CN112977378A - 液压制动系统、用于操作液压制动系统的方法及控制单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆液压制动系统，其设有用于产生液压流体压力的装置。该装置包括可电控的致动器和在压力腔室中的活塞，可借助致动器移动活塞以改变压力腔室中的液压流体压力。该制动系统还包括车轮制动压力控制装置，控制装置具有储器，储器用于储存在压力减小阶段从机动车辆车轮制动器排出的液压流体，其中，储器流体连接至压力腔室。该制动系统的控制系统设计成，在检测到控制装置功能受损的事件中以及在控制装置操作期间检测到储器的液压流体的临界填充体积的事件中，输出用于致动器的控制信号，该控制信号使得活塞被往回驱动以减小压力腔室中的压力，从而从储器抽吸液压流体。本发明还涉及一种用于操作液压制动系统的方法及控制单元。

Description

液压制动系统、用于操作液压制动系统的方法及控制单元
技术领域
本公开总体上涉及机动车辆液压制动系统的领域。具体地，描述了与在车轮制动压力控制装置功能受损的事件中与这种制动系统的操作有关的方面。
背景技术
设计成线控制动(BBW)系统或配备有电动制动助力(EBB)系统的众所周知的车辆液压制动系统包括可电控的致动器，该可电控的致动器在行车制动模式过程中在车辆的车轮制动器上产生液压压力或对驾驶员产生的液压压力进行助力。为此目的，驾驶员在制动踏板上要求的车辆减速由传感器检测到并且被转换为用于致动器的控制信号。
此类制动系统通常还包括主缸，该主缸藉由制动踏板机械地致动，可以藉由该主缸将液压流体传输到车轮制动器。藉由制动踏板进行的致动产生了关于可电控的BBW或EBB系统的冗余，这出于操作安全性的原因是期望的。
现代制动系统还包括行驶动态控制(也称为电子稳定性控制，ESC)，该行驶动态控制例如包括一个或多个功能，比如驱动滑移控制(ASR)、防抱死制动系统(ABS)或电子制动力分配(EBV)。这些控制器至少部分地基于车轮制动压力的控制。
还存在对冗余地设计行驶动态控制系统的要求。换句话说，即使在行驶动态控制系统功能受损的事件中，至少仍然能够进行基本的行驶动态控制，以便能够至少部分地保持车辆稳定性或减速能力。
用于自主或半自主车辆的制动系统也必须进行冗余地设计，尤其是因为驾驶员不一定要在车辆中(例如在遥控泊车(RCP)操作中)或不能立即干预车辆操作。在这种情况下，行驶动态控制系统、特别是ABS至关重要。因此，ABS在其可用性方面有很高要求。在常规车辆的情况下，在发生故障的事件中可以简单地关闭ABS，并且可以向驾驶员发出这种停机警告，以促使驾驶员更加谨慎地驾驶。另一方面，在自主或半自主驾驶中，车辆系统长时间或甚至永久保持完全责任。
在行驶动态控制系统中可能的功能受损是例如由于泵马达的故障导致的液压流体泵的故障。在比如ABS的行驶动态控制系统中，该泵可以用于排空针对从车轮制动器排出的液压流体的储器。如果由于泵故障而不再排空储器，则控制只能持续很短时间，直到储器完全充满为止。当储器被完全充满时，将不再能够去除对应车轮上的制动压力，出于安全原因，这是不期望的。
在常规的行驶模式中，已知的是，在用于排空储器的泵发生故障的事件中，应当切断前车桥上的车轮的控制，并且应使用后车桥上的车轮的简化控制以防止转向过度。然而，这种简化策略只能确保有限的车辆稳定性。例如，不再可能在低摩擦系数的情况下进行制动和转向。然而，这种有限的车辆稳定性在许多情况(比如自主或半自主驾驶)下是不可接受的。
发明内容
本公开基于说明一种机动车辆制动系统的目的，该机动车制动系统即使在车轮制动压力控制装置功能受损的事件中也提供车辆稳定性。
根据第一方面，说明了一种机动车辆液压制动系统，该车辆液压制动系统具有用于产生液压流体压力的装置。所述装置包括可电控的致动器和在压力腔室中的活塞，所述活塞可藉由所述可电控的致动器移动以改变所述压力腔室中的液压压力。所述制动系统还包括：车轮制动压力控制装置，所述车轮制动压力控制装置具有用于储存在压力减小阶段从机动车辆车轮制动器排出的液压流体的储器，其中，所述储器可以流体地联接至所述压力腔室；以及控制系统，所述控制系统设计成，在检测到所述控制装置功能受损以及在所述控制装置操作期间检测到所述储器的液压流体的临界填充的情况下，输出用于致动器的控制信号，所述控制信号使得所述活塞被往回驱动以减小所述压力腔室中的压力，从而从所述储器抽吸液压流体。
机电致动器可以具有电动马达以及在输出侧上跟随电动马达的齿轮箱，该齿轮箱间接地或直接地联接到活塞。间接作用可以以液压方式例如通过作用在柱塞装置上的齿轮箱来实现，该齿轮箱的输出液压地联接到主缸的输入。
通过使活塞在压力腔室中移动，可以以已知的方式改变压力腔室中的液压流体压力以及连接至压力腔室或与压力腔室相关联的流体管线中的压力。压力腔室可以或将经由流体管线流体地联接至一个或多个车辆制动器。以这种方式，压力腔室中的液压流体压力可以作为制动压力传递到车辆制动器。
可藉由可电控的致动器移动的活塞可以是主缸活塞或间接或直接联接到或能够间接或直接联接到主缸活塞的活塞。
可电控的致动器可以是EBB系统的一部分或BBW系统的一部分。在EBB系统的情况下，由驾驶员施加到制动踏板的力由可电控的致动器助力。在BBW系统的情况下，实际的行车制动力是藉由可电控的致动器产生的。例如，在BBW模式下，制动踏板可以与活塞机械地断开联接。例如，在BBW系统出现故障时(促推(PT)模式)，可以消除机械断开联接。
在两种情况下，驾驶员都可以在制动踏板上要求行车制动力。在此过程中，可以藉由传感器检测藉由制动踏板要求的减速，其中然后根据传感器信号对致动器进行电控制。用于自主或半自主驾驶的系统也可能要求行车制动力，而与致动甚至制动踏板的存在无关。
