CN110402212B - 操作机动车的制动设备的控制装置的方法以及控制装置和机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作机动车(10)的制动设备(14)的控制装置(12)的方法，其中，控制装置(12)从驾驶员辅助系统(11)接收制动请求(16)，并且确定制动设备(14)的制动运行参量的目标值(21)，并且针对制动运行参量确定时间上的理想曲线(22)，理想曲线在遵守预先确定的加加速度标准(24)的情况下逐渐运行到目标值(21)，并且确定制动运行参量的实际值(25)相对于理想曲线(22)的调节误差(29)，并且基于调节单元(PI)根据调节误差(29)，确定针对制动设备(14)的制动压力泵(19)的调节器(20)的请求值(18)。本发明设置为，控制装置(12)确定借助制动压力泵(19)最大可实现的制动运行参量的时间上的梯度(27)，并且检查梯度(27)是否满足冻结标准(33)，并且在满足冻结标准时，限制调节单元(PI)的至少一个调节运行参量(31)和/或制动请求(16)的梯度。

Description

操作机动车的制动设备的控制装置的方法以及控制装置和机 动车
技术领域
本发明涉及一种用于借助控制装置来控制机动车的制动设备的方法。通过所述方法，根据驾驶员辅助系统的制动请求，来进行或者激活机动车的制动。控制装置以及具有根据本发明的控制装置的机动车也属于本发明。
背景技术
在机动车中，驾驶员辅助系统可以减轻驾驶员的所谓的驾驶任务的负担，也就是说，例如能够在驾驶员不干预的情况下进行纵向引导(加速和制动)和/或横向引导(转向)。这种驾驶员辅助系统的一个示例是距离和速度调节设备(ACC(Adaptive Cruise Control，自适应巡航控制)，即距离调节自动设备(Abstandsregelautomat))。具有纵向调节要求的驾驶员辅助系统的另一个示例是停车辅助设备。在此，驾驶员辅助系统本身不会为了实现或者控制所需要的负加速度(制动)而干预制动设备。
相反，为了执行制动请求(即实现负加速度，以进行制动)，设置级联结构的调节器，其方式是，驾驶员辅助系统的运动调节器(外部级联)将其关于车辆运动的制动请求输出或者发出至一个或两个动态调节器(内部级联)，然后，动态调节器将预先给定的额定加速度、即制动请求所请求的加速度值，换算成例如制动力矩或者制动力或者制动压力的对应的值，然后基于该值，调节实际的制动设备。这里描述的参量：制动力矩、制动力和制动压力，可以相互等同地使用，因此下面将其统称为制动过程的运行参量或者简称为制动运行参量。
由此，内部级联的动态调节器向可供其使用的执行器，施加从驾驶员辅助系统接收到的制动请求，其中，为此，正好将制动请求换算为制动运行参量、即例如制动力矩的请求值。在此，作为执行器，可以使用机动车的制动设备的制动压力泵。动态调节器又通过预先给定用于制动压力泵的调节器的额定值或者请求值，来间接地控制该制动压力泵。
由此，通过这种级联的调节或者调节链，得到以下用于根据驾驶员辅助系统的制动请求，在制动设备中调整制动运行参量的流程：
在驾驶员辅助系统与制动设备之间具有动态调节器。这种动态调节器可以由机动车的控制装置的调节装置提供。根据本发明的方法与该控制装置相关。控制装置从驾驶员辅助系统、例如距离调节自动设备，接收制动请求、即加速度值、例如-1m/s2。然后，针对该制动请求，确定制动设备的制动运行参量的固定目标值，即例如制动力矩。该目标值给出实现所请求的制动加速度的制动运行参量的值。
然而，可以不立即设置该目标值，因为这将导致制动运行参量的突然变化，即例如将导致制动力矩突然或者阶跃式地增大到例如-1m/s2。为了车辆乘客，这应当避免或者防止，因为这种变化因此也将导致机动车的加速度(在此是负加速度)阶跃式地增大。相反，感兴趣的是，机动车的加速度的逐渐增大或者逐渐变化。加速度的导数称为加加速度(Ruck)。也就是说，该加加速度在数学的范畴内是连续可微的。优选感兴趣的是恒定的加加速度的值。换言之，一般来说，加加速度应当满足预先给定的边界条件，该边界条件在此称为加加速度标准。也就是说，目标值是在预先确定的持续时间内，例如在两秒内或者一般地例如在小于五秒的其它值内逐渐调整的值。
