CN111278697A - 用于自给式回路填充的车辆制动系统及操作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的制动系统（20），包括制动单元（20A；20B），其具有：用于在其中包含一定体积的制动流体的流体储存器（32）、ECU（1000）和电子控制柱塞设备（60），电子控制柱塞设备（60）可操作以响应于来自ECU（1000）的控制信号进行冲程，来向用于车辆制动的至少一个轮缸（RL，RR）供应流体压力。柱塞设备（60）包括：耦合到致动器（M）的杆（108），耦合到杆（108）并且被布置成针对柱塞腔室的内壁进行密封的主密封件（100），以及围绕杆（108）以密封其中杆（108）离开柱塞腔室的界面的副密封件（104）。柱塞腔室在主密封件与副密封件（100，104）之间的部分通过可切换阀（112）耦合到流体储存器（32）。一种操作用于自给式制动回路填充的制动系统（20）的方法，包括以下步骤：提供制动单元（20A；20B）；在制动回路的第一部分上执行压力泄放；在ECU（1000）的控制下，通过在使用柱塞设备（60）的同时切换阀（112），向耦合到第一部分的轮（RL）供应加压制动流体，并且将制动流体从储存器（32）供应到制动回路的第二部分。

Description

用于自给式回路填充的车辆制动系统及操作方法

背景技术

本发明涉及车辆和车辆制动系统，所述车辆制动系统在安装时需要一个或多个回路被填充有制动流体并且泄放受困的气体（例如空气）。

发明内容

在另一方面，本发明提供一种操作用于自给式（self-contained）制动回路填充的车辆制动系统的方法。所述方法包括：提供制动单元，所述制动单元具有填充有制动流体的储存器，以及在制动系统的ECU的控制下，通过柱塞在推进方向上的第一操作，在制动单元内的制动回路的第一部分上执行压力泄放。所述方法进一步包括：在ECU的控制下，通过柱塞在推进方向上的第二操作，向耦合到制动回路的第一部分的第一轮缸供应加压制动流体，而同时排放与柱塞的真空腔室进行流体连通的制动回路的第二部分。所述方法进一步包括：在ECU的控制下，通过将定位在储存器与真空腔室之间的自动填充阀切换成打开状况，将制动流体从储存器供应到制动回路的第二部分中。

在一个方面，本发明提供一种用于车辆的制动系统，所述制动系统包括制动单元，所述制动单元具有：用于在其中包含一定体积的制动流体的流体储存器、ECU和电子控制柱塞，所述电子控制柱塞可操作以响应于来自ECU的控制信号进行冲程，来向用于车辆制动的至少一个轮缸供应流体压力。柱塞设备包括：耦合到致动器的杆；耦合到杆并且被布置成针对柱塞腔室的内壁进行密封的主密封件；以及围绕杆以密封其中杆离开柱塞腔室的界面的副密封件。柱塞腔室在主密封件与副密封件之间的部分通过可切换阀耦合到流体储存器。

附图说明

图1A是根据本发明的一种构造的车辆制动系统的第一部分的示意图，第一部分包括具有用于第一对轮缸的回路的第一单元。

图1B是车辆制动系统的第二部分的示意图，第二部分包括具有用于第二对轮缸的回路的第二单元。

图2是柱塞的详细视图，其中一个被提供在车辆制动系统的第一和第二单元中的每一个中。

图3是在自动回路填充操作的第一步骤期间车辆制动系统的第二单元的示意图。

图4是在自动回路填充操作的第二步骤期间车辆制动系统的第二单元的示意图。

图5是在自动回路填充操作的第三步骤期间车辆制动系统的第二单元的示意图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，要理解的是，本发明在其应用方面不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中图示的部件的构造和布置的细节。本发明能够有其他实施例，并且能够以各种方式被实践或施行。

