用于车辆的电气系统的制作方法

本发明涉及一种用于车辆的电气系统和具有电气系统的车辆。

背景技术：

运输车辆的自主操作是新的发明领域。更复杂的功能需要具有不同类型传感器和感知技术的高端硬件(hw)基础设施。sae自动化2级系统需要驾驶员的存在和关注。3级系统应该在没有驾驶员持续关注的情况下管理自动驾驶。有关sae自动化级别的信息可访问http://www.sae.org/misc/pdfs/automated_driving.pdf。

de10065724a1涉及一种用于稳定商用车辆的运动的制动调节系统。该系统使用独立底盘安装的横摆率和侧向加速度传感器。

de102009013895a1涉及一种用于调节商用机动车辆的行驶动力学的装置。转向角和横摆率传感器组装在共用的结构单元中，具有用于检测加速度、为三轴传感器的加速度传感器。传感器集成在转向角传感器单元中。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种改进的电气系统，用于提供传感器信息，该传感器信息可用于提供动态控制以用于车辆的自动驾驶情况。

利用独立权利要求的主题解决了本发明的目的，其中进一步的实施例包含在从属权利要求中。应该注意的是，本发明的以下描述的方面也适用于电子控制制动系统和具有电子控制制动系统的车辆。

在第一方面，提供了一种用于车辆的电气系统，所述车辆具有电子控制制动系统ebs，所述电气系统包括：

-转向角传感器单元；

-至少一个控制模块；

-至少一个第一惯性传感器；和

-电子控制制动系统ebs的电子制动系统中央控制单元ebsecu。

所述至少一个控制模块在转向角传感器单元的外部，并且所述至少一个控制模块在电子制动系统中央控制单元ebsecu的外部。所述至少一个控制模块中的至少一个在其内或其上安装有所述至少一个第一惯性传感器中的一个。

在下文中，控制模块可以理解为结构单元或实体，所述结构单元或实体具有包含其所有元件或其部件的一个共用壳体或直接相互附接的若干壳体，其中结构单元或实体的元件或其部件分布所述若干壳体中。因此，所述至少一个第一惯性传感器中的一个可以安装在一个壳体内或直接安装在一个壳体上，或者安装在所述至少一个控制模块的彼此附接的若干壳体中的一个壳体内或直接安装在该壳体上。当至少一个第一惯性传感器安装在至少一个控制模块上时，这意味着它形成至少一个控制单元的一部分或元件。相反，这并不意味着第一惯性传感器相对于至少一个控制模块位于外部。

换句话说，车辆的电子系统具有多个不同的单元和模块，包括转向角传感器单元和电子控制制动系统ebs的电子制动系统中央控制单元ebsecu，以及可以是多个控制模块的至少一个控制模块。惯性传感器可以安装在一个控制模块中、一个控制模块内或一个控制模块上，或者一个以上的控制模块可在其之中、之内或之上安装有惯性传感器。惯性传感器可以提供诸如横摆率、加速度、减速度的信息，并提供有关侧倾率的信息。来自安装在一个或多个控制模块之中、之内或之上的一个或多个惯性传感器的该信息可用于车辆的稳定，并且还可用于促进和改进自动驾驶而无需驾驶员的持续关注。

以这种方式，提供惯性信息以实现动态控制解决方案。通过提供位于电气系统的控制模块(一个或多个)之中、之内或之上的惯性传感器，相对于惯性传感器所位于其中、其内或其上的控制模块的功能，准确地捕获所提供的惯性信息。这改善了整个车辆的动态控制。

在示例中，第一惯性传感器安装在电子空气处理单元之中、之内或之上。

电子空气处理单元通常至少结合有空气干燥器和多回路保护阀。此外，还可以包括压力传感器和电磁阀。可选地，离合器和电驱动压缩机也可以包括在电子空气处理单元中。电子空气处理单元可以形成电子控制制动系统ebs的一部分，因为它为ebs提供干燥和净化的处理空气。

