CN111907503B - 用于控制机电式制动系统的方法以及机电式制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的机电式制动系统(10)的运行方法，所述机电式制动系统带有制动踏板(50)、主制动缸(14)以及带有机电式制动助力器(12)。在此，机电式制动助力器(12)包括用于提高或降低在主制动缸(14)上的踏板力(FP)的执行器电机(34)，以便相应地增强或降低制动功率。按照规定，机电式制动助力器(12)的助力(FS)的变化被限制，以便避免制动力助力的不受控的变化、尤其制动力助力的骤然损失或骤然提高。

Description

用于控制机电式制动系统的方法以及机电式制动系统
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的用于机动车的机电式制动系统的运行方法以及具有这种制动助力器的机电式制动系统。
背景技术
在机动车技术中已知多种机电式制动系统，所述制动系统越来越普遍。这种制动系统通常包括踏板离合单元，所述踏板离合单元连接在主制动缸上游，由此使得由驾驶员在线控制动(“Brake-by-wire”)运行模式下的制动踏板操作不会导致驾驶员对主制动缸的直接操作。相反，主制动缸在线控制动运行模式下通过可电气控制的压力供给装置操作，也即“外力”操作。为使驾驶员在“线控制动”运行模式下也能获得适当的踏板感受，制动设备通常包括踏板感受模拟装置。在这些制动系统中，还可以在不需司机主动干预的情况下基于电信号操作制动器。所述电信号可以例如通过电子稳定系统或间距调节系统输出。
由文献DE 10 2016 210 369A1已知一种具有传压杆的机电式制动助力器，所述传压杆将机动车的制动踏板与主制动缸相连。机电式制动助力器此外还包括传动电机，所述传动电机与传压杆耦连，并且制动助力器还包括用于控制传动电机的控制装置。控制装置获得踏板力和传压杆的位移作为输入值。在此，控制装置被设计为，通过传压杆位移确定用于传压杆的额定复位值。在此，由额定回程速度、实际回程速度和踏板力生成用于传动电机的控制信号。
文献DE 10 2017 205 209A1公开了一种用于在机电式制动系统中补偿过低的执行器动力的方法。在此，借助制动执行器的模式预测机械的实际制动力矩，并且根据所预测的机械的实际制动力矩通过控制其他的交通工具部件形成补偿力矩，通过所述补偿力矩补偿在将机械的实际制动力矩调节为额定制动力矩时所形成的调节偏差。
由文献DE 10 2011 076 423A1已知一种用来调节用于机动车的电动液压式制动系统的方法，所述电动液压式制动系统优选能够以“线控制动运行模式”被控制。所述制动系统包括电气的控制和调节单元，通过所述控制和调节单元能够控制带有气缸活塞装置的压力供给装置，其中，通过机电式执行器能够操作所述活塞。为了保护压力供给装置免受损伤而规定，以预设的压力最大值对机动车停止时或趋向于停止过渡时的压力额定值进行限制。
在所述机电式制动助力器中提供的可能性在于，在制动时借助软件技术应用并且根据不同的测量值、例如速度和压力来影响踏板力的放大。由此形成的风险在于，当所应用的特征曲线中阶跃较大时，用于放大的额定值和由此驾驶员可察觉的踏板力放大会突然地和大幅地改变。驾驶员不能对此足够快速地作出反应，这会导致危险的制动不足或制动过度。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题在于，在机电式制动系统中限制由机电式制动助力器产生的制动力助力的变化，以便为驾驶员避免不可控的驾驶状况。
