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STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung für
ein elektrisches Bremssystem, ein elektrisches Bremssystem mit zwei
Bremskreisen für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren
zum Ansteuern eines elektrischen Bremssystems.
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In
Bremssystemen für Kraftfahrzeuge werden kritische Komponenten
und Funktionalitäten redundant ausgelegt, um sicherzustellen,
dass ein Ausfall einzelner Komponenten nicht zum Ausfall des Gesamtsystems und
somit zum Verlust der Bremsleistung führt. So ist beispielsweise
aus der
DE 103 57
373 A1 ein elektronisches Bremssystem für ein
Fahrzeug bekannt, das mindestens zwei Bremskreise und einem Zentralsteuergerät
für alle Bremskreise aufweist. Jedem der Bremskreise ist
eine Bremskreissteuerung zugeordnet. Bei Ausfall des Zentralsteuergerätes
kann eine Bremskreissteuerung autark vom Zentralsteuergerät
die Ansteuerung eines Bremskreises wahrnehmen. Hierzu sind an einem
Bremspedal oder anderem Bremsanforderungsaufnahmegerät
zwei autonome Aufnahmemittel vorgesehen, von denen eines mit dem
Zentralsteuergerät und das andere mit der autarken Bremskreissteuerung
verbunden ist.
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Bei
einer derartigen redundanten Ausführung von Aufnahmemitteln
an einem Bremsanforderungsaufnahmegerät, wie z. B. doppelt
vorgesehenen Pedalwegsensoren oder doppelt vorgesehenen Bremslichtschaltern
an einem Bremspedal, besteht jedoch kein Schutz gegen sogenannte
Common-Mode-Fehler, bei denen redundant ausgelegte Bauelemente von
gleichartigen Ausfällen betroffen werden. Das Risiko solcher
Ausfälle ist insbesondere dadurch erhöht, dass
die gemeinsame Kopplung der redundant ausgelegten Aufnahmemittel an
das Bremsanforderungsaufnahmegerät und die dadurch bedingte
räumliche Nähe der Aufnahmemittel zueinander das
gleichzeitige Auftreten von Fehlern begünstigen, die auf
eine gemeinsame Ursache zurückgehen (sogenannte Common-Cause-Fehler).
Es besteht daher Bedarf für weitere Maßnahmen,
die die Verfügbarkeit und/oder Sicherheit des Bremssystems
erhöhen.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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Demgemäß vorgesehen
ist eine Ansteuervorrichtung für ein elektrisches Bremssystem,
wobei die Ansteuervorrichtung umfasst:
ein erstes Schaltelement,
das bei Betätigung einen an einer ersten Signalleitung
anliegenden ersten Signalpegel um eine erste Pegeldifferenz verändert,
ein
zweites Schaltelement das bei Betätigung einen an einer
zweiten Signalleitung anliegenden zweiten Signalpegel um eine zweite
Pegeldifferenz verändert, die ein zur ersten Pegeldifferenz
umgekehrtes Vorzeichen aufweist,
ein Betätigungselement,
das das erste und das zweite Schaltelement betätigt,
einen
Funktionsaktivierer, der eine Funktion des Bremssystems aktiviert,
wenn an der ersten Signalleitung der um die erste Pegeldifferenz
veränderte erste Signalpegel oder an der zweiten Signalleitung
der um die zweite Pegeldifferenz veränderte zweite Signalpegel
anliegt, und
eine Plausibilitätswarneinrichtung, die
basierend auf den an der ersten und zweiten Signalleitung anliegenden Signalpegeln
ein Plausibilitätswarnsignal ausgibt.
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Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
besteht darin, dass sie ermöglicht, bei hoher Verfügbarkeit
der betreffenden Funktion des Bremssystems durch redundante Auslegung
der Schaltelemente im Betrieb auftretende Fehler mit verbesserter
Zuverlässigkeit zu erkennen und damit die Sicherheit des Bremssystems
und des gesamten Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Bei der genannten
Funktion des Bremssystems kann es sich z. B. um die Fahrtbremse
des Kraftfahrzeugs, die Bremslichtanlage, eine elektrische Parkbremse oder
eine Rückrollsperre handeln, wobei das Betätigungselement,
mit dem der Fahrer die Funktion anfordert, entsprechend als Bremspedal
oder -hebel, Taster, Wippschalter oder ähnliches ausgebildet
sein kann.
