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行駛動力學系統(tǒng)、車輛以及一種用于運行行駛動力學系統(tǒng)的方法與流程

文檔序號:40393078發(fā)布日期:2024-12-20 12:16閱讀:5來源:國知局
行駛動力學系統(tǒng)、車輛以及一種用于運行行駛動力學系統(tǒng)的方法與流程

本發(fā)明涉及一種行駛動力學系統(tǒng)(fds),具有一個(多個)電牽引馬達以及大功率的中央計算機,其中經由中央計算機同步地操控一個(多個)電牽引馬達和制動模塊(emb,ehb),使得在一個(多個)牽引馬達和一個(多個)制動模塊(emb,ehb)中共同在基礎制動和調節(jié)運行功能方面被操控。本發(fā)明還涉及一種具有行駛動力學系統(tǒng)的車輛以及一種用于運行行駛動力學系統(tǒng)的方法。優(yōu)選地,制動器和電牽引馬達合并為輪模塊或電動車輛車橋模塊,其中經由另外的輪模塊控制器或車橋模塊控制器同步地操控輪制動器和電牽引馬達。


背景技術:

1、汽車行業(yè)正在經歷一場顛覆性的改變過程。除了電動車輛的市場滲透率不斷提高之外,自動化行駛也正在經歷不同的級別,這首先是:級別3-高度自動化行駛(had)、級別4-完全自動化行駛(fad)和級別5-自主行駛(ad),其中在每個級別中都對用于調節(jié)行駛動態(tài)的系統(tǒng)提出了更高的要求。

2、從級別4(fad)起,對于足夠的系統(tǒng)可用性期望至少兩倍、更好三倍冗余,例如在具有“三選二”規(guī)則的踏板傳感器的情況下。此外,對于自動化行駛從級別3起,尤其從級別4起,需要冗余的輪個體化制動扭矩調節(jié)。在級別5(ad)中,方向盤以及制動踏板和油門踏板必要時完全省略并且車輛僅僅經由中央計算機控制。因為駕駛員在系統(tǒng)失效時不再能夠經由制動踏板或通過方向盤干預,所以需要具有制動器的所有核心功能(制動力增強、abs、車輛穩(wěn)定化)和轉向的降級的故障安全的兩倍或三倍冗余。

3、此外,引入域結構,其具有用于底盤控制的控制器/域,所述底盤控制包括制動、電動驅動、轉向和可選地也包括減振。通過中央控制,車輛制造商接管以上提及的單元的責任并且因此也能夠最佳地充分利用協(xié)同效應。但是,車輛制造商必須同時確保所需的冗余,因為由于車輛的駕駛員到車輛的制造商的責任過渡必須滿足新的要求。此外,級別3-5的自主行駛的車輛不應停駐在車道的路肩處;至少,跛行回家模式是更加希望的,甚至在部分失效情況下繼續(xù)運行,因為自主行駛的車輛力求高的使用壽命。

4、作為摩擦制動系統(tǒng),電動液壓式制動系統(tǒng)(簡稱:ehb)或機電式制動器(簡稱:emb)以及具有制動塊和制動盤的基礎制動器可供使用。emb相對于ehb的缺點是成本更高,因為對于每個車輪都需要emb;然而,emb的優(yōu)點是,emb能夠非常簡單地被中央控制,因為具有abs和esp功能的中央行駛動力學調節(jié)系統(tǒng)fds能夠不依賴于制動器制造商開發(fā)并且集成到域中和應用機電式制動器比電動液壓式制動器明顯更簡單。這與具有開放的制動回路的標準abs系統(tǒng)相比尤其適用,在那里需要非常耗費的和自適應學習的壓力估測模型。emb的越來越多的擴散因此主要不是受單件成本所驅動,而是通過更低的應用耗費和更簡單的集成所驅動。

5、在圖1a中示出典型的具有用于sae級別3-4的電動驅動器的車輛架構(圖1a在此已經獲知:https://www.lsp-ias.com/our-world/chassis-control)。在此,例如根據(jù)wo2019/214833a1使用具有制動力增強器和esp單元的電摩擦制動系統(tǒng)。

6、此外,從wo?2019/002475?a1已知,制動器能夠作為經由中央計算機,即域,中央控制的壓力調節(jié)器被控制,使得在中央計算機中確定制動扭矩并且電動液壓式制動器僅僅用作為用于實施期望制動扭矩或期望壓力的壓力調節(jié)器。

7、此外,從wo?2020/165255?a1已知一種電動液壓式制動設備,其中在壓力供給裝置失效或部分失效時,經由電牽引馬達和/或電駐車制動器執(zhí)行或支持制動。

8、此外,從wo?2019/215278?a2已知一種所謂的組合式制動器,在那里在前橋處使用電動液壓式制動器(ehb)并且在后橋處使用機電式制動器(emb)或液壓支持的機電式制動器(h-emb)。

9、在wo?2020/128081中致力于一種電動車橋模塊,在那里壓力調節(jié)器給液壓消耗器尤其液壓式輪制動器供給壓力。

10、在wo?2018/215397?a1中致力于一種電動機和電動液壓式制動器的中央控制的構思,其中重點在于用于達到抱死壓力的最短時間(英文:time-to-lock,簡稱:ttl)。此外,制動器的功能僅僅經由電牽引馬達根據(jù)行駛情況通過使用車輛模型引入。

11、在wo?2021/037658?a1中實現(xiàn)電牽引馬達和電動液壓式制動器的中央控制的另一構思,即在經由電動機同時回收時的電制動力分配的中央控制。

12、在現(xiàn)有技術中,通過使用emb或ehb與電牽引馬達組合的協(xié)同效應的行駛動力學調節(jié)以及成本降低的整體優(yōu)化無論如何都未被完全研究,因為考慮線控制動制動器和經由電牽引馬達作為獨立的單元的制動,并且通過電牽引馬達的制動出于安全和責任原因被限制到大約0.3g的減速度,尤其以便避免安全關鍵的行駛情況。此外,如果經由電牽引馬達產生能量阱所需要的再生能量,則電池在技術上在吸收能量方面受限,尤其在完全的電池充電狀態(tài)(soc)時。在驅動馬達與制動器之間共同的使用的協(xié)同效應潛力是非常高的,因為電驅動馬達通過高壓技術(尤其400v或800v)在開發(fā)電動車輛時總是變得功率更強和更動態(tài)從而具有能夠決定性地有助于縮短制動距離的潛力。尤其在高動態(tài)的制動調節(jié)過程尤其abs調節(jié)時電牽引馬達的組合使用提供對于新型革新方案的非常大的潛力。

13、此外,用于通過借助在加速和制動時同時使用不同的單元改進功能以及用于精簡的潛力和成本降低潛力還未被研究。

14、此外,制動器的應用耗費當前特征在于非常廣泛的應用工作,其中在根據(jù)現(xiàn)有技術(ep?2?536?607?b1、ep?3?036?136?b1)具有帶有經由柱塞的預壓力調節(jié)和經由入口閥的壓力建立和帶有經由出口閥的時間控制的壓力釋放的abs調節(jié)的制動系統(tǒng)中需要必須對于每個車輛匹配的復雜的壓力模型。因此,大量應用工程師多年從事于用于所有行駛情況和摩擦系數(shù)條件的車輛應用。


技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種行駛動力學系統(tǒng)(fds),所述行駛動力學系統(tǒng)具有經由行駛動態(tài)域或中央計算機的中央域控制并且具有帶有多個制動單元(電牽引馬達、電動液壓式壓力調節(jié)器(ehb)和/或機電式制動執(zhí)行器(emb))的輪模塊或車輛車橋模塊,其中最大地充分利用在各個制動模塊之間的協(xié)同效應用于實現(xiàn)制動目的。在此,應使制動系統(tǒng)的部件的總成本、重量以及熱負荷最小化。同時應使制動距離最小化并且確保行駛穩(wěn)定性。

2、因此優(yōu)選地應操控輪模塊或車橋模塊,使得相應的車輪或車輛車橋僅僅實施期望制動扭矩并且制動扭矩到車輪或車橋上的分配在中央計算機中計算,在那里也實現(xiàn)核心功能,即防抱死制動系統(tǒng)abs、防打滑調節(jié)asr、電穩(wěn)定程序/電子穩(wěn)定控制esp/esc、電制動力分配ebv和回收制動管理。輪模塊或車橋模塊的控制電子裝置的目的還在于,將制動期望力矩分配到車輪或車輛車橋的不同的制動單元上。

3、此外,應為具有對應的行駛動力學系統(tǒng)(fds)的車輛提供一種用于在高動態(tài)的制動運行(緊急制動功能aeb以及尤其隨后的abs調節(jié)運行)中控制車輛的方法,所述方法在制動距離方面優(yōu)化并且通過所述方法優(yōu)化在行駛情況(在雪或冰上的abs運行)中的可調節(jié)性。此外,應構造制動模塊,使得快速應用變得可行并且尤其能夠自動化地進行應用。

4、此外,有利地構想制動模塊,使得在調節(jié)運行中的中斷通過液壓體積的再輸送,如從ep?2?580?095?b1中學習到并且在市場中在兩個集成的制動系統(tǒng)(de?10?2018?212?905a1,de?10?2019?204?016?a1)實施,或通過在多路調節(jié)方法中的死區(qū)時間避免或阻止,或經由電牽引馬達通過調節(jié)干預補償。

