CN100572157C - 用于具有电动驻车制动装置的车辆的制动设备和用于控制该制动设备的方法 - Google Patents

用于具有电动驻车制动装置的车辆的制动设备和用于控制该制动设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的制动设备，包括具有能量供给单元的液压行车制动装置，该能量供给单元在该行车制动装置的主制动缸内部按照压力要求建立制动压力，该制动压力传递给至少一个车轮制动器，该制动设备还包括电动驻车制动装置。根据本发明，该制动设备的特征在于：在该行车制动装置运行期间，一控制单元通过比较压力要求与至少一个车轮制动器中的制动压力和/或通过比较检测到的车辆加速度与该车辆的按照该压力要求期望的车辆加速度来检验是否在该行车制动装置中存在故障；当确定出现了故障时，控制单元激活电动驻车制动装置。此外，本发明还涉及一种用于控制车辆的制动装置的方法。

Description

用于具有电动驻车制动装置的车辆的制动设备和用于控制该制动设备的方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的制动设备，该制动设备包括具有能量供给单元的液压行车制动装置，该能量供给单元在该行车制动装置的主制动缸内部按照压力要求建立制动压力，该制动压力传递给至少一个车轮制动器，该制动设备还包括电动驻车制动装置。
此外，本发明还涉及一种用于控制车辆的制动装置的方法，其中，在液压行车制动装置的主制动缸内部按照压力要求建立制动压力，该制动压力传递给至少一个车轮制动器。
背景技术
机动车通常装备有液压行车制动装置，在该行车制动装置中，制动压力在主缸中的液压介质内部建立并且传递给车轮制动器的制动缸，这些车轮制动器的制动缸通过制动管路与主制动缸相连接。
为了控制行车制动装置，在现代车辆中越来越多地使用辅助功能，这些辅助功能帮助驾驶员操纵车辆。对此例如是起步辅助(Hill Start Assist，HSA)，该起步辅助避免车辆在起步过程中不期望地回滑(zurückrollen)，或者是主动车辆保持(Active Vehicle Hold，AVH)，在该主动车辆保持中车辆甚至在较长的持续时间上被自动地保持在静止状态中。另外，例如也在所谓的自适应车辆速度调节(Adaptive Cruise Control，ACC)的范围中或在动态制动功能中自动控制制动过程，在该动态制动功能中车辆的制动可由驾驶员通过操作一个开关来触发。
在具有辅助功能时，车辆的行车制动装置的控制按照压力要求进行，该压力要求在一个或多个控制装置中检测到并且借助于电子控制的压力源来实现。
在此情况下存在的危险是，由驾驶员期望的制动作用由于行车制动装置中的故障、如尤其是液压***中的泄漏而不可实现。这可导致车辆不期望地开始滑跑(Anrollen)或导致不太足够地减速。
另外，在通过驾驶员控制的制动过程中还存在的危险是，由于制动装置中的故障而不可实现期望的制动作用。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提高在行车制动装置出现故障的情况下车辆的制动作用。在此尤其是要提供用于在车辆的行车制动装置上起作用的辅助功能的返回级(Rüchfallebene)。
根据本发明，该目的通过如下所述的制动设备和方法来实现。
