專利名稱：控制或調節(jié)車輛制動系統(tǒng)的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及控制或調節(jié)車輛制動系統(tǒng)用的方法和設備，它可以用電子學方法控制或調節(jié)制動系統(tǒng)，制動系統(tǒng)最好是電動氣動的、電動液壓的或電動的制動系統(tǒng)。
在使用這種制動系統(tǒng)的情況下，為了改善制動過程，最好是在控制或調節(jié)制動時將制動過程中車輛載荷的移動(axle load shift)考慮在內。從控制或調節(jié)制動系統(tǒng)的先有技術。人們已知考慮制動過程中車軸載荷轉移的不同解決方案。這些已知方案有一個共同的特點，就是在制動過程中要求很高的計算能力，以及具有高度計算復雜性的復雜的計算過程。在某些情況下，這還造成不能令人滿意的過渡特性或制動特性。例如，從DE-A 3416979提出的方案中就可以看出這一點。它提出一種制動力電子調節(jié)器，后者用制動壓力和減速度計算車輛的重量，從而確定新的制動壓力分布。這樣，為了確定制動壓力分布，必須在制動壓力，減速度和修正后的制動壓力之間建立起聯(lián)結(coupling)，而這種聯(lián)結既需要高度的計算復雜性，又要有很長時間讓系統(tǒng)穩(wěn)定(settle)。
因此，本發(fā)明的目的是為與載荷有關的制動系統(tǒng)的控制或調節(jié)規(guī)定一些措施，采取了這些措施制動過程所需的計算量(power)顯著被減少了。
利用本發(fā)明主權利要求的各項特點就可以做到這一點。
本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明提出的方法可顯著減小制動過程中各車輪上的制動壓力對載荷依賴關系的計算復雜性。結果由于制動過程中可以處理大量通道制動系統(tǒng)操作方法得到明顯改進。尤其是本發(fā)明的方法做快速的，多通道的，特別是指定車輪的制動壓力調節(jié)成為可能。
在這種情況下，特別有利的是可以使用性能價格比高的計算機系統(tǒng)。
特別有利的是可使各制動壓力對載荷有關的計算在預定的極限內適應車輛和制動系統(tǒng)當時的運行條件。同時另一個優(yōu)點是，如果超過了允許的極限有可能指示出了故障。
本發(fā)明提出的方法只將車輛運行期間發(fā)生了變化的數(shù)據(jù)裝入制動裝置用的電子控制裝置中的一個或多個計算機。
從以下對所舉實施例以及從屬權利要求的說明中還將顯示其他優(yōu)點。
在下文中將參照用圖說明的各實施例對本發(fā)明作更詳細說明。這樣

圖1表示電動調節(jié)或控制的制動系統(tǒng)原理說明。圖2，3，4，5和6顯示制動系統(tǒng)的典型特性，它們結合起來在圖7中以三維立體曲線顯示。圖8顯示確定制動壓力分布用的流程圖，而圖9的流程圖說明制動過程中預定制動壓力分布的自適應過程。
實施例說明圖1顯示一個最佳的可電動控制的制動系統(tǒng)線路圖。所示制動系統(tǒng)屬于電動氣動型。一個司機可以操作的制動操作閥10有一個電動部分10a和兩個氣動部分10b和10c，用來檢測司機的要求。電動部分10a用電線12接至電子控制器14?？刂破?4經(jīng)通訊系統(tǒng)16接至壓力調節(jié)模塊18，20，22和24，后者各接至車輛的車輪制動分泵。另外，用插接器28把控制器14接至尾部(trailer)的電線26接至控制器14。接至各壓力調節(jié)模塊的輸入線把這些模塊連接到用于檢測轉速、磨損或溫度的傳感器。這樣，指配給車輪制動分泵30的壓力調節(jié)模塊18通過電線32接至傳感器34，指配給車輪制動分泵36的壓力調節(jié)模塊20通過電線38接至傳感器40，指配給車輪制動分泵42的壓力調節(jié)模塊22用電線44接至傳感器46，指配給車輪制動分泵48的壓力調節(jié)模塊24用電線50接至傳感器52。另外，舉例來說，圖1顯示兩個空氣彈簧波紋管54和56，所述波紋管54接至壓力檢測用的傳感器58，用來檢測車軸的載荷，其輸出線60接至壓力調節(jié)模塊22。
