CN112428971A - 用于估计多轴车辆的制动系统中的抱死压力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于估计多轴车辆的制动系统中的抱死压力的方法。在用于在动态轴荷转移的情况下估计多轴车辆的制动系统中的抱死压力的方法中，确定在轴荷转移期间的抱死压力以及在轴荷转移期间的两个时间点的车轮法向力并且由此确定在所述时间点中的较晚时间点的抱死压力。

Description

用于估计多轴车辆的制动系统中的抱死压力的方法

技术领域

本发明涉及用于在动态轴荷转移的情况下估计多轴车辆的制动系统中的抱死压力（Blockierdruck）的方法。

技术领域

已知在车辆中的配备有防抱死系统（ABS）的液压制动系统，借助所述防抱死系统应防止被制动的车轮的抱死。在抱死时，被制动的车轮处于滑动摩擦的范围中太远，使得只要抱死的车轮被用于车辆的转向，车辆的可控制性就不被保证，因为在此情况下没有侧向导向力能够从车轮被传递到地面。为了防止这种状态，防抱死系统以如下方式来设计：制动压力仅允许被提高直至车轮有抱死倾向，在抱死倾向的情况下车轮的打滑达到给定的极限值。车轮的打滑根据车轮速度与车辆的参考速度的比较来确定，所述车轮速度借助车轮转速传感器确定。在识别出抱死倾向之后，降低制动系统中的制动压力，使得在可转向的车轮的情况下车辆的可控制性保持被保证。

可传递的制动力的大小取决于在车轮与地面之间的当前的摩擦系数，所述摩擦系数被定义为制动力与法向力的商。在例如在制动过程中随着高制动力出现的动态轴荷转移的情况下，在车辆车轮处的法向力变化，并且因此摩擦系数也变化。由于纵向打滑也关于µ-打滑曲线变化，所以也必须适配制动压力水平，以便可靠地防止车轮的抱死。

发明内容

借助根据本发明的方法可以在动态轴荷转移的情况下估计多轴车辆的液压制动系统中的车轮制动装置中的抱死压力。这能够实现以如下方式适配车辆车轮的车轮制动装置中的制动压力水平：在轴荷转移时防止车辆车轮的抱死。在可转向的车轮的情况下，可转向性保持存在。

为了可靠地防止抱死，需要了解有关的车辆车轮的车轮制动装置中的当前的抱死压力。抱死压力取决于车辆车轮处的当前的法向力，所述当前的法向力在动态轴荷转移的情况下变化。为了估计在轴荷转移期间的抱死压力，首先在第一时间点、优选地在达到摩擦系数最大值时、尤其在制动压力调节周期中在面临抱死倾向的情况下在ABS（防抱死系统）压力降低开始时确定抱死压力。如果在车辆车轮处的纵向打滑超过极限值，则可以按照µ-打滑曲线识别出面临的抱死倾向。纵向打滑可以根据可以经由车轮转速传感器所检测的车轮速度和车辆的参考速度来确定，其中纵向打滑被定义为车轮速度和参考速度的商。

在了解在第一时间点在给定的轴荷分配时的抱死压力的情况下，可以在持续的制动压力调节、尤其ABS调节之内，然而在持续的动态轴荷转移期间在接着的制动压力调节周期期间估计在接着的第二时间点的抱死压力。

ABS调节周期可以被理解为在两个压力降低阶段之间的压力调制，在达到附着极限（摩擦系数最大值）时开始所述压力降低阶段。

在该方法中，确定在第一时间点（在第一制动压力调节周期期间）所确定的抱死压力以及在接着的制动压力调节周期期间在第二时间点的车轮法向力与在第一时间点的车轮法向力的比值。根据这些变量可以在轴荷转移期间在第二时间点估计抱死压力。该估计可以被执行，而在轴荷转移期间在第二时间点不必在车轮不稳定的范围中的制动压力的情况下进行制动压力调节过程。

该方法在连续的制动过程、尤其制动压力调节、优选地ABS调节期间被执行。第一时间点处于制动压力调节之内的第一制动压力调节周期中，第二时间点处于相同的制动压力调节之内的接着的第二制动压力调节周期中。在制动压力调节期间，有利地执行多个相继的制动压力调节周期。必要时，其他中间的制动压力调节周期可以处于第一与第二制动压力调节周期之间。在第一制动压力调节周期中，优选地在达到摩擦系数最大值时确定抱死压力。制动压力调节是制动压力调节过程。