用于车辆的制动设备，包括具有能量供给单元的液压行车制动装置，该能量供给单元在该行车制动装置的主制动缸内部按照压力要求建立制动压力，该制动压力传递给至少一个车轮制动器，该制动设备还包括驻车制动装置，根据本发明，这样设计该制动设备：该压力要求由至少一个用于辅助功能的控制装置发出，并且在该行车制动装置运行期间，一个控制单元通过比较压力要求与至少一个车轮制动器中的制动压力和在车辆运动时通过比较检测到的车辆加速度与该车辆的按照压力要求期望的车辆加速度来检验是否在该行车制动装置中存在故障；当确定存在故障时，控制单元激活驻车制动装置。
在用于控制车辆的制动装置的方法中，在液压行车制动装置的主制动缸内部按照压力要求建立制动压力，该制动压力传递给至少一个车轮制动器，该方法的特征在于：该压力要求由至少一个用于辅助功能的控制装置发出，并且在该行车制动装置运行期间通过比较压力要求与至少一个车轮制动器中的制动压力和在车辆运动时通过比较检测到的车辆加速度与按照压力要求期望的车辆加速度来检验是否在该行车制动装置中存在故障；当确定存在故障时，控制单元激活驻车制动装置。
因此，本发明提供了一个紧急功能，在该紧急功能中在行车制动装置出现故障的情况下进行车辆的电动驻车制动装置的激活。如果在车辆的静止状态期间出现故障，则通常可借助于电动驻车制动装置来使通过故障开始滑跑的车辆停住或维持该车辆的静止状态，由此可避免损坏。
在较高的速度下制动时，驻车制动装置通常仅具有很小的减速作用。但在此情况下也可通过激活驻车制动装置来提高制动作用，由此可至少降低损坏或损坏的后果。
有利地通过比较压力要求与车轮制动器中的制动压力和/或通过比较检测到的车辆加速度与按照该压力要求期望的加速度来实现故障的识别，其中，加速度的概念不仅可理解为从静止状态起正的车辆加速度，而且可理解为制动过程期间的车辆减速度。
借助于该比较可以可靠地识别行车制动装置内部的故障。尤其是在此可借助于该比较来确定行车制动装置的液压***中的泄漏，对于该泄漏的出现不可实现纯粹电子地构造返回级。
在所述制动设备和方法的有用的构型中，压力要求由至少一个用于在行车制动装置上起作用的辅助功能的控制装置发出，由此有利地提供了用于该辅助功能的返回级。
在所述制动设备和方法的另一有用的构型中，压力要求由车辆的驾驶员发出并且电子地检测。
由此可以在由驾驶员控制的制动过程中实现尤其是用于线控制动***的返回级。
在所述制动设备和方法的有利的构型中提出，当至少一个车轮制动缸中的制动压力比压力要求的值小一个预给定的值时，确定出现了故障。
在所述制动设备和方法的也有利的构型中提出，在压力要求恒定的情况下当至少一个车轮制动器中的制动压力降低时，确定出现了故障。
在此特别有用的是，在压力要求恒定的情况下当至少一个车轮制动缸中的制动压力梯度比一个预给定的阈值小时，确定出现了故障。
在所述制动设备和方法的另一个有利的构型中提出，从压力要求确定期望的车辆减速度，并且当实际的车辆减速度比期望的车辆减速度小一个预给定的值时，确定出现了故障。
在本发明的该构型中，尤其是在车辆制动时识别行车制动装置内部的故障。
在所述制动设备和方法的另一个有利的构型中提出，在车辆的通过辅助功能保证的静止状态中，当识别到车辆开始滑跑时，确定出现了故障。
在此特别有用的是，车辆的开始滑跑在车轮转速传感器和/或加速度传感器的信号变化时被识别。
此外，在所述制动设备和方法的优选的实施形式中提出，当已激活电动驻车制动装置时，撤回压力要求。
由此，当在出现故障的情况下电动驻车制动装置被激活时，使行车制动装置不起作用。
尤其是在液压***中泄漏的情况下可用此方式避免或减少制动液的损失。另外，故障的制动装置的负荷降低到最小程度。
但在此以优选方式提出，仅在识别到车辆的静止状态时撤回压力要求，由此在制动时可利用故障的行车制动装置的剩余的制动作用。
