CN110194138A - 具有两个机电式制动压力生成装置的机动车的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的制动系统，包括两个机电式的制动压力生成装置，以用于在至少两个车轮制动缸中产生液压制动压力，其中第一制动压力生成装置被构造为液压系统，具有用于操作至少一个泵的第一电动致动器，并且被设置为通过在至少两个车轮制动缸中针对性的车轮个体的压力调制而实现对机动车的行驶动态调节，其中第二制动压力生成装置被构造为活塞缸装置，具有至少一个活塞，该活塞限定液压室并且能够通过操作第二电致动器被调节，以改变液压室的容积，其中第一制动压力生成装置和第二制动压力生成装置彼此串联地布置，其中第一制动压力生成装置通过相应的直接的液压连接与至少两个车轮制动缸连接。

Description

具有两个机电式制动压力生成装置的机动车的制动系统
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的制动系统，包括两个机电式的制动压力生成装置，以用于在至少两个车轮制动缸中产生液压制动压力，其中第一制动压力生成装置被构造为液压系统，具有用于操作至少一个泵的第一电动致动器，并且被设置为通过在至少两个车轮制动缸中针对性的车轮个体的压力调制而实现对机动车的行驶动态调节，其中第二制动压力生成装置被构造为活塞缸装置，具有至少一个活塞，该活塞限定液压室并且能够通过操作第二电致动器被调节，以改变液压室的容积，其中第一制动压力生成装置和第二制动压力生成装置彼此串联地布置，其中第一制动压力生成装置通过相应的直接的液压连接与至少两个车轮制动缸连接。
背景技术
目前的机动车制动系统被设计用于由车辆驾驶员通过持续地液压干预车轮处的制动力生成来进行控制。在制动系统失效的情况下，驾驶员通过操纵制动踏板确保仍然可以向车辆的车轮施加足够的制动力。
今天已知的所谓的耦合式制动系统或辅助动力制动系统例如是iBooster和ESP。此外，已知的解耦式制动系统或外部动力制动系统例如是Robert Bosch GmbH的IPB。解耦式制动系统具有完整的线控功能，即驾驶员不具有直接干预(进入踏板感觉模拟器)。然而，这些系统也实现在备用中仍然提供液压干预。当前的外部动力制动系统(例如IPB)不是电冗余的。因此，为了在高度自动驾驶车辆和全自动车辆中使用，必须安装另一个液压单元，例如RBU(冗余制动单元)。对于具有高度自动化的车辆(即高度自动化和自动驾驶的车辆)，驾驶员至少对于作为回退级别的一定反应时间不能顾及。因此，必须冗余地执行所有与安全相关的系统(例如制动器、转向器等)。
发明内容
有利地，根据本发明的制动系统允许模块化的制动系统结构，其适合于在过渡到部分自动化和高度自动化的车辆以及电动车辆时，实现对于整个车辆平台的低制动系统成本，并且提供高度安全性，以例如避免制动系统外围设备措施，例如避免冗余的车载网络。
根据本发明的制动系统是用于机动车的制动系统，包括两个不依赖于驾驶员力量的制动压力生成装置以用于在至少两个车轮制动缸中产生液压制动压力，其中第一制动压力生成装置被构造为液压系统，具有用于操作至少一个泵的第一电致动器，并且被设置为通过在至少两个车轮制动缸中针对性的车轮个体的压力调制而实现对机动车的行驶动态调节，其中第二制动压力生成装置被构造为活塞缸装置，具有至少一个活塞，该活塞限定液压室并且能够通过操作第二电致动器被调节，以改变所述液压室的容积，其中第一制动压力生成装置和第二制动压力生成装置彼此串联地布置，其中第一制动压力生成装置通过相应的直接的液压连接与至少两个车轮制动缸连接。
