[发明专利]具有电动驱动马达、电动液压制动器和诸如变速器、扭矩矢量和驻车制动器的附加模块的车辆轴

说明书

本发明涉及一种具有液压操作车轮制动器(RB1、RB2；RB3、RB4)和/或额外液压负载、特别是离合器片气缸的车辆轴(VA、HA)，该车辆轴包括以下部件：至少一个压力供应装置(DV1、DV2)，其用于控制车轮制动器(RB1‑RB4、H‑EMB)中的压力，该压力供应装置由电动马达驱动器(M1、M2)驱动；至少一个电子开环和闭环控制装置(DV ECU1、DV ECU2)以及阀组件(HCU)，该阀组件具有用于设定车轮特定制动压力和/或用于将车轮制动器(RB1、RB2、RB3、RB4、H‑EMB)与压力供应装置(DV1、DV2)断开连接或将该车轮制动器连接至该压力供应装置的值；至少一个电动驱动马达(TM、TM1、TM2)，其用于对车辆车轮或车辆轴进行驱动和制动，其特征在于，至少一个压力供应装置(DV1、DV2)用于控制至少一个额外的制动单元(BA)的压力和/或向该至少一个额外的制动单元提供压力，其形式为：电动驻车制动器(EPB)、液压支持机电制动器(H‑EMB)、机电制动器(EMB)和/或力支持的、特别是液压操作的转向装置(EPS)、齿轮致动器和/或变速器致动器和/或扭矩矢量模块。

说明

本发明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。

现有技术

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。

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。

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”。

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，由于电动车辆的恢复性能不断增加，而且因为在切换到领航驾驶时，全自动驾驶(FAD)可以在较长的时间段内操作，而使车辆驾驶员对踏板特性的变化没有准备，从而无法接受踏板特性的变化，因此踏板模拟器是必不可少的。为了监测压力供应，必须提供冗余的压力传感器，或者必须提供替代的诊断选项。还将需要至少具有单独轴控制的冗余ABS功能，并且将引入部分冗余。在ABS操作中具有封闭制动回路的制动系统具有安全优势。

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。

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。