附图说明
由从属权利要求和下面结合附图对本发明优选实施例进行的描述中得到其它优点、特征和有用的进一步构型。
图1是车辆的制动装置的示意性视图。
具体实施方式
图1中所示的制动装置包括车辆1的液压行车制动装置，该行车制动装置具有操作装置2、主缸3和车辆1的各个制动轮5上的车轮制动器4，车轮制动器具有车轮制动缸，所述车轮制动缸在流动方面通过制动管路6与主制动缸3相连接。
操作装置2通常设计成制动踏板，该制动踏板由车辆1的驾驶员操作。在制动踏板上施加压力时，由驾驶员在主缸3中的制动液内部建立压力，该压力通过制动管路6传递给车轮制动器4，由此，在车轮制动器4中，布置在活塞上的制动摩擦片压靠在制动盘7上。
行车制动装置可以是传统的机械制动装置，在该机械制动装置中，由驾驶员在操纵操作装置2时施加的力由制动力放大器放大，以便在主缸3内部建立制动压力。但所述行车制动装置也可以是电液行车制动装置，在该电液行车制动装置中，借助于传感器检测对操作装置2的操纵并且按照传感器信号通过控制装置9控制用于主缸3的电子控制的压力源8，以便在主缸3内部建立压力。
而且在使用传统的机械行车制动装置时，该机械行车制动装置优选具有由控制装置9控制的电子控制的压力源8。因此，即使在传统的制动装置中也可独立于驾驶员的预先规定在主缸3内部建立制动压力。
在图1中的示意性视图中仅示出了一个单个的控制装置9。但也可提出：用于主缸3的压力源8由不同的控制装置控制，或者其它控制装置发送用于控制的信号给一个单个的控制装置9，该控制装置然后进行对压力源8的控制。
优选地，制动装置还具有处于主缸3与车轮制动器4之间的电子控制的阀，以及具有从车轮制动器4到主制动缸并也设置有电子控制的阀的回路，由此，例如在ESP调节或ABS调节的范围内，可对每个单个车轮的制动压力进行控制。
主缸3和车轮制动缸内部的制动压力分别借助于压力传感器测量。在图1中未示出压力传感器。
除了行车制动装置之外，车辆1还具有电动驻车制动装置。该制动装置可以是电机停车制动器，即自动驻车制动***，在该自动驻车制动***中，传统的驻车制动装置的手制动杆或踩踏式驻车杠杆机构(Fuβfeststellhebel)被电动机10替代，该电动机给驻车制动装置的绳索传动机构11施加拉力，以便激活驻车制动装置，其中，车轮制动器4优选具有组合的驻车制动功能。
也可以是电液驻车制动装置，该电液驻车制动装置通过合适的电子控制的、机械地或液压地起作用的执行机构激活，该执行机构直接位于车轮制动器4的制动钳上，由此尤其是不必铺设通到车轮制动器4的绳索传动机构11。
以上面说明的方式设计的制动装置可提供各种有利于驾驶员操作制动装置的辅助功能。在下面示范性地描述若干这种形式的辅助功能，但本发明决不被限制在与这些辅助功能相联系的应用上。
在起步辅助(Hill Start Assist，HSA)情况下避免车辆1在起步过程中回滑。为此，在驾驶员通过激活信号而启动起步辅助之后，通过控制装置计算压力要求并且在车轮制动器4中借助于压力源8和/或处于主缸3与车轮制动器4之间的阀来调整相应于该压力要求的压力，以便避免车辆不期望地开始滑跑。
在此可借助于当前的坡度和车辆质量求得与对于保证车辆的静止状态足够的压力相应的压力要求。在此情况下可提出：以车辆1的最大的容许的总重量和最大容许的坡度为基础。另一个可能性在于动态地求得车辆纵向倾斜角和/或车辆质量，其中，车辆纵向倾斜角可借助于纵向加速度传感器或倾斜角传感器确定。如德国公开文献DE 112004025637A1中所述，例如可在一个或多个发生在制动过程之前的加速过程中借助于力平衡来确定车辆质量。