应当理解，制动系统具有两个压力生成器，其能够不依赖于驾驶员而移动液压流体或建立压力。在此，流体位移或压力建立是自动实现的。这例如通过机电技术、如电致动器(例如电动机)来实现。
“不依赖于驾驶员力量的压力生成”尤其应理解为与驾驶员不存在机械或液压联接。即，例如在这些压力生成器中不通过电动机和制动踏板进行耦合的压力生成。在实际执行中，第二制动压力生成装置例如被构造为，不包括驾驶员对活塞的机械干预可能性。在此，驾驶员制动需求例如由制动踏板行程传感器接收，并且通过电致动器的电子控制部来实现，该电致动器又调节活塞并因此移动流体或者建立压力。在这种意义上，压力生成与驾驶员制动需求相关，但是实际上与驾驶员生成的压力无关，或者不依赖于驾驶员力量。此外，如果例如在(部分)自动驾驶模式中检测到制动需求，则压力生成也可以是自动的并且不依赖于驾驶员制动需求。
例如，第一制动压力生成装置也不包括驾驶员的机械联接或机械干预可能性。然而，第一制动压力生成装置被构造为将由驾驶员产生的制动压力传递给车轮制动缸。这可以根据需要进行调制。压力调制可以被理解为制动压力的建立、消除或保持。通过该压力调制尤其影响行驶动态，特别是执行行驶稳定性控制(ESP)。由此实现对车辆运动的控制，并且避免车辆过度转向和/或转向不足。当然，由此可以实现制动防滑调节(ABS)。第一制动压力生成装置的液压回路可以被构造为使得存在制动回路的X分区以及II分区。术语压力建立单元、制动压力生成装置、制动压力生成器和压力生成器应同义使用。
第二制动压力生成装置被构造为主制动系统，并且第一制动压力生成装置被构造为次制动系统。主制动系统和次制动系统彼此串联布置，或者彼此液压耦合。这是，第一制动压力生成装置连接到车轮制动缸，即，液压连接。所描述的“直接连接”应该理解为，在它们之间没有连接其他的压力生成装置。此外，第一压力生成装置和车轮制动缸之间也没有阀。通过第一制动压力生成装置的压力生成或压力调制通过第一制动压力生成装置的液压连接而作用在机动车的所有车轮上。在这种情况下，机动车特别是每个车轮都具有车轮制动缸。第一制动压力生成装置和第二制动压力生成装置彼此具有至少一个液压连接可能性。例如，连接可以通过分离阀液压耦合和解耦。因此，第二制动压力生成装置例如可以与车轮制动缸去耦。
第二制动压力生成装置(主制动系统)被实施为所谓的柱塞系统(活塞缸装置)。在这里，柱塞优选地可以单回路地构造，因为在主制动系统失灵的情况下，通过双回路的驾驶员机械干预提供了通用的双回路(双回路串联主制动缸)和双回路ESP。通过省去浮动活塞，这对于执行双回路柱塞具有显著的成本优势，并且实现致动器的简单连接。备选地，也可以考虑双回路柱塞系统，以确保高安全性要求。应该注意的是，即使设计为双回路柱塞的第二制动压力生成装置也是不依赖于驾驶员的制动压力生成装置，即，没有与制动踏板的机械连接。
通过使用柱塞系统作为主制动系统，仍然可以实现整个系统中的最佳NVH性能。这也允许简单而准确的监控和调节：其中与其他方案(例如泵)相比，位置和体积以及压力建立信息可以被更容易和准确地检测。通过两个不同的制动压力生成装置的组合和特别布置，也可以实现所谓的冗余：ESP系统可以在特定功能下支持柱塞系统，例如在HBB(液压制动升压)或HBC(液压增益故障补偿)中。在主制动系统发生故障的情况下，仍然提供具有纵向和侧向稳定性的完整ESP功能可用。
有利地，这还允许降低模块化平台的制动系统成本。根据要求，为每种车型使用最有利的制动系统。特别是在自动或半自动车辆中，这种系统提供了广泛的优点。因此，例如主动踏板解构使得可以使驾驶员的错误操作无效，并且能够在不受其影响的情况下继续主动制动。此外，制动助力器可以由所提供的踏板解耦和单独的压力建立单元(第二制动压力生成装置)代替，ESP可以不加改变地使用。此外，与现今的冗余制动系统相比，本发明具有更低的重量和体积，特别是相对于隔板上的特别包装关键部件。此外，在恢复过程中不需要进行体积混合，并且与完全踏板耦合的系统相比，可以完全恢复原状，将制动压力主动地调节到零。由此，避免了降低恢复效率的残余压力。
