述制动系统具有：
用于操作制动主缸的制动踏板，所述制动主缸具有至少一个液压活塞、至少一个压力室和至少一个连接的制动回路，所述制动回路在所述制动踏板被操作时被置于制动系统压力下并且与可液压控制的车轮制动器连接，所述车轮制动器配置给机动车的车轮；
行程检测装置，所述行程检测装置检测所述制动踏板或与所述制动踏板连接的活塞的操作行程；
踏板力确定装置，所述踏板力确定装置确定由所述制动踏板施加在所述制动主缸上的力；
制动压力调制单元，所述制动压力调制单元被设置用于将所述制动系统压力传送至所述车轮制动器并且在需要时单独地对车轮制动器进行调节；
连接于所述制动主缸上游的缸-活塞装置，用于液压地产生附加于作用在活塞上的踏板力沿操作方向作用在所述制动主缸的活塞上的力；
压力提供装置，用于将压力介质供给到所述缸-活塞装置中；
液压装置，用于将压力介质供给到所述制动回路中；
连接于所述制动主缸上游的缸-活塞装置，用于液压地产生附加于踏板力沿操作方向作用在主缸活塞上的力；
电子控制和调节单元，在所述电子控制和调节单元中执行用于调节所述制动系统压力的算法；以及
至少一个压力传感器，用于检测所述制动系统压力。
背景技术
这种制动系统已由申请人的较早专利申请DE 10 2011 086 916A1已知。在先已知的制动系统的特点在于，在增强力支持的制动过程中，输送给车轮制动器的压力介质体积由第一压力介质体积分量和第二压力介质体积分量组成，所述第一压力介质体积分量由制动主缸输出，所述第二压力介质体积分量由用于产生增强力的装置控制。但所述文献没有公开用于同时提供最佳制动踏板感觉和制动系统压力的调节技术方法的提示。
发明内容
由所述现有技术出发，本发明的目的在于，提出一种制动系统，在所述制动系统中能够同时提供最佳制动踏板感觉以及制动系统压力。
根据本发明，所述目的通过下述制动系统来实现，该制动系统具有：
用于操作制动主缸的制动踏板，所述制动主缸具有至少一个液压活塞、至少一个压力室和至少一个连接的制动回路，所述制动回路在所述制动踏板被操作时被置于制动系统压力下并且与可液压控制的车轮制动器连接，所述车轮制动器配置给机动车的车轮；
行程检测装置，所述行程检测装置检测所述制动踏板或与所述制动踏板连接的活塞的操作行程；
踏板力确定装置，所述踏板力确定装置确定由所述制动踏板施加在所述制动主缸上的力；
制动压力调制单元，所述制动压力调制单元被设置用于将所述制动系统压力传送至所述车轮制动器并且在需要时单独地对车轮制动器进行调节；
可电控制的压力提供装置和用于将压力介质供给到所述制动回路中的液压装置；
连接于所述制动主缸上游的缸-活塞装置，用于液压地产生附加于踏板力沿操作方向作用在第一主缸活塞上的力；
电子控制和调节单元，在所述电子控制和调节单元中执行用于调节所 述制动系统压力的算法；以及
至少一个压力传感器，用于检测所述制动系统压力，
其中，所述电子控制和调节单元包括最优调节器，所述最优调节器被设置用于这样控制所述压力提供装置，使得所发现的由制动踏板行程和制动踏板力确定的制动踏板状态通过在数学意义上最优的控制方法转换成目标状态，其中，所述最优调节器使用由制动踏板行程和制动踏板力限定出的状态平面中已发现的制动踏板状态到预给定的制动踏板特性的距离作为品质判据，所述最优的控制方法包括将所述预给定的制动踏板特性上到已发现的制动踏板状态具有最短的距离的点作为目标状态分派给已发现的制动踏板状态，从而使品质判据最小化。
本发明的优选实施形式由借助于附图进行的下述说明中得到。
根据本发明优选实施例，所述预给定的制动踏板特性通过踏板力与踏板行程的依从性的数学函数Fsoll[s]或其反函数ssoll[F]来描述，所述反函数描述踏板行程与踏板力的依从性。
根据本发明优选实施例，所述品质判据按照以下公式来计算：
δ≈((λsδs)-2+(λFδF)-2)-1/2
其中，行程偏差
δs＝sPed-ssoll[FPed]
并且，力偏差
δF＝FPed-Fsoll[sPed]
其中，λS和λF是比例因子，sPed是已发现的制动踏板行程，FPed是已发现的制动踏板力。
根据本发明优选实施例，所述预给定的制动踏板特性在所述电子控制和调节单元中以数字表格形式存储。
