CN117719475A - 用于操作车辆制动系统的方法及车辆制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于操作车辆制动系统的方法及车辆制动系统。该系统包括车辆制动器、电液行车制动装置和电动驻车制动装置。驻车制动装置具有由电动马达驱动的主轴驱动器，行车制动装置和/或驻车制动装置作用在制动活塞上。该方法确定附加制动流体体积以在施加驻车制动装置时确保驻车制动器的目标夹紧力，并包括：借助计数机构检测被致动的电动马达的机器信号的每单位时间的信号振荡的次数；借助数据处理单元至少基于信号振荡的次数确定由电动马达移位的制动活塞的活塞位置和/或活塞速度；借助数据处理单元至少基于活塞位置和/或活塞速度确定活塞腔室的置换腔室容积；和至少基于置换腔室容积、活塞腔室的总容积和目标夹紧力确定附加体积量。

Description

用于操作车辆制动系统的方法及车辆制动系统

技术领域

本发明涉及一种用于操作车辆制动系统的方法以及用于车辆的车辆制动系统，其中，该车辆制动系统包括至少一个车辆制动器、电液行车制动装置和电动驻车制动装置。

背景技术

当施加既可通过电动驻车制动装置又可通过电液行车制动装置致动的车辆制动器时，如果所需的力超过可由驻车制动装置单独施加的最大夹紧力，则通常由这两个装置提供用于驻车制动而施加的夹紧力。这里，驻车制动装置已经引起车辆制动器的制动活塞平移运动，由此车辆制动器的活塞腔室中的为制动流体提供的压力条件受到影响。

这里，电液行车制动装置将被理解为车辆制动系统的在车辆行驶时实现正常的制动功能制动部件。换言之，行车制动装置是这样的制动部件，该制动部件在车辆以寻常方式行驶的同时，当驾驶员或驾驶员辅助系统例如通过制动踏板触发制动命令时被致动。

这里，电动驻车制动装置将被理解为通常在触发驻车制动指令时被致动的另外制动部件，例如所谓的手刹。这意味着驻车制动装置大体上旨在确保车辆即使在倾斜的路面上也能安全停止，特别是在驾驶员不在的情况下。

然而，驻车制动装置在某些情况下可能不足以可靠地执行用于车辆的驻车制动命令。例如，如果车辆停在斜坡上，则必须另外激活行车制动装置，以便在车辆制动器的制动衬块上施加夹紧力的附加子分量，使得与由驻车制动装置引起或作用的夹紧力的子分量存在叠加，这能够确保车辆静止不动。这里，应该考虑的是，电动驻车制动装置的主轴驱动器在自锁状态下能够保持比其自身所能实现的更高的夹紧力。这意味着，通过同时地使用驻车制动装置和行车制动装置，总体上可以获得更高的夹紧力，并且这些夹紧力随后可以通过驻车制动装置(即通过处于自锁状态的主轴驱动器)来保持，即使车辆的点火可以被解除。

对于车辆的驻车情况，取消了通过由行车制动装置传送的制动流体来维持制动活塞的活塞腔室中的压力，以避免在泄漏事件中夹紧力丧失。

此外，由于外部影响，所需的夹紧力通常也是可变的。例如，夹紧力取决于车辆的倾斜度，其中通常还存在下坡力，结果是要提供更高的目标夹紧力，以便可靠地确保车辆的驻车位置。因此，由电液行车制动装置产生的夹紧力的力分量通常也是可变的。

其结果是，需要提供在形成电液行车制动装置基础的制动流体的体积流量(volume flow)的控制。作为首要标准，必须调节制动流体的体积流量，使得考虑到驻车制动装置的力分量超过与安全裕度相结合的所需的目标夹紧力。

在已知的方法中，用于车辆制动器的制动活塞的活塞腔室中的压力是通过压力传感器检测的，然后，确定待传送以及施加的附加体积量，以便在活塞腔室中建立液压压力，该液压压力与驻车制动装置一起，在制动活塞上施加高于目标夹紧力的夹紧力。然而，合适的压力传感器是昂贵的，并且具有缓慢的响应行为。此外，所能达到的控制质量是有限的。

因此，需要消除或至少减少现有技术的缺点。

发明内容

该目的通过如下所述的主题来实现。在以下描述中指示了有利的实施方式，其中的每一者均可以单独地或以(子)组合的形式表示本公开的各方面。一些方面将涉及方法来解释，而另一些方面将涉及装置来解释。然而，这些特征可以相互交换。

根据一个方面，提供了一种用于操作车辆制动系统的方法。该车辆制动系统具有：具有制动活塞的车辆制动器；电液行车制动装置；以及电动驻车制动装置，其具有由电动马达驱动的主轴驱动器。所述电液行车制动装置和/或所述电动驻车制动装置作用在所述制动活塞上。该方法确定待由所述电液行车制动装置传送的附加制动流体体积，以确保在施加所述驻车制动装置时用于所述车辆制动器的制动衬块的目标夹紧力。该方法至少包括以下步骤：

借助计数机构来检测为了施加所述驻车制动装置而致动的所述电动马达的机器信号的每单位时间的信号振荡的次数(步骤A)。

借助数据处理单元至少基于在步骤A中检测到的所述信号振荡的次数来确定由所述电动马达移位的所述制动活塞的活塞位置和/或活塞速度(步骤B)。

借助所述数据处理单元至少基于在步骤B中确定的所述活塞位置和/或所述活塞速度来确定所述制动活塞的活塞腔室的由所述制动活塞置换的腔室容积(步骤C)。

至少基于在步骤C中确定的所置换的腔室容积、用于所述制动流体的所述活塞腔室的总容积和所述目标夹紧力来确定待传送的所述制动流体的附加体积量(步骤D)。

根据本方法，与已知方法相比，可以有利地提高用于确定为了超过所述目标夹紧力而待传送的制动流体的所述附加体积量的控制质量。结果是，可以使超过所述目标夹紧力时的安全裕度更小。换言之，可以有利地以这样的精度来确定待传送的制动流体的所述附加体积量，使得较小的活塞行程仍然足以可靠地超过所述目标夹紧力。