根据本发明，所述技术问题通过一种用于控制机电式制动系统的方法解决，所述机电式制动系统带有制动踏板、与制动踏板形成作用连接的主制动缸以及机电式制动助力器(或者说制动力加强器)。在此，机电式制动助力器包括执行器电机，所述执行器电机提高在制动踏板上的踏板力。所述方法包括如下步骤：确定用于制动力放大(或者说制动力放大力、制动力助力)的额定值和用于制动力放大的实际值，其中，确定用于制动力放大的额定值变化的梯度，并且将该梯度与制动力放大变化的梯度的阈值进行比较，其中，当超过用于梯度的阈值时，限制由机电式制动助力器实现的助力的变化。借助梯度限制，驾驶员应该能掌控在助力中上述阶跃的影响。在此，驾驶员可察觉的制动力助力的放大仅在可掌控的范围内改变，任何超出范围改变被所建议的方法限制，从而避免不受控的驾驶状态。通过制动力助力的梯度限制，驾驶员可以逐步地调整其驾驶行为，从而不会形成危害安全的驾驶状况。在梯度限制结束时达到基础放大，不能再低于该基础放大。
通过在从属权利要求中描述的技术特征，可以实现在独立权利要求中所述用于控制机电式制动系统的方法的有利改进和非同寻常的扩展设计。
在本发明的一种优选的设计方式中规定，额外地还确定用于制动力放大的额定值的变化绝对值，其中，将所述变化绝对值与其他阈值相比较，并且在变化绝对值小于所述其他阈值时，不干预由机电式制动助力器实现的助力的变化。如果偏移小于被系统视作可靠偏移的制动力助力的阶跃，那么不进行干预，而按计划实施制动力助力的变化。由此实现的是，能够实现助力的相应快速的变化，以便足够快速地提高或降低制动力，从而尤其避免锁死车轮。
在此特别优选的是，在用于制动力放大的额定值的变化绝对值大于其他阈值时，对助力的变化进行限制。如果特征曲线提供了在制动力助力的变化中的较大阶跃，则该阶跃通过梯度限制被限制，并且该变化在时间上放缓，从而使驾驶员能够将其行为适应于该变化，并且不会形成不受控的驾驶情况。
在所述方法的一种有利的实施方式中规定，在用于制动力放大的额定值多次变化时，使用平滑过滤器(或者叫平滑滤波器)。通过平滑过滤器能够在助力变化按计划多次变化时避免相应的偏离(或者说振幅)，由此使驾驶员能够轻松地掌控助力的变化，这提高驾驶舒适度。
在此特别有利的是，平滑过滤器具有用于提高制动力助力的第一过滤常数和用于降低制动力助力的第二过滤常数。如果遵循特征曲线在短时间内按顺序出现朝更高制动力助力的方向的阶跃和随后朝更低制动力助力的方向的阶跃，那么这两个阶跃就可以通过过滤器相应地变平滑，从而更和谐地并且对于驾驶员来说更易于掌控地进行制动力助力的调整。
在所述方法的一种有利的设计方式中规定，机电式制动助力器的助力的降低被限制。为了尤其避免在助力中的剧烈下降，并且为使驾驶员不感到机电式制动助力器骤然实效，则限制助力的降低。由此，驾驶员能够轻松且安全掌控地适应于助力，从而不出现紧急的驾驶情况。
作为备选或补充地规定，机电式制动助力器的助力的提高被限制。为了避免过度制动，有利地规定，通过限制和阻力的提高，以便避免交通工具在没有驾驶员指令的情况下不期望地剧烈减速。该驾驶状态尤其在具有低摩擦值的道路上是危险的，因为助力不受控地提高会导致车轮的抱死。在轮胎与道路之间具有高摩擦值的道路上，这会导致相应剧烈的减速，剧烈的减速则尤其会对后方交通导致危险的驾驶状况。
根据本发明，规定了一种控制机电式制动系统，所述机电式制动系统带有制动踏板、与制动踏板形成作用连接的主制动缸以及机电式制动助力器。在此规定，机电式制动放大器包括执行器电机，所述执行器电机提高在制动踏板上的踏板力。此外，机电式制动系统还包括控制设备，在所述控制设备上置入可机器读取的程序代码，其中，当所述可机器读取的程序代码通过所述控制设备执行时，实施根据本发明的方法。通过根据本发明的机电式制动系统，可以限制对制动力助力的调整，从而运行可靠地避免驾驶员难以掌控的驾驶状况。在此，尤其还可以限制由应用中的错误产生的作用，从而即使当在制动力助力的特征曲线中出现应用错误时也始终确保对机动车的可靠掌控。
