制动系统和具有制动系统的车辆的制作方法

车辆装置的制造及其改造技术1.本发明涉及一种用于车辆的制动系统，所述制动系统具有：制动踏板；位置传感器单元，所述位置传感器单元用于确定关于车辆的制动踏板的调整行程和/或枢转角度的位置数据；以及力传感器单元，所述力传感器单元用于确定关于操纵所述制动踏板所用的操纵力的力数据。本发明还涉及一种具有这样的制动系统的车辆。背景技术：2.由于机动车的动力传动系的增加的电气化以及由于排气要求提高，有必要开发产生制动作用的新的可行方案。当前的制动系统已经这样设计，使得不再基于真空地增强制动作用，而是伺服电气地增强制动作用。然而在此始终还产生对制动作用的机械作用。也就是说，即使在制动力增强器失效时也可以通过压下制动踏板来实现制动作用。3.现在，应当如下进一步开发下一代的系统，使得完全将驾驶员的制动指令以及制动作用解耦，如这也已经在当今的加速踏板中已知的那样。因为相对于加速踏板，从制动踏板的安全性的角度来看要求明显更高，故需要更高的多样性的冗余以便探测故障。因此，在车辆层面上需要大量的通道连同在控制装置中的信号处理的相应高的耗费。4.已知的是，在制动踏板中集成有力传感器以及位置传感器或者说行程传感器，其中，力传感器实施为具有弹性单元的测量行程差的传感器并且与位置传感器分享一个共同的电路板。在这样的系统中，可以将所有的数据传输至上级的控制装置并且在那里通过传感器通道的比较以及信号处理而处理所述数据。随后，可以借助经处理的数据确定驾驶员的制动期望。这种构思的缺点一方面在于通常将多个冗余的传感器信息发送给控制装置。在所谓的失效可运行系统(fail-operational-system)中，一般使用两个彼此分开的制动控制装置。在此的基本思想是，这两个制动控制装置共享制动踏板位置测量的通道。然而，具有已建立的协议(如“sent”或“psi5”)的位置传感器不能并行地向两个接收器进行发送。此外，这两个制动控制装置的为了交换制动踏板位置信息的通信要么太慢要么根本不实施通信，以便保证完全的独立性。此外，由于不能充分地确保针对故障的独立性，所以可能由于将系统组件集成到一个电路板上而产生可用性问题和安全性问题。5.由国际专利申请wo2012/136293a1可以得知一种与前述说明相应的同种类型的制动系统。在那里，将力传感器和位置传感器的信号输送给中央的评估单元。技术实现要素：6.本发明的任务是，至少部分地考虑到上述问题。特别是，本发明的任务在于，提供一种简单地构造的并且可靠地起作用的电的制动系统以及一种具有这样的制动系统的车辆。7.上述任务通过各权利要求来解决。特别是，所述任务通过根据权利要求1所述的制动系统以及根据权利要求13所述的车辆来解决。本发明的其他优点由从属权利要求、说明书和附图得出。在此，结合制动系统所描述的特征当然也适用于结合根据本发明的车辆，并且分别反之亦然，从而关于针对各个发明方面的公开内容始终可以相互参考。8.根据本发明的第一方面，提供了一种用于车辆的制动系统。所述制动系统具有：制动踏板；位置传感器单元，所述位置传感器单元用于确定关于车辆的制动踏板的调整行程和/或枢转角度的位置数据；以及力传感器单元，所述力传感器单元用于确定关于操纵所述制动踏板所用的操纵力的力数据。所述制动系统还具有控制单元和附加控制单元，其中，所述位置传感器单元为了将位置数据传输至控制单元以及附加控制单元而与控制单元和附加控制单元处于信号连接，并且其中，所述力传感器单元为了将力数据传输至控制单元以及附加控制单元而与控制单元和附加控制单元处于信号连接。9.因此，如下进一步改进已知的现有技术：在一个制动系统中提供两个控制单元、特别是两个彼此分开设置的控制单元。也就是说，冗余由传感装置扩展到控制单元或相应的ecu上。控制单元和附加控制单元可以分别理解为同种类型的或基本上同种类型的控制装置或相应的ecu。控制单元和附加控制单元可以设计成彼此独立的并且不同的。在所提出的制动系统中，位置传感器单元和力传感器单元可以分别并行地向所述两个控制单元(即控制单元和附加控制单元)发送、即传输位置数据或力数据。通过根据本发明的用于力数据和位置数据的相应信号处理的控制单元和附加控制单元的布置结构，能够以简单的方式实现制动系统的提高的故障安全性。在传统的制动系统中，至今始终需要机械的和/或液压的紧急系统以用于操纵制动踏板。在使用根据本发明的制动系统时，原则上可以放弃这一点。控制单元和附加控制单元可以分别本身设计成多通道冗余的。在这种情况下，每个传感器通道可以并行地与控制单元和附加控制单元连接。[0010]“位置传感器单元配置为用于确定位置数据”可以理解为，借助位置传感器单元可以确定位置数据和/或测量相应的位置值、特别是关于枢转角度和/或关于调整行程的值。