具有在不同輪缸壓力水平的車輪制動器中的同時或不完全同時的壓力生成和減小的制動系統的製作方法

2023-05-07 20:59:36

專利名稱：具有在不同輪缸壓力水平的車輪制動器中的同時或不完全同時的壓力生成和減小的制動系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的制動系統。
背景技術：
在ABS/ESP中，壓力進程的精度和動態決定控制質量，並因此決定製動路徑和車輛穩定性。迅速而精確的壓力控制對於良好的控制而言是決定性的。除了電動機械式制動器EMB，所有液壓系統均與二位二通電磁閥一起工作。2004年第2版《制動手冊》第114-119 頁的文獻信息提供了關於這一點的詳細基本信息。在沒有特殊措施的情況下，這些閥具有純數字式轉換性能，即它們或開或閉(開/閉)。由於迅速關閉的緣故，依據壓力梯度，會發生大幅值的壓力振蕩，該壓力振蕩影響車輪性能，而最重要的是引起噪聲。在這種情況下， 壓力梯度取決於在μ =0.05(冰)與μ =0.1(浙青幹路面)之間的控制範圍內強烈波動的壓力差，還取決於制動助力器的劇烈波動的THZ壓力。處於1-10巴(所需值)區域內的頻繁計時的壓力生成的幅值的可測量性經常僅僅是相對不精確的。可以通過二位二通電磁閥的複雜PWM控制獲得改進。特別地，可以由此影響從壓力生成至壓力保持的過渡，故而壓力振蕩和噪聲變小。因為必須考慮壓力梯度、壓力幅值還有溫度，故而此PWM控制是困難且相對不精確的。此PWM控制不用於壓力減小。EP 06724475中描述了一種用於通過電馬達和活塞控制來控制壓力的方法。此處， 制動助力器的HZ活塞運動確定壓力控制，因此對於精確壓力控制和可變梯度具有相當大的優點。EP 06724475還描述了通過所謂多路復用方法(MUX方法)的多個車輪制動器的壓力控制。因此，其描述包括二位二通電磁閥要具有帶可以忽略的節流效應的大流量截面，且從活塞-缸體系統至制動缸的管路要具有可以忽略的流動阻力。其還陳述了如果開始時主要為近似相等的壓力水平，則壓力減小可以在兩個車輪制動器處同時發生。儘管在EP 06724475中描述了這些措施，但多路復用方法具有如下缺陷在兩個車輪制動器中的壓力水平不相等的情況下，同時的壓力減小是不可能的，因為在EP 06724475所描述的大小設定中，如果HZ或THZ至輪缸的流動阻力太小，則在壓力減小過程中，兩個至四個車輪制動器之間可以發生壓力均等化。此外，還存在這樣的事實因為上文提到的輪缸之間可能的壓力均等化的問題，所以易於在相對於彼此具有時間延遲的情況下發生的兩個或更多個壓力減小要求也不可能被同時或不完全同時地執行。由於特別是相同符號的壓力要求的時間延遲可能在較大的程度上確定發生，因此這是尤為成問題的。如上所述，壓力減小和壓力生成可同時或不完全同時地發生。「同時」是指當兩個或更多個電磁閥同時打開以及同時關閉時。當兩個或更多個電磁閥或者以時間延遲的方式打開或者以時間延遲的方式關閉時，壓力設定被稱為「不完全同時的」。此外，EP 06724475中沒有提供同時的壓力生成。這造成可能的壓力增加可能暫時不會執行而可能導致較長的制動路徑的事實。

發明內容
本發明的目標本發明的目標是以如下方式進一步改進從EP 06724475已知的多路復用方法使得具有不同壓力水平的兩個或更多個輪缸的同時的或不完全同時的壓力減小和壓力生成可以發生。目標的實現根據本發明，通過具有權利要求1的特徵的制動系統來實現此目標。根據權利要求1所述的制動系統的其他有利構造由從屬權利要求的特徵體現。本發明有利的區別之處在於同時的或不完全同時的壓力減小和壓力生成在所有車輪制動器的不同壓力水平處也是可能的。這是通過相應地高活塞速度、從二位二通電磁閥至活塞-缸體系統(HZ或THZ)的工作腔的管路的流動阻力RL的大小設定、以及二位二通電磁閥與通到輪缸的液壓管路一起的流動阻力RV的大小設定來實現。條件應用為流動阻力RL必須小於流動阻力RV。當流動阻力RL比流動阻力RV小1. 5至3倍時是特別有利的。此外，當另外考慮從電磁閥至輪缸的液壓管路的流動阻力RVR時是特別有利的，後者有利地選擇為顯著小於電磁閥的流動阻力RV。在本發明的改進構造中，可以考慮以如下方式設計總的流動阻力(RL+RV)使得在與制動助力器的驅動器的最大馬達動力相對應的最大的HZ活塞動力情況下，並且在具有兩個或更多個打開的電磁閥的情況下，因為輪缸制動器的同時的容積輸入或容積輸出， 所以暫時(即在閥打開時間內)不會發生壓力均等化。因此在轉換閥的設計中必須注意實現不下降為低於上文描述的最小值的非常小的流動阻力。應注意，在同時的壓力減小的情況下，HZ或THZ與輪缸之間存在足夠的壓力差，故而通過共同的壓力減小，車輪制動器的單獨的輪缸之間不可能發生壓力均等化。在同時的壓力減小或壓力生成期間防止壓力補償的另一可能性是通過PWM動作來減小閥的流量截面，由此增大流動阻力。此處有利的是，即使在同時的或不完全同時的壓力生成或壓力減小的情況下，也可以由此根據情形選擇壓力梯度，而與通過RL和RV、以及任選地，RVR的設計所預先確定的壓力進程無關。因而，在兩個或更多個車輪中保持極不相同的壓力水平的情況下的同時的或不完全同時的壓力減小或壓力生成也變得易於管理。當在壓力減小過程中、最大可能流動速度下降至低壓力、而單獨的車輪的壓力-容積特性表現為非線性函數時，在同時的或不完全同時的壓力減小或壓力生成期間， 可變的或不同的活塞速度是絕對必要的。