具有液压操作的行车制动系统和机电操作的制动系统的机动车制动系统

摘要

本发明涉及一种机动车制动系统，所述机动车制动系统具有可液压操作的行车制动系统和可机电操作的制动系统，所述可机电操作的制动系统包括尤其是用于触发驻车制动功能的操作元件(HMI)、用于触发所述可机电操作的制动系统的机电致动器(7)的电子控制单元(EPB-ECU)和与行车制动器相关并且用于控制或调节液压施加的制动功能、行驶稳定功能和/或制动辅助功能的电液控制单元(HECU)。本发明的目的在于有助于保护制动系统的构件或部件。本发明提出，在液压地致动制动器之后执行电子调节的液压压力调控过程，其中机电式制动系统仅在液压压力调控过程之后另外产生附加的夹紧力。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分的特征的机动车制动系统。 作为具有机电实施的驻车制动功能的制动系统，特征组合原则上是已知的。

此外，本发明还涉及一种相关的用于机动车制动系统的运行方法。

背景技术

由EP 0825081B1已知一种机动车，该机动车具有行驶稳定功能 ESP、呈泵的形式的液压压力产生器以及用于致动器的机电式调节单元， 其中，基于最小夹紧力来确定操作装置和操作模式之间的转移。这必然意 味着：机电式调节单元在全部工作条件下至少能够产生液压地由泵引入的 夹紧力的大小，以便可满足所提到的转移条件。

另外，由DE 10150803B4已知一种具有可电操作的驻车制动装置的 液压车辆制动器。该文献中提出，为了优化车辆制动器的部件的负载，当 传感器信息表明行车制动踏板被操作时，由电动机提供与最大夹紧力相比 降低的夹紧力。换言之，待由电动机产生的夹紧力分量降低一个已经由车 辆驾驶者液压地引入的量。这种处理方式在夹紧阶段期间允许通过降低电 流需求而减小电动机的负载。其结果是，由此得到反作用力的根据状态分 开的力流。因为在夹紧操作阶段期间在利用液压支持的情况下在机电式驱 动系中存在降低的反作用力。在液压压力减退(驾驶员结束踏板操作)之 后，液压反作用力冲击式地附加地叠加给驻车制动系统的驱动系的力流。

已知的系统、装置和方法在与所谓的集成的制动钳相结合的情况下具 有以下缺点：致动器的机电式驱动和传动系以及首先制动钳壳体和制动钳 桥原则上在机械上被过大尺寸地设计，即功率明显高于必然所需的功率， 以便可在转移过程期间可靠地承受交变负荷。

发明内容

与此相应，本发明的目的在于提供一种机动车制动系统和一种运行方 法，其消除了现有技术的缺点，并且在保持基本相同的可靠性的同时在无 需使尺寸过大的情况下构造机动车的全部部件，并且由此有助于降低部件 重量和制造成本。

根据本发明的解决方案的特征原则上是基于在机电式致动器提供夹紧 力或完全电地投入工作之前在电子控制或调节的液压压力降低或至少压力 限制的意义下的液压压力调控过程。在此，优选以取决于状态的方式，即 根据特定的尤其是有关安全性的边缘条件、尤其是车辆静止状态，来进行 压力降低或压力限制。可扩展成包括其他标准。致动器的电流需求的阈值 或极限不变化，而是保持恒定。

在本发明的另一个构型中提出，如果由机动车行驶期间的制动操作得 到液压压力的建立，或者如果当例如识别到已经引入了液压压力以便使车 辆静止并且通过转移给机电式制动系统而保持在静止状态中时直接将液压 压力限制到特定的规定值，则将集成的制动钳中的所引入的液压压力在检 测到车辆静止状态时降低到确定地预给定的大小。

