用于制动其所有车轮均各与至少一个旋转电机连接的车辆的系统的控制信号级的冗余硬件结构

摘要

用于道路车辆的电力制动系统，所述道路车辆的至少一个车轮出于旋转的目的与至少一个旋转电机连接，至少一个车轮控制电子模块23驱动同一个车轮的一个或多个电机，所述系统包括控制车辆运动的中央处理单元3，所述中央处理单元控制所述一个或多个车轮控制电子模块23，包括驾驶员可用的制动指令装置，所述指令装置与传输车辆制动指令信号的至少三个传感器C1、C2、C3机械地连接，所述信号具有表示车辆所需总制动力的给定幅值，所述传感器C1、C2、C3被划分为第一组C1和第二组C2、C3，其中第一组的一个或多个传感器C1将其控制信号传输至所述中央处理单元3，第二组的一个或多个传感器C2、C3将其控制信号传输至所述车轮控制电子模块23、或传输至每一个所述车轮控制电子模块23。

说明书

技术领域

本发明涉及道路车辆。其特别地涉及用于制动电力牵引的道路车辆的系统。

背景技术

电动车辆包括在其中用于其运动所必需的电能存储在电池中的车辆，以及在其中通过发动机驱动发电机或通过燃料电池而车载生成电能的车辆。车辆的牵引由一个或多个电机保证。车辆的制动由传统的机械制动系统保证。现有技术已经包含了非常多的电力牵引车辆的建议。可以引用例如美国专利5,418,437，其描述了系列混合型的四轮车辆，每个车轮由其自身专用的电机驱动，一控制器使其可以驱动车轮马达并且保证从交流发电机或电池到马达的能量供给的控制。所述专利没有提及电力制动的控制。

然而，电机是可逆的，在车辆制动阶段期间其也可以用作发电机，并且在这种情况下，其可选地通过热耗散而将机械制动能转变为车辆必须吸收的电能。这种运行模式通常称作“电力制动”或“回收制动”。

在实际应用中，电机作为发电机运行以确保车辆适度的负加速度，从而尽量回收能量并将其存储在蓄电池中，或甚至将其耗散以便减轻车辆的机械制动器被启用的程度。车辆的主要制动实际上由液压控制的机械制动器一般地以辅助的方式保证，并且现在通常设有一般表示为“ABS”的防抱死功能。制动是车辆上最重要的安全功能。机械制动器具有能抱死车轮的相当大的动力，动力的削减由防抱死功能保证，所述削减与夹紧力的极限有关。为了确保乘客的安全，客运车辆的制动系统一般能够保证1个“g”左右的负加速度，g是加速度单位，其值为“1”时对应地球重力加速度。

另外，在电力牵引车辆中，通过将电机结合在车轮中而产生了特别有利的结构，因为这样免除了机械轴，并且提供了关于车辆总体结构的更大范围。现有技术包含多种用于将电机结合到车轮中的设置。专利申请WO2003/065546提出配置将其扭矩借助于行星齿轮系传递到车轮的四个电机。专利申请EP 0878332公开了一种地面联接装置，其结合有车轮内的车轮垂直悬架和旋转电力牵引机。在车轮与电机之间存在减速级，所述电机与和车轮同轴的齿轮相啮合。当然，所述车轮包括盘式制动器以便确保常用制动(service braking)功能。此外，地面联接装置包括枢轴以便可以偏转车轮。因此，地面联接装置的所有机械功能均结合到车轮中。

运行安全性是最重要的，已经提出了许多传统的机械制动器控制系统、例如专利申请EP 1 026 060中的系统，该专利申请描述了冗余装置、由择多判定实现的驱动、用于在即使多个电池已经失效时仍保持完整可操作性的控制系统的多个低压电源。让我们还引用美国专利US 6,244,675，其描述了一种制动控制器，所述制动控制器的位置由三个传感器测量，所述三个传感器由两个独立的电源供电：一个传感器由第一电源供电，另一个由第二电源供电，而第三个由两个电源经由二极管供电；如果其中一个电源无法运作，仍然可以对两个传感器供电并保持运作。

还可以引用美国专利6,476,515，其示出了测量不同的物理量的四个传感器的用途。所述传感器根据测量的物理原理被分组，并且它们对于制动力的常规计算来说全都是必须的。

本发明涉及装备有车轮的道路车辆的电力制动系统，所述车轮中的每一个与至少一个旋转电机以旋转的方式相连接，每个旋转电机与单个车轮协同工作。在这样的结构中，可以使所述电力制动在关于动力方面和关于车辆稳定性的控制(被称作术语ABS和ESP的功能)方面实现优良的作用，因为可以通过与其相关联的旋转电机的驱动而选择性地控制各车轮上的车轮扭矩。同样出于此目的，电力制动还必须极为可靠。

本发明的目的是提高电力牵引车辆的电力制动系统的安全性。特别地，该目的是提出一种电力制动系统的结构，以使得可以省去机械制动器并且仅仅以电力方式确保常用制动功能。更准确地说，本发明的目的是，通过冗余装置的特定结构，以实现在车辆驾驶员所要求的制动的检测和应用方面极为安全的这样的系统。

发明内容

如下所述是一种制动系统，其中可以看出：

·电力级(power stage)，牵引所必需的电力和由电力制动产生的电力在其中流通，

·用于为动力元件提供电子指令和控制电路的低压供电级，以及

·用于流通车辆制动控制信号的级(stage)。

下面提出了一种结构，其中各级包括一定级别的冗余度。所提出的用于各级的冗余度中的每一个均可以单独使用，或者与另一个结合使用。当然，通过集合所有的提出的冗余度，提高了安全水平。

