CN112399936A - 用于控制机动车的电动液压的制动装置中的制动力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车的电动液压的制动装置(2)中的制动力的方法，包括的步骤为：开始进行制动过程；检测所述电动液压的制动装置(2)的当前状态；根据所述电动液压的制动装置(2)的当前状态升高制动压力，其中，通过有针对性地在时间上彼此分开地对制动装置(2)的各个单独部件供应制动压力实现更快速的制动压力积累。

Description

用于控制机动车的电动液压的制动装置中的制动力的方法
本发明涉及一种用于控制机动车的电动液压的制动装置中的制动力的方法以及一种电动液压的制动装置。
专利文献WO2016/146223A2涉及一种用于机动车的制动装置。相关专利文献的技术问题在于提供具有高调控质量和调控性能的成本低廉的制动装置。该技术问题在此由此解决，即在仅使用最少数量的阀、传感器和压力传感器以及仅使用小型并且成本低廉的电动机作为用于压力供应单元的驱动装置时通过使用新型的智能多路技术尽可能同时地在不同的制动回路中实现压力降低和压力积累。所述制动装置的缺点在于，当存在较高的热负荷时制动液可能沸腾，这导致制动装置无法建立制动所需的制动压力，这最终会导致制动装置失效。
专利文献DE 10 2013 001 775 A1涉及一种用于控制电动液压的制动装置中的制动力的方法，所述电动液压的制动装置具有通过制动踏板操作的主制动缸、车轮制动缸和ESC系统，其中，所述ESC系统包括控制单元和具有液压泵的外部供能装置，所述液压泵在ESC系统中的车轮制动缸上产生制动压力。所述专利文献的技术问题是提供一种用于控制电动液压的制动装置中的制动力的方法，在所述方法中，在制动液沸腾的情况下抑制制动性能的损失，方式为快速检测并且通过升高制动装置内的压力压缩沸腾过程中形成的气泡。以此方式使得重新为ESC系统提供足够的制动压力。然而所述方法的缺点在于需要大量的设计方面的耗费，并且对损失的制动力的补偿通常不能足够快地恢复，从而即使执行所述方法，制动系统也可能失灵并且可能导致严重的事故。
因此本发明所要解决的技术问题在于至少部分地克服上述缺点，本发明所要解决的技术问题尤其是在制动液沸腾的情况下确保快速地并且以设计方面简单的方式恢复所需的制动压力。
所述技术问题通过具有权利要求1所述特征的方法以及按照权利要求9的制动装置解决。本发明的其他特征和细节由从属权利要求、说明书和附图给出。
针对按照本发明的方法公开的技术特征在此也适用于结合按照本发明的致动装置，并且反之亦然，从而针对关于本发明各个单独的方面的公开内容始终相互参照或者能够相互参照。本发明的适宜的设计方案在从属权利要求阐述。
按照本发明的用于控制机动车的电动液压的制动装置中的制动力的方法在此优选能够用于轿车或者载货车中，然而也能够用于挖掘机、叉车等中。制动力在本发明的范畴中理解为由制动装置针对制动过程使用的力。机动车中的制动过程还理解为下述过程，相关车辆的速度通过所述过程至少降低。
在按照本发明的用于控制电动液压的制动装置中的制动力的方法中，首先进行制动过程的开始。制动过程在此可以通过不同的操作器件、尤其是制动踏板发起。在此优选可以借助相应的传感器、例如制动踏板传感器检测由使用者执行的操作过程、例如对制动踏板的踩踏。
在按照本发明的方法的范畴中，在借助相应的操作器件开始制动过程之后进行对电动液压的制动装置的当前状态的检测。对制动装置的当前状态的检测在此有利地针对用于制动装置中的制动液的当前状态进行。在本发明的范畴中认识到，尤其是布置在制动装置中的制动液的状态体现了针对制动装置本身的状态的关键量。能使用的每种制动液为了避免吸收自由水而必须设计为具有吸湿性，因此极易吸收结合水形式的水。因此无法避免在制动液中相应地含有结合水。由于吸收了结合水使相关制动液或者共沸混合物的沸点降低，这在高热负荷的情况下导致液体的沸腾。在制动液或者共沸混合物沸腾时在制动液内形成气泡，所述气泡抑制了制动过程所需的压力积累(或者说压力建立、压力构成)。如果在此形成太多或者太大的气泡，则可能导致相关制动装置完全失效，从而导致灾难性的事故。制动液中水的质量份额为3％就已经可能导致制动装置完全失效。