由於在同時的或不完全同時的壓力減小期間從輪缸進入HZ或THZ的容積流，必須通過相應的控制或調節來對其活塞進行再調節以保持壓力差。此處，在沒有對HZ活塞進行再調節的情況下，從HZ或THZ流動至輪缸中的容積將導致壓力增大，並且靜態地導致壓力均等化。此活塞再調節主要通過控制器執行。控制器計算必須壓力差，相應地確定HZ中的容積輸入，為此，使用HZ壓力，以及有利地，使用壓力模型。當對HZ或THZ活塞進行再調節時，應注意HZ或THZ壓力總是低於此時通過打開的電磁閥或轉換閥連接至HZ或THZ的所有輪缸的最小壓力水平。類似的內容應用於同時的或不完全同時的壓力生成。控制器又指定壓力增加的壓力水平。通過活塞行程和活塞速度相應地調節HZ或THZ壓力，以考慮用於壓力生成的車輪制動器的輪缸的容積。當對HZ活塞進行再調節時，應注意HZ或THZ壓力總是高於此時通過打開的電磁閥連接至HZ或THZ的所有輪缸的最大壓力水平。對於同時的壓力生成、不完全同時的壓力生成兩種情況或不同時的壓力生成而言，且同樣對於同時的或不完全同時的壓力減小而言，單獨的車輪的壓力-容積特性的獲知非常重要。這是當車輛靜止時對每個車輪以間隔方式記錄的，其中，在已知HZ壓力或THZ 壓力的情況下通過相應的活塞行程來探測容積。該過程以相對較小的動力發生，所以輪缸壓力相當於HZ或THZ中的壓力。正如已知，由於總體為電磁閥的轉換閥中以及通到輪缸的液壓管路中的流動阻力，在壓力生成以及在壓力減小的壓力控制中的高度動態過程中均存在大壓力差。在每一個情況下，控制器判定車輪制動器處的壓力變化，該壓力變化與制動扭矩成比例。因此，即使通過電磁閥出口處的壓力傳感器，常規的ABS/ESP系統也僅能靜態地測量輪壓力。對於動態測量則使用精度有限的壓力模型。此外，為每個車輪安裝壓力傳感器是昂貴的。然而， 在根據本發明的具有活塞控制的系統中，通過獲知壓力-容積特性，當存在不同的動態時也可以精確地調節輪缸壓力。在壓力生成和壓力減小同時地、不完全同時地或不同時地發生的情況下，兩個或更多個輪缸同時受到作用。由控制器確定的壓力差通過車輪的壓力-容積特性轉換為相應的活塞行程。通過附加的壓力模型，還連續地計算壓力缸。只要已經達到車輪的目標壓力， 則關閉相應的電磁閥。隨後，HZ或THZ的活塞繼續移動以作用於其餘輪缸。在要調節的最後一個輪缸中，通過根據壓力-容積特性預先計算的活塞行程來執行壓力控制。隨後，也可以關閉最後的車輪制動器的電磁閥。由於將用於活塞控制的壓力模型用來計算或估計輪缸壓力，故而該壓力模型對於根據本發明的結合有同時的和不同時的壓力減小和壓力生成的制動系統而言非常重要。由此計算的輪缸壓力既用於計算二位二通電磁閥(轉換閥)的關閉時刻和開啟時刻，也用作多路復用方法中壓力控制器的控制變量的實際值。此外，來自壓力模型的輪缸壓力用在上級控制器結構(例如ABS/ESP、諸如ACC之類的駕駛員輔助功能等)中。由於在輪缸中的壓力變化之前首先使HZ或THZ壓力首接近於將要調節的輪缸的起動壓力是有利的，所以有必要連續地計算並存儲輪缸壓力。此任務也由壓力模型承擔。因此對於控制動態、該過程中產生的噪聲、和特別是結合有同時的或不完全同時的壓力減小和壓力生成的控制精度而言，壓力模型極為重要。壓力模型將HZ或THZ壓力用作輸入信號。隨後，通過壓力模型根據該輸入信號計算各輪缸壓力。在這種情況下，可以通過溫度(例如周圍溫度或電磁閥上獨立的溫度傳感器)來適配模型參數例如等效流動阻力、等效管路電感和壓力-容積特性。如果在過渡性能中發生變化，還可能通過適配來調節模型參數。同時的或不完全同時的壓力變化的過程在正常的ABS/ESP制動過程中相對較少， 因此更容易在諸如不對稱或不均勻的道路之類的臨界情況下發生。因此多路復用器能夠從一個輪缸迅速轉換至下一個輪缸非常重要。因為活塞速度進而壓力變化速度能夠可變地調節，並且由此能夠在極端情況下以最大動力使活塞動作，因而這是可能的。由於可變性，可在正常情況下減小活塞速度，而僅在極端情況下使用最大動力。此外，活塞運動的開始與電磁閥的開或閉之間的轉換時間又取決於要控制的壓力差和輪缸中的絕對壓力。在HZ或THZ的設計中應注意，因為HZ或THZ的彈性或剛性對轉換時間具有相當 8大的影響，所以當電磁閥或轉換閥關閉時，HZ或THZ是儘可能剛硬的結構。因此，具有相關聯的液體容積以及連接通道例如RL的儘可能剛硬的HZ或THZ允許非常短的轉換時間。為了在相對較長的控制介入過程中檢查並明顯地校正通過壓力模型計算的輪缸壓力，以相對較長的時間間隔進行輪缸壓力與HZ或THZ壓力的比較。當活塞處於靜止狀態而電磁閥打開時，在一定的壓力調整時間之後，靜態均等化由此實現，因為壓力模型的構造，所以靜態均等化在沒有壓力模型中的附加的適配規則或擴展的情況下自動進行。當沒有獲得由控制器預先確定的滑移或車輪加速度時，也可以進行檢查。在沒有同時的或不完全同時的壓力變化的情況下，也可配合於控制器要求僅基於壓力-容積特性和相應活塞調節而工作。EP 06724475中描述了一種使用了路徑模擬器的制動系統。根據本發明的制動系統可以具有路徑模擬器。然而，路徑模擬器可能因為成本原因而被省卻。在這種情況下，可以通過電驅動和制動踏板與制動助力器之間的機械連接產生對制動踏板的反饋。所述制動系統也可以用作沒有與制動踏板的機械連接的完全線控制動系統。還可以想到，可以使用與制動系統並聯的類似於EHB的THZ，當所述制動系統失效時，THZ通過附加的轉換閥供給相應壓力。