檢測制動壓力的傳感器集成在壓力調節(jié)模塊內。其測量值可經(jīng)通信系統(tǒng)傳給控制部件。
制動系統(tǒng)的氣動部分包括兩個制動回路，前軸和后軸最好分開。第一制動回路包括制動操作閥10的氣動部分10C，后者用氣動制動信號線62和供氣管線64接至壓力調節(jié)模塊18和20。壓力容器66分配給供氣管線64。另外，制動信號線68由線62接至尾部的控制閥70，由此，制動信號線72和供氣管線74接至接頭76和78，用來接往尾部的制動系統(tǒng)。第二制動回路包括制動操作閥10的氣動部分10b，后者經(jīng)制動信號線80和供氣管線82接至壓力調節(jié)模塊22和24?？掌?4分配給供氣管線82。另外，制動信號線86由管線80接至尾部控制閥70。每一個容器88經(jīng)管線90接至尾部控制閥70，用來給尾部制動系統(tǒng)提供壓力。產(chǎn)生壓縮空氣的部件(空壓機、壓力調節(jié)器、安全閥)在此處均未示出。
圖1所描述的制動系統(tǒng)可以用電動方式控制或調節(jié)。為此目的，控制器14根據(jù)由制動操作閥10的電氣部分10a確定的操作輕重或操作力大小檢測出司機的制動要求，并經(jīng)電線12傳送。根據(jù)預先確定的關系，將司機的制動要求變換成制動控制器的所需值。在該最佳的實施例中，各車輪制動的所需壓力值是根據(jù)由司機制動要求產(chǎn)生的參照值的預定的特性曲線確定。這些特性曲線通過通信系統(tǒng)16傳給各個壓力調節(jié)模塊。壓力調節(jié)模塊調節(jié)作為壓力控制回路一部分的車輪制動分泵內的壓力。為此目的，實際壓力是借助于指配給該車輪壓力分泵的壓力傳感器在壓力調節(jié)器內確定的。在圖1的實施例中裝有車軸載荷傳感器58，用來考慮車軸載荷及其變化。這個車軸載荷由壓力調節(jié)模塊22檢測出來，如果合適還有壓力值，并經(jīng)通信系統(tǒng)傳送給電子控制器14。在那里，根據(jù)車輛上用空氣彈簧波紋管已測出的車軸載荷，借助于已編程的特性曲線，推算出其他車輪的軸載荷，并對參照變量與所要求壓力值的賦值關系(assignment)作相應的改變。為了控制可用電動方式控制或調節(jié)的尾部制動系統(tǒng)，參照變量相應地經(jīng)電線26和插接器28傳送給尾部的制動系統(tǒng)。緊急時，車輪可隨著制動踏板的操作經(jīng)氣動制動回路進行制動。
下文所描述的步驟不僅僅用于圖1所示制動系統(tǒng)的最佳實施例，而且也可用于如由先有技術所已知的屬于電動氣動、電動液壓或純電動性質的其他電動或電子制動系統(tǒng)。
另外，在該最佳實施例中，只畫出一個空氣彈簧波紋管上的一個車軸載荷傳感器。本發(fā)明提出的方法也可以有利地用于車軸上裝其他波紋管檢測軸載荷的制動系統(tǒng)。人們已知利用鋼板彈簧懸掛裝置在車軸上測量車軸載荷的方法。另外，在另一個有利的實施例中，車軸載荷的檢測不僅限于發(fā)動機的后軸，而且也可以檢測其前軸或拖車的車軸，在拖有拖車的車輛上，同樣可以在個別車輪上或車軸上，或全部車軸上測定車軸載荷。對于本領域的技術人員還知道直接或間接地測量軸載荷的相應方法。
