CN114845909B

CN114845909B - 电子制动系统的系统架构

Info

Publication number: CN114845909B
Application number: CN202080087506.4A
Authority: CN
Inventors: W·克沙伊德勒; A·拉梅尔特; F·勒特尔
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2040-12-08
Also published as: WO2021122163A9; WO2021122163A1; EP4077075A1; CN114845909A; US20230001899A1; DE102019134466A1; EP4077075B1

Abstract

本发明涉及一种电子制动系统的系统架构，其具有至少一个压力调节模块(30)，用于调设要引入到车辆的车轮(84)的制动缸(85a、85b、85c、85d)中的额定制动压力，至少一个车轮转速传感器(50a、50b、50c、50d)，用于感测车辆的车轮(84a、84b、84c、84d)和车道之间的车轮打滑，至少一个压力控制阀(40)用于根据车轮打滑调设制动压力，和中央计算单元(60)，用于基于制动信号和至少一个车轮转速传感器(50a、50b、50c、50d)感测到的数据来控制压力调节模块(30)和压力控制阀(40a、40b)，其中，所述至少一个车轮转速传感器(50a、50b、50c、50d)具有与所述中央计算单元(60)的直接连接，该直接连接直接传递通过车轮转速传感器(50a、50b、50c、50d)感测到的数据。

Description

电子制动系统的系统架构

技术领域

本发明涉及机动车辆、尤其是商用车的电子制动系统(EBS)的系统架构的扩展方案。

背景技术

现有技术中已知的商用车的常规的EBS系统通常具有由中央控制单元(ECU)、至少一个包含压力调节阀的压力调节模块(EPM)和压力控制阀(PCV)组成的架构，所述压力控制阀分别配属于车辆的一个车轮的制动缸。驾驶员的制动请求根据脚制动模块感测并在那里转换为电信号。基于该信号，ECU在考虑其它因素，如例如车辆质量或轴负载分布的情况下计算优化的额定制动压力，该额定制动压力应传递给布置在车轮上的相应制动缸。

然后，额定制动压力的信息作为电信号例如通过CAN总线被传递给一个或多个压力控制模块。这些压力控制模块连接到压力储存容器上，该压力储存容器提供系统的储存压力。基于该储存压力，压力调节模块的压力调节阀由控制单元控制，使得压力调节模块向车轮上的相应制动缸提供所要求的额定制动压力。

为了防止在车轮的制动(防抱死制动系统)或加速(防滑调节装置)时存在车轮与路面之间的打滑，可以使用附加的压力控制阀，其布置在EPM与车轮的相应制动缸之间并且由中央控制单元控制。为此，根据在相关EPM中的车轮转速传感器(WSS)感测车轮的打滑，其中，WSS也配属于每个单个的车轮。

如果在车辆制动时传感器感测到在车轮上的打滑，则ECU会指示相应的压力控制阀不提高或甚至减小作用在相应制动缸上的制动压力，以便使车轮不太强地制动和从而减少出现的打滑。

在传统的EBS系统中，为车辆的每个轴或每个双轴设置单通道或双通道的EPM，该EPM位于该轴附近。在多通道EPM中，可以为每个通道生成不同的制动压力并将其传送给制动缸。用于感测车轮打滑的车轮转速传感器在此与相应的EPM连接。从那里，信息通过压力调节模块与中央控制单元之间的CAN总线连接传输给该中央控制单元。

在简单的系统中，可以在一个轴上仅使用一个共同的单通道压力调节模块，其为该轴的两个车轮提供相同的制动压力。为了防止在该轴上的两个车轮不同程度地打滑时具有最大滑动的车轮抱死，可以在这些车轮上将压力控制阀布置到压力调节模块和制动缸之间的气动供应管路中，通过所述压力控制阀可以单独地调节过度制动的车轮。在此，压力控制阀始终连接到中央控制单元上。然而，该系统架构的缺点是：在压力调节模块失效时，车轮转速传感器信号不能被传递给控制单元。失效在此应理解为压力调节模块的电子部分失效。因此，ECU将关闭有故障的EPM。因此，EPM不再能够处理由ECU传输的信号并且调设计算出的额定压力。取而代之地，驾驶员请求通过气动的替代系统传递给压力调节模块，并且在那里调设借助气动控制压力的常规制动，然后该控制压力作用于制动缸。

然而，因为在EPM失效时，车轮转速传感器信号不被传输给控制单元，因此无法实现ABS调节或ASR。由此可能在制动时导致车轮抱死，由此车辆无法控制地转向或失去转向能力，这又严重限制车辆的安全性。

