CN115230664A - 用于车辆的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于车辆的制动系统。车辆具有至少四个可制动车轮(12，14，16，18)。制动系统包括：至少四个制动致动器单元(20)，每个能与车辆的车轮(12，14，16，18)中的一个关联，其中，每个制动致动器单元(20)与电子控制单元(24，26，28，30)关联，电子控制单元(24，26，28，30)被设计为启动制动致动器单元(20)，以便将制动力施加到关联的车轮(12，14，16，18)，其中，控制单元(24，26，28，30)中的至少两个被设计为主单元，并且来自制动器致动单元(32)的制动信号被直接发送到每个主单元，并且其中，每个主单元在信令方面直接连接到被设计为从属单元的控制单元(28，30)中的至少另一个，以便将制动信号转发到从属单元。

Description

用于车辆的制动系统
技术领域
本发明涉及用于具有至少四个可制动车轮的车辆的制动系统。
背景技术
在现代车辆中，各个车轮均与具有机电制动致动器的制动致动器单元关联。这种制动系统也被称为“线控制动”系统。
在这种系统中，制动踏板用于简单地从车辆的驾驶员获取制动请求。基于该制动请求，随后借助一个或更多个电子控制单元启动各个制动致动器单元。在制动踏板和制动致动器单元之间没有机械连接。
由于制动系统是车辆的与安全相关的装置，所以常常在制动系统内冗余地设计至少某些部件或功能，使得即使发生故障或缺陷，制动系统也可以可靠地工作。换句话说，为了实现高水平的操作可靠性，在制动系统内提供冗余。
在以前的“线控制动”系统中，例如，提供附加的液压制动装置作为后备。
然而，这与大量劳力和高成本相关。此外，需要额外的安装空间并且增加了车辆的重量。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有特别高的操作可靠性的优化的制动系统。
该目的是通过根据本发明的一种用于具有至少四个可制动车轮的车辆的制动系统实现，该制动系统包括至少四个制动致动器单元，每个制动致动器单元能与车辆的车轮中的一个关联，其中，每个制动致动器单元与电子控制单元关联，电子控制单元被设计为启动制动致动器单元，以便将制动力施加到关联的车轮。控制单元中的至少两个控制单元被设计为主单元，并且来自制动器致动单元的制动信号被直接发送到每个主单元，其中，每个主单元在信令方面直接连接到被设计为从属单元的控制单元中的至少另一个，以便将制动信号转发到从属单元。
存在两个主单元(每个主单元直接从制动器致动单元接收制动信号)确保了：即使被设计为主单元的控制单元中的一个发生故障，也可以发送制动信号，并且如有必要，可以发起制动过程。因为主单元均在信令方面直接连接到被设计为从属单元的至少另一控制单元，所以至少一个其他车轮可以被制动，使得即使一个控制单元发生故障，也实现了车辆的足够减速。
特别地，被设计为从属单元的控制单元不直接从制动器致动单元接收制动信号，而是从主单元中的一个接收制动信号。
在该背景下，“主”和“从属”意味着：主单元在层级上高于从属单元，并且可以给予从属单元指示。特别地，从属单元可以从主单元接收制动信号。反过来并不这样。
这种制动系统的优点在于：该制动系统被设计为“故障安全”，而不需要附加的机械或液压制动装置。因此，根据本发明的制动系统需要很小的安装空间并且还特别节省成本，同时确保了高水平的操作可靠性。
在该背景下，“故障安全”意指倘若制动系统的部件有任何单个发生故障，系统的最小制动性能得以保持。
在目前的情况下，倘若有单个发生故障，例如，如果制动致动器单元中的一个发生故障，则仍将保持完好无缺的制动系统的制动线路的大致70％的最小制动功率。
完好无缺的操作是在制动系统的所有部件正常工作时。
制动致动器单元中的每一个包括机电制动致动器。特别地，制动致动器单元中的每一个包括电动机和主轴驱动器，可以借助于主轴驱动器致动制动器。
制动致动器单元特别地是干燥的，即，它们不是液压驱动的。
制动器致动单元优选地包括制动踏板，制动踏板可以由机动车辆的驾驶员用他们的脚致动，以便生成制动信号。
