CN104245447A - 用于控制制动***的方法、制动***以及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法，在所述方法中，根据车辆调节***的制动要求来控制车辆制动***的电运行的执行器，这例如在行驶动态调节装置(ESC)中进行。根据本发明，当至少一个预给定的条件满足时，提高车辆整车电路网络的施加在所述电运行的执行器上的供给电压。由此，例如在紧急制动时可加速通过液压泵进行的压力建立。

Description

用于控制制动***的方法、制动***以及应用
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的方法、根据权利要求11前序部分的制动***及其应用。
背景技术
现代车辆通常装备有电子调节的制动***，所述制动***提供功能如避免车轮在制动期间抱死的制动防滑调节(ABS，防抱死制动***)和例如在EP 0792 229 B1中描述的行驶动态调节(ESC，电子稳定控制)。如果识别到不稳定的行驶状况，则进行主动制动干涉，其中，通过行驶动态调节要求在一个或多个车轮上与驾驶员无关地进行制动力矩的建立并且通过制动***实施，这通过有目的地引入横摆力矩使车辆稳定。
另外，机动车越来越多地具有环境传感器，通过所述环境传感器可检测其它交通参与者和不可运动的障碍并且确定其相对于自己的车辆的位置和/或速度。所述环境传感装置与电子调节的制动***的联网可实现相对于在前行驶的机动车的距离调节(ACC)、在出现特别关键的状况时对驾驶员进行警报以及当面临碰撞时自动引入紧急制动。为了避免误干涉，这种紧急制动辅助(EBA)允许迟一点、即在距障碍尽可能小的距离上进行干涉。
如果由于对安全性关键的行驶状况而作出制动要求，则电子制动***必须将所述制动要求尽可能快速地转换成制动力矩的建立。这在液压制动***中可这样来实现：泵在一个或多个车轮制动缸中建立压力。
由DE 199 17 904 C2公知了一种用于控制泵的方法，所述泵用于对车辆制动设备进行辅助压力供给，其中，泵在第一阶段中被完全通电并且在第二阶段中以节拍运行方式或者说脉冲式运行。如果用于识别面临的提高的负荷的条件得到满足，则节拍运行对于可预给定的时间中断，即泵被完全通电。
DE 10 2009 038 805 A1公开了一种具有升压转换器(DC/DC转换器)的电子的机动车控制装置。如果功能要求伴随着高的功率需求，则DC/DC转换器被控制到自动的运行状态中，在该运行状态中，用于被控制的负载的供给电压相对于整车电路电压提高。由此，执行器的功能即使在整车电路网络电压低时也可得到保证。机动车控制装置由于所需的附加构件而制造过于麻烦。
发明内容
本发明的目的在于，以尽可能小的投入实现制动力矩的快速建立。
所述目的通过根据权利要求1的方法和/或根据权利要求11的制动***来实现。
即提供了一种方法，在所述方法中，根据车辆调节***的制动要求来控制车辆制动***的至少一个电运行的执行器，由此，在一个或多个车辆车轮上进行制动力矩的与驾驶员无关的建立。根据本发明，当至少一个预给定的条件满足时，提高车辆整车电路网络的施加在该或这些电运行的执行器上的供给电压。
条件的检验可在具有至少一个微处理器的通常的控制装置中以小的软件投入在无硬件改变的情况下实施。
此外，不同于现有技术，不仅执行器的基本功能得到保证，而且制动力矩建立的速度提高。在液压方面不改变的制动***由此相对于现有技术具有提高的压力建立动态。由此，行驶安全性提高。
作为替换方案，液压制动***的泵在压力建立动态不变的情况下可相对于传统制动***减小，由此，在行驶安全性相同的情况下可节省成本。