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Da
das erste und zweite Schaltelement bei Betätigung des Betätigungselements
den an der ersten bzw. an der zweiten Signalleitung anliegenden
jeweiligen Signalpegel gegenläufig verändern,
kann durch die Plausibilitätswarneinrichtung ein Common-Mode-Fehler
beider Schaltelemente und/oder beider Signalleitungen, bei dem eine
gleichläufige Veränderung des ersten und zweiten
Signalpegels auftritt, zuverlässig erkannt und das Plausibilitätswarnsignal
ausgegeben werden. Das derart mit erhöhter Zuverlässigkeit
ausgegebene Plausibilitätswarnsignal ermöglicht
wiederum, z. B. den Fahrer durch eine Warnlampe o. ä. aufzufordern,
das Bremssystem reparieren zu lassen, oder/und geeignete Sofortmaßnahmen
wie das Aktivieren von Ersatzsystemen auszulösen, und damit
die Verfügbarkeit des Bremssystems zu erhöhen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist mindestens das erste oder das zweite
Schaltelement als Schließkontakt-Schaltelement ausgebildet.
Dies bewirkt, dass im Ruhezustand bei unbetätigtem Beta tigungselement
der Kontakt geöffnet ist, so dass kein elektrischer Strom über
den Schalter fließt. Damit wird der Energieverbrauch der
Ansteuereinrichtung insbesondere im Parkierzustand des Kraftfahrzeugs,
bei abgeschaltetem Motor, vorteilhaft reduziert.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist der um die erste Pegeldifferenz veränderte
erste Signalpegel wesentlich gleich dem zweiten Signalpegel, und
der um die zweite Pegeldifferenz veränderte zweite Signalpegel
wesentlich gleich dem ersten Signalpegel. Dies hat den Vorteil,
besonders kostengünstig ausführbar zu sein, da
nur zwei unterschiedliche Signalpegel erzeugt und verarbeitet zu
werden brauchen, so dass die Verwendung gleichartiger Bauelemente
und Auswerteschaltungen ermöglicht wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist die Plausibilitätswarneinrichtung
dazu ausgebildet, das Plausibilitätswarnsignal auszugeben,
wenn an der ersten Signalleitung der erste Signalpegel und an der
zweiten Signalleitung der um die zweite Pegeldifferenz veränderte
zweite Signalpegel anliegt. Dies ermöglicht vorteilhaft,
einen unplausiblen Zustand wie z. B. eine Beschädigung
des ersten Schaltelements zu erkennen, wenn die Schaltelemente derart
an das Betätigungselement gekoppelt sind, dass sie im fehlerfreien
Betrieb der Ansteuervorrichtung stets gleichläufig betätigt
werden, oder derart, dass im fehlerfreien Betrieb das zweite Schaltelement
nur im betätigten Zustand des ersten Schaltelements betätigt
wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist das Betätigungselement entlang
einem Betätigungsweg bewegbar, wobei es ab einem ersten
Punkt des Betätigungswegs das erste Schaltelement und ab
einem zweiten Punkt des Betätigungswegs das erste und zweite
Schaltelement betätigt. Beispielsweise ist das Betätigungselement
als ein durch den Fahrer entlang einem Pedalweg bewegbares Bremspedal
ausgebildet. Dies ermöglicht der Plausibilitätswarneinrichtung,
einen Zustand, in dem das zweite Schaltelement allein betätigt erscheint,
zuverlässig als Fehler zu erkennen, da dieser Zustand im
fehlerfreien Betrieb auch dann nicht auftritt, wenn der erste und/oder
zweite Punkt entlang dem Betätigungsweg nur innerhalb vorbestimmter
Toleranzgrenzen festliegen.
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Vorzugsweise
sind dabei weiterhin ein oder mehrere Wegsensoren vorgesehen, die
jeweils ein Wegsignal ausgeben, das einer Position des Betätigungselements
auf dem Betätigungsweg äquivalent ist. Dabei ist
der Funktionsaktivierer dazu ausgebildet, die Funktion des Bremssystems
nur dann zu aktivieren, wenn zusätzlich das Wegsignal eines
der Wegsensoren einen Pegel aufweist, der äquivalent zu
einer Bewegung des Betätigungselements bis mindestens an
eine vorgegebenen Schwellwertposition auf dem Betätigungsweg
ist, oder wenn sowohl an der ersten Signalleitung der um die erste
Pegeldifferenz veränderte erste Signalpegel als auch an
der zweiten Signalleitung der um die zweite Pegeldifferenz veränderte
zweite Signalpegel anliegt. Dies bewirkt eine besonders hohe Verfügbarkeit,
da bei Ausfall eines der Schaltelemente zum Ersatz der von diesem
bereitgestellten Information eine aus dem Wegsignal des Wegsensors
abgeleitete Information herangezogen wird. Der Funktionsaktivierer
trifft eine Mehrheitsentscheidung über die von den Schaltelementen
und den Wegsensoren bereitgestellten Informationen.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Weiterbildung ist mindestens ein weiteres Schaltelement
vorgesehen, das durch das Betätigungselement betätigt
wird. Dabei ist der Funktionsaktivierer dazu ausgebildet, die Funktion
des Bremssystems nur dann zu aktivieren, wenn zusätzlich
eines der weiteren Schaltelemente betätigt ist, oder wenn
sowohl an der ersten Signalleitung der um die erste Pegeldifferenz
veränderte erste Signalpegel als auch an der zweiten Signalleitung
der um die zweite Pegeldifferenz veränderte zweite Signalpegel anliegen.