与通过压力传感器检测机械量(例如压力)的情况下可实现的相比，可以更快、更可靠地评估电信号，这里是评估电动马达的机器信号。因此，可以缩短控制时间并提高控制精度。因此，与已知的方法相比，该方法的控制质量得到了改进。其基础是检测电动马达的机器信号的信号振荡，这使得能够确定用于所述电动马达的至少一个部件的速度和/或位置，例如转子的旋转速度或旋转角度。由于所述电动马达通过所述主轴驱动器以扭矩传递方式与所述制动活塞联接，因此可以确定其位置和/或速度，由此可以计算在所述制动活塞平移时置换的腔室容积。

这里，所述夹紧力可以被理解为所述制动衬块借以压靠制动盘转子的力。可选地，相对于所述制动盘转子的夹紧力可以分布在多个制动衬块上。所述夹紧力可以由所述行车制动装置或所述驻车制动装置产生，或者通常由所述行车制动装置和所述驻车制动装置共同产生。

由于较高的控制质量可能导致较短的活塞行程，因此由所述制动活塞的平移产生的所述夹紧力超过目标夹紧力的量比迄今为止所知的小。因此，实际施加的所述夹紧力与所述目标夹紧力之间的差比迄今为止所知的更小。结果，受到由制动活塞施加的夹紧力的所述制动衬块以较低的接触力压靠在所述制动盘转子。然而，所述接触力足够高，使得能够可靠地施加所述驻车制动装置，也就是说，能够实现所述驻车制动装置的自锁，更具体地，实现所述主轴驱动器的自锁，从而以持久的方式确保所述目标夹紧力(直到自锁被释放为止)。总体而言，降低了导致高部件负载(成本、重量、磨损)的所述夹紧力公差。

这还导致了当所述制动器释放时产生的残余摩擦扭矩比迄今为止已知的更低。所述残余摩擦扭矩描述了所述制动衬块与所述制动盘转子之间仍然发生摩擦的状态，这取决于所述制动衬块的确切位置，尽管所述制动活塞被向后引导而导致了所述制动衬块缩回。其原因在于所述车辆制动器的部件的弹性变形。然而，如果缩短了所述活塞行程来超过所述目标夹紧力，则所述残余摩擦扭矩仅发生在所述制动衬块(因此也发生在制动活塞)的缩短的平移行程路径内。结果，残余摩擦扭矩总体上在其幅度和所述制动活塞的行进路径(沿着该路径发生摩擦扭矩)方面都减小了。

因此，总的来说，可以使用成本较低的致动器用作所述驻车制动装置。

此外，较高的控制质量确保了可以避免不正确的控制，在初始确定的待传送的附加制动流体量由于低控制质量而太小的情况下会发生的不正确控制，从而需要附加拧紧所述制动活塞以超过所述目标夹紧力。

通过本方法，可以避免昂贵的、性能不定的以及缓慢的压力传感器，这些传感器根据其他方法被用于检测所述制动活塞的所述活塞腔室中的压力。

这里，所述数据处理单元可以特别地包括集成电路。所述数据处理单元尤其可以是处理器或控制器的一部分。

这里，所置换的腔室容积被理解为所述制动活塞的所述活塞腔室的由所述制动活塞的平移而循环的部分容积。

这里，所述制动活塞的所述活塞腔室的总容积不限于所述活塞腔室。所述活塞腔室的总容积还可以包括所述活塞腔室的供给管线的相应容积。

可选地，在步骤A中通过异步计数器检测所述信号振荡。异步计数器可以可靠地识别通常随时间变化的信号(这里是电动马达的机器信号)中的极限，例如最大值、最小值、转换时间或阈值条件。

所述机器信号尤其可以是用于至少一个部件(例如线圈)的所述电动马达的开关信号。

例如，可以通过与所述电动马达相关联的电流控制器来提供所述机器信号。因此，可以通过机器信号来确定所述电动马达的部件(例如所述转子)的位置。

由于所述电动马达以扭矩传递方式与所述制动活塞联接，因此通常可以确定所述制动活塞的活塞速度和/或活塞位置。

特别地，所述电动马达可以包括电机，例如可以是直流电机，特别是无刷直流电机。

优选地，通过所述异步计数器检测到的所述信号振荡用于确定所述电动马达的转子角位置和/或用于确定机器特征。在步骤B中考虑如此确定的所述转子角位置和/或者如此确定的所述机器特征以用于确定所述制动活塞的活塞位置和/或活塞速度。

通常，尽管所有电动马达都供应有额定的机器特征，但在运行过程中，这通常是可变的，这取决于运行条件(例如温度)。通过使用检测到的信号振荡并通过确定所述机器特征或确定所述转子角位置，系统作为一个整体被适用于特定的时间相关条件。从而提高了用于确定待传送的制动流体的所述附加体积量的控制质量。

可选地，在步骤B中考虑机器模型。该机器模型通常独立于所施加的电压和所施加的电流来描述所述电动马达，特别是在将电激活和提供转矩的输出联接方面。然而，特定的操作条件(例如温度)可能会影响机器模型。通过所述转子角位置或所述机器特征(其可以在特定时间点通过检测到的信号振荡来确定)，所述机器模型可以针对该时间点精确地确定，而与通常随时间变化的操作条件无关。如果随后在确定所述活塞速度或所述活塞位置时考虑所述机器模型，则可以进一步提高确定待传送的制动流体的所述附加体积量的控制质量。

