CN113306541A - 可电驱动汽车的安全系统、运行该安全系统的方法和汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于可电驱动的汽车(2)的安全系统(1)，其带有第一制动设备(7)并且带有第二制动设备(11)以及带有第三制动设备(17)，第二制动设备包括被构造成用于驱动汽车(2)的电机(12、13)，其中，安全系统(1)可从正常运行切换至故障运行，在正常运行中汽车(2)可借助第一制动设备(7)制动，在故障运行中汽车(2)可借助第二制动设备(11)制动。本发明设置成，故障运行具有故障模式A和故障模式B，在故障模式A中可借助第三制动设备(17)将汽车(2)制动，在故障模式B中可借助第二制动设备(11)将汽车(2)制动。本发明此外涉及用于运行这种安全系统(1)的方法以及相应地配备有这种安全系统(1)的汽车(2)。

Description

可电驱动汽车的安全系统、运行该安全系统的方法和汽车
技术领域
本发明涉及一种用于可电驱动的汽车的安全系统、用于运行这种安全系统的方法和配备有这种安全系统的汽车。
背景技术
如今，在机动车技术中存在使汽车(尤其乘用车)日益自动化的广泛努力，以便使汽车或乘用车的驾驶员越来越减少驾驶任务。在此，根据SAE J3016，把相应的自动化程度或自主程度分成五个等级。尤其与等级3、4和5相联系地(其中汽车的驾驶员至少有时可以分心于当前的驾驶任务和/或交通事件)当然存在特别可靠地构造根据等级3、4和/或5自动化的汽车的需求。
在高度自动化的汽车(等级3)的情况下，例如允许驾驶员至少有时和/或在汽车的某些预设的或特定的应用情况下分心于驾驶任务。也就是说，汽车那么自动行驶或者履行驾驶任务。尤其地，根据等级3而高度自动化的汽车被构造成用于自主地或自动地(即没有驾驶员的协助)地操控汽车的制动设备，以便根据需要来制动处于行驶中的汽车。为此，该制动设备具有控制单元，例如ESP或ESC组件(ESP：电子稳定程序；ESC：电子稳定控制)。借助该控制单元，可电地和/或液压地操控该制动设备的制动促动器，以便能够例如根据摩擦制动原理来使得汽车减速。如果该制动设备完全地或部分地失灵，则要考虑，驾驶员有可能刚好未专注于驾驶任务或交通事件，由此使得汽车在该时段内无法制动。因此，当今根据等级3高度自动化的汽车具有后备等级(即第二制动设备)，借助于其可使得汽车在制动设备完全地或者部分地失灵的情况下能够可靠地制动直至静止状态。视驾驶员的可用性而定，该第二制动设备要么可由驾驶员手动地操纵，要么可自动地操纵。
在全自动化的汽车(等级4)的情况下，允许驾驶员把驾驶任务至少有时(比如在特定应用情况的总时长上)完全留给汽车执行—驾驶员那么仅仅是汽车的乘客。在自主的汽车(等级5)的情况下，完全不再设置有人类驾驶员。这意味着，借助于根据等级5自主的汽车仅仅运送乘客，其中，这些乘客在任何时间都不控制或者考虑/监控汽车的驾驶任务。由于即在全自动化的(等级4)或自主的(等级5)汽车的情况中允许驾驶员或乘客至少有时(即在特定应用情况下)完全分心于交通事件或驾驶任务，所以不存在手动地操纵第二制动设备—如与高度自动化的(等级3)汽车相联系所描述—的可行性。这意味着，用于全自动化的或自主的汽车的后备等级同样必须构造成全自动化或自主的，因此必须能够在没有乘客的协助的情况下可靠地把汽车制动直至静止状态。
然而同样地存在如下需求：尤其在全自动化的或自主的汽车的情况下，尽管第一制动设备完全地或部分地失灵，却仍可实现继续行驶，例如以便能够借助汽车行驶至维修机构。那么假设，在所述继续行驶期间会出现其它故障，其中那么第一后备等级在其方面的制动设备完全地和/或部分地失灵。因而为了能够保证全自动化的或自主的汽车可靠地停住或制动，设置有另外的例如第三制动设备，借助于其可以把根据等级4/5全自动化的/自主的汽车可靠地制动直至静止状态。
DE 10 2008 008 555 A1公开一种构造为制动设备的安全系统，其带有第一后备等级(即带有备选的安全系统)，该第一后备等级例如由电子的泊车制动器形成。此外设置有第二后备等级，其设置对马达管理的干预。然而，所述安全系统以及备选的安全系统以特别复杂的形式和方式相互配合作用，并且此外构造为电子泊车制动器的第一后备等级受到特别大的磨损。
DE 10 2015 219 001 A1公开一种用于机动车的电动液压的制动系统，其中在后备等级方面设置成，给汽车或制动系统的人类使用者提供对机动车的车轮制动器的干涉。为了当电动液压的制动系统的压力提供机构未激活或者无法激活时仍然保证在后备等级内使得机动车充分地减速或制动，设置成，额外地借助附加制动促动器来制动汽车。该附加制动促动器优选构造为泊车制动器。但是，为了能够借助在后备等级内运行的电动液压的制动系统来使得机动车按规定制动，必然迫切需要操纵制动踏板的人类驾驶员。
WO 2011/015422 A1公开一种用于控制针对带有电动驱动部的车辆的车轮制动打滑的方法，其中，借助摩擦制动设备来产生基本制动力矩，电动驱动扭矩被调制到该基本制动力矩。但在该方法中丝毫没有设置后备等级；在车轮制动打滑控制系统故障的情况下，配备有其的车辆无法再按规定制动。
此外，前述文献对于在高度自动化的(等级3)、全自动化的(等级4)和/或自主的(等级5)汽车中相应地采用相应的装置或相应的方法并未论述。
发明内容
本发明的目的是，提供一种安全系统、一种方法和一种汽车，借助于其提高在道路交通方面的安全性。
该目的通过一种安全系统、用于运行该安全系统的方法以及配备有这种安全系统的汽车得以实现。
