行驶动力系统和中央控制电动汽车技术方案

本发明专利技术涉及一种用于车辆的行驶动力系统，包括：用于检测和/或生成转向命令和制动命令的主控制单元(M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】行驶动力系统和中央控制电动汽车


[0001]本专利技术涉及一种行驶动力系统(driving dynamics system，FDS)、一种具有相应行驶动力系统的车辆以及一种用于控制车辆的方法。该行驶动力系统和控制方法优选用于高度自动驾驶(highly automated driving，HAD)、全自动驾驶(fully automated driving，FAD)或自动驾驶(autonomous driving，AD)的电动汽车或混合动力汽车。

技术介绍

[0002]汽车行业正处于颠覆性变革过程中。除了电动汽车的市场渗透率不断提升之外，各种级别的自动驾驶也在不断发展，例如，有3级自动驾驶
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HAD、4级全自动驾驶
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FAD、以及5级自动驾驶
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AD。其中，每个级别都会对行驶动力控制系统，特别是对使用转向系统和制动器的系统的要求增加。电动汽车或具有相对强大的车载动力系统的车辆推动了电动和电子液压制动系统的发展。2005年电动制动助力器(electric
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brake force boosters，e
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BKV)开始取代真空制动助力器。在初始解决方案(参见WO2006111392A1)之后，2013年市场上推出了带有电动辅助制动助力器(参见WO2010069688A1和DE102009004636B4)以及附加的ESP单元的双箱解决方案。随后，又迅速推出了带有踏板模拟器(参见DE102013224313A1)的集成单箱系统。目前正在开发3级自动驾驶(HAD)的解决方案。
[0003]从3级自动驾驶(HAD)开始，需要线控制动系统和线控转向系统。此外，制动器(ABS)和转向系统(可转向性、车辆稳定性的侧倾力矩干预)的核心功能开始需设计为冗余的，这是因为在自动驾驶模式下，驱动器无法通过启动制动总泵来提供冗余功能。除了AD之外，电动汽车还青睐带有踏板感觉模拟器的线控制动系统，因为只有采用解耦制动系统才能充分利用通过强大的电驱动马达制动时能量回收的潜力。在这种情况下，电动辅助助力器达到了极限，因为在这样的系统中，强大的能量回收会影响踏板感觉，另外还会对制动器产生残余摩擦力矩，从而影响行驶阻力以及电动汽车的行驶里程。此外，辅助制动助力器存在严重缺陷，其严重依赖影响因素，如ATZ3/19条“自动驾驶制动助力器”中所解释的那样。
[0004]此外，从3级自动驾驶起，开始还需要提供ABS功能的冗余。如在DE112009005541B3中描述的具有电动辅助助力器和ESP/ABS单元的双箱系统中，电动制动助力器(e
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BKV)在ESP单元故障的情况下执行压力调制功能，以确保车辆始终高水平减速。因此，根据申请人的各种公开，自动间歇制动(在专业文献中也称为初级ABS)已根据WO2011/098178在系统中实现。自动间歇制动通过保持可转向性可获得足够的制动距离(与完全成熟的车轮专用ABS相比，制动距离约为ABS制动距离的200％)以及可接受的稳定性。但是，若在该紧急功能期间，驾驶员致动踏板，则可能导致车轮抱死，这是因为制动踏板的启动直接作用于制动总泵的活塞，该活塞会在间歇制动功能期间来回移动(参见DE112009005541B3)，并可能会受到制动踏板的影响。
[0005]从3级自动驾驶开始，转向系统同样需要冗余，以实现线控转向。例如，在US10501111和WO2017/198549中，提供了多个电致动器，用于使车轴的两个车轮转向。其中，在一个致动器发生故障的情况下，第二个致动器执行转向功能并将转向力矩传递给另一个
致动器。例如，在WO2017/198549中，通过可换档离合器将力从第一致动器传递到第二致动器。
[0006]从4级自动驾驶(FAD)开始，为了确保足够的系统可用性，例如在具有“3选2”规则的踏板传感器的情况下，预计有3倍冗余。此外，由于电动汽车的再生性能不断提高，且无法接受踏板特性的变化，因此踏板模拟器是必不可少的，这是因为全自动驾驶(FAD)操作可能会持续较长时间，而驾驶员没有准备好在切换到自动驾驶时改变踏板特性。还需要能够进行特定制动回路或特定车轮控制的冗余ABS功能。即使在存在部分故障的情况下，对车辆稳定性、可转向性和短制动距离的要求也在不断增加。例如，即使车轮在不均匀的道路和车轮摩擦系数不同的道路下(例如在μ
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split表面)，也必须同时实现短制动距离且必须确保车辆仍然可转向可转弯，也就是说车辆不会偏滑。因此，制动系统中侧倾力矩干预的冗余变得越来越重要。制动系统和转向系统的冗余也起着重要作用。
