DE102024108220A1 - Braking system for a motor vehicle with high safety requirements and method for controlling a braking system - Google Patents
Braking system for a motor vehicle with high safety requirements and method for controlling a braking systemInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, welches hohen Sicherheitsanforderungen genügt, sowie eine hierzu geeignete Architektur eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist dabei vorzugsweise ein elektrisch oder teilelektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.
Dazu ist ein Bremssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen, umfassend
zumindest eine elektrische Antriebseinrichtung mit einem elektromotorischen Antrieb zum Antreiben zumindest eines Rades oder der Räder einer Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs,
sowie ferner umfassend zumindest eine Bremseinrichtung, wobei der elektromotorische Antrieb ausgebildet ist, in einem Bremsbetrieb ein Brems-Drehmoment zum Abbremsen zumindest des zugeordneten Rades oder den Rädern der zugeordneten Achse zu bewirken, wobei in dem Bremsbetrieb des elektromotorischen Antriebs zumindest die Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL A eingehalten werden, und
wobei das Bremssystem insgesamt den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D genügt.
The present invention generally relates to a braking system for a motor vehicle that meets high safety requirements, as well as a suitable architecture for a braking system for a motor vehicle. The motor vehicle is preferably an electrically or partially electrically powered motor vehicle.
For this purpose, a braking system, in particular for a motor vehicle, is provided, comprising
at least one electric drive device with an electric motor drive for driving at least one wheel or the wheels of a vehicle axle of the motor vehicle,
and further comprising at least one braking device, wherein the electric motor drive is designed to effect a braking torque for braking at least the associated wheel or the wheels of the associated axle in a braking operation, wherein at least the safety requirements according to ASIL A are met in the braking operation of the electric motor drive, and
The braking system as a whole meets the safety requirements according to ASIL D.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, welches hohen Sicherheitsanforderungen genügt, sowie eine hierzu geeignete Architektur eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist dabei vorzugsweise ein elektrisch oder teilelektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug.The present invention generally relates to a braking system for a motor vehicle that meets high safety requirements, as well as a suitable architecture for a braking system for a motor vehicle. The motor vehicle is preferably an electrically or partially electrically powered motor vehicle.
Als Bremssysteme für moderne Kraftfahrzeuge kommen neben bekannten, rein hydraulisch betätigbaren Radbremsen vermehrt elektrisch betätigbare Radbremsen, auch als elektromechanische Radbremse („EMB“) bezeichnet, zum Einsatz. Diese Radbremsen bieten gegenüber hydraulisch betätigbaren Radbremsen einige Vorteile. So wird kein komplexes Hydrauliksystem mehr benötigt, und eine elektromechanische Radbremse ist auch deutlich platzsparender. Derartige elektromechanische Radbremsen verfügen typischerweise über eine elektrische bzw. elektronische Antriebseinheit, welche mit einem Mechanismus bzw. einem Getriebe zusammenwirkt. Abtriebsseitig kann dann eine Bremseinheit angeordnet sein, welche einen Bremskolben mit einem Reibbelag umfassen kann, der mittels translatorischer Bewegung gegen eine Bremsscheibe oder auch Trommel gepresst werden kann. Hierdurch kann im Betrieb der Radbremse ein Verzögern bewirkt werden. Eine elektromechanische Radbremse ist beispielsweise in dem Dokument
Die zugehörigen Funktionen zur Ansteuerung bzw. Regelung der Aktuatoren sind dabei typischerweise in einer elektronischen Steuerungseinrichtung bzw. einem Bremsensteuergerät hinterlegt. Hier kann beispielsweise ein Kraftregler vorgesehen sein, welcher basierend auf einer vorgegebenen Sollkraft, die einem Fahrerbremswunsch entsprechen oder aus einem übergeordneten Bordrechner zur Verfügung gestellt werden kann, einen Sollwert für die Aktuatorgeschwindigkeit bzw. -drehzahl erzeugen kann, um eine Zuspannkraft auf eine zugeordnete Radbremse aufzubringen. Während elektromechanische Radbremsen bisher weitgehend Funktionen einer Feststell- bzw. Parkbremse übernehmen, sehen aktuelle Ansätze vor, diese auch als Betriebsbremse einzusetzen.The associated functions for controlling or regulating the actuators are typically stored in an electronic control unit or a brake control unit. For example, a force controller can be provided here, which, based on a specified target force, which can correspond to a driver's braking request or be provided by a higher-level on-board computer, can generate a target value for the actuator speed or rpm in order to apply an application force to an assigned wheel brake. While electromechanical wheel brakes have so far largely performed the functions of a parking brake, current approaches also envisage their use as service brakes.
