CN110550005A - 用于控制液压制动系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制液压制动系统的方法，该制动系统包括：由电动机驱动的液压泵，用于产生液压制动系统的流体体积流量；液压连接，用于在液压泵和车轮制动器之间引导该流体体积流量；储存器，用于存储流体体积，其中储存器通过开关阀连接到液压连接；其中根据本发明的方法的特征在于，驱控开关阀，使得抵消液压连接中的流体脉动。此外，本发明涉及一种控制装置和一种液压制动系统。

Description

用于控制液压制动系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制液压制动系统的方法，其中该制动系统包括：由电动机驱动的液压泵，用于产生液压制动系统的流体体积流量；液压连接，用于在液压泵和车轮制动器之间引导流体体积流量；储存器，用于储存流体体积，其中储存器通过开关阀连接到液压连接；其中根据本发明的方法的特征在于，驱控开关阀，使得抵消在液压连接中的流体脉动。此外，本发明涉及一种控制装置和一种液压制动系统。
背景技术
诸如ESP的驾驶员辅助系统需要阀和压力供应单元，以用于主动介入车轮制动钳的压力调节。最常用的类型是径向活塞泵与由电动机驱动的偏心轮组合。当以恒定转速运行时，泵的吸入冲程和输送冲程周期性地交替。输送的体积流量由于结构类型在时间上不恒定，而在2k系统中(在两个制动回路中，每个回路具有一个径向活塞泵)半正弦地波动。该波动引起可听到的压力脉动。在6k系统中(每个回路具有三个径向活塞泵)，虽然不需要零输送冲程，但是输送的体积流量在时间上也不恒定，而是波动的。
除了这些脉动，并且无论泵的数量多少，泵排出阀的打开都会产生压力脉动，这些脉动被称为“泵送冲击”。这些脉动通过液压管路的结构振动而传递到车辆内部，并且被驾驶员感知为干扰噪音。因此存在NVH问题(噪声振动粗糙度)。为了减少引起干扰噪音的高频脉动，可以安装低通滤波器部件(容量器和节流阀的串联连接)。缺点是阻尼措施的成本，此外节流阀对电动机和泵产生额外负载。
发明内容
与之相反，根据本发明的方法和装置有利地可以在降低的成本的情况下改善NVH性能并且避免额外的电动机负载。
本发明提供一种控制液压制动系统的方法，该制动系统包括：由电动机驱动的液压泵，用于产生用于液压制动系统的流体体积流量；液压连接，用于在液压泵和车轮制动器之间引导流体体积流量；储存器，用于存储流体体积，其中储存器通过开关阀连接到液压连接；其中根据本发明的方法的特征在于，驱控开关阀，使得抵消液压连接中的流体脉动。
控制ESP系统或其他驾驶员辅助系统可以例如理解为控制液压制动系统。这种系统通常具有至少一个电磁开关阀，用于将流体储存器与液压管路连接。该流体储存器例如是制动液储存器，位于主制动缸上。液压管路例如是ESP模块的流体通道。开关阀可以例如理解为电磁阀，该开关阀例如在常开的，并且电磁致动地闭合。在这种意义上可以将驱控电磁阀理解为调节阀位置。由此也调节了可通过阀的流体流量。
通过减小制动系统中的压力波动和/或体积波动来实现对流体脉动的抵消。管路系统中的流体脉动将被平滑。同时影响对车轮制动器处的流体脉动的平滑。例如，在具有偏心轮的径向活塞泵(例如2或6个活塞泵，即2k系统或6k系统)中，通过避免或减少由于体积流量分布而产生的脉动来进行优化。替代地或附加地，优化在于平滑体积流量分布，其特别有利地在6k系统中执行。因此，可以实现近似恒定输送的流体体积流量。
特别地，提供了对无刷直流电动机(BLDC)的优化驱控。有利地，可以进行对开关阀的周期性驱控，特别是与泵电动机的转子位置同步。
此外，可以节省静态节流阀的成本，并且可以在高度动态的操纵期间减小电动机负载(或泵负载)。有利地，通过这样的驱控，避免或至少减少压力脉动。因此，避免或至少减少了干扰噪声。总体上，这因此改善了NVH特性(噪声振动粗糙度)。有利地，通过优化的驱控还能够实现恒定输送的流体体积流量。此外，通过新型的驱控可以降低成本，因为可以省去液压制动系统中的其他物理阻尼措施，例如液压容量器和节流阀。
在有利实施例中，该方法的特征在于，驱控开关阀，使得衰减从液压泵到车轮制动器的体积流量梯度。
这应理解为，通过驱控开关阀，引起体积流量梯度的限定衰减。因此，减少了从泵到车轮制动器的流体体积流量。该部分的流体体积流量损失是由于流体的流出而产生的，该流出的流体通过受控的开关阀而被导出到流体储存器。有利地，导出量被相应地调节并随时间变化，从而抵消流体脉动。这有利地实现了对NVH的改善。此外，这可用于实现对体积流量分布的平滑。