下文將通過圖更詳細地描述本發明，其中圖1示出了用於壓力控制的致動器系統的基本結構；圖2示出了用於輪缸的壓力控制的循環控制循環；圖3示出了用於兩個輪缸的不完全同時壓力控制的循環控制循環；圖4示出了壓力模型的框圖；圖5示出了可能的軟體結構的信號流程圖。
具體實施例方式圖1示出了根據本發明的制動系統的基本結構，其由HZ或THZ 14,EC馬達10、用於驅動壓力杆活塞的主軸11、主軸復位裝置12和轉角傳感器13組成，該轉角傳感器13確定活塞的位置，並且探測轉子位置或活塞行程。如果活塞接收到調節指令以產生特定壓力，則通過存儲在特性映射中的預先記錄的壓力-容積特性、通過壓力杆電路中的位置傳感器13和壓力傳感器19來產生相應的活塞運動。在隨後的短暫恆定壓力的情況(這大體為制動操作過程中的情況)下，使用所存儲的特性映射數據基於新的測量數據進行相關性比較。如果存在偏差，則當車輛在稍後的時間靜止時，單獨地對每個車輪制動器再次記錄壓力-容積特性並校正特性映射。如果例如在一個輪缸處的偏差很大，則給出尋找汽車修理廠的指示。HZ或THZ中產生的壓力通過管路15、16從壓力活塞杆和浮動活塞經由二位二通電磁閥17a-17d到達輪缸18a和18d。代替壓力杆和浮動活塞，也可以使用另一活塞設置或通過彈簧的聯接。壓力杆活塞有利地剛性地連接至主軸，所以壓力杆活塞也可以通過驅動往回移動以便快速降低壓力。在此，同樣非常重要的是設定管路15和16中從HZ至電磁閥17i (其中i = a、b、c、d)的流動阻力RL的大小、以及隨後設定電磁閥以及與輪缸的液壓連接中的流動阻力RV 的大小。兩個阻力RL和RV應該是低的，其中應當應用為RL比RV小很多，並且與電磁閥相比，從電磁閥至輪缸的流動阻力RVR小，優選為RL ( RV/ 係數，其中，室溫下該係數應當為1.5至5，特別地為1.5至3。二位二通電磁閥17a_17d 與管路15和16以及壓力傳感器19 一起優選地一體形成為組件，為此，還可以包括HZ或 THZ。如果產生用於壓力減小的調節指令，則依次發生通過活塞行程的壓力調節以及隨後與壓力測量值相等。壓力的生成和減小對應於常規的BPV功能。為此，如前述EP67M475 中描述的，有必要補充部件例如包括踏板、踏板路徑傳感器、路徑模擬器。但是，EP 6724475 的制動系統包括壓力控制和調製，而不需要所有上述部件。如果此時發生例如用於ABS/ESP功能的壓力調製，則將MUX功能切換為開。如果例如將在車輪18a處降低壓力，則當HZ或THZ 14已經通過馬達10預先在管路15和16以及輪缸18b和18d中產生特定壓力時，關閉電磁閥17b至17d。如果通過相應的活塞行程實現了由控制器預先確定的壓力減小pab，則關閉電磁閥 17a，而HZ或THZ的活塞移動至由控制器預先確定的所需位置。如果此後例如在輪缸18d 中發生壓力生成Pauf，則電磁閥17d打開、且活塞移動至用於所需值pauf的新的所需位置。 如果將在輪缸18a和18d中發生同時的或不完全同時的壓力減小Pab，則電磁閥17a和17d 切換為無電流且由此切換至打開位置，而電磁閥17b和17c關閉。在此，活塞還移動至新的所需位置。在用於馬達和電磁閥的特殊轉換條件下，用於壓力調製的這些過程極快地發生。 這些在圖2和圖3中描述。圖2示出了用於車輪制動器的MUX方法中的控制循環。在上方的x-y曲線圖中， 輪缸壓力由Pk示意性地示出，而HZ或THZ壓力由pHZ示意性地示出。壓力杆活塞關於時間的位置在其下方繪出，y軸記為&。用於電磁閥的動作信號Umv在下方的曲線圖中示出。在示出的時間進程中，首先發生壓力減小pab。隨後，在時刻6接著發生用於車輪制動器的壓力生成Pauf。在時刻1之前，所有轉換閥17a_17d關閉，HZ活塞靜止。所示用於車輪的壓力減小指令在時刻1發生。所謂的轉換時間Tum示出為介於時刻1與時刻2之間，在此期間，使用主缸的壓力-容積特性，嘗試使活塞位移以將HZ中的壓力調節至根據壓力模型已知的輪壓力，從而使得在階段2結束時閥打開的過程中，實質上已經調節了對應於輪缸中壓力的HZ 中的壓力，因而實質上實現了 HZ與輪缸之間的壓力均等化。此時，通過壓力-容積特性、將必須容積或活塞行程、特別是為了使壓力達到特定的或要求的水平而必須從輪缸中減去的行程差作為當前輪壓力和在時刻2時在車輪處所要求的所需壓力的函數來計算。此時，相應地驅動/控制並調節HZ活塞，並同時使相應的轉換閥17i動作並打開。介於時刻2與時刻3之間的時間範圍表示直至在輪壓力中也可以看到壓力減小的效果為止的連貫的短停止時間或延遲。隨後，在時刻3與時刻4之間，HZ活塞接近計算得到的所需位置，並在階段 4結束時已經達到該所需位置。與此同時，如果所需壓力應當例如通過來自上級控制器的輸入而再次增大，則馬達甚至將更早中斷該過程。如果已經達到所需位置，為了使液壓系統中的流動狀態平穩，在階段4至階段5中保持調整時間 ；，在此期間，在轉換閥17i關閉之前HZ活塞靜止。此處，轉換閥的預先動作與因閥的關閉時間而產生的信號一起作用。調整時間4-5有助於對輪壓力更精確的估計，並且使在時刻a關閉電磁閥時的噪聲降低。考慮到當前存在的實際壓力、壓力梯度和先前已知的關閉時間，使電磁閥動作以關閉。在階段5至階段6中，所有轉換閥17a_17d再次關閉。此時，致動器將有時間作用於其他車輪。