CN117120312A - 用于在液压制动系统中减小压力峰值的方法及相应的制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在包括电操作的加压装置(5)的液压制动系统中减小压力峰值的方法。根据本发明，测量加压装置(5)的驱动阻力变量、特别是扭矩，测量加压装置(5)的速度变量，并计算驱动阻力变量与速度变量的商(201)，以这种方式确定的商(201)被监测跃变的发生，并且在确定的跃变的情况下，减小加压装置(5)的速度要求和/或致动液压阀(6，122)实现压力降低。

Description

用于在液压制动系统中减小压力峰值的方法及相应的制动 系统
技术领域
本发明涉及一种用于在包括电操作的加压装置的液压制动系统中减小压力峰值的方法。
背景技术
在现代制动系统中，在独立于驾驶员的制动干预的情况下，通过电操作的加压装置进行制动系统的液压系统中的压力致动。在所谓的线控制动的制动系统中，即使在由驾驶员触发的制动干预的情况下，也由电操作的加压装置进行压力致动。在许多操作状态下，加压装置至少短暂地对关闭的阀进行操作，并因此对刚性非常高的系统进行操作。例如，如果在加压装置有效输送体积的情况下，车轮制动器的入口阀突然关闭，就是这种情况。结果是，由于加压装置的较大惯性，可能在几毫秒内出现数百巴水平的压力峰值，这些压力峰值对液压部件的使用寿命具有负面影响。
为了避免这种类型的压力峰值，已知的是，评估系统压力传感器的数据并且在出现过高压力的情况下在车轮压力调节中执行干预。由于制动系统典型地不得不具有高冗余度，为了即使在部分系统发生故障的情况下也可以确保车辆的可靠制动，制动系统通常利用多个控制单元，这些控制单元经由接口彼此通信。然而，由于这种类型的通信伴随着大的时间延迟，所以调节操作部分地发生得太晚而不能可靠地防止压力峰值的出现。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种方法，通过该方法，即使在高度冗余的制动系统中也可以防止压力峰值的出现。
该目的通过如权利要求1所述的用于在包括电操作的加压装置的液压制动系统中减小压力峰值的方法来实现。测量加压装置的驱动阻力变量、特别是扭矩，并且测量加压装置的速度变量。计算这两个测得值(即，驱动阻力变量和速度变量)的商。已经表明，在(该商)发生跃变的情况下，两个测得值在相反方向上改变，通过根据本发明形成商，该效果被超级增强。如果随后监测到所确定的商发生跃变，则跃变在特别早的阶段并且特别清楚地被示出。在确定跃变的情况下，降低加压装置的速度要求和/或操控液压阀以实现压力降低。结果是，压力峰值在开始时就已经被高效抑制。
在本发明的一个优选实施例中，加压装置被配置为直线致动器。这是一种压力提供装置，该压力提供装置可以液压地连接到车轮制动器，并具有压力活塞，该压力活塞可以在电机的作用下运动到压力腔室中，以便提供系统压力，用以在车轮制动器中主动建立压力。这里，电机典型地经由旋转/平移传动机构连接到活塞。作为速度变量，可以测量电机的转速。为此，例如可以利用加压装置的转子位置传感器。所施加的扭矩可以例如根据电机的功率消耗来确定，或者另外可以通过为此目的而设置的传感器来测量。
在本发明的另一优选实施例中，如果所计算的商的绝对值超过第一阈值，则识别出跃变。这种类型的评估可以以特别简单的方式实现，并且特别是在相对不精确的测量的情况下或者在高噪声测量的情况下是有利的。
在本发明的一个特别优选的实施例中，第一阈值为1mNm/rpm到2mNm/rpm，优选为1.5mNm/rpm。这里，速度变量被选择为转速并以每分钟转数(rpm)为单位进行测量。扭矩以毫牛顿米mNm为单位。
在本发明的另一优选实施例中，存储所述商的时间曲线，如果在所存储的曲线中所计算的商的梯度(斜率)超过第二阈值，则识别出跃变。梯度的监测可以用作绝对值监测的替代或补充。为了提高方法的精度，可以对计算的商进行平滑处理。为此，例如可以进行时间平均。