根据本发明的安全系统的优点和有利设计可被视为根据本发明的方法和根据本发明的汽车的优点和有利设计，并且反之亦然。根据本发明的方法的优点和有利设计可被视为根据本发明的方法和汽车的优点和有利设计，并且反之亦然。
本发明因而设置有一种用于可电驱动的汽车的安全系统，该汽车尤其可以高度自动化(等级3)、全自动化(等级4)和/或自主(等级5)地构造。该汽车尤其构造为乘用车。
该安全系统具有第一制动设备，该第一制动设备例如可作为运行制动设备使用在汽车中。此外，安全系统具有第二制动设备，该第二制动设备至少部分地与第一制动设备不同地构造，或者至少部分地与第一制动设备分开地构造。第二制动设备具有至少一个电机，其被构造成用于驱动可电驱动的汽车。换句话说，第二制动设备的电机可使用在或者被使用在可电驱动的汽车中，以便在马达式运行中驱动汽车或者使其前行。此外，汽车中的电机在发电机式运行中可用于将汽车制动。另外，安全系统具有第三制动设备，该第三制动设备同样至少部分地与第一制动设备和第二制动设备不同地构造。这意味着，第三制动设备至少部分地与第一制动设备和第二制动设备分开地构造。
安全系统可从正常运行切换至故障运行。如果安全系统转换至正常运行或者安全系统按照正常运行来运行，则汽车可借助于第一制动设备制动。换句话说，在正常运行中借助安全系统(尤其借助第一制动设备)可产生第一制动力，借助该第一制动力可将汽车制动。在故障运行中，借助安全系统(尤其借助第二制动设备)可产生第二制动力，借助该第二制动力可将汽车制动。这意味着，在安全系统的故障运行中可借助第二制动设备将汽车制动。
因此，正常运行应理解成安全系统按规定比如在正常的运行参数以内工作，其中，安全系统没有故障(例如受损)。故障运行应理解成如下：安全系统(例如第一制动设备)相比于安全系统的正常运行仅仅还具有减小的功率能力。这例如当借助第一制动设备(例如由于其受损)而只能尚不充分地或者根本就无法再将汽车制动时就是这种情况。
为了现在把安全系统设计成使得借助它来提高在道路交通方面的安全性，根据本发明设置成，故障运行具有故障模式A和与其不同地构造的故障模式B。在故障模式A中，可借助第三制动设备将汽车制动。在故障模式B中，可借助第二制动设备将汽车制动。因此，例如在把安全系统从其正常运行切换至故障运行的情况下，安全系统可切换至故障模式A。换句话说可以设置成，把故障运行构造为故障模式A。此外可以设置成，安全系统例如在从其正常运行切换至故障运行的情况下可切换至故障模式B。
设置成，尤其当第一制动设备完全地或部分地失灵，从而使汽车无法再制动，或者只能尚借助第一制动设备的减小的功率能力制动时，则安全系统可从其正常运行转换至或切换至故障运行。那么在故障运行的故障模式A中，可借助第三制动设备产生第三制动力，该第三制动力在制动汽车时支持—由于故障运行而减小的—第一制动力，或者—如果第一制动设备完全失灵—代替该第一制动力。这以类似的方式适用于故障运行的故障模式B，其中，例如当第一制动设备仅还提供相比于正常运行减小的功率能力时，则安全系统可从其正常运行切换到故障模式B。因而在故障模式B中，可借助第二制动设备将汽车制动，其方式为，该第二制动设备产生第二制动力，借助该第二制动力可将汽车制动。
以该方式提供一种双重冗余的安全系统，通过该安全系统使得—即使第一和/或第三制动设备分别完全地或部分地失灵—也能够以特别可靠的方式在道路交通中把汽车制动直至静止状态。备选地，尽管第一和/或第三制动设备完全地或部分地失灵，仍可实现汽车的继续行驶。由此安全系统特别有益于道路交通安全性，因为安全系统提供两个后备等级，从而汽车可特别高效地从道路交通事件中驶出。因此其它的交通参与方由于配备这种安全系统的汽车不受伤或者仅受特别小的伤。
已表明特别有利的是，安全系统可从正常运行首先转换至故障模式A，再从故障模式A转换至故障模式B。就此而言，与正常运行相关联的第一制动设备(例如运行制动设备)具有第一功率能力。相应地设置成，与故障模式A相关联的第三制动设备具有第三功率能力，该第三功率能力至少基本上等于第一制动设备的第一功率能力，或者小于第一制动设备的第一功率能力。与故障模式B相关联的第二制动设备相应地可以具有第二功率能力，该第二功率能力小于第三制动设备的第三功率能力。
备选地或附加地可以设置成，安全系统可从正常运行首先转换至故障模式B，再从该故障模式转换至故障模式A。安全系统可尤其质量高效地和/或结构空间高效地构造，因为制动设备的特别高的功率能力通常伴有对相应制动设备的特别高的空间要求和特别大的质量。换句话说可以设置成，第三制动设备比第一制动设备轻，并且得出第二制动设备比第三制动设备轻。由此得出，可利用安全系统电驱动的汽车可特别低排放地和/或燃料高效或者说能量高效地运行。
安全系统更加质量高效地且更加结构空间高效地以及特别简单地或者说低耗费地构造，如果第三制动设备包括第三制动促动器，该第三制动促动器由第一制动设备的第一制动促动器形成。这意味着，第一制动设备具有第一制动促动器。第一制动促动器在正常运行中那么产生第一制动力。此外第一制动促动器被第三制动设备所包括，这意味着，第一制动促动器形成第三制动促动器。因此，由第一制动促动器形成的第三制动促动器可以在安全系统的故障运行中(尤其在故障模式A)中产生第三制动力，借助该第三制动力可将汽车制动。
