CN111086394B - 至少暂时电驱动的车辆的制动系统、机动车和制动控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于至少暂时电驱动的车辆的制动系统，该制动系统包括：能作为发电机运行的电机；摩擦制动装置；制动控制设备，其被设计为用于，调节发电机的发电机力矩和摩擦制动装置的摩擦制动力矩；操作元件、特别是制动踏板或制动杆或加速踏板，其被设计为用于，预先给定期望减速；传感器装置，其被设计为用于，基于检测到的对操作元件的致动，检测期望减速力矩及其期望减速梯度，其中，制动控制设备被设计为用于，这样将摩擦制动力矩分配在摩擦制动装置上和/或这样将发电机力矩分配在发电机上，使得摩擦制动力矩与发电机力矩的和基本上相当于期望减速力矩。

Description

至少暂时电驱动的车辆的制动系统、机动车和制动控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于至少暂时电驱动的车辆的制动系统、具有这种制动系统的机动车和用于这种制动系统的控制方法。

背景技术

在当今可用的电驱动车辆中、例如在混合动力车辆或电动车中，车辆可以通过作为发电机运行的电机和/或通过摩擦制动器减速。

如果在这种车辆中应该达到通过操作元件、例如制动踏板或制动杆预先给定的确定的期望减速力矩或者说目标减速力矩(M_tar)，这可以通过发电机力矩(M_GE)和摩擦制动力矩(M_RB)的任意组合实现，但是总和保持恒定，这从下面的等式(1)中可以得出：

(1)M_tar＝M_GE+M_RB

通常，由于效率原因首先或主要以发电机/再生方式减速。在确定的情况下、例如在静止状态中或在面临行驶不稳定性(ABS系统或ESP系统介入)的情况下，才降低发电机力矩/再生力矩并用摩擦制动力矩代替。这种在这种制动系统中从起作用的发电机力矩过渡到摩擦制动力矩或相反的过程被称为混合制动。

由发电机提供的力矩是有限的。而摩擦制动装置的力矩在任何情况下都明显大于最大的发电机力矩。也可以认为，摩擦制动装置的力矩与发电机力矩相比不受限制。因此通常首先计算发电机力矩(M_GE)，从总的期望减速力矩或者说目标减速力矩(M_tar)与发电机力矩(M_GE)之差中得出摩擦制动力矩(M_RB)，这从下面的等式(2)中可以得出：

(2)M_RB＝M_tar-M_GE

在此，这种混合制动通常以确定的梯度实现。因此为发电机预先给定发电机梯度(dM_GE＝dM_GE_预先给定)。由此对于摩擦制动装置得出下面的梯度(从(2)中推导)：

(3)dM_RB＝dM_tar-dM_GE_预先给定

在至少部分或暂时电驱动的车辆中要考虑到，发电机可以具有明显高于摩擦制动装置的梯度。这特别是存在于，摩擦制动装置通过相应的调节装置，例如电机、泵和类似装置被致动的情况下，但在调节较大的梯度时可能导致声音和舒适性问题。

上面列举的已知方式可以因此总结如下：对于这种制动系统，存在具有有限的力矩的发电机和具有有限的梯度要求的摩擦制动装置，也就是说，要借助于摩擦制动装置调节的梯度既不能过高、也不能过低。如果制动系统的操作元件(制动踏板)保持恒定，也就是说期望减速力矩的梯度dM_tar为零，从上述的公式(3)中为摩擦制动装置得出的梯度为dM_RB＝-dM_GE_预先给定。然而如果操作元件(制动踏板)被致动、特别是附加地或减弱地按压制动踏板，则操作元件具有梯度。在预先给定了发电机力矩的梯度dM_GE_预先给定的情况下，随后摩擦制动力矩的梯度dM_RB必然有偏差，这是因为在公式(3)中，在操作元件被致动时要考虑到期望减速力矩(dM_tar)。

由此产生缺点，因为摩擦制动装置具有梯度限制。如果摩擦制动力矩的梯度(dM_RB)大于梯度限制，则可能出现声音问题或舒适性问题，特别是因为在对于摩擦制动装置的高梯度时，必须高强度地驱动相应的伺服电机或液压泵，这可以被驾驶员以声音方式察觉并且感受为干扰性的。如果摩擦制动力矩的梯度(dM_RB)小于梯度限制，则制动系统整体上不能有效地起作用，特别是因为摩擦制动装置未被充分致动或被过慢地致动。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种制动系统，在该制动系统中可以避免上述缺点。