在可行的实施例中，该方法的特征在于，驱控开关阀，使得调节从液压泵到车轮制动器的随时间变化的流体体积流量损失。
这应理解为，通过驱控电磁开关阀，从泵到车轮制动器的流体体积流量分布产生变化。有利地，导出量被相应地调节并随时间变化，从而抵消流体脉动。这有利地实现了对NVH的改善。此外，可以实现对体积流量分布的平滑。
在优选的实施例中，该方法的特征在于，开关阀的开度周期性地变化。
这应理解为，开关阀的开度以规则的间隔(例如以重复的模式)变化，从而减小流体脉动。阀的开度(或冲程高度)决定了流体流向储存器的流出量。通过驱控电磁阀，因此在相应时间点调节应来自液压连接的所需流体量。以这种方式实现变化(调制)，以减少或避免流体脉动。例如在具有2个活塞的径向活塞泵中，转速以半正弦波的形式变化。这意味着阀的开口曲线理想地与已有的泵结构匹配。由于泵结构具有2个构造相同的活塞，因此沿着吸入冲程和输送冲程的冲程曲线对于两个泵是相同的，并且因此可以针对两个活塞统一地调节。在具有两个对置的活塞的泵结构中，理想的开度随电动机转子的每180°转角而重复。
在备选的改进方案中，该方法的特征在于，开关阀的开度在电动机旋转一周期间变化。
这应理解为，在电动机的转子旋转一周期间，调节开关阀(特别是换向阀)的开度，从而抵消流体脉动。也就是说，阀的冲程高度在泵电动机的旋转一周期间变化，从而减少流体脉动或减少流动脉动的传播，从而减小车轮制动器处的流体脉动。当然，也可以规定，在旋转多周期间或在旋转一周的一部分期间改变冲程曲线。例如在2k系统中，冲程曲线被定义为旋转半周(半正弦曲线)。阀的冲程高度例如特殊限定在泵电动机的转子旋转半周的过程中发生变化。
在优选的实施例中，该方法的特征在于，通过考虑泵状态来驱控开关阀。
这应理解为，对开关阀(特别是换向阀)的优化驱控基于或取决于液压泵的状态。阀的开度例如根据泵状态来确定。泵状态应理解为泵的状况或位置。泵状态可以通过泵部件的状态来定义，例如通过泵的旋转角度或驱动泵的电动机的转子位置来定义。因此，对开关阀的优化驱控被设计为与旋转角度相关的驱控。有利地，可以考虑当前的泵状态，或者也考虑在预定时间点(特别是在接近的间隔中)的预期泵状态。
在有利的实施例中，该方法的特征在于，根据液压泵的电动机的转子位置来调节开关阀的开度。
这应理解为，根据电动机的转子位置调制开关阀(特别是换向阀)的开度(或冲程高度)，使得抵消在液压制动系统中的流体脉动。这实现了对开关阀的与旋转角度相关的驱控，从而减少液压系统中的流体脉动。例如在第一转子位置中调节第一冲程高度，并在第二转子位置中调节第二冲程高度，第二冲程高度不同于第一冲程高度。原则上，可以为每个转子位置调节适当的冲程高度。这种实施方式对应于通过转子的角位置来定义电枢冲程曲线或者旋转时的液压阻力曲线。有利地，为此使用并评估转子位置传感器。基于所确定的转子位置能够定义和施加用于电磁开关阀的线圈的合适的驱控电流强度。
在可行的实施例中，该方法的特征在于，通过考虑对开关阀的驱控来匹配对液压泵的电动机的驱控，特别是当开关阀打开时，增加电动机的转速，以至少部分地补偿流体体积流失。
这意味着，对开关阀(特别是换向阀)的适当驱控也能实现对泵电动机的适当控制。通过驱控开关阀，体积流量的一部分通过开关阀而流失(或流向储存器)，这可以通过轻微地增加电动机转速来补偿。关于“泵送冲击”(NVH性能)的改进仍然被有利地保留。
在优选的实施例中，该方法的特征在于，该方法包括以下步骤中的至少一个：
-定义液压泵的体积流量；
-确定液压泵和车轮制动器之间的必要压力差，以平滑流体脉动；
-确定所需的控制电流以调节开关阀的开度，借助于开关阀的该开度，基于所形成的对体积流量梯度的衰减，引起该必要压力差；
-通过所确定的控制电流来驱控开关阀，以相应地调节开关阀的开度；
-确定引起的体积流量损失以及液压泵的必要转速增加，以补偿体积流量损失；
-驱控液压泵，以用于调节该必要转速增加，以便补偿体积流量损失。
有利地，每个步骤可以设计为泵状态的功能或泵电动机的转子位置的功能。此外，所有步骤都有利地包括在该方法中。
该方法可以例如以软件或硬件或以软件和硬件的混合形式实现，例如在控制装置中实现。因此，可以提供控制装置以用于控制开关阀(特别是换向阀)和/或无刷直流电动机，该无刷直流电动机用于驱动用于液压制动系统的驾驶员辅助系统的压力供应单元的泵，该液压制动系统被配置为执行所述方法。
