【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于电动车辆的电动轴的装置，特别是为车辆增加自主驾驶操作而设计的装置。
技术介绍
1、汽车行业正在经历颠覆性的变革过程。除了电动车辆的市场渗透率不断提高外，自动驾驶正在经历各个阶段，这些阶段最初是：3级-高度自动驾驶-had，4级-全自动驾驶-fad，和5级-自主驾驶-ad，每个级别都增加了对所用的制动系统的要求。
2、这推动了新型制动系统向前发展。在最初的方法之后，2005年开始用电动制动助力器(e-bkv)替代真空制动助力器[atz第6/11版]，2013年在市场上推出了所谓的带有电动从动制动助力器和额外esp单元的双箱解决方案[atz第4/18版]，随后不久又在2017年推出了带有踏板模拟器的首个集成单箱系统[制动器手册-第20章]。目前正在开发3级(had)的解决方案。
3、从3级(had)开始，首次强制要求冗余的压力供应。另外，在开放式制动系统的情况下，应当尽可能避免制动回路与储液器之间的连接，并且应当使用具有恒定踏板特性的踏板感觉模拟器。还必须提供abs功能的冗余度。根据de112009005541b3的现有技术，在所谓的带有电动制动助力器和esp/abs单元的双箱系统中，以以下方式实现了abs功能的冗余度：电动制动助力器(e-bkv)在esp单元发生故障时接管压力调节功能，以便始终确保较高的车辆减速。在第一步中，引入了所谓的“abs低选控制”。
4、从4级(fad)开始，为了足够的系统可用性需要3倍冗余，例如，踏板传感器的规则是“3选2”。另外，由于电动车辆的恢
5、在5级(ad)中，踏板位置传感器和踏板模拟器以及它们的特性不再重要。相反，其余部件和子系统将具有三重冗余或具有多重冗余，在三重冗余中，传感器、控制和调节单元ecu和部分-ecu的规则是“3选2”。另外，必须为单独车轮控制提供完整的冗余。
6、一些新的车辆制造商，比如苹果(apple)、优步(uber)和waymo，正在研究没有车辆驾驶员的完全自主的车辆，该车辆在第一扩展阶段具有带有简单踏板感觉模拟器单元的制动踏板(4级fad)，而在最后扩展阶段(5级ad)应当不再有制动踏板。另外，在后轴和前轴上都装有强大的电动驱动马达的车辆正变得越来越流行。
7、除了描述的电动液压制动系统之外，机电制动器(emb，机电楔形制动器)是已知的解决方案。由于安全问题和高成本，emb在过去没有流行起来。高成本特别是由于每个车轮制动器都需要电动马达和复杂的机电机构的事实。另外，emb具有大量的电气接触点，众所周知，这些接触点比液压管路更容易发生故障。
8、因为成本和可靠性的原因，fad和ad级别的制动系统不能仅具有emb或楔形制动器。emb仅适用于车辆的后轴，因为后轴的制动力份额较小，故障不会被视为像前轴上的故障那样严重。因此，优选的是液压制动系统，该系统经由电动驱动的活塞-气缸单元在主要的封闭制动回路中进行控制。
9、在de102005055751b4和de102005018649b4中，通过具有主轴驱动器的电驱动活塞-气缸单元实现高精度活塞压力控制(ppc)。使用非线性映射、即所谓的压力-体积特性来控制压力在该映射中评估了压力与活塞位置之间的关系。替代性地或额外地，通过电动马达的相电流控制来使用压力，电流与转矩之间成比例的物理关系，以及由于已知的活塞面积和固定的齿轮比，电流与压力之间成比例的物理关系也存在并被使用。通过这两个参数，可以非常精确地控制压力和压力变化曲线。
10、在ep1874602b1和ep2396202b1中描述了所谓的多路复用方法(mux)，该多路复用方法特别适用于4级和5级的要求，因为如之后所解释的，封闭的制动系统没有任何休眠故障。另外，可以仅用一个开关阀或者同时或者一个接一个地对多个车轮制动器进行加压和减压。对电动马达的高动力学要求是不利的，特别是在所有车轮制动器都由一个马达控制时。这需要诸如从ep1759447b1中已知的具有双气隙的特殊马达，或者需要具有非常低的惯性质量的马达。
11、在wo201614622a2中，还实现了开关阀的特殊阀回路，其中开关阀的内部经由液压管路连接至相关的制动回路，并且阀座补偿经由液压管路连接至相关的车轮制动器。这种阀的开关特别适用于每个制动回路仅有一个开关阀的mux方法，因为在发生故障时，电磁阀由于车轮制动器中的压力而打开，从而防止压力继续锁定在车轮制动器中，从而导致不期望的车辆减速。
12、制动系统的某些部件将被视为对安全至关重要。这些是活塞、电磁阀和滚珠丝杠驱动器的密封件。以下列出了各种故障和它们的影响：
13、·活塞：活塞密封件可能出现故障，尽管泄漏可能不会在低压下发生，例如，只在高压下发生。泄漏会导致活塞功能故障。活塞用于路径模拟器、压力供应器和主制动缸(hz)，并且活塞可能导致踏板发生故障或压力供应器发生故障。
14、·电磁阀：污物颗粒会沉降在阀座上。例如，如果开放的制动系统中的电磁阀连接至储液器，则当它们关闭时，颗粒会沉降并且连接会不密封。在打开时则无法诊断出密封性。
15、·滚珠丝杠驱动器：滚珠丝杠驱动器在其使用寿命内会磨损并且可能卡住，特别是在污物颗粒进入滚珠丝杠驱动器中时。这可能导致压力供应器发生故障。
16、对于3级(had)、4级(fad)和5级(ad)制动系统以及对于在一个或更多个轴上具有越来越强大的电动驱动马达的电动车辆，其要求可以总结如下：
17、-完全无噪音运行，即没有来自舱壁上的各单元的干扰噪音；
18、-由于电动车辆的新车辆平台概念，其结构甚至比传统汽车更短；
19、-即使在模块完全或部分发生故障时，也能对单个车轮或轴进行制动干预；
20、-即使在模块完全或部分发生故障时，对功能范围abs、esp、asr、恢复和扭矩矢量的性能的限制也可能最小；