“力传感器单元配置为用于确定力数据”可以理解为，借助力传感器单元可以确定力数据和/或测量相应的力值、特别是关于操纵力的值。[0011]信号连接可以有线地或无线地实现。特别是，所述制动系统可以具有用于将位置数据从位置传感器单元传输至控制单元的第一信号线路和在信号技术上至少部分地平行于所述第一信号线路延伸的第二信号线路，所述第二信号线路用于将位置数据从位置传感器单元传输至附加控制单元。相应地，所述制动系统可以具有用于将力数据从位置传感器单元传输至控制单元的第三信号线路和在信号技术上至少部分地平行于所述第三信号线路延伸的第四信号线路，所述第四信号线路用于将力数据从位置传感器单元传输至附加控制单元。[0012]“位置传感器单元为了将位置数据传输至控制单元以及附加控制单元而与控制单元和附加控制单元处于信号连接”可以理解为，位置传感器单元为了将位置数据传输至控制单元而与控制单元处于信号连接，并且所述位置传感器单元为了将位置数据传输至附加控制单元而与附加控制单元处于信号连接。“力传感器单元为了将力数据传输至控制单元以及附加控制单元而与控制单元和附加控制单元处于信号连接”可以理解为，力传感器单元为了将力数据传输至控制单元而与控制单元处于信号连接，并且所述力传感器单元为了将力数据传输至附加控制单元而与附加控制单元处于信号连接。[0013]力传感器可以理解为踏板力传感器。借助力传感器单元可以测量制动系统的力模拟器单元的位置。因此，借助力传感器单元也可以实施行程测量。位置传感器可以理解为踏板行程传感器。制动系统优选以线控制动系统的形式和/或以电的制动系统的形式、特别是以在通过驾驶员能实现的制动力产生方面仅电的制动系统的形式配置，所述电的制动系统放弃了对于驾驶员的用于操纵制动踏板的纯机械的和/或纯液压的紧急系统。[0014]根据本发明的另一种实施方式可行的是，在制动系统中所述控制单元和所述附加控制单元彼此间隔开地设置。此外可行的是，控制单元和附加控制单元设计成彼此相异的。此外可行的是，在根据本发明的制动系统中，所述位置传感器单元和/或所述力传感器单元的传感器通道对分别至少部分地在电流上彼此分开地设计。由此可以分别进一步改善制动系统的运行安全性或提高故障安全性。“控制单元和附加控制单元设计成彼此相异的”可以理解为，所述两个控制单元不仅冗余地而且也有意地配置和/或配备有不同的功能构件。[0015]在根据本发明的一种制动系统中还可行的是，所述位置传感器单元和/或所述力传感器单元分别具有至少两个彼此分开设置的传感器通道对，其中，相应一个传感器通道对为了将位置数据或力数据传输至控制单元而与控制单元处于信号连接，并且另一个传感器通道对为了将位置数据或力数据传输至附加控制单元而与附加控制单元处于信号连接。由此可以更进一步提高故障安全性。“位置传感器单元和/或力传感器单元分别具有至少两个彼此分开设置的传感器通道对”可以理解为，位置传感器单元可以具有至少两个彼此分开设置的传感器通道对，并且力传感器单元也可以具有至少两个彼此分开设置的传感器通道对。“相应一个传感器通道对为了将位置数据或力数据传输至控制单元而与控制单元处于信号连接，并且另一个传感器通道对为了将位置数据或力数据传输至附加控制单元而与附加控制单元处于信号连接”可以理解为，位置传感器单元的一个传感器通道对可以为了将位置数据传输至控制单元而与控制单元处于信号连接，并且位置传感器单元的另一个传感器通道对可以为了将位置数据传输至附加控制单元而与附加控制单元处于信号连接，并且力传感器单元的一个传感器通道对可以为了将力数据传输至控制单元而与控制单元处于信号连接，并且力传感器单元的另一个传感器通道对可以为了将力数据传输至附加控制单元而与附加控制单元处于信号连接。[0016]位置传感器单元和/或力传感器单元的传感器通道对可以在根据本发明的制动系统中分别集成在一个共同的电路板上。由此，可以特别简单并且紧凑地提供所述制动系统。[0017]根据本发明的一个备选的设计变型方案可行的是，位置传感器单元和/或力传感器单元的传感器通道对分别集成在不同的彼此间隔开的电路板上。由此可以提高针对制动系统的无意的或错误的制动期望的故障安全性。[0018]在根据本发明的制动系统中还可行的是，所述控制单元具有用于接收并且预处理位置数据和力数据的预处理器件和与所述预处理器件处于信号连接的主控制器件，所述主控制器件用于进一步处理经预处理的位置数据和经预处理的力数据，并且所述附加控制单元具有用于接收并且预处理位置数据和力数据的附加预处理器件和与所述附加预处理器件处于信号连接的附加主控制器件，所述附加主控制器件用于进一步处理经预处理的位置数据和经预处理的力数据。在这样的设计方案中，省去在预处理器件与主处理器件之间的长的和/或双重的连接线路。