In Verbindung mit einer weiteren Automatisierung des Fahrens im Hinblick auf ein (teil-)autonomes Fahren, etwa Automatisierungsgrad Level 3, Level 4 oder Level 5, kann das Bremsensteuergerät dabei mit weiteren Fahrzeugsystemen zusammenwirken, wobei aber stets die geltenden Sicherheitsanforderungen einzuhalten sind, da die Radbremsen und deren Ansteuerung ein sicherheitsrelevantes System darstellen.In conjunction with further automation of driving with a view to (partially) autonomous driving, such as automation levels 3, 4 or 5, the brake control unit can interact with other vehicle systems, although the applicable safety requirements must always be observed, as the wheel brakes and their control represent a safety-relevant system.
Im Kraftfahrzeugbereich gelten für sicherheitsrelevante Systeme, zu denen auch die Radbremsen gehören, bestimmte Sicherheitslevel, welche auch länderspezifisch sein können und welche entsprechend einzuhalten sind. Hierzu gehören beispielsweise die sog. ASIL-Klassen („ASIL“ = „Automotive Safety Integrity Level“ gemäß
Von daher sind die zu dem Bremssystem gehörenden Funktionen oder Komponenten, also beispielsweise Datenleitungen und Steuergeräte, ausgebildet, um einem Sicherheitslevel ASIL-D zu genügen bzw. die ASIL-D Anforderungen zu erfüllen.Therefore, the functions or components belonging to the braking system, such as data lines and control units, are designed to meet a safety level ASIL-D or to fulfill the ASIL-D requirements.
Hieraus ergeben sich sehr hohe Anforderungen an die zu dem Bremssystem gehörenden Funktionen bzw. die zugehörigen Komponenten. Dabei ist bei dem Zusammenwirken von unterschiedlichen Komponenten und Funktionalitäten die Hard- und Softwarearchitektur von besonderer Bedeutung. Zum Beispiel müssen aufwendige und kostenintensive Microchips auf den Bremsensteuergeräten vorgesehen werden, oder Datenleitungen zum Anschließen des Bremsensteuergerätes redundant ausgebildet werden.This results in very high demands on the functions and components of the braking system. The hardware and software architecture are particularly important for the interaction of different components and functionalities. For example, complex and cost-intensive microchips must be installed on the brake control units, or data lines for connecting the brake control unit must be redundant.
Wünschenswert sind demnach Bremssysteme für Kraftfahrzeugen und Verfahren zur Ansteuerung von Radbremsen von Kraftfahrzeugen, welche den geltenden Bestimmungen und Sicherheitsanforderungen, zum Beispiel den einschlägigen ASIL-Klassen, genügen.What is desirable are braking systems for motor vehicles and methods for controlling wheel brakes of motor vehicles that meet the applicable regulations and safety requirements, for example the relevant ASIL classes.
Wünschenswert ist es dabei aber ebenso, den Aufwand zum Erreichen dieser Sicherheitsanforderungen möglichst gering zu halten und die Nachteile bestehender Systeme zu vermindern oder idealerweise vollständig zu überwinden. Dabei sollen insbesondere auch der Materialaufwand minimiert und der Stromverbrauch verringert werden.However, it is equally desirable to keep the effort required to meet these safety requirements as low as possible and to reduce or, ideally, completely overcome the disadvantages of existing systems. In particular, material costs should be minimized and power consumption reduced.
Dieser Aufgabe haben sich die Erfinder angenommen.The inventors have taken on this task.
Überraschend einfach wird diese Aufgabe durch ein Bremssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, ein derartiges Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved surprisingly simply by a braking system, in particular for a motor vehicle, such a motor vehicle, and a method for operating a braking system according to one of the independent claims. Preferred embodiments and further developments of the invention can be found in the respective subclaims.
Die Erfindung betrifft demnach in einem ersten Aspekt ein Bremssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise zumindest eine elektrische Antriebseinrichtung mit einem elektromotorischen Antrieb zum Antreiben zumindest eines Rades oder der Räder einer Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs umfasst.The invention therefore relates in a first aspect to a braking system, in particular for a motor vehicle, which preferably has at least an electric drive device with an electric motor drive for driving at least one wheel or the wheels of a vehicle axle of the motor vehicle.
Neben voll-elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen sind hierunter im Sinne der Erfindung auch zum Beispiel teil-elektrisch oder hybrid angetriebene Kraftfahrzeuge zu verstehen, also Kraftfahrzeuge, welche neben dem elektrischen Antrieb über eine weitere Antriebseinrichtung verfügen. Als wesentlich für die Erfindung kann dabei angesehen werden, dass das Kraftfahrzeug über zumindest eine elektrische Antriebseinrichtung verfügt, über welche zumindest ein Rad oder die Räder einer Fahrzeugachse angetrieben werden können.In addition to fully electric motor vehicles, this also includes, for example, partially electric or hybrid motor vehicles, i.e., motor vehicles that have an additional drive system in addition to the electric drive. It can be considered essential for the invention that the motor vehicle has at least one electric drive system, via which at least one wheel or the wheels of a vehicle axle can be driven.
