技术领域
[0001] 本
发明涉及一种根据
权利要求1前序部分的、液压和机电式混合式车辆制动系统。所述车辆制动系统在机动车、尤其是在
汽车中使用。
背景技术
[0002] 其中轮制动器能直接以机电方式例如借助于
电动机致动的机电式制动器是已知的。在DE 196 15 186 C1中描述了一种制动系统，在该制动系统中给每个轮制动器配置一个具有
转子的电动机。在驱控电动机时，转子的旋转运动借助于
丝杠转换成平移运动。通过设计成杠杆机构的机械传动装置使轴向
力增倍并且被传递给一
活塞，该活塞将制动衬件压在
制动盘上并且产生制动力矩。已经提出，车辆的全部(四个)
车轮都配备有这种机电式轮制动器。这种纯机电式的制动系统的缺点在于，通常的车载网络不足以保证必要的冗余、尤其是紧急
能量供应，并且需要两个附加的仅为制动系统设置的附加
蓄电池。此外，为了可靠地供应能量也需要将这些
蓄电池的
电压(相对于通常的12V车载网络电压)提高到例如36V或42V的电压。只有这样才能迅速且可靠地为电动机提供足够的
电能。
[0003] 另外，已知如下的电液式制动系统：其中轮制动器被加载来自可由外界致动的压力源的液压压力。这种制动系统通常需要复杂的液压部件，例如高压
蓄能器，并且包括用于电液制动器失效情况(备用模式(Rueckfallebene))的附加制动部件。例如由DE 100 10735 A1公开了一种制动系统，该制动系统在前桥上具有电液制动器并且在后桥上具有机
电制动器。在正常工作中，电液制动器被加载来自可由外界致动的压力源的液压压力。作为可由外界致动的液压源，使用具有
高压蓄能器的
马达
泵组件。针对紧急工作，制动系统附加地包括另外的、可由驾驶员致动的液压源。由于复杂的液压部件以及用于紧急工作的附加附件，这种电液制动系统成本极高。
[0004] 另外，已知液压制动系统以及具有用于后桥的机电制动系统和用于前桥的液压制动系统的混合式制动系统。例如由DE 103 19 194 B3公开了一种制动系统，在该制动系统中，在前桥上设有液压的
行车制动系统而在后桥上设有机电式行车制动系统，其中，在前桥的液压制动系统中，制动压力通过可由驾驶员致动的主
制动缸和低压制动助力单元来产生。上述制动系统的缺点在于，前轮上的液压制动器通常必须构造成
真空助力的，以便获得足够的液压制动压力。相应地，在所述系统中必须附加地设有真空助力器，该真空助力器借助于
内燃机或
真空泵的真空来增强驾驶员以液压方式提出的制动愿望。
发明内容
[0005] 因此，本发明的目的在于，提供一种替代的车辆制动系统，该车辆制动系统成本低廉并且不需要制动助力单元和/或真空助力(真空辅助)。
[0006] 根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的车辆制动系统来实现。
[0007] 本发明的构思在于，将车辆前桥的行车制动单元构造成机电式行车制动单元，而将车辆后桥的行车制动单元构造成液压式行车制动单元。
[0008] 一方面，本发明具有优点：可在无真空助力的情况下实施液压式行车制动单元，这是因为后桥上的制动力需求通常比前桥上小。另一方面，仅在车辆前桥上具有机电式制动器的制动系统对能量供应的要求可通过通常的车载网络提供。由此，在根据本发明的制动系统中可避免由附加蓄电池引起的成本。另一优点在于，即使在车载网络失效时该制动系统也可通过后桥来产生足够的
制动功率。
[0009] 前桥上的能机电致动的轮制动器优选是(钳)
盘式制动器。能机电致动的盘式制动器在
现有技术中已知。除了可能的很小的变化外，相应的能机电致动的盘式制动器是现有的，因此在根据本发明的制动系统中可成本低廉地使用所述盘式制动器。通过前桥上的能机电致动的轮制动器施加的制动力尤其是对于不太重的车辆例如
电动车辆、小型和中型乘用车已经足够。
[0010] 另外优选的是，前桥上的制动作用通过车辆的电动驱动马达的制动作用来支持，该电动驱动马达在发
电机工况中工作(再生)。其结果是，能机电致动的盘式制动器不必构造的很大/强。