Dies bewirkt ebenfalls eine besonders hohe Verfügbarkeit,
da bei Ausfall eines der Schaltelemente zum Ersatz der von diesem
bereitgestellten Information eine von dem weiteren Schaltelement
bereitgestellte Information herangezogen wird. Der Funktionsaktivierer
trifft eine Mehrheitsentscheidung über die von den Schaltelementen
bereitgestellten Informationen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung ist weiterhin ein Funktionsdeaktivierer
vorgesehen, der bei Ausgabe des Plausibilitätswarnsignals
die Funktion des Bremssystems deaktiviert. Dies ermöglicht
vorteilhaft, eine für das Kraftfahrzeug nicht zwingend
notwendige Funktion des Bremssystems wie z. B. eine Rückrollsperre,
bei Auftreten eines Fehlers zu deaktivieren und so mögliche
Beeinträchtigungen durch eine fehlerhaft arbeitende Funktion
zu vermeiden.
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Unter
einem weiteren Gesichtspunkt schafft die Erfindung ein elektrisches
Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einer der vorstehend
dargestellten Ansteuervorrichtungen und zwei Bremskreisen, wobei
das erste und zweite Schaltelement unterschiedlichen der Bremskreise
angehören. Dies hat den besonderen Vorteil, dass die Funktion
auch bei Komplettausfall eines der Bremskreise noch verfügbar
bleibt, da jeder der Bremskreise über eines der Schaltelemente
verfügt.
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ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigen dabei:
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1 eine
schematische Darstellung eines Bremssystems mit einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform einer Ansteuervorrichtung;
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2A–B
jeweils einen Funktionsgrafen, der einen Funktionsverlauf eines
betätigungswegabhängigen Signals in der Ausführungsform
aus 1 darstellen; und
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3 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform eines Bremssystems.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In
allen Figuren der Zeichnungen sind gleiche bzw. funktionsgleiche
Elemente – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit
gleichen Bezugszeichen versehen worden.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug,
mit einer Ansteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Das Kraftfahrzeug weist beispielsweise vier Räder auf,
von denen der Übersichtlichkeit halber hier nur ein einziges
Rad R11 gezeigt ist. An dem gezeigten Rad R11 ist ein Radbremsaktor
RA11 angeordnet, welcher auf das dazugehörige Rad R11 mittels
Bremszangen oder dergleichen eine einstellbare Bremskraft ausüben
kann. Die Kraftübertragung auf die Bremszangen kann z.
B. auf mechanischem oder hydraulischem Weg erfolgen. Der Radbremsaktor
RA11 wird von einem dazugehörigen Radbremsaktor-Steuergerät
ACU11 angesteuert, das den Elektronikumfang beinhaltet, der für
den sicheren Betrieb der Radbremsaktors RA11 notwendig ist. Das
Bremssystem umfasst weiterhin eine Bremslichtanlage L1 mit z. B.
zwei oder drei Bremslichtern, von denen der Übersichtlichkeit
halber hier stellvertretend nur ein einzelnes Bremslicht L1 gezeigt
ist. Sowohl der Radbremsaktor RA11 mit zugehörigem Radbremsaktor-Steuergerät
ACU11 als auch die Bremslichtanlage L1 stellen als Bestandteile
des Bremssystems jeweils unterschiedliche Funktionen des Bremssystems
bereit.
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Die
Ansteuervorrichtung des Bremssystems weist ein zentrales Steuergerät
SCU1 auf. Das Radbremsaktor-Steuergerät ACU11 ist über
einen Datenbus AB1 mit dem zentralen Steuergerät SCU1 verbunden. Der
Datenbus AB1 kann als CAN-, LIN- oder FlexRay-Bus oder dergleichen
ausgelegt werden. Die Bremslichtanlage L1 ist ebenfalls mit dem
zentralen Steuergerät SCU1 verbunden, z. B. über
einen ähnlichen Datenbus oder einfache Versorgungsleitungen.
Das zentrale Steuergerät SCU1 umfasst einen Funktionsaktivierer 112 zum
Aktivieren der Bremsfunktion ACU11 und der Bremslicht-Funktion L1
des Bremssystems. Der Funktionsaktivierer 112 kann sowohl
Hardware- als auch Software-Elemente umfassen, die auf einem nicht
gezeigten Prozessor des zentralen Steuergeräts SCU1 ausgeführt
werden.
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Ferner
weist die Ansteuervorrichtung ein Bremspedal 108 als Betätigungselement 108 auf,
das dazu ausgebildet ist, vom Fahrer des Kraftfahrzeugs mit dem
Fuß betätigt und dabei entlang einem Betätigungsweg 114 bewegt
zu werden, um sowohl die Radbrems-Funktion ACU11 als auch die Bremslicht-Funktion
L1 des Bremssystems anzufordern. Das Bremspedal 108 ist
an einem Aufhängungspunkt 126 drehbar gelagert,
um den es bei der Betätigung durch den Fahrer rotiert.