Ein Kraftfahrzeug meint im Sinne der Erfindung ein Fahrzeug mit Achsen, wobei wenigstens eine dieser Achsen lenkbar geführte Räder umfassen kann und zudem der Antrieb der Räder wenigstens einer Achse radspezifisch abstimmbar ist.A motor vehicle in the sense of the invention means a vehicle with axles, wherein at least one of these axles can comprise steerable wheels and, in addition, the drive of the wheels of at least one axle can be adjusted to suit the specific wheel.
Das erfindungsgemäße Bremssystem kann ferner zumindest eine Bremseinrichtung aufweisen. Die Bremseinrichtung kann dabei bevorzugt elektromechanische Radbremsen, auch als EMB bezeichnet („EMB“ = Elektromechanische Bremse), umfassen, wobei vorzugsweise die Radbremsen der Räder einer Achse oder sämtliche Radbremsen des Kraftfahrzeuges als elektromechanische bzw. elektrisch ansteuerbare Radbremsen ausgebildet sein können.The braking system according to the invention can further comprise at least one braking device. The braking device can preferably comprise electromechanical wheel brakes, also referred to as electromechanical brakes ("EMB" = electromechanical brake), whereby the wheel brakes of the wheels of one axle or all wheel brakes of the motor vehicle can preferably be designed as electromechanical or electrically controllable wheel brakes.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können zumindest die Räder einer Achse, besonders bevorzugt diejenigen Räder der Achse, welche elektromotorisch durch die zumindest eine elektrische Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs angetrieben werden, derartige elektromechanische Radbremsen umfassen.According to a preferred embodiment of the invention, at least the wheels of an axle, particularly preferably those wheels of the axle which are driven by an electric motor by the at least one electric drive device of the motor vehicle, can comprise such electromechanical wheel brakes.
Die elektromechanischen Radbremsen können als elektromechanische Scheibenbremsen ausgeführt sein, bei denen eine Spannkraft bzw. Zuspannkraft mittels eines Elektromotors, eines Vorschaltgetriebes und/oder eines Rotations-/ Translationsgetriebes erzeugt werden kann. Die Zuspannkraft meint dabei diejenige Kraft, mit der die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe gedrückt werden. Im Betrieb wird hierdurch dann ein entsprechendes Bremsmoment an dem betrachteten Rad erzeugt. Je nach Ausführungsform und Regelungskonzept kann die Ansteuerung derart ausgewählt sein, dass entsprechend dem angeforderten Verzögerungswunsch entweder eine vorgegebene, definierte Spannkraft oder ein vorgegebenes, definiertes Bremsmoment eingestellt wird.The electromechanical wheel brakes can be designed as electromechanical disc brakes, in which a clamping force or application force can be generated by means of an electric motor, a primary gear, and/or a rotation/translation gear. The application force refers to the force with which the brake pads are pressed against the brake disc. During operation, this then generates a corresponding braking torque at the wheel in question. Depending on the design and control concept, the control can be selected such that either a predefined clamping force or a predefined braking torque is set according to the requested deceleration.
Die elektromechanischen Radbremsen können auch als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet sein, bei der die Motor-/Getriebeeinheit ein Spreizmodul betätigt, das mit einer aufgrund der angeforderten Wunschverzögerung vorgegebenen Spreizkraft die Bremsbeläge an die Bremstrommel andrückt und somit ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt. Je nach Ausführungsform und Regelungskonzept kann die Ansteuerung derart ausgebildet sein, dass eine definierte Spreizkraft oder ein definiertes Bremsmoment entsprechend dem Verzögerungswunsch eingestellt wird.The electromechanical wheel brakes can also be designed as electromechanical drum brakes, in which the motor/transmission unit actuates a spreading module that presses the brake pads against the brake drum with a spreading force determined by the desired deceleration, thus generating a corresponding braking torque. Depending on the design and control concept, the control can be configured to set a defined spreading force or braking torque according to the desired deceleration.
Das Bremssystem kann gemäß einer besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als Betriebsbremse ausgebildet sein bzw. die Funktionen einer Betriebsbremse erfüllen. Es ist aber auch möglich, das erfindungsgemäße Bremssystem zusammen mit einer Parkbremse zu verwenden oder eine Parkbremsfunktion in das erfindungsgemäße Bremssystem zu integrieren.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the braking system can be designed as a service brake or fulfill the functions of a service brake. However, it is also possible to use the braking system according to the invention together with a parking brake or to integrate a parking brake function into the braking system according to the invention.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
- - der elektromotorische Antrieb ausgebildet ist, in einem Bremsbetrieb ein Brems-Drehmoment zum Abbremsen zumindest des zugeordneten Rades oder den Rädern der zugeordneten Achse zu bewirken, wobei
- - in dem Bremsbetrieb des elektromotorischen Antriebs zumindest die Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL A eingehalten werden.