为了再进一步提高安全系统的或者配备有安全系统的汽车的交通安全性，可以设置第四制动设备，借助该第四制动设备可在安全系统的故障运行中将汽车制动，该第四制动设备至少部分地由电的驻车制动设备形成。这意味着，驻车制动设备被构造成用于使用在或者安装在汽车中。安全系统的该第四制动设备例如可以形成安全系统的另一后备等级。备选地或附加地，可以借助第四制动设备或者电的驻车制动设备来支持第二制动设备和/或第三制动设备。用于汽车的驻车制动设备通常作用到汽车的或乘用车的两个轴之一上。因而如果例如第二制动设备和第四制动设备在安全系统的故障运行中作用到汽车的例如两个轴的共同轴上，则例如可以设置成，借助第二制动设备仅在如此程度上将汽车的相应的轴制动，使得相应轴处的车轮不会抱死。换句话说可以设置成，借助第二制动设备对汽车的相应轴的车轮施加基本制动力矩。为了现在尽量高效地利用在汽车的相应轴的车轮与地面(汽车的车轮在该地面上滚动)之间的最大可传递的制动力，可以借助第四制动设备或者借助电的驻车制动设备对轴的车轮施加另一制动力矩，其中，另一制动力矩和基本制动力矩相累加。另一制动力矩尤其选择成使得汽车的轴的相应的车轮特别靠近抱死极限地被制动，其中，但仍避免车轮的抱死。为了该目的此外可以设置成，安全系统具有控制机构，借助该控制机构可进行这种控制(即防抱死控制)。尤其地，另一制动力矩小于基本制动力矩。另一制动力矩被设置用于微调总制动力矩，该总制动力矩借助基本制动力矩被粗略调节地施加到相应轴的车轮上。
此外存在借助第四制动设备或者说驻车制动设备来产生基本制动力矩的备选的可行方案，其中，那么借助第二制动设备或电机来产生另一制动力矩。由此例如通过电机的快速的力矩撤回或者通过驱动电机，防止例如因驻车制动设备的迟缓的响应特性所致的车轮抱死。
如果汽车—如已经阐述的那样—具有两个轴，即第一轴和第二轴(例如前轴和与其间隔开的后轴)，则对于汽车的稳定的行驶状态不可或缺的是，尤其汽车的布置在沿行驶方向观察后一个轴(“后轴”)处的车轮不抱死。因为为了稳定的行驶状态，要确保在汽车后轴处的车轮滚动，并且不会例如由于汽车的制动而抱死。在此，第四制动设备或者说电的驻车制动设备(尤其在故障运行中)与安全系统的控制机构相互配合地作用，其中，特别是考虑到在想要的尽量强烈的制动减速度与对在制动时后轴的滚动中的车轮的要求之间的冲突。备选地或附加地可以设置成，第四制动设备或驻车制动设备布置在第一轴(“前轴”)处并且作用到汽车的车轮的前轮上。
此外特别有利的是，第四制动设备具有可相互独立地控制的至少两个第四制动促动器。通常，构造为电的驻车制动设备的第四制动设备作用到汽车的共同的轴尤其(汽车的后轴)的彼此离开(或大约，即ueber)轨距的两个车轮上。因此，两个第四制动促动器例如可操控成使得借助一个第四制动设备或者借助两个第四制动设备使得汽车后轴的左车轮和右车轮相同程度地被制动。但优选的是，一侧的第四制动促动器(例如左侧的第四制动促动器)和汽车第二侧的制动促动器(例如右侧的第四制动促动器)可彼此分开地操控，从而相比于汽车后轴的右车轮，例如汽车后轴的左车轮借助第四制动设备更强烈地被制动或可制动。
因而如果如已经描述的那样例如借助第二制动设备把基本制动力矩施加到汽车后轴的车轮上，则可以实现把另一制动力矩对于每个第四制动促动器分别地累加到左车轮或右车轮上。这是特别有利的，因为地面的一个区域(汽车的左车轮与该区域直接接触)和地面的另一个区域(汽车的右车轮与该区域直接接触)在相应的摩擦特性方面会有所不同。这对于被制动的汽车来说意味着，例如左车轮可能已经抱死，而右车轮还在滚动，尽管左车轮和右车轮受到相同大小的制动力矩。
替代地，借助安全系统例如借助于第二制动设备可对汽车的左车轮和右车轮施加基本制动力矩，其中，基本制动力矩选择成使得无论左车轮还是右车轮都不在其相应的地面上抱死。但这意味着，两个车轮之一未尽可能最佳地制动，从而汽车未受到所希望的最大的制动减速度。因而可把另一制动力矩刚好施加到还远远地在其关于地面的抱死极限以下滚动的车轮上。相反—鉴于相应的地面—刚好另一个车轮已经尽可能最佳地制动。这意味着，尽可能最佳地制动的车轮会并非所愿地抱死，如果要对该车轮施加另一制动力矩的话。由于现在两个第四制动促动器可彼此分开地控制，所以可借助第四制动设备或电的驻车制动设备把另一制动力矩施加到尚在其关于地面的抱死极限以下滚动的车轮上，从而在制动汽车时两个车轮不会抱死，尽管它们在地面的不同区域上滚动，这些区域给左车轮提供与右车轮不同的摩擦系数。
如上面已经阐述的那样，可以设置成，第三制动设备的功率能力小于第一制动设备的功率能力。此外可以设置成，第二制动设备的功率能力小于第三制动设备的功率能力。鉴于此，如果确保相应制动设备的相应功率能力足以按规定制动汽车，则安全系统还要更高交通安全。然而可以是如下：汽车的驱动单元可以具有把汽车置于行驶状态下的功率能力，该汽车的物理特征(例如速度、纵向加速度和横向加速度等)大小设定成使得处于那种行驶状态下的汽车无法再按规定借助于第三制动设备和/或借助于第二制动设备和/或借助于第四制动设备可靠地(即道路交通安全地)制动。换句话说，驱动单元的功率能力可能超过相应制动设备的功率能力。为了防止此点，安全系统具有可与汽车的驱动单元连接的控制机构，借助于该控制机构，至少在安全系统的故障运行中，可根据制动设备之一的功率能力来确定驱动单元的功率能力。就此而言，此外可以设置成，可根据在汽车周围存在的环境条件来确定驱动单元的功率能力。汽车的驱动单元在此包括用于影响汽车的纵向加速度的器件，且至少包括用于影响汽车的横向加速度的器件。换句话说，汽车的驱动单元被构造成用于使得汽车加速和制动及转向。