根据本发明的一个方面，在两个分离的单元20A、20B中图示图1A、1B的制动系统20。两个分离的单元20A、20B可以作为不具有延伸至其间的流体连接的两个不同的液压单元而部署在单个车辆的两个相应的轴处。然而，两个单元20A、20B（例如，通过诸如CAN总线的车辆网络）被电气地耦合，并且两个单元20A、20B的元件由共同的电子控制单元（ECU）1000控制。第一单元20A可以是前轴单元，并且包括主缸24，主缸24具有利用输入杆25耦合到制动踏板28的输入侧，以对其中的液压流体加压。主缸24包括耦合到制动踏板28的活塞26（例如，机械耦合以利用其直接移动）。活塞26对主缸24的腔室中的液压流体加压，所述液压流体要在出口40处从腔室输出。在其中两个单元20A、20B被液压接合的本发明的其他构造中，主缸24可以包括附加活塞和耦合到附加回路的附加出口。流体储存器32被提供在主缸24的顶部，以维持向其的制动流体供应。一个或多个传感器36、38可以被提供在主缸24的入口侧处，并且可以包括踏板行程传感器36和/或踏板力传感器38。这些传感器36、38中的任一个或两者可以（一起或分离地）用作到ECU 1000的输入，以确定驾驶员的制动请求的水平。附加地，一个或多个传感器可以被提供在主缸24的输出侧处，诸如压力换能器39，其可操作以检测通过踏板28和活塞26的操作在主缸24内生成的压力。压力换能器39可以独自或与传感器36、38中的一个或两者组合地向ECU 1000提供信号，以用于确定驾驶员的制动请求的水平。压力换能器39可以耦合到通过副浮动活塞与第一腔室分离的副腔室，在图示的构造中，副腔室不具有到制动回路或轮缸FL、FR的连接。

主缸输出40选择性地与第一制动回路进行流体连通，在图示的构造中，第一制动回路包括一对轮缸FL、FR，该对轮缸FL、FR可操作以使在其上提供了制动系统20的车辆的轮减速。轮缸FL、FR与一组前车轮相关联。然而，在其他构造中，第一单元20A可以耦合到与一组后车轮或一组对角车轮相关联的回路。制动回路被划分为两个子回路，针对每个轮缸FL、FR有一个。每个子回路包括与相应的轮缸相关联的入口阀44和出口阀48。入口阀44是常开的，并且可以由ECU 1000电气地关闭，以停止或限制供应到轮缸的加压液压流体。出口阀48是常闭的，并且可以由ECU 1000电气地打开，以将轮缸处的加压液压流体释放（relieve）到储存器32。主缸出口40通过常开隔离阀52耦合到制动回路。隔离阀52可操作为由ECU 1000关闭，以将主缸24、以及因此制动踏板28与具有轮缸FL、FR的制动回路流体地分离或隔离。

尽管主缸24能够从制动踏板28向制动回路的轮缸FL、FR提供机械制动，但是第一单元20A可以被提供有与制动踏板28分离的替代或辅助设备。该设备可以包括柱塞60，该柱塞60可操作（例如，通过马达M或其他致动器）以用于生成针对必备的制动需求的对轮缸FL、FR的液压流体压力。例如，柱塞60的出口68（例如，主要出口端口）可以通过施加压力控制阀72耦合到制动回路。施加压力控制阀72可以是控制器调制的电磁阀（其例如具有一定范围的打开位置，或者接收脉宽调制信号以实现类似的效果），其可操作以控制从柱塞60供应的压力。一个或多个压力传感器76可以沿着在柱塞出口68与相应的入口阀44之间的流体路径定位，并且可操作以向ECU 1000报告流体压力。压力传感器76可以被称为“活动回路”压力传感器，因为它感测和报告在耦合到轮缸FL、FR的（一个或多个）通路中的流体压力，这与在主缸24或模拟器回路中的流体压力形成对比，所述主缸24或模拟器回路在线控制动操作期间不是活动制动回路的部分。

除了第一单元20A中的活动制动部件之外，还提供了与主缸24的输出侧进行流体连通的模拟器回路。模拟器回路被提供在隔离阀52的上游——意味着更靠近主缸且远离制动回路的一侧，使得当隔离阀52关闭时模拟器回路保持与主缸24流体连通。模拟器回路包括踏板感觉模拟器80，该踏板感觉模拟器80通过可切换模拟器阀84耦合到主缸出口40。模拟器阀84可以是常闭的可切换电磁阀，其可操作为由控制器打开，以在主缸出口40与踏板感觉模拟器80之间建立流体连通。当模拟器阀84打开时，通过出口40被推出主缸腔室的流体被传入踏板感觉模拟器80，该踏板感觉模拟器80具有向制动踏板28提供反馈力的偏置机构。因此，当实际上制动踏板28被隔离阀52解耦时，模拟器回路模仿致动轮缸FL、FR的感觉。