- - the electric motor drive is designed to produce a braking torque in a braking operation for braking at least the associated wheel or the wheels of the associated axle, wherein
- - in the braking operation of the electric motor drive, at least the safety requirements according to ASIL A are met.
Ein Bremsbetrieb kann zum einen durch Rekuperation bewirkt werden. Rekuperation meint im Sinne der Erfindung, dass kinetische Energie des Kraftahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs in Bewegung, bedarfsgerecht zurückgewonnen und genutzt werden kann. Hierzu kann eine Rekuperationseinrichtung vorgesehen sein. Diese kann in bekannter Weise durch den elektromotorischen Antrieb der elektrischen Antriebseinrichtung bereitgestellt werden, zum Beispiel durch einen entsprechend ausgebildeten Elektromotor. Im Rekuperationsbetrieb kann dann dieser Elektromotor als Generator betrieben werden, welcher im Rekuperations- bzw. Generatorbetrieb durch die Bremsenergie angetrieben werden kann und somit eine Bremskraft an den zugeordneten Rädern des Kraftfahrzeugs bewirken kann. Die durch den Generatorbetrieb gewonnene elektrische Energie kann beispielsweise in einer Bordbatterie gespeichert werden. Braking can be achieved, on the one hand, through recuperation. In the context of the invention, recuperation means that the kinetic energy of the motor vehicle, in particular of a motor vehicle in motion, can be recovered and used as needed. A recuperation device can be provided for this purpose. This can be provided in a known manner by the electric motor drive of the electric drive device, for example by a suitably designed electric motor. In recuperation mode, this electric motor can then be operated as a generator, which can be driven by the braking energy in recuperation or generator mode and can thus produce a braking force on the associated wheels of the motor vehicle. The electrical energy recovered through generator operation can, for example, be stored in an on-board battery.
Ein Bremsbetrieb kann darüber hinaus im Sinne der Erfindung aber auch insbesondere durch Verwendung der elektrischen Antriebseinrichtung als Bremseinrichtung realisiert werden. Hierbei kann der Elektromotor aktiv bestromt werden, um ein Bremsmoment zu erzeugen. Hierzu können entsprechende Schaltungen vorgesehen sein, welche ein Bestromen des Elektromotors in entgegengesetzter Antriebsrichtung ermöglichen, um ein dem Antrieb gegenläufiges bzw. entgegengesetztes Bremsmoment zu erzeugen.Furthermore, within the meaning of the invention, braking operation can also be realized in particular by using the electric drive device as a braking device. In this case, the electric motor can be actively energized to generate a braking torque. For this purpose, corresponding Circuits must be provided which enable the electric motor to be energised in the opposite drive direction in order to generate a braking torque which is opposite to or opposite to the drive.
Der Elektromotor ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass er in zwei Drehrichtungen ein Drehmoment bewirken kann. Diese Art des Bremsbetriebs kann dann zum Einsatz kommen, wenn der Rekuperationsbetrieb nicht zur Verfügung steht oder nicht ausreicht. Der Strom hierzu kann beispielsweise aus der Bordbatterie stammen. Hierzu kann es günstig sein, wenn die entsprechenden Elektromotoren etwas stärker ausgebildet sind.The electric motor is preferably designed to generate torque in two directions of rotation. This type of braking mode can be used when recuperation is unavailable or insufficient. The power for this can come from the onboard battery, for example. For this purpose, it may be advantageous if the corresponding electric motors are somewhat more powerful.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, diesen Bremsbetrieb des elektromotorischen Antriebs des Kraftfahrzeugs, der, wie auch die Bremseinrichtung selbst, eine Verzögerung der zugeordneten Räder bewirken kann, in die Sicherheitsbetrachtung des Bremssystems mit einzubeziehen.According to the invention, this braking operation of the electric motor drive of the motor vehicle, which, like the braking device itself, can cause a deceleration of the associated wheels, is to be included in the safety assessment of the braking system.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass diese Einbeziehung die ASIL-Betrachtung für das Erfüllen der ASIL-Sicherheitsanforderungen, insbesondere für die Gesamtfunktionalität „Bremsen“, deutlich vereinfachen kann. Die im Rahmen dieser Erfindung beschriebenen Sicherheitsanforderungen beziehen sich dabei auf die Norm ISO 26262, wobei diese Einbeziehung in die Gesamtfunktionalität „Bremsen“ selbstverständlich auch in Zusammenhang mit anderen Normen vorgenommen werden kann.The inventors have discovered that this inclusion can significantly simplify the ASIL assessment for meeting ASIL safety requirements, particularly for the overall "braking" functionality. The safety requirements described in this invention refer to the ISO 26262 standard, although this inclusion in the overall "braking" functionality can, of course, also be applied in conjunction with other standards.
