CN100526133C - 用于向车辆制动设备的操纵单元提供压力的装置及控制该装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向车辆制动设备的操纵单元、尤其是向“线控制动”型车辆制动设备提供压力的装置，该装置包括具有泵(6)和驱动该泵(6)的马达(7)的气动的马达-泵总成(3)。该马达-泵总成(3)根据操纵单元的气动的制动力放大器(1)中的压力水平或压力差通过电子的控制单元(10，12)控制，其中，该制动力放大器(1)的一个腔中的压力水平或两个腔之间的压力差借助于传感器(9)检测。为了尽可能高地保持工作制动功能的可使用性并且获得尤其是在整车电路网络的电子装置故障或失效方面尽可能高的冗余度，根据本发明提出：用于控制马达-泵总成(3)的控制单元(10，12)具有彼此分开地设置的逻辑模块和功率模块。

Description

用于向车辆制动设备的操纵单元提供压力的装置及控制该装置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于向车辆制动设备的操纵单元、尤其是向“线控制动”型车辆制动设备提供压力的装置，该装置包括具有泵和驱动该泵的马达的气动的马达-泵总成，其中，该马达-泵总成根据该操纵单元的气动的制动力放大器中的压力水平或压力差通过电子的控制单元控制，该制动力放大器的一个腔中的压力水平或两个腔之间的压力差借助于传感器检测。

背景技术

这种在车辆中提供真空的装置和方法已由例如DE 199 29 880 A1公开，其中，马达-泵总成包括真空泵，该真空泵附加地根据驱动单元的工作状态被激活。

“线控制动”型车辆制动设备可根据驾驶员愿望借助于电子的控制单元(ECU)、即不依赖于驾驶员地操纵，也可部分地借助于制动踏板(机械返回级)操纵。在无放大的机械返回级的系统中缺点在于，仅在存在电能供应的情况下才提供工作制动功能，即才提供放大的制动。电能供应的失效或电子的控制单元中的故障导致例如在液压线控制动型制动系统中即在EHB中，在遵循合法的边缘条件(500N脚踏力0.3g)时仅可实现不放大的制动。电子部件的失效概率、尤其是电能供应装置的失效概率一般比传统的机械制动器部件的失效概率高，由此必须采取更高的技术措施来使“线控制动”型车辆制动设备在工作制动功能方面的可使用性保持成与传统的车辆制动设备类似地高。

通过使用以可不依赖于驾驶员控制的制动力放大器为基础的再生制动器，基本上实现这个意图，即相对于EHB提高工作制动功能的可使用性。该再生制动器主要在混合动力车辆和电动车辆中使用。如果该制动器被设置用于具有电动机和内燃机的混合动力车辆，则得到这样的工作状态，在这种工作状态中，内燃机不提供用于操纵单元的压力并且因此需要电驱动的泵。

尤其是在纯电动车辆中，所需的压力必须单独通过这样的泵产生。由此，工作制动功能又依赖于整车电路网络(Bordnetz)的可使用性。出于成本原因通常试图通过制动系统的ECU控制真空泵，由此，工作制动功能也依赖于制动器控制装置的可使用性。

发明内容

因此，本发明的目的在于，尽可能高地保持工作制动功能的可使用性，并且在此情况下获得尤其是在电子装置或整车电路网络故障或失效方面尽可能高的冗余度。

该目的这样来实现：用于控制马达-泵总成的控制单元具有逻辑模块和功率模块，该逻辑模块和该功率模块彼此分开地设置。由此实现：一个模块的故障不会必然地影响另一个模块，并且工作制动功能不会由此被迫失效。

这两个模块的电流供应中的冗余度这样获得：逻辑模块和功率模块彼此分开地连接在车辆的整车电路网络上。

本发明的有利的进一步构型提出：控制单元被设置用于控制马达-泵总成和制动系统或者用于控制车辆的发动机，逻辑模块设置在控制单元中，功率模块设置在控制单元外部。由此可免去用于马达-泵总成的单独的控制单元，并且可节省用于附加的结构件、失效保险装置等的额外成本。用于控制马达-泵总成的逻辑模块可几乎无需附加费用地集成在制动系统的已经存在的控制单元中。而功率模块包括大的电子部件例如继电器或MOSFET并且需要相应大的结构空间，由此，该功率模块优选设置在马达-泵总成上或设置在车辆的其它控制单元中。在此也有利的是，功率模块的高的温升对马达-泵总成和制动系统的控制单元或者对发动机的控制单元不具有影响，因为在将功率模块集成在控制单元中的情况下需要用于从控制单元导散热量的相应的结构措施。

