CN116061899A

CN116061899A - 操作机动车辆的制动器系统的方法

Info

Publication number: CN116061899A
Application number: CN202211369802.0A
Authority: CN
Inventors: A·霍因; T·斯特赖特
Original assignee: Zf Active Safety Co ltd
Current assignee: Zf Active Safety Co ltd
Priority date: 2021-11-04
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2023-05-05
Also published as: DE102021128765A1; US20230137880A1

Abstract

一种操作机动车辆的制动器系统的方法，该机动车辆(10)包括设置在车轴(14_v)的相对两端处的两个可制动车轮(12_L、12_R)，以及可以使车轮(12_L、12_R)进行制动以便防止倾翻情形的防倾翻系统，当进行转弯时，通过防倾翻系统使车轴(14_v)的受载较大的车轮进行自动制动。随后，检测到与在先前刚刚发生的转弯的情况下相比更小的转向锁定角度或更低的横向加速度，或者紧跟着所述转弯的直行阶段。随即，使车轴(14_V)上的两个车轮(12_L、12_R)进行自动制动。

Description

操作机动车辆的制动器系统的方法

技术领域

本发明涉及操作至少双轨(double-track)机动车辆的制动器系统的方法。

背景技术

现代机动车辆的制动器系统与车辆中的多个开环和闭环控制系统协作，这些系统以取决于行驶情形的方式干预车辆的正常运行，并且自动地(即，独立于车辆驾驶员的动作)导致机动车辆的单独车轮的制动器的致动，并因此执行自动化制动器干预。

在此，例如，将提及在制动期间防止车轮抱死的防抱死制动系统(ABS)，以及借以避免车轮的自旋的牵引控制系统(ASR)。

如今习惯上还提供一种电子驾驶员辅助系统，该电子驾驶员辅助系统旨在通过制动单独的车轮来抑制机动车辆的突然变向(swerving)，并且通常被称为ESP。该系统例如通过对转弯处(corner)外侧的相应前车轮进行制动来防止机动车辆的过度转向，而通过对转弯处内侧的相应后车轮进行制动来校正转向不足。

防倾翻系统(rollover protection system)已知是另一种辅助系统，其检测对机动车辆的濒临(imminent)横向倾斜的指示，并且通过对单独车轮进行减速(throttling)和制动来主动防止机动车辆的倾翻。该系统通常是在检测到可能的濒临倾翻情形时启用的，并且对具有最大加载的车轮(通常是外前车轮)进行制动。另外，也可以对外后车轮进行制动。

在本申请的上下文内，特别是提供主动安全性的开环和闭环控制系统被认为是彼此之间进行通信的通用行驶动力学系统(driving dynamics system)的部分。

这种类型的系统作出其决策所基于的数据是由机动车辆中的检测相应变量的传感器提供的。

发明内容

本发明的目的是通过上面提及的防倾翻系统来改进自动化制动器操作。

这个目的是通过一种操作至少双轨的机动车辆的制动器系统的方法来实现的，所述机动车辆包括设置在车轴的相对两端处的两个可制动车轮，以及能够使所述车轮进行制动以便防止倾翻情形的防倾翻系统。为此，执行以下步骤：

a)当进行转弯时，通过所述防倾翻系统使所述车轴的受载较大的车轮进行自动制动，并且随后，

b)检测到与在先前刚刚发生的转弯的情况下相比更小的转向锁定角度或更低的横向加速度，或者检测到紧跟着所述转弯的直行(straightahead driving)阶段，

并随即，

c)使所述车轴上的所述两个车轮进行自动制动。

因此，可以利用两个车轮的制动对机动车辆的稳定性没有负面影响的行驶情形来耗散机动车辆的动能。

特别地，在转弯时的方向变化期间从根本上产生的短直行阶段适于此目的。

这里，如果要尽可能大地降低车速，那么ABS系统当然可以以辅助的方式起作用。

例如，当改变车道时，或者通常在具有相反曲率的两个连续转弯的情况下，或者在突然变向移动的情况下，可能发生这种类型的行驶情形。

例如，作为在转弯之后转向角度的这种变化的结果，在步骤b)期间或者在步骤b)与c)之间确定机动车辆在关于其纵向方向的相反方向上偏航到何种程度，并且两个车轮是以取决于该偏航的程度的方式来进行制动的。