[0007]在5级自动驾驶(AD)中，方向盘、制动踏板和油门踏板可以完全取消，车辆完全经由中央计算机控制。由于在系统发生故障时驾驶员无法再使用制动踏板或方向盘进行干预，因此需要对制动器(制动助力器、ABS)和转向系统的所有核心功能进行自动防故障的2路冗余或3路冗余。
[0008]汽车制造商正在开发无驾驶员的全自动驾驶汽车。在开发的第一阶段，将配备带踏板感觉模拟器(4级FAD)的制动踏板，在开发的最后阶段(5级AD)，将不再有制动踏板和油门踏板。此外，在域结构中引入了控制器/域，用于自动驾驶和无人驾驶模式。因此，域或控制器必须能够在自动驾驶和无人驾驶中访问转向系统和制动器。再者，在后轴和前轴上均配备强大的电驱动马达的车辆正变得越来越受欢迎。因此，应最大限度地利用电动机在发电机模式下回收能量的可能性。进一步地，为了最大化电动汽车的行驶里程，应采用无摩擦制动。
[0009]作为电子液压制动系统的替代方案，机电制动器(electromechanical brake，EMB)，又称机电楔式制动器(electromechanical wedge brake)是一种众所周知的解决方案。由于安全问题和成本较高，过去没有开发EMB。出于成本和可靠性的原因，FAD和AD级中的制动系统不能仅有EMB，因为冗余特定车轮制动力矩干预的冗余很难实现。因此，EMB仅适用于车辆的后轴，因为后轴对制动力的贡献较小，而且故障不像前轴那样严重。
[0010]DE102005055751B4和DE102005018649B4首次解释了使用带有主轴驱动的电驱动活塞缸单元的高精度活塞压力控制(piston pressure control，PPC)。由电动机驱动的活塞缸单元具有用于测量活塞位置和电动机电流的传感器系统，可实现压力控制，分别对液压车轮制动器进行制动力矩控制，其精度完全可与机电制动器相媲美，并因此已成为未来制动系统的基础。
[0011]由于线控制动器和线控转向系统已被视为独立的学科，现有技术尚未充分考虑使用转向系统、制动器和电动机的协同作用对行驶动力控制的整体优化。此外，根据现有技术(WO2012143311A1、WO2018/130481、DE102016211982)，只有复杂的制动系统能满足HAD的冗余要求，但这些系统不适用于FAD/AD。从原理上讲，这些系统的核心不足是，对于完全冗本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种行驶动力系统，所述行驶动力系统应用于车辆，包括：
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主控制单元(M
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ECU)，用于检测和/或生成转向命令和制动命令；
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制动系统，具有第一电液压力供给单元(DV1)和第二电液压力供给单元(DV2)；
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分配给车轮(R1
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R4)的四个液压驱动的车轮制动器(RB1
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RB4)；
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电驱动的制动压力调节阀(EV1
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EV4、AV1
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AV4、SV1
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SV4)；以及
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一种，特别是电动的，用于驱动至少一个车轴的转向致动器(EPS)；其中，所述行驶动力系统用于：执行至少一个所述转向命令，特别是在正常运行期间，以致动至少一个所述压力供给单元(DV1、DV2)和所述转向致动器(EPS)；和/或在正常运行期间执行所述制动命令，以至少致动所述第二压力供给单元(DV2)和至少致动所述制动压力调节阀(EV1
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EV4、AV1
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AV4、SV1
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SV4)以进行车轮特定压力调节；以及在第一故障情况下，至少致动所述第一压力供给单元(DV1)和至少致动所述制动压力调节阀(EV1
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EV4、AV1
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AV4、SV1