根据一个实施方式，被设计为从属单元的所述两个控制单元特别地经由信号线在信令方面直接互连。因此，从属单元可以彼此通信。如果由于被设计为主单元的控制单元中的一个发送故障，导致从属单元没有从主单元接收到制动信号，则该从属单元因此可以从另一从属单元接收制动信号。因此，如果一个主单元发生故障，则制动信号可以被传输到其他控制单元，因此即使一个主单元发生故障，也可以实现良好的制动行为。
被设计为主单元的所述两个控制单元优选地特别地经由信号线在信令方面直接互连。因此，被设计为主单元的控制单元可以相互通信并协调制动信号。因此，可以在与主单元关联的车轮上产生相同的制动压力。这允许车辆在制动操纵期间保持特别稳定。
在被设计为主单元的所述至少两个控制单元之间进行通信的情况下，主单元中的一个被设计为充当更高级别的主单元。以这种方式，可以清楚地确定将在车轮上产生哪个制动力。
被设计为主单元的控制单元可以通过分开的信号线均在信令方面连接到制动器致动单元。使用分开的信号线确保了可靠的信号传输。特别地，即使一条信号线发生故障，也可以传输制动信号。这提供了额外的安全性。
由于两个主单元可以相互通信，因此如果一条信号线发生故障，则制动信号可以从一个主单元传输到另一个主单元。因此，信号线之一发生故障并没有对制动系统的制动性能产生负面影响。
优选地，在制动器致动单元上设置有至少两个传感器，经由所述传感器能检测制动器致动，并且每个传感器在信令方面直接连接到主单元。传感器可以用于确定驾驶员的制动请求，该制动请求被以制动信号的形式传输到控制单元。
传感器可以是力传感器和位移传感器。借助于力传感器和位移传感器，可以特别地确定驾驶员用什么力踩下制动踏板以及踩下多远的距离，以便确定来自驾驶员的制动请求。
根据一个实施方式，每个车轮与旋转速度传感器关联，旋转速度传感器连接到与相关的车轮关联的控制单元。可以基于检测到的旋转速度来确定当前车辆速度。当前车辆速度进而可以用于基于来自驾驶员的制动请求来确定必要的制动力。
每个控制单元可以包括用于启动关联的制动致动器单元的控制电子器件，其中，控制单元中的至少一个能够访问至少一个另外的控制单元的控制电子器件。这确保了制动系统的额外冗余，因此确保了特别高水平的操作可靠性。特别地，如果关联的控制单元中的故障不影响控制电子器件，则制动致动器单元可以由除了关联的控制单元之外的控制单元来启动。
制动系统优选地包括总线系统，并且被设计为主单元的至少两个控制单元连接到总线系统。以这种方式，主单元可以从总线系统接收信号。
例如，制动系统包括电子驻车制动器，电子驻车制动器具有驻车制动器致动单元并连接到总线系统。因此，当用户致动驻车制动器时，主单元可以接收信号，并相应地启动制动致动器单元。
此外，横摆角速度传感器可以连接到总线系统。横摆角速度传感器可以确定车辆的与车辆动力学相关的状态，特别地车辆是否倾向于绕其竖直轴线转动。由于横摆角速度传感器连接到总线系统，因此关于车辆绕其竖直轴线转动的趋势的信息可以被转发给主单元。然后，主单元可以以使得可以补偿车辆可能要转动的趋势这样的方式来启动制动致动器单元。
根据一个实施方式，制动系统具有第一电源单元和第二电源单元，并且电源单元可以相互独立地接通，以便为所有控制单元和制动致动器单元供应电力。由于提供了两个电源单元，因此电源也被设计为冗余的。
例如，制动致动器单元的第一子集联接到用于供应电力的第一电源单元，制动致动器单元的第二子集联接到用于供应电力的第二电源单元，并且特别地，第一子集和第二子集没有相交部分。更确切地，第一电源单元供应两个控制单元，并且第二电源单元供应其他控制单元。
优选地，电源单元在车辆中对角地连接。这意味着第一电源单元供应相对于车辆的中心对角地定位在车辆中的两个控制单元，并且第二电源单元供应相对于车辆的中心对角地定位的另外两个控制单元。
如果一个电源单元发生故障，则另一个电源单元可以优选地接管所有制动致动器单元的供应。
例如，主单元与具有较高制动负载的前轮关联，并均直接联接到相对于车辆的中心对角地定位的后轮的控制单元。以这种方式，如果一个主单元发生故障，则可以实现可以以稳定的方式控制车辆的制动行为。