本发明提出了一种用于道路车辆的电力制动的系统，所述道路车辆的至少一个车轮与至少一个旋转电机以旋转方式连接，至少一个车轮驱动电子模块控制同一个车轮的一个或多个电机，所述系统包括确保对车辆运动的控制的中央单元，所述中央单元控制一个或多个所述车轮驱动电子模块，所述系统包括由驾驶员所支配的制动控制器，所述控制器与传输用于制动车辆的控制信号的三个传感器机械连接，所述控制信号具有表示车辆所需总制动力的给定幅值，所述传感器被分为第一组和第二组，其中所述第一组的一个或多个传感器与所述中央单元3物理连接并将所述一个或多个传感器的模拟控制信号传输至所述中央单元，所述第二组的一个或多个传感器将所述一个或多个传感器的模拟控制信号传输至所述车轮驱动电子模块或传输至每一个所述车轮驱动电子模块，所述车轮驱动电子模块将源自于所述第二组的传感器的信息经由基于计算机的类型的通信路径传输至所述中央单元。

优选地，根据本发明的系统包括至少两个子系统，每个所述子系统包括至少一个车轮驱动电子模块，所述系统包括用于为动力元件提供电子指令和控制电路的低压供电级，所述低压供电级包括第一电源和至少一个第二电源，所述第一电源和所述第二电源通过包括第一部分和第二部分的输电线路互连，所述第一部分和所述第二部分通过用于所述两部分的电隔离装置连接，在其中一部分电压不足或者发生电涌的情况下，所述电隔离装置能够按指令断开所述互连，一个所述子系统由所述第一部分供电，而另一个所述子系统由所述第二部分供电，所述第一组包括与所述第一电源和所述第二电源中的一个或两个直接或间接连接的第一传感器，第二组包括第二传感器和第三传感器，所述第二传感器和所述一个子系统的一个或多个车轮驱动电子模块与所述第一电源直接或间接连接，所述第二传感器被关联并且将控制信号传输至所述子系统的一个或多个车轮驱动电子模块，所述第三传感器和所述另一个子系统的一个或多个车轮驱动电子模块与所述第二电源直接或间接连接，所述第三传感器被关联并且将控制信号传输至所述子系统的一个或多个车轮驱动电子模块。

此外，在电力级的水平，使用多个旋转电机，至少使用两个，优选地每个驱动轮使用一个，由此已经提供了一定的冗余度。优选地，本发明的系统包括用于每个子系统的至少一个电子耗散模块，其中一个所述电子耗散模块由所述第一部分供电，而另一个电子耗散模块由所述第二部分供电。所述耗散装置例如包括与每一电子耗散模块相关联的电力耗散电阻，以便于在电阻或者其控制模块发生故障时始终提供一定的减速能力。

在用于四轮车辆的一个实施方式中，优选地，每个车轮与其旋转电机、或与其自身的旋转电机机械地连接，每个所述子系统包括两个所述车轮。优选地，每个子系统将在车辆的相对角上对角布置的车辆的车轮组合到一起。将可以看出的是，所述技术方案提供了比通常用于汽车中的双液压制动电路更大的安全性。

此外，非常有利地，用于为动力元件提供电子指令和控制电路的低压供电级包括两个独立的电压源。所述低压供电级包括第一电源和至少一个第二电源，所述第一电源和所述第二电源通过包括第一部分和第二部分的低压输电线路互连，所述第一部分和所述第二部分由用于所述两个部分的电隔离装置连接，所述装置能够在其中一部分电压不足的情况下按指令断开所述互连，其中一个子系统的每个车轮驱动电子模块和电子耗散模块由所述第一部分供电，而另一个子系统的每个车轮驱动电子模块和电子耗散模块由所述第二部分供电。

所述第一电源例如包括与中央输电线路相连接的电压转换器。该中央线路上的电能可以来源于主电源，比如燃料电池，或者来源于电能存储装置，或者来源于实时再利用的制动能。因此，也运用了能源的冗余。所述第二电源例如由专门用于所述低压电源的低压电池组成。当然，也可以将第二电压转换器用于该第二电压源，所述第二电压转换器同样与中央线路相连接或者直接与储能器相连接。

最后，车辆制动控制信号流通级围绕三个传感器构造，所述两个传感器机械地、并且优选单独地与驾驶员所支配的制动控制器相连接，所述传感器以相对于以下所说明的内容完全不同的方式被使用。

让我们进一步指出，优选地，为了保持车辆静止，安装了一种通常称作驻车制动器的机械制动装置。但是，这种装置并非设计以制动车辆(刹车)，而仅仅用于保持其停止，优选地甚至在非常倾斜的斜坡上。因此，本发明的系统包括与至少一个车轮相关联的单独由驻车制动控制器控制的机械车轮制动装置。优选地，所述驻车制动装置由电动致动器控制，该电动致动器由制动控制单元驱动，只有在低于车俩的纵向速度临界值时所述制动控制单元才会被起动，所述临界值例如小于10km/n。

附图说明

在以下由后面的附图示出的优选但非限制性的实施方式的描述中，本发明的其它目的和优点可变得显而易见，其中：

·图1示意性地示出了用于制动带有车载电能生成装置的四轮车辆的系统；

·图2是详细示出被构成为呈现一定硬件冗余的电力级的图表；

·图3详细示出了各种电子控制电路的低压供电级；

·图4A详细示出了各种元件的电子控制电路与中央单元之间的控制线路级；

·图4B示出了图4A中所示出的结构的几个不同的实施方式；

·图5示出了低压供电级的第二实施方式和与其相关联的控制线路级的第二实施方式；

·图6示出了低压供电级的第三实施方式和与其相关联的控制线路级的第三实施方式。

具体实施方式

图1中示意性地示出的是带有四个车轮1_AvG、1_AvD、1_ArG和1_ArD的车辆。车轮被标记为1_AvG表示左前轮，1_AvD表示右前轮，1_ArG表示左后轮，1_ArD表示右后轮。每个车轮装备有与其机械联接的电机。电机2_AvG、2_AvD、2_ArG和2_ArD被示出。在下文中，具体表示车辆中的车轮1或电机2的位置的下标在它们对本说明书的清楚描述没有影响时不再重复。电力牵引机2是三相同步电机，其配备有解析器式的角位置传感器，并且由车轮驱动电子模块23驱动，它们通过供电线路21与所述车轮驱动电子模块23相连接。所述车轮驱动电子模块23设计成能在扭矩方面驱动所述电机。每个车轮驱动电子模块23可以选择性地将确定好大小和符号(正负号)的驱动扭矩施加到所考虑的车轮上。因此，所述电机可以用作马达和发电机。每个后轮1_ArG和1_ArD还配备有由电力致动器7控制的机械车轮制动装置71，所述电力致动器7由制动控制单元驱动。

