CN113727892A - 用于运行车辆制动系统的方法及制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行车辆制动系统的方法，其中，制动系统具有至少一个摩擦制动器和至少一个再生制动器。在此，设置规定的切换方案以用于在制动系统的用于清洁摩擦制动器的自清洁运行模式与正常运行模式之间切换。在此，该方法包括：确定描述至少一个摩擦制动器状态的信息；根据该信息确定至少一个摩擦制动器的状态；确定该状态是否满足特定的切换标准；以及如果根据切换方案要启用自清洁运行模式并且摩擦制动器的状态不满足切换标准，则抑制自清洁运行模式的启用并且维持正常运行模式。

Description

用于运行车辆制动系统的方法及制动系统
技术领域
本发明涉及一种用于运行车辆制动系统的方法，以及涉及一种用于机动车辆的制动系统。
背景技术
配备有电驱动器(也可以作为再生制动器运行)和包括摩擦制动器的摩擦制动系统的机动车辆可以通过两种不同的方法来执行所需的车辆减速(制动运行)，具体是：
通过电驱动器作为发电机(再生制动器)运行，车辆的动能至少部分地被转化为电能。电能优选地储存在能量储存装置(例如，电池)中和/或转化为热能。通过摩擦制动系统(摩擦制动器，例如盘式制动器或鼓式制动器)的致动，另一方面，动能由于对应摩擦副之间的摩擦而转化为热能。
在这种背景下，通常优先使用再生制动，因为在此，既可以降低车辆的油耗又可以降低摩擦制动系统的磨损。
如果在原则上优先使用再生制动而非摩擦制动，这将导致摩擦制动系统的有效性例如由于腐蚀而劣化。在非期望效果中会有明显的声学现象(例如制动器的尖叫声)。
进一步地，再生制动优先于摩擦制动的另一个后果可能是降低制动效果，特别是在紧接致动之后的时刻。驾驶员可以从减速波动中察觉到这一点，例如，如果制动系统必须在制动运行(混合)期间将减速从再生制动切换为使用摩擦制动器(例如，如果在低速时电驱动器的减速效果不再足够)。
为此，已知的实践是根据预先确定的有规律的启用方案规定摩擦制动器的启用来使车辆减速。这确保即使在任何明显的劣化(例如，在盘式制动器的情况下由于制动衬片和/或制动盘的腐蚀)之前，通过摩擦制动器本身的致动来自清洁摩擦制动器以重新建立期望的状态。
在此，优选地确定用于摩擦制动器的启用的特定启用方案，使得在所有情况下都防止摩擦制动效果的劣化。在这种背景下，通常假定了严格的边界条件来确定启用方案，这些边界条件导致制动效果严重或快速劣化。然而，许多行程将在更有利的边界条件下进行。结果将是，在许多行程中，借助于摩擦制动器制动的频率将高于为低油耗和/或摩擦制动系统低磨损而建议的频率，也高于避免制动效果的任何劣化所需的频率。
发明内容
因此，本发明的根本目的是提供一种用于运行具有至少一个再生制动器和至少一个摩擦制动器的车辆制动系统的改进的方法，并提供一种用于车辆的、具有至少一个再生制动器和至少一个摩擦制动器的改进的制动系统。
该目的通过如权利要求1所述的方法和如权利要求16所述的制动系统来实现。从属权利要求给出了本发明优选的改进方案。
在第一方面，本发明涉及一种用于运行车辆制动系统的方法，其中，该制动系统具有至少一个摩擦制动器和至少一个再生制动器。在此，设置规定的切换方案以用于在制动系统的用于清洁摩擦制动器的自清洁运行模式与正常运行模式之间切换。该方法包括：确定描述至少一个摩擦制动器状态的信息；根据该信息确定至少一个摩擦制动器的状态；确定该状态是否满足特定的切换标准；以及如果根据切换方案要启用自清洁运行模式，而摩擦制动器的状态不满足切换标准，则抑制自清洁运行模式的启用并且维持正常运行模式。
在此优选规定，在自清洁运行模式中已经发生摩擦制动器的清洁之后，将制动系统切换回正常运行模式。在这种背景下，例如可以作为从车辆驾驶员或驾驶功能接收到的制动请求的结果来触发该方法的执行。