此外，在传感器单元和预处理器件之间由于可能的短的信号传输距离而能够使用在较长的传输路径的情况下不可使用的数字协议、如psi5。此外，能够节省材料成本。通过使用预处理器件仅需要将整合的位置数据和/或力数据发送给相配设的和/或上级的控制单元。[0019]在根据本发明的制动系统的另一种实施方式中可行的是，所述预处理器件和/或所述附加预处理器件分别配置为用于实施以下过程中的至少一个过程：[0020]——读入力数据和/或位置数据，[0021]——校正所读入的力数据和/或位置数据，[0022]——将不同的力数据和/或不同的位置数据相互计算，[0023]——将不同的力数据和/或不同的位置数据相互比较。[0024]因此，可以在预处理器件中已经实施主要的数据处理过程。在预处理器件与主控制器件之间随后仅还进行简单的信号传输，所述信号传输也能够经由较长的信号线路无问题地实现。除以上提到的过程步骤之外，可以在预处理器件中或在预处理器件和附加预处理器件中还实施以下过程：[0025]——过滤力数据和/或位置数据，[0026]——减去偏移或偏差值，[0027]——将各个信号数据相互计算，例如用于形成多个信号数据的平均值、即特别是关于力数据和/或位置数据的多个值的平均值，[0028]——将不同的力数据和/或不同的位置数据相互比较，以用于同步监控，[0029]——评估各个信号数据、特别是力数据和/或位置数据的诊断数据，[0030]——计算用于进一步输送给主控制器件或附加主控制器件或相应的上级控制装置、特别是以ecu形式的控制装置的进一步输送信号和/或进一步输送数据。[0031]在本发明的另一个设计变型方案中可行的是，所述预处理器件和所述附加预处理器件集成在制动踏板中，并且所述主控制器件和所述附加主控制器件安装在制动踏板之外。因此，可以特别节省空间地提供所述制动系统。从制动踏板只需要引出两个简单的信号线路，以用于将信号和/或数据从安装在制动踏板中的预处理器件传输至安装在制动踏板之外的主控制器件，所述主控制器件优选以适合的ecu的形式设计。备选地，当然也可以借助制动系统的用于无线的数据传输和/或信息传输的传输单元实现从预处理器件到主控制器件的无线缆的或无线的信号传输或数据传输。[0032]此外可行的是，在根据本发明的制动系统中，所述位置传感器单元具有至少一个感应地进行测量的传感器，并且所述力传感器单元具有至少一个非感应地进行测量的传感器。利用这种多样性可以实现制动系统的提高的故障安全性。所述至少一个非感应地进行测量的传感器可以具有磁传感器(例如霍尔传感器、tmr传感器、amr传感器或gmr传感器)或电容式传感器。在使用感应地进行测量的传感器时，这种传感器优选在一个电压源上共享感应激励。尽管如此，多个传感器通道可以具有一个共同的电压供应装置。[0033]进一步有利的可以是，在本发明的制动系统中，所述控制单元和每个与该控制单元处于信号连接的传感器通道与电压源连接，并且所述附加控制单元和每个与该附加控制单元处于信号连接的传感器通道与附加电压源连接。因此也可以改善故障安全性。根据本发明，控制单元、力传感器单元的至少一个与该控制单元处于信号连接的传感器通道以及位置传感器单元的至少一个与该控制单元处于信号连接的传感器通道可以与用于相应单元的电压供应的电压源连接。相应地，附加控制单元、力传感器单元的至少一个与该附加控制单元处于信号连接的传感器通道以及位置传感器单元的至少一个与该附加控制单元处于信号连接的传感器通道可以与用于相应单元的电压供应的附加电压源连接。所述电压源和所述附加电压源优选设计成单独的和/或在空间上彼此分开的。[0034]根据本发明的另一个方面提供一种具有如上所述的制动系统的车辆。因此，根据本发明的车辆带来与参考根据本发明的制动系统所详细地描述的优点相同的优点。所述车辆优选以机动车、特别是道路车辆的形式提供。附图说明[0035]从下面关于本发明的不同的实施例的描述中获得改进本发明的其他措施，所述实施例在附图中示意性地示出。由权利要求书、说明书或附图得出的所有特征和/或优点、包括结构细节和空间布置无论是单独还是以广泛的组合形式都可以是对本发明重要的。[0036]图中分别示意性地：[0037]图1示出用于描述根据本发明的第一实施方式的制动系统的方框电路图，[0038]图2示出具有在图1中示出的根据第一实施方式的制动系统的车辆，[0039]图3以前视图示出制动踏板以用于阐述本发明的第一实施方式，[0040]图4以侧视图示出制动踏板以用于阐述本发明的第一实施方式，[0041]图5示出用于描述根据本发明的第二实施方式的制动系统的方框电路图，[0042]图6以前视图示出制动踏板以用于阐述本发明的第二实施方式，[0043]图7示出用于描述根据本发明的第三实施方式的制动系统的方框电路图。