在本发明的一个特别有利的实施方式中，没有一个车辆车轮包括机械常用制动器。无论制动控制信号的幅值如何，换句话说，甚至对于最剧烈的制动，制动都仅仅以电力的方式、即通过驱动如发电机的电机而得以确保。每个车轮包括一个或多个专用的电机，以便于能够选择性地在每个车轮上产生制动力，而这利用多个车轮、例如轮轴上的车轮所共用的电机无法实现，因为在这种情况下，在车轮之间会存在机械传动和差动。所述电机以适当的方式被确定尺寸，以将可能获得的最大制动力传递给(或赋予)每个车轮。

当然，所述系统包括能够吸收高电能的装置，这例如会需要一个或多个例如通过水循环被有效地冷却的电能耗散电阻的安装，除了通过安装电容以使得车辆的重量提高到无法接受的地步之外，已知的蓄电池不能吸收由紧急制动产生的电能或者不能吸收由长时间制动产生的全部电能。因此，本发明可以形成与环境隔离的独立电气系统，不存在与车辆外部的电能的交换，因此也可以被应用于机动车辆，是一种比与电网相连接的车辆、比如市内电车或火车的情况下更难得多的电力制动系统应用。

多种用于设计机械地与车轮相连接的电机的布置方式是可行的。但是让我们指出，提供相当大的减速传动比将具有优点，所述减速传动比例如至少等于10、甚至优选地大于15，以使得所述电机不是太庞大。可以按与所述车轮同轴的方式安装电机，通过行星齿轮系来确保机械联动，以便于获得必需的减速传动。也可以采用专利申请EP 0878332中描述的类型的结构，优选地通过添加机械减速传动级来实现。还可以选择运用多个电机，所述电机的扭矩被组合到一起。在这种情况下，电子车轮模块可以并行地驱动安装在同一车轮中的多个电机。关于将多个电机安装在一个车轮中的问题，例如可以查阅专利申请WO 2003/065546和专利申请FR 2776966。

本发明被示出为应用到车辆上确保车载的电能生成。被示出的是在中央输电线路40上传输电流的燃料电池4。当然，可以使用其它任何电能提供装置，比如电池。还可看出的是在该示例中由超级电容器组5构成的电能存储装置，所述电能存储装置通过电子回收模块50与中央输电线路40相连接。所示出的是电力耗散电阻6，其优选地浸没在向交换器(未示出)释放热量的载热液体中，所述电力耗散电阻6构成能够吸收在制动期间由成套的电机产生的电能的能量吸收装置。所述耗散电阻6通过电子耗散模块60与中央输电线路40相连接。

中央单元3控制多种功能，包括车辆的电力牵引链。该中央单元3经由输电线路30A(CAN总线)与成套的车轮驱动电子模块23以及电子回收模块50对话。所述中央单元3还经由输电线路30E与加速控制器33对话，经由输电线路30F与制动控制器32(常用制动器)对话，并且经由输电线路30C与选择向前或向后的控制器31对话。这可以将驾驶员的意图考虑在内。所述中央单元3还经由输电线路30D与纵向加速度传感器34对话。最后，所述电子回收模块50经由输电线路30B与所述电子耗散模块60对话。

所述中央单元3确保车辆纵向运动的控制。所述中央单元3控制成套的车轮驱动电子模块23。所述中央单元3具有由用于制动车辆的给定幅值的控制信号启动的制动车辆的运行模式，所述给定幅值表示所述车辆所需的总制动力。在制动模式中，无论所述制动控制信号的幅值如何，所述中央单元3以这样的方式控制成套的车轮驱动电子模块23，以使得成套的车轮1的源自于旋转电机的纵向负载之和为制动控制信号的所述幅值的函数(随制动控制信号的所述幅值而变化)。换句话说，不存在机械常用制动器；此处所描述的电力制动系统即为车辆的常用制动器。

还示出了驻车制动控制器35。机械车轮制动装置的致动器7经由输电线路30H单独地由所述驻车制动控制器35控制，完全不由制动控制器32控制。优选地，为了避免仅仅设计用来保持车辆静止并因此其释放热量能力非常有限的机械制动装置71的任何磨损，所述制动控制驻车单元只有在相当低的车辆纵向速度阈值之下、例如低于10km/h才能被启动。

让我们解释本发明的系统的操作。

当驾驶员借助于控制器31选择向前行进并致动加速踏板33时，中央单元3命令车轮驱动电子模块23通过将电能在中央输电线路40上导出而向电机2供电。所述中央输电线路40由燃料电池4和/或超级电容器组5供电，所述供电根据它们的充电状态并在中央单元3的控制下进行。车辆向前行进。电机2将电能转化为机械牵引能。所采用的电力特别取决于加速控制器33的位置。

当驾驶员启动制动踏板32时，中央单元3变到制动模式。所述中央单元3基于制动踏板32上驾驶员的动作计算制动控制信号的值。无论制动控制信号的幅值如何，所述中央单元3以这样的方式控制成套的车轮驱动电子模块23以使得所有车轮1的纵向负载之和与制动控制信号的所述幅值成比例。旋转电机2然后将机械旋转的能量转化为电能。

根据进入电子回收模块50中的所编程的用于控制电能的策略，电子回收模块50分配制动能以便于对超级电容器组5进行再充电和/或控制电子耗散模块60以便于在电力耗散电阻6中耗散能量。所清楚理解的是，当例如为超级电容器组5的存储装置饱和时，必须耗散全部的能量。此外，可以限制存储装置的能量，也就是说，存储装置的充电速率可以例如对应于轻制动(light braking)，正如通常在部分的发动机上所预期的(称作“发动机制动”)那样。超过该制动级别，所产生的电能于是被导向耗散装置。

为了确保车辆的操作安全性，以这样的方式对所述电力耗散电阻6确定尺寸并进行冷却，以使得在最强烈的紧急制动操作中所产生电能可以被耗散掉。事实上，适当的是，根据与应用到机械制动系统的标准同样严格的标准来设定包括旋转电机2、车轮驱动电子模块23、中央输电线路40、电子耗散模块60和电力耗散电阻6的链的尺寸。

