CN113631443B - 具有压力供给装置和用于制动回路的安全门的制动*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制动***，其包括下述各者：‑用于两个车轴(VA、HA)的包括制动回路管线(HL4、HL5)的两个制动回路(BK1、BK2)；以及位于每个制动回路(BK1、BK2)中的至少一个液压操作式轮制动器(RB1～RB4)，其中，每个液压操作式轮制动器(RB1～RB4)可以经由成对的切换阀(SV)连接至轮制动回路(BK1、BK2)或其制动回路管线(HL4、HL5)，并且经由成对的切换阀(SV)在至少一个轮制动器(RB1～RB4)中升高压力(P升高)或释放压力(P降低)；以及压力供给装置(DV)，其中，经由压力供给装置(DV)在两个制动回路(BK1、BK2)中升高压力(P升高)或可以升高压力；以及‑至少一个回路隔离阀(BP1、BP2)，其特别地在断电时是打开的并且用于使将两个制动回路(BK1、BK2)连接的液压连接管线(VL)选择性地阻塞或释放；设置有至少一个出口阀(ZAV、ZAV1)，经由所述至少一个出口阀，积聚容器(VB)可以连接至至少一个制动回路(BK1、BK2)以便直接地或经由回路隔离阀(BP1、BP2)释放压力(P降低)。可以由特别地呈制动踏板(1)的形式的致动装置致动的主缸(SHZ)设置有仅一个工作腔室(110)，并且工作腔室可以经由液压管线(HL2、HL3)直接地或经由回路隔离阀(BP1、BP2)液压地连接至制动回路(BK1、BK2)的制动回路管线(HL4、HL5)，并且切换阀(FV)、特别地在断电时处于打开的切换阀用于选择性地关闭或释放液压管线(HL2、HL3)。

Description

具有压力供给装置和用于制动回路的安全门的制动***
技术领域
本发明涉及制动***，该制动***具有两个制动回路，每个制动回路具有制动回路管线，并且每个制动回路适用于两个车轴，其中，在每个制动回路中设置有至少一个液压作用式轮制动器，并且每个液压作用式轮制动器能够通过相应地分配的切换阀连接至其制动回路或制动回路的制动回路管线，其中，经由相应地分配的切换阀在相应的轮制动器中执行压力升高和压力降低。制动***还具有压力供给装置，其中，通过压力供给装置在两个制动回路中执行压力升高或者可以执行压力升高，并且，设置有特别地在断电时处于打开的至少一个回路隔离阀并且该至少一个回路隔离阀用于使将两个制动回路连接的液压连接管线选择性地关闭和打开。
背景技术
近年来，制动***已经趋向于将电动液压制动器(E-Boost)与主制动缸、“线控驱动”和ABS/ESP功能集成在一起的集成版本、所谓的1箱式。该***在压力供给装置中和在阀回路中的结构设计上是本质不同的。此处，还已知使用没有出口阀并且具有借助于压力供给装置的压力调制的所谓的多路复用技术(MUX)的简化回路。还有针对串联式主制动缸的替代方案，例如具有在压力供给活塞与浮动活塞之间的分离腔室，并且最近还有不需要浮动活塞的单个主制动缸。总是设置有诊断阀以用于诊断串联式主制动缸。制动***还在故障安全方面具有显著差异。
已经从以下专利文件等中获知了各种概念和部件。例如，EP3333031公开了具有串联式主制动缸(THZ)的制动***，DE102014111594和DE102018111126公开了具有压力供给(THZ+DV)的串联式主制动缸，DE102017201243公开了压力供给装置(DV)，DE102017219598公开了单个式主制动缸(SHZ)，并且DE10309145公开了诊断阀。
越来越多地使用具有两个或更多个回路的液压***，其中，对于这些液压***的安全性要求正在增加。特别地，必须考虑以下故障情况或提供以下功能：
a.一个液压回路的故障或错误不得影响其他液压回路的功能；
b.如果存在仅一个压力供给装置，则在压力供给装置发生故障的情况下、即在紧急级别中必须仍然可以通过能够借助于制动踏板致动的主制动缸实现压力升高；
c.如果仅一个压力供给装置是可用的，则对于所述仅一个压力供给装置发生故障的情况必须存在用于所谓的紧急操作的具有较低电力的辅助压力供给；
d.在液压回路中，必须提供闭环控制***，闭环控制***对于闭环控制操作而言既需要开环受控和/或闭环受控的压力升高又需要开环受控和/或闭环受控的压力降低。
对于液压***的故障安全性而言，必须始终使用诊断功能或诊断程序来追踪液压***中的故障并实现相应的措施。特别地，注意单个故障和双重故障非常重要。
下面将基于双回路制动***对液压***中的单个故障和双重故障进行讨论。
车辆在需要时可以在多大程度上接管驾驶员的任务以及现在和将来在道路上人员和机器如何交互涵盖于各种发展步骤中。通常涉及车辆的五个自动化级别，如下所列：
级别1：辅助驾驶，在辅助驾驶的情况下，驾驶员辅助***辅助驾驶员但尚不能控制车辆本身；
级别2：部分自动驾驶，在部分自动驾驶的情况下，***可以接管车辆的转向等，但驾驶员总是保持负责；
级别3：高度自动驾驶，在高度自动驾驶的情况下，驾驶员可以在某些情况下将他们的注意力从驾驶状态转移较长时间段；
级别4：完全自动驾驶，在完全自动驾驶的情况下，车辆主导性地独立驾驶，但驾驶员必须能够驾驶；
级别5：自主驾驶，在自主驾驶的情况下，车辆接管所有驾驶功能，而车辆中的人员纯粹是乘客。
因此，制动***中的单个故障和/或双重故障是否可以被容忍取决于车辆的自动化程度或上述级别。
I.单个故障
在用于级别2车辆的制动***的情况下，如果仍能实现大约<0.3g的最小制动作用，则允许单个故障。然而，这种低级别的制动减速已经可以归类为具有极高的事故风险。
