执行器模块和用于测量并处理车辆的行驶动力学参量的方法与流程

本发明涉及一种用于车辆、尤其是商用车的执行器系统的执行器模块、尤其是气动执行器模块，其中，该执行器系统尤其可以是车辆的制动系统。本发明还涉及一种这样的制动系统和一种用于测量并处理车辆的行驶动力学参量的方法。

背景技术：

车辆的制动系统例如可以气动地、液压地或者也可以机电地来构造并且相对应地具有气动、液压或者机电执行器。在这种情况下，依赖于对其的操控来调控或引起执行器动力的装置就能被理解为执行器。气动执行器尤其可以是制动阀，这些制动阀依赖于对它们的气动或电操控来将制动压力经由制动线路输出到车辆制动器、例如制动缸。机电执行器尤其可以操控机械式车辆制动器的制动杆或其它机械制动装置。相对应地，液压执行器尤其可以是液压制动阀，这些液压制动阀经由液压制动线路来操控液压式车辆制动器。

在制动系统、尤其是电子制动系统中，还公知行驶动力学调节，所述行驶动力学调节通常由行驶动力学控制装置来控制。行驶动力学控制装置尤其可以集成在制动系统的制动控制装置中或者与该制动控制装置直接相连，并且为了行驶动力学调节而一方面可以操控车辆制动器并且必要时还可以引起车辆中的其它干预、尤其是通过输出发动机请求信号来引起车辆中的其它干预。为了测量车辆的行驶动力学行为，通常设置行驶动力学传感器装置，该行驶动力学传感器装置可以具有一个或多个传感器，以便测量车辆的行驶动力学参量，尤其是纵向加速度、横向加速度和/或绕着三个车辆轴线之一、也就是说横摆轴线(偏航轴线)、纵向轴线(侧倾轴线)和横向轴线(俯仰轴线)之一的旋转速度或者旋转加速度。行驶动力学传感器装置将行驶动力学测量信号输出给行驶动力学控制装置，以便执行相对应的行驶动力学调节。

行驶动力学传感器装置作为一个单元或者分开地作为多个传感器通常安装在车辆中的受保护的位置上，以便在很大程度上免受干扰性影响、尤其是干扰性机械影响。

为此，一方面公知的是：将行驶动力学传感器装置整个或部分地设置在行驶动力学控制装置的电路载体上。因此，能够使信号路径短。

de102013021681a1描述了一种用于具有至少两个车桥的挂车的电动气动制动系统，所述至少两个车桥的车轮制动缸分别由调制器经由具有防抱死功能的制动压力线路来操控，其中，第二调制器、优选地后车桥调制器作为附加功能来对稳定性功能进行调节并且为此可以包含横向加速度传感器或者接收外部横向加速度传感器的信号。

wo2016/135435a1描述了一种具有制动ecu的挂车制动系统，该制动ecu与车辆总线连接并且经由该总线来从传感器接收数据。在这种情况下，设置多条数据总线，以便一方面接收传感器数据并且还实现与制动ecu的通信。

ep2454135b1描述了一种用于车辆的制动系统的控制设备，该控制设备一方面经由abs线路从车轮转速传感器接收车轮转速，而且具有用于控制例如行驶动力学调节装置的附加功能性，例如作为驾驶员辅助系统。该控制设备可以具有至少一个传感器，用于感测车辆的行驶状态，该传感器可以是加速度传感器、横摆速度传感器和/或倾斜传感器。ep2077215b1描述了一种用于使载货车或公共汽车制动的类似的制动系统，其中，该制动系统具有在车厢外部在支承结构上的电子控制装置。

ep2254779b1描述了一种用于车辆的具有电子和/或电动气动装置的制动系统，该电子和/或电动气动装置尤其可以是车桥调制器、挂车控制阀、电子制动系统的控制装置或者行驶动力学调节装置。在这种情况下，可以设置用于驻车制动系统的驻车制动调制器，该驻车制动系统布置在车辆的后车桥附近并且可以具有行驶动力学调节模块。在该行驶动力学调节模块中可以集成加速度传感器和横摆速度传感器，这些传感器的数据被用于行驶动力学调节。

