用于操作车辆制动系统的方法及车辆制动系统与流程

本发明涉及一种用于操作车辆制动系统的方法以及用于车辆的车辆制动系统，其中，该车辆制动系统包括至少一个车辆制动器、电液行车制动装置和电动驻车制动装置。

背景技术：

1、当施加既可通过电动驻车制动装置又可通过电液行车制动装置致动的车辆制动器时，如果所需的力超过可由驻车制动装置单独施加的最大夹紧力，则通常由这两个装置提供用于驻车制动而施加的夹紧力。这里，驻车制动装置已经引起车辆制动器的制动活塞平移运动，由此车辆制动器的活塞腔室中的为制动流体提供的压力条件受到影响。

2、这里，电液行车制动装置将被理解为车辆制动系统的在车辆行驶时实现正常的制动功能制动部件。换言之，行车制动装置是这样的制动部件，该制动部件在车辆以寻常方式行驶的同时，当驾驶员或驾驶员辅助系统例如通过制动踏板触发制动命令时被致动。

3、这里，电动驻车制动装置将被理解为通常在触发驻车制动指令时被致动的另外制动部件，例如所谓的手刹。这意味着驻车制动装置大体上旨在确保车辆即使在倾斜的路面上也能安全停止，特别是在驾驶员不在的情况下。

4、然而，驻车制动装置在某些情况下可能不足以可靠地执行用于车辆的驻车制动命令。例如，如果车辆停在斜坡上，则必须另外激活行车制动装置，以便在车辆制动器的制动衬块上施加夹紧力的附加子分量，使得与由驻车制动装置引起或作用的夹紧力的子分量存在叠加，这能够确保车辆静止不动。这里，应该考虑的是，电动驻车制动装置的主轴驱动器在自锁状态下能够保持比其自身所能实现的更高的夹紧力。这意味着，通过同时地使用驻车制动装置和行车制动装置，总体上可以获得更高的夹紧力，并且这些夹紧力随后可以通过驻车制动装置(即通过处于自锁状态的主轴驱动器)来保持，即使车辆的点火可以被解除。

5、对于车辆的驻车情况，取消了通过由行车制动装置传送的制动流体来维持制动活塞的活塞腔室中的压力，以避免在泄漏事件中夹紧力丧失。

6、此外，由于外部影响，所需的夹紧力通常也是可变的。例如，夹紧力取决于车辆的倾斜度，其中通常还存在下坡力，结果是要提供更高的目标夹紧力，以便可靠地确保车辆的驻车位置。因此，由电液行车制动装置产生的夹紧力的力分量通常也是可变的。

7、其结果是，需要提供在形成电液行车制动装置基础的制动流体的体积流量(volume flow)的控制。作为首要标准，必须调节制动流体的体积流量，使得考虑到驻车制动装置的力分量超过与安全裕度相结合的所需的目标夹紧力。

8、在已知的方法中，用于车辆制动器的制动活塞的活塞腔室中的压力是通过压力传感器检测的，然后，确定待传送以及施加的附加体积量，以便在活塞腔室中建立液压压力，该液压压力与驻车制动装置一起，在制动活塞上施加高于目标夹紧力的夹紧力。然而，合适的压力传感器是昂贵的，并且具有缓慢的响应行为。此外，所能达到的控制质量是有限的。

9、因此，需要消除或至少减少现有技术的缺点。

技术实现思路

1、该目的通过如下所述的主题来实现。在以下描述中指示了有利的实施方式，其中的每一者均可以单独地或以(子)组合的形式表示本公开的各方面。一些方面将涉及方法来解释，而另一些方面将涉及装置来解释。然而，这些特征可以相互交换。

2、根据一个方面，提供了一种用于操作车辆制动系统的方法。该车辆制动系统具有：具有制动活塞的车辆制动器；电液行车制动装置；以及电动驻车制动装置，其具有由电动马达驱动的主轴驱动器。所述电液行车制动装置和/或所述电动驻车制动装置作用在所述制动活塞上。该方法确定待由所述电液行车制动装置传送的附加制动流体体积，以确保在施加所述驻车制动装置时用于所述车辆制动器的制动衬块的目标夹紧力。该方法至少包括以下步骤：

