CN101061027A - 用于操作刹车系统、特别是汽车停车制动器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

为了安全地停止汽车(1)，通常应用停车制动器(5)，所述停车制动器(5)借助于操纵键(2)来操作液压支持的或电气支持的刹车系统(5，5a)。如果速度信号不可用，则不再确保停车制动器(5)的安全功能。因此提出，为了激活停车制动器(5)，保持按压所述操纵键(2)至少预定的时间段，利用另外的设备(3，4，6至9)的信号(例如刹车踏板的状态、变速器的停车档、加速度传感器的信号、定位系统的信号、驾驶员辅助系统的信号或者液位信息)来检测汽车(1)的移动模式，并且只有当汽车(1)达到了所述移动模式的预定极限值时才激活停车制动器(5)。

Description

用于操作刹车系统、特别是汽车停车制动器的方法和装置

本发明涉及按照并列权利要求1和9的前序部分所述的用于操作静止汽车中的刹车系统、尤其是停车制动器的一种方法和装置。为了安全地停止汽车，通常在轿车中、但也在载重汽车(Lkw)或公共汽车中应用停车制动器，其借助于手工的操纵键或自动地操作液压支持的或电气支持的刹车系统。所述停车制动器在该情况下对刹车系统施加持久的、静态的制动作用(静态制动模式)并且在此具有以下任务，例如出于安全原因阻止静止汽车的不期望的移动。特别是针对自动工作的刹车系统，为了确定汽车的移动状况、亦即至少一个近似达到的静止状态，需要速度测量仪的速度信号，从而能够在行驶期间不是非故意地或仅仅在规定的动态制动模式下对停车制动器进行制动。通常，近似静止或处于静止状态的汽车被称为处在静态下，其中规定正常持久地拉紧停车制动器。如果汽车处于动态，则该停车制动器受控地被激活，并且也可以在操作之后又被解除。

在缺失速度信号的情况下，例如当在电气设备中存在功能故障或该问题未通过汽车的信号方案加以防范时，或者当一般地在汽车中不存在相应的信号时，或者当控制器处于“休眠”模式(从中不能被唤醒)时，不再确保通过速度信号可靠地识别汽车的静止状态，使得有可能产生增高的安全风险并且可能出现事故、对刹车系统以及也对汽车的损伤。

迄今该问题通过以下方式解决，即驾驶员首先利用正常的运行制动器(脚刹)动态地对其汽车进行制动直至静止状态，然后激活停车制动器。该手工的方法自然特别依赖于驾驶员的注意力，并因此不能够总是最佳使用的。因此例如当停止的汽车在向下倾斜的街道上自己运动时出现严重的事故。

另外熟知的是，在汽车控制器去激活时自动向相应的控制器发送“唤醒”信号。然后，该控制器向停车制动器发送相应的信号。但是，这种方法要求技术上的明显的额外开支，所述额外开支与相应的额外成本相关联。

本发明的任务是，改进汽车刹车系统的功能、尤其是停车制动器的功能。该任务利用并列权利要求1和9的特征来解决。

具有并列权利要求1和9的特征的、根据本发明的用于操作在汽车静止情况下的刹车系统的方法或者装置具有以下优点，即当不存在位于汽车内的速度测量仪的速度信号时停车制动器也可靠地起作用。为了确定当前的汽车移动状况，由另外的独立的汽车设备提供适合的信息信号，所述信息信号可以被用于确定汽车的移动状况。特别有利的是：通过较长时间的操作停车制动器的操纵键可以阻止以下情况，即有可能无意通过短时间触碰操纵键而在没有直接的速度信息的情况下触发停车制动器。为了进一步提高安全性而规定：只有当汽车处于静态的移动模式下和/或达到该移动模式的预定的界限值时，才持久地拉紧停车制动器。

通过在从属权利要求中列举的措施，给出并列权利要求1和9中所说明的用于操作停车制动器的方法或装置的有利的实施方案和改进方案。特别有利的是，为了静态地激活停车制动器，附加地操作汽车的其他操纵设备。在最简单的情况下，可以优选地操作刹车踏板。通常当行驶中的汽车必须减速以到达静止状态时，必定操作刹车踏板。

为了满足所期望的安全性，当刹车踏板近似同时与停车制动器被操作时和/或当通过运行制动而出现制动力矩时，对于最简单的情况足够了。由此实现，首先利用运行制动来延缓行驶的汽车，或者驾驶员用信号通知准备刹车过程或激活停车制动器。从而汽车位于静止状态，或者可以因此受控地加以制动直至进入该状态并且然后停车制动器起作用。