不僅在該最佳實施例中在控制器14內進行壓力予設定或壓力調節(jié)，而且在這種情況下由子制動系統(tǒng)還包括檢測車輪制動器的作用壓力、制動器摩擦襯片的磨損、車輪與道路之間附著力、制動溫度以及根據(jù)車輪轉速確定的制動情況等的程序單元。同時在上述制動壓力調節(jié)上，還可以再加上車輛減速度調節(jié)、耦合力調節(jié)以及制動力矩或制動力調節(jié)。另外，制動控制器還可以在車輪制動器的作用壓力、制動摩擦襯片的磨損、車輪與道路間的附著力及制動溫度等方面進行修改。這在下文中不再敘述。
本發(fā)明提出的在制動過程中考慮車軸載荷的方法的基本思想是，采用分割計算步驟的方法，在非制動階段和制動階段，由制動要求、車輪或車軸載荷以及制動壓力的物理賦值，使計算機的負荷達到最優(yōu)。因而顯著減輕了制動階段所需計算量。本發(fā)明提出的方法本質量，在車輛生產(chǎn)線的末端，把該車輛的壓力特性曲線，包括所有重要的靜態(tài)和動態(tài)函數(shù)關系裝入電子控制器。這時不涉及所用的制動調節(jié)策略。然后，在非制動階段，瞬間要求的制動壓力分布在連續(xù)運行期間由車軸或車輪載荷信號確定，而為調節(jié)目的要使用的制動壓力則在制動期間根據(jù)貯存好的壓力特性曲線由此確定。除此之外，在最佳實施例中，預定的曲型特性曲線，在預先確定的允差范圍內與當時瞬間的變化相匹配或相適應。
預先確定的特性曲線和特性字段貯存在這樣復雜的控制系統(tǒng)的控制器14中，它們是在車輛生產(chǎn)線末端在上述編程過程的結束(end-of-line)階段裝入中央電子控制器中的，并貯存在裝在控制器14中的存貯模塊中。根據(jù)本發(fā)明提出的方法，對于已定的載荷狀態(tài)的基本制動壓力特性曲線，在編程的最后階段裝入電子控制器中，這些特性曲線描述了制動壓力對于非制動運行時瞬間的載荷狀態(tài)以及對司機制動要求的依賴關系。
在一種推薦的設計中，車輛各車軸的制動壓力基本特性曲線是假如這樣用于兩種已定的載荷狀態(tài)，即空車載荷狀態(tài)及車輛滿載的載荷狀態(tài)。在另一個較佳的實施例中，可以設置兩種以上的制動壓力這種基本特性曲線，例如半載時的特性曲線等。為確定控制所用的實際制動壓力，在這些預定的特性曲線之間進行內插。
在最佳實施例中的這種特性曲線示于圖2至圖7中。
在這種情況下，圖2表示將制動踏板的操作量β(制動踏板的位置或操作壓力)賦值給參考值US，后者代表不考慮對載荷依賴關系的司機制動要求。在這種情況下，在制動踏板的不踏至數(shù)值β0之前，不發(fā)出參考值US。
圖3表示至少一個車軸載荷傳感器58測出的載荷測量值(載荷值UL)和對其一設想的車軸設計求出的載荷狀態(tài)LZ之間的關系。在這種情況下，顯示了兩種特性曲線的載荷狀態(tài)，即車輛空載的LZ1和車輛滿載的LZ2。在采用預置車軸載荷壓力的情況下，這個載荷狀態(tài)是對一個車軸測定的，而在采用預置車輪載荷壓力(wheel-specificpressure preset)時，是對每個車輪測定的。
這些特性曲線載荷狀態(tài)所要求的制動壓力曲線是預先確定的。圖4作為舉例示出一輛車兩個軸上的兩種載荷狀態(tài)1和2的制動壓力曲線。在這種情況下，圖4a顯示第一軸LZ1載荷狀態(tài)下準備設定的制動泵壓力PBZ1與參考值US的關系(虛線曲線)，以及LZ2載荷狀態(tài)下的這兩者間的關系(實線曲線)。圖4h顯示軸2制動泵壓力PBZ2與參考值US的依賴關系的相應情況。這些基本的制動壓力特性曲線是根據(jù)制動壓力分布的合法要求和根據(jù)照EC指南71/320/EEC中有關制動力分配(braking assignment)的規(guī)定計算或確定的。