电子空气处理单元通常向至少一个气动消耗装置，如电子控制制动系统的至少一个行车制动压力控制模块、至少一个拖车制动模块和/或至少一个驻车制动阀或模块提供干燥空气、特别是在不同空气回路中的干燥空气。

电子空气处理单元通常固定在车辆底盘上，并且大致位于离车辆重心不远的位置。因此，通过将惯性传感器定位在电子空气处理单元之中、之内或之上，提供相对于车辆重心的惯性信息，从而提供重要的基线信息。

在示例中，第一惯性传感器安装在脚刹制动模块之中、之内或之上。

脚刹制动模块通常结合有电通道以及至少一个气动通道，所述电通道根据脚刹制动致动构件的致动产生第一电控制信号，所述至少一个气动通道根据脚刹制动致动构件的致动产生气动控制信号。电动通道结合有电位置或角度传感器，其测量脚刹制动致动构件的致动位置或致动角度，以产生第一电控制信号。所述至少一个气动通道结合有至少一个脚刹制动控制阀，所述脚刹制动控制阀根据脚刹制动致动构件的致动产生气动控制信号。

通常，由脚刹制动模块的电通道产生的第一电控制信号被传送到电子控制制动系统ebs的电子制动系统中央控制单元ebsecu。在那里，基于第一电控制信号产生第二电控制信号，用于电子控制至少一个行车制动压力控制模块，并且如果存在于电子制动系统内，还用于电动控制拖车控制模块。

以这种方式，因为脚刹制动模块是行车制动器的输入信号发生器，所以从脚刹制动模块内的惯性传感器提供的惯性信息可用于确保行车制动器的有效改进操作。

在示例中，第一惯性传感器安装在行车制动压力控制模块之中、之内或之上，所述行车制动压力控制模块对控制回路中的行车制动压力进行控制。

行车制动压力控制模块通常结合有至少一个电磁阀装置、至少一个继动阀、至少一个备用阀、至少一个压力传感器和至少一个本地电子控制单元。所述至少一个本地电子控制单元接收由电子制动系统中央控制单元ebsecu生成的第二电信号，以控制至少电磁阀装置。所述至少一个本地电子控制单元设有控制例程，其以闭环方式控制行车制动压力。行车制动压力由继动阀发出，用于至少一个气动制动致动器，如气动制动缸。继动阀由至少一个电磁阀装置产生的控制压力气动控制，所述电磁阀装置由至少一个本地电子控制单元电控制。由继动阀基于控制压力产生的行车制动压力由压力传感器测量并通过电信号报告给本地电子控制单元，以实现行车制动压力的闭环控制。另一方面，所述至少一个备用阀被提供在脚刹制动模块的气动通道中产生的气动控制信号。在正常操作期间，所述至少一个备用阀处于其闭合位置，使得气动控制信号不能作为控制压力输送到继动阀。但是在电气或电子控制失效的情况下，所述至少一个备用阀自动切换到其打开位置，使得气动控制信号可以作为控制压力输送到继动阀。

这种行车制动压力控制模块可以设置多个不同的通道，其中在每个通道中，针对一个或多个气动制动致动器的行车制动压力是分开回路控制的。

行车制动压力控制模块通常固定至车辆底盘。因此，通过将惯性传感器定位在行车制动压力控制模块之中、之内或之上，提供关于车辆底盘的运动的惯性信息，从而提供重要的基线信息。

