具有制动器失效检测的车辆制动系统的制作方法

本发明总体涉及车辆制动系统。车辆通常通过液压制动系统减速和停止。这些系统的复杂性各不相同，但基础制动系统通常包括制动踏板、串联主缸、布置在两个相似但分开的制动回路中的流体导管以及每个回路中的车轮制动器。车辆驾驶员操作制动踏板，该制动踏板连接到主缸。当踩下制动踏板时，主缸通过对制动液加压而在两个制动回路中产生液压力。加压流体行进通过两个回路中的流体导管以致动车轮处的制动缸以使车辆减速。

背景技术：

基础制动系统通常使用制动助力器，其向主缸提供力，辅助由驾驶员施加的踏板力。助力器可以是真空或液压操作的。典型液压助力器感测制动踏板的移动并产生加压流体，该加压流体被引入主缸。来自助力器的流体辅助作用在主缸的活塞上的踏板力，该活塞在与车轮制动器流体连通的导管中产生加压流体。因此，主缸产生的压力增加。液压助力器通常位于主缸活塞附近，并使用助力阀来控制施加到助力器的加压流体。

在不利条件下以受控方式制动车辆需要驾驶员精确地施加制动力。在这些条件下，驾驶员可能很容易施加过大的制动压力，从而导致一个或多个车轮锁死，导致车轮与路面之间的过度滑移。这种车轮锁死状态可能导致制动距离更大并可能失去方向控制。

制动技术的进展已经导致防抱死制动系统(abs)的引入。abs系统监测车轮旋转行为并选择性地施加和减轻相应车轮制动器中的制动压力，以便将车轮速度保持在选定的滑移范围内以实现最大制动力。虽然这种系统通常适于控制车辆的每个制动轮的制动，但是已经开发了一些系统用于仅控制多个制动轮的一部分的制动。

电子控制abs阀(其包括施加阀和释放阀)位于主缸和车轮制动器之间。abs阀调节主缸和车轮制动器之间的压力。通常，当启动时，这些abs阀以三种压力控制模式运行：压力施加、压力释放和压力保持。施加阀允许已加压制动液进入相应的车轮制动器以在施加模式期间增加压力，并且释放阀在释放模式期间从其相关的车轮制动器排放制动液。通过关闭施加阀和释放阀，来在保持模式期间使车轮制动压力保持恒定。

为了达到最大制动力，同时保持车辆稳定性，期望在前轴和后轴两车轮上实现最优的滑移水平。在车辆减速期间，在前轴和后轴上需要不同的制动力以达到期望的滑移水平。因此，制动压力应该在前制动器和后制动器之间成比例，以在每个轴上都实现最高的制动力。具有这种能力的abs系统，称为动态后配比(drp)系统，使用abs阀分别控制前轮和后轮上的制动压力，以在当前条件下动态地实现前轴和后轴的最佳制动性能。

制动技术的进一步发展已导致牵引控制(tc)系统的引入。通常，阀已被添加到现有abs系统中以提供制动系统，该制动系统在加速期间控制车轮速度。车辆加速期间车轮速度过快会导致车轮打滑和牵引力下降。电子控制系统感测这种情况并将制动压力自动施加到滑动车轮的轮缸上，以减少打滑并增加可用的牵引力。为了实现最佳的车辆加速度，即使主缸未被驾驶员致动，也使得已加压制动液可用于轮缸。

在车辆移动(诸如转弯)期间，产生可以减少车辆稳定性的动态力。车辆稳定性控制(vsc)制动系统借助于通过选择性制动致动来抵消这些力，从而改善车辆稳定性。这些力和其他车辆参数由传感器检测，该传感器用信号通知电子控制单元。电子控制单元自动操作压力控制装置，以调节施加到特定单个车轮制动器的液压量。为了达到最佳的车辆稳定性，必须始终能够快速获得大于主缸压力的制动压力。

也可用于再生制动刹车系统取回能量。在再生制动中使用电动机/发电机的电磁力，以将一部分制动扭矩提供给车辆来满足车辆的制动需求。制动系统中的控制模块与动力系控制模块通信，以在再生制动期间提供协调制动以及对车轮锁死和滑移状况的制动。例如，当车辆驾驶员在再生制动期间开始制动时，电动机/发电机的电磁铁能量将用于向车辆施加制动扭矩(即，用于向动力系提供扭矩的电磁阻力)。如果确定不再存在足够量的保存装置来保存从再生制动中回收的能量，或者如果再生制动不能满足驾驶员的要求，则将启动液压制动以完成驾驶员所要求的全部或部分制动动作。优选地，液压制动以再生制动混合方式操作，使得在电磁制动停止的情况下有效且不明显地拾取混合。期望车辆移动应该具有向液压制动的平滑过渡的变换，使得车辆驾驶员不会注意到该变换。

制动系统还可以包括自动制动功能，例如自适应巡航控制(acc)。在自动制动事件期间，各种传感器和系统监视车辆前方的交通状况并自动启动制动系统以根据需要使车辆减速。自动制动可以被构造为快速响应以避免紧急情况。制动系统可以在驾驶员不踩下制动踏板的情况下启动，或者即使驾驶员未能对制动踏板施加足够的压力也可以启动。

附图说明

图1是一个制动系统的第一实施例的示意图。

图2是图1的制动系统的活塞组件的放大示意图。

图3是用于在算法中使用来确定制动器失效的直方图数据的一个实例的图形表示。

图4是用于pv因子计算的pv特性的图形表示。

图5是流体沸腾pv特性的图形表示。

图6是比较正常制动与制动器失效事件期间的制动的制动踏板感觉曲线的图形表示。

具体实施方式

现在参照附图，在图1中示意性地示出了车辆制动系统的第一实施例中，该车辆制动系统总体上以附图标记10标注。制动系统10是一种液压制动系统，在其中操作来自源的流体压力以施加用于制动系统10的制动力。制动系统10可以适当地使用在地面车辆(诸如具有四个车轮的机动车辆)中。此外，如下所述，制动系统10可以设置有其他制动功能，例如防抱死制动(abs)和其他滑移控制特征，以有效地制动车辆。在制动系统10的所示实施例中，有四个车轮制动器12a、12b、12c和12d。车轮制动器12a、12b、12c和12d可以具有通过施加已加压制动流体而操作的任何合适的车轮制动结构。车轮制动器12a、12b、12c和12d可以包括例如安装在车辆上的制动卡钳，以接合与车轮一起旋转的摩擦元件(例如制动盘)，以实现相关车轮的制动。车轮制动器12a、12b、12c和12d可以与安装有制动系统10的车辆的前轮和后轮的任何组合相关联。示出了对角分离式制动系统，使得车轮制动器12a与左后轮相关联，车轮制动器12b与右前轮相关联，车轮制动器12c与左前轮相关联，而车轮制动器12d与右后轮相关联。作为垂直分离系统的替代，车轮制动器12a和12b可以与前轮相关联，而车轮制动器12c和12d可以与后轮相关联。

