CN110461665B - 补偿机械制动器的低执行器动态特性的方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对机动车(10)的机械制动器(11)的过低的执行器动态特性进行补偿的方法，其中，划分装置(23)接收针对机动车(10)的额定总减速(20)的预设值，并且根据额定总减速(20)，确定额定机械制动力矩(24)并且用信号通知机械制动器(11)。本发明设置为，划分装置(23)借助制动执行器(22)的模型(27)，来预测制动器(11)的实际机械制动力矩(28)，并且根据预测的实际机械制动力矩(28)，通过控制至少一个预先确定的、不同于机械制动器(11)的车辆部件(13)，来产生补偿力矩(31)，通过补偿力矩，对在将实际机械制动力矩调节为额定机械制动力矩(24)时产生的调节偏差(38)进行平衡，由此在机动车(10)中总体上产生额定总减速(20)。

Description

补偿机械制动器的低执行器动态特性的方法和控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于补偿机动车的机械制动器的低执行器动态特性的方法。在一方面机械制动器和另一方面第二车辆部件之间划分请求的总减速期间，进行所述补偿。用于执行所述方法的控制装置也属于本发明。

背景技术

在未操作制动踏板的情况下，机械制动器也可以根据电的或者数字的请求信号，将机械制动力矩(下面称为实际机械制动力矩)调节到额定机械制动力矩。额定制动力矩例如可能由距离调节自动装置请求。为了将实际制动力矩向额定制动力矩调节，机械制动器的调节器借助泵向制动缸中泵送制动液，以便使机械制动器的制动系统中的制动压力增大，由此相对于制动盘挤压制动衬片。但是，机械制动器的这种泵不是针对制动压力的压力调节器，而是体积流调节器，因为间接地通过制动液体积的输送来调整制动压力。因此，有效变量是泵向制动缸中输送的制动流体，制动流体然后产生制动压力，制动压力最终将制动衬片的面向制动盘挤压，由此通过摩擦进行制动。

在此，每一个机械制动器都具有将制动系统中的制动压力与输送的体积相互关联的特征曲线。该特征曲线以一次近似具有抛物线形的走向，即，从没有压力的状态出发，泵输送制动液首先几乎不造成制动压力的改变，而在继续输送制动液时才使得制动压力增大。因此，在力矩形成的起始阶段，执行器动态特性是很低的，因为泵首先输送制动液，而由此不会产生制动压力的明显的改变。执行器动态特性的改善原则上能够通过泵转速的升高来实现。然而，泵不能以任意高的泵转速运行，因为这将导致能听到的噪声。换句话说，制动执行器、即在所描述的情况下为泵与连接在泵上的制动缸的动态特性是有限的。如果预先给定具有随着时间的增大或者梯度的额定机械制动力矩，而该随着时间的增大或者梯度大于按照制动执行器的执行器动态特性的随着时间的梯度或者随着时间的增大，则不能立即跟随额定机械制动力矩的随着时间的走向，而是在力矩形成阶段，在将实际机械制动力矩向额定机械制动力矩调节时，产生调节偏差。

在电气化的机动车中，存在两种可能性来实现速度调节的减速期望、即额定总减速。在此，速度调节装置例如是指速度调节自动装置(ACC-Automatic Cruise Control(自动巡航控制装置))。一方面，始终可以使用机械制动器，其可以通过泵(例如ESC的泵；ESC-电子稳定控制系统)或者通过电动制动力放大器(eBKV)形成制动压力，由此可以形成实际机械制动力矩。另一方面，再生系统借助行驶传动装置中的电机，提供另一种在能量方面更有利的减速可能性。制动力或者制动力矩或者减速(负加速度)向可使用的调节元件(再生装置或者机械制动器)的划分，称为Blending(混合)(

(交替))或者Brake-Blending(复合制动)(Brake即制动)。

可使用的减速可能性(一方面是再生系统，另一方面是机械制动器)具有明显不同的执行器动态特性。再生系统首先受行驶行为过滤装置、用于避免传动系振动的颠簸缓冲器和电池性能影响，但是在其它情况下，在所述力矩形成阶段，可以以比机械制动器更高或者更大的执行器动态特性运行。具有所描述的电动液压泵的机械制动器在力矩形成阶段，必须从零位(Nulllage)出发，首先移动或者输送预先确定的体积的制动液，直至机械制动器具有足够的执行器动态特性可以跟随预先给定的额定制动力矩为止。此外，压力形成和压力减小还受阶段性(Stufigkeit)影响，该阶段性一方面可以归因于泵(例如往复活塞泵)的作用原理，另一方面可以归因于机械制动器的调节器的压力调节方案。

相反，机械制动器在驾驶员辅助系统的整个可呈现的减速范围上可靠地运行。虽然不需要中断再生系统，但是出于行驶动态特性的原因(仅从动轴被制动，因为防抱死系统不能与再生系统一起实现)，并且由于有限的调节范围(电机和/或电池过载)，再生系统不足以呈现辅助系统的所有减速。