在示例中，第一惯性传感器安装在拖车控制模块之中、之内或之上，所述拖车控制模块对控制回路中用于拖车的行车制动压力进行控制。

拖车制动压力模块通常结合有至少一个电磁阀装置、至少一个继动阀、至少一个备用阀、至少一个压力传感器和至少一个本地电子控制单元。所述至少一个本地电子控制单元接收由电子制动系统中央控制单元ebsecu产生的第二电信号，以控制所述至少一个电磁阀装置。所述至少一个本地电子控制单元设置有控制例程，所述控制例程以闭环方式控制拖车的行车制动压力。用于拖车的行车制动压力由用于拖车的至少一个气动制动致动器(如气动制动缸)的继动阀发出。继动阀由至少一个电磁阀装置产生的控制压力气动控制，所述电磁阀装置由至少一个本地电子控制单元电控制。由继动阀根据控制压力产生的拖车的行车制动压力由压力传感器测量并通过电信号报告给本地电子控制单元，以实现对拖车的行车制动压力的闭环控制。另一方面，所述至少一个备用阀被提供在脚刹制动模块的至少一个气动通道中产生的气动控制信号。在正常操作期间，所述至少一个备用阀处于其闭合位置，使得气动控制信号不能作为控制压力输送到继动阀。但是在电气或电子控制失效的情况下，所述至少一个备用阀自动切换到其打开位置，使得气动控制信号可以作为控制压力输送到继动阀。因此，拖车控制模块的功能类似于行车制动压力控制模块的功能。

拖车控制模块通常固定至车辆底盘。因此，通过将惯性传感器定位在拖车控制模块内，提供关于车辆底盘的运动的惯性信息，从而提供重要的基线信息。

在示例中，在其之中、之内或之上安装有所述至少一个第一惯性传感器中的一个的所述至少一个控制模块被配置为与所述电子制动系统中央控制单元ebsecu直接通信联系。

以这种方式，通过与电子制动系统中央控制单元ebsecu直接通信，由惯性传感器(可以是一个或多个控制模块)提供的惯性信息可由电子制动系统中央控制单元ebsecu立即使用以改善电子控制制动系统ebs的整体功能。

在示例中，第一惯性传感器安装在驻车制动模块、驻车制动阀和/或驻车制动继动阀之中、之内或之上。可以看到驻车制动模块、驻车制动阀和/或驻车制动继动阀形成车辆的电气系统的一部分，因为这些单元的致动经常是电动实现的。

驻车制动模块通常包括与电位置或角度传感器共操作的驻车制动器致动构件或与该驻车制动器致动构件电连接，该电位置或角度传感器测量驻车制动器致动构件的致动位置或致动角度，以产生馈入驻车制动模块的本地电子控制单元的第三电控制信号。此外，驻车制动模块结合有电磁阀装置，该电磁阀装置根据由本地电子控制单元取决于第三电信号产生的第四电信号产生用于至少一个气动驻车制动致动器(如气动弹簧制动缸)的驻车制动压力。

通过这种方式，可以改善驻车制动器的操作，因为驻车制动器由驻车制动模块或驻车制动阀控制，并且压力可以可选地由驻车制动继动阀执行，且提供有关于驻车制动模块或继动阀的惯性信息，以便更有效地提供动态控制。

在示例中，第一惯性传感器安装在转向传动模块之中、之内或之上。

转向传动模块结合有转向传动器，并且还可以配备有本地电子控制单元，该本地电子控制单元与转向角传感器单元电连接以实现“线控转向系统”。其中，转向角传感器单元与转向柱机械连接并根据安装在转向柱上的方向盘的致动产生第五电信号，该第五电信号被馈送到转向传动模块的本地电子控制单元中，其中本地电子控制单元基于第五电信号产生第六电信号，用于控制电动转向致动器。此外，转向传动模块的本地电子控制单元可以从电子稳定系统esp接收自动产生的控制信号，以影响车辆的驾驶稳定性。

转向角传感器单元以及转向传动模块可以与电子控制制动系统ebs共操作，因为电子稳定系统esp经常集成到ebs中，在由于驾驶员的转向操纵而导致车辆动态不稳定的情况下ebs自动致动行车制动器。

转向传动模块通常固定至车辆底盘。因此，通过将惯性传感器定位在转向传动模块之内，提供关于车辆底盘的运动的惯性信息，从而提供重要的基线信息。

在示例中，第二惯性传感器位于至少一个控制模块的外部，并且其中第一电源被配置成为所述至少一个第一惯性传感器供电，且第二电源被配置成为第二惯性传感器供电。

以这种方式提供安全冗余信息，因为第一惯性传感器或第二惯性传感器可能失效而使得能够从另一惯性传感器提供惯性信息，或者第一惯性传感器的电源可能失效，但是因为第二惯性传感器接一个单独的电源，因此提供惯性信息的连续提供。以这种方式，即使在电子控制制动系统ebs的部件或电源发生故障时，也能够实现提供动态控制解决方案的连续自动驾驶。