发明内容

因此，本发明的目的是实现一种EBS的系统架构，其中，即使车辆的一个或多个压力调节模块故障，也可以继续确保车辆的受控运行。该目的通过根据独立权利要求的所提出的内容来实现。本发明的有利扩展方案包含在从属权利要求中。

根据本发明的电子制动系统具有中央控制单元，其配置为用于至少基于制动信号和至少一个车轮转速传感器的数据来控制至少一个压力调节模块和至少一个压力控制阀。压力调节模块在此配置为用于基于中央控制单元的信号和从而所要求的制动力来提供额定制动压力，该额定制动压力为此确定用于被导入到车轮的至少一个制动缸中。此外，该系统具有至少一个车轮转速传感器，该车轮转速传感器配属于一个车轮并且配置为用于确定车轮的速度。此外，该系统具有至少一个压力控制阀，该压力控制阀配属于至少一个车轮的制动缸并且配置为用于根据车轮打滑控制由压力调节模块产生的额定制动压力。

在此，至少一个轮速传感器具有与中央控制单元的电连接，该电连接配置为用于直接传输在车轮转速传感器中感测到的数据。即在车轮转速传感器和中央控制单元之间存在直接连接。在本申请的范畴内，“直接连接/传输”被理解为，数据通过直接的电连接被传输，而无需在系统的另一组成部分中被临时存储或处理。

在本发明的一个有利实施方式中，中央计算单元和至少一个压力调节模块布置在中央单元中。在具有多于一个压力调节模块的实施方式中，这些压力调节模块同样布置在中央单元中。在本申请的范畴内，中央单元被理解为一个结构单元，其如此实现，使得系统的形成其结构单元的这两个部件可以一体地安装和拆卸。作为中央单元布置的优点在于，为了维护或维修目的，EBS的主要部件可以从车辆拆下并再次使用。由此改进对系统的操作和从而减少用于维护和维修的时间和成本。

在基于该构型的另一实施方式中，中央控制单元和至少一个压力调节模块仅具有一个壳体。以这种方式可以进一步改善系统的紧凑性和从而操作性，并且可以避免单个部件的复杂且占用空间的壳体结构。

此外，本发明的一个实施例有利的是，其中车辆的每个要制动的车轮具有自身的车轮转速传感器。因此可以识别每个车轮的打滑并且优化车辆的制动。

此外，当车辆的车轮的每个要控制的制动缸附加地具有压力控制阀时，该实施方式是特别有利的。因此可以确保，每个车轮都可以单独地在其最优的制动点处运行并且由此可以优化制动，同时在制动的任何时间点可控地保持车辆的行驶动态性。

除车轮转速传感器外，本发明的另一有利实施方式具有另外的传感器，如尤其用于感测作用到制动缸上的制动压力的传感器，这些传感器同样将其记录的数据通过直接传输的方式传输给控制单元。例如，借助制动压力传感器例如能够检查，由压力调节模块调设的额定制动压力是否实际作用于制动缸上，或者控制单元是否必须调设更高的额定制动压力，以便实现所需的制动效果。因此可以通过另外的传感器进一步提高制动质量，或者可以得出关于需要维修的结论，由此可以提高制动系统的可靠性。

在本发明的另一有利实施方式中，制动系统对于车辆的每个轴或每个双轴具有自身的制动模块，该制动模块为相应轴的制动缸提供所需的额定制动压力。以这种方式可以确保制动压力的供给针对每个轴单独地协调，并且由此进一步提高制动性能。通过使用多个压力调节模块也可以保证，在压力调节模块失效时，制动系统的其余部分可以继续正常运行。以这种方式可以进一步提高制动系统的可靠性。

附图说明

在下面根据相关附图更详细地描述本发明的实施例。附图详细地示出：

图1示出根据现有技术的电子制动系统的示意性结构；

图2示出根据本发明的电子制动系统的实施方式的示意性结构；

图3示出图2的实施方式在商用车中的示意性结构。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的电子制动系统的示意性结构。

控制单元60连接到电流供给装置20上并且通过电子开关41控制四个压力控制阀40，这些压力控制阀40分别配属于车辆的一个车轮。此外，控制单元60也控制压力调节模块30。在此，借助CAN总线70保证数据传输。当然，也可以考虑数据传输的其它形式。压力调节模块30的电流供给也通过控制单元60的电流供给装置20来保证。此外，车轮转速传感器50感测车辆的车轮转速，其中，每个传感器配属于一个车轮并且感测其转速。在此，车轮转速传感器50不直接与控制单元60连接，而是通过压力调节模块30进行通信。