因而如果安全系统处于故障运行中(例如故障模式A中)，则设置成，借助汽车的驱动单元的控制机构来提供(例如传输)表征故障模式A的数据组。那么可根据该数据组来限调(或调节限制，即drosselbar)驱动单元的功率能力。这例如意味着，驱动单元不再提供最大可能的加速度潜力、最大可能的速度潜力、最大可能的转向偏角等，即使由驾驶员或者可提供高度自动化的、全自动化的或自主的功能的控制机构希望调用该潜力。
在此一方面可设想，借助在故障模式A中运行的安全系统，可使得驱动单元的功率能力或性能适配于在故障模式A中使用的制动设备即第三制动设备，或者可相应地限调。此外设置成，借助在故障模式B中运行的安全系统，可使得驱动单元的功率能力或性能适配于在故障模式B中使用的制动设备(即第二制动设备)，或者相应地限调。以优选的方式设置成，在第一制动设备完全地或者部分地失灵之后，驱动单元的功率能力并不与第一后备等级的制动设备相协调，而是与第二后备等级的制动设备相协调。因而例如借助在故障模式A中运行的安全系统，可使得驱动单元的功率能力或性能适配于与故障模式B相关联的制动设备。因为至少在根据等级4或等级5全自动化的或自主的汽车的情况下，关于正常运行，故障模式A形成第一后备等级，并且故障模式B形成第二后备等级。
因而保证所谓的降级的继续行驶，尽管安全系统被切换至故障运行中，例如故障模式A或故障模式B中。在此，这些制动设备(尤其单独地考虑制动设备中的每个)被构造成用于把汽车—无论如何从降级的继续行驶或相应的故障模式A、B中—可靠地制动到静止状态下。
如果汽车陷入不稳定的行驶状态(例如打滑)，则值得希望的是例如借助于反向转向来使得这种不稳定的行驶状态特别快地结束。如果例如因汽车的(过度)制动而借助于第一制动设备(正常运行)、第三制动设备(故障模式A)和/或第二制动设备(故障模式B)而产生不稳定的行驶状态，则值得希望的是安全系统具有用来抑制不稳定的行驶状态或者结束该行驶状态的器件。因此在安全系统的有利设计中设置成，该安全系统具有转向机构，借助该转向机构可在安全系统的故障运行中支持对汽车的制动。
本发明还涉及一种用于运行用于可电驱动的汽车的安全系统的方法。该方法具有—并非必须按给定的顺序—如下步骤：
在该方法的一个步骤中，安全系统在正常运行中运行。这意味着，在正常运行中，安全系统未受到故障。尤其地，安全系统未受损，且按规定工作。
在该方法的另一步骤中，借助安全系统的第一制动设备—尤其按照需要—使汽车制动。相应的制动意图例如可以由人类驾驶员来提供，其方式例如为，人类驾驶员操纵运行制动设备的踏板。备选地或附加地，制动意图可以通过汽车的高度自动化的、全自动化的和/或自主的功能来提供，例如无线地和/或有线地提供(例如发送)给第一制动设备。
尤其地，如果安全系统不再能够于正常运行中运行，例如当安全系统(尤其第一制动设备)仅还具有相比于正常运行减小的功率能力时，在该方法的更进一步的步骤中，把安全系统从其正常运行切换至故障运行。如果现在给安全系统提供制动意图，在该方法的更进一步的步骤中借助第二制动设备进行对汽车的制动，其中，借助电机将汽车制动，借助该电机可驱动汽车。这意味着，电机具有双重功能，只要汽车配备有安全系统。因为一方面，电机通过其在马达式运行中运行的方式用于驱动汽车或使其前行，而另一方面，电机通过其在发电机式运行中运行的方式用于将汽车制动。
为了现在借助用于运行安全系统的方法来实现提高道路交通安全性，则根据本发明设置成，该方法—并非必须按此顺序—还具有至少两个其它的步骤。
在这些其它的步骤之一中，把安全系统切换至故障运行的故障模式A中，其中，在故障模式A中，借助第三制动设备将汽车制动。在这两个其它的步骤中的另一个步骤中，把安全系统切换至故障运行的故障模式B中，其中，在故障模式B中，借助第二制动设备将汽车制动。
基于用于运行安全系统的这种双重冗余的方法，提高道路交通安全性，因为在第一制动设备失灵时，以及在可能附加的第三制动设备失灵时，安全系统仍然能够运行，以便将配备有这种安全系统的汽车制动。
属于本发明的还有根据本发明的方法的改进方案，这些改进方案具有如已结合根据本发明的安全系统的改进描述过的和/或在更下面结合根据本发明的汽车所描述的特征。出于这个原因，根据本发明的方法的相应改进方案在此不再一次描述。
最后，本发明涉及一种带有安全系统的汽车，该汽车包括至少一个电机，借助该电机可驱动汽车，其中，安全系统包括第一制动设备、第二制动设备和第三制动设备，第二制动设备具有电机，其中，安全系统可由正常运行切换至故障运行，汽车在该正常运行中可借助第一制动设备制动，汽车在该故障运行中可借助第二制动设备制动。
现在为了将汽车改进成使得该汽车保证特别高的交通安全性，根据本发明设置成，故障运行具有故障模式A和故障模式B，汽车在故障模式A下可借助第三制动设备制动，汽车在故障模式B下可借助第二制动设备制动。
在汽车的特别优选的设计中，该汽车至少高度自动化地构造。就此而言“高度自动化”应理解成，至少暂时允许汽车的驾驶员分心于相应的驾驶任务和交通事件。换句话说，高度自动化的汽车(等级3)可以独立地且在没有人类干预的情况下胜任某些驾驶任务。
优选地，汽车全自动化地构造。在此允许驾驶员完全放弃车辆驾驶，从而驾驶员变成汽车的乘客。全自动化的汽车(等级4)在某些路段上和/或在某些交通情况下完全独立地胜任行驶。就此而言，那么也设置成，全自动化的汽车可以且允许完全无乘员地行驶。
特别优选的是，汽车可自主驱动地构造。在可自主驱动地构造的汽车(等级5)的情况下，为了胜任每种驾驶任务，无需人类驾驶员，因为自主的汽车胜任全部的交通状况。