从能量的角度适宜的是，仅以再生的方式进行制动，直至达到执行器(电机)的调节范围边界为止。但是由此产生如下问题：在不稳定的力矩形成阶段，即，在形成机械制动力矩，并且在此额定机械制动力矩仍然不稳定地升高或者增大时，由于机械制动器的有限的执行器动态特性，该不稳定的力矩形成阶段可能具有所描述的调节偏差。这尤其在行驶动态介入或者紧急制动的情况下是不期望的。也就是说，如果针对机动车请求了具有高动态特性的额定总减速，则在借助机械制动器跟随按照额定总减速预先给定的额定制动力矩之前，经过了宝贵的时间。

例如从DE 10 2012 020 880 A1中已知向液压制动器和再生系统划分请求的额定总减速的机动车。

从DE 198 10 656 A1中已知额定总减速一方面向机械制动器、另一方面向再生系统的策略性划分的标准。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，在机动车中，对机械制动器的执行器动态特性进行补偿，使得在实际机械制动力矩的力矩形成阶段，有限的执行器动态特性不影响请求的额定总减速的提供。

上述技术问题通过独立权利要求的主题来解决。通过从属权利要求、下面的描述以及附图来描述本发明的有利的扩展方案。

通过本发明，提供一种在机动车的机械制动器的执行器动态特性妨碍跟随预先给定的额定机械制动力矩的信号的情况下，用于对机动车的机械制动器的执行器动态特性进行补偿的方法。所述方法假设，除了机械制动器之外，还可以使用不同于机械制动器的车辆部件来产生力矩。下面将该力矩称为补偿力矩。车辆部件例如可以是再生系统。此外，假设设置有划分装置，划分装置接收针对机动车的额定总减速的预设值。划分装置以所描述的方式，根据额定总减速，确定额定机械制动力矩，并且用信号向机械制动器通知该额定机械制动力矩，以便机械制动器通过操作制动执行器，将实际机械制动力矩调节为额定机械制动力矩。制动执行器例如可以包括电动液压泵与由液压泵施加制动液的制动系统(例如制动管路)。在进行调节时，制动执行器的执行器动态特性至少在实际制动力矩的不稳定的力矩形成阶段，具有小于用信号通知的额定机械制动力矩的随着时间的梯度的、有限的随着时间的梯度，使得在进行调节时，产生调节偏差或者调节差或者调节误差。

换句话说，制动执行器的执行器动态特性小于由划分装置预先给定的额定机械制动力矩的随着时间的变化或者动态特性。因此，划分装置根据制动执行器当前的运行状态(例如当前的制动压力)，并且根据额定机械制动力矩的梯度(即数学上的时间导数或者斜率)，借助制动执行器的模型，来预测实际机械制动力矩。换句话说，在划分装置中，借助模型已知通过制动执行器当前可以产生何种实际机械制动力矩。然后，划分装置根据预测的实际机械制动力矩，通过控制至少一个预先确定的、不同于机械制动器的车辆部件，产生补偿力矩，通过补偿力矩在机动车中总体上得到额定总减速。因此，尽管由于制动执行器的执行器动态特性，实际机械制动力矩的随着时间的梯度是有限的，但是通过划分装置借助于或者使用至少一个车辆部件，使得借助由此产生的补偿力矩来对制动执行器的执行器动态特性的影响进行补偿，来实现额定总减速。由此将实际总减速调节为额定总减速。

通过本发明得到的优点是，实际机械制动力矩的有限的随着时间的梯度不影响要设置的或者预先给定的额定总减速。借助模型来预测实际机械制动力矩的实际时间变化曲线，随后借助至少一个预先确定的车辆部件产生补偿力矩。

划分装置可以按照本身从现有技术中已知的标准，例如磨损最优化和/或机动车的效率最优化，将例如由距离调节自动装置请求的车辆的额定总减速一方面划分为机械制动器的额定机械制动力矩，另一方面划分为例如再生系统的另一个额定制动力矩。为此，划分装置可以借助处理器装置来实现，处理器装置可以具有至少一个微处理器和/或至少一个微控制器。

通过特征得到附加的优点的扩展方案也属于本发明。

为了产生补偿力矩，以所描述的方式控制至少一个车辆部件。作为车辆部件，可以相应地控制机动车的再生系统和/或减速器。再生系统可以包括作为发电机的电机和用于存储由发电机产生的电能的电能存储器。减速器是液力的或者电动的持续制动器。在这种情况下，作为制动力矩产生补偿力矩，并且在所描述的不稳定的力矩形成阶段(实际机械制动力矩的梯度小于额定机械制动力矩的梯度)，将补偿力矩设置为调节偏差的值。换句话说，借助再生系统和/或减速器，产生附加的制动力矩，作为补偿力矩，以便由实际机械制动力矩和补偿力矩的总和，总体上得到针对机械制动器预先给定的额定机械制动力矩。一旦在制动执行器中制动压力足够大(大于阈值)，则可以仅借助制动执行器本身提供额定机械制动力矩，也就是说，执行器动态特性于是至少与额定机械制动力矩的随着时间的动态特性或者梯度一样大。下面，将对由于不稳定的力矩形成而产生的调节偏差的平衡也称为不稳定平衡。这里，将力矩形成阶段也称为“不稳定的”，因为这里涉及处于制动缸中的流体体积的变化，即，涉及附加的制动流体向制动缸中的输送，以跟随增大的额定机械制动力矩。