现在，如果控制装置从驾驶员辅助系统收到具有负加速度值的制动请求，那么因此附加地适用该加加速度标准。也就是说，必须通过使得机动车的加速度例如恒定地变化的方式，来得到例如制动运行参量的变化。因此，为了达到目标值，首先确定时间上的理想曲线，时间上的理想曲线在遵循加加速度条件的情况下逐渐实现目标值。理想曲线例如可以在起始值为0时开始，因为在一开始，在接收到制动请求时，制动器是未激活的。现在，调节单元借助其动态调节器，为布置在制动设备的制动压力泵下游的调节器设置额定值，更确切地说，只是不直接设置制动运行参量的目标值，而是设置变化的额定值，变化的额定值在此称为请求值，并且以理想方式随着时间按照理想曲线变化，也就是说，逐渐增大到目标值，并且在此满足加加速度标准。因此，借助请求值，用信号通知制动压力泵，为了产生或者设置制动运行参量，制动设备应当设置或者产生什么制动压力。
然而，请求值并不精确地按照理想曲线来设置。因此，确定制动运行参量、即例如制动力矩的实际值相对于理想曲线的调节误差，然后，动态调节器根据调节误差调整请求值，并且才在制动设备的制动压力泵的调节器处设置该调整后的请求值。
以这种方式，借助动态调节器和布置在下游的制动压力泵的调节器，来预先给定或者设定制动运行参量，可能出现如下问题，即，制动设备可能具有与当前的制动压力相关的动态特性，使得制动设备在设置制动运行参量时最大能够实现的时间梯度发生改变。该梯度特别是可能小于动态调节器本身的动态特性。由此，动态调节器产生随着时间不断地进一步增长或者增大的调节误差，因为制动设备以其较低的动态特性不能足够快地减小调节误差。在制动设备不能通过设置足够的时间梯度来避免或者减小调节误差的情况下的调节误差的这种增长称为WindUp(饱和)。
为了避免这种WindUp，从DE 196 16 732 B4中已知，仅在要设定的实际值几乎已经达到额定值的情况下，减速调节器才调整其积分分量。相反，如果实际值与额定值差距尚大，则不调整积分分量，而是设置为0。仅考虑实际值与额定值之间的差具有如下缺点：在某些情况下不使用制动设备的潜能，即，制动设备的制动压力泵可以设置的最大可实现的时间梯度。因此，也就是说，有意义的可能是，如果制动设备在当前的工作点具有能够补偿调节误差的足够的动态特性，则即使在差大的情况下，也使用或者调整积分分量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，在所描述的调节链中避免WindUp，并且同时充分利用尽可能大的系统动态特性。
上述技术问题通过独立权利要求的主题来解决。本发明的有利的扩展方案通过从属权利要求、下面的说明以及附图来描述。
现在，所描述的用于操作制动设备的控制装置的方法设置为，确定制动压力泵最大或者最高能达到的、与当前的工作点相关的、制动运行参量、即例如制动力矩的时间梯度。相应地，针对机动车中的制动情况或者减速情况，得到制动力、制动力矩或者制动压力或者至少以一阶近似与制动力矩成比例的等同请求。一般来说，这里就是所述制动运行参量。
也就是说，在控制装置中对制动运行参量的目标值进行控制期间，已知借助制动压力泵，当前或者目前最大或者最高可以实现制动运行参量的什么时间变化。限制制动压力泵的原因例如可能在于，限制制动压力泵的转速，以使噪声发展保持在阈值以下。因此，从DE 10 2009 008 941 A1中已知，为了避免噪声，将制动设备中的压力调制限制在小于可能的最大动态特性的动态特性上。
现在，控制装置检查梯度是否满足预先确定的冻结标准。冻结标准在此是指，阻止或者中断或者去激活调节单元的运行参量的变化(例如所述积分分量)，也就是说，冻结或者固定或者至少限制调节运行参量的当前值。也就是说，在满足冻结标准时，调节单元的至少一个调节运行参量被限制在相应地预先给定的最大值上。也就是说，冻结并不保证使调节运行参量的值保持恒定，而是仅能够使调节运行参量的值不大于最大值。相反，调节运行参量可以变小，从而调节单元例如可以考虑附加的、外部的制动效果，例如向上爬坡。最大值优选大于零，以确保制动运行参量的变化。在满足冻结标准的情况下，作为备选或者补充，也可以限制制动请求的梯度本身、即输入参量。
通过本发明得到的优点在于，控制装置能够配置或者设置其调节单元，更确切地说，根据制动压力泵的当前性能或者潜能，参照在当前的工作点制动运行参量最大能够达到的时间梯度，配置或者设置其调节单元，当前的工作点例如可以通过当前已经建立的压力来定义。