车轮制动压力控制装置例如可以设置成通过短序列的压力保持、压力建立和压力减小阶段来调节单个车辆车轮上的制动压力，以防止一个或多个车辆车轮抱死或滑转。
用于储存液压流体的储器用于暂时容纳从机动车辆车轮制动器排出的液压流体。在压力建立阶段期间，液压流体可以再次从储器中排出，以增大车轮制动压力。结果，储器被排空，因此又具有足够的自由体积以容纳在压力减小阶段排出的液压流体。
如果由于控制装置功能受损而不再定期排空储器，则车轮制动压力控制在储器完全充满之前只能持续很短的时间，并且车轮制动压力无法继续减小。如果检测到控制装置的这种功能受损，则通常进行控制干预，直到储器填充了临界填充体积的液压流体。设定控制系统的方式为使得，在这种情况下，即在检测到控制装置功能受损并且检测到储器的液压流体的临界填充体积的情况下，输出控制信号，该控制信号使得压力腔室中的活塞被往回驱动。压力腔室中的压力减小的作用是将液压流体从储器中吸入到压力腔室中。为此目的，如果需要，例如通过打开先前关闭的阀，将储器临时流体连接至压力腔室。
如果储器排空或部分排空，则可以继续进行常规的车轮制动压力控制干预。可能根本不需要中断控制干预。因此，控制干预和储器排空可以随着时间并行执行。
因此，上述的短期压力释放序列可以补偿控制装置的功能受损，而对车辆稳定性没有任何限制，其结果是必须藉由控制系统来实现。这在驾驶员不能进行控制干预的自主驾驶模式中特别重要。
在一种变体中，所检测到的功能受损是泵装置的故障，所述泵装置被设置为从所述储器排出液压流体。例如，电动马达或电动马达下游的齿轮箱可能有故障。
在此变体中，车轮制动压力控制装置可以被设计成使得在压力建立阶段期间藉由所述泵装置排出所述储器中的液压流体以增大所述车轮制动压力。例如在压力建立阶段期间定期地排空或至少部分排空储器。替代地或附加地，也可以独立于压力建立阶段藉由泵装置至少部分地排空储器。例如，如果检测到达到或超过储器中的临界液位和/或独立于储器中的液位以用液压流体重新填充空的流体管线并因此防止加速降低，则可以是这种情况。
储器可以是无压力储存装置或压力储存装置。在一种实施方式中，储器是压力储存装置，特别是常规的低压力储存装置(例如，具有承受弹簧力的活塞或弹性膜)。压力储存装置的设计在活塞往回驱动时支持液压流体回流至压力腔室。
在一种变体中，所述车轮制动压力控制装置被设定成将所述储器流体连接至所述压力腔室，其方式为使得当将所述活塞往回驱动时吸入的所述液压流体的至少一部分流动通过绕过所述泵装置的旁通管线。与其中吸入的液压流体仅经由泵装置和指配给泵装置的止回阀流动的变体相比，这可以增大吸入的液压流体的体积流量。根据此变体，为了实现吸入的液压流体的最大体积流量，车轮制动器控制装置可以设定成使得当将所述活塞往回驱动时吸入的所述液压流体仅流动通过所述旁通管线。
可以多种方式检测达到或超过临界填充体积。
在一种变体中，控制系统设计成基于对车辆车轮的滑移检测来检测达到或超过储器的液压流体的临界填充体积。如果在ABS控制过程中不能再排空指配给前和/或后车轮制动器的储器，则只有很短的ABS控制周期，直到储器完全充满为止，并且不再可以减小车轮压力。这可能导致一个或多个车轮抱死，其伴有车轮滑移。基于车轮滑移确定、特别是基于车轮滑移随时间的变化，可以确定是否可以正确地执行车轮制动压力控制干预。因此，基于针对至少一个车辆车轮的特征车轮滑移变化，可以通过控制系统来检测达到和/或超过相应储器的临界填充体积。
指示储器填充有液压流体的特征车轮滑移曲线可以是车轮滑移值从预定车轮滑移值快速上升。预定车轮滑移值可以是例如通常实现最大制动力的已知值。
可以基于在各个车辆车轮上测得的至少一个参数来进行滑移检测。可以藉由车轮传感器测量参数。车轮传感器检测到的车轮信号(例如车轮转速、车轮速度)可以指示相应车轮的转速或速度。基于车轮信号，特别是可以通过控制系统执行与车轮有关的滑移检测。
在另一变体中，控制系统被设计成基于描绘填充量的数学模型来检测达到储器的临界填充体积。该模型可以基于假设从压力腔室朝向制动器流动的液压流体的体积流量(输入体积流量)与从制动器排回到压力腔室的液压流体的体积流量(输出体积流量)之差对应于储器的填充体积。用于确定输入体积流量的模型的输出参数可以是一个或多个阀的特征参数，比如一个或多个对应阀的控制时间以及一个或多个对应阀被打开的持续时间、以及布置在压力腔室的输入或输出管线中的压力传感器的信号，压力腔室可以通过该一个或多个阀联接到车轮制动器。该输入参数或用于控制输出体积流量的模型的输入参数可以是泵的流量，液压流体通过该泵从制动器朝向压力腔室往回排放。例如，泵转速代表流量。
可以替代地使用不同的变体。它们也可以一起使用。以这种方式，例如对于根据一种变体的临界填充体积的检测容易出错的情况可以产生冗余。
在一种变体中，所述控制系统还被设计成检测所述控制装置的功能受损。为此目的，控制系统可以接收和评估适当的传感器信号和/或(例如基于传感器信号)执行模型计算。
所述控制系统可以被设计成，在通过将所述活塞在所述压力腔室中往回驱动时吸入液压流体使得所述储器排空或部分排空至所述临界填充体积以下之后，使所述控制装置进行正常车轮制动压力控制。因此，通过所公开的制动系统，可以通过短时中断正常控制并且控制活塞往回驱动，来补偿所检测到的控制装置的功能受损，特别是泵装置的故障。如果储器中再次有足够的可用体积，则可以继续进行正常的车轮制动压力控制。
在一种变体中，可电控的致动器是EBB系统的一部分。在这种情况下，尤其可以在自主驾驶模式下控制致动器。然后，在此变体中，可以藉由EBB系统的致动器将活塞往回驱动，该致动器(在任何情况下也)提供用于制动力助力。如果在此变体中终止自主驾驶模式并且驾驶员再次接管驾驶操作，并且因此也通过操作踏板来接管制动操作，则在此变体的一个实施例中不再进行进一步的压力释放序列，因为踏板应无法施加负载。