这种不稳定的力矩形成阶段例如可能在如下情况下产生，即，额定总减速不再由一方面再生系统/减速器、另一方面机械制动器的混合或者同时运行来实现，而是针对与行驶情形相关的、预先给定的份额，借助机械制动器来进行制动，例如在驾驶员辅助系统进行行驶动态介入时以开头描述的方式所需要的那样(紧急制动、行驶动态稳定)，或者在由驾驶员进行制动时。然后，在操作制动踏板时，和/或在驾驶员辅助系统用信号通知进行制动介入时，和/或在再生中断时，划分装置预先给定的、针对再生系统和/或减速器的额定制动力矩逐渐减小，而针对机械制动器的额定机械制动力矩增大，以便交替为机械制动器。因此，得到再生系统和/或减速器渐出(Ausblenden)、而机械制动器渐入(Einblenden)的斜坡函数。由此，于是完全或者部分地借助机械制动器来实现对制动踏板的操作和/或驾驶员辅助系统的制动介入。在此，通过斜坡形状的交替，可以继续在再生系统和/或减速器进一步渐出期间，借助所描述的补偿力矩，来补偿机械制动器在不稳定的力矩形成阶段产生的调节偏差，直至完全交替为机械制动器为止。然后，在机械制动器完全渐入的情况下，得到在开头描述的优点，即，机械制动器可以以如下动态特性实现额定总减速，通过该动态特性，得到小于预先确定的或者可预先给定的边界值的调节偏差。也就是说，在操作制动踏板和/或预先确定的驾驶员辅助系统介入的情况下，例如再生系统渐出，同时机械制动器渐入。在此，在完全交替之前，继续对不稳定的力矩形成阶段进行补偿，即进行不稳定平衡。

也就是说，由此必须考虑到，到额定机械制动力矩和再生系统的划分中断，因为驾驶员操作了制动踏板，和/或因为预先确定的驾驶员辅助系统用信号通知了制动介入，和/或再生系统不再能够吸收能量。为了在这种情况下不需要借助制动执行器从空载(制动压力等于0)开始启动或者激活机械制动器，优选使机械制动器准备好或者预受力(制动压力形成)。为此，即使对于不需要机械制动器，而是完全可以借助再生系统来产生预先给定的额定总减速，即，不需要机械制动力矩的情况，划分装置也仍然仅借助再生系统和/或减速器产生所请求的或者预先给定的额定总减速的一部分。划分装置借助机械制动器来产生剩余的部分。换句话说，机械制动器运行，以便至少提供额定总减速的较小的一部分，因此使得制动执行器必须形成制动压力。也就是说，由此，在不对制动踏板进行操作和/或预先确定的驾驶员辅助系统不进行制动介入的情况下，机械制动器也已经必须至少部分地经历不稳定的力矩形成阶段，即，借助泵向制动系统(例如制动管路)填充制动液，直至形成具有预先确定的最小值的制动压力为止。同时，对于需要进一步更多的机械制动力矩，并且又形成不稳定的力矩形成阶段的情况，再生系统和/或减速器可以保持制动力矩储备。在再生系统的情况下，这也可以称为再生提前量(Rekuperationsvorhalt)。

一个扩展方案设置为，在达到再生系统的再生边界之前(调节范围边界)，再生系统的再生运行已经减少，由此作为预先确定的恒定的值，或者根据制动执行器的当前的运行状态自适应地借助模型，来设置再生提前量。也就是说，考虑制动执行器可以用来改变或者可以用来增大实际机械制动力矩的当前的执行器动态特性或者当前的梯度。因此，在该过程中最大地使用再生系统，但是在此以再生提前量的形式保持制动力矩储备，该再生提前量与制动执行器的当前运行状态所需要的一样大。

然而，机械制动器不针对每一个请求的额定总减速以这种方式预防性地运行。优选仅针对大于预先确定的最小值的额定总减速，通过划分为额定机械制动力矩和针对再生系统的额定再生制动力矩和/或针对减速器的另一个额定制动力矩，来划分额定总减速。相反，对于小于最小值的额定总减速，机械制动器保持不运行。该最小值例如可以处于0.2m/s²至1m/s²的范围内。下面，将该最小值也称为最小再生。