可选扩展方案也属于本发明，通过可选扩展方案的特征得到附加的优点。
调节单元可以具有PI调节器作为动态调节器。一般来说，设置为，调节单元具有具备I分量(积分分量)的调节器，并且与冻结标准相关或者由冻结标准控制的调节运行参量是该I分量。也就是说，限制I分量。由此得到的优点在于，保持I分量小于最大值，但是优选最大值大于零，对此还要进行进一步说明。
通过限制I分量得到的优点在于，保持惯性或者对调节器的动态特性进行限制的分量小于最大值，因此在达到请求值时或者在过冲时，调节单元由于受限制的I分量，能够在可预先给定的最大持续时间内进行校正。
如果不满足或者违反冻结标准，也就是说，制动压力泵的动态特性足够大，则优选将至少一个调节运行参量、即特别是I分量，也作为调节误差的函数，设置为大于与冻结标准相关的最大值。由此得到的优点在于，能够利用可使用的潜能、即制动运行参量的在量值方面最大可实现的时间梯度来减小调节误差。
现在，一个重要的方面在于，选择何种冻结标准。优选冻结标准包括：借助制动压力泵最大可实现的时间梯度小于理想曲线的梯度。也就是说，如果与制动压力泵可以补偿制动运行参量的实际值相比，理想曲线随着时间更陡地或者以更大的梯度改变，则满足冻结标准。
如上所述，优选最大值大于零，从而经由调节运行参量、即例如I分量，通过I分量大于零，还可以存储或者确定调节误差。这保证请求值不为零，由此制动压力泵本身的调节器也可以产生或者确定相应地大的调节误差，因此制动压力泵可以以最大允许或者最大可能的转速运行。最大可能的转速在此也表示以所描述的方式限制的转速。
现在，也为了将调节运行参量、即特别是I分量设置为大于零的值，优选设置为，对于识别出满足冻结标准的情况，不立即冻结或者限制调节运行参量，而是在预先确定的等待时间之后才冻结或者限制调节运行参量。由此，在存在调节误差的情况下，也可以使调节运行参量的值首先增长或者变大。
迄今为止，作为制动运行参量，提到了制动力矩。作为其备选，也可以将例如可以通过制动压力泵产生或者设置的制动压力或者制动力设置为制动运行参量。不同的制动运行参量相互之间的转换基于力学的基本方程：F＝m·a(力＝质量乘以加速度)。
现在，为了确定制动运行参量的当前最大可实现的时间梯度，提供如下扩展方案，即，确定自接收到制动请求起经过的持续时间，并且根据持续时间的值，并且基于制动设备的模型，确定相应的当前时间点的时间梯度的当前的值。换言之，通过函数，或者一般来说，通过作为持续时间的函数的模型，描述梯度随着时间的变化或者随着时间的增大。由此得到的优点在于，使得能够在没有传感器的情况下确定可实现或者可呈现的梯度。
特别是以如下方式设计或者配置模型，即，基于二阶多项式来近似输送的制动液体积和由此产生的制动压力的函数关系或者函数上的关联。由此得到利用低的计算开销可执行的时间梯度的计算规则。由此也可以借助可以具有简单的计算单元的微控制器来计算时间梯度。作为使用模型的备选，也可以设置为测量制动压力。可以作为制动压力泵的转速和持续时间的函数，来计算输送的制动体积。
如上所述，预先给定理想曲线，以将制动运行参量从起始值引导到目标值。在激活调节时，特别是起始值是0，即，可以假设制动设备的制动缸没有压力。为了从起始值引导到目标值，应当注意，理想曲线满足加加速度条件(Ruckbedingung)。该加加速度条件特别是包括：在机动车中产生的加加速度，即机动车的实际产生的加速度的时间导数，小于预先确定的最大值。换言之，也就是说，将加加速度限制到最大值。作为备选或者补充，加加速度条件特别是包括：加加速度是恒定的。换言之，在加加速度恒定的情况下，进行高程度的调节，直至达到目标值。在达到目标值时，给出或者满足制动请求，即，机动车以所请求的加速度值、即例如以-1m/s2的加速度值进行制动。请求者、即驾驶员辅助系统也可以以允许的梯度的形式请求时间上的理想曲线，由此成为制动请求的请求信号的一部分(目标值+梯度)。
通过操作控制装置，例如可以满足距离调节自动设备的制动请求。换言之，也就是说，在这种设计方式中，从距离调节自动设备接收所述制动请求。作为对距离调节自动设备的补充或者备选，也可以相应地从停车辅助和/或制动速度调节设备(在没有距离调节的情况下)和/或制动速度限制器(限速器)接收制动请求。