5、此外,制動模塊有利地構想成,使得在壓力供給單元與液壓消耗器尤其車橋的一個輪制動器或多個輪制動器之間設有可診斷的閥裝置,尤其常開的車輪閥(在后續(xù)的圖6a中表示為mv2k,1、mk2k,2、mv2k,3、mv2k,4)和/或回路隔離閥(在后續(xù)的圖6b中表示為mv2k,tv),所述車輪閥和/或回路隔離閥設計用于雙向的體積流,也就是說不僅在壓力建立時而且在壓力釋放時,所述車輪閥和/或回路隔離閥能夠實現(xiàn)在消耗器泄漏時通過關閉閥裝置隔離對應的消耗器并且以少一個消耗器繼續(xù)運行系統(tǒng)。

6、在現(xiàn)有技術(ep?3?036?136?b1)中,例如設有與車輪入口閥并聯(lián)的止回閥(在ep?3036?136?b1的圖1中表示為入口閥88和止回閥92),需要所述止回閥,以便在任何情況中,尤其在ecu或能量供給裝置失效時,仍能夠安全地釋放輪制動器中的壓力。

7、具有常開的閥裝置的新設計方案相對于此具有決定性的優(yōu)點,能夠明確地診斷輪回路的失效,因為不存在是由于切換閥還是由于止回閥引起泄漏的不確定性。如果診斷到閥泄漏或至輪制動器或多個輪制動器的液壓線路失效,例如通過如在wo?2018/011021?a1中描述的方法,則能夠通過關閉閥安全地隔離液壓回路并且以僅少一個消耗器繼續(xù)運行制動系統(tǒng)。這相對于具有典型地兩個制動回路和四個輪制動器(在現(xiàn)有技術中表示為黑白制動回路(ii)或對角制動回路(x))的制動系統(tǒng)具有優(yōu)點,在那里在故障情況下必須直接停用兩個輪制動器。新型閥裝置的優(yōu)點是可觀的:即在故障情況下,替代兩個輪回路,利用三個輪回路可達到的減速度顯著更高,并且此外能夠實現(xiàn)利用三個輪回路在不具有性能損失的情況下能夠維持用于esp的橫擺力矩干預和轉向干預。此外,如果用于驅動和制動失效的車輪的電驅動馬達可供使用并且所述電驅動馬達接入到調節(jié)中,則甚至在故障情況下仍能夠實現(xiàn)利用四個輪制動器的制動扭矩調節(jié)。

8、此外,制動系統(tǒng)應構造成,使得核心功能的簡單應用經由中央控制,尤其由于中央計算機或域計算機的高計算功率引起自動化地在功能的應用中,在開發(fā)中是可行的,并且尤其也在車輛運行中經由學習算法或人工智能(ai)不僅在車輛首次投入運行之前應用,而且隨后在用于無故障的正常運行以及在出現(xiàn)故障時的匹配運行的運行中能夠匹配。

9、在ai方案中,具有足夠的性能的大功率中央計算機能夠接管應用工程師的任務,這利用根據(jù)現(xiàn)有技術的微控制器,如在制動系統(tǒng)的已知的調節(jié)和控制單元中設有所述微控制器,由于非常受限的功率和受限的存儲器是不可行的。因此,中央計算機在車輛運行中接收測量數(shù)據(jù),評估所述測量數(shù)據(jù)并且在車輛運行中或在車輛靜止狀態(tài)情況下應用各種功能,尤其安全關鍵的功能abs、esp和aeb,當車輛不運動從而匹配不是時間關鍵的。

10、因此,尤其在車輛運行之后,當車輛停駐時進行匹配。在此作為尤其具有借助于壓力供給單元經由雙向起作用的閥的壓力建立和壓力釋放的、閉合的液壓系統(tǒng)的優(yōu)選的實施方案具有大的優(yōu)點,能夠通過合適的傳感器經由特性曲線族(例如在輪制動器升溫時的壓力-容積特性曲線、在馬達電流與制動壓力之間的關系、在制動壓力和/或減速度之間的關系)描繪非線性的關系。此外,在運行中能夠借助于檢測環(huán)境影響,例如系統(tǒng)中的空氣或輪制動器的升溫,使所述特性曲線族適配。

11、如果在數(shù)學函數(shù)或特性曲線族中描繪非線性的關系,則也能夠進行電動液壓式制動系統(tǒng)的自動的應用。

12、如果在液壓制動系統(tǒng)(ehb)的情況下一貫地實施ai方案,則簡單地可調節(jié)的或可控制的機電式制動器(emb)的優(yōu)點消失并且液壓制動系統(tǒng)的更低制造成本的優(yōu)點起作用,因為應用成本中的缺點在很大程度上消失。

13、此外,應研究根據(jù)電驅動架構和自動化行駛的級別的不同解決方案。因此,對于電牽引馬達的設置的以下不同的架構陳述解決方案,其在圖1b中示出:

14、a)在后橋ha或前橋va處的電牽引馬達tm1、tm2;

15、b)在后橋ha處的電牽引馬達tm1和在前橋va處的電牽引馬達

16、tm3;

17、c)在后橋ha處的用于兩個車輪r1、r2的輪個體化的扭矩調節(jié)的兩個電牽引馬達tm1、tm2;以及

18、d)在后橋ha處的兩個電牽引馬達tm1、tm2以及在前橋va處電牽引馬達的tm3。

19、變型方案a)至d)能夠任意組合,其中最有效的解決方案b)和c)對于另外的根據(jù)本發(fā)明的設計方案很重要。

20、除了電動驅動器模塊,應研究制動單元的以下配置,所述配置在圖2c中示出:

21、a)中央電動液壓式制動器(ehb-z),所述中央電動液壓式制動器具有用于四個輪制動器(r1、r2、r3、r4)的經由電磁閥的輪個體化的制動扭矩調節(jié)可行性;

22、b)車橋模塊,所述車橋模塊具有電動液壓式制動器(ehb-va),所述電動液壓式制動器具有用于前橋(va)的兩個車輪(r1、r2)可選地與至后橋(ha)的兩個輪制動器(r3、r4)的液壓線路組合的輪個體化的制動扭矩調節(jié)可行性(參見例如以下詳細闡述的圖6b和6c);

23、c)車橋模塊,所述車橋模塊具有用于車橋(va,ha)的各兩個輪(r1、

24、r2;r3、r4)的、具有經由電磁閥的輪個體化的制動扭矩調節(jié)的電動液壓式制動器(ehb1、ehb2);以及

25、d)輪模塊,所述輪模塊具有用于車輛的每個車輪(r1、r2、r3、r4)的機電式制動器(emb1-emb4)。

26、此外,自動化行駛的sae級別2-5的不同的要求應在實施方式的設計方案中考慮。解決方案根據(jù)如下區(qū)分:是否對于sae級別2僅需要失效-安全解決方案并且對于sae級別3-5需要失效-可運行解決方案。

27、-首先以下優(yōu)先級適用于制動設備:

28、

29、根據(jù)以上述優(yōu)先級、在自主行駛運行(sae級別3-4)的持續(xù)時間和速度下在通過駕駛員干預時的時間滯后以及由汽車制造商的責任接管引起地,定義以下主要要求。

30、

31、

32、本發(fā)明的目的通過根據(jù)獨立權利要求的行駛動力學系統(tǒng)fds、根據(jù)獨立權利要求的具有行駛動力學系統(tǒng)的車輛以及根據(jù)獨立權利要求的用于運行行駛動力學系統(tǒng)的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的設計方案和改進方案在從屬權利要求中說明。

33、用于車輛的行駛動力學系統(tǒng)尤其包括用于耗散制動車輛的一個車輪的至少一個輪制動器以及至少一個制動單元,所述至少一個制動單元與至少一個輪制動器相關聯(lián)并且配置用于借助于至少一個輪制動器產生耗散制動扭矩。所述行駛動力學系統(tǒng)還包括至少一個電牽引馬達,所述至少一個電牽引馬達能夠被操控,以產生用于車輛的至少一個車輪或車橋的再生制動扭矩。所述行駛動力學系統(tǒng)還包括中央控制單元,所述中央控制單元配置用于操控至少一個制動單元和至少一個電牽引馬達,用于彼此組合的制動功能,使得能夠借助于至少一個制動單元和至少一個電牽引馬達產生組合制動扭矩。在此,制動功能涉及如下調節(jié)情況,在所述調節(jié)情況中,同時控制和/或調節(jié)基礎制動扭矩和被調節(jié)的附加制動扭矩。在此,可選地通過至少一個制動單元產生基礎制動扭矩并且通過至少一個電牽引馬達產生被調節(jié)的附加制動扭矩;或通過至少一個電牽引馬達產生基礎制動扭矩并且通過至少一個制動單元產生被調節(jié)的附加制動扭矩;或至少一個制動單元和至少一個電牽引馬達分別共同產生基礎制動扭矩和被調節(jié)的附加制動扭矩。

34、在本發(fā)明的一個構成方案中,制動功能選自以下功能中的至少一個,優(yōu)選多個:

35、-自動緊急制動(automated?emergency?brake,aeb),尤其借助ebv調節(jié),尤其具有在車輛的后橋和前橋處的ebv調節(jié),其中總制動扭矩被分配到后橋和前橋上;