在一种变体中，车轮制动压力控制装置包括ABS装置。另外或替代地，ESC设备可以被包括在控制设备中。
第二方面涉及一种操作车辆液压制动系统的方法，所述车辆液压制动系统具有用于产生液压压力的装置，所述装置具有可电控的致动器和压力腔室中的活塞，所述可电控的致动器移动所述活塞能够借助以改变所述压力腔室中的液压压力；以及车轮制动压力控制装置，所述车轮制动压力控制装置具有用于储存在压力减小阶段从机动车辆车轮制动器排出的液压流体的储器，其中，所述流体储器流体地连接至所述压力腔室。该方法包括：在检测到所述控制装置功能受损以及在所述控制装置操作期间检测到所述储器的液压流体的临界填充体积的事件中，对所述致动器进行电控制，使得将所述活塞在所述压力腔室中往回驱动以减小所述压力腔室中的压力，从而从所述储器抽吸液压流体。
在第二方面的一种变体中，通过在将所述活塞在所述压力腔室中缩回期间吸入液压流体，在将所述储器排空或部分排空至所述临界填充量以下后，发起所述控制装置的正常车轮制动压力控制。
该方法可以进一步包括对应于本文描述的控制系统的功能的步骤。
同样说明了控制单元或多个控制单元的系统，所述控制单元或所述系统包括至少一个处理器和至少一个存储器，其中，所述至少一个存储器包含用于当在至少一个处理器上运行所述程序代码时执行此处所呈现的方法的程序代码。
附图说明
本公开的进一步的方面、细节、以及优点可以在以下参考附图对示例性实施例的描述中找到。在附图中：
图1示出了机动车辆制动系统的示例性实施例；
图2示出了用于根据图1的制动系统的控制系统的示例性实施例；并且
图3示出了用于操作根据图1的制动系统的方法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
图1中示出了液压制动系统100的示例性实施例的液压图。
根据图1的制动系统100包括用于产生液压压力的组件110以及具有两个单独的制动回路I.和II.的液压控制模块120(还被称为液压控制单元，HCU)，该组件可以联接(在这里：联接)至制动踏板105。
制动系统100还包括四个车轮制动器130。这四个车轮制动器130中的两个车轮制动器被指配给制动回路I.，而另外两个车轮制动器130被指配给制动回路II.。将车轮制动器130指配给制动回路I.和II.是根据车桥划分执行的，其方式为使得右侧后车轮(HR)或左侧后车轮(HL)上的车轮制动器130A和130B指配给制动回路I.，而右侧前车轮(VR)和左侧前车轮(VL)上的车轮制动器130C和130D指配给制动回路II.。替代地，车轮制动器130也可以基于对角线分布分配给车轮制动器I.和II.。
用于产生液压压力的组件110包括活塞(这里是主缸串联活塞110A)，并且在原理上可以根据EBB原理和/或BBW原理操作。在图1中，组件110根据EBB原理进行操作。为此目的，在组件110中安装有可电控的致动器110B，该可电控的致动器用作液压压力产生器的一部分、并且被设计成对两个制动回路I.和II.中的至少一个制动回路的液压压力进行助力。在此处示出的示例中，可电控的致动器110B被设计成对制动回路I.和II.二者的液压压力进行助力。可电控的致动器110B包括电动马达110C和机械齿轮箱110D，电动马达110C藉由机械齿轮箱作用于串联活塞110A上以产生液压压力。
串联活塞110A可在填充有液压流体的压力腔室110F中移动。通过使串联活塞110A在压力腔室110F中移动，可以以已知的方式改变压力腔室110F中的液压流体压力，并且可选地，可以改变连接至或可以连接至压力腔室110F的管线115中的压力。
组件110还具有用于储存液压流体的储器110G，该液压流体在发生减速要求的事件中和/或在车轮制动压力控制期间可以进入压力腔室110F，并从该压力腔室经由管线115到达相对应的车轮制动器130，以增大制动压力。相反，储器110G也可以用于容纳再次从车轮制动器130排出的液压流体。
除了致动器110B之外，可以通过操作制动踏板105来在车轮制动器130上建立液压压力，该制动踏板也机械地联接至串联活塞110A。在EBB实施方式中，致动器110B用于对制动踏板105产生的压力进行助力。
HCU 120在本示例中包括双回路车轮制动压力控制装置，以用于对车轮制动器130执行控制干预。车轮制动压力控制装置可以包括ABS和/或ESC控制装置。在其他示例性实施例中，车轮制动压力控制装置也可以是单回路装置。
具体地，根据图1的双回路车轮制动压力控制系统包括第一制动回路I.中的第一可电控的泵装置160和第二制动回路II.中的第二可电控的泵装置。两个泵装置160、170中的每个泵装置均包括电动马达和由电动马达致动的泵。泵装置160、170的两个泵中的每个泵均可以被设计成多活塞泵、设计成齿轮泵或其他形式。泵装置160、170中的每个泵均与其由箭头表示的输送方向相反地阻断，如藉由泵装置160、170的输出和输入处的截止阀180所表示的。由于电动马达中的每个电动马达的转速是可调节的，因此泵装置160、170的泵中的每个泵的递送速度可以通过对应地对相关电动马达进行控制来调节。
液压流体可以储存在三个储器110G、190、200中。尽管上面已经描述的储器110G是形成组件110一部分的无压力储器，但其他两个储器190、200各自作为压力储存装置(例如，作为低压力储存装置，也称为低压蓄压器LPA)安装在两个制动回路I.、II.中的一个制动回路中。具体地，另外两个储器190、200尤其被设置为储存在车轮制动器130中的一个或多个车轮制动器处排出的液压流体，以在车轮制动压力控制干预期间减小车轮制动压力。