该处理方式具有如下优点：可以在动态轴荷转移期间估计在第二时间点的抱死压力并且相应地执行车辆制动装置中的压力水平的适配。尤其可能的是，最优地利用当前的摩擦系数，使得达到高的制动效果，而不存在车辆车轮抱死的危险。车轮制动装置中的制动压力可以在了解抱死压力的情况下迅速地被提高，而不面临车轮不稳定的危险。

该处理方式不仅在车轮法向力下降时而且在车轮法向力升高时都是可能的。在车轮法向力下降时，由于可以更早地预期到车轮不稳定而可以使制动力增大（Bremskraftaufbau）减速，由此避免或至少减小压力跃变和高的压力梯度。相反，在车轮法向力升高时，由于可以更晚地预期到车辆不稳定而可以使制动压力增大加速，其中相应地更高的压力增大梯度由于更高的法向力而同样不导致车轮不稳定。

用于确定在轴荷转移期间的抱死压力所需的变量可以以传感器方式检测。例如可能的是，车辆车轮处的车轮法向力借助高度传感器来确定，所述高度传感器测量布置有车辆车轮的车辆轴与行车道之间的车身运动。经由在高度传感器中所测量的高度变化可以推断出法向力的变化。绝对法向力水平的确定也是可能的。在制动过程中或在转向运动中出现的轴荷转移也可以经由高度传感器来检测。

必要时可能适宜的是，只有当车轮法向力变化或车身运动超过阈值时才假定轴荷转移。

根据一个优选的实施方案，在轴荷转移期间在所期望的第二时间点根据先前的ABS调节周期（第一时间点）的抱死压力与车轮法向力（在第二时间点的当前法向力与在先前的ABS调节周期中在最后的ABS降低期间在第一时间点的法向力）的比值的乘积来计算。与此相应地，在轴荷转移期间的抱死压力通过借助车轮法向力比值从最后的ABS调节周期的抱死压力外推来确定。由于在任何时间点的车轮法向力例如都可以经由高度传感器根据车身运动来确定，所以可能的是，确定在任意的时间点的抱死压力。前提仅仅是，确定了在确定的第一时间点的抱死压力并且在该时间点也存在车轮法向力。如果给定这些变量，则在任何更晚的时间点也可以经由当前的车轮法向力确定当前的抱死压力。当前的车轮法向力与第一时间点的车轮法向力的比值说明轴荷转移，在该第一时间点确定了抱死压力。

根据另一有利的实施方案，在设定当前的制动压力时也考虑抱死压力梯度。该抱死压力梯度可以在了解在较早的第一时间点的抱死压力和在该较早的时间点的车轮法向力的情况下根据车轮法向力的梯度来计算。在了解抱死压力梯度的情况下可以以最优的方式设定压力增大的动态。

该方法有利地在尤其以调节方式介入的防抱死系统或ESP系统（电子稳定程序）的连续的制动压力调节过程期间被执行。在轴荷转移期间的抱死压力的确定在连续的制动压力调节过程期间被执行。这以道路情况以及因此还有摩擦系数在连续的制动压力调节过程的时间段之内在第一时间点和第二时间点之间不变化或至少不明显变化为前提。

本发明的另一方面涉及用于改进制动过程的方法，其中首先如前面所描述的那样在动态轴荷转移期间估计抱死压力，其中所估计的抱死压力作为输入变量被提供给制动压力调节系统、尤其防抱死系统或ESP系统。这能够实现在没有车辆不稳定的危险的情况下实现车辆的最大减速。

另一方面涉及用于操控液压制动系统的可设定的部件的控制设备，其中在该控制设备中执行前面所描述的方法步骤。

此外，本发明涉及车辆中的液压制动系统，所述液压制动系统配备有相应的用于执行该方法的控制设备。

此外，本发明涉及具有前面所描述的液压制动系统的车辆。该车辆具有至少两个车辆轴，在所述车辆轴之间可以进行动态轴荷分配。该车辆优选地被实施为多轨车辆、尤其机动车或商用车辆。但是也考虑应用于如摩托车或踏板摩托车的单轨车辆。