优选当由对安全性关键的车辆调节***、尤其是行驶动态调节装置或紧急制动辅助装置作出制动要求时，第一预给定的条件满足。在电子调节的制动***中已经多次进行不同车辆调节***的制动要求的判断。符合目的的是，在此确定车辆调节***的等级，根据所述等级例如与另外的何车辆调节***也工作无关地实施紧急制动辅助装置的要求。行驶动态调节装置对于行驶安全性也是决定性的，因此可相对于除紧急制动辅助装置之外的全部车辆调节***被优先化。在此，车辆调节***不是仅指真正意义上的调节，而是所述概念也应包括与驾驶员无关地要求制动干涉(例如上坡辅助)的驾驶员辅助功能。对安全性关键的车辆调节功能的这种优先化或者说预给定的等级可简单地在控制装置中实施并且快速检验。
符合目的的是，当表明车辆不稳定性的特征的参量、尤其是车辆的所测量的实际横摆率与借助于车辆模型计算的给定横摆率之间的偏差超过预给定的横摆率差阈值时，第二预给定的条件满足。因为现代车辆经常装备有横摆力矩调节装置，所以可无附加成本地提供横摆率传感器。给定横摆率与实际横摆率之间的横摆率差提供合适的用于行驶稳定性的量度(度量标准)。如果选择比横摆力矩调节的干涉阈值低的阈值，则可及时提高供给电压；因此，在激活横摆力矩调节时已经提供压力或制动力矩建立的最佳动态。
优选当所述制动要求超过预给定的要求阈值时，第三预给定的条件满足，其中，尤其是将车辆调节***的压力要求或所述制动***的制动回路中的压力作为用于所述制动要求的量度来考察。在非关键的行驶状况中出发点应在于，驾驶员以及对安全性不关键的车辆调节***要求很小地建立制动力矩，因为这仅与小的行驶舒适性损失相联系。
有利的是，将所述整车电路网络的供给电压提高到用于所述整车电路网络的管理单元中的电压要求。用于整车电路网络的管理单元在此可作为独立的控制装置或作为其它控制装置、例如发动机控制装置的扩展来实现。通过使用本来就存在的管理单元，根据本发明的方法可实施，而不必在制动***上进行麻烦的改变。
优选所述车辆整车电路网络的供给电压提高到预给定的值或预给定的区间中的值上。
特别优选根据多个预给定的条件中的何种条件或多少条件得到满足来选择所述预给定的值或所述预给定的区间。通过按照行驶状况的危险性进行供给电压的提高，可总是在能量消耗与制动力矩建立的动态之间选择合适的折衷。
根据本发明的一个优选实施形式，所述车辆整车电路网络的供给电压提高到最大允许的值。由此保证制动力矩建立的最佳动态。
有利的是，一旦所述预给定的条件任意之一不再得到满足或一旦识别到车辆的静止状态，所述供给电压就又返回到初始值。在此，初始电压指从能量和功能的视角看适用于车辆运行的区间中的电压，尤其是在所述预给定的条件之一满足之前存在的电压。
特别有利的是，仅当对于预给定的时间段没有制动要求通过车辆调节***作出之后，所述供给电压才又返回到初始值。
此外，本发明还涉及一种用于车辆的制动***，具有至少一个电运行的执行器，所述执行器可实现在一个或多个车辆车轮上与驾驶员无关地建立制动力矩。根据本发明，所述制动***具有控制装置，所述控制装置用根据权利要求1至10任意之一的方法控制至少一个电运行的执行器并且通过车辆数据总线或一个或多个控制导线与用于整车电路网络的管理单元连接。
根据本发明的一个优选实施形式，所述电运行的执行器至少之一是压力介质泵、尤其是活塞泵。
根据本发明的另一个优选实施形式，所述电运行的执行器至少之一是机电运行的摩擦制动器。在此，一个桥的车轮也可装备有液压制动***，而第二桥设置有机电的摩擦制动器。
符合目的的是，所述控制装置通过车辆数据总线或一个或多个控制导线与一个或多个环境传感器和/或用于分析处理环境传感装置的控制计算机连接。
此外，本发明还涉及根据本发明的制动***在机动车中的应用，所述机动车通过内燃发动机和/或至少一个电动机驱动。
附图说明
由从属权利要求和借助于附图对实施例进行的下述说明得到其它优选实施形式。附图表示：
图1示例性的机动车，
图2用于执行根据本发明的方法的***的示意性视图，以及
图3制动的时间进程。
具体实施方式