[0011] 优选后桥上的能液压致动的轮制动器是自增力式制动器，例如
楔式制动器或
鼓式制动器，或者是超大尺寸的盘式制动器，即具有大作用半径的盘式制动器。因此，即使在无
制动助力器的情况下也获得足够的制动作用。特别优选的是，后桥上的能液压致动的轮制动器是鼓式制动器，因为鼓式制动器已被普遍使用、因此在技术上已经成熟，并且在相同的作用力下可产生比例如盘式制动器更高的制动力。由此不需要制动助力装置，尤其是不需要真空制动助力单元。
[0012] 在本发明主题的一个特别有利的扩展构型中提出，所述车辆制动系统具有可由车辆驾驶员操纵的制动操纵装置，所述制动操纵装置在没有中间连接制动助力单元的情况下直接连接在液压的行车制动单元的主制动缸前。在不进行调节地进行制动期间，能液压致动的轮制动器被加载液压压力，该液压压力由驾驶员通过制动操纵装置和在没有中间连接制动助力单元的情况下连接在后面的主制动缸引入。取消制动助力单元使得制动系统的成本降低。
[0013] 所述车辆制动系统有利地包括配设给所述后桥的电液控制调节单元，所述电液控制调节单元可借助于轮制动压力调节
阀装置执行对所述能液压致动的轮制动器的制动力控制。优选地电液控制调节单元可建立用于控制能机电致动的轮制动器的制动力的控制量(Vorgaben)，并将其转送给能机电致动的轮制动器。因此，通过电液控制调节单元可执行对车辆的全部轮制动器的协调控制。这在转差率控制(滑转控制)和/或行驶动力学控制的情况中或者在一个或多个轮制动器失效时特别有利。
[0014] 优选电液控制调节单元设计成，使得所述电液控制调节单元可在制动操纵装置不被车辆驾驶员操纵的情况下对能液压致动的轮制动器加载液压压力，或者使得电液控制调节单元可提高由车辆驾驶员引入的液压压力。为此，电液控制调节单元特别优选包括马达泵组件和至少一个用于在能液压致动的轮制动器之一中建立压力的阀。
[0015] 为使所用的制动管路长度保持很小、进而降低制造成本，电液控制调节单元优选设置在车辆的后部分中。用于电液控制调节单元的制动
流体容器有利地、优选也设置在车辆的后部分中，以便节省车辆前部区域中的结构空间。
[0016] 根据本发明的一个扩展构型，液压的行车制动单元具有两个能液压致动的轮制动器并且构造成具有单回路主制动缸的单回路制动单元。电液控制调节单元优选通过唯一一个液压的制动管路与所述单回路主制动缸连接，从电液控制调节单元到所述两个轮制动器中的每一个都分别延伸有唯一一个液压的制动管路。因此可节省用于制动管路的成本和结构空间。
[0017] 根据本发明的一个扩展构型，液压的行车制动单元具有两个能液压致动的轮制动器并且构造成具有
串联主制动缸的双回路制动单元。电液控制调节单元在此优选通过两个液压的制动管路与串联主制动缸的两个连接部连接。从电液控制调节单元到两个轮制动器中的每一个都分别延伸有唯一一个液压的制动管路。
[0018] 优选地，电液控制调节单元包括至少一个用于检测横摆率(横摆
角速度)和/或横向
加速度和/或纵向加速度的
传感器或者与这样的传感器连接，以能够执行转差率控制和/或行驶动力学控制。附加地或作为替换方案，电液控制调节单元包括用于检测驻车制动愿望的传感器或者与这样的传感器连接。
[0019] 优选地，能机电致动的轮制动器可按照在轮制动器上引入的制动要求或者由此通过车辆总线(例如CAN)导出的数据致动和/或可按照测定制动
踏板致动行程的踏板行程传感器的输出
信号来致动。
[0020] 优选地，前桥的能机电致动的轮制动器各自配设有
电子控制调节单元。所述
电子控制单元尤其是集成在相关的轮制动器中。这保证能机电致动的轮制动器的结构形式紧凑。
[0021] 每个电子控制调节单元通过多于一个通信总线间接地或直接地与配设给后桥的电液控制调节单元连接。由此，能机电致动的轮制动器的每个控制调节单元都可从电液控制调节单元获得制动力控制量，所述电液控制调节单元例如对全部的轮制动器进行协调。
[0022] 同样优选的是，设有用于在能机电致动的轮制动器的控制调节单元之间通信的
数据总线。