Wenn in die ASIL-Sicherheitsbetrachtungen nicht nur das Bremssystem bzw. die Bremseinrichtung allein, sondern auch die Bremseigenschaft, die die elektrische Antriebseinrichtung zur Verfügung stellen kann, mit einfließt, können durch die Nutzung der verschiedenen Komponenten und Funktionen oder Regelalgorithmen die spezifischen ASIL-Sicherheitsanforderungen an das Bremssystem bzw. die Bremseinrichtungen verringert werden.If the ASIL safety considerations include not only the braking system or braking device alone, but also the braking properties that the electric drive device can provide, the specific ASIL safety requirements for the braking system or braking devices can be reduced by using the various components and functions or control algorithms.
Erfindungsgemäß ist daher höchst vorteilhaft vorgesehen, die durch die elektrische Antriebseinrichtung zur Verfügung gestellten oder eingehaltenen Sicherheitslevel bei der Auslegung der Sicherheitsanforderungen für das Bremssystem bzw. die Bremseinrichtungen zu berücksichtigen. Dabei ist es im Sinne der Erfindung vorgesehen, dass das Gesamtsystem aus elektrischer Antriebseinrichtung und Bremseinrichtung weiterhin die vorgegebenen oder einzuhaltenden Sicherheitsanforderungen oder Normen erfüllt.According to the invention, it is therefore highly advantageous to consider the safety levels provided or maintained by the electric drive device when designing the safety requirements for the braking system or braking devices. In this context, the invention provides that the overall system comprising the electric drive device and braking device continues to meet the specified or to be observed safety requirements or standards.
Das Bremssystem des Kraftfahrzeugs insgesamt kann somit weiterhin beispielsweise den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D genügen, wobei Komponenten, Einrichtungen oder Verfahren, die direkt dem Bremssystem zugeordnet sind, auch für geringere Sicherheitsanforderungen, z.B. ASIL C, ausgelegt sein können, wenn durch den Bremsbetrieb der elektrischen Antriebseinrichtung bereits Sicherheitsanforderungen zum Beispiel gemäß ASIL A eingehalten werden.The braking system of the motor vehicle as a whole can therefore continue to meet the safety requirements according to ASIL D, for example, whereby components, devices or processes that are directly assigned to the braking system can also be designed for lower safety requirements, e.g. ASIL C, if the braking operation of the electric drive device already meets safety requirements, for example according to ASIL A.
Das insgesamte Bremssystem des Kraftfahrzeugs meint im Sinne der Erfindung die für ein Verzögern des Kraftfahrzeuges verfügbaren bzw. nutzbaren Einrichtungen, Komponenten und/oder Funktionen.For the purposes of the invention, the overall braking system of the motor vehicle means the devices, components and/or functions available or usable for decelerating the motor vehicle.
Wenn, wie vorstehend beschrieben, Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL A allgemein erfüllt sind, so kann hiermit auch gemeint sein, dass die Sicherheitsanforderungen einer höheren Einstufung nicht erfüllt sind.If, as described above, safety requirements according to ASIL A are generally met, this may also mean that the safety requirements of a higher classification are not met.
Wenn beschrieben ist, dass in dem Bremsbetrieb des elektromotorischen Antriebs zumindest die Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL A eingehalten werden, kann dies bedeuten, dass die gleichen oder auch andere Sicherheitsanforderungen, also höhere oder geringere, für den Antrieb bzw. Antriebsmodus gelten können. So kann die Auslegung von Funktionen oder Komponenten der elektrischen Antriebseinrichtung, welche nicht in Verbindung mit dem Bremsbetrieb stehen, flexibler gestaltet werden.If it is described that at least the safety requirements according to ASIL A are met during braking operation of the electric motor drive, this may mean that the same or other safety requirements, i.e., higher or lower, may apply to the drive or drive mode. This allows for more flexibility in the design of functions or components of the electric drive system that are not related to braking operation.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, dass im Bremsbetrieb der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere des elektromotorischen Antriebs, durch die elektrische Antriebseinrichtung die Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL A eingehalten werden. Die Bremseinrichtung kann demgemäß ausgelegt sein, den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL C zu genügen. In der Gesamtbetrachtung kann dann das erfindungsgemäße Bremssystem auf diese Weise bzw. durch diese Separierung der ASIL-Klassen weiterhin den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D genügen. Diese Ausgestaltung bietet dabei aber den Vorteil, die Funktionen oder Komponenten, welche der Bremseinrichtung direkt zugeordnet sind, entsprechend einfacher gestalten zu können, da nicht mehr die Kriterien für ASIL D eingehalten werden müssen.A preferred embodiment of the invention can provide that during braking operation of the electric drive device, in particular the electric motor drive, the safety requirements according to ASIL A are met by the electric drive device. The braking device can accordingly be designed to meet the safety requirements according to ASIL C. Overall, the braking system according to the invention can then continue to meet the safety requirements according to ASIL D in this way or through this separation of the ASIL classes. However, this embodiment offers the advantage of being able to design the functions or components directly assigned to the braking device in a correspondingly simpler manner, since the criteria for ASIL D no longer have to be met.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, dass im Bremsbetrieb der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere des elektromotorischen Antriebs, durch die elektrische Antriebseinrichtung zumindest die Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL B eingehalten werden. Die Bremseinrichtung kann demgemäß ausgelegt sein, den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL B zu genügen. In der Gesamtbetrachtung kann dann das erfindungsgemäße Bremssystem auf diese Weise weiterhin den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D genügen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, die Funktionen oder Komponenten, welche der Bremseinrichtung zugeordnet sind, entsprechend einfacher gestalten zu können, da nicht mehr die Kriterien für ASIL D und auch nicht für ASIL C eingehalten werden müssen.A further preferred embodiment of the invention can provide that during braking operation of the electric drive device, in particular the electric motor drive, the electric drive device at least complies with the safety requirements according to ASIL B. The braking device can therefore be designed to meet the safety requirements according to ASIL B. Overall, the braking system according to the invention can then continue to meet the safety requirements according to ASIL D. This design offers the advantage of being able to simplify the design of the functions or components assigned to the braking device, since the criteria for ASIL D and also not for ASIL C must no longer be met.