根据本发明优选实施例，压力介质向制动回路中的供给通过分离活塞装置来进行。
根据本发明优选实施例，压力介质向双回路制动系统的制动回路中的 供给通过分离活塞装置来进行，其中，每个制动回路配置有分离活塞装置。
根据本发明优选实施例，所述电子控制和调节单元基于所检测的制动系统压力值和由所述压力提供装置提供的压力值求得所述制动踏板力。
根据本发明优选实施例，所述制动踏板力按照以下公式来计算：
F＝ATHZ*psyst-ARK*pAkt
其中，
ATHZ标记第一主缸活塞的液压有效面积，
pSyst标记制动系统压力，
ARK标记缸-活塞装置的活塞的液压有效面积，
PAkt标记由压力提供装置提供的压力。
附图说明
在下述说明中结合示意性附图借助于两个实施例来详细描述本发明。附图中：
图1示出根据本发明的制动系统的一个实施例的液压线路图，
图2示出描述制动踏板行程与制动踏板力之间的依从性的预给定的特性曲线，
图3示出根据本发明的包括最优调节器的电子控制和调节单元的调节路径的简化结构，以及
图4示出图3中所示调节路径的改型。
具体实施方式
附图中所示的制动系统基本上包括呈串联实施形式的可借助于操作踏板或者说制动踏板1操作的液压式制动主缸2、连接在制动主缸2上游的缸-活塞装置13、压力介质储备容器3、制动压力调制单元4，在所述制动压力调制单元的输出口上连接着未示出的机动车的车轮制动器9、10、11、12，所述制动压力调制单元具有电机-泵总成5、可电控制的压力调制阀或者说进入阀和排出阀6a-6d、7a-7d以及低压储存器8a、8b，所述制动系统 还包括用于产生增强力的可电控制的压力提供装置19和用于控制可电控制的部件的电子控制和调节单元14。进入阀6a-6d的输入口借助于系统压力管路22a、22b供给以压力，所述压力被称为制动系统压力，而回流管路23a、23b使排出阀7a-7d的输出口与先前所述的低压储存器8a、8b连接。
此外，如图1中所示，根据例子的制动系统的液压式制动主缸2在壳体20中具有两个前后设置的液压活塞15、16，所述液压活塞界定出液压腔或者说压力室17、18。压力室17、18一方面通过构造在活塞15、16中的孔以及相应的压力补偿管路与压力介质储备容器3连接，其中，所述压力补偿管路可通过活塞15、16在壳体20中的相对运动来闭锁。此外，压力室17、18具有未详细标记的复位弹簧，所述复位弹簧使活塞15、16在制动主缸2未被操作时定位在初始位置中。配置给车轮制动器对9、10或11、12的分开的制动回路I、II通过回路压力管路21a、21b连接至压力室16、17，先前描述的系统压力管路22a、22b通过压力提高阀50a、50b与所述回路压力管路连接。此外，电机-泵总成5的泵的抽吸侧可通过压力介质输送阀51a、51b与回路压力管路21a、21b连接，由此，为了可用压力提高阀50a、50b控制压力提高，借助于泵，压力介质可从回路压力管路21a、21b输送到系统压力管路22a、22b。为了检测存在于回路压力管路21a、21b中的压力，设置有压力传感器60、61。在所示实施例中，各一个分离活塞装置24a、24b的输出口连接至回路压力管路21a、21b。分离活塞装置24a、24b基本上通过由分离活塞25a、25b界定的控制腔26a、26b以及压力输出腔27a、27b构成，其中，压力输出腔27a、27b接收使分离活塞25a、25b偏压的未详细标记的复位弹簧。
另外，如附图中所示，连接于制动主缸2上游的液压式活塞-缸装置13具有在增强器壳体31中界定出增强器腔33的增强器活塞34，所述增强器活塞与先前描述的第一主缸活塞15传递力地连接。增强器腔33与控制腔26a、26b一起液压地连接至可电控制的压力提供装置19的压力室30，其中，存在于这些被连接的腔中的执行器压力借助于压力传感器39来检测。活塞杆35使制动踏板1由于踏板操作引起的摆动运动与增强器活塞34的 平移运动耦合，所述增强器活塞的操作行程s由优选构造得冗余的行程传感器36来检测。由此，相应的活塞行程信号是制动踏板操作角度的度量。此外，设置有用于检测在操作时作用在制动踏板1上的踏板力F的力传感器32，所述力传感器也优选构造得冗余。作为使用力传感器32的替换方案，踏板力信号F可由所检测的液压压力值间接求得。踏板行程或踏板角度或活塞行程和直接测量或间接求得的踏板力代表车辆驾驶员的制动期望。