在制动系统的有利实施例中，第二制动压力生成装置经由第一制动压力生成装置与至少两个车轮制动缸连接。
这理解为，两个压力生成器的构造和布置被实施为，第一压力生成器允许压力从第二压力生成器传递到车轮制动器。在此，第一压力生成器(至少部分地)形成第二压力生成器和车轮制动缸之间的液压连接。柱塞系统实际上通过ESP系统对制动液施加压力。当然，ESP系统可以调制流量。
在一个可能的实施例中，第一制动压力生成装置被构造为ESP装置，该第一制动压力生成装置具有多个阀，特别是12个电磁阀，以及具有至少一个储存室，特别是2个储存室。
这理解为，第一制动压力生成装置实现全部的ESP功能。例如在轿车中，ESP例如被设计为双回路系统，每个回路分别具有一个低压储存器、一个反冲泵、两个入口和出口阀以及一个压力保持阀和压力调节阀(USV)以及一个高压切换阀(HSV)。有利地，常规ESP模块用作第一制动压力生成器。常规ESP模块的1:1采用使得可以实现与现有规模效应相比非常低的总系统成本，并且避免了对所有车型的重复或新的应用花费。
在一个优选的实施例中，制动系统包括驾驶员制动压力生成装置，特别是驾驶员制动压力生成装置通过至少一个第一分离阀与第一制动压力生成装置连接。
驾驶员制动压力生成装置应理解为例如主制动缸或串联式主缸理解，或理解为真空助力器(气动支持的主制动缸)或iBooster(机电支持/驱动的主制动缸)。这里包括驾驶员对制动液的直接干预。因此，例如脚制动踏板允许与活塞的直接机械连接，通过活塞的移动使得制动流体运动并且建立制动压力。驾驶员制动压力生成装置与第一制动压力生成器液压连接。此外，驾驶员制动压力生成装置经由第一制动压力生成器与至少两个车轮制动缸连接。
柱塞系统可以单独于主制动缸而生成的液压流体压力，其通过在其中分别布置有切换阀的流体管路而与第一压力生成装置的制动回路流体上耦合。此外，主制动缸可以独立于柱塞系统而产生液压流体压力，其通过在其中分别布置有切换阀的流体管路而与第一压力生成器的制动回路流体上耦合。因此，这两个压力生成器彼此并行布置。由于存在驾驶员对车轮制动缸的干预可能性，例如可以省去用于控制致动器的冗余车载网络。
借助于分离阀，主制动缸的液压连接可以与车轮制动缸耦合或解耦。例如，为此可以使用常开分离阀。该压力回路可以设计成双回路的。相应地，提供两个分离阀，每个流体管路一个分离阀。驾驶员制动压力生成装置的分离阀防止由第二压力生成器产生的压力(或者移动的流体)进入主制动缸的液压室，从而使得压力实际上传递到车轮制动缸。
在备选的改进方案中，在第一状态下形成驾驶员制动压力生成装置与至少两个车轮制动缸之间的液压连接，并且在第二状态下形成驾驶员制动压力生成装置与制动感觉模拟器之间的液压连接。
这理解为，该系统允许驾驶员液压地耦合到制动过程或与其解耦。在耦合(第一)状态下，机械液压的驾驶员干预可以施加在车轮制动缸上。在解耦(第二)状态下，驾驶员不能干预，仅进入制动踏板模拟器。驾驶员通过阀与制动系统主动解耦，并且所需的踏板感觉通过模拟器生成。因此，可以将该系统称为主动踏板解耦系统。
在一个有利的实施例中，第二制动压力生成装置借助于至少一个第二分离阀连接到第一制动压力生成装置。
这可以理解为，第二压力生成器可以通过分离阀与第一压力生成器解耦。在双回路系统的情况下，相应地设置两个分离阀。分离阀与第二压力生成器相关联。因此，与驾驶员制动压力生成装置中的分离阀不同。然而，第二压力产生器的分离阀以类似的方式防止由驾驶员生成的压力(或者移动的流体)通入第二压力生成器的液压室，并因此使得该压力实际上被引导到车轮制动缸。