Eine nochmals weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann vorsehen, dass im Bremsbetrieb der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere des elektromotorischen Antriebs, durch die elektrische Antriebseinrichtung zumindest die Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL C eingehalten werden. Die Bremseinrichtung kann demgemäß ausgelegt sein, den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL A zu genügen. In der Gesamtbetrachtung kann dann das erfindungsgemäße Bremssystem auf diese Weise weiterhin den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D genügen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, die Funktionen oder Komponenten, welche der Bremseinrichtung zugeordnet sind, entsprechend noch einfacher gestalten zu können, da nicht mehr die Kriterien für ASIL D, ASIL C oder ASIL B eingehalten werden müssen.Yet another preferred embodiment of the invention can provide that during braking operation of the electric drive device, in particular the electric motor drive, the electric drive device at least complies with the safety requirements according to ASIL C. The braking device can therefore be designed to meet the safety requirements according to ASIL A. Overall, the braking system according to the invention can then continue to meet the safety requirements according to ASIL D. This embodiment offers the advantage of being able to design the functions or components assigned to the braking device even more simply, since the criteria for ASIL D, ASIL C or ASIL B no longer have to be met.
Eine nochmals weitere Ausführungsform der Erfindung kann auch vorsehen, dass im Bremsbetrieb der elektrischen Antriebseinrichtung, insbesondere des elektromotorischen Antriebs, durch die elektrische Antriebseinrichtung die Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D eingehalten werden. Die Bremseinrichtung kann dann ohne derartige Sicherheitsanforderungen ausgelegt sein. In der Gesamtbetrachtung kann dann das erfindungsgemäße Bremssystem auf diese Weise weiterhin den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D genügen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, die Funktionen oder Komponenten, welche der Bremseinrichtung zugeordnet sind, entsprechend einfacher gestalten zu können, da nicht mehr die Kriterien für ASIL D, ASIL C, ASIL B oder ASIL A eingehalten werden müssen.Yet another embodiment of the invention can also provide that, during braking operation of the electric drive device, in particular the electric motor drive, the safety requirements according to ASIL D are met by the electric drive device. The braking device can then be designed without such safety requirements. Overall, the braking system according to the invention can then continue to meet the safety requirements according to ASIL D. This embodiment offers the advantage of being able to design the functions or components assigned to the braking device in a correspondingly simpler manner, since the criteria for ASIL D, ASIL C, ASIL B, or ASIL A no longer need to be met.
In einem weiteren Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einem Bremssystem nach einem der vorstehend ausgeführten Beispiele.In a further aspect, the present invention also includes a motor vehicle having a braking system according to one of the examples set out above.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch in einem nochmals weiteren Aspekt ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems, wobei das Bremssystem ausgebildet ist wie vorstehend ausgeführt.Furthermore, in yet another aspect, the present invention also relates to a method for operating a braking system, wherein the braking system is designed as described above.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele und den angefügten Ansprüchen.Further details of the invention emerge from the description of the illustrated embodiments and the appended claims.
Die Zeichnung zeigt:
-
1 eine Übersichtsdarstellung verschiedener Sicherheitsarchitekturen.
-
1 an overview of various security architectures.
In der
Desweiteren sind mit den Bezugszeichen 2, 3, 4 und 5 verschiedene Konstellationen gezeigt, welche insgesamt einem Sicherheitslevel gemäß ASIL-D entsprechen, aber unterschiedliche spezifische Sicherheitseinstufungen der elektrische Antriebseinrichtung und der Bremseinrichtung. Die Antriebseinrichtung ist dabei jeweils mit „b“ und die Bremseinrichtung mit „a“ gekennzeichnet.Furthermore, reference numerals 2, 3, 4, and 5 indicate various configurations that correspond to an overall safety level according to ASIL-D, but with different specific safety ratings for the electric drive system and the braking system. The drive system is designated "b" and the braking system "a."