本文提出的方案还提供了一种设备，该设备被构造为在相应的装置中执行、驱控或实施本文提出的方法的变型的步骤。本发明的以设备形式的实施变型可以快速有效地解决本发明的基本问题。在本文中，该设备可以被理解为电子装置，其处理传感器信号并且根据传感器信号而输出控制信号和/或数据信号。该设备可以具有接口，该接口可以配置为硬件和/或软件形式。在硬件形式的实施例中，接口可以是所谓的系统ASIC的一部分，其例如包含设备的各种功能。然而，接口也可以是单独的集成电路或者至少部分地由分立元件组成。在软件形式的实施例中，接口可以是与其他软件模块并行存在于例如微控制器上的软件模块。
有利地，提供一种具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序，该程序代码可以存储在机器可读载体或存储介质上，例如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器，并且用于执行、实现和/或控制根据上述实施例中任一项所述的方法的步骤，特别是当程序产品或程序在计算机或设备上执行时。
在本文中，设备也可以理解为无刷直流电动机，以用于驱动液压制动系统的泵，其中该直流电动机包括转子位置传感器。
设备还可以理解为液压制动系统，被配置用于执行所述方法，其中制动系统没有用于平滑车轮制动器处的流体脉动或避免或减少液压连接中的流体脉动的静态节流阀。另一方面，有利地规定，节流阀的功能将通过开关阀实现。特别地，为此有利地使用换向阀(USV)。因此，流体体积流量的一部分根据需要从液压连接处沿储存器的方向被导出，从而避免或减少液压连接中的流体脉动。
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。参考附图根据实施例的描述得出本发明的其他特征和用途。
从图中可以看出：
图1以简化图示出了机动车的制动系统；
图2示出了关于泵送冲击的特性曲线；和
图3示出了体积流量平滑的特征曲线。
具体实施方式
图1以简化图示出了用于(未详细示出的)机动车辆的制动系统1。该制动系统1具有多个车轮制动器2，该车轮制动器2可以由机动车辆的驾驶员通过制动踏板装置3作为操作制动器进行操作。车轮制动器2通过LR、RF、LF和RR表示，其中可以通过它们在机动车辆上的位置或分配进行解释，LR为左后方，RF为右前方，LF为左前方，RR为右后方。在制动踏板装置3和车轮制动器2之间构成两个制动回路4和5，其中车轮制动器LF和RR被分配给制动回路4，以及车轮制动器LR和RF被分配给制动回路5。两个制动回路4和5构造相同，因此下面将参考制动回路4更详细地说明两个制动回路4、5的结构。
制动电路4首先与制动踏板装置3的主制动缸6连接，其中制动踏板装置3还具有由驾驶员操作的制动踏板7，以及具有制动助力器8。该制动助力器可以例如气动或机电致动。制动回路4具有开关阀9'和高压开关阀9，他们彼此并联连接，并且连接到主制动缸6。开关阀9'被构造为常开的，并允许制动回路的液压介质(即制动液)在两个方向上流动。高压开关阀9被构造为常闭的，并且在通电状态下允许制动流体仅朝车轮制动器2的方向流动。开关阀9'还通过插入进入阀10与两个车轮制动器2连接，进入阀10被构造成在两个方向上是常开的。如果制动回路4、5的两个开关阀9'关闭，则制动回路4、5的下面部分中的液压(即开关阀9'和车轮制动器2之间的液压)被锁定或保持，即使当驾驶员释放制动踏板7时也是如此。如果开关阀9'打开，则产生制动回路4、5与储存器19的连接。
排出阀11相应地分配给制动回路4的车轮制动器2，该排出阀被构造为常闭的。排出阀11连接在液压蓄压器12的下游。在出口侧，排出阀11与泵13的吸入侧连接，泵13在开关阀9'和进入阀10之间的压力侧与制动回路4连接。泵13与电动机14机械地连接。电动机14被分配给两个制动回路4和5的泵13。替代地，也可以每个制动回路4、5具有其自己的电动机14。控制装置20控制电动机14和阀9、9'、10、11。
图2示出了关于“泵送冲击”的相关特性曲线的图示。通过在泵的输送冲程开始时打开换向阀，初始压力脉动通过换向阀而部分地被导出，并且体积流量梯度减弱。这减小了车轮中的压力摆动宽度。对此的前提是了解电动机的当前转子位置。图2的上图示出了具有实施本发明措施的体积流量([cm3/s]/[s])：在泵出口处的V1(虚线)，在车轮管路上的V2(实线)和在切换阀本身上的V3(点划线)。在中间的图示中，示出了泵后的压力([barA]/[s])：具有实施本发明措施的S1(实线)，以及没有本发明措施的S2(虚线)。在下图中，示出了泵后的压力振动宽度([bar]/[s])。这里，与没有本发明措施的常规压力振动宽度D2(虚线)相比，可以清楚地看到具有实施本发明措施的降低的压力振动宽度D1(实线)。