36、-防抱死制動系統(tǒng)(abs),尤其具有經由至少一個牽引馬達(tm1、tm2、tm3、tm4)的基礎制動扭矩支持;

37、-電子穩(wěn)定程序(esp);

38、-電子制動力分配(ebv);

39、-防打滑調節(jié)(asr);

40、-間距調節(jié)(自動巡航控制,acc);

41、-回收管理,尤其用于車橋或輪個體化的回收;

42、-具有熱管理的基礎制動;

43、-在輪制動器失效時的橫擺力矩調節(jié);和/或

44、-用于轉向支持的橫擺力矩干預控制。

45、尤其地,中央控制單元或具有中央計算機,其中優(yōu)選地中央計算機具有冗余的微控制器μc1、μc2、μc3和/或大存儲器,尤其千兆字節(jié)數(shù)量級。

46、在行駛動力學系統(tǒng)的另一構成方案中,制動單元包括電動驅動器并且構成為電動液壓式制動單元或構成為機電式制動單元。

47、在一個改進方案中,制動單元構成為具有電動運行的壓力供給單元的電動液壓式制動單元,其中在壓力供給單元與車橋的至少一個輪制動器或多個輪制動器之間設有閥裝置,其中閥裝置包括常開的車輪閥和/或回路隔離閥,其中在至少一個輪制動器泄漏時,閥裝置配置用于通過關閉閥裝置隔離所涉及的輪制動器,并且中央控制單元配置用于操控至少一個制動單元和/或至少一個電牽引馬達,使得在車輛的另外的車輪處,尤其在至少三個輪處,進行制動扭矩調節(jié)。在此,尤其借助于閥裝置能夠隔離車輛的車橋的輪制動器,尤其前橋的輪制動器。

48、在一個改進方案中,中央控制單元與制動單元的至少一個制動單元控制器耦聯(lián)。

49、在另一構成方案中,中央控制單元配置用于在制動功能中將期望信號傳輸給至少一個牽引馬達的馬達控制器并且傳輸給至少一個制動單元的制動單元控制器。

50、在一個構成方案中,中央控制單元還配置用于在車輛的速度超過80km/h時對于在正常運行中的制動操控至少一個電牽引馬達用于再生制動車輛,其中在再生制動時在車輛的前橋和后橋處同時實現(xiàn)電子制動力分配(ebv功能)。在此,尤其總制動扭矩的20%至40%作用于車輛的后橋并且總扭矩的60%至80作用于車輛的前橋。

51、在一個改進方案中,車輛的車輪的輪制動器關聯(lián)有自身的制動單元,其中制動單元尤其機電式構成。在此,尤其對于兩個車輪中的每個車輪,與輪制動器相關聯(lián)的制動單元和電牽引馬達集成到輪模塊中。

52、在一個構成方案中,車輛的車橋的兩個車輪的輪制動器關聯(lián)有共同的制動單元。在此,制動單元尤其電動液壓式構成,其中尤其后橋的兩個車輪關聯(lián)有第一制動單元并且前橋的兩個車輪關聯(lián)有第二制動單元。

53、在此,車輛的四個車輪的輪制動器關聯(lián)有中央制動單元,其中中央制動單元尤其電動液壓式構成。

54、在一個構成方案中,車輛的第一車橋尤其前橋的兩個車輪的輪制動器關聯(lián)有共同的制動單元。在此,制動單元尤其電動液壓式構成。尤其地,在第一車橋的輪制動器中能夠設定輪個體化的耗散制動扭矩,尤其借助于在液壓線路中在制動單元與輪制動器之間的電磁閥。尤其地,制動單元還能夠經由液壓線路與第二車橋尤其后橋的兩個車輪的輪制動器連接。在此,尤其在第二車橋的輪制動器中能夠設定共同的、非輪個體化的耗散制動扭矩。

55、在一個構成方案中,車輛的第一車橋尤其后橋的第一對兩個車輪關聯(lián)有第一電牽引馬達,并且車輛的第二車橋尤其前橋的第二對車輪關聯(lián)有第二電牽引馬達。

56、在一個構成方案中,車輛的第一車橋尤其后橋的第一和第二車輪分別關聯(lián)有自身的電牽引馬達。

57、在一個改進方案中,第一和第二車輪還分別關聯(lián)有自身的制動單元,其中各自自身的制動單元尤其機電式構成。在此,尤其對于第一和第二車輪分別相關聯(lián)的電牽引馬達和分別相關聯(lián)的制動單元集成到各一個與第一或第二車輪相關聯(lián)的輪模塊中。

58、在另一構成方案中,此外,車輛的第二車橋尤其前橋的第三和第四車輪共同關聯(lián)有第三電牽引馬達。在此,尤其第三和第四車輪關聯(lián)有共同的制動單元。在此,共同的制動單元尤其電動液壓式構成。在此,尤其第三電牽引馬達和共同的制動單元集成到與第二車橋相關聯(lián)的車橋模塊中;或尤其設有中央制動模塊,所述中央制動模塊尤其電動液壓式構成,其中借助于中央制動模塊對于第一和第二車輪能夠產生輪個體化的制動扭矩并且對于第三和第四車輪能夠產生共同的制動扭矩。

59、在一個構成方案中,中央控制單元配置用于,將基礎制動扭矩和被調節(jié)的附加制動扭矩根據(jù)車輛減速度和/或根據(jù)路面的摩擦系數(shù)分配到至少一個制動單元和至少一個電牽引馬達上。在此,尤其在更小的減速度和/或更小的摩擦系數(shù)時,例如在雪或冰上的abs調節(jié)時或在abs制動運行中的減速時,電動制動單元和/或至少一個電牽引馬達產生被調節(jié)的附加制動扭矩。在此,尤其在更大的減速度和/或更大的摩擦系數(shù)時,例如在瀝青上的制動時,電動液壓式制動單元產生被調節(jié)的附加制動扭矩。在此,尤其在中等的減速度和/或中等的摩擦系數(shù)時,一個制動單元或牽引馬達產生基礎制動扭矩作為恒定的制動扭矩,并且另外的制動單元或牽引馬達產生被調節(jié)的附加制動扭矩。

60、在一個改進方案中,中央控制單元配置用于在自動緊急制動時實施ebv調節(jié),其中考慮至少一個制動單元的和至少一個電牽引馬達的制動扭矩梯度,使得在車輛的前橋處和在車輛的后橋處分別同時達到最大制動扭矩,尤其在輪抱死之前的最大制動扭矩。

61、在一個改進方案中,在再生制動時,尤其在車輛的電池的完全充電狀態(tài)時,使用以下策略中的至少一個策略:

62、-將再生能量回饋到電池中直至功率消耗的極限;

63、-場定向地調節(jié)(id/iq電流調節(jié))電牽引馬達,使得在馬達中的能量在內部被消散;

64、-消散通過電牽引馬達在發(fā)電機式運行中獲得的能量,為車輛的電消耗器提供所獲得的能量和/或使流體儲備容器升溫,以與用于冷卻或加熱的熱泵一起使用;和/或

65、-使用設計用于脈沖功率的優(yōu)選電中間存儲器,例如超級電容或飛輪儲能器。

66、在一個改進方案中,利用逆變器運行至少一個電牽引馬達,所述逆變器用于將至少一個電牽引馬達的繞組切換成無刷電動機的勵磁線圈的各三個支線的串聯(lián)或并聯(lián)。在此,尤其借助于逆變器能夠實現(xiàn)四象限運行,即具有:帶有電動機的正轉速和正扭矩的象限1,帶有電動機的正轉速和負扭矩的象限2;帶有電動機的負轉速和正扭矩的象限3,以及帶有電動機的負轉速和負扭矩的象限4。

67、在一個構成方案中,中央控制單元配置用于根據(jù)特性曲線族執(zhí)行制動控制,其中特性曲線族尤其描繪在輪制動器升溫時的壓力-容積特性曲線、在馬達電流與制動壓力之間的關系和/或在制動壓力和/或減速度之間的關系。

68、在另一構成方案中,中央控制單元配置用于,在車輛運行中,尤其在車輛首次投入運行之后的狀態(tài)中,例如在行駛運行中或在行駛運行之前或之后的靜止狀態(tài)時,獲取傳感器數(shù)據(jù)并且根據(jù)所獲取的傳感器數(shù)據(jù)借助于人工智能的方法,尤其機器學習或神經網絡,匹配制動功能的控制。在此,人工智能的方法尤其能夠借助于中央控制單元的計算機實施。尤其地,在車輛的安全狀態(tài)中,尤其在車輛的停駐狀態(tài)中,實施匹配。在此,尤其根據(jù)所獲取的傳感器數(shù)據(jù)確定特性曲線族,所述特性曲線族例如描繪在輪制動器升溫時的壓力-容積特性曲線、在馬達電流與制動壓力之間的關系和/或在制動壓力和/或減速度之間的關系。在此,尤其地,如果識別到與當前特性曲線族的偏差,例如由于環(huán)境影響、系統(tǒng)中的空氣或由于輪制動器的升溫,則特性曲線族能夠根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)和人工智能的方法適配。

