CN109715456B - 用于车辆的制动系统-控制器 - Google Patents

Abstract

一种制动系统‑控制器，其用于具有液压的车辆制动器和机电的制动装置的车辆，该制动系统‑控制器包括微控制器、系统‑ASIC和制动马达‑ASIC，其中所述微控制器通过通信接口与所述系统‑ASIC和所述制动马达‑ASIC相连接。在所述系统‑ASIC中并且在所述制动马达‑ASIC中分别检测车轮转速信号。

Description

用于车辆的制动系统-控制器

技术领域

本发明涉及一种用于具有液压的车辆制动器并且具有机电的制动装置的车辆的制动系统-控制器，所述机电的制动装置包括至少一台电的制动马达。

背景技术

在DE 10 2014 204 287 A1中说明了一种用于车辆的制动系统-控制器，所述车辆配备有液压的车辆制动器和机电的停车制动器，所述机电的停车制动器在后轴的车轮上具有两台电的制动马达。通过所述控制器，能够如此操控所述制动系统，从而在正常运行方式中能够自动地操控所述电的制动马达，比如以便执行停车过程。而在安全运行方式中，则阻止对于所述电的制动马达的激活。在正常的行驶运行的期间设定所述安全运行方式，以便防止在行驶的期间无意地激活所述停车制动器。

发明内容

根据本发明的制动系统-控制器能够用在具有制动系统的车辆中，所述制动系统包括液压的车辆制动器和机电的制动装置，所述机电的制动装置则具有至少一台电的制动马达、比如两台电的制动马达。所述控制器包括微控制器，通过所述微控制器能够操控至少一个、优选多个主动的制动组件、比如用于对所述液压的车辆制动器中的液压压力产生影响的、能够以电的方式来控制的致动器。此外，所述控制器包括用于对车轮转速信号进行检测的系统-ASIC（专用集成电路），所述车轮转速信号能够作为速度信息来输送给所述微控制器。除此以外，所述控制器包括与所述系统-ASIC分开地构成的制动马达-ASIC，所述制动马达-ASIC用于操控所述机电的制动装置的至少一台电的制动马达。在所述制动马达-ASIC中也检测车轮转速信号。所述微控制器通过通信接口不仅与所述系统-ASIC相连接而且与所述制动马达-ASIC相连接。

由此，所述车辆的速度信息存在于所述两个ASIC中并且能够通过所述通信接口来传递给所述微控制器。由此，所述车轮转速信息通过所述系统-ASIC和所述制动马达-ASIC供所述微控制器所用，所述系统-ASIC和所述制动马达-ASIC通过另外的接口从所述车轮上的车轮转速传感器处得到所输送的车轮转速信息。

这种实施方案具有以下优点，即：即使在所述微控制器、所述系统ASIC或者所述微控制器与所述系统-ASIC之间或者所述微控制器与所述制动马达-ASIC之间的通信接口失效时，也能够操控带有至少一台电的制动马达的机电的制动装置。所述控制器的组件的失效不影响所述制动马达-ASIC，所述制动马达-ASIC在不取决于所述微控制器的情况下能够操控所述至少一个电的制动马达。所述操控尤其在取决于速度的情况下进行；因为关于车轮转速信号的速度信息存在于所述制动马达-ASIC中，所以所述制动马达-ASIC能够从所述车轮转速信号中获取车辆速度并且相应地在取决于速度的情况下操控所述制动马达。所述机电的制动装置的制动马达必要时能够自动地-在无驾驶员操纵的情况下-通过所述制动马达-ASIC来触发，以便作为液压的车辆制动器的补充方案或者替代方案来产生用于将所述车辆制动的制动力。但是，即使所述控制器的组件失效，只要所述制动马达-ASIC功能正常，也能够手动地触发对于所述机电的制动装置的操纵。

在正常情况中-在没有组件的失效的情况下在控制器功能正常时-优选仅仅通过所述液压的车辆制动器来进行正常的制动过程，以便将所述车辆制动。所述机电的制动装置有利地仅仅用作停车制动器，以便产生将所述车辆固定在停止状态中的制动力。但是，必要时也能够在正常情况中作为对所述液压的车辆制动器的支持来激活所述机电的制动装置，以便附加于所述液压的制动力也产生机电的制动力。对于所述电的制动马达的激活在正常情况中通过所述微控制器的相应的激活信号来进行，所述激活信号通过通信接口被传输给所述制动马达-ASIC。