这样的系统在将适合的传感器包括在内的情况下已经允许构造具有行驶动力学调节的制动系统。但是，事实证明：硬件花费通常相当高，尤其是在包括适合的传感器的情况下相当高。

技术实现要素：

本发明所基于的任务在于：提供一种执行器模块、一种具有这样的执行器模块的制动系统和一种用于测量并处理车辆的行驶动力学参量的方法，该执行器模块、该制动系统和该方法使得低的硬件花费和灵活的设计成为可能。

该任务通过根据独立权利要求所述的执行器模块和方法来被解决。还规定了一种具有这样的执行器模块的制动系统。从属权利要求描述了优选的扩展方案。

按照本发明的方法尤其可以利用按照本发明的执行器模块和/或利用按照本发明的制动系统来被执行。

因此，规定了一种执行器模块，该执行器模块在优选地具有共同的模块壳体的结构单元、尤其是刚性结构单元中提供执行器控制单元、行驶动力学传感器装置和至少一个执行器。因此，执行器经由刚性联接器、尤其是经由模块壳体来与执行器模块的其它部分、尤其是还有行驶动力学传感器装置联接。

通过传感器装置与至少一个执行器一起集成在执行器模块中，尤其避免了附加设备来容纳行驶动力学传感器装置。经此，尤其可以减少硬件花费、成本和结构空间。

这样，尤其是行驶动力学传感器装置和执行器控制装置可以容纳在执行器壳体中的共同的电路载体上，其中，电路载体与壳体刚性联接、尤其是固定在该壳体上。执行器例如可以刚性地固定在壳体上并且也可以部分从壳体中伸出。

在这种情况下，如下动力装置被理解为执行器，该动力装置控制或者直接实施执行器动力或执行器操纵，也就是说被设置用于调设执行器动力。在这种情况下，可以借助于流体、也就是说气动地或液压地来实施执行器动力或执行器操纵。因此，执行器尤其可以是气动阀、例如纯气动或电动气动阀，或者相对应地可以是液压或电动液压阀，或可以具有多个阀。在模拟方式的操控的情况下，执行器例如也可以是气动调设的制动阀，该气动调设的制动阀因此例如作为气动中继阀来起作用并且例如导通和增加例如来自制动通道的制动控制线路的制动控制压力。在电子制动系统的情况下，执行器例如可以具有电子操控的压缩空气阀、例如比例阀。

此外，执行器也可以是电操纵的，也就是说可以是机电执行器，例如用于机电制动系统，或者也可以在具有机电驻车制动器的驻车制动模块的情况下如此。在机电制动器的情况下，在操纵时也产生振动和固体声波，这些振动和结构声波因此——也与在气动和液压执行器的情况下一样——经由共同的壳体、必要时共同的电路载体被传递给行驶动力学传感器装置。

为了考虑干扰性振动或固体声波的这种作用，设置信号补偿装置，该信号补偿装置对由行驶动力学传感器装置首先输出的(未经滤波的)传感器测量信号或行驶动力学测量信号进行补偿或滤波。在该补偿的情况下，振动或固体声波对传感器的作用被考虑并且——至少部分地、尤其是在很大程度上——被补偿或被滤波。因此，信号补偿装置输出经补偿的行驶动力学测量信号，接着，这些经补偿的行驶动力学测量信号可以相对应地被行驶动力学控制装置用于行驶动力学调节。

在这种情况下，本发明所基于的思想在于：行驶动力学传感器装置在执行器模块中的刚性联接或结构集成虽然可能由于机械振动、冲击和固体声波而导致不利地影响传感器装置；但是，这些影响原则上可以以电子方式被滤除或抵消掉。这样，由于执行器控制装置对执行器进行操控，所以原则上关于执行器操纵的信息直接存在。