当适当地控制相关的电动马达时，两个泵装置160和170各自能够从指配的储器190和200中吸入液压流体。在制动压力控制的压力建立阶段期间进行对应的控制，以便藉由指配的泵装置160或170从相应的储器190、200吸取液压流体并经由打开的下游阀将液压流体供给到车轮制动器来增大制动压力。然后，除了或代替用于产生液压压力的组件110，对应的泵装置160、170也用作液压压力产生器。
然而，如果对应的储器190、200中的液压流体已经达到或超过临界液位，则也可以对应地对泵装置160、170中的一个泵装置进行控制。临界液位是预定液位，该液位例如旨在确保储器190或200中的剩余自由体积足够大，以在制动压力控制期间在两个车轮制动器130中的至少一个车轮制动器需要减小制动压力的事件中能够容纳排出的液压流体。
当达到临界液位时，控制指配给对应储器190、200的泵装置160、170，其方式使得液压流体被从储器190或200中吸出，以确保在当前或随后发生的储器190或200的压力减小阶段期间，有足够的自由体积或可以产生足够的自由体积来储存从车轮制动器130排出的液压流体以降低车轮制动压力。
泵装置160、170的两个电动马达可以彼此独立地被控制。这意味着两个泵装置160、170中的每个泵装置均可以独立于另一个泵装置170和160而在相应的制动回路I.或II.中建立液压压力，并且可以彼此独立地排空对应的储器190或200。此冗余是制动系统100的可选特征，但是出于安全原因是有利的。
如图1中示出的，这两个制动回路I.和II.关于安装在其中的部件以及这些部件的布置具有完全相同的设计。出于此原因，下面仅更详细地说明第一制动电路I.的结构和操作。
在制动回路I.中，设置有多个电磁致动阀，这些电磁致动阀在未启用即未受电控制状态下采取图1所示的基本位置。在这些基本位置中，阀将组件110、尤其是主缸110E联接到车轮制动器130，该主缸具有容纳串联活塞110A的压力腔室110F。因此，即使在能量供应功能受损(例如故障)并且可电控的致动器110B或阀随后发生故障的事件中，驾驶员仍然可以藉由制动踏板105作用在串联活塞110A来建立液压压力，而这不会被可电控的致动器110B助力。
多个阀包括两个两位两(2/2)通阀210和220，这两个阀允许两个车轮制动器130A和130B与组件110断开联接。具体地，当处于电启用状态时，设置阀210以使车轮制动器130A、130B与组件110断开联接，而当处于未电启用状态时，设置阀220以使车轮制动器130A、130B与组件110断开联接，例如当对两个车轮制动器130A、130B中的至少一个车轮制动器进行控制干预(压力降低)时。当阀220处于其电启用状态时，使液压流体能够被吸入或通过泵装置160从储器110G中吸回(例如，在长期控制干预的事件中，如果储器160为在此期间完全排空)，或者也如稍后所述，将液压流体朝向储器110G或主缸110E排放。
车轮制动器130A、130B到组件110和泵装置160的液压连接由四个两位两(2/2)通阀230、240、250、260确定，这些阀在未启用状态(即未电启用状态)采取图1所示的基本位置。这意味着两个阀230和260各自采取它们的流动位置，而两个阀240和250各自采取它们的阻断位置。两个阀230和240形成指配给车轮制动器130B的第一阀装置，而两个阀250和260形成指配给车轮制动器130A的第二阀装置。
如下所解释的，两个阀210和220、两个阀装置230、240或250、260、以及泵装置160各自被设计成受控制以用于在相应车轮制动器130A、130B上进行车轮制动压力控制干预。在控制干预的背景下，两个阀210和220、两个阀装置230、240和250、260以及泵装置160的控制藉由控制系统300(也参见图2)执行。控制系统300实施例如行驶动态控制的车轮制动压力控制干预，其中行驶动态控制可以包括防抱死制动系统(ABS)。另外，可以包括用于自适应巡航控制(ACC)的驱动滑移控制(ASR)和/或制动压力控制和/或电子制动力分配(EBV)。
在防抱死制动过程中，重要的是要防止制动过程中车轮锁死。为此目的，有必要根据主要的车轮滑移来分别调节车轮制动器130A、130B中的液压压力。为了确定车轮滑移，例如以已知的方式评估车轮传感器的信号。通过按时间顺序设定交替的压力建立、压力保持和压力减小阶段来执行ABS压力调制，这是由对指配给两个车轮制动器130B和130A的阀装置230、240或250、260以及如果需要的话对泵装置160的适当控制而产生的。
在压力建立阶段过程中，阀装置230、240或250、260各自采取它们的基本位置，使得可以藉由采用其液压压力产生器功能的泵装置160来执行车轮制动器130A、130B中的制动压力增大(与BBW制动一样)。对于车轮制动器130B和130A中的一个车轮制动器处的压力保持阶段，仅有阀230或260被控制，即被转换到其阻断位置。由于阀240或250未被控制，所以该阀保持在其阻断位置。结果，对应的车轮制动器130B或130A液压地断开联接，使得车轮制动器130B或130A中的液压压力保持恒定。在压力减小阶段中，阀230或260以及阀240或250都被控制，使得阀230或260被转换到其阻断位置，并且阀240或250分别被转换到其流动位置。因此，液压流体可以流出车轮制动器130B或130A流向储器190，以减小车轮制动器130A或130B中的液压压力。
正常制动模式下的其他控制干预以自动化方式执行，并且通常独立于驾驶员对制动踏板的操作。车轮制动压力的这种自动化控制例如结合驱动滑移控制或自适应速度控制来执行，该驱动滑移控制通过针对性的制动、严格意义上的行驶动态控制来防止各个车轮在启动过程期间旋转，这通过根据驾驶员的意愿和道路状况选择性地制动各个车轮来适配限制区域内的车辆行为，该自适应速度控制尤其保持所涉及的车辆与前方车辆之间的距离。