同時， 如果不必改變HZ中的壓力，則要求壓力生成的轉換時間Tum = 0緊跟在時刻6處。隨後的壓力生成類似於上文描述的壓力減小而發生。圖3與圖2的不同之處在於，在最上方的曲線圖中另外示出了第二輪缸壓力pK2， 並且在最底部添加了用於使第二轉換閥動作的信號的另一曲線圖。基本上，圖描述了用於輪缸中的不完全同時的壓力調製Pab和Pauf的控制順序。直到時刻1為止，HZ活塞都是靜止的且電磁閥全部關閉。隨後，用於第一輪缸的壓力減小的要求到達。同時地、或者在具有時間延遲的情況下，用於第二輪缸的第二壓力減小要求產生。 因此，在兩個車輪處的同時的或不完全同時的壓力減小此時是可能的。當然，同樣的情況也可以應用於三個或四個車輪。從時刻1至時刻2，示出了轉換時間Tum，其間，如上文描述的， 嘗試接近通過壓力模型已知的第一輪缸的壓力，從而使得當屬於第一車輪制動器的轉換閥打開時，實質上已經達到了 HZ與第一輪缸之間的壓力均等化。通過壓力-容積特性，在階段1-2期間或階段1-2結束時，為了使壓力達到特定水平，在此時計算必須從第一輪缸中減去的必須容積。如果同樣已知用於第二輪缸的壓力減小要求，則在此同樣已經通過所存儲的壓力-容積特性計算出所要求的HZ活塞行程。但是基本上，此計算步驟也可以首先在時刻3進行。此時，HZ活塞在時刻2開始運動，且屬於第一車輪制動器的電磁閥同時動作並打開。時間範圍2-3是直至在輪缸壓力中也可以識別壓力減小的效果為止的總的停止時間。 只要通過壓力模型以及用該壓力模型計算的容積流(時刻3)可以預見到在已知的閥打開時間內HZ壓力pHZ下降為低於輪壓力pK2，就通過U·使第二電磁閥MV2動作並打開。在時刻4之前不久，通過壓力模型以及用該壓力模型計算的容積流或壓力梯度可以預見第一輪缸將在已知的閥關閉時間內達到目標壓力。因此，此時關閉電磁閥MV115在時刻4，閥MV1也是關閉的，閥MV1中的容積流停止。由此造成在時刻b輪缸壓力中的壓力振蕩。輪壓力中的壓力振蕩可以通過電磁閥的PWM動作而減小。碰巧，在時刻4，HZ活塞也達到其如上文描述的預先計算出的所需位置。此時，在電磁閥MV2同樣在時刻5關閉之前，電磁閥MV2中的容積流可以在調整時間T6中平穩。因為此調整時間，在時刻a在輪缸處在此過程期間幾乎沒有任何壓力振蕩發生。此處電磁閥的PWM動作也不會產生任何優點。緊隨階段5至階段 6之後，重複上文描述的用於同時的壓力生成的順序。對於同時的壓力生成而言重要的是， 在電磁閥MVJT開的情況下，HZ壓力總是高於最低的輪缸壓力以獲得正壓力梯度、並且避免兩個或更多個車輪之間的壓力均等化。總體來講，通過同時的或不完全同時的減小，電磁閥的PWM動作將產生如下優點也可以以同時的或不完全同時的壓力減小或壓力生成來直接影響壓力梯度。圖4示出了用於計算單個輪缸壓力的可能的壓力模型。壓力模型將僅與處於經調整狀態(靜態)下的車輪制動器中的輪壓力相對應的HZ壓力pHZ (t)用作輸入信號121。模型122至131為用於具有四個車輪制動器的車輛的四重設計。替代性地，通過所存儲的HZ 的壓力-容積特性132，壓力模型可計算HZ壓力121。由此，輪壓力也可以通過相應的HZ 位置或活塞行程而動態地調節。壓力模型的目標是為了獲得輪缸壓力PK(t)的動態估計或高頻估計。下文將更詳細地描述單獨的信號和信號模塊的功能。HZ的活塞行程或活塞位置％ (t) 135用作壓力模型103的輸入信號(也參見圖5)。 HZ中的容積133是通過求和點134根據車輪129. 1至129. 3處的容積和活塞行程％(t) 135 而計算出的。本發明認為車輪容積表示給送管路、車輪制動器的容積以及HZ的工作腔的容積。HZ壓力pHZ(t)121是通過HZ的容積-壓力特性132而計算出的。還可以想到壓力傳感器的HZ壓力信號與模擬信號121的均等化。當HZ的活塞位置通過特性132關聯於特定壓力時，此測量用於診斷壓力傳感器的失效。也可以用馬達的相位電流來診斷。如果僅將HZ壓力用作壓力模型的輸入信號，則信號路徑135至121是不必要的。 因而直接從壓力傳感器獲得HZ壓力121。通過求和點獲得壓力差122。壓力差122通過表示制動流體的質量和/或慣量的 「液壓等效電感或管路電感」模塊123和積分器1 而產生貫穿流Q。信號模塊127考慮從 HZ經由閥通過制動管路至輪缸的液壓路徑的流動阻力。模型參數等效流動阻力R對應於在層流狀態下從活塞-缸體系統14、HZ通過轉換閥17a、17b、17c、17d至車輪制動器的輪缸的路徑的液壓阻力。此外，信號模塊127考慮從活塞-缸體系統14、HZ通過轉換閥17a、17b、 17c、17d至車輪制動器的輪缸的液壓路徑內、表示層流/紊流流量比的權重的參數(κ)。通過第二積分器125，根據壓力流Q 1 獲得車輪處的當前容積129，並且通過描述輪缸和所連接的制動管路的容量或剛性的輪缸的容積-壓力特性130、根據車輪處的當前容積1 獲得該車輪處的壓力131。此外，壓力模型103(見圖幻還可模擬包括由於密封等而在現實中存在的滯後作用。這增加了壓力模型的估計精度。所用的壓力-容積特性在車輛起動時靜態地適配或記錄、並且存儲為具有相關聯的函數參數的函數或存儲為表格。圖5示出軟體結構的可能的信號流程圖。在這種情況下的參考數字101代表圖1 中詳細示出的致動器PHZ(t) =f(%(t))。通過轉動傳感器的角度的賦值，致動器的傳感器系統提供HZ壓力121和HZ活塞行程135。