不言而喻，设置有用于进行压力调控的可信度检查的手段或措施，在 此例如提前确定：例行的压力调控过程是否可以在对人或车辆无危害的情 况执行。这尤其是可通过分析处理和平衡电发送器、开关或传感器信息(压 力传感器、倾斜角传感器、车轮转速传感器或加速度传感器、节气门和制 动操作传感器、车辆传感器、图像检测装置(尤其是用于离合器行程、坡 度、横摆角、加速度、距离、雷达、激光雷达、超声波、车轮转动等的传 感器))来实现。在此，事先借助于多个发生器信息(可能情况下由底盘 控制器进行)的较高级别的平衡来检验：例行的压力调控过程是否会导致 被评价为非期望的车辆溜车过程。作为替换方案可提出，压力调控过程具 有可变的阈值，并且执行压力调控过程直到通过由传感检测或求得的状态 变化所指示的点。

通过所述措施，集成的制动钳的基本的行车制动功能受到很小的影响。 而利用了这样知识：当在所测量的或假设给定的斜坡(上坡或下坡)上车 辆静止时，视需求而定为了确定地保持车辆而在制动系统中或在集成的制 动钳中比可由车辆驾驶者通过完全自发地操作制动踏板/操作行车制动功 能产生的液压压力明显小的液压压力就足够，从而这种自发的过度的制动 操作经电子调节地即被修改地实施并且被调控以使得系统部件在保持完全 的系统实用性和功能完整的情况下得到保护以免不必要的过载。

本发明可通过预见性地避免载荷谱的具有高损害潜能的特定的操作情 况，来提高可机电操作的制动系统的部件的耐久性。这可通过HECU部件 的智能操作结合压力限制或压力减小来进行。由此，本发明尤其是用于并 且允许可机电操作的驻车制动系统与本来就存在的ESP行车制动系统之间 的极大改善的联网的控制，其方式是公共的资源、能量源和致动器相互协 调、被调节并且仅被操作到实现期望的夹紧力结果必然所需的程度。

因此，通过驻车制动系统和行车制动系统的部件的协作在相互协调的 调节方面执行所述的压力限制或压力降低。在此，在车辆静止状态中在压 力影响或压力限制的意义下借助于本来就存在的压力传感器信息及其与可 预给定的压力阈值(允许压力最大值)——例如为40bar——的比较来评 估调控的必要性。在结果有利的情况下，尤其是可通过当存在所述的边缘 条件(静止状态、超过压力阈值)时关闭电液能量源(ESP液压组件/电机 -泵组件、可外部操作的制动助力器或主缸)与对应的集成的制动钳之间的 进入阀(EV)，来进行压力限制。可这样进行压力降低：通过关闭ESC 组件与集成的制动钳之间的进入阀(EV)和/或打开集成的制动钳与ESC 组件之间的排出阀(AV)来引起集成的制动钳中的过高的液压压力，其中， 过剩的压力以移动到ESC的低压储存器(NDS)中的容积降低。

在对角线的制动回路分布(X分配)中，除了所述的处理方式之外对 于每个制动回路原则上可在液压压力发生器(主缸)与HECU之间加入至 少一个分离阀(TV)或者使用现有的分离阀，其中，启动HECU的液压 泵并且将处于低压储存器(NDS)中的液体容积泵送到不具有驻车制动功 能的制动钳中以便建立压力。