可替代地规定，在接受停车制动器的请求之前操作了刹车踏板预定的时间段。由此提高当激活停车制动器时汽车仅还具有微小速度或者已静止的概率。

为了识别当前的行驶状态而规定，使用汽车的适合的设备的信号，所述信号有可能已可用。因而可以使用车轮传感器的信号、加速度传感器的信号、特别地在自动变速箱中所挂入的档位、液位信息、轮胎传感器的信号、和/或定位设备(例如GPS导航系统)的位置信号。当然也可以使用驾驶员信息系统(例如驾驶员辅助系统)的信号，雷达、超声波、激光、红外线、激光雷达、相机系统的信号，或者底盘控制器的信号。

在本发明另外的实施方案中规定：在相应的请求之后以预定的延迟才设定激活所述停车制动器。通过预定的延迟时间存在更大的以下情况的概率，即在设定停车制动器起作用之前汽车处于静止状态。

一种有利的实施方案和改进方案在于，受控地实现停车制动器的拉紧，其中借助于制动力的预定曲线以减小的拉紧速度来控制停车制动器。这样一种控制曲线例如可以被构建为上升的、可调制的曲线。

在缺少速度信号的情况下规定，光学地或声学地输出相应的用于驾驶员操作停车制动器的提示。

所述控制也可以利用语音输入和/或语音输出系统来控制。

在附图中示出了本发明的多个实施例，并在以下的说明中详细阐述。

图1示出了本发明的第一实施例的流程图，

图2示出了本发明的第二实施例的流程图，

图3示出了本发明的第三实施例的流程图，

图4示出了本发明的第四实施例的流程图，以及

图5示出了本发明装置的方框图。

对于依照图1的本发明的第一实施例，在示意图中示出流程图，所述流程图描述了用于操作停车制动器的方法或装置的工作原理。图1的实施例示出以下情况，即例如由于电气故障而不存在速度测量仪的信号。所述流程图包含这样的算法，所述算法以软件程序的形式由汽车控制器处理，稍后还要详细说明。

在由控制器确定缺少当前汽车速度的信号并且停车制动器未处于静态的制动模式下之后，所述程序在位置20处开始。在位置21处检验，是否压了刹车踏板和/或动态运行制动是否生效。在N(否)的情况下在位置22处检验，是否电气或液压作用的停车制动器的操纵键被按压或者是否提出了拉紧请求。如果是这样(在是的情况下)，在位置24处导入动态的刹车并且不导入静态的刹车，因为认为汽车还行驶过快。必要时可以针对静态情况给出操纵刹车的提示，例如光学地通过相应显示屏的闪烁或声学地给出提示。然后，程序跳到程序结束的位置25，或者循环又在位置20处开始。

如果相反地依照位置22未操作停车制动器的操纵键，那么程序就跳回到位置21。

然而，如果在位置21处按压了操纵设备、例如刹车踏板，则在位置23处确定，制动时间持续多长并且是否经过预定的时间段。所述预定的时间段例如依赖于汽车的最小延迟来确定，或者可以根据最后在系统良好情况下确定的值来导出。

在位置26处检验，停车制动器的操纵键是否被按压了，或者是否存在拉紧停车制动器的请求。在肯定的情况下，在位置27处查询，是否操纵键被按压了比预定时间段更长的时间，也就是说，查询是否满足了所确定的针对刹车意图的请求时间。如果在否的情况下不是这样，则程序在位置26处以及在位置27处都又跳回到位置21的查询。

如果相反地在位置27处在肯定的情况下满足所述条件，则在位置28处激活停车制动器并且导入汽车的静态制动模式。

可选地，在位置29处检验，用于请求时间的时间段根据延迟时间(例如考虑执行器移动)是否被满足。如果不是这样，则在位置30处又解除停车制动器。在肯定的情况下，依照位置32激活停车制动器，并且导入静态刹车模式。该过程保持直至出现解除刹车的信号。

在位置31处，可选地存在以下可能性，即将查询扩展到其他条件，例如查询导入刹车过程的延迟时间。

在位置33处，程序结束或者循环可以又在位置20处开始。

在本发明的可替代的实施方案中规定，为了控制停车制动器而使用语音输入和/或语音输出系统。此外，可以在缺失速度信号时为驾驶员输出相应的操作提示。另外，控制器的请求可以导致自动地操作停车制动器。

