CN1942353A - 用于操作车辆制动装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作车辆制动装置的方法，所述制动装置包括：用于独立于驾驶者致动而产生制动力的电控行车制动系统；以及用于产生制动力并保持这些力的电控停车制动系统。本发明的目的在于使所述停车制动系统或其机电致动单元仅须满足较小的载荷类型。为此，对于特定操作状态，当所述停车制动系统必须保持比其自身可产生的制动力大的制动力时，所述行车制动系统产生额外所需的制动力。

Description

用于操作车辆制动装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于操作车辆制动装置的方法，该制动装置包括设成独立于驾驶者致动而产生制动力的电控行车制动系统以及设成产生制动力并保持这些力的电控停车制动系统。
背景技术
行车制动系统在其操作期间使驾驶者能够使车辆逐渐减速或使车辆停止。如今，现代车辆配备有电控行车制动系统以实现独立于驾驶者致动的制动功能，即，自动制动功能，例如除了防抱死控制功能(ABS)外实施的驱动防滑控制(ASR)或者动态驱动控制(ESP)。为此，已知方式的行车制动系统包括相应构造的电液控制单元、电控制动助力器，或者该系统构造成所谓的“线控制动”系统。
对比起来，停车制动系统还使得车辆能够利用机械装置保持在倾斜道路上，尤其是当驾驶者不在时使车辆保持静止。如今的目标还在于构造停车制动系统使其可电控，例如已公知的“电子停车制动(EPB)”。这样，驾驶者仅需致动电子控制元件，至少一个机电致动单元通过该电子控制元件而起动，以致动实际的车轮制动器。同时，通过所谓的“索轮”而仅使用中央机电致动单元，该中央机电制动单元取代了传统停车制动致动元件(控制杆或踏板)而通过缆线以传统方式作用在相关车轮制动器上，还存在通常具有两个外围机电致动单元的EPB系统，这两个外围机电致动单元构造在相关车轮制动器上或直接一体结合在其上。
因此，DE 101 50 803 A1公开了一种车轮制动器，其可针对行车制动系统的功能范围以传统方式液压致动。为此，该车轮制动器具有制动活塞，其作用在至少一个摩擦片上并可通过引入液压腔中的液压力移动，以抵靠以抗扭方式与车轮相连的转动元件而夹紧所述至少一个摩擦片，从而产生制动力。为了也可实现停车制动系统的功能，在该车轮制动器中还一体结合有机电致动单元，其具有由电机驱动的齿轮单元，该齿轮单元作用在所述制动活塞上以抵靠所述以抗扭方式连接到车轮的转动元件夹紧并机械固定该制动活塞，从而产生制动力，为此该齿轮单元为自锁结构。
具有诸如从DE 101 50 803 A1中已知的车轮制动器的制动装置的缺点在于，为停车制动系统而设的机电致动单元还必须设计成用于这样的载荷状况，即，必须产生并保持非常高的制动力，从而例如使满载荷车辆在坡度为30％或更陡峭的道路上可靠地保持静止。这样做的结果是使得所述机电致动单元的工艺相对复杂，从而使所述制动装置更加昂贵。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于操作上述制动装置的方法，通过该方法，停车制动系统或其机电致动单元仅需应付相对较低的载荷状况，从而避免上述缺点。
为了实现这一目的，根据本发明的方法提出，在某些操作状态下，当停车制动系统必须保持比其自身能产生的制动力大的制动力时，行车制动系统产生额外所需的制动力。
本发明的优点在于可限制由停车制动系统产生的制动力。例如限制到这样的程度，即，仅需涵盖其中具有较小载荷的车辆在基本水平的道路上保持静止的简单载荷状况。因此，对于机电致动单元来说可使用功率相对较低的电机以及减速/传动比相对较低的齿轮单元，这不仅在成本上有优势，而且还意味着该机电致动单元的总体尺寸降低到更加紧凑的尺寸。