也可以与速度相关地来设置该最小值。例如可以预先给定，机动车的行驶速度越大，则将该最小值设置为越小。

至此描述了，划分装置通过控制再生系统和/或减速器，来平衡机械制动器的额定机械制动力矩与实际机械制动力矩之间的调节差或者调节偏差。也就是说，产生补偿力矩形式的附加制动力矩。第三可选项是预测性的预受力，即，在推测的减速请求之前的阶段(例如在辅助停车过程(Einparkvorgang)或者驶出过程(Ausparkvorgang)中或者在低于相对于其他交通参与者的预先确定的安全距离时)，同时初步补偿性地形成驱动力矩和制动力矩。在实际形成减速(额定总减速)时，于是可以同时形成制动力矩，并且减小驱动力矩，使得在此在一定程度上人工产生第二制动分量。

但是也可以想到在仅具有机械制动器的机动车中使用。在此，与上面描述的再生提前量类似，可以通过针对制动器的传动系的主动预受力而形成提前量，该提前量可以通过减小驱动力矩而形成。对此的使用可能性总是在如下情况下出现，即，每当制动器的可实现的执行器动态特性相对于机动车的燃料消耗具有高优先级时，例如在系统停车时、在驶过路边石时、在拖车调车辅助装置或者定位辅助装置中或者在难以通行的越野运行中。然后，在此可以设置为，为了对制动操纵做准备，通过预先给定额定机械制动力矩，使机械制动器预受力。但是这在预先给定的额定总减速为0的情况下进行。换句话说，机动车根本不减速，然而机械制动器还是预受力，即，形成大于0的制动压力。在这种情况下，作为车辆部件，可以控制机动车的驱动电机，即内燃机或者电动机。然后，作为驱动电机附加地产生的驱动力矩，来产生补偿力矩。在此，于是不将补偿力矩设置为所描述的调节偏差，而是设置为实际机械制动力矩的值。换句话说，也就是说，以机械制动器产生实际机械制动力矩的程度，借助作为补偿力矩的驱动力矩，来相反地控制或者抵消实际机械制动力矩。由此，在额定总减速为0的情况下保持实际机械制动力矩。然而机械制动器仍然预受力，也就是说，形成了大于0的制动压力。

可以针对额定总减速的不同的预设值来执行所述方法。划分装置可以相应地从速度调节自动装置和/或线控驱动(Drive-by-Wire)系统和/或从牵引力矩模拟，至少接收一次针对额定总减速的预设值。牵引力矩模拟可以在电动车辆中模仿内燃机的牵引力矩。

作为机械制动器，可以控制液压制动器，其中，通过在力矩形成阶段，利用制动液填充液压制动器的制动系统，来产生具有有限的随着时间的梯度的执行器动态特性。制动系统例如可以包括制动管路。

尤其是以如下方式设计或者配置所描述的模型，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随着时间的梯度的计算规则。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随着时间的梯度。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。

可以借助用于机动车的控制设备来提供划分装置。相应地，本发明也包括该控制设备，其例如可以设计为控制器。控制设备可以具有处理器装置，处理器装置被配置为用于执行按照本发明的方法的实施方式。为此，处理器装置可以具有至少一个微控制器和/或至少一个微处理器。然后，可以基于程序代码来提供所述方法，在通过处理器装置执行时，程序代码执行所述方法。

附图说明

下面，描述本发明的实施例。为此：

图1示出了具有按照本发明的控制设备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的机动车基于按照本发明的方法的实施方式运行时，关于时间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可以是汽车、尤其是客车或者货车。示意性地示出了机械制动器11，机械制动器11可以通过控制设备12来控制。制动器11可以是用于机动车10的车轮的具有摩擦制动器的液压制动系统。此外，机动车10可以具有再生系统13，在图1中，再生系统13一般地表示用于产生补偿力矩的、与制动器11不同的车辆部件。此外，示出了驾驶员辅助系统14，其可以用信号向控制设备12通知介入信号15，介入信号15用于用信号通知制动介入(Bremseingriff)。驾驶员辅助系统例如可以是ESC。再生系统13可以用信号向控制设备12通知再生信号16，再生系统13通过再生信号16用信号通知可使用的再生能力。再生系统13可以包括发电机17和电存储系统18、例如电池。此外，机动车10可以具有速度调节自动装置和/或距离调节自动装置，或者一般地具有传动系协调器19(TSK)，通过传动系协调器19，可以自动化地、即在没有驾驶员参与的情况下，用信号向控制设备12通知额定总减速20。例如，由此可以将机动车10的行驶速度调节为大于0的额定速度，或者可以将机动车10相对于前行机动车的距离调节为额定距离。与此不同，驾驶员辅助系统14用信号通知制动介入，制动介入使机动车10与目标速度无关地变慢，尤其是直至使机动车10停止。相反，TSK 19尤其是调节为大于零的额定速度。

为了实施或者实现额定总减速20，控制设备12可以使用或者控制机械制动器11和再生系统13。机械制动器11可以具有调节器21和制动执行器22，通过调节器21来控制制动执行器22。划分装置23可以向调节器21预先给定额定制动力矩24，调节器21要借助制动执行器22调节到额定制动力矩24。除了额定机械制动力矩24之外，划分装置23还可以预先给定或者用信号通知针对再生系统13的额定再生制动力矩25。划分装置23可以是控制设备12的处理器装置27的操作程序。