車輛關于載荷分布(重心位置)、車輛質量、所要求的減速曲線的數(shù)據(jù)，以及關于制動系統(tǒng)和輪胎的數(shù)據(jù)均用于此目的。對基本制動壓力特性曲線的基礎的選擇需要時可在合法要求的框架范圍內預先設定。同時，車輪制動的作用壓力、制動器的磨損、道路與車輪的附著力、制動程度以及制動溫度可能也是重要的。主要特點是，在一最佳實施例中，基本制動壓力特性曲線至少針對兩種設計的載荷狀態(tài)；最好對空載狀態(tài)和滿載狀態(tài)確定。作為舉例，圖4a和4b各顯示兩條已找到的運用于最佳實施例的基本制動特性曲線。在這種情況下，應該指出，在這個最佳實施例中，制動泵壓力是針對一個車軸預先確定的。在另一個較好的實施例中，制動泵壓力可以針對各個車輪制動器預先確定。按照圖4a和4b的基本制動壓力特性曲線的4條曲線可以對雙軸車輛設置。另外，對有兩個以上車軸的車輛可以特定軸或特定輪方式預先確定基本制動壓力特性曲線。
在各基本制動壓力特性曲線之間，作為測定的載荷狀態(tài)的函數(shù)進行的內插，用點劃線畫出，它表明當載荷狀態(tài)發(fā)生變化時，特性曲線上各點的走向。在這種情況下，兩條預先確定的制動壓力特性曲線值之間進行的內插最好是線性的。
圖5顯示按圖4a和4b的最佳實施例而言在兩種載荷狀態(tài)LZ1(實線)和LZ2(虛線)下，軸1的制動泵壓力與軸2的制動泵壓力之間的關系。這條制動壓力曲線已被發(fā)現(xiàn)適用于一個最佳實施例，而且考慮了變化了的車輛質量和合法規(guī)定的制動帶中的位置。第一區(qū)(從原點到第一點之間的區(qū)域)提供了實施摩擦制動之前的賦值方法。在第二區(qū)(介乎第一點和第二點之間)考慮到已經(jīng)改變的車輛質量，第一軸和第二軸之間的制動力分布保持不變。在第三區(qū)(第二點和第三點之間)壓力分布與被制動的車輪上的均勻的道路附著應力匹配，這一點繼續(xù)至第四區(qū)。在其后顯示的第五區(qū)(第四點和第五點之間)中，考慮到制動期間的穩(wěn)定性判據(jù)，制動壓力針對最優(yōu)減速度進行分布。
基本特性曲線的特性折點(bend points)是在編程最后階段被輸入的?？刂朴玫碾娮友b置用已知的內插法確定其中間值。
圖6所示的第一軸(1)和第二軸(2)的參考值US與制動泵壓力PBZ之間的關系是就任所需載荷狀態(tài)LZX算出的。
圖7把已示出各特性曲線加以匯總，以三維立體特性曲線簇的方式顯示出來。一車軸或一車輪的制動泵壓力PBZ，作為載荷狀態(tài)LZ和參比值US的函數(shù)算出作為第三維，而載荷狀態(tài)LZ則是由測出的一個或多個車輪或車軸的載荷UL根據(jù)水平的特性曲線確定，參考值US則根據(jù)制動踏板的操作量β借助于圖前面的水平的特性曲線確定。在這種情況下，在該最佳實施例中，載荷狀態(tài)1和載荷狀態(tài)2的基本特性曲線是永久性地預先確定的，而載荷狀態(tài)x的特性曲線則是用內插法求出的。在另一個較好的實施例中，可以預先確定多條制動壓力特性曲線，從而可以改善制動壓力分布對軸載荷關系曲線的精度。準備設定的制動壓力是根據(jù)特性曲線LZ1和特性曲線LZ2上的各個特性值。針對瞬間載荷狀態(tài)LZX的瞬時值US用內插法算出的。
圖8針對單軸或單輪制動的情況用流程圖說明本發(fā)明提出的方法的實施方式。該流程圖簡要地勾畫了在電子控制裝置的一個或多個微處理器上運行的計算機程序。