69、另一用于車輛的行駛動力學系統(tǒng)包括:至少一個電牽引馬達,所述至少一個電牽引馬達能夠被操控,以產生用于車輛的至少一個車輪或車橋的再生制動扭矩;和中央控制單元,所述中央控制單元配置用于操控至少一個電牽引馬達用于制動功能。在此,中央控制單元配置用于在具有低摩擦系數(shù)的路面上,尤其在雪、冰和/或潮濕的路面的情況下制動時,以低至適中的、尤其小于0.5m/s2的減速度實施制動功能。在此,中央控制單元尤其配置用于,借助于車輛的至少一個車橋的至少一個牽引馬達,尤其借助于車輛的后橋的兩個牽引馬達,實施制動功能。

70、根據(jù)本發(fā)明的車輛包括根據(jù)以上描述或根據(jù)從屬權利要求的行駛動力學系統(tǒng)。

71、在一種用于運行行駛動力學系統(tǒng)的方法中,其中所述行駛動力學系統(tǒng)具有用于產生耗散制動扭矩的至少一個制動單元和用于產生用于車輛的至少一個車輪或車橋的再生制動扭矩的至少一個電牽引馬達以及用于操控至少一個制動單元和至少一個電牽引馬達以用于制動功能的中央控制單元,借助于至少一個制動單元和至少一個電牽引馬達產生組合制動扭矩。在此,制動功能涉及如下調節(jié)情況:在所述調節(jié)情況中,同時控制和/或調節(jié)基礎制動扭矩和被調節(jié)的附加制動扭矩。在此,可選地操控至少一個制動單元,以產生基礎制動扭矩,并且操控至少一個電牽引馬達,以產生被調節(jié)的附加制動扭矩;或操控至少一個電牽引馬達,以產生基礎制動扭矩,并且操控至少一個制動單元,以產生被調節(jié)的附加制動扭矩;或操控至少一個制動單元和至少一個電牽引馬達,以分別共同產生基礎制動扭矩和被調節(jié)的附加制動扭矩。

72、用于驅動和制動車輛的車橋或車輪的至少一個電牽引馬達尤其具有在車輛的一個或多個車橋或車輪處的從控制器。

73、至少一個制動單元或制動系統(tǒng)尤其設計用于多個輪制動器、多個電動液壓式制動模塊或多個機電式制動模塊。

74、在此,能夠例如設有中央車輛模型用于控制,借助于所述中央車輛模型,在制動過程時在考慮路面的摩擦系數(shù)、車輛速度和重量分配的情況下能夠計算對輪模塊或車橋模塊的制動要求。

75、此外,能夠在如下意義上設有用于至少一個牽引馬達和制動單元、尤其ehb或emb的同步制動扭矩調節(jié)的制動調節(jié)模型和特性曲線族:要么至少一個電牽引馬達要么制動單元、尤其ehb或emb提供基本制動扭矩,而動態(tài)的制動扭矩調節(jié)共同通過至少一個電牽引馬達和制動單元、尤其ehb或emb執(zhí)行,尤其通過由此產生的被調節(jié)的附加制動扭矩執(zhí)行。

76、此外,能夠使用傳感器的傳感器數(shù)據(jù),其中傳感器數(shù)據(jù)對于所實現(xiàn)的核心功能是重要的并且在中央控制器中讀入。例如能夠設有如下傳感器的傳感器數(shù)據(jù):用于abs功能的輪速度傳感器、用于esp功能的橫擺力矩傳感器、加速度傳感器和/或用于ebv功能和在制動壓力/制動扭矩與車輛的減速度之間尤其與一個(多個)制動盤的溫度相關的功能性的關系的平衡的重量傳感器和/或用于電回收策略或緊急制動功能(aeb)的傳感器。

77、例如能夠使用中央行駛動力學系統(tǒng),使得在不同的行駛情況時在回收以及制動功率或制動調節(jié)功率的最大化方面優(yōu)化至少一個制動單元的使用。這尤其根據(jù)制動情況,例如舒適制動或緊急制動,以及路面情況,例如在瀝青上、在雪上或在冰上制動時,在所謂的摩擦系數(shù)突變(μ-sprung)或摩擦系數(shù)差異(μ-split)時,以及制動單元的可用性來進行。尤其地,能夠通過經由行駛動力學系統(tǒng)的智能調節(jié)降低制動鉗的成本,尤其通過使摩擦制動器的熱負荷最小化和縮小和/或選取合適類型的所使用的摩擦制動器,例如鼓式制動器或盤式制動器。

78、因此,能夠已經在第一“架構i”中經由中央控制單元作為制動單元與至少一個電牽引馬達共同地分別操控用于前橋和后橋的車輪的液壓制動系統(tǒng)(ehb-z)或僅用于前橋的液壓制動系統(tǒng)(ehb-va)。在架構i中,對于相應的車橋的制動單元ehb-z或ehb-va和至少一個電牽引馬達分別設有控制器(m-ecubm、s-ecutm,ha、s-ecutm,va),所述控制器具有至中央控制單元的接口。中央控制單元m-ecu域同步地將期望信號提供給以上提及的控制器(m-ecubm、s-ecutm,ha、s-ecutm,va),其中期望信號尤其是期望制動扭矩或包括所述期望制動扭矩。

79、利用所述架構能夠在所安裝的制動設備無變化的情況下,已經開辟用于具有失效-安全運行的sae等級2制動系統(tǒng)的大的潛力。這種制動設備能夠例如是市場中的常用的單箱制動設備,如例如在de102018212905a1、de102019204016a1或de102019122169a1中所描述。為此,不需要制動設備的機械式或液壓式構造,而是僅僅需要經由接口,例如輪個體化的期望壓力接口或輪個體化的期望力矩接口的擴展。這通過集成到中央控制單元(域)中和在一個或兩個車輛車橋處或車輛車橋的兩個車輪處的制動單元和所安裝的電牽引馬達的智能操控來達到。

80、有利地,替選于以上提及的常用的制動設備,進一步優(yōu)化制動單元(ehb),使得制動單元(ehb)僅實施為具有輪調節(jié)閥的輪個體化的壓力調節(jié)器。液壓激活的輪制動器中的每個輪制動器在此形成分離的輪回路并且所述輪制動器能夠優(yōu)選地經由關閉優(yōu)選常開的車輪閥mv2k來隔離。此外,作為制動單元能夠設有具有僅用于前橋的調節(jié)閥的ehb壓力調節(jié)器(ehb-1、ehb-va)和/或具有用于后橋的調節(jié)閥的壓力調節(jié)器(ehb-2)和/或壓力調節(jié)器(ehb-z),附加地具有用于后橋的兩個車輪的制動回路。在上述解決方案ehb-1和ehb-2中應用在之后的段落和圖中闡述的“架構ii”。

81、駕駛員意愿在用于sae等級4的實施方案中不再常規(guī)地利用用于檢測駕駛員意愿的操縱單元,而是利用具有優(yōu)選地活塞和液壓式壓力腔以及至制動回路或經由電動踏板的液壓連接的活塞-缸單元來檢測。在此,駕駛員意愿信號被冗余地讀入到m-ecu域中。對于sae等級5不再需要踏板。具有電動踏板的模塊化構造相對于現(xiàn)有技術具有決定性的優(yōu)點,能夠模塊化覆蓋sae等級4和sae等級5并且通過取消在操縱單元與壓力調節(jié)器之間的液壓連接能夠實現(xiàn)壓力調節(jié)器在車輛中的安裝的特別高的靈活性。此外,避免噪聲源,因為遠離前圍板地產生液壓式壓力調制噪聲從而沒有固體聲傳輸至乘客艙。電動液壓式制動設備的這種實施方式在圖6a至圖6d中詳細描述。

82、因此,制動單元(ehb)和架構i至ii的以上闡述的不同的實施方式能夠通過中央車輛模型實現(xiàn),借助于所述中央車輛模型實現(xiàn)功能(a)至(g)。

83、在第一有利的功能(a)基礎制動功能中,使摩擦制動器的升溫最小化,其方式為:主要使用至少一個電動機用于制動。如果根據(jù)現(xiàn)有技術設計具有掩蓋策略(verblendungsstrategie)的制動設備(參見例如圖1b),則在設計尺寸時以在ams衰減測試時的最大壓力為基礎(參見“bremsenhandbuch(制動手冊)”,第5版,6.3.2章,插圖6.10)。也就是說,對于ams測試,模擬連續(xù)10次從100km/h開始的制動。因此,前橋的輪制動器升溫到600℃并且后橋的輪制動器升溫到大約500℃。那么,在標準-真空制動力增強器中的踏板力升高大約80%,也就是說,制動設備必須對于衰減情況針對比正常抱死壓力高80%的壓力設計。利用對應的安全儲備,制動設備因此典型地針對大約200bar至220bar的最大壓力設計。典型的掩蓋策略在高于60km/h的更高速度時不存在再生制動(《制動手冊》,19.3.2章,插圖19.12);電動機的制動功率的潛力因此沒有被充分利用。再生制動到高于60km/h的速度范圍上的所述極限一方面通過在掩蓋時的容積吸收的極限引起,例如通過在具有電連續(xù)制動力增強器的兩箱制動系統(tǒng)中的esp單元的存儲腔的容積吸收。另一方面,談及制動器制造商的責任基礎和相對于再生制動運行的擴展的立法。此外,所述限定能夠通過如下方式引起:電池對于能量的吸收能力被限定,尤其在完全充電的狀態(tài)中。