当执行自动液压压力控制时，可以通过控制泵装置160来在车轮制动器130A或130B中的至少一个车轮制动器上建立液压流体压力。指配给车轮制动器130B、130A的阀装置230、240或240 250、260首先采取图1所示的基本位置。液压流体压力的精细调节或调制可以通过对泵装置160以及指配给车轮制动器130B或130A的阀230、240或250、260的对应调节来进行，如上文结合例如ABS控制所解释的。
通常藉由控制系统300一方面根据传感器检测到的描述性地描述了车辆行为(例如车轮转速、横摆率、侧向加速度等)的参数并且而另一方面根据如果有的话描述驾驶员意愿并且由传感器检测到的参数(例如，制动踏板的操作、方向盘角度等)来执行液压压力控制。可以例如藉由联接至制动踏板105或联接至串联活塞110A的输入元件的行进传感器来确定驾驶员的减速要求。由驾驶员在主缸110E中产生的制动压力可以替代地或附加地用作描述驾驶员的意愿的测量变量，该测量变量由传感器检测并且可能进行真实性检查。减速要求也可以由用于自主或半自主驾驶的系统来发起。
如上面已经说明的，对于车轮制动压力控制装置的无差错和可靠的功能，藉由泵装置160定期地排空储器190是至关重要的，使得甚至不会达到在储器190中具有大体积液压流体的临界液位。临界液位是预定液位，该预定液位提供的是在储器190中仍然有足够的自由体积，以用于在压力降低阶段期间容纳来自指配给储器190的车轮制动器130的液压流体。如果超过了临界液位，则在储器190被完全充满之前只有非常短的持续时间进行车轮制动压力控制。此后，例如在ABS控制期间，车轮可能抱死，因为储器190中的车轮制动压力不再能快速减小。
然而，如果例如由于泵装置160的电动马达故障、电动马达下游的齿轮箱的锁定、电动马达的控制错误等导致泵装置160的功能受损，储器190不再被排空(或可能仅仅不足够)，并且将达到和/或甚至超过储器中的临界液位。
根据本示例性实施例，在检测到泵装置160的功能受损并且同时检测到达到或超过储器190中的临界液位的事件中，提供的是，控制系统300控制可电控的致动器110B，其方式为使得将串联活塞110A在压力腔室110F中往回驱动，即相对于图1向右移动。通过将活塞110A在压力腔室110F中往回驱动，压力腔室110F中的液流体压压力降低。室110F中的压力降低引起液压流体(经由打开的阀220)从储器190被朝向压力腔室110F抽吸并且进入压力腔室110F，由此储器190部分地排空，如图1的箭头195所示。储器190为蓄压器的形式有利于液压流体的抽吸。
在伴随或中断正常的车轮制动压力控制的此压力释放序列(PRS)期间，阀220被切换到其打开位置，以便实现液压流体的最大体积流量。由于指配给泵装置160的阻断阀180，仅经由泵装置160和阀210流回压力腔室110F的液压流将相对缓慢。有时，由于功能受损，泵装置160具有液压阻断作用。因此，总的来说，液压流至少部分地通过绕过泵装置160的旁通管线215而发生。
在压力释放序列期间，阀210和阀220都可以打开。替代地，尤其是如果不是所有的车轮130都滑移，则控制阀210和220，其方式为使得阀220打开而阀210关闭，使得液压流体仅通过旁通管线215回流。藉由在压力释放序列过程中关闭的阀210，如果不是所有的车轮130都滑移，则可以维持一个或多个稳定车轮的车轮制动压力，并且可以防止或至少减少由于排空或部分排空的液压管线引起的压力释放序列之后的后续减速减小。
因此，根据本示例性实施例，如果检测到泵装置160和170之一的功能受损以及在车轮制动压力控制期间在储器190或200中达到或超过临界液位，则必要时暂时中断上述正常车轮制动压力序列，并控制电动致动器110B，使得将串联活塞110A往回驱动。如果将储器190或200排空或至少部分排空，使得液位低于临界液位，则可以根据上述顺序再次执行车轮制动压力控制。为此目的，通常在将活塞110A往回驱动时打开的阀220切换回未启用的关闭状态。可以通过将储器190或200排空至远低于临界液位(例如完全排空)来考虑滞后。
在检测到泵装置160或170功能受损的情况下，制动压力控制在本示例性实施例中不会降级或停用或变得不可用，而是继续正常执行或提供。仅当在制动压力控制过程中检测到储器190或200已达到或超过临界液位时，才发起上述压力释放序列，在该序列中，来将活塞110A在压力腔室110F中往回驱动从而抽取液压流体，并且执行此步骤直到储器190或200被排空或至少部分排空。然后，再次进行常规的车轮制动压力控制，由此在压力建立阶段期间用于产生液压压力的藉由组件110来提供压力。在车轮制动压力控制期间，只要液位保持在临界液位以下，就没有因储器190或200充满而使得车轮130抱死的危险。如果再次达到临界液位，则常规的车轮制动压力控制将再次中断，并触发新的压力释放序列。这种压力释放序列的典型时间跨度约为500ms(通常在50ms和2s之间)。
使用显示储器190或200的液位(如以下根据示例所述)的数学模型以及可以根据活塞110A的行进距离乘以活塞110A的面积确定的从储器190或200吸入的液压流体的量，可以确定储器190或200是否排空。因此，如果吸入的液压流体的体积对应于储器190或200中的液压流体的体积或者至少填充体积再次低于临界填充量，则可以终止上述的压力释放序列。
如果在自主驾驶模式期间发生泵装置160或170的功能故障，则利用上述装置进行的上述程序过程有利。通过上述过程可以完全保持车辆稳定性。这在驾驶员不以补偿和/或控制方式干预的自主驾驶中特别重要。
