CN117416293A - 用于向车辆中的电气组件供电的控制单元和制动系统 - Google Patents

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Abstract

用于向车辆中的电气组件供电的控制单元和制动系统。提供了一种车辆中的控制单元，该控制单元用于向该车辆中的至少一个电气组件(24)供电，该控制单元具有第一电子单元(16)和第二电子单元(18)，各个电子单元皆包含其自己的电源(20、22)，其中，电气组件(24)被布置在包含第一电子单元(16)的电源(20)的电路(38)和包含第二电子单元(18)的电源(22)的电路(40)两者中，并且其中，两个电路(38、40)都包含流过该电气组件(24)的同一电流路径(42)。该控制单元可以是车辆的制动系统的部分，并且该电气组件(24)例如是车轮制动器的致动器阀的线圈和/或车轮速度传感器的载流传感器组件。

Description

用于向车辆中的电气组件供电的控制单元和制动系统
技术领域
本发明涉及车辆中的用于向电气组件供电的控制单元以及车辆的具有这种控制单元的制动系统。
背景技术
出于安全理由，车辆中的许多组件是以冗余方式来设计的。这也适用于车辆的制动系统，该制动系统被设计为尽可能失效安全(fail-safe)的。然而，组件的双重提供既耗费空间又昂贵。
发明内容
本发明的目的是，提供一种车辆中的组件的安全电源(power supply)，其中可以减少冗余组件的数量。
该目的是通过这样一种车辆中的控制单元来实现的，即，该控制单元用于向车辆中的至少一个电气组件供电，该控制单元具有第一电子单元和第二电子单元，各个电子单元皆包含其自己的电源，其中，电气组件被布置在包含第一电子单元的电源的电路和包含第二电子单元的电源的电路两者中，其中，两个电路都包含流过该电气组件的同一电流路径。
该电气组件是以这样的方式连接在控制单元中的，即，第一电子单元的电源和第二电子单元的电源都可以供应操作所需的电力。电流在两个电路中相同地流过电气组件。
尽管使用了两个独立的电流源或电压源，但是这种布置使得某些载流组件(current-carrying component)仅使用一次成为可能，已知这些载流组件是非常失效安全的。这节省了安装空间并降低了成本。
将控制单元的这两个电子单元优选地布置成彼此完全独立，以使在所述电子单元中的一个电子单元失效的情况下，另一电子单元可以独自接管该电气组件的供电。因此，为向电气组件供电所需的电力可以全部由两个控制单元中的各个控制单元来独自提供。
在正常操作中，用于相应电气组件的电源是根据预定指派来确定的。在正常操作中，也可以设想同时由两个控制单元供电。
电气组件基本上是载流组件，其又通常是较大的模块化单元的部分，诸如电磁阀(solenoid valve)的线圈或者霍尔(Hall)传感器。
为了使控制单元尽可能紧凑，将两个电子单元优选为共同容纳在控制单元的壳体中。这两个电子单元可以在空间上彼此靠近地布置。在合适的情况下，可以将它们的电路放置在控制单元的公共电路板上。
在优选实施方式中，控制单元包括至少一个公共区域，在所述至少一个公共区域中，其它电子组件在空间上彼此相邻地放置并且被电连接至所述电路中的至少一个电路，并且其中，电气组件被布置在该公共区域中或者被连接至该公共区域。以这种方式，例如，可以将该电气组件所属的组件的操作所需的所有电路部件分组到电路板的单个区域中。
这些其它电子组件中的至少一个电子组件可以位于流过两个电路所共用的电气组件的电流路径中。这些组件也不必保持冗余。
在物理上，将公共区域优选地布置在所述两个电子单元的电路之间的中间。例如，可以在公共区域中组合相同类型的若干电气组件。
在合适的情况下，可以为不同类型的电气组件提供若干公共区域。
例如，在公共区域中布置被特别地连接至两个电子单元的评估部件和/或滤波器。在这些部件的帮助下，例如可以执行数据评估和/或错误控制。
为了指定流过电气组件的电流，在优选变体中，将所述两个电源通过以相反导电方向连接在所述两个电路中的二极管来连接至流过电气组件的电流路径。以这种方式，可以将两个电源同时永久地连接至所述电气组件。这确保在第一控制单元与第二控制单元之间没有电流流动。