在图2中示出本发明的第二实施例的流程图，其中假定以下情况，即汽车配备有自动变速箱并且同样不存在速度信号。然而，在自动变速箱的情况下变速箱档位处于停车档。

用于激活停车制动器的方法按照类似的方案被实施，如先前针对图1所说明的。在位置40处启动程序后，在位置41处查询，是否变速箱被切换到停车档。在否定的情况下在位置42处检验，是否操作了停车制动器的操纵键，亦即是否存在激活停车制动器的请求，亦即是否存在例如内部的系统请求，或者是否操作了停车制动器的操纵键。如果不是这样(否)，程序跳回到位置41处的查询。在位置42处为肯定的情况下，程序跳到位置44并且导入汽车的动态制动。通常在该情况下不导入静态的制动。然而，可以输出操作停车制动器或挂到变速器停车档的光学的或声学的提示。之后程序跳到程序结束处的位置45，或者循环又在位置40处开始。

如果在位置41处确定变速箱处于停车档，则依照路径“是”在位置43处检验，是否达到了最小延迟时间的预定时间段。在否定的情况下，程序跳回到位置41处的查询。在肯定的情况下，在位置46处检验，是否存在拉紧停车制动器的请求。如果不是这样，则程序又跳回到位置41(路径“否”)。在肯定的情况下程序又跳回位置47并且检验是否达到了所确定的或预定的请求时间。在否定的情况下，程序跳回到位置41。在肯定的情况下，在位置48处激活停车制动器的静态制动模式。可选地，在位置49处检验，是否超过了请求时间的预定时间段直至刹车执行器位于其最终位置。在否定的情况下在位置50处停车制动器又被解除并且程序在位置45处结束。此外，在位置51处存在以下可能性，设置另外的查询。

如果相反地在位置49处满足所查询的条件，则在位置52处(路径“是”)激活停车制动器并且导入静态的刹车过程。在位置53处，程序结束或者循环可以又在位置40处开始。

图3示出本发明实施例的另一流程图。相对于先前描述的方法，该工作流程按照修改的方案进行。在该实施例中，另一汽车设备的信号、尤其是用于确定运动状态(特别是汽车静止状态)的加速度信号被分析。又假定：未知汽车的行驶状态，并且不存在速度信号，而且停车制动器不处于静态的拉紧状态。

该程序在位置60处开始，并且在位置61处查询，是否存在对拉紧停车制动器的请求。必要时可以在位置62处提前在特性和曲线方面检验加速度信息(例如加速度传感器、转速传感器等等的)，和/或由此确定学习曲线，所述学习曲线于是可以被用作汽车的移动状态。

如果在位置61处不存在停车制动器的请求，则程序跳回到位置62。在另一情况下，在位置63处检验，是否汽车的当前加速度值处于预定的和/或从学习曲线确定的值范围或时间范围内，所述值范围或时间范围指示汽车处于静态的移动模式下。如果不是这样(路径“否”)，则在位置64处引入动态的制动并且在位置65处程序结束或者循环又在位置60处开始。必要时可以向驾驶员输出操作停车制动器的提示。

在另一情况下(路径“是”)，在位置66检验，是否达到所确定的或预定的请求持续时间。在否定的情况下，程序跳回到位置62。在肯定的情况下，在位置67处开始停车制动器的静态拉紧过程。可以在位置68处检验，是否达到了刹车请求的最小时间段(例如操作停车制动器的操纵键的最小持续时间)直至刹车执行器到达其最终位置，和/或在这个或另一个所确定的时间的加速度值是否类似于在位置63处位于预定和/或从学习曲线确定的值范围或时间范围之内。如果不是这样，则在位置70处解除停车制动器，或者通过停车制动器导入动态的制动，并且程序在位置65处结束。在肯定的情况下在位置71处实现停车制动器的静态拉紧过程。在位置69处，可能输入另外的查询。在位置72处，程序结束或者循环在位置60处又开始。

在依照图4的第四实施例中假定，在缺少速度信号并且未知行驶状态的情况下使用用于确定汽车的静止状态的汽车设备。在这种情况下，支持驾驶员的辅助系统，例如定位系统(例如GPS系统)、速度控制系统(例如雷达、超声波、激光、相机系统)、液位系统的信号以及环境条件被分析，其中所述辅助系统检测汽车相对于其他对象等的相对移动。利用该信息最终可以评估汽车是移动的还是静止的。