在用于级别3车辆的制动***的情况下，应当实现至少0.5g的制动减速，其中，还必须确保ABS功能。
II.伴随总制动故障的双重故障
在许多***中，如果基于ppm和FIT数据的失败概率低，则接受双重故障。
如果不执行相应的诊断，则特别会因潜伏故障造成风险。
在高安全要求的情况下，例如使得制动作用减少至小于0.5g的关键的单个故障应当能够通过冗余来预防并且能够借助于诊断功能来识别。
下面概述了潜伏故障的典型案例：
制动***具有例如仅一个压力供给装置，该压力供给装置经由给送阀为具有四个轮制动器的两个制动回路提供供给。一旦四个轮制动器中的一个轮制动器失效，就不能定位该故障。因此，整个压力供给失效。借助于能够通过制动踏板致动的辅助压力供给装置比如主制动缸，仅一个制动回路仍然可以被供给有减小的压力水平。由于非常低的压力水平，情况也可能是仅实现了非常弱且因此危险的制动作用。通常情况是，重要部件也无法被诊断。例如，在正常情况下总是打开的电磁阀关于其密封性不能被诊断，这是因为泄漏仅发生在变化至另一操作状态时并且因此故障仅发生在变化至另一操作状态时。
例如，在经由仅一个回路隔离阀而连接至另一制动回路的一个制动回路发生故障的情况下，发生具有潜伏故障的双重故障。在正常情况下处于打开的回路隔离阀在制动回路发生故障的情况下必须关闭。然而，由于(潜伏)故障，所述回路隔离阀未完全关闭，使得其他制动回路因此也发生故障，这导致制动***的完全故障。
制动***中的主要成本产生于(串联)主制动缸、压力供给装置和所需的阀的数目和类型、压力换能器以及开环和闭环控制装置。
发明目的
本发明所基于的目的在于减小的成本和结构体积并且在于提供具有改善的安全性和/或错误引发故障的概率的制动***。
根据本发明，所述目的通过具有本发明的构型的制动***来实现。该制动***的有利改进方案从本发明的其他变型得到。
发明的优点
根据本发明的制动***的有利特征在于，该制动***利用很少数目的阀、特别是切换阀进行操作，由此简化了结构，所需的结构空间小而且还不昂贵。特别地，这可能是由于安全门的特殊构型，通过该安全门，两个制动回路可以选择性地连接至彼此或与彼此隔离。同时，根据本发明的制动***具有非常高级别的故障安全性和低的故障概率。此外，根据本发明的制动***提供了许多用于确定故障、特别是确定潜伏故障的诊断选择方案。即使发生故障，制动***通常仍能提供足够的制动压力或足够高水平的制动减速。
由于特殊的阀回路，主制动缸在压力供给装置发生故障的情况下仍然可以用于提供压力，其中，在危险情况下或在轮锁定的情况下，可以有利地经由出口阀以开环控制或闭环控制的方式执行压力降低。此处，压力降低、特别是压力降低随着时间的发展可以通过用脉冲宽度调制信号控制的阀以开环或闭环的方式来精确地进行控制。在压力降低期间，主制动缸必须通过阀而与制动回路分离。在压力降低阶段之后，主制动缸然后可以重新连接至制动回路，以便可以再次执行压力升高。
如已经说明的，根据本发明的制动***具有诊断能力，使得该制动***例如可以识别部件的完全故障或部分故障。此外，可以有利地执行对制动流体液位的监测，其中，这可以通过储存器中的液位换能器来执行，由此可以确定液压制动***中的甚至很小的泄漏、特别地从制动***泄露至外部的很小泄漏并相应地对其作出反应。
此外，单个主制动缸可以设计为是故障安全的。由于特殊的阀回路，有利地是，在一个轮制动缸发生故障的情况下，其他三个轮制动缸的功能性可以通过阀的关闭得到确保。
根据所用的阀回路，可以实现不同级别的安全性，其中，对于根据本发明的制动***的基础是级别2/2+。
关于在下述情况下的发生的故障而言，根据本发明的制动***与先前已知的制动***相比具有显著更大的故障安全性：在轮制动缸发生故障的情况下、在具有行程模拟器的单个主制动缸发生故障的情况下以及在给送阀发生故障的情况下。通过设置附加的冗余绕组，压力供给装置的马达可以通过2×3相而连接至马达控制器，从而使得尤其是对于该部件的故障安全性增加，并且因此压力供给具有比对于轮制动缸发生故障的故障概率小的故障概率。
根据本发明的制动***有利地具有至少一个中央出口阀，通过该中央出口阀，储存器能够连接至至少一个轮制动缸以用于直接地或经由回路隔离阀进行压力降低。一个轮制动缸中的压力可以经由出口阀而降低，其中，可以同时或以时间上重叠的方式在另一轮制动缸中执行压力降低。此外，在压力供给装置发生故障的情况下，可以通过主制动缸提供对两个制动回路的供给。
根据本发明的制动***仅具有电动驱动的单个压力供给装置。
如果压力供给装置具有泵比如活塞-缸式泵，则通过该泵不仅可以执行压力升高而且可以执行压力降低，有利地在制动回路与泵之间布置有可切换的给送阀，通过该可切换的给送阀，可以防止液压介质在泵发生故障的情况下流出到泵中。如果泵对于压力供给装置而言仅用于压力升高，则简单的止回阀足以防止从制动回路到泵中的不期望的回流。
为了可以在压力供给装置发生故障的情况下仍然执行制动操作，根据本发明的制动***具有带有活塞的主制动缸，该活塞可以由致动装置、特别是呈制动踏板的形式的致动装置致动，并且该活塞经由液压管线连接至制动回路或安全门，该液压管线可以被切换阀选择性地关闭，该切换阀特别地在断电时是打开的。主制动缸的工作腔室可以可选地连接至行程模拟器。
在上述制动***的有利改进方案中，设置有电动轮制动器以用于对车轴的车轮进行制动、特别地在每种情况下对每个车轴的一个车轮进行制动。有利地，这些电动轮制动器可以各自附加地具有液压连接件，其中，该液压连接件经由液压连接管线而液压连接至或能够液压连接至制动回路管线，液压连接管线可以被切换阀选择性地关闭。通过由压力供给装置或主制动缸产生的压力，因此可以有利地产生用于所分配的车辆轮的附加制动扭矩，该附加制动扭矩单独起作用或作用成辅助电动产生的制动力。