如上所述，制动系统20的第一单元20A可以实现为单回路的综合动力制动（integrated power brake，IPB）单元。可以根据常规实践来提供IPB单元的构造方面。然而，如上面注意到的，IPB单元不具有延伸到车辆的一些轮缸（即轮缸RL、RR）的流体连接，而至少出于在失去线控制动功能性的情况下的备用模式操作的目的，常规的双回路IPB单元将具有延伸到所有车辆轮缸的流体连接。因此，第一单元20A可以被称为简化或缩减配置的（de-contented）IPB单元。此外，例如在系统安装到车辆中时，第一单元20A具有适于回路流体填充的附加结构特征。在详细讨论这些之前，注意到制动系统20的第二单元20B与第一单元20A共享大部分构造，虽然第一单元20A被进一步缩减配置。例如，第二单元20B不包括主缸（也不包括输入杆，也不包括输入传感器）和模拟器回路。另外，根据与关于第一单元20A所描述的布局和功能相同的布局和功能，第二单元20B包括储存器32，到一对轮缸的制动线路和阀44、48、52、72的回路以及柱塞60。这里注意到，与第一单元20A的分离阀52不同，因为不存在主缸，所以第二单元20B的分离阀52适于选择性地打开和关闭在（由柱塞60加压的）回路与储存器32之间的流体连接。响应于驾驶员对制动踏板28的致动，第一和第二单元20A、20B两者的柱塞60可以由相应的马达M操作。在与驾驶员输入分离的其他场景（例如，自适应巡航控制、自动碰撞避免、自主驾驶等）中，致动一个或两个柱塞60也是可能的。在单元20A、20B两者中的可以是常开阀的分离阀52可操作来每当相应的柱塞60被激活用于制动时由ECU 1000致动关闭。

如上面提到的，单元20A、20B中的每一个具有适于回路流体填充的结构特征。例如，每个柱塞60具有图2中所图示的唯一的构造，所述唯一的构造不仅允许对具有出口68的前腔室或出口腔室加压，而且还在主要柱塞密封件100或主柱塞密封件100的后侧上分离地限定副腔室或“真空”腔室。特别地，第二密封件104被提供在其中柱塞杆108离开柱塞腔室以便连接到马达M的位置处。此外，真空腔室通过可切换阀112（例如，电气可操作的“自动填充阀”）耦合到储存器32。自动填充阀112可以是常开的并且可由ECU 1000电气地打开。每个柱塞60包括与出口68分离并且隔开的第一背侧端口114，并且第一背侧端口114定位在主要柱塞密封件100与第二密封件104之间，以便连接到具有自动填充阀112的流体线路。也定位在主要柱塞密封件100与第二密封件104之间的是通过流体线路连接到出口阀48的附加或第二背侧端口116。照此，在自动填充阀112处于打开状况的情况下，出口阀48和相关联的轮缸可以通过柱塞60的真空腔室流体地耦合到储存器32。在一些构造中，主要柱塞密封件100是可移动密封件，其随着柱塞移动以在柱塞腔室中冲程或往复运动，并且第二密封件104处于固定位置中。然而，在其他构造中，第二密封件104作为可移动密封件并入柱塞杆108中也是可能的。

第二密封件104和选择性可关闭的自动填充阀112使得回路填充操作能够如本文中描述的那样被完成。尽管图3-5图示了用于第二单元20B的回路填充操作的步骤，但是相同的步骤可以以相同的方式在第一单元20A中被施行，并且不分离提供其冗余描述。可以在车辆装配时——此时制动系统20被新安装并且制动流体尚待通过回路的所有流体通道（例如，所有线路、阀、端口等）而散播——完成回路填充操作。在回路填充期间，也实现了回路泄放。该步骤对于确保供应轮缸的回路充满制动流体并且充分地泄放诸如空气之类的受困气体而言至关重要。如下所述，回路填充操作可以是完全自给式的，并且在ECU 1000的命令下进行。例如，制动单元（20A或20B）的填充和泄放是在不具有额外工具或装备的情况下实现的，并且是在系统接入点（例如，储存器盖、轮缸泄放端口）保持关闭的情况下实现的。特别地，本文中的方法不使用公知的真空填充工具，所述公知的真空填充工具附接到制动系统储存器以用于抽真空并且然后向系统释放加压的制动流体喷射（blast）。照此，在一些构造中，由于储存器不需要暴露于高压来完成回路填充，所以针对储存器32的工程设计约束可以放松。回路填充操作可以是制动系统20的相对自主的动作，其不需要关于车辆制造商一方的过程规划或装配线动作。回路填充操作可以通过到电源的连接而在初始电启用时自动开始。可替换地，回路填充操作可以响应于检测到指定信号而开始，响应于初始化场景而提供所述指定信号，所述初始化场景要么是预定时间或条件，要么由来自车辆制造商的编程命令直接提供，例如在最终车辆装配阶段通过车辆的主要ECU提供。