制动系统10包括制动踏板单元(总体上以附图标记14标注)、踏板模拟器16、柱塞组件(总体上以附图标记18标注)、和储液器20。储液器20保存和保持制动系统10的液压流体。储液器20内的流体优选保持在或约大气压下，但如果需要的话，该流体也可以保存在其它的压力下。制动系统10可以包括用于检测储液器20的液位的液位传感器(未示出)。注意，在图1的示意图中，导管线可以不被特定地绘制成通向储液器20，而是可以由导管末端表示并用t1、t2或t3标记，t1、t2或t3指示这些各种各样的导管连接到储液器20的一个或多个罐或部分。可替代地，储液器20可以包括多个单独的壳体。如下面将详细讨论的那样，制动系统10的柱塞组件18用作压力源，以在典型或正常制动应用期间向车轮制动器12a、12b、12c和12d提供所需要的压力水平。来自车轮制动器12a、12b、12c和12d的流体可以返回到柱塞组件18和/或转移到储液器20。

制动系统10包括电子控制单元(ecu)22。ecu22可以包括微处理器。ecu22接收各种信号，处理信号，并响应于所接收到的信号来控制制动系统10的各种电气部件的操作。ecu22可以连接到各种传感器，例如压力传感器、行程传感器、开关、车轮速度传感器和转向角传感器。ecu22还可以连接到外部模块(未示出)，用于接收与车辆的横摆率、横向加速度、纵向加速度有关的信息，例如用于在车辆稳定性操作期间控制制动系统10。另外，ecu22可以连接到仪表板，用于收集和供给与警告指示器(例如abs警告灯、制动液液位警告灯和牵引力控制/车辆稳定性控制指示灯)有关的信息。

制动系统10还包括第一隔离阀30和第二隔离阀32。隔离阀30和32可以是电磁致动三通阀。隔离阀30和32通常可操作到两个位置，如图1中示意性所示。第一隔离阀30和第二隔离阀32各自具有一个与输出导管34选择性流体连通的端口，该输出导管34通常与柱塞组件18的输出口连通，如下所述。第一隔离阀30和第二隔离阀32还包括当第一隔离阀30和第二隔离阀32未激励时分别与导管36和38选择性地流体连通的端口，如图1所示。第一隔离阀30和第二隔离阀32还包括分别与导管40和42流体连通的端口，其向车轮制动器12a、12b、12c和12d提供流体和从车轮制动器12a、12b、12c和12d提供流体。

在一个优选的实施例中，第一隔离阀30和/或第二隔离阀32可以被机械地设计成使得流动当处在它们的未激励位置时沿相反方向流动(从导管34分别向导管36和38流动)并且可以绕过阀30和32的常闭座。因此，尽管未示意性地示出三通阀30和32以指示该流体流动位置，但应注意阀设计可允许这种流体流动。这对于执行制动系统10的自诊断测试可能是有帮助的。

系统10还包括用于允许受控制动操作(如abs、牵引控制、车辆稳定性控制和再生制动混合)的各种电磁致动阀(滑移控制阀装置)。第一组阀包括第一施加阀50和与导管40流体连通的第一释放阀52，用于将从第一隔离阀30接收到的流体协同地供给车轮制动器12a，并用于协同地将来自车轮制动器12a的已加压流体释放到与储液器20流体连通的储液器导管53。第二组阀包括第二施加阀54和与导管40流体连通的第二释放阀56，用于将从第一隔离阀30接收到的流体协同地供给车轮制动器12b，并用于协同地将来自车轮制动器12b的已加压流体释放到储液器导管53。第三组阀包括第三施加阀58和与导管42流体连通的第三释放阀60，用于协作地将从第二隔离阀32接收到的流体供给车轮制动器12c，并用于将来自车轮制动器12c的已加压流体协同地释放到储液器导管53。第四组阀包括第四施加阀62和与导管42流体连通的第四释放阀64，用于将从第二隔离阀32接收到的流体协同地供给车轮制动器12d，并用于协同地将来自车轮制动器12d的已加压流体释放到储液器导管53。注意，在正常制动情况下，流体流过未激励打开的施加阀50、54、58和62。另外，释放阀52、56、60和64是优选处于它们的未激励关闭位置，以防止流体流动到储液器20。

制动踏板装置14被连接到制动踏板70，并且当驾驶员踩踏在制动踏板70上时由车辆驾驶员致动。制动传感器或开关72可以被连接到ecu22，以提供表示制动踏板70压下的信号。如下面将讨论的那样，制动踏板单元14可被用作已加压流体的备份源，以在制动系统10的某些故障状况下基本上代替从柱塞组件18的已加压流体的正常供应源。制动踏板单元14可以根据需要将导管36和38(其在正常制动应用期间在第一隔离阀30和第二隔离阀32处正常情况下是关闭的)中的已加压流体供给车轮制动器12a、12b、12c和12d。

制动踏板装置14包括一个壳体，在其中形成有多阶梯孔80，用于在其中可滑移地容纳各种圆柱形活塞和其它部件。该壳体可以形成为单个单元，或者包括联接在一起的两个或更多个单独形成的部分。输入活塞82、主活塞84和副活塞86可滑移地设置在孔80内。输入活塞82经由连杆臂76与制动踏板70连接。输入活塞82、主活塞84和副活塞86的向左移动，在某些条件下可能分别引起输入腔室92、主腔室94和副腔室96内的压力增加。制动踏板单元14的各种密封件以及壳体的结构和活塞82、84和86限定了腔室92、94和96。例如，输入腔室92通常限定在输入活塞82与主活塞84之间。主腔室94通常限定在主活塞84与副活塞86之间。副腔室96通常限定在副活塞86与由孔80形成的壳体的端壁之间。