所述目的通过一种具有权利要求1的特征的制动系统、一种具有权利要求4的特征的机动车和一种具有权利要求6的特征的方法实现。具有适宜的改进方案的有利的设计方案在从属权利要求中给出。

因此提出一种用于至少暂时电驱动的车辆的制动系统，所述制动系统包括：

-能作为发电机运行的电机；

-摩擦制动装置；

-制动控制设备，其被设计为用于，调节发电机的发电机力矩和摩擦制动装置的摩擦制动力矩，

-操作元件，特别是制动踏板或制动杆或加速踏板，该操作元件被设计为用于，预先给定期望减速力矩，

-传感器装置，其被设计为用于，基于检测到的对操作元件的致动，检测期望减速力矩及其期望减速梯度，

其中，制动控制设备被设计为用于，这样在摩擦制动装置上分配摩擦制动力矩且/或在发电机上分配发电机力矩，使得摩擦制动力矩和发电机力矩的总和基本上相当于期望减速力矩。在此规定，制动控制设备还被设计为用于，基于检测到的对操作元件的致动：

-固定地预先给定摩擦制动力矩或其摩擦制动梯度，

-预先给定发电机力矩或其发电机梯度，和

-根据需要并基于期望减速力矩或其期望减速梯度这样适配发电机力矩或其发电机梯度，使得摩擦制动力矩或其摩擦制动梯度保持恒定。

在这种制动系统中，也就可以直接对于摩擦制动装置预先给定并且始终如期望地出现梯度。相应地，因为摩擦制动装置的梯度不大于所允许的范围，因此可以满足对于音效、舒适性和类似特性的边界条件。此外，制动系统整体上在任何时候都是有效的，因为摩擦制动装置的梯度不比所需要的慢。

所提供的制动系统可以更具体地如下所述地实施。发电机力矩或其发电机梯度可以如下所述地预先给定或选择：

(4)dM_GE_预先给定＝dM_tar-dM_RB_预先给定

如果将该等式(4)代入到上面已经提出的等式(3)中，则对于摩擦制动力矩得出期望的梯度dM_RB＝dM_RB_预先给定。

相应地，发电机力矩或其发电机梯度(dM_GE_预先给定)随后可以根据需要并且基于期望减速力矩或期望减速梯度(dM_tar)被调整成，使得摩擦制动力矩或其摩擦制动梯度保持恒定，即相当于预先给定的参量dM_RB_预先给定。

制动控制设备还可以被设计为用于，对期望减速梯度进行筛选/滤波和/或加权。由此可以整体上改进制动系统的效率并且可以将制动过程中的不同场景适当地模型化或实施。

制动控制设备还可以被设计为用于，在摩擦制动梯度保持恒定的情况下调整发电机梯度：

a)在从摩擦制动装置过渡到发电机上时：在期望减速力矩上升的情况下提高发电机梯度；

b)在从摩擦制动装置过渡到发电机上时：在期望减速力矩下降的情况下降低发电机梯度；

c)在从发电机过渡到摩擦制动装置上时：在期望减速力矩上升的情况下在数值方面降低发电机梯度；

d)在从发电机过渡到摩擦制动装置上时：在期望减速力矩下降的情况下在数值方面提高发电机梯度。

由此可能的是，制动系统优化地工作，从制动部件向其它制动部件的过渡、特别是对于混合制动在发电机和摩擦制动装置之间的过渡，在任何情况下都有效地、但是不被车辆中的驾驶员或乘员察觉地发生。

为了实现上述目的也提供一种机动车，其具有至少一个电机，所述至少一个电机被设计为用于，产生作用到机动车的至少一个车轮上的推进力或减速力，其中，机动车具有上述的制动系统。

这种机动车可以是混合动力车辆或纯电驱动的车辆。

此外也提出一种用于至少暂时以电驱动的车辆的制动系统的控制方法，其中，制动系统具有能作为发电机运行的电机、摩擦制动装置、操作元件和制动控制设备，其中，所述方法包括以下步骤：

