CN112533806A - 用于机动车的制动*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的制动***，该制动***具有液压制动装置(10)和电制动装置(20)，液压制动装置和电制动装置至少部分地相互冗余地构成。特别地，在液压部件失效的情况下，制动需求可以被电辅助。

Description

用于机动车的制动***
技术领域
本发明涉及一种用于具有多个车轮的机动车的制动***。
背景技术
机动车通常配备有作用于机动车的车轮上的制动***。典型的乘用车例如具有四个车轮，所有车轮都可以借助于行车制动器来制动。此外，机动车通常还具有驻车制动器，其在静止状态下防止车辆溜车。
然而，在早期的机动车中，行车制动器和驻车制动器通常被彼此分开地考虑和实施，因为这些制动器执行不同的任务，最近的发展越来越多地寻求集成两个制动***，以便能够实现附加的或更好的功能。然而为此还对运行安全性提出更高的要求。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种用于机动车的制动***，其相对于现有技术设计为替代方案，例如具有更高的运行安全性。
上述目的根据本发明通过根据权利要求1所述的制动***实现，有利的设计方案例如由从属权利要求实现。权利要求的内容通过明确引用并入说明书的内容中。
本发明涉及一种用于具有多个车轮的机动车的制动***。制动***具有液压制动装置，该液压制动装置被设计成作用在车轮的第一组上。制动***具有电制动装置，该电制动装置被设计成作用在车轮的第二组上。制动***还具有第一控制装置，该第一控制装置被配置成控制液压制动装置。此外，制动***具有第二控制装置，该第二控制装置被配置成控制电制动装置。制动***还具有能量供应装置，该能量供应装置被配置成彼此分开地为第一控制装置和第二控制装置供给电能。
这里，车轮的数量是多个。特别地，车轮的数量优选地是四个，使得机动车具有四个车轮。
通过根据本发明的制动***可以获得提高的故障安全性。这特别是因为制动装置具有独立的控制装置，并且这些控制装置可以另外彼此独立地被供应电能。
第一组车轮可以特别地包括所有车轮。这对应于机动车的典型设计，其中所有车轮都被制动。
通常，第二组仅包括车轮中的一部分，例如机动车的后轮。然而，第二组也可以包括车轮中的其他部分，例如也可以包括所有车轮。
用于向两个控制装置单独供能的能量供应装置的配置可例如通过独立的线路或其它独立的部件来实现。特别地，***可以是完全或部分冗余地设计。由此显著地增加了故障安全性。
根据优选实施方式，电制动装置是驻车制动器。例如，该驻车制动器可以作用在车辆的后轮上。根据优选实施方式，液压制动装置是行车制动器。例如，该行车制动器可以作用在所有的车轮上。
例如，驻车制动器可以特别地设计成在静止时保持车辆静止并且固定所述车辆以防止无意的运动。而行车制动器通常用于使行进的车辆减速。然而，不同制动装置的功能也可以组合。
为了产生压力，液压制动装置优选地具有驾驶员操作的制动缸和电操作的致动器。由此可以将两种可能性组合以用于产生液压压力，其中，既可以实现驾驶员直接操作，又可以实现借助于电操作的致动器进行间接的或纯电动启动的操作。特别地，可以提供液压备用级/失败恢复策略(Rückfallebene)，其中驾驶员操作的制动缸产生直接作用在车轮上的压力。这实现了，即使所有电气***都发生故障也能够使车辆停止。
能量供给装置优选具有逆变器、电池和/或电容器作为用于提取和/或存储电能的装置。这特别是用于确保用于供能的输入能量，该输入能量然后可以被传输到控制装置。逆变器例如可以产生交变电流，该交变电流例如可以被整流。例如，为此可使用交流发电机。电池例如在交流发电机的过载状态或故障的情况下以及在停车的时间段中可以存储电能。电容器特别是可以用于消除短期波动。
能量供应装置优选地设计成将第一控制装置和/或第二控制装置选择性地与一个或多个用于提取和/或存储电能的装置连接。由此可以确保以最可能的方式向两个控制装置供应能量。这种装置可以例如是上文刚刚提到的部件：逆变器、交流发电机、电池或电容器。
第一控制装置优选地被配置为执行以下功能中的一个或多个：
-驾驶员制动需求的检测和/或处理，
-通过CAN总线的通信，
-与车辆网络的通信，
-处理来自车轮转速传感器的信号，
-向所述液压制动装置供应液压能量，
-计算和/或执行制动调节功能、防抱死制动***(ABS)、电制动力分配(EBD)和/或电子稳定程序(ESP)，