起步辅助时的压力要求也可从制动压力求得，该制动压力已由驾驶员在车辆1的静止状态期间调节。
在起步辅助中，当由车辆1的驱动发动机通过传动装置在车轮5上提供起步力矩时逐渐消除制动压力，该起步力矩至少这样大，使得车辆1无需制动装置的支持就可保持在静止状态。
在静止状态期间，车辆1可通过主动车辆保持(Active Vehicle Hold，AVH)在一个较长的时间间隔上被固定以免不期望地开始滑跑，其方式是，向行车制动装置施加制动压力，该制动压力也按照在一控制装置中求得的压力要求调节。
在该功能中，优选地与起动辅助的实施形式中一样借助于当前的坡度和车辆质量来计算压力要求，使得调节出这样一个制动压力，该制动压力足以保证车辆的静止状态。但在此也可提出，基于最大容许的车辆重量和/或最大容许的坡度求得压力要求。
例如根据驾驶员对相应开关的操纵来激活所述主动车辆保持。去激活，即降低行车制动装置中的制动压力，或者以相应的方式通过对所述开关的再次操纵来实现，或者该去激活在起步过程中以与起步辅助中相同的方式进行。
其它辅助功能在车辆1制动时支持驾驶员。这样一种功能的例子是动态制动功能，在该制动功能中，通过驾驶员对开关的操纵来制动车辆1。该功能可在行车制动装置的操作装置2不可被驾驶员操作或出现故障的情况下实现车辆1的制动。
在激活动态制动功能之后，行车制动装置中的制动压力借助于压力源8以处于80bar/s与120bar/s之间的、优选处于100bar/s的高的压力建立梯度来提高，以便使车辆1尽可能迅速地减速。当借助于车轮转速传感器的信号确定车辆1处于静止状态时，制动压力减小直到预给定的值，其中，该值可用与起步辅助中或动态车辆保持中相同的方式来确定。
此外，也可在所谓ACC调节的范围内进行行车制动装置的控制。在此情况下涉及自适应车辆速度调节，在该自适应车辆速度调节中尤其是自动地调节相对于在前行驶的车辆的预给定的距离，其中借助于雷达检测该在前行驶的车辆。
如果在前行驶的车辆较缓慢，则在此情况下按照在控制装置中确定的压力要求在行车制动装置中进行自动的压力建立。现在，ACC调节仅仅在预给定的最小速度之上工作，由此，车辆在ACC调节中制动不到静止状态。此外，压力建立仅以受限制的压力建立梯度进行，由此，在相对于在前行驶的车辆具有大的速度差的情况下或在例如交通堵塞时速度很小的情况下，驾驶员通常必须自己操纵制动装置。
但在本发明的范围内可提出，执行这样的ACC调节，在该ACC调节中，制动装置完全被控制装置控制，其中，在该控制装置内部与状况无关地确定压力要求，并且该ACC调节尤其也在很低的速度范围内进行。
本发明尤其是提供用于辅助功能的返回级，这些辅助功能按照一个或多个控制装置的压力要求影响行车制动装置。该返回级在此主要被设置用于这样的情况：控制装置的压力要求由于行车制动装置上的故障而不可实现，这例如在起步辅助或主动车辆保持中可导致车辆不期望地开始滑跑并且在通过控制装置控制的制动中可导致车辆1不太足够地减速。
此外，在本发明的有利构型中，在使用电液行车制动装置的情况下该返回级也可在由驾驶员控制的制动过程中使用。
在此尤其是行车制动装置的液压***中的泄漏被视为故障，对于该泄漏不可例如借助于有冗余地构造控制装置来实现电子的返回级。
在此提出，在识别到故障或识别到液压***中的泄漏的情况下激活电动驻车制动装置，以便提高或重新建立制动作用。
如果在此在车辆1的静止状态期间出现故障，则通常可借助于电动驻车制动装置来使由于故障而开始滑跑的车辆停住或维持该车辆的静止状态，由此可避免损坏。