通过上述出口阀，有利地是，制动回路或轮制动器中的压力降低可以经由制动回路管线直接在储存器中执行。以这种方式，有利地是，可以在至少一个液压作用式轮制动器中通过压力供给装置或经由出口阀以根据液压***的状态和/或闭环压力控制情况的方式来执行压力降低。
压力供给装置可以具有活塞-缸式泵或旋转泵，该旋转泵特别地呈齿轮泵的形式。
如果设置有仅一个回路隔离阀，则通过所述一个回路隔离阀，两个制动回路可以液压地连接至彼此或与彼此隔离，给送液压管线和第一制动回路的制动回路管线可以连接至回路隔离阀的连接件、特别是阀座侧连接件。然后，第二制动回路的制动回路管线连接至回路隔离阀的另一连接件。然而，同样可能的是，用于制动回路的连接件可以互换。该上述结构产生了仅需要很少切换阀的特别便宜且同时故障安全的制动***。在该制动***的情况下，主制动缸的直接连接有利地通过下述液压管线来实现：该液压管线连接至经由单个回路隔离阀连接至压力供给装置的制动回路。以这种方式，主制动缸和压力供给装置通过至少两个阀与彼此分离，由此有利地形成冗余。
回路隔离阀形成了安全门(SIG)。如果设置有附加的隔离阀以用于制动回路管线的选择性隔离，则该隔离阀也可以被认为属于安全门SIG。
可以设置有用于第一制动回路的附加的出口阀，通过该附加的出口阀，可以同样地在所述制动回路中执行压力降低。该附加的出口阀特别地在不能通过压力供给装置本身的泵实现压力降低的情况下被设置。这例如可以是旋转泵设置为泵的情况。然后，液压介质可以直接从制动回路管线经由附加的出口阀排出到储存器中。
在根据本发明的制动***中，分配至相应轮制动缸的切换阀可以用于实现受控的压力降低、特别优选地通过脉冲宽度调制信号实现受控的压力降低，由此压力变化率可以有利地以开环或闭环的方式被控制。以这种方式，压力变化或其随着时间的发展可以例如以根据制动情况或车辆情况的方式来设定或者通过闭环控制来设定。为此，也可以使用压力换能器，以确定制动回路中的当前压力并且使用该当前压力作为闭环控制器的输入变量。
用于ABS功能的压力降低也可以或者能够通过切换阀和出口阀来实现。此处，切换阀可以通过脉冲宽度调制信号来控制。如果还可以经由关于压力供给装置或关于储存器的回路隔离阀来执行压力降低，则该回路隔离阀也可以通过脉冲宽度调制信号来控制。然后，流体在轮制动缸与储存器之间的液压连接中所经过的其余阀在压力降低期间永久地打开。
为了提高功能可靠性，可以在第一制动回路的制动回路管线中布置有附加的隔离阀，该附加的隔离阀特别地在断电时是打开的，该附加的隔离阀用于将第一制动回路相对于安全门和压力供给装置关闭。
在根据本发明的情况下，在可以使主制动缸与制动***的其余部分断开联接的切换阀发生故障或泄漏的情况下，可以有利地通过单个回路隔离阀或两个回路隔离阀关闭来保持行程模拟器的功能。在切换阀发生总体故障的情况下，可以仅在第一制动回路中通过压力供给装置来执行压力升高，由此制动***的制动作用的50％在对角式分布的情况下保持可用。如果前轴被分配至第一制动回路，则60％仍然是可用的。相比之下，如果在切换阀中仅发生轻微的泄漏，则可以在第二制动回路中通过致动装置和主制动缸来执行附加的制动压力升高，并且因此实际制动作用的大约75％仍然可用于紧急制动。在这种情况下，与行程模拟器相关的踏板特性的变化也不再很大。在这种情况下，ABS功能是不可能的。在这种情况下，轮可以锁定、特别地在存在低摩擦系数时可以锁定。如果阀FV现在具有低的泄漏率，则通过阀FV关闭以及经由阀SV和ZAV执行P降低可能实现ABS。在这种情况下，制动回路BK2中的阀FV保持关闭。对于P升高，相对于P降低来选择较小的压力差，以防止重新锁定。两个阀SV对于其余的制动操作都保持关闭。因此，在这种特殊情况下，可操纵性得以维持。
如上所述，然后，仍然可以在第二制动回路中、特别地用于ABS功能经由出口阀来执行压力降低。
第二回路隔离阀BP2在阀FV发生故障的情况下提供额外的安全性，其中，例如由于电连接中的泄漏或故障而可能存在故障。在这种故障的情况下，两个回路隔离阀BP1和BP2关闭，由此有利地维持行程模拟器WS的行程模拟器功能。在这种情况下，在对角式制动回路分布的情况下通过第一制动回路BK1中的压力供给装置DV利用大约50％制动作用来执行制动操作。在具有驾驶员所期望的更高制动作用的紧急制动操作的情况下，回路隔离阀BP2可以可选地打开，在这种情况下，然后可以在第二制动回路BK2中通过脚施加的力产生额外的压力，这可以使制动作用增加超过75％。在这种情况下，与行程模拟器相关的踏板特性的变化也不再很大。然而，在阀FV发生故障的情况下，ABS功能是不可能的。在这种情况下，轮可以锁定、特别地在存在低摩擦系数时可以锁定。然而，如果阀FV仅具有低的泄漏率，则通过阀FV关闭以及经由阀SV和出口ZAV执行P降低可以实现ABS。在这种情况下，阀FV保持关闭。对于P升高，相对于P降低来选择较小的压力差，以防止车辆轮的重新锁定。两个切换阀SV对于其余的制动操作都保持关闭。因此，在这种特殊情况下，可操纵性得以维持。
对于上述故障情况，由于与前轴/后轴制动回路分布相比的50％的更大制动作用，对角式制动回路分布是更有利的。此处，在前轴VA发生故障的情况下，对于后轴HA而言仅大约30％是可用的。在具有所谓的紧急制动的回路的情况下，无论VA/HA制动回路分布和对角式制动回路分布，大约75％适用。