输入腔室92经由导管100与踏板模拟器16流体连通，其原因将在下面说明。输入活塞82可滑移地设置在制动踏板单元14的壳体的孔80中。输入活塞82的外壁与唇形密封件102和安装在壳体中形成的凹槽中的密封件104接合。穿过活塞82的壁形成通道106(或多个通道)。如图1所示，当制动踏板单元14处于其静止位置时(驾驶员没有压下制动踏板70)，通道106位于唇形密封件102和密封件104之间。在该静止位置上，通道106允许输入腔室92和储液器20之间经由导管108进行流体连通。输入活塞82的足够向左移动(如图1所示)将促使通道106移过唇形密封件102，从而防止流体从输入腔室92流入导管108和储液器20。输入活塞82的进一步向左移动将使输入腔室92加压，从而促使流体经由导管100流入踏板模拟器16。当流体转移到踏板模拟器16时，踏板模拟器16内的模拟腔室110将扩大，从而促使活塞112在踏板模拟器16内移动。活塞112的移动压缩弹簧组件(示意性地表示为弹簧114)。弹簧114的压缩向车辆驾驶员提供反馈力，例如，其模拟驾驶员在传统真空辅助液压制动系统中对制动踏板70感觉到的力。踏板模拟器16的弹簧114可根据需要包括任何数量和类型的弹簧构件。例如，弹簧114可以包括低刚度和高刚度弹簧元件的组合，以提供非线性力反馈。模拟腔室110与导管100流体连通，而导管100与输入腔室92流体连通。螺线管致动式模拟器阀116定位在导管100内，以例如在制动踏板单元14用于向车轮制动器提供已加压流体源出故障期间，选择性地防止流体从输入腔室92流动到模拟腔室。与限流孔口120平行的止回阀118可以与导管100一起定位。踏板模拟器16的弹簧114可以容纳在与储液器20(t1)流体连通的非加压腔室122内。

如上所讨论的那样，制动踏板单元14的输入腔室92择性地经由导管108和形成在输入活塞82的通道106与储液器20流体连通。制动系统10可以包括可选模拟器测试阀130，其位于导管108内。模拟器测试阀130可以被电子地控制在打开位置(如图1所示)和动力关闭位置之间。在正常助力的制动应用期间或手动推动模式期间不一定需要模拟器测试阀130。在各种测试模式期间，模拟器测试阀130可被激励到关闭位置，以确定制动系统10的其他部件的正确操作。例如，模拟器测试阀130可被激励到关闭位置以防止经由导管108排放到储液器20中，使得制动踏板单元14中建立的压力可用于监测流体流动以确定是否通过制动系统10的各种部件的密封件发生泄漏。

制动踏板单元14的主腔室94经由导管38与所述第二隔离阀32流体连通。主活塞84可滑移地布置在制动踏板单元14的壳体的孔80中。主活塞84的外壁与唇形密封件132和安装在壳体中形成的凹槽中的密封件134接合。穿过主活塞84的壁形成一个或多个通道136。当主活塞84处于其静止位置时，通道136位于唇形密封件132和密封件134之间，如图1所示。注意，在静止位置上，唇形密封件132恰好位于通道136的左侧一点点，从而允许主腔室94和储液器20之间的流体连通。

在制动踏板单元14的副腔室96经由导管36与第一隔离阀30流体连通。该副活塞86可滑移地布置在制动踏板单元14的壳体的孔80。副活塞86的外壁与唇形密封件140和安装在壳体中形成的凹槽中的密封件142接合。穿过副活塞86的壁形成一个或多个通道144。如图1所示，当副活塞86处于其静止位置时，通道144位于唇形密封件140和密封件142之间。注意，在静止位置上，唇形密封件140恰好位于通道144的左侧一点点，从而允许副腔室96和储液器20(t2)之间的流体连通。

如果需要，主活塞84和副活塞86可以以在其间有受限移动的方式机械地连接。主活塞84和副活塞86的机械连接防止了主活塞84和副活塞86之间的大间隙或距离，并且防止了必须在相对大的距离上推进主活塞84和副活塞86，而不在非故障回路中增加压力。例如，如果制动系统10处于手动推动模式并且在相对于副活塞86的输出回路中(例如在导管36中)的流体压力遭受到损失，则副活塞86由于主腔室94内的压力而被迫使沿着向左方向或偏置在向左方向上。如果主活塞84和副活塞86没有连接在一起，则副活塞86将自由地行进到其最左侧的位置(如图1所示)，并且驾驶员将不得不将踏板70压下一段距离以补偿对于这种行程损失。然而，因为主活塞84和副活塞86连接在一起，所以防止了副活塞86的这种移动，并且在这种类型的故障中发生相对小的行程损失。可以使用主活塞84和副活塞86之间的任何合适的机械连接。例如，如图1示意性所示，副活塞86的右手端可以包括向外延伸的凸缘，该凸缘延伸到形成在主活塞84的内壁中的凹槽中。该凹槽的宽度大于凸缘的宽度，从而在主活塞84和副活塞86之间相对于彼此提供相对小的行程。

制动踏板装置14可以包括输入弹簧150，其通常设置在输入活塞82与主活塞84之间。另外，制动踏板单元14可以包括主弹簧(未示出)，其设置在主活塞84与副活塞86之间。副弹簧152可以被包括并设置在副活塞86和孔80的底壁之间。输入弹簧、主弹簧和副弹簧可以具有任何合适的构造(例如笼式弹簧组件)，用于在一定方向上在彼此远离地偏置活塞并且还将活塞适当地定位在制动踏板单元14的壳体内。

制动系统10还可以包括与导管36流体连通的压力传感器156，用来检测副压力腔室96内的压力，并用于将指示压力的信号传送到ecu22中。此外，制动系统10还可以包括与导管34流体连通的压力传感器158，用于传送指示柱塞组件18的输出口处的压力的信号。