在第一步骤中，策略性分配器26可以在划分装置23中，将额定总减速20划分为两个额定制动力矩24、25。策略性分配器26可以是操作程序的程序模块。策略性分配器26可以以本身已知的方式设计，也就是说，可以根据本身已知的标准，例如机动车10的运行的经济性的最大化，划分为策略性的额定再生制动力矩25’和策略性的额定机械制动力矩24’。此外，可以根据信号15和/或对制动踏板(未示出)的操作，给予驾驶员辅助系统14的制动介入优先权，使得借助额定机械制动力矩24实现相应的制动请求，即，不进行再生制动，或者使再生制动逐渐减小为0。

为了使机械制动器11准备好做出反应，和/或为了在实现额定机械制动力矩24时考虑制动执行器22的执行器动态特性，可以借助模型27，针对当前的策略性额定机械制动力矩24’，确定在机械制动器11中当前准备好的制动压力下，借助制动执行器22可以提供何种实际机械制动力矩28。此外，可以根据模型27和由此计算的实际机械制动力矩28，作为参数29用信号向策略性分配器26通知用于再生提前量的提前量计算的参数，下面将结合图2来描述这些参数。

执行器划分30可以向策略性的额定再生制动力矩25’添加补偿力矩31的值，以便将额定再生制动力矩25设置为针对再生系统27的预设值。补偿力矩31可以通过将策略性的额定机械制动力矩24'与实际可提供的实际机械制动力矩28进行比较32来确定，模型27用信号通知该实际机械制动力矩28。

下面，结合附图3描述模型27。

此外，策略性分配器26例如可以从数据存储器33接收用于运行的其它参数，例如与机动车10的行驶速度有关的再生部分的关联35和最小再生34的值。

图2再一次以曲线图示出了该关系，在该曲线图中，关于时间t，作为制动力矩M和减速-a(负的加速度a)的时间信号，绘制了用信号通知的制动力矩和产生的制动力矩。对于用信号通知的额定总减速20，得到了实际总减速20’，在所有情况下，控制设备12可以将实际总减速20’保持在额定总减速20的曲线上。

在最小再生34的下方，可以基于再生系统13来进行实际总减速20’，也就是说，用信号通知相应的策略性的额定再生制动力矩25’。在额定总减速20在最小再生34的上方或者大于最小再生34的情况下，可以通过预先给定额定机械制动力矩24，使机械制动器11预受力或者激活，使得制动执行器22形成制动压力。但是这是在执行器动态特性有限的情况下进行的，从而实际制动力矩28的随着时间的梯度36小于预先给定的额定机械制动力矩24的随着时间的梯度37。在调节器21中产生调节偏差38。在形成制动压力时，产生具有调节偏差38的不稳定的力矩形成阶段I。然而，借助模型27预测实际机械制动力矩28，从而可以通过预先给定补偿力矩31和由此产生的额定再生制动力矩25(策略性的额定制动力矩25’+补偿力矩31)，来平衡调节偏差38，使得总体上作为实际总减速20’产生额定总减速20。

在图2中，示例性地假设，在时刻T0发生再生的中断，因为再生系统13通过再生信号16例如用信号通知不再能够吸收电能。在时刻T0，达到再生边界39，此时，尽管继续按照额定总减速20形成减速力矩/减速力，但是经由速度的降低或者甚至时间的继续，跟随再生边界39或者遵循再生边界39，再生力矩逐渐消除或者减小。因此，由25和39的交点得到T0。

但是，在此，考虑再生提前量35，也就是说，再生的中断早于实际可使用的再生40所允许的中断，以便在额定机械制动力矩24继续增大时，可以借助再生系统13，在再生结束或者逐渐减小之后，继续借助再生系统13的再生提前量35，通过产生补偿力矩31，来产生进一步形成的调节误差或者调节偏差38。换句话说，由于策略性的再生制动力矩25'，再生已经在策略性的再生边界39处中断，策略性的再生边界39小于实际可使用的再生40。

此外，在时刻T0，调节偏差38已经通过如下方式减小，即，与制动器从制动压力0开始启动相比，制动器11已经预受力，因为制动器11从最小再生值34起已经激活。

在时刻T0，再生开始逐渐减小，并且由于额定机械制动力矩24增大，机械制动器11在实际总减速20’上的份额增大，直至份额为100％。

代替简单的算术上的划分，实现下面将再一次更详细地描述的划分装置，划分装置通过图1的控制设备、也就是说根据附加的标准提供。

策略性分配器26根据最小再生力矩34(出于舒适性和效率的原因)、例如与速度有关的再生边界(借助该再生边界，确保再生向低速方向移出)以及策略性的再生提前量35，来定义对于当前的运行状态合理的再生力矩。