对制动装置的当前状态的检测、尤其是对制动液的当前状态的检测在此优选在两个步骤中进行，即在第一步骤中基于测量值来确定用于表明制动装置当前状态的值，以及在第二步骤中根据与至少一个参考值的比较来评估所确定的值。
在确定用于表明制动装置当前状态的值的第一步骤的范畴中优选可以在制动装置内使用蒸汽气泡控制传感器，所述蒸汽气泡控制传感器快速并且灵敏地检测制动装置内的蒸汽气泡的形成并且能够基于所述蒸汽气泡的形成得出关于制动装置的当前状态或者制动液的当前状态的结论。在此备选地或者附加地也可以在制动装置内布置其它传感器，所述传感器能够检测数据，根据所述数据能够实现对制动装置或者制动液的当前状态进行具有说服力的评价。能使用的传感器在此能够从压力测量、粘度测量、温度测量、速度测量等中获取数据。在特别具有说服力地确定用于表明制动系统的当前状态的值方面，有利地在进行确定之前进行平均和/或加权和/或用于校正由于波动的环境条件和/或由于系统依赖性引起的测量误差和/或误差的其它类型的方法。
为了最终能够在第二步骤中评估基于检测的测量值确定的值，按照本发明优选最终还将确定的值与参考值进行比较。在此也可以在与参考值进行比较之前对基于传感器确定的值进行平均和/或加权，以进行具有说服力的评估。
在按照本发明地检测制动装置的当前状态之后，按照具体的方法根据电动液压的制动装置的当前状态升高制动压力。在此优选在超过或者低于一定的阈值时才进行升高制动压力的步骤。基于传感器确定的值与参考值的偏差在此例如可以用作阈值。如果该偏差过大，则能够根据按照本发明的方法升高制动压力。在此可以使用相对于相应的测量的量的值的绝对偏差或者相对偏差。制动压力的升高例如可以借助泵、尤其是借助布置在机动车中的ESC泵实现。
根据按照本发明的方法的特征部分的特征，以如下方式升高制动压力，即通过有针对性地(或者说目的明确地)、在时间上彼此分开地进行的制动压力供应给制动装置的各个单独的部件来实现更快速的制动压力积累。就在本发明范畴中获得的认知而言，这尤其是适宜的，因为借助简单地升高制动压力实现的对损失的制动力的补偿通常无法足够快速地实现，从而尽管制动压力升高仍可能造成制动系统失灵并且由此产生严重的事故。制动压力的更快速的积累尤其在此尤其基于以下事实，即当在时间上有针对性地彼此分开地进行制动压力供应时、至少在供应制动装置的完好的部件时，不能接受由于压力补偿流造成的时间损失。
在特别快速和有效的控制方面，在按照本发明的方法的范畴中可以考虑的是，根据电动液压的制动装置的当前状态通过打开和关闭中央控制的电动阀来进行升高制动压力的步骤。在简单并且成本低廉地实施本发明的方法方面可以有利地使用以常见的方式布置在机动车中的ABS入口阀和ABS出口阀。
在有效的并且能够尽可能灵活地控制的方法的范畴中还可以有利地规定，交替地进行对制动装置的各个单独部件的有针对性的在时间上彼此分开地实现的制动压力供应。通过交替地打开和关闭能够在短时间内为制动装置的不同部件供给制动压力，而不必担心由于补偿流体造成的损失。在此优选通过交替地打开和关闭ABS入口阀来交替地在时间上彼此分开地为制动系统的各个单独部件供应制动压力。
关于在时间上分开地对制动装置的各个单独部件进行供应，在本发明的范畴中还可以有利地规定，当制动压力升高时在时间上彼此分开地给机动车的前轴和后轴供应制动压力。如已经陈述的，对制动装置的各个单独部件在时间上彼此分开地进行供应尤其对于防止由于补偿流体而引起的压力损失是适宜的。由于按照本发明已经认识到，参照机动车的轴通常存在不均匀的制动载荷，因此在制动装置的部件的分离方面适宜的是，至少针对前轴和后轴在时间上彼此分开地供应制动压力。因此针对更小的体积存在更大的压力，这对达到必要的制动压力所需要的时间有积极的影响。备选也可以规定，仅为一侧的、即例如为右侧的车轮制动缸在前部和后部或者为左侧的车轮制动缸在前部和后部或者仅为各个单独的车轮制动缸单独地提供制动空气。