此外，本发明有利地利用了上述停车制动系统的机电致动单元的齿轮单元是自锁结构这一特征。因此，停车制动可保持比其或其机电致动单元能产生的制动力高的制动力。因此，尽管能够由停车制动系统产生的制动力受到限制，但仍然适于这样的载荷状况，即：例如必须使满载荷车辆在坡度为30％或更陡峭的道路上可靠地保持静止。
通过使本发明同样有利地利用上述能够自动(即，独立于驾驶者致动)产生制动力的特征，额外所需的制动力在任何情况下都由行车制动系统提供。
由于行车制动系统和停车制动系统是可电控的，因此设置一个或多个通过相应的传感器装置或数学模型检测操作状态(例如，车辆的载荷状态和/或道路的坡度和/或者车轮制动器的温度)的电子控制单元。因此，还具有的优点是，可根据具体操作状态或载荷状况可变或单独调节由行车制动系统提供的额外制动力。这对于由制动装置施加的总体综合载荷具有非常有利的效果，而且在个别情况下(例如，当车辆要在水平道路上保持静止时)甚至可能意味着行车制动系统不必提供额外制动力。
优选将行车制动系统设置成在停车制动系统已达到其能产生的制动力后撤销额外所需的制动力。一方面，通过撤销额外所需制动力，提高了停车制动系统或其电动致动单元的自锁效果，这在要使车辆在具有陡峭坡度的道路上保持静止时对于安全来说尤其有益。另一方面，行车制动系统于是在车辆的静止或停车阶段期间不产生力，这是由于泄漏危险而对液压行车制动系统进行的正当规定。
即使停车制动系统由于其自锁作用可保持比其能产生的制动力高的制动力，停车制动系统或其机电致动单元能产生的制动力通常也足以克服自锁力以释放停车制动系统。在具体情况下，当例如由于车辆停在了具有非常陡峭的坡度的道路上而还必须克服反作用力时，可将行车制动系统设置成在停车制动系统撤销由其保持的制动力之前产生预定制动力。此时还可将由行车制动系统产生的所述预定制动力设置成可根据具体操作状态(例如，车辆的载荷状态和/或道路坡度)变化和单独对其进行调节。
原则上，可设置成在起动停车制动系统时由行车制动系统和停车制动系统同时产生制动力。
总之，例如在仅需由行车制动系统提供相对较小的额外制动力分量(例如，由于车辆无载荷和/或道路具有平坦坡度)的情况下，可将行车制动系统设置成在停车制动系统已产生了预定制动力之后产生额外所需的制动力。
同样，例如在必须由行车制动系统产生相对较大的额外制动力分量(例如，由于车辆有载荷和/或道路具有陡峭坡度)的情况下，可将行车制动系统设置成在停车制动系统产生制动力之前产生额外所需的制动力。
还可能的情况是，当起动停车制动系统时，行车制动系统已产生了制动力。这是因为例如，由于为了例如在倾斜道路上使车辆保持静止，驾驶者已致动了行车制动系统或者行车制动系统处于诸如“山路保持”或“自动保持”的自动制动功能框架内。在这些情况下，可将行车制动系统设置成至少保持在任何情况下已作为额外所需的制动力而产生的制动力。
不言而喻，本发明还涉及按照根据本发明的方法操作的车辆制动装置。
附图说明
以下将参照附图更详细地说明本发明及其其它特征，为此示出：
图1是可按照根据本发明的方法操作的制动装置的示例性实施例；
图2是根据本发明方法的第一示例性实施例在致动停车制动系统时的力/时间曲线图；
图3是根据本发明方法的第二示例性实施例在致动停车制动系统时的力/时间曲线图；
图4是根据本发明方法的第三示例性实施例在致动停车制动系统时的力/时间曲线图；
图5是根据本发明方法的第四示例性实施例在致动停车制动系统时的力/时间曲线图；以及
图6是根据本发明方法的示例性实施例当释放了停车制动系统时的力/时间曲线图；
这些附图是简化的示意性视图，所使用的附图标记均代表相同元件并具有相同意义。
具体实施方式
图1表示可根据本发明的方法操作的、用于车轮制动器RB的制动装置的示例性实施例。所述制动装置包括行车制动装置BBA，其通过制动线路BL液压作用在车轮制动器RB上。具有电动致动单元的停车制动系统FBA一体结合在车轮制动器内。