-检测借助于操作元件要求的期望减速力矩及其期望减速梯度；

-这样将摩擦制动力矩分配到摩擦制动装置上和/或将发电机力矩分配到发电机上，使得摩擦制动力矩和发电机力矩的总和基本上相当于期望减速力矩；

-基于检测到的对操作元件的致动：

--固定地预先给定摩擦制动力矩或其摩擦制动梯度；

--预先给定发电机力矩或其发电机梯度；和

--根据需要基于期望减速力矩或其期望减速梯度这样调整发电机力矩或其发电机梯度，使得摩擦制动力矩或其摩擦制动梯度保持恒定。

其它可选的方法步骤可以从制动系统的上述特征中推导出。在此，列举的等式也可以是要实施的方法的一部分。

针对要应用的期望减速力矩要指出的是：该期望减速力矩也可以轻微地偏差于由摩擦制动力矩和发电机力矩计算出的和，其中，偏差被如此限制，即，使得驾驶员不会察觉到该偏差。换句话说，摩擦制动力矩与发电机力矩的和可以精确地等于期望减速力矩，或相当于期望减速力矩的大约80％至120％、特别是90％至110％。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节由权利要求、下面的优选实施说明以及根据附图得出。图中示出：

图1示出机动车中的制动系统的简化的和示意性的视图；

图2示出用于制动系统的控制系统的简化的和示意性的视图；

图3示出四张示例性和简化示出的图表，这些图表描绘出在制动系统的期望减速力矩、摩擦制动力矩和发电机力矩之间的关联。

具体实施方式

图1在示意性的和简化的视图中示出用于至少暂时电驱动的车辆12的制动系统10。制动系统10包括能作为发电机运行的电机14和摩擦制动装置16。摩擦制动装置在这个示例中具有四个作用到车辆12的各个车轮18上的摩擦制动器20。摩擦制动器20可以是盘式制动器或鼓式制动器。每个摩擦制动器20可以配设有相应的调节装置、特别是可电致动的伺服电机和/或可电致动的液压泵，以便对于要达到的摩擦制动力矩产生适当的制动压力。

制动系统10还包括制动控制设备22，其被设计为用于，调节发电机14的发电机力矩和摩擦制动装置16的摩擦制动力矩。此外，制动系统10具有操作元件24，该操作元件例如设计为制动踏板或制动杆，并且被设计为用于，当操作元件被车辆12的驾驶员致动时预先给定减速期望。操作元件24也可以是加速踏板、特别是电动车的加速踏板。在这种加速踏板中可以例如检测致动的减弱并且由此确定期望减速力矩。

制动系统12的传感器装置26被设计为用于，基于检测到的对操作元件24的致动或减弱的致动来获取期望减速力矩及其期望减速梯度。由传感器装置26检测到的信息或探测到的信号在此被传输给制动控制设备22。

制动系统10的制动控制设备22被设计为用于，这样将摩擦制动力矩分配到摩擦制动装置16上且/或将发电机力矩分配到发电机14上，使得摩擦制动力矩和发电机力矩的和相当于期望减速力矩。

用于制动系统10的控制方法500简化地并且示例性地在图2中示出。在步骤S501中，检测借助于操作元件24要求的期望减速力矩及其期望减速梯度。根据步骤S502，这样将摩擦制动力矩分配到摩擦制动装置16上和/或将发电机力矩分配到发电机14上，使得摩擦制动力矩与发电机力矩的和相当于期望减速力矩。这通过在步骤S502中示出的等式(1)(见说明书开始部分)说明。

在所述方法中，基于检测到的对操作元件24的致动，固定地预先给定摩擦制动力矩或其摩擦制动梯度，这通过步骤S503表示。在步骤S504中同样预先给定发电机力矩或其发电机梯度。如果在要执行的制动过程中，在期望减速力矩中出现梯度，根据步骤S505，根据需要基于期望减速力矩或其期望减速梯度调整发电机力矩或其发电机梯度，其中，摩擦制动力矩或其摩擦制动梯度保持恒定。