Es versteht sich, dass die dargestellten verschiedenen Konstellationen nur beispielhaft für eine Sicherheitsklassifikation gemäß ISO 26262 dargestellt sind, der erfindungsgemäße Gedanke des Aufteilens der Sicherheitseinstufungen auf Antriebs- und Bremseinrichtungen aber auch auf andere Sicherheitsklassifikation und Normen angewendet werden kann.It is understood that the various configurations shown are only examples for a safety classification according to ISO 26262, but the inventive idea of dividing the safety classifications between drive and braking devices can also be applied to other safety classifications and standards.
Vorliegend ist der Sicherheitslevel für sämtliche abgebildeten Konstellationen gleich und entspricht der Klasse ASIL-D.In this case, the safety level is the same for all configurations shown and corresponds to class ASIL-D.
Die Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung umfasst in dieser Betrachtung die jeweils zugehörigen Komponenten, also beispielsweise Datenleitungen oder Steuergeräte, und Funktionen, die für einen Bremsbetrieb im Zuge einer Betriebsbremse benötigt werden.In this context, the drive device and the braking device include the respective associated components, such as data lines or control units, and functions that are required for braking operation in the course of a service brake.
Die elektrische Antriebseinrichtung umfasst einen elektromotorischen Antrieb zum Antreiben zumindest des Rades oder der Räder einer Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs.The electric drive device comprises an electric motor drive for driving at least the wheel or wheels of a vehicle axle of the motor vehicle.
Die Bremseinrichtung umfasst elektromechanische Radbremsen.The braking system includes electromechanical wheel brakes.
Im Sinne der Erfindung wirken die elektrische Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung auf dieselben Räder bzw. dieselbe Achse mit zugehörigen Rädern. Demnach umfasst ein Kraftfahrzeug mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem vorzugsweise zumindest zwei oder zum Beispiel auch vier Räder, welche jeweils einer Fahrzeugachse zugeordnet sind, und welche jeweils über die elektrische Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung verfügen.According to the invention, the electric drive device and the braking device act on the same wheels or the same axle with associated wheels. Accordingly, a motor vehicle with the braking system according to the invention preferably comprises at least two or, for example, four wheels, each of which is assigned to a vehicle axle and each of which has the electric drive device and the braking device.
Die elektromechanischen Radbremsen können als elektromechanische Scheibenbremsen oder auch als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet sein.The electromechanical wheel brakes can be electromechanical disc brakes or can also be designed as an electromechanical drum brake.
Das Bremssystem umfasst die Funktionen einer Betriebsbremse.The braking system includes the functions of a service brake.
Der elektromotorische Antrieb ist dazu ausgebildet, in einem Bremsbetrieb ein Brems-Drehmoment zum Abbremsen der zugeordneten Räder zu bewirken, wobei in dem Bremsbetrieb des elektromotorischen Antriebs zumindest die Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL A durch den elektromotorischen Antrieb eingehalten werden.The electric motor drive is designed to produce a braking torque for braking the associated wheels during braking operation, wherein at least the safety requirements according to ASIL A are met by the electric motor drive during braking operation of the electric motor drive.
Ein Bremsbetrieb kann zum einen durch Rekuperation bewirkt werden, aber auch durch aktives Bestromen in der der Antriebsrichtung entgegengesetzten Drehrichtung, um ein dem Antrieb gegenläufiges bzw. entgegengesetztes Bremsmoment zu erzeugen.Braking can be achieved by recuperation, but also by actively applying current in the direction of rotation opposite to the drive direction in order to generate a braking torque that is opposite to or opposite to the drive.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, diesen Bremsbetrieb des elektromotorischen Antriebs des Kraftfahrzeugs in die Sicherheitsbetrachtung des Bremssystems mit einzubeziehen. Dabei wird im Sinne der Erfindung sichergestellt, dass das Gesamtsystem aus elektrischer Antriebseinrichtung und Bremseinrichtung weiterhin die vorgegebenen oder einzuhaltenden Sicherheitsanforderungen erfüllt.According to the invention, this braking operation of the motor vehicle's electric motor drive is included in the safety assessment of the braking system. In doing so, the invention ensures that the overall system comprising the electric drive device and the braking device continues to meet the specified or required safety requirements.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt die Konstellation 2 mit Bremseinrichtung 2a („Req braking ASIL C(D)“) und Antriebseinrichtung 2b („Req motor ASIL A(D)“). Bei dieser Konstellation entspricht die elektrische Antriebseinrichtung 2b den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL A. Dies ermöglicht es, die Bremseinrichtung 2a, wie vorliegend dargestellt, derart auszulegen, dass sie nur den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL C genügt. In der Gesamtbetrachtung genügt ein Bremssystem gemäß dieser Konstellation 2 weiterhin den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D.A preferred embodiment of the invention shows configuration 2 with braking device 2a ("Req braking ASIL C(D)") and drive device 2b ("Req motor ASIL A(D)"). In this configuration, the electric drive device 2b meets the safety requirements according to ASIL A. This makes it possible to design the braking device 2a, as shown here, such that it only meets the safety requirements according to ASIL C. Overall, a braking system according to this configuration 2 still meets the safety requirements according to ASIL D.