所述用于机动车的制动设备的控制装置也属于本发明。控制装置具有处理器装置，所述处理器装置被配置为用于执行根据本发明的方法的实施方式。为此，所述处理器装置例如可以具有至少一个微控制器和/或至少一个处理器可以具有微处理器。为了执行所述方法，可以提供程序代码，在由处理器装置执行时，所述程序代码执行或者实现所述方法。
具有驾驶员辅助系统和制动设备的机动车也属于本发明。制动设备例如可以包括盘式制动器。在根据本发明的机动车中，驾驶员辅助系统和制动设备通过根据本发明的控制装置的实施方式耦合。
附图说明
下面，描述本发明的实施例。为此：
图1示出了根据本发明的机动车的实施方式的示意图；
图2示出了具有如下信号的示意性曲线的曲线图，在图1的机动车基于根据本发明的方法的实施方式运行时，随着时间t可以得到这些信号；以及
图3示出了具有制动设备的制动压力和输送的制动液体积的关系的示意性曲线的曲线图。
具体实施方式
下面说明的实施例是本发明的优选实施方式。在该实施例中，所描述的实施方式的部件分别是应当视为相互独立的本发明的各个特征，这些特征也分别相互独立地对本发明进行扩展，由此也可以单独或者以与所示出的组合不同的组合视为本发明的组成部分。此外，也可以通过已经描述的本发明的特征中的其它特征，对所描述的实施方式进行补充。
在附图中，分别对功能相同的元素设置相同的附图标记。
图1示出了机动车10，机动车10例如可以是汽车、特别是轿车或者货车。示出了驾驶员辅助系统11、控制装置12、传动装置13和制动设备14。
驾驶员辅助系统11例如可以是距离调节自动设备。例如为了针对距离调节设置行驶速度，驾驶员辅助系统11可以具有运动调节器15、即用于调节行驶速度或者轮速的调节器。为了设定行驶速度，驾驶员辅助系统11可以借助调节器15向控制装置12发出或者输出制动请求16。
控制装置12例如可以是机动车10的控制设备。控制装置12可以具有处理器装置17，通过处理器装置17可以执行方法。为了实现或者控制制动设备14，控制装置12可以具有调节器PI，调节器PI可以为制动设备14的制动运行参量预先给定请求值18，然后，要借助制动设备14的制动压力泵19设置请求值18。制动运行参量可以是制动力矩或者制动力或者制动压力或者简称为压力p。在图2中未示出控制装置还可以附加地具有预调装置，预调装置例如基于方程F＝m*a在没有控制偏差的情况下立即生成额定值，额定值可以用作PI调节器的基准或者启动点(Aufsetzpunkt)。
制动设备14可以具有另一个自己的调节器20，调节器20接收作为额定值的请求值18，并且通过操作制动压力泵19来设定请求值18。制动设备14例如可以具有ESC(Electronic Stability Control，电子稳定控制系统)。制动压力泵19可以是液压泵。
为了在驾驶员辅助系统11的相应的制动请求下使机动车加速，控制装置12也可以控制传动装置13，然而，这对本发明没有贡献，因此在此不再赘述。
图2示出了控制装置12如何根据制动请求16设置制动运行参量的目标值21。为了不突然或者跳跃式地控制目标值21，预先给定或者确定制动运行参量的理想曲线22，理想曲线22从起始值23、例如0开始运行至目标值21，并且在此确保机动车10的加速度以预先给定的加加速度改变，即，理想曲线22满足预先给定的加加速度标准24。
现在，控制装置21可以预先给定请求值18，并且制动设备14可以通过其自己的调节器20借助制动压力泵19补偿或者调节制动运行参量的实际值25。为此，制动压力泵19以已知的方式向制动缸输送体积V的制动液，由此得到可供使用的制动力矩26。在一开始，在制动缸没有压力的情况下，制动运行参量、即实际值25的曲线的梯度27可能小于理想曲线22的在时间上对应的梯度28。相应地，在理想曲线22与实际值25之间产生调节误差29。根据该调节误差29，通过调节器PI补偿请求值18，并且产生大于理想曲线22的请求值18。
因此，如果调节器24使调节误差29任意变大，则将形成饱和(WindUp)30。可能在调节运行参量中、例如在调节器PI的I分量31中形成或者存储饱和30。
为了防止过大的饱和30，如果识别出满足冻结标准33，则可以在调节器PI中，针对调节运行参量、即例如调节器PI的I分量31，预先给定最大值32。冻结标准例如可以是指当前的梯度27小于梯度28。