具体实施方式[0044]具有相同功能和作用方式的元件在附图中分别设有相同的附图标记。[0045]图1示出用于阐述根据本发明的第一实施方式的用于车辆11的制动系统10a的方框电路图。在图1中示出的制动系统10a具有：在图3和图4中示出的制动踏板12；位置传感器单元13，用于确定关于车辆11的制动踏板12的调整行程和/或枢转角度的位置数据；力传感器单元14，用于确定关于操纵制动踏板12所用的操纵力的力数据；控制单元15和附加控制单元16。位置传感器单元13与控制单元15和附加控制单元16处于信号连接，以用于将位置数据传输至控制单元15以及附加控制单元16。此外，力传感器单元14与控制单元15和附加控制单元16处于信号连接，以用于将力数据传输至控制单元15以及附加控制单元16。信号连接分别通过在传感器单元13、14与控制单元15、16之间的相应的信号线路有线地建立。[0046]如图1中所示，控制单元15和附加控制单元16彼此间隔开地设置。此外，控制单元15和附加控制单元16设计成彼此相异的。更确切地说，位置传感器单元13具有感应地进行测量的传感器，并且力传感器单元14具有非感应地进行测量的传感器。控制单元15和与该控制单元15处于信号连接的传感器通道14a、13a、13b与电压源21连接。附加控制单元16和与该附加控制单元16处于信号连接的传感器通道14b、13c、13d与附加电压源22连接。[0047]根据在图1中所示的实施例，位置传感器单元13具有两个彼此分开设置的传感器通道对13a、13b、13c、13d。在此，一个传感器通道对13a、13b为了将位置数据传输至控制单元15而与该控制单元15处于信号连接，而另一个传感器通道对13c、13d为了将位置数据传输至附加控制单元16而与该附加控制单元16处于信号连接。位置传感器单元13的传感器通道对13a、13b、13c、13d分别设计成在电流上彼此分开的。此外，位置传感器单元13的在图1中示出的传感器通道对13a、13b、13c、13d集成在一个共同的电路板17上。力传感器单元14的这两个传感器通道14a、14b也集成在一个共同的电路板18上。图2示出以轿车形式的车辆11，该车辆具有根据图1描述的制动系统10a。[0048]在图3和图4中分别以不同的视图示出制动踏板12。所示的制动踏板12具有踏板臂27和踩踏板28。踏板臂27能围绕第一转动轴线30和第二转动轴线31枢转地设置。位置传感器单元13配置和设置用于确定踏板臂27围绕第一转动轴线30的相对转动或相对转动值。力传感器单元14配置和设置用于在踏板臂27相对转动时和/或在未详细示出的机构32围绕第二转动轴线31移置时确定力数据。在踏板臂27与机构32之间设置有弹性的或者说有弹力的单元29。相对于第一转动轴线30，在力流中设置的弹性单元29使围绕第二转动轴线31的转动相对于在踩踏板28上的踏板力延迟。施加在踩踏板28上的力由位置传感器单元13和力传感器单元14的位置之差以及弹性单元29的弹簧刚度来确定。[0049]图5示出用于阐述根据第二实施方式的制动系统10b的方框电路图。在图5中示出的制动系统10b中，位置传感器单元13的传感器通道对13a、13b、13c、13d集成在不同的彼此间隔开的电路板19、20上。更确切地说，一个传感器通道对13a、13b集成在一个电路板19上，而另一个传感器通道对13c、13d集成在另一个电路板20上。每个传感器通道对13a、13b、13c、13d可以分别理解为一个传感器。如在图6中所示，具有传感器通道对13a、13b、13c、13d的电路板19、20单独地设置在踏板臂27或者说第一转动轴线30的对置的侧上。[0050]图7示出用于阐述根据第三实施方式的制动系统10c的方框电路图。在所示的实施方式中，控制单元15具有用于接收和预处理位置数据和力数据的预处理器件23和与该预处理器件23处于信号连接的主控制器件24，所述主控制器件用于进一步处理经预处理的位置数据和经预处理的力数据。此外，附加控制单元16具有用于接收和预处理位置数据和力数据的附加预处理器件25和与该附加预处理器件25处于信号连接的附加主控制器件26，所述附加主控制器件用于进一步处理经预处理的位置数据和经预处理的力数据。预处理器件23和附加预处理器件24分别配置为用于实施以下过程：[0051]——读入力数据和位置数据，[0052]——校正所读入的力数据和位置数据，[0053]——将不同的力数据和不同的位置数据相互计算，[0054]——将不同的力数据和不同的位置数据相互比较。