CN110997433B - 具有电子控制单元的液压制动系统及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压制动系统和一种用于根据制动压力控制制动至少一个车轮的方法，其中，使用由电动机(1')驱动的液压泵(2')来产生液压并且由电子控制单元(4')从测得的实际制动压力与目标压力设定值的比较出发确定至少一个调节值以补偿控制偏差，以便操控至少一个致动器来增加或减小实际制动压力的压力以适应目标压力设定值，其中，由电子控制单元(4')这样操控作为致动器的电动机(1')来补偿控制偏差，使得液压泵(2')在一个旋转方向上引起制动压力的压力增加并且在另一个旋转方向上引起制动压力的压力减小。

Description

具有电子控制单元的液压制动系统及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种用于根据制动压力控制来制动车轮的液压制动系统，该液压制动系统包括：由电动机驱动以产生液压的液压泵；电子控制单元，其用于从测得的实际制动压力与目标压力设定值的比较出发确定至少一个调节值以补偿控制偏差，该电子控制单元操控至少一个致动器来增加或减小实际制动压力的压力以适应目标压力设定值。此外，本发明还涉及一种根据该制动压力控制来制动车轮的方法以及与其相关的计算机程序产品。
背景技术
本发明的应用领域主要扩展到通常装备有液压操作的摩擦制动器的所谓的轻轨车辆(LRV)、如有轨电车。这种液压操作的摩擦制动器基于明显更高的工作介质压力可比气动制动设备构造得更加紧凑。这种紧凑的部件又能实现车辆的高份额的低车架。
在此关注的液压操作的摩擦制动器中，通过由衬片和制动盘构成的摩擦副施加制动力。为此所需的衬片对制动盘的压紧力由被加载液压压力的活塞产生。如果忽略摩擦系数波动、非线性弹簧特性曲线和变化的机械效率的影响，则在主动制动力发生器的情况下所产生的制动力与施加的液压压力直接成正比。在由弹力操作且待液压释放的被动制动力发生器的情况下所产生的制动力与施加的液压压力成间接比例关系。
总的来说，制动力应能够在值和变化率(梯度)方面尽可能自由且精确地调节。特别是当车轮/轮对因低的力锁合而滑动时以及当在施加起动牵引力(Anfahrzugkraft)的同时起动车辆时需要高压力梯度，这需要制动器快速反应。
DE 102016219314 A1公开了一种液压制动系统，其中，由一个电动机驱动的两个液压泵分别为两个配设的盘式制动器产生制动压力。在此两个配设的液压回路分别包括两个电磁可控阀，其中一个阀用于增加制动压力的压力并且另一个阀用于减小制动压力的压力。此外，配设的液压泵将吸入的、用于供应供油压力的液压流体泵送到设置用于在控制阀组件范围内增加压力的电磁阀的供油压力入口。电子控制单元(ECU)控制这两个电磁阀，以便根据目标压力设定值产生制动压力。
在公知的、在图1中关于所关注类型的传统液压制动系统示出的现有技术中，由电动机1驱动的液压泵2从用于存储液压流体的油箱3产生液压。
通过电子控制单元4二进制地接通或关闭电动机1。只有在需要补充供油压力时才由电子控制单元4接通电动机1。由液压泵2产生的液压才经由压力过滤器5连同与该之并联的止回阀6以及随后与之串联的另一止回阀7到达压力管路8。此外，用于蓄能器压力的压力传感器9也连接到压力管路8上。用于蓄能器压力的压力传感器9将其测量信号发送给电子控制单元4以进行监控。在止回阀7的相对置连接侧上，压力管路8设有在出口侧通向油箱3的限压阀10，以实现最高压力限制。此外，压力管路8通常与油压蓄能器11、通常为膜片式蓄能器连接。
为了增加制动压力P的压力，电子控制单元4根据压力控制操作在此用作致动器的比例压力控制阀12。为了减小压力，根据控制电子控制单元4操作在此同样用作致动器的比例压力控制阀13，该比例压力调节阀在出口侧通向油箱3。与此相对，为实现压力增加而设置的另一比例压力控制阀12在入口侧与引导供油压力的压力管路8连接。
此外，在该传统的液压制动系统中，电磁可控的安全制动阀14集成在制动压力管路15中。在出现故障的紧急情况下可与控制无关地操作该安全制动阀，以便通过降低制动压力管路15中的压力来实现制动器的安全制动。就此而言，未进一步示出的制动致动器以弹簧蓄能缸的方式构造。通过在下游连接有安全制动喷嘴17的限压阀16实现制动器的安全制动，这能实现计量的紧急制动。驻车制动阀18的打开导致最大压力下降，从而能够在安全制动后提供最大制动力。