所述机电的制动装置优选被集成到所述液压的车辆制动器的一个或者多个车轮制动机构中。在这种实施方案中，所述车轮制动机构中的制动活塞不仅能够由所述液压的车辆制动器的液压的制动流体而且能够同时或者彼此独立地由所述电的制动马达朝制动盘的方向移位。根据一种有利的实施方案，所述机电的制动装置相应地包括处于车辆的后轴上的两个车轮制动机构上的电的制动马达。

根据另一种有利的实施方案，所述系统-ASIC中的车轮转速信号和所述制动马达-ASIC中的车轮转速信号涉及不同的车轮。有利地在每个ASIC中对相应两个车轮转速传感器的车轮转速信号进行处理。比如在所述系统-ASIC中能够对前轮上的传感器的车轮转速信号进行处理，并且在所述制动马达-ASIC中对后轮上的传感器的车轮转速信号进行处理。通过将车轮转速信号分配到所述两个ASIC这种方式来保证，即使在比如所述微控制器失效时也能够通过所述制动马达-ASIC来自动地操控所述制动马达。

还是根据另一种适宜的实施方案，不仅仅在所述微控制器失效时、而且也在所述系统-ASIC失效并且/或者所述微控制器与所述系统ASIC之间或者所述微控制器与所述制动马达-ASIC之间的通信接口失效时，通过所述制动马达-ASIC对所述制动马达进行自动的取决于速度的操控。但是，在一种替代性的实施方案中，也能够适宜的是，只要所述微控制器还功能正常，那么即使在所述系统-ASIC失效或者通信接口失效时也在不操纵所述电的制动马达的情况下维持所述液压的车辆制动器的正常的制动功能。

还是根据另一种有利的实施方案，在所述制动马达-ASIC中包括至少一个用于对所述电的制动马达进行操控的H-电桥。在优选的实施方案中，所述制动马达-ASIC具有与电的制动马达的数目相对应的数目的电子的H-电桥。由此，相应地通过H-电桥通过所述制动马达-ASIC能够操控电的制动马达。通过所述H-电桥能够朝两个方向来操控相关的电的制动马达，从而通过所述制动马达-ASIC不仅能够为了产生机电的制动力而执行对所述制动马达的张紧而且能够为了消除所述机电的制动力而执行对所述制动马达的松开。所述H-电桥也能够被切换到中间位置中，在所述中间位置中所分配的制动马达被切断。

还是根据另一种适宜的实施方案，所述制动马达-ASIC具有用于对操纵开关的开关状态进行检测的逻辑单元，通过所述操纵开关能够由驾驶员手动地接通或者切断所述机电的制动装置。通过所述逻辑单元能够检测当前的开关状态。此外，所述用于与微控制器进行通信的通信接口也有利地通过所述逻辑单元来运行，或者所述逻辑单元也有利地形成相对于所述微控制器的通信接口的组成部分。

还是根据另一种有利的实施方案，在所述系统-ASIC中附加于速度信号也对所述电的制动马达的马达旋转位置信号进行处理。所述马达旋转位置信号来自马达旋转位置传感器、比如用于对所述电的制动马达的转子轴的当前的旋转位置进行获取的霍耳传感器。对于多台电的制动马达来说，相应地将多个马达旋转位置信号输送给所述系统-ASIC。所述马达旋转位置信号能够在所述微控制器中用于比如通过PWM-操控来可变地操控所述电的制动马达。

在一种替代性的实施方案中，省去马达旋转位置信号；在这种情况中有利地连续地或者准连续地进行所述操控。

所述制动马达-ASIC的逻辑单元能够如此设计，从而在所述微控制器失效时或者在车轮转速信号部分中断时通过对于所述电的制动马达的操控来使车辆减速或者在所述车辆中产生停车制动力。在此，能够根据所述电的制动马达中的所测量的马达电流来实现与相应的减速愿望相匹配的制动策略。比如，对于停车制动功能来说并且为了持续地提供将所述车辆固定住的停车制动力，紧接在马达电流的以及紧随其后的空载电流的接通峰值之后能够获取所述马达电流中的随着力的形成而出现的升高情况，并且为了实现梯级状地上升的机电的制动力而能够暂时地切断所述电的制动马达，其中所述制动力由于自动联锁而得到保持。随后重新接通所述制动马达，直至达到下一个力梯级。一直重复这种处理方式，直至以梯级达到了为了将所述车辆固定在停止状态中所需要的停车制动力。必要时，能够进行PWM操控，在所述PWM操控中设定电流升高，所述电流升高负责制动力变化曲线中的梯级的高度。