在此提出的制动系统10可以特别是所谓的线控-制动系统，其中操作元件24与摩擦制动装置16不具有直接的机械或液压连接，而是仅检测在操作元件的模拟装置(在制动时变形的弹性元件)中的路程和/或压力，并且从该检测到的路程数据(对操作元件的致动)来确定制动过程需要的参量。

图3在部分视图A)至D)中示例性地示出四种情况，在所述四种情况下，在期望减速力矩(M_tar)改变或期望减速梯度(dM_tar)改变时，在预先给定的摩擦制动力矩(M_RB)或摩擦制动梯度(dM_RB_预先给定)保持恒定的情况下，调整预先给定的发电机力矩(M_GE)或发电机梯度(dM_GE_预先给定)。借助于不同的线型纯定性地表示不同力矩并且仅用于说明。

示例A)示出车辆的制动直至停车。在此，在从发电机过渡到摩擦制动装置上时，在期望减速力矩上升的情况下在数值方面降低发电机梯度。

在示例A)中，操作元件(制动踏板)在最初恒定的位置之后被稍微更强地致动。在此，首先仅通过发电机力矩提供期望减速力矩并且摩擦制动力矩为零或几乎为零。一旦具有恒定的摩擦制动梯度的摩擦制动力矩开始起作用，则发电机力矩就以相应的程度减小，以便达到期望减速力矩。直到仅摩擦制动器起作用的停车状态为止，因为发电机停止工作，所以摩擦制动力矩或其摩擦制动梯度保持恒定，而发电机梯度被这样调整，使得发电机力矩直到停车为止下降到零，但是实现了变化的期望减速力矩。

示例B)示出，直到停车为止的、具有后来的对操作元件的致动的减弱以及车辆的制动的制动过程。在此，在从发电机过渡到摩擦制动装置上时，在期望减速力矩下降的情况下在数值上提高发电机梯度。

在示例B)中，操作元件(制动踏板)在最初恒定的位置之后被稍微更弱地致动或完全不再被致动。在此，首先仅通过发电机力矩提供期望减速力矩，而摩擦制动力矩为零或几乎为零。在对操作元件的致动减弱之后，由此期望减速力矩降低到零，在摩擦制动力矩持续减弱时，发电机力矩也适当地(加强地)减弱。

示例A和B分别例如示出在停车时、例如在交通信号灯前方的制动。在示例A中，驾驶员进一步踩踏板(因为驾驶员最初预估的制动路程过短)，在示例B中驾驶员稍微松开踏板(如果其最初预估得过高)。在示例A和B中发生相应的混合制动过程，这是因为发电机在停车时不能提供制动力矩。

示例C)和D)示出所谓的反向混合制动过程，其中首先仅摩擦制动装置起作用并且在持续减弱的摩擦制动力矩的情况下，通过调整发电机力矩进一步适配于改变的期望减速力矩。

特别在示例C)中，在从摩擦制动装置过渡到发电机上时，在期望减速力矩上升的情况下提高发电机梯度。

在示例D)中，在从摩擦制动装置过渡到发电机上时，在期望减速力矩下降的情况下降低发电机梯度。

Claims (6)

1.一种用于至少暂时被电驱动的车辆(12)的制动系统(10)，所述制动系统包括：

-能作为发电机运行的电机；

-摩擦制动装置(16)；

-制动控制设备(22)，其被设计为用于，调节发电机(14)的发电机力矩(M_GE)和摩擦制动装置(16)的摩擦制动力矩(M_RB)，

-操作元件(24)，该操作元件被设计为用于，预先给定期望减速力矩(M_tar)，

-传感器装置(26)，其被设计为用于，基于检测到的对操作元件(24)的致动，检测期望减速力矩(M_tar)及其期望减速梯度(dM_tar)，

其中，制动控制设备(22)被设计为用于，这样将摩擦制动力矩(M_RB)分配到摩擦制动装置(16)上和/或将发电机力矩(M_GE)分配到发电机(14)上，使得摩擦制动力矩(M_RB)和发电机力矩(M_GE)的和基本上相当于期望减速力矩(M_tar)，