附图说明

下面借助于附图的说明获知本发明的其他细节。附图中简化地示出所 谓的黑/白制动回路分布的示例，其中：

图1是作为部分示出的车辆制动系统FBA的组成部分的机电式制动系 统的结构示意图，该车辆制动系统包括一个公共的电子控制单元(IPB)，

图2是作为部分示出的车辆制动系统FBA的组成部分的可机电操作的 制动系统的结构示意图，该车辆制动系统包括一个单独的(独立应用的) 控制单元(EPB-ECU)，

图3是包含ESP功能的可外部操作的液压式车辆制动系统的回路图， 该液压式车辆制动系统在后桥区域中具有集成的可组合操作的制动钳，

图4示出可机电地和液压地组合操作的集成的制动钳的剖面，

图5是分别关于时间t绘制的用于示例性说明电子调节的压力调控过 程中的多个物理参量的变化曲线的曲线图。

具体实施方式

车辆制动器一方面具有可液压操作的行车制动功能，另一方面具有主 要作为驻车制动功能而设计的可机电操作的制动功能。如图4中所示，车 辆制动器构造成浮钳式盘式制动器。包含电动机7a的机电式致动器7用于 实施机电制动功能。该致动器7包括多级的尤其是两级的传动装置1、传 感器S1～Sx以及电子控制单元22(ECU(EPB))。上面提到的车辆制动 器还具有制动器壳体或制动钳20、20′，所述制动钳包围未示出的制动盘的 外边缘和两个设置在制动盘两侧的制动衬块33、34。制动钳20在其内侧 上具有制动缸9，该制动缸接收可轴向移动的制动活塞5。为了执行行车制 动操作，可将制动液体输入到在制动缸9与制动活塞5之间形成的工作压 力室6中，由此建立制动压力，该制动压力使制动活塞5轴向沿着轴线X 朝制动盘移动。由此，朝向制动活塞5的制动衬块34压抵制动盘。作为反 应，制动钳20可在相反方向上移动，由此，另一个制动衬块33压抵制动 盘。

在自动的或驾驶员引入的机电式制动操作的过程中，给电动机7a通 电，旋转的驱动运动借助于传动装置1转换成活塞5沿着轴线X的平移运 动。为了进行转换，传动装置1除了所述的两个传动级之外还可具有经由 滚动体4彼此连接的主轴2和螺母3。滚动体4构造成滚珠。与主轴2连 接的轴17在背离制动盘侧从制动钳20伸出并且经由中间连接的传动装置 1被驱动。在此，在制动钳20的孔中设置有用于密封工作压力室6的装置， 轴17穿过所述孔伸出。传递给主轴2的旋转运动经由处于主轴2与螺母3 之间的螺纹线中的滚动体4传递给螺母3，该螺母3进行轴线X方向上的 平移运动。由此操作制动活塞5——螺母3支撑在该制动活塞上。同时， 主轴2由制动钳20中的阶梯孔30接纳并且通过与主轴2连接的凸缘19 和轴向轴承18支撑在制动钳20上。因此，传动装置1将机电式致动器7 的旋转运动转变成直线运动，并且负责产生用于执行机电地实施的(驻车) 制动过程的夹紧力。

为了松开机电式制动装置，致动器7逆向工作，螺母3以及由此制动 活塞5在图4中向右进行运动。制动衬块33、34由此不再与制动盘接触， 并且驻车制动装置的松开状态建立。

图1至图3示出了多回路的电子调节的可外部控制的具有ESP功能的 机动车制动系统FBA的构型形式，其中，行车制动系统原则上具有对角线 的制动回路分布，并且机电制动操作涉及由后桥的车轮制动器HR、HL的 制动钳20、20′形成的制动回路。液压单元HCU包括具有泵P的电机-泵 组件，所述泵包括压力介质输入口E和压力介质输出口A，其中，在压力 介质输出口A后面通常设置有缓冲装置，所述缓冲装置包括多个级联连接 的缓冲机构并且涉及至少一个缓冲腔。视所需的功能而定，压力介质输出 口A如所示意性示出的那样被阀控制地可与主缸(THZ)或与车轮制动器 VR、HL、VL、HR连接。为了调节压力或切换到泵P的抽吸路径和压力 路径，在HCU中设置有电磁式的进入阀EV、排出阀AV、转换阀EUV 和分离阀TV。泵P、缓冲机构和阀EV、AV、EUV、TV原则上与泵P一 起设置在所形成的HCU的公共的接收体中。为了对阀V和泵P进行电子 控制和供给而设置有电子控制装置ECU，所述电子控制装置同时被设置用 于对集成的制动钳HL、HR进行电控制，为此目的直接与制动钳20、20′ 借助于双股或多股导线电连接。总体而言，由此构造出一个设置在唯一壳 体中的集成的控制单元(IPB)用于行车和驻车制动功能。