在机电式制动系统的一种有利的实施方式中规定，机电式制动助力器具有执行器电机、与该执行器电机形成作用连接的辅助传动器以及踏板力传感器。通过辅助传动器和踏板力传感器可以将所施加的踏板力与应用的助力相比较，由此更容易地调整助力。
在本发明的进一步改进中规定，控制设备通过信号线路与机电式制动助力器的执行器电机相连，其中，为限制助力的变化而限制在执行器电机的电流中的变化。通过限制执行器电机的电流中的变化，能够以及简单的方式和方法限制特征曲线中的阶跃，从而抑制在助力中的骤然的剧烈上升或下降。
本发明的在本申请中提到的各种实施方式如果未单独地另作说明则能够有利地相互结合。
附图说明
以下在实施例中根据附图阐述本发明。在附图中：
图1示出机电式制动系统，其带有制动踏板、机电式制动助力器和主制动缸，该机电式制动系统用于实施根据本发明的用于控制制动系统的方法；
图2示出用于实施根据本发明的用于控制机电式制动系统的方法的流程图；
图3示出用于制动力放大的额定值的时间曲线的特征曲线，其中出现较小的阶跃；
图4示出用于制动力放大的额定值的时间曲线的特征曲线，其中出现较大的阶跃；
图5示出用于制动力放大的额定值的时间曲线的特征曲线，其中出现多个先后依次的阶跃。
具体实施方式
图1示出用于机动车的机电式制动系统10。该机电式制动系统10包括制动踏板50、机电式制动助力器12以及主制动缸14。主制动缸14实施为具有第一压力腔24和第二压力腔28的串联缸，所述第一压力腔和第二压力腔通过可移动的浮动活塞20分隔。主制动缸14与ESP液压单元60相连，通过所述ESP液压单元能够控制各个交通工具轮的轮制动。
主制动缸14通过两个制动循环16、18与液压单元60相连。两个制动循环16、18通过被第一复位弹簧26支撑的第一浮动活塞20以及通过被另一复位弹簧54支撑的第二压力活塞30控制。在此，所述两个制动循环16、18分别作用在机动车的两个相互对角布置的轮制动器上，以便在一个制动循环16、18故障时实现机动车的可控的停驻。第一复位弹簧26用于将浮动活塞20压回，由此能够使制动液从压力储罐22流入主制动缸14的第一压力腔24。在第二液压制动循环18中发生泄漏时，另一复位弹簧54用于使浮动活塞20与压力活塞30分离，从而使制动液能够从压力储罐22能够流入浮动活塞20与压力活塞30之间的第二压力腔28中。复位弹簧24、54设计为，所述复位弹簧能够在机电式制动系统10的所有运行状况下都满足两个活塞20、30的复位。
机电式制动助力器12具有传压杆32，所述传压杆将制动踏板50与主制动缸14相连。该连接优选实施为，在主制动缸14与制动踏板50之间能够传递压力和拉力。在此，传压杆32与主制动缸14的压力活塞30形成作用连接，以便实现在两个制动循环16、18中的液压压力建立。机电式制动助力器12还包括执行器电机34，所述执行器电机与传压杆32耦连。执行器电机34可以尤其实施为无电刷的机电式传动电机。执行器电机34包括围绕传压杆32对中布置的定子36和转子38。执行器电机34的同样相对于传压杆32共轴布置的主轴传动器包括抗扭固定支承的、然而轴向可活动的螺杆40，所述螺杆与传压杆32固定连接。螺杆40通过滚珠与滚珠丝杠螺母42咬合，所述滚珠丝杠螺母通过执行器电机34的转子38被驱动。
在执行器电机34被激活时，滚珠丝杠螺母42发生旋转，以便根据旋转方向在螺杆40上并且进而在传压杆32上形成沿传压杆32的轴向正向或负向的力。正向的力应被理解为与由驾驶员在操作制动踏板50时施加的踏板力FP沿相同方向指向的力。负向的力应被理解为与驾驶员的踏板力FP相反作用的力，并且所述负向的力由此降低施加在制动踏板50上的踏板力FP。