在EBB系统中，如果驾驶员在自主驾驶期间控制车辆，则通常不能通过将活塞110A往回驱动来执行压力释放序列，因为在EBB模式下，不应逆着驾驶员的力来将制动踏板105往回驱动。在这种情况下，在检测到车轮制动压力控制装置功能受损的事件中，则使用常规的应急策略。
可电控的致动器110B也可以是BBW系统的一部分。在这种情况下，藉由可电控的致动器产生实际的行车制动力。例如，在BBW模式下，制动踏板可以与活塞机械地断开联接。例如，在BBW系统发生故障(促推(PT)操作)的事件中，可以移除机械断开联接。
在两种情况下，驾驶员都可以在制动踏板105上要求使用行车制动力。在BBW系统中，可以藉由传感器检测藉由制动踏板105执行的减速要求。然后根据传感器信号对致动器110B进行电控制。在BBW系统的情况下，如果驾驶员在自主驾驶期间收回对车辆的控制，则如果踏板与活塞110A断开联接，可以通过往回驱动活塞110A而继续压力释放序列。
图2示出了如图1所示的控制系统300的示例性实施例，该控制系统尤其被设计成控制可电控的致动器110B以将活塞110A往回驱动。在图2中，控制系统被设计成具有多个控制单元的控制单元系统300。控制单元系统300可以被设计成空间连接的控制单元。各个控制单元因此可以被容纳在共用壳体中，但是具有用于处理测量变量和用于控制相应指配的部件的单独的处理器。然而，作为对此的替代，控制系统的多个控制单元中的至少一些控制单元也可以被容纳在不同的壳体中。
图2的控制单元系统300结合控制单元310示出，该控制单元被指配给自主驾驶系统(ADS)，并且被设计成将在自主驾驶模式和/或部分自主驾驶模式的情况下产生的控制信号和/或测量变量传送给控制单元系统300。控制信号的示例是由自主系统发起的减速要求，减速要求将由根据图1的制动系统100来实施。
控制单元系统300具有第一控制单元320，该第一控制单元设计成控制EBB致动器110B和液压控制单元120的各个部件，特别是阀210、220、230、240、250和260以及泵装置160、170。第一控制单元320被设计成与控制单元系统300的其他控制单元交换数据(比如测量变量)和控制信号，并据此将对应的控制信号输出至EBB致动器110B和液压控制单元120。
控制单元系统的通信地联接到第一控制单元320的第二控制单元330是车轮制动压力控制系统，例如ABS逻辑。第二控制单元330的功能也可以集成到第一控制单元320中。
第二控制单元330被设计成基于传感器检测到的多个测量变量检测对车轮制动压力控制的需要和车轮制动压力控制的类型(如参考图1所述的压力建立、维持压力或压力减小)，并且将用于HCU 120的对应控制信号以及某些目标值(比如，各个车辆车轮130上的车轮制动压力的目标值)输出到第一控制单元320。可以通过评估由车轮传感器检测到的车轮信号(比如车轮转速或车轮速度)来执行对控制干预要求的检测，这些信号指示对应车轮的转速或速度。其他参数(比如横摆率、转向角、侧向和/或纵向加速度)也可以附加地或替代地用于检测控制干预要求。
基于车轮信号、特别是与车轮有关的滑移检测，可以由ABS控制单元330执行滑移控制。车轮滑移是单个车轮速度与车辆速度的偏差的量度。从达到最大制动力的特定值开始，随着制动力的减小，车轮滑移继续增大，直到车轮最终抱死。
独立于车轮制动压力控制的减速要求由控制单元系统300的第三控制单元340实现。第三控制单元340通信地联接到第一控制单元320。第三控制单元340的功能也可以集成到第一控制单元320中。
第三控制单元340例如可以被指配给驾驶员辅助系统，该驾驶员辅助系统基于各种传感器记录的度量和/或描述环境(比如导航系统的数据)的可用参数来检测车辆减速是否有必要。不管驾驶员发起的减速要求如何使得减速变得有必要的情况可能是例如在道路上突然检测到障碍物、与前方汽车的距离过小以及驾驶员未预见且未考虑到的道路布局。用于检测这种情况的合适传感器的示例可以是距离传感器、运动传感器、转向角传感器等。
如果第三控制单元340检测到减速要求，或者如果第三控制单元340接收到减速要求(例如来自ADS 310的减速要求)，则通过请求目标系统压力(目标纵向控制压力，LC-P-Soll)来实施此要求，该目标系统压力经由第一控制单元320(P-Soll)传递到EBB系统110。然后，EBB系统110通过相应地移动活塞110A来提供目标系统压力。第三控制单元340在这里用LC(纵向控制)表示，其描述了以下事实：控制单元340被设定成控制车辆的纵向方向相关参数(比如到前方车辆的距离)。
如果如箭头315所示在自主和/或半自主驾驶的情况中由自主系统310(ADS)做出减速要求，则第三控制单元340还通过请求目标系统压力来实现此减速要求，该目标系统压力由第一控制单元320传递给EBB系统110。
控制单元系统300的第四控制单元350被设计成检测液压控制组120的发生的故障(故障管理，FM)。第四控制单元350的功能也可以集成到第一控制单元320中。
第四控制单元350特别能够检测车轮制动压力控制装置以及特别是图1的泵装置160、170的功能受损。第四控制单元350还可以被设计成检测参考图1描述的系统的位于液压控制单元120的外部的其他故障，比如传感器故障、组件110的功能受损等。
如以上参考图1所述，泵装置160、170的故障导致以下事实：指配给前车轮制动器和后车轮制动器300的储器190、200在ABS控制期间不再排空。结果，仅短暂的ABS控制是可能的，直到储器190、200被完全充满并且车轮制动压力不会再减小，这导致一个或多个车轮130抱死。