此外，也能够通过对于所述电的制动马达的相应的操控来设定取决于转差率的减速。在此，将不同的车轮速度彼此进行比较。如果超过最大转差率，那就又断开所述电的制动马达，直至达到了下转差率阈值。而如果所述转差率太低，则朝张紧方向操控所述电的制动马达，以便提高制动力。

对于所述用于运行制动系统-控制器的方法来说，在正常运行中-在微控制器功能正常时-通过所述微控制器通过控制信号的相应的产生来操控优选所有主动的制动组件。如果比如要通过所述电的制动马达来产生停车制动力，那么所述微控制器就产生控制信号，所述控制信号通过通信接口来输送给所述制动马达-ASIC，在所述制动马达-ASIC中相应地操控所述电的制动马达。

而在所述微控制器失效时则自动地在所述制动马达-ASIC中操控所述电的制动马达，以便产生制动力。这尤其在取决于速度的情况下进行，为此要对在所述制动马达-ASIC中存在的车轮转速信号进行处理。

附图说明

另外的优点和适宜的实施方案可以从另外的权利要求、附图说明和附图中得知。其中：

图1示出了具有制动力放大器的液压的车辆制动器的示意图，其中车辆后轴上的车辆制动器的车轮制动机构额外地配备有带有电的制动马达的机电的制动装置；

图2示出了带有电的制动马达的机电的制动装置的剖面；

图3示出了制动系统的控制器的功能图，所述制动系统具有液压的车辆制动器和机电的制动装置。

在附图中相同的构件设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出的、用于车辆的液压的车辆制动器1包括前轴-制动回路2和后轴-制动回路3，所述前轴-制动回路和后轴-制动回路用于利用处于液压压力之下的制动流体来供给并且操控车辆的每个车轮上的车轮制动机构9。所述制动回路也能够构造为两条对角制动回路，所述对角制动回路分别具有一个前轮和一个相对于所述前轮对角地布置的后轮。

所述两条制动回路2、3被连接到共同的主制动缸4上，通过制动液储存容器5向所述主制动缸供给制动流体。所述主制动缸4内部的主制动缸活塞由驾驶员通过制动踏板6来操纵，由驾驶员施加的踏板行程通过踏板行程传感器7来测量。在所述制动踏板6与所述主制动缸4之间有制动力放大器10，所述制动力放大器比如包括电动马达，所述电动马达优选通过传动机构来操纵所述主制动缸4（iBooster）。所述制动力放大器10代表着用于对液压的制动压力产生影响的主动的制动组件。

所述制动踏板6的由踏板行程传感器7测量的调节运动作为传感器信号被传送给所述制动系统的控制器11，在所述控制器中产生用于对所述制动力放大器10进行操控的调节信号。在每条制动回路2、3中通过不同的切换阀（Schaltventil）向所述车轮制动机构9供给制动流体，所述切换阀与另外的总成一起是制动液压系统8的一部分。此外，下述液压泵属于所述液压制动系统8，所述液压泵是电子稳定性程序（ESP）的组成部分。所述液压泵也是用于对所述液压的制动压力产生影响的主动的制动组件。

在图2中详细地示出了所述车轮制动机构9，所述车轮制动机构布置在所述车辆的后轴的车轮上。所述车轮制动机构9是所述液压的车辆制动器1的一部分并且由后轴-制动回路用制动流体22来供给。所述车轮制动机构9此外具有机电的制动装置，所述机电的制动装置优选用作用于在停止状态中将车辆固定住的驻车制动器，但是也能够在所述车辆运动时、尤其在车辆速度低于速度-极限值时用于将所述车辆制动。

所述机电的制动装置包括带有卡钳19的制动钳座12，所述卡钳19跨嵌着（übergreifen）制动盘20。作为执行机构，所述制动装置具有马达-传动机构-单元，该马达-传动机构-单元则拥有用作制动马达13的直流-电动马达，所述制动马达的转子轴旋转地驱动着主轴14，在该主轴上主轴螺母15以抗旋转的方式得到了支承。在所述主轴14旋转时，使所述主轴螺母15轴向地移位。所述主轴螺母15在制动活塞16的内部运动，所述制动活塞是制动衬片17的基座，所述制动衬片由所述制动活塞16朝所述制动盘20挤压。在所述制动盘20的对置的一侧上有另一个制动衬片18，该制动衬片位置固定地被保持在所述卡钳19上。所述制动活塞16在其外侧面上通过环抱的密封圈23气密地相对于接纳用的壳体得到了密封。

在所述制动活塞16的内部，所述主轴螺母15能够在所述主轴14的旋转运动中轴向地向前朝所述制动盘20的方向运动或者在所述主轴14被置于相反的旋转运动中时轴向地向后运动，直至到达端部止挡21处。为了产生夹紧力，所述主轴螺母15向所述制动活塞16的内部的端面加荷，由此将所述以能够轴向地移动的方式在所述制动装置中得到支承的制动活塞16与所述制动衬片17一起朝所述制动盘20的所面对的端面挤压。所述主轴螺母15代表着所述制动马达与所述制动活塞之间的传动元件。

为了产生液压的制动力，来自所述液压的车辆制动器1的制动流体22的液压压力作用于所述制动活塞16。所述液压压力也能够在车辆停止状态中在操纵所述机电的制动装置时起支持作用，因而总制动力由以电动的方式所提供的份额与液压的份额所组成。在车辆的行驶期间，要么仅仅所述液压的车辆制动器起作用，要么不仅所述液压的车辆制动器而且所述机电的制动装置起作用，要么仅仅所述机电的制动装置起作用，以便产生制动力。用于不仅对所述液压的车辆制动器1的能设定的组件进行操控而且对所述机电的车轮制动机构9进行操控的调节信号在所述控制器11中产生。

在图3中示出了所述控制器11的功能图，所述控制器包括微控制器30、系统-ASIC31和制动马达-ASIC 32。所述微控制器通过通信接口SPI_1与所述系统-ASIC 31相连接并且通过另一个通信接口SPI_2与所述制动马达-ASIC 32相连接。

在所述系统-ASIC 31中接收来自所述车辆的两个车轮上的车轮转速传感器的车轮转速信号W1和W2并且对其进行处理。同样，在所述系统-ASIC 31中接收并且处理所述机电的制动装置的两个电的制动马达上的霍耳传感器的马达旋转位置信号H1和H2。经过处理的车轮转速信号WA1和WA2以及经过处理的马达旋转位置信号HA1和HA2被提供给所述微控制器30。

所述制动马达-ASIC 32包括逻辑单元33，该逻辑单元通过所述通信接口SPI_2与所述微控制器30进行通信。在所述制动马达-ASIC 32中接收另外的车轮转速信号W3和W4，所述车轮转速信号来自另外的车轮上的另外的车轮转速传感器。比如，所述系统-ASIC 31中的车轮转速信号W1和W2涉及所述车辆的前轮，并且所述制动马达-ASIC中的车轮转速信号W3和W4涉及所述车辆的后轮。经过处理的车轮转速信号WA3和WA4由所述制动马达-ASIC32提供给所述微控制器30。

此外，作为电子线路的两条H-电桥34属于所述制动马达-ASIC 32，所述H-电桥分别配属于所述机电的制动装置的电的制动马达13。所述H-电桥34通过所述制动马达-ASIC32来操控并且调节所述电的制动马达13的功能，所述电的制动马达根据操控情况为了产生制动力而被张紧、为了消除制动力而被断开或者切断。

通过所述制动马达-ASIC 32的逻辑单元33能够检测操纵开关35的开关状态，用所述操纵开关由驾驶员手动地接通或者切断所述机电的制动装置或者在接通的情况下控制所述电的制动马达的操纵方向。在正常的情况中，在所述微控制器30完全功能正常时，为了实现用于在停止状态中将车辆固定住的停车制动器，而通过所述操纵开关35由驾驶员来手动地操纵所述停车制动器，随后在所述制动马达-ASIC 32中产生用于通过所述H-电桥34对所述电的制动马达13进行操控的操控信号，并且将所述电的制动马达13张紧，以便产生机电的制动力。在此通过所述逻辑单元33来检测所述操纵开关35的位置并且将结果提供给所述微控制器30。在所述微控制器30中对驾驶员愿望进行测评并且运行用于对所述制动马达13进行操控的程序，其中将用于对制动马达13进行操控的程序的结果提供给所述制动马达-ASIC 32，并且所述制动马达-ASIC 而后根据通过所述通信接口SPI_2所提供的信息来操控制动马达13。在操控的期间，将在所述制动马达-ASIC 30中所检测到的测量参量、尤其是所述制动马达13的电流和电压通过所述通信接口SPI_2来提供给所述微控制器30。由此，在每个时刻向所述用于控制制动马达13的程序通报所述制动马达13的状态，并且在达到目标制动力时或者达到松开行程时又能够自动地中断所述操控。

在所述微控制器30失效时，所述制动马达-ASIC 32的功能得到保持，因为通过所述H-电桥34对所述电的制动马达13进行的操控仅仅通过所述制动马达-ASIC 32来进行。由此，即使在所述微控制器30失效时也能够手动地或者自动地激活所述停车制动器。

为了避免太小的夹紧力，能够适宜的是，在张紧过程中选择切断电流，所述切断电流即使在不利的电压情况下和制动马达温度下也引起足够的夹紧力。

此外，能够在所述微控制器30失效时在车辆行驶时使用带有用于产生制动力的制动马达13的机电的制动装置，以便比如对液压的致动器的失效进行补偿。在这种情况下根据速度对所述电的制动马达进行操控，为此，在所述制动马达-ASIC 32中对关于车轮转速信号W3和W4的速度信息加以考虑。

Claims (12)

1.制动系统-控制器，其用于具有液压的车辆制动器并且具有带有至少一台电的制动马达（13）的机电的制动装置的车辆，所述制动系统-控制器：具有用于对至少一个主动的制动组件进行操控的微控制器（30）；具有用于对车轮转速信号进行检测的系统-ASIC（31）；并且具有用于对所述机电的制动装置的电的制动马达（13）进行操控的制动马达-ASIC（32），其中在所述制动马达-ASIC（32）中同样能够检测车轮转速信号，其中所述微控制器（30）通过通信接口（SPI_1、SPI_2）与所述系统-ASIC（31）和所述制动马达-ASIC（32）相连接。

2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于，所述系统-ASIC（31）中的车轮转速信号和所述制动马达-ASIC（32）中的车轮转速信号涉及不同的车轮。

3.根据权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，在所述制动马达-ASIC（32）中包含至少一个用于对所述电的制动马达（13）进行操控的电子的H-电桥（34）。

4.根据权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，在所述制动马达-ASIC（32）中集成有用于对所述机电的制动装置的操纵开关（35）的开关状态进行检测的逻辑单元（33）。

5.根据权利要求4所述的控制器，其特征在于，所述制动马达-ASIC（32）中的逻辑单元（33）从所述车轮转速信号中计算车辆速度。

6.根据权利要求1或2所述的控制器，其特征在于，在所述系统-ASIC（31）中额外地检测所述电的制动马达（13）的马达旋转位置信号。

7.用于运行根据权利要求1到6中任一项所述的制动系统-控制器的方法，其中在用所述控制器的功能正常的组件进行的正常运行中在所述微控制器（30）中根据需求产生用于对至少一个主动的制动组件进行操控的控制信号，并且在所述微控制器（30）、所述系统-ASIC（31）或者通信接口（SPI_1、SPI_2）失效时根据速度通过所述制动马达-ASIC（32）来操控所述电的制动马达（13），以便产生制动力。

8.车辆中的制动系统，该制动系统具有液压的车辆制动器（1）和带有电的制动马达（13）的机电的制动装置，该制动系统还具有根据权利要求1到6中任一项所述的、用于对所述制动系统的能够设定的制动系统组件进行操控的控制器（11）。

9.根据权利要求8所述的制动系统，其特征在于，所述液压的车辆制动器（1）配备有用于对液压压力产生影响的、能够以电的方式来控制的致动器（10）。

10.根据权利要求8或9所述的制动系统，其特征在于，所述车辆的后轴上的车轮制动机构（9）配备有电的制动马达。

11.根据权利要求9所述的制动系统，其特征在于，所述能够以电的方式来控制的致动器（10）是iBooster。

12.车辆，其具有根据权利要求8到11中任一项所述的制动系统。

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