根据一个实施方式，信令电路被设计为使得每个主单元在另一个主单发生元故障时能在信令方面与其他的控制单元通信。以这种方式，制动信号可以被特别快速转发到仍在运行的控制单元。在这种情况下，优选地，主单元在信令方面直接连接到被设计为从属单元的每个控制单元。
附图说明
通过下面的描述和所参考的附图，本发明的另外的优点和特征将变得清楚。
图1示意性示出了用于车辆的根据本发明的制动系统。
具体实施方式
图1示出了用于具有四个可制动车轮12，14，16，18的车辆的制动系统10。特别地，车辆具有两个前轮和两个后轮。
制动致动器单元20与车轮12，14，16，18中的各个关联。
制动致动器单元20均包括具有电动机和主轴驱动器的机电致动器，为了简化起见，在图中未示出机电致动器。未提供液压致动器。
借助于制动致动器单元20，与每个车轮12，14，16，18关联的制动蹄21可以移动并压靠在制动盘22上以制动车辆。
每个制动致动器单元20也与电子控制单元24，26，28，30关联。
控制单元24，26，28，30被设计为启动制动致动器单元20，以便将制动力施加到关联的车轮12，14，16，18。
为此目的，每个控制单元24，26，28，30包括用于启动关联的制动致动器单元20的控制电子器件31。
特别地当对应的制动信号传输到控制单元24，26，28，30时，启动制动致动器单元20。
为了能够生成制动信号，制动系统包括制动器致动单元32，制动器致动单元32包括制动踏板34。通过驾驶员用他们的脚压下制动器致动单元32的制动踏板34并因此发出他们的制动请求的信号来生成制动信号。
在所示出的实施方式中，制动器致动单元32包括可以检测制动器致动的四个传感器，特别地两个力传感器36和两个位移传感器38。力传感器36和位移传感器38均在信令方面直接连接到主单元中的一个。
原则上，单个力传感器36和单个位移传感器38就将足够了。通过在每种情况下提供两个传感器，制动系统10的安全性得以提高，因为即使一个传感器发生故障，也仍可以生成并转发制动信号。
制动器致动单元32还包括制动力模拟器40。这产生了抵消驾驶员施加在制动踏板34上的压力的反压力。
此外，旋转速度传感器42与每个车轮12，14，16，18关联，以便检测车轮12，14，16，18的旋转速度。
旋转速度传感器42均连接到与对应的车轮12，14，16，18关联的控制单元24，26，28，30。
制动系统10还包括具有驻车制动器致动单元46的驻车制动器44，驻车制动器致动单元46可以由驾驶员致动以触发驻车制动器。
还提供了横摆角速度传感器48。
制动系统具有总线系统50，并且驻车制动器44和横摆角速度传感器48连接到总线系统50。
被设计为主单元的两个控制单元24，26也连接到总线系统50，并可以从它们接收信息，例如，关于驻车制动器44的致动或由横摆角速度传感器48确定的车辆的与车辆动力学相关的状态的信息。
此外，制动系统10具有第一电源单元52和第二电源单元54，并且电源单元52，54可以相互独立地接通。
电源单元52，54被设计为向所有控制单元24，26，28，30和制动致动器单元20供应电力。
在完好无缺的操作中，第一电源单元52向与前轮关联的控制单元24，26和对应的制动致动器单元20以及向与相对于车辆的中心对角地定位的后轮关联的控制单元28，30和对应的制动致动器单元20供应电力。相应地，第二电源单元54向与另一个前轮关联的控制单元24，26和对应的制动致动器单元20以及向与相对于车辆的中心对角地定位的后轮关联的控制单元28，30和对应的制动致动器单元20供应电力。
换句话说，电源单元52，54对角地连接。
在该图中，第一电源单元52和第二电源单元54被示出两次，以便阐明连接的类型。
如果一个电源单元发生故障，则可料想到，另外的电源单元至少在短时间内接管所有控制单元24，26，28，30和所有制动致动器单元20的供电。
在四个控制单元24，26，28，30之中，两个控制单元24，26(特别地与前轮关联的控制单元24，26)被设计为主单元。