为了节省单独的壳体，作为功率模块例如在优选实施形式中设置有继电器，该继电器设置在车辆的继电器箱中。

根据另一个有利的实施形式，作为功率模块设置有优选为FET的半导体元件，该半导体元件设置在车辆的继电器箱中。

另外，本发明提出了用于控制根据本发明的装置的方法，该方法的特点在于：在控制单元失效时接通马达-泵总成。由此保证向制动力放大器提供压力。在此，在控制单元失效时优选通过常闭开关接通马达-泵总成。

根据本发明的方法的另一个有利的实施形式提出：在控制单元失效时通过用于检测制动踏板行程的传感器的操纵、例如通过制动信号灯开关的操纵接通马达-泵总成，并且在不操纵该传感器时关断马达-泵总成，其中，该传感器与车辆的驱动单元的控制装置相连接。由此识别驾驶员的制动愿望并且通过控制马达-泵总成在制动力放大器中提供对于放大的制动必需的压力。

为了保护马达-泵总成和为了降低温升，在根据本发明的方法的有利的进一步构型中提出：马达-泵总成在控制单元失效时节拍地工作。

为了即使在制动过程之后仍继续在制动力放大器中保持必需的压力，根据另一个有利的实施形式，在用于检测制动踏板行程的传感器的操纵之后马达-泵总成保持接通预给定的时间。

如果车辆是设置有内燃机和电动机的混合动力车辆，则在控制马达-泵总成的控制单元出现故障时有利地将信号传输给发动机控制单元，并且内燃机过渡到这样的工作状态中，在该工作状态中，用于操纵单元的压力单独通过内燃机提供。这意味着，混合动力车辆的内燃机在任何工作状态都不关断，以便保证制动力放大器的必需的压力供应。

如果车辆制动设备具有优化液压制动系统(OHB)，该优化液压制动系统包括液压的压力增加单元，该压力增加单元根据制动力放大器的腔之间的压力差进行附加的制动力放大，其中，该压力差由真空传感器检测，则根据本发明提出：通过单独的泵控制单元和单独的传感器来控制马达-泵总成，除真空传感器外，所述单独的传感器也检测制动力放大器的压力水平，马达-泵总成通过分开的导线连接在机动车的整车电路网络上。由此可实现马达-泵总成的不依赖于制动系统的工作。但为了节省部件，也可不借助于单独的传感器而是借助于真空传感器来控制马达-泵总成。

为了保证冗余度，借助于设计成继电器或FET的具有单独的电流供应的功率模块控制马达-泵总成，并且泵控制单元和/或制动器控制单元可读出OHB系统的真空传感器的信号。如果信号仅通过控制单元之一读出，则信号优选通过总线连接装置分别输送到另一控制单元。

如果信号通过制动器控制单元读出，则根据本发明方法的另一个有利的进一步构型，在制动器控制单元失效时，完全控制马达-泵总成，以便在任何情况下都保证压力供应。

附图说明

下面借助于示出了一些实施例的附图描述本发明。其中：

图1表示根据本发明的装置的第一实施例的示意性系统结构；

图2表示根据本发明的装置的第二实施例的示意性系统结构；

图3表示根据本发明的装置的第三实施例的示意性系统结构。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的装置的第一实施例的示意性系统结构，该装置用于向“线控制动”型车辆制动设备的操纵单元提供压力。可以看到，该操纵单元具有气动的制动力放大器1以及设置在该制动力放大器上的主制动缸2。“线控制动”型车辆制动设备可根据驾驶员愿望借助于电子的控制单元(ECU)、即不依赖于驾驶员地操纵，也可部分地借助于未示出的制动踏板(机械返回级)操纵。