如图2示意性所示，柱塞组件18包括一种壳体，其中形成有多阶梯孔200。孔200包括第一部分202和第二部分204。活塞206可滑移地设置在孔200内。活塞206包括连接到较小直径中心部分210的扩大端部208。活塞206具有连接到滚珠丝杠机构(总体上用附图标记212标注)的第二端211。滚珠丝杠机构212设置成在壳体的孔200内在向前方向(观察图1和2时向左方向)和向后方向(观察图1和2时向右方向)两者上，沿着由孔200限定的轴线赋予活塞206的平移或线性移动。在所示的实施例中，滚珠丝杠机构212包括可旋转地驱动螺杆轴216的马达214。活塞206的第二端211包括螺纹孔220，并用作滚珠丝杠机构212的从动螺母。滚珠丝杠机构212包括多个球222，其保持在形成于螺杆轴216中的螺旋滚道223和活塞206的螺纹孔220内以减小摩擦。尽管相对于柱塞组件18示出并描述了滚珠丝杠机构212，但是应该理解，可以使用其他合适的机械线性致动器来赋予活塞206的移动。还应该理解的是，尽管活塞206用作滚珠丝杠机构212的螺母，但活塞206可以构造成用作滚珠丝杠机构212的螺杆轴。当然，在这种情况下，螺杆轴216将被构造为用作其中形成有内部螺旋滚道的螺母。活塞206可以包括与形成在柱塞组件18的壳体中的配合结构接合的结构(未示出)，以在螺杆轴216围绕活塞206旋转时防止活塞206旋转。例如，活塞206可以包括向外延伸的花键或突片(未示出)，其设置在形成于柱塞组件18的壳体中的纵向延伸的凹槽(未示出)内，使得突片在凹槽内随着活塞206在孔200中行进而滑动。

如将在下面所讨论的那样，柱塞组件18优选地构造为当活塞206在向前和向后两个方向上移动，向导管34提供压力。柱塞组件18包括安装在活塞206的扩大端部208上的密封件230。密封件230随着活塞206在孔200内移动而与孔200的第一部分202的内圆柱表面可滑移地接合。密封件234和密封件236安装在形成于孔200的第二部分204中的凹槽中。密封件234和236可滑移地与活塞206的中心部分210的外圆柱表面接合。第一压力腔室240通常由孔200的第一部分202、活塞206的扩大端部208和密封件230限定。环形第二压力腔室242(通常位于活塞206的扩大端部208的后面)通常由孔200的第一部分202和第二部分204、密封件230和234以及活塞206的中心部分210限定。密封件230、234和236可具有任何合适的密封件结构。

虽然柱塞组件18可以构造为任何合适的尺寸和布置，但在一个实施例中，第一压力腔室240的有效液压面积，比环形的第二压力腔室242的有效液压面积大。第一压力腔室240通常具有对应于活塞206的中心部分210的直径(密封件234的内径)的有效液压面积，因为随着活塞206沿向前方向推进，流体通过导管254、34和243转移。第二压力腔室242通常具有对应于孔200的第一部分202的直径减去活塞206的中心部分210的直径的有效液压面积。该构造提供了在活塞206正在向后移动的向后冲程中，马达214需要较小的扭矩(或功率)以保持与其向前冲程相同的压力。除了使用较少的动力之外，马达214还可以在活塞206的向后冲程期间产生较少的热量。在驾驶员长时间踩压踏板70的情况下，可以操作柱塞组件18以对活塞206施加向后冲程来防止马达214过热。

柱塞组件18优选包括传感器(示意性地示出为附图标记218)，用于检测活塞206在孔200内的位置。传感器218与ecu22通信。在一个实施例中，传感器218可以检测活塞206(或者可选地，嵌入有活塞206的金属或磁性元件)的位置。在替代实施例中，传感器218可以检测马达214和/或滚珠丝杠机构212的其他部分的旋转位置，其指示活塞206的位置。传感器218可位于任何所需位置。

活塞组件18的活塞206包括形成于其中的通道244。通道244限定了第一端口246，该第一端口246延伸穿过活塞206的外圆柱形壁并且与副腔室242流体连通。通道244还限定了第二端口248，其延伸穿过活塞206的外圆柱形壁并且与位于密封件234和236之间的孔200的一部分流体连通。第二端口248与一导管249流体连通，而该导管249与储液器20(t3)流体连通。当处于静止位置时，如图2所示，压力腔室240和242经由导管249与储液器20流体连通。这有助于确保正确释放柱塞组件18的输出口处以及压力腔室240和242自身内的压力。在活塞206从其静止位置开始向前移动之后，端口248将移动经过唇形密封件234，从而关闭压力腔室240和242与储液器20的流体连通，进而允许压力腔室240和242随着活塞206进一步移动时而产生压力。

返回参照图1，制动系统10还包括第一柱塞阀250和第二柱塞阀252。第一柱塞阀250优选为螺线管致动式常闭阀。因此，在未激励状态下，第一柱塞阀250处于关闭位置，如图1所示。第二柱塞阀252优选为螺线管致动式常开阀。因此，在未激励状态下，第二柱塞阀252处于打开位置，如图1所示。在第二柱塞阀252内可布置止回阀，使得当第二柱塞阀252处于其关闭位置时，流体仍可沿从第一输出导管254(从第一压力柱塞组件18的腔室240)到通向隔离阀30和32的导管34的方向流过第二柱塞阀252。注意，在柱塞组件18的活塞206的向后冲程期间，可以在第二压力腔室242中产生压力以输出到导管34。

通常，第一柱塞阀250和第二柱塞阀252被控制成允许柱塞组件18的输出口处的流体流动并允许在需要时通过柱塞组件18排放到储液器20(t3)。例如，第一柱塞阀250可以在正常制动事件期间被激励到其打开位置，使得第一柱塞阀250和第二柱塞阀252都打开(这可以降低操作期间的噪音)。优选地，在发动机运转时的点火循环期间第一柱塞阀250几乎总是被激励。当然，第一柱塞阀250可以有意地移动到其关闭位置，例如在产生柱塞组件18的向后冲程的压力期间。当柱塞组件18的活塞206在其向前冲程中操作以使流动最大化时，第一柱塞阀250和第二柱塞阀252优选处于其打开位置。当驾驶员释放制动踏板70时，第一柱塞阀250和第二柱塞阀252优选保持在其打开位置。注意，该流体可以流过关闭的第二柱塞阀252内的止回阀，以及取决于柱塞组件18的活塞206的行进方向，而流过储液器20的止回阀258。