-通过驻车制动开关、通过人机界面和/或通过车辆网络确定驾驶员需求。
这些功能通常用于控制液压制动***。应当理解，所述功能的所有可能的组合和子组合都是可能的。与其它功能的组合也是可能的。
第二控制装置优选地被配置为执行以下功能中的一个或多个：
-驾驶员制动需求的检测和/或处理，
-停车状态信息的检测和/或处理，
-利用来自车辆网络、来自摄像机、雷达、变速器和/或发动机的信息生成用于静止状态识别的替代信号，
-车轮打滑信息的检测和/或处理，
-电驻车制动开关的位置的检测和/或处理，
-向电制动装置供应电能。
这些是驻车制动器的控制装置的典型功能。应当理解，所述功能的所有可能的组合和子组合都是可能的。与其它功能的组合也是可能的。
特别地，第二控制装置可以被配置为，例如借助于车轮转速传感器或摄像机信号来识别车辆静止状态，并且当已经识别车辆静止状态时响应于激活的驻车制动开关来拉紧驻车制动器。
根据也可以构成本发明的独立方面的优选实施例，第一控制装置和第二控制装置被配置成，如果第一控制装置和液压制动装置无故障地起作用，则通过液压制动装置来对驾驶员制动需求进行助力，而在第一控制装置和/或液压制动装置完全或部分失效的情况下则通过电制动装置对驾驶员制动需求进行助力。
在行车制动器或另一液压制动装置的无故障运行的情况下，这允许响应于驾驶员制动需求的正常制动，其中该驾驶员制动需求可以被辅助。例如，由驾驶员在制动缸中产生的压力可以被传递到车轮，并且可以另外通过泵、线性致动器或其它电运行的装置执行助力。可另选地，驾驶员制动需求也可以仅被电子地检测，并且完全通过电动地产生压力来实现。为此，通常使用模拟器，该模拟器对驾驶员产生确定的阻力。
然而，如果为此所需的部件发生完全或部分故障，则可以借助于电制动装置执行驾驶员制动需求的助力。例如，由驾驶员在制动主缸中产生的压力可以传递到车轮上，其中，电制动装置产生附加的制动力矩。这允许显著更高的安全性，这是因为即使对于液压制动***或其电气部件的完全或部分故障也在实现驾驶员制动需求时进行辅助。
通过上面进一步描述的具有两个独立的控制装置和分开供能的实施例额外地增加了可靠性。
第一控制装置优选地具有以下部件中的一个或多个：
-功率控制单元(PCU＝Power Control Unit)，所述功率控制单元被配置成向内部电子器件供应电压、读入车轮转速信息和/或驱控阀和/或驱控液压调节器和/或驱控致动器，
-用于软件的执行单元，所述软件用于调节液压制动装置。
第二控制装置优选地具有以下部件中的一个或多个：
-微控制器，其被配置为向内部电子器件供应电压和/或读入车轮转速信息，
-用于软件的执行单元，所述软件用于调节电制动装置，
-驻车制动控制单元，其被配置为驱控H桥，
-H桥。
关于上述组件列表，应注意这些部件可以以任何组合或子组合的形式彼此组合。与其它元件的组合也是可能的。
第一控制装置的构件优选地在结构上和/或电气上与第二控制装置的构件分离。由此进一步提高了可靠性，这是因为例如在一个控制装置中出现的故障状态不一定传递到另一个控制装置。例如，过电压状态的影响因此可以被限制。例如，可以使用独立的电路板或壳体。
制动***优选地被配置为，在第一控制装置完全或部分故障的情况下，仅在预定时间段内或直到预定事件为止，输出故障消息和/或允许电制动装置的运行，该运行响应于识别出的第一控制装置故障而发生。这种预定事件例如可以是车辆停车状态或维修厂访问。由此克服了如下风险，即，驾驶员本身在液压制动装置完全或部分失效的情况下，依靠电子制动装置的附加动作并推迟或寻求避免维修工作。例如，通过所述措施，可以提示驾驶员并促使驾驶员访问维修厂，以便修理有故障部件。
电制动装置优选地设计用于车轮的直接电制动。这特别是意味着，不设置液压的中间部件。特别地，由电机、电磁体或一些其它电气装置运行的部件可直接作用以产生制动力。
制动***优选地被设计用于具有四个车轮的机动车，即，该机动车具有两个前轮和两个后轮，其中第一组包括所有四个车轮，并且其中第二组包括后轮。这相应于普通乘用车中的制动***的典型配置。然而，应指出的是，根据本发明的制动***也可毫无问题地用于具有不同的车轮数量的或具有第一组和第二组的不同划分的其它车辆中。
附图说明
本领域技术人员将从以下参考附图描述的示例性实施例中获得进一步的特征和优点，其中：
图1示出了制动***，以及
图2示出了制动***的部件的电路图。
具体实施方式