在示例中，第二惯性传感器安装在电子制动系统中央控制单元ebsecu之中、之内或之上。

通过这种方式，提供了改进的动态控制，因为安装在不同位置的至少两个惯性传感器提供惯性信息，同时提供安全备份，因为惯性传感器和/或第一电源可能失效但是将继续提供惯性信息。另外，通过在电子制动系统中央控制单元ebsecu之中、之内或之上设置第二惯性传感器，由第二惯性传感器提供的惯性信息可由电子制动系统中央控制单元ebsecu直接使用，以改善电子控制制动系统的整体功能，并且由于第二惯性传感器安装在电子制动系统中央控制单元ebsecu之中、之内或之上，因此减少了进一步的电缆布线。

在示例中，至少一个第一惯性传感器和第二惯性传感器中的任何一个或全部是以下中的任一种：具有任何轴线的旋转传感器；或具有任何轴线的平移或线性传感器。

在第二方面，提供了一种包括根据第一方面的电气系统的车辆。

参考下文描述的实施例，以上方面和示例将变得显而易见并得以阐明。

附图说明

下面将参考以下附图描述示例性实施例：

图1示出了用于车辆的电气系统的示例的示意图；

图2示出了用于车辆的电气系统的示例的示意图；

图3示出了用于车辆的电子系统的详细架构的示例的示意图；以及

图4示出了具有这种电气系统的车辆的示例的示意图。

具体实施方式

图1和图2示出了用于包括电子控制制动系统ebs的车辆200的电子系统10的示例，以及图3示出了用于车辆200的电气系统10的详细架构的示例。电气系统10包括转向角传感器单元109、至少一个控制模块20、至少一个第一惯性传感器110、以及电子控制制动系统ebs的电子制动系统中央控制单元ebsecu101。至少一个控制模块20相对于转向角传感器单元109在外部。至少一个控制模块20也在电子制动系统中央控制单元ebsecu101的外部。至少一个控制模块20中的至少一个在其之中、之内或之上已安装有至少一个第一惯性传感器110中的一个。

如在图2中可以最佳看到的，根据示例，至少一个控制模块20包括电子空气处理单元100。至少一个第一惯性传感器110中的第一惯性传感器111安装在电子空气处理单元100之中、之内或之上。

在示例中，电子空气处理单元100与电子制动系统中央控制单元ebsecu101电连接或电子连接。相应地，由电子空气处理单元100内可以提供关于车辆重心的惯性信息的第一惯性传感器111所提供的信息将可由电子制动系统中央控制单元ebsecu101使用，以改善电子控制制动系统ebs的整体功能，包括车辆的动态稳定性控制。

根据示例，至少一个控制模块20包括脚刹制动模块102。至少一个第一惯性传感器110中的第一惯性传感器112安装在脚刹制动模块102之中、之内或之上。

在示例中，脚刹制动模块102与电子制动系统中央控制单元ebsecu101电连接或电子连接。相应地，由脚刹制动模块102内的第一惯性传感器112提供的信息将可由电子制动系统中央控制单元ebsecu101使用，以改善电子控制制动系统ebs的整体功能。

根据示例，至少一个控制模块20包括行车制动压力控制模块103、104。至少一个第一惯性传感器110中的第一惯性传感器113安装在行车制动压力控制模块103、104之中、之内或之上。

在示例中，行车制动压力控制模块103、104与电子制动系统中央控制单元ebsecu101电连接或电子连接。相应地，由行车制动压力控制模块103、104内的能够提供关于车辆底盘的惯性信息的第一惯性传感器113所提供的信息将可由电子制动系统中央控制单元ebsecu101使用，以改善电子控制制动系统ebs的整体功能。