图3-5的过程从其中储存器32已经填充有制动流体的状态开始。在填充时，所有系统阀可以处于其休眠（at-rest）或偏置位置。尽管一些制动流体可以至少部分地填充一些流体通道，但是需要进一步的动作来确保整个单元被充满和泄放。如图3中所示，回路填充操作的第一步骤是压力回路动力泄放，其包括柱塞60的动力冲程（即，朝向出口68的推进冲程）。施加压力控制阀72被打开，以允许朝向在储存器32与入口阀44之间延伸的流体线路的流体传送。入口阀44可以被致动关闭。分离阀52可以是打开的或未致动的，从而允许到储存器32的流体连接。在入口阀44关闭的情况下来自柱塞60的轻流体加压提供泄放功能，由此诸如空气之类的受困气体被排放到储存器，从而保留在图3中以粗体示出的回路部分中的未充气流体。在该步骤期间，柱塞60可以被完全冲程到最大程度，尽管在其他构造中柱塞60仅完成部分推进冲程也是可能的。

继图3的动力泄放步骤之后，回路填充操作将制动单元20B转变到图4的状态，以用于制动回路排放步骤。该转变包括关闭分离阀52和打开第一个入口阀44，而同时施加压力控制阀72保留打开。自动填充阀112如果先前没有关闭则被致动关闭，以将柱塞60的真空腔室与储存器32阻断。在制动单元20B的该阀阵列中，柱塞60的后续推进冲程被致动（例如，在柱塞从动力泄放步骤的致动被重新设定之后）。该柱塞推进在回路的一个部分中引起加压以及通过打开的入口阀44向相关联的轮缸（如所示的RL）的流体传送。然而，在回路的另一部分中，相同的推进柱塞冲程同时引起在流体通道中生成部分真空或低压空间，所述流体通道耦合到柱塞60在主要柱塞密封件100与副密封件104之间的真空腔室。真空由图4中的虚线指示。在图示的构造中，真空延伸到关闭的入口阀44并且延伸到尚未填充有制动流体的轮缸（如所示的RR）。真空还延伸到与在该步骤中填充的轮缸（RL）相关联的出口阀48。与尚未填充的轮缸（RR）相关联的另一出口阀48可以可选地被打开，以防止空气截留在其中。在该过渡状态下，回路中剩余的未填充部分低于大气压，并且准备接受流体。

如图5中所示，回路填充操作中的下一步骤是剩余的制动回路填充步骤。在该步骤中，自动填充阀112打开，使得来自储存器32的附加流体可以流入在图4的步骤中被部分地排放的回路的低压通道中。这可以是回路填充操作的最后步骤。在其他构造中，在完全使得制动系统20能够用在车辆操作中之前，回路填充操作可以包括附加的步骤，诸如附加的动力泄放步骤。此外，在一些构造中，图3-5的整个序列可以被重复一次或多次，以确保适当的填充和回路泄放。在回路填充操作完成时，自动填充阀112可以在制动系统20的剩余服务寿命内永久停用，以在储存器32与端口114之间保留永久连接。在其他构造中，在车辆装配时发生的回路填充操作或其方面可以作为车辆服务或维护程序的部分被重复。ECU 1000可以通过检测服务或其参数来自动施行回路填充操作（例如，储存器32的排放和重新填充），或者ECU 1000可以由服务技术人员命令来施行回路填充操作（例如，通过车辆的电子界面）。

应该理解的是，本发明的各方面、并且特别是（一个或多个）制动单元20A、20B通过其来自动填充和泄放的回路填充操作可以在大量不同的制动系统布置中被实现，其不必要符合本文中图示和描述的制动系统20的精确布局。虽然分离的单元20A、20B可以由在完全分离的外壳中的自给式单元——其具有它们自己的到车辆框架或副框架的专用安装——组成，但是这不一定是针对本发明所有方面的要求。尽管如公开的制动系统20能够进行全线控制动操作，并且很好地适于使用在全电驱动车辆、电动混合动力车辆以及具有在对于常规助力器的无/低自然真空情况下的动力系的车辆中，但是本发明的方面可以在包括但不限于上面提到的那些车辆的多种多样的车辆中提供益处。最后，还注意到，车辆制动系统的另一种构造——用于使用在能够全自动化驾驶的车辆中（并且因此，没有供驾驶员使用的制动踏板）——可以被提供有两个如图1B中所示的“第二”制动单元20B，并且不具有图1A的“第一”制动单元20A。