另外的两个控制单元28，30(特别地与后轮关联的控制单元)均被设计为从属单元。
每个主单元在信令方面直接连接到被设计为从属单元的控制单元28，30中的一个，以便将制动信号转发到从属单元。
更确切地，被设计为主单元的每个控制单元24，26在每种情况下特别地经由信号线56，58直接联接到相对于车辆的中心对角地定位的后轮的控制单元28，30。
来自制动器致动单元32的制动信号被直接发送到每个主单元。
从属单元间接地从主单元接收制动信号。
为了将制动信号从制动器致动单元32发送到被设计为主单元的控制单元24，26，主单元均通过单独的信号线60在信令方面连接到制动器致动单元32。
另外，被设计为主单元的两个控制单元24，26通过信号线62在信令方面直接互连。
因此，被设计为主单元的两个控制单元24，26可以相互通信，以便相互协调制动信号。这可以用于例如通过用不同的制动力制动两个前轮来补偿车辆可能绕其竖直轴线转动的趋势。
在被设计为主单元的至少两个控制单元24，26之间进行通信的情况下，主单元中的一个被设计为充当更高级别的主单元。
同样地，被设计为从属单元的两个控制单元28，30通过信号线64在信令方面直接互连。
被设计为从属单元的控制单元28，30还可以经由信号线64相互通信，以便协调制动信号。
当驾驶员通过致动制动踏板34发出制动请求时，对应的信号经由信号线60分开地发送到被设计为主单元的控制单元24，26。
然后，被设计为主单元的控制单元24，26经由信号线56，58将制动信号转发到被设计为从属单元的控制单元28，30，特别地在每种情况下转发到相对于车辆的中心对角地定位的后轮的控制单元28，30。
因此，每个控制单元24，26，28，30直接或间接地接收制动信号，并随即启动关联的制动致动器单元20。
在完好无缺的操作中，因此启动所有制动致动器单元20，使得在制动过程期间可以制动所有车轮12，14，16，18。
如果被设计为从属单元的控制单元28，30中的一个发生故障，则制动信号仍直接从制动致动单元32转发到被设计为主单元的两个控制单元24，26，并间接地从被设计为主单元的两个控制单元24，26中的一个转发到仍运行的从属单元。
因此，四个车轮12，14，16，18中的三个在制动过程期间仍可以被制动。结果，可以实现完好无缺的制动系统10的制动线路的大致70％的制动功率。
如果被设计为主单元的控制单元24，26中的一个发生故障，则制动信号仅直接从制动器致动单元32转发到在运行的主单元，并间接地从在运行的主单元转发到被设计为从属单元的两个控制单元28，30中的一个。
发生故障的主单元不再可以将制动信号转发到被设计为从属单元的两个控制单元28，30中的另一个。
然而，由于被设计为从属单元的控制单元28，30在信令方面直接互连，因此制动信号可以通过从主单元接收到信号的从属单元被转发到另外的从属单元。
因此，即使被设计为主单元的一个控制单元24，26发生故障，也仍可以启动三个制动致动器单元20，因此四个车轮12，14，16，18中的三个可以被制动。
优选地，控制单元24，26，28，30可以均访问至少一个另外的控制单元24，26，28，30的控制电子器件31。因此，如果一个控制单元24，26，28，30发生故障，只要控制电子器件31仍完好无损，则与发生故障的控制单元24，26，28，30关联的制动致动器单元20仍可以被启动，使得不受限制的制动动力是可得的。
根据为了简化起见而未示出的另外的实施方式，信令电路可以被设计为使得每个主单元在另一个主单元发生故障时可以在信令方面与其他控制单元28，30通信。以这种方式，制动信号可以从一个主单元直接转发到被设计为从属单元的两个控制单元28，30。

Claims (14)

1.一种用于具有至少四个可制动车轮(12，14，16，18)的车辆的制动系统(10)，所述制动系统包括：
至少四个制动致动器单元(20)，每个制动致动器单元(20)能与所述车辆的所述车轮(12，14，16，18)中的一个关联，
其中，每个制动致动器单元(20)与电子控制单元(24，26，28，30)关联，所述电子控制单元(24，26，28，30)被设计为启动所述制动致动器单元(20)，以便将制动力施加到关联的车轮(12，14，16，18)，