Das Bremspedal 108 ist über eine mechanische Kopplung 128 mit
zwei Pedalwegsensoren 122, 124 verbunden, die
im Betrieb der Ansteuervorrichtung eine Position des Bremspedals 108 entlang
dem Betätigungsweg 114 ermitteln und jeweils ein
der Position äquivalentes Signal an das zentrale Steuergerät
SCU1 abgeben. Die Kopplung 128 ist hierbei rein beispielhaft
mechanisch dargestellt, kann aber auch z. B. auf magnetische, hydraulische,
pneumatische, optische Weise implementiert sein. Die Pedalwegsensoren 122, 124 selbst
können z. B. als Potentiometer, Hall-Sensoren, magnetoresistive
Sensoren oder Tauchspulen ausgeführt sein, die entweder
unmittelbar den Betätigungsweg 114 oder eine zu
ihm äquivalente Größe wie den Auslenkungswinkel
des Pedals oder die Betätigungskraft ermitteln. Vorzugsweise sind
die Pedalwegsensoren 122, 124 in verschiedenen
Technologien ausgeführt, um zu vermeiden, dass beide Sensoren 122, 124 durch
Common-Mode- oder Common-Cause-Fehler gleichzeitig unwirksam werden.
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Die
Ansteuervorrichtung weist weiterhin ein erstes 100 und
ein zweites 102 Schaltelement auf, die über entsprechende
Kopplungen 130, 132 mit dem Bremspedal 108 derart
verbunden sind, dass das erste Schaltelement 100 betätigt
wird, wenn das Bremspedal 108 sich an einer ersten Position 116 auf
dem Betätigungsweg 114 befindet, und das zweite
Schaltelement 102 betätigt wird, wenn das Bremspedal 108 sich
an einer zweiten Position 118 auf dem Betätigungsweg 114 befindet.
Die erste Position 116 liegt auf dem Betätigungsweg 114 vor
der zweiten Position 118, wird also bei Betätigung
des Bremspedals vor der zweiten Position 118 erreicht.
Damit ist bei ordnungsgemäßem, störungsfreiem
Funktionieren der Ansteuervorrichtung ausgeschlossen, dass nur das
zweite Schaltelement 102, nicht aber das erste Schaltelement 100 betätigt
wird.
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Wie
im Fall der Kopplung 128 der Pedalwegsensoren 122, 124 sind
die Kopplungen 130, 132 der Schaltelemente rein
beispielhaft mechanisch dargestellt, können aber auch auf
z. B. magnetische, hydraulische, pneumatische oder optische Weise
implementiert sein. Dabei können die Schaltelemente 100, 102 kostengünstig
mit den Pedalwegsensoren 122, 124 verbunden sein,
z. B. indem das Bremspedal 108 einen Dauermagneten bewegt,
dessen Magnetfeld sowohl einen als Hall-Winkelsensor implementierten
Pedalwegsensor 122 als auch ein als Reed-Kontakt implementiertes
Schaltelement 100 betätigt.
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Beide
Schaltelemente 100, 102 sind als Schließkontakte
ausgebildet, die jeweils zwischen zwei Widerständen 136, 138 bzw. 140, 142 angeordnet
sind. Dabei ist jeweils das freie Ende des einen Widerstands 138, 142 mit
einem Massepotenzial 144 und das freie Ende des anderen
Widerstands mit einem Betriebsspannungspotenzial 146 verbunden.
Im geschlossenen Zustand der Schließkontakte 100, 102 bildet
jedes der Widerstandspaare 136, 138 bzw. 140, 142 somit
einen Spannungsteiler. Die Werte der Widerstände 140, 142 sind
derart festgelegt, dass sich bei geschlossenem zweiten Schaltelement 102 zwischen
den Widerständen 140, 142 ein vorbestimmter
erster Signalpegel einstellt. Die Werte der Widerstände 136, 138 sind
derart festgelegt, dass sich bei geschlossenem ersten Schaltelement 100 zwischen
den Widerständen 136, 138 ein vorbestimmter
zweiter Signalpegel einstellt, der höher ist als der erste
Signalpegel, d. h. weiter vom Massepotenzial 144 liegt
als der erste Signalpegel.
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Das
erste Schaltelement 100 ist an seinem einen Ende, das der
Widerstand 138 mit dem Massepotenzial 144 verbindet, über
eine erste Signalleitung 104 mit dem zentralen Steuergerät
SCU1 verbunden. Bei geschlossenem Schließkontakt übermittelt
die erste Signalleitung 104 daher dem zentralen Steuergerät
SCU1 den zweiten, höheren der Signalpegel. Bei geöffnetem
ersten Schaltelement 100 übermittelt die erste
Signalleitung 104 dagegen dem zentralen Steuergerät
SCU1 einen niedrigeren Signalpegel, der bei hoher Eingangsimpedanz
des zentralen Steuergeräts SCU1 nahe am Massepotenzial 144 liegt.