3、借助计数机构来检测为了施加所述驻车制动装置而致动的所述电动马达的机器信号的每单位时间的信号振荡的次数(步骤a)。

4、借助数据处理单元至少基于在步骤a中检测到的所述信号振荡的次数来确定由所述电动马达移位的所述制动活塞的活塞位置和/或活塞速度(步骤b)。

5、借助所述数据处理单元至少基于在步骤b中确定的所述活塞位置和/或所述活塞速度来确定所述制动活塞的活塞腔室的由所述制动活塞置换的腔室容积(步骤c)。

6、至少基于在步骤c中确定的所置换的腔室容积、用于所述制动流体的所述活塞腔室的总容积和所述目标夹紧力来确定待传送的所述制动流体的附加体积量(步骤d)。

7、根据本方法，与已知方法相比，可以有利地提高用于确定为了超过所述目标夹紧力而待传送的制动流体的所述附加体积量的控制质量。结果是，可以使超过所述目标夹紧力时的安全裕度更小。换言之，可以有利地以这样的精度来确定待传送的制动流体的所述附加体积量，使得较小的活塞行程仍然足以可靠地超过所述目标夹紧力。

8、与通过压力传感器检测机械量(例如压力)的情况下可实现的相比，可以更快、更可靠地评估电信号，这里是评估电动马达的机器信号。因此，可以缩短控制时间并提高控制精度。因此，与已知的方法相比，该方法的控制质量得到了改进。其基础是检测电动马达的机器信号的信号振荡，这使得能够确定用于所述电动马达的至少一个部件的速度和/或位置，例如转子的旋转速度或旋转角度。由于所述电动马达通过所述主轴驱动器以扭矩传递方式与所述制动活塞联接，因此可以确定其位置和/或速度，由此可以计算在所述制动活塞平移时置换的腔室容积。

9、这里，所述夹紧力可以被理解为所述制动衬块借以压靠制动盘转子的力。可选地，相对于所述制动盘转子的夹紧力可以分布在多个制动衬块上。所述夹紧力可以由所述行车制动装置或所述驻车制动装置产生，或者通常由所述行车制动装置和所述驻车制动装置共同产生。

10、由于较高的控制质量可能导致较短的活塞行程，因此由所述制动活塞的平移产生的所述夹紧力超过目标夹紧力的量比迄今为止所知的小。因此，实际施加的所述夹紧力与所述目标夹紧力之间的差比迄今为止所知的更小。结果，受到由制动活塞施加的夹紧力的所述制动衬块以较低的接触力压靠在所述制动盘转子。然而，所述接触力足够高，使得能够可靠地施加所述驻车制动装置，也就是说，能够实现所述驻车制动装置的自锁，更具体地，实现所述主轴驱动器的自锁，从而以持久的方式确保所述目标夹紧力(直到自锁被释放为止)。总体而言，降低了导致高部件负载(成本、重量、磨损)的所述夹紧力公差。

11、这还导致了当所述制动器释放时产生的残余摩擦扭矩比迄今为止已知的更低。所述残余摩擦扭矩描述了所述制动衬块与所述制动盘转子之间仍然发生摩擦的状态，这取决于所述制动衬块的确切位置，尽管所述制动活塞被向后引导而导致了所述制动衬块缩回。其原因在于所述车辆制动器的部件的弹性变形。然而，如果缩短了所述活塞行程来超过所述目标夹紧力，则所述残余摩擦扭矩仅发生在所述制动衬块(因此也发生在制动活塞)的缩短的平移行程路径内。结果，残余摩擦扭矩总体上在其幅度和所述制动活塞的行进路径(沿着该路径发生摩擦扭矩)方面都减小了。

12、因此，总的来说，可以使用成本较低的致动器用作所述驻车制动装置。

13、此外，较高的控制质量确保了可以避免不正确的控制，在初始确定的待传送的附加制动流体量由于低控制质量而太小的情况下会发生的不正确控制，从而需要附加拧紧所述制动活塞以超过所述目标夹紧力。