儘管未在此處列出諸如駕駛員所需壓力、踏板位置、馬達相位電流、電池電流等之類的其他傳感器信號，但也可以將其納入考慮。壓力模型103根據作為HZ中的時間壓力進程pHZ(t)的函數和/或DK活塞行程 sk(t)的函數、或作為兩者的函數的信號121和135來計算各種車輪制動壓力131，其中 Pe (t) = f(pHZ)、或 pK(t) = f(pHZ, sk)、或 pK(t) =f(sk)。通過模塊102中的適配，壓力模型103的模型參數(例如等效流動阻力、等效管路電感和壓力-容積特性或輪缸和HZ或THZ的壓力-容積特性)通過溫度例如車輛周圍溫度的溫度、或者通過由電磁閥處的溫度傳感器測量的溫度或電磁閥的與溫度成比例的阻力測量值來適配。在這種情況下，在溫度測試中的系統開發過程中，可以確定並存儲適配規範。上文提到的滯後作用模擬的參數也可以依據溫度來適配。諸如例如管路長度或用於將電磁閥切換為「開」和「關」的時間之類的各種車輛具體參數可以在車輛首次起動時測量或根據數據文件進行編程。為此，或者根據溫度將模型參數存儲在表中，或者計算模型參數並傳給模型。如果例如過渡性能發生變化，則也可通過適配來調節模型參數。如果壓力模型偏離實際測量值，則壓力模型以及因此壓力模型的參數的均等化可能連續地或以短暫的時間間隔發生若干次。壓力模型也被連續地計算出，特別是結合ESP/ABS 104或其他上級控制器中的壓力調製，壓力模型對於壓力設定的精度而言非常重要。來自壓力模型的輪缸壓力PK (t)被給送至ABS/ESP控制器。ESP/ABS控制器104以及特別是壓力控制或壓力調節106取決於作為控制變量的車輪制動壓力pK (t)。ESP/ABS控制器基於ABS/ESP傳感器信號例如輪速、側向加速度、橫擺率等來計算車輪制動器所需壓力pKs。n (t)。替代性地，車輪制動器所需壓力PKs。n(t)就其信息內容而言也可以僅僅是壓力差或通過壓力梯度提供。車輪制動器所需壓力顯然是對每個車輪單獨地計算。為了確定壓力控制器106的順序的優先級，還在壓力控制器的上遊連接有功能模塊「優先級確定裝置」 105。該「優先級確定裝置」 105基於用於確定優先級的各種信號108 例如車輪滑移、車輛橫向動力學參數、壓力控制偏差等來進行車輪選擇109。該車輪選擇為壓力控制器106預先確定其接下來必須調節哪個車輪制動器的哪個壓力。例如，壓力減小要求相比於在另一車輪處所要求的壓力減小具有較高的優先級，因而首先執行。另外不允許例如在一個車輪處依次執行兩個壓力生成而不同時作用於另一車輪。優先級確定另外涉及決定是否是單獨的車輪、還是必須發生同時的壓力生成或壓力減小以及這涉及多少車輪。輪速、車輪加速度、轉彎、微跳動(μ -Sprung)(正和負)、微裂痕(μ -Split)道路和控制時刻優選為用於優先級確定的標準。如果例如在第一控制循環中，在若干車輪處確定超出了理想滑移或車輪加速度閾值，則根據所涉及的車輪數量，轉換至同時或不完全同時的方式。如果在車輪的壓力減小過程中、在另一車輪處出現超出理想滑移且伴隨較高的車輪加速度例如_5g，則這是以不完全同時的方式來調節的。如果控制循環實質上結束，則不再發生任何轉換。用於同時或不完全同時的滑移和加速度的相應的所需值在沿著具有較小值的方向轉彎的過程中變化以獲得完全穩定性。在較高的同時的車輪再加速的情況下，例如由於道路的相應摩擦係數變化，也可以在相應的滑移值處轉換至同時或不完全同時的方式。即，在可以獲得制動路徑或驅動穩定性增益的所有情況下，轉換至同時或不完全同時的方式。對於本領域的普通技術人員，這意味著必須存在最適宜的滑移。如圖2和圖3中示出的，隨後通過壓力控制或調節106計算相應的時間順序。隨後，考慮輪缸的滯後作用，在此處通過所存儲的壓力-容積特性來計算所要求的HZ活塞行程。隨後，理論上的輔助位置控制器通過控制信號11調節所需的活塞行程。為此，以正確的時間順序使各轉換閥17a、17b、17c、17d動作110。當然能夠想到用壓力模型103估計未來的輪壓力。為了計算正確的閥轉換時刻， 這對於壓力控制106可能是特別重要的。在這種情況下，所確定的值可以在中間存儲在存儲器中。參考數字列表1-9:控制循環中的階段pHZ 主缸壓力ρκ:輪缸壓力Peso11 輪缸所需壓力Pauf 壓力生成pab 壓力減小p*ab 壓力減小時的壓力變化速度p*an 壓力生成時的壓力變化速度sK :HZ活塞行程s*K =HZ活塞速度TE:閥關閉前的調整時間
Tum 從活塞運動的開始至閥打開的轉換時間
Tmux 為了調節一個或多個車輪處的所需壓力的總時間
tv:至電磁閥關閉的延遲時間
a 具有在閥關閉前的調整時間的壓力時間性能的過渡進程
b 不具有調整時間的閥急劇關閉期間的壓力時間性能的過渡進程
MVi 電磁閥/轉換閥
Umv 二位二通電磁閥的電壓進程
RL 從HZ或THZ至電磁閥/轉換閥的管路中的流動阻力
RV:電磁閥中的流動阻力
RVe 從電磁閥至輪缸的連接管路
R :RV+RVe+RL
10=EC馬達
11主軸
12主軸復位裝置
13轉動傳感器(位置傳感器)的角
14=HZ 或 THZ
15來自壓力杆活塞的壓力管路 16:來自浮動活塞的壓力管路 17a-17d 二位二通電磁閥和轉換閥 18a-18d 輪缸
19 壓力傳感器
101致動器、電子系統中的硬體和傳感器系統
102軟體功能模塊「壓力模型參數的適配或計算規範」
103軟體功能模塊「壓力模型」