此外，由根据本发明的制动系统的图示可看到，上述压力提供装置19构造成可电控制的液压压力源或者说电液式执行器，其活塞29可由示意性所示的电动机28在中间连接有未示出的旋转-平移传动装置的情况下操作。用于检测电动机28的转子位置的转子位置传感器用参考标号37标记。可选择地，另外的未示出的传感器可检测附加的电机参数、如电机电流和绕组温度。活塞29界定出压力室30，所述压力室一方面借助于液压管路38与先前提及的增强器腔33连接，由此，通过在压力室30中引入的液压压力的作用产生沿操作方向作用在制动主缸活塞15上的增强力。另一方面，可用在压力室30中引入的压力加载分离活塞装置24a、24b的先前描述的控制腔26a、26b。连接在压力室30上的用于间接检测增强力的传感器在此构造成压力传感器39。
图2在sPed-FPed平面中示出了制动踏板1的制动踏板特性，即在车辆驾驶员操作期间作用在制动踏板1上的踏板力FPed与由行程传感器36检测的操作行程或者说踏板行程sped的依从性。制动踏板特性通过踏板力与踏板行程的依从性的数学函数Fsoll[sPed]或其反函数ssoll[FPed]来描述，所述反函数描述踏板行程与踏板力的依从性。
为了根据制动踏板特性建立所提及的关系，结合图1提及的电子控制和调节单元14包括电子调节器40(图3、图4)，所述电子调节器计算控制参量、例如输送给压力提供装置19的电流的目标值。根据本发明，调节器40构造成最优调节器，所述最优调节器这样控制压力提供装置19，使得已发现的由制动踏板行程s和制动踏板力F确定的踏板状态s,F通过在数学意义上最优的控制方法转换成目标状态s′,F′，其中，该方法使品质判据最小化。作为品质判据，最优调节器40在此使用制动踏板状态到预给定的制动踏板特性、即{s,F}状态平面中的相应的曲线/特性曲线的距离δ。
在下面，制动踏板行程s和制动踏板力F也用sPed和FPed来标记。
最优的控制方法在此在于，给所发现的状态(sPed，FPed)作为目标状态(sPed′，FPed′)分派处于制动踏板特性或者说特性曲线上的到所发现的状态(sPed，FPed)具有最短距离的点(图2)。作为用于距离δ的可接受的近似公式，计算
其中，行程偏差
δs＝sPed-ssoll[FPed]
并且，力偏差
δF＝FPed-Fsoll[sPed]
其中，λS和λF是比例因子，ssoll[FPed]和Fsoll[sPed]是预给定的特性曲线的按照踏板行程以及按照踏板力解的函数表达。这两个函数在电子调节器40中例如以表格形式准备好，由此，品质量度可直接计算。
为了实现上述方法步骤而使用的调节路径在图3和图4中示出。在图3中所示的调节路径中，给第一计算模块41作为输入信号输送结合图1提及的行程传感器36的输出信号以及未示出的力传感器的输出信号。在计算模块41中计算距离δ之后，所述距离提供给具有调节目标δ→0的最优调节器40，所述最优调节器作为输出参量提供控制电流I用于加载压力提供装置19，所述压力提供装置输出执行器压力PAktuator，所述执行器压力由压力传感器39检测。
在图4中所示的方案中可不使用力传感器，其方式是，踏板力F在第二计算模块42中由第一制动回路的压力pSyst和执行器压力pAkt在使用力 平衡的情况下求得
F＝ATHZ*psyst-ARK*pAkt
其中，用ATHZ和ARK标记第一主缸活塞15和增强器活塞34的液压作用面积。
此外，根据本发明的制动系统的工作方式对于相关技术领域的专业人员而言由本说明书以及权利要求的公开内容得到，因此无需详细描述。

Claims (8)

1.一种用于机动车的制动系统，所述制动系统具有：
用于操作制动主缸(2)的制动踏板(1)，所述制动主缸具有至少一个液压活塞(15，16)、至少一个压力室(17，18)和至少一个连接的制动回路(I，II)，所述制动回路在所述制动踏板(1)被操作时被置于制动系统压力下并且与可液压控制的车轮制动器(9，10，11，12)连接，所述车轮制动器配置给机动车的车轮；