在此，“再生制动器”被理解为表示任何类型的减速装置，其中，对车辆的电驱动马达和/或其外围设备进行适当的控制以用于使电驱动马达在车辆的一个车轮或多个车轮上施加减速力矩，同时，至少一些由此获得的动能被转化为用于为车辆的能量源充电的电能或转化为热能。在这种背景下，再生制动器可以具有连接至车辆的一个或多个车轮的单个电驱动马达或具有多个电驱动马达，每个电驱动马达连接至车辆的至少一个车轮。更具体地，再生制动器也可以设计成使得针对车轮的电驱动器布置在每个车轮上。
在这种背景下，“切换方案”应理解为表示一种规范，该规范限定了摩擦制动器的致动的最低要求，以防止摩擦制动器在可用减速效果方面的退化。在此，选择优选地有规律的切换方案的方式为使得，例如在正常条件下，只要可以在纯粹的统计的基础上假设例如由于腐蚀或一些其他污染而有必要清洁摩擦制动器，就启用摩擦制动器的自清洁运行模式。
自清洁运行模式优选地规定以哪些参数启用摩擦制动器，以确保在车辆减速时摩擦制动器的尽可能强大的清洁效果。例如，这样的参数可以是在规定的时间段内要设置的最小压力，使得在以这样的参数进行减速的情况下假设摩擦制动器在减速之后已经被清洁。为此，还可以进一步使用在减速期间输入到摩擦制动器中的能量。如果在车辆减速期间由于制动需求而未满足所规定的参数，则可以规定，在后续制动需求的情况下，继续根据自清洁运行模式使用摩擦制动器使车辆减速，直到满足所需的参数，即摩擦制动器可以被认为是已清洁的。只有这样，制动系统才会切换回正常运行模式，在该正常运行模式中，减速力矩在摩擦制动器与再生制动器之间分配，其方式为使得实现尽可能节能的运行。
因此，根据本发明的方法设想的是，通过借助于相应的状态信息针对性地监测摩擦制动器的状态，可以检查根据切换方案提供的自清洁运行模式的启用实际上对于摩擦制动器是否是必要的。根据所确定的制动器的状态，要么执行如根据切换方案提供的摩擦制动器的自清洁运行模式的启用，要么抑制自清洁运行模式的启用。这具有的优点是，避免了在自清洁运行模式的背景下使用摩擦制动器(虽然根据切换方案对此作出了设想，但根据摩擦制动器的状态，这本身并不是必要的)，并且因此避免了摩擦副的相应磨损和热能损失。这样，可以提高制动能量回收的效率，并且减少摩擦制动器的磨损。在此，自清洁运行模式的启用的抑制优选地由制动系统的控制单元执行。
在此，车辆的再生制动器优选地被设计成将在车辆减速期间回收的能量传输到车辆的能量源(动力电池)。此外，再生制动器还可以设计成将车辆减速期间回收的能量转化为热能。这可能是必要的，例如，如果不可能向车辆的能量源提供更多能量，则必须以某种其他方式耗散在车辆减速期间获得的能量。
车辆优选地具有至少两个、尤其是四个摩擦制动器。根据本发明的改进方案，在此设想的是，车辆的车轮中的至少一个车轮，特别是一个车桥上的所有车轮，特别是所有车轮，既可以通过再生制动又可以通过摩擦制动器来减速。然而，也可以规定，车辆前车桥上的车轮或车辆后车桥上的车轮分别仅通过摩擦制动器来减速。
根据一个实施例，在此设想的是，自清洁运行模式预先规定了为了使车辆减速，通过摩擦制动器施加的减速力矩与通过再生制动器施加的减速力矩之间的固定关系。因此，例如可以规定，在自清洁运行模式中，用于执行制动需求的总所需减速力矩总是由摩擦制动器和再生制动器以相等的比例或以一些其他预先规定的比率施加。在此，预先规定的比率优选地与所确定的制动器状态无关，并且根据切换方案在自清洁运行模式的背景下在摩擦制动器的每次启用中同等地使用。
然而，也可以设想在自清洁运行模式中，仅使用摩擦制动器来使车辆减速。此外还可以使用自清洁运行模式来规定这种模式要维持多长时间。在此，持续时间可以纯粹根据时间来指定，或者替代地通过输入到摩擦制动器中的必要能量来指定。