为控制/调节行车制动系统和停车制动系统，设置了通用电子控制单元ECU，本发明的方法优选作为软件在该ECU内或者在其计算机单元内执行。本领域的技术人员应当理解，所述行车制动系统和停车制动系统还可由独立的电子控制单元控制/调节启动，该电子控制单元通过通信系统(例如，CAN总线)交换数据。
这里以相对于其纵向轴线A的纵向剖面示出车轮制动器RB，其具有壳体10，制动活塞11容纳在该壳体10中，从而可与纵向轴线A同轴地移动。密封装置12相对于壳体10密封制动活塞11，以在壳体10中形成液压腔13。液压腔13与制动线路BL相连，从而行车制动系统BBA可引入液压力以用于移动制动活塞11。制动活塞11直接作用在第一摩擦片14上，并通过构造在壳体10上的制动钳17按照浮钳原理直接作用在第二摩擦片15上。在第一摩擦片14和第二摩擦片15之间设有转动元件16或制动盘(未更详细示出)，该转动元件16或制动盘以抗扭方式与车轮相连。若制动活塞11由于引入液压腔13内的液压力而进行移动，则摩擦片14、15夹靠在转动元件16的侧面上以产生摩擦力。
停车制动系统FBA的电动致动单元具有电机20，该电机20可由电子控制单元ECU通过控制信号S6进行电控制。电机20驱动一齿轮单元，该齿轮单元以螺母/心轴装置21、22的方式起作用，并通过该齿轮单元使电机20的旋转运动转化成控制元件23的纵向运动。控制元件23可与纵向轴线A同轴地移动，并设置在液压腔13内且作用在制动活塞11的基部18上。因此，当电机20起动时，使制动活塞11进行移动以产生制动力，从而使摩擦片14、15夹靠在转动元件16的侧面上。若取消或停止电机20的起动，则由于以螺母/心轴装置21、22的方式起作用的齿轮单元是用于停车制动功能的自锁结构，因此使得通过夹紧摩擦片14、15而产生的制动力机械地保持。只有以相反转动方向重新起动电机20(在此期间控制元件23离开制动活塞11的基部18运动)才可撤销所述制动力从而释放停车制动功能。
行车制动系统BBA表示成用于车轮制动器RB的液压回路图，其可由电子控制单元ECU通过控制信号S1至S5电起动。这里，电磁控制阀装置31至34均以其未电致动的起动位置示出。泵35可通过电动驱动器M控制。
在传统制动的情况下，驾驶者致动制动踏板39，从而在制动压力传输单元30中产生液压力，并因打开止回阀32和34而通过制动线路BL将所述液压力引入车轮制动器RB的液压腔13内。
对于例如ABS制动系统，为了调节由于压力降低、压力保持和压力增加阶段之间的时间交替而引入液压腔13内的液压力，电子控制单元ECU通过控制信号S1、S2和S5以下列方式对输送阀31、止回阀32和泵35进行控制，即：为降低压力，输送阀31和止回阀32都被起动，从而使得进入液压腔13内的液压流体排放到低压储存器36内；为了保持压力，仅起动止回阀32，从而使得进入液压腔13内的液压流体的体积保持不变；为了增加压力，输送阀31和止回阀32都不起动，从而使得液压流体再次进入液压腔13内。在压力调节期间，泵35至少不时地被起动以将排放到低压储存器36内的液压流体输送回到制动线路BL中。
为了执行诸如ESP的自动制动功能(即，独立于驾驶者致动的制动功能)，电子控制单元ECU首先通过控制信号S3、S4和S5起动输送阀33、止回阀34和泵35。因此，泵35的吸入侧与制动压力传输单元30的贮存器37相连，从而其由于止回阀32打开而能够移动贮存器处的液压流体以通过制动线路BL将该液压流体引入车轮制动器RB的液压腔13内。若此时需要进行压力调节，则可在电子控制单元ECU的部分上通过借助控制信号S1和S2进一步起动输送阀31和止回阀32而如以上所述进行。