由此，在调节任务中实现防饱和，当控制参量采取与受控系统(Strecke)或者更好地说执行机构可以实现的相比绝对更大的值时，防饱和对调节器PI进行限制(将调节器限制到最大控制参量)。
如果对于由运动调节器15命令的减速，ESC的液压泵或者制动压力泵19用作执行机构，那么实际上却作为另一个调节或者控制元件中间连接调节器20，该另一个调节或者控制元件就其而言必须通过制动压力p的压力聚积产生由动态调节器PI请求的减速。为了聚积压力p，操作机械泵，机械泵最终不提供压力，而是提供体积流V，然后，体积流V导致制动系统14中的压力增大。该体积流V以一阶近似与液压泵的转速成比例，并且受限于由于技术和声学原因而允许的液压泵的转速。
在图3中示出了制动设备的液压系统中的压力增大如何又以已知的方式而不是线性的，而是遵循制动系统的相应的p-V特征曲线(p-制动压力，V-输送的制动液的体积)。
通过这种物理关系，在动态地设计的调节器PI中可以实现，特别是在低压力p的范围内，在朝向大的、请求值18形式的动态调节器PI的控制参量的方向上，通过限制绝对最大的压力p，不引起饱和30，而动态地，尤其是由于可获得的最大压力梯度27，在制动系统的相应工作点或者运行范围内引起饱和30。
在实践中，这意味着，动态调节器PI总是在发出请求的辅助系统11希望以大的梯度28调节减速时，尝试调整明显的调节偏差29(过弱的减速)，然而，调节偏差29实际上由于如下原因产生，即，可用的液压泵19在其当前的工作点(通过压力p/包含在系统中的体积V、允许的转速给出)，由于体积置换，而不能在预期的时间产生要求的压力p。然而，受控系统由于其积分特性，实际上在有限的时间内已经达到了额定压力，而无需调节器PI对控制参量(请求值18)作出改变。调节器PI又必须通过调节偏差才识别出动态调节器PI要求的过高的控制参量(过大的请求值18)，并且再次减小。在调节器PI减小控制参量期间，实际的减速可能进一步增大，因为制动系统中的下层的压力调节器看到虽然较小、但是始终仍然是正的调节偏差。更严重的是，随着系统压力增大，可实现的、由此也由压力调节器提供的压力梯度27也进一步增大。由于上面提到的制动压力与制动力矩之间的比例关系，由此也由于减速，发生更为迅速的减速减小。总的来说，造成极不舒适的行驶情况。
总之，这里涉及调节器设计中的目标冲突。
-一方面，动态调节器PI应当尽可能快地调整调节偏差29。
-另一方面，动态调节器PI不应当要求比其执行器(制动压力泵19)所能提供的(梯度27)更高的动态特性(梯度28)。
-附加地，执行器的动态特性(或者还有时间常数)变化很大，并且随着时间非线性地运行(参见图3)。
有利地解决这种目标冲突，使得动态调节器PI能够同时在任意时间利用当前可用的执行器性能(最大可实现的梯度27)，并且尽管如此，同时避免振动效应和饱和。
为此，调节器PI区分其能够调整的干扰和其不应当调整的执行器在当前的工作点的性能局限。
为此，控制装置12提供如下解决方案。
作为提醒，应当注意，为了控制所描述的动态调节器PI中的行为，在极端情况下，存在如下可能性，即，设计调节器的时间常数，使得调节器从来不超过在制动设备14的液压系统为空时可实现的制动力矩梯度27。然而，根据制动器的设计，这意味着明显的性能损失或者声学弊端，因为(另一种极端情况)必须提高允许的泵转速，使得在系统为空的情况下，也能提供系统方面所要求的最大的制动力矩梯度28。
因此，提供一种自适应的方案：假设
a.通过测量技术，至少在分布在相关压力范围上的测量点，检测所使用的制动系统14的压力-体积关系(图3)，由此所使用的制动系统14的压力-体积关系是已知的，以及
b.作为制动设备14的设计标准的制动力(或者制动力矩)相对于压力的比，在视为理想的条件下同样是恒定的，以及
c.假定最大允许泵转速、由此已知的最大体积流
Figure BDA0002198926680000106
(“V点”)是恒定的，
则可以为了动态纵向调节器PI的目的，经由绕过当前的制动压力p，以简单的方式，作为多项式函数来近似可用的制动力矩梯度27。为了确定多项式，适用最小二乘法(Methode der kleinsten Fehlerquadrate)，借助最小二乘法，并且利用a)中的测量点，可以确定系数，从而此后存在用于p(V)的计算规则。