图1以纯示意图示出了根据本发明的实施例的制动***5。制动***5具有液压制动装置10，该液压制动装置具有相关联的第一控制装置12。制动***5具有电制动装置20，该电制动装置具有相关联的第二控制装置22，第一控制装置12被配置成控制液压制动装置10并向其供应能量。第二控制装置22被配置成控制电制动装置20并向其供应能量。
为公共供能提供能量供应装置30。所述能量供应装置具有交流发电机32形式的逆变器、电池34和电容器36。
能量供应装置30被设计成选择性地将第一控制装置12和第二控制装置22与交流发电机32、电池34和电容器36中的每个部件相连接。因此，电能可以被供应到两个控制装置12、22，并且因此也可以彼此分开为两个制动装置10、20供应电能。
当所有部件，特别是第一控制装置12和液压制动***10的部件，都正常工作时，检测到驾驶员制动需求，该驾驶员制动需求可由驾驶员特别是通过操作制动踏板来触发。然后，驾驶员制动需求可以例如通过线性致动器(未示出)被电助力。
然而，如果这所需的部件失效，则第二控制装置22可以使用电子制动***20来辅助驾驶员制动需求。否则，电子制动***20主要用作驻车制动器。
典型的车辆目前被配置为至少使得在车辆故障的情况下，也就是说在整个车辆电气***故障的情况下，车辆可以在驾驶员施加的500N的压力的情况下执行2.44m/s2的减速度。然而，典型地，期望在存在200N的制动力的情况下实现例如4m/s2或4.88m/s2的减速度。
为了提高减速度和/或降低为此所需的驾驶员施加的制动压力，通常需要借助于能量源对驾驶员施加的制动压力进行电检测和助力。
在常规运行中，当部件正常工作时，通常借助于液压制动装置来实施驾驶员制动需求和进行助力。然而，在当前使用的实施例的情况下，如果该助力失效，则在500N的制动力情况下，通常仅可以确保大约2.5m/s2至4m/s2的减速度。
通过在此描述的制动***的实施方式，通过在借助于液压致动器和电致动器(通常为驻车制动器)产生制动力矩之间建立独立性，可以确保驾驶员助力的冗余。这种独立性不仅在致动器本身中实现，而且可以例如另外涉及以下方面：
-电压供应，
-传感器信息(传感器***)，
-评估(逻辑装置)，
-执行(致动器装置)。
在此描述的制动***5的实施方式确保，在大多数已知的个别故障的情况下，通过液压或电气助力来实施驾驶员制动需求。这种助力可以例如在后车桥处提供。
图1中描述的部件可以——特别是通过车辆总线、例如CAN总线——彼此通信。为了简单起见，未示出这种总线***。
第一控制装置12和液压制动装置10也可以看作制动***5的第一路径，第二控制装置22和电制动装置20相应地可以看作制动***5的第二路径。这里，两条路径优选地是相对于彼此冗余设计的。
这里，第一路径通常具有以下任务：
-检测驾驶员制动需求，
-建立与车辆网络的通信，
-读入车轮转速传感器信息，
-向制动***供应液压能(“制动压力”)，
-计算相关联的制动调节功能，例如ABS、EBD或ESP(也称为AYC)。
第二路径通常具有以下任务：
-检测驾驶员制动需求，
-检测与静止状态相关的车辆状态，
-检测与车轮打滑相关的车辆状态，
-读入驻车制动开关，
-向驻车制动器致动器供应电能，以通过所述驻车制动器致动器产生制动力矩。
这里，第一路径通常表示电子控制单元(ECU＝Electronic Control Unit)通过液压装置产生制动力矩的能力。第二路径通常表示通过驻车制动器致动器产生制动力矩的能力。
驾驶员制动需求的助力在每种情况下通过这些路径中的一个或两个路径来实现。只要第一路径可用，出于舒适的原因，通常借助于液压装置执行助力。在故障或不可接受的降级的情况下，该助力可以由第二路径执行。组合也是可能的。
图2示出了具有关于传感器、处理装置和致动器的一种可能的冗余方案的电路图。
在此，左侧至X-Bar用以产生相互冗余的电压KL30_1与KL30_2。
这可以如下来实施：
-通过输入电压的明确分离来确保KL30_1和KL30_2之间的独立性，
-X-Bar的切换能力，用于根据状态将输入电压切换到KL30_1和/或KL30_2。
在本示例中，执行路径由以下模块组成：
第一路径(“液压”)：
-PCU 1：
-向内部电子器件的电压供应，
-读入车轮转速信息，
-对阀(“valve”)和液压调节器(“LAC”)的驱控，
-MCU 1：
-用于液压制动调节***(CPU)的软件的执行单元。
第二路径(“驻车制动”)：
-PCU 2：
-作为向内部电子器件的电压供应，
-读入后车轮转速信息，
-MCU 2：
-用于驻车制动控制装置(CPU)的软件的执行单元，
-驻车制动器驱动器：