104軟體功能模塊「ABS/ASR/ESP控制器」
105軟體功能模塊「優先級確定」
106軟體功能模塊「壓力控制或調節」
107:ESP/ABS傳感器系統的傳感器信號
108確定優先級的信號
109說明車輪選擇的信號
110轉換閥的動作
111動作、馬達
112所需輪壓力Peso11 (t)
121主缸壓力pHZ (t)
122確定壓力流的壓力差
123液壓管路電感
124:dQ/dt
125積分器
126:貫穿流 Q127 從活塞缸體系統(14、HZ)通過轉換閥(17a、17b、17c、17d)至輪缸的路徑的流動阻力1 :127處的壓力降129. i 車輪處的當前容積130 輪缸和相關聯的連接管路的容積-壓力特性(容量)131 輪缸壓力 pK(t)132 在轉換閥關閉的情況下的主制動缸的容積-壓力特性(容量)133 主制動缸中的當前容積1；34:求和模塊135 :HZ 活塞行程、(0
權利要求
1.一種具有制動助力器的制動系統，所述制動助力器的活塞-缸體系統(14、HZ、 THZ)由電馬達以機械的或液壓的方式特別地通過傳動裝置驅動，其中，所述活塞-缸體系統(14、HZ、THZ)的至少一個工作腔通過液壓管路連接至至少兩個車輪制動器，所述車輪制動器在所有情況下都配置有二位二通轉換閥(17a、17b、17c、17d)，並且所述車輪制動器 (18a、18b、18c、18d)與所述活塞-缸體系統(14、HZ)之間的液壓連接管路能夠通過所述二位二通轉換閥(17a、17b、17c、17d)任選地獨立關閉或共同關閉，從而能夠同時地和/或按照多路復用法依次地調節所述車輪制動器(18a、18b、18c、18d)中的壓力，所述電馬達和所述轉換閥(17a、17b、17c、17d)由控制裝置控制，其中，從所述活塞-缸體系統(14、HZ、THZ) 的工作腔至相應的電磁閥的所述液壓連接管路具有流動阻力RLi,每個轉換閥與通到輪缸 (17a、17b、17c、17d)的液壓管路一起具有流動阻力RVi,其特徵在於，所述流動阻力RLi和 RVi小，使得HZ活塞速度確定每個車輪制動器(18a、18b、18c、18d)中的壓力減小梯度和壓力生成梯度，所述流動阻力RLi小於所述流動阻力RVi,並且，所述控制裝置在壓力生成和壓力減小期間調節或控制作為所述車輪制動器(18a、18b、18c、18d)的壓力-容積特性的函數的活塞運動和活塞速度。
2.根據權利要求1所述的制動系統，其特徵在於，所述流動阻力RVi大於所述流動阻力 RLi,特別地，RVi比所述流動阻力RLi至少大1. 3至2. 5倍、優選為1. 5至2倍。
3.根據權利要求1或2所述的制動系統，其特徵在於，當所述轉換閥(17a、17b、17c、 17d)關閉時，所述活塞-缸體系統(14、HZ)的最大可獲得壓力梯度比當至少一個轉換閥 (17a、17b、17c、17d)打開時所述車輪制動器(18a、18b、18c、18d)中的最大可獲得壓力梯度大至少2至4倍、特別地為3倍。
4.根據權利要求1至3中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，在所述流動阻力 RLi和所述流動阻力RVp特別是每個車輪制動器(18a、18b、18c、18d)的流動阻力RLi和RVi 的和配置為使得在所述活塞-缸體系統(HZ)及其驅動器以及至少一個、特別為兩個已打開的轉換閥(17a、17b、17c、17d)的最大動力的情況下，由於在所述轉換閥(17a、17b、17c、 17d)打開期間的時間內所述車輪制動器(18a、18b、18c、18d)的同時的容積輸入和容積輸出，在所述車輪制動器(18a、18b、18c、18d)之間不發生壓力均等化。
5.根據權利要求1至4中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，為了減小轉換閥的流量截面，所述控制裝置通過脈衝寬度調製PWM致動該轉換閥，特別地，在單獨的輪缸的相對較大的壓力差的情況下具有同時的壓力生成或壓力減小。
6.根據前述權利要求中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，從所述活塞-缸體系統(14、HZ)的工作腔至相應的電磁閥(17a、17b、17c、17d)的液壓連接管路短於30cm，特別地短於20cm，特別優選地短於5cm。
7.根據前述權利要求中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，通過所述活塞-缸體系統(14、HZ)的活塞的行程控制、基於相應的車輪的壓力-容積特性來調節每個車輪制動器中的壓力。
8.根據前述權利要求中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，上級控制器，特別地為ABS和ESP控制器，預先確定用於所述活塞-缸體系統(14、HZ)的所需壓力。
9.根據前述權利要求中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，要在所述活塞-缸體系統中計算的必須壓力梯度是車輪制動器中的所要求的壓力變化量的函數。
10.根據前述權利要求中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述控制裝置特別地在控制處理期間使用壓力模型連續地計算所述車輪制動器的壓力水平。
