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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug aufweisend ein erstes Steuergerät, welchem zumindest eine erste Hydraulikeinheit des Bremssystems zugeordnet ist, und ein zweites Steuergerät, welchem zumindest eine zweite Hydraulikeinheit des Bremssystems zugeordnet ist, wobei das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät über eine Kommunikationsschnittstelle verbunden sind.
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Moderne Bremssystem für Kraftfahrzeuge werden immer komplexer, sodass verschiedene Teilfunktionen, insbesondere die Ansteuerung verschiedener Hydraulikeinheiten, auf mehreren Steuergeräten, beispielsweise auf mehreren Platinen, verteilt angeordnet werden. Dies wirkt insbesondere den Vorteil der Redundanz, da bei einem Ausfall eines der Steuergeräte zumindest ein Teil der Funktionen weiterhin einsatzbereit bleibt. Die Steuergeräte können dabei weiterhin Teil einer größeren Steuereinrichtung sein und entsprechend auch in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein jedes der Steuergeräte weist jedoch typischerweise eine eigene Recheneinheit besondere in Form eines Mikrocontroller auf.
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Zur Umsetzung der vielfältigen Bremsfunktionen kommunizieren die beiden Steuergeräte die benötigten Informationen über eine Kommunikationsschnittstelle. Diese kann beispielsweise als CAN, VDA360, Flexray, SPI oder Ethernet ausgebildet sein. Beispielsweise kann die primäre Bremskraftverstärkung und die Radmodulation durch unterschiedliche Steuergeräte dargestellt werden.
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Im Falle des Ausfalls der Kommunikation zwischen den einzelnen Steuergeräten muss das Bremssystem degradiert werden, da die einzelnen Steuergeräte keine Informationen über die Verfügbarkeit des jeweils anderen Steuergeräts aufweisen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine hydraulische Bremsanlage anzugeben, welche auch bei einem Ausfall der Kommunikationsschnittstelle eine verbesserte Verfügbarkeit aufweist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät dazu eingerichtet sind, bei einem Ausfall der Kommunikationsschnittstelle mittels der ersten und zweiten Hydraulikeinheit über eine hydraulische Verbindung der ersten Hydraulikeinheit und der zweiten Hydraulikeinheit zu kommunizieren. Es wird demnach die Hydraulik als Kommunikationskanal zwischen den zumindest zwei Steuergeräten genutzt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Hydraulikeinheit eine Druckerzeugungseinrichtung. Diese kann insbesondere als Linearaktuator ausgebildet sein. Dabei wird zum Druckaufbau ein Kolben axial in einen hydraulischen Druckraum verschoben wird, der in Reihe mit einem Rotations-Translationsgetriebe gebaut ist. Die Motorwelle eines Elektromotors wird durch das Rotations-Translationsgetriebe in eine axiale Verschiebung des Kolbens umgewandelt. Ein Linearaktuataor ermöglicht es, verschiedenste Druck- und Volumenanforderungen schnell und genau umsetzen zu können.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Steuergerät dazu eingerichtet, in einem Normalbetrieb, zum Bereitzustellen einer Bremskraft, die Druckerzeugungseinrichtung anzusteuern. Normalbetrieb bedeutet dabei insbesondere fehlerfrei, so dass noch keine Rückfallebene des Bremssystems verwendet wird. Das hydraulische Bremssystem kann dabei im sogenannten brake-by-wire Betrieb arbeiten. Dabei weist das Bremspedal keine direkte hydraulisch/mechanische Verbindung an die Radbremsen auf, sondern es wird lediglich die Betätigung des Bremspedals mittels geeigneter Sensorik gemessen und ein Fahrerbremswunsch ermittelt. Die Druckerzeugungseinrichtung wird dann entsprechend angesteuert den Fahrerbremswunsch durch einen entsprechenden hydraulischen Druckaufbau in den Radbremsen umzusetzen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die zweite Hydraulikeinheit Radventile. Bei den Radventilen kann es sich insbesondere um Einlassventile und Auslassventile zumindest einer Radbremse handeln. Das zweite Steuergerät ist dann dazu eingerichtet, zum Bereitstellen einer Stabilitäts- und/oder Schlupfregelung, die Radventile anzusteuern eine Radventilmodulation umzusetzen. Durch zumindest teilweises Öffnen eines Einlassventils kann Bremsflüssigkeitsvolumen in die zugeordnete Radbremse gelangen, wodurch das entsprechende Rad gebremst wird. Durch Öffnen eines Auslassventils eines Radbremse wird hingegen Bremsflüssigkeitsvolumen aus der Radbremse abgeführt, wodurch die Bremswirkung an dem zugeordneten Rad verringert wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die zweite Hydraulikeinheit einen Systemdrucksensor und/oder das zweite Steuergerät umfasst ein Raddruckmodell. Das zweite Steuergerät ist daher bevorzugt in der Lage durch geeignete Mittel Drücke zu bestimmen. Weiter ist das zweite Steuergerät dazu eingerichtet die aus dem Systemdrucksensor und/oder dem Raddruckmodell ermittelte Druckinformationen mittels der hydraulischen Verbindung an das erste Steuergerät zu übermitteln. Somit stehen dem ersten Steuergerät unabhängig von der Funktionsfähigkeit der Kommunikationsschnittstelle die benötigten Druckinformationen zur Verfügung.