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt die Konstellation 3 mit Bremseinrichtung 3a („Req braking ASIL B(D)“) und Antriebseinrichtung 3b („Req motor ASIL B(D)“). Bei dieser Konstellation entspricht die elektrische Antriebseinrichtung 3b den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL B. Dies ermöglicht es, die Bremseinrichtung 3a, wie vorliegend dargestellt, derart auszulegen, dass sie nur den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL B genügt. In der Gesamtbetrachtung genügt ein Bremssystem gemäß dieser Konstellation 3 weiterhin den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D.A further preferred embodiment of the invention shows configuration 3 with braking device 3a ("Req braking ASIL B(D)") and drive device 3b ("Req motor ASIL B(D)"). In this configuration, the electric drive device 3b meets the safety requirements according to ASIL B. This makes it possible to design the braking device 3a, as shown here, such that it only meets the safety requirements according to ASIL B. Overall, a braking system according to this configuration 3 still meets the safety requirements according to ASIL D.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt die Konstellation 4 mit Bremseinrichtung 4a („Req braking ASIL A(D)“) und Antriebseinrichtung 4b („Req motor ASIL C(D)“). Bei dieser Konstellation entspricht die elektrische Antriebseinrichtung 4b den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL C. Dies ermöglicht es, die Bremseinrichtung 4a, wie vorliegend dargestellt, derart auszulegen, dass sie nur den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL A genügt. In der Gesamtbetrachtung genügt ein Bremssystem gemäß dieser Konstellation 4 weiterhin den Sicherheitsanforderungen gemäß ASIL D.A preferred embodiment of the invention shows configuration 4 with braking device 4a ("Req braking ASIL A(D)") and drive device 4b ("Req motor ASIL C(D)"). In this configuration, the electric drive device 4b meets the safety requirements according to ASIL C. This makes it possible to design the braking device 4a, as shown here, such that it only meets the safety requirements according to ASIL A. Overall, a braking system according to this configuration 4 still meets the safety requirements according to ASIL D.
Schließlich ist mit der Konstellation 5 noch eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der durch die elektrische Antriebseinrichtung 5 („Req braking ASIL D(D)“) bereits ein ASIL D Sicherheitslevel bereitgestellt wird. Bei einer derartigen Konstellation sind keine besonderen Sicherheitsanforderungen mehr durch die Bremseinrichtung zu erfüllen.Finally, configuration 5 represents another possible embodiment of the invention, in which the electric drive device 5 ("Req braking ASIL D(D)") already provides an ASIL D safety level. In such a configuration, no special safety requirements need to be met by the braking device.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Bremssystem, wobei das Kraftfahrzeug über eine elektrische Antriebseinrichtung mit einem elektromotorischen Antrieb zum Antreiben zumindest eines Rades oder der Räder einer Fahrzeugachse sowie eine Bremseinrichtung verfügt, welche auf dieses Rad oder diese Räder wirken kann, und wobei die elektrische Antriebseinrichtung und die Bremseinrichtung gemäß einer der vorstehend genannten Konstellationen 2, 3, 4 oder 5 ausgebildet sind.The invention also relates to a motor vehicle with a braking system, wherein the motor vehicle has an electric drive device with an electric motor drive for driving at least one wheel or the wheels of a vehicle axle and a braking device which can act on this wheel or these wheels, and wherein the electric drive device and the braking device are designed according to one of the above-mentioned constellations 2, 3, 4 or 5.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch in einem nochmals weiteren Aspekt ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bremssystems.Furthermore, in yet another aspect, the present invention also relates to a method for operating such a braking system.
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 11
- Sicherheitseinstufung des BremssystemsSafety rating of the braking system
- 2a2a
- Bremseinrichtungbraking device
- 2b2b
- Antriebseinrichtungdrive device
- 3a3a
- Bremseinrichtungbraking device
- 3b3b
- Antriebseinrichtungdrive device
- 4a4a
- Bremseinrichtungbraking device
- 4b4b
- Antriebseinrichtungdrive device
- 55
- Antriebseinrichtungdrive device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10 2017 206 798 A1 [0002]DE 10 2017 206 798 A1 [0002]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- ISO 26262 [0005]ISO 26262 [0005]
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| DE102013215670A1 (en) * | 2013-08-08 | 2015-02-12 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for braking a vehicle and vehicle |
| DE102017206798A1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-10-25 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Electromechanical brake for motor vehicles |
-
2024
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Norm ISO 26262-9 2018-12-00. Road vehicles - Functional safety - Part 9: Automotive safety integrity level (ASIL)-oriented and safety-oriented analyses * |
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