制动压力管路15中存在的实际制动压力由压力传感器19检测，以便作为实际值提供给电子控制单元4以进行上述控制。
因此，在该传统的液压制动系统中，制动压力通过作为致动器的两个比例压力控制阀12和13来控制，通过压力传感器19连续测量制动压力来控制制动压力并且通过相应控制作为致动器的限压阀12或13增加或减小压力来补偿控制偏差。
液压泵2通过定时运行而仅用于产生供油压力。为此用于驱动液压泵2的电动机1通常以一个特定旋转方向和转矩方向运行。
发明内容
本发明的任务在于进一步改进同类型的液压制动系统，以减少阀技术上的花费。
所述任务基于根据权利要求1前序部分的液压制动系统结合其特征部分特征来解决。在方法技术方面，所述任务通过权利要求8解决。权利要求10提出一种实现该方法的计算机程序产品。
本发明包括下述技术教导：在不使用阀式致动器的情况下，电子控制单元这样操控根据本发明的用作致动器的电动机来补偿控制偏差，使得液压泵在一个旋转方向上引起制动压力的压力增加并且在另一个方向上引起制动压力的压力减小。
根据本发明的解决方案基于以下认识：由于用于产生制动力的工作压力仅来自供油压力并且液压流体是不可压缩的介质，因此可通过合适地控制电动机直接调节制动压力。因此可有利地省却否则常见的压力调节阀并且也不需要额外的蓄压器。通过简化的技术结构也省却了液压管路的零件。测试表明：例如当提供两个32kN的制动力发生器且每个发生器的工作容积为23cm3时，无需蓄压器即可实现180ms范围内的释放时间。此外，在调节时也可实现可靠的稳定控制精度而不会发生过调。
为了实现高控制精度，建议将液压泵构造为齿轮泵。为了实现紧凑的结构，优选将电动机构造为外转子电动机，其中优选将永磁体环作为转子设置成在外部运转。优选将永久励磁的同步电动机用作电动机。
根据进一步改进本发明的措施，建议在由液压泵加载的引导制动压力的压力管路中加入由电子控制单元操控的截止阀，以便除了直接由液压泵引起的压力增加和压力减小之外还附加地实现截止位置。
此外建议，在引导制动压力的压力管路中加入安全制动阀，以便在发生故障时实现制动器的安全制动。例如当液压泵被锁止时，可在正常运行中使用的控制系统之外通过操作安全制动阀实现制动器的安全制动，以便尤其是在电子控制系统出现故障时也能确保安全制动。
在根据本发明的解决方案的范围内，优选规定，用于测量实际制动压力的压力传感器在截止阀的出口侧连接到引导制动压力的压力管路上。该压力传感器电连接至电子控制单元以提供实际值。
优选电动机由电子控制单元在正和负转速以及正和负转矩方面来调节。电动机控制及其运行在转速-转矩坐标系的所有四个象限中进行。在此电动机的正转速会引起制动压力的压力增加。电动机的负转速会引起制动压力的压力减小。随着正转矩的增加，制动压力产生被加速，并且随着负转矩的减小，制动压力产生被延迟。
在根据本发明的解决方案的范围内，该控制能够以计算机程序产品的形式实现，当计算机程序产品在液压制动系统的电子控制单元上运行时，其程序代码装置用于执行控制方法。另外，程序代码装置也可存储在计算机可读介质上。
附图说明
下面借助于附图结合本发明的优选实施例的说明来阐述其它改进本发明的措施。附图如下：
图1是根据现有技术的传统液压制动系统的线路图，其是本发明的出发点；和
图2是根据本发明的液压制动系统的线路图，该液压制动系统具有用作致动器的电动机。
具体实施方式
在背景技术中已经讨论了示出现有技术的图1。
根据图2，根据本发明的液压制动系统包括电动机1'，该电动机在两个旋转方向上驱动液压泵2'。液压泵2'构造为齿轮泵并且在入口侧从油箱3'获取液压油。在液压泵2'的出口侧连接有引导制动压力的压力管路8'。限压阀10'从引导制动压力的压力管路8'分支出来，以便将过压排放到油箱3'中。
由电子控制单元4'控制作为致动器的电动机1'以补偿控制偏差，使得液压泵2'在一个旋转方向上引起引导制动压力的压力管路8中制动压力的压力增加，相反在另一个旋转方向上引起制动压力的压力减小。