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Das
zweite Schaltelement 102 ist an dem Ende, das der Widerstand 140 mit
dem Betriebspotenzial 146 verbindet, über eine
zweite Signalleitung 106 mit dem zentralen Steuergerät
SCU1 verbunden. Bei geschlossenem Schließkontakt übermittelt
die zweite Signalleitung 106 daher dem zentralen Steuergerät
SCU1 den ersten, niedrigeren der Signalpegel. Bei geöffnetem
zweiten Schaltelement 102 übermittelt die zweite
Signalleitung 106 dagegen dem zentralen Steuergerät
SCU1 einen höheren Signalpegel, der bei hoher Eingangsimpedanz
des zentralen Steuergeräts SCU1 nahe am Betriebspotenzial 146 liegt.
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Der
Funktionsaktivierer 112 des zentralen Steuergeräts
SCU1 ist dazu ausgebildet, die Bremslicht-Funktion L1 des Bremssystems
zu aktivieren, wenn an der ersten Signalleitung 104 der
höhere, zweite Signalpegel oder an der zweiten Signalleitung 106 der
niedrigere, erste Signalpegel anliegt, d. h. dann, wenn wenigstens
eine der Signalleitungen 104, 106 anzeigt, dass
das zugehörige Schaltelement 100, 102 geschlossen
wurde. Hierdurch bleibt die Bremslicht-Funktion L1 verfügbar,
auch wenn an einem der Schaltelemente 100, 102 oder
an einer der Signalleitungen 104, 106 ein Fehler
auftritt.
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Das
zentrale Steuergerät SCU1 weist weiterhin eine Plausibilitätswarneinrichtung 110 auf,
die ebenso wie der Funktionsaktivierer 112 Hardware- und/oder
Softwarebestandteile umfassen kann und dazu ausgebildet ist, basierend
auf den an der ersten 104 und zweiten 106 Signalleitung
anliegenden Signalpegeln über eine geeignete Ausgabevorrichtung 120 ein
Warnsignal auszugeben, wenn die Signalpegel keiner plausiblen, d.
h. im fehlerfreien Betrieb möglichen Signalpegelkombination
entsprechen.
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Anhand
der 2A bis 2D, die
die Veränderung der durch die Pedalwegsensoren 122, 124 und die
Schaltelemente 100, 102 abgegebenen Signale in
Abhängigkeit von der Position des Bremspedals 108 auf dem
Betätigungsweg 114 beispielhaft angeben, soll
die Funktionsweise der in 1 dargestellten
Ansteuervorrichtung näher erläutert werden.
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2A zeigt
beispielhaft den Verlauf des vom ersten Pedalwegsensor 122 an
das zentrale Steuergerät SCU1 abgegebene Signals 208,
aufgetragen entlang der vertikalen Spannungsachse 218,
in Abhängigkeit von der Position des Bremspedals 108 auf
dem Betätigungsweg 114, aufgetragen entlang der
horizontalen Achse als eine Entfernung von der Position des unbetätigten
Bremspedals 108. Das Signal 208 steigt von einem
Spannungswert von 0 V mit fortschreitender Betätigung des
Bremspedals bis auf einen Maximalwert 204 von z. B. 5 V,
zeigt also eine monoton steigende Abhängigkeit von der
Position.
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2B zeigt
beispielhaft den Verlauf des vom zweiten Pedalwegsensor 124 an
das zentrale Steuergerät SCU1 abgegebenen Signals 210,
aufgetragen entlang der vertikalen Spannungsachse 218,
in Abhängigkeit von der Position des Bremspedals 108 auf
dem Betätigungsweg 114, aufgetragen entlang der
horizontalen Achse als eine Entfernung von der Position des unbetätigten
Bremspedals 108. Das Signal 210 fällt
von einem maximalen Spannungswert 206 von z. B. 5 V mit
fortschreitender Betätigung des Bremspedals 108 bis auf
einen Minimalwert von 0 V, zeigt also eine monoton fallende Abhängigkeit
von der Position.
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2C zeigt
den Verlauf des vom ersten Schaltelement 100 an das zentrale
Steuergerät SCU1 abgegebenen Signals, das sich bis zur
ersten Position 116 auf dem ersten, niedrigeren Signalpegel 200 befindet und
bei Erreichen der ersten Position 116 sprungartig um eine
erste Pegeldifferenz 212 auf den zweiten, höheren
Signalpegel 202 ansteigt.