根据另一实施例，进一步设想的是，切换方案规定自清洁运行模式的相继的启用之间的时间间隔。因此，例如可以设想的是，在自清洁运行模式的启用和摩擦制动器的相应清洁已经发生之后，自清洁运行模式的后续启用应该在2小时之后发生。在此，相应的时间段优选地取决于车辆的实际运行时间。
根据另一实施例，还设想切换方案指定摩擦制动器的相继启用之间的最大制动运行次数。这种途径应该类似于上述涉及规定的时间段的切换方案来解释，但在此仅用多个制动运行而不是时间段来解释。因此，例如可以规定，最迟在每三次制动运行时启用摩擦制动器的自清洁运行模式。
特别地，还可以规定，切换方案规定自清洁运行模式的相继启用之间的最大制动运行次数与最大时间间隔的组合。根据哪个标准首先出现，提供自清洁运行模式的相应启用。这是特别有利的，因为制动运行的次数和制动运行之间的时间间隔可能变化很大，这取决于驾驶路线(高速公路、城市交通、乡村道路)。
根据另一实施例，进一步设想的是，切换方案取决于车辆所在区域中的环境条件。因此，例如可以规定，如果在车辆周围检测到降水或盐雾，则更频繁地启用用于清洁摩擦制动器的自清洁运行模式，而在干燥和/或炎热的条件下更不频繁地提供启用。此外，还可以使用来自车辆的光传感器或雨传感器的信息。
确定是否要根据切换方案启用自清洁运行模式以及摩擦制动器的状态是否满足切换标准的检查优选地特别是在车辆驾驶员或车辆的驾驶功能(例如制动辅助)发起制动需求时执行的。
在此，描述摩擦制动器状态的信息可以连续地、特别是以固定的间隔确定，或者可以由车辆中的特定事件触发。同样，摩擦制动器的状态可以连续地或以与情况相关的方式从信息中确定。
如上文已经解释的，在根据本发明的方法的背景下设想的是，从相应的状态信息确定摩擦制动器的状态。在此，摩擦制动器的状态优选地连续地确定，优选地由制动系统的控制单元确定。在这种背景下，例如评估摩擦制动器的制动衬片和/或制动盘的腐蚀状态。为此，优选地评估直接或间接地描述摩擦制动器的状态的相关信息，该状态对摩擦制动器在其减速效果方面的有效性的劣化具有影响。
在此，可以借助于不同的变量和值来量化摩擦制动器的状态。根据一个实施例，为此设想的是，摩擦制动器的状态提供了在车辆通过摩擦制动器减速期间摩擦制动器的减速效果劣化的度量。
根据另一实施例，相应地规定，切换标准给出了摩擦制动器的最小减速效果。如果据此在确定摩擦制动器的状态期间发现摩擦制动器不再能提供所需的最小减速效果，则根据切换方案启用自清洁运行模式。
根据另一实施例，通过在确定摩擦制动器的状态时考虑车辆所在区域中的天气信息，特别是环境温度和/或降水信息的事实，提高了确定摩擦制动器状态的准确度。
为了确定这样的天气信息，另一实施例设想的是，天气信息由车辆的至少一个传感器确定，尤其是雨传感器和/或温度传感器和/或亮度传感器(光传感器)。
根据另一个实施例，进一步设想的是天气信息是从车辆外部的信息源中确定的，特别是来自互联网。以此方式，例如可以检查从车辆的环境传感器获得的天气数据的合理性。
除了考虑天气信息来确定摩擦制动器状态之外，另一个实施例设想的是，描述摩擦制动器状态的信息是在规定的时间段内输入到摩擦制动器的至少一个摩擦副中的能量。通过输入到摩擦制动器中的能量，可以以非常高的可靠性估计摩擦制动器是否已通过先前的制动运行充分清洁，以及是否可以据此而抑制自清洁运行模式的根据切换方案的启用。
在此，优选地确定自上次启用自清洁运行模式后的规定时间段。
根据另一个实施例，使用用于量化摩擦制动器状态的另一种可能性，其中，描述摩擦制动器状态的信息是车辆速度和/或车辆减速度和/或车辆所在区域内的道路坡度和/或自上次启用自清洁运行模式以来的时间段。
在此，摩擦制动器的状态优选地是针对各个摩擦制动器单独确定的。替代地，还可以规定，摩擦制动器的状态是按车桥确定的。