21、-通过最大限度地利用电动马达的制动功率，最大限度地恢复车辆的动能；因此，根据需要对液压制动系统进行动态且精确的控制；
22、-使用可用的制动扭矩，例如来自驱动马达的制动扭矩，以简化制动系统或缩短制动距离；
23、-通过系统、信号传输和电力供应的冗余来提高安全性；
24、-用于检测泄漏或避免休眠故障的诊断方法；
25、-对控制准确度有较高要求，以进一步减少制动距离，特别是当电动驱动马达和液压制动扭矩一起工作时；
26、-系统的高度模块化，即使用相同的零件/模块，特别是对于压力供应器；模块化由本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种车辆轴(VA、HA)，所述车辆轴(VA、HA)具有液压操作车轮制动器(RB1、RB2；RB3、RB4、H-EMB)，所述车辆轴具有以下部件：
2.根据权利要求1所述的车辆轴，其特征在于，至少一个压力供应装置(DV1、DV2)用于调节和/或提供至少一个额外制动单元(BA)中的压力，其形式为：液压支持机电制动器(H-EMB)，力支持的、特别是液压操作的转向装置(EPS)，齿轮和/或变速器致动器和/或扭矩矢量模块。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述压力供应单元(DV1)包括阀组件(HCU)，所述阀组件(HCU)具有设定车轮特定制动压力和/或用于将所述车轮制动器(RB1、RB2、RB3、RB4、H-EMB)与所述压力供应装置(DV1)断开连接或将所述车轮制动器(RB1、RB2、RB3、RB4、H-EMB)连接至所述压力供应装置(DV1)的阀。
4.根据权利要求3所述的车辆轴，其特征在于，阀控制单元，所述阀控制单元连接至所述上级中央控制单元(M-ECU)并且能够由所述上级中央控制单元(M-ECU)控制以用于致动所述阀组
5.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，具有活塞和压力室的活塞-气缸单元(HZ)，所述活塞-气缸单元(HZ)能够由致动装置(BE)、特别是以制动踏板的形式的致动装置操作，所述活塞-气缸单元(HZ)连接或能够连接到至少一个液压制动回路。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，不提供致动装置(BE)，或者提供具有纯电子制动踏板的致动装置(BE)，所述纯电子制动踏板连接到所述上级中央控制单元(M-ECU)并且仅提供传感器信号。
7.根据权利要求5或6所述的车辆轴，其特征在于，所述致动装置(BE)形成所述致动装置自身的组件，所述致动装置自身的组件附接到车辆的舱壁。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述致动装置(BE)电连接至所述上级中央控制单元(M-ECU)和/或所述至少一个压力供应单元(DV1)的至少一个电子控制和调节单元(DV-ECU1、DV-ECU2)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，用于若干个轴或车辆的轴、特别是后轴的多个车轮的至少一个电动驱动马达(TM1、TM2)，其中，所述驱动马达(TM1、TM2)用于当制动一个或更多个轴或车轮时恢复制动能量。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述压力供应装置(DV1、DV2)具有活塞-气缸单元，所述活塞-气缸单元的活塞经由齿轮、特别是主轴驱动器，通过电动马达驱动器(M1)进行调节，以进行所述车轮制动器(RB1-RB4、H-EMB)中的压力调节。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级中央控制单元(M-ECU)被配置成控制所述制动系统部件的各个控制和调节单元(DV1-ECU、DV2-ECU)，使得为了在控制操作中或在所述制动系统的一个或更多个部件发生故障的情况下以更短的锁定时间(TTL)更快地增加制动力，进行压力供应装置(DV1、DV2)、至少一个液压辅助机电制动器(H-EMB)、至少一个电动驻车制动器(EPB)和/或至少一个机电制动器(EMB)和/或至少一个驱动马达(TM1、TM2)的联合使用。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级中央控制单元(M-ECU)被配置成在制动和使用所述车轮制动器(RB1、RB2、RB3、RB4)和/或所述驱动马达(TM1、TM2)时，在轴上产生不同的制动扭矩以用于制动力分配、和/或在轴的车轮上产生不同的制动扭矩以产生偏航力矩或转向干预(扭矩矢量)。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级中央控制单元(M-ECU)被配置成还控制电动动力转向器(EPS)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级中央控制单元(M-ECU)被配置成控制所述制动系统部件的各个控制和调节单元(DV1-ECU、DV2-ECU)，使得使用所述压力供应装置(DV1、DV2)和/或至少一个电动驱动马达(TM1、TM2)在所述车轮处产生轴特定或车辆特定制动扭矩，从而：
15.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级中央控制单元(M-ECU)被配置成控制所述制动系统部件的各个控制和调节单元(DV1-ECU、DV2-ECU)，使得使用所述压力供应装置(DV1、DV2)中的至少一个压力供应装置、至少一个电动驱动马达(TM1、TM2)和/或至少一...