84、在中央fds調節(jié)時能夠充分利用再生制動的潛力。此外,能夠顯著降低摩擦制動器的升溫從而也顯著降低衰減效應,因為制動能量不再引起摩擦制動器的顯著升溫。例如,至少一個電牽引馬達能夠利用逆變器運行,利用逆變器能夠進行四象限運行(象限1:正轉速,正扭矩;象限2:正馬達轉速,負馬達扭矩;象限3:負馬達轉速,正馬達扭矩;象限4:負馬達轉速,負馬達扭矩)。于是,在中級車的后橋處(參見具有在后輪處2000nm/在前輪處3000nm的最大制動扭矩的bmw?i3車輛)具有250nm的扭矩的130kw的示例性的驅動功率的電牽引馬達能夠在第二象限中以近似相同的扭矩和相同的功率也制動。電牽引馬達的發(fā)電機式制動扭矩在此比電牽引馬達的驅動制動扭矩稍微更高,因為在馬達和變速器中的損耗同樣起制動作用,而其在加速時降低驅動扭矩的損耗。因此,能夠利用這種設計方案在100km/h的速度時已經在后橋處通過再生制動獲得制動能量的大約60%至70%。如果這種馬達同樣安裝在前橋處,則也能夠在前橋處達到大約50%的減速度。在經由電牽引馬達制動時,在此遵循一個或多個能量管理策略,其中通過策略的高效的選取或組合給經由電牽引馬達的制動實際上僅經由扭矩極限在逆變器的四象限運行中設置極限。

85、用于能量管理的以下四個基礎策略可供使用:

86、(1)回饋到電池中直至功率消耗的極限:這此外取決于電池的能量吸收能力,尤其取決于電池的當前充電狀態(tài)(soc)。

87、(2)場定向地調節(jié)(id/iq電流調節(jié))電動機,使得在電牽引馬達中的能量在內部被消散:內部的能量消散通過電牽引馬達的定子的勵磁繞組的電阻和渦流損耗以及馬達的冷卻可行性限定。因為在電牽引馬達中設有水或油冷卻,并且此外一般情況下在全制動時在5-10秒內完成的制動過程中的脈沖負荷中的升溫通過電動機的大的熱質量來衰減,所以能量在脈沖運行中通過電動機的吸收更確切地說是不關鍵的,從而能夠通常完全充分利用。

88、此外,電牽引馬達的冷卻回路能夠被引導到水箱中,所述水箱又借助于熱泵用于特別高效的冷卻和加熱車輛的使用內部空間。借此,能夠使用在牽引馬達中“被消散的”能量,尤其以多于300%的熱泵效率。

89、(3)作為第三選項,能夠經由無磨損的渦流制動器,如由馬達試驗臺已知的無磨損的渦流制動器,使用通過電牽引馬達在發(fā)電機式運行中產生的能量,或另一介質(例如水)類似于熱水器被升溫。產生的熱量也能夠有利地經由熱交換器用于特別高效地冷卻或加熱車輛。優(yōu)選地,一個或多個電牽引馬達的能量引導到熱沉處。

90、(4)作為第四選項,能夠設有設計用于脈沖功率的電中間存儲器,例如超級電容或飛輪儲能器。超級電容或飛輪儲能器特別好地適合于脈沖功率并且相比于電池能夠吸收明顯更高的峰值功率。在超級電容或飛輪儲能器中暫時存儲的能量能夠在制動過程之后在加速車輛時使用或在另外地在車輛中使用。

91、通過具有能量管理的回收制動管理,在ams測試中的摩擦制動器的升溫能夠降低多于50%,尤其甚至直至70%至80%。所述效應能夠有利地如下使用,在前橋處簡化摩擦制動器并且在后橋處有利地使用具有同時低重量的、成本有利的鼓式制動器。替選地能夠使用所述效應,以便針對明顯更低的最大制動壓力,例如120bar至140bar替代200bar至220bar,設計液壓制動器,這對制動系統(tǒng)的成本起到有利影響,因為壓力供給機構能夠配備更小的電動機。此外,能夠降低壓力供給單元的液壓體積。

92、進一步地,能夠通過在第二有利的功能(b)中的具有用于調節(jié)電子制動力分配(ebv功能)入口的、在行駛動力學系統(tǒng)與制動系統(tǒng)之間的接口的合適的設計方案進一步提高自動緊急制動(aeb)的動態(tài),這尤其在高的車輛速度時對制動距離起到顯著作用。如果經由電動機制動,則必須確保用于滿足法規(guī)要求和車輛安全的行駛動力學系統(tǒng),獲得行駛穩(wěn)定性(參見以上-優(yōu)先級2)和可轉向性(參見以上表格-優(yōu)先級3)。也就是說例如,后橋不被允許在前橋之前抱死并且在車輪尤其前橋的車輪抱死時,必須激活abs。因此,在行駛動力學系統(tǒng)與制動設備之間的接口必須構造成并且優(yōu)選地ebv功能被控制成,使得在前橋和后橋處近乎同時達到最大制動扭矩(車輪抱死極限)。由此,如以下參照圖4闡述,能夠已經在具有在中級車的前橋和后橋處的130kw的平均功率的電牽引馬達中將從制動開始直至最大減速度的時間(ttl時間)從140ms降低到90ms。在高于100km/h的速度時,這能夠引起若干米的制動距離縮短。如果不能夠實現(xiàn)ttl時間縮短,例如由于底盤限制,則能夠替選地有利地同樣使用通過電動機的制動作用,以便成本更有利地和更小地實施制動設備。也就是說,制動單元的壓力供給機構能夠通過具有更低扭矩的馬達和/或通過功率更弱的馬達,必要時也通過成本有利的換向器馬達來驅動。

93、在第三有利的功能(c)中,能夠經由電動機實現(xiàn)車橋式回收。也在此,限定行駛動力學系統(tǒng)訪問制動單元(ehb)的電磁閥或至制動單元(ehb)的合適的接口,以便在關鍵的故障情況下干預abs運行狀態(tài)。在制動單元(ehb)與經由行駛動力學系統(tǒng)操控的電牽引馬達之間相互作用時,對于掩蓋必須對應地調節(jié)經由至前橋的制動回路的入口閥或隔離閥的壓力釋放和壓力建立。這能夠在壓力建立中例如經由入口閥的pmw控制進行,在壓力釋放中替選地經由mux方法經由入口閥或隔離閥或經由借助于出口閥的壓力釋放進行。

94、在制動單元ehb-z和ehb-va中的解決方案更簡單和明顯更靈活,如其以下參照圖6a至圖6d描述,尤其在以下情況下更簡單和明顯更靈活:車輪入口閥實施為設計用于雙向的體積流的常開的電磁閥mv2k(也另外地表示為入口/出口閥),以便由于缺少止回閥在如下情況下能夠保持壓力:壓力供給機構具有比輪制動器低的壓力水平并且在回收策略中應恒定地保持液壓制動扭矩。在根據(jù)圖9a的ehb的實施方式中或在圖6a-圖6d的變型方案中,在那里不設有或僅在一些輪制動器處設有出口閥,壓力釋放僅僅經由入口/出口閥進行,而在根據(jù)圖6a至圖6d以及圖9b的實施方案中存在經由入口/出口閥或經由出口閥的制動扭矩釋放的自由度。這在實現(xiàn)非常動態(tài)的制動扭矩干預中是有利的。在根據(jù)圖6b的實施方式中,也少地損害車橋個體化的回收策略,因為壓力釋放選擇性地經由入口/出口閥mv2k,1-4或出口閥av1-av4進行。在經由行駛動力學系統(tǒng)的回收策略中,制動扭矩變化曲線能夠通過電牽引馬達和制動單元(ehb)同步,使得回收最大化。如果經由電牽引馬達的回收被限制,例如在電池的完全充電狀態(tài)中,則經由制動單元(ehb)消散動能;如果電池允許饋入,則主要經由電牽引馬達回收。因此,利用輪個體化的自由度也簡單地實現(xiàn)具有x制動力分配的車橋式回收。

95、在作為車橋壓力調節(jié)器(ehb-1、ehb-2),優(yōu)選地具有根據(jù)圖9a和9b的構造的實施方案中,回收策略非常簡單并且不需要閥確認,因為制動扭矩建立和制動扭矩釋放能夠非常精確地利用已知的ppc壓力調節(jié)或壓力控制進行。

96、在第四有利的功能(d)中,至少一個電牽引馬達能夠在調節(jié)運行中產生基礎制動扭矩。這能夠通過如下方式實現(xiàn):使用新式的大電功率且大扭矩的牽引馬達(>200nm,<100kw),并且以高的運行電壓(400v,尤其700v至900v)運行。這種牽引馬達能夠以高的動態(tài)制動扭矩變化執(zhí)行(典型值:15000nm/s,可實現(xiàn)30000nm/s),其能夠在四象限運行中運轉并且其在制動扭矩建立和制動扭矩釋放中是非常動態(tài)的。在低的期望制動扭矩時,所述牽引馬達比液壓式制動單元(ehb)更動態(tài)。根據(jù)哪個扭矩在總的轉速范圍上可用相關地(在圖3中直至最大車輛速度,1000nm),能夠將制動單元(ehb)的最大壓力降低最大扭矩。在借助于電牽引馬達新型asr調節(jié)成為可能之后(參見atz?2/2014:“regelalgorithmen?fürrekuperation?und?traktion?bei?elektrofahrzeugen(用于電動車輛中回收和牽引的調節(jié)算法)”),對于asr調節(jié)與較早的現(xiàn)有技術相比不再需要高的壓力,使得制動單元(ehb)的最大壓力通過正常制動運行確定。