可能期望将第一柱塞阀250构造成具有在其处于其打开位置时穿过其中的较大孔口。第一柱塞组件250的较大孔口有助于提供穿过其中的便捷流动路径。与第一柱塞阀250相比，第二柱塞阀252可以在其打开位置上设置有小得多的孔口。这样做的一个原因是，有助于防止柱塞组件18的活塞206在发生因流体通过第一输出导管254冲入柱塞组件18的第一压力腔室240而引起的故障事件时，被快速向后驱动，从而防止对柱塞组件18的损坏。由于流体在流过相对小的孔口时受到限制，所以当一些能量被转换成热量中时会发生耗散。因此，孔口应该具有足够小的尺寸，以便有助于防止在制动系统10发生故障时(例如，当马达214失去动力并且导管34内的压力相对较高时)，柱塞组件18的活塞206突然发生灾难性的向后驱动。如图2所示，柱塞组件18可以包括可选的弹簧构件(例如弹簧垫圈277)，以辅助缓冲活塞206的这种快速向后驱动。弹簧垫圈277还可以辅助缓冲活塞206当它接近孔200内其最缩回位置附近的静止位置时，以任何这样的速度移动。图2示意性地示出了弹簧垫圈277位于扩大端部208与形成在第一部分202和第二部分204之间的孔200中的肩部279之间。弹簧垫圈277可以具有任何合适的构造，其当随着活塞206向后移动而与活塞206接触时偏转或压缩。例如，弹簧垫圈277可以具有金属锥形弹簧垫圈的形式。替代地，弹簧垫圈277可以具有波形弹簧的形式。虽然弹簧垫圈277被示出为安装在柱塞组件18的孔200内，但弹簧垫圈277可替代地被安装在活塞206上，使得弹簧垫圈277随活塞206移动。在这种构造中，弹簧垫圈277当活塞206充分向右移动时，将与肩部279接合并压缩。

第一柱塞阀250和第二柱塞阀252提供用于在正常制动操作期间，在柱塞组件18的压力腔室240和242之间的开放并行路径。尽管单个开放路径可能就足够了，但具有第一柱塞阀250和第二柱塞阀252的优点在于第一柱塞阀250可以提供通过其相对大的孔口的便捷流动路径，而第二柱塞阀252可以在某些故障状态期间(当第一柱塞阀250未激励到其关闭位置时)提供受限孔口路径。

在一个典型或正常制动操作期间，制动踏板70被车辆驾驶员压下。在制动系统10的优选实施例中，制动踏板单元14包括一个或多个行程传感器270(用于冗余)，用于产生传送到ecu22的信号，该信号表示制动踏板单元14的输入活塞82的行程长度。

在正常制动操作期间，柱塞组件18被操作来向导管34提供用于致动车轮制动器12a、12b、12c和12d的压力。在某些驾驶状态下，ecu22与车辆的动力系控制模块(未示出)和其他额外制动控制器通信，以在高级制动控制方案(例如防抱死制动(ab)、牵引力控制(tc)、车辆稳定性控制(vsc)和再生制动混合)期间提供协调制动。在正常制动应用期间，来自制动踏板单元14的已加压流体的流动(通过压下制动踏板70而产生)被转移到踏板模拟器16中。模拟器阀116被致动以使流体从输入腔室92转移通过模拟器阀116。注意，模拟器阀116在图1中以其激励状态示出。因此，模拟器阀116是常闭电磁阀。还要注意，一旦输入活塞82中的通道106移动经过密封件104，就会关闭从输入腔室92到储液器20的流体流动。

在正常制动事件的持续时间期间，模拟器阀116优选保持打开。同样在正常制动操作期间，隔离阀30和32被激励到副位置，以防止流体分别从导管36和38流过隔离阀30和32。优选地，隔离阀30和32在点火循环的整个持续时间内(例如当发动机正在运行而不是被激励和未被激励来帮助最小化噪声时)被激励。注意，主活塞84和副活塞86分别由于它们的通道136和144(它们分别被定位在唇形密封件132和140之外)而不与储液器20流体连通。防止流体流过隔离阀30和32，液压地锁闭制动踏板单元14的主腔室94和副腔室96，从而防止主活塞84和副活塞86的进一步移动。

通常期望维持隔离阀30和32在正常制动模式期间被激励，以确保例如在由驾驶员释放制动踏板70期间通过柱塞组件18向储液器20排放流体。如图1中最佳所示，形成在柱塞组件18的活塞206中的通道244允许这种排放。

在正常制动操作期间，虽然踏板模拟器16因制动踏板70的下压而致动，但柱塞组件18也可以由ecu22致动以提供对车轮制动器12a、12b、12c和12d的致动。操作柱塞组件18以向车轮制动器12a、12b、12c和12d提供与驾驶员踩下制动踏板70而由制动踏板单元14产生的压力相比，所需要的压力水平。电子控制单元22致动马达214以使螺杆轴216沿第一旋转方向旋转。螺杆轴216沿第一旋转方向的旋转使活塞206沿向前方向前进(当观察图1和图2时为向左)。活塞206的移动导致第一压力腔室240中的压力增加，并且流体流出第一压力腔室240并进入导管254。流体可以经由打开的第一柱塞阀250和第二柱塞阀252流入导管34。请注意，允许流体随着活塞206沿前进方向推进而经由导管243流入第二压力腔室242。来自导管34的已加压流体通过隔离阀320和322被引导至导管40和42中。来自导管40和42的已加压流体可以通过打开的施加阀50、54、58和62被引导至车轮制动器12a、12b、12c和12d，而释放阀52、56、60和64保持关闭。当驾驶员抬起或释放制动踏板70时，ecu22可以操作马达214以使螺杆轴216沿第二旋转方向旋转，从而使活塞206缩回以从车轮制动器12a、12b、12c和12d中抽出流体。活塞206缩回的速度和距离基于由传感器218检测到的驾驶员释放制动踏板70的要求。在某些条件下，来自车轮制动器12a、12b、12c和12d的已加压流体可以辅助向后驱动滚珠丝杠机构212，使活塞206朝向其静止位置移回。