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Steuergerät dazu eingerichtet hydraulische Selbsttests durchzuführen, wobei Befehle zum Ansteuern der Radventile mittels der hydraulischen Verbindung an das zweite Steuergerät übermittelt werden. Somit ist das erste Steuergerät in der Lage unabhängig von der Funktionsfähigkeit der Kommunikationsschnittstelle die Druckstellung durch Veränderung der Schaltzustände der Radventile zu beeinflussen, um somit die hydraulische Funktionsfähigkeit selbsttätig zu überprüfen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät dazu eingerichtet mittels der hydraulischen Verbindung über Druckpulse und/oder Volumenpulse zu kommunizieren, wobei die zu übermittelnden Daten mittels Gradienten, Amplituden, Pulsbreiten, Pulsabstand, Pulsanzahl, Pulsmuster und/oder der Modulationsart kodiert sind. Zum Senden von Daten, werden an einem der Steuergeräte entsprechend Druckpulse und/oder Volumenpulse erzeugt, welche auf der Empfangsseite, also dem jeweils anderen Steuergerät, detektiert werden können.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Kommunikation von dem ersten Steuergerät zu dem zweiten Steuergerät vorgesehen, dass das erste Steuergerät die Druckerzeugungseinrichtung ansteuert die Druckpulse zu erzeugen und das zweite Steuergerät dazu eingerichtet die Daten des Systemdrucksensors auszuwerten, um die Druckpulse zu detektieren.
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In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Kommunikation von dem zweiten Steuergerät zu dem ersten Steuergerät vorgesehen, dass das zweite Steuergerät zumindest ein hydraulisches Ventil ansteuert die Volumenpulse zu erzeugen. Liegt über dem zumindest einen hydraulischen Ventil ein Differenzdruck an, so wird durch ein kurzzeitiges Öffnen ein positiver Volumenpuls erzeugt. Ist das zumindest eine hydraulische Ventil in einem geöffneten Zustand und fließt ein Volumen über das Ventil, so kann durch kurzzeitiges Schließen ein negativer Volumenpuls erzeugt werden. Auf der Empfangsseite ist das erste Steuergerät dazu eingerichtet eine Druck-Volumen-Bilanz der Druckerzeugungseinrichtung auszuwerten, um die Volumenpulse zu detektieren. Es kann beispielsweise die Druck-Volumenbilanz aus dem Verfahrweg oder den Umdrehungen und dem Drehmoment oder einer anderen Leistungsgröße der Druckerzeugungseinrichtung betrachtet. Bevorzugt wird bei einem Linearaktuator Verfahrweg und Motordrehmoment betrachtet. Beispielsweise tritt bei einem positiven Volumenpuls bei im Wesentlichen konstantem Motordrehmoment ein Sprung in der Verfahrgeschwindigkeit auf. Weist eine Kolbenpumpe einen internen Drucksensor auf, so kann auch ein Volumenpuls an einem Druckabfall bei konstanter Pumpendrehzahl erkannt werden. Wird die Kolbenpumpe schnell nachgeregelt, kann der Volumenpuls an einem Anstieg in der Drehzahl bei konstant gehaltenem Druck erkannt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Steuergerät dazu eingerichtet eine Verfügbarkeitsinformation des ersten Steuergeräts über die hydraulische Verbindung zu empfangen und bei Verfügbarkeit des ersten Steuergeräts eine radindividuelle Druckregelung durchzuführen. Das zweite Steuergerät ist grundsätzliche dazu in der Lage, auch ohne weitergehende Kommunikation mit dem ersten Steuergerät eine radindividuelle Druckregelung durchzuführen. Bei dieser wird jedoch Bremsflüssigkeitsvolumen über die Auslassventile in ein Reservoir abgeführt. Ohne die Verfügbarkeit des ersten Steuergeräts und damit der Druckbereitstellungseinrichtung, fehlt jedoch eine Möglichkeit automatisiert das verlorene Bremsflüssigkeitsvolumen nachzuführen. Das Bremspedal würde daher langsam durchgedrückt und ein Fahrer müsste zum Aufrechterhalten der Bremsfunktionalität nachpumpen. Da eine solche Situation eine zu große Gefahr darstellt, wird ohne Verfügbarkeitsinformation des ersten Steuergeräts die radindividuelle Druckregelung deaktiviert. Durch das Übertragen der Verfügbarkeit über den hydraulischen Kanal, kann somit die radindividuelle Druckregelung auch bei Ausfall der Kommunikationsschnittstelle genutzt werden. Um beispielsweise während einer ABS Regelung den Abstimmungsaufwand zwischen den beiden Steuergeräten zu limitieren, werden bei einer Raddruckregelung alle Raddruckregler aktiviert. Der Linearaktuator oder die Druckbereitstellungseinrichtung stellt in diesem Fall einen Vordruck welcher höher ist als der höchste gewünschte Raddruck. Vorteilhafterweise sind daher alle vier Raddruckregler aktiviert, um die gewünschten Raddrücke an den einzelnen Radbremsen einzustellen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Steuergerät dazu eingerichtet, die Volumenpulse nur zu erzeugen, wenn eine Verfügbarkeit des ersten Steuergeräts empfangen wurde. Auch durch das Erzeugen von Volumenpulsen durch kurzzeitiges Öffnen zumindest eines hydraulischen Ventils, wird Bremsflüssigkeit abgeführt. Um auch hier den Verlust der Bremsflüssigkeit ohne Möglichkeit der Rückführung zu vermeiden, wird das Erzeugen von Volumenpulsen erst freigeschaltet, sobald die Verfügbarkeit der Druckerzeugungseinrichtung festgestellt wurde.