[0055]此外，预处理器件23和附加预处理器件25集成在制动踏板12中，并且主控制器件24和附加主控制器件26安装在制动踏板12之外。[0056]为了检测在制动系统中的电气和机械故障，可以确定踏板力以及踏板行程。踏板行程的信息可以直接从力传感器单元14的传感器通道14a、14b确定。而为了确定用于操纵制动踏板12的踏板力或操纵力，必须首先以传递函数计算力传感器单元14的传感器通道14a、14b，所述传递函数由未详细提及的机构32确定，使得传感器通道14a、14b虚拟地位于第一转动轴线30上。随后可以从位置传感器单元13的信号减去力传感器单元14的所属的信号，以便然后以弹性单元29的刚度计算结果并且获得踏板力。如果在制动踏板12或弹性单元29上存在预应力，则必须附加地考虑该预应力。否则，仅能够确定踏板力变化，而不能够确定绝对存在的力。[0057]除所示出的实施方式外，本发明还允许其他的构型原理。也就是说，本发明不应被认为局限于参考附图所阐述的实施例。[0058]附图标记列表[0059]10a、10b、10cꢀꢀ制动系统[0060]11ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ车辆[0061]12ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ制动踏板[0062]13ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ位置传感器单元[0063]13a、13b、13c、13dꢀꢀ传感器通道[0064]14ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ力传感器单元[0065]14a、14bꢀꢀ传感器通道[0066]15ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ控制单元[0067]16ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ附加控制单元[0068]17ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电路板[0069]18ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电路板[0070]19ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电路板[0071]20ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电路板[0072]21ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ电压源[0073]22ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ附加电压源[0074]23ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ预处理器件[0075]24ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ主控制器件[0076]25ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ附加预处理器件[0077]26ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ附加主控制器件[0078]27ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ踏板臂[0079]28ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ踩踏板[0080]29ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ弹性单元[0081]30ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ转动轴线[0082]31ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ转动轴线[0083]32ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ机构









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