-驱控H桥以运行驻车制动器致动器，
-H桥：
-基于来自IPEX的驱控命令来控制电流。
另选地，在各个路径中构件可以以不同的方式组合，只要确保这些构件与其它路径中的构件的独立性。
下面，将描述所示***的功能，该***例如可以确保冗余：
1.在没有故障的情况下，直接通过车轮转速信息确定第一路径中的车轮打滑。如果该通信路径出现故障，则后车轮转速信号通过控制单元(MUX)内的切换被切换到第二路径。通过这种切换，第二路径可以自主地调节车轮打滑。
2.如果电源本身失效，则通过第一路径可进行驾驶员助力的运行。制动力分配可以通过具有固定特性曲线的静态EBD来设定，使得可以在没有在后桥处过早发生打滑的情况下安全地实现驾驶员助力(正确的抱死顺序)。
3.车轮转速传感器的信号或驾驶员需求的信号通过内部总线被传输到第二路径，使得位于那里的驻车制动器软件允许驻车制动器仅在安全状态中静态触发或设置。
4.在控制单元中，存在两个独立的传感器(通常为压力传感器和位置传感器)用于确定驾驶员制动需求。通常，两个传感器都连接到第一液压路径，以便能对驾驶员需求作出快速反应。在故障情况下，传感器之一通过切换机构被导向第二路径。这可以用于读入和评估驾驶员需求，并且可以通过电驻车制动器致动器对制动力矩进行调节。
5.该***将使用监测机构来检查阀、液压调节器和驻车制动器致动器的功能。如果在此出现冗余损耗，则必须警告驾驶员。此外，通过另一路径确保对制动需求的助力。
6.如果驾驶员已经在执行液压制动操作，并且如果通过现有的压力和/或体积监测检测到助力能力的损失，则通知驾驶员并且激活第二路径。
7.为了确保通过驻车制动开关唤醒***，第二路径设置有经由唤醒线路唤醒第一路径的设施。
8.如果通过车轮转速传感器识别静止状态的能力已经丧失，则第一路径和第二路径两者都可以通过CAN通信从车辆的其它传感器处确定静止信息。其它传感器可以是例如摄相机、雷达或变速器。
所提及的组件和过程仅仅是示例性的。它们可以完全如上所述地实现，或者单独地或以任何组合的方式实现。
制动需求的电助力特别是可以被设定成，使得实现驾驶员所期望的减速。在由驾驶员触发的制动过程开始时，通常发生没有助力的纯液压制动。从确定的值开始，调节电驻车制动器，使得产生规定的制动力矩，并且因此车辆被额外地减速。
在一定的时间间隔之后，例如点火转换后，可以停止或降低电助力。如果借助电驻车制动器的助力不会导致舒适性损失以致车辆的驾驶员或所有者开始修理，则这是有意义的，这是因为他们也对功能退化后的特性感到满意。在长期运行的情况下，这将导致安全风险和增加的磨损。因此，应该促使驾驶员修复受损部件。
属于本申请的权利要求不表示放弃获得进一步的保护。
如果发现处理过程中的一个特征或一组特征不是绝对必要的，则申请人现在已经致力于表述至少一个不再具有该特征或该组特征的独立权利要求。在此，例如可以涉及在申请日提交的权利要求的子组合或者涉及在申请日提交的权利要求的通过其他特征限制的子组合。这种要重新陈述的权利要求或特征组合被理解为被包含在本申请的公开内容中。
此外，应当指出的是，在不同的实施例或示例性实施例中描述的和/或在附图中示出的本发明的改进、特征和变体可以以任何方式彼此组合。单个或多个特征可以任意相互交换。由此产生的特征组合可以理解为被包含在本申请的公开内容中。
在从属权利要求中的引用不应理解为放弃为引用的从属权利要求的特征实现独立的、具体的保护。这些特征也可以任意地与其他特征组合。
仅在说明书中公开的特征或者仅在说明书中或在权利要求中结合其他特征公开的特征原则上可以是对本发明重要的独立特征。因此，它们也可以单个地被接纳到权利要求中以区别现有技术。

Claims (15)

1.一种用于具有多个车轮的机动车的制动***(5)，其中，所述制动***(5)具有以下部件：
-液压制动装置(10)，所述液压制动装置被设计成作用在车轮的第一组上，
-电制动装置(20)，所述电制动装置被设计成作用在车轮的第二组上，
-第一控制装置(12)，所述第一控制装置被配置成控制所述液压制动装置(10)，
-第二控制装置(22)，所述第二控制装置被配置成控制所述电制动装置(20)，以及
-能量供应装置(30)，所述能量供应装置被配置成向所述第一控制装置(12)和所述第二控制装置(22)彼此独立地供应电能。
2.根据权利要求1所述的制动***(5)，
-其中，所述电制动装置(20)是驻车制动器。