其特征在于，制动控制设备(22)还被设计为用于，基于检测到的对操作元件(24)的致动：

-固定地预先给定摩擦制动力矩(M_RB)或其摩擦制动梯度(dM_RB_预先给定)，

-预先给定发电机力矩(M_GE)或其发电机梯度(dM_GE_预先给定)，和

-根据需要并基于期望减速力矩(M_tar)或其期望减速梯度(dM_tar)这样调整发电机力矩(M_GE)或其发电机梯度(dM_GE_预先给定)，使得摩擦制动力矩(M_RB)或其摩擦制动梯度(dM_RB_预先给定)保持恒定，

其中，制动控制设备(22)还被设计为用于，在摩擦制动梯度(dM_RB_预先给定)保持恒定的情况下调整发电机梯度(dM_GE_预先给定)：

a)在从摩擦制动装置(16)过渡到发电机(14)上时：在期望减速力矩(M_tar)上升的情况下提高发电机梯度(dM_GE_预先给定)；

b)在从摩擦制动装置(16)过渡到发电机(14)上时：在期望减速力矩(M_tar)下降的情况下降低发电机梯度(dM_GE_预先给定)；

c)在从发电机(14)过渡到摩擦制动装置(16)上时：在期望减速力矩(M_tar)上升的情况下降低发电机梯度(dM_GE_预先给定)的绝对值；

d)在从发电机(14)过渡到摩擦制动装置(16)上时：在期望减速力矩(M_tar)下降的情况下提高发电机梯度(dM_GE_预先给定)的绝对值。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，制动控制设备(22)还被设计为用于，对期望减速梯度(dM_tar)进行筛选和/或加权。

3.根据权利要求1或2所述的制动系统，其特征在于，操作元件(24)是制动踏板或制动杆或加速踏板。

4.一种机动车，其具有至少一个电机，所述至少一个电机被设计为用于，产生作用到机动车的至少一个车轮(18)上的推进力或减速力，其中，机动车具有根据权利要求1至3中任一项所述的制动系统(10)。

5.根据权利要求4所述的机动车，其中，机动车是混合动力车辆或纯电驱动的车辆。

6.一种用于至少暂时被电驱动的车辆(12)的制动系统(10)的控制方法(500)，其中，制动系统(10)具有能作为发电机运行的电机、摩擦制动装置(16)、操作元件(24)和制动控制设备(22)，其中，所述方法包括以下步骤：

-检测(S501)借助于操作元件(24)要求的期望减速力矩(M_tar)及其期望减速梯度(dM_tar)；

-这样将摩擦制动力矩(M_RB)分配到摩擦制动装置(16)上和/或将发电机力矩(M_GE)分配到发电机(14)上，使得摩擦制动力矩(M_RB)与发电机力矩(M_GE)的和基本上相当于期望减速力矩(M_tar)；

-基于检测到的对操作元件(24)的致动：

--固定地预先给定摩擦制动力矩(M_RB)或其摩擦制动梯度(dM_RB_预先给定)；

--预先给定发电机力矩(M_GE)或其发电机梯度(dM_GE_预先给定)；和

--根据需要基于期望减速力矩(M_tar)或其期望减速梯度(dM_tar)这样调整发电机力矩(M_GE)或其发电机梯度(dM_GE_预先给定)，使得摩擦制动力矩(M_RB)或其摩擦制动梯度(dM_RB_预先给定)保持恒定，

其中，制动控制设备(22)还被设计为用于，在摩擦制动梯度(dM_RB_预先给定)保持恒定的情况下调整发电机梯度(dM_GE_预先给定)：

a)在从摩擦制动装置(16)过渡到发电机(14)上时：在期望减速力矩(M_tar)上升的情况下提高发电机梯度(dM_GE_预先给定)；

b)在从摩擦制动装置(16)过渡到发电机(14)上时：在期望减速力矩(M_tar)下降的情况下降低发电机梯度(dM_GE_预先给定)；

c)在从发电机(14)过渡到摩擦制动装置(16)上时：在期望减速力矩(M_tar)上升的情况下降低发电机梯度(dM_GE_预先给定)的绝对值；

d)在从发电机(14)过渡到摩擦制动装置(16)上时：在期望减速力矩(M_tar)下降的情况下提高发电机梯度(dM_GE_预先给定)的绝对值。

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