在一些情况下，柱塞组件18的活塞206可在壳体孔200内达到其全冲程长度，并且仍然期望将额外助力传递到车轮制动器12a、12b、12c和12d。柱塞组件18是双作用柱塞组件，使得其被构造成当活塞206向后(向右)或沿向反方向行进时向导管34提供助力。这具有优于传统柱塞组件的优点，传统柱塞组件首先需要使其活塞回到其静止或缩回位置，然后再次推进活塞以在单个压力腔室内形成压力。例如，如果活塞206已经达到其全冲程并且仍然需要额外助力，则将第二柱塞阀252激励至其关闭的止回阀位置。第一柱塞阀250未激励至其关闭位置。电子控制单元22沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向致动马达214，以使螺杆轴216沿第二旋转方向旋转。螺杆轴216沿第二旋转方向的旋转使活塞206沿向后方向缩回或移动(当观察图1和2时是向右)。活塞206的移动导致第二压力腔室242中的压力增加，并且使流体流出第二压力腔室242并进入导管243和导管34。来自导管34的已加压流体通过隔离阀30和32被引导至导管40和42中。可以将来自导管40和42的已加压流体通过打开的施加阀50、54、58和62引导至车轮制动器12a、12b、12c和12d，同时释放阀52、56、60和64仍然处于关闭。ecu22还可以按照与活塞206的向前冲程期间类似的方式，选择性地致动施加阀50、54、58和62以及释放阀52、56、60和64以分别向车轮制动器12a、12b、12c和12d提供期望的压力水平。当在柱塞组件18的加压向后冲程期间驾驶员抬起或释放制动踏板70时，第一柱塞阀250和第二柱塞阀252优选地操作到其打开位置，尽管一般来说仅打开阀250和252之一就足够了。注意，当过渡到滑移控制事件之外时，理想的情况是使活塞206的位置和柱塞组件18内的移位量与车轮制动器12a、12b、12c和12d内的给定压力和流体体积精确相关。然而，当相关性不精确时，流体可以经由止回阀258从储液器20抽出到柱塞组件18的腔室240中。

在制动事件期间，ecu22能够选择性地致动施加阀50、54、58和62和释放阀52、56、60和64，以分别向车轮制动器提供期望的压力水平。ecu22还可以通过柱塞组件18结合施加阀和释放阀的一般操作在abs、drp、tc、vsc、再生制动和自动制动事件期间控制制动系统10。即使车辆的驾驶员没有踩下制动踏板70，ecu22也可以操作柱塞组件18以提供引导至车轮制动器的已加压流体源，例如在自动车辆制动事件期间。

在部分制动系统10损失电功率的情况下，制动系统10提供手动推过或手动施加，使得制动踏板单元14可以提供相对较高的压力流体给导管36和38。在发生电气故障期间，柱塞组件18的马达214可能停止操作，从而不能从柱塞组件18产生加压的液压制动液。隔离阀30和32将在其位置穿梭(或保持)，以允许流体从导管36和38流动到车轮制动器12a、12b、12c和12d。模拟器阀116穿梭到其关闭位置，以防止流体从输入腔室92流出到踏板模拟器16。在手动推过施加期间，输入活塞82、主活塞84和副活塞86将向左推进，使得通道106、136、144将分别移动经过密封件102、132和140，以防止流体从它们各自的流体腔室92、94和96流动到储液器20，从而对室92、94和96加压。流体分别从腔室94和96流入导管38和36，以致动车轮制动器12a、12b、12c和12d。

制动系统10的固有设计允许ecu22在传感器的辅助下能够检测各种制动状况，并相应地提醒驾驶员。例如，制动系统10可以构造成检测制动器失效的出现并改变制动踏板感觉以警告驾驶员有什么不对劲。例如，可以改变制动踏板感觉，使得驾驶员的脚需要更大的制动踏板70的下压行程以在非制动器失效事件期间获得相同的制动力。制动踏板感觉的这种改变可以警告驾驶员制动系统10正在经历诸如制动器失效之类的问题。

制动器失效可以被定义为车辆车轮制动器内的制动功率的暂时降低。制动器失效通常发生在制动片和制动转子由于热量累积而不再在其间产生足够的相互摩擦时。显然，这会导致意外的制动系统行为。通常，制动片设计成在某些工作温度下工作，并且如果在该操作窗口之外使用，则相应的车轮制动器将表现不佳。在诸如高车辆载荷条件、高速条件或陡峭的高山下降条件之类的各种条件下可以产生这种异常高的热量。由于制动片过热时发生制动器失效，所以这种现象通常只是暂时的，并且一旦制动器冷却，制动性能通常会恢复。然而，在制动器失效事件期间，通常期望向驾驶员警告这种情况，以便他们可以相应地采取措施，有助于稍后减少车轮制动器内的热量累积。

关于制动系统10中，相比于传统制动系统，应当考虑用于检测并向驾驶员警告制动器失效的不同策略。例如，在制动系统10中，可以改变、掩盖通过制动踏板70对制动系统10的健康状况的直接反馈，甚至使其不出现。与传统制动系统相比，制动系统10的正常操作中的整个制动踏板行程显著减小。

在传统制动系统中，驾驶员能够通过体验在踏板力/行程/减速关系的改变而获得关于制动器失效的信息。然后，驾驶员能够通过施加更大的力并且调整到更长的踏板行程直至其最大来直接进行补偿。然而，对于制动系统10，制动系统10可能会导致(1)损失输出和(2)如果不加以控制，即如果制动系统10不受控制则在失效制动期间顺应性增加，以补偿驾驶员踏板感觉行为的检测和变化。制动压力输出的损失可以引起额外踏板力和行程，使得驾驶员将更深地推入踏板行程以施加更高的压力来实现其期望的车辆减速。由于制动系统10的力/行程特性是固定的，因此踏板将保持对驾驶员“坚固”。驾驶员可以继续推进更深，直到达到踏板行程的终点，从而施加最大压力。由于制动系统10优选地是关于压力的闭环系统，因此制动系统10最终将补偿顺应性增加。由于在需要补充制动系统10之前存在可用的固定流体体积，所以如果在诸如abs之类的高级制动事件期间顺应性增长足够大，则驾驶员将经历更多补充。这种顺应性增加可能是令人担忧的，因为驾驶员几乎没有直接的踏板感觉差异。因此，期望提供一种综合策略来处理制动系统10的性能并发出所需要的警告。

尽管存在将制动器热模型用于传统制动系统中，但如果它被用作唯一手段向驾驶员提供通知，会不正确地理解跑道使用或挂车牵引。因此，优选制动器输出和系统顺应性与制动器热模型一起被持续监控，以检测已失效制动器。关于制动系统10的制动器失效策略通常有三个主要因素：(1)自适应基准，(2)制动器失效因子，以及(3)驾驶员通知和缓解。