14、通过本方法，可以避免昂贵的、性能不定的以及缓慢的压力传感器，这些传感器根据其他方法被用于检测所述制动活塞的所述活塞腔室中的压力。

15、这里，所述数据处理单元可以特别地包括集成电路。所述数据处理单元尤其可以是处理器或控制器的一部分。

16、这里，所置换的腔室容积被理解为所述制动活塞的所述活塞腔室的由所述制动活塞的平移而循环的部分容积。

17、这里，所述制动活塞的所述活塞腔室的总容积不限于所述活塞腔室。所述活塞腔室的总容积还可以包括所述活塞腔室的供给管线的相应容积。

18、可选地，在步骤a中通过异步计数器检测所述信号振荡。异步计数器可以可靠地识别通常随时间变化的信号(这里是电动马达的机器信号)中的极限，例如最大值、最小值、转换时间或阈值条件。

19、所述机器信号尤其可以是用于至少一个部件(例如线圈)的所述电动马达的开关信号。

20、例如，可以通过与所述电动马达相关联的电流控制器来提供所述机器信号。因此，可以通过机器信号来确定所述电动马达的部件(例如所述转子)的位置。

21、由于所述电动马达以扭矩传递方式与所述制动活塞联接，因此通常可以确定所述制动活塞的活塞速度和/或活塞位置。

22、特别地，所述电动马达可以包括电机，例如可以是直流电机，特别是无刷直流电机。

23、优选地，通过所述异步计数器检测到的所述信号振荡用于确定所述电动马达的转子角位置和/或用于确定机器特征。在步骤b中考虑如此确定的所述转子角位置和/或者如此确定的所述机器特征以用于确定所述制动活塞的活塞位置和/或活塞速度。

24、通常，尽管所有电动马达都供应有额定的机器特征，但在运行过程中，这通常是可变的，这取决于运行条件(例如温度)。通过使用检测到的信号振荡并通过确定所述机器特征或确定所述转子角位置，系统作为一个整体被适用于特定的时间相关条件。从而提高了用于确定待传送的制动流体的所述附加体积量的控制质量。

25、可选地，在步骤b中考虑机器模型。该机器模型通常独立于所施加的电压和所施加的电流来描述所述电动马达，特别是在将电激活和提供转矩的输出联接方面。然而，特定的操作条件(例如温度)可能会影响机器模型。通过所述转子角位置或所述机器特征(其可以在特定时间点通过检测到的信号振荡来确定)，所述机器模型可以针对该时间点精确地确定，而与通常随时间变化的操作条件无关。如果随后在确定所述活塞速度或所述活塞位置时考虑所述机器模型，则可以进一步提高确定待传送的制动流体的所述附加体积量的控制质量。

26、特别优选地，在步骤b中考虑所述主轴驱动器的传动比和所述车辆制动器的壳体的刚度。该刚度例如可以表明当所述夹紧力施加于所述制动衬块上时所述车辆制动器的各个部件在多大程度上可弹性地变形。因此可以实现关于所述目标夹紧力要考虑的安全裕度。所述主轴驱动器的传动比可以被用于根据所述电动马达的部件(例如转子)的位置来确定所述制动活塞的精确位置，该部件位置通过检测到的信号振荡而已知。

27、根据一个实施方式，所述数据处理单元与所述电液行车制动装置相关联。然后，所述电动驻车制动装置通过通信装置与所述数据处理单元联接。所述数据处理单元从所述驻车制动装置接收至少在步骤a中检测到的所述信号振荡的次数。这允许所述驻车制动装置和所述行车制动装置大体上彼此独立地产生和实现。所述驻车制动装置与所述行车制动装置的所述数据处理单元之间的数据通信确保了检测到的信号振荡可被用于所述数据处理单元。然后，所述数据处理单元可以执行如上所述的至少步骤b至步骤d。这使得例如可以从不同的制造商处获得所述驻车制动装置和所述行车制动装置。在这方面，所述通信装置还可以包括软件接口。

28、总体来说，本方法的至少步骤b至步骤d是计算机实现的。可选地，步骤a也可以是计算机实现的，例如，如果所述机器信号包括由电流控制器提供的用于所述电动马达的激活信号的话。在该情况下，可以设置不同的数据处理单元，例如与所述驻车制动装置和所述行车制动装置分开设置，以便一方面执行步骤a，另一方面执行步骤b至步骤d。