在控制期间，泵装置160、170之一的功能受损是明显的，因为由于(实际上)完全充满的储器190、200，车轮制动压力控制不再起作用。如以上关于第二控制单元330所描述的，可以基于确定车轮滑移通过第二控制单元330检测制动压力控制干预要求。结果，可以基于车轮滑移的确定、特别是基于车轮滑移随时间的变化来确定车轮制动压力控制干预是否可行。因此，基于至少一个车轮的特征车轮滑移变化、即基于所确定的车轮滑移作为时间的函数，可以通过第二控制单元330检测到达到和/或超过相应的储器190、200的临界填充体积。
指示储器190、200填充液压流体的特征车轮滑移变化可以是车轮滑移值从预定的车轮滑移值快速上升。预定车轮滑移值可以是例如通常实现最大制动力的已知值。
因此，用于检测储器190、200的液压流体的临界填充体积的第一可能性是基于特征车轮滑移变化。用于检测储器190、200的临界填充体积的第二可能性是基于对填充体积建模的数学模型。在图2的实施例中，数学模型的计算由第一控制单元320执行(参见块“LPA模型”320A)。如图2中的箭头325所示，代表液位的计算值被传递到指配给制动压力控制系统的第二控制单元330。第二控制单元330被设计成基于所传递的值来检测临界液位。
例如，数学模型可以基于以下假设：从压力腔室110F(参见图1)朝向车轮制动器130流动的液压流体的体积流量(输入体积流量)与从车轮制动器130排回到压力腔室110F的液压流体的体积流量(输出体积流量)之差对应于储器190或200的填充体积。用于确定输入体积流量的模型的输入参数可以是一个或多个阀的特征参数，比如一个或多个对应阀的控制时间以及一个或多个对应阀被打开的持续时间、以及布置在压力腔室的输入或输出管线中的压力传感器的信号，压力腔室110F可以通过该一个或多个阀联接到车轮制动器。在图1的布置的情况下，阀220的控制周期或控制时间点对此是决定性的，并且阀210(常开的)的周期也不受控制。用于读取压力信号的压力传感器由图1中的附图标记216表示。
输入参数或用于确定输出体积流量的模型的输入参数可以是泵160或170的流量，液压流体经由该泵从车轮制动器130朝向压力腔室110F往回排放。例如，泵转速代表流量。
用于检测临界填充体积的第一可能性和第二可能性(或另一可能性)可以彼此替代地使用。然而，它们也可以联合应用。在这种情况下，例如，在数学模型基于错误的假设或有其他错误的事件中，基于特征车轮滑移变化的临界液位的计算可以提供冗余。
指配给制动压力控制的第二控制单元330因此可以基于所传递的值来检测达到临界液位。替代地或附加地，第二控制单元330被设计成基于至少一个车辆车轮130的特征车轮滑移变化来检测达到和/或超过相应的储器的临界填充体积。此外，如果检测到车轮制动压力控制装置并且特别是图1的泵装置160、170的功能受损，如箭头335所示，第二控制单元330从第四控制单元350接收对应的信号。
第二控制单元330被设计成基于所传递的信号和/或计算值来检测用于压力释放序列的最佳时间。特别地，当检测到制动压力控制、特别是泵装置160、170的功能受损并且如果另外检测到达到储器190、200中的一个或多个储器的临界液位时，发起压力释放序列。
在图2中通过功能块360(压力释放序列，PRS)示意性地表示要求(即触发)压力释放序列。功能块360的功能也可以集成到第一控制单元320中。
作为可选特征，功能块360经由两条单独的线、经由基于软件的接口或其他方式联接至控制单元330。这种联接允许控制单元330(如上所述，其功能也可以集成到第一控制装置中)选择地启用功能块360以进行信号输出，即(藉由启用PRS信号)“解锁”或直接无条件(藉由力PRS信号)触发其信号输出。
如果藉由框360要求压力释放序列，如箭头365所示，则第一控制单元320将藉由第三检测单元340实现到EBB系统110的减速要求输出的目标系统压力要求(即检测到的减速需要)短暂地减小到0巴。在压力释放序列期间，其中目标系统压力设置为0巴，第三控制单元340要求的目标系统压力(由于自主系统的对应减速要求或由于第三控制单元340检测到的减速需要)例如被暂时忽略。然后，EBB系统110通过往回驱动活塞110A来提供0巴的目标系统压力，由此储器190、200中的一个或两个储器被至少部分排空(如以上结合图1所解释的)。在压力释放序列终止之后，再次实现第三控制单元340所要求的目标系统压力。应该理解的是，代替0巴的目标系统压力，也可以要求更高的目标系统压力，只要由此可以实现将活塞110A往回驱动并且储器190、200中的一个或两个储器被至少部分排空。
下面参照根据图3的流程图描述用于操作根据图1的制动系统100的方法400的示例性实施例。方法400可以藉由图2所示的控制单元系统300或以其他方式配置的控制单元系统来执行。
该方法开始于步骤402，其中检测车轮制动压力控制装置的功能受损。例如，可以检测到图1的泵装置160、170中的一个或多个泵装置的故障。功能受损可以由图2的第四控制单元350检测。
在步骤402中检测到功能受损之后(或甚至之前或同时)，在步骤404中识别出至少一个储器190、200填充有临界填充体积的液压流体，从而不再确保如以上参考图1和图2详细描述的起作用的车轮制动压力降低。
仅当同时满足根据步骤402和404的条件时，执行步骤406，由此控制可电控的致动器110B以将活塞110A在压力腔室110F中往回驱动以减小压力，从而从储器抽吸液压流体。在图1的制动系统的情况下，当将活塞110A往回驱动时，阀220处于受控即打开状态，以确保经由旁通管线215的回流。阀210是打开的或关闭的。执行步骤406，直到储器被排空或至少部分排空。
步骤406可以与车轮制动压力控制并行地或独立地并且与行车制动或其他制动并行地或独立地执行。因此，尽管在步骤406期间可以将制动压力施加到车轮制动器406，但这不是执行方法400的先决条件。
在步骤406中通过吸入液压流体将储器190、200排空或部分排空至临界填充体积以下之后，可以发起或继续控制装置的正常车轮制动压力控制。