其中，所述控制单元(24，26，28，30)中的至少两个控制单元被设计为主单元，并且来自制动器致动单元(32)的制动信号被直接发送到每个主单元，并且
其中，每个主单元在信令方面直接连接到被设计为从属单元的所述控制单元(28，30)中的至少另一个，以便将所述制动信号转发到所述从属单元。
2.根据权利要求1所述的制动系统(10)，其特征在于，被设计为从属单元的所述两个控制单元(28，30)在信令方面直接互连。
3.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(10)，其特征在于，被设计为主单元的所述两个控制单元(24，26)在信令方面直接互连。
4.根据权利要求3所述的制动系统(10)，其特征在于，在被设计为主单元的所述至少两个控制单元(24，26)之间进行通信的情况下，所述主单元中的一个被设计为充当更高级别的主单元。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(10)，其特征在于，被设计为主单元的所述控制单元(24，26)通过分开的信号线(60)均在信令方面连接到所述制动器致动单元(32)。
6.根据权利要求5所述的制动系统(10)，其特征在于，在所述制动器致动单元(32)上设置有至少两个传感器，经由所述传感器能检测制动器致动，并且每个传感器在信令方面直接连接到主单元。
7.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(10)，其特征在于，旋转速度传感器(42)与每个车轮(12，14，16，18)关联并连接到与相关的所述车轮(12，14，16，18)关联的所述控制单元(24，26，28，30)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(10)，其特征在于，每个控制单元(24，26，28，30)包括用于启动关联的所述制动致动器单元(20)的控制电子器件(31)，其中，所述控制单元(24，26，28，30)中的至少一个能够访问至少一个另外的控制单元(24，26，28，30)的所述控制电子器件(31)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(10)，其特征在于，所述制动系统(10)包括总线系统(50)，被设计为主单元的所述至少两个控制单元(24，26)连接到所述总线系统(50)。
10.根据权利要求9所述的制动系统(10)，其特征在于，所述制动系统(10)包括电子驻车制动器(44)，所述电子驻车制动器(44)具有驻车制动器致动单元(46)并连接到所述总线系统(50)。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的制动系统(10)，其特征在于，横摆角速度传感器(48)连接到所述总线系统(50)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(10)，其特征在于，所述制动系统(10)具有第一电源单元(52)和第二电源单元(54)，所述电源单元(52，54)能够相互独立地接通，以便为所有所述控制单元(24，26，28，30)和所述制动致动器单元(20)供应电力。
13.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(10)，其特征在于，所述主单元与前轮关联，并均直接联接到相对于所述车辆的中心对角地定位的后轮的所述控制单元(28，30)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的制动系统(10)，其特征在于，信令电路被设计为使得每个主单元在另一个主单元发生故障时能在信令方面与其他的控制单元(28，30)通信。
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