优选地，成套的电力耗散电阻6形成大于每公吨车辆500kW的功率的能量吸收装置。特别地，如果F是作用在车辆上使其制动的力，如果所述车辆的质量等于M kg而其速度等于V m/sec，并且如果γ是加速度m/sec²，则有F＝M*γ而P＝F*V＝M*(γ*V)；通过设定最大负加速度等于1个g，那么在130km/h时每公吨车辆的功率等于约350kW，而在160km/h时等于约500kW。所属领域的技术人员可容易地根据他希望构造的车辆的特征来设定能量吸收装置的功率。

因此，正如在说明本发明的示例中那样，存在每一个均具有电力耗散电阻的两个子系统，每个所述电力耗散电阻6A和6B的功率大于250*M/1000kW。

当驾驶员选择倒车时，中央单元3命令车轮驱动电子模块23逆向进行旋转电机2的操作，包括在制动的情况下。

让我们描述如何可以建立防车轮抱死功能。

电力牵引机2装备有解析器式的角位置传感器、每个车轮1具有其自身的旋转电机2，因此可以获得每个车轮的转速的传感器。因此可以有利地在本发明的系统上装备每个车轮的滑动控制装置，其中，在制动模式中(或者甚至是一旦驾驶员将其脚从加速踏板上抬起以实现被适当地称作发动机制动的时候)，当滑动控制装置检测到所考虑的车轮的滑动时，所述车轮的驱动扭矩减小。例如，可以实时分析每个车轮的转速传感器传送的信号并且从大的变化(负加速度)推断出抱死的开始。可以实时计算每个车轮的转速信号的导数，因此如果使用适当的传感器，则可以得到表示每个车轮的加速度/负加速度的信号，并且可以将所得到的信号与给出的车辆的真实加速度/负加速度进行比较。这是上面已经介绍的纵向加速度传感器34，或者这是使得可以实现车辆真实加速度/负加速度的评价的多个信号的处理的事实。此后，当滑动控制装置检测到所考虑的车轮的滑动时，中央单元3可以命令车轮驱动电子模块23减小车轮驱动扭矩(选择性地经由车轮)。应该注意的是，这种扭矩上的减小可以由车轮驱动电子模块直接控制，其可以实时地关于在所述车轮上测量的速度和加速度发生作用，所述中央单元传输待执行的例如极限速度和加速度设定值。

总之，让我们指出，任意传统制动部件(见申请EP 0878332中的制动盘和制动钳)的省略不仅充分地简化了装备有本发明的系统的车辆结构，而且通过去除了制动块和制动盘的更换的定期操作而充分地简化了其维修。在省去传统的液压制动部件的优点中，另外还可提到的是去除了衬垫的任何残余摩擦(众所周知，这种摩擦消耗了相当大的一部分用于操作具有传统制动器的车辆所必需的能量)。还可作为优点提到的是，消除了由传统的液压制动部件在地面联接系统上引起的热约束，而且消除了与由制动块和制动盘的磨损产生的灰尘相关的麻烦。

上面描述的是用于机动车辆的牵引系统，所述机动车辆中没有一个车轮装备机械制动器。车辆的减速能力源自于驱动作为发电机的旋转电机，所述电机被设定尺寸为能够抱死车辆的每个车轮，也就是说，它们能够提供足够大的制动扭矩。

本说明书的后续部分说明了一个特殊的非限制性的示例，其可以构造一种呈现足够硬件冗余度的系统，以能够确保用于车辆制动系统的很高的安全水平。

在图2中可以看出所述电力制动系统包括两个与中央输电线路40相连接的子系统(A和B)，每个子系统包括两个车轮，每个所述车轮与至少一个其专用的旋转电机2以旋转方式相连接。右前轮和左后轮，或者更确切地说，与它们相关的旋转电机2和车轮驱动电子模块23构成子系统A。左前轮和右后轮，或者更确切地说，与它们相关的旋转电机2和车轮驱动电子模块23构成子系统B。每个子系统分别包括电力耗散电阻6A、6B，每个所述电阻分别由电子耗散模块60A、60B供电。

如果对牵引系统的各种组成元件在硬件冗余标准方面进行检验，那么由于每个车轮具有其自身的电机，因此结合到车轮中的旋转电机2形成自然呈现出冗余度的系统。由于每个所述电机2均具有其自身的控制电子器件，因此所述电机的控制电子器件、即车轮驱动电子模块23，也形成呈现出冗余度的系统。

在回收的制动下，每个电机2经由车轮驱动电子模块23在输电线路40上提供电能。这种能量可以存储在例如为超级电容器组5之类的蓄电池中，或者通过电功率电阻6A和6B耗散。在紧急制动下，明显不可能依靠蓄电池的存储能力，因为所述蓄电池可能已经很好地充电到它们的最大值而无法吸收电能。因此，所述电阻6是对于操作安全性来说极其重要的部件。同样地，输电线路40是对于全电动地制动车辆的系统的操作安全性来说及其重要的元件。下面将检查各种故障情形。

图2示出了电能的主电源，其在示例性实施方式中是燃料电池4。还示出的是可以实现电能存储的蓄电池组，其在示例性实施方式中是超级电容器组5及其电子回收模块50。最后，各种电子模块的低压电力供给一方面由电压转换器41确保，另一方面由例如为通常用在车辆上的带有12伏特DC电压的电池之类的电池42确保，所述低压转换器41可以将输电线路40上的可用电压转换成用于向各种电子控制电路供给的低压(例如12伏特)。

已经可以看出的是，为了确保制动安全性，所述制动系统被组织成两个子系统，即，将右前轮和左后轮组合到一起的系统A以及将左前轮和右后轮组合到一起的系统B。子系统A经由电涌保护装置41A与输电线路40相连接。子系统B经由电涌保护装置41B与输电线路40相连接。因此，每个子系统包括其自身的耗散电阻6A、6B，每个所述耗散电阻具有其自身的电子耗散模块60A、60B，并且经由电涌保护装置41A、41B与输电线路40相连接，所述电涌保护装置能够将所述子系统与所述中央输电线路电隔离。在输电线路40的相对端、所述装置41A的下游，输电线路的一部分40A与关联于左后轮的车轮驱动电子模块23、关联于右前轮的车轮驱动电子模块23相连接，最后与关联于耗散电阻6A的电子耗散模块60A相连接。对于子系统B，情况也类似。