对于自适应基准，优选建立压力输出(output)基准和压力-体积(pv)基准，以便监测机制来相对地比较制动系统10对的性能。由于多种原因，制动系统10的特性在车辆的使用寿命期间可能改变。因此，固定和标称基准不应该用于监测由已失效制动器引起的output或pv的显著变化。因此，应建立和利用自适应基准脉谱图。在优选的操作中，如果热模型确认制动器温度处于正常操作范围内，则在每个点火循环之后调整脉谱图。在足够高的温度下，将停止脉谱图学习，并且最后已知的良好脉谱图将用作该点火循环的基准。

在优选的方法中，基准脉谱图通过将在不同压力点的车辆减速度和助力系统体积保存成直方图来建立。整齐地预先定义压力点。优选地，捡取它们来在制动期间覆盖宽压力范围。例如，点可以是10巴、15巴、20巴、25巴、30巴、35巴、50巴和100巴。这可以称为八点基准表。如果满足学习条件(如下所述)，则每当存在助力制动压力时，搜索算法寻找预定压力点。如果当前助力压力处于其中一个点的±0.2巴范围内，则相应地将当前车辆减速度或体积数据学习到其脉谱图中。为了提供准确的基准并缩短学习周期，优选将最后已知的基准脉谱图保存在非易失性随机存取存储器(nvram)中，并且将用作每个新的点火循环的起始点。对于制造好的新车辆，每个脉谱图可能有一组默认基准点。

选择学习压力点如此广泛的一个可能的缺点是，一些点可以几乎从来不会学习到，例如100巴点。在高压下，基准将变得不太准确。幸运的是，已经发现测试数据表明，该脉谱图仅在当温度升高时整个压力范围内没有太大偏差量变化的情况下向上或向下偏移。该特性使得能够投影到未学习压力点的调整基准。该算法计算每个压力点的学习值和默认基准值之间的偏差量。然后，算法对所有偏差量进行加权，并将它们相加作为最终总偏差量。一个点被学习的次数越多，添加到公式中的偏差量就越大。在一个示例中，15巴点已被学习20次，而其他每个点已被学习10次。15巴偏差量为2，其他的偏差量为1。那么总的学习次数为10×7+20＝90。15巴点加权20/90×100％＝22.22％，而其他每个点加权10/90×100％＝11.11％。因此，最终偏差量可以确定为2×22.22％+1×11.11％×7＝1.22。那些从未学习过的点的最终基准将被偏移1.22。

直方图的功能表示一种特殊的过滤器。它特别适用于慢速学习算法，因为最新值不被用作最可靠的。例如，在图3中示出了直方图的图形或图片。直方图的主要数据是图3中所示的阵列。图3还说明了如何解释给定的直方图点(单元数、最小值和最大值)。对于制动器失效基准学习，重要性是直方图数据的平均值，其使用以下公式计算：

对于创建pv基准表中，存在优选应该首先满足的各种条件。这些条件可以被视为启动条件。这些条件之一是，压力梯度应小于约30巴/秒。不应该在制动系统10经历动态事件时建立基准。例如，由于制动系统10内的孔口效应，这可能是不期望的。相对大的压力梯度是制动系统10正在经历动态事件的良好指示。应该在创建pv基准表之前首先满足的另一个条件是，压力梯度应该大于约-3巴/秒。制动系统10的特性使得在压力释放期间难以计算体积。此外，滑移控制不应该该是有效的。在滑移控制下，释放阀52、56、60、64可以打开，并且转移到储液器20中的流体体积可能难以建模。通常也没有必要在这些事件期间学习pv值。应该满足的另一个条件是，车轮制动器温度应小于约250℃。pv特性随制动器温度而变化。优选的是，仅应在正常操作温度下建立基准。另一个条件是不应该检测到制动器失效。

一旦启动了学习，八个点基准表从直方图取出平均值，并且将它们保存在nvram中。同时，建立pv阈值。现在，在给定助力压力下，可以从基准表中查找产生该压力所需要的流体体积。那么该体积变为体积阈值。

对于创建减速度基准表，也存在优选应该首先满足的各种条件。这些条件之一是车速应该快于约4米/秒。压力梯度也应小于约30巴/秒，因为不应该在车辆或制动系统处于动态事件时建立基准。压力梯度应大于约-3巴/秒。在压力释放期间不考虑车辆减速度与压力的关系。此外，滑移控制不应该是有效的。此外，助力压力应大于约15巴。在启动学习以避免车辆在制动事件开始时的初始俯仰力矩之前，系统中应该存在一些压力。另外，车轮制动器温度应小于约250℃。另一个条件是不应该检测到制动器失效。

类似于pv基准表，在每个制动事件期间建立减速度基准表中的压力。现在，在给定助力压力下，可以从基准表中查找减速度阈值。使用的减速度数据可以称为“制动器产生的减速度”。这种“由制动器产生的减速度”信号由制动系统10(例如由ecu22)提供以用于abs目的。这消除了诸如轮胎滚动阻力、空气阻力、发动机阻力等因素，以计算仅由制动系统产生的减速度。使用此信号的一个好处是将噪声因素排除在公式之外，并在压力和减速度之间建立可靠的基准。

对于制动器失效因子，失效引起的制动系统性能的下降由在一个百分比值的失效因子表示。通常有两个部件有助于总失效因子。第一个部件是输出，第二个部分是顺应性。每个人通过比较当前性能与基准脉谱图来计算他们自己的失效因子。这两个因子将作为总失效因子混合。该pv因子测量在制动事件中的流体体积增量，并且计算百分比的变化因子，其被计算如下：

因子＝((测量体积-体积阈值)/最大误差阈值)*100％。“测量体积”是当前消耗的流体体积。如上所述，“体积阈值”指的是以上解释过的体积阈值。“最大误差阈值”是高温期间允许的最大pv增长。当前转子温度约为600℃时，这被修整成使得因子为100％。显然，使用该公式，pv因子可以超过100％。因为没有上限，所以它可如下所述那样用于监测制动液是否沸腾。