如果在车辆制动时，车轮转速传感器50之一感测到车辆的车轮与车道之间的打滑，则该信息通过压力调节模块30传送给控制单元60。在那里，相应于已经确定打滑的车轮的压力控制阀40被控制，使得涉及的制动缸85的制动压力减小，直至不再由车轮转速传感器50确定出打滑并且又建立牵引力，实现ABS制动。

如果车轮转速传感器50应在车辆加速期间确定出打滑，则适用类似的作用原理。在这种情况下，由中央控制单元60提高作用于相应制动缸的压力并且由此打滑的车轮被制动，使得不发生滑动。

在压力调节模块30失效时，例如由于电气故障，在到目前为止的系统中，不再能够将数据从车轮转速传感器50传输给控制单元60。因此，控制单元60也不能控制压力控制阀40，使得可以实现ABS制动或防滑调节，如上所述的那样，这尤其在制动时可能对车辆稳定性和因此对车辆安全性产生负面影响。

在本申请的范畴内，术语“压力调节模块失效”被理解为压力调节模块30的电子部分失效或例如由于已经发生的故障必须被ECU关闭，使得控制单元60不再能够参与提供制动压力。由现有技术已知的电子制动系统对于这种情况具有气动的替代系统(备用)。在此，驾驶员的制动请求通过现有的脚制动模块83转换成气动控制压力，然后根据该气动控制压力在压力调节模块30中产生制动压力。以这种方式，即使中央控制单元60不能参与制动压力的控制，也可以继续给车辆的制动缸85提供可变化的制动压力。然而，ABS制动或防滑调节不再是可能的。

图2示出根据本发明的电子制动系统的一个实施方式的示意性结构。在此，EBS的部件(压力调节模块30、压力控制阀40、中央控制单元60)布置在中央单元10中。然而，压力控制阀40布置在制动模块10外，但仍然继续由控制单元60直接控制的实施方式也可以被考虑并且在实践中是常见的。

与图1所示的EBS系统架构不同地，车轮转速传感器50直接连接到中央单元10上。这应理解为，车轮转速传感器通过直接连接能够将其数据直接传输给控制单元60，而无需首先将这些数据传送给压力调节模块30，如在图1中的布置方式那样。因此，如果压力调节模块30失效或被关闭，则车轮转速传感器50的数据也可供用于控制单元60。因此，控制单元可以继续介入到制动系统中，并且根据控制单元60现在提供的传感器数据可以进行ABS制动以及防滑调节，由此改善制动性能和制动的可控性或牵引力和车辆在起动和加速时的可控性，并且从而改善车辆的安全性。

图3示出车辆中的电子制动系统的根据本发明的系统架构的实施方式的示意性结构。该车辆是在后轴上具有双轮(84c、84d)的两轴式商用车。当然，本发明也可以应用于在后轴上没有双轮的车辆。

每个车轮(84a、84b、84c、84d)分别配有一个制动缸(85a、85b、85c、85d)并且前轮(84a、84b)附加地配有一个压力控制阀(40a、40b)。此外，在每个车轮(84a、84b、84c、84d)上分别有一个车轮转速传感器(50a、50b、50c、50d)，其感测相应车轮的转速。应注意，本发明当然不限于仅使用两个压力控制阀，而是车辆的每个车轮具有一个压力控制阀的实施方式也是可能的。压力控制阀(40a,40b)位于压力调节模块30和前轮(84a,84b)的制动缸之间的压力管路(82ab)中，其中，压力调节模块30本身与压力存储器81通过存储管路82连接。压力管路82ab是单通道的压力管路，其将相同的制动压力传递给制动缸85a和85b。压力管路82c和82d是分开的压力管路，借助这两个压力管路可以将不同的制动压力引导到后轮(84c、84d)的制动缸85d或85c上。在图3的实施方式中使用的压力调节模块30因此是具有三个通道的压力调节模块。应注意的是，在其它实施方式中也可以使用多个单个的压力调节模块30，例如对于每个轴各一个双通道模块，这些压力调节模块然后可以为各个车轮的制动缸提供不同的制动压力。

此外，压力模块30连同控制单元60位于中央单元10中。此外，车轮转速传感器(50a、50b、50c、50d)和控制单元60之间还通过传感器线路71电连接，通过该传感器线路可以将由传感器感测到的数据直接传输给控制单元60。中央单元60可以根据制动要求和车轮转速来操控压力控制阀(40a、40b)。此外，在图3中所示的电子制动系统具有脚制动模块83，其可以通过制动管路73将信息传输给控制单元60。