前面描述了具有液压行车制动部件和机电制动部件以及集成的制动钳 20、20′的车辆制动系统的基本部件，下面参照图5阐述具有电子控制或调 节地进行的液压调控过程的运行方法的功能描述。

首先，可通过借助于多个不同的信息、尤其是借助于用于评价当前或 即将来临的车辆行驶状态的传感器信息的平衡进行可信度检查，来预先确 定即将来临的液压或机电式制动操作。由此可在准备阶段确定即将来临的 制动操作。这例如可在用于避免事故的图像支持的自动化的车辆调节系统 的范围内或通过其他电子的驾驶员辅助系统(例如ADAS、底盘综合控制 系统等)来进行。总而言之，基于当前的信息来判断原则上是否需要电子 调节的液压压力调控过程。

在此意义下也不言而喻，还设置有单独的用于对提前确定所计划的压 力调控过程是否可以主要在对于人或车辆无危害的情况下执行的判断进行 可信度检查的手段或措施。这尤其是可在分析处理和平衡传感器信息(倾 斜角传感器、车轮转动传感器、(旋转)加速度传感器等)的情况下来进 行，其方式是事先借助于传感器信息来检验：例行的压力调控过程是否会 导致不期望的不舒适的或危险的车辆响应(例如在斜坡上向后溜车)。作 为替换方案可提出，电子调节的压力调控过程具有可变阈值，使得执行压 力调控过程直到由传感器检测的状态变化(例如在斜坡上溜车过程的传感 器检测的开始，或给定的溜车速度)所指示的点。

在识别和验证之后，可根据期望的结果和车辆响应提出，在时间上仅 在致动器7通电之后或者在一定程度上预见性地(事先地)进行电子调节 的液压压力调控过程。重要的是，在致动器7显著地有助于夹紧力分量Fea 之前启动压力调控过程。例如用于引入压力调控过程的时刻tv在机电式致 动器7的操作开始(时刻t＝0)之后的直到大约0.4s的时间窗内发生。

可在电子调节的液压压力降低的意义上或者在电子调节的液压压力限 制的意义上进行电子调节的液压压力调控过程。在此，根据感测的或测量 的具体的车辆行驶状态或车辆工作状态或者说操作状态尤其是制动操作状 态，以取决于状态的方式进行液压压力调控(压力降低或压力限制)。尤 其是当在车辆驻车过程的意义上要在驾驶员引入的制动之后建立或保证车 辆停止时，可进行电子调节的液压压力调控过程。在此，致动器7的最大 电流消耗I_Aktuator的阈值被预规定为固定值并且尤其是不改变或不变化。

在本发明的另一个构型中也提出，如果由自动化的制动例如直到机动 车静止状态得到液压压力的建立，则将集成的(组合的)制动钳20、20′ 中的液压压力p_Hydr在车辆静止状态中降低到特定的程度。作为替换方案， 如果所求得的或测量的信号和信息图像的平衡使得在一定程度上预见性地 可靠地识别驻车制动装置的稍后操作，则已经可在制动操作期间使所引入 的液压压力限制或调整到特定的程度。换言之，可设置一定的衰减作用。 这可从图5中看出，因为从时刻tv起液压压力p_hydr不是骤然降低，而是 线性地减小。

所述的压力限制或压力降低可通过优选集成的EPB系统和ESP系统 的协作以及必要时通过与其他机动车辅助系统相互作用，在一定程度上协 作地进行。这些系统尤其包括：舒适性辅助功能、如机动车距离调节系统、 传动系和变速器调节系统、再生式或回收式制动系统、事故避免系统或其 他机动车调节系统。通过联网可执行高级别的相互协调的电子系统调节， 以便在驻车制动装置的区域内降低负载峰值。原则上可借助于压力传感器 S1通过与所求得的车辆静止状态中可预给定的压力阈值(允许压力最大 值)——这例如为40bar——比较来设置改变、影响、或限制压力的必要 性。