图1示出了机动车1的示意性视图，所述机动车适用于执行根据本发明的方法。所述机动车具有驱动车辆的车轮的至少一部分的驱动发动机2、方向盘3、与串联主缸(THZ)13连接的制动踏板4和四个可单独控制的车轮制动器10a～10d。当车辆车轮的仅一部分被驱动时，也可执行根据本发明的方法。如果车辆具有液压制动***，则每两个车轮制动器与相应的液压管路合并成一个制动回路。除了液压摩擦制动器之外或作为其替换方案，也可在一个、多个或全部车轮上使用机电操作的摩擦制动器作为车轮制动器。因为电动机的可达到的转速和/或可达到的转矩与供给电压相关，所以根据本发明的方法也可用于机电操作的摩擦制动器。下述说明示例性地以液压制动***为出发点。
为了检测行驶动力学状态，存在用于测量转向角δ的方向盘角度传感器12、四个用于测量各个车轮的转动速度vi的车轮转速传感器9a～9d、用于测量横向加速度aLat的横向加速度传感器5、用于测量也被称为横摆率的横摆角速度的横摆率传感器6以及至少一个用于测量由制动踏板和THZ产生的制动压力p的压力传感器14。在此，如果踏板位置与制动力矩之间的关系恒定或已知，则压力传感器14也可由踏板行程或踏板力传感器替代。当一个或多个桥的车轮至少有时可与发电机连接以便可实现在制动时回收电能时，也可使用踏板行程传感器。车轮传感器的信号输送给电子控制装置(ECU)7，所述电子控制装置借助于预给定的规则由车轮转动速度vi求得车轮速度vRef。
ECU 7接收上面所述的以及可能情况下存在的另外的传感器的信息并且控制液压单元(HCU)8，以便可与驾驶员无关地实现在各个车轮制动器中建立或调制制动压力。液压单元对于每个制动回路包括一个泵并且包括多个电磁阀，其中，尤其是每个车轮制动器具有进入阀和排出阀。符合目的的是，电磁阀用于将主缸与车轮制动器有目的地分开以及使主缸与泵的抽吸侧和优选低压储存器连接。这可实现通过激活泵来引起制动力矩的与驾驶员无关的建立。制动***优选在至少一个车轮制动器上、特别优选在每个制动回路的每一个车轮制动器上具有压力传感器。附加地确定当前由驱动发动机2产生的驱动力矩和驾驶员所期望的驱动力矩。在此，也可涉及间接求得的参量，所述参量例如由发动机特性曲线族导出并且通过接口11、例如未示出的发动机控制装置的CAN或FlexRay总线传输给ECU7。
机动车1的行驶特性主要通过底盘设计参数来影响，其中，主要是车轮负载分配、车轮悬架的弹性和轮胎属性确定车辆转向特性。在以预给定的期望的弯道半径和轮胎与路面之间的摩擦系数为特征的确定行驶状况中，可发生行驶稳定性的损失，其中，驾驶员所期望的转向特性不可达到。通过现有的传感器可识别驾驶员期望并且这种识别可通过车辆检验。优选已经探测到稳定性损失的趋势。
ECU 7通常实施多种用于调节行驶稳定性的方法，其中，进行可能情况下同时到达的制动要求的判断。因此，多次进行横摆率调节，所述横摆率调节将所测量的实际横摆率与模型横摆率相比较。如果这种差高于调节发生阈值，则开始制动干涉。模型横摆率相应于给定横摆率并且通过简单的车辆模型通过转向角和车辆速度形成。此外，通常进行侧滑角速度的调节。该参量也通过车辆模型形成并且在过度转向状况中相应于车辆向内偏转或车辆尾部向外拐出的速度。一定的用于侧滑角速度的阈值一被超过，就开始进行制动干涉。最广泛流行的是制动防滑调节，所述制动防滑调节避免车轮在制动过程期间抱死。
另外，车辆1具有环境传感装置，所述环境传感装置具有至少一个环境传感器15，通过所述环境传感器可检测车辆环境中的物体，所述物体尤其是涉及在同一个或相邻的行车道中在侧面和/或在该车辆1之前运动的另外的机动车。但作为物体也考虑静止或几乎静止的物体例如树木、行人或车道标记线。示例性地示出了具有检测范围17的环境传感器15，所述检测范围包括车辆1之前的空间角度，在该空间角度中示出了物体18。环境传感器15的信号由控制计算机16分析处理并且提供相应的信息给ECU 7。但原则上控制计算机16也可集成在环境传感器15中，和/或ECU 7可直接处理传感器信号。
环境传感器15例如涉及本身公知的LIDAR(Light Detection andRanging，激光探测及测距)传感器，所述LIDAR传感器测量到物体的所检测的点的距离d以及到所述点的连接线与车辆的中间纵向轴线之间的角度，这如图1中示例性地对于物体18的一个点所解释的那样。由此确定用于物体18的参考点并且直接或间接求得所检测的物体的速度。如果环境传感装置包括雷达传感器，则速度可借助于多普勒效应直接测量。原则上也可使用一个或多个摄像机或其它环境传感器。