根据一个优选实施例，在此设想的是，针对每个摩擦制动器单独地检查是否要根据切换方案启用自清洁运行模式。替代地，根据另一实施例，通过以下事实可以减少在该方法中涉及的处理工作，即针对车辆车桥上的摩擦制动器一起检查是否应根据切换方案启用自清洁运行模式。
根据另一实施例，进一步设想的是，如果根据切换方案要为一个摩擦制动器或车桥上的多个摩擦制动器启用自清洁运行模式，而摩擦制动器的状态不满足切换标准，则自清洁运行模式的启用的抑制是以针对车轮的方式发生的或是按车桥发生的。
在另一方面，本发明涉及一种用于机动车辆的制动系统，其中，该制动系统具有至少一个摩擦制动器和至少一个再生制动器。在此，设置规定的切换方案以用于在制动系统的用于清洁摩擦制动器的自清洁运行模式与正常运行模式之间切换。在此，制动系统具有控制单元，该控制单元被设计成：确定描述至少一个摩擦制动器状态的信息；根据该信息确定至少一个摩擦制动器的状态；确定该状态是否满足特定的切换标准；以及如果根据切换方案要启用自清洁运行模式，而摩擦制动器的状态不满足切换标准，则抑制自清洁运行模式的启用并且维持正常运行模式。
附图说明
以下参照附图更详细地解释本发明的优选的实施例。在附图中：
图1示出了根据示例的流程图，以及
图2示出了切换方案的随时间变化的曲线的示意图。
在下文中，相似或相同的特征由相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了根据用于运行车辆制动系统的示例的方法100的流程图。在此，车辆制动系统例如在具有四个车轮的车辆中使用，其中，车辆的每个车轮例如具有摩擦制动器和再生制动器。替代地，也可以规定仅一些车轮配备摩擦制动器或再生制动器。下面描述的方法基本上不受此影响。
摩擦制动器例如是盘式制动器，其中，在减速的情况下，布置在制动钳中的摩擦衬片以规定的作用力压在制动盘上，从而使减速力矩作用在制动盘上因此作用在相应的车轮上。在此，可以通过液压或机电方式施加作用力。
车轮的再生制动例如可以通过将电动马达驱动器连接至车轮来执行，其中，驱动器被设计成在发电机模式中将车轮的转动动能转换为电能或热能，并且在此过程中在车轮上施加减速力矩。
基于这种基本结构，下面解释根据本发明的方法的示例性的设计方案。
在此，首先在第一方法步骤102中确定描述车辆的至少一个摩擦制动器的状态的信息。例如，此信息可以是环境数据，例如环境温度、来自光传感器或雨传感器的信息或来自外部来源(互联网)的天气数据。此外，还可以考虑与摩擦制动器的先前致动相关的信息。例如，在此可以包括自摩擦制动器上次致动以来经过的时间、在先前制动操纵期间输入到摩擦制动器中的能量、在先前制动运行期间施加的制动压力或相应的制动持续时间、制动期间测得的车辆速度，或通过制动运行实现的车辆减速度。
基于此信息，在随后的步骤104中确定车辆的至少一个摩擦制动器的状态。摩擦制动器的状态例如可以给出摩擦制动器的剩余减速效果，假设在此期间一定量的污染物或锈已经积累在制动盘的表面上。
在此，步骤102和104可以优选地连续重复，从而确保摩擦制动器的状态始终是已知的。
在步骤104中确定了摩擦制动器的状态后，然后在步骤106中进行检查以确定摩擦制动器的状态是否满足规定的切换标准，该标准由用于在制动系统的用于清洁摩擦制动器的自清洁运行模式与正常运行模式之间切换的相应切换方案指定。切换标准例如可以在于，如果摩擦制动器的减速效果下降到规定的阈值以下，则根据切换方案启用自清洁运行模式。
在此，根据步骤106的检查可以连续地或仅在需要时执行，例如一旦根据切换方案设想启用自清洁运行模式，就立即执行。