此外，当输入梯度恒定时，策略性分配器外推请求的梯度，并且评估例如何时和以何种程度来控制机械制动器。由此，划分器与例如额定总减速20的输入动态特性、机械路径(摩擦制动器)上的当前的实际制动力矩28和摩擦制动器11的执行器模型27中的参数有关地，形成再生提前量35(再生储备)，以便由此能够对机械制动器11的不稳定行为进行补偿。除了外推之外，还可以保持固定的储备。

如果存在行驶动态特性调节介入，则策略性分配器将通过再生的介入而提取的制动力矩，转移到机械制动器中，并且借助牵引指示逻辑(Schleppzeigerlogik)(Peak-Hold(峰保持))，针对当前的减速过程，将该制动力矩保持在那里，直至请求方撤销减速为止。可选地，当介入结束时，可以配置从Peak-Hold向再生的缓慢回移。在转移到机械制动器中时，策略性分配器可以进一步显示其实际的再生期望，以便不危害对行驶动态特性调节的可能的预调。

缓慢的制动执行器22的模型27尽可能准确地追踪机械制动器的时间行为。简单的模型例如可以通过一阶低通滤波器(PT1元件)来实现。更好的模型通过按照图3的对制动行为的二次近似来进行描述。如果在系统侧存在关于实际要求/实现的制动力的反馈，则直接读入并且传送该反馈。尽管如此，适宜的可能是，进一步并行地计算模型，因为模型不仅提供实际制动力矩，而且由于其简单的数学上的可导性，在给定压力或者制动力矩的情况下，还提供可使用的压力梯度，或者还提供制动力矩梯度。对于策略性分配器能够更准确地计算其再生提前量，该信息非常有价值。

执行机构划分30利用来自策略性划分器的额定值以及来自缓慢的执行器的模型的反馈，分别针对额定再生制动力矩和额定机械制动力矩，计算执行机构划分。

为了计算额定再生制动力矩，将在机械路径上已经请求、但是尚未实现的制动力矩，与策略性的再生额定力矩相加。

所描述的用于划分制动力矩的方案考虑减速过程的不同的要求，下面对这些要求进行讨论和说明。

再生的优先

小的减速以再生的方式执行，因此特别有效。此外，通过在略低于车辆的加速度零位的范围内使用再生，与具有液压泵的机械制动器相比，对于驾驶员实现明显更高的减速舒适度，驾驶员根据经验，尤其是在该非常小的减速的范围内，特别敏感地对猛冲过程中的阶段性、阀门响动和液压泵的运行噪声做出反应。

对机械制动执行器的预处理

在具有相对小的梯度的最小再生用尽之后，使机械制动器达到定义的力矩水平，因此达到定义的压力水平。通过开始时小的压力梯度，得到有利的、因为在声学方面特别不引人注意的泵运行。特别有利地在考虑制动系统的模型中的执行器参数的情况下并且在考虑请求动态特性的情况下形成的定义的压力水平，一方面用于明显改善机械制动器的跟随行为，由此用于在达到再生边界时，部分(根据直至几乎完全的设计)避免不稳定行为。此外，防止制动盘的污染和腐蚀。

通过在达到定义的最小再生之后形成机械减速部分，对于驾驶员来说，可以再现决定性地与已经存在于制动系统中的压力有关的制动踏板感觉：在(相对于车辆的滑行减速)减速相同的情况下，总是产生相同的踏板感觉。

力矩形成阶段I中的不稳定行为的平衡

除了将总力矩划分到两个可用的减速执行器上之外，还尽可能排除电操作的机械制动器的、与压力和可用梯度有关的性能限制。这通过将借助模型或者测量确定的、额定机械制动力矩和实际机械制动力矩之间的偏差，临时附加地施加在再生制动路径上来实现。在此，原则上涉及与在混合动力车辆中在内燃机和电动机之间划分驱动力矩或者驱动力类似的不稳定平衡，然而是在再生和摩擦制动之间起作用或者进行划分。不向策略性分配器提供以请求再生的、在此称为“再生提前量”的“保留的”再生范围，确保执行机构分配器能够临时以再生方式追踪大部分尚未形成的机械制动力矩。

再生提前量本身可以恒定地形成，或者可以根据工作点、例如梯度和当前的总额定制动力矩来形成。在一个特别有利的实施方式中，在形成再生提前量时，考虑执行器模型或者执行器模型的参数以及在预处理阶段期间已经形成的机械制动力矩或者压力水平。这可能导致，在压力水平低的情况下，提前量非常大，而相反，在机械制动器中达到的压力水平已经很高的情况下，仅仍然需要非常小的提前量。在另一个有利的实施方式中，减速请求方可以作为参数一起交付控制设备(图1)的这种折中(TradeOff)(相对于预处理中的低压力水平下的大的再生提前量，再生提前量小、但是压力水平更高)。

当划分器在其活动的时刻是减速力或者减速力矩的唯一的划分器(划分器的输入信号必须相应地已经经过仲裁)时，所述方法特别好地工作。这在驾驶员辅助系统的常见的实现中是没有问题的，因为整个调节器链、尤其是布置在控制设备之前的动态调节器，通常多次用于同一物理层面上的所有请求方，因此本身已经被供应经过仲裁的信号。