利用根据本发明的制动***，用于ABS功能的改进的闭环控制概念可以在维持基本算法的同时被使用，其中，这需要显著更少的阀，并且还可以在压力升高期间来执行压力测量。
附图说明
下面将参照附图对根据本发明的制动***的各个可能的实施方式进行讨论。
在附图中：
图1：示出了根据本发明的制动***的第一可能实施方式，该制动***包括具有行程模拟器的单个主制动缸、阀回路和具有开环和闭环控制单元的压力供给装置以及具有两个回路隔离阀的安全门；
图2：示出了根据本发明的制动***的第二可能实施方式，该制动***包括具有行程模拟器的单个主制动缸、阀回路和具有开环和闭环控制单元的压力供给装置以及具有仅一个回路隔离阀的安全门，其中，在每种情况下，液压作用式轮制动器设置在前轴处并且机电制动器设置在后轴处；
图3：示出了的根据本发明的制动***的第三可能实施方式，该制动***包括具有行程模拟器的单个主制动缸、阀回路和具有开环和闭环控制单元的压力供给装置以及具有两个串联连接的回路隔离阀的安全门，其中，在每种情况下，液压作用式轮制动器设置在前轴处，并且液压辅助机电制动器设置在后轴处；
图4a至图4c：示出了用于三种不同配置的压力供给装置的不同阀回路。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的制动***的第一可能实施方式，其中，单个电动驱动的压力供给装置DV从制动回路BK1经由液压管线HL1、VLa和HL5通过切换阀SV和回路隔离阀BP1和BP2作用到制动回路BK2中直至轮制动缸RZ3和RZ4。关于现有技术，两个回路隔离阀BP1和BP2用于回路隔离。因此，本发明提供了两个冗余阀作为安全特征BP1和BP2，以便允许从压力供给装置DV至制动回路BK2的连接。在压力供给装置DV发生故障的情况下、例如在活塞密封件失效的情况下，通过三个冗余的阀BP1、BP2和PD1防止反应传至制动回路BK2。阀BP1和BP2优选地是在断电时也打开的阀，以便在压力供给装置DV发生故障的情况下，主制动缸SHZ可以在制动回路BK1和BK2上起作用。如果通过打开阀ZAV和FV的方式来减小压力，则两个回路隔离阀由于作用的压力差自动打开，而无需其专用的电气致动。
切换阀具有以下功能：
a)轮制动缸RZi处的制动回路故障。该故障通过与所谓的pv特性曲线有关的压力供给装置DV的额外体积进气/输送来识别，该pv特性曲线在产线检查结束期间作为车辆特征曲线被读入或在车辆中被间隔地测量。该识别方法本身是已知的。然而，在正常制动***的情况下，难以识别哪个轮制动缸受到影响或有故障。
然而，在根据本发明的制动***中，可以相对容易且快速地定位该故障。如果发现上述偏差，则首先升高压力，然后回路隔离阀BP1关闭并且测量随后的压力发展。因此进行关于轮制动缸RZ3和RZ4中的一者或两者是否有故障的检查。如果压力改变，这是两个轮制动缸中的至少一者有故障的标志。接下来，为了检查两个轮制动缸的哪一者有故障，轮制动缸RZ3的切换阀S3关闭。如果压力现在保持恒定，则故障在于轮制动缸RZ4。相比之下，如果压力改变，则轮制动缸RZ3存在故障。如果压力不改变，则轮制动缸RZ3和RZ4两者都正常运行。随后，为了检查另一制动回路的轮制动缸，回路隔离阀BP1打开并且切换阀SV3和SV4关闭。然后切换阀SV1关闭。如果压力保持恒定，这是轮制动缸RZ2有故障的标志。相比之下，如果压力改变，则存在轮制动缸RZ1的故障。通过使用压力供给装置DV来测量压力发展，第一制动回路BK1的轮制动缸也可以与第二制动回路BK2的轮制动缸被同时检查或被并联检查。如果泵在恒定电流的情况下移动，则如果切换阀SV1或SV2中的一者打开，则这是压力下降的标志。
b)制动回路BK1和BK2通过两个回路隔离阀BP1和BP2的相互连接得到保护。因此，制动作用在一个轮制动缸发生故障的情况下仍大于70％。将必须存在三重故障，也就是说，阀BP1和BP2两者将必须附加地发生故障，进而才发生制动***的总体故障。因此，至少一个制动回路被可靠地保护以防止双重故障并防止制动***的总体故障。如果可能发生潜伏故障，则关于双重故障的安全性是至关重要的安全特征。如果使用可选的隔离阀TV1，则第一制动回路BK1也被可靠地保护以防止双重故障，由此即使在双重故障的情况下，如果一个轮制动缸RZi发生故障，则仍然可以通过切换阀SVi使用三个轮制动缸。
踏板运动通过冗余的踏板行程传感器进行测量，该踏板运动同时作用于力行程传感器(KWS)测量元件上，如WO2012/059175A1中所描述。压力供给装置DV由来自踏板行程传感器的信号控制，其中，活塞控制使得在制动回路BK1中的液压主线HL1中产生体积流并且经由冗余回路隔离阀BP1和BP2进入第二制动回路BK2。
踏板致动使活塞3移动，活塞3通过与踏板力成比例的压力作用在已知的行程模拟器WS上，并且因此确定踏板特性。行程模拟器WS通常可以通过阀14来关闭，特别是在压力供给装置发生故障的情况下在后退水平下。通过设置具有2×3相连接(P1和P2)的冗余绕组以及特别地设置相对简单的旋转泵，压力供给装置DV的故障率远低于在没有线控驱动的具有附加踏板塌陷的***中的制动回路故障的值。因此，原则上也可以省略阀14。
主制动缸SHZ可以经由管线HL2、HL3连接至制动回路BK1或BK2，其中，阀FV布置在管线HL2、HL3中以用于隔离两个管线部段HL2和HL3。该连接仅在后退水平中有效。如果主制动缸SHZ连接至两个回路隔离阀BP1和BP2的连接管线VLa，则这两个阀BP1和BP2形成了另一冗余。从阀FV直接到两个制动回路BK1、BK2中的一者中的常规连接将在泄漏的阀FV的情况下导致制动回路作用在活塞3上并且因此压力供给装置DV作用在活塞3上，这通常导致压力供给被关闭。