如果根据切换方案，自清洁运行模式被启用，并且在步骤106中检测到摩擦制动器的状态满足切换标准，则然后在步骤108中启用制动系统的自清洁运行模式，并在执行随后的制动需求时考虑。例如，在此可以设想的是，在自清洁运行模式中，在后续执行制动需求时，将仅使用摩擦制动来产生所需的减速力矩。作为替代方案，可以规定由摩擦制动器产生的必要减速力矩的固定比例。因此，例如可以规定，在自清洁运行模式中，在摩擦制动器与再生制动器之间平均分配制动力。
反之，如果在步骤106中发现摩擦制动器的状态不满足切换标准并且此外根据切换方案提供自清洁运行模式的启用，则设想的自清洁运行模式的启用在步骤110中被抑制，直到在即将发生切换方案中提供的后续启用。相反，摩擦制动器和再生制动器继续在正常运行模式中运行并由相应的控制单元控制，其方式为使得在车辆减速期间释放的动能的尽可能高的比例转化为电能并且馈入车辆的能量源中。
在执行步骤108时，即启用自清洁运行模式以用于清洁摩擦制动器时，在此，自清洁运行模式可以规定一系列的标准和/或参数，根据这些标准和/或参数，摩擦制动器由于制动需求的启用足以使制动器被视为已清洁，因此可以切换回制动系统的正常运行模式。例如，在此可以指定要产生并输入制动盘的最小能量，必须满足该最小能量，摩擦制动器才能被视为由于其使用而被清洁。
下面参考图2通过示例的方式进行描述了在通过相应切换方案而在自清洁运行模式与正常运行模式之间进行切换的时间曲线以及相应的制动需求。在此，时间刻度显示在图表的水平轴上。实线200表示是否存在制动需求，而点划线300表示制动系统以及因此的摩擦制动器是否在正常运行模式中运行或摩擦制动器是否在自清洁运行模式中运行。
在此，在第一时间点t0，制动系统切换到正常运行模式，其结果是，优选地通过启用再生制动器来执行即将到来的制动需求。在此，摩擦制动器通常只用于车辆减速的一小部分，从而可以以尽可能节能的方式实现车辆的运行。在此，借助于相应的状态信息连续监测摩擦制动器的状态。
根据切换方案在时间t1开始时间窗口，在该时间窗口内，根据切换方案提供自清洁运行模式的启用。然而，在时间t1与t2之间，没有制动需求，因此系统保持在待机状态，并且运行状态最初没有改变。
仅在时间t2接收到制动需求时，才触发根据本发明的方法。因为根据切换方案要启用自清洁运行模式并且摩擦制动器满足切换标准，所以制动系统切换到自清洁运行模式。因此，然后根据自清洁运行模式由摩擦制动器以规定的参数执行制动需求，并且因此发生摩擦制动器的自清洁。在此，在所展示的示例中，在时间t2之后接收的第一制动需求不足以使摩擦制动器进行自清洁。因此，自清洁运行模式至少维持到接收到进一步的制动需求为止。在此，随后的制动需求就其持续时间和所产生的减速而言是足够的，因此可以假设摩擦制动器在其致动之后已经充分清洁以执行制动需求。因此，制动系统在时间t3切换回正常运行模式。
在此，特别是可以设想的是，在t2与t3之间的时间内，在制动需求的情况下，由制动需求规定的车辆减速度或相应的制动力矩的预定的比例必须由摩擦制动器产生。

Claims (16)

1.一种用于运行车辆制动系统的方法，
其中，该制动系统具有至少一个摩擦制动器和至少一个再生制动器，
其中，设置规定的切换方案以用于在该制动系统的用于清洁摩擦制动器的自清洁运行模式与正常运行模式之间切换，其中，该方法包括以下步骤：
·确定描述该至少一个摩擦制动器状态的信息；
·根据该信息确定该至少一个摩擦制动器的状态；
·确定该状态是否满足特定的切换标准；以及