如果车辆驾驶员想要制动车辆，则他操纵脚制动模块83。在那里，根据操纵强度，该操纵被转换成制动信号并且将其通过制动管路73传输给控制单元60。在那里，制动信号在考虑到各种因素，如例如车辆质量或轴负载分布的情况下计算出额定制动压力，该额定制动压力应传送给车辆的四个车轮的制动缸(85a、85b、85c、85d)，以便车辆根据由驾驶员预给定的强度减速。

随后，压力调节模块30由控制单元60以这样的方式控制，使得其调设所需的额定制动压力。然后，将该额定制动压力通过压力管路(82ab、82c、82d)引导至制动缸(85a、85b、85c、85d)，由此，这些制动缸被操纵并且车辆被制动。应注意的是，也可以考虑或甚至有利的实施方式是：为每个车轴或甚至为每个车轮计算自身的额定制动压力，使得每个车轮分别以最优的制动压力运行。

车轮转速传感器(50a、50b)感测车辆的相应前轮(84a、84b)的转速并且将该转速通过传感器线路71直接传输给控制单元60。如果该控制单元根据传感器数据识别出一个车轮在制动期间打滑，则该控制单元通过操控线路72操控各车轮(84a，84b)的相应的压力控制阀(40a，40b)，以便降低作用于相应制动缸(85a，85b)上的制动压力，直到不再识别到打滑，以便因此执行ABS制动。如果在加速过程期间识别到打滑，则如上面已经针对图1所描述的那样执行ASR。

在所示的根据本发明的系统架构中，由于直接连接到控制单元(ECU)60上的车轮转速传感器(50a、50b、50c、50d)，因此能够执行ABS制动或防滑调节，即使压力调节模块30失效并且不再能够与控制单元60通信。

附图标记列表

10 中央单元

20 电流供给装置

30 压力调节模块(EPM)

40、40a、40b 压力控制阀(PCV)

41 开关

50、50a、50b、50c、50d 车轮转速传感器(WSS)

60 控制单元(ECU)

70 数据传输线路(例如CAN)

71 传感器线路

72 操控线路(PCV)

73 制动管路

80 车辆

81 压力存储器

82 存储管路

82ab 压力管路(EPM至前轴的制动缸)

82c、82d 压力管路(EPM至后轴的制动缸)

83 脚制动模块

84a、84b 前轴上的车轮

84c、84d 后轴上的车轮

85a、85b、85c、85d 制动缸

Claims

1.一种用于车辆的制动系统，具有：

至少一个压力调节模块(30)，其配置为用于调设要引入到所述车辆的车轮(84)的至少一个制动缸(85)中的额定制动压力，

至少一个车轮转速传感器(50)，其配置为用于感测所述车辆的车轮(84)的车轮打滑，

至少一个压力控制阀(40)，其配属于一个车轮(84)的制动缸(85)，并且配置为用于根据车轮打滑控制作用在所述制动缸(85)上的制动压力，

中央计算单元(60)，其配置为用于至少基于制动信号和所述至少一个车轮转速传感器(50)感测到的数据来控制至少一个压力调节模块(30)和所述至少一个压力控制阀(40)，

其中，

所述至少一个车轮转速传感器(50)具有与所述中央计算单元(60)的直接连接，该直接连接配置为用于传递通过车轮转速传感器(50)感测到的数据，其中，所述中央计算单元(60)和所述至少一个压力调节模块(30)布置在中央单元(10)中。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述中央计算单元(60)和所述至少一个压力调节模块(30)具有共同的壳体。

3.根据权利要求1或2所述的制动系统，其中，所述制动系统对于所述车辆的每个要制动的车轮(84)具有车轮转速传感器(50)。

4.根据权利要求1或2所述的制动系统，其中，所述制动系统对于所述车辆的车轮(84)的每个要控制的制动缸(85)具有压力控制阀(40)。

5.根据权利要求1或2所述的制动系统，其中，除所述至少一个车轮转速传感器(50)外，所述制动系统还具有至少一个另外的传感器，其中，该至少一个另外的传感器也具有与所述中央计算单元(60)的连接，该连接配置为用于直接传递数据。

6.根据权利要求1或2所述的制动系统，其中，所述制动系统具有多个压力调节模块(30)并且对于所述车辆的每个轴或每个双轴设置至少一个压力调节模块(30)。

7.根据权利要求5所述的制动系统，其中，所述至少一个另外的传感器是用于感测所述制动压力的传感器。