具有所制动的车轮的车轴优选为机动车辆的前车轴。然而，还可以想到的是，如果要耗散特别大量的动能，那么在这种类型的行驶情形期间对所有车轴上的所有车轮进行制动。

在步骤c)中两个车轮的制动的程度和/或时间可以以取决于确定的值的方式来加以选择。这里可以考虑当前传感器值，或者考虑所存储的数据。在一些行驶情形下，受载较小的车轮的轻制动可足以使车辆再次变稳定，而另一些行驶情形就必需使机动车辆的两个车轮或可能使所有车轮以最大可能制动力进行制动，以便将车辆的动能减小到可以避免倾翻情形的程度。关于所请求的制动力、时间以及持续时间的决策例如是由防倾翻系统或者通常由行驶动力学系统来作出的。

为了检测用于制动所述车轴的两个车轮的适当时间，优选地检测机动车辆的方向盘角度、车轮锁定角度、偏航率、机动车辆的侧倾角度、车速和/或机动车辆的横向加速度或者从中可以得出对应的行驶情形的另一适当的变量或变量组合。

当前值有利地是由车辆中的相应传感器来提供的。

优选地，针对关于是否存在对车轴的两个车轮进行制动的适当行驶情形的决策，指定相应变量的限值，这些限值适应相应的特定车辆并且还可能适应当前环境影响。

例如，横向加速度、偏航角度或者侧倾角度的代数符号的变化、检测到反转向移动和/或检测到受载较大的车轮发生改变是对短暂的直行阶段(在该阶段中，所述两个车轮可以毫无问题地进行制动)的指示，并且可以在对所述车轴的两个车轮进行制动的决策中加以考虑。

例如，当检测到在代数符号的变化之后横向加速度的预定上升或者偏航率的预定义上升时，结束车轮的双侧制动。此时，例如，防倾翻系统可以再次变回到对受载较大的车轮的单侧制动，或者可以结束整个制动操作。

关于对车轴的两个车轮进行制动的适当时间的决策例如可以借助于有限状态机来作出，经由该有限状态机也可以映射按时间顺序的序列(chronological sequence)。

另外，在具有转弯的行驶情形下，可以通过在预定义时段内在与转弯方向相反的方向上超过预定义转向角度变化来检测到反转向移动，并随即，可以通过防倾翻系统使制动力在受载较小的对面车轮处建立(build-up)。

该过程对应于转弯处的硬反转向或者突然变向移动的情形，对于这种情况来说，反转向移动导致在转弯处的当前内侧上的先前受载程度较低的车轮直接濒临加载的情况下预期即将发生倾翻情形。因此，防倾翻系统已经主动使此时该车轮的制动器处的制动力建立，尽管此时该车轮处的车轮载荷仍然相对较低。这样，该车轮在其变为受载较大的车轮之前已经进行了制动。因此，制动器作用在较早的时间开始，这带来改善的车辆稳定性。

由于制动力建立的梯度受到制动器系统的能力的限制，特别是受到泵和液压系统或者机械驱动装置的功率输出的限制，因此，与仅当防倾翻系统在该车轮变为受载较大的车轮时需要根据标准对该车轮进行制动时才开始制动力的建立相比，可以通过更长的提前时间来生成更高的最大制动力。

如果要耗散车辆的动能，则可以在最初受载较大的车轮已经变为受载程度较低的车轮之后进一步对该车轮进行制动，直到检测到横向加速度或偏航率的预定义值为止。

为了避免突然的制动操纵，由防倾翻系统为受载程度较低的车轮指定的制动力请求最初平稳地增加，并且一旦该车轮变为受载较大的车轮，该制动力请求就迅速增加。由于新的受载较大车轮的制动力不是以零开始，而是以直至载荷发生改变时已经达到的制动力值开始的，因此，可以实现更高的最大制动力，特别是与仅在载荷变化处开始的制动力的建立相比。