这样，执行器通常由驱动电路利用相对应的功率电流来操控，也就是说例如使电动气动阀或电动液压阀的螺线管或者机电调整装置通电。因此，由于关于执行器操纵的执行器信息已经存在，由于执行器操纵而产生的不利的固体声波或这些固体声波对传感器信号的后果可以随后被识别或被分配并且因此被滤除。

此外，这样的振动和固体声波也可以通过对模块构造的了解来被确定和考虑；尤其例如可以考虑模块的在执行器操纵时增强地发生的频率或共振频率。

信号补偿装置可以从执行器信息信号中得到尤其是包含关于执行器操纵的方式的信息、例如阀的打开或关闭、还有该操纵的频率和数值或大小。此外，作为信息也可以涉及当前的压力条件或体积流，所述压力条件或体积流可能通过例如气动或液压执行器在相对应的操纵的情况下来被控制。这样，尤其也可以将电pwm操控直接用作信息信号，以便确定固体声波的形成。

这样，在执行器信息信号中尤其可以传输时间信息，也就是说在哪个时间段内进行直接主动机械调整，例如通过螺线管通电来将阀从一个状态主动调整到另一状态(关闭——打开或打开——关闭)，因为最大的机械负荷在直接调整时出现。关于不同的切换状态的信息也重要，因为例如在阀打开的情况下流体的流动可能导致振动形成，该振动形成可以被考虑，尤其是根据共振条件来被考虑。

该补偿尤其可以具有低通滤波，在该低通滤波的情况下，具有较高频率的信号波动因此被分配给执行器操纵并被滤除。

必要时，例如在对衔铁的机械调整、尤其还有衔铁或可移动部件撞上阀座的情况下，强烈的执行器操纵的时间点或时间段在信号处理时也可以被渐隐或去除；其所基于的认识在于：在十分之一秒或更少的时间段内缺少相对应的信号也许对于进一步的信号处理来说不重要，而且尤其可以通过周围的时间范围来进行内插。

有利地，执行器模块具有车辆总线连接端、尤其是can总线连接端。因此，在执行器模块中被记录并被滤波或被补偿的测量信号随后可以经由车辆总线被提供给其它装置、尤其是制动装置的其它模块、例如另一车桥模块以及中央控制模块。也可以经由车辆总线将行驶动力学信号转交给其它装置。

除了在车桥制动调制器、尤其是后车桥制动调制器中使用之外，也能够构成车轮调制器、泊车制动调制器、挂车控制模块(tcm)以及也还能够构成空气处理单元、制动信号发生器模块单元(制动踏板模块)或者还有空气弹簧装置的模块，其中空气弹簧装置的执行器、尤其是空气弹簧的气动控制阀被操纵。

对于按照本发明的方法来说得到相对应的优点。该方法尤其可以以低硬件花费、尤其在控制装置、尤其是行驶动力学控制装置中被执行，使得这里也可以分别灵活地提供改进、例如作为对编程的更新的改进，例如也在更换传感器和/或执行器的情况下、或在查明传感器和/或执行器有变化的情况下、例如也包括在老化的情况下可以分别灵活地提供改进、例如作为对编程的更新的改进。

附图说明

在下文，本发明依据随附的附图对一些实施方式进一步予以阐述。其中：

图1示出了商用车的电子制动系统的电动气动线路图；

图2示出了按照本发明的一个实施方式的执行器模块的框图；

图3示出了具有集成的行驶动力学控制装置的按照另一实施方式的执行器模块的框图；

图4示出了相关信号的信号图。

具体实施方式

按照图1，在这里未更详细示出的商用车1中设置电子制动系统(ebs)2，该电子制动系统具有电子制动控制装置(ecu)3，该电子制动控制装置也集成地具有行驶动力学控制装置(esc控制器)3a，还具有前车桥调制器4、后车桥调制器5、挂车控制模块(trailercontrolmodul)tcm6和制动信号发生器模块7。按照该构造方案，制动信号发生器模块7例如具有：电输出通道7-1，也就是说该制动信号发生器模块用作电制动信号发生器；和两个气动控制输出端7-2和7-3，这两个气动控制输出端与储存器10(第一储备储存器或第一系统压力)和11(第二压缩空气储备器或第二系统压力)连接。前车桥调制器4与——这里为了清楚起见多次绘出的——第一压缩空气储存器10连接，并且因此将第一系统压力传递给右前电动气动制动阀8和左前电动气动制动阀9，按照这里示出的构造方案，这些电动气动制动阀利用电制动控制信号s8和s9直接由ecu3来操控。相对应地，电动气动制动阀8和9对左前制动缸14和右前制动缸15分别气动地进行操控。