97、在第五有利的功能(e)中,能夠在制動單元(ehb)故障情況下起支持作用地使用至少一個電牽引馬達。較新的單箱制動系統(tǒng),例如如在de102018212905a1中示出,設計成使得在壓力供給機構失效時經由駕駛員的腳力僅達到0.3m/s2的減速度,所述減速度滿足具有0.244m/s2的最小減速度的ece-13-h法規(guī)要求并且此外滿足在中國的地區(qū)性要求。如果制動單元(ehb)接入到行駛動力學系統(tǒng)中,則能夠如例如在wo?2020/165255?a1中提出,在故障情況下制動力經由使用電驅動馬達的制動力達到0.58m/s2。此外,能夠經由電驅動馬達,例如后橋的馬達tm1和前橋的另外的馬達tm3,實現(xiàn)可相比于兩箱制動系統(tǒng)(ibooster+esp-hev)的行駛穩(wěn)定性功能。借此,能夠通過制動單元(ehb)接入到行駛動力學系統(tǒng)的中央控制中達到sae級別2+。

98、如果進一步開發(fā)在wo?2020/165255?a1中示出的制動系統(tǒng),使得電驅動馬達根據(jù)功能(d)建立基礎制動扭矩并且壓力供給機構還部分冗余地構成有冗余的繞組,例如其方式為:所述壓力供給機構實施為具有2×3相、(部分)冗余的電子裝置(dv1-ecu1、dv-ecu2)以及到兩個整車電源和/或能量供給裝置(bn1、bn2)上的連接以及數(shù)據(jù)線路(ds1、ds2),則也能夠在馬達末級的繞組或功率半導體失效時,這是在ec馬達中最常見的失效,以一半功率或以一半扭矩運行壓力供給機構。因此,在一個針對140bar至160bar的優(yōu)選的設計方案中,仍然能夠建立70bar至80bar的壓力。因此,在壓力供給機構部分失效時的故障情況下完整的abs調節(jié)也是可行的。此外,如果至少一個牽引馬達在所述故障情況下用于設定基本制動扭矩,以產生基礎制動扭矩,則也能夠實現(xiàn)具有尤其例如1g至1.4g的最大減速度的abs運行。

99、此外,如果在單箱制動系統(tǒng)中,如例如根據(jù)wo?2020/165255?a1,在兩個制動流流動方向上,也就是說從壓力供給機構至輪制動器和從輪制動器至壓力供給機構,在壓力供給機構與輪制動器之間使用設計用于雙向的體積流的常開的入口/出口電磁閥或切換式電磁閥(wo?2020/165255a1的圖7的sv1-sv4),則能夠安全地診斷每個輪回路并且在故障情況下將其與制動系統(tǒng)隔離。這在現(xiàn)有技術中在其他情況下使用的輪入口閥的情況下是不可行的,因為并聯(lián)于入口閥(例如de?102013?222?281a1的圖1的附圖標記6a-6d)使用不可診斷的且不可安全地關閉的止回閥(例如de?10?2013?222?281?a1的圖1的附圖標記50a-50b)。借此,在行駛動力學系統(tǒng)中即使在故障情況下三通道輪壓力調節(jié)運行也是可行的,所述三通道輪壓力調節(jié)運行能夠實現(xiàn)例如與esp功能類似的車輛穩(wěn)定功能以及在輪制動回路中的壓力保持。這又在制動扭矩調節(jié)中,尤其在輪個體化的回收時,提供另外的自由度。這種類型的新型接通閥優(yōu)選地也在以下詳細闡述的圖6a至圖6d和圖9a和圖9b的根據(jù)本發(fā)明的ehb解決方案中使用。

100、在任何情況下,在前橋處設置雙通道abs功能用于確保根據(jù)優(yōu)先級3的可轉向性,如果在輪制動器處不設有雙向起作用的常開的閥(切換式電磁閥mv2k),則也能夠實現(xiàn)所述可轉向性。在這種情況下,在前橋與后橋之間設有隔離閥。壓力調節(jié)能夠在此替選地經由mux壓力調節(jié)方法利用經由切換閥的壓力建立和壓力建立進行,其中切換閥優(yōu)選地實施為,使得電磁閥的閥座連接到輪制動器上,以便確保在輪制動器中不含有制動壓力??蛇x地,也能夠設有出口閥,以便作為mux壓力釋放的替選方案在儲備容器中進行經由出口閥的壓力釋放。關于這一點,還指明以下詳細闡述的圖9a和圖9b。

101、作為另外的替選方案,能夠實現(xiàn)標準abs調節(jié),在那里經由壓力供給機構設定預壓力并且進行經由切換閥的pwm控制的壓力建立和經由出口閥的時間控制的壓力釋放。在此,閥座連接到壓力供給機構上,以便能夠實現(xiàn)穿流橫截面的按比例控制。在此,常開的切換閥具有特別的意義,以便在故障情況下在高的差壓時在輪制動器中不含有制動壓力。

102、在第六有利的功能(f)中,能夠借助于行駛動力學系統(tǒng)的期望值預設進行橫擺力矩干預用于轉向支持。為此能夠經由入口閥(參見例如de?10?2018?212?905a1的附圖標記11)對應地調節(jié)壓力建立和壓力釋放,使得利用電制動力調制液壓制動力。這能夠在壓力建立中經由入口閥的pmw控制進行,在壓力釋放中替選地經由mux方法經由入口閥或隔離閥或經由通過出口閥的壓力釋放進行。

103、解決方案在根據(jù)圖6a和圖9a的具有ehb-z和ehb-va的解決方案中更簡單,尤其在如下情況下更簡單:輪入口閥實施為設計用于雙向的體積流且常開的入口/出口閥,以便由于缺少止回閥能夠在如下情況下保持壓力:壓力供給機構具有比輪制動器低的壓力水平并且液壓制動扭矩在回收策略中應恒定地保持。此外,存在經由在壓力供給裝置的活塞-缸單元的活塞的同時返回時的雙向的入口/出口閥或經由在儲備容器中的出口閥的制動扭矩釋放的自由度,這對于實現(xiàn)非常動態(tài)的制動扭矩干預是有利的。

104、在第七有利的功能(g)中,能夠借助于行駛動力學系統(tǒng)的期望值預設產生輪個體化的制動扭矩,用于輪個體化的回收。為此必須經由入口閥(參見de?10?2018?212?905?a1的附圖標記11)對應地調節(jié)壓力建立和壓力釋放,使得利用電制動力調制液壓制動力。這能夠在壓力建立中經由入口閥的pmw控制進行,在壓力釋放中替選地經由mux方法經由入口閥或隔離閥或經由通過出口閥的壓力釋放進行。

105、根據(jù)以下詳細闡述的圖6a、圖6c和圖9a至圖9b的具有ehb-z和ehb-va的解決方案更簡單和明顯更靈活,尤其在如下情況下更簡單和明顯更靈活;輪入口閥實施為常開的入口/出口閥mv2k,以便由于缺少止回閥能夠在如下情況下保持壓力:壓力供給機構具有比輪制動器低的壓力水平并且液壓制動扭矩在回收策略中應恒定地保持。在根據(jù)圖9a的制動單元(ehb)的實施方式中或在圖6a至圖6d的變型方案中,在那里不在輪制動器處或僅在一些輪制動器處設有出口閥,壓力釋放僅僅經由入口/出口閥進行,在根據(jù)圖6a至圖6d以及圖9b的實施方案中存在經由入口/出口閥或經由出口閥的制動扭矩釋放的自由度。這特別在實現(xiàn)非常靈活的制動扭矩干預中在最大化回收的意義上是有利的。在經由行駛動力學系統(tǒng)回收策略中,能夠使至少一個電牽引馬達和制動單元(ehb)的制動扭矩變化曲線同步,使得回收最大化。如果經由至少一個電牽引馬達的回收被限制,例如在電池的完全充電狀態(tài)時,則經由制動單元(ehb)消散動能;如果電池允許饋入,則主要經由電牽引馬達回收。

106、在功能(e)、(f)和(g)中,常開的且成本有利的入口/出口閥mv2k是重要的,因為由此能夠避免制動回路失效并且即使在切換閥泄漏時也能夠繼續(xù)運行輪回路。以這種方式,即使在切換閥泄漏時也能夠維持四通道輪壓力調節(jié)運行或即使在輪回路關斷時也能夠利用三通道輪壓力調節(jié)運行仍執(zhí)行緊急轉向或轉向支持,由此能夠簡化用于自動化行駛的更高級別(sae級別3-4)的電伺服轉向的冗余要求。這些功能(e)和(f)對于主要的底盤控制執(zhí)行器、制動器和轉向裝置的總成本特別重要。如果完全冗余地實施電伺服轉向,則在此需要兩個轉向執(zhí)行器。相反,制動器能夠通過作為用于轉向的冗余功能的功能(f)有效的解決方案用于滿足級別3-4的sae要求;其還具有優(yōu)點,能夠使用結構不相同的單元用于冗余的轉向功能,由此能夠在結構相同的轉向單元中排除作為故障源的產品質量缺陷。經由制動單元(ehb)的轉向功能也能夠設置作為具有兩個轉向執(zhí)行器的已經冗余地實施的電伺服轉向eps的第三備用級或設置作為沒有冗余地或僅部分地冗余地實施的eps的第二備用級,例如具有帶有2×3相轉向執(zhí)行器和冗余的控制器。此外,轉向單元(ehb)能夠支持在第二車橋處的轉向,在那里不設有eps,或也對于轉向干預補充地執(zhí)行橫擺力矩干預用于使車輛穩(wěn)定化,例如在μ-split的制動時。