在放大运行中，通过踏板力FP以及由执行器电机34提供的正向的助力FS使得传压杆32朝主制动缸14的方向移动。在此，借助传压杆32上的踏板力传感器44检测由驾驶员施加的踏板力FP。作为备选或补充，为此还可以借助压力传感器52检测由主制动缸14形成的压力。根据测得的压力为执行器电机34的定子36通电。由此，执行器电机34的转子38开始旋转。通过与转子38抗扭固定连接或与转子38一件式实施的滚珠丝杠螺母42以及滚珠丝杠传动器的滚珠，螺杆40以及传压杆32平移式地朝主制动缸14的方向运动。螺杆40为此旋转固定地、然而可自由平移运动地支承。
如果机电式制动助力器12故障，那么驾驶员可以以其施加在制动踏板50上的踏板力在无助力FS的情况下操作制动系统10。为了在制动操作之后将制动压力降低至零，机电式制动助力器12的驱动器能够无自锁地构造。机电式制动助力器可以尤其设计为，通过液压的背压、主制动缸14的弹簧系统26、54以及必要时存在的踏板归位弹簧46，在机电式制动助力器12中建立了足够的复位力，所述复位力使机电式制动助力器12以及制动踏板50复位返回至其各自的初始位置。
此外，机电式制动系统10还包括控制设备48，所述控制设备通过信号线路56与执行器电机34以及压力传感器52和踏板力传感器44相连。控制设备48具有存储器，在所述存储器中存入用于执行根据本发明的控制机电式制动系统10的方法的程序代码58。
在图2中示出用于实施按照本发明的用于控制机电式制动系统10的方法的流程图。在第一方法步骤<100>中检测驾驶员在制动踏板50上的踏板力FP。在第二方法步骤<110>中通过机电式制动助力器12提高或减少该踏板力FP，其中，在方法步骤<120>中确定在制动力放大中的梯度的变化，并将其与梯度的阈值FT相比较，其中，在超过该阈值FT时，在步骤<130>中限制通过机电式制动助力器12产生的助力FS的变化。
在图3中示出用于制动力放大的额定值FSoll的时间曲线(虚线)和由此导致的用于制动力放大的输出值FIst(实线)。在此，如图3所示，在额定特征曲线中出现较小阶跃I时未进行调整，该额定值FSoll在未被过滤的情况下作为输出值FIst示出。
在图4中示出用于制动力放大的额定值FSoll的时间曲线，在用于额定制动力放大的特征曲线中出现较大阶跃II。在此，通过梯度限制相应地过滤额定值FSoll，并且用于制动力助力的变化的非临界或者说不危险的输出值FIst被输出，该输出值对于机动车的驾驶员而言被分级为能掌控的。
在图5中示出用于制动力放大的额定值FSoll的特征曲线，其具有多个阶跃III、IV。在此，驾驶员可掌控的制动力助力的损失通过两个过滤常数G1和G2限制，由此输出值FIst中的变化较之额定值FSoll中的变化具有明显更小的程度，并且由此对于机动车的驾驶员来说明显更容易掌控。
附图标记列表
10 机电式制动系统
12 机电式制动助力器
14 主制动缸
16 第一制动循环
18 第二制动循环
20 浮动活塞
22 压力储罐
24 第一压力腔
26 复位弹簧
28 第二压力腔
30 活塞
32 传压杆
34 执行器电机
36 定子
38 转子
40 螺杆
42 滚珠丝杠螺母
44 踏板力传感器
46 归位弹簧
48 控制设备
50 制动踏板
52 压力传感器
54 复位弹簧
56 信号线路
58 程序代码
60 ESP液压单元
FS 助力
Fsoll 用于制动力放大的额定值
FIst 用于制动力放大的实际值
FT 用于额定制动力放大的阈值
FT2 用于额定制动力放大的第二阈值
FP 踏板力
G 平滑过滤器