后车桥制动调制器5与第二压缩空气储备器11连接并且为了提供气动后备级而与第二气动控制输出端7-2连接，而且按照图2的更详细的呈现而还具有用于车辆内部的can总线16的can总线连接端55。构造为比例阀的右电动气动制动阀45和相对应的左电动气动制动阀46集成在后车桥制动调制器5中，其中，右电动气动制动阀45利用气动制动压力s20来操控右后制动缸20并且相对应地左电动气动制动阀46利用气动制动压力s21来操控左后制动缸21。

后车桥制动调制器5尤其可以从电子制动控制装置3经由can总线16接收ecu控制信号s5，还可以通过该后车桥制动调制器的集成的电动气动制动阀45和46来调节第一压缩空气储备器10的第一系统压力，也就是说在大小方面设定该第一系统压力并且将该第一系统压力作为气动制动压力s20、s21输出给制动缸20和21；该后车桥制动调制器必要时还可以作为气动后备级来传递经由第一气动控制输出端(第一气动制动通道)7-1所输出的气动控制压力。车轮转速传感器22和23将它们的电车轮转速信号n22和n23这里相对应地输出给后车桥制动调制器5，该后车桥制动调制器接着使这些数据经由can总线16进一步供支配。

挂车控制模块6可以构造为具有集成的控制装置的电动气动模块或者构造为简单的阀(挂车控制阀)，其中，该挂车控制模块例如与第二气动控制输出端7-2连接并且经由电tcv控制线路24与电子控制装置2连接。在挂车控制模块6上以本身公知的方式设置用于给挂车供应储存压力(系统压力)的红色联接头30和用于对挂车或挂车制动系统进行气动操控的黄色联接头31。此外，按照这里示出的构造方案，也设置用于挂车的can总线连接端32，该can总线连接端这里被设置到电控制装置2上。电子控制装置3还可以与电源(powersupply)33连接并且相对应地具有用于开关和灯34的电连接线。

按照所示出的构造方案，在电子制动控制装置3中集成行驶动力学控制装置3a、也就是说电子稳定性控制装置(esc)，该行驶动力学控制装置用于通过操控车轮制动器、也就是说制动缸17、20、21来进行对商用车1的稳定性调节。该稳定性调节尤其可以识别商用车1的打滑状态和侧倾趋势或横摆趋势和俯仰趋势并且通过不对称的制动干预来制止它们。补充地，行驶动力学控制装置3a必要时可进行对发动机的操控，其方式是：该行驶动力学控制装置将发动机请求信号经由can总线16输出给发动机控制装置。相对应地，所连接的挂车经由挂车can连接端32来被一并调节。

为了进行稳定性调节，制动控制装置3经由can总线16来接收一般性的车辆动力学信号，例如行驶速度以及必要时发动机的状态信号。该制动控制装置还可接收车轮转速传感器17、20和21的车轮转速信号n16、n20和n21，这些车轮转速信号被前车桥制动模块4和后车桥制动模块5接收并且经由can总线16来被转发。

还设置行驶动力学控制装置36，该行驶动力学控制装置可以构造为统一的块或者通过多个元件来构造，而且尤其可以测量商用车1的如下行驶动力学参量中的一个或多个行驶动力学参量：

纵向加速度al、横向加速度aq、横摆速度ω、横摆加速度a_ω，此外还有绕着其它两个轴线的旋转速度和/或旋转加速度，也就是说作为绕着纵向轴线的旋转速度的侧倾速度、绕着横向轴线的俯仰速度以及还有车辆倾斜度，也就是说车辆沿横向方向和/或纵向方向的倾斜方位。