107、因此,能夠利用以上闡述的功能利用具有僅一個壓力供給機構的液壓制動系統(tǒng)也滿足用于級別3的自主行駛的sae要求。為了滿足sae級別4和5,同樣實現(xiàn)根據(jù)圖6a和6b的具有單箱制動系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的擴展的所有前提條件。如果壓力供給機構冗余地實施并且電牽引馬達如在功能(b)中在制動扭矩建立時起支持作用,則也能夠確保具有150ms的市場常見動態(tài)的緊急制動功能。借此,在正常情況下盡管不能夠達到根據(jù)本發(fā)明的解決方案的90ms的最大動態(tài),然而能夠達到具有150ms至200ms具有合理損失的ttl。這對應于市場常見的制動力增強器的功率數(shù)據(jù)。

108、類似地,用于sae等級3和4的制動系統(tǒng)(參見例如wo?2018233854a1)在制動力增強器的故障情況下僅能夠動用esp泵的壓力動態(tài),所述壓力動態(tài)根據(jù)當前職責手冊僅能夠實現(xiàn)450ms到50bar的壓力建立。在行駛動力學系統(tǒng)中也存在如下可行性,利用電牽引馬達的制動扭矩建立動態(tài)經由esp泵來支持壓力建立。根據(jù)電牽引馬達的功率強度也能夠對于這種具有弱的esp泵的兩箱制動系統(tǒng)達到大約150ms至250ms的ttl。于是,在故障情況下的緊急制動功能與正常運行相比是等價的或近似等價的。

109、制動系統(tǒng)到中央控制中的接入利用以上闡述的協(xié)同效應和功能支持最后提供如下潛力,棄用經由制動踏板的液壓備用級別(參見圖6至圖6c),并且要么引入電動踏板要么完全棄用踏板。借此,在具有根據(jù)本發(fā)明的fds的結構單元(單箱制動系統(tǒng))中具有僅一個壓力供給機構的制動系統(tǒng)完全具有達到用于ad等級5的能力的潛力。

110、在第二“架構ii”中,替代中央地經由域操控的液壓制動設備設有車橋模塊。例如,在此車橋模塊具有至少兩個制動模塊,其選自:

111、-電驅動馬達,

112、-用于各一個輪的機電式制動器(emb),

113、-用于各一個車橋的電動液壓式壓力調節(jié)器(ehb-va、ehb-ha),

114、具有用于車橋的各兩個輪制動扭矩調節(jié)的輪調節(jié)閥。

115、例如,車橋模塊能夠包括電驅動馬達,借助于所述電驅動馬達能夠驅動且能夠再生制動車橋(va、ha)的車輪,以及用于車橋的兩個車輪中的每個車輪的各一個機電式制動單元(emb)或用于車橋(va、ha)的兩個車輪的共同的電動液壓式制動單元(ehb-va、ehb-ha)。

116、在第二實施方式中,與第一實施方式不同地提出,對于相應的車橋設有控制器(s-ecuva、s-ecuha),所述控制器具有至中央控制器(m-ecu域)的通信接口并且同步地操控車橋的所選取的制動模塊。不同于制動器的正常運行,同步尤其對于調節(jié)運行是非常有利的,因為在制動扭矩建立和制動扭矩釋放中的不同的滯后時間和時間進程通過不同的制動模塊最佳地彼此協(xié)調。此外,利用這種結構解決責任問題,因為電動車橋的提供者于是負責總的驅動和制動管理。在所述第二實施方式中,不同的變型方案是可行的:

117、a)與電牽引驅動器組合的機電式制動單元emb,特別有利地用于車輛的前橋(參見圖12a);

118、b)與具有輪調節(jié)閥的電動液壓式ehb壓力調節(jié)器組合的機電式制動單元emb,特別有利地用于前橋(參見圖12b);

119、c)與具有輪調節(jié)閥的電動液壓式壓力調節(jié)器ehb組合的用于車橋的每個車輪的電牽引馬達,特別有利地用于后橋(參見圖12c);以及

120、d)與具有輪調節(jié)閥的電動液壓式壓力調節(jié)器ehb組合的用于車橋的電牽引馬達,一般有利地用于前橋和后橋(參見圖12d)

121、電動機或機電式制動單元emb與電動液壓式制動單元ehb的組合是特別有利的,因為兩個制動扭矩產生器的優(yōu)點能夠理想地組合:

122、a)電動液壓式制動單元ehb在壓力釋放中在高的制動扭矩時是高動態(tài)的并且對于高的制動扭矩不敏感,而電驅動馬達或電動制動單元emb在制動扭矩梯度時在低的制動扭矩時具有其最大優(yōu)點。此外,在其用于更高負荷的設計方案中其成本升高。

123、b)電動液壓式制動單元ehb與電動制動單元emb相比明顯成本更有利。與用于后橋的具有用于兩個車輪制動器的輪調節(jié)閥的壓力調節(jié)器相比,在電動制動器emb中的成本大約兩倍高。在用于前橋的具有用于兩個輪制動器的輪調節(jié)閥的電動液壓式壓力調節(jié)器中,成本僅高10%,而在用于前橋的機電式制動器emb中的成本與后橋相比進一步高50%。機電式制動器emb的比例過大的成本升高的原因在于對于前橋必須達到更高的制動扭矩,并且在于在高級車或suv中為每個車輪設置兩個馬達的必要性。

124、c)電動液壓式制動單元ehb在實施方案中作為壓力調節(jié)器利用之后描述的ppc-gen2壓力調節(jié)方法與電牽引馬達或機電式制動單元emb的組合能夠充分發(fā)揮具有非常精確的制動扭矩調節(jié)的新型ppc-gen2壓力調節(jié)的優(yōu)點。在ppc-gen2方法中的死區(qū)時間,例如通過部分的多路壓力調節(jié)運行引起的死區(qū)時間,能夠通過經由牽引馬達或emb的調節(jié)來補償,因為這種制動單元完全能夠達到類似的制動扭矩梯度。

125、可達到的壓力力矩梯度為了圖解說明優(yōu)點在圖13a和13b中根據(jù)大功率的電牽引馬達并且利用借助av/ev技術和ppc-gen2運行的emb、ehb的典型的制動扭矩梯度繼續(xù)闡明且以下詳細闡述。

126、作為液壓基礎原則使用圖9a和9b的以下還詳細闡述的實施方式。

127、在“架構i”中實施的功能(a)-(g)能夠全部也在“架構ii”中執(zhí)行,甚至具有更多的自由度,因為每個車橋兩個具有壓力調節(jié)閥的壓力供給機構可供使用,所述壓力供給機構此外優(yōu)選地也冗余地實施。

128、在第三“架構iii”中,替代常規(guī)的電動液壓式ehb制動設備設有輪模塊,其中對于每個輪模塊設有電牽引馬達和機電式制動器emb。具有電牽引馬達的輪模塊能夠在平臺設計時實現(xiàn)非常大的靈活性。這種構思是最大靈活的并且具有比常規(guī)的制動系統(tǒng)更多的冗余,因為在一個輪模塊的故障情況下仍能夠利用剩下的輪模塊執(zhí)行制動器的所有核心功能和制動調節(jié)、車輛穩(wěn)定化和轉向。不利的是高的耗費,因為對于每個車輪需要電牽引驅動器和機電式制動單元emb。此外,電部件設置在無彈簧的質量的區(qū)域中從而承受高的機械負荷。有利的是,emb能夠一起描繪駐車制動功能從而降低成本。

129、如在第一實施方式中闡明,尤其如果在基礎制動功能中分配制動功率(為此尤其參見“架構i”的功能(a)),則經由行駛動力學系統(tǒng)的電牽引馬達和機電式制動單元emb的同步使用是有利的。由此能夠通過加熱摩擦制動器來抑制或減小衰減效應,并且在緊急制動功能aeb中能夠將牽引馬達和機電式制動單元emb的制動扭矩相加(參見第一實施方式“架構1”的功能(b))。

130、與“架構i”的功能(g)不同,還能夠更簡單地實現(xiàn)輪個體化的回收。車橋個體化的回收(在“架構1”中的功能(c))顯然也是可描繪的。

131、決定性的是功能(f)的應用,在那里在調節(jié)運行中經由牽引馬達產生基本制動扭矩并且借助于機電式制動單元emb在調節(jié)中調制制動扭矩。替選地也能夠經由機電式制動單元emb產生基本制動扭矩并且經由電牽引馬達使制動扭矩模型化。對于關鍵的行駛情況(例如在μ-sprung時),能夠甚至同時借助機電式制動單元emb和電牽引馬達建立或釋放共同的制動扭矩,使得總的來說高動態(tài)的制動扭矩匹配可供使用。如果每個車輪具有調節(jié)emb和電牽引馬達的同步制動扭矩調節(jié)的控制器(m-ecu-輪1、m-ecu-輪2、m-ecu-輪3、m-ecu-輪4),則制動扭矩的共同調節(jié)由此是簡單可行的。借此,也能夠使在制動扭矩變化時的時間滯后最小化。