車輛開動時本程序段啟動之后對制動系統(tǒng)進行初始化，在第一步100測出一個或多個車輪或車軸的載荷。在102步，用預先確定的賦值法把測量值賦給車輪或車軸。例如，有一個軸載荷傳感器分配給前軸，另一個分配給后軸的情況下，把前軸傳感器的測量值賦給前軸，而把后軸傳感器的測量值賦給后軸。然后按照所貯存的特性曲線確定相關軸的載荷狀態(tài)(104步)。利用測定的瞬間載重狀態(tài)LZ，在106步中，借助內插或外推法由基本特性曲線確定瞬間的制動壓力特性曲線并加以貯存。在非制動的操作過程中，106步之后緊接一個與瞬間操作條件相對應的與載重相關的制動壓力賦值過程。在下一個判定步108中進行檢查，以判定制動踏板是否被踏下。如果不是這樣，程序段返回重復100步。如果踏板被踏下，就是說引發(fā)了一個制動過程，則110步以較佳的方式，由制動踏板的操作量β借助于預先確定的特性曲線確定參考值US，然后在下一步112，由貯存的載荷一壓力關系曲線上讀出與參考值US對應的車軸或車輪制動器的制動分泵壓力，如果需要，在114步進行制動壓力的調節(jié)。然后在116步進行檢查，以確定制動過程是否已經(jīng)完成，就是說制動踏板是否已經(jīng)松開。如果不是這樣，程序段返回重復110步。如果是這樣，則程序段返回重復100步。
這樣就可以肯定，停車時或行駛而未制動時，重復執(zhí)行步驟100至108。在此情況下，一般都對電氣載荷信號值進行濾波(filtered)。另外，在另一設計中，還可以借助于進一步的衰減和把它分成穩(wěn)態(tài)載荷和動態(tài)載荷，進一步改善制動壓力的調節(jié)。在這種情況下在圖8的106步中，動態(tài)載荷由不經(jīng)濾波或僅僅輕度濾波的測量值算出，而穩(wěn)態(tài)載荷則由經(jīng)過深度濾波或衰減的載荷測量值得出。按照圖8，借助通過在114步之后(116步驟前)跳回100步選定的周期內的適當特性確定制動壓力調節(jié)用的穩(wěn)態(tài)載荷分布和動態(tài)載荷分布。
然后，在駕駛而未制動時，進行穩(wěn)態(tài)制動壓力特性曲線的選擇。當時必須設定的車輪制動分泵內的壓力可以在制動的過程中非常迅速地根據(jù)所選擇的制動壓力賦值過程加以確定。這樣計算機就可以從制動過程的繁重計算中解脫出來，因為它只需要考慮永久性地預先確定的賦值過程。動態(tài)載荷可以僅在很少幾個周期內毫無約束(binding)地確定(用于監(jiān)視或自適應)。
為了進一步改善，預先確定的制動壓力特性曲線進行自適應處理。這樣就可以把車輛運行過程中的變化考慮在內?；局苿犹匦郧€自適應的基本想法是，對例如制動作用壓力、制動器摩擦襯片的磨損、附著力、制動程度、制動溫度、偶合力以及原動車輛和拖車交接的協(xié)調性等的所需功能狀態(tài)的要求值和實際值加以比較，就會發(fā)現(xiàn)缺乏一致性，于是對瞬間特性曲線的點作自適應處理，以便使要求值與實際值相等。在這種情況下，最好以一種有利方式預先確定一個包括特性曲線點上、下限值的一個窗口。如果要求的修正量大于偏差極限所允許的值，則可以為司機產(chǎn)生一個故障信息或警告信息。
圖9以單軸或單輪制動為例，用流程圖表示自適應的方法。
制動操作時，程序段啟動之后，在第一步200讀出載荷狀態(tài)LZ、參考變量US和經(jīng)對車輪轉速或車速進行微分確定的制動程度A。在步驟202，根據(jù)參考值US由預先確定特性曲線確定所要求的制動程度Areg。在下一個判定步驟204進行檢查，以確定實際制動程度是否對應于所要求的制動程度。如果是這樣，本程序段結束，因為無需修正。如果不是這樣，則根據(jù)載荷狀態(tài)LZ和參考變量US，對制動泵壓力PBZ的瞬態(tài)特性曲線上的點進行修正。如步驟206所示，這可以加或減一個固定值Δ，或加或減一個由制動程度要求值和實際值之間的誤差推導出的Δ值來完成。然后在步驟208中確定作為載荷狀態(tài)和參考變量函數(shù)的，該制動泵壓力極限值PBZlimit，然后進行檢查，在一下判定步210中確定修正后的制動泵壓力值PBZ是否分別小于或大于上限值或下限值。若是如此，則程序段結束，若非如此，根據(jù)步驟212認可出了故障，并向司機發(fā)出報警，然后程序段結束。
除了將要求的制動程度與實際的制動程度加以比較之外，還可以將其他參數(shù)的上述要求值和實際值用到另一個較佳的實施例中，這樣，也可以適當改變制動壓力基本特性曲線簇使之適應所有車輪制動器的制動作用同時開始的情況，適應制動摩擦片均勻磨損的情況，適應制動輪的予定所需附著力以及適應制動溫度或偶合力的要求值。
權利要求
1.一種控制或調節(jié)車輛制動系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟——設置一個根據(jù)司機的制動要求控制車輪制動器的電子控制裝置，——設置至少一個測量裝置，檢測車輛的至少一個車輪上的輪載荷或軸載荷，——使所述電子控制裝置至少根據(jù)制動要求和檢測到的車輪載荷或車軸載荷為車輪制動器產(chǎn)生控制信號，其中，—所述電子控制裝置從預先確定的多個賦值(assgnments)中，根據(jù)由車輪載荷或車軸載荷代表的車輪的載荷狀態(tài)或車軸載荷狀態(tài)對一個或多個車軸的車輪制動器，選擇制動要求——控制信號賦值，并在制動過程中根據(jù)這一賦值控制制動器。
2.如權利要求1所要求的方法，其特征在于這些預先確定的賦值是在生產(chǎn)線末端的編程結束階段預先設置的。
3.前述權利要求1或2的方法，其特征在于針對至少兩種載荷狀態(tài)預先確定了至少兩種制動壓力賦值[sic]。
4.如權利要求3所要求的方法，其特征在于所述兩種載荷狀態(tài)是空載車輛狀態(tài)和滿載車輛狀態(tài)。
5.權利要求1-4任一項的方法，其特征在于預先確定的賦值能夠隨著車輛或制動系統(tǒng)的操作參數(shù)變化而變化。
6.權利要求5所述的方法，其特征在于所述預先確定的賦值要通過對比這些操作參數(shù)所要求值和實際值加以修正。
7.如權利要求1至6任一項的方法，其特征在于控制信號是代表準備對一個或多個車輪制動器設定的制動壓力的信號。
8.如權利要求1-7任一項的方法，其特征在于所述賦值是針對每個車輪制動器，多組車輪制動器或每個車軸的制動器預先確定的，準備用于制動過程的賦值在每種情況下都根據(jù)在這些車輪制動器或車軸上測定的載荷而確定的。
9.一種控制或調節(jié)車輛制動系統(tǒng)的裝置，——有一個根據(jù)司機的制動要求控制車輪制動器的電子控制裝置 ，——至少在一個車輪上有至少一個用來檢測車輛的車輪載荷或車軸載荷的測量裝置，——電子控制裝置，至少根據(jù)制動要求和檢測到的車輪載荷或車軸載荷對車輪的制動器產(chǎn)生控制信號，其中，——一該電子控制裝置中根據(jù)由車輪載荷或車軸載荷代表的車輪或車軸的載荷狀態(tài)，從預先確定的賦值中選出制動要求對一個或多個車軸的車輪制動器控制信號的賦值，并在制動過程中根據(jù)這賦值控制制動器。
全文摘要
控制或調節(jié)車輛制動系統(tǒng)的方法和裝置，它們有根據(jù)司機制動要求對車輪制動器進行控制的電子控制裝置，至少一個車輪有一個測量車輪載荷的測量裝置，電子控制裝置至少根據(jù)制動要求和檢測的車輪載荷對車輪制動器產(chǎn)生控制信號，根據(jù)車輪載荷狀態(tài)，從預定的多個賦值選出由制動要求來求車輪制動器的控制信號用的賦值，并在制動時按此賦值控制制動器。
文檔編號B60T8/18GK1128713SQ95118020
公開日1996年8月14日 申請日期1995年10月23日 優(yōu)先權日1994年10月26日
發(fā)明者W·施圖普, A·施里興邁耶, B·施文迪曼 申請人:羅伯特-博希股份公司