在输电线路40上的故障事件造成电涌保护装置41A和41B之间连接点断开的情况下，仍然存在两个相互独立的子系统、即系统A和B，它们中的每一个均能够确保车辆的电力制动。所述子系统的每一个均具有其自身的电力耗散电阻。因此存在电力级的硬件冗余。

除了输电线路40上的故障外，电力级还可能出现其它故障。例如，让我们设想终止于电子耗散模块60A的输电线路40A的该部分被中断。在这种情况下，耗散电阻6A断路。由子系统A在电力制动下产生的电能可以经过输电线路40A的未中断的段，并经由电涌保护装置41A回到输电线路40上，并且经由输电线路40B被引导至电力耗散电阻6B。因此，在这种情况下，电力耗散电阻6B变成了由子系统A与子系统B共用。

即使可用的耗散电力功率被等分，在这种具体情况下，电力制动系统的减速能力也仍然是相当大的，足够确保紧急制动。特别地，每个电力耗散电阻6均浸没在液压冷却回路中。在紧急制动的情况下，由电力制动所产生的能量足够使冷却液沸腾。然而，由于其被转化成汽态，所以蒸发掉的流体也会立即由液态的冷却液取代，所述液态冷却液再次冲洗所述电阻，并且所述系统继续呈现出一定的释放热的能力。此外，所述冷却系统具有一定的热惯性。申请人的实验已经表明，即使在这种典型情况下，所述电力制动系统也比例如目前机动车辆所装配的交叉液压制动系统强大得多、有效得多。

如果输电线路40A在与右前轮相关联的车轮驱动电子模块23和与左后轮相关联的车轮驱动电子模块23之间被中断，那么在这种情况下，所述电力耗散电阻6A对于与右前轮相关联的旋转电机2在该电机作为发电机运行时仍然有效，而所述电力耗散电阻6B对于子系统B和与左后轮相关联的旋转电机2、也就是子系统A的其中一个旋转电机2有效。所述电力耗散电阻的其中一个电力耗散电阻6B要接收比另一个电力耗散电阻6A更高的电能。这种运行方式不是最佳的，但是这种结构比前一段落所说明的结构对车辆的减速能力具有更少的不利影响。

如果由于任何原因，故障使所述电涌保护装置41A断开(come on)，从而子系统A隔离，那么这里车辆的制动能力再次保持在最大，因为所述电力耗散电阻中的每一个均被设定尺寸为甚至当此处由超级电容器组5组成的电能蓄电池已经是最大充电量时，也能够全面地确保车辆的完全减速。在这种情况下，这种情形不是电力制动系统在最大制动能力方面的故障情形之一。诚然，这种情形在综合控制方面并非最佳，尤其是因为失去了回收能量的可能性，但是这对于安全性是没有坏处的。

如果刚刚说明的对于子系统A的任一个故障发生在子系统B中，由于对称的原因，很清楚，电力制动的安全条件是完全相同的。总之，通过将电力级建立为两个独立的子系统、系统A和系统B，其中每一个均通过其自身的电涌保护装置(装置41A和41B)并通过在每个所述子系统上装备其自身的电力耗散电阻而与车辆的中央输电线路40相连接，从而建立双硬件冗余，以使得可以确保最佳的安全条件下的车辆电力制动。

电力耗散电阻6A和6B的耗散功率取决于所述冷却系统的正确运行。特别地，它们被浸没在载热流体中。图3以示意的方式示出了冷却回路。可以看出所述冷却回路包括两个泵8A和8B以及两个散热器80A和80B。所述两个泵8A和8B串联安装，并且各自分别由自身的电动马达81A和81B控制。所述电动马达各自由其自身的电子控制电路82A和82B驱动。所述散热器80A和80B并联安装并且配备有阀83，这使得可以在其中一个散热器泄漏的情况下使所述阀80选择性地隔离每个散热器。此外，所述泵/泵驱动马达组件以这样的方式被设定尺寸，以使得如果其中一个泵发生故障，则另一个泵仍然能够确保载热流体的足够流速，尽管所述另一个泵已经不再起作用。

现在借助于图3描述各种控制电子控制电路和各种辅助装置的低压电源。图3示出了两个电力耗散电阻6A和6B的电子耗散模块60A和60B、各自与四个电机2之一相关联的车轮驱动电子模块23、与超级电容器组5相关联的电子回收模块50。还示出了中央单元3、冷却回路的其中一个泵的电子控制电路82A以及冷却回路的另一个泵的电子控制电路82B。

低压电能供给的冗余性按如下方式设计。因为一方面存在与输电线路40相连接并供给12伏特直流电压的电压转换器41，而另一方面存在同样供给12伏特直流电压的电池42，所以按如下的方式，某些元件将与所述电压转换器41相连接，而其它的元件将与所述的12伏特电池相连接。线路43确保所述电压转换器41与所述电池42之间的互连。所述线路43包括第一部分43A和第二部分43B，所述第一部分和所述第二部分在其中一个部分电压不足或者电涌的情况下通过用于所述两个部分的电隔离装置430相连接。因此，可以看出，在说明本发明的非限制性实施方式中，以相同电压对所述两个部分43A和43B供电。某些元件各自通过电涌保护装置434A与所述第一部分43A相连接。某些元件各自通过电涌保护装置434B与所述部分43B相连接。

例如要确保所述冷却回路的泵的良好运转，将其中一个马达81A通过其电子控制电路82A与所述第一部分43A相连接。而另一个马达81B通过其电子控制电路82B与所述第二部分43B相连接。子系统A的电子控制电路，即与右前轮旋转电机2相关联的车轮驱动电子模块23、与左后轮旋转电机2相关联的车轮驱动电子模块23以及耗散电阻6A的电子耗散模块60A与所述第二部分43B相连接，而子系统B的相同电子电路与所述第一部分43A相连接。