图3示出了关于体积流量平滑的特性曲线。具有六个活塞的泵系统(即所谓的6k系统)产生连续的体积流量，该体积流量由于有限数量的活塞而不是恒定的，而具有波动的。现在可以通过始终将恰好的体积流量通过换向阀排出来平滑车轮导管中的体积流量，从而对于车轮管道产生恒定值：
QUSV＝QPumpe-QRadleitung
图3示出了通过有针对性地移除换向阀上的峰值来平滑车轮管道中6k系统的体积流量。这里示出关于时间的体积流量。虚线表示泵的体积流量(QPumpe)。点划线表示通过开关阀的(流出)体积流量(QUSV)。实线表示在车轮制动器上产生的平滑体积流量(QRad)。
应当注意，各个图示中的X轴和Y轴的标尺(a＝现有技术，b＝本发明的实施例)是相同的。由此可以以简单的方式确定差异。

Claims (11)

1.一种用于控制液压制动系统(1)的方法，其中所述制动系统(1)包括：
-由电动机(14)驱动的液压泵(13)，用于产生所述液压制动系统(1)的流体体积流量；
-液压连接(18)，用于在所述液压泵(13)和车轮制动器(2)之间引导所述流体体积流量；
-储存器(19)，用于存储流体体积，其中所述储存器(19)通过开关阀(9')连接到所述液压连接(18)；
其特征在于，
驱控所述开关阀(9')，使得抵消所述液压连接(18)中的流体脉动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，驱控所述开关阀(9')，使得衰减从所述液压泵(13)到所述车轮制动器(2)的体积流量梯度。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，驱控所述开关阀(9')，使得调节从所述液压泵(13)到所述车轮制动器(2)的随时间变化的流体体积流量损失。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述开关阀(9')的开度周期性地变化。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述开关阀(9')的开度在所述电动机(14)旋转一周期间变化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过考虑泵状态来进行对所述开关阀(9')的驱控。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述液压泵(13)的所述电动机(14)的转子位置来调节所述开关阀(9')的开度。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过考虑对所述开关阀(9')的驱控，匹配对所述液压泵(13)的电动机(14)的驱控，特别地当所述开关阀(9')打开时，提高所述电动机(14)的转速，以至少部分地补偿流体体积流失。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤中的至少一个：
-定义所述液压泵(13)的体积流量；
-确定所述液压泵(13)和车轮制动器(2)之间的必要压力差，以平滑所述流体脉动；
-确定所需的控制电流以调节所述开关阀(9')的开度，借助于所述开关阀(9')的开度基于所形成的对体积流量梯度的衰减来引起所述必要压力差；
-通过所确定的控制电流来驱控所述开关阀(9')，以相应地调节所述开关阀(9')的开度，
-确定引起的体积流量损失和所述液压泵(13)的必要转速增加，以补偿所述体积流量损失，
-驱控所述液压泵(13)以调节所述必要转速增加，以便补偿所述体积流量损失。
10.一种控制装置(20)，被配置为执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
11.一种液压制动系统(1)，被配置为执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述制动系统(1)没有用于抵消所述液压连接(18)中的流体脉动的静态节流阀。
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