CN113453967A - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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：

·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。

·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。

·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。

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：

-完全无噪音运行，即没有来自舱壁上的各单元的干扰噪音；

-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；

-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；

-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；

-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；

-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；

-通过系统、信号传输和电力供应的冗余来提高安全性；

-用于检测泄漏或避免休眠故障的诊断方法；

-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；

-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；模块化由大量的车辆驱动概念推动，特别是在带内燃发动机的车辆、混合动力车辆和纯电动车辆(内燃发动机、混合动力发动机、纯电动车辆、无人驾驶车辆)共存的情况下。

现在，电动车辆越来越多地在市场上站稳脚跟，电动轴概念也越来越受欢迎。在那里，电动马达是一个或更多个轴的组成部分，并且作为电动车辆平台的一部分，各种供应商正越来越多地提供带有集成电动马达的轴概念。这实现了车辆设计的最大灵活性，并且车辆可以实现新的车辆内部概念，因为内燃发动机不再是长度限制因素。

为了进一步减少总长度，将制动系统和离合器致动器集成到电子轴中是有意义的，并且在完全自主驾驶时，用较少的致动元件或不用致动元件来清除车辆的舱壁也是有意义的。

本发明的目的

本发明的目的是提供一种用于电动车辆的车辆轴，该车辆轴具有用于制动和车辆动力学任务的集成致动器，该车辆轴满足全自动驾驶(FAD)和自主驾驶(AD)中的高可用性要求，并且还为集成额外的液压致动器创造了基础，特别是用于转向器、变速器致动器和扭矩矢量模块。

实现该目的

通过具有权利要求1的特征的车辆轴实现本发明的目的。根据权利要求1的车辆轴的有利设计源于从属权利要求的特征。

本发明的有利特征在于，满足了全自动驾驶(FAD)和自主驾驶(AD)的冗余要求，并且同时，在制动系统与电动车辆的电动驱动马达的相互作用中使用了高协同效应。例如，电动马达动能的能量恢复不受制动系统的限制，例如在没有根据DE 11 2009 005 541B3的路径模拟器的从动制动助力器的情况下，而同时电动马达可以有助于制动。根据本发明的车辆轴对于FAD来说有利地配备有带有踏板感觉模拟器的致动单元(BE)。然而，根据本发明的制动系统也可以在没有致动单元(BE)的情况下用于AD，然后制动系统由上级控制器控制。

在4级(FAD)的实施方式中，必须为自主驾驶提供具有相应冗余的致动单元。致动单元(BE)可选地与至少一个制动回路具有液压连接，或者该致动单元用作纯粹的踏板感觉模拟器而不与制动系统的液压装置连接，然后致动力被纯粹以电的方式传送。可以以液压方式或以机电方式设计电动制动踏板(电子制动踏板)。目的是使致动单元极短，使得可以充分利用电子轴概念的长度优势。

在自主驾驶(AD)的实施方式中，没有提供致动单元，中央控制和调节单元(M-ECU)接管与致动单元的通信。

对于带有车轮特定冗余制动控制的车辆轴，本发明在基本实施方式中规定：

-车辆轴具有带有活塞-气缸单元的至少一个压力供应装置(DV1-A1、DV2-A2)，该活塞-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)进行调整，以进行车轮制动器(RB1-RB4、H-EMB)中的压力控制；

-压力供应单元以这样的方式进行冗余填充：或者一个压力供应装置冗余地配备有两个电子控制和调节单元以及特别是带有冗余活塞密封件的活塞-气缸单元，或者同一轴上或另一轴上的另一压力供应装置接管压力控制；

-一个或多个压力供应装置，优选地除了控制制动器之外，还控制其他液压致动器，特别是离合器和齿轮致动器、变速器锁、扭矩矢量模块或液压转向致动器，或者为这些离合器和齿轮致动器、变速器锁、扭矩矢量模块或液压转向致动器形成压力供应或执行压力控制。

这种设计至少提供了双重冗余，至少为压力供应和压力供应的控制提供了双重冗余，而且仅用一个或较少、特别是两个压力供应装置就可以非常精确地控制多个液压致动器。因此，可以为多个液压致动器(制动器、齿轮致动器、转向器)实现非常便宜的、也是可靠的解决方案。另外，由于基于PPC方法的基本专利DE102005055751B4和DE102005018649B4的非常精确的压力控制，可以以显著更低的成本实现与纯机电解决方案(例如，电动动力转向器、机电制动器)质量相当的控制。

车辆轴优选地以这样的方式构造：带有从动电子器件的所有液压部件或致动器(制动器、转向器、齿轮致动器、离合器等)和带有阀和压力传感器的液压控制单元HCU定位在车辆轴上或者合理地集成到单元中，并且所有模块经由不位于车辆轴上的上级控制单元(M-ECU)来控制。致动单元，比如说特别是面向车辆内部的舱壁上的制动踏板，也是可能的。AD级的车辆不需要致动单元。

车辆轴的各种部件或致动器的控制信号优选地可以冗余传输，并且诸如

的快速总线系统优选地用于无延迟的快速数据传输。诊断过程以及马达和压力控制是各种部件的从动ECU模块的一部分。

在根据本发明的基本实施方式的另一扩展方案中，为了提供额外的冗余，前提是至少一个电子控制和调节单元、特别是每个电子控制和调节单元控制该电动马达驱动器或一电动马达驱动器的独立绕组。这有利地确保了如果绕组系统发生故障，驱动马达仍然能以最大扭矩的至少一半运行。

如果为每个压力供应装置分配一个阀组件、特别是冗余的阀组件，或者为两个压力供应装置分配一个冗余的阀组件，也可以使上述实施方式更加可靠。本发明理解的冗余阀组件以这样的方式设计：如果压力供应装置的一个或两个控制和调节单元发生故障，则车辆轴的各组件或压力供应器的电磁阀仍然可以安全地运行。

如果提供了致动装置，特别是以制动踏板的形式提供了致动装置，如果该致动装置作用于活塞-气缸单元并调整该致动装置的活塞以便在发生故障时可以经由液压连接在至少一个制动回路中用致动装置增加制动压力，则这是有利的。这里可以提供简单的主制动缸或串联式主缸以及绝对必要的踏板感觉模拟器。

上述制动系统在控制操作中利用封闭的制动回路有利地进行调节，即在控制操作中不存在经由储液器中的电磁阀的压力降低，以及/或者使用PPC和/或多路复用方法控制或设定各个制动回路的车轮制动器中的压力。为了安全起见，开关阀应当以这样的方式连接至车轮制动器：当对车轮制动器进行加压时该开关阀自动打开。这有利地确保了车轮制动器中的制动压力在任何情况下都可以降低，并且不会发生不期望的制动或锁定车轮。

在上述制动系统的另外的非常有利的设计中，至少一个车轮制动器——优选地是两个车轮制动器，是液压支持机电制动器(H-EMB)、电动驻车制动器(EPB)或机电制动器(EMB)。类似地，除了传统的液压车轮制动器之外，额外的电动驻车制动器或机电制动器的电动马达可能对车轮有制动作用。该措施产生了额外的冗余。当提供了液压支持机电制动器时，可以有利地以液压方式和以机电方式用该液压支持机电制动器增加制动力。

所有模块优选地由不位于车辆轴上的上级控制单元(M-ECU)控制。向各个致动器发送控制信号。因此，上级控制单元可以在制动过程中和/或ABS控制操作中控制压力供应装置、阀、电动驱动马达和/或EMB或H-EMB，和/或诊断制动系统，并且除了制动之外，还可以以有用的方式控制其他车辆动力学功能，例如，转向、阻尼、侧倾稳定。

如果为车辆的至少一个轴或车轮提供至少一个电动驱动或牵引马达，这也可以有利地用于制动轴或车轮。这提供了额外的冗余。在控制操作中，或者如果制动系统的部件、例如压力供应装置发生故障，也可以通过牵引马达产生(支持)制动力。通过联合使用压力供应装置、液压支持机电制动器H-EMB、电动驻车制动器EPB和/或机电制动器EMB和/或一个或多个驱动马达，在控制操作中或在制动系统的一个或多个部件发生故障时，可以有利地以更短的锁定时间(TTL)或更高的制动扭矩更快地增加制动力。

在上述制动系统中，每个压力供应装置可以有利地在压力供应器的出口处前面有至少一个分离阀，各个压力供应装置能够通过关闭该分离阀从各个制动回路中断开连接，特别是在该压力供应装置发生故障时。

为了使根据本发明的车辆轴及该车辆轴的集成制动系统更加安全地应对故障，阀组件压力供应器的至少一个控制和调节装置可以具有独立的电压供应并且特别是具有独立的信号传输，特别是压力供应装置的所有模块可以由至少两个车辆电气系统供应和/或具有冗余的信号传输。两个车辆电气系统意味着不同的电压水平和/或不同的电压源用于对部件进行供应。

如果在根据本发明的制动系统的上述可能的实施方式中，使用至少一个压力传感器以及/或者经由驱动器的马达电流的电流测量和压力供应装置的活塞的路径控制来进行制动回路中的压力控制，则也是有利的，其可以通过考虑驱动器的温度来进一步在压力控制质量方面细化。这样即使在没有压力传感器的情况下也能实现精确的压力控制，正如在关于PPC方法的专利(DE102005018649B4和DE102005055751B4)中已经详细解释的在没有温度传感器的情况下的功能。

为了在发生故障、例如阀泄漏时能够安全地分离制动回路，并且为了减小车轮制动器中的压力，如果在轴之间布置带有开关阀的连接模块，则是有利的，使得前轴或后轴的制动回路可以相互连接、相互分离以及/或者一个或两个制动回路可以连接至储液器，特别是在没有提供可以使储液器中的压力降低的致动装置的情况下。在断电状态下打开的电磁阀有利地用于将制动回路连接至储液器。对于压力单元之间的连接，应当优选地在连接模块中使用可以锁定到位的断电关闭的电磁阀或液压流体输送活塞。

连接模块可以具有多个电磁阀，例如，经由这些电磁阀可以在制动回路与储液器之间或者在两个制动回路之间建立液压连接。然而，以下也是可能的：连接模块由活塞-气缸单元形成，该活塞-气缸单元的活塞将第一压力室和第二压力室彼此分开，第一压力室连接至第一制动回路，而第二压力室连接至另一个第二制动回路，并且可以通过阻断装置锁定活塞。在锁定状态下，制动回路之间几乎不存在液压连接，因为阻止了体积偏移。

同样有利的是，如果车辆轴的活塞-气缸单元具有冗余的密封件和液压诊断管路，并且还提供冗余的控制和调节单元，压力供应装置的驱动器具有2×3相，并且通过马达电流i_相的传感器，在压力控制中测量和考虑马达角度α、特别是温度T，特别是存在经由两个车辆电气系统或电压等级的冗余供应，并且提供冗余的信号传输。所有这些措施的提供有利地产生了非常安全的系统，该系统适用于AD 3级至5级。

在上述车辆轴中可以有利地使用储液器，该储液器具有多个独立的室，该储液器的一个室液压地连接至或能够连接至至少一个压力供应装置，以及/或者另外的室液压地连接至或能够连接至连接模块。这有利地通过所使用的阀产生额外的回路选项，这有助于提高车辆轴的安全性。

上述车辆轴的制动系统可以有利地以这样的方式运行：通过压力供应装置、电动驱动马达和液压支持机电制动器(H-EMB)至少为每个轴、优选地为每个车轮或机电制动器(EMB)进行车轮的减速。扭矩矢量也可以通过压力供应装置、电动驱动马达(TM)和液压支持机电制动器(H-EMB)或机电制动器(EMB)来进行。

当使用温度传感器时，压力供应装置的驱动器的温度也可以被确定，并且该温度可以用来更精确地确定转矩常数，该转矩常数由于电动马达的转子的温度升高而以系数(1-Br％*ΔT)线性下降。只要这是基于关系——扭矩＝kt(T)*相电流i，这样就允许甚至更精确地控制扭矩，并且因此更精确地控制压力。

对于压力控制，除了电流控制之外，还可以使用活塞位置和压力体积特性，并且在例如夹杂空气的情况下，压力体积特性的变化可以由压力传感器或H-EMB进行调整。联合使用上述两种方法产生了高精度的压力控制，这在没有压力传感器的情况下也是可能的。这种方法在压力传感器发生故障时提供额外的冗余，或者这种方法也可以用来简化冗余要求低的系统(例如，只有一个压力传感器或没有压力传感器的系统)。

根据本发明的车辆轴的制动系统也可以用于转向器/扭矩矢量以及用于致动变速器、特别是离合器，其中，可以使用具有至少一个压力供应器和液压支持机电制动器H-EMB、电动驻车制动器EPB和/或机电制动器EMB和/或驱动马达或转向器EPS的车轮特定控制选项。

因此，本发明的特征在于结构非常简单，可用性非常高，即在模块完全或部分发生故障时，功能不受限制或限制在非常小的范围内。即使各种部件发生故障，也能始终确保几乎最大的减速和驱动稳定性。为此，即使压力供应装置发生故障，也能保证0.6g至0.9g的减速和基于轴的控制，或者保证具有转向干预/稳定干预的车轮特定控制。因此，高水平的可用性和性能是通过以下措施实现的——再次集体实现，这些措施可以单独地或组合提供：

-主要在制动助力器(e-BKV)、恢复操作以及主要在ABS控制操作中的封闭的制动回路中运行(>90％的运行时间)，从而避免休眠故障。

如果以开放的方式运行系统，例如在ABS中以开放的方式运行，则系统通过打开阀而与储液器液压连接，这使得特别难以检测阀和密封件中未检测到的泄漏(休眠故障)。因此，应当避免该操作状态，或者在每次ABS操作后对密封性进行诊断是有用的；诊断可以以这样的方式进行：例如，当阀关闭时，移动压力供应器的活塞，并且确定和评估体积损失或压力增加；

-DV马达电子器件的冗余和部分冗余：例如，将DV的马达设计为2×3相马达以及马达控制的部分冗余。这意味着，如果电子部件中的一个电子部件发生故障(绕组短路、3相线路故障)，仍然能以一半的扭矩运行马达。在设计为200巴的情况下，则在发生故障时也可以实现100巴，即大约是阻断压力。这意味着，即使电子器件中的一个电子器件发生故障，ABS操作也可以在低摩擦系数的情况下实现最大性能并且在高摩擦系数的道路条件下实现令人满意的性能；

-用于阀控制的电子器件的部分冗余。在电子器件发生故障的情况下，如果开关阀仍然可以操作，这对可用性是非常有利的。因此，在电子器件中要提供用于阀控制的冗余，使得如果发动机控制发生故障，阀致动仍然能发挥作用；

-在制动操作中使用H-EMB、EMB或EPB，特别是在模块发生故障时使用EPB或H-EMB。这意味着，一方面，可以经由液压通道和经由内置在H-EMB中的电动马达对车轮进行制动。电动马达可以设计成EC马达或有刷马达。因此，可以通过各个车轮上的电动马达提供制动支持；

-使用所使用的牵引马达来增加制动扭矩，同时恢复车辆动能。然而，由于驱动马达的高惯性，必须考虑到经由牵引马达增加的制动扭矩比经由压力供应器和H-EMB、EPB或EMB增加的制动扭矩的动态性要小；

-使用带有踏板感觉模拟器、冗余位移传感器和力-位移传感器(KWS)的故障安全和能够诊断的致动单元以及用于诊断踏板感觉模拟器的特殊回路；

-当车轮制动器中存在压力时，以这样的方式使用具有自开机制的阀：车轮制动器中的压力打开电磁阀；

-使用能够诊断的连接模块(VM)，通过该连接模块可以安全地连接或断开制动回路，并且车轮制动器可以连接至储液器，特别是在系统没有连接至储液器的致动装置(BE)时；

-通过经由开关阀FV连接致动单元，在制动回路或轴中使用液压回落水平；

-当达到体积限制时，后续输送DV的体积；

-在没有压力传感器的情况下，通过从马达相电流中智能、精确的扭矩估计来操作压力位置，这考虑到马达温度和压力体积特性，其经由压力传感器或H-EMB功能进行比较；

-使用梯形主轴(不会由滚道中的污物颗粒堵塞主轴)；

在根据图7的表1中，以下列出了根据本发明的车辆轴或各种车辆动力学控制功能，比如电动制动增压e-BKV、ABS操作、转向/扭矩矢量、稳定性控制/ESP、通过电动马达和驻车制动器EPB的能量回收、变速器锁GS，可以通过轴1(DV1-A1和DV2-A1)上的压力供应器或轴2(DV-A2)上的压力供应器、TM1和TM2驱动马达、电动液压转向器EPS和液压支持的H-EMB或驻车制动器EPB这些部件来表示根据本发明的车辆轴或各种车辆动力学控制功能。因此，确定了主要功能和次要功能/冗余。这清楚地表明，轴的最重要的车辆动力学功能至少以双重冗余的方式可用。当设计成前轴与后轴之间的2×3相马达和连接模块时，压力控制甚至可以看作是三重冗余。

PPC方法，见上文DE102005055751B4和DE102005018649B4，可以通过温度测量来细化并且用于制动器、转向器和离合器，特别是在压力传感器发生故障并且在操作中形成额外的冗余时。

因此，根据本发明的具有集成制动系统的电子轴系统适用于所有级别的自主驾驶，最高可达5级(AD)。

根据本发明的压力供应装置也可以由旋转泵驱动，该旋转泵可以特别是齿轮泵。然后它可以具有马达壳体，该马达壳体中布置有驱动齿轮泵的电动马达驱动器。为此，驱动器具有定子和转子。经由驱动器的转子移动齿轮泵的内部齿轮。根据本发明，驱动器通过至少一个密封件设计成干式转轮，该密封件布置在转子与内齿轮之间，或者驱动器具有干式运行的转子，即由齿轮泵输送的介质不在驱动器的转子周围流动，和/或驱动器的转子不被介质包围。由于设计为干式转轮，转子旋转时没有大的摩擦和流动阻力，这意味着可以实现更高的速度和更好的效率。

当马达壳体具有侧壁，齿轮泵布置在该侧壁上，特别是该侧壁具有凹槽，齿轮泵至少部分地或全部插入该凹槽中时，就可以获得特别紧凑和简单的压力供应装置。马达壳体的侧壁可以由轴穿透，该轴以在旋转上固定的方式连接至转子，齿轮或者以在旋转上固定的方式连接至该轴，或者经由插入的齿轮和/或离合器联接至该轴。

如果驱动器及其壳体靠在液压壳体上，而该液压壳体内布置有至少一个阀和/或液压管路或通道，或者驱动器及其壳体与该液压壳体形成一单元，则可以获得上述压力供应装置的有利的紧凑和集成设计。驱动器壳体的侧壁可以与液压壳体的侧壁邻接或毗连、特别是附接至液压壳体的侧壁，特别地呈罐形的凹槽至少部分地或完全接纳齿轮泵并且朝向液压壳体打开。在壳体相邻布置的情况下，齿轮泵可以完全停留在驱动器壳体的壁的凹槽中、完全停留在液压壳体的凹槽中、或者停留在驱动器壳体的侧壁的凹槽中和液压壳体的侧壁的凹槽中。在后一种情况下，这两个凹槽的开口则相互面对。可以提供额外的密封件，以便将两个壳体相互密封并对外部密封。

上述驱动器壳体的侧壁上的凹槽有利地向外部敞开，并且如果存在液压壳体，则向该液压壳体敞开。凹槽本身可以有利地设计成罐的形状。凹槽也可以有横截面为圆形的筒状部分，并且齿轮泵与该齿轮泵的齿轮停留在该凹槽中。

驱动器壳体的侧壁也可以有利地设计成凸缘，驱动器可以通过该凸缘紧固至另一零件或单元。

在根据本发明的压力供应装置中使用的齿轮泵可以是带有镰刀的内部齿轮泵、外部齿轮泵或齿环泵。

齿轮泵也可以有利地轴向布置在驱动器的定子和/或转子旁边，该定子和/或转子的结构和尺寸不受齿轮泵的不利限制。齿轮泵的尺寸和结构则不依赖于定子和转子的尺寸。

驱动器壳体可以设计成至少两个部分，侧壁是第一壳体部分的一部分或形成第一壳体部分。第二壳体部分例如可以是罐形的，并且容纳驱动器的定子和转子。

如前所述，转子通过驱动轴直接地或经由变速器和/或离合器连接至齿轮。齿轮可以或者通过力配合连接或者通过形状配合连接——特别是通过销钉或锯齿形成的连接——以在旋转上固定的方式连接至驱动轴。在齿轮环泵中，内部齿轮偏心地布置在与驱动轴连接的部分上，特别是以圆盘或凸轮盘的形式。

当根据本发明的压力供应装置的齿轮泵设计成内部齿轮泵或设计成齿环泵时，除了内部齿轮之外，还需要外部的内齿圈。在内部齿轮泵的情况下，内齿圈通过由驱动轴驱动的内部齿轮绕该内齿圈的旋转轴旋转，内齿轮与内齿圈偏心地布置。内齿圈在围绕该内齿圈的外圈或圆柱体中旋转。此外，必须提供镰刀，该镰刀必须布置在内齿圈与内齿轮之间因偏心而产生的空间中。

与内部齿轮泵相比，内齿圈固定地布置在齿轮环泵中，内齿轮滚动由于其偏心地安装在阀盘上而通过内齿圈中的驱动轴旋转。不需要与内部齿轮泵一样的镰刀。

根据本发明，驱动轴可以通过合适的轴承、特别是径向轴承以球轴承或滚柱轴承和/或轴向轴承的形式或者支承或者安装在以下位置：

a)一方面在马达壳体内，另一方面在齿轮泵和/或液压壳体中，或者

b)仅在齿轮泵中，或者

c)在液压壳体和马达壳体中，或者

d)在齿轮泵和液压壳体中。

如果提供液压壳体，则驱动轴可以延伸到液压壳体中，特别是直到该液压壳体的与驱动器相对的一侧。例如，传感器的目标可以布置在驱动轴上，传感器布置在控制和调节单元(ECU)中。额外的密封件可以防止输送的介质进入控制和调节单元。也有可能驱动轴直接延伸穿过液压壳体，并且终止于与该液压壳体相邻的壳体，例如控制和调节单元。

齿轮泵可以不同地设计为内部齿轮泵。因此，在第一实施方式中，内齿轮、内齿圈、镰刀和外环可以布置在两个圆盘之间，在对零件互相进行适当的定心和调整后，圆盘牢固地连接至外环。内聚的连接可以一直围绕圆周延伸，从而形成稳定和紧凑的实施方式，在该实施方式中，各个运动零件彼此之间仅具有较小的间距和间隙，由此实现了良好的效率并且可以实现高压。

下面参照附图对根据本发明的制动系统的可能的实施方式进行更详细地解释。

在附图中：

图1：显示了根据本发明的电子轴的第一实施方式的示意图，该实施方式具有一个或两个冗余的压力供应装置DV1-A1(DV2-A2)、用于驱动轴的电动马达EM、电动液压动力转向器EHPS、电动驻车制动器和液压控制单元HCU以及组件的相关控制电子器件；

图1a：显示了根据图1的电子轴的第一实施方式的液压原理回路图，该实施方式具有电动驻车制动器EPB和带有压力供应装置的电动液压转向系统EHPS的变型1；

图1b：显示了根据图1的电子轴的第二可能实施方式的液压原理回路图，该实施方式具有机电制动器EMB而不是电动驻车制动器，和冗余的压力供应装置，以及带有单独的冗余压力供应装置的电动液压转向器EHPS的变型2；

图1c：显示了根据图1的电子轴的第二可能实施方式的液压原理回路图，该实施方式具有电动驻车制动器EPB和用于制动器启动的冗余压力供应装置以及用于转向器启动的单独的冗余压力供应装置；

图2：显示了根据本发明的电子轴的第二实施方式的示意图，该实施方式具有压力供应装置、液压控制单元HCU、每个车轮的一个驱动马达和液压支持电动制动器H-EMB以及各组件的相关控制电子器件；

图2a：显示了根据图2的电子轴的第二可能实施方式的液压原理回路图；

图2b：显示了穿过用于第二可能实施方式的液压支持机电制动器H-EMB的横截面图；

图3：显示了根据本发明的电子轴的第三实施方式的示意图，该实施方式具有一个或两个压力供应装置、液压控制单元HCU、电动驱动马达EM以及带有扭矩矢量模块TV和变速器锁GS的手动变速器SG；

图3a：显示了根据图3的电子轴的第一变型的液压原理回路图，该变型具有冗余的压力供应装置；

图3b：显示了根据图3的电子轴的第二变型的液压原理回路图，该变型具有在轴1上有液压连接的压力供应装置和致动单元BE以及到A2上的另外压力供应装置的连接模块VM；

图3c：显示了根据图3的电子轴的第三变型的液压原理回路图，该变型具有在轴1上有液压连接的压力供应装置以及到中央储液器和A2上的另外压力供应装置的连接模块VM；

图3d：显示了根据图3的电子轴的第四变型的液压原理回路图，每种变型具有用于车轮制动器和双离合器手动变速器的离合器的压力供应装置；

图3e：显示了根据图3的电子轴的第五变型的液压原理回路图，该变型具有双冲程活塞，该双冲程活塞具有用于车轮制动器和双离合器的制动的冗余电子器件；

图4：显示了具有两个控制和调节装置的压力供应装置；

图5：显示了设计为双活塞的压力供应装置，该压力供应装置具有两个控制和调节装置、阀开关和冗余的密封件，可以诊断密封件的故障；

图6：显示了在压力传感器发生故障时，通过电流和温度测量以及压力-体积特性曲线的评估来控制制动压力；

图7：表1：显示了电子轴的主要功能和次要功能/冗余；

图8a：显示了由电动马达22、单回路旋转泵Z、带有电磁阀的HCU和ECU组成的单元；

图8b：显示了由电动马达22、双回路旋转泵Z、带有电磁阀的HCU和ECU组成的单元。

图1显示了根据本发明的车辆轴100的第一可能实施方式，该实施方式具有车轮R1和R2，每个车轮通过常规的车轮制动器RB1、RB2进行制动，另外还具有驻车制动器EPB。车辆轴100还具有带有控制器EM-ECU的电动马达EM来驱动轴，以及电动液压动力转向器EHPS。在第一设计变型中，车辆轴还具有压力供应装置DV1，该压力供应装置DV1与阀组件HCU一起使用多路复用方法和/或PPC方法控制车轮制动器RB1和RB2中的压力。压力供应装置DV1由控制和调节单元ECU DV1控制，该控制和调节单元ECU DV1通过两个独立的相位系统、特别是2x3相的相位系统来控制压力供应装置DV1的电动驱动马达。如果两个相位或绕组系统中的一个相位或绕组系统发生故障，驱动马达仍然可以在降低功率的情况下运行，使得不存在压力供应装置DV1的完全故障。如果要建立额外的冗余，可以通过提供第二压力供应装置DV2来完成，该第二压力供应装置DV2也由控制和调节装置ECU DV2控制，也可以具有两个绕组或相位系统来增加可靠性。电动液压动力转向器EHPS的压力供应或控制也由压力供应装置进行，这通过阀组件HCU与车轮制动器中的压力控制分开进行。如果在制动过程中同时也需要支持转向器，可以在多路复用操作中与转向器一起供应车轮制动器RB1和RB2。如果提供两个压力供应装置DV1和DV2，则转向系统也具有两个冗余的压力供应装置。

标记为100的虚线形成了根据本发明的车辆轴的系统边界。

阀组件可以设计成如图1a所示，开关阀SV1、SV2被分配给每个车轮制动器RB1、RB2。当开关阀SV1、SV2打开时，各个车轮制动器RB1、RB2中的压力可以通过压力供应装置V1进行控制，当开关阀SV1、SV2关闭时，各个车轮制动器RB1、RB2中的压力被包括或冻结。可选地，可以至少在一个车轮制动器中提供出口阀，使得可以经由该出口阀降低该车轮制动器的压力。当相关的开关阀关闭时，则可以通过压力供应装置同时增加另一个车轮制动器中的压力。

如果压力供应装置全部或部分发生故障，则可以用驻车制动器EPB和/或通过电动驱动器EM来替代性地或额外地产生制动扭矩。

如果提供未示出的致动装置BE，如图1a中的示意图所示，该致动装置BE具有活塞-气缸单元，该活塞-气缸单元的活塞可以通过致动装置BE的制动踏板进行调节，在紧急情况下可以在车轮制动器RB1、RB2中增加制动压力。在这种情况下，在压力供应装置之前必须先设置有分离阀TV1，该分离阀TV1在没有电流的情况下关闭，从而使压力供应装置DV1与车轮制动器RB1、RB2和致动装置BE分离。

经由压力传感器p/U，另外经由具有压力供应装置DV1的活塞的位置控制的PPC方法，以及另外地或在压力传感器发生故障时经由马达电流和系统的压力体积特性，来进行车轮制动器中的压力控制。经由体积控制通过转向器EHPS的活塞-气缸单元的活塞的路径控制来进行转向器EHPS中的压力控制，为此转向器至少具有一个、有利的是一额外的、优选地是冗余的位置传感器x/U，见图1a。角度传感器也可以用作压力供应装置的电动马达的位置传感器α/U的替代，该位置传感器α/U也是冗余设计的。

车辆轴的所有部件都由上级控制和调节单元M-ECU进行控制。可选地，代替致动装置BE，也可以提供用于线控制动的电动制动踏板和电动加速器踏板——电子加速器踏板。

图1a显示了根据图1的车辆轴的液压图，该车辆轴仅有一个压力供应装置DV1，该压力供应装置具有两个控制和调节单元DV-ECU1和DV-ECU2，每个控制和调节单元控制驱动器的3绕组系统，使得即使控制单元或3绕组系统发生故障，压力供应也可以在降低动力和降低最大压力的情况下运行。

转向系统EHPS的每个压力室都有进气阀EVS1、EVS2、EVS3、EVS4，用于转向支持的活塞能够通过打开开关阀进行调节。以这样的方式进行EHPS控制：打开EVS1阀和EVS4阀以使活塞沿车轮R2的方向移动，同时关闭EVS2和EVS4。当沿车轮R1的方向进行调整时，打开EVS2和EVS3阀并且打开EVS1、EVS4阀。如果阀泄漏，可以使用紧急控制方法以这样的方式控制转向器：经由压力供应装置的活塞来确定泄漏率并且对阀进行智能控制，使得尽管有泄漏，也可以在两个方向上进行转向。为了额外的冗余，在多个轴上设置转向模块。

图1b显示了根据图1a的车辆轴的另外的实施方式，提供了纯电动液压制动器，并且压力供应装置仅连接至转向模块。与根据图1a的转向系统相比，转向系统EHPS仅具有一个开关阀EVS1。

图1c显示了根据本发明的车辆轴的另外可能的实施方式，其中，提供两个压力供应装置DV1和DV2，这两个压力供应装置DV1和DV2中的每个压力供应装置都具有两个控制和调节单元DV-ECU1和DV-ECU2。每个控制和调节单元DV-ECU1和DV-ECU2控制马达M1、M2的其自身的相位或绕组系统，使得控制和调节单元本身是冗余的。另外，如果控制和调节装置DV-ECU1和DV-ECU2的电压供应和/或信号线设计为冗余的，即提供来自两个车辆电气系统的供应和/或两个电压等级BN1、BN2，或者数据线DS1、DS2冗余地设计，则可以提供额外的冗余。

因此，提供压力供应装置DV1以用于车轮制动器RB1和RB2中的压力控制。压力供应装置DV2用于转向器EHPS的压力控制或压力供应。这两个液压系统彼此分离，使得一个系统中的故障不会影响另一个系统。图1a中描述了转向器的功能。

图2显示了车辆轴100的第二可能实施方式的基本回路图。轴100的车轮制动器RB1和RB2由液压支持机电制动器H-EMB形成，利用该液压支持机电制动器H-EMB，在控制操作中不仅可以通过压力供应装置DV1而且可以通过压力供应装置自身的电动驱动器来增加制动力。可以作为支持使用，或在完全发生故障时使用。另外，牵引驱动器EM1和EM2可以或者以支持的方式或者单独用于对车轮车轮R1和R2产生减速作用。控制和调节单元ECU DV可以设计成与之前描述的实施方式中的控制和调节单元相同。换句话说，控制和调节单元本身可以冗余地设计。可选地，在紧急情况下，也可以提供第二压力供应装置作为压力供应装置DV1的替代。这些部件由上级控制和调节单元M-ECU进行控制，其中可选择地提供如前所述的致动单元BE。这或者可以具有纯电子制动踏板(电子制动踏板)，或者可以具有活塞-气缸单元，可以在紧急情况下调整该活塞-气缸单元的活塞以使用制动踏板增加车轮制动器中的压力，使得紧急制动仍然可能。可以由牵引马达EM1、EM2和液压支持制动器H-EMB的马达支持这种由脚部产生的制动力。

当然，在本实施方式中，也可以在轴上设置转向器EHPS和/或离合器和齿轮选择器，如将在下图中描述的。还可以提供另一压力供应装置(未示出)，该压力供应装置用于对车轮制动器H-EMB的冗余压力供应和/或用于对诸如转向器EHPS和/或离合器和齿轮致动器的其他部件的压力供应。该压力供应装置也可以在一压力供应装置发生故障时接管车辆轴所有部件的供应。

图2a显示了图2中所示出和所描述的车辆轴的液压管路和阀。在控制操作中，打开断电关闭的分离阀TV，车轮制动器RB1、RB2中的压力控制在多路复用操作中进行以及/或者通过压力供应装置DV1和开关阀SV1、SV2同时进行。可以经由使用压力传感器p/U的压力测量来进行压力控制。然而，马达M1的马达电流i和转子位置a以及可选的马达的温度和压力-体积特性曲线也可以以支持的方式或在压力传感器发生故障时使用。在压力供应装置DV1完全发生故障时，分离阀TV关闭，断电打开的分离阀TVBE打开，使得可以通过致动装置BE增加车轮制动器中的压力。

图2b显示了穿过液压支持机电制动器H-EMB的橫截面图，该液压支持机电制动器H-EMB可以经由液压连接HL-DV1连接至压力供应装置DV1，使得可以经由液压和/或电动马达EM向制动盘施加力。电动马达的旋转运动经由齿轮G转变成线性运动，并且在车轮制动器上产生力F_EM。变速器G最好设计成自锁定，使得当车辆电气系统发生故障时，驻车制动器能安全地发挥作用。除了电动马达之外，还经由压力供应器产生液压力F_hyd。根据作为具有较低或较高功率的有刷马达或无刷马达的EM的实施方式，制动扭矩的动态变化和额外的可用制动扭矩可以由H-EMB通过适当的部件设计来确定并且与液压制动器相匹配。

图3显示了根据本发明的车辆轴的另外可能的实施方式，该实施方式具有以下特征：

-双离合器变速器(特别是用于电动汽车的2速变速器)；

-额外的扭矩矢量模块TVM，例如

的eTwinster-x解决方案，模块集成或分离在2速变速器中；

-扭矩矢量可以以不同的方式在技术上得到解决；也有可能扭矩矢量模块TVM是手动变速器的一部分；

-变速器锁GS作为驻车制动器的替代；这通过具有由关闭的开关阀SV(参见液压驻车制动器——EP 2137427 A1)产生的锁定压力的压力供应器以及另外通过由于电动车辆具有非常大的电池容量而可以使用一段时间的电动马达EM而导致产生冗余；

-手动变速器也可以是AMT(PCT/EP2017/054643)。

在图3所示的车辆轴中，压力供应或控制发生在车轮制动器R1、R2和以下传动系统中：a)手动变速器SG，b)通过压力供应装置DV1的扭矩矢量TVM、变速器锁GS。可选地，可以提供第二压力供应装置DV2以提高部件的可靠性。

制动踏板和电子加速器踏板为上级控制和调节单元M-ECU供应输入信号。带有阀的阀组件HCU(未示出)控制各个部件的激活。

制动踏板可以设计成纯电子制动踏板，并因此只供应传感器信号。可选地，也可以提供带有制动踏板的致动装置BE，例如，带有主缸和液压模拟器的致动装置，使得可以建立连接到HCU的液压连接。这有利地产生了回落水平，其中，车辆驾驶员可以直接经由制动踏板在车轮制动器中产生制动压力，如上面已经描述过的。

压力供应装置DV1中的马达可以设计成6相马达，提供两个独立的输出级，每个输出级对一半的马达绕组通电。这意味着，如果一输出级ECU-DV1发生故障，仍然可以提供发动机总功率的50％。

可以通过两个液压操作的多板离合器来致动手动变速器SG。然而，其他液压致动的开关元件也是可能的，比如液压致动的齿轮选择器、液压激活的自由轮等。

电动马达EM有利地与手动变速器SG的控制和调节单元SG-ECU进行部分直接通信。

替代性地，根据图3，也可以为车辆轴提供如上述实施方式中所使用的转向器EHPS。

图3a显示了可能的实施方式，其中显示了根据图3的HCU的阀。如前所述，断电打开的开关阀SV1、SV2用于控制车轮制动器中的压力。经由开关阀SV1、SV2、在多路复用操作(MUX)中产生的每个车轮的压力控制来产生压力增加和压力减少。

优选地经由用于增加压力的断电关闭的阀SGV1、SGSV2以及用于降低压力的断电关闭的阀SGVA1、SGVA2产生手动变速器SG中的离合器的致动。可以可选地经由压力供应单元DV1直接控制压力。替代性地，也可以通过阀SGV1、SGSV2、SGVA1和SGVA2的高频循环控制手动变速器SG中的压力。可以使用两个压力传感器来控制手动变速器中的压力。

经由电磁阀MV-TV致动扭矩矢量HS-TV。经由阀SVGS产生变速器锁GS的致动，该阀SVGS在断电后优选地关闭。

带有路径模拟器WS的制动踏板可以经由电磁阀TVBE连接至车辆轴的液压回路。

压力供应装置DV1可以通过断电关闭的阀TV与其他部件分离。

通过两个控制和调节单元DV-ECU1和DV-ECU2的马达控制的冗余已经在上述实施方式中详细说明。每个子ECU控制三个马达相位并且检测温度T、相电流i和转子角度α的信号。如果一个子ECU发生故障，则另一个ECU可以记录所有的信号，并且以整体性能的大约50％控制马达，这对于主要的和相关的制动操纵来说是足够的。

图3b显示了根据本发明的具有两个车辆轴A1和A2的车辆的可能实施方式，这两个车辆轴中的每个车辆轴由该车辆轴自身的压力供应装置DV1和DV2供应。没有显示轴A2。连接模块VM使得两个轴A1和A2的两个液压回路能够相互连接。因此，如果一个压力供应装置发生故障，另一个仍然完好的压力供应装置可以接管车辆所有部件的压力控制，这产生了高水平的容错和冗余。连接模块VM也能够与储液器VB连接。这里没有详细示出连接模块的内部结构。然而，在简单的实施方式中，可能仅有三个开关阀就足够了。

在车轮制动器上安装有额外的液压支持驻车制动器H-EMB。在图2中已经详细描述了这些额外的液压支持驻车制动器的功能。

储液器VB为压力供应装置DV1供应液压流体，并且随后可以输送该液压流体。带有独立室K1和K2的VB2为压力供应装置DV2供应液压流体，并且压力可以经由连接模块VM释放到储液器中。与轴A1相比，需要从轴A2的液压回路中释放压力，因为轴A2没有致动单元BE，该致动单元BE通常是液压设计的，带有单独的储液器(未示出)。因此，轴A1的液压回路中的超压可以经由致动单元BE逸出。致动单元BE经由断电打开的阀TVBE与轴A1的液压回路连接，使得，如果两个压力供应装置都发生故障，则仍然可以增加轴A1的车轮制动器中的制动压力。

图3a中详细描述了手动变速器的压力供应和控制。在这方面，请参考图3a所作的陈述。与图3a相比，在制动回路与传动回路之间可选地提供介质分离件MTK。可选的介质分离活塞MTK使得用于致动变速器的介质与用于致动制动器的介质不同。因此，必须使用单独的储液器VB3，当离合器被激活时，将体积排入该储液器中。该储液器又连接至MTK模块。

图3b与图3a之间的另一区别是图3b使用了H-EMB。在图2a和图2b中详细描述了这种操作模式。另外，还提供了用于扭矩矢量的额外的液压致动器HS-TV，经由电磁阀MV-TV对该额外的液压致动器HS-TV进行控制。扭矩矢量模块HS-TV可以集成在变速器中，或者可以单独设计(见虚线)。

图3c显示了另外可能的实施方式，其中不存在致动装置BE。这对应于带有纯电动制动踏板的车辆结构以用于完全自主驾驶。这里，以这样的方式设计连接模块：可以从两个轴A1和A2的液压回路中将压力释放到储液器VB中。另外，压力供应器DV1和DV2连接至储液器VB，将单独的室K2、K3分配给每个压力供应器。两个压力供应器都可以从室K2和K3进行随后输送，或者作为替代，也可以经由VM模块经由室K1进行随后输送。这产生了额外的冗余，并且所有的压力供应器仅需要一个储液器。

图3d显示了具有两个压力供应单元DV1和DV2的车辆轴的另外可能的实施方式。一个压力供应装置DV1、DV2分别控制车轮制动器RB1、RB2和手动变速器致动器SG的一部分。车轮制动器和手动变速器致动器经由电磁阀连接至各自的压力供应装置，这些电磁阀优选地在断电时打开。可选地，可以安装至少一个介质分离活塞MTK，使得可以以与手动变速器SG不同的液压介质来操作制动器。为了致动车轮制动器，打开指定的开关阀SV1、SV2，并且关闭指定的变速器致动器的阀。为了致动变速器SG，阀开关被反向。制动器优先于手动变速器SG的换挡。

由于在车辆轴上很少使用切换，可以假设在制动期间的压力调制期间，压力供应装置永久地连接至各自的车轮制动器。可以在以恒定压力的制动阶段进行换挡，或者在制动后进行换挡。

连接模块VM使得两个液压回路被连接。带有独立的室K1、K2和K3的共同储液器VB对两个压力供应装置DV1和DV2进行供应。

尽管与根据图3b的实施方式相比，该系统成本较高，但以下优点仍然超过了缺点：

·两个压力供应装置DV1和DV2代表无限制的总冗余；

·制动器中的压力控制不存在限制，因为多路复用，即用一个压力供应装置对两个车轮制动器进行供应，是没有必要的。当开关阀SV1或SV2打开时，制动压力可以由相关的压力供应装置DV1或DV2永久地控制；

·如果一压力供应装置DV1、DV2发生故障，则连接模块VM可以用仍然发挥作用的压力供应装置操作两个回路。在压力水平方面不存在限制；

·在手动变速器SG的开关元件中的每个开关元件上有一个开关阀就足够了；也不需要压力传感器；

·压力供应装置中的能够主动调节的体积可以稍低一些。

图3e显示了另外可能的实施方式，其中压力供应装置DV1具有双冲程活塞DHK，在图5中详细显示和描述了该压力供应装置。与之前的实施方式相比，每个车轮制动器在开关阀与车轮制动器之间具有带有可选的压力传感器的出口阀AV1和AV2。这有许多优势：

-因此，两个活塞冲程运动中的压力供应是可能的，这意味着提供无限的体积预算，并且较短的活塞冲程是可能的；

-可以连接两个液压回路，但也可以将两个液压回路分开；

-在一个冲程方向上可以同时增加和降低压力，对于双离合器变速器的两个离合器的同时致动特别有利；

-通过连接双冲程活塞的两个液压室以及减少液压有效面积，影响压力供应装置的电动马达的扭矩要求，马达小型化是可能的；

-封闭式回路，即经由DHK单元进行制动器和离合器的整个控制，因此可以很好地对该控制进行诊断；

-不需要连接模块VM；

-在分离介质时，省去储液器或减小储液器的尺寸，因为在离合器中体积损失很少或没有；

-在有/没有压力传感器或储液器中的双冲程活塞压力供应系统的情况下，经由AV1、AV2经由PWM控制降低压力，因此在离合器和制动器的压力控制中具有额外的自由度。

图3f显示了根据本发明的具有两个车辆轴A1和A2的车辆的实施方式，该实施方式的液压回路经由两个液压管路HL1和HL2相互连接，每个液压管路都有断电关闭的阀SVHL1、SVHL2。在两个轴A1和A2上都安装了电动马达EM、手动变速器SG、车轮制动器RB和扭矩矢量HS-TV。也可以仅在轴A2上安装车轮制动器。这产生了以下优势：

-通常，压力供应装置DV1、DV2的阀由相应轴的ECU控制。然而，如果该ECU发生故障，则连接阀不能再被激活。在本实施方式中，存在两个连接阀SVHL1和SVHL2，这两个连接阀SVHL1和SVHL2均经由相关联的ECU进行控制。这确保了即使一ECU发生故障，两个液压回路也能连接；

-如果仅有一个压力供应装置DV1、DV2发生故障，例如由于主轴被卡住，但是相关联的ECU仍然发挥作用，两个连接阀都可以打开，使得总节气门损失较低。

图4显示了带有两个控制和调节装置DV-ECU1和DV-ECU2的压力供应装置DV1的可能实施方式。压力供应装置具有电动马达M1，该电动马达M1的转子R对连接至活塞KB的主轴SP进行调整。通过调整活塞KB，可以在压力室DR中增加压力，该压力可以经由分离阀TV进入制动回路BK中。活塞由气缸中的多个密封件密封，密封件之间具有通往储液器的液压管路。这意味着，即使一密封件发生故障，压力供应仍然全面运行并且仍是冗余的。压力室DR经由止回阀连接至储液器。因此，可以随后输送压力供应。两个控制和调节装置DV-ECU1和DV-ECU2中的每个控制和调节装置经由1x3相线与马达M1的独立绕组或相位系统连接，使得如果一个控制和调节装置或绕组系统发生故障，马达M1仍然有另一绕组或相位系统，并且另一控制和调节装置可以运行，即使之后仅能通过驱动器M1产生约一半的扭矩。一个或两个控制和调节装置具有用于确定温度T、马达电流i和转子角度α的传感器。为了实现高水平的可用性，不仅控制和调节装置DV-ECU是冗余的，而且电力供应BN1、BN2以及数据和控制线DS1和DS2也提供两次。例如，电力供应BN1和BN2可以是一车辆电气系统的不同电压水平或不同的车辆电气系统。

图5显示了压力供应装置DV的可能实施方式，该压力供应装置DV设计为具有2个压力室和不同面积A1和A2的双冲程活塞，面积比A1/A2优选地在1.5与2.5之间。DV还具有两个控制和调节装置DV-ECU1和DV-ECU2。压力供应装置具有电动马达M1，该电动马达M1的转子R对连接至活塞KB的主轴SP进行调整。通过调整活塞KB，可以在压力室DR中增加压力，该压力可以经由分离阀TV进入制动回路BK中。活塞由气缸中的多个密封件密封，与压力供应装置一样创建冗余的、能够诊断的密封系统。同样在压力供应装置中，液压管路通向密封件之间的储液器。这意味着，即使一密封件发生故障，也可以对密封件进行诊断，并且压力供应仍然全面运行并且仍是冗余的。压力室DRx和DRx经由单向阀和阀xx和xx与储液器连接。这意味着压力供应器可以从储液器在两个压力室的Dxx和Dxx中抽取体积，并且可以经由两个压力室进入储液器中来进行受控的压力降低。可以经由活塞控制或阀控制、例如通过阀的PWM脉冲来进行压力降低。压力传感器p/u有利地用于压力控制；也可以额外地或替代性地使用PPC调节。两个液压回路HKI和HKII经由一个或更多个旁通阀连接，这些旁通阀优选地设计成在断电时关闭。因此，HK1和HK2中的压力增加可以在前进和后退的冲程方向上进行。另外，活塞在前进的冲程方向和返回的冲程方向上的有效面积可以减少，因为当旁通阀回路打开时，A1-A2在前进的冲程方向上有效，A2在返回的冲程方向上有效。这样，可以减少对电动马达的扭矩要求，可以节省成本，并且由于较低的轴向力，可以减少变速器的负荷。两个控制和调节装置DV-ECU1和DV-ECU2中的每个控制和调节装置经由1x3相线与马达M1的独立绕组或相位系统连接，使得如果一个控制和调节装置或绕组系统发生故障，马达M1仍然具有另一个绕组或相位系统，并且另一个控制和调节装置可以运行，即使之后通过驱动器M1仅能产生约一半的扭矩。一个或两个控制和调节装置具有用于确定电动马达的温度T、马达电流i和转子角度α的传感器。为了实现高水平的可用性，不仅控制和调节装置DV-ECU是冗余的，而且电力供应BN1、BN2以及数据和控制线DS1和DS2也提供两次。例如，电力供应BN1和BN2可以是一车辆电气系统的不同电压水平或不同的车辆电气系统。

图6显示了在压力传感器DG发生故障时的制动压力控制，其中通过测量马达电流i_相和评估压力-体积特性，对马达扭矩M_Mot进行控制，并因此对压力p进行控制。马达温度T也被考虑在内，因为扭矩常数在温度下会降低，并且因此马达温度T对马达扭矩M_Mot与马达电流i_相之间的比例系数kt*(1-Br％*ΔT)有影响。这有利地产生了压力测量的冗余。这也意味着可以省去压力传感器。控制由压力传感器校准，并且主要由电流、路径和压力体积特性进行控制。

其中

M_mot＝kt*i_相*(1-Br％*ΔT)

kt：扭矩常数

I_相：相电流

ΔT：以k为单位的温度变化

Br％：典型的随温度升高而变化的kt下降系数

PPC方法(见DE102005055751B4和DE102005018649B4的介绍)可以因此得到细化，并且用于制动器、转向器、离合器、带有离合器解决方案的扭矩矢量。

图8a显示了由马达22、泵Z、HCU和ECU组成的整个结构单元的视图，该整个结构单元能够行使压力控制和对诸如制动器、变速器等的系统的控制。这里主要关注的是马达和泵的组合。如图的上半部分所示，泵布置在支承凸缘18中，或者附接至单独的泵壳体40中的HCU或ECU。在图8a中显示了需要额外的马达轴承20的版本，其中轴1安装在该马达轴承20中。按照惯例，马达由转子21组成，该转子21经由驱动器10a与轴1连接。转子21经由壳体30中的永久磁铁，通过该转子21的力进行轴向预紧。这是马达制造商的解决方案，他们制造并测试带有壳体22和定子及绕组23的马达并将该马达输送给系统供应商。在没有泵的情况下用辅助轴对马达进行测试。此后，当轴被移除时，转子通过轴向磁力居中，使得轴1然后可以在最终组装期间与转子组装在一起。这里驱动器壳体也必须与凸缘18连接并固定在25a处——如图的下半部分所示——例如，使用在三个连接件上分段附接的弹簧。这里还需要壳体密封件31。驱动器壳体可以从具有HCU或ECU的发动机凸缘在25处通过敛缝固定，见图28的上半部分。这里显示了带泵壳体的泵版本。这里马达显示为需要马达传感器来进行换向和控制泵的输送量的无刷马达。该马达传感器布置在距驱动壳体22一段距离处，传感器轴26携带传感器目标27，该传感器轴布置或附接至驱动轴1。该目标27作用于传感器元件28，该传感器元件28布置在ECU的电路板上。绕组经由接触条24与ECU连接。

带有支承凸缘18的马达可以直接连接至液压壳体HCU，该液压壳体HCU包括阀或其他要与泵连接的液压部件。如果不是这种情况，则可以将驱动器壳体22、18直接与ECU的壳体连接。

也可以将齿轮泵Z布置在泵壳体40中，该泵壳体直接与液压壳体HCU连接，如图8a在驱动轴1的上半部分中所示。在泵壳体40和液压壳体HCU的组装或者泵壳体40和ECU的组装之前，齿轮泵Z首先集成或安装在泵壳体40中，然后将转子21压在轴1上，再将转子21与轴承20组装。这里，磁铁30的张力也可以作用于转子21和轴承20，使得轴承就像四点轴承一样作用。因此，马达壳体22与齿轮泵Z及其泵壳体40连接，并且在下一步中，该马达壳体22可以与液压壳体HCU或电子壳体ECU连接。为此，使用紧固螺钉41。轴1先前位于外盘7.1和7.2的中心，使得螺钉在与液压壳体HCU或电子壳体ECU连接之前，泵壳体40以轴1为中心。

根据图8b的压力供应装置使用带有长滑动或滚动轴承的2级泵，该2级泵不需要单独的马达轴承。因此，简化了带有壳体的马达结构。转子21与驱动器10a一起坐置于马达轴上并且轴向连接至锁紧环。这里泵壳体稍微突出到HCU中。

Claims (37)

1.一种具有液压操作车轮制动器(RB1、RB2；RB3、RB4)和/或额外液压负载、特别是离合器致动器气缸的车辆轴(VA、HA)，所述车辆轴具有以下部件：

-至少一个压力供应装置(DV1、DV2)，所述压力供应装置(DV1、DV2)用于控制所述车轮制动器(RB1-RB4、H-EMB)中的压力，所述压力供应装置由电动马达驱动器(M1、M2)驱动；

-至少一个电子控制和调节装置(DV ECU1、DV ECU2)以及阀组件(HCU)，所述阀组件(HCU)具有用于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、DV2)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、DV2)的值；

-至少一个电动驱动马达(TM、TM1、TM2)，所述电动驱动马达(TM、TM1、TM2)用于对车辆车轮或所述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制动单元(BA)的压力和/或向所述至少一个额外制动单元(BA)提供压力，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)、齿轮致动器和/或变速器致动器和/或扭矩矢量模块。

2.根据权利要求1所述的车辆轴，其特征在于，所述压力供应装置具有活塞-气缸单元，所述活塞-气缸单元的所述活塞经由齿轮、特别是主轴驱动器，通过电动马达驱动器(M1)进行调整，以进行所述车轮制动器(RB1-RB4、H-EMB)中的压力控制。

3.根据权利要求1或2所述的车辆轴，其特征在于，所述压力供应装置具有旋转泵，特别是以齿轮泵的形式的旋转泵，所述旋转泵通过电动马达驱动器(M1)进行调整，以进行所述车轮制动器(RB1-RB4、H-EMB)中的压力控制。

4.根据权利要求1所述的车辆轴，其特征在于，所述压力供应装置(DV1、DV2)、所述电子控制和调节装置(DV ECU1、DV ECU2)和/或所述阀组件(HCU)中的一个或多个部件或它们的子部件是冗余的，以及/或者在所述压力供应装置(DV1、DV2)、电子控制和调节装置(DVECU1、DV ECU2)和/或所述阀组件(HCU)部分或完全发生故障时，能够通过仍然能够发挥作用的部件、致动装置、电动驱动马达(TM、TM1、TM2)和/或至少一个额外制动单元(BA)在所述车辆轴或至少一个车轮上产生制动力。

5.根据权利要求1或2所述的车辆轴，其特征在于，设置了两个压力供应装置，所述两个压力供应装置在控制操作中在所述车辆轴的不同部件中提供压力控制和/或压力供应，并且在一个压力供应装置发生故障和/或部分发生故障时，另一个压力供应装置接管分配给发生故障的所述压力供应装置的至少一个部件的所述压力控制和/或压力供应。

6.根据权利要求1至3中的一项所述的车辆轴，其特征在于，压力供应装置用于控制和/或供应压力以操作变速器的至少一个离合器致动器，特别是具有多个离合器的无负载中断2速变速器。

7.根据权利要求1所述的车辆轴，其特征在于，除了所述制动器之外，主装置或额外压力供应装置致动变速器的至少一个离合器致动器，特别是具有扭矩矢量的无负载中断2速变速器。

8.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述车辆轴是具有助力转向装置(EHPS)的前轴(VA)。

9.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，至少一个电子控制和调节单元(ECU1、ECU2)、特别是每个电子控制和调节单元(ECU1、ECU2)控制所述电动马达驱动器(M1、M2)或一电动马达驱动器(M1、M2)的独立绕组。

10.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述压力供应装置(DV1、DV2)与所述阀组件(R-HCU)以及分配给所述压力供应装置的至少一个电子控制单元一起被组合以形成模块或组件。

11.根据权利要求8所述的车辆轴，其特征在于，所述模块或所述组件布置或紧固在所述车辆轴上或所述车辆轴旁边的车辆底盘上。

12.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，具有致动装置(BE)，特别是用于在至少一个车轮制动器中增加压力的制动踏板或电动制动踏板，并且所述致动装置(BE)的控制信号用于控制所述制动器。

13.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，在控制操作中为所述轴的每个车轮分配压力供应装置，并且，在压力供应装置、所述压力供应装置的至少一个控制和调节单元和/或阀组件(R-HCU)发生故障或部分发生故障时，仍然完好的各个其他压力供应装置通过连接模块(VM)接管对所述车辆轴的两个车轮的压力控制。

14.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，提供上级控制和调节单元(M-ECU)，以用于控制和/或调节所述车辆轴的部件。

15.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，用于第一车辆轴(A1)的所有部件的压力供应装置(DV-A1)在控制操作中负责所述所有部件的压力控制和/或压力供应，并且，在所述第一车辆轴(A1)的所述压力供应装置发生故障或部分发生故障时，在控制操作中负责第二车辆轴(A2)的部件的所述压力控制和/或压力供应的额外压力供应装置用于所述第一车辆轴(A1)的所述部件的所述压力控制和/或压力供应。

16.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，至少一个压力供应装置(DV1、DV2)具有两个独立的电子控制和调节单元(ECU1、ECU2)或双重冗余的控制和调节单元(DV1-ECU、DV2-ECU)，以用于控制所述压力供应装置的电动马达驱动器(M1、M2)。

17.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，介质分离活塞MTK布置在车轮制动器或压力供应装置(DV1-A1)的液压回路与液压部件、特别是以手动变速器、离合器和/或齿轮选择器的形式的液压部件之间，使得不会发生液压介质的混合。

18.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，两个液压回路能够以可选的方式彼此分离，也能够通过连接模块(VM)彼此连接。

19.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述两个轴的所述液压回路能够经由2条液压管路HL1、HL2以及阀SVHL1和SVHL2连接。

20.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述连接阀SVHL1、SHHL2由各个压力供应单元的ECU直接控制，因此不需要额外的连接模块。

21.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，如果压力供应单元的ECU发生故障，仍然发挥作用的所述压力供应单元能够通过打开所述连接阀SVHL1或SVHL2来激活所述两个液压回路。

22.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述压力供应装置具有双冲程活塞，使得能够在所述双冲程活塞的两个运动方向上输送液压介质以及/或者增加或降低压力。

23.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述车辆轴的至少一个部件，特别是所述控制和调节单元和/或所述阀组件，经由两个供应网络和/或供应电压(BN1、BN2)供电，以及/或者所述信号线(DS1、DS2)被冗余地设计。

24.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，在控制操作中进行压力降低，特别是在压力动力学要求很高时，例如，在高-μABS控制下，特别是在压力供应器DV1、DV2发生故障时或车轮制动器(RB1-RB4)中的压力供应器的ECU发生故障时，通过打开储液器(VB)中的出口阀(AV)，特别是在扩展多路复用操作(称为MUX 2.0方法)中进行压力降低，在所述扩展多路复用操作中，压力供应装置(DV1、DV2)接管了所有车轮制动器(RB1-RB4)的所述压力控制。

25.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，至少一个车轮制动器、优选地是两个车轮制动器是液压支持机电制动器(H-EMB)、电动驻车制动器(EPB)或机电制动器(EMB)，或者除了所述车轮制动器(RB1-RB4)之外，额外的驻车制动器(EPB)、液压支持机电制动器(H-EMB)或机电制动器(EMB)对所述车轮有制动作用。

26.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，电动驱动马达(EM、TM1、TM2)用于对所述车辆轴或车轮进行制动。

27.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级控制单元(M-ECU)确定在制动期间、特别是在恢复的情况下要通过所述车轮制动器(RB1-RB4)产生的制动扭矩，并且除了由所述车轮制动器(RB1-RB4)产生的所述制动扭矩之外，所述电子控制和调节单元(ECU1、ECU2)还相应地控制所述压力供应装置(DV1、DV2)以及/或者控制或使用所述至少一个电动驱动马达(TM1、TM2)来增加产生的制动扭矩。

28.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述上级控制单元(M-ECU)控制所述助力转向器(EPS、EHPS)。

29.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，使用至少一个压力传感器以及/或者通过测量所述驱动器的马达的电流和控制所述压力供应装置的所述活塞的位置、特别是考虑到所述驱动器的温度来进行至少一个车轮制动器中的所述压力控制。

30.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，提供两个压力供应装置(DV1、DV2)，一个压力供应装置是活塞-气缸单元，而另一个压力供应装置是旋转泵，特别是以齿轮泵的形式的旋转泵。

31.根据权利要求30所述的车辆轴，其特征在于，所述旋转泵是齿轮泵(ZRP)并且设计成一个级或多个级，多个级以液压方式串联布置。

32.根据权利要求30或31所述的车辆轴，其特征在于，所述齿轮泵(ZRP)布置或集成在驱动所述齿轮泵的所述马达的马达壳体中，特别是至少部分地在所述驱动马达的其转子内。

33.根据权利要求30至32中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述旋转泵(ZRP)、所述旋转泵的驱动器和阀以及压力传感器(DG)组合或布置在结构单元、模块或壳体中并且形成压力供应装置。

34.根据权利要求30至33中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述驱动器或所述旋转泵的所述驱动器的转子干式运行或与所述旋转泵的要输送的所述液压介质密封分离，特别是通过至少一个密封件与所述旋转泵的输送所述液压介质的零件分离。

35.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，所述扭矩矢量模块经由所述压力供应装置(DV1、DV2)和所述HCU的阀进行液压控制或能够经由所述压力供应装置和所述HCU的阀进行液压控制。

36.根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴，其特征在于，还能够通过机电制动器(EMB)和/或电动驻车制动器(EPB)产生制动扭矩。

37.一种具有至少一个根据前述权利要求中的一项所述的车辆轴的车辆。

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