通常，如已知的，将车辆的行驶动力学的模型优选地存储在行驶动力学系统中，其结果是行驶动力学系统知道在某些行驶情形下的车辆行为以及基本的车辆数据，诸如重心和轴距。这些数据例如由车辆中的各种传感器所提供的当前值来进行补充。

如已知的，防倾翻系统优选为以这样的方式来进行设计，即，在即将发生倾翻情形的情况下，车轴的受载较大的车轮总是被制动。

制动器系统通常是以这样的方式来进行设计的，即，可以针对各个车轮单独地并且在时间、持续时间以及量值方面不同地指定制动力。

由防倾翻系统制动的车轮优选为前车轮，并且所述车轴是机动车辆的前车轴。另外或者作为另选例，可选地还可以通过防倾翻系统来使机动车辆的后车轴上的车轮进行制动。

所有描述的方法步骤优选为总是专门地在这样的行驶情形下执行：在该行驶情形中，防倾翻系统已经以其标准功能起作用，即，当已经检测到即将发生倾翻情形时。

所描述的防倾翻系统从根本上可以与一个或更多个自主操作的辅助系统(例如，紧急转向辅助系统)一起使用，通过该辅助系统来处理当前行驶情形而不受人类车辆驾驶员的影响。这些辅助系统还可以有利地总体上与该行驶动力学系统进行通信。

将电子开环和/或闭环控制单元优选地用作防倾翻系统，该防倾翻系统可以被特别地实现为独立的电子单元或者以集成的方式实现在其它车辆系统中，特别是行驶动力学系统。

附图说明

在下文中，参照附图，基于一个示例性实施方式对本发明进行更详细描述，其中：

-图1示出了具有用于执行根据本发明的方法的制动器系统的机动车辆的图解例示，

-图2示出了可以应用根据本发明的方法的行驶情形的图解例示，

-图3示出了根据图2的情形的制动力曲线图的图解例示，

-图4示出了根据本发明的方法的方法步骤的基本序列，

-图5示出了根据图2的情形的制动力曲线图的图解例示，

-图6示出了根据本发明的方法的方法步骤的基本序列，以及

-图7示出了根据本发明的方法的制动力曲线图的另一图解例示。

具体实施方式

图1示出了具有总共四个车轮12的双轨机动车辆10(在此为客车)，这些车轮是以这样的方式设置在两个车轴14上的，即，在每种情况下，将两个车轮12设置在车轴14的相对两端处。车轴14沿机动车辆10的横向方向Q延伸，该横向方向Q垂直于纵向方向L。

所述车轴14中的一个车轴是前车轴14_V，该车轴上的两个车轮12因此也被称为左前车轮12_L和右前车轮12_R。另一车轴14是支承另两个车轮12的后车轴14_H。

在该示例中，所有车轮12都可以通过仅在图1中指示的制动器系统16独立地且单独地进行制动，可以以取决于情形的方式并且单独地为各个车轮12选择时间、持续时间以及制动力F。

制动器系统16可以具有液压设计、机电设计，或者可以以包括液压组件和机电组件的组合来进行设计。

在此，机动车辆10的行驶方向可以经由可由车辆驾驶员致动的方向盘18来加以影响。

作为另选例或者另外，还可以想到的是，转向移动由辅助系统(未示出)接管，或者机动车辆10总体上被设计成用于自主行驶。

各种已知的传感器20和机动车辆10检测适当变量的当前值，举例来说，如方向盘角度、车轮锁定角度、车速、关于机动车辆10的竖直轴线V的偏航率和侧倾角度、横向加速度和类似变量，以及可能还有与机动车辆10的周围区域相关的数据。

将传感器20连接至通用行驶动力学系统22，在该通用行驶动力学系统中，机动车辆10的各种主动安全系统在此进行组合，并且在该通用行驶动力学系统中，存储有车辆模型，该车辆模型允许预测机动车辆10在某些行驶情形下将如何表现。