第二回路隔离阀BP2在阀FV发生故障的情况下提供附加的安全性，其中，可能例如由于电连接中的泄漏或故障而存在故障。在该故障的情况下，两个回路隔离阀BP1和BP2关闭，由此有利地维持行程模拟器WS的行程模拟器功能。在这种情况下，制动操作在对角式制动回路分布的情况下通过第一液压回路BK1中的压力供给装置DV利用大约50％制动作用来执行。在具有驾驶员期望的更高制动作用的紧急制动操作的情况下，回路隔离阀BP2可以可选地打开，然后在这种情况下可以通过脚施加的力在第二液压回路或制动回路BK2中产生额外的压力，这可以将制动作用增加超过75％。在这种情况下，与行程模拟器相关的踏板特性的变化也不再很大。但是，在阀FV发生故障的情况下，ABS功能是不可能的。在这种情况下，轮可以锁定，特别地在摩擦系数低的情况下可以锁定。然而，如果阀FV仅具有低的泄漏率，则借助于阀FV关闭并且通过相应的切换阀SV和出口阀ZAV执行了压力降低P降低仍然可以实现ABS功能。在这种情况下，阀FV保持关闭。对于压力升高P升高，关于压力降低来选择较小的压力差，以便防止车轮的重新锁定。两个切换阀SV对于其余的制动操作都保持关闭。因此，在这种特殊情况下，可操纵性得以维持。
对于上述故障情况，由于与前轴/后轴制动回路分布相比的50％的更大制动作用，对角式制动回路分布更有利。此处，在前轴VA发生故障的情况下，使用后轴HA仅可得到大约30％。在使用所谓的紧急制动的回路的情况下，大约50％独立于VA/HA制动回路分布适用，并且在对角式制动回路分布的情况下75％适用。
在图1中，字母字符a和b用来表示在阀FV发生故障的情况下两个制动回路BK1和BK2中的不同功能：
情况a)如果驾驶员希望相对紧急制动，则仅借助于具有压力供给装置DV的第一制动回路BK1来执行制动，这例如在可以通过SP1识别的紧急制动的情况下适用。
情况b)借助于第一制动回路BK1中的压力供给装置DV执行制动。此处，阀FV仅发生轻微泄漏。通过主制动缸SHZ，可以在第二制动回路BK2中升高压力。如果需要ABS功能，则可以经由出口阀ZAV实现压力降低P降低。压力升高P升高通过压力供给装置DV被执行至降低的压力水平。在一定时间之后，其中，发生进一步的压力升高P升高，ABS功能再次响应。
除了在切换阀FV发生故障的情况下的功能之外，第二功能是用于ABS的闭环控制功能(几十年不变)。在压力降低P降低期间的第一阶段中，如果闭环控制器报告轮例如过度压力的标准，则压力升高P升高可以停止以观察车轮。如果闭环控制器现在发送信号“过度制动扭矩/压力”，则执行压力降低P降低。在这种情况下，出口阀ZAV打开，并且相应地相关的切换阀SVi优选地通过脉冲宽度调制PWM切换，由此可以控制压力降低P降低的速率。通过阀SV和ZAV再次关闭，压力降低P降低通过闭环控制器停止。此处，回路隔离阀BP1和BP2打开。还可能的是，两个或四个轮制动缸RZ在压力降低P降低模式中同时受到控制，或者在第二制动回路BK2中经由出口阀ZAV以及在第一制动回路中通过压力供给装置DV或经由可选的附加出口阀ZAV2来执行压力降低P降低。
也可以在第二制动回路BK2中经由出口阀ZAV以及在第一制动回路BK1中通过压力供给装置DV来执行压力降低P降低，这在这种情况下同样仅用作为压力下降。
第三功能是在正常制动器的情况下的压力降低P降低。此处有两种可能性：
a.经由具有短暂停止的所有四个切换阀SV1至SV4来执行压力降低，例如根据经过出口阀ZAV的ΔT或ΔP，以用于两个制动回路中的压力均衡，因为切换阀SV1至SV4受公差的限制。还可以通过脉冲宽度调制的切换阀SV以开环控制或闭环控制的方式执行压力降低P降低。
b.经由出口阀ZAV或通过单个主制动缸SHZ来执行压力降低P降低，并且回路隔离阀BP1/BP2中的一者在其被液压介质流动通过的情况下可以通过以用于开环和/或闭环压力控制的脉冲宽度调制信号进行控制。
图1还示出了主制动缸SHZ、阀装置HCU和开环及闭环控制装置ECU的主要结构单元。通过制动踏板1和踏板柱塞2，借助于活塞3产生了压力，该压力经由在断电时处于打开的阀FV通过进入第二制动回路BK2中并且经由同样地在断电时处于打开的回路隔离阀BP1进入第一制动回路BK1中。活塞3具有经由止回阀RV1和节流阀DR1而连接至储存器VB的主密封件D2和副密封件D1。这些部件具有重要的安全功能。如果密封件D2失效，则泄流通过节流阀DR1而被节流，使得导致微小的活塞-踏板运动，例如0.2mm/s＝10s中2mm、即大约0.05％。平均制动时间为大约3秒，以使车辆从100km/h在1g下减速。这意味着踏板运动在故障的情况下是非常小的，并且另一方面，由于节流阀DR1，密封件D2的故障不会导致单个主制动缸SHZ的故障。止回阀RV1具有下述任务：通过单个主制动缸SHZ经由止回阀RV1上的通风螺钉来传送体积而允许简单的通风。制动流体经由止回阀RV1被吸入。密封件D2和D1与安全相关。密封件D2由节流阀DR1保护，而密封件D1通过诊断功能被保护。因此，密封件D1在每次驻车停止时例如通过制动器中的经由开口阀FV进入主制动缸SHZ中的剩余压力而在密封件D1的功能方面被诊断或检查。此处，借助于压力换能器DG，例如在例如10S内测量压力变化，该压力变化然后对应于制动***中总体上的泄漏。如果这被确定，则执行第二测试，其中，关于轮缸RZ1至RZ4的切换阀SV关闭，并且由压力供给装置DV产生一定的压力、例如20巴的压力并且由压力传感器DG再次测量。此处，例如可以根据驱动马达的角度移动测量输送速率。如果其大于节流阀DR1的已知输送速率，则密封件D1泄漏。作为具有止回阀RV1的节流阀DR1的替代方案，也可以使用在断电时处于打开的电磁阀MV，然而这与相当大的附加成本相关联。在正常情况下，主制动缸(SHZ)活塞3在阀FV关闭的情况下将体积输送到行程模拟器WS中。这是“线控驱动”***的基本部件。