特别优选地，在步骤B中考虑所述主轴驱动器的传动比和所述车辆制动器的壳体的刚度。该刚度例如可以表明当所述夹紧力施加于所述制动衬块上时所述车辆制动器的各个部件在多大程度上可弹性地变形。因此可以实现关于所述目标夹紧力要考虑的安全裕度。所述主轴驱动器的传动比可以被用于根据所述电动马达的部件(例如转子)的位置来确定所述制动活塞的精确位置，该部件位置通过检测到的信号振荡而已知。

根据一个实施方式，所述数据处理单元与所述电液行车制动装置相关联。然后，所述电动驻车制动装置通过通信装置与所述数据处理单元联接。所述数据处理单元从所述驻车制动装置接收至少在步骤A中检测到的所述信号振荡的次数。这允许所述驻车制动装置和所述行车制动装置大体上彼此独立地产生和实现。所述驻车制动装置与所述行车制动装置的所述数据处理单元之间的数据通信确保了检测到的信号振荡可被用于所述数据处理单元。然后，所述数据处理单元可以执行如上所述的至少步骤B至步骤D。这使得例如可以从不同的制造商处获得所述驻车制动装置和所述行车制动装置。在这方面，所述通信装置还可以包括软件接口。

总体来说，本方法的至少步骤B至步骤D是计算机实现的。可选地，步骤A也可以是计算机实现的，例如，如果所述机器信号包括由电流控制器提供的用于所述电动马达的激活信号的话。在该情况下，可以设置不同的数据处理单元，例如与所述驻车制动装置和所述行车制动装置分开设置，以便一方面执行步骤A，另一方面执行步骤B至步骤D。

优选地，所述电动马达的机器信号是通过将所述电动马达的电流信号和电压信号组合获得的。如果所述电动马达由通常可以在不同的操作模式(例如马达/电动机模式和发电机模式)下操作的电动马达器提供，则所述电流信号和所述电压信号的组合是特别有利的。在该情况下，可以特别地根据特定的操作模式在所述电流信号和所述电压信号之间切换。因为机器在特定电压或特定电压范围内操作，所以在该情况下所述电压信号是恒定的。因此，所述机器的电压信号在马达/电动机模式下没有表现出任何明显的可分析的信号振荡。在该情况下，所述电流信号可以被用于检测所述信号振荡。相反，如果所述机器在发电机模式下使用，则由于感应电压，所述电压信号表现出明显的可分析信号振荡。因此，有利地可以在所述电流信号与所述电压信号之间切换，以检测所述信号振荡。

可选地，所述电流信号和所述电压信号也可以通过数学运算(例如加法、减法、乘法或除法)进行组合。通常，多个这些数学运算也可以被用于将所述电流信号和所述电压信号组合。

特别优选地，所述电流信号和所述电压信号相加在一起。然后，相加的组合信号在所述机器的马达/电动机模式和发电机模式中都表现出可分析的信号振荡。

可选地，可以考虑组合信号的标准化。因此，可以使用标准的更简单的电路，以便能够以与时间无关的方式检测所述信号振荡，因为该电路不必考虑任何幅度变化。还可以附加地执行标准化，以用于将所述电流信号和所述电压信号进行组合。例如，可以通过将组合的信号乘以标准化因子来确保标准化。

在一个实施方式中，对所述机器信号进行调节。所述机器信号的调节可以被理解为特别是滤波器机构(例如带通滤波器)的应用。因此，确保了在调节方面仅允许特定频率范围的频率分量通过，而将其他频率分量至少强烈衰减。因此可以滤除待分析的所述机器信号中的干扰分量。此外，减少了对所述信号振荡进行分析的电路的要求。

优选地，所述机器信号的调节是根据估计的旋转角信号来执行的。所述旋转角信号可以是所述电动马达的旋转频率或旋转速度。所述电动马达或所述电机的旋转速度通常是可变的。为了补偿这种可变性，可以根据所估计的旋转角信号进行调节。这导致根据需要对机器信号进行滤波，从而提高了信号质量。例如，带通滤波器的中频可以根据旋转角信号进行调整(自适应带通滤波)。

可选地，通过对所述电流信号和所述电压信号进行建模来确定所估计的旋转角信号。为此，优选地使用所述电动马达的数学模型。因此，可以根据所述电流信号和所述电压信号以及已知参数(例如所述电动马达的电动马达常数KM和总电阻RG)来估计所述旋转角信号。例如，根据公式ω＝(U–RG*I)/KM，可以针对电流信号的瞬时信号值I和电压信号的瞬间信号值U确定瞬时角速度ω。然后，所述电动马达的瞬时角速度ω可以以已知的方式转换为直流电机的瞬时旋转频率，该瞬时旋转频率被用作所估计的旋转角信号。

总电阻RG由所述电动马达的线路和连接电阻以及内部电阻给出。

在一个实施方式中，所述行车制动装置还具有至少一个控制阀，该至少一个控制阀与用于所述制动流体的与所述制动活塞相关联的活塞腔室以及所述制动流体储存器流体联接。然后，该方法被用于施加或释放所述驻车制动装置，并且至少包括以下步骤：