此外，存在防倾翻系统24，该防倾翻系统在此被设计为行驶动力学系统22的部分，并且被设计成检测潜在的倾翻情形并且采取措施来防止倾翻。为此，防倾翻系统24可以根本上执行标准化过程，即，在检测到危险行驶情形的情况下，使前车轴14_V上的两个车轮12中的受载较大的车轮以及可能还使后车轴14_H上的两个车轮12中的受载较大的车轮以自动化方式利用相对高的制动力F来进行制动，以便再次使机动车辆10变稳定。相应的制动请求由制动器系统16来满足。

行驶动力学系统22和防倾翻系统24在此都被实现为纯电子系统。可以将它们组合在单个电子单元中，或者可以安装在机动车辆10中的多个单独单元上。

图2示出了在步骤I至V中的行驶情形，其中，从右侧开始，机动车辆10转向左转弯并且在短暂的直行阶段之后描绘了右转弯。

图3示出了在左转弯期间图2中的左前车轮12_L的制动力F的曲线图。

图4示出了在左转弯行驶时对机动车辆10进行制动的方法的基本过程。

机动车辆10的速度和转弯的曲率半径使得在该示例中，防倾翻系统24在进入转弯时作出响应，并且已经使前车轴14v上的前车轮12_R(其处于转弯处的外侧上并且受载程度更显著)以及在该示例中还使后车轴上的、处于拐弯(bend)处的外侧上并且受载较大的后车轮12进行制动(图2中的区段I和II)。

在每种情况下，所制动的车轮在图2中均以红色示出。

在这种情形下，检测到剧烈的反转向移动，在这种情况下，在预定义时段内，在与当前转弯方向相反的方向上超过了预定义转向角度变化。预定义时段内的预定义转向角度变化例如通常由行驶动力学系统22以这样的方式来进行选择，即，如果在给定条件下超过该预定义时段内的预定义转向角度变化，那么就要预期倾翻情形的风险在持续。

为了评估该情形，在此还使用机动车辆10的车辆横向加速度、车速、侧倾角度和/或偏航率的当前传感器值，同样针对这些值定义了相应的预定义值。

预定义值通常可以例如以取决于行驶情形、也可能取决于环境状况或车辆的载荷的方式来加以改变。这种类型的值例如被存储在行驶动力学系统22的行驶动力学模型中。

作为所检测到的反转向移动的结果，除了处于拐弯处外侧的、受载较大并且已经进行制动到目前为止的右前车轮12_R之外，防倾翻系统24还使处于转弯处内侧上并且当前受载程度较低的相对的前车轮12_L进行制动(参见图2中的区段III以及图3中的时间t₀)。

如图3例示，制动力F在此从零开始以相对低的梯度恒定地建立(参见曲线区段26)。

结果，左前车轮12_L从该时间t₀起以较小但上升的制动力F进行制动。

在图3中的时间t₁处，机动车辆10然后反向于第一转弯方向移动至载荷分布发生改变的程度，并且处于转弯处内侧上并且先前受载程度较低的左前车轮12_L然后变为处于转弯处外侧的受载较大的车轮(参见图2中的区段IV)。如图3示出，制动力请求然后迅速增加至刚好低于最大值，该最大值对应于防倾翻系统24的针对受载程度较低的车轮的标准请求(参见图3中的曲线区段28)。

然而，由于左前车轮12_L的制动力F已经上升至不同于零的值，因此，最大制动力在更早的时间达到，并且还采取与根据防倾翻系统24的标准仅从时间t₁起对车轮12_L进行制动的情况相比更高的值(参见图3中的曲线区段30与图3中的虚线32的比较)。

从时间t₁开始，由于在该示例中没有检测到或预测到进一步的反转向移动，因此，然后处于转弯处内侧的右前车轮12_R不再进行制动(图2中的区段IV)。

图2中的区段V表示机动车辆10在正常运行期间再次移动并且不再预测到倾翻风险的情形。因此，防倾翻系统24此时停用所有车轮12上的制动操作，这是随着迅速但恒定减小的制动力F而发生的，如图3中的曲线区段34示出的。