行程检测装置(36)，所述行程检测装置检测所述制动踏板(1)或与所述制动踏板(1)连接的活塞(34)的操作行程(s，sPed)；
踏板力确定装置，所述踏板力确定装置确定由所述制动踏板施加在所述制动主缸上的力(F，FPed)；
制动压力调制单元(4)，所述制动压力调制单元被设置用于将所述制动系统压力传送至所述车轮制动器(9，10，11，12)并且在需要时单独地对车轮制动器进行调节；
可电控制的压力提供装置(19)和用于将压力介质供给到所述制动回路中的液压装置；
连接于所述制动主缸(2)上游的缸-活塞装置(13)，用于液压地产生附加于踏板力沿操作方向作用在第一主缸活塞上的力；
电子控制和调节单元(14)，在所述电子控制和调节单元中执行用于调节所述制动系统压力的算法；以及
至少一个压力传感器(60，61)，用于检测所述制动系统压力，
其特征在于：所述电子控制和调节单元(14)包括最优调节器(40)，所述最优调节器被设置用于这样控制所述压力提供装置(19)，使得所发现的由制动踏板行程(s)和制动踏板力(F)确定的制动踏板状态(s,F)通过在数学意义上最优的控制方法转换成目标状态(s′,F′)，其中，所述最优调节器(40)使用由制动踏板行程(s)和制动踏板力(F)限定出的状态平面中已发现的制动踏板状态(s,F)到预给定的制动踏板特性的距离 作为品质判据，所述最优的控制方法包括将所述预给定的制动踏板特性上到已发现的制动踏板状态(s,F)具有最短的距离的点作为目标状态(s′，F′)分派给已发现的制动踏板状态(s,F)，从而使品质判据最小化。
2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于：所述预给定的制动踏板特性通过踏板力与踏板行程的依从性的数学函数Fsoll[s]或其反函数ssoll[F]来描述，所述反函数描述踏板行程与踏板力的依从性。
3.根据权利要求2所述的制动系统，其特征在于：所述品质判据按照以下公式来计算：
δ≈((λsδs)-2+(λFδF)-2)-1/2
其中，行程偏差
δs＝sPed-ssoll[FPed]
并且，力偏差
δF＝FPed-Fsoll[sPed]
其中，λS和λF是比例因子，sPed是已发现的制动踏板行程，FPed是已发现的制动踏板力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制动系统，其特征在于：所述预给定的制动踏板特性在所述电子控制和调节单元(14)中以数字表格形式存储。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的制动系统，其特征在于：压力介质向制动回路(I)中的供给通过分离活塞装置(24a)来进行。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的制动系统，其特征在于：压力介质向双回路制动系统的制动回路(I，II)中的供给通过分离活塞装置(24a，24b)来进行，其中，每个制动回路配置有分离活塞装置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的制动系统，其特征在于：所述电子控制和调节单元(14)基于所检测的制动系统压力值和由所述压力提供装置(19)提供的压力值(p)求得所述制动踏板力(F)。
8.根据权利要求7所述的制动系统，其特征在于：所述制动踏板力(F) 按照以下公式来计算：
F＝ATHZ*pSyst-ARK*pAkt
其中，
ATHZ标记第一主缸活塞的液压有效面积，
pSyst标记制动系统压力，
ARK标记缸-活塞装置(13)的活塞(34)的液压有效面积，
pAkt标记由压力提供装置(19)提供的压力。
CN201480045117.XA 2013-08-14 2014-08-01 用于机动车的制动系统 Active CN105452071B (zh)

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