132、協(xié)調的制動扭矩降低的優(yōu)點是大的,因為尤其在高制動扭矩時提出機電式制動器emb的技術挑戰(zhàn),因為emb符合發(fā)展趨勢地更是在高操縱力矩時張緊并且制動塊的分離過程更是有問題的并且導致高的成本。所述問題通過經由牽引馬達施加基本制動扭矩明顯得到緩解。此外,支持功能允許可觀地降低機電式制動器emb的成本,其中所述效應與操縱力或制動扭矩不成比例地增加。如果例如所要求的基本扭矩的30%通過電牽引馬達施加,則機電式制動器emb的成本能夠降低多于30%,因為機電式制動器emb的尺寸能夠相對更小。由于在制動時車橋負荷分配(典型地,負荷的60%至70%在前橋處,負荷的40%至30%在后橋處),有利的是,前橋的電牽引馬達比后橋的電牽引馬達更強地實施。借此能夠達到電動制動單元emb的通用部件能夠用于后橋和前橋,因為在通過更高的制動功率制動時車橋負荷分配通過在前橋處的馬達的更強制動功率來補償。

133、具有輪模塊的行駛動力學系統(tǒng)是由于冗余而完全滿足sae級別5的要求的解決方案。然而,由于高的成本(四個牽引馬達+四個機電式制動器),所述解決方案出于底盤-控制觀點更是用于特定應用的利基解決方案,其中然而相對于更多成本具有另外的優(yōu)點,例如在不同的車輛概念的制造和設計中的靈活性。

134、在行駛動力學系統(tǒng)的另一實施方式中,設有與用于前橋的具有用于前橋的各一個車輪的各一個壓力調節(jié)器的液壓制動器(ehb-vr,ehb-vl)和作為在后橋的每個車輪處的emb-模塊(emb1,emb2)的機電式制動單元的特定的組合制動器,優(yōu)選地具有集成的電子駐車制動器,例如通過冗余實施emb1、emb2的電子裝置或實現(xiàn)emb1和emb2的變速器的自鎖機構,例如通過使用由塑料構成的梯形絲杠。電動液壓式ehb-vr壓力調節(jié)器或ehb-vl壓力調節(jié)器能夠實施為不具有輪調節(jié)閥的活塞-缸單元或簡化地實施為泵,尤其具有每個壓力調節(jié)器一個齒輪泵。如果使用活塞泵,例如標準esp單元的2k泵,則需要用于壓力釋放的至少一個閥裝置,而齒輪泵接管活塞-缸單元的功能并且不僅能夠建立制動扭矩而且能夠釋放制動扭矩。

135、“架構ii”特別適合于特定的組合制動器,在那里每個車橋的壓力調節(jié)器聯(lián)合并且經由車橋控制器s-ecuva和s-ecuha能夠簡單地協(xié)調功能a)至f)的同步。但是,也可設想另外的架構,其中每個制動扭矩調節(jié)器的控制器與中央控制單元m-ecu域通信并且中央控制單元將期望制動扭矩傳輸給輪制動器的制動扭矩調節(jié)器(ehb-vr、ehb-vl、emb-hl、emb-hr)的控制電子裝置并且傳輸給的至少一個牽引馬達(tm1、tm2、tm3、tm4)。與所選擇的架構無關地也能夠實現(xiàn)行駛動力學系統(tǒng)的以上闡述的功能(a)至(g),其中在此最大潛力也存在于摩擦制動器的成本和重量優(yōu)化中,例如通過在前橋處使用鼓式制動器和在后橋處使用更小的盤式制動器用于機電式制動單元emb。因此特別有利的是,對于組合制動器利用在前橋處的電牽引馬達的制動作用。

136、特定的組合解決方案雖然比具有在前橋處的具有輪調節(jié)閥的電動液壓式制動單元ehb-1或ehb-za和在后橋處的機電式制動單元emb的解決方案(例如圖6c無通向后橋的液壓連接)更耗費。但是,所述特定的組合解決方案具有在ehb-vr和ehb-vl模塊的靠近車輪的定位中的另外自由度的優(yōu)點并且所述特定的組合解決方案能夠實現(xiàn)比在前橋處的機電式制動單元emb更簡單的擴展。此外,所述特定的組合解決方案使壓力調節(jié)單元的制造商尤其新公司與電磁閥的供應商和利用電磁閥的壓力調節(jié)的所需技術無關,這些牢牢掌握在已創(chuàng)建的制動器制造商手中。

137、此外,特定的組合制動器與機電式制動單元emb類似地能夠容易地應用。如果替代活塞-缸單元使用齒輪泵,則能夠借此同樣以合理的成本實現(xiàn)解決方案。尤其地,通過行駛動力學系統(tǒng)和功能(a)至(g)的成本降低潛力,如還以下對于另外的實施方式和架構闡述,也在所述解決方案中是顯著的。

138、利用架構i至iii的行駛動力學系統(tǒng)調節(jié)以及利用特定的組合制動器力求具有大的功能優(yōu)點、冗余優(yōu)點和成本優(yōu)點的以下發(fā)明目的:

139、改進功能/應用/新的功能:

140、-在abs運行中尤其在具有低摩擦系數(shù)的路面上(雪、冰)在調節(jié)運行中使用電牽引馬達,以縮短制動距離,在那里電牽引馬達的更大的制動扭矩梯度與已知的具有存儲腔的abs系統(tǒng)相比具有優(yōu)點(參見具有在存儲腔中慢的壓力釋放的標準esp系統(tǒng))。

141、-在啟動時通過扭矩調節(jié)和馬達速度調節(jié)使用電牽引馬達用于asr運行,替代通過由電動液壓式制動器ehb制動后輪的已知的解決方案。

142、-利用制動扭矩升高到100ms替代150ms利用制動距離的對應的縮

143、短來改進緊急制動功能aeb,尤其在高的速度和事故危險時。-用于通過使用扭矩干預的車輛穩(wěn)定化或轉向的組合橫擺力矩干預,所述橫擺力矩干預借助于電牽引馬達和通過電動液壓式制動單元ehb的制動扭矩產生。

144、-在調節(jié)運行中通過電牽引馬達和電動液壓式制動器ehb的組合制動干預,例如在路面狀態(tài)的動態(tài)變化時,例如在μ-sprung時,在那里需要快速壓力釋放。

145、-利用電動液壓式制動單元ehb在多路法中利用經由電牽引馬達的扭矩調節(jié)的abs調節(jié),借此避免多路系統(tǒng)的死區(qū)時間。

146、-使用閉合的液壓式制動系統(tǒng)的優(yōu)點用于快速應用核心功能abs和esp和經由中央ota升級使新的軟件功能自動化,例如實現(xiàn)在從sae等級2過渡到sae等級3-5時的軟件升級。

147、-利用在后橋處的另一電牽引馬達和在前橋處的電動液壓式制動器ehb的ebv調節(jié)。

148、-通過電牽引馬達或電動液壓式制動單元ehb實現(xiàn)冗余的asr功能。

149、通過成本降低和重量降低的優(yōu)點:

150、-使用電牽引馬達用于在多重制動(所謂的ams衰減測試)時降低制動鉗的熱負荷從而精簡電動液壓式制動設備,例如電動液壓式制動單元ehb針對抱死壓力設計以及附加地20%至40%的儲備,也就是說120bar至140bar,替代200bar至200bar,可選地甚至在即使在滿電池中利用可靠的能量管理也成功實現(xiàn)經由電牽引馬達的制動時針對比所要求的抱死壓力(60bar至80bar)更小的壓力設計。

151、-使用電牽引馬達用于降低制動鉗的熱負荷以及能夠實現(xiàn)在后橋處使用成本有利的鼓式制動器。

152、-減少制動設備的微塵和磨損,其方式為:主要借助于電牽引馬達制動。

153、-通過由尤其在車輛的前橋處、但也在后橋處的電牽引馬達的制動扭矩支持來精簡電動制動單元emb,。

154、-替代具有大功率的ec馬達的單箱,使用具有相對小的功率的簡單的2-k泵的電動液壓式制動器ehb以及通過與具有ttl=500ms的標準esp器組合的電牽引馬達的對應功率描繪150ms內緊急制動功能。

155、-通過描繪借助于電牽引馬達的高動態(tài)的壓力建立使用更小的電磁閥。

156、通過冗余的改進:

157、-在制動系統(tǒng)失效或部分失效時使用電牽引馬達用于制動。

158、-即使在主要的制動設備失效時也使用電牽引馬達用于維持具有ttl=150ms的快速緊急制動aeb。

159、-即使在后橋的制動回路失效時也使用電牽引馬達用于維持ebv功能。

160、-在制動回路失效時使用電牽引馬達。

161、-在esp功能失效時使用電牽引馬達。

162、-在轉向功能失效時使用電牽引馬達或通過在后橋處的橫擺力矩干預來支持在前橋處的轉向干預。

163、-通過電牽引馬達或電動液壓式制動單元ehb實現(xiàn)冗余的asr功能。

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