对于该方法特别优选的是，在故障情况下对于等级3-汽车从正常运行直接转换至故障模式B，并且在故障情况下对于等级4/5-汽车从正常运行首先转换至故障模式A，并且然后从故障模式A转换至故障模式B。
本发明也包括所描述的实施形式的特征的组合。
附图说明
下面描述本发明的实施例。其中：
图1示出了汽车的示意图，该汽车可高度自动化驱动地构造并且具有安全系统；和
图2示出了汽车的示意图，该汽车可全自动化驱动和/或可自主驱动地构造并且具有安全系统。
具体实施方式
下面阐述的实施例是本发明的优选实施形式。在该实施例中，实施形式的所述各部件分别是本发明的待彼此独立地考虑的各个特征，这些特征也分别相互独立地改进本发明，并且由此也单独地或者以与所示组合不同的另一组合可被视为本发明的组成部分。此外，所述实施形式也可通过本发明的其它已述特征来补充。
在附图中，功能相同的元件相应地设有相同的附图标记。
下面共同地描述安全系统1、汽车2以及用于运行安全系统1的方法。
图1以示意图示出汽车2，其可高度自动化驱动地构造并且具有安全系统1。这意味着，安全系统1按规定安装到汽车2中。针对进一步描述规定成，汽车2(其尤其可以构造为乘用车)关于向前行驶方向3具有构造为前轴4的第一轴和与其离开轴距的构造为后轴5的第二轴。但并不排除的是—尤其当汽车构造为载重汽车时—，则汽车2具有多于两个轴。
在当前的示例中，可高度自动化驱动地构造的汽车2具有电子制动助力器6(eBKV)。该电子制动助力器6是汽车2的第一制动设备7(尤其运行制动设备)的一部分。电子制动助力器6在汽车2的手动驾驶模式下增大驾驶员的在第一制动设备7的未示出的制动踏板处的脚踏力，以便提高车轮制动器8处的液压制动压力，从而按规定将汽车2制动。
第一制动设备7除了具有电子制动助力器6外还具有ESC模块或ESC组件(ESC：electronic stability control –电子稳定控制)或ESP组件9(ESP：电子稳定程序)。ESP组件9能够对车轮各自地进行制动干预。为此，借助泵建立起液压制动压力，该制动压力那么借助阀控制被分配给各个车轮制动器8。由此可行的是，既进行ABS控制干预(ABS：防抱死系统)，又进行ESP控制干预。相应地在汽车2直线行驶或弯道行驶时确保汽车2的车轮10不会以并非所愿的方式抱死。此外，在弯道行驶时，基于ESP组件9来防止汽车2的过度转向和/或不足转向。
安全系统1具有第一制动设备7，即既具有电子制动助力器6，又具有ESP组件9。
如果安全系统1(尤其第一制动设备7)不受限制地按规定工作良好，则安全系统1在正常运行中运行。如果安全系统1受到故障，就其从正常运行切换到故障运行中。这例如当第一制动设备7(例如由于其受损)而完全地或者部分地失灵或已失灵时就是这种情况。因为此后就不再能够借助第一制动设备的满功率能力将汽车2制动。
因此，安全系统1具有第二制动设备11。这意味着，只要安全系统1按规定安装，汽车2就包括第二制动设备11。由于汽车可电驱动地构造，汽车2具有至少一个电机12，在当前示例中为电机12和另一电机13。设置成，电机12布置在汽车2的前轴4上，从而可借助电机12来驱动汽车2的布置在前轴4处的车轮10。此外设置成，另一电机13布置在汽车2的后轴5处，从而可借助另一电机13来驱动汽车2的布置在后轴5处的车轮10。因而为了借助电机12、13来驱动汽车或使其前行，则电机12、13分别马达式地运行。为此，电机12、13直接地或间接地与电的蓄能机构例如(电的蓄电池)连接，从而借助电的蓄能机构给电机12、13提供电能，所述电能在相应的电机12、13中转化为用于车轮10的机械驱动能量。
此外不排除的是，汽车2具有其它的电机，例如，汽车2配备有在车轮轮毂处/中的电机、靠近车轮的电机、在串联总成(在汽车的共同的轴处/中的两个马达)中的电机或者它们的组合。在此，电机可马达式地或发电机式地运行。
对于其中第一制动设备7受损，并且由此尚只能够借助相比于正常运行减小的功率能力来制动汽车2或者根本就无法再将其制动的情况，安全系统1具有第二制动设备11，该第二制动设备包括电机12、13中的至少一个。在当前示例中，第二制动设备11既包括电机12，又包括电机13。在此，相应的电机12、13是第二制动设备11的相应的第二制动促动器14、15。为了借助电机12、13或者借助第二制动促动器14、15来制动可电驱动的汽车2，电机12、13发电机式地运行。因而借助电机12、13或者至少利用电机之一12或13来产生作用到机动车上的制动力，该制动力与汽车2的移动方向相反地作用。在当前示例中，制动力逆着向前行驶方向3作用。
在此，汽车2的动能转化为电能，所述电能优选提供给电的蓄能机构，例如馈入到该蓄能机构中。如果电的蓄能机构的能量吸收能力被完全利用或者不足以能够根据需要来制动车辆，则把电能的其他部分提供给在汽车2中使用的其它电负载。此外可以设置成，在电机12、13之一中或者在两个电机12、13中产生无功功率，从而把电能转化为热量，并从相应的电机12、13发射出。所述热量然后可借助—如果在汽车2中使用—马达冷却系统予以排出。备选地或附加地，可以设置制动电阻，在制动时产生的电能被输送给该制动电阻，由此同样实现转化为热量。安全系统1和/或配备有安全系统1的汽车2可特别高效地运行，如果在制动汽车2时产生的电能用于给独立于电的蓄能机构的另一蓄能机构充电。例如，该另一蓄能机构可以具有动能的蓄存元件(例如飞轮蓄存器)和/或另一电的蓄存元件(例如超级电容器或电的蓄电池)。