通过至少基于在步骤D中确定的待由所述电液行车制动装置传送的制动流体的所述附加体积量来控制和/或调节所述控制阀而允许所述制动流体进入所述活塞腔室(步骤E)。

所述控制阀与所述电液行车制动装置相关联。所述控制阀可以被用于将制动流体引入到所述活塞腔室或者从所述活塞腔室将其排出。所述控制阀特别地至少间接地与所述数据处理单元联接。还可以想到的是，为所述控制阀提供控制器，使得所述控制阀的控制是基于所述控制器从所述数据处理单元接收到的数据进行的。

最终，所述控制阀允许调节所述制动活塞的位置，使得所述活塞腔室的随后被置换的容积与待传送的制动流体的所述附加体积量相对应。因此，可以缩短所述活塞行程，从而减少所述车辆制动器的磨损。

可选地，在已经供应待传送的制动流体的所述附加体积量并且已经超过目标夹紧力之后，在所述电动马达同时被驱动时，再次减小所述活塞腔室中的液压压力，从而使所述主轴驱动器发生自锁。在所述液压压力减小期间或之后，所述电动马达被切换到非激活状态，从而不会产生进一步的夹紧力。尽管为了能够施加足够的夹紧力从而能够超过所述目标夹紧力而可能必需行车制动装置，但是所述主轴驱动器可以适于能够在所述自锁状态下保持如此高的夹紧力，即使构成所述主轴驱动器的基础的所述电动马达随后被切换到非激活状态也是如此。

这里，所述自锁描述了所述驻车制动装置的主轴和主轴螺母之间的机械阻塞状态。由于所述主轴螺母在所述自锁状态下保持其位置，并且由于所述主轴螺母与所述制动活塞机械地联接，因此一旦实现所述主轴驱动器的自锁，所述制动活塞也保持其活塞位置。这与所述制动流体是否从所述活塞腔室排出无关。因此，即使所述车辆制动器就所述电动马达而言断电，也可以通过闭合的制动器来确保车辆的静止位置。

优选地，引入到所述活塞腔室中的制动流体在朝向所述制动流体储存器的方向上被释放压力，或者被排放到所述制动流体储存器中，并且在实现所述主轴驱动器的自锁之后所述电动马达被断电。

这不仅意味着一旦所述主轴驱动器实现自锁，所述驻车制动装置的电动马达就可以断电，而且意味着所述活塞腔室中的制动流体可以被释放压力，或者从所述活塞腔室排出。因此，所述车辆制动器既断电又释放所述活塞腔室的压力，并且仍然可以通过闭合的制动器确保车辆的驻车配置。因此，减少了由于所述活塞腔室泄漏而导致制动流体损失的风险。

或者，在所述活塞腔室中的所述制动流体被释放压力之前，所述驻车制动装置可以首先被停用(所述电动马达断电)。

可选地，为了释放处于自锁状态的所述驻车制动装置，制动流体被引入到所述活塞腔室中，并且在活塞腔室中建立液压压力，使得通过所述行车制动装置和所述驻车制动装置施加的所述夹紧力增加到高于与所施加的驻车制动装置相对应的夹紧力，直到所述主轴驱动器的自锁被释放。然后，所述电动马达在所述驻车制动装置的释放方向上致动。这里所施加的驻车制动装置涉及处于自锁状态的所述主轴驱动器。为了释放自锁，通常需要施加大于与自锁的主轴驱动器的夹紧力相对应的夹紧力。为此，除了所述驻车制动装置之外，这里有利地使用所述行车制动装置。因此，可以使所述驻车制动装置的致动器更小。这导致了重量和成本的节省。

根据另一方面，还提供了一种车辆制动系统，该车辆制动系统包括：具有制动活塞的车辆制动器；电液制动装置；电动驻车制动装置，其具有由电动马达驱动的主轴驱动器。所述电液行车制动装置和/或所述电动驻车制动装置作用在所述制动活塞上。所述车辆制动系统包括计数机构和至少一个数据处理单元，所述车辆制动系统适于通过该计数机构和该数据处理单元执行如上所述的方法。

根据另一方面，还提供了一种具有命令的程序代码，所述命令在被所述数据处理单元执行时使上述车辆制动系统执行同样已经描述的方法。

根据另一方面，还提供了一种具有如上所述的机电制动器的车辆。

可选地，该车辆可以尤其包括机动车辆，也就是说道路车辆。或者，该车辆也可以包括其他类型的车辆，例如飞机、船舶、两轮车、摩托车等。总体而言，这里，车辆被理解成被配置用于在不同目的地之间运输物体、货物或人员的装置。车辆的示例有诸如机动车辆、电动车辆、混合动力车辆等的陆基车辆、轨道车辆、飞机或水上飞行器。优选地，在当前上下文中，车辆可以被认为是基于道路的车辆，例如汽车、卡车、公共汽车等。

已经针对不同方面解释的所有特征可以单独地组合，或者与其他方面进行(子)组合。

附图说明

以下将通过附图中所示的示例更详细地描述和解释本公开及其进一步的有利实施方式和发展，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施方式的根据本发明的车辆制动系统的简化示意性剖面图；

图2示出了根据本发明的方法的简化示意图，该方法用于操作根据本发明的一个实施方式的根据本发明的车辆制动系统；

图3示出了根据本发明的一个实施方式的根据本发明的车辆制动系统的车辆制动器在闭合时的简化示意性力-时间曲线；以及

图4示出了根据本发明的一个实施方式的根据本发明的车辆制动系统的车辆制动器在释放时的简化示意性力-时间曲线。

具体实施方式

以下结合附图的详细描述(其中相同的附图标记表示相同的元件)旨在作为对所公开主题的不同实施方式的描述，而不是代表各个实施方式。本公开中描述的每个实施方式均仅用作示例或说明，而不应被解释为相对于其他实施方式是优选的或有利的。