如在图2的实施方式中所示，行驶动力学传感器装置36首先产生行驶动力学测量信号s36，但是这些行驶动力学测量信号没有直接被输出给制动控制装置3；更确切地说，行驶动力学测量信号s36被输出给信号补偿装置50(信号滤波装置)，该信号补偿装置对行驶动力学测量信号s36进行滤波并且将经补偿的行驶动力学测量信号s50经由can总线16输出给制动控制装置3和在控制装置3中设置的esc调节装置3a，如随后所描述的那样。

后车桥制动调制器5具有共同的壳体38和电路载体42，该电路载体例如可以构造为电路板并且通常在壳体38上机械固定。在后车桥制动调制器5中，在电路载体42上容纳有执行器控制装置43和行驶动力学传感器装置36，其中，用于对制动阀45进行电操控的驱动电路44例如可以集成在模块控制装置43中或者也可以与该模块控制装置分开地来构造。此外，右后制动阀45——以及这里未示出地还有左后制动阀46可以容纳在壳体38中或者固定在壳体38上或与该壳体刚性相连。

电动气动制动阀45、46在对它们进行操纵、也就是说尤其是对它们进行调整时产生机械颤动，这些机械颤动作为振动或者作为冲击或撞击来起作用而且也被耦合输入到电路载体42以及因此行驶动力学传感器装置36上，使得尤其是对速度、加速度、旋转速度和旋转加速度的测量受影响。按照图2的实施方式，控制装置43除了利用执行器操控信号s45来操控电动气动制动阀45之外还将具有关于该操控、尤其是该操控的方式(类型)、模拟电流值或所要调节的气动空气量的频率或大小的信息的执行器信息信号s43输出给信号补偿装置50，该信号补偿装置接收行驶动力学传感器装置36的直接产生的行驶动力学测量信号s36并且依赖于执行器信息信号s43来对这些行驶动力学测量信号进行滤波或补偿并且因此产生经补偿的行驶动力学测量信号s50，这些经补偿的行驶动力学测量信号例如经由can总线接口55和can总线16被输出给制动控制装置3。

因此，作为相应的执行器、这里因此电动气动制动阀45的固体声波经由壳体38和电路载体42对行驶动力学传感器装置36起作用的机械影响随后可以电地或以信号技术方式被补偿或被滤波，并且因此随后使用的行驶动力学测量信号36在相对应的电滤波的情况下供支配。

原则上，执行器信息信号s43也可以直接由执行器操控信号s45来形成，例如在使用pwm信号的情况下形成。接着，在该构造方案中，在补偿装置50中存储或提供进一步的关于执行器调整、也就是说关于操纵的方式和规模或关于操纵的时间点的信息。

按照替代于图2的图3的实施方式，制动控制装置3以及因此行驶动力学控制装置(esc控制器)3a是执行器模块5的部分，也就是说容纳在壳体38中，优选地也容纳在电路载体42上。因此，经补偿的行驶动力学测量信号s50经由电路载体就已经会被提供给制动控制装置3，也就是说不会经由can总线16被提供给该制动控制装置；但是，这些经补偿的行驶动力学测量信号可以补充地经由can总线16被提供给其它装置。

行驶动力学传感器装置36例如也可以设置在前车桥调制器4中。原则上，如果该行驶动力学传感器装置构造为具有自己的控制装置的智能tcm，则该行驶动力学传感器装置也可以设置在挂车控制模块7中。