在本发明的另一个构型中，可考虑使用和应用压力传感器的信号，所 述压力传感器测量集成的制动钳20、20′的压力室6中的液压压力。

尤其是可这样进行压力限制：当存在所述的边缘条件(静止状态、超 过压力阈值)时，关闭电液能量源(ESP液压组件/电机-泵组件、可外部 操作的制动助力器或主缸)与对应的集成的制动钳之间的进入阀EV。

可这样进行压力降低：通过关闭HECU的进入阀EV和/或打开HECU 的排出阀AV来引起集成的制动钳中的过高的液压压力，其中，液压压力 以移动到HECU的低压储存器NDS中的体积而降低。

在对角线的制动回路分布(X分配)中，除了所述的处理方式之外对 于每个制动回路将液压压力发生器(主缸THZ)与ESP组件之间的至少 一个分离阀TV关闭，其中，启动ESP组件的液压泵，并且为了建立压力 将处于低压储存器NDS中的液体体积泵送到非集成的制动钳(在优选实施 形式中是设置在前桥VA上的制动钳)中并且在那里可用于提高压力。

尽管主要关于手动要求的机电地实施的驻车制动操作描述了本发明， 但可考虑多种可与半自动化或全自动化的驾驶员辅助功能联系的实施形式 和应用。不言而喻，为此目的提出在联网的有线或无线的数据传输系统 (CAN、LIN、FLEXRAY、Byteflight等)中，控制单元ECU与其他传 感器S1～Sx和/或机动车的其他电子控制装置相应联网。另外，不言而喻， 电子控制单元ECU具有至少一个开放的接口ST，所述接口被布置成在外 部要求下即在车辆集成的控制装置的要求下或在设置在车辆外部的控制装 置的要求(外部要求)下实施压力调控过程。就像其他方式的大多数不同 的电子控制装置的联网那样，可有线地或无线地设置所述的接口ST。

本发明尤其适用于与对在自动化的联网的电子机动车调节控制系统中 的高级别的任务进行高级别的协调、控制和调节的高级别的电子底盘控制 器CC相结合，由此，通过所述高级别的电子联网和相互作用例如可调和 由机动车的不同的电子控制单元实施的相互矛盾的调节干涉。在这种机动 车配置中尤其是可考虑，在控制器中在一定程度上进行影响驻车制动功能 的控制和调节的主功能被分配给底盘控制器。也可考虑相反的情况，即底 盘控制器在一定程度上将用于实施压力调控的任务输出给电子控制装置， 其中，所述任务例如出于安全原因而可由所涉及的电子控制装置(ECU、 IPB、EPB-ECU)放弃。

附图标记清单

1传动装置

2主轴

3螺母

4滚动体

5制动活塞

6液压的工作压力室

7机电式致动器

7a电动机

8电机轴

9制动缸

11传动级

12传动级

17轴

18轴向轴承

19凸缘

20制动钳

21驱动模块

22控制单元

28壳体

28a壳体盖

30阶梯孔

33制动衬块

34制动衬块

A出口

CC电子底盘控制器

E入口

ECU电子控制装置

EV、AV、TV、EUV阀

ESP行驶稳定功能

FBA机动车制动系统

HMI人-机接口

HCU液压单元

IPB公共的控制单元

NDS低压储存器

P泵

S1、2、3...x(压力、车轮等)传感器

ST接口

THZ串联主缸

VR右前车轮制动器

VL左前车轮制动器

HR右后车轮制动器

HL左后车轮制动器

X轴线

I_Aktuator测量/求得的致动器电流

I_asoll预给定的致动器电流(电流预设值)

F_ea机电的夹紧力分量

F_soll给定夹紧力(合法的预设值)

F_hydr液压的夹紧力分量

F_ges(总)夹紧力

P_hydr液压压力

t_vEV的关闭时刻