29、优选地，所述电动马达的机器信号是通过将所述电动马达的电流信号和电压信号组合获得的。如果所述电动马达由通常可以在不同的操作模式(例如马达/电动机模式和发电机模式)下操作的电动马达器提供，则所述电流信号和所述电压信号的组合是特别有利的。在该情况下，可以特别地根据特定的操作模式在所述电流信号和所述电压信号之间切换。因为机器在特定电压或特定电压范围内操作，所以在该情况下所述电压信号是恒定的。因此，所述机器的电压信号在马达/电动机模式下没有表现出任何明显的可分析的信号振荡。在该情况下，所述电流信号可以被用于检测所述信号振荡。相反，如果所述机器在发电机模式下使用，则由于感应电压，所述电压信号表现出明显的可分析信号振荡。因此，有利地可以在所述电流信号与所述电压信号之间切换，以检测所述信号振荡。

30、可选地，所述电流信号和所述电压信号也可以通过数学运算(例如加法、减法、乘法或除法)进行组合。通常，多个这些数学运算也可以被用于将所述电流信号和所述电压信号组合。

31、特别优选地，所述电流信号和所述电压信号相加在一起。然后，相加的组合信号在所述机器的马达/电动机模式和发电机模式中都表现出可分析的信号振荡。

32、可选地，可以考虑组合信号的标准化。因此，可以使用标准的更简单的电路，以便能够以与时间无关的方式检测所述信号振荡，因为该电路不必考虑任何幅度变化。还可以附加地执行标准化，以用于将所述电流信号和所述电压信号进行组合。例如，可以通过将组合的信号乘以标准化因子来确保标准化。

33、在一个实施方式中，对所述机器信号进行调节。所述机器信号的调节可以被理解为特别是滤波器机构(例如带通滤波器)的应用。因此，确保了在调节方面仅允许特定频率范围的频率分量通过，而将其他频率分量至少强烈衰减。因此可以滤除待分析的所述机器信号中的干扰分量。此外，减少了对所述信号振荡进行分析的电路的要求。

34、优选地，所述机器信号的调节是根据估计的旋转角信号来执行的。所述旋转角信号可以是所述电动马达的旋转频率或旋转速度。所述电动马达或所述电机的旋转速度通常是可变的。为了补偿这种可变性，可以根据所估计的旋转角信号进行调节。这导致根据需要对机器信号进行滤波，从而提高了信号质量。例如，带通滤波器的中频可以根据旋转角信号进行调整(自适应带通滤波)。

35、可选地，通过对所述电流信号和所述电压信号进行建模来确定所估计的旋转角信号。为此，优选地使用所述电动马达的数学模型。因此，可以根据所述电流信号和所述电压信号以及已知参数(例如所述电动马达的电动马达常数km和总电阻rg)来估计所述旋转角信号。例如，根据公式ω＝(u–rg*i)/km，可以针对电流信号的瞬时信号值i和电压信号的瞬间信号值u确定瞬时角速度ω。然后，所述电动马达的瞬时角速度ω可以以已知的方式转换为直流电机的瞬时旋转频率，该瞬时旋转频率被用作所估计的旋转角信号。

36、总电阻rg由所述电动马达的线路和连接电阻以及内部电阻给出。

37、在一个实施方式中，所述行车制动装置还具有至少一个控制阀，该至少一个控制阀与用于所述制动流体的与所述制动活塞相关联的活塞腔室以及所述制动流体储存器流体联接。然后，该方法被用于施加或释放所述驻车制动装置，并且至少包括以下步骤：

38、通过至少基于在步骤d中确定的待由所述电液行车制动装置传送的制动流体的所述附加体积量来控制和/或调节所述控制阀而允许所述制动流体进入所述活塞腔室(步骤e)。

39、所述控制阀与所述电液行车制动装置相关联。所述控制阀可以被用于将制动流体引入到所述活塞腔室或者从所述活塞腔室将其排出。所述控制阀特别地至少间接地与所述数据处理单元联接。还可以想到的是，为所述控制阀提供控制器，使得所述控制阀的控制是基于所述控制器从所述数据处理单元接收到的数据进行的。

40、最终，所述控制阀允许调节所述制动活塞的位置，使得所述活塞腔室的随后被置换的容积与待传送的制动流体的所述附加体积量相对应。因此，可以缩短所述活塞行程，从而减少所述车辆制动器的磨损。