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2D zeigt
den Verlauf des vom zweiten Schaltelement 102 an das zentrale
Steuergerät SCU1 abgegebenen Signals, das sich bis zur
zweiten Position 118 auf dem zweiten, höheren
Signalpegel 202 befindet und bei Erreichen der zweiten
Position 118 sprungartig um eine zweite Pegeldifferenz 214,
die der ersten Pegeldifferenz 212 genau entgegengesetzt
ist, auf den ersten, niedrigeren Signalpegel 200 abfällt.
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3 zeigt
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform eines Bremssystems mit zwei Bremskreisen 304, 306.
Der erste Bremskreis 304 umfasst ein erstes Systemsteuergerät SCU1,
das über einen ersten Bremskreis-Datenbus AB1 mit einem
Radbremsaktor-Steuergerät ACU11 für ein linkes
Vorderrad und einem Radbremsaktor-Steuergerät ACU12 für
ein rechtes Hinterrad verbunden ist, um für die genannten
Räder eine reguläre Bremsfunktion während
der Fahrt, eine Parkbremsfunktion und eine Rückrollsperre
zu steuern. Der zweite Bremskreis 306 umfasst ein zweites
Systemsteuergerät SCU2, das über einen zweiten
Bremskreis-Datenbus AB2 mit einem Radbremsaktor-Steuergerät
ACU21 für ein rechtes Vorderrad und einem Radbremsaktor-Steuergerät
ACU22 für ein linkes Hinterrad verbunden ist, um für
die genannten Räder die Fahrbremsfunktion, die Parkbremsfunktion
und die Rückrollsperrenfunktion zu steuern.
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Das
Bremssystem weist zum Anfordern der Fahrbremsfunktion eine Fahrbremsanforderungseinheit 324 mit
einem vom Fahrzeugführer zu betätigenden Bremspedal 108,
zum Anfordern der Parkbremsfunktion eine Parkbremsanforderungseinheit 328 mit
einem vom Fahrzeugführer zu betätigenden Wippschalter 302 und
zum Anfordern der Rückrollsperrenfunktion eine Rückrollsperrenanforderungseinheit 326 mit
einem vom Fahrzeugführer zu betätigenden Taster 300 auf.
Die Anforderungseinheiten 324, 326, 328 sind
jeweils zur Übermittlung von Funktionsanforderungssignalen
mit beiden Systemsteuergeräten SCU1, SCU2 verbunden. Jedes
der Systemsteuergeräte SCU1, SCU2 weist einen Funktionsaktivierer 112 auf,
der in Abhängigkeit von den übermittelten Anforderungssignalen
die zugehörige Funktion entsprechend der Anforderung des
Fahrzeugführers aktiviert.
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Jedes
der Systemsteuergeräte SCU1, SCU2 weist eine Plausibilitätswarneinrichtung 110 auf,
die die übermittelten Anforderungssignale auf Plausibilität überprüft
und bei einer Signalkombination, die unplausibel, d. h. im störungsfreien
Betrieb nicht zu erwarten ist, ein Warnsignal ausgibt. Zur Ausgabe
des Warnsignals sind das erste Systemsteuergerät SCU1 mit
einer ersten Warnleuchte 334, und das zweite Systemsteuergerät SCU2
mit einer zweiten Warnleuchte 336 im Armaturenbrett des
Fahrzeugs verbunden. Beide Warnleuchten sind z. B. so gestaltet,
dass sie eine für den Fahrzeugführer am Armaturenbrett
sichtbare Warnfläche gemeinsam erleuchten.
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Zwei
zentrale Datenbusse CB1, CB2 stellen redundante Kommunikationswege
zwischen den Systemsteuergeräten SCU1, SCU2 bereit. Ein
erster CB1 der zentralen Datenbusse CB1, CB2 ist weiterhin mit einem Armaturenbrett-Steuergerät
CSG zur Textanzeige am Armaturenbrett, einem Fahrerassistenzsystem
ESP und einem Motor-Steuergerät MSG verbunden. Elektrische
Schutzelemente EPE an Verbindungsstellen der Systemsteuergeräte
SCU1, SCU2 mit den zentralen Datenbussen CB1, CB2 schützen
die Systemsteuergeräte SCU1, SCU2 vor unerwünschter
Beeinflussung durch die jeweils anderen Teilnehmer des betreffenden
Datenbusses.
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Die
Fahrbremsanforderungseinheit 102 umfasst ein Bremspedal 108 als
Betätigungselement 108, vier mit dem Bremspedal 108 gekoppelte
Pedalsensoren 122–125, die ein kontinuierliches,
vom Grad der Betätigung des Bremspedals abhängiges
Signal abgeben, und zwei mit dem Bremspedal 108 gekoppelte
Schaltelemente 100, 102, die ein Schwellwertsignal
abgeben. Der Übersichtlichkeit halber ist die mechanische
Kopplung zwischen dem Betätigungselement 108,
den Sensoren 122–125 und den Schaltelementen 100, 102 implizit
durch einen diese Elemente 100, 102, 108, 122–125 umgebenden
Rahmen dargestellt. Zwei 122, 124 der Pedalsensoren
und ein erstes 100 der Schaltelemente sind dem ersten Bremskreis 304,
die beiden anderen Pedalsensoren 123, 125 und
das zweite Schaltelement 102 dem zweiten Bremskreis 306.
zugeordnet.