[0023] 前桥的能机电致动的轮制动器优选各自包括驻车制动装置，所述驻车制动装置可通过驾驶员借助
驻车制动器操纵元件来驱控。为节省成本，后桥的能液压致动的轮制动器优选不包括驻车制动装置或驻车制动功能。
[0024] 驻车制动器操纵元件有利地直接连接到一电子控制调节单元。所述电子控制调节单元将驻车制动愿望转送给全部具有驻车制动装置的能机电致动的轮制动器。驻车制动器操纵元件例如直接连接到能机电致动的轮制动器的电子控制调节单元。因此，在通信总线失效的情况下至少可在所述的能机电致动的轮制动器上实施驻车制动。
[0025] 根据本发明的一个扩展构型，至少前轮的制动单元各自具有轮
转速传感器。每个能机电致动的轮制动器的电子控制调节单元与所述轮转速传感器中至少一个直接连接，特别优选控制调节单元与配置给它的前轮的轮转速传感器直接连接。
[0026] 为了使能机电致动的轮制动器的电子控制调节单元即使在与电液控制调节单元失去通信时也能够在能机电致动的轮制动器上执行独立的制动，优选通过一另外的路径为每个能机电致动的轮制动器的电子控制调节单元输入至少一个反映驾驶员制动愿望的传感器信息，所述另外的路径不同于与所述电液控制调节单元的直接通信总线连接。所述传感器特别优选是用于检测对制动操纵装置的操纵的行程或角度传感器。作为替换方案或附加地所述传感器是用于确定主制动缸中的
活塞行程的行程传感器或者是用于确定主缸或电液控制调节单元中的液压压力的
压力传感器。
[0027] 优选地，总线系统构造成环形
导线，所述环形导线连接机电式制动器的电子控制调节单元与电液控制调节单元。
[0028] 根据本发明的制动系统在无制动助力单元和/或无真空助力的情况下也足够使用。因此，该制动系统优选在电动车辆或混合动力车辆中使用，在所述电动车辆或混合动力车辆中原则上不存在由内燃机产生的真空或者是仅有时能提供由内燃机产生的真空。
[0029] 本发明还涉及一种具有电动驱动装置的车辆或具有借助于内燃机和/或电动驱动装置构成的混合式驱动装置的混合动力车辆，所述车辆包括根据本发明的车辆制动系统。
附图说明
[0030] 由
从属权利要求和借助于附图进行的下述说明中得到本发明的其它优选实施形式。附图示意性表示：
[0031] 图1示出根据本发明的、具有可液压和机电致动的轮制动器的车辆制动系统的第一
实施例的线路图，
[0032] 图2示出根据本发明的、具有可液压和机电致动的轮制动器的车辆制动系统的第二实施例的线路图，以及
[0033] 图3示出根据本发明的、具有可液压和机电致动的轮制动器的车辆制动系统的第三实施例的线路图。
具体实施方式
[0034] 图1示意性地示出根据本发明的车辆制动系统的第一实施例的线路图。根据该例的制动系统包括两个在前桥VA(VR：右前，VL左前)上的机电制动执行器2以及在后桥HA(HR：右后，HL：左后)的轮上各一个的液压轮制动器1，所述机电制动执行器例如分别作用于一盘式制动器。这样设计后轮制动器1，使得正常制动可在无附加“液压”助力的情况下、通过通常的由制动踏板3引入的驾驶员踩踏力进行。
[0035] 液压轮制动器1根据该例构造成鼓式制动器，所述鼓式制动器通过信号-主制动缸4在无任何真空助力的情况下被加载液压压力。
[0036] 用于能液压致动的轮制动器1的液压制动压力通过单回路地用于两个后轮制动器1的踏板致动的信号-主制动缸4来提供。根据该例，仅有一个液压的制动管路6从主制动缸4通到电液制动
控制器9，分别仅有一个制动管路6从该制动控制器9通到两个后轮制动器1中的每一个。
[0037] 能机电致动的轮制动器2例如可按照引入到能液压致动的轮制动器1中的液压压力来致动，或者按照由驾驶员引入的(例如通过前压力传感器或通过主制动缸4中的活塞行程传感器来确定的)液压压力来致动。基于该值来驱控前桥上的能机电致动的轮制动器2，即例如在考虑前桥与后桥之间的
制动力分配功能的情况下设定能机电致动的轮制动器2的作用力。此外，可按照制动踏板3的致动行程，也就是根据车辆驾驶员的愿望来驱控能机电致动的轮制动器2。为此，根据该例借助于踏板行程传感器8来测定制动踏板3的致动行程。根据该例，通过导线7将相关信号传送给能机电致动的轮制动器2。