通过求导，得到
Figure BDA0002198926680000101
并且借助c)中的已知的最大体积流、即
Figure BDA0002198926680000102
然后可以确定
Figure BDA0002198926680000103
由此确定
Figure BDA0002198926680000104
利用假设b)，可以假设，所产生的制动力矩与压力以已知的比成比例，从而通过将时间常数因子与制动压力相乘，而得到制动力矩。在求导时，也保持该因子，因此现在存在用于可用的制动力矩梯度27的计算规则；其适用：
Figure BDA0002198926680000105
现在，该制动力矩梯度27可以用于影响动态调节器PI的调节器动态特性。
作为备选，用于可用的制动力矩梯度的模型计算可以不以软件进行，而是离线地进行，然后作为特征曲线引入软件中。
1.根据动态调节器PI的希望的特性和结构，可以利用为了对动态调节器进行预调而本来就可能存在的车辆模型，将该梯度换算成可使用的减速梯度，以便由此在调节器输入端就已经将请求的梯度限制为可实现的值。这在如下情况下是特别有利的，即，在经过预调的调节器中，和/或当发出请求的辅助系统/运动调节器的优先权处于(在量值上)从来不超过请求的梯度时。
2.另一种有利的实现方式设置为，将所计算的最大可使用的制动力矩梯度与请求的梯度进行比较，并且每当请求具有接近或者高于所计算的最大梯度的梯度时，就冻结积分调节器或者降低积分调节器的动态特性。当不存在对动态调节器的预调，由此也不能进行基于模型的向加速度梯度的逆运算时，或者当发出请求的辅助系统/运动调节器的优先权处于遵循具有最大动态特性的加速度或者力矩层面的请求值，并且允许超过所请求的梯度时，这种实现方式是有利的。在经过预调的系统中，当执行器、即ESC或者其压力调节器/控制器，根据相对于运行时间的输入动态特性，调整其调节性能或者声学/性能取舍(Trade-Off)时，得到这种实现方式的另一个优点。然后，可能希望将控制参量的受控分量不加限制地施加在执行器上，并且相应地仅限制调节器分量。
3.在设想的这两个变形方案1和2中，附加地有意义的是，将通过模型计算本来就可获得的实际压力[利用b)可换算成制动力矩]与要求的制动力矩进行比较，并且在以预先给定的值超过时，即，以最大值32(最大值也可以是“0”)超过时，同样减小积分调节器的调节器参数(必要时减小为“0”)，即，所谓的I因子或者积分因子，I因子或者积分因子不同于如上所述优选保持/变得不为“0”的积分调节器的值(I分量)本身。由此，I分量不会变大。
4.根据执行器的请求情况和压力调节方案，可以有意义的是，当3中的所确定的制动模型压力以确定的量值低于请求时，才根据变形方案1对调节器输入梯度进行限制。
5.通过巧妙的实现，可以在请求的梯度或者量值超过模型值时，也减小动态调节器的比例分量。
下面，示出借助二级或者二阶多项式进行的数学推导和相关简化的原因/讨论。
每当在制动器中未设置根据制动请求产生的制动压力，或者制动器不能提供当前要求的梯度时，控制装置借助调节器积分因子提供隐没(Ausblenden)(参见上面的第3点)。由此可以减小制动范围内的动态的调节器饱和。
为什么这是必要的？设置制动力矩的传统的制动器(制动力矩以一阶近似与压力成比例)，本来不是压力调节器，而是体积流调节器。有效参量是泵输送至制动器的制动液，然后，制动液产生压力，压力最终使刹车片和盘的表面相互挤压，并且通过摩擦进行制动。
每个制动系统都具有特征曲线，特征曲线将系统中的压力和体积相互关联。可以针对制动器测量该特征曲线。附加地，通过制动器开发，同样可以获得针对制动请求允许的泵转速以及泵几何结构，或者直接获得每个冲程的输送体积。
从文献中或者同样从制动器开发，同样可以获得系数，利用该系数，将制动器中的额定制动力矩换算为压力。
如图3所示，关于体积绘制的制动压力具有一阶近似的抛物线状曲线。
为了进行简化，并且为了产生连续的公式关系(此后也可以对该公式关系进行数学推导，因为所关注的恰恰是可实现的压力梯度的一次曲线)，假设如下二次方程
p(v)＝av2+bv+c