在一个可能的实施例中，制动系统被构造为封闭的制动系统。
这理解为，整个制动系统实施为封闭系统。即，在ABS情况下，制动流体经由排气阀进入低压储存器，或者离开储存室，并通过次级系统的回流泵再次进入进气阀上方的制动回路。有利地，在封闭系统中，不需要对主制动系统(柱塞系统)的补给。由于省去了补给情况下的压力维持阶段，因此可以实现功能减少和性能益处。
在一个优选实施例中，第一和第二制动压力生成装置分别由单独的控制器控制。
这应理解为，相应的压力生成器的电致动器分别由控制器控制。两个控制器有利地连接到一个车载网络。
在一个备选实施例中，控制器连接到不同的车载网络。由此实现系统安全性的提高。
在一个备选实施例中，制动系统具有多个结构单元，其中：第一结构单元包括第一制动压力生成装置；第二结构单元包括第二制动压力生成装置、至少一个第二分离阀、驾驶员制动压力生成装置、至少一个第一分离阀和制动感觉模拟器。
有利地，所谓的2箱设计允许在整个车辆中的几何集成中的高度模块化和灵活性。
在一个优选实施例中，制动系统具有多个结构单元，其中：第一结构单元包括第一制动压力生成装置；第二结构单元包括第二制动压力生成装置和至少一个第二分离阀；并且第三结构单元包括驾驶员制动压力生成装置、至少一个第一分离阀和制动感觉模拟器。
所谓的3箱设计进一步提高了整车几何集成的模块性和灵活性。这导致特定的封装优势(作为位于隔板上的较小箱和第二压力生成器的箱可以任意定位)和NVH优点(因为第二压力生成器及其发动机的箱不再位于隔板上，因此可以实现优化的(更好/更缓和/更长)声传输路径)。
根据本发明，还提供了一种用于操作以上描述的车辆的制动系统的方法，其中制动系统至少暂时地在以下模式中的一个模式下被操作：
-在第一模式中，主制动缸与至少两个车轮制动缸液压解耦，并且至少通过第二制动压力生成装置生成车轮制动缸中的制动压力，并且第一制动压力生成装置执行车轮个体的制动压力调制；
-在第二模式中，主制动缸与至少两个车轮制动缸液压解耦，并且至少通过第一制动压力生成装置生成车轮制动缸中的制动压力，并且第一制动压力生成装置执行车轮个体的制动压力调制；
-在第三模式中，主制动缸与至少两个车轮制动缸耦合，并且至少通过主制动缸生成车轮制动缸中的制动压力，并且第一制动压力生成装置执行车轮个体的制动压力调制和/或制动力增强(HBC)。
附图说明
应当注意，说明书中单独列出的特征可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并且示出了本发明的其他实施例。参考附图，从对实施例的描述中，可以得到本发明的其他特征和目的。其中：
图1示出了本发明的制动系统的可能的第一实施方式；
图2示出了本发明的制动系统的可能的备选实施方式；
图3示出了本发明的制动系统的可能的另一替代备选实施方式；
图4示出了可能的方法步骤。
具体实施方式
图1示出了本发明的制动系统19的可能的第一实施方式的示意图。这里，第一压力生成装置1被构造为液压ESP系统。ESP系统被构造为结构单元18a。除了电致动器5，该单元还包括泵6和阀11(高压切换阀，以及换向阀、进气阀、排气阀)以及储存室12。这里，涉及典型的ESP系统，该系统的功能是已知的。ESP系统包括在主制动缸13(或者第二制动压力生成装置2)的方向上的两个液压连接，以及在车轮制动液缸4a、4b、4c、4d的方向上的4个液压连接。
第二制动压力生成装置2被构造为柱塞系统7。电致动器10调节活塞8，活塞8限定液压室9。通过调节将液压流体压出或吸出压力室。分离阀16允许第二制动压力生成装置与第一压力生成器的制动系统的耦合和解耦。
第二制动压力生成装置2与驾驶员制动压力生成装置3一起构造在结构单元18b中。这包括主制动缸13和制动感觉模拟器15。分离阀14允许驾驶员制动压力生成装置与第一压力生成器的制动系统耦合和解耦。同样地，主制动缸通过分离阀与制动感觉模拟器15连接。在驾驶员操纵制动踏板时，通过以上示出的主制动系统(主系统)中的电控制部，关闭驾驶员路径中的两个分离阀14并且打开模拟器和柱塞路径16中的分离阀。结果，驾驶员与制动系统解耦，并且制动流体容积仅被移动到踏板感觉模拟器15中，使得经历已知的方式和力冲击。主系统根据确定的驾驶员制动需求而通过柱塞系统7调节所需的液压以使车辆减速。已知的车辆稳定功能(ESP、TCS、ABS等)以及必要时的附加功能由第一压力生成器1的ESP系统单独地实施。提供了两个控制器17a、17b用于控制致动器5或10。
如果车辆引起自动制动并禁用上级协调系统，驾驶员制动需求(如儿童在自动驾驶汽车中玩耍并可能无意中操纵制动踏板)的实现(“驾驶员”操纵踏板)不导致车辆减速增加，并且制动系统由于主动的踏板解耦而继续独立于上级协调系统要求的用于车辆减速的制动压力。在踏板解耦系统的故障的情况下，驾驶员通过阀14的常设状态被机械/液压地直接耦合到地基，并且踏板感觉模拟器15和柱塞7被解耦，即，驾驶员可以利用施加的踏板力，利用现有的液压实现，在车辆的车轮处直接建立制动力。
图2示出了本发明的制动系统19的备选实施方式。与以上描述的实施方式不同地，柱塞系统包括双回路柱塞。也就是说，形成两个液压室9。此外，存在2个活塞8，其可以通过致动器10调节。
图3示出了本发明的制动系统19的另一备选实施方式。与以上描述的图1中的实施方式不同地，现在有三个结构单元。第一结构单元18a不变地包括具有ESP系统的第一制动压力生成装置1。第二结构单元18b包括第二制动压力生成装置2(在柱塞系统的单回路实施方式中示出，但是当然可以在双回路实施方式中考虑)。结构单元18c现在包括驾驶员制动压力生成装置3，其具有主制动缸13和制动感觉模拟器以及相关的分离阀。
在图4中示出了本发明的实施例的方法步骤。在这里，在第一步骤S1中开始该方法。在第二步骤S2中，制动系统以选定的模式操作。在最后的步骤S3中，结束该方法。

Claims (12)

1.一种用于机动车的制动系统(19)，所述制动系统包括两个不依赖于驾驶员力量的制动压力生成装置(1，2)以用于在至少两个车轮制动缸(4a，4b)中产生液压制动压力，
其中第一制动压力生成装置(1)被构造为液压系统，具有用于操作至少一个泵(6)的第一电致动器(5)，并且被设置为通过在所述至少两个车轮制动缸(4a，4b)中针对性的车轮个体的压力调制而实现对所述机动车的行驶动态调节，
其中第二制动压力生成装置(2)被构造为活塞缸装置(7)，具有至少一个活塞(8)，所述活塞限定液压室(9)并且能够通过操作第二电致动器(10)而被调节，以改变所述液压室(9)的容积，
其中所述第一制动压力生成装置(1)和所述第二制动压力生成装置(2)彼此串联地布置，
其中所述第一制动压力生成装置(1)通过相应的直接的液压连接与所述至少两个车轮制动缸(4a，4b)连接。