使用在可高度自动化驱动地构造的汽车2中的安全系统1的故障运行具有故障模式B，在该故障模式下，汽车2借助第二制动设备11或者借助电机12、13可制动或被制动。这对于可高度自动化驱动地构造的汽车2来说意味着，在安全系统1的运行制动设备或者说第一制动设备7完全地或部分地失灵时，那么由于安全系统1从其正常运行切换至故障运行，安全系统1被直接切换至故障模式B。换句话说，故障运行至少具有故障模式B。
下面结合图2描述故障运行的故障模式A。为此，图2示出汽车2的示意图，该汽车可全自动化驱动和/或可自主驱动地构造，并且具有安全系统1。在图2中所示的可全自动驱动和/或可自主驱动地构造的汽车2的情况下，在可能存在的制动踏板与液压的制动回路例如(运行制动器或第一制动设备7)之间不存在机械的连接。其原因主要在于，汽车2的驾驶员或乘客不允许无意地或疏忽地触发对汽车2的制动。因为汽车2可全自动化驱动地构造，那么允许汽车2的驾驶员完全放弃车辆驾驶，由此那么驾驶员成为汽车2的乘客。如果汽车2可自主驱动地构造，汽车2则承担全部的驾驶任务，从而可自主地驱动的汽车2的乘员仅还被视为乘客，而不再被视为驾驶员。这意味着，在汽车2中那么至少运行制动设备(即第一制动设备7)构造为所谓的线控刹车制动设备(线控刹车：用线材或信号线缆制动)。因此，可全自动化驱动地构造的汽车2或可自主驱动地构造的汽车2具有集成的制动控制系统16，其可以用iBRS来简写。集成的制动控制系统16是可全自动化驱动的或可自主驱动的汽车2的第一制动设备7的一部分，并且通过传感地监控制动踏板(如果存在)来探测在汽车2的手动驾驶模式下驾驶员的制动意图。那么作为电信号存在的所述制动意图，借助于传感器缸被转化为液压制动压力。该液压制动压力那么直接地或间接地分配到车轮制动器8上。由于集成的制动控制系统16具有自己的阀控制部，所以可以借助集成的制动控制系统16既进行ABS控制干预，又进行ESP控制干预。
另外，图2中所示的汽车2具有ESP组件9，其已结合图1中所示的构造为可高度自动化地驱动的汽车2描述过。然而，可全自动化驱动的或可自主驱动的汽车2的ESP组件9是安全系统1或汽车2的第三制动设备17的一部分。第三制动设备17与故障运行的故障模式A相关联，这意味着，在安全系统1的故障运行的故障模式A下，汽车2借助第三制动设备17可制动或被制动。
至少第三制动设备17的第三制动促动器18以有利的方式由第一制动设备7的第一制动促动器19形成。当前，相应的第三制动促动器18由第一制动设备7的车轮制动器8形成。对于安全系统1的故障运行来说，这意味着，在正常运行中借助集成的制动控制系统16来操控或可操控的第一制动促动器19或车轮制动器8从现在起尤其在安全系统1的故障模式A下借助全自动化的或自主的汽车2的ESP组件9来操控。换句话说，在安全系统1的故障模式A(其是安全系统1的第一后备等级)下，代替借助集成的制动控制系统16，借助ESP组件9来操控车轮制动器8。这意味着，设置成安全系统1从其正常运行首先转换至故障模式A，然后才从故障模式A转换至故障模式B。图2中所示的可全自动化驱动地构造的或者可自主驱动地构造的汽车2的安全系统1的为第二后备等级的故障模式B，与图1中所示的可高度自动化驱动地设计的汽车2的故障模式B类似地进行。
可高度自动化地、全自动化地和/或自主地驱动的汽车2具有第四制动设备20，借助该第四制动设备，在安全系统1的故障运行中，即在可全自动化和/或自主驱动的汽车2(等级4/5-汽车)的情况下，在故障模式A和/或故障模式B中，优选仅在故障模式B中，可制动汽车2。在可高度自动化驱动的汽车2(等级3-汽车)的情况下，可借助第四制动设备在故障模式B中制动汽车2。此外，第四制动设备20至少部分地由电的驻车制动设备21形成，该驻车制动设备在其方面具有第四制动促动器22。在图中，第四制动促动器22布置在汽车2的前轴4处。备选地，这些第四制动促动器可以位于汽车2的后轴5处，或者第四制动设备20具有其它的第四制动促动器22，从而无论汽车2的前轴4还是后轴5都配备有第四制动促动器。通过把这些第四制动促动器22构造成可相互独立地控制的方式，可以提升在故障运行中(即在故障模式A和/或尤其故障模式B中)的控制品质，从而汽车2可特别高效地且可靠地制动。电的驻车制动设备21尤其可以具有电子泊车制动器(EPB)或者由其形成。电子泊车制动器是制动控制系统，其能够通过在前轴4的两个车轮10处的或者在后轴5的两个车轮10处的机电的制动压力使汽车2保持静止状态。
此外，与安全系统1相联系地设置成，借助第四制动设备20或者借助电的驻车制动设备21，根据需要来调制存在于前轴4和/或后轴5处的制动力。这意味着，汽车2例如在故障模式B中已经因发电机式地运行的电机12、13而受到制动，从而前轴4借助电机12被制动，和/或后轴5借助另一电机13被制动。由此，电机12或第二制动促动器14在前轴4处并且因此在汽车2的布置于前轴4处的车轮10处产生基本制动力矩。同样，另一电机13或第二制动促动器15在后轴5处并且因此在布置于后轴5上的车轮10处产生基本制动力矩。在此将基本制动力矩选择成使得避免相应车轮10的相应的抱死。但这会导致汽车2的相应的轴的车轮10中的至少一个未最大高效地被制动，因为例如前轴4的左车轮已经有抱死的危险，而前轴4的右车轮尚离抱死较远。这例如与下述有关：汽车2在其上被制动的地面给前轴4的左车轮10提供相比于前轴4的右车轮10更低的摩擦系数。