因此，示例性描述的车辆可通过环境传感装置识别即将来临的碰撞并且引入紧急制动，其中，优选HCU的泵在车轮制动器中建立这样高的制动压力，使得制动防滑调节进行干涉。这具有优点：最佳利用轮胎与路面表面之间的现有的摩擦系数并且获得短的制动距离。所使用的泵的体积流量限制可达到的压力建立动态并且由此影响可达到的制动距离，因为越早达到最佳的摩擦系数利用，所述制动距离越短。
图2示出了用于执行根据本发明的方法的***的示意性视图。在此，ESC表示行驶动态调节装置，ACC表示距离调节装置，EBA表示紧急制动辅助装置。这些车辆调节装置在其对应的激活条件满足时发出制动要求给判断单元Arb，所述判断单元借助于预给定的规则求得：何制动要求应通过制动***实施。此后进行控制电路AS的激活，所述控制电路对执行器Akt进行控制并且供给电流。
在所示实施例中，判断单元Arb检验一个或多个预给定的条件并且所述预给定的条件至少之一一被满足就发送要求给用于整车电路网络的管理单元BNM。此后，BNM激活发电机Gen或可能情况下以更高的功率运行所述发电机。
车辆调节装置中的一个或多个、尤其是行驶动态调节装置ESC在车辆制动***的ECU 7中实现。但有些车辆调节可由专门的控制装置提供，例如执行距离调节ACC和/或紧急制动辅助EBA的控制计算机16。
优选判断单元作为第一预给定的条件检验：是否紧急制动辅助装置已作出制动要求。
根据本发明的一个优选实施形式，作为替换方案或附加地，作为第二预给定的条件检验：是否表明车辆不稳定性的特征的参量、尤其是车辆的所测量的实际横摆率与借助于车辆模型计算的给定横摆率之间的偏差超过预给定的横摆率差阈值。但作为表明车辆不稳定性的特征的参量也可考察一个或多个车轮的滑动和/或不同车轮之间的滑动差。
根据本发明的另一个优选实施形式，作为替换方案或附加地，作为第三预给定的条件检验：是否制动要求超过预给定的要求阈值。在此，尤其是将车辆调节***的压力要求与要求阈值相比较。但当例如在一个或多个车轮制动器上安置有压力传感器时，制动***的制动回路中的压力也可作为用于制动要求的量度来考察。作为替换方案或补充，也可将纵向减速度与要求阈值相比较。
符合目的的是，用于触发整车电路网络升高的条件由一个或多个分开的控制装置来检验。
根据本发明的一个优选实施形式，作为替换方案或附加地通过ECU 7或在ECU 7中提供的功能、尤其是判断单元或用于一个或多个车轮制动器的压力调节器来进行所述条件的检验。
根据本发明的方法也可在无环境传感装置的情况下来执行。因此例如紧急制动辅助可这样来实现：监测THZ中的制动压力p，当驾驶员的操作速度或THZ压力的时间变化dp/dt超过预给定的极限值时，进行压力建立。在此情况下也可通过提高整车电路网络电压来实现较短的制动距离以及由此提高的行驶安全性。
图3示出了制动的时间进程，在该制动中，制动力矩建立通过车辆调节***来要求并且通过激活液压泵来实施。在纵坐标上示出了制动***的制动回路或者说车轮制动器中的压力p和整车电路网络的电压U，其中，线301表示根据本发明的方法的压力变化曲线，线302表示根据本发明的方法的整车电路网络电压。
开始在整车电路网络上例如存在电压U1，所述电压从节省能量的观点看也是有意义的(即尽可能低)。
在时刻t0，预给定的条件满足，此后，要求整车电路网络电压的升高。例如环境传感装置可确定：到障碍的距离低于紧急制动辅助的警报阈值。
此后，发电机或者说发电机组激活，在时刻t1，整车电路网络电压升高到最大允许的值U2。
在时刻t2，到障碍的距离低于紧急制动辅助的干涉阈值，此后，制动要求发送给压力调节器并且进行液压泵的激活。所述液压泵符合目的地被完全控制地且非节拍地运行，以便达到最高的可能的压力建立动态。线301表示制动回路中的压力变化曲线，第二制动回路中的压力变化曲线相应。
在时刻T3所建立的压力这样高，使得制动防滑调节装置进行干涉。由此，现有的摩擦系数被最佳利用，另外的压力建立不再需要。