Claims (15)

1.一种用于车辆的制动系统，包括：

制动单元，具有：

流体储存器，其用于在其中包含一定体积的制动流体；

电子控制单元（ECU）；以及

电子控制柱塞，其可操作以响应于来自ECU的控制信号进行冲程，来向用于车辆制动的至少一个轮缸供应流体压力，其中柱塞包括：

耦合到致动器的杆，

耦合到杆并且被布置成针对柱塞腔室的内壁进行密封的主密封件；以及

围绕杆以密封其中杆离开柱塞腔室的界面的副密封件，

其中柱塞腔室在主密封件与副密封件之间的部分通过可切换阀耦合到流体储存器。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其中制动单元进一步包括：

制动踏板，其可操作以接收用户输入；

至少一个用户输入传感器，其可操作以检测用户输入；

主缸，其耦合到制动踏板并且在其中限定流体腔室；

踏板感觉模拟器，其与主缸的流体腔室进行流体连通，以当柱塞操作以在对应于用户输入的至少一个轮缸处实现制动时向制动踏板提供反作用力；以及

具有关闭位置的隔离阀，在所述关闭位置中，主缸通过隔离阀与所述至少一个轮缸隔离。

3.根据权利要求2所述的制动系统，其中制动单元是第一制动单元，所述制动系统进一步包括第二制动单元，第二制动单元具有第二流体储存器和第二电子控制柱塞，第二电子控制柱塞可操作以响应于来自ECU的控制信号进行冲程，来向用于车辆制动的至少一个轮缸供应流体压力，其中第二柱塞包括：

耦合到致动器的杆，

耦合到杆并且被布置成针对柱塞腔室的内壁进行密封的主密封件，以及

围绕杆并且密封其中杆离开柱塞腔室的界面的副密封件，

其中柱塞腔室在主密封件与副密封件之间的部分通过可切换阀耦合到流体储存器。

4.根据权利要求3所述的制动系统，其中，第二制动单元进一步包括具有关闭位置的隔离阀，在所述关闭位置中，第二流体储存器通过隔离阀与第二柱塞的出口侧和所述至少一个轮缸隔离。

5.根据权利要求3所述的制动系统，其中第一制动单元是单回路的综合动力制动（IPB）单元，其具有至少于所述制动系统的所有轮缸的连接。

6.根据权利要求3所述的制动系统，其中，第二制动单元不包括主缸。

7.根据权利要求1所述的制动系统，其中所述制动系统包括制动回路，所述制动回路具有所述至少一个轮缸、常开轮缸入口阀和常闭轮缸出口阀，并且其中在主密封件与副密封件之间的柱塞腔室附加地耦合到出口阀，以用于通过柱塞腔室和出口阀而利用来自储存器的流体填充所述制动回路的部分。

8.根据权利要求1所述的制动系统，其中，柱塞腔室在主密封件与副密封件之间的部分在具有可切换阀的直接线路上耦合到流体储存器。

9.一种操作用于自给式制动回路填充的车辆制动系统的方法，所述方法包括：

提供制动单元，所述制动单元具有填充有制动流体的储存器；

在制动系统的电子控制单元（ECU）的控制下，通过柱塞在推进方向上的第一操作，在制动单元内的制动回路的第一部分上执行压力泄放；

在ECU的控制下，通过柱塞在推进方向上的第二操作，向耦合到制动回路的第一部分的第一轮缸供应加压制动流体，而同时排放与柱塞的真空腔室进行流体连通的制动回路的第二部分；以及

在ECU的控制下，通过将定位在储存器与真空腔室之间的自动填充阀切换成打开状况，将制动流体从储存器供应到制动回路的第二部分中。

10.根据权利要求9所述的方法，其中将制动流体从储存器供应到制动回路的第二部分中包括将制动流体供应到被耦合到制动回路的第二部分的第二轮缸。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括贯穿前述步骤维持储存器关闭，以及贯穿前述步骤维持第一轮缸的泄放端口关闭。

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在柱塞在推进方向上的第二操作期间以及在将制动流体从储存器供应到制动回路的第二部分中期间，维持被定位在储存器与到第一轮缸的入口阀之间的隔离阀的关闭状态。

13.根据权利要求9所述的方法，其中柱塞在推进方向上的第一操作是柱塞的全冲程。

14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在ECU的控制下在制动回路上执行附加压力泄放。

15.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在ECU的控制下，执行向制动回路的加压制动流体的附加供应。

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