图4示意性示出了按照本发明的信号处理的实施方式。直接接收的行驶动力学测量信号s36这里例如可以是纵向加速度信号；还示意性绘出了执行器信息信号s43以及用虚线绘出了经补偿的行驶动力学测量信号s50，该经补偿的行驶动力学测量信号在其后续发展方面与行驶动力学测量信号s36相同。在时间点t0，通过执行器操控信号s45来对执行器操纵进行操控，该执行器操纵相对应地利用执行器信息信号s43来被通知，该执行器信息信号也可以是执行器操控信号s45、例如pwm信号。在相对应地由于磁体操控以及相对应的力的建立的时间延迟而得出的时间延迟δt1的情况下，在时间点t1对执行器模块5的能调整的部分、也就是说例如衔铁进行机械调整，使得经此一方面衔铁的机械运动可能触发固体声波而且经此被切换的流体流还可能导致例如固体声波突然发作。按照图4，固体声波在从t1到t2的时间段内产生干扰信号，于是随后从时间点t2开始进行调整节并且出现新的流体流，其中，衔铁相对应地来到第二位置。因此，从t2开始，信号就可以再次被使用而无需相关滤波。但是，例如在t0之前和在t2之后也可能由于在这些切换状态下提供的不同的、持续发生的流体流而设置滤波。

因此，尤其也可以在补偿或滤波时考虑在对执行器的操控与对执行器的调整之间的时间延迟。在这种情况下，行驶动力学测量信号s36一方面可以以相对应的滤波时间来被低通滤波。此外，如果主动调整的时间段足够短，则该时间段例如也可以从t1至t2中被去除并且从相邻范围中被内插。因此，可以输出按照图4来补偿或滤波的行驶动力学测量信号s50。

附图标记列表

1商用车

2电子制动装置(ebs)

3ebs2的电子控制装置(ecu)、esc控制器

3aesc调节装置3a、esc控制器

4前车桥制动调制器

5后车桥制动调制器

6挂车控制阀(tcv或tcm)

7制动踏板、制动信号发生器

7-1第一气动制动通道、第一气动控制输出端

7-2第二气动制动通道、第二气动控制输出端

7-3电制动值信号、电制动通道

8右前制动阀

9左前制动阀

10第一压缩空气储备器(第一系统压力)

11第二压缩空气储备器(第二系统压力)

12第三压缩空气储备器(第三系统压力)

14右前制动缸

15左前制动缸

16can总线

17前车轮转速传感器

18车桥

20气动消耗器、例如右后制动缸

21气动消耗器、例如左后制动缸

22、23后车轮转速传感器

24电tcv控制线

30黄色挂车联接头

31红色挂车联接头

32用于挂车的can总线连接端

33用于ecu3的电源(powersupply)

34由ecu3操控的开关和灯

36行驶动力学传感器装置

38壳体

42电路载体、例如电路板

43后车桥制动控制装置

45执行器、尤其是气动执行器、例如右后制动阀(比例阀)

45a电驱动电路

45b气动执行器

45c电操纵的比例阀

45d机电执行器

45e机电制动执行器

45f液压执行器

46左后电动气动制动阀(比例阀)

46a电驱动电路

50信号补偿装置、例如滤波装置

55总线接口

60结构单元

61执行器操纵

62随时间的变化、例如高频变化

80车轮制动模块

81泊车制动模块

83空气弹簧84的执行器模块

84车辆1的空气弹簧

90固体声波

91切换状态

92流动情况

93流体

94执行器45的相对方位的方位信息

95执行器45相对于行驶动力学传感器装置36的相对方位

96执行器操纵61的方式

97液压制动缸

98机电车轮制动器

δt1时间延迟

t2-t1时间段

i_61关于执行器操纵的信息

tp行驶动力学测量信号s36的低通滤波

af执行器操纵61的频率

ag执行器操纵61的大小

s5从制动控制装置(ecu)3例如经由can总线16向后车

桥制动调制器5的制动控制信号

s8对右前制动阀8的电制动控制信号

s9对左前制动阀9的电制动控制信号

s36行驶动力学测量信号

s50经滤波的行驶动力学测量信号

s43执行器信息信号

s45对执行器的执行器操控信号

s20对消耗器、例如右后制动缸20的气动操控信号

n16、n20、n21车轮转速信号

al纵向加速度

aq横向加速度

ω横摆速度

a_ω横摆加速度

phi侧倾角度

v_phi侧倾速度

a_phi侧倾加速度

theta俯仰角度

v_theta俯仰速度

a_theta俯仰加速度