41、可选地，在已经供应待传送的制动流体的所述附加体积量并且已经超过目标夹紧力之后，在所述电动马达同时被驱动时，再次减小所述活塞腔室中的液压压力，从而使所述主轴驱动器发生自锁。在所述液压压力减小期间或之后，所述电动马达被切换到非激活状态，从而不会产生进一步的夹紧力。尽管为了能够施加足够的夹紧力从而能够超过所述目标夹紧力而可能必需行车制动装置，但是所述主轴驱动器可以适于能够在所述自锁状态下保持如此高的夹紧力，即使构成所述主轴驱动器的基础的所述电动马达随后被切换到非激活状态也是如此。

42、这里，所述自锁描述了所述驻车制动装置的主轴和主轴螺母之间的机械阻塞状态。由于所述主轴螺母在所述自锁状态下保持其位置，并且由于所述主轴螺母与所述制动活塞机械地联接，因此一旦实现所述主轴驱动器的自锁，所述制动活塞也保持其活塞位置。这与所述制动流体是否从所述活塞腔室排出无关。因此，即使所述车辆制动器就所述电动马达而言断电，也可以通过闭合的制动器来确保车辆的静止位置。

43、优选地，引入到所述活塞腔室中的制动流体在朝向所述制动流体储存器的方向上被释放压力，或者被排放到所述制动流体储存器中，并且在实现所述主轴驱动器的自锁之后所述电动马达被断电。

44、这不仅意味着一旦所述主轴驱动器实现自锁，所述驻车制动装置的电动马达就可以断电，而且意味着所述活塞腔室中的制动流体可以被释放压力，或者从所述活塞腔室排出。因此，所述车辆制动器既断电又释放所述活塞腔室的压力，并且仍然可以通过闭合的制动器确保车辆的驻车配置。因此，减少了由于所述活塞腔室泄漏而导致制动流体损失的风险。

45、或者，在所述活塞腔室中的所述制动流体被释放压力之前，所述驻车制动装置可以首先被停用(所述电动马达断电)。

46、可选地，为了释放处于自锁状态的所述驻车制动装置，制动流体被引入到所述活塞腔室中，并且在活塞腔室中建立液压压力，使得通过所述行车制动装置和所述驻车制动装置施加的所述夹紧力增加到高于与所施加的驻车制动装置相对应的夹紧力，直到所述主轴驱动器的自锁被释放。然后，所述电动马达在所述驻车制动装置的释放方向上致动。这里所施加的驻车制动装置涉及处于自锁状态的所述主轴驱动器。为了释放自锁，通常需要施加大于与自锁的主轴驱动器的夹紧力相对应的夹紧力。为此，除了所述驻车制动装置之外，这里有利地使用所述行车制动装置。因此，可以使所述驻车制动装置的致动器更小。这导致了重量和成本的节省。

47、根据另一方面，还提供了一种车辆制动系统，该车辆制动系统包括：具有制动活塞的车辆制动器；电液制动装置；电动驻车制动装置，其具有由电动马达驱动的主轴驱动器。所述电液行车制动装置和/或所述电动驻车制动装置作用在所述制动活塞上。所述车辆制动系统包括计数机构和至少一个数据处理单元，所述车辆制动系统适于通过该计数机构和该数据处理单元执行如上所述的方法。

48、根据另一方面，还提供了一种具有命令的程序代码，所述命令在被所述数据处理单元执行时使上述车辆制动系统执行同样已经描述的方法。

49、根据另一方面，还提供了一种具有如上所述的机电制动器的车辆。

50、可选地，该车辆可以尤其包括机动车辆，也就是说道路车辆。或者，该车辆也可以包括其他类型的车辆，例如飞机、船舶、两轮车、摩托车等。总体而言，这里，车辆被理解成被配置用于在不同目的地之间运输物体、货物或人员的装置。车辆的示例有诸如机动车辆、电动车辆、混合动力车辆等的陆基车辆、轨道车辆、飞机或水上飞行器。优选地，在当前上下文中，车辆可以被认为是基于道路的车辆，例如汽车、卡车、公共汽车等。

51、已经针对不同方面解释的所有特征可以单独地组合，或者与其他方面进行(子)组合。