自动的不稳定平衡以及在特别有利的实施方式中、预处理阶段的目标减速力矩的计算和再生提前量也，与制动压力/减速模型的品质有关。

在有疑问的情况下，可能产生如下情况：控制设备针对理想的减速过程选择的参数不是最佳的，因此按照偏差的方向，不能最佳地实现效率或者不稳定平衡。但是肯定实现了可感觉到的改善。

不稳定平衡本身不仅取决于机械制动器的可实现的梯度，而且也取决于已经设置的绝对制动力矩或者包含的压力。如在还要结合图3说明的制动压力模型的推导中所描述的，在这里为了使用而提出的该模型中进行了大量简化。由于这些限制，不稳定平衡可能导致总制动力矩暂时过低(补偿不足)或者过高(不平衡行为被过度补偿)。这种效果可以通过多种措施来减轻：一方面，对模型进行细致的参数化产生更高质量的计算的值，另一方面，在更高级的车辆中，有时可以读入如下的值，该值是针对所设置的制动力矩的实际值由制动器本身提供的，并且利用压力传感机构进行了平衡。在使用该值的情况下，仅计算可实现的梯度仍然需要模型，这使不稳定平衡相对于模型误差进一步更鲁棒(这显然不意味着纯粹基于所描述的模型的不稳定平衡是有问题的)。在实践中，所实现的减速行为的改善，在纯粹基于模型的方案中，也远远超过了通过进行模型简化而产生的效果。

因为行驶动态调节系统通常是反应系统，因此对于可使用的再生减少的行驶动态调节器的调节介入的情况，适用的是，所实现的再生提前量在最不利的情况下完全无效，同时所有以再生方式设置的减速力矩必须被再次分配到机械制动器中。在巧妙地选择最小再生(图2)的情况下，很可能在介入的时刻已经实现了用于进行预处理的机械制动压力水平，这已经使得机械制动器的可使用的减速梯度明显增大。因此，“由于行驶动态调节而再次进行分配”的情况明显也受益于这里设想的设计，只是缺少可使用的不稳定平衡而不完整。对于最小再生的形成范围内的行驶动态调节介入的罕见的情况，车辆的行为于是就像没有第二制动系统的车辆一样。然而，由于“形成最小再生”的区域在减速操纵开始时，在减小相对小的情况下，处于基准(Grund)以上，因此与在减速较大的情况下类似的介入相比，这种行为总是更有利。这里还应当相对地提到，这里提到的行驶动态调节器的介入的目标，尤其是使得通过再生而减速的轴停止制动(entbremsen)，以便使横向导引优先于纵向导引。由于这种介入在制动路径上产生的损耗，尤其是在适宜地选择的最小再生的区域中，同样很小并且是不可避免的(如果调节介入不是可预见的)。

即使主要在辅助系统的情境下描述了这里描述的减速力矩划分器的实施例(因为对应地提出了问题)，使用也不局限于该范围。

在一般的车辆架构的意义上，在第一步骤中，也可以经由该分配器提出对电子命令的减速的其它请求。在第二步骤中，线控制动(Brake-by-Wire)系统例如也可以将来自“踏板模拟器”或者“操作手柄”的请求，通过该分配器划分到可使用的制动执行器上。

也不需要限制为再生和电动液压机械制动器。实际上，假设使用较慢的执行器或者两个执行器的合适的模型，则所述方法也可以应用于其它制动系统。一个示例是在商用车辆中的减速器和行车制动器之间划分减速。在减速器的情况下，重要的不是能量回收，而是通过经济地使用易磨损的行车制动器来降低TCO(Total-Cost-Of-Ownership，拥有总成本)。

也可以想到在仅具有一个制动系统的传统车辆中使用：这里，与上面描述的再生提前量类似，可以通过针对制动器的传动系的主动预受力而形成提前量，该提前量可以通过减小驱动力矩来使用。对此的使用可能性总是在如下情况下出现，即，每当可实现的制动动态特性相对于消耗具有高优先级时，例如在系统停车时、在驶过路边石时、在拖车调车辅助装置或者定位辅助装置中或者在难以通行的越野运行中。

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，而是跟随制动系统的相应的p-V特征曲线(p-制动压力，V-输送的制动液的体积)。

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次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

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：

并且：

…代入正的v(p)…

泵参数能够计算为泵的可使用的体积流；其适用：

简化地将泄漏设置为“0”…

其适用：

代入：

…并且利用给定的压力-力矩关系c_泵

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，当存在特定的调节差(例如通过可设置的最大值，可以以可参数化的方式来考虑调节差)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。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(WindUp)(调节器过控制(Reglerübersteuerung))。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，如何能够提供一种用于机械制动和再生制动之间的辅助功能的可变制动力矩划分的方法。