3.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述液压制动装置(10)是行车制动器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述液压制动装置(10)为了产生压力而具有驾驶员操作的制动缸和电操作的致动器。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述能量供应装置(30)具有逆变器(32)、电池(34)和/或电容器(36)作为用于提取和/或存储电能的装置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述能量供应装置(30)被设计成，将所述第一控制装置(12)和/或所述第二控制装置(22)选择性地与一个或多个用于提取和/或存储电能的装置相连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述第一控制装置(12)被配置用于以下功能中的一个或多个：
-驾驶员制动需求的检测和/或处理，
-通过CAN总线的通信，
-与车辆网络的通信，
-处理来自车轮转速传感器的信号，
-向所述液压制动装置(10)供应液压能量，
-计算和/或执行制动调节功能、防抱死制动***(ABS)、电子制动力分配(EBD)和/或电子稳定性程序(ESP)，
-通过驻车制动开关、通过人机界面和/或通过车辆网络来确定驾驶员需求。
8.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述第二控制装置(22)被配置用于以下功能中的一个或多个：
-驾驶员制动需求的检测和/或处理，
-静止信息的检测和/或处理，
-利用来自车辆网络、来自摄像机、雷达、变速器和/或发动机的信息生成用于静止状态检测的替代信号，
-车轮打滑信息的检测和/或处理，
-电驻车制动开关位置的检测和/或处理，
-向所述电制动装置(20)供应电能。
9.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述第一控制装置(12)和所述第二控制装置(22)被配置成：如果所述第一控制装置(12)和所述液压制动装置(10)无故障地起作用，则通过所述液压制动装置(10)来对驾驶员制动需求进行助力；以及在所述第一控制装置(12)和/或所述液压制动装置(10)完全或部分失效的情况下，通过所述电制动装置(20)来对驾驶员制动需求进行助力。
10.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述第一控制装置(12)具有以下部件中的一个或多个：
-功率控制单元(PCU)，所述功率控制单元(PCU)被配置成向内部电子器件供应电压、读入车轮转速信息和/或驱控阀和/或驱控液压调节器和/或驱控致动器，
-用于软件的执行单元，所述软件用于所述液压制动装置(10)的调节。
11.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述第二控制装置(22)具有以下部件中的一个或多个：
-微控制器，所述微控制器被配置成向内部电子器件供应电压和/或读入车轮转速信息，
-用于软件的执行单元，所述软件用于所述电制动装置(20)的调节，
-驻车制动控制单元，所述驻车制动控制单元被配置成驱控H桥，
-H桥。
12.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述第一控制装置(12)的构件与所述第二控制装置(22)的构件在结构上和/或电气上分离。
13.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-所述制动***被配置成，在所述第一控制装置(12)完全或部分失效的情况下，仅在预定时间段内或直到发生预定事件，输出故障消息和/或允许所述电制动装置(20)的运行，所述运行响应于所述第一控制装置(12)的识别出的故障而发生。
14.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述电制动装置(20)被设计成用于车轮的直接电制动。
15.根据前述权利要求中任一项所述的制动***(5)，
-其中，所述制动***(5)被设计成用于具有四个车轮的机动车，即具有两个前轮和两个后轮的机动车，
-其中，所述第一组包括所有四个车轮，以及
-其中，所述第二组包括后轮。
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