此外，本发明涉及计算机程序产品，其具有程序代码，所述程序代码被设计为实施前面所描述的方法步骤。该计算机程序产品在前面所描述的控制设备中运行。

附图说明

其他优点和适宜的实施方案可以从其他权利要求、附图说明和附图中获悉。

图1示出车辆中的液压制动系统的示意图，

图2示出具有摩擦系数根据纵向打滑的变化过程的µ-打滑曲线，

图3示出具有车辆车轮处的车轮法向力随着动态轴荷转移的时间变化过程并且具有制动压力的变化过程的图表。

具体实施方式

在图1中所示出的用于车辆的液压制动系统1包括两个制动电路2、3，例如前轴制动电路2和后轴制动电路3，用于给车辆的每个车轮处的车轮制动装置9供应处于液压下的制动流体并且对所述车轮制动装置进行操控。这两个制动电路2、3连接到共同的主制动缸4上，所述主制动缸经由制动液储备容器5被供应制动流体。主制动缸4由驾驶员经由制动踏板6来操作，由驾驶员施加的踏板行程经由踏板行程传感器7来测量。制动力放大器10位于制动踏板6和主制动缸4之间，该制动力放大器例如包括电动机，所述电动机经由传动装置操作主制动缸4（iBooster（智能助力器））。由踏板行程传感器7所测量的制动踏板6的调节运动作为传感器信号被传送给控制设备11，在所述控制设备中产生用于操控制动力放大器10的调节信号。给车轮制动装置9供应制动流体在每个制动电路2、3中经由不同的开关阀进行，所述开关阀包括其他集合体在内属于制动液压系统8。此外属于制动液压系统8的是液压泵，该液压泵是防抱死系统（ABS）的或电子稳定程序（ESP）的组成部分。

随后描述用于在动态轴荷转移期间估计多轴车辆的制动系统中的抱死压力的方法。抱死压力是液压制动系统中的将车辆车轮抱死的制动压力。尤其在可转向的车辆车轮的情况下，该车辆车轮在抱死时变得不稳定并且不再可转向。

在根据图2的µ-打滑图中，曲线的最大值在大约0.2的纵向打滑s时为临界点，从该临界点起车辆车轮随着变得更大的打滑s面临抱死并且变得不稳定。在动态轴荷转移的情况下，作用于车轮上的法向力F_N变化。在摩擦系数µ保持不变时，因此经由车辆车轮可传递的在车轮纵向方向上的制动力也变化。

µ-打滑曲线的最大值被分配抱死压力p_bl，所述抱死压力在车辆车轮的车轮制动装置中不允许被超过，以便避免车轮不稳定。抱死压力p_bl可以在具有主动制动压力调节的制动过程期间、尤其在主动防抱死系统ABS中确定，其中液压制动压力运动直至µ-打滑曲线的最大值，然而不超过该最大值。如果在车辆的制动系统中防抱死系统ABS以调节方式介入，则因此可以确定抱死压力p_bl。

抱死压力p_bl取决于车轮法向力F_N。所述车轮法向力可以在确定抱死压力的时间点中同样被探测，例如借助高度传感器被探测，所述高度传感器测量在悬挂有车辆车轮的车辆轴与行车道之间的车身运动。利用所述信息可能的是，推断出被改变的抱死压力，该抱死压力在动态轴荷转移之后在连续的制动压力调节期间得出。在强制动过程中或在转弯行驶中，在车辆的前轴和后轴之间的轴荷分配并且因此在前轴的或后轴的车辆车轮处的车轮法向力变化。这引起车辆车轮处的抱死压力的变化。

在时间点T2的被改变的抱死压力p_b1,T2可以在了解在时间点T1的抱死压力p_b1,T1的情况下根据如下关系确定：

。

在时间点T1的车轮法向力F_N,T1是已知的，在所述时间点T1也确定了抱死压力P_b1,T1。在时间点T2此外可以根据尤其高度传感器的传感器信息也确定车轮法向力F_N,T2。因此，为了计算在时间点T2的抱死压力p_b1,T2，所有必要的信息可用。抱死压力p_b1,T2对应于在轴荷转移期间在时间点T2的抱死压力并且可以被用于进一步操控制动压力调节系统。在时间点T2的抱死压力的了解改进摩擦系数利用并且能够实现快速的制动力增大。