11.根據權利要求10所述的制動系統，其特徵在於，所述壓力模型的輸入變量是所述活塞-缸體系統(14、HZ)中的實際壓力(pHZ (t))或DK活塞行程％(0。
12.根據權利要求10或11所述的制動系統，其特徵在於，所述壓力模型將等效流動阻力用作模型參數，所述等效流動阻力對應於從所述活塞-缸體系統(14、HZ)經由所述轉換閥(17a、17b、17c、17d)直至所述車輪制動器的輪缸的路徑的液壓阻力。
13.根據權利要求12所述的制動系統，其特徵在於，在從所述活塞-缸體系統(14、HZ) 經由所述轉換閥(17a、17b、17c、17d)直至所述車輪制動器的輪缸的液壓路徑內，所述壓力模型考慮層流和紊流流動條件的權重。
14.根據權利要求10至13中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述壓力模型計算作為計算出的實際壓力、當前HZ壓力、以及通過測量在最終測試中確定的電磁閥的轉換時間、和相應的壓力梯度的函數的每個轉換閥(17a、17b、17c、17d)的關閉時刻。
15.根據權利要求10至14中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述壓力模型將液壓等效電感考慮作為模型參數，所述壓力等效電感表示制動流體的質量和/或慣性。
16.根據權利要求10至15中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述壓力模型包含作為模型參數的表示所述車輪制動器的容量或容積輸入的每個單獨的車輪制動器的壓力-容積特性。
17.根據權利要求10至16中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述壓力模型的模型參數是溫度、特別是所述轉換閥(17a、17b、17c、17d)的環境溫度的函數和/或通過溫度來適配或調節。
18.根據權利要求10至17中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，當未獲得由所述控制器預先確定的滑移和/或車輪加速度時，所述控制裝置校正或調節所述壓力模型。
19.根據權利要求10至18中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述控制裝置檢查所述壓力模型和/或使所述壓力模型的值和參數均等化，當所述轉換閥(17a、17b、 17c、17d)在等待了短暫的壓力調整時間後打開時，所述控制裝置確定所述活塞-缸體系統 (14、HZ)中的實際壓力。
20.根據權利要求10至19中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，在所述壓力模型中還計算或考慮包含在所述液壓系統中的滯後作用。
21.根據權利要求20所述的制動系統，其特徵在於，當所述壓力模型與實際測量值不同時，所述控制裝置依次或以短暫的時間間隔對所述壓力模型進行若干次的檢查和調節。
22.根據權利要求10至21中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，活塞運動的開始與轉換閥的轉換之間的時間差(Tum)能夠以如下方式變化所述時間差能夠通過活塞速度來控制。
23.根據權利要求10至22中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述控制裝置通過所述壓力模型(10 計算所述車輪制動器中相應的壓力(pK(t))，並將計算出的所述壓力(PK(t))至少傳送至ABS/ESP控制器(104)和壓力控制裝置(106)，所述壓力控制裝置 (106)至少使所述二位二通轉換閥(17a、17b、17c、17d)和所述電馬達動作，優先級確定裝置(10 至少通過由所述ABS/ESP控制器(104)傳送的數據執行車輪選擇，並將所述車輪選擇傳送至所述壓力控制裝置(106)。
24.根據權利要求10至23中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述控制裝置通過在所述制動系統中或在所述制動系統中的特定點處所確定的溫度、特別為在所述車輪制動器、液壓管路、二位二通轉換閥和/或所述活塞-缸體系統中所確定的溫度來適配所述壓力模型參數。
25.根據權利要求10至24中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述優先級確定裝置(10 通過標準「最優制動路徑」和/或「控制穩定性」來執行車輪選擇的優先級確定。
26.根據權利要求10至25中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，在當前發生於一個或多個車輪制動器中的壓力減小期間，所述優先級確定裝置(10 不同時允許一個或多個車輪制動器中的壓力生成，反之亦然。
27.根據權利要求10至沈中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，在車輪滑移大於滑移極限值期間、和/或在車輪加速度或減速度大於5g或-5g期間，所述優先級確定裝置(105)轉換至同時的或不完全同時的壓力生成或壓力減小。