现在参照图4，讨论pv因子计算的一个示例。为了计算400℃时的pv因子，可以使用40巴压力作为示例。根据上面的公式：

pv因子＝((11-7.5)/7)*100％＝50％。

用于计算减速因子的这种机构优选与用于pv因子的那种相同，但增加了把减速因子限制到100％。优选地，优选具有针对减速因子的低通滤波器，以消除由悬架移动引起的噪声，从而仅考虑稳定状态。

如果在制动转子和片温度长时间保持为高，则热量可以引入或传导到卡钳并使流体最终沸腾。当发生这种情况时，制动系统10的顺应性将急剧增加。图5的曲线图示出了制动系统10在不同条件下的pv特性。制动液沸腾的检测通常有两个标准。第一个标准是制动温度应该高于最小失效启动温度，已经发现该温度约为400℃。第二个标准是pv因子应该保持大于135％约1秒。基于图5的曲线图中的数据，可以在流体沸腾期间计算pv因子为约140％。伴随着显著的系统顺应性增加的高制动温度表明流体沸腾。一旦检测到流体沸腾，就可以确定制动系统10处于制动器失效的“第二阶段”(如下所述)。在此阶段，优选限制车辆的最高速度。

制动热模型通过考虑诸如车辆速度、制动压力、环境温度之类的因素来估计制动转子温度。把最高平均轮轴温度作为用于制动器失效检测的最低启动阈值(约400℃)。

总体制动器失效因子是最终触发失效检测的因子。对pv因子和减速因子进行加权，然后将它们相加，以百分比形式确定最终制动器失效因子，来表示失效水平和性能变化。通常，总因子越高，制动器失效越严重。总体制动器失效因子用下式计算：

因子＝a*pv因子+(100％-a)*减速因子。

“a”是以百分比形式测量的加权常数。该常数取决于制动片的材料特性。例如，在一些制动片中，随着温度的升高，输出损失可能会很大。虽然其他制动片材料可以承受一致的输出，但是顺应性的增加相对较大。优选地，校准该因子以使得对制动性能具有更多影响的那个因子被加权更多。例如，在大型卡车或suv平台上，顺应性可能会随着温度的升高而持续增加，而输出几乎没有变化。在这种情况下，“a”可以校准到85％，以进行最终的失效因子计算。

制动器失效通常不是需要尽可能快检测到的事情。这种现象发展得非常缓慢，而且通常消失也会很缓慢。优选地，仅当制动系统10和车辆都处于稳定状态时才启动检测。优选满足某些条件来启动检测。例如，这些条件包括车速高于约4m/秒并且制动系统10未正在经历滑移控制事件。另外，压力梯度应小于约300巴/秒且大于约-3巴/秒。此外，助力压力应大于约15巴/秒。

制动器失效的“第一阶段”可以被定义为这样一个时期：在其中制动器发热，并且存在由于高温而性能降低但不是显著下降的标志，且存在硬件损坏的可能性非常小。除了上面讨论的总体制动器失效检测启动条件之外，制动器失效的第一阶段的进入标准应该包括最大轴平均制动器热温度超过约400℃并且制动器失效因子高于45％持续约800毫秒。当然，不应该达到制动器失效的“第二阶段”。

制动器失效的“第二阶段”可以被定义为制动系统处于过热并且性能已经显著降低的时期。如果制动系统在此当前状态下保持一段时间，则可能会损坏硬件。因此，在确定已达到第二阶段时，应在相对短的时间内采取对策。制动器失效的第二阶段的进入标准应包括最大轴平均制动器热温度超过约400℃并且制动器失效因数在90％以上约800毫秒。如果检测到制动液沸腾，则可以超越上述标准，而立即触发制动器失效的第二阶段。

制动器失效的各个阶段可以在确定满足一定条件时复位。例如，如果最大轴平均制动器热温度低于250℃，则可以重置制动器失效的各个阶段。可选地或另外地，例如，如果pv因数小于约40％和/或减速因子小于约30％，则可以重置制动器失效的各个阶段。在这些条件下500毫秒之后，可以重置失效检测。然而，特殊情况可能是在循环点火期间。如果驾驶员在制动器失效的任何阶段后停止车辆并且进入点火循环，则失效检测可以在第一失效阶段自动开始新的点火循环。在制动器失效的第二阶段的情况下，在某些情况下，例如在高速公路行驶期间，总是限制车速可能被认为是不安全的。然而，该系统可以被配置成能够在上述标准即使在新的点火循环中也匹配的情况下返回到第二阶段。

当进行制动器失效检测时，将这一状态通知驾驶员并相应可能地控制制动系统10通常是可取的。在失效状态下，目的是在制动系统10的约束下尽可能多地向驾驶员提供制动器失效的传统反馈。例如，在超过失效因子和热阈值之后，制动系统10的ecu22可以通过驾驶员信息中心(dic)的显示消息通知驾驶员它们正在达到制动系统的极限。另外，制动系统10可改变踏板感觉以警告驾驶员。可选地，如果驾驶员未能采取措施来减少制动器的输入，则可以限制车辆速度来强迫降低作为最后手段。

在检测到第一失效阶段时，驾驶员应该受到警告并且改变制动踏板行程与压力曲线，以模拟如在传统的制动系统中那样的“失效感觉”，使得需要进一步推动制动踏板70来达到相同量的压力。还可能存在带有可选铃声或其他声音警告的dic消息，以进一步提醒驾驶员。在图6中示出了制动踏板感觉曲线的示例，其示出了正常踏板行程与压力曲线和失效踏板行程与压力曲线之间的比较。在检测到第二失效阶段时，制动踏板行程与压力曲线保持由制动系统10改变，并且可以发送提醒dic消息。另外，车速可以限制到最大速度，例如70kph。

关于制动系统10的各种阀，这里使用的术语“操作”或“正在操作”(或“致动”、“移动”，“定位”)可能不一定是指激励阀的螺线管，而是指放置或允许阀处于所需位置或阀状态。例如，通过简单地允许阀保持在其未激励的常开状态，可以将螺线管致动的常开阀操作到打开位置。将常开阀操作到关闭位置可以包括激励螺线管以移动阀的内部结构来阻塞或阻止流体通过其流动。因此，术语“操作”不应该被解释为意味着将阀移动到不同的位置，也不应该意味着总是激励阀的相关螺线管。

已经以其优选实施例示出说明并图示了本发明的原理和操作模式。然而，必须理解的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以不同于具体解释和说明的方式实施本发明。