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Steuergerät dazu eingerichtet, nach Anzeige der Verfügbarkeit an das zweite Steuergerät einen Testdruck aufrechtzuerhalten, um Volumenpulse detektieren zu können. Als Testdruck genügt dabei bereits ein Druck in der Größenordnung von einem bar. Durch den Testdruck wird auch eine Druckdifferenz über zumindest ein hydraulisches Ventil erzeugt, welches somit bei einem kurzzeitigen Öffnen einen Volumenpuls erzeugt.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Kommunikation außerhalb einer Fahrerbremsanforderung durchgeführt wird. Somit wird ein gerade durchgeführtes Bremsmaneuver nicht nachteilig beeinflusst.
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Alternativ können auch während einer normalen Bremsung Keep-Alive Signale, beispielsweise durch Druckspitzen, gefolgt von kurzen Volumenpulsen, gesendet und empfangen werden, um auch während der Bremsung die Verfügbarkeit zu überprüfen.
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Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Kommunikation zwischen einem ersten Steuergerät und einem zweiten Steuergerät eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, wobei das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät dazu eingerichtet sind, mittels einer ersten und einer zweiten Hydraulikeinheit, welche jeweils einem der Steuergeräte zugeordnet sind, über eine hydraulische Verbindung der ersten Hydraulikeinheit und der zweiten Hydraulikeinheit zu kommunizieren.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
- 1 zeigt schematisch das hydraulische Layout eines erfindungsgemäßen Bremssystems,
- 2 zeigt schematisch das elektronische Layout eines erfindungsgemäßen Bremssystems,
- 3 zeigt einen Graphen mit erzeugten und detektierten Druckpulsen bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 4 zeigt schematisch das hydraulische Layout einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremssystems,
- 5 zeigt schematisch das hydraulische Layout einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremssystems,
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Das in 1 dargestellte Bremssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst vier hydraulisch betätigbare Radbremsen 8a-8d. Die Bremsanlage umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbaren Hauptbremszylinder 2, einen mit dem Hauptbremszylinder 2 zusammenwirkenden Wegsimulator bzw. eine Simulationseinrichtung 3, einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, und Radventile, das heißt radindividuelle Bremsdruckmodulationsventile, welche beispielsgemäß als Einlassventile 6a-6d und Auslassventile 7a-7d ausgeführt sind.
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Weiterhin umfasst das Bremssystem zumindest eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Bremssystems. Die Steuer- und Regeleinheit 12 weist insbesondere zumindest zwei getrennte Subeinheiten auf, welche jeweils einen Teil der hydraulischen Einheiten regeln.
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Beispielsgemäß ist die Radbremse 8a dem linken Vorderrad (FL), die Radbremse 8b dem rechten Vorderrad (FR), die Radbremse 8c dem linken Hinterrad (RL) und die Radbremse 8d dem rechten Hinterrad (RR) zugeordnet.
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Der Hauptbremszylinder 2 weist in einem Gehäuse 16 einen Hauptbremszylinderkolben 15 auf, der eine hydraulische Druckkammer 17 begrenzt, und stellt einen einkreisigen Hauptbremszylinder 2 dar. Die Druckkammer 17 nimmt eine Rückstellfeder 9 auf, die den Kolben 15 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positioniert. Die Druckkammer 17 steht einerseits über in dem Kolben 15 ausgebildete radiale Bohrungen sowie eine entsprechende Druckausgleichsleitung 41 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung des Kolbens 15 im Gehäuse 16 absperrbar sind. Die Druckkammer 17 steht andererseits mittels eines hydraulischen Leitungsabschnitts (auch als erste Zufuhrleitung bezeichnet) 22 mit einer Bremsversorgungsleitung 13 in Verbindung, an welche die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d angeschlossen sind. So ist die Druckkammer 17 des Hauptbremszylinders 2 mit allen Einlassventilen 6a-6d verbunden.
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In der Druckausgleichsleitung 41 bzw. in der Verbindung zwischen der Druckkammer 17 und dem Druckmittelvorratsbehälter 4 ist beispielsgemäß kein hydraulisches Ventil, insbesondere kein elektrisch oder hydraulisch betätigbares Ventil und kein Rückschlagventil, angeordnet.
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Alternativ kann in der Druckausgleