CN110114249A - 具有两个压力源的制动系统以及两种制动系统操作方法 - Google Patents

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Abstract

披露了一种制动系统(2)，该制动系统包括四个可液压致动的车轮制动器(4，6，8，10)，其中每个车轮制动器(4，6，8，10)在各自情况下指配有一个断电时关闭的出口阀(90，92，120，122)，其中每个车轮制动器(4，6，8，10)在各自情况下指配有一个断电时打开的入口阀(86，88，110，114)，该制动系统还包括可通过制动踏板(42)致动的模拟器(12)，其中，提供了两个压力提供装置(14，16)以用于在这些车轮制动器(4，6，8，10)中主动建立压力，两个制动回路(I，II)是以液压的方式形成的，其中，在每个制动回路(I，II)中，在各自情况下，一个压力提供装置(14，16)液压地连接到两个车轮制动器(4，6，8，10)，并且其中，提供了两个单独的车载电气系统(18，20)，并且其中，每个压力提供装置(14，16)在各自情况下由这两个车载电气系统(18，20)中的一个车载电气系统供电。

Description

具有两个压力源的制动系统以及两种制动系统操作方法
本发明涉及一种制动系统，该制动系统包括四个可液压致动的车轮制动器，其中每个车轮制动器在各自情况下指配有一个断电时关闭的出口阀，其中每个车轮制动器在各自情况下指配有一个断电时打开的入口阀，该制动系统包括可通过制动踏板致动的模拟器，其中提供了两个压力提供装置以用于在这些车轮制动器中主动建立压力。本发明还涉及相对应的操作方法。
在机动车辆工程中，“线控制动”制动组件正在被更广泛地使用。这种制动组件通常不仅具有可以由车辆驾驶员致动的主制动缸，而且还具有可电启用的压力提供装置(“线控”可启用的)，借助于这种制动组件来以“线控制动”操作模式实施车轮制动器的致动。
在这些制动系统中，尤其在具有“线控制动”操作模式的电动液压制动系统中，驾驶员并不直接触及制动器。当踏板被致动时，通常踏板分离单元和模拟器被致动，其中传感器系统检测驾驶员的制动需求。踏板模拟器用于给驾驶员提供尽可能熟悉的制动踏板感觉。检测到的制动需求导致确定设定点制动转矩，然后由此确定制动器的设定点制动压力。接着通过压力提供装置在制动器中主动建立制动压力。
因此，实际制动是藉由借助于通过开环与闭环控制单元来启用的压力提供装置在制动回路中建立的主动压力来实现的。由于制动踏板致动与压力建立是液压分离的，因此可以在这种制动系统中以方便的方式为驾驶员实现大量功能，例如ABS、ESC、TCS、坡起动辅助等。
上述制动系统中的压力提供装置还称为致动器或液压致动器。具体地，致动器被设计为线性致动器，其中，为了建立压力，将活塞轴向地移位到液压压力空间中，该液压压力空间被构造成与旋转-平移机构串联。电动马达的马达轴通过旋转-平移机构转换成活塞的轴向移位。
DE 10 2013 204 778A1公开了一种用于机动车辆的“线控制动”制动组件，该制动组件包括：串联式主制动缸，该串联式主制动缸可以由制动踏板致动，并且其压力空间在各自情况下分别通过可电致动的隔离阀连接至具有两个车轮制动器的制动回路；可启用且可停用的模拟装置，该模拟装置液压地连接至该主制动缸液压；以及可电控压力提供装置，该压力提供装置由具有液压压力空间的活塞-缸安排形成，其活塞可通过机电致动器移位，其中该压力提供装置经由两个可电致动的启动阀连接至车轮制动器的入口阀。
在这种制动系统中，通常提供了机械和/或液压后备级，通过该后备级驾驶员可以在“线控”操作模式失效或被中断时通过肌肉力量致动制动踏板来制动或停下车辆。而在正常模式中，通过踏板分离单元来在制动踏板致动与制动压力建立之间实现上述液压分离，这种分离在后备级中被消除，从而因此使驾驶员能够直接将制动介质移入制动回路中。如果借助于压力提供装置不再可以建立压力，则切换成后备级。
在正常操作期间，在所述类型的动力辅助制动组件的情况下，驾驶员致动踏板模拟器，其中此踏板致动由踏板传感器进行检测，并且确定用于致动车轮制动器的线性致动器的相应压力设定值。线性致动器从其静止位置到压力室中的前进移动将制动流体体积从线性致动器经由打开的阀移位到车轮制动器中并且因此实现压力建立。在相反的情况下，线性致动器朝其静止位置的方向返回的移动导致车轮制动器中的压力消散。借助于合适的闭环压力控制器或合适的闭环压力控制系统来执行所需系统压力的设定，其中，例如，闭环转速控制器从属于闭环压力控制器。
还已知线控制动组件，其中提供了两个压力提供装置。例如，在各自情况下，一个压力提供装置可以在一个制动回路中建立压力。
本发明所基于的目的是指明一种所述类型的具有两个压力提供装置的制动组件，该制动组件满足对故障安全操作的高要求。此外，还寻求指明一种相对应的操作方法。
关于制动组件，根据本发明实现所述目的在于，两个制动回路是以液压的方式形成的，其中，在每个制动回路中，在各自情况下，一个压力提供装置液压地连接到两个车轮制动器，并且其中，提供了两个单独的车载电气系统，并且其中，每个压力提供装置在各自情况下由这两个车载电气系统中的一个车载电气系统供电。
本发明的有利改进是从属权利要求的主题。
本发明基于以下考虑：在具有两个可电致动的压力提供装置的制动组件的情况下，为驾驶员提供即使在压力提供装置的电源发生故障的情况下也在车轮制动器中主动建立压力的后备级将是有利的。以这种方式，制动组件不需要设计成在后备级中由驾驶员进行机械干预，并且例如可以使用干式模拟器或主制动缸。
如现在已经确定的，这可以通过提供两个单独的车载电气系统来实现，其中这两个车载电气系统中的每一个车载电气系统为这两个压力提供装置中的一个压力提供装置供电。以这种方式，即使在一个车载电气系统发生故障的情况下也始终可以主动建立压力，使得在线控操作模式中可以实现后备级。
优选地，这些可电致动的压力提供装置中的每一个压力提供装置在各自情况下由这两个车载电气系统中的恰好一个或仅一个车载电气系统供电。这减少了电连接的费用。
优选的是，这些压力提供装置中的第一压力提供装置排他地由这些车载电气系统中的第一车载电气系统供电，而这些压力提供装置中的另一(第二)压力提供装置排他地由这些车载电气系统中的另一(第二)车载电气系统供电。
这两个车载电气系统是分开的。这有利地意味着这两个车载电气系统彼此电气独立，在某种意义上，第一车载电气系统的故障不会导致第二车载电气系统的故障，反之亦然。例如，这两个车载电气系统是电分隔的。
有利的是，这两个压力提供装置中的每一个压力提供装置以不可分隔的方式液压地连接到一个制动回路的车轮制动器的断电时打开的入口阀中的两个入口阀、并且以可分隔的方式连接到另一制动回路的车轮制动器的断电时打开的入口阀中的另外两个入口阀。此液压回路配置使得在正常操作模式中，这两个压力提供装置中的每一个压力提供装置可以在这两个制动回路中的恰好一个制动回路中主动建立压力，同时与另一制动回路的车轮制动器的另外两个入口阀液压地隔离。然而，在这两个压力提供装置中的一个压力提供装置发生故障的情况下，如果消除了隔离，则压力提供装置可以仍然用于在所有四个车轮制动器中主动建立压力。
优选的是，没有止回阀相对于相应的入口阀液压地并联连接。以这种方式实现的是，在入口阀切断或关闭的情况下，制动流体可以保持在车轮制动器中。
优选的是，在各自情况下，为每个入口阀提供一个关闭状态检测装置。在阀堵塞、也就是说入口阀意外关闭的情况下，在标识出关闭状态的情况下，可以通过相对应的断电时关闭的出口阀启动或执行相应车轮制动器中的压力消散。
在各自情况下，制动回路的两个入口阀优选地由同一车载电气系统供电。在这两个车载电气系统中的一个车载电气系统发生故障的情况下，相对应的入口阀移动到其断电时打开的状态，使得可以通过仍然有效的压力提供装置在相关联的制动器中建立压力。
有利的是，在每个制动回路中，在各自情况下，一个出口阀由这两个车载电气系统中的一个车载电气系统供电。在这两个车载电气系统中的一个车载电气系统发生故障的情况下，在这两个制动回路中的每一个制动回路中可以在各自情况下启用至少一个出口阀以便有针对性地建立压力。
在优选实施例中，提供了可通过制动踏板致动的模拟器，其中提供了优选地具有冗余配置的行程传感器以用于检测踏板行程。借助于踏板行程传感器，确定优选地表示设定点制动压力的驾驶员制动需求。
在优选实施例中，提供了隔离装置，通过该隔离装置，在连接位置、特别是在恰好一个连接位置，这两个制动回路彼此液压地连接，以使得每个车轮制动器液压地连接到这两个压力提供装置中的每一个压力提供装置，并且在隔离位置，这两个制动回路彼此液压地隔离。
该隔离装置优选地由这两个车载电气系统中的每一个车载电气系统供电。以这种方式实现的是，在这两个车载电气系统中的一个车载电气系统发生故障的情况下，隔离装置切换到其连接位置，使得仍然有效的压力提供装置可以在这两个制动回路中主动建立压力。
隔离装置优选地是断电时关闭的隔离阀的形式。
隔离装置有利地包括两个隔离阀，每个隔离阀由这些车载电气系统中的恰好一个车载电气系统供电。在此，优选的是，断电时打开的两个阀液压地串联连接，或者断电时关闭的两个阀液压地并联连接。
本发明的优点尤其在于，通过所描述的配置，即使在一个车载电气系统完全失效的情况下，仍然可以在所有四个车轮制动器中主动建立压力，从而实现线控后备级。因此，模拟器或主制动缸不需要液压地触及制动器。
本发明还涉及一种用于操作根据本发明的制动系统的方法。
优选的是，在这些车载电气系统中的一个车载电气系统发生故障的情况下，该隔离装置切换到其连接位置。因此可以借助于其车载电气系统未失效的压力提供装置来致动所有车轮制动器。
在这些车轮制动器中的一个车轮制动器需要压力消散并且标识出不能打开的入口阀的关闭状态的情况下，指配给该车轮制动器的出口阀优选地被打开。
将基于附图更详细地讨论本发明的示例性实施例。在附图中，在高度示意性展示中：
图1示出了优选实施例中的具有两个独立的车载电气系统的制动系统；
图2示出了在一个车载电气系统发生故障的情况下按照图1的制动系统；并且
图3示出了在一个车载电气系统发生故障的情况下按照图1的制动系统。
在所有附图中，相同的部件由相同的附图标记表示。
图1中所展示的制动系统2包括：四个可液压致动的车轮制动器4、6、8、10，模拟器12，两个压力提供装置14、16，两个独立的车载电气系统18、20，处于大气压力下的压力介质贮存器22，以及开环与闭环控制单元24。
以主制动缸的方式形成的模拟器12包括主制动缸活塞34，该主制动缸活塞布置在主制动缸壳体30中并且借助于活塞杆38联接到制动踏板42。在致动制动踏板42的情况下，主制动缸活塞34压靠弹性元件48，该弹性元件同样布置在主制动缸壳体30中。另一弹性元件50将活塞34支撑在弹性元件48上，并且当制动踏板未被致动时，将活塞34推入其静止位置。模拟器12是干式设计，也就是说它不包括填充有压力介质的压力室。模拟器12实际上是与主制动缸组合的模拟器。
这两个压力提供装置14、16都是可电致动的。
为此目的，这两个压力提供装置14、16在各自情况下具有一个电动马达60，该电动马达的旋转运动通过示意性指示的旋转-平移机构62转换成压力活塞64的平移运动，为了在车轮制动器4-10中主动建立压力，将压力活塞移位到液压压力室68中。这两个压力室68经由进入管线72连接到压力介质贮存器22，其中，在各自情况下，在压力室68与进入管线72之间布置有止回阀76，该止回阀允许压力介质从压力介质贮存器22流动到压力室68中并且阻止沿相反方向的流动。系统压力管线80将压力提供装置14液压地连接到车轮制动管线80、82，这些车轮制动管线连接到车轮制动器4、6。在各自情况下，一个断电时打开的入口阀86、88连接到相应的车轮制动管线80、82中。在入口阀86与车轮制动器4之间以及在入口阀88与车轮制动器6之间，在各自情况下，一个出口管线从相应的车轮制动管线82、84分支到压力介质贮存器22，在各自情况下，一个断电时关闭的出口阀90、92连接到该出口管线中。系统压力管线80中的压力由压力传感器98进行测量，压力传感器优选地具有冗余配置。
系统压力管线100将压力提供装置16液压地连接到车轮制动管线102、106，这些车轮制动管线连接到车轮制动器8、10。在各自情况下，一个断电时打开的入口阀110、114连接到相应的车轮制动管线102、106中。在入口阀110与车轮制动器8之间以及在入口阀114与车轮制动器10之间，在各自情况下，一个出口管线从相应的车轮制动管线102、106分支到压力介质贮存器22，在各自情况下，一个断电时关闭的出口阀120、122连接到该出口管线中。系统压力管线100中的压力由压力传感器130进行测量，压力传感器优选地具有冗余配置。
第一制动回路I包括与压力提供装置14液压地连接的两个车轮制动器4、6。第二制动回路II包括与压力提供装置16液压地连接的两个车轮制动器8、10。
这两个制动回路I、II可以借助于断电时关闭的隔离装置150而彼此液压地连接，并且在该示例中，隔离装置设计为可电致动的回路隔离阀。
这两个制动回路I、II分为黑色和白色；制动回路I的两个车轮制动器4、6是前轮制动器，而制动回路II的两个车轮制动器8、10是后轮制动器。
在两个压力提供装置14、16的情况下，在各自情况下借助于转子位置传感器160测量转子位置，转子位置传感器优选地具有冗余配置。温度传感器162测量马达线圈的温度。借助于踏板行程传感器170测量制动踏板42的踏板行程，踏板行程传感器优选地具有冗余配置。
在两个车载电气系统中的一个发生故障的情况下，制动系统2仍然能够在所有四个车轮制动器4、6、8、10中主动建立制动压力。为此目的，压力提供装置14由车载电气系统18(用B1表示)供电，而压力提供装置16由车载电气系统20(用B2表示)供电。
回路隔离阀150可由车载电气系统18、20两者切换，并且也由车载电气系统18、20(用B1和B2表示)供电。
入口阀86、88由车载电气系统18(在各自情况下用B1表示)供电，并且入口阀110、114由车载电气系统20(在各自情况下用B2表示)供电。
在制动回路I中，出口阀90由车载电气系统18(用B1表示)供电，而出口阀92由车载电气系统20(用B2表示)供电。在制动回路II中，出口阀120由车载电气系统18(用B1表示)供电，而出口阀122由车载电气系统20(用B2表示)供电。
制动系统2有利地包括总共仅九个电磁阀。
图2展示了在一个能量源、特别是车载电气系统18(B1)发生故障而车载电气系统20(B2)继续正常工作的情况下根据图1的制动系统2。压力提供装置14被停用，因为它不再由车载电气系统18供电。
不再能够被供应能量的出口阀90、120处于其断电关闭状态。不再能够被供应能量的入口阀86、88处于其断电打开状态。出口阀92、122是可切换的。入口阀110、114是可切换的。向压力提供装置15供应车载电气系统20的能量。可由车载电气系统18、20两者供电的隔离阀150是可切换的，并且处于其断电关闭状态。
即使在车载电气系统18完全失效的情况下，压力提供装置16也可以在所有四个车轮制动器4、6、8、10中建立制动压力。为此目的，隔离阀150切换到其断电打开位置。图3示出了处于此状态的制动系统2的配置。在制动回路II中，入口阀110、114由于其由车载电气系统20(B2)供电而保持可由制动回路II切换。入口阀86、88不再是可切换的，并且处于断电打开状态。由于隔离阀150打开，在压力提供装置16与制动回路I之间产生液压连接，使得借助于压力提供装置16也可以通过打开的入口阀86、88在车轮制动器4、6中建立压力。
在这两个制动回路I、II中的每一个中，出口阀92、122仍然是可切换的。以这种方式，在各自情况下，车轮制动器4、6和8、10两者分别借助于仍可切换的出口阀92、122可以消散车轮压力(特别是即使在隔离阀150关闭的情况下也是如此)。此外，在选择低(select-low)的过程中可以进行闭环ABS控制，其中相应的出口阀92、122用作压力控制阀。
根据本发明的制动系统优选地至少包括一个第一车轮制动器(4)、一个第二车轮制动器(6)、一个第三车轮制动器(8)和一个第四车轮制动器(10)、以及用于在这些车轮制动器中主动建立压力的第一可电控压力提供装置14和第二可电控压力提供装置16。第一制动回路I和第二制动回路是以液压的方式形成的，其中，在第一制动回路I中，第一压力提供装置14液压地连接到第一车轮制动器4和第二车轮制动器6，并且在第二制动回路II中，第二压力提供装置16液压地连接到第三车轮制动器8和第四车轮制动器10。此外，提供了第一车载电气系统18和与第一车载电气系统分开的第二车载电气系统20，其中第一压力提供装置14尤其排他地由第一车载电气系统18供电，而第二压力提供装置16尤其排他地由第二车载电气系统20供电。
第一压力提供装置14以不可分隔的方式液压地连接到第一制动回路I的第一车轮制动器4和第二车轮制动器6的断电时打开的入口阀86、88并且以可分隔的方式连接到第二制动回路II的车轮制动器8、10的断电时打开的入口阀110、114。第二压力提供装置16以不可分隔的方式液压地连接到第二制动回路II的第三车轮制动器8和第四车轮制动器10的断电时打开的入口阀110、114并且以可分隔的方式连接到第一制动回路I的车轮制动器4、6的断电时打开的入口阀86、88。
换句话说，特定制动回路的相对应的压力提供装置直接连接到所述制动回路的车轮制动器的入口阀、并且以可分隔的方式连接到另一制动回路的车轮制动器的入口阀。特定制动回路的相对应的压力提供装置优选地通过隔离装置150以可分隔的方式连接到另一制动回路的车轮制动器的入口阀。
因此，表述“以不可分隔的方式液压地连接”应在“直接液压地连接”的意义上加以理解，也就是说在液压连接中，没有例如阀等元件，通过该元件可以以受控方式反复产生连接或切断连接。

Claims (15)

1.一种制动系统(2)，包括四个可液压致动的车轮制动器(4，6，8，10)，其中每个车轮制动器(4，6，8，10)在各自情况下指配有一个断电时关闭的出口阀(90，92，120，122)，并且其中，每个车轮制动器(4，6，8，10)在各自情况下指配有一个断电时打开的入口阀(86，88，110，114)，
该制动系统包括可通过制动踏板(42)致动的模拟器(12)，
其中，提供了两个压力提供装置(14，16)以用于在这些车轮制动器(4，6，8，10)中主动建立压力，
其特征在于，
两个制动回路(I，II)是以液压的方式形成的，其中，在每个制动回路(I，II)中，在各自情况下，一个压力提供装置(14，16)液压地连接到两个车轮制动器(4，6，8，10)，并且其中，提供了两个单独的车载电气系统(18，20)，并且其中，每个压力提供装置(14，16)在各自情况下由这两个车载电气系统(18，20)中的一个车载电气系统供电。
2.如权利要求1所述的制动系统(2)，其中，这些压力提供装置(14；16)中的每一个压力提供装置在各自情况下由这两个车载电气系统(18；20)中的恰好一个车载电气系统供电。
3.如权利要求1或2所述的制动系统(2)，其中，这些压力提供装置中的第一压力提供装置(14)排他地由这些车载电气系统中的第一车载电气系统(18)供电，而另一压力提供装置(16)排他地由另一车载电气系统(20)供电。
4.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(2)，其中，这两个压力提供装置(14，16)中的每一个压力提供装置以不可分隔的方式液压地连接到一个制动回路(I，II)的车轮制动器(4，6；8，10)的断电时打开的入口阀(86，88，110，114)中的两个入口阀、并且以可分隔的方式连接到另一制动回路(I，II)的车轮制动器(4，6；8，10)的断电时打开的入口阀(86，88，110，114)中的另外两个入口阀。
5.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(2)，其中，没有止回阀相对于相应的入口阀(86，88，110，114)液压地并联连接。
6.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(2)，其中，在各自情况下，为这些入口阀(86，88，110，114)中的每一个入口阀提供一个关闭状态检测装置。
7.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(2)，其中，在各自情况下，制动回路(I，II)的两个入口阀(86，88；110，114)由同一个车载电气系统(18，20)供电。
8.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(2)，其中，在每个制动回路(I，II)中，在各自情况下，一个出口阀(90，92，120，122)由这两个车载电气系统中的一个车载电气系统供电。
9.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(2)，其中，提供了行程传感器以用于检测该制动踏板(42)的踏板行程。
10.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(2)，其中，提供了隔离装置(150)，通过该隔离装置，在连接位置这两个制动回路(I，II)彼此液压地连接，以使得每个车轮制动器(4，6，8，10)液压地连接到这两个压力提供装置(14，16)中的每一个压力提供装置，并且在隔离位置这两个制动回路彼此液压地隔离。
11.如权利要求10所述的制动系统(2)，其中，该隔离装置(150)由这两个车载电气系统(18，20)中的每一个车载电气系统供电。
12.如权利要求10或11所述的制动系统(2)，其中，该隔离装置(150)形成为断电时关闭的隔离阀。
13.如权利要求10或11所述的制动系统(2)，其中，该隔离装置(150)包括两个隔离阀，每个隔离阀由这些车载电气系统(18，20)中的恰好一个车载电气系统供电。
14.一种用于操作如前述权利要求中任一项所述的制动系统(2)的方法，其中，在这些车载电气系统(18，20)中的一个车载电气系统发生故障的情况下，该隔离装置切换到其连接位置。
15.一种用于操作如权利要求1至13中任一项所述的制动系统(2)的方法，其中，在这些车轮制动器(4，6，8，10)中的一个车轮制动器需要压力消散并且标识出不能打开的入口阀(86，88；110，114)的关闭状态的情况下，指配给该车轮制动器(4，6，8，10)的出口阀(90，92，120，122)被打开。
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