由相应的传感器装置(未更详细地示出)收集的关于车辆操作状态的信息被作为输入信号E1输送到电子控制单元ECU，以进行处理。所述信息包括：转动元件16或相关车轮的速度，用于检测尤其是车辆是否静止；车辆要在其上保持静止的道路的坡度；以及车辆的载荷状态。本领域的技术人员应当理解，也可在电子控制单元内一体结合某些传感器装置(例如，坡度传感器)，以在成本和故障灵敏度方面取得优势。
可由操作者操作的相应控制装置(未示出)通过输入信号E2通知电子控制单元ECU需要起动停车制动系统FBA以使车辆保持静止。另外，在“山路保持”或“自动保持”功能框架内，还可独立于驾驶者的意愿(即，自动)起动停车制动系统FBA，例如当超过特定时间后，车辆不再由行车制动系统BBA保持静止而是由停车制动系统FBA保持时。
任选地，还可设置压力传感器38，其检测在液压腔13或制动线路BL中产生的压力，并将其作为输入信号E3传送给电子控制单元ECU。在液压腔13中产生的压力名义上与当摩擦片14、15夹靠转动元件16的侧面时产生的制动力成比例，因此该压力具有与调节/控制制动装置相关的等级。此外，或者当不设置压力传感器38时，可通过数学模型确定所述制动力。在停车制动系统FBA中，所述数学模型例如以电机20的动力输入为基础；在行车制动系统BBA中，所述数学模型例如以阀装置31至34以及泵35起动时间的评价为基础。
图2表示根据本发明方法的第一示例性实施例在致动停车制动系统时的力/时间曲线图。在T1时刻，请求起动停车制动系统FBA，从而开始以机电方式增加制动力，该制动力限制于如点划线曲线中所示的值F_FBA，IST，在时刻T1和时刻T2之间的间隔中，电子控制单元ECU评价车辆的当前操作状态(载荷、道路坡度等)，以确定制动力F_HALTE，SOLL，该制动力是对于该操作状态保持车辆静止所至少必须的。由于此时所必须的制动力F_HALTE，SOLL大于可由停车制动系统FBA自身产生的制动力F_FBA，IST，因此通过自动起动行车制动系统BBA而以液压方式产生额外所需的制动力F_BBA，SOLL，如虚曲线所示。为使致动时间尽量短，可在时刻T1之后不久选择时刻T2，并可由停车制动系统FBA是否已产生预定制动力F_FBA，VOR来确定时刻T2，该预定制动力F_FBA，VOR小于或等于可由停车制动系统FAB自身产生的制动力F_FBA，IST(F_FBA，VOR＜＝F_FBA，IST)。额外制动力分量F_BBA，SOLL可变并且基本上是所必须的制动力F_HALTE，SOLL与制动力F_FBA，IST之间的(绝对)差的结果，优选增加该F_BBA，SOLL以便安全，例如可通过增加一值F_OFFSET而产生F_BBA，SOLL。因此给出：
F_BBA，SOLL＝|F_HALTE，SOLL-F_FBA，IST|+F_OFFSET，或者乘以大于1的值F_FAKTOR(F_FAKTOR＞1.0)，因此给出：
F_BBA，SOLL＝|F_HALTE，SOLL-F_FBA，IST|*F_FAKTOR。
这样做的结果是使在转动元件16上产生的总制动力略超过必要制动力F_HALTE，SOLL的阈值，如实线曲线所示。在时刻T3，停车制动系统FBA的起动撤消，由于齿轮单元21、22为自锁结构，因而这对总制动力没有影响。这同样适用于当在时刻T4(即，停车制动系统FBA已达到其能产生的制动力后)撤销行车制动系统BBA的起动时。此时，先前进入液压腔13内的液压流体被排放，从而使得车轮制动器RB在没有力的情况下保持液压设定在开始于时刻T5的静止或停车阶段。
在图3所示的第二示例性实施例中，在时刻T1请求起动停车制动系统FBA时，通过自动起动行车制动系统BBA以液压方式产生额外所需的制动力F_BBA，SOLL，如虚线曲线所示。而后在时刻T2，通过停车制动系统FBA使制动力F_BBA，IST以机电方式增加(如点划线曲线所示)，从而在转动元件16上产生总制动力(如实线曲线所示)，该总制动力略超过必要制动力F_HALTE，SOLL的阈值(如图2中所示)。如图2中所示，这里在时刻T3也取消停车制动系统FBA的起动并在时刻T4取消行车制动系统BBA的起动，由于上述原因这样做不会影响总制动力曲线。