如果车辆处于静止状态和/或用于整车电路网络电压提高的预给定的条件任意之一都不再得到满足，则整车电路网络的电压又下降到初始值(没有示出)。
线303示出了根据现有技术的压力变化曲线，线304示出了根据现有技术的整车电路网络电压。
直到时刻t2——到障碍的距离在该时刻低于紧急制动辅助的干涉阈值，不进行激活。整车电路网络电压在整个时间期间保持在恒定的值U1上。
从时刻t2起，根据线303进行压力建立。因为泵马达以较小的电压运转，所以压力建立相对于线301滞后。
根据本发明的方法较早地实现最大可能的制动作用，由此，制动距离明显减小并且行驶安全性提高。

Claims (15)

1.一种方法，在所述方法中，根据车辆调节***的制动要求来控制车辆制动***的至少一个电运行的执行器，由此，与驾驶员无关地在一个或多个车辆车轮上进行制动力矩的建立，其特征在于：当至少一个预给定的条件满足时，提高车辆整车电路网络的施加在所述电运行的执行器上的供给电压。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当由对安全性关键的车辆调节***、尤其是行驶动态调节装置或紧急制动辅助装置作出制动要求时，第一预给定的条件满足。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：当表明车辆不稳定性的特征的参量、尤其是车辆的所测量的实际横摆率与借助于车辆模型计算的给定横摆率之间的偏差超过预给定的横摆率差阈值时，第二预给定的条件满足。
4.根据权利要求1至3至少之一所述的方法，其特征在于：当所述制动要求超过预给定的要求阈值时，第三预给定的条件满足，其中，尤其是将车辆调节***的压力要求或所述制动***的制动回路中的压力作为用于所述制动要求的量度来考察。
5.根据权利要求1至4至少之一所述的方法，其特征在于：将所述整车电路网络的供给电压提高到高于在用于所述整车电路网络的管理单元中的电压要求。
6.根据权利要求1至5至少之一所述的方法，其特征在于：将所述车辆整车电路网络的供给电压提高到预给定的值或预给定的区间中的值上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：根据多个预给定的条件中的何种条件或多少条件得到满足来选择所述预给定的值或所述预给定的区间。
8.根据权利要求1至7至少之一所述的方法，其特征在于：所述车辆整车电路网络的供给电压提高到最大允许的值。
9.根据权利要求1至8至少之一所述的方法，其特征在于：一旦所述预给定的条件任意之一不再得到满足或一旦识别到车辆的静止状态，就使所述供给电压返回到初始值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：仅当对于预给定的时间段没有车辆调节***的制动要求之后，所述供给电压才又返回到初始值。
11.一种用于车辆的制动***，具有至少一个电运行的执行器，所述执行器可实现与驾驶员无关地在一个或多个车辆车轮上建立制动力矩，其特征在于：设置有控制装置，所述控制装置用根据权利要求1至10任意之一的方法控制至少一个电运行的执行器并且通过车辆数据总线或一个或多个控制导线与用于整车电路网络的管理单元连接。
12.根据权利要求11所述的制动***，其特征在于：所述电运行的执行器至少之一是压力介质泵、尤其是活塞泵。
13.根据权利要求11或12所述的制动***，其特征在于：所述电运行的执行器至少之一是机电运行的摩擦制动器。
14.根据权利要求11至13至少之一所述的制动***，其特征在于：所述控制装置通过车辆数据总线或一个或多个控制导线与一个或多个环境传感器和/或用于分析处理环境传感装置的控制计算机连接。
15.根据权利要求11至14至少之一所述的制动***在机动车中的应用，所述机动车通过内燃发动机和/或至少一个电动机驱动。
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