下文中关于示例性实施方式和/或附图公开的所有特征可以单独地或以任何期望的子组合的方式与本公开的各方面的特征(包括优选的实施方式的特征)组合，前提是所得到的特征组合对本技术领域的技术人员是有意义的。

图1示出了根据本发明的车辆制动系统10的简化示意性剖面图。

车辆制动系统10包括车辆制动器14，该车辆制动器具有作为其壳体的一部分的制动卡钳16。

制动卡钳16可相对于轴线24轴向移位。制动卡钳16包围制动盘转子18，该制动盘转子在轴向方向上被两个制动衬块20、22包围。内制动衬块20通过制动活塞26主动地受到夹紧力Fz的作用。

可轴向移位的制动卡钳16确保了外制动衬块22同样受到夹紧力Fz的作用。在此，夹紧力Fz在量方面在内制动衬块20与外制动衬块22之间基本相等地分布。因此，对于两个制动衬块20、22，由于所提供的接触力，因此可以确保与制动盘转子18的摩擦接合，该摩擦接合用于使车辆减速或固定。

这里，车辆制动系统10具有电液行车制动装置12(部分示出)和电动驻车制动装置30。

车辆制动器14包括活塞腔室32，制动流体60可以通过行车制动装置12经由制动管线28引入到活塞腔室32中。这导致活塞腔室32内的压力变化，这可以使制动活塞26在轴向方向上实现平移。这里，制动活塞26相对于车辆制动器14的壳体抗旋转地固定。

活塞腔室32通过至少一个密封件34相对于车辆制动器14的其它部分密封。因此，行车制动装置12适于根据由此引入到活塞腔室32中的制动流体的量或者根据由此在活塞腔室32内产生的制动压力通过制动活塞26在制动衬块20、22上产生夹紧力Fz。

电动驻车制动装置30包括主轴驱动器36，主轴驱动器36具有可绕轴线24旋转的主轴38和相应的主轴螺母40。主轴38支靠在车辆制动器14的壳体上。主轴38的旋转由驻车制动装置30的电动马达42实现。然后，主轴38的旋转导致主轴螺母40沿着轴线24平移移位，主轴螺母40被安装成抗旋转地固定。

因为主轴螺母40通过致动元件44作用在制动活塞26的基部46上，所以可以同样地实现制动活塞26的平移。结果，驻车制动装置30也能够相对于制动盘转子18施加夹紧力Fz。

这里，主轴驱动器36是自锁的。这意味着主轴螺母40可以相对于主轴38机械地固定。由主轴驱动器36确保自锁。

驻车制动装置30具有致动器，该致动器能够实现最大夹紧力Fz-Fest-Max。然而，主轴驱动器36的自锁能够保持甚至这样的夹紧力，该夹紧力比由驻车制动装置30单独可实现的最大夹紧力Fz-Fest-Max大。这意味着，借助于行车制动装置12，可以建立由制动活塞26实现的夹紧力Fz，该夹紧力比单独由驻车制动装置30可实现的最大夹紧力Fz-Fest Max大，并且当主轴驱动器36通过自锁固定时可以保持该夹紧力。结果，提供了将驻车制动装置30的致动器设计得更小的可能性，从而可以节省重量和成本。

这里，轴线24(不考虑侧向力)还对应于车辆制动器14的壳体的缸轴线并且对应于主轴38的旋转轴线，并且还对应于主轴螺母40和制动活塞26平移移位所沿着的基准轴线。

数据处理单元48与驻车制动装置30的电动马达42联接或电连接。数据处理单元48被配置以及编程为检测每单位时间电动马达42的机器信号的信号振荡。

这里，数据处理单元48与行车制动装置12和驻车制动装置30二者联接或电连接。或者，数据处理单元48也可以尤其与行车制动装置12相关联。然后，驻车制动装置30还可以具有其自己的数据处理单元。在该情况下，驻车制动装置30可以与通信装置联接或电连接，以便将至少检测到的信号振荡的次数传输到行车制动装置12的数据处理单元48。由于在驻车制动装置30和行车制动装置12的数据处理单元48之间提供了通信，因此车辆制动系统10的这些部件原则上也可以从不同的供应商处获得并且组合在共同的车辆制动系统中。因此，车辆制动系统10的模块性得以提高。

行车制动装置12具有控制阀52、54、56、58，通过这些控制阀可以控制制动流体60的体积流量。行车制动装置12还包括至少一个制动流体储存器62，对应于调节后的压力的制动流体60可以通过制动压力发生器单元64经由制动管线28从该制动流体储存器62进入车辆制动器14的活塞腔室32。在行车制动装置12的正常操作模式中，制动压力发生器单元64使压力适应于通过踏板66实现的驾驶员输入。

数据处理单元48接收输入信号E1、E2、E3，这些输入信号可以描述例如外部车辆参数，以便从中确定例如目标夹紧力Fz-Soll。

该外部车辆参数例如可以是如下：驾驶员输入，所述驾驶员输入是通过驻车制动开关实现的，以用于致动驻车制动装置；车辆速度，以便于检测车辆何时静止不动；车辆的负载状态和/或车辆将保持静止不动的路面的倾斜度，以调整目标夹紧力Fz-Soll。

控制阀52、54、56、58用于根据其开关位置根据需要调整由车辆制动器的活塞腔室32中的制动流体60施加的压力。为此，数据处理单元48将控制信号S1至S4输出到控制阀52、54、56、58。此外，为了能够影响压力调制，行车制动装置12具有泵68，以便能够将排放到低压蓄能器70中的制动流体60经由制动管线28传送回到车辆制动器14的活塞腔室32中以便积累压力。数据处理单元48将相应的控制信号S5输出到泵68的驱动马达，以便根据需要控制制动流体60的传送。