该程序在位置80处开始，并且在位置81处检验是否存在拉紧停车制动器的请求，例如是否操作了停车制动器的操纵键。必要时可以提前在位置82处检验传感装置的信号特性。由此也可推导出学习曲线。

如果在位置81处存在请求，则程序跳回到位置82。

如果相反地存在停车制动器的刹车请求(路径“是”)，则在位置83处检验，是否传感装置的值处于所确定的或预定的时间范围或值范围。在否定的情况下，在位置84处导入动态的制动，并且之后在位置85处程序结束或者循环又在位置80处开始。在肯定的情况下，在位置86处检验，是否满足所确定的或预定的用于所述请求的时间段。在否定的情况下程序跳回到位置82处，并且在肯定的情况下在位置87处开始静态的拉紧过程。

在位置88处查询，是否请求时间的持续时间足够，直至刹车执行器是在其最终的位置处，和/或在该时间或另外的所确定的时间处传感装置的值是否类似于在位置83处位于预定的和/或从学习曲线确定的值范围或时间范围之内。如果不是这样，则在位置90处停车制动器又被解除，并且程序在位置85处结束或循环可以又在位置80处开始。可选地可以在位置89处插入另外的查询。

在路径“是”中，在位置91处静态地拉紧停车制动器并且程序在位置92处结束。

在本发明的可替代的实施方案中规定，所描述的实施例的不同功能可以按任意的方式相互结合。

图5以方框图形式示出根据本发明的用于操作汽车的停车制动器的装置。在现代汽车(例如轿车、载重汽车、公共汽车、摩托车等)中，为了控制不同的发动机的、汽车的、和行驶动力学的功能，通常安装一个或多个控制器，所述控制器借助于程序控制的计算机以及相应的传感器和发生器来使用所测量和预定的数据、标称曲线和特性曲线族，以便控制和优化汽车驾驶员所期望的功能或者对于安全性重要的功能。

出于清晰的原因，图5只示出了本发明的简化的且示意的图示。汽车1具有控制器10，利用所述控制器10能够控制根据本发明的用于操作刹车系统5，5a、尤其是停车制动器5的方法。该控制器10利用程序控制的计算机来构建。程序的主要组件是算法，如先前对于图1至4已经说明的。利用所述程序，在操作一个操纵设备、尤其是操纵键2之后，或者在控制器10考虑到另外的行驶功能(尤其是汽车1的当前速度、加速度等等)而发出内部请求之后，在汽车1处于静态下或者至少已达到针对至少一种移动状态(例如速度)的预定极限值时激活停车制动器5。在此对于本发明重要的是，为了确定行驶状态，不向控制器10指明速度测量仪的速度信号。具体说，当不存在速度测量仪的速度信号时，控制器10从其他设备(2至4，6至9)的信号中推导出汽车的状态信息，如下面详细说明的。

但显然，当速度测量仪检测其常规的速度信息并传输给控制器10时，也确保停车制动器5的功能。在这种情况下，所描述的信号和算法被考虑用于核对所述速度信息。

控制器10在输出侧与刹车系统、特别是停车制动器5相连接。停车制动器5是伺服系统，所述伺服系统尤其是液压地或电气地工作并且将从控制器10获得的电命令转换成液压的或电气的功能。停车制动器5操作至少一个刹车执行器5a，所述刹车执行器最终对汽车1的一个或多个车轮进行制动。

在输入侧，控制器10与一系列发生器、传感器和另外的汽车设备相连接，利用它们的信号能够推导出汽车状态信息，使得尽可能只有当汽车处于静态下、亦即汽车速度优选为0Km/h时停车制动器才被激活。

在汽车内部，操纵键2优选安装在驾驶员座舱(Cockpit)处、容易接触地安装在副仪表板或方向盘上，所述操纵键在较短或较长操作时向控制器10发送相应的信号以激活停车制动器5。为了解除停车制动器，设置键2a，所述键2a也可以与操纵键2相同并且与控制器10相连接。此外，在汽车1内安装刹车踏板3，利用所述刹车踏板3通常由驾驶员操作该运行制动器。刹车踏板3的操作、尤其是制动力的施加或其值同样被传送给控制器10。在汽车1带有自动变速箱4的情况下，关于所挂入的行驶档、特别是停止档(变速箱档P)的相应信号被发送给控制器10。