在具体方法的特别可靠并且同时有效的设计方案的范畴中还可以规定，在开始进行所述方法时，首先仅为后轴供应制动压力，而前轴尚与制动压力供应装置分离。在本发明的范畴中实现的认知的背景下这尤其是适宜的，因为机动车的前轴通常承受比后轴明显更高的制动载荷。由于更高的制动载荷，前轴上的热负荷也明显更高，由此使得在前轴上明显更加频繁地发生前述形成蒸汽气泡的问题。通过在开始进行按照本发明的方法时仅首先为后轴供应制动压力，而通常能够先通过后轴的通常尚完好的车轮制动缸进行更可靠的制动。通过对该通常尚完好的轴单独地进行供应首先将全部可供使用的制动力输入该轴，这实现了明显更快速的制动。由于在借助后轴执行制动过程之后将全部可供使用的制动空气输入前轴，还接着能够明显更快速地压缩通常在前轴上产生的蒸汽气泡。
在按照本发明的方法的范畴中、尤其是在交替地为制动装置的各个单独部件供应制动压力时使为制动装置的各个单独部件供应制动压力的时段的长度根据制动装置的相关部件改变。在前轴上所需的制动压力的积累在该区域中具有蒸汽气泡的情况下通常比在通常完好的后轴上所需的制动压力的积累持续更长的时间。因此按照本发明可以规定，为后轴单独地供应制动压力的时段设定得更短、例如为0.5秒，而为前轴单独地供应制动压力的时段可以设定得更长、例如为2-3秒。
本发明还涉及一种具有独立的装置权利要求的特征的电动液压的制动装置。在此具体规定，电动液压的制动装置具有操作器件、例如制动踏板和与之对应配属的用于开始进行制动过程的制动踏板传感器装置，以及检测单元、例如用于检测电动液压的制动装置的当前状态的蒸汽气泡控制传感器。具体的电动液压的制动装置还具有压力调控单元、例如ESC泵，以根据电动液压的制动装置的当前状态来升高制动压力，所述电动液压的制动装置还具有控制单元、例如阀控制单元，以用于有针对性地分配制动压缩空气，其中，所述控制单元在此这样设置，使得通过所述控制单元借助有针对性地在时间上彼此分开地为制动装置的各个单独部件供应制动压力实现更快速的制动压力积累。由此根据本发明的电动液压的制动装置带来与结合根据本发明的方法具体已述相同的优点。按照本发明的制动装置在此既可以设计为移动的或者至少部分移动的装置也可以集成在机动车中。为了确保具体的制动装置的各个单独部件之间的灵活的、简单并且有效的通讯，所述各个单独部件优选可以基于服务器或者云和/或经由互联网进行无线通信。
在对于在制动装置内形成的蒸气泡的特别快速、灵敏并且尤其是分辨位置的检测方面，按照本发明还可以规定，电动液压的制动装置包括至少两个彼此分开地布置的检测单元，所述检测单元用于检测电动液压的制动装置的当前状态。两个彼此分开布置的检测单元的其中至少一个有利地布置在前轴的区域内，而另一个则布置在后轴的区域内。
本发明还涉及一种包括前述电动液压的制动装置的机动车。
本发明的其他优点、特征和细节由以下说明中得出，在所述说明中参照附图详细地描述了本发明的实施例。权利要求书和说明书中提到的特征可以单独地或任意组合地体现本发明。
在附图中：
图1示出了按照本发明的电动液压的制动装置的示意性的连接结构，
图2示出了在执行按照本发明的方法期间的阀门切换过程的示意性视图。
在附图中针对相同的技术特征使用相同的附图标记。
图1示出了用于在机动车中执行按照本发明的方法的具体的电动液压的制动装置2的示意性的连接结构。制动装置当前在此包括充满制动液的储存容器4、制动助力器6和制动踏板传感器装置8，所述制动踏板传感器装置8与制动踏板(在此未示出)或另一操作器件连接。此外，制动装置2包括用于控制按照本发明的方法的控制设备10以及回流泵12和蓄压器16，所述蓄压器经由压力供应管路50与回流泵12连接以提供所需的制动压力。为了控制按照本发明的方法，控制设备通过控制管路42与其余部件、例如阀18、20、22、24、26、28、30、32、46、48、制动踏板传感器装置8、检测单元8'、转速传感器34'、36'，38'，40'、回流泵12和其他车辆部件连接。
在制动装置2的常规运行中，一旦制动踏板传感器装置8检测到用于触发制动过程的信号，则关闭切换阀46和高压切换阀48。同时打开ABS入口阀18、24、26和32，以便在启动制动过程时使机动车34、36、38和40的车轮制动缸通过制动压力输入管路44由回流泵12或者蓄压器16均匀地供应制动压缩空气。然而ABS出口阀20、22、28和30在此保持关闭，以便使制动压力输入管路44内的压力不会又经由制动压力输出管路44′输出。由此为机动车的每个轮胎提供足够量的制动压缩空气或者制动力，从而一旦由制动踏板感应并且由制动踏板传感器装置8记录相应的触发信号便能够执行一个或多个制动过程。