此外，在由液压泵2'加载的引导制动压力的压力管路8'中除了电动机1'之外还加入同样可由电子控制单元4'操控的截止阀20，由液压泵2'加压的压力管路8'还具有电动机。通过截止阀20，除了直接由液压泵2'引起的压力增加和压力减小之外还可附加地实现截止位置。
在截止阀20下游连接安全制动阀14'，该安全制动阀也加入引导制动压力的压力管路8'中。安全制动阀14'用于在压力控制部件发生故障的情况下实现制动器的安全制动。当安全制动阀14'独立于此被操作时，可开始计量制动，该计量制动通过连接在出口侧下游的限压阀16'的和在限压阀下游的节流阀17'的打开压力引起。与此并行地，也有可能通过同样在释放阀14'的出口侧分支出的驻车制动阀18'在安全制动后施加全部驻车制动力。就此而言，被操作的驻车制动阀18'绕过否则起作用的限压阀16'的计量制动功能。
此外，压力传感器19'测量引导制动压力的压力管路8'中的实际制动压力并将测量值传输至电子控制单元4'，以提供用于上述控制的实际值。
附图标记列表
1 电动机
2 液压泵
3 油箱
4 电子控制单元
5 压力过滤器
6 止回阀
7 止回阀
8 压力管路
9 压力传感器
10 限压阀
11 油压蓄能器
12 比例压力控制阀
13 比例压力控制阀
14 安全制动阀
15 制动压力管路
16 限压阀
17 节流阀
18 驻车制动阀
19 压力传感器
20 截止阀
P 制动压力

Claims (9)

1.一种用于根据制动压力控制来制动车轮的液压制动系统，包括：
-由电动机(1；1')驱动以产生液压的液压泵(2；2')、
-电子控制单元(4；4')，该电子控制单元用于从测得的实际制动压力与目标压力设定值的比较出发确定至少一个调节值以补偿控制偏差，该电子控制单元操控至少一个致动器来增加或减小实际制动压力的压力以适应目标压力设定值，
其特征在于，所述电子控制单元(4')这样操控作为致动器的电动机(1')来补偿控制偏差，使得液压泵(2')在一个旋转方向上引起制动压力的压力增加并且在另一个旋转方向上引起制动压力的压力减小，在引导制动压力的压力管路(8')中加入安全制动阀(14')，该安全制动阀与连接在其下游的限压阀(16')和连接在限压阀下游的节流阀(17')一起允许在压力控制部件发生故障时实现制动器的安全制动。
2.根据权利要求1所述的液压制动系统，其特征在于，所述液压泵(2')构造为齿轮泵。
3.根据权利要求1所述的液压制动系统，其特征在于，所述电动机(1')构造为永久励磁的同步电动机。
4.根据权利要求3所述的液压制动系统，其特征在于，所述电动机(1')构造为外转子电动机。
5.根据权利要求1所述的液压制动系统，其特征在于，在由液压泵(2')加载的、引导制动压力的压力管路(8')中加入由电子控制单元(4')操控的截止阀(20)，以便除了直接由液压泵(2')引起的压力增加和压力减小之外还附加地实现截止位置。
6.根据权利要求5所述的液压制动系统，其特征在于，用于测量实际制动压力的压力传感器(19')在截止阀(20')的出口侧连接到引导制动压力的压力管路(8')上，该压力传感器电连接至电子控制单元(4')以提供实际值。
7.一种用于根据制动压力控制来制动至少一个车轮的方法，其中，使用由电动机(1')驱动的液压泵(2')来产生液压并且由电子控制单元(4')从测得的实际制动压力与目标压力设定值的比较出发确定至少一个调节值以补偿控制偏差，以便操控至少一个致动器来增加或减小实际制动压力的压力以适应目标压力设定值，其特征在于，由电子控制单元(4')这样操控作为致动器的电动机(1')来补偿控制偏差，使得液压泵(2')在一个旋转方向上引起制动压力的压力增加并且在另一个旋转方向上引起制动压力的压力减小，在压力控制部件发生故障时为了引入安全制动，操作在引导制动压力的压力管路(8')中加入的安全制动阀(14')连同连接在安全制动阀下游的限压阀(16')和连接在限压阀下游的节流阀(17')。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述电动机(1')在正和负转速以及正和负转矩方面被调节。
9.一种计算机可读介质，该计算机可读介质具有存储在其上的具有程序代码装置的计算机程序产品，所述程序代码装置用于执行根据权利要求7或8所述的方法。
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