现在为了使得汽车2特别高效地(也就是说在车轮10不抱死情况下以最大的制动力)减速，除了基本制动力矩外，还借助第四制动设备20或者借助电的驻车制动设备21，尤其对车轮各自地将附加的制动力矩施加到前轴4的车轮10和/或后轴5的车轮10上，其中，附加的制动力矩与基本制动力矩的总和那么便得到相应的、车轮各自的总制动力矩。这意味着，根据需要那么借助第四制动设备20或借助驻车制动设备21将附加的制动力矩选择或设定大小成使得在理想情况下汽车2的车轮10的任一个在其制动期间都不会抱死。这意味着，通过在故障模式B中第四制动设备20与第二制动设备11的配合作用实现ABS控制。如果汽车2仅在其一个轴处具有电机12或13，并且汽车在该轴处具有比如驻车制动设备21形式的第四制动设备20，则存在双通道-ABS控制。如果汽车2例如在前轴4处具有电机12，并且在后轴5处具有另一电机13，则产生三通道-ABS控制。这在第四制动设备20仅仅在前轴4或后轴5处具有两个第四制动促动器22时就已经适用。此外，如果相应的车轮10关联有相应的电机和/或相应的第四制动促动器22，则可设想四通道-ABS控制。独立于汽车2的一个/多个电机，通过与相应的车轮10相关联的相应的第四制动促动器22产生四通道-ABS控制。
安全系统1具有控制机构23，借助该控制机构，至少在安全系统1的故障运行中，根据与故障运行相关联的制动设备7、11、17、20的功率能力可确定汽车2的驱动单元24的功率能力。借助图2中所示的可全自动化驱动地构造的汽车2或者可自主驱动地构造的汽车2，因此对于故障模式A(在该故障模式中汽车2借助第三制动设备17可制动或被制动)产生例如借助由控制机构23提供的数据组向驱动单元24通报如下：安全系统1已转换到故障模式A，比如因为第一制动设备7不再提供使用或者仅尚以较小的功率能力提供使用。据此可以限调驱动单元24的功率能力，其方式例如为，驱动单元24提供仅加速能力的一部分和/或仅最大可能的行驶速度的一部分和/或最大可能的转向偏角的一部分等用于使用。以这种方式确保，如果安全系统1工作在故障运行(尤其故障模式A)中，则汽车2本身能够可靠地制动，其中，那么考虑第三制动设备17，以便制动汽车2。
设置成，驱动单元的功率能力不仅适配于与相应的故障模式A或B相关联的、当前工作中的制动设备11、17、20的功率能力，而且此外适配于置于或接于当前后备等级之后的后备等级的预估的功率能力。此外，驱动单元的功率能力可与车辆状态和在汽车2周围产生的环境条件适配或可相应地限调。因为尤其电机12、13的制动性能是可变的，比如由于电的蓄电池的可变的SoC(State-of-Charge—电的蓄电池的充电状态)或可变的温度。附加地，不利的环境条件(比如因湿气/冰、坡度等所致的较低的行车道摩擦系数)会影响最大减速功率，从而后置的后备等级的制动性能不再足以使得车辆从降级的行驶状态充分地制动。例如：汽车2在降级的继续行驶的情况下以100km/h行驶。这意味着，汽车2在第一后备等级中或者在故障模式B中运行。如果与故障模式B相关联的第三制动设备突然失灵，就会出现所谓的第二故障情况。与第二后备等级或故障模式A相关联的制动设备11、20就会在当前的环境条件下及其相应的功率能力下仅仅从80km/h的最大行驶速度可靠地制动。为了防止这一点，因而控制机构23把驱动单元24的最大可调节的行驶速度限制到80km/h。由此即使在第二故障情况下也确保车辆从降级的继续行驶中可靠地制动。
以类似的方式，当安全系统1工作在故障模式B中时，可以限调驱动单元24的功率能力。在此尤其设置成，在故障模式B中驱动单元24的功率能力相比于在故障模式A中驱动单元24的功率能力进一步受到限调或减小。
在图1和图2中还可看到，安全系统1具有转向机构25，该转向机构例如具有可电驱动的伺服转向器(EPS：electronic power steering)，或者至少部分地由其形成。在此特别有利的是，转向机构25由汽车2的可电驱动的伺服转向器形成。转向机构25被构造成用于或者在汽车2中被使用于在安全系统1的正常运行中和尤其在故障运行中(即在故障模式A和/或故障模式B中)支持对汽车2的制动。因为如更上面已阐述的那样，在汽车2制动时可能发生汽车2的车轮10中的至少一个抱死，由此那么汽车处于不稳定的行驶状态下。为了克服这种不稳定的行驶状态(例如打滑)或者尽可能快地又离开这种行驶状态，例如反向转向是适宜的，该反向转向在安全系统1中通过转向机构25可执行或被执行。
总体上，本发明示出如何能够借助安全系统1、借助用于运行安全系统1的方法和借助汽车2来提高道路交通方面的安全性。所提出的后备等级(即故障模式A和故障模式B)包括使用电机12、13中的至少一个和/或其它的电机中的至少一个。此外，在故障模式A和/或故障模式B中使用第四制动设备20(即驻车制动设备21)，以及在其它设计中使用转向机构25或可电驱动的伺服转向部。电机12、13、驻车制动设备21和可电驱动的伺服转向部标准化地安装在当今现代的可电驱动的汽车中，因而也安装在可电驱动的汽车2中。这意味着，为了实现安全系统1，只要其被安装或已安装在汽车2中，就无需经由本来就安装在汽车2中的促动器使可高度自动化驱动地构造的汽车2(3级-汽车，见图1)配备有后备等级或故障模式B。适用于可全自动驱动或可自主驱动地构造的汽车2(4/5级-汽车，见图2)的是，该汽车无需通过本来就存在于汽车2中的促动器来借助安全系统1给汽车2那么赋予两个后备等级，即以故障模式B为特征的第一后备等级和以故障模式A为特征的第二后备等级。