[0038] 根据该例，对能机电致动的轮制动器2的驱控分散地(非中心地)通过两个电子控制调节单元10来进行，为每个能机电致动的轮制动器2配设所述电子控制调节单元。机电式制动控制器10例如分别集成在轮制动器2中。
[0039] 根据该例，电液控制调节单元9是用于行驶动力学控制的控制器(用于两个轮制动器的ESC控制器)。为了测定所引入的液压压力以及为了执行调节过程，根据该例设有至少一个压力传感器。电液的制动控制器9可自动地(在无驾驶员前压的情况下)在轮制动器1上建立液压压力、由此在需要时制动后轮HR、HL和/或提高当前的驾驶员前压，例如对应于在四个轮制动器都能液压致动的情况下已知的用于行驶动力学控制的ESC控制器。
[0040] 至少具有横摆率传感器(用于检测绕车辆竖直轴线的转动)和横向加速度传感器、可能还具有纵向加速度传感器的所谓传感器组SC可作为单独的模
块12(如图1所示)或安置在电液控制调节单元9(未示出)中。根据传感器组SC的传感器信号可执行行驶动力学控制。在正常制动功能(无转差率控制和/或行驶动力学控制)中，由驾驶员制动脚通过制动踏板3产生的液压压力被引导到两个后轮制动器1。
[0041] 根据该例，电液的制动控制器9通过一数据总线“传感器-CAN”连接到一单独的具有横摆率传感器和加速度传感器的传感器组模块12上。此外，电液控制调节单元9通过一数据总线“车辆-CAN”与另外的车辆控制器连接。
[0042] 根据第一实施例，为了通信，分别通过一个串行的数据总线11使两个控制调节单元10彼此间(CAN B)连接以及使每个电子控制调节单元10与电液控制调节单元9(CAN A，CAN C)连接。所述数据总线是直接连接的环形总线导线。由此，电液的制动控制器9通过多于一个通信路径与每个能机电致动的轮制动器2连接。例如制动控制器9通过CAN A直接与左前轮VL的电子控制调节单元10连接，并且通过CAN C、CAN B间接地与左前轮VL的电子控制调节单元10连接。这保证了冗余的数据传输。
[0043] 根据该例，驻车制动功能通过前轮制动器2来实现。为此，能机电致动的轮制动器2具有驻车制动装置(未示出)，通过该驻车制动装置，用于执行驻车制动的轮制动器可被
锁定在作用状态中。机电式前轮执行器2用作驻车制动器，即前轮执行器2可在无
电流(不被通电)的情况下锁定驻车制动力。
[0044] 根据该例，液压的后轮制动器1不具有驻车制动功能。
[0045] 驻车制动功能可借助于操纵元件5控制。操纵元件5例如可构造成按键并且在此具有三个用于指令“作用”、“中性”和“松开”的转换
位置，其中仅中间的中性位置是稳定的转换位置。
[0046] 如图1所示，根据该例，驻车制动转换器5的信号通过信号导线7′输送给电液控制调节单元9。然后，该信息可通过总线系统11转送给执行驻车制动功能的机电式制动器2。
[0047] 作为替换方案，驻车制动转换器5的信号可被直接输送给一个或两个机电式制动控制器10(未示出)。从而即使在电液控制调节单元9失效时也可实现驻车制动。
[0048] 根据上述第一实施例，为了确定车辆驾驶员的制动愿望，制动系统包括用于检测制动踏板行程的行程传感器8。作为替换方案，驾驶员制动愿望也可通过用于检测制动踏板角度的角度传感器8来确定。传感器8的信号被直接(例如通过直接连到机电式轮制动器2的信号导线)或间接地(例如通过电液控制调节单元9和总线系统11)提供给机电式轮制动器2。信号被直接传输给机电式轮制动器2具有优点：即使在电液的制动控制器9失效时也能为机电式轮制动器2提供驾驶员制动愿望并且能起动制动。
[0049] 也就是说，通过数据总线11来交换例如关于用于检测驾驶员制动愿望的传感器8和/或驻车制动操纵元件5的
输出信号的信息。
