正在加载
正在加载
IPGATE AG · 知识产权组合 B2 · IBS Gen2 – 第 2 部分
第二代集成制动系统（IBS2 – 第二部分）
概述
2015年，IPGATE在短短十二个月内，在五个专利家族（E141、E142、E144、E145、E146）中开发了36项独立发明。
在产品组合A的基础上，特别是基于MUX多路复用工艺（E87）和第一代高动态压力控制系统（HDS 1，E102），这些发明标志着向第二代一体化电液制动系统（IBS2）的重大飞跃。 四大创新支柱定义了这一飞跃：用于软件定义纵向和横向动态控制的高动态 HDS 2 压力控制系统，包括扭矩矢量控制和车轮特定能量回收； 具备运行中连续密封件与阀门诊断功能的自监测制动系统（SMBS）；通过双向进气阀和中央出气阀实现阀门数量的革命性减少，从而显著降低成本、安装空间和重量；以及集成于ECU的传感器解决方案，用于紧凑型、冗余的踏板行程检测。
结构
该产品组合围绕四大支柱构建，共同定义了向第二代一体化电液制动系统迈出的重大飞跃。
随着HDS 2（E141，12项发明）的推出，IPGATE推出了第二代高动态压力控制技术，这是对E102（组合A）中定义的HDS工艺的扩展，实现了全自由度控制。 HDS 1（E102）侧重于利用级联控制结构（通过进气阀控制活塞行程和活塞速度，可为顺序、同时或部分同时控制）进行精细的压力调节，而HDS 2则将控制概念扩展至包括对出气阀的额外时间控制或PWM控制。这一第二自由度首次实现了不同车轮制动器的压力同时增减。 控制架构还扩展至三种供油装置：柱塞式（HDS 2.1）、双作用活塞式（HDS 2.2）和旋转泵式（HDS 2.3）。
E145 和 E146 将控制系统应用于完整的制动系统：E145 采用集成 HDS 2 的浮动活塞 BBW 结构，E146 则采用双作用活塞系统，通过前进和后退行程实现双向压力控制，具备基于模型的 pV 控制功能，并具有 ≥100 bar 的高压泄压能力。 这三个系列共同构成了扭矩矢量控制和自动驾驶软件定义压力架构的基础。36项发明中约有22项属于这一支柱领域。
HDS 扩展的自由度使得阀门数量得以大幅减少。为了将 HDS 2 应用于双作用活塞（DAP），IPGATE 对 DAP 概念进行了重新设计：电磁阀通过精确的容积控制，将一个或两个工作腔内的压力释放至储液罐。E146 仅需双向进气阀，且每个制动回路仅需一个出气阀，出气阀数量减少了 50%。 压力建立与释放仍优先通过封闭制动回路中的进气阀进行，但在特殊情况下或针对特定新功能（高摩擦系数路面的 ABS、转向干预下的制动），某些情况下也可通过出气阀实现，既可采用时间控制，也可通过 PWM 进行精细调节。
E145 还提供了一种解决方案，即通过单个排气阀为制动回路（前轴）的两个车轮制动器释放压力；随后，仅需通过单个排气阀，即可在两个车轮制动器（例如前轴）几乎无需施加任何力的情况下完成压力释放。约3项发明。
研究重点之一是行车过程中的高级系统诊断。与行车前检查不同，SMBS（E142，5项发明）在每次制动操作后，通过三种模式检查阀门和密封件的完整性：BED（约5巴，每次制动操作后）、CSD（10–20巴，静止状态）和PSD（最高100巴，停车状态）。 该系统完全基于软件实现，无需额外硬件，将年故障概率降低至10⁻⁸至10⁻¹⁰。
E145 和 E146 将诊断范围扩展至行驶和停车状态下的 THZ 浮动活塞测试，从而首次实现了对机械故障回退水平的全面监测。约 8 项发明。
E144（3项发明）进一步发展了知识产权组合A中的传感器技术基础。主制动缸与供压装置横向布置的模块化单箱体架构，已成为当今线控制动系统的标准设计原则。 集成于ECU的踏板行程和活塞位置传感器直接安装在控制单元电路板上：采用具有千分之一级精度的齿条齿轮系统及非接触式流道引导方案。踏板和活塞各自独立的测量通道为SAE L4/L5级别提供了冗余保障。
专利家族
每个专利家族针对IBS2系统的不同技术层级，在控制架构、诊断、传感器集成以及系统级执行方面提供了分层保护。
第一支柱 · HDS 2第二代高动态压力控制系统，将HDS 1扩展至全自由度。涵盖柱塞式（HDS 2.1）、双作用活塞式（HDS 2.2）和旋转泵式（HDS 2.3）供料装置。
第四支柱 · 传感器集成于ECU的踏板行程和活塞位置传感器直接安装在控制单元电路板上，通过独立的测量路径为SAE L4/L5级别提供冗余保障。
第三支柱 · 中小型企业三种模式的诊断系统（BED/CSD/PSD）会在每次制动操作后检查阀门和密封件的完整性。该系统完全基于软件，将年故障率降低至10⁻⁸至10⁻¹⁰。
第一支柱与第三支柱配备集成HDS 2的浮动活塞线控制动系统，采用单出口阀方案控制两个车轮的制动，并在行驶和停车期间提供THZ浮动活塞诊断功能。
第一支柱与第二支柱BbW 双作用活塞，具备双向压力控制、基于模型的 pV 控制、≥100 bar 的高压泄压功能，并通过双向进气阀将出气阀数量减少 50%。
一览
| 家族 | 优先权 | 创新 | 累计 | 支柱 | 法域 |
|---|---|---|---|---|---|
| E141 | 2015年3月 | 12 | 12 | 1 · HDS 2 | 欧洲 · 德国 · 美国 · 中国 · 日本 |
| E144 | 2015年3月 | 3 | 15 | 4 · 传感器 | 欧洲 · 德国 · 美国 · 中国 |
| E142 | 2015年4月 | 5 | 20 | 3 · SMBS | 欧洲 · 德国 · 美国 · 中国 |
| E145 | 2015年3月 | 5 | 25 | 1 · HDS 2 / 3 · SMBS | 欧洲 · 德国 · 美国 |
| E146 | 2015年3月 | 11 | 36 | 1 · HDS 2 / 2 · 阀门减速 | 欧洲 · 德国 · 美国 · 中国 · 韩国 |
战略意义
IPGATE 再次率先洞察未来。2015 年开发的诸多概念，尤其是 HDS 2 和 SMBS，如今已成为全球领先一级供应商第二代一体化系统中的关键组件。该产品组合满足了大批量生产产品的核心需求，在这些产品中，成本和可靠性至关重要，且正在为 SAE 3 级至 5 级的自动驾驶做准备。 凭借无缝自诊断功能实现低故障率，在扭矩矢量控制和能量回收方面提供精细调校的压力调节自由度，通过大幅减少阀门数量实现成本效益，以及集成传感器技术以降低成本并提升可靠性。已在最具战略意义的市场获得专利授权：美国、中国、欧洲、日本和德国。