驻车制动装置30通常用于借助车辆制动器14确保车辆的驻车制动状况。对于驻车制动状况，根据外部车辆参数以持久的方式施加目标夹紧力Fz-Soll，以确保车辆的位置。

驻车制动装置30适于能够实现相对于制动活塞26的最大夹紧力Fz-Fest-Max。然而，对于特定的外部条件，例如车辆定位在斜坡上，可能需要比可由驻车制动装置30实现的最大夹紧力Fz-Fest-Max大的目标夹紧力Fz-Soll。因此，行车制动装置12可以被用于至少暂时地施加附加的夹紧力Fz-Betrieb。

因为行车制动装置12在任何情况下都是车辆制动器14的常规操作所必需的，因此行车制动装置12和驻车制动装置30的联合使用可以提供使用较小致动器用于驻车制动装置30的可能性，从而可以节省成本和重量。

然而，至少如此选择驻车制动装置30的致动器，使得能够由行车制动装置12施加的最大夹紧力Fz-Betrieb-Max和能够由驻车制动装置30实现的最大夹紧力Fz-Fest-Max之和独立于外部条件地大于用于可靠地确保车辆位置的最大目标夹紧力Fz-Soll-Max，也就是说，Fz-Betrieb-Max+Fz-Fest-Max>Fz-Soll-Max。

图2示出了用于操作根据本发明的车辆制动系统10的方法72的简化示意图。可选的方法步骤用虚线表示。

在步骤74中，通过计数机构检测为施加驻车制动装置30而被致动的电动马达42的机器信号的每单位时间的信号振荡次数。

为此，计数机构尤其可以具有异步计数器，该异步计数器适于检测机器信号的特定信号事件，例如最小值、最大值、切换时间或阈值条件。时间单位可以取决于电动马达42的工作频率。因为电动马达42通过主轴驱动器36以扭矩传递的方式作用在制动活塞26上，所以可以至少间接地得出关于制动活塞26的结论。

在步骤76中，通过数据处理单元至少基于在步骤74中检测到的信号振荡的次数来确定由电动马达42移位的制动活塞26的活塞位置和/或活塞速度。用于该目的的数据处理单元可以是驻车制动装置30的数据处理单元。可选地，检测到的信号振荡的次数也可以被传输到行车制动装置12，并且活塞位置和/或活塞速度的确定可以由行车制动装置12中的数据处理单元48来执行。

为了确定活塞位置和/或活塞速度，可以考虑主轴驱动器36的机器模型。例如，可以考虑主轴驱动器36的传动比和车辆制动器14的壳体的刚度，从而改进活塞位置和/或活塞速度的确定。

可选地，电动马达42的至少转子角位置和/或机器特征也可以通过检测到的信号振荡来确定。在确定制动活塞26的活塞位置和/或活塞速度时同样可以考虑这些参数。

制动活塞26的活塞位置和/或活塞速度的了解允许在步骤78中借助于数据处理单元48至少基于在步骤76中确定的活塞位置或活塞速度来确定制动活塞26的活塞腔室32的由制动活塞26置换的腔室容积。由于已知活塞位置和/或活塞速度，可以理解制动活塞26在活塞腔室32内的运动。由此可以确定由制动活塞26置换的腔室容积。因此，由于制动活塞26的运动(制动活塞26延伸以便能够施加夹紧力Fz)，在没有制动流体60的情况下腔室容积的比例是已知的。

结果，可以至少基于在步骤78中确定的置换腔室容积、用于制动流体60的活塞腔室32的总容积和目标夹紧力Fz-Soll来在步骤80中确定待传送的制动流体60的附加体积量。这里，待传送的制动流体60的附加体积量是指为了能够施加大于目标夹紧力Fz-Soll的夹紧力Fz而进入的制动流体60。

换言之，在获知活塞位置的情况下，获知由制动活塞26置换的腔室容积，使得能够确定当前由制动器活塞26施加的夹紧力。因为目标夹紧力Fz-Soll由外部车辆参数(例如车辆的位置)确定，因此在该方面已知的是必须施加夹紧力Fz的附加分量以便超过目标夹紧力Fz-Soll。由于所施加的夹紧力Fz直接取决于制动活塞26的活塞位置，因此可以确定为了获得所需的夹紧力Fz制动活塞26必须移位的附加行进路径。附加地由制动活塞26覆盖的行进路径直接取决于待传送的制动流体60的附加体积量，该附加体积量在此方面用作用于实现预期夹紧力Fz的控制变量。

当超过目标夹紧力Fz-Soll时，可以考虑安全裕度ΔFz来确定待传送的制动流体60的附加体积量。

由于电动马达42、主轴驱动器36与制动活塞26之间的直接联接，电动马达42的机器信号的信号振荡的检测使得可以提高在确定待传送的制动流体60的附加体积量时的控制质量。其原因是，与在检测机械量(例如通过压力传感器检测压力)的情况下所能实现的相比，对电信号的评估(这里是对电动马达42的机械信号的评估)是可更快和更可靠地进行的。因此，可以缩短控制时间并提高控制精度。因此，与已知的方法相比，方法72的控制质量得到了改进。

因此，还可以提供比迄今为止更小的安全裕度ΔFz。因此，用于实现所需夹紧力Fz的活塞冲程缩短，从而减小了制动盘转子18和制动衬块20、22上的负载。

可选地，方法72包括步骤82，在步骤82中，至少基于在步骤80中确定的要借助于电液行车制动装置12传送的制动流体60的附加体积量，通过控制和/或调节控制阀中的至少一者(即控制阀54，在此采取止回阀的形式)使制动流体60进入活塞腔室32。这里，控制阀54的控制由行车制动装置12的数据处理单元48来保证。