在本发明的一个特别优选的实施例中，第二阈值为0.1Nm/rpm*sec到0.3Nm/rpm*sec，特别是0.15Nm/rpm*sec。
在本发明的另一优选实施例中，存储商的时间曲线，如果在所存储的曲线中所计算的商的曲率超过第三阈值，则识别出跃变。相应地，形成并监测关于商的时间的二阶导数。这种类型的监测可以检测跃变，并因此在特别早的阶段可靠地检测预期的压力峰值，特别是在准确、良好平滑的测得值的情况下。
在本发明的另一优选实施例中，液压阀的所述操控使之至少部分地打开。以这种方式，液压体积或制动流体可以通过液压阀流走，结果是使压力峰值最小化。
在本发明的另一优选实施例中，液压阀的所述操控由还用于调节加压装置的同一控制单元执行。特别地，制动系统的系统压力传感器布置在不同的控制单元上，而不是布置在与液压阀和加压装置的控制器相同的控制单元上。以这种方式，避免了由于不同控制单元之间的通信引起的延迟时间，并且监测可以特别快速地应对。
在本发明的另一优选实施例中，液压阀布置在加压装置与无压力的制动流体储器或压力介质储存容器之间。特别地，液压阀直接布置在这些部件之间。以这种方式，一旦检测到出现的压力峰值，可以特别快速地实现压力降低。
在本发明的另一个优选实施例中，液压阀包括制动系统的车轮制动器的至少一个入口阀。这里，不是简单地打开入口阀，而是减小入口阀的控制电流。出于冗余的原因，入口阀是常开阀。也就是说，向入口阀供应电流以使之关闭并保持在关闭位置。从面向加压装置一侧的高压力到面向车轮制动器一侧的低压力的压力差尝试将阀压开。关闭电流抵消该力并将阀保持在关闭位置。然而，根据设置的关闭电流，存在液压压力，由此入口阀不再以密封方式保持并且液压体积可以通过。入口阀的关闭电流然后减小：特别是减小到在正常操作中仍保持液压阀关闭的值，但允许液压体积在对应于压力峰值(100巴至300巴)的压力值下通过。
此外，该目的通过一种用于机动车辆的制动系统来实现，该制动系统被配置为执行上述方法之一。
本发明的其他特征、优点和可能的应用也由对示例性实施例的以下描述和附图中得出。所描述和/或图示描绘的所有特征单独地并且以任何组合、同时独立于其在权利要求中的总结或其引用而属于本发明的主题。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的制动系统，
图2示意性地示出了图1的制动系统的电子架构，
图3示意性地示出了根据本发明的第二实施例的制动系统，
图4示出了根据本发明的商的示例性测量值，
图5示出了图4的示例性测量值的平均导数。
具体实施方式
图1所示的机动车辆的制动系统包括四个可液压致动的车轮制动器8a-8d。制动系统包括：制动主缸2，该制动主缸可以借助于操作踏板或制动踏板1致动；行程模拟器或模拟装置3，该行程模拟器或模拟装置与制动主缸2相互作用；压力介质储存容器4，该压力介质储存容器处于大气压力下；可电控的加压装置5；以及针对各车轮的制动压力调制阀，这些车轮自己的制动压力调制阀根据示例被配置为入口阀6a-6d和出口阀7a-7d。此外，制动系统包括电子控制调节系统12，该电子控制调节系统包括用于对制动系统的可电致动的部件进行操控的多个控制单元。
根据该示例，车轮制动器8a指配给左前车轮(FL)，车轮制动器8b指配给右前车轮(FR)，车轮制动器8c指配给左后车轮(RL)，车轮制动器8d指配给右后车轮(RR)。
制动主缸2在壳体16中具有界定液压压力腔室17的制动主缸活塞15，并且构成单回路制动主缸。压力腔室17接纳复位弹簧9，该复位弹簧在制动主缸2未被致动的情况下将活塞15定位在起始位置。