图4中所示的第三示例性实施例表示这样的情况，即：当请求在时刻T1起动停车制动系统FBA之前时，由于驾驶者已经致动了制动踏板39以及/或者由于执行了例如“山路保持”或“自动保持”的自动制动功能，已经由行车制动系统BBA以液压方式起动了制动力F_BBA，IST。此时，在任一情况下都由行车制动系统BBA产生的制动力F_BBA，IST从时刻T1保持为额外所需制动力F_BBA，SOLL。在其它方面，该方法与图3类似地实现。
与图4对比起来，根据图5的第四示例性实施例表示这样的情况，即：在任何情况下已由行车制动系统BBA产生的制动力F_BBA，IST不足以作为额外所需的制动力。因此，通过自动起动行车制动系统BBA(如虚曲线所示)，液压制动力分量在时刻T2a增至F_BBA，SOLL。在其它方面，该方法与图3或图4类似地实现。
图6表示根据本发明方法的示例性实施例在释放了停车制动系统时的力/时间曲线图。这里假定车辆处于静止或停车阶段，根据图2至图5该阶段开始于时刻T5。在时刻T7，若请求撤销停车制动系统FBA，则机电制动力分量被撤销(如点划线曲线所示)，因而作用在转动元件16上的总制动力减少(如实线曲线所示)，直至车轮制动器RB再次被设定成使得从时刻T9其完全不受力，即，不受机电力和液压力。若为了撤销机电制动力分量而必须克服自锁力，则可任选地在停车制动系统开始撤销由其保持的制动力之前设置待由行车制动系统BBA在时刻T6产生的预定制动力F_BBA，VOR，如点划线曲线所示。于是优选在时刻T8(即，作用在转动元件16上的总体力完全下降之前)撤销该预定制动力F_BBA，VOR。对于预定制动力F_BBA，VOR还适用的是，若有必要可根据当前操作状态(载荷、道路坡度等)对其进行可变调节。

Claims (7)

1、一种用于车辆制动装置的方法，
该制动装置包括被设置成独立于驾驶者致动而产生制动力的电控行车制动系统(BBA)，并且
该制动装置包括被设置成产生制动力并保持这些力的电控停车制动系统(FBA)；
该方法的特征在于：
对于某些操作状态，当所述停车制动系统FBA)必须保持比其自身能够产生的制动力大的制动力时，所述行车制动系统BBA)产生额外所需的制动力。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行车制动系统BBA)在所述停车制动系统(FBA)已达到其能产生的制动力之后撤销所述额外所需的制动力。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述行车制动系统(BBA)在所述停车制动系统(FBA)撤销由其保持的制动力之前产生预定制动力(见图6)。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述行车制动系统(BBA)在所述停车制动系统(FBA)已产生预定制动力之后产生所述额外所需的制动力(见图2)。
5、根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述行车制动系统(BBA)在所述停车制动系统FBA)产生制动力之前产生所述额外所需的制动力(见图3)。
6、根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述行车制动系统(BBA)至少保持在任何情况下已作为额外所需的制动力而产生的制动力(见图4和图5)。
7、一种车辆制动装置，其按照根据权利要求1至6中任一项所述的方法操作。
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