28.根據權利要求10至沈中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，第二算術單元 (MCU2)執行整個控制迴路的輸入信號和輸出信號的合理性測試。
29.根據前述權利要求中的任意一項所述的制動系統，其特徵在於，所述活塞-缸體系統(14、HZ、THZ)的活塞和從所述活塞-缸體系統(14、HZ、THZ)至所述轉換閥(17a、17b、 17c、17d)的管路設計成剛性的。
30.一種使用根據前述權利要求中的任意一項所述的制動系統來調節至少一個車輪制動器中的制動壓力的方法，其特徵在於，至少兩個車輪制動器(18a、18b、18c、18d)中的壓力是連續地、同時地或相對於時間重疊地(不完全同時地)生成或減小。
31.一種使用根據權利要求1至四中的任意一項所述的制動系統來調節至少一個車輪制動器中的制動壓力的方法、或根據權利要求30所述的方法，其特徵在於，在至少兩個車輪制動器(18a、18b、18c、18d)中的同時的壓力生成或壓力減小期間，將所述活塞-缸體系統(14，THZ)的工作腔與相應的所述車輪制動器(18a、18b、18c、18d)之間的壓力差選擇為大，使得相應的車輪制動器(18a、18b、18c、18d)之間不發生壓力均等化。
32.根據權利要求31所述的方法，其特徵在於，當所述轉換閥(17a、17b、17c、17d)打開時，所述活塞-缸體系統(14，THZ)的活塞由所述控制裝置再調節以保持所述壓力差。
33.根據權利要求32所述的方法，其特徵在於，所述控制裝置計算必須壓力差，並因此計算所述活塞-缸體系統(14，THZ)的工作腔的所要求的容積變化，其中，所述車輪制動器 (18a、18b、18c、18d)之間不發生容積均等化，所述車輪制動器的關聯的轉換閥(17a、17b、 17c、17d)打開或即將打開，並且，為了調節所要求的壓力差，所述控制裝置相應地再調節所述活塞-缸體系統(14，THZ)的活塞或致動所述活塞-缸體系統(14，THZ)的活塞以進行壓力控制。
34.一種使用根據權利要求1至四中的任意一項所述的制動系統來調節至少一個車輪制動器中的制動壓力的方法、或根據權利要求30至33中的任意一項所述的方法，其特徵在於，所述壓力生成和/或壓力減小在至少兩個車輪制動器中同時地和/或相對於時間重疊地(不完全同時地)發生，各車輪制動器的起動水平彼此不同。
35.一種使用根據權利要求1至四中的任意一項所述的制動系統來調節至少一個車輪制動器中的制動壓力的方法、或根據權利要求30至34中的任意一項所述的方法，其特徵在於，每個車輪制動器的壓力-容積特性通過如下方式均等化在開始行進之前將活塞行程與所述活塞-缸體系統(14、HZ)的工作腔中的壓力進行靜態比較。
36.一種使用根據權利要求1至四中的任意一項所述的制動系統來調節至少一個車輪制動器中的制動壓力的方法、或根據權利要求30至35中的任意一項所述的方法，其特徵在於，在壓力減小開始之前，將所述活塞-缸體系統(14、HZ)的工作腔中的壓力調節或控制為相應的車輪制動器(18a、18b、18c、18d)中的壓力或更低的壓力，此後，通過所述控制裝置打開關聯的轉換閥(17a、17b、17c、17d)。
37.一種使用根據權利要求1至四中的任意一項所述的制動系統來調節至少一個車輪制動器中的制動壓力的方法、或根據權利要求30至36中的任意一項所述的方法，其特徵在於，在壓力生成開始之前，將所述活塞-缸體系統(14、HZ)的工作腔中的所述壓力調節或控制為相應的車輪制動器(18a、18b、18c、18d)中的壓力或更高的壓力，此後，通過所述控制裝置打開關聯的轉換閥(17a、17b、17c、17d)。
全文摘要
本發明涉及具有制動助力器的制動系統，其活塞-缸體系統(14、HZ、THZ)由電馬達驅動，其中活塞-缸體系統(14、HZ、THZ)的至少一個工作腔通過液壓管路連接至至少兩個車輪制動器，車輪制動器在所有情況下都配置二位二通轉換閥(17a、17b、17c、17d)，車輪制動器(18a、18b、18c、18d)與活塞-缸體系統(14、HZ)之間的液壓連接管路能夠通過二位二通轉換閥(17a、17b、17c、17d)任選地獨立關閉或共同關閉，從而能夠同時地和/或按照多路復用法依次地調節車輪制動器(18a、18b、18c、18d)中的壓力，電馬達和轉換閥(17a、17b、17c、17d)由控制裝置使其動作，並且，從活塞-缸體系統(14、HZ、THZ)的工作腔至相應的電磁閥的液壓連接管路具有流動阻力RLi，而每個轉換閥(17a、17b、17c、17d)與通到輪缸的液壓管路一起具有流動阻力RVi，其中，流動阻力RLi和RVi小，使得HZ活塞速度確定每個車輪制動器(18a、18b、18c、18d)中的壓力減小梯度和壓力生成梯度，流動阻力RLi小於流動阻力RVi，並且，控制裝置在壓力生成和壓力減小期間調節或控制作為車輪制動器(18a、18b、18c、18d)的壓力-容積特性的函數的活塞運動和活塞速度。
文檔編號B60T8/32GK102325676SQ201080007725
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月13日 優先權日2009年2月13日
發明者克裡斯蒂安·克格爾施佩格, 安東·萬贊滕, 海因茨·萊貝爾 申請人:愛皮加特股份公司