压力腔室17首先经由构造在活塞15中的径向孔和相应的压力平衡管线41连接到压力介质储存容器4，其中，径向孔可以通过活塞17在壳体16中的相对运动而被关闭。其次，压力腔室17借助于液压管线区段(也称为第一供给管线)22连接到制动供应管线13，入口阀6a-6d的入口端口连接到该制动供应管线。制动主缸2的压力腔室17因此连接到所有入口阀6a-6d。
在本实施例中，在压力平衡管线41中或者在压力腔室17与压力介质储存容器4之间的连接中没有布置阀，特别是没有布置可电致动或可液压致动的阀并且没有布置止回阀。
作为替代，诊断阀(特别是常开的)可以被包含在压力平衡管线41中或者制动主缸2与压力介质储存容器4之间，优选地是常开诊断阀与朝向压力介质储存容器4关闭的止回阀的并联连接。
在连接到压力腔室17的供给管线22与制动供应管线13之间布置有隔离阀23，或者压力腔室17经由具有隔离阀23的第一供给管线22连接到制动供应管线13。隔离阀23被配置为可电致动的、优选地常开的、2/2路阀。隔离阀23允许压力腔室17与制动供应管线13之间的液压连接被切断。
活塞杆24将由踏板致动引起的制动踏板1的枢转运动耦合到制动主缸活塞15的平移运动，制动主缸活塞的致动行程由位移传感器25检测，该位移传感器优选地具有冗余配置。结果是，对应的活塞行程信号是制动踏板致动角度的量度。它代表了车辆驾驶员的制动需求。
连接到第一供给管线22的压力传感器20检测由于活塞15的位移而在压力腔室17中建立的压力。此压力值同样可以被评估以表征或确定车辆驾驶员的制动需求。作为压力传感器20的替代，也可以使用力传感器20来确定车辆驾驶员的制动需求。
根据该示例，模拟装置3具有液压构造并且液压地联接到制动主缸2。模拟装置3例如主要包括模拟器腔室29、模拟器后腔室30以及模拟器活塞31，该模拟器活塞将这两个腔室29、30彼此隔开。模拟器活塞31通过弹性元件33(例如模拟器弹簧)支撑在壳体上，该弹性元件被布置在模拟器后腔室30(根据该示例是干的)中。根据该示例，液压模拟器腔室29借助于优选地可电致动的、优选地常闭的模拟器启用阀32连接到制动主缸2的压力腔室17。
对于可液压致动的车轮制动器8a-8d，制动系统或制动器系统包括入口阀6a-6d和出口阀7a-7d，这些入口阀和出口阀经由中心端口成对液压地连接在一起并且连接到车轮制动器8a-8d。朝向制动供应管线13打开的止回阀(未详细示出)各自并联连接到入口阀6a-6d。出口阀7a-7d的出口端口经由共用回流管线14连接到压力介质储存容器4。
可电控的压力提供装置5被配置为液压缸/活塞组件(或单回路的、电动液压致动器(直线致动器))，该液压缸/活塞组件的活塞36可以由示意性地指示的电动电机35与连接在二者间的同样示意性地展示的旋转/平移传动机构39致动。活塞36界定了压力提供装置5的单个压力空间37。用于检测电动电机35的转子位置的仅示意性地指示的转子位置传感器由附图标记44表示。这可以用于评估当前转速。
管线区段(也称为第二供给管线)38连接到可电控的加压装置5的压力空间37。供给管线38经由可电致动的、优选地常闭的顺序阀26连接到制动供应管线13。顺序阀26允许可电控的压力提供装置5的压力空间37与制动供应管线13(以及因此入口阀6a-6d的入口端口)之间的液压连接以受控的方式打开和关闭。
由活塞36对封闭在压力空间37中的压力介质的作用力产生的致动器压力被供给到第二供给管线38中。在“线控制动”操作类型中、特别是在制动系统的无故障状态下，供给管线38经由顺序阀26连接到制动供应管线13。以这种方式，在正常制动期间，由于活塞36的向前和向后运动，所有车轮制动器8a-8d发生车轮制动压力建立和压力降低。
在通过活塞36的向后运动而实现压力降低的情况下，先前从压力提供装置5的压力空间37移位到车轮制动器8a-8d中的压力介质以相同的方式再次流回到压力空间37中。
作为替代，可以借助于入口阀6a-6d、出口阀7a-7d以针对单独车轮的方式简单地设置不同的车轮制动压力。在相应的压力降低的情况下，经由出口阀7a-7d排放的压力介质部分经由回流管线14流入压力介质储存容器4中。