根据示例，至少一个控制模块20包括拖车控制模块105。至少一个第一惯性传感器110中的第一惯性传感器114安装在拖车控制模块105之中、之内或之上。

在示例中，拖车控制模块105与电子制动系统中央控制单元ebsecu101电连接或电子连接。相应地，由拖车控制模块105内能够提供关于车辆底盘的惯性信息的第一惯性传感器114所提供的信息将可由电子制动系统中央控制单元ebsecu101使用，以改善电子控制制动系统ebs的整体功能。

根据示例，在其中、其内或其上安装有第一惯性传感器110的一个或多个控制模块20中的任何一个与电子制动系统中央控制单元ebsecu101通信联系。这可以是通过有线或无线通信。

根据示例，至少一个控制模块20包括驻车制动模块106、驻车制动阀106和/或驻车制动继动阀107。至少一个第一惯性传感器110中的第一惯性传感器115安装在驻车制动模块106、驻车制动阀106和/或驻车制动继动阀107之中、之内或之上。

在示例中，驻车制动模块106、驻车制动阀106和驻车制动继动阀107集成并配备有电子控制单元。

尽管未在图3中示出，但是根据示例，在其之中、之内或之上安装有第一惯性传感器115的驻车制动控制模块106与电子制动系统中央控制单元ebsecu101通信联系。相应地，由驻车制动控制模块106之中、之内或之上的能够提供关于车辆底盘的惯性信息的第一惯性传感器115所提供的信息将可由电子制动系统中央控制单元ebsecu101使用，以改善电子控制制动系统ebs的整体功能。

根据示例，至少一个控制模块20包括转向传动模块108。至少一个第一惯性传感器110中的第一惯性传感器116安装在转向传动模块108之内。

在示例中，转向传动模块108与电子制动系统中央控制单元ebsecu101电子连接。相应地，由转向传动模块108内能够提供关于车辆底盘的惯性信息的第一惯性传感器116所提供的信息将可由电子制动系统中央控制单元ebsecu101使用，以改善电子控制制动系统ebs的整体功能。

根据示例和图1，第二惯性传感器120位于至少一个控制模块20的外部。第一电源130被配置成为至少一个第一惯性传感器110供电并且第二电源140被配置成为第二惯性传感器120供电。

在示例中，第一电源130是电池。在示例中，第二电源140是电池。在示例中，第一电源130可以是发电机。在示例中，第二电源140可以是发电机。在示例中，第一电源130由电池和发电机形成。在该示例中，第一电池可用于在内燃机未运行时提供电力。然而，当内燃机运行时，由发动机供电的第一发电机可用于供电且不需要从电池获取电力。类似地，第二电源140可以由第二电池和第二发电机形成。

根据示例，第二惯性传感器120安装在电子制动系统中央控制单元ebsecu101之中、之内或之上。

根据示例，所述至少一个第一惯性传感器110和第二惯性传感器120中的任何一个或全部是以下中的任一种：具有任何轴线的旋转传感器；或具有任何轴线的平移或线性传感器。

换句话说，惯性传感器110可以设置在包括以下所有部件中的任何一个或多个之中或之上：电子空气处理单元100；脚刹制动模块102；行车制动压力控制模块103、104；拖车控制模块105；驻车制动模块106、驻车制动阀106和/或驻车制动继动阀107或容置驻车制动阀106和/或驻车制动继动阀107的集成单元；或转向传动模块108。

并且这些控制模块20中的任何一个中的第一惯性传感器110可以由第一电源130供电。于是第二惯性传感器120可以安装在另一个模块(例如电子制动系统中央控制单元ebsecu101)之中、之内或之上或安装至底盘、或安装在转向角传感器单元109之内。

第二惯性传感器120由单独的电源140供电。因此，如果第一传感器110发生故障或第一电源130发生故障，则继续获取惯性数据并在电气系统10内、且特别是在电子控制制动系统ebs内使用。类似地，如果一个或多个第二传感器120发生故障或第二电源140发生故障，则继续获取惯性数据并在电气系统10内、且特别是在电子控制制动系统ebs内使用惯性数据。