在较高的速度下制动时，驻车制动装置通常仅具有很小的减速作用。但在此情况下也可通过激活驻车制动装置来提高制动作用，由此可至少降低损坏或损坏的后果。
根据本发明，识别到故障以及尤其是泄漏会引起电动驻车制动装置的激活，该识别可借助于对不同参量的分析处理进行，其中可检验下面要描述的不同的条件。在此尤其是也可提出，持久地检验多个或所有条件，并且在至少一个条件被满足时进行电动驻车制动装置的激活。
在此在本发明的一个实施形式中提出，在车轮制动器4中存在的制动压力被持久地检测并与所要求的制动压力相比较。该所要求的制动压力从一个或多个用于制动控制的控制装置的压力要求得到，其中，在具有多个主动的控制装置的情况下，当前的制动压力与压力要求的总和相比较。
在本发明的该实施形式中，当至少一个车轮制动器4中的制动压力在预给定的持续时间期间比所要求的制动压力小至少一个预给定的值时，识别为故障。在此情况下可不实现压力要求，其中，尤其是行车制动装置的液压***中的泄漏是其可能的原因。
在本发明的另一个实施形式中，在一个或多个控制装置的压力要求已经实现一预给定的持续时间之后，即，在所要求的制动压力已经在车轮制动器4中存在一预给定的持续时间之后，监测车轮制动器4中的制动压力的梯度。在此可从车轮制动器4中的压力传感器的信号求得压力梯度。
在该实施形式中，在压力要求恒定的情况下当至少一个车轮制动器中的压力梯度低于一个预给定的阈值时，即，当至少一个车轮制动器中的制动压力降低时，识别为故障，泄漏也尤其可以是其可能的原因。
与制动压力本身的监测相比较，梯度的监测在此具有其优点：可更快速地识别故障。但如果不能至少短时间地建立所要求的制动压力并且可观测到制动压力的减小，则用于识别故障的梯度监测也不可使用。
在本发明的可在运动着的车辆中使用的另一个实施形式中，从一个或多个控制装置的压力要求计算期望的减速度，并且将该期望的减速度与车辆的实际的减速度相比较，该实际的减速度从车轮转速传感器的信号确定。在此当该实际的减速度比该期望的减速度小至少一个预给定的值时，识别为故障。
在计算该期望的减速度时，车辆质量和当前的倾斜角被考虑作为输入参量。在此可提出，从车辆1或车辆牵引车的最大容许的总重量和最大容许的倾斜求得最小减速度。但如前面已经描述的那样，也可提出，从可借助于纵向加速度传感器确定的车辆纵向倾斜角求得路面坡度或路面坡度，和/或动态地确定车辆1的质量。
前面所述的用于识别故障的措施在电液行车制动装置中也适用于在制动器由驾驶员控制的情况下识别故障。为此，为了分析处理，以驾驶员的也作为电子信号存在的压力要求为基础。
在被激活的AVH功能中，汽车尤其是在斜坡上通过自动操纵行车制动装置保持在静止状态中，在该AVH功能中，还可借助于车辆的开始滑跑识别行车制动装置上的故障。
为了识别开始滑跑，在此尤其是可分析处理车轮转速传感器的信号。另外，在短时间的静止状态之后，必要时存在于车辆1中的加速度传感器处于稳态中，由此，当在AVH功能被激活的情况下确定了至少一个传感器信号的振幅时，也确定了车辆1的开始滑跑。
在例如以前述方式之一确定了行车制动装置上的故障之后，根据本发明，激活电动驻车制动装置。为此，通过控制单元12这样控制电动机10，使得驻车制动装置被拉紧，或者对车轮制动器4中的配置给驻车制动功能的执行机构进行相应控制。
另外，优选接通驾驶员可看到的报警灯，该报警灯向该驾驶员通知制动装置的故障。
另外，如果在此在静止状态期间确定了故障，则撤回电子的压力要求并且由此使行车制动装置不起作用。在车辆制动时，优选在确定了车辆的静止状态之后才撤回压力要求，以便为制动提供可最大程度支配的制动力。