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SV4)以进行车轮特定压力调节。2.根据权利要求1所述的行驶动力系统，其中，包括：检测单元，用于检测至少所述第一故障情况，特别是第二制动模块(BM2)的至少部分故障、特别是所述第二压力供给单元(DV2)的至少部分故障、和/或所述转向致动器(EPS)的至少部分故障；其中，所述行驶动力系统用于：在所述第一故障情况下，通过所述第一压力供给单元(DV1)在所述车轮制动器(RB1、RB2、RB3、RB4)中的至少一个车轮制动器中升高压力来提供侧倾力矩干预和/或转向辅助。3.根据前述权利要求中任一项所述的行驶动力系统，其中，检测单元用于检测至少第二故障情况，特别是所述转向致动器(EPS)的至少部分故障；其中，在所述第二故障情况下，用于使用所述第二压力供给单元(DV2)，特别是通过在所述车辆一侧的所述车轮制动器(RB1、RB2、RB3、RB4)中升高压力来执行所述转向命令。4.根据前述权利要求中任一项，特别是权利要求3，所述的行驶动力系统，其中，具有所述第一压力供给单元(DV1)的第一制动模块(BM1)用于经由第一连接点(A1)向至少一个第一制动回路(BK1)施加压力介质，以及经由第二连接点(A2)向至少一个第二制动回路(BK2)施加压力介质，其中，
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所述第一制动模块(BM1)的第一隔离阀(BP1)设置在所述第一制动模块(BM1)的所述第一压力供给单元(DV1)和所述第一连接点(A1)之间的第一液压管路(HL1)中，以及第二隔离阀(TVBK2)设置在所述第一压力供给单元(DV1)和所述第二连接点(A2)之间的第二液压管路(HL2)中，其中，所述制动系统用于：
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检测第三故障情况，特别是具有所述第二压力供给单元(DV2)的第二制动模块(BM2)的完全故障，
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在所述第三故障情况下，控制所述第一压力供给单元(DV1)和所述第一隔离阀(BP1)和所述第二隔离阀(TVBK2)，以在所述至少两个制动回路(BK1、BK2)中执行至少一个制动回路特定压力控制操作。5.根据前述权利要求中任一项，特别是权利要求1至3中任一项，所述的行驶动力系统，其中，
所述第二压力供给单元(DV2)经由至少一个第一液压管路(HL1)连接到第一制动回路(BK1)，以及所述第一压力供给单元(DV1)经由至少一个第二液压管路(HL2)连接到第二制动回路(BK2)，其中，所述第一液压管路(HL1)和所述第二液压管路(HL2)可经由至少一个隔离阀(BP1、BP2)彼此液压连接和/或断开。6.根据前述权利要求中任一项，特别是权利要求5，所述的行驶动力系统，其中，所述第一液压管路(HL1)和所述第二液压管路(HL2)可经由至少一个第一隔离阀(BP1)和至少一个第二隔离阀(TVBK2)彼此液压连接，其中，所述第一隔离阀(BP1)和所述第二隔离阀(TVBK2)之间的液压管路部分经由至少一个中央排气阀(ZAV)连接到储液器(40)。7.根据前述权利要求中任一项所述的行驶动力系统，其中，每个所述车轮制动器(RB1
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RB4)均配备有双向制动压力调节阀(SV1
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SV4)中的一个制动压力调节阀，用于所述车轮制动器(RB1
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RB4)中的相应车轮制动器中升高压力和降低压力。8.根据前述权利要求中任一项所述的行驶动力系统，其中，所述第二压力供给单元(DV2)包括单回路泵，所述单回路泵液压连接到储液器(40)，以将压力介质输送到第一制动回路(BK1)和/或第二制动回路(BK2)。9.根据前述权利要求中任一项所述的行驶动力系统，其中，检测单元用于检测第四故障情况，特别是制动回路(BK1、BK2)的故障，和/或用于检测第五故障情况，特别是所述车轮制动器(RB1
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RB4)的故障；其中，所述行驶动力系统用于在检测到所述第四故障情况和/或所述第五故障情况时，关闭所述隔离阀(BP1、TVBK2)中的至少一个隔离阀和/或所述制动压力调节阀(EV1
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EV4、AV1
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AV4、SV1
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SV4)中的至少一个制动压力调节阀，以便液压断开故障的制动回路和/或故障的车轮制动器(RB1
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯，
申请(专利权)人：爱皮加特股份公司，
类型：发明
国别省市：