附图标记列表

10 机动车

11 机械制动器

12 控制设备

13 再生系统

14 驾驶员辅助系统

15 信号

16 再生信号

17 发电机

18 电能存储器

19 传动系协调器

20 额定总减速

21 调节器

22 制动执行器

23 划分装置

24 额定机械制动力矩

24’ 策略性的额定机械制动力矩

25 额定再生制动力矩

25’ 策略性的额定再生制动力矩

26 策略性分配器

27 模型

28 实际机械制动力矩

29 参数

30 执行器划分

31 补偿力矩

32 比较

33 数据存储器

34 最小再生

35 再生提前量

36 随着时间的梯度

37 随着时间的梯度

38 调节偏差

39 策略性的再生边界

40 可使用的再生

I 不稳定的力矩形成阶段

T0 时刻

Claims (11)

1.一种用于对机动车(10)的机械制动器(11)的执行器动态特性进行补偿的方法，其中，划分装置(23)接收所述机动车(10)的额定总减速(20)的预设值，并且根据所述额定总减速(20)确定额定机械制动力矩(24)，并且用信号向所述机械制动器(11)通知所述额定机械制动力矩，以便所述机械制动器(11)通过操作制动执行器(22)，将实际机械制动力矩(28)调节为所述额定机械制动力矩(24)，其中，所述制动执行器(22)的执行器动态特性至少在实际制动力矩的不稳定的力矩形成阶段(I)，具有有限的随着时间的梯度(36)，所述有限的随着时间的梯度小于用信号通知的额定机械制动力矩(24)的随着时间的梯度(37)，从而在进行调节时，产生调节偏差(38)，

其特征在于，

所述划分装置(23)根据所述制动执行器(22)的当前的运行状态，并且根据所述额定机械制动力矩(24)的随着时间的梯度(37)，借助所述制动执行器(22)的模型(27)，来预测所述实际机械制动力矩(28)，并且根据预测的实际机械制动力矩(28)，通过控制至少一个预先确定的、不同于所述机械制动器(11)的车辆部件，来产生补偿力矩(31)，通过所述补偿力矩，在所述机动车(10)中总体上产生所述额定总减速(20)，

其中，所述划分装置(23)相应地至少从速度调节自动装置(19)和/或线控驱动系统和/或从牵引力矩模拟，接收一次额定总减速(20)的预设值。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，作为车辆部件，相应地控制所述机动车的再生系统和/或减速器，并且作为制动力矩，产生所述补偿力矩(31)，并且在所述不稳定的力矩形成阶段(I)中，将所述补偿力矩设置为所述调节偏差(38)的值。

3.按照权利要求2所述的方法，其中，在操作制动踏板时，和/或在通过预先确定的驾驶员辅助系统(14)用信号通知的制动介入(15)中，和/或在再生中断时，逐渐减小针对再生系统(13)和/或减速器的额定制动力矩，并且增大针对所述机械制动器(11)的额定机械制动力矩(24)，以便交替为所述机械制动器(11)。

4.按照权利要求2或3所述的方法，其中，在不需要机械制动力矩(28)的情况下，进行所述额定总减速(20)，但是所述划分装置(23)仍然仅借助再生系统(13)和/或减速器来产生所述额定总减速(20)的一部分，并且借助所述机械制动器(11)来产生剩余的部分，并且由此所述机械制动器(11)必须经历所述不稳定的力矩形成阶段(I)。

5.按照权利要求2或3所述的方法，其中，在达到再生系统(13)的再生边界(40)之前，减少再生系统(13)的再生运行，并且由此作为预先确定的恒定的值，或者自适应地借助所述模型(27)根据所述制动执行器(22)的当前的运行状态，来设置再生提前量(35)。

6.按照权利要求4所述的方法，其中，仅针对大于预先确定的最小值(34)的额定总减速(20)，通过进行划分，将额定总减速(20)一方面划分为额定机械制动力矩(24)，另一方面划分为针对再生系统(13)的额定再生制动力矩和/或针对减速器的另一个额定制动力矩，并且针对小于所述最小值(34)的额定总减速(20)，所述机械制动器(11)保持不运行。

7.按照权利要求6所述的方法，其中，与速度有关地设置所述最小值(34)。

8.按照权利要求1至3之一所述的方法，其中，为了准备制动操纵，通过在额定总减速(20)为0的情况下预先给定所述额定机械制动力矩(24)，使所述机械制动器(11)预受力，并且作为车辆部件，控制所述机动车(10)的驱动电机，并且作为附加地由所述驱动电机产生的驱动力矩，来产生所述补偿力矩，并且将所述补偿力矩设置为实际机械制动力矩(28)的值。

9.按照权利要求1至3之一所述的方法，其中，液压制动器作为机械制动器(11)被控制，在所述液压制动器中，通过在力矩形成阶段(I)中，利用制动液填充所述液压制动器的制动系统，来产生具有所述有限的随着时间的梯度的执行器动态特性。

10.按照权利要求1至3之一所述的方法，其中，所述模型(27)基于二阶多项式，来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。

11.一种用于机动车(10)的控制设备(12)，其中，所述控制设备(12)的处理器装置被配置为用于执行按照上述权利要求之一所述的方法。

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