在此通过切断行车制动装置使尤其是制动液的损失以及液压***的其它负荷降低到最小程度。
在本发明的一个实施形式中，电动驻车制动装置一直保持被激活，直到识别到驾驶员的起步期望，其中，该识别的进行在此与在起步辅助中所提出的一样。然后，电动驻车制动装置自动地脱开，以便在驾驶员希望使车辆运动时能够继续使车辆运动。
但也可提出，电动驻车制动装置仅能由驾驶员手动地通过操纵一个开关来脱开，由此可使驾驶员更好地注意当前的紧急状况。
如果在通过驾驶员控制的制动过程中识别到故障，则优选提出，当由驾驶员发出的压力要求下降到零——该值也可根据速度预给定——时，脱开电动驻车制动装置。以此方式，即使在出现紧急状况时驾驶员也具有对车辆的完全控制。
但在任何情况下仅当制动***中的故障在车间中被排除时，报警灯才关断。

Claims (11)

1.一种用于车辆(1)的制动设备，该制动设备包括具有能量供给单元(2；8)的液压行车制动装置，该能量供给单元在该行车制动装置的主制动缸(3)内部按照压力要求建立制动压力，该制动压力传递给至少一个车轮制动器(4)，该制动设备还包括驻车制动装置(10，11，4)，其特征在于：该压力要求由至少一个用于辅助功能的控制装置(3)发出，并且在行车制动装置运行期间，一控制单元(12)通过比较压力要求与至少一个车轮制动器(4)中的制动压力和在车辆运动时通过比较检测到的车辆加速度与该车辆的按照该压力要求期望的车辆加速度来检验是否在该行车制动装置中存在故障；当确定出现了故障时，控制单元(12)激活驻车制动装置(10，11，4)。
2.根据权利要求1的制动设备，其特征在于：该压力要求由车辆的驾驶员发出。
3.根据权利要求1或2的制动设备，其特征在于：当至少一个车轮制动器(4)中的制动压力比所述压力要求的值小一个预给定的值时，确定出现了故障。
4.根据权利要求1或2的制动设备，其特征在于：在压力要求恒定的情况下当至少一个车轮制动器(4)中的制动压力降低时，确定出现了故障。
5.根据权利要求4的制动设备，其特征在于：在压力要求恒定的情况下当至少一个车轮制动器(4)中的制动压力梯度比一个预给定的阈值小时，确定出现了故障。
6.根据权利要求1或2的制动设备，其特征在于：根据压力要求确定期望的车辆减速度，并且当实际的车辆减速度比该期望的车辆减速度小一个预给定的值时，确定出现了故障。
7.根据权利要求1或2的制动设备，其特征在于：在该车辆(1)的通过辅助功能保证的静止状态中，当识别到该车辆(1)的开始滑跑时，确定出现了故障。
8.根据权利要求7的制动设备，其特征在于：通过车轮转速传感器的和/或加速度传感器的信号变化确定车辆(1)开始滑跑。
9.根据权利要求1或2的制动设备，其特征在于：当已激活驻车制动装置(10，11，4)时，撤回压力要求。
10.根据权利要求9的制动设备，其特征在于：仅在车辆(1)的静止状态被识别到时才撤回压力要求。
11.一种用于控制车辆(1)的制动设备的方法，其中，在液压行车制动装置的主制动缸(3)内部按照压力要求建立制动压力，该制动压力传递给至少一个车轮制动器(4)，其特征在于：该压力要求由至少一个用于辅助功能的控制装置(3)发出，并且在行车制动装置运行期间，通过比较压力要求与至少一个车轮制动器(4)中的制动压力和在车辆运动时通过比较检测到的车辆加速度与按照该压力要求期望的车辆加速度来检验是否在该行车制动装置中存在故障；当确定出现了故障时，激活驻车制动装置(10，11，4)。
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