[0050] 根据该例，制动系统在全部车轮VL、HL、VR、HR上都包括轮转速传感器13。给每个前轮制动器2至少直接提供一个前轮转速传感器13的轮转速信号。因此，即使电液的控制器9失效时也可通过能机电致动的轮制动器2的电子控制调节单元10进行独立的制动调节。
[0051] 作为替换方案，轮转速传感器13的信号被输送给电液控制调节单元9，然后通过总线系统11提供给机电式制动器2。
[0052] 图2示意性地示出了根据本发明的车辆制动系统的第二实施例。第一实施例和第二实施例的相应的部件用相同的附图标记来标示。与第一实施例不同的是，根据第二实施例的车辆制动系统包括一串联主制动缸4和两个通到电液控制调节单元9的液压的制动管路6，即该系统构造成双回路式。如第一实施例，电液控制调节单元9构造成用于行驶动力学控制的控制器(ESC控制器)，该控制器可在后桥HA上执行自动的压力建立，并且通过两个制动管路6与后轮制动器1连接。
[0053] 图3示意性地示出了根据本发明的车辆制动系统的第三实施例。第一实施例和第三实施例的相应部件用相同的附图标记来标示。第三实施例涉及具有单回路的液压式后桥制动单元和前桥上的能机电致动的轮制动器2的制动系统。能液压致动的后桥制动器1借助于踏板致动的主缸4被加载液压压力介质。为此目的，能液压致动的轮制动器1在中间连接有进入阀(电液控制调节单元9′的一部分)的情况下通过液压管路6与主缸4连接。在压力降低时，所引入的压力介质通过排放阀(同样是电液控制调节单元9′的一部分)排出到无压力的压力介质储备容器14中。根据该例，为了测定所引入的液压压力以及为了执行调节过程、例如防抱死调节，设有至少一个压力传感器。
[0054] 在该成本低廉的方案中，电液控制调节单元9′构造成ABS控制器(ABS：防抱死系统)，其具有用于后轮HR、HL的两个液压的进入阀和两个液压的排放阀，其中每个车轮各一个进入阀/排放阀。
[0055] ABS控制器9′与机电式前轮制动器2共同作用可实施当前的高端制动控制器的全部主要制动功能。因此，仅后轮HR、HL上的自主的压力建立是不可行的，但这在实际中作用并不大。
[0056] 在上述实施例中，主制动缸4有利地包括至少一个压力传感器或行程传感器以测定液压压力或活塞的行程。该信息直接地(例如通过直接连到电液控制调节单元9的信号导线)或间接地(例如通过连到至少一个机电式轮制动器2的信号导线以及通过连到电液控制调节单元9、9′的总线系统11)至少提供给电液控制调节单元9、9′，以例如提供给转差率控制装置。另外，该信息还可以被间接或直接地转送给至少一个机电式轮制动器2、特别是所有机电式轮制动器。
[0057] 根据本发明的另一个实施例，给机电式前轮制动器2传入至少一个信号，所述信号表示引入能液压致动的轮制动器1中的液压压力(例如通过电液控制调节单元9、9′中的压力传感器确定)的值或者是由驾驶员引入的液压压力(例如通过前压力传感器或通过主制动缸4中的活塞行程传感器确定)的值或者是制动踏板3的致动行程/角度的值。有利的是，所述信号被直接引入前轮制动器2(例如通过信号导线7)，由此，电子控制调节单元10即使在与电液控制调节单元9、9′失去通信时也能借助于所提供的信号独立地执行制动。
[0058] 根据该例，在机电式前轮制动器2之一失效时，第二机电式前轮制动器2仍在制动过程(正常制动和/或驻车制动)中起作用。
[0059] 根据该例，电液控制调节单元9、9′安装在车辆后部分中。由此使液压管路6的长度减小。
[0060] 用于电液的控制调节器9、9′的制动流体储备容器14有利地也安置在车辆后部分中。因此，可附加地节省车辆前部分中的结构空间。
[0061] 电液控制调节单元9可间接地或直接地驱控至少一个车辆制动灯。
[0062] 根据本发明的制动系统例如应用在电动车辆中，因为在电动车辆中原则上不存在用于制动助力的由
发动机产生的真空。
[0063] 而根据本发明的制动系统也可用作混合动力车辆(电动和内燃机驱动)的制动系统，因为在混合动力车辆中仅有时——即当内燃机运行时——提供由内燃机产生的真空。
[0064] 然而，根据本发明的制动系统也适用于具有至少一个用于驱动目的的内燃机的车辆。