为了确定汽车状态，特别是速度、加速度、位置变化等，使用其他汽车设备6至9的信号，所述信号同样被传送给控制器10。例如分析加速度传感器6的信号。如果加速度值特别是在操作运行制动器时在较长的时间段内保持恒定，那么可以推测出汽车为静止状态，因为在行驶期间由于行驶情况变化实际上总是出现加速度变化。

此外，在存在定位系统7、例如GPS支持的导航系统的情况下，不变化的汽车位置被分析以确定静止状态。

在汽车带有驾驶员辅助系统9(例如具有雷达、超声波、激光、相机、液位传感器或类似传感器系统的自适应速度控制系统)的情况下，可以分析环境对象对汽车的相对移动，如先前针对图1至4所说明的。单个的汽车设备的使用自然取决于汽车中已有的配备。由此，用于应用本发明方法的附加的传感装置有可能是不需要的。

Claims (13)

1.用于操作处于静态下的汽车(1)的刹车系统(5，5a)、特别是停车制动器(5)的方法，其中

所述刹车系统(5，5a)将其制动作用通过液压或电气支持的系统传输给汽车(1)的至少一个刹车执行器(5a)，并且通过对操纵键(2)进行操作或者通过控制器(10)的请求来触发静态的制动过程，其中

为了导入静态的刹车过程，操作所述操纵键(2)预定的时间段或者存在控制器(10)的相应请求，

其特征在于，

只有不依赖于速度测量仪信号的存在而检测到汽车的相应的当前移动状况和/或达到移动状况的至少一个相应的预定界限值时，才发生刹车系统(5，5a)的制动作用。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

为了分析汽车(1)的移动状况，应用附加的操纵设备的状况、优选一个刹车踏板(3)的状况。

3.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，

为引入所述的静态制动过程，几乎与所述操纵键(2)同时地操作刹车踏板(3)。

4.如权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，

为引入所述的静态制动过程，在操作停车制动器(5)的操纵键(2)之前操作刹车踏板(3)预定的时间段。

5.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，

为了分析所述移动状况，应用另外的信号发生器的信号，特别是自动变速箱(4)的所挂入的档位级别的信号、加速度传感器(6)的信号、定位系统(7)的信号、自适应速度控制系统(8)的信号、驾驶员辅助系统(9)的信号和/或汽车(1)的液位信息。

6.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，

在按压所述操纵建(2)经过预定的时间段之后直接触发所述的静态制动过程。

7.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，

在操作所述操纵键(2)之后延迟地设定刹车系统(5，5a)的静态制动模式。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

以刹车执行器(5a)的减小的拉紧速度来实施所述的静态制动模式，其中可以利用预定曲线、例如利用上升的可调制的曲线来控制所述拉紧速度。

9.用于操作处于静态下的汽车(1)的停车制动器(5)的装置，所述装置按照上述权利之一利用机械地、电气地或液压地驱动的用于停车制动器(5)的刹车系统(5，5a)来构建，所述装置具有

用于手工操作停车制动器(5)的操纵键(2)和用于汽车(1)的刹车执行器(5a)，其中所述装置具有可编程的控制器(10)，并且控制器(10)的程序利用算法来构建，所述算法被设计使得仅仅在以下情况下可以激活停车制动器(5)的静态制动过程，即

操作所述操纵键(2)预定的时间段或者存在控制器(10)的相应请求，其中只有在以下情况下才发生停车制动器(5)的制动作用，即

不依赖于速度测量仪信号的存在而检测到汽车(1)的相应的当前移动状况和/或达到移动状况的至少一个相应的预定界限值。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述算法被设计为当首先操作汽车(1)的操纵设备、优选刹车踏板(3)并且在预定的时间段之后操作所述操纵键(2)时激活静态的制动。

11.如权利要求9或10之一所述的装置，其特征在于，

在缺少速度测量仪信号的情况下，借助于加速度传感器(6)、定位系统(7)、自适应速度控制系统(8)、驾驶员辅助系统(9)、液位传感装置和/或尤其是自动变速箱(4)中所挂入的档位级别的信息来确定汽车(1)的移动状况。

12.如权利要求9至11之一所述的装置，其特征在于，

停车制动器的操纵设备被构建为语音输入和/或语音输出系统。

13.如权利要求9至12之一所述的装置，其特征在于，

在缺少速度信号时可以向汽车(1)的驾驶员输出光学的或声学的用于操作停车制动器(5)的提示。

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