在顺序阀26关闭的情况下，通过活塞36的缩回，可以将压力介质补充到压力空间37中，这是由于压力介质可以从容器4流出、经由具有沿到致动器5的流动方向打开的止回阀53的管线42进入到致动器压力空间或压力空间37中。根据该示例，在活塞36未致动的状态下，压力空间37另外经由一个或多个吸气孔连接到压力介质储存容器4。当活塞36沿致动方向27(充分)被致动时，压力空间37和压力介质储存容器4之间的这种连接被断开。
在制动供应管线13中，布置有可电致动的常开回路隔离阀40，制动供应管线13可以借助于该隔离阀被分成第一管线区段13a和第二管线区段13b，该第一管线区段(经由隔离阀23)连接到制动主缸2，该第二管线区段(经由顺序阀26)连接到压力提供装置5。第一管线区段13a连接到车轮制动器8a、8b的入口阀6a、6b，并且第二管线区段13b连接到车轮制动器8c、8d的入口阀6c、6d。
在回路隔离阀40打开的情况下，制动系统为单回路设计。通过将回路隔离阀40关闭，特别是以适合情况的方式控制的制动系统可以被划分或裂分为两个制动回路I和II。这里，在第一制动回路I中，制动主缸2(经由隔离阀23)仅连接到前车桥VA的车轮制动器8a、8b的入口阀6a、6b，并且在第二制动回路II中，压力提供装置5(在顺序阀26打开的情况下)仅连接到后车桥HA的车轮制动器8c和8d。
在回路隔离阀40打开的情况下，所有入口阀6a-6d的入口端口可以借助于压力供应管线13供应压力，该压力在第一操作类型(例如，“线控制动”操作类型)中对应于由压力提供装置5提供的制动压力。在第二操作类型中(例如，在无电流备用操作类型中)，制动供应管线13可以被加载制动主缸2的压力腔室17的压力。
制动系统有利地包括用于确定压力介质储存容器4中的压力介质液位的液位测量装置50。针对借助回路隔离阀40实现的回路分离的情况识别有利地经由液位测量装置50进行。
根据该示例，液压部件(即制动主缸2、模拟装置3、压力提供装置5、阀6a-6d、7a-7d、23、26、40和32以及包括制动供应管线13的液压连接)一起布置在(单个)液压控制调节单元60(HCU)中。液压控制调节单元60被指配有具有多个控制单元的电子控制调节系统(ECU)12。液压控制调节单元60以及电子控制调节单元12优选地配置为一个单元(HECU)。
制动系统包括用于检测由压力提供装置5提供的压力的压力传感器19或系统压力传感器。这里，从压力提供装置5的压力腔室37观看，压力传感器19布置在顺序阀26的下游。
图2示出了图1的制动系统的控制系统12。该控制系统包括两个单独的控制单元45、46，每个控制单元被设计成控制和调节制动系统的部分区域。作为这里被命名的控制器，电机控制单元包括调节加压装置的电机49的电机控制器47。除了被命名的阀控制器48之外，阀控制装置46包括用于读取系统压力传感器50的电子器件。两个控制单元可以经由接口彼此通信。如果执行依赖于压力传感器50的数据的调节操作以避免压力峰值，则不得不在两个控制单元46和47之间执行通信，以便在电机控制器47中执行干预。这种类型的通信导致延迟，其结果是不能足够快地防止压力峰值。根据本发明，该方法可以仅在电机控制单元45上执行。
图3示出了另一优选实施例中的制动系统。制动系统包括三个模块70、72、74，每个模块包括单独的控制调节单元80、82、84。模块70包括被配置为具有主腔室90和副腔室92的串联制动主缸的制动主缸2以及模拟器或模拟装置3。借助于模拟器启用阀32，主腔室90可以在线控模式中连接到模拟器腔室29。制动主缸的两个腔室90、92可以液压地连接到压力介质储存容器4a。该容器中的分隔壁100确保了，即使在分别连接到腔室90、92的两个制动回路I、II之一泄漏的情况下，压力介质仍可用于另一制动回路。模块80的控制调节单元80主要用于对阀32进行控制。