然后，利用最小二乘法确定方程的系数。可以确定二次系数(a)和线性系数(b)。在此，固定地假设截距(c)为“0”，考虑到在常规运行中所处的压力的数量级，这是允许的简化。
下面对所使用的公式进行推导。根据已经提供的制动力矩，求出制动器的可用的力矩梯度
Figure BDA0002198926680000121
如果利用在此要计算的梯度来补偿所需要的制动力矩，则也可以根据模型容易地一起计算当前的制动力矩。
给定：
-制动器的压力-体积特征曲线(p-V特征曲线)，由此给定作为基础的二次方程的系数a、b
-制动器的压力-力矩关系：c制动器
-泵的几何结构；每个冲程的体积：c泵
-允许的泵转速：n泵
得到：
p(v)＝av2+bv
由此：
Figure BDA0002198926680000131
并且：
Figure BDA0002198926680000132
...代入正的v(p)...
Figure BDA0002198926680000133
泵参数能够计算为泵的可使用的体积流；其适用：
Figure BDA0002198926680000134
简化地将泄漏设置为“0”...
Figure BDA0002198926680000135
其适用：
Figure BDA0002198926680000136
代入：
Figure BDA0002198926680000137
...并且利用给定的压力-力矩关系c泵
Figure BDA0002198926680000138
进行的简化为：
1)不考虑制动器的空行程(刹车片与盘之间的距离)
＝＝>由此，效果作为干扰参量被调节器拦截
2)保持不考虑制动器的磨损效应
＝＝>模型仅考虑理想的制动器。在制动器发生磨损的情况下，调节器可以拦截偏差。
3)如果泵的泄露损失的线性分量不包含在每个冲程的指定输送体积中，则保持不考虑泵的泄露损失
4)忽略温度/湿度/温度对制动器的摩擦系数的影响
5)制动设备中的压力调节器最佳地工作，也就是说，当存在特定的调节偏差(调节偏差可以以可参数化的方式考虑，参见可设置的最大值32)时，充分利用最大泵转速
6)泵的启动速度可以忽略(实际上在小于100ms的范围内)
7)保持不考虑行驶动态特性和滑转调节(Schlupfregelung)。在这种情况下，模型趋于从过高的压力开始，并且与目前类似，不对饱和进行处理。然而，在这种情形下，可以关于滑转调节干预(Schlupfregeleingriff)的条件，冻结有利地积分的调节器。
因此，可以进行所有这些简化，因为与不考虑其相比，考虑其产生更低的可能的梯度。
对于行驶动态特性调节的情况，作为备选，可以想到可得到的梯度的上限为“0”。
也就是说，如果使用该信息来计算调节器的冻结标准，则与没有这些简化的方案相比，将更晚地进行冻结，因此允许一定程度的饱和。这由于以下原因是无关紧要的：
1)可得到的制动压力梯度随着所输送的体积非线性地增大。在进一步的压力聚积过程中，在某一个时候总是能达到的不可达到的压力梯度。
2)对于不发生进一步的压力聚积(制动请求恒定)的情况，包含在ESC中的压力调节器仍然进一步进行调节，直至达到所要求的制动压力。
3)对于ESC的压力调节器由于未充分考虑硬件的磨损状态的压力模型而不能调整由未达到的梯度造成的静态压力误差的情况，上级的运动加速度调节器将该误差作为减速时的附加调节误差进行调整。
然后，使用磨损的制动设备的参数不导致调节器链的错误特性，而仅导致在动态情形下积分调节器更保守、更早的冻结，唯一的后果是在该动态情形下可能更大的静态或者准静态调节偏差(预调和P分量始终是激活的)。
总之，示例示出了通过本发明，如何能够在机动车中在行驶动态调节器中，提供用于针对饱和进行动态调节器限制的基于模型的方法。
附图标记列表
10 机动车
11 驾驶员辅助系统
12 控制装置
13 传动装置
14 制动设备
15 运动调节器
16 制动请求
17 处理器装置
18 请求值
19 制动压力泵
20 调节器
21 目标值
22 理想曲线
23 起始值
24 加加速度标准
25 实际值
26 可使用的制动力矩
27 制动运行参量的梯度
28 理想曲线的梯度
29 调节误差
30 饱和
31 I分量
32 最大值
33 冻结标准
p 制动压力
PI 调节器
V 体积

Claims (13)

1.一种用于操作机动车(10)的制动设备(14)的控制装置(12)的方法，其中，所述控制装置(12)