实线36在每种情况下均示出了相应车轮12处的制动力F的实际曲线图。

在另一变型中，图2描绘了计划通过S形转弯，该S形转弯是由左转弯与紧随其后的右转弯组成的。这种类型的行驶情形例如对应于车道改变。

在这种情形下，转向辅助系统可能可选地接管了车辆转向，该转向辅助系统具有机动车辆10的周围区域的可用的适当图像，并且该转向辅助系统提供已经包括所计划的反转向的整个转弯路线以及前车轮12_L、12_R之间的载荷变化的预测。

例如，以已知的方式经由有限状态机来描述行驶情形是可能的，该有限状态机描绘了制动器系统16对于这类情形可以采取的所有状态，以及导致这些状态的可能的状态变化。这种类型的有限状态机可以形成防倾翻系统24中的软件的基础。

图5中的上部曲线示出了开始时处于转弯处外侧的右前车轮12_R的制动力曲线图，而下部曲线描述了开始时处于转弯处内侧的左前车轮12_L的制动力曲线图。

在该示例中，在进入左转弯的第一转向移动开始时检测到潜在的倾翻情形，并且防倾翻系统24使处于转弯处外侧的右前车轮12_R以及在该示例中还使处于转弯处外侧的后车轮12进行制动。

为此，由防倾翻系统24引起的制动力请求被突然地设定成刚好在最大可能值之下，然后陡峭但恒定地增加至最大值(参见图5中顶部的曲线区段28、30)。

在相应车轮12_L、12_R处实际占主导的制动力F遵循具有对应的时间延迟的曲线区段28、30的规格(参见每种情况下的曲线36)。

此时，左前车轮12_L尚未进行制动。

由于左转弯之后是右转弯，因此，转弯曲率的反转必然发生，这与短暂的直行阶段相关联(参图2中的区段III)。在转向移动的这种方向变化期间，在具有低横向加速度、小偏航角度和/或小侧倾角度的阶段中，防倾翻系统24使前车轴14_V上的两个车轮12_L、12_R进行制动，即，除了右前车轮12_R已经进行制动之外，还使当前受载程度较低的左前车轮12_L进行制动。

在图5中，这在时间t₀处开始，制动力F以比曲线的区段28中小得多的梯度增加至低于最大制动力值的值F_B(参见图5中底部处的曲线区段26)。由于仅指定了制动力F的缓慢上升，因此，实际生成的制动力F可以相对迅速地遵循该规格(参见曲线36)。

在该直行阶段，两个前车轮12_L、12_R因此进行制动，机动车辆10的动能的一部分得以耗散。还可以想到的是，在此将制动力F迅速地增加至更高的值，以便在这个阶段中耗散机动车辆10的最大量的动能。后车轴14_H的两个车轮12同样可以进行制动。

在时间t₁，可以看到在沿相反方向弯曲的下一转弯区段中的反转向的效果，并且到目前为止受载程度较低的左前车轮12_L发生载荷变化并且现在变为受载较大的车轮。为此，防倾翻系统24的标准设定此时也再次被使用以使受载较大的车轮制动至最大可能程度，为此请求制动力F的突然上升(参见图5中的曲线区段28、30以及图2中的区段IV)。

同时，减小了随后受载程度较低的右前车轮12_R处的制动力F。

然而，由于机动车辆10仍处在(相对)直行状态，因此，防倾翻系统24使制动力F保持在中间水平F_H(参见曲线区段38)，并因此仍使两个车轮12_L、12_R进行制动。

例如，将横向加速度和/或侧倾角度的减小以及此外代数符号变化、对反转向移动的检测和/或对受载较大的前车轮12_L、12_R的改变的检测用于检测该直行阶段的开始和结束。