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Wie
in der Ausführungsform von 1 weisen
das erste 100 und zweite 102 Schaltelement jeweils einen
Schließkontakt auf, der bei Betätigung einen aus
zwei Widerständen 136, 138 bzw. 140, 142 gebildeten Spannungsteiler
zwischen einem Betriebspotenzial 146 bzw. 147 des
jeweiligen Bremskreises und einem Massepotenzial 140 schaltet.
Wie in der Ausführungsform von 1 sind jeweilige
Signalleitungen 104, 106, die die Schaltelemente 100, 102 mit
den Systemsteuergeräten SCU1, SCU2 verbinden, an unterschiedliche Enden
der Schaltelemente 100, 102 angeschlossen, so
dass im unbetätigten Zustand des Bremspedals 108 das
erste Schaltelement 100 einen niedrigen Signalpegel und
das zweite Schaltelement 102 einen hohen Signalpegel an
das zugehörige Systemsteuergerät SCU1 bzw. SCU2 übermittelt.
Die Widerstände 136, 138 bzw. 140, 142 sind
derart gewählt, dass im betätigten Zustand des
Bremspedals 108 das erste Schaltelement 100 einen
hohen Signalpegel und das zweite Schaltelement 102 einen
niedrigen Signalpegel an das zugehörige Systemsteuergerät
SCU1 bzw. SCU2 übermittelt.
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Im
Betrieb des Bremssystems tauschen die beiden Systemsteuergeräte
SCU1, SCU2 die mittels der ihnen jeweils zugeordneten Pedalsensoren 122, 124 bzw. 123, 125 ermittelten
Daten zur aktuellen Pedalstellung sowie die über die Datenleitungen 104 bzw. 106 jeweils
erhaltenen Schwellwertsignale der Schaltelemente 100 bzw. 102 aus.
Die Plausibilitätsüberwachungseinrichtungen 110 jedes
Systemsteuergeräts SCU1, SCU2 überprüfen
laufend alle sechs Signale auf Plausibilität und geben über
die jeweils angeschlossene Warnleuchte 334 bzw. 336 ein
Warnsignal aus, sobald eine nicht plausible Signalkombination detektiert
wird. Zeigen die sechs übermittelten Signale oder die bei
einem teilweisen Ausfall noch empfangenen Signale einem Funktionsaktivierer 112 eines
der Systemsteuergeräte SCU1, SCU2 unterschiedliche Pedalstellungen
an, so aktiviert der betreffende Funktionsaktivierer 112 die
Fahrbremsfunktion entsprechend einer Mehrheitsentscheidung über
die empfangenen Signale.
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Die
Parkbremsanforderungseinheit 328 weist einen Parkbremsschalter 302 zum
wahlweisen Aktivieren und Deaktivieren einer Parkbremsfunktion des
Bremssystems auf. Der Parkbremsschalter 302 als Betätigungselement 302 ist
mit vier einzelnen Schaltelementen 309–312 gekoppelt,
von denen je zwei 311, 312 dem ersten Bremskreis 304 und
zwei 309, 310 dem zweiten Bremskreis 306 zugeordnet
sind. Der Übersichtlichkeit halber ist die mechanische
Kopplung zwischen dem Betätigungselement 302 und
den einzelnen Schaltelementen 309–312 implizit
durch einen diese Elemente 302, 309–312 umgebenden
Rahmen dargestellt.
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Der
Parkbremsschalter
302 ist dazu ausgebildet, zum Aktivieren
der Parkbrems-Funktion gezogen
320 und zum Deaktivieren
der Parkbrems-Funktion gedrückt
322 zu werden,
wobei er jeweils selbsttätig in eine Neutralstellung zurückkehrt.
Dabei übermittelt er die folgenden Signale an die jeweiligen
zentralen Steuergeräte SCU1, SCU2 der Bremskreise
304,
306,
die diese einer Plausibilitätsüberprüfung
unterziehen.
| | Erster Bremskreis 304 | Zweiter
Bremskreis 306 |
| Schaltelement | 311 | 312 | 309 | 310 |
| Neutralstellung | 12
V | 0
V | 12
V | 0
V |
| Gedrückt | 8
V | 4
V | 8
V | 4
V |
| Gezogen | 4
V | 8
V | 4
V | 8
V |
-
In
der Neutralstellung des Parkbremsschalters sind sämtliche
Schließkontakte der Schaltelemente 309–312 unterbrochen,
so dass bei einer hohen Eingangsimpedanz der Steuergeräte
SCU1, SCU2 kein oder nahezu keine elektrische Leistung aus dem Bordnetz 146, 147 des
jeweiligen Bremskreises entnommen wird, wenn das Fahrzeug z. B.
mit ausgeschalteter Zündung geparkt ist. Für jeden
der Bremskreise 304, 306 sind die zugeordneten
Schaltelemente 311, 312 bzw. 309, 310 zueinander
komplementär mit dem Betriebspotenzial 146 bzw. 147 und
dem Massepotenzial 144 verschaltet. Dadurch empfängt
jedes der Systemsteuergeräte SCU1, SCU2 einen niedrigen
(0 V) und einen hohen (12 V) Signalpegel in der Neutralstellung
des Parkbremsschalters 302.