【技术特征摘要】
1.一种车辆轴(va、ha)，所述车辆轴(va、ha)具有液压操作车轮制动器(rb1、rb2；rb3、rb4、h-emb)，所述车辆轴具有以下部件：
2.根据权利要求1所述的车辆轴，其特征在于，至少一个压力供应装置(dv1、dv2)用于调节和/或提供至少一个额外制动单元(ba)中的压力，其形式为：液压支持机电制动器(h-emb)，力支持的、特别是液压操作的转向装置(eps)，齿轮和/或变速器致动器和/或扭矩矢量模块。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述压力供应单元(dv1)包括阀组件(hcu)，所述阀组件(hcu)具有设定车轮特定制动压力和/或用于将所述车轮制动器(rb1、rb2、rb3、rb4、h-emb)与所述压力供应装置(dv1)断开连接或将所述车轮制动器(rb1、rb2、rb3、rb4、h-emb)连接至所述压力供应装置(dv1)的阀。
4.根据权利要求3所述的车辆轴，其特征在于，阀控制单元，所述阀控制单元连接至所述上级中央控制单元(m-ecu)并且能够由所述上级中央控制单元(m-ecu)控制以用于致动所述阀组件。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，具有活塞和压力室的活塞-气缸单元(hz)，所述活塞-气缸单元(hz)能够由致动装置(be)、特别是以制动踏板的形式的致动装置操作，所述活塞-气缸单元(hz)连接或能够连接到至少一个液压制动回路。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，不提供致动装置(be)，或者提供具有纯电子制动踏板的致动装置(be)，所述纯电子制动踏板连接到所述上级中央控制单元(m-ecu)并且仅提供传感器信号。
7.根据权利要求5或6所述的车辆轴，其特征在于，所述致动装置(be)形成所述致动装置自身的组件，所述致动装置自身的组件附接到车辆的舱壁。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述致动装置(be)电连接至所述上级中央控制单元(m-ecu)和/或所述至少一个压力供应单元(dv1)的至少一个电子控制和调节单元(dv-ecu1、dv-ecu2)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，用于若干个轴或车辆的轴、特别是后轴的多个车轮的至少一个电动驱动马达(tm1、tm2)，其中，所述驱动马达(tm1、tm2)用于当制动一个或更多个轴或车轮时恢复制动能量。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述压力供应装置(dv1、dv2)具有活塞-气缸单元，所述活塞-气缸单元的活塞经由齿轮、特别是主轴驱动器，通过电动马达驱动器(m1)进行调节，以进行所述车轮制动器(rb1-rb4、h-emb)中的压力调节。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级中央控制单元(m-ecu)被配置成控制所述制动系统部件的各个控制和调节单元(dv1-ecu、dv2-ecu)，使得为了在控制操作中或在所述制动系统的一个或更多个部件发生故障的情况下以更短的锁定时间(ttl)更快地增加制动力，进行压力供应装置(dv1、dv2)、至少一个液压辅助机电制动器(h-emb)、至少一个电动驻车制动器(epb)和/或至少一个机电制动器(emb)和/或至少一个驱动马达(tm1、tm2)的联合使用。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级中央控制单元(m-ecu)被配置成在制动和使用所述车轮制动器(rb1、rb2、rb3、rb4)和/或所述驱动马达(tm1、tm2)时，在轴上产生不同的制动扭矩以用于制动力分配、和/或在轴的车轮上产生不同的制动扭矩以产生偏航力矩或转向干预(扭矩矢量)。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级中央控制单元(m-ecu)被配置成还控制电动动力转向器(eps)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级中央控制单元(m-ecu)被配...
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