操纵单元的基本结构和功能已普遍公开，因此，下面仅描述本发明本质的特征。

制动力放大器1的未示出的内室通过至少一个可运动的壁划分成至少两个腔。在真空制动力放大器的情况下，内室划分成至少一个真空腔和至少一个工作腔；在高压制动力放大器的情况下，内室划分成至少一个较高压力的腔和至少一个较低压力的腔。主制动缸2具有两个可在壳体中移动的未示出的活塞，这些活塞与壳体一起各限定一个液压的压力室的边界。这些压力室可与未加压的压力介质容器4相连接，并且可通过输出端5与车辆制动设备的未示出的车轮制动器相连接。

气动的马达-泵总成3包括泵6和驱动该泵6的马达7，该马达例如设计成电动机。根据制动力放大器1是以真空工作还是以高压工作，泵6构造成真空泵或增压泵，但这对于本发明并不重要。因此，下面仅针对具有真空腔和工作腔的真空制动力放大器以及真空泵进行说明。制动力放大器在此可构造成单个装置或串联装置。

为了给制动力放大器1提供真空，真空泵6通过抽吸管路8与制动力放大器1的未示出的真空腔相连接。设置在制动力放大器1或真空泵6上的传感器9检测真空腔中的真空水平或真空腔与工作腔之间的压力差，其中，在电子制动器控制单元(制动器ECU)10中分析处理所检测到的压力。传感器9在本发明的框架内也可设置在抽吸管路8中。

马达-泵总成3直接由制动器ECU10控制，该制动器ECU例如可设计成被电子稳定程序(ESP)调节的制动系统的ESP控制单元。为了进行控制，制动器ECU10具有未示出的逻辑模块和未示出的功率模块，其中，这两个模块彼此分开地设置，以便可避免这些模块之一中的故障对另一个模块的影响。这意味着，在这些模块之一中出现故障时，工作功能即制动设备的放大的制动不会必然地失效。为了获得电流供应的附加的冗余度，两个模块彼此分开地连接在车辆的整车电路网络上。

尤其包含用于控制马达-泵总成3的软件的逻辑模块在此可几乎无需附加费用地集成在制动器ECU10中。

包括用于控制的电路单元并且例如可设计成继电器或MOSFET的功率模块设置在制动器ECU10外部，因为该功率模块由于电子部件而需要附加的结构空间。另外，所述独立地设置具有附加的优点：功率模块的高的温升不会对制动器ECU10产生影响。因为制动器ECU10的附加的温升会需要用于导散热量的相应的结构上的措施。功率模块可设置在马达-泵总成3上、设置在车辆的其它控制单元上、设置在车辆的继电器箱中或者设置在制动器ECU10与马达7之间。此外，通过最后所述的设置在继电器箱中，可节省用于功率模块的壳体。

如可从图1中看到的那样，制动器ECU10通过总线系统CAN(控制器局域网)与电子的发动机控制单元(发动机ECU)11相连接。此外，制动器ECU10和发动机ECU11可通过CAN与车辆中的其它控制单元相连接。

图2示出了根据本发明的装置的第二实施例的示意性系统结构，该装置用于向“线控制动”型车辆制动设备的操纵单元提供压力。该装置与第一实施例的区别仅在于：设置有用于控制马达-泵总成3的单独的泵ECU12，该泵ECU读入传感器9的信号并且该泵ECU通过CAN与制动器ECU10和发动机ECU11相连接。由此可通过制动器ECU10附加地控制马达-泵总成3。逻辑模块和功率模块也彼此独立地设置并且这些模块的电流供应分开地进行。在该实施例中也可将逻辑模块设置在泵ECU12中，并且将功率模块设置在泵ECU12外部、例如设置在继电器箱中。

根据图3中所示的第三实施例，用于读出传感器9的信号的另一种可能性在于：制动器ECU10读出传感器9的信号，并且通过CAN连接装置将相应的信号提供给泵ECU12。

在所描述的所有实施例中，在进行控制的控制单元10、12失效时接通马达-泵总成3，以便保证向制动力放大器1提供压力。在此，在控制单元失效时例如通过常闭开关来接通马达-泵总成3。

另一种可能性在于，在进行控制的控制单元10、12失效时，通过用于检测制动踏板行程的传感器例如制动信号灯开关的操纵来接通马达-泵总成3，并且在不操纵该传感器时关断马达-泵总成3，其中，该传感器与控制单元10、12无关地由发动机ECU11读入信号。