行程模拟器WS的功能是标准的。行程模拟器WS的活塞具有产生一定的压力相关力的弹性元件。由于踏板力被转换为压力和活塞行程，因此可以通过行程传感器(WS)活塞与行程传感器(WS)力产生特定的踏板行程力特性。
如已知的，行程模拟器***中的踏板特性总是相同的并且独立于例如制动回路的故障，并且踏板特性不产生踏板的塌陷并且例如在通过电动马达进行恢复的电动车辆中具有很大优势。此处，驱动器确定除了电动马达的制动扭矩之外压力供给装置DV必须为所需的制动作用产生多少制动压力。踏板行程通过踏板行进传感器而冗余地测量，并且确定由压力供给装置DV产生并由压力传感器DG测量的制动压力。
存在用于实现冗余踏板行驶传感器的各种解决方案。这些解决方案尤其在PCT/EP2016/055471中也进行了描述。
如图示的，冗余踏板行驶传感器可以联接至两个活塞以及两个活塞之间的弹簧。这具有可以由此实现力-行程测量的优势以及故障分析的额外优点，例如关于阻塞的活塞3。这尤其在DE102010050132中公开。
在压力换能器DG发生故障的情况下，也可以通过马达电流设定压力，因为在这种情况下，用于压力升高P升高和压力降低P降低的电流-压力关系储存在特征图中。行程模拟器WS有两个密封件D3和D3r。在密封件D3的下游设置有具有节流阀Dr3的冗余密封件D3r，节流阀Dr3具有与节流阀DR1相同的功能。在密封件D3发生故障的情况下，泄漏流产生，该泄漏流借助于节流阀DR3被节流，并且不会导致主制动缸SHZ的故障。如所描述的，诊断与密封件D1和D2一起执行。行程模拟器WS具有用于踏板运动的常规节流阀以及用于快速排空行程模拟器WS的止回阀RV。
利用密封件和节流阀构型，形成了故障安全的单个主制动缸SHZ，该单个主制动缸SHZ在省略具有冗余活塞的串联主制动缸HZ的情况下是非常重要的。
压力供给装置DV仅在原则上被示出并且在PCT/EP2018/071923中进行详细描述。给送阀PD1在压力供给装置DV发生故障的情况下具有安全功能。制动流体可以从储存器VB经由止回阀RV2被补充。在压力供给装置DV的泵是自锁定的并且即使没有功能驱动器该泵也不允许制动回路中的任何压力降低的情况下，也可以省略给送阀PD1。
阀、压力供给装置DV和主制动缸SHZ组合在一个块中。根据现有技术，开环和闭环控制装置ECU包括所有电气部件和电子部件以及经由连接至回路板PCB的线圈连接至传感器和电磁阀的电气连接。经由插头连接件13(单个或双重)实现与车载电气***的连接。
图2示出了安全门SIG的简化解决方案，其中，仅一个回路隔离阀BP1用于具有机电后轴制动器的混合制动***。
主制动缸SHZ与图1中所示的主制动缸对应。安全门SIG及其阀BP1、以及出口阀ZAV、阀FV和切换阀SV一起允许根据图1的制动***中已经描述的几乎所有功能。然而，在没有第二制动回路阀BP2的情况下，第二制动回路BK2在有故障的阀FV的情况下相对于双重故障而言不是故障安全的。此处，压力供给装置DV通过止回阀RV3与制动回路BK1分离，使得如果使用旋转活塞泵，则没有液压介质可以从制动回路BK1流动回到泵中。
电磁制动器EMB用于后轴HA处，该电磁制动器EMB根据现有技术还可以执行驻车制动器的功能，并且也可以用于ABS功能。电气功能包含在开环和闭环控制单元ECU中。可以可选地设置有由虚线示出的附加的出口阀ZAV2以用于制动回路BK1，经由该附加的出口阀，通过分散至储存器VB，可以实现压力降低P降低。
图3再次示出了图1的安全门SIG，其具有相同的压力供给装置DV、出口阀ZAV和阀FV、具有制动回路BK1和BK2以及主制动缸SHZ以及开环和闭环控制单元ECU。与图2中所示的机电制动器EMB相比，后轴处使用的机电制动器附加地被液压地辅助。从PCT/EP2019/061909中已知这些制动器。此处，被液压地辅助的两个机电制动器EMB2和EMB4被分配至第三制动回路BK3，并且执行具有ABS功能的主制动器的功能以及驻车制动器的功能。EBM功能此处被限制于通过相应的结构构型来固定驻车制动器的制动作用，参见PCT/EP2019/061909，以及用于在紧急级别中、特别是在压力供给装置发生故障的情况下的ABS功能。对于与当今驻车制动器类似的液压辅助电磁制动器EMB2、EMB4，优点是显著更低的成本，然而，其中马达具有更高的电力输出，以用于后轴(HA)制动器的紧急操作以及在压力供给装置DV发生故障的情况下的ABS功能。此处，也可以可选地设置由虚线示出的附加的出口阀ZAV2以用于制动回路BK1，经由该附加的出口阀，通过分散至储存器VB，可以实现压力降低P降低。
图4a至图4c示出了压力供给装置DV的变型，其中，安全门SIG的阀回路与图1至图3的阀回路相同。
图4a此处对应于图1。
图4b示出了具有活塞泵的实施方式，该活塞泵具有用于压力降低P降低的附加的中央出口阀ZAV，因为这对于活塞泵的出口阀是不可能的。作为给送阀PD1的替代方案，可以使用止回阀RV3，参见图2。
图4c示出了齿轮泵，该齿轮泵由于泄漏流而需要可切换的给送阀PD1。齿轮泵的优点是沿两个方向的体积输送，使得通过齿轮泵来实现闭环控制的压力升高和闭环控制的压力降低两者。如果所使用的泵没有泄漏流，则也可以省略阀PD1。
在所有解决方案中，压力供给装置DV提供转子的角度信号和EC马达的电流测量。