-从驾驶员辅助系统(11)接收制动请求(16)，并且
-针对所述制动请求(16)确定制动设备(14)的制动运行参量的目标值(21)，并且
-针对所述制动运行参量确定时间上的理想曲线(22)，所述理想曲线在遵守预先确定的加加速度标准(24)的情况下逐渐运行到所述目标值(21)，并且
-确定所述制动运行参量的实际值(25)相对于所述理想曲线(22)的调节误差(29)，并且基于调节单元(PI)根据所述调节误差(29)，确定针对制动设备(14)的制动压力泵(19)的调节器(20)的请求值(18)，并且
-在调节器(20)处设置所述请求值(18)，
其特征在于，
所述控制装置(12)确定借助制动压力泵(19)最大可实现的所述制动运行参量的时间上的梯度(27)，并且检查所述梯度(27)是否满足预先确定的冻结标准(33)，并且在满足冻结标准时，将所述调节单元(PI)的至少一个调节运行参量(31)和/或所述制动请求(16)的梯度，限制为相应地预先给定的最大值(32)，由此所述控制装置(12)根据制动压力泵(19)的当前性能，参照在当前的工作点所述制动运行参量最大能够达到的时间上的梯度(27)，来设置其调节单元(PI)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调节单元(PI)具有具备I分量的调节器，并且作为调节运行参量(31)来限制所述I分量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在不满足冻结标准时，也使所述至少一个调节运行参量(31)作为调节误差(29)的函数变为大于相应的最大值(32)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冻结标准(33)包括：可实现的时间上的梯度(27)小于所述理想曲线(22)的梯度(28)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在识别出满足所述冻结标准(33)之后，在预先确定的等待时间之后，才限制所述至少一个调节运行参量(31)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制动运行参量是制动力矩或者制动压力(p)或者制动力。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定自接收到所述制动请求(16)起经过的持续时间，并且根据所述持续时间的值，并且基于制动设备(14)的模型，确定相应的当前的时间点的、最大可实现的时间上的梯度(27)的当前值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述模型基于二阶多项式，近似输送的制动液体积(V)和由此产生的制动压力(p)的函数关系。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加加速度标准(24)包括：在设置所述制动请求(16)时，在机动车(10)中产生的加加速度小于预先确定的最大值。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加加速度标准(24)包括：加加速度是恒定的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，从距离调节自动设备和/或停车辅助设备和/或制动速度调节设备和/或制动速度限制器接收所述制动请求(16)。
12.一种用于机动车(10)的制动设备(11)的控制装置(12)，其中，所述控制装置(12)具有处理器装置(17)，
其特征在于，所述处理器装置(17)被配置为用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
13.一种机动车(10)，所述机动车具有驾驶员辅助系统(11)和制动设备(14)，
其特征在于，
所述驾驶员辅助系统(11)和所述制动设备(14)通过根据权利要求12所述的控制装置(12)耦合。
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