该制动系统具有驾驶员制动请求检测装置，该装置包括踏板行程传感器25和用于测量制动主缸中的压力的压力传感器20。具有控制调节单元82的第二模块72包括压力提供装置5和两个顺序阀26a、26b，压力提供装置5的压力空间37可以借助于这两个顺序阀液压地连接到车轮制动器。此外，第二模块包括一个转子位置传感器44和用于测量主腔室90中的压力的压力传感器20。在线控制动模式下，两个腔室90、92可以借助于隔离阀23a、23b与车轮制动器液压地断开连接，结果是，在打开的模拟器启用阀22的情况下，驾驶员将制动流体从主腔室90移出而进入模拟器腔室29中。
压力腔室37液压地连接到压力介质储存容器4b，并且可以从该压力介质储存容器补充制动介质，其中，通过止回阀120，防止压力介质从压力腔室37回流到容器4b中。
如果隔离阀23a、23b在线控操作期间关闭并且将制动主缸2与车轮制动器8a-d断开液压连接，则多余的制动体积可以经由管线124和排放阀122的打开而输送到容器4b中。
中间壁130设置在压力介质储存容器4b中，当填充液位下降到低于中间壁130的高度时，中间壁130限定两个单独的腔室。控制调节单元82用于对压力提供装置5和阀26a、26b、23a、23b、122进行致动。
具有控制调节单元84的第三模块74包括指配给车轮制动器的入口阀6a-d和出口阀7a-d。在每个制动回路中分别设置有泵140、142，泵可以分别经由抽吸路径中的泵顺序阀160、162液压地连接到压力提供装置。
借助溢流阀150、153可以设置借助相应的泵140、142所能建立的压力。如果泵140、142输送过多的体积并且压力升高，则该阀150、152被压开，并且泵腔中的压力仍然能够通过该阀150、152及其流量来调节。
此外，在两个制动回路中的每个中分别设置有低压蓄能器164、166。分别借助止回阀168、170防止压力介质沿出口阀7a-d的方向从泵140、142的输送回路流出。控制调节单元84用于对泵140、142和阀67a-d、7a-d、160、162、150、152进行致动。此外，模块74包括系统压力传感器19。
两个压力介质储存容器4a、4b液压地连接到共用压力介质储存容器4。
在此制动系统中，压力提供装置5用于提供系统压力，而泵140、142特别地用于调节操作并通过压力提供装置5辅助压力建立。
三个控制调节单元80、82、84在信号侧彼此连接，特别是经由CAN总线彼此连接。
于是可以有利地在第二控制单元82上实施根据本发明的方法。该方法对直线致动器5进行调节并且因此特别地包括转子位置传感器44的数据。如果ECU 2 82确定扭矩与转速的商的跃变，则它可以特别地打开排放阀122，该排放阀在相同电路板上被控制。因此，压力峰值的出现被高度快速地应对。
图4通过示例示出了直线致动器的测得的扭矩与转速的商。在正常操作中(测量值的前部范围)，商的值波动在大约0.5mNm/rpm。一旦入口阀突然关闭，商的值便急剧上升并超过1.5mNm/rpm的第一阈值。然后系统假设压力峰值并启动相应的对策。
图5示出了商的梯度203的评估。数据是通过对图4的商求导计算的并进行时间平均。在正常操作中，这些值在第二阈值204以下波动。一旦入口阀关闭，梯度迅速增加并超过第二阈值204，并且相应的对策被启动。
因此，根据本发明的方法确保了即使在将控制器划分成多个控制单元的冗余制动系统的情况下也可靠地避免压力峰值，并且因此可以延长液压部件的使用寿命。
附图标记清单：
1 制动踏板
2 制动主缸
3 模拟装置
4 压力介质储存容器
5 加压装置
6a至d入口阀
7a至d出口阀
8a至d车轮制动器
9 复位弹簧
12 控制系统
13 制动供应管线
14 回流管线
16 壳体
17 压力腔室
19 系统压力传感器
20 主缸压力传感器
22 第一供给管线
23 隔离阀
24 活塞杆
25 位移传感器
26 顺序阀