最终，控制阀54可以调节制动活塞26的位置，使得随后被置换的活塞腔室32的容积与待传送的制动流体60的附加体积量相对应。由于制动活塞26的行进路径被缩短，因此，可以减小由于当车辆制动器14被释放时在制动活塞26的行进路径的一定比例上仍然在制动盘转子18和制动衬块20、22之间发生的摩擦而产生的残余摩擦扭矩。因此减少了车辆制动器14上的磨损。

可选地，制动流体60的提供可以通过行车制动装置12的多个控制阀52、54、56、58来保证。

在已经供应了待传送的附加体积量的制动流体60并且已经超过了目标夹紧力Fz-Soll之后，在电动马达42同时正被驱动时，在可选步骤84中，再次减小活塞腔室32中的液压压力和/或将驻车制动装置30的电动马达42断电，从而实现主轴驱动器36的自锁。在液压压力减小期间或之后，电动马达42被切换到非激活状态，从而不产生进一步的夹紧力Fz。由于处于自锁状态的主轴驱动器36能够保持比驻车制动装置30本身所能产生的更高的夹紧力Fz，所以主轴驱动器36一处于自锁状态，即使电动马达42断电，也能够保持制动衬块20、22和制动盘转子18之间的接触力。从而减少了电动马达42的电流消耗和磨损。

可选地，一旦主轴驱动器36处于自锁状态，制动流体60也可以在步骤84中从活塞腔室32排出。从而降低了制动流体的泄漏和损失的风险。

图3示出了根据本发明操作的车辆制动器14在闭合时的简化的力-时间图示88。

可以看出，由于外部条件，例如车辆位于斜坡上，对目标夹紧力Fz-Soll的需求高于可由驻车制动装置30施加的最大夹紧力Fz-Fest-Max。除了驻车制动装置30之外，行车制动装置12还可以被用于施加夹紧力Fz-Betrieb(时间T2)。通过将这两个力分量叠加，获得总的夹紧力Fz-Summe，这通过行车制动装置12提供了超过对目标夹紧力Fz-Soll的需求的可能性。为此，根据方法72确定待传送的制动流体60的附加体积量，并将其引入到活塞腔室32中(步骤82)。在已经超过目标夹紧力Fz-Soll之后，主轴驱动器36的自锁可以确保即使电动马达42断电(时间T3)也保持已经实现的夹紧力Fz-Summe。然后，或者可选地同时，制动流体60从活塞腔室32排出(时间T4)。因此，车辆制动器14被转换到驻车制动器配置(时间T5)，其中，夹紧力Fz-Summe仅由处于自锁状态的主轴驱动器36确保。

图4示出了根据本发明操作的车辆制动器14在释放时的简化示意力-时间图示96。

为了能够释放主轴驱动器36的自锁并且为了不突然结束车辆制动器14的驻车制动配置，在释放根据本发明操作的车辆制动器14时，除了驻车制动装置30之外还可以使用行车制动装置12。这取决于是否需要能够单独由驻车制动装置30实现的目标夹紧力Fz-Soll来释放处于自锁状态的主轴驱动器36。

可选地，行车制动装置12可以在时间T6使用，以便施加夹紧力Fz-Betrieb的附加分量。与由驻车制动装置30作用的分量Fz-Fest一起，获得能够超过目标夹紧力Fz-Soll的总和夹紧力Fz-Summe。因此，主轴驱动器36的自锁可以被释放(时间T7)。然后，电动马达42在释放方向上操作，使得由驻车制动装置30产生的分量Fz-Fest减小。在时间T8，制动流体可以从活塞腔室32排出，由此行车制动装置12被停用。在时间T9，驻车制动装置30被完全收回，从而没有进一步的夹紧力Fz施加在制动活塞26上。

方法72还可以包括在可选步骤86中检测和准备电动马达42的机器信号。

特别地，这里，可以检测电动马达42的电压信号和电流信号。电压信号和电流信号也可以彼此组合，例如相加在一起。然后，组合的机器信号表现出独立于电动马达42的操作模式的可分析的信号振荡。在该方面，电动马达42被视为既可以在马达模式下操作又可以在发电机模式下操作的电动机。相关的是，在发电机模式下电压信号通常不表现出易于分析的信号振荡。这种缺点可以通过将电流信号和电压信号组合来消除。

组合的机器信号也可以被标准化。

此外，组合的机器信号可以例如通过带通滤波进行调节。因此可以有利地简化对信号振荡的分析，因为机器信号的不需要的频率范围在其幅度上被衰减。

可选地，带通滤波可以是自适应的。这意味着确定电动马达42的至少一个部件的旋转频率或旋转速度，从而提供电动马达42的旋转角信号。然后，可以根据旋转角信号来调整带通滤波，例如，可以根据需要调整带通滤波器的中频。

为了获得旋转角信号，可以基于马达模型来调制电动马达42的电流信号和电压信号。电动马达42的角频率可以根据电动马达常数、总电阻、电流信号和电压信号来确定。

因此，总体而言，在步骤86中提供了机器信号，其信号振荡可以有利地在接下来的步骤74中更可靠地分析。例如，对进行检测的电路的要求较低。因此，用于确定待传送的制动流体60的附加体积量的控制质量得到进一步改进。

Claims (16)