2.根据权利要求1所述的制动系统(19)，其中所述第二制动压力生成装置(2)经由所述第一制动压力生成装置(1)与所述至少两个车轮制动缸(4a，4b)连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(19)，其中所述第一制动压力生成装置(1)被构造为ESP装置，所述第一制动压力生成装置具有多个阀(11)、特别是12个电磁阀(11)，以及具有至少一个储存室(12)、特别是2个储存室(12)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(19)，其中所述制动系统(19)包括驾驶员制动压力生成装置(3)，特别是所述驾驶员制动压力生成装置(3)通过至少一个第一分离阀(14)与所述第一制动压力生成装置(1)连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(19)，其中在第一状态中形成所述驾驶员制动压力生成装置(3)与所述至少两个车轮制动缸(4a，4b)之间的液压连接，并且在第二状态中形成所述驾驶员制动压力生成装置(3)与制动感觉模拟器(15)之间的液压连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(19)，其中所述第二制动压力生成装置(2)通过至少一个第二分离阀(16)与所述第一制动压力生成装置(1)连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(19)，其中所述制动系统(19)被构造为封闭的制动系统。
8.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(19)，其中所述第一制动压力生成装置(1)和所述第二制动压力生成装置(2)分别由单独的控制器(17a，17b)控制。
9.根据权利要求8所述的制动系统(19)，其中所述控制器(17a，17b)被连接到不同的车载网络。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的制动系统(19)，其中所述制动系统(19)具有多个结构单元(18a，18b)，其中
第一结构单元(18a)包括所述第一制动压力生成装置(1)；并且
第二结构单元(18b)包括所述第二制动压力生成装置(2)、所述至少一个第二分离阀(16)、所述驾驶员制动压力生成装置(3)、所述至少一个第一分离阀(14)和所述制动感觉模拟器(15)。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的制动系统(19)，其中所述制动系统(19)具有多个结构单元(18a，18b，18c)，其中
第一结构单元(18a)包括所述第一制动压力生成装置(1)；
第二结构单元(18b)包括所述第二制动压力生成装置(2)和所述至少一个第二分离阀(16)；并且
第三结构单元(18c)包括所述驾驶员制动压力生成装置(3)、所述至少一个第一分离阀(14)和所述制动感觉模拟器(15)。
12.一种用于操作根据权利要求1至11中任一项所述的车辆的制动系统(19)的方法，其中所述制动系统(19)至少暂时地在以下模式中的一个模式下被操作：
在第一模式中，主制动缸(13)与所述至少两个车轮制动缸(4a，4b)液压解耦，并且至少通过所述第二制动压力生成装置(2)生成所述车轮制动缸(4a，4b)中的制动压力，并且所述第一制动压力生成装置(1)执行车轮个体的制动压力调制；
在第二模式中，所述主制动缸(13)与所述至少两个车轮制动缸(4a，4b)液压解耦，并且至少通过所述第一制动压力生成装置(1)生成所述车轮制动缸(4a，4b)中的制动压力，并且所述第一制动压力生成装置(1)执行车轮个体的制动压力调制；
在第三模式中，所述主制动缸(13)与所述至少两个车轮制动缸(4a，4b)耦合，并且至少通过所述主制动缸(13)生成所述车轮制动缸(4a，4b)中的制动压力，并且所述第一制动压力生成装置(1)执行车轮个体的制动压力调制和/或制动力增强。
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