图4示出了车辆200。车辆具有如上关于图1、图2和图3中的任何一个或全部所述的电气系统10。

在示例中，第二传感器120安装至车辆200的底盘210。

再次参考图3，其示出了电气系统10的详细架构，其中电子控制制动系统ebs也可以称为电动-气动制动系统。电动-气动制动系统由以下主要部件构成：压缩空气由电子空气处理单元或模块100处理和控制，它将压缩、干燥和净化的空气提供到多个独立回路中。行车制动器由脚刹制动模块fbm102控制，其信号由电子制动系统中央控制单元ebsecu101处理，所述电子制动系统中央控制单元优选地位于驾驶室中。然而，电子制动系统中央控制单元ebsecu101可以位于其他地方。电子制动系统中央控制单元ebsecu101命令前轴电动-气动压力调节器或模块103和后轴电动-气动压力调节器或模块104，所述前轴和后轴电动-气动压力调节器或模块向轮端致动器(例如，气动行车制动缸)提供所要求的制动压力。拖车的制动器由拖车控制模块tcm105控制。驻车制动器由驻车制动阀或模块pbm106控制，并且在那里产生的压力可由可选的驻车制动继动阀107执行。在具有电动-气动驻车制动器(epb)的特定系统中，两个部件106和107可以集成并配备有电子控制单元，或驻车制动模块106。电子制动系统中央控制单元ebsecu101也读取位于转向柱上的转向角传感器109的信号。转向柱连接至转向传动模块108。上述模块100、102、103、104、105、106、107和108中的任何一个都可以被认为是如上所述的控制模块20。

最后，惯性传感器单元110也由电子制动系统中央控制单元ebsecu101读入以用于稳定性控制功能。仅为了清楚起见，惯性传感器单元110与控制模块20分别示出，图2示出了惯性传感器110中的特定一些的可能定位。惯性传感器110中的一些的可能特定定位在上文也讨论过。惯性传感器单元110可以是靠近于重心安装在机动车底盘中的独立单元，在这种情况下，它被称为惯性传感器120，其在图3中未示出。如果电子制动系统中央控制单元ebsecu是底盘安装的，则第二惯性传感器120可以集成到电子制动系统中央控制单元ebsecu101中，并且以这种方式消除了两个部件之间的电缆布线。第二惯性传感器120也可以集成到转向角传感器109中，但是这未在图3中示出。惯性传感器单元110和120可以包括多个传感器，具有多个轴线的旋转横摆率和线性加速度计二者。

必须注意，参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，参考方法类型权利要求描述了一些实施例，而参考装置类型权利要求描述了其他实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下描述中获知，除非以其他方式通知，否则除了属于一种类型主题的特征的任何组合之外，还有与不同主题相关的特征之间的任何组合被认为是利用该申请公开。然而，所有特征都可以组合在一起，提供了超过所述特征的简单叠加的协同作用效果。

虽然已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述被认为是说明性或示例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。所公开的实施例的其他变型可以由本领域技术人员在实践所要求保护的发明时通过研究附图、公开内容和从属权利要求所理解和实现。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除复数。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中重新引用特定措施这一事实并不表明这些措施的组合不能用于获益。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围进行限制。

附图标记列表

10电气系统；

20至少一个控制模块；

101电子制动系统中央控制单元ebsecu；

109转向角传感器单元；

100电子空气处理装置；

102脚刹制动模块；

103、104行车制动压力控制模块；

105拖车控制模块；

106驻车制动阀/模块；

107驻车制动继动阀；

108转向传动模块；

110至少一个第一惯性传感器；

111安装在电子空气处理单元内的第一惯性传感器；

112安装在脚刹制动模块内的第一惯性传感器；

113安装在行车制动压力模块内的第一惯性传感器；

114安装在拖车控制模块内的第一惯性传感器；

115安装在驻车制动阀和/或继动器内的第一惯性传感器；

116安装在转向传动模块内的第一惯性传感器；

120第二惯性传感器；

130第一电源；

140第二电源；

200车辆；

210车辆底盘。