附图标记列表
SHZ 单个主制动缸
ECU 电子开环和闭环控制单元
HCU 液压控制单元
KWS 力-行程传感器
RV1 止回阀1
RV2 止回阀2
RV3-6 止回阀3～止回阀6
RF 重置弹簧
Dr 1-3 节流阀
RZ1-4 轮缸
SV1-4 切换阀
DV 电动压力供给单元
HL1,3,4,5 液压管线连接
VB 存储器
ZAV1/2 中央出口阀
BP1/2 回路隔离阀
FV 从主制动缸SHZ到制动回路BK的给送阀
SV 关于轮缸RZ的切换阀
DG 压力换能器p＝f(v)
V 诊断阀
E 阀弹簧
WS 行程模拟器、活塞
D1-3 密封件
Sp1,2 踏板行程传感器
TV1 隔离阀
SIG 安全门
EMB 机电制动器
a) 在给送阀FV发生故障的情况下，通过压力供给DV在制动回路BK1中实
现P升高/P降低
b) 在给送阀FV发生故障的情况下，通过压力供给DV和具有ABS的主制动
缸SHZ实现P升高/P降低
1 制动踏板
2 踏板柱塞
3 主制动缸(HZ)活塞
4 主制动缸(HZ)壳体
5 PCB
6 用于液位换能器的传感器元件
7 传感器目标
8 储存器中的浮子
9 用于力特性的行程模拟器用的电气元件
10 可以具有冗余线圈的冗余电气连接
11 用于2x3相绕组的马达的冗余连接
12 用于2x3相马达的冗余连接
13 用于车载电气***连接的电气插头连接件
14 行程模拟器隔离阀

Claims (27)

1.一种制动***，具有下述各者：
-机电轮制动器(EMB2、EMB4)，所述机电轮制动器位于车辆的后轴(HA)的每个车轮上，
-两个制动回路，每个制动回路具有一个制动回路管线，每个制动回路用于所述车辆的前轴(VA)的至少一个液压轮制动缸(RZ1、RZ3)，
-压力供给装置(DV)，
-单个主制动缸(SHZ)，所述单个主制动缸能够通过呈制动踏板(1)的形式的致动装置而被致动，并且所述单个主制动缸具有仅一个工作腔室(110)，其中，所述工作腔室(110)经由液压管线(HL2、HL3)直接连接至制动回路的所述制动回路管线(HL4、HL5)，
-开环和闭环控制装置(ECU)，所述开环和闭环控制装置用于控制所述压力供给装置(DV)和所述机电轮制动器(EMB2、EMB4)，
-其中，借助于所述压力供给装置(DV)，所述前轴(VA)的所述液压轮制动缸(RZ1、RZ3)中的压力升高(P升高)能够经由每个制动回路来执行，
-其中，所述制动***具有在断电时打开的切换阀(FV)，所述在断电时打开的切换阀用于使液压轮制动缸(RZ1、RZ3)与所述制动回路中的一个制动回路之间的连接选择性地关闭或打开，
并且/或者
所述制动***具有回路隔离阀，所述回路隔离阀在断电时打开，并且所述回路隔离阀用于使将所述压力供给装置(DV)或所述单个主制动缸(SHZ)与两个所述制动回路中的一个制动回路连接的液压管线(HL2、HL3)选择性地关闭或打开。
2.根据权利要求1所述的制动***，其特征在于，所述回路隔离阀用于使连接两个所述制动回路的液压连接管线(VL)选择性地关闭或打开。
3.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，所述单个主制动缸(SHZ)的活塞(3)具有主密封件(D2)和副密封件(D1)，所述主密封件和所述副密封件经由止回阀(RV1)和节流阀(Dr1)连接至储存器(VB)。
4.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于：
在所述液压轮制动缸(RZ1、RZ3)中的每一者与所述压力供给装置(DV)之间设置有切换阀(SV1、SV3)，其中，在液压轮制动缸(RZ1、RZ3)发生故障的情况下，未发生故障的液压轮制动缸(RZ3、RZ1)的功能性通过关闭所述切换阀(SV1、SV3)得到保障；
并且/或者
在所述液压轮制动缸(RZ1、RZ3)中的每一者与所述压力供给装置(DV)之间设置有阀装置，其中，在液压轮制动缸(RZ1、RZ3)发生故障的情况下，未发生故障的液压轮制动缸(RZ3、RZ1)的功能性通过关闭所述阀装置的阀得到保障；
并且/或者
所述单个主制动缸(SHZ)经由一个阀或若干个阀与所述制动回路中的一者或两者连接或者能够与所述制动回路中的一者或两者连接。
5.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，设置有给送液压管线(HL1)以用于所述压力供给装置(DV)与相应地分配的第一制动回路(BK1)的液压连接，其中，给送阀(PD1)用于选择地关闭和打开所述给送液压管线(HL1)，或者止回阀(RV3)用于阻止来自所述第一制动回路(BK1)的回流进入到所述压力供给装置(DV)中。
6.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，所述机电轮制动器附加地具有液压连接件，其中，所述液压连接件经由能够通过切换阀而选择性地关闭的液压连接管线液压地连接或能够液压地连接至制动回路管线(HL4、HL5)，其中，通过由所述压力供给装置(DV)或所述单个主制动缸(SHZ)产生的压力，能够产生用于所分配的所述车轮的制动扭矩，所述制动扭矩单独地起作用或作用成辅助以机电方式产生的制动力。
7.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，设置有至少一个出口阀，制动回路的所述制动回路管线(HL4、HL5)能够通过所述至少一个出口阀直接连接至储存器(VB)以用于压力降低(P降低)。