这里，例如当检测到代数符号改变之后横向加速度的上升或者偏航率或侧倾角度的上升超过预定义限值时，前车轮12_L、12_R的双侧制动结束。

图6示出了该方法的基本序列。

图7示出了通过防倾翻系统24请求制动力F的示例性曲线图。

在时间t₀，受载程度较低的车轮12进行制动，在曲线区段26中以小的恒定梯度来请求制动力F。在该阶段中所请求的制动力F被限制成比最大可能制动力值小得多的最大值F_B。如果没有发生车轮的载荷变化，则使制动力F保持在水平F_B。这由曲线区段40示出。

这里，载荷变化发生在时间t₁处，其结果是，到现在为止受载程度较低的车轮然后变为所考虑的车轴14上的受载程度较高的车轮。因此，防倾翻系统24请求制动力F突然增加(曲线区段28)直到比值F_B远远大得多的最大值。

通常，根据该最大值仅设定相对短的制动脉冲，其结果是制动力请求再次迅速减小。

然而，在这种情况下，仍检测到直行阶段(防倾翻系统24也同时检测到危险位置)，其结果是，进一步利用制动力请求F_H对现在受载较大的车轮进行制动，以便继续对车轴14上的两个车轮12进行制动。这里，制动力F_H处于制动力F_B与最大制动力之间(参见曲线区段38)。

同时，至多利用制动力F_B对车轴14上的当前受载程度较低的对面车轮12(这里未示出)进行制动。

如果危险情形结束，则制动力请求恒定地减小(参见曲线区段34)。

通常可能的是，防倾翻系统24在每种情况下仅使前车轴14_V上的车轮12进行制动。然而，还可以想到的是，另外或者另选地，后车轴14_H上的车轮12也可以进行制动。

Claims

1.一种操作至少双轨的机动车辆(10)的制动器系统(16)的方法，所述机动车辆(10)包括设置在车轴(14)的相对两端处的两个可制动车轮(12)，以及能够使所述车轮(12)进行制动以便防止倾翻情形的防倾翻系统(24)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

a)当进行转弯时，通过所述防倾翻系统(24)使所述车轴(14)的受载较大的车轮进行自动制动，并且随后，

b)检测到与在先前刚刚发生的转弯的情况下相比更小的转向锁定角度或更低的横向加速度，或者检测到紧跟着所述转弯的直行阶段，

并随即，

c)使所述车轴(14)上的所述两个车轮(12)进行自动制动。

2.根据权利要求1所述的方法，作为在所述转弯之后所述转向角度的这种变化的结果，在步骤b)期间或者在步骤b)与c)之间确定所述机动车辆(10)在关于其纵向方向的相反方向上偏航到何种程度，并且所述两个车轮是以取决于该偏航的程度的方式来进行制动的。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，具有所制动的车轮(12_L、12_R)的所述车轴(14)是所述机动车辆(10)的前车轴(14_V)。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，步骤c)中所述两个车轮的制动程度取决于确定的值。

5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，确定所述机动车辆(10)的方向盘角度、车轮锁定角度、偏航率、所述机动车辆(10)的侧倾角度、车速和/或所述机动车辆(10)的横向加速度。

6.根据权利要求5所述的方法，在对所述两个车轮进行制动的决策中，考虑所述横向加速度、所述偏航角度或者所述侧倾角度的代数符号的变化、检测到反转向移动和/或检测到受载较大的车轮发生改变。

7.根据权利要求5和6中的任一项所述的方法，当检测到在所述代数符号的变化之后所述横向加速度的预定上升或者所述偏航率的预定义上升时，结束所述车轮(12)的双侧制动。

8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-通过在预定义时段内在与所述转弯的方向相反的方向上超过转向角度变化来检测到反转向移动，并随即，

-通过所述防倾翻系统(24)使制动力在受载较小的对面车轮处建立。

9.根据权利要求8所述的方法，在最初受载较大的车轮已经变为受载较小的车轮之后进一步对该车轮进行制动，直到检测到横向加速度或偏航率的预定义值为止。

10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，由所述防倾翻系统(24)为受载较小的车轮指定的制动力请求最初平稳地增加，并且一旦该车轮变为受载较大的车轮，所述制动力请求就迅速增加。