通过示例性实施例中描述的解决方案，即使控制装置120发生故障或损坏，也可以确保排空储器190、20。

Claims (16)

1.一种机动车辆液压制动系统(100)，包括：
用于产生液压流体压力的装置(110)，所述装置具有可电控的致动器(110B)和压力腔室(110F)中的活塞(110A)，能够借助所述致动器(110B)移动所述活塞以改变所述压力腔室(110F)中的液压流体压力；
车轮制动压力控制装置(120)，所述车轮制动压力控制装置具有储器(190，200)，所述储器用于储存在压力减小阶段从机动车辆车轮制动器(130)排出的液压流体，其中，所述储器(190，200)流体地联接至所述压力腔室(110F)；以及
控制系统(300)，所述控制系统设计成，在所述控制装置(120)操作期间当检测到所述控制装置(120)的功能受损并且检测到所述储器(190，200)的液压流体的临界填充体积时，输出用于所述致动器(110B)的控制信号，所述控制信号使得所述活塞(110A)被往回驱动以减小所述压力腔室(110F)中的压力从而从所述储器(190，200)抽吸液压流体。
2.如权利要求1所述的制动系统(100)，其中，检测到的功能受损是泵装置(160，170)的故障，所述泵装置被设置为从所述储器(190，200)排出液压流体。
3.如权利要求2所述的制动系统(100)，其中，所述车轮制动压力控制装置(120)被设计成，在压力建立阶段期间藉由所述泵装置(160，170)排出所述储器(190，200)中的液压流体来增大所述车轮制动压力。
4.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(100)，其中，所述储器(190，200)是压力储存装置。
5.如权利要求2至4中任一项所述的制动系统(100)，其中，所述车轮制动压力控制装置(120)被设定成，将所述储器(190，200)流体地连接至所述压力腔室(110F)，使得当所述活塞(110A)被往回驱动时吸入的所述液压流体中的至少一部分流动通过绕过所述泵装置(160，170)的旁通管线(215)。
6.如权利要求5所述的制动系统(100)，其中，所述车轮制动压力控制装置(120)被设定成，将所述储器(190，200)流体连接至所述压力腔室(110F)，使得当所述活塞(110A)被往回驱动时吸入的所述液压流体仅流动通过所述旁通管线(215)。
7.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(100)，其中，所述控制系统(300)被设计成，基于对车辆车轮的滑移确定来检测达到所述储器(190，200)的液压流体的所述临界填充体积。
8.如权利要求7所述的制动系统(100)，其中，所述控制系统(300)被设计成，基于在相应车轮(VL，VR，HL，HR)上测得的至少一个参数来进行所述滑移确定。
9.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(100)，其中，所述控制系统(300)被设计成，基于对所述填充体积建模的数学模型来检测达到所述储器(190，200)的所述临界填充体积。
10.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(100)，其中，所述控制系统(300)被设计成检测所述控制装置(120)的功能受损。
11.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(100)，其中，所述控制系统(300)被设计成，在通过所述活塞(110A)在所述压力腔室(110F)中被往回驱动时吸入液压流体而将所述储器(190，200)排空或部分排空至所述临界填充体积以下之后，使所述控制装置(120)进行正常车轮制动压力控制。
12.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(100)，其中，所述致动器(110B)是EBB系统(110)的一部分，并且所述致动器(110B)在自主驾驶模式中受控制。
13.如前述权利要求中任一项所述的制动系统(100)，其中，所述车轮制动压力控制装置(120)包括ABS装置。
14.一种用于操作机动车辆液压制动系统(100)的方法，所述液压制动系统具有用于产生液压压力的装置，所述装置具有可电控的致动器和压力腔室中的活塞，能够借助所述致动器移动所述活塞以改变所述压力腔室中的液压压力；以及车轮制动压力控制装置，所述车轮制动压力控制装置具有储器，所述储器用于储存在压力减小阶段从机动车辆车轮制动器排出的液压流体，其中，所述储器流体地联接至所述压力腔室，其中，所述方法包括以下步骤，在所述控制装置操作期间在检测到所述控制装置功能受损(402)并且检测到所述储器的液压流体的临界填充体积(404)的事件中：
对所述致动器进行电控制(406)，以将所述活塞在所述压力腔室中往回驱动来减小所述压力腔室中的压力从而从所述储器抽吸液压流体。
15.如权利要求14所述的方法，其中，在通过将所述活塞在所述压力腔室中往回驱动时吸入液压流体而将所述储器排空或部分排空至所述临界填充体积以下后，发起所述控制装置的正常车轮制动压力控制。
16.一种控制单元(300)或多个控制单元(320，330，340，350，360)的系统，所述控制单元或所述系统包括至少一个处理器和至少一个存储器，其中，所述至少一个存储器包含用于在所述至少一个处理器上运行时执行如权利要求14或15所述的方法的程序代码。
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