-
Im
Betrieb des Bremssystems tauschen die beiden Systemsteuergeräte
SCU1, SCU2 die mittels der ihnen jeweils zugeordneten Schaltelemente 311, 312 bzw. 309, 310 ermittelten
Daten zum aktuellen Betätigungszustand des Parkbremsschalters 302 aus.
Die Plausibilitätsüberwachungseinrichtungen 110 jedes
Systemsteuergeräts SCU1, SCU2 überprüfen
laufend alle vier Signale auf Plausibilität und geben über
die jeweils angeschlossene Warnleuchte 334 bzw. 336 ein
Warnsignal aus, sobald eine nicht plausible Signalkombination detektiert
wird. Zeigen die vier übermittelten Signale oder die bei
einem teilweisen Ausfall noch empfangenen Signale einem Funktionsaktivierer 112 eines
der Systemsteuergeräte SCU1, SCU2 unterschiedliche Pedalstellungen
an, so aktiviert der betreffende Funktionsaktivierer 112 die
Parkbremsfunktion entsprechend einer Mehrheitsentscheidung über
die empfangenen Signale.
-
Die
Rückrollsperrenanforderungseinheit 326 weist einen
Taster 300 zum wahlweisen Aktivieren und Deaktivieren einer
Rückrollsperrenfunktion des Bremssystems auf. Der Taster 300 als
Betätigungselement 300 ist mit zwei einzelnen
Schaltelementen 332, 330 gekoppelt, von denen
je einer 332 dem ersten Bremskreis 304 und einer 330 dem
zweiten Bremskreis 306 zugeordnet ist. Der Übersichtlichkeit
halber ist die mechanische Kopplung zwischen dem Betätigungselement 300 und
den beiden Schaltelementen 332, 330 implizit durch
einen diese Elemente 300, 332, 330 umgebenden
Rahmen dargestellt. Die beiden Schaltelemente 332, 330 sind
in der gleichen Weise beschaltet wie die Schwell wertschaltelemente 100, 102 der
Fahrbremsanforderungseinheit 324 oder die Schaltelemente 100, 102 der
Ausführungsform aus 1. Die Signalpegel
der durch jeweils eines der Schaltelemente 332, 330 an
das zugehörige Systemsteuergerät übermittelten
Signale sind daher im betätigten wie im unbetätigten
Zustand des Tasters 300 zueinander komplementär.
Die Ausführung mit Schließkontakten stellt sicher,
dass der Taster 300 im Ruhezustand des Fahrzeugs keinen
Strom aus dem Bremsbordnetz des jeweiligen Bremskreises 304, 306 entnimmt.
-
Die
Rückrollsperrenfunktion ist als so genannte Komfortfunktion
im Gegensatz zur Fahrbrems- und Parkbremsfunktion zum Betrieb des
Fahrzeugs nicht unverzichtbar. Andererseits kann die Rückrollsperrenfunktion
in bestimmten Fahrsituationen hinderlich oder unerwünscht
sein. Die Systemsteuergerate SCU1, SCU2 weisen daher jeweils einen
Funktionsdeaktivierer 314 auf, der die Rückrollsperrenfunktion
im Falle eines Defekts deaktiviert.
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Im
Betrieb des Bremssystems tauschen die beiden Systemsteuergeräte
SCU1, SCU2 die mittels des ihnen jeweils zugeordneten Schaltelements 332 bzw. 330 ermittelten
Daten zum aktuellen Betätigungszustand des Tasters 300 aus.
Die Plausibilitätsüberwachungseinrichtungen 110 jedes
Systemsteuergeräts SCU1, SCU2 überprüfen
laufend beide Signale auf Plausibilität. Sobald eine Plausibilitätsüberwachungseinrichtung 110 eines
Systemsteuergeräts SCU1, SCU2 eine nicht plausible Signalkombination
detektiert, gibt sie über die jeweils angeschlossene Warnleuchte 334 bzw. 336 ein
Warnsignal aus und deaktiviert über den Funktionsdeaktivierer 314 desselben
Systemsteuergeräts SCU1 bzw. SCU2 die Rückrollsperrenfunktion
für den betreffenden Bremskreis 304 bzw. 306.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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