8.根据权利要求7所述的制动***，其特征在于，至少一个液压作用式轮制动器(RB1～RB4)中的所述压力降低(P降低)通过所述压力供给装置(DV)或经由出口阀以根据液压***的状态和/或闭环压力控制情况的方式执行。
9.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，所述压力供给装置(DV)具有活塞-缸式泵或旋转泵。
10.根据权利要求5所述的制动***，其特征在于，设置有仅一个回路隔离阀(BP1)，两个所述制动回路能够通过所述一个回路隔离阀(BP1)而液压地连接至彼此或与彼此隔离，其中，所述给送液压管线(HL1)和所述第一制动回路(BK1)的所述制动回路管线(HL4)连接至所述一个回路隔离阀(BP1)的连接件，并且第二制动回路(BK2)的所述制动回路管线(HL5)连接至所述一个回路隔离阀(BP1)的另一连接件(BP1SG)。
11.根据权利要求10所述的制动***，其特征在于，一个液压管线(HL2)连接至所述第二制动回路(BK2)的所述制动回路管线(HL5)。
12.根据权利要求10所述的制动***，其特征在于，在为所述压力供给装置(DV)设置了旋转泵的情况下，设置有附加的出口阀，所述附加的出口阀用于选择性地关闭和打开将所述第一制动回路(BK1)直接地、即在无其他中间阀的情况下连接至储存器(VB)的液压连接管线。
13.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，在所述制动***的ABS功能中，至少一个液压作用式轮制动器(RB1～RB4)中的压力降低(P降低)经由相关联的切换阀(SV)和出口阀来执行。
14.根据权利要求5所述的制动***，其特征在于，在所述第一制动回路(BK1)的所述制动回路管线(HL4)中布置有附加的隔离阀(TV)，所述附加的隔离阀(TV)在断电时是打开的。
15.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，所述单个主制动缸(SHZ)的所述工作腔室(110)连接至行程模拟器(WS)。
16.根据权利要求15所述的制动***，其特征在于，在所述在断电时打开的切换阀(FV)发生故障或泄漏的情况下，单个所述回路隔离阀或两个所述回路隔离阀关闭，由此维持所述行程模拟器(WS)的功能，其中，
-在所述在断电时打开的切换阀(FV)发生总体故障的情况下，仅通过所述压力供给装置(DV)在第一制动回路(BK1)中执行所述压力升高(P升高)，而
-在所述在断电时打开的切换阀(FV)仅发生轻微泄漏的情况下，在第二制动回路(BK2)中通过所述致动装置和所述单个主制动缸(SHZ)来执行额外的制动压力升高(P升高)，其中，在所述第二制动回路(BK2)中针对ABS功能经由出口阀来执行压力降低(P降低)。
17.根据权利要求7所述的制动***，其特征在于，中央的所述出口阀和/或所述在断电时打开的切换阀(FV)具有两个可控制的电的线圈，使得在一个线圈发生故障或所述一个线圈的控制发生故障的情况下，中央的所述出口阀和所述在断电时打开的切换阀(FV)仍然能够通过另一线圈切换，并且/或者，相对于中央的所述出口阀和所述在断电时打开的切换阀(FV)并联或串联地连接有冗余阀(ZAVr、FVr)。
18.根据权利要求3所述的制动***，其特征在于，所述储存器(VB)具有至少一个液位换能器(7、8)，并且，设置有传感器(6)以用于检测所述液位换能器(7、8)的位置，所述传感器布置在所述开环和闭环控制装置(ECU)中，其中，所述储存器(VB)中的液压流体的液位通过所述液位换能器(7、8)和所述传感器(6)连续地确定或能够连续地确定，以便识别泄漏。
19.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，设置有压力换能器(DG)以用于确定至少一个制动回路中的当前压力(P)，所述压力换能器对所述制动回路管线(HL4、HL5)中的一者中的压力(P)进行确定。
20.根据权利要求18所述的制动***，其特征在于，所述压力供给装置(DV)的马达(M)经由双重的三相连接件而连接至压力供给装置的所述开环和闭环控制装置(ECU)。
21.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，所述前轴(VA)的所述液压轮制动缸(RZ1、RZ3)被分配至或属于不同的制动回路。
22.根据权利要求3所述的制动***，其特征在于，各个阀、所述压力供给装置、所述单个主制动缸(SHZ)和所述储存器(VB)组合在一个结构单元中。
23.根据权利要求1或2所述的制动***，其特征在于，所述在断电时打开的切换阀(FV)连接在两个所述液压管线(HL2、HL3)之间，其中，一个液压管线(HL3)与所述单个主制动缸(SHZ)的所述工作腔室(110)液压地连接。
24.根据权利要求1所述的制动***，其中，所有的液压作用式轮制动器(RB1～RB4)中的压力降低(P降低)经由相应地分配的切换阀(SV)来执行。
25.根据权利要求1所述的制动***，其中，设置有机电轮制动器以用于在每种情况下对每个车轴的一个车轮进行制动。
26.根据权利要求9所述的制动***，其中，所述旋转泵呈齿轮泵的形式。
27.根据权利要求10所述的制动***，其中，所述给送液压管线(HL1)和所述第一制动回路(BK1)的所述制动回路管线(HL4)连接至所述一个回路隔离阀(BP1)的阀座侧连接件(BP1VS)。
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