为了保护和降低温升，在控制单元失效时马达-泵总成3节拍地工作。

如果车辆是设置有内燃机和电动机的混合动力车辆，则在控制马达-泵总成3的控制单元(制动器ECU10或独立的泵ECU12)出现故障时，信号将传输给发动机ECU11并且内燃机过渡到这样的工作状态中，在该工作状态中，用于所述操纵单元的压力单独地通过内燃机提供。这意味着，混合动力车辆的内燃机在任何工作状态都不关断，以便保证制动力放大器1的必需的压力供应。

在混合动力车辆的情况下，为了节省能量，尤其使用所谓的再生制动器，其中，制动时滑行的车辆的动能转换成电能，该电能通过智能能量管理系统被暂时储存并且在起步或加速时输入到传动系中，由此减轻内燃机的负荷。在此，根据本发明的装置的所描述的所有实施例都可在混合动力车辆中使用。

如果车辆制动设备为了提高工作制动功能的可使用性而具有优化液压制动系统(OHB)，其中该优化液压制动系统包括液压的压力增加单元，该压力增加单元根据制动力放大器的腔之间的压力差进行附加的制动力放大，则该压力差由设置在制动力放大器上的真空传感器检测。压力增加单元例如设计成泵，该泵调整车轮制动回路中的压力。由此，即使超过制动力放大器的调制点也可保持所述放大、可呈现液压制动辅助功能或者可获得制动力放大器失效的补偿。

可通过根据图2和图3描述的单独的泵控制单元和所述传感器9来控制马达-泵总成3，其中，除OHB系统的未示出的真空传感器外，传感器9也检测制动力放大器的压力水平。马达-泵总成3通过分开的导线连接在机动车的整车电路网络上，由此可实现马达-泵总成3的不依赖于制动系统的工作。

但为了节省部件，也可不借助于单独的传感器9而是借助于真空传感器来控制马达-泵总成。在此，为了保证冗余度，可借助于设计成继电器的、具有单独的电流供应的功率模块来控制真空传感器，并且通过泵ECU12和制动器ECU10来读出信号。如果仅通过控制单元10或12之一读出信号，则信号通过CAN连接装置分别提供给另一控制单元。

如果通过制动器ECU10读出信号，则有意义的是，在制动器ECU10失效时完全控制马达-泵总成3，以便在任何情况下都保证压力供应。

标号列表

1   制动力放大器                7  马达

2   主制动缸                    8  抽吸管路

3   马达-泵总成                 9  传感器

4   压力介质容器                10 制动器控制单元

5   输出端                      11 发动机控制单元

6   泵                          12 泵控制单元

Claims (24)

1.一种用于向车辆制动设备的操纵单元提供压力的装置，该装置包括具有泵(6)和驱动该泵(6)的马达(7)的气动的马达-泵总成(3)，其中，该马达-泵总成(3)根据该操纵单元的气动的制动力放大器(1)中的压力水平或压力差通过电子的控制单元(10，11，12)控制，该制动力放大器(1)的一个腔中的压力水平或两个腔之间的压力差借助于传感器(9)检测，其特征在于：用于控制马达-泵总成(3)的控制单元(10，11，12)具有逻辑模块和功率模块，该逻辑模块和该功率模块彼此分开地设置。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于：该逻辑模块和该功率模块彼此分开地连接在车辆的整车电路网络上。

3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：所述控制单元(10)被设置用于控制马达-泵总成(3)和制动系统；所述逻辑模块设置在该控制单元(10)中；所述功率模块设置在该控制单元(10)外部。

4.根据权利要求1或2的装置，其特征在于：所述控制单元(11)被设置用于控制车辆的发动机；所述逻辑模块设置在该控制单元(11)中；所述功率模块设置在该控制单元(11)外部。

5.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述功率模块设置在所述马达-泵总成(3)上。

6.根据权利要求1的装置，其特征在于：所述功率模块设置在车辆的其它控制单元中。

7.根据权利要求1的装置，其特征在于：设置有作为功率模块的继电器，该继电器设置在车辆的继电器箱中。

8.根据权利要求1的装置，其特征在于：设置有作为功率模块的半导体元件，该半导体元件设置在车辆的继电器箱中。

9.根据权利要求1的装置，其特征在于：车辆制动设备具有优化液压制动系统，该优化液压制动系统包括液压的压力增加单元，该压力增加单元根据制动力放大器(1)的腔之间的压力差进行附加的制动力放大，其中，该压力差由真空传感器检测；通过单独的泵控制单元(12)和单独的传感器(9)控制马达-泵总成(3)，除真空传感器外，该单独的传感器(9)也检测制动力放大器(1)的压力水平；该马达-泵总成(3)通过单独的导线连接在机动车的整车电路网络上。