确保车辆运动的控制的中央单元3由于其控制车轮驱动电子模块23的组，所以受益于双重电连线(连接)。其通过一对将所述第一与第二部分隔离开的二极管与所述第一部分43A和第二部分43B相连接。所述中央单元3的每一个连接通过二极管435实现，以便于确保所述中央单元3的供电的连续性，甚至是在其中一个低电压源发生故障的情况下。此外，适当的电路436监控每条供电线路上的电压的存在，以便于在两个电源中的一个发生故障的情况下发送故障信号。与超级电容器组5相关联的电子回收模块50仅与所述第一部分43A相连接。应该指出的是，这种类型的双重连线还可以用于所有的电子电路，特别是用于所述车轮驱动电子模块23。

在接着所述两个部分43A或43B中的一个短路、或者接着直接在所述电源41或42中的一个内部的短路之后发生电压不足或电涌的情况下，所述电力分离装置430中断所述两个部分43A和43B之间的连接，以便于保护无故障部分的功能。因此可以看出，如果由于某些原因，电压转换器41的重大故障使所述电力分离装置430中断了所述电压转换器41与所述电池42之间的互连，那么所述电池42可以继续对与子系统A相关联的电子控制电路和中央单元以及所述液压冷却回路的两个泵的其中一个进行低压供电。相反，在电池42侧发生重大故障的情况下，电力分离装置430可中断所述互连，并且电压转换器41可继续对子系统B、中央单元以及所述液压冷却回路的其中一个泵供电。因此可以看出，所描述的结构可以维持两个子系统A或B中的一个的运作，并且因此一半的车辆制动力仍然是可用的。当然，通过使用用于所有电子电路的低压电源的双重连线，甚至在发生故障的情况下，仍然可以保持全部制动力。

假定制动踏板通过其结构足够安全并且因此不是双重的。必须把驾驶员在制动踏板上的作用转变成中央单元3和/或车轮驱动电子模块23可利用的电信号。为此，安装了与制动踏板关联的传感器。为了将系统安全性提升到充分的水平，安装多个传感器以确保一定的冗余度。可建议的是，制动系统整体上能够应付绝对性传感器缺陷，例如传感器的、或其所传输信号的电力供给的消失，以及表示“正”或表示“零”的信号的短路。此外，还可建议的是，制动系统在整体上能够应付一定的漂移，例如在由一个传感器相对其它传感器传输的信息之间的简单偏移(非绝对性传感器缺陷)。为此，三个位置传感器C1、C2和C3各自与制动踏板关联并且各自传输表示车辆驾驶员所需的控制的信号。

本发明的系统的结构对传感器C1、C2和C3已经分配了不同的职能。让我们认为存在包括第一传感器C1的第一组以及包括第二传感器C2和第三传感器C3的第二组。可以设想使两个传感器在中央单元3上关联以及一个传感器与所有车轮电子模块23关联，或者设想使一个传感器与中央单元3关联以及两个传感器与车轮电子模块23关联。在随后回到关联的各种可能性之前，一种变化形式详细描述如下，其中在装配有本发明的装置的四轮车辆的特定情况下，将两个传感器与车轮电子模块23相关联。

现在让我们描述处于制动控制链源头处的制动传感器C1、C2和C3的电源供给。回想根据本发明的系统包括控制车轮驱动电子模块23的组的中央单元3。传感器C1由中央单元3提供低压电能。所述传感器C1向所述中央单元3传输控制信号，而所述中央单元3仅接收传感器C1的制动控制信号，以便形成第一级用于制动车辆的整体控制的信号。让我们指出，所述中央单元3包括适当的电路，以使得可以监视传感器C1的供电线路上的电压存在以及线路30F上控制信号的完整性，以便于控制与传感器C1的条件电路上的故障有关的信息。

第二和第三传感器分别经由一个子系统A的一个或多个车轮驱动电子模块23、以及经由另一个子系统B的一个或多个车轮驱动电子模块23被供给低压电能。当然，第二和第三传感器经由将所述第一部分和所述第二部分隔离的二极管230被供给来自所有一个子系统A和另一个子系统B各自的车轮驱动电子模块23的低压电能。此外，与每一个车轮驱动模块23通信的适当的电路231监视四个供电线路中每一个上的电压的存在，以便在四个电源中的一个发生故障的情况下发出缺陷信号。在下一个段落中将可看出的是，传感器C2和C3与车轮驱动电子模块23直接关联并且只与车轮驱动电子模块23关联。

刚才已经看出的是，低压供电级包括第一电源和至少一个第二电源，第一电源和第二电源通过包括第一部分43A和第二部分43B的输电线路43互连，所述第一部分和所述第二部分通过在它们中的一个上电压不足或发生电涌的情况下用于所述两个部分的电隔离装置430连接。所述第一传感器通过各个部分43A和43B经由中央单元3供电。所述第二传感器通过线路232A和经由二极管230、通过一个子系统A的各个车轮驱动电子模块23供电，所述二极管230将源自于各个车轮驱动电子模块23的电源隔离。子系统A的车轮驱动电子模块23都从部分43A接收它们的低压电能。所述第三传感器C3通过线路232B和经由二极管230、通过另一个子系统B的各个车轮驱动电子模块23供电，所述二极管230将源自于各个车轮驱动电子模块23的电源隔离。子系统B的车轮驱动电子模块23都从另一个部分43B接收它们的低压电能。

在图4A中，可以看出中央单元3通过CAN总线(控制器局域网络，由附图标记30A表示)与每个车轮驱动电子模块23和电子回收模块50互连，所述CAN总线可以实现呈基于计算机的形式的驱动指令的传输。所述中央单元3装有适当的软件，以便于能够将所有的所需参数考虑在内，以用于制定出(formulating)发送到各个电子电路的制动控制信号，所述电子电路根据在所述CAN总线30A上流通所需的协议驱动所述电机。所述中央单元3以约10-20ms的周期规则地在所述总线30A上发送所述信号，每个车轮驱动电子模块23控制该周期。每个车轮驱动电子模块23因此基于第一传感器C1传输的信号对中央单元3所制定出的指令起作用。如果由于CAN总线、中央单元3或所安装软件的故障的原因，或者由于任何其它原因，使得并不符合该周期，则则在车轮驱动电子模块23中生成CAN通信故障信息标记。