当然有可能以这样的方式来布置所述两个电子单元的电路，即，流过相应电路的电流只能在适当的开关致动之后发生。为此目的，例如，可以在电流路径中布置可由两个电子单元控制的晶体管。优选地，该晶体管也在物理上放置在控制单元的公共区域中。
将这两个电子单元优选地设计成彼此通信。这可以例如经由控制单元中的内部总线来完成。这样，可以定义在错误情形下单独电子单元的职责，也可以定义在正常操作中单独电子单元的职责。
如果所述电子单元中的各个电子单元皆具有其自己的外部电气和/或电子连接部(connection)，则是有利的。例如，来自外部电压源的供电可以经由这些连接部进行。这可以例如由车辆的电气系统来形成。
这些连接部还可以被用于将外部组件连接至相应电子单元的电源。例如，这里可以连接任何适当的传感器。
这些连接部也可以被用于与车辆的其它组件和系统进行通信。例如，可以设想到通用车辆总线的连接部。
优选地，在每种情况下，所述连接部在公共端子中是在物理空间上彼此相邻地分组在一起的。
在可能的变体中，电气组件是由电磁阀的线圈的绕组形成的。当被致动时，线圈的绕组总是承载由第一电子单元的电源或者第二电子单元的电源供应的电流。这样，可以省去双线圈绕组，该双线圈绕组具有被永久地连接至第一电子单元的绕组和被永久地连接至第二电子单元的绕组。
优选地，可以通过两个电子单元来测量当前线圈电流。这例如可以简单地通过经由电阻器的分接(tapping)来实现。可以将这些电阻器特别地布置在控制单元的公共区域中。
控制单元可以包含液压模块(hydraulic block)。在这种情况下，电磁阀的流体传导组件(fluid conducting component)优选地是液压模块的部分。
特别地，可以将例如属于车辆的制动系统的多个阀布置得极接近控制单元的公共区域。将阀的机械和流体传导组件插入到液压模块的载体(carrier)中。可以将阀的线圈直接放置在控制单元中的电路板上。这样，可以以非常紧凑的形式实现系统的电子和液压控制。
液压模块负责控制由电磁阀切换的液压回路。用于切换电磁阀的电流是由所述两个电子单元来供应的。
在另一可能的变体中，该电气组件是传感器组件。例如，这可以是霍尔传感器的载流部分(current-carrying part)。
特别地，传感器组件可以是车轮速度传感器的部分。然而，也可以使用其它传感器的组件。
将控制单元优选地设计成，使得不同类型的电气组件可以由所述两个电子单元来寻址(address)。这样，可以紧凑地组合功能并且可以节省安装空间。
由于传感器通常位于车辆中除控制单元外的其它地方，因此，如果传感器组件经由外部连接部来连接至控制单元和所述两个电子单元则是有利的。
在可能的变体中，电流路径通过控制单元的与所述两个电子单元分离并且被连接至传感器组件的连接部穿过传感器组件。该连接部例如可以是与上面所描述的两个电子单元的连接端子分开的连接部。该连接部被特别地放置在控制单元的公共区域中。然后，将该端子用于对传感器组件供电，并且如果合适的话，用于向控制单元传输传感器数据。
为了实现最高可能的可靠性，所有被连接的传感器组件(例如车辆的所有车轮速度传感器)皆可以利用单独的插头连接至端子的单独触点。
在另一变体中，传感器组件是经由所述电子单元中的各个电子单元的外部电气和/或电子连接部来连接至相应电子单元的。为此，可以使用上面所描述的端子的连接部。这具有不需要附加端子的优点。优选地，将这些连接部连接至控制单元的公共区域，使得可以在公共区域中实现如上所述的用于供电以及可选地用于错误处置和信号处理的电路。仅经由所述两个电子单元的连接部来进行导体到传感器组件的物理连接。
在两个变体中，都将传感器组件优选地连接至控制单元的公共区域，其中，经由单独的连接部或者经由电子单元的连接部来进行连接。
优选地由控制单元的公共区域中的电路组件来执行数据评估、错误控制和/或信号滤波。因此，不必在传感器本身中冗余地提供这些功能。
上面所描述的控制单元的优选使用是在车辆的制动系统中。电气组件例如是阀(特别是车轮制动器的致动器阀或制动系统的其它阀)的线圈，和/或车轮速度传感器的载流传感器组件。
附图说明
下面参照附图，借助于若干示例性实施方式来更详细地描述本发明。在附图中：
图1示出了根据本发明的控制单元的示意性表示；
图2示出了根据第一实施方式的根据本发明的控制单元的互连的示意性表示；
图3示出了根据第二实施方式的根据本发明的控制单元的互连的示意性表示；
图4示出了来自图3的控制单元中的传感器组件的连接部的第一变体的示意性表示；以及
图5示出了来自图3的控制单元中的传感器组件的连接部的第二变体的示意性表示。
为了清楚起见，所有相同的组件并非总是提供有标号。
在不同实施方式中，相同的标号指定相同或者基本上相同或功能上相同的组件和单元。
具体实施方式
图1示出了未详细示出的车辆中的控制单元10。在此，控制单元10是车辆的也未示出的制动系统的部分，并且例如用于致动车轮制动器的致动器阀和制动器回路的控制阀。另外，控制单元10在此被连接至传感器(例如车轮速度传感器)，并且收集和处理由这些传感器记录的数据。
在该示例中，控制单元10包括电子模块(block)12和液压模块14，该电子模块和液压模块彼此极接近地布置并且彼此牢固地连接。
将液压模块14用于控制单元10的所有组件的液压控制，这些组件也具有流体传导部件，诸如所有阀。这些组件的电气和电子部件是由电子模块12来控制的。
将第一电子单元16和第二电子单元18形成在控制单元10的电子模块12中。
所述电子单元16、18中的各个电子单元皆包含其自己的电源20、22(参见图2和图3)，以用于车辆中的至少一个电气组件24，在此为车辆的制动系统中的至少一个电气组件。
在该示例中，还将电源20连接至第一马达26，而将电源22连接至第二马达28(参见图1)，其中，马达26、28在液压系统中生成流体压力。
在此，所述电子单元16、18中的各个电子单元皆具有外部电气连接部和/或电子连接部。在该示例中，这些连接部各自被分组在端子30、32中。因此，术语“电子单元的连接部”和“端子”在此被同义地使用。
所述两个电子单元16、18是彼此独立地构造的，以使这两个电子单元中的各个电子单元皆可以在另一电子单元失效的情况下继续执行被指派给它的任务。
此外，将所述两个电子单元16、18设计成这样的冗余程度，即，这两个电子单元中的各个电子单元即使在另一电子单元18、16失效的情况下，也可以完全接管对电气组件24的供电。
即使第二电子单元18万一已经完全失效，第一电子单元16也可以向第一马达26供电并且可以完全访问第一端子30。相反地，即使在第一电子单元16完全失效的情况下，第二电子单元18也可以向第二马达28供电并且可以访问第二端子32。
在该示例中，两个电子单元16、18经由控制单元10的内部总线34彼此连接，以使这两个电子单元可以在正常操作中以及可选地还在错误状况下彼此通信。
在图2所示的第一变体中，从控制单元10供电的电气组件24是由电磁阀(未详细示出)的线圈的绕组36形成的。电磁阀在此是制动系统的所述阀中的一个阀，但是也可以具有另一任务。
电气组件24既是第一电路38的部分又是第二电路40的部分，其中，第一电路38除了电气组件24之外还包含第一电子单元16的电源20，并且第二电路40除了电气组件24之外还包含第二电子单元18的电源22。
流过电气组件24(即，这里流过电磁阀的线圈的绕组36)的电流路径42被相同地包含在两个电路38、40中。在由电源20通电时和在由电源22通电时，沿相同的方向、以相同的极性并且以相同的电流流动来供应电气组件24。
这是通过使用多个适当连接的二极管44来实现的，这些二极管中的各个二极管以相反的方向连接，使得由电源20供应的电流不能流向电源22，反之亦然。电源20、22经由二极管44永久地连接至电流路径42。
在该示例中，除了电气组件24之外，在公共电流路径42中还存在可以由电子单元16、18寻址的晶体管46。这可以使能或防止电流流过该电流路径42。晶体管46的控制在此是由所述电子单元16、18中的各个电子单元中的控制部件48来执行的。
为了确定当前线圈电流，所述电子单元16、18中的各个电子单元在此皆经由适当的电阻器50连接至电流路径42。电阻器50两端的电压是对线圈电流的直接度量。该信号在相应的电子单元16、18中的适当的评估部件52中进行评估，或者被传递至控制单元10中的更高级单元。因此，在两个电子单元16、18中冗余地测量流过电流路径42的电流是可能的。
关于线圈电流测量以及对流过阀线圈的绕组36的电流的控制，两个电子单元16、18在此进行了相同配备。
在物理上，在该示例中，将第一电子单元16和第二电子单元18容纳在控制单元10的电子模块12中的电路板上(未示出)。可以将它们布置在单个电路板上。
包含电磁阀的线圈的绕组36(该绕组在此形成电气组件24)的电流路径42、以及晶体管46、二极管44和电阻器50在此是物理地布置在电路板的被称为公共区域56的区段中的。该公共区域56位于第一电子单元16或第二电子单元18的多个电路之间。这两个电子单元16、18是经由适当的电导体连接至该公共区域56中的组件的(例如，参见图2)。
在该示例中，将多个螺线管(solenoid)彼此极接近地布置在电子模块12的一个或更多个公共区域56中。例如，将它们直接放置在公共区域56的电路板上。
将关联的电磁阀的相应液压组件容纳或形成在液压模块14中。因此，电磁阀是电子模块12和液压模块14两者的部分。
图3至图5示出了另一变体。
在该示例中，电气组件24是载流传感器组件，在这种情况下是车轮速度传感器60的霍尔传感器(还参见图4和图5)。
如在刚刚描述的实施方式中那样，电气组件24是属于第一电路38和第二电路40两者的公共电流路径42的部分。
两个电路38、40的基本结构与针对第一实施方式描述的基本结构没有区别。
在该示例中，用于将两个电子单元16、18连接至电流路径42或者将电源连接至电流路径42的电子组件再次被布置在控制单元10的电子模块12的公共区域56中。
如果还存在电磁阀，那么这可以是与电磁阀的区域相同的区域56或者物理上分离的区域。
由于将车轮速度传感器60布置在车辆的单独车轮上并由此通常远离控制单元10，因此，将适当的电导体62设在控制单元10与相应的车轮速度传感器60之间(参见图4和图5)。这些导体62都终止于公共区域56中并且是电流路径42的部分。通常，为所述车轮速度传感器60中的各个车轮速度传感器提供单独的电流路径42。
因此，电路38、40从相应的电源20、22进入公共区域56、从该公共区域到达相应的车轮速度传感器60、返回到公共区域56并且返回到相应的电源20、22。
如在图2的示例中那样，流入电路38、40的电流由适当切换的二极管44来进行定向，这些二极管防止电流在电源20、22之间流动。
这里，在电路38、40中的各个电路中，评估部件52各自包含滤波器64(在此为低通滤波器)，该滤波器从待评估的信号中滤除高频干扰。
在到车轮速度传感器60的导体62的支路的两侧上，将另外的评估部件66、68分别在两个电路38、40中布置在电子单元16、18与公共电流路径42之间。这使得可以检查车轮速度传感器60在传感器两侧的接触。
图4和图5示出了用于将电导体62从车轮速度传感器60引导至公共区域56的两个不同的变体。
在图4的示例中，将所述导体62中的各个导体以y形式进行分支，其中，一个分支通向第一电子单元16的第一端子30，而第二分支通向第二电子单元18的第二端子32。可以根据本领域技术人员的判断将分支置于适当的位置。
从端子30、32起，将单独车轮速度传感器60的分支再次组合至通向公共区域56的导体70。因此，作为单个区段，在流过电气组件24的电流路径42中，车轮速度传感器60到端子30、32的连接被冗余地设计。
在图5的示例中，所有导体62通向与端子30、32分离的连接部(该连接部在下文中被称为第三端子72)，该第三端子被布置在公共区域56中或者经由导体70电连接至该公共区域56。第三端子72与第一电子单元16的端子30和第二电子单元18的端子32在电气上和物理上分离。
对于所述车轮速度传感器60中的各个车轮速度传感器，单独的导体通向第三端子72，该导体在第三端子处可选地连接至其自己的插头。
单独实施方式和变体的所有特征可以根据本领域技术人员的判断而自由地彼此交换或组合。特别地，可以将控制单元10设计用于阀和传感器组件两者，该阀和传感器组件在合适的情况下被布置在控制单元10的不同公共区域中。在这种情况下，所有公共区域都连接至两个电子单元。
控制单元10还可以在车辆的其它区域中用于其它任务以及与其它电气组件一起使用。还可想到的是，形成没有液压模块14以及没有马达26、28的控制单元10。

Claims (15)

1.一种车辆中的控制单元，所述控制单元用于向所述车辆中的至少一个电气组件(24)供电，所述控制单元具有第一电子单元(16)和第二电子单元(18)，各个电子单元皆包含其自己的电源(20、22)，其中，所述电气组件(24)既被布置在包含所述第一电子单元(16)的电源(20)的电路(38)中，又被布置在包含所述第二电子单元(18)的电源(22)的电路(40)中，其中，两个电路(38、40)包含流过所述电气组件(24)的同一电流路径(42)。
2.根据权利要求1所述的控制单元，其中，两个电子单元(16、18)被共同容纳在所述控制单元(10)的壳体中。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的控制单元，其中，所述控制单元(10)包括至少一个公共区域(56)，在所述至少一个公共区域中，电连接至所述电路(38、40)中的至少一个电路的其它电子组件在空间上相邻，并且其中，所述电气组件(24)被布置在所述公共区域(56)中或者被连接至所述公共区域。
4.根据权利要求3所述的控制单元，其中，在所述公共区域(56)中布置有被连接至两个电子单元(16、18)的评估部件(52；66、68)和/或滤波器(64)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的控制单元，其中，两个电源(20、22)通过按相反方向连接在所述两个电路(38、40)中的二极管(44)连接至流过所述电气组件(24)的所述电流路径(42)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的控制单元，其中，两个电子单元(16、18)被设计成使得它们彼此通信。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的控制单元，其中，所述电子单元(16、18)中的各个电子单元皆具有其自己的外部电气和/或电子连接部(30、32)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的控制单元，其中，所述电气组件(24)是由电磁阀的线圈的绕组(36)形成的。
9.根据权利要求8所述的控制单元，其中，包括液压模块(14)，并且其中，所述电磁阀的流体传导组件是所述液压模块(14)的部分。
10.根据权利要求1至7中的任一项所述的控制单元，其中，所述电气组件(24)是传感器组件。
11.根据权利要求10所述的控制单元，其中，所述传感器组件是车轮速度传感器(60)的部分。
12.根据权利要求10或11所述的控制单元，其中，流过所述传感器组件的所述电流路径(42)穿过所述控制单元(10)的、与两个电子单元(16、18)分离并且被连接至所述传感器组件的连接部(72)。
13.根据权利要求10或11所述的控制单元，其中，所述传感器组件经由所述电子单元(16、18)中的各个电子单元的外部电气和/或电子连接部(30、32)连接至相应电子单元(16、18)。
14.根据权利要求12或13以及根据权利要求3或4所述的控制单元，其中，所述传感器组件经由单独的连接部(72)或者经由所述电子单元(16、18)的连接部(30、32)连接至所述控制单元(10)的所述公共区域(56)。
15.一种车辆的制动系统，所述制动系统具有根据前述权利要求中的任一项所述的控制单元(10)，其中，所述电气组件(24)是阀的线圈和/或车轮速度传感器的载流传感器组件，所述阀特别是车轮制动器的致动器阀。
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