然而在较高的热负荷下，制动液会取决于制动液的状况、尤其是取决于在制动液中吸收的水的温度和数量而沸腾。由于制动液必须是吸湿性的，以避免吸收自由水，因此非常易于吸收结合水形式的水，因此不能避在制动液中相应地包含结合水。通过吸收结合水，相关制动液的沸点降低，这导致了所提到的沸腾过程。在制动液沸腾时在制动液内形成气泡，所述气泡抑制了制动过程所需的压力积累。如果在此形成太多或者太大的气泡，则可能导致相关制动装置完全失效，从而导致灾难性的事故。
为了对此进行抑制，按照本发明的制动装置2具有至少一个用于检测制动液中存在的气泡的检测单元8'。有利地也可以在制动装置内、尤其是在车轮制动缸34、36、38或40的附近布置多个该检测单元8′，以便能够特别快速地并且分辨位置地检测这种蒸汽气泡。检测单元8′在此能够以不同方式、例如根据压力测量、粘度测量、温度测量等来检测制动液中气泡的存在。
在执行按照本发明的方法时，首先在确定的时段关闭布置在机动车的前轴上的、在常规运行中打开的ABS入口阀18和26。因此在该时间段内，存在于制动装置2内的制动压缩空气仅可供布置在机动车后轴上的车轮制动缸36和40使用。这在已有的认知方面是适宜的，因为在大多数情况下在前轴上会检测到气泡的形成。因此，可供使用的制动压缩空气首先仅能提供给后轴。由此能够避免制动压力输入管路44的布置在前轴上的部件与制动压力输入管路44的布置在后轴上部件之间的不期望的压力平衡，由此首先确保了通过布置在后轴上的车轮制动缸36和40的可靠的制动。
在以一定的时段为后轴进行所述的制动压缩空气的供应之后，按照本发明规定，打开ABS入口阀18和26，同时关闭ABS入口阀24和32，从而使所有可供使用的制动压缩空气现在仅供前轴使用。以这种方式又能够避免制动压力输入管路44的布置在前轴上的部件与制动压力输入管路44的布置在后轴上部件之间的不期望的压力平衡。由此在前轴的区域中存在气泡的情况下实现对所述气泡的明显更好并且更有效的压缩，这由此明显改善了制动效果。
在以一定的时间段同样为前轴供应制动压缩空气之后，重新关闭ABS入口阀18和26，并且打开ABS入口阀24和32，从而使存在的全部制动压缩空气现在又再次能够仅供后轴使用。
前轴和后轴的这种交替地执行的单独的制动压缩空气供应可以根据需要任意重复地进行。以此方式不仅可以更快速更有效地压缩处于制动液内的气泡，而且如果制动压力由于在制动液内形成气泡而下降，则尤其也能够更快地积累制动过程所需的制动压力，因此所述方法大大改善了制动装置的可靠性。
除了为在此设置的前轴或者后轴单独地供应制动压缩空气之外，根据按照本发明的构造同样可行的是，仅为布置在机动车的一侧上的车轮制动缸34和36或38或40，或者仅为单独的车轮制动缸34、36、38或40单独地供应制动压力。
图2示出了在执行按照本发明的方法期间的阀门切换过程的示意性视图。在此，在第一切换过程(I)中，回流泵12和蓄压器16从关闭状态(B)切换到开启状态(A)。同时，在进一步的切换过程(II)中，通过施加电压来关闭切换阀46和高压切换阀48。在图2所示的其它两个切换过程III和IV中示出了布置在前轴上的ABS入口阀(18、26)的切换过程和布置在后轴上的ABS入口阀(24、32)的切换过程。在时间上观察，在开启回流泵12并且打开蓄压器16以及关闭阀46和48时首先通过施加相应的阀电压将布置在前轴上的ABS入口阀关闭(状态B到状态A)。在该第一时段60期间，将存在的全部制动压缩空气供应给布置在后轴上的车轮制动缸36、40，由此如已经描述的那样，避免了制动压力输入管路44的布置在前轴上的部件与制动压力输入管路44的布置在后轴上部件之间的不期望的压力平衡，并且如果在后轴上不存在蒸汽气泡，则首先通过布置在后轴上的车轮制动缸36和40确保可靠的制动。