时间点T2原则上可以处于距时间点T1的任意的时间距离处，在该时间点T1确定了抱死压力p_b1,T1和车轮法向力F_N,T1，其前提是，行车道摩擦系数在该时间期间不显著地改变。这允许考虑任何轴荷转移并且确定适配的抱死压力。仅仅需要在时间点T2确定车轮法向力F_N，然而这能够借助高度传感器没有问题地执行。然而适宜的是，针对任何新的ABS调节周期在压力增大开始时确定新的抱死压力（时间点T2）。

补充地，抱死压力梯度可以根据

来考虑。在时间点t=T2，抱死压力梯度可以根据在时间点T1的抱死压力和车轮法向力并且根据在时间点T2的车轮法向力的梯度来确定。

在根据图3的图表中，上面的曲线示例性地示出在轴荷变换时法向力变化过程F_N。在任意假定的时间点T1，法向力变化过程位于最大值先前不久。如果制动系统中的防抱死系统在时间点T1是激活的，则可以确定相关的抱死压力p_b1,T1。相关的法向力F_N,T1可以借助车辆轴中的高度传感器来确定。制动压力p的包括抱死压力p_b1,T1在内的相关的压力变化过程位于根据图3的图表中的下面的曲线中。

从在第一时间点T1的抱死压力p_b1,T1和法向力F_N,T1出发，可以确定在时间点T2或在任何任意的时间点、例如在时间点T2+Δt的抱死压力p_b1,T2。仅仅需要在时间点T2或T2+Δt确定车轮法向力，接着可以根据上面所说明的关系来确定当前的抱死压力p_b1,T2。

Claims (12)

1.一种用于在动态轴荷转移的情况下估计多轴车辆的制动系统（1）中的抱死压力的方法，其中在制动过程期间，在所述轴荷转移期间的第一时间点（T1）确定车辆车轮的车轮制动装置中的抱死压力（p_bl,T1）以及在相同的时间点（T1）确定所述车辆车轮处的车轮法向力（F_N,T1）并且在持续的制动过程中在接着的第二时间点（T2）的抱死压力（p_bl,T2）根据在所述第一时间点（T1）的所述抱死压力（p_bl,T1）以及根据在所述第二时间点（T2）的车轮法向力（F_N,T2）与在所述第一时间点（T1）的车轮法向力（F_N,T1）的比值来确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述动态轴荷转移期间在所述第一时间点（T1）的所述抱死压力（p_bl,T1）在所述制动系统（1）中的制动压力调节过程（ABS）期间确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述轴荷转移期间的第二时间点（T2）的抱死压力（p_bl,T2）根据如下关系

来确定，其中

T1表示在轴荷转移期间的第一时间点，

T2 表示在轴荷转移期间的第二时间点，

p_bl,T1表示在时间点T1的抱死压力，

p_bl,T2表示在时间点T2的抱死压力，

F_N,T1表示在时间点T1的车轮法向力，

F_N,T2表示在时间点T2的车轮法向力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在设定制动压力时根据

考虑抱死压力梯度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述车轮法向力（F_N,T1，F_N,T2）借助高度传感器来确定，所述高度传感器测量在车辆轴与行车道之间的车身运动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述轴荷转移借助高度传感器根据车身运动或根据车轮法向力来确定。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于在连续的制动压力调节过程期间执行。

8.一种用于改进制动过程的方法，其中在轴荷转移期间的第二时间点（T2）的抱死压力（p_bl,T2）按照根据权利要求1至7中任一项所述的方法来执行，其中在所述轴荷转移期间的第二时间点（T2）的抱死压力（p_bl,T2）作为抱死压力预测被提供给制动压力调节系统作为输入变量。

9.一种控制设备，用于操控车辆中的液压制动系统（1）的可设定的部件，以用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

10.一种在车辆中的液压制动系统，所述液压制动系统具有根据权利要求9所述的控制设备（20）。

11.一种车辆，所述车辆具有根据权利要求10所述的液压制动系统。

12.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有程序代码，所述程序代码被设计为，当所述计算机程序产品在根据权利要求9的控制设备（11）中运行时实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

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