子系统A、子系统B各自的每个车轮驱动电子模块23另外还各自通过模拟线路300A、300B直接接收由传感器C2、C3各自传输的模拟信号。让我们同样地指出，每个车轮驱动模块23包括合适电路，以使得可以监视所述线路300A和300B上控制信号的完整性，以便于在用于传感器C2、C3各自的条件电路上发生故障的情况下控制故障信息标记。

每一个车轮驱动电子模块23监视其传感器信号(绝对性缺陷的检测)并且以自发(或独立)的方式产生“有效传感器测量值”标记。除了基于传感器C1制定出的制动控制器之外，还有CAN总线30A上的中央单元信号，如果其自身的传感器C1对每一个车轮驱动电子模块23有效的话。如果情况不是这样，那么每一个车轮驱动电子模块23忽略在CAN总线30A上流通的制动设定值以应用与其相关联的传感器的设定值，即源自于传感器C2或传感器C3的设定值。在检测到如上所述的CAN上的通信故障信号的情况下，每一个车轮驱动电子模块23还应用与其相关联的传感器的设定值，即源自于传感器C2或传感器C3的设定值。在检测到传感器C2上或传感器C3上的绝对性故障的情况下，保持完全制动能力；只要存在在CAN总线30A上有效的发送的、基于传感器C1制定出的制动控制信号，那么甚至在绝对性故障同时存在于传感器C2上和传感器C3上的情况下，也保持相同情况。然而，即使在传感器C2上和/或传感器C3上检测到绝对性故障的情况下保持了完全的制动能力，还合适的是，启动警告将冗余中的故障通知车辆驾驶员并且编程设定各种适当的措施例如以防止车辆随后的重新启动或限制其速度。

图4B概略地示出了，在刚才已经由图3和4的支持所描述的结构中，传感器C1可以由中央单元3供电(如图3所示)或由部分43A和43B直接供电(利用二极管的插入)，或者作为可接受的变化形式，由部分43A或部分43B供电。传感器C2可以从子系统A的至少一个电子车轮模块23(图3示出了所述类型的双电源)供电或由部分43A直接供电，传感器C3可以从子系统B的至少一个电子车轮模块23(图3示出了所述类型的双电源)供电或由部分43B直接供电。因此，在部分43A上的电源发生故障的情况下，传感器C3和预期相关联的电子车轮模块23(子系统B的电子车轮模块23)保持被供电并且可以发挥其作用。

可以设计低压供电的其它实施方式以及与其相关联的传感器布线的其它实施方式。然而重要的是应该注意，在低压电源中的一个发生故障的情况下，一个或多个传感器以及相关联的一个或多个电子车轮模块23仍然全部都同时被供电。如果例如传感器仅通过存在于第一部分43A上存在的电压被供电，以及与所述传感器相关联的车轮驱动电子模块23中的一个仅通过第二部分43B被供电，那么可能不会符合目的在于提供安全性的冗余，反之亦然。

最后，控制线路30B将电子回收模块50与电子耗散模块60A和60B相连接。在所述控制线路30B上或者在所述电子回收模块50上发生故障的情况下，所述电子耗散模块60A和60B保持耗散制动力的可能性，所述制动力在没有接收到线路30B上任何指令的情况下以自动的方式回到输电线路40上。因此，子系统A和B的原理对于制动来说保持完全可运作，但是由于在后一种假设下所述电子回收模块50失效而没有任何储能的可能性。

让我们回到制动扭矩由电机2的形成上。所述电机2的驱动由特别地用于每个电机2的车轮驱动电子模块23直接确保。所述电机2装有用于根据所接收到的驱动信号在扭矩方面驱动每个电机的软件。每个车轮驱动电子模块23一方面接收总线30A上的制动信号，另一方面接收模拟线路300上的制动信号，所述模拟线路传输传感器C2的信号。每个车轮驱动电子模块23因此可以随时比较总线30A上传输的控制信号和由模拟线路300传输的控制信号，并且在例如根据实验性确定结果的约10-20％的一定公差范围内优先考虑源自于总线30A的制动控制信号。这是正常运行方式。

另一方面，如果由于中央单元3或者安装在中央单元3中的软件的故障，则由所述总线30A所发送的制动控制信号比以模拟的方式直接源自于传感器C2或C3的制动控制信号少得多，可以优先考虑源自于传感器C2(C3，分别地)的控制信号以确保车辆的制动操作安全性。

利用三个传感器，系统能够在面临“非绝对性”缺陷时起作用。传感器之间的任意偏移的检测集中在中央单元3的水平，所述中央单元3具有其自身的测量值(measurement)和在所有车轮驱动电子模块23的CAN总线30A上流通的测量值。中央单元3通过由“多数表决”确定哪些是有效的测量值而确保测量值的一致性检验。除了基于传感器C1制定出的制动控制之外，中央单元3通过CAN总线30A上适当的信号发送信号至每一个车轮驱动电子模块23，如果其自身的传感器C1有效的话。此外如果每一个车轮驱动电子模块23的固有测量值自身有效(所述车轮驱动电子模块23并不以自发的方式进行所述一致性检验)的话，那么它发送信号。如果与中央单元3直接关联的传感器C1的测量值并非有效，那么每一个车轮驱动电子模块23忽略在CAN总线30A上流通的制动设定值以应用其自身的传感器C2或C3的设定值(模拟信号)，如果后者有效的话。如果车轮驱动电子模块23的内部设定值并非有效(这对于两种传感器来说同时发生的概率被认为是低的)，那么所考虑的车轮并不制动。