29 模拟器腔室
30 模拟器后腔室
31 模拟器活塞
32 模拟器启用阀
33 弹性元件
35 活塞
36 电机
37 压力空间
38 供给管线
39旋转/平移传动机构
40 回路隔离阀
41 压力平衡管线
42 管线
44 转子位置传感器
45 电机控制单元
46 阀控制单元
47 电机控制器
48 阀控制器
49 电机
50 系统压力传感器模块
70 第一模块
72 第二模块
74 第三模块
80 第一控制单元
82 第二控制单元
84 第三控制单元
90 主腔室
92 副腔室
120 止回阀
122 排放阀
124 管线
130 中间壁
140 第一泵
142 第二泵
150 第一溢流阀
152 第二溢流阀
160 第一泵顺序阀
162 第二泵顺序阀
164 第一低压蓄能器
166 第二低压蓄能器
168 第一止回阀
170 第二止回阀
201商扭矩/转速
202 第一阈值
203 商的导数
204 第二阈值

Claims (12)

1.一种用于在包括电操作的加压装置(5)的液压制动系统中减小压力峰值的方法，其特征在于，测量加压装置(5)的驱动阻力变量、特别是扭矩，测量加压装置(5)的速度变量，计算驱动阻力变量与速度变量的商(201)，监测所确定的商(201)是否出现跃变，在确定出现跃变的情况下，降低加压装置(5)的速度要求和/或操控一液压阀(6，122)以实现压力降低。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，加压装置(5)被配置为直线致动器。
3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，如果所计算的商(201)的绝对值超过第一阈值(202)，则识别出跃变。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，第一阈值(202)为1mNm/rpm到2mNm/rpm。
5.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，存储所述商(201)的时间曲线，其中，如果在所存储的曲线中所计算的商(201)的梯度(203)超过第二阈值(204)，则识别出跃变。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，第二阈值(204)为0.1Nm/rpm*sec到0.3Nm/rpm*sec。
7.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，存储所述商(201)的时间曲线，其中，如果在所存储的曲线中所计算的商(201)的曲率超过第三阈值，则识别出跃变。
8.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，液压阀(122)的所述操控使之至少部分地打开。
9.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，液压阀(122)的所述操控由还用于调节加压装置的同一控制单元执行。
10.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，液压阀(122)布置在加压装置(5)与无压力的制动流体储器(4)之间。
11.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，液压阀包括制动系统的车轮制动器(8)的至少一个入口阀(6)，其中使入口阀(6)的控制电流减小。
12.一种用于机动车辆的制动系统，其特征在于，该制动系统被配置为执行如权利要求1至11之一所述的方法。
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