10.根据权利要求1的装置，其特征在于：车辆制动设备具有优化液压制动系统，该优化液压制动系统包括液压的压力增加单元，该压力增加单元根据制动力放大器(1)的腔之间的压力差进行附加的制动力放大，其中，该压力差由真空传感器检测；通过单独的泵控制单元(12)和该真空传感器控制马达-泵总成(3)；该马达-泵总成(3)通过单独的导线连接在机动车的整车电路网络上。

11.根据权利要求10的装置，其特征在于：借助于设计成继电器或FET的具有单独的电流供应的功率模块控制马达-泵总成(3)，并且通过所述泵控制单元(12)和/或制动器控制单元(10)读出优化液压制动系统的真空传感器的信号。

12.根据权利要求10或11的装置，其特征在于：所述泵控制单元(12)通过总线连接装置与车辆的其它控制单元相连接。

13.一种用于控制根据权利要求1至12之一的装置的方法，其特征在于：在控制单元(10，12)失效时接通马达-泵总成(3)。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于：在所述控制单元(10，12)失效时通过常闭开关接通马达-泵总成(3)。

15.根据权利要求13的方法，其特征在于：在所述控制单元(10，12)失效时，通过用于检测制动踏板行程的传感器的操纵接通马达-泵总成(3)，并且在不操纵该传感器时关断马达-泵总成(3)，其中，该传感器与车辆的驱动单元的控制装置(11)相连接。

16.根据权利要求13至15之一的方法，其特征在于：在所述控制单元(10，11)失效时，马达-泵总成(3)节拍地工作。

17.根据权利要求13的方法，其特征在于：在用于检测制动踏板行程的传感器的操纵之后，马达-泵总成(3)保持接通预给定的时间。

18.根据权利要求13的方法，其特征在于：所述泵控制单元(12)通过总线连接装置与车辆的其它控制单元相连接。

19.一种用于控制根据权利要求1至12之一的装置的方法，其中，车辆是具有内燃机和电动机的混合动力车辆，其特征在于：在控制马达-泵总成(3)的控制单元(10，12)出现故障时，将信号传输给发动机控制单元(11)，并且内燃机过渡到这样的工作状态中，在该工作状态中，用于操纵单元的压力单独通过该内燃机提供。

20.一种用于控制根据权利要求1的装置的方法，其中，车辆制动设备具有优化液压制动系统，该优化液压制动系统包括液压的压力增加单元，该压力增加单元根据制动力放大器(1)的腔之间的压力差进行附加的制动力放大，其中，该压力差由真空传感器检测，其特征在于：通过单独的泵控制单元(12)和单独的传感器(9)控制马达-泵总成(3)，除真空传感器外，该单独的传感器(9)也检测制动力放大器(1)的压力水平；该马达-泵总成(3)通过单独的导线连接在机动车的整车电路网络上。

21.一种用于控制根据权利要求1的装置的方法，其中，车辆制动设备具有优化液压制动系统，该优化液压制动系统包括液压的压力增加单元，该压力增加单元根据制动力放大器(1)的腔之间的压力差进行附加的制动力放大，其中，该压力差由真空传感器检测，其特征在于：通过单独的泵控制单元(12)和该真空传感器控制马达-泵总成(3)；该马达-泵总成(3)通过单独的导线连接在机动车的整车电路网络上。

22.根据权利要求21的方法，其特征在于：借助于设计成继电器或FET的具有单独的电流供应的功率模块控制马达-泵总成(3)，并且通过所述泵控制单元(12)和/或制动器控制单元(10)读出优化液压制动系统的真空传感器的信号。

23.根据权利要求22的方法，其特征在于：在所述制动器控制单元(10)失效时，完全控制马达-泵总成(3)。

24.根据权利要求21至23之一的方法，其特征在于：所述泵控制单元(12)通过总线连接装置与车辆的其它控制单元相连接。

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