当今在可高度自动化驱动地构造的机动车或汽车中所设置的常规的后备等级，在投入合理的经济上和/或技术上的耗费的情况下只能进行单通道-ABS控制(例如借助电子制动助力器)。与此相反—如更上面已提到的那样—在可高度自动化驱动地构造的汽车2的情况下，在故障模式B中借助于安全系统1能实现，当汽车2仅仅在前轴4处或者仅仅在后轴5处具有电机12、13之一时，进行双通道-ABS控制。此外，借助安全系统1能在汽车2处实现三通道-ABS控制，如果该汽车在前轴4处并且在后轴5处具有电机12、13中的各一个。另外—如上面已描述的那样—能实现四通道-ABS控制。
对于汽车2，借助安全系统1不仅可实现ABS控制，而且此外可实现ESP-控制。
在安全系统1中并不排除在借助电机12、13制动汽车2时，备选地或附加地借助另一ESP组件来产生调制到基本制动力矩的附加的制动力矩。在此可设想的是，另一ESP-模块更轻且空间蔓延更少地设定尺寸，由此那么另一ESP-模块具有相比于ESP组件9更小的功率能力。通过这种方式产生安全系统1(尤其故障模式B)的特别可靠的运行，因为在汽车2制动期间该汽车承受不稳定的行驶状态的风险减小化。
数字说明(例如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“A”、“B”等)并非是对层级或者强制的顺序或次序的说明。
附图标记清单：
1 安全系统
2 汽车
3 向前行驶方向
4 前轴
5 后轴
6 电子制动助力器
7 第一制动设备
8 车轮制动器
9 ESP组件
10 车轮
11 第二制动设备
12 电机
13 电机
14 第二制动促动器
15 第二制动促动器
16 集成的制动控制系统
17 第三制动设备
18 第三制动促动器
19 第一制动促动器
20 第四制动设备
21 电的驻车制动设备
22 第四制动促动器
23 控制机构
24 驱动单元
25 转向机构。

Claims (10)

1.一种用于可电驱动的汽车(2)的安全系统(1)，所述安全系统带有第一制动设备(7)并且带有第二制动设备(11)以及带有第三制动设备(17)，所述第二制动设备包括被构造成用于驱动所述汽车(2)的至少一个电机(12、13)，其中，所述安全系统(1)能够从正常运行切换至故障运行，在所述正常运行中所述汽车(2)能够借助所述第一制动设备(7)制动，在所述故障运行中所述汽车(2)能够借助所述第二制动设备(11)制动，
其特征在于，
所述故障运行具有故障模式A和故障模式B，在所述故障模式A中能够借助所述第三制动设备(17)将所述汽车(2)制动，在所述故障模式B中能够借助所述第二制动设备(11)将所述汽车(2)制动。
2.根据权利要求1所述的安全系统(1)，其特征在于，所述安全系统(1)能够从所述正常运行首先转换至所述故障模式A，再从所述故障模式A转换至所述故障模式B。
3.根据权利要求1或2所述的安全系统(1)，其特征在于，所述第三制动设备(17)包括第三制动促动器(18)，所述第三制动促动器由所述第一制动设备(7)的第一制动促动器(19)形成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(1)，其特征在于第四制动设备(20)，借助所述第四制动设备能够在所述安全系统(1)的故障运行中将所述汽车(2)制动，并且所述第四制动设备至少部分地由电的驻车制动设备(21)形成。
5.根据权利要求4所述的安全系统(1)，其特征在于，所述第四制动设备(20)具有至少两个第四制动促动器(22)，其能够相互独立地控制。
6.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(1)，其特征在于可与所述汽车(2)的驱动单元(24)连接的控制机构(23)，借助所述控制机构，至少在所述安全系统(1)的故障运行中，可根据制动设备(7、11、17、20)之一的功率能力和/或在所述汽车的周围存在的环境条件来确定所述驱动单元(24)的功率能力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的安全系统(1)，其特征在于转向机构(25)，借助所述转向机构能够在所述安全系统(1)的故障运行中支持对所述汽车(2)的制动。
8.一种用于运行用于可电驱动的汽车(2)的根据前述权利要求中任一项构造的安全系统(1)的方法，所述方法带有如下步骤：
- 使得所述安全系统(1)在正常运行中运行；
- 借助第一制动设备(7)将所述汽车(2)制动；
- 将所述安全系统(1)从所述正常运行切换至故障运行；
- 借助第二制动设备(11)将所述汽车(2)制动，其中，所述汽车(2)借助电机(12、13)来制动，借助所述电机能够驱动所述汽车(2)；
其特征在于如下步骤中的至少一个：
- 将所述安全系统(1)切换至所述故障运行的故障模式A中，其中，在所述故障模式A中，借助第三制动设备(17)将所述汽车(2)制动；
- 将所述安全系统(1)切换至所述故障运行的故障模式B中，其中，在所述故障模式B中，借助第二制动设备(11)将所述汽车(2)制动。
9.一种高度自动化的汽车(2)，所汽车带有至少一个电机(12、13)借助所述电机能够驱动所述高度自动化的汽车(2)，并且带有根据权利要求1、3至7中任一项构造的安全系统(1)，
其特征在于，
所述安全系统(1)能够从所述正常运行直接转换至所述故障模式B，其中，所述故障模式A被跳过。
10.一种全自动化的或自主的汽车(2)，所述汽车带有至少一个电机(12、13)，借助所述电机能够驱动所述全自动化的或自主的汽车(2)，并且带有根据权利要求1至7中任一项构造的安全系统(1)。
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