1.一种用于操作车辆制动系统(10)的方法(72)，所述车辆制动系统包括：车辆制动器(14)，所述车辆制动器具有制动活塞(26)；电液行车制动装置(12)；以及电动驻车制动装置(30)，所述电动驻车制动装置具有由电动马达(42)驱动的主轴驱动器(36)，其中，所述电液行车制动装置(12)和/或所述电动驻车制动装置(30)作用在所述制动活塞(26)上，其中，所述方法(72)确定待由所述电液行车制动装置(12)传送的附加制动流体体积，以便在施加所述驻车制动装置(30)时确保用于所述驻车制动器(14)的制动衬块(20)的目标夹紧力(Fz-Soll)，并且所述方法至少包括以下步骤：

A)借助计数机构来检测为了施加所述驻车制动装置(30)而致动的所述电动马达(42)的机器信号的每单位时间的信号振荡的次数；

B)借助数据处理单元(48)至少基于在步骤A)中检测到的所述信号振荡的次数来确定由所述电动马达(42)移位的所述制动活塞(26)的活塞位置和/或活塞速度；

C)借助所述数据处理单元(48)至少基于在步骤B)中确定的所述活塞位置和/或所述活塞速度来确定所述制动活塞(26)的活塞腔室(32)的由所述制动活塞(26)置换的腔室容积；以及

D)至少基于在步骤C)中确定的所置换的腔室容积、用于制动流体(60)的所述活塞腔室(32)的总容积和所述目标夹紧力(Fz-Soll)来确定待传送的所述制动流体(60)的附加体积量。

2.根据权利要求1所述的方法(72)，其特征在于，在步骤A)中借助异步计数器来检测所述信号振荡。

3.根据权利要求2所述的方法(72)，其特征在于，借助所述异步计数器检测到的所述信号振荡用于确定所述电动马达(42)的转子角位置和/或用于确定机器特征，其中，在步骤B)中考虑如此确定的转子角位置和/或者如此确定的机器特征以确定所述制动活塞(26)的所述活塞位置和/或所述活塞速度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(72)，其特征在于，在步骤B)中考虑机器模型。

5.根据权利要求4所述的方法(72)，其特征在于，在步骤B)中考虑所述主轴驱动器(36)的传动比和所述车辆制动器(14)的壳体的刚度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(72)，其特征在于，所述数据处理单元(48)与所述电液行车制动装置(12)相关联，其中，所述电动驻车制动装置(30)借助通信装置与所述数据处理单元(48)联接，并且其中，所述数据处理单元(48)从所述驻车制动装置(30)接收至少在步骤A)中检测到的所述信号振荡的次数。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(72)，其特征在于，所述机器信号是通过将所述电动马达(42)的电流信号和电压信号组合而获得的。

8.根据权利要求7所述的方法(72)，其特征在于，所述机器信号特别是通过带通滤波来调节的。

9.根据权利要求8所述的方法(72)，其特征在于，所述机器信号的调节是根据所估计的旋转角信号来执行的。

10.根据权利要求9所述的方法(72)，其特征在于，所估计的旋转角信号是通过对所述电流信号和所述电压信号进行建模来确定的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法(72)，其中，所述行车制动装置(12)还具有至少一个控制阀(54)，所述至少一个控制阀与用于所述制动流体(60)的活塞腔室(32)流体联接并且与制动流体储存器(62)流体联接，所述活塞腔室与所述制动活塞(26)相关联，并且其中，所述方法(72)用于施加或释放所述驻车制动装置(30)，并且所述方法(72)至少包括以下步骤：

E)通过至少基于在步骤D)中确定的待由所述电液行车制动装置(12)传送的制动流体(60)的附加体积量来控制和/或调节所述控制阀(54)而允许所述制动流体(60)进入到所述活塞腔室(32)。

12.根据权利要求11所述的方法(72)，其特征在于，在已经供应待传送的所述附加体积量的制动流体(60)并且已经超过目标夹紧力(Fz-Soll)之后，在所述电动马达(42)同时正被驱动时，再次减小所述活塞腔室(32)中的液压压力并且所述主轴驱动器(36)发生自锁，其中，所述电动马达(42)在所述液压压力减小期间或之后被切换到非激活状态，以便不会生成进一步的夹紧力(Fz)。

13.根据权利要求12所述的方法(72)，其特征在于，引入到所述活塞腔室(32)中的所述制动流体(60)在朝向所述制动流体储存器(62)的方向上释放压力，并且在所述主轴驱动器(36)实现自锁之后，所述电动马达(42)被断电。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法(72)，其特征在于，为了释放处于自锁状态的所述驻车制动装置(30)，将制动流体(60)引入到所述活塞腔室(32)中，并且在所述活塞腔室(32)中建立液压压力，使得借助于所述行车制动装置(12)和所述驻车制动装置(30)施加的夹紧力(Fz-Summe)增加到高于与所施加的驻车制动装置(30)相对应的夹紧力，直到所述主轴驱动器(36)的自锁被释放，并且在所述驻车制动装置(30)的释放方向上将所述电动马达(42)致动。

15.一种车辆制动系统(10)，所述车辆制动系统包括：车辆制动器(14)，所述车辆制动器具有制动活塞(26)；电液行车制动装置(12)；以及电动驻车制动装置(30)，所述电动驻车制动装置具有由电动马达(42)驱动的主轴驱动器(36)，其中，所述电液行车制动装置(12)和/或所述电动驻车制动装置(30)作用在所述制动活塞(26)上，其中，所述车辆制动系统(10)包括计数机构和至少一个数据处理单元(48)，借助所述计数机构和所述数据处理单元，所述车辆制动系统(10)适于执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法(72)。

16.一种程序代码，所述程序代码包括指令，所述指令在被所述数据处理单元(48)执行时使根据权利要求15所述的车辆制动系统(10)执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法(72)。