·如果根据该切换方案要启用该自清洁运行模式，而该摩擦制动器的状态不满足该切换标准，则抑制该自清洁运行模式的启用并且维持该正常运行模式。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该自清洁运行模式预先规定为了使该车辆减速，通过该摩擦制动器施加的减速力矩与通过该再生制动器施加的减速力矩之间的固定关系。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该切换方案确定了该自清洁运行模式的相继的启用之间的时间间隔和/或制动运行的次数。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在该自清洁运行模式中，仅使用该摩擦制动器来使该车辆减速。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该切换方案取决于该车辆所在区域的环境条件。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在确定该摩擦制动器的状态时考虑该车辆所在区域内的天气信息，特别是环境温度和/或降水信息。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，该天气信息由该车辆的至少一个传感器确定，尤其是雨传感器和/或温度传感器和/或亮度传感器。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，该天气信息是从该车辆外部的信息源中确定的，特别是来自互联网。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，描述该摩擦制动器状态的信息是在规定的时间段内输入到该摩擦制动器的至少一个摩擦副中的能量。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，确定自上次启用该自清洁运行模式后的规定时间段。
11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，描述该摩擦制动器状态的信息是车辆速度和/或车辆减速度和/或该车辆所在区域内的道路坡度和/或自上次启用该自清洁运行模式以来的时间段。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该摩擦制动器的状态是针对各个摩擦制动器单独确定的或按车桥确定的。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对每个摩擦制动器单独地检查或针对车辆车桥的摩擦制动器一起检查是否应根据该切换方案启用该自清洁运行模式。
14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果要根据该切换方案为摩擦制动器启用该自清洁运行模式，而该摩擦制动器的状态不满足该切换标准，则以单独针对车轮的方式进行对该自清洁运行模式的启用的抑制。
15.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果要根据该切换方案为车辆车桥上的摩擦制动器启用该自清洁运行模式，而车辆车桥上的摩擦制动器的状态不满足该切换标准，则该自清洁运行模式的启用的抑制是按车桥进行的。
16.一种用于机动车辆的制动系统，其中，该制动系统具有至少一个摩擦制动器和至少一个再生制动器，
其中，预先设定规定的切换方案以用于在该制动系统的用于清洁该摩擦制动器的自清洁运行模式与正常运行模式之间切换，
其中，该制动系统具有控制单元，该控制单元被设计成：
·确定描述该至少一个摩擦制动器状态的信息；
·根据该信息确定该至少一个摩擦制动器的状态；
·确定该状态是否满足特定的切换标准；以及
·如果根据该切换方案要启用该自清洁运行模式，而该摩擦制动器的状态不满足该切换标准，则抑制该自清洁运行模式的启用并且维持该正常运行模式。
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