G1 平滑过滤器的第一过滤常数
G2 平滑过滤器的第二过滤常数
I 较小的阶跃
II 较大的阶跃
III、IV 多个阶跃
<100> 第一步骤——检测驾驶员在制动踏板50上的踏板力FP
<110> 第二步骤——通过机电式制动助力器12提高或减小踏板力FP
<120> 第三步骤——确定在制动力放大中的梯度的变化并将其与用于梯度的阈值FT相比较
<130> 第四步骤——在超过所述阈值FT时限制通过机电式制动助力器12实现的助力FS的变化

Claims (10)

1.一种用于控制机电式制动系统(10)的方法，所述机电式制动系统带有制动踏板(50)、与制动踏板(50)形成作用连接的主制动缸(14)以及机电式制动助力器(12)，其中，机电式制动助力器(12)包括执行器电机(34)，所述执行器电机提高或减小在制动踏板(50)上的踏板力(FP)，其特征在于，确定用于制动力放大的额定值(FSoll)和用于制动力放大的实际值(FIst)，其中，确定用于制动力放大的额定值(FSoll)变化的梯度，并且将该梯度与制动力放大的变化的梯度的阈值(FT)进行比较，其中，当超过用于梯度的阈值(FT)时，限制由机电式制动助力器(12)实现的助力的变化。
2.根据权利要求1所述的用于控制机电式制动系统(10)的方法，其特征在于，额外地还确定用于制动力放大的额定值(FSoll)的变化绝对值，其中，将所述变化绝对值与另外的阈值(FT2)相比较，并且在变化绝对值小于所述另外的阈值(FT2)时，不干预由机电式制动助力器(12)实现的助力的变化。
3.根据权利要求2所述的用于控制机电式制动系统(10)的方法，其特征在于，当用于制动力放大的额定值(FSoll)的变化绝对值大于另外的阈值(FT2)时，对助力的变化进行限制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于控制机电式制动系统(10)的方法，其特征在于，当用于制动力放大的额定值(FSoll)出现多次变化时，使用平滑过滤器(G)。
5.根据权利要求4所述的用于控制机电式制动系统(10)的方法，其特征在于，所述平滑过滤器(G)具有用于提高制动力放大的第一过滤常数(G1)和用于降低制动力放大的第二过滤常数(G2)。
6.根据权利要求1所述的用于控制机电式制动系统(10)的方法，其特征在于，限制机电式制动助力器(12)的助力的降低。
7.根据权利要求1所述的用于控制机电式制动系统(10)的方法，其特征在于，限制机电式制动助力器(12)的助力的提高。
8.一种机电式制动系统(10)，其带有制动踏板(50)、与制动踏板(50)形成作用连接的主制动缸(14)以及机电式制动助力器(12)，其中，机电式制动助力器(12)包括执行器电机(34)，所述执行器电机提高在制动踏板(50)上的踏板力(FP)，并且所述机电式制动系统带有控制设备(48)，所述控制设备配置用于，当通过所述控制设备(48)执行可机器读取的程序代码(58)时，实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法。
9.根据权利要求8所述的机电式制动系统(10)，其特征在于，机电式制动助力器(12)具有执行器电机(34)、与该执行器电机(34)形成作用连接的辅助传动器(40、42)以及踏板力传感器(44)。
10.根据权利要求8或9所述的机电式制动系统(10)，其特征在于，控制设备(48)通过信号线路(56)与机电式制动助力器(12)的执行器电机(34)相连，其中，为限制助力的变化而限制在执行器电机(34)的电流中的变化。
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