在布置在后轴上的ABS入口阀24和32通过施加相应的阀电压关闭时(根据IV的第一切换过程)，布置在前轴上的ABS入口阀18和26才会通过控制电压的相应反馈而打开，从而在时间段60′期间，存在的全部制动压缩空气可供布置在前轴上的车轮制动缸34、38使用。该过程如当前所示的那样多次地重复。通过前轴和后轴上的ABS入口阀的这种交替打开和关闭确保了制动压缩空气的单独供应。当前相同大小地示出的时段在此既能够在各个单独的轴内也能够在轴之间在时间上变化。在前轴的区域中检测到蒸汽气泡的情况下，单独地为后轴供应的时段60通常更短、优选约为0.5秒，而前单独地为前轴供应的时段60'由于压缩蒸汽气泡所需的时间而通常更长并且优选为约2-3秒。
附图标记列表
2 电动液压的制动装置
4 存储容器
6 制动助力器
8 制动踏板传感器装置
8′ 检测单元
10 控制设备
12 回流泵
14 阻尼室
16 蓄压器
18 左前方的ABS入口阀
20 左前方的ABS出口阀
22 右后方的ABS出口阀
24 右后方的ABS入口阀
26 右前方的ABS入口阀
28 右前方的ABS出口阀
30 左后方的ABS出口阀
32 左后方的ABS入口阀
34 左前方的车轮制动缸
34 左前方的转速传感器
36 左后方的车轮制动缸
36′ 左后方的转速传感器
38 右前方的车轮制动缸
38 右前方的转速传感器
40 右后方的车轮制动缸
40′ 右后方的转速传感器
42 控制管路
44 制动压力输入管路
44′ 制动压力输出管路
46 切换阀
48 高压切换阀
50 压力输入管路
60 切换时段

Claims (11)

1.一种用于控制机动车的电动液压的制动装置(2)中的制动力的方法，包括以下步骤：
a)开始进行制动过程，
b)检测所述电动液压的制动装置(2)的当前状态，
c)根据所述电动液压的制动装置(2)的当前状态升高制动压力，
其特征在于，通过有针对性地在时间上彼此分开地为制动装置(2)的各个单独部件供应制动压力实现更快速的制动压力积累。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过操作制动踏板发起开始进行制动过程的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，对电动液压的制动装置(2)的当前状态的检测的步骤在制动装置(2)中使用的制动液的当前状态方面进行。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据电动液压的制动装置(2)的当前状态升高制动压力的步骤通过打开和关闭中央控制的电动阀(18、24、26、32)进行。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，交替地进行有针对性地在时间上彼此分开地为制动装置(2)的各个单独部件供应制动压力。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在升高制动压力时在时间上彼此分开地为机动车的前轴和后轴供应制动压力。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在开始进行所述方法时首先仅为后轴供应制动压力，而前轴尚与制动压缩空气供应装置(12、16)分离。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为制动装置(2)的各个单独部件供应制动压力的时段(60)的长度根据制动装置(2)的相关部件改变。
9.一种电动液压的制动装置(2)，
a)包括用于开始进行制动过程的操作器件(6、8)，
b)用于检测所述电动液压的制动装置(2)的当前状态的检测单元(8′)，
c)用于根据所述电动液压的制动装置(2)的当前状态升高制动压力的压力调控单元(12、16)，
d)用于有针对性地分配制动压力的控制单元(10)，所述控制单元这样设置，使得通过所述控制单元、借助有针对性地在时间上彼此分开地为制动装置(2)的各个单独部件供应制动压力实现更快速的制动压力积累。
10.根据权利要求9所述的电动液压的制动装置，其特征在于，所述制动装置(2)包括至少两个彼此分开地布置的用于检测电动液压的制动装置(2)的当前状态的检测单元(8′)。
11.一种机动车，其包括根据权利要求9或10之一所述的电动液压的制动装置(2)。
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