注意到仅有传感器C1(第一组)与中央单元3连接；它独自起到计算在常规位置中的制动设定值的作用。第二组(传感器C2和C3)与车轮驱动电子模块23连接，所述车轮驱动电子模块23在CAN总线30A上传递从传感器C2和C3中产生到中央单元3的测量值。让我们强调，第一组传感器(在此仅是传感器C1)与中央单元3物理连接。其将模拟信号传输至中央单元3。此外让我们强调，第二组(在此是传感器C2和C3)的一个或多个传感器将模拟信号传输至每一个车轮驱动电子模块23，并且经由车轮驱动电子模块23和其下游，它们经由基于计算机类型的通信路径、这时间接地将标记传输至中央单元3。数字的而不是模拟的信号在所述基于计算机类型的通信路径上流通。如以上所说明的那样，第二组传感器(传感器C2和C3)的测量值在中央单元3中参与一致性检验，以便验证该组测量值。另一方面它们并不直接介入制动设定值的常规计算中。

已知在正确实施的情况下，硬件的多重性有助于提高系统的运行安全性。这就是冗余的原理。然而，安装的硬件数量越多，故障发生的概率也就越高。例如如果为了确保在中央单元3的水平上信息的冗余，该组传感器与所述单元连接，那么传感器和中央单元之间的物理输电线路增大故障发生的风险。现在注意到，在在此涉及的制动系统中，车轮驱动电子模块23无论如何都将源自于传感器、以及在现有技术水平下源自于基于计算机类型的通信路径的信息作为输入量而接收，也就是说，例如CAN总线无论如何都被安装以确保全部子系统之间的通信，借助于本发明，已经存在于车轮驱动电子模块中的模拟/数字转换路径被使用，一个或多个附加信息标记(源自于第二组传感器的信息)在同样已经存在的CAN总线上流通，从而为中央单元3的水平赋予冗余度。将此完成，即在没有增加仅用于此目的的硬件的情况下、以及因此在没有冒降低系统可靠性的风险的情况下确保了冗余。这样，可以调和高运行安全性和高可靠性，所述高运行安全性借助来源于使用多个传感器的冗余实现，所述高可靠性通过将使用的硬件(特别是物理电连接件)包含为严格的最少量而实现。

例如通过在第二组中使用例如4个传感器，一个传感器与单个车轮关联，可以进一步提高安全性。在检测到传感器C1上或传感器C2上发生绝对性故障(借助于使用传感器C1的路径、警报的使用、或甚至适当的预防措施而保持完全制动能力)的情况下，以上所给出的设想当然应用于第二组中四个传感器的实施方式。

可以看出，所提出的结构实现了各自一方面由传感器C1另一方面由传感器C2和C3所传输信号的不同应用。传感器C1与中央单元3相关联并且可以计算第一级整体制动信号。此外，由传感器C2和C3传输的控制信号通过合适的线路由模拟的路径直接传输到车轮驱动电子模块23。

最后，如果车轮驱动电子模块23检测到CAN总线30A上的通讯故障，或者如果所述中央单元3检测到传感器C1或者其条件电路的故障，则优先考虑分别源自于传感器C2、C3的控制信号。这样，即使在总线30A、或总线的一部分、或任何一个模拟线路300或30F发生故障的情况下，制动控制的安全性也得以确保。当然，如以上所提及的在另一种假设下，适当的是，触发警报以将冗余的故障通知车辆驾驶员、并且编程设定各种适当的措施例如以防止车辆随后的重新启动或限制其速度。

除了所有这些之外，可以允许由例如借助于驾驶员所支配的紧急状况按钮产生的紧急控制而形成预先确定的制动信号。这类制动控制由中央单元3考虑在内，更确切地，由安装在中央单元3内的软件考虑在内，并由CAN总线30A发送到每个电机的电子控制模块23。这样即使在制动踏板折断的情况下也可以确保制动上的操作安全性。同样地，这样在三个传感器损坏或者三个制动传感器C1、C2和C3的固定装置损坏的情况下也可以确保制动上的操作安全性。如果只是三个传感器中的一个C1或C2或C3的机械连接或者三个传感器中的一个发生故障，则制动操作安全性毫无疑问如前一段落中所说明的那样可得以保证。但是，在这种情况下例如可以准许行程结束，并且在车辆停止后禁止其再次启动。

图5示出了传感器关联的另一个实施方式以及低压供电的另一个实施方式。第一组包括与第一电源和第二电源中的一个或另一个或者两个直接或间接连接的第一传感器C1，第二组包括第二传感器C2和第三传感器C3。第二和第三传感器C2和C3中的每一个都关联，以便将控制信号传输至两个子系统A和B的一个或多个车轮驱动电子模块23，第二传感器C2和第三传感器C3与第一电源和第二电源中的一个或两个直接或间接连接。

在变化的实施方式中，如果传感器C1与第一电源和第二电源中的单个电源、例如部分43A直接或间接连接，那么第二传感器C2或第三传感器C3中的至少一个必须通过与第一传感器C1的电源不同的电源、例如部分43B供电。

图6示出了传感器关联的第三实施方式以及低压供电的第三实施方式。这时，第一组包括与第一电源和第二电源中的一个或者两个直接或间接连接的第一传感器C1和第二传感器C2，第二组包括关联的第三传感器C3以便将控制信号传输至两个子系统A和B的一个或多个车轮驱动电子模块23，第三传感器C3由第一电源和第二电源中的一个或两个供电。

在所述实施方式中，传感器C1和C2(第一组)与中央单元3物理连接并将模拟信号传输到所述中央单元3，而传感器C3(第二组)与车轮驱动电子模块23连接，所述车轮驱动电子模块23在CAN总线30A上传递从传感器C3中产生到中央单元3的测量值。因此这包括信息标记的经由基于计算机类型的通信路径、经由车轮驱动电子模块23的间接传递。

如果作为第三实施方式的一种变化形式，中央单元3由第一电源和第二电源中的单个电源、例如由到部分43A的连接件供电，并且如果三个传感器C1、C2和C3也由第一电源和第二电源中的单个电源供电，那么第一组的传感器C1和C2中的至少一个必须由与中央单元3的电源相同的电源供电，而第二组的传感器C3必须由与中央单元3的电源不同的电源、在这种情况下由到部分43B的连接件供电。

最后，让我们指出，刚刚已经描述的硬件冗余优选地与软件冗余结合使用，有利地同时结合使用装在中央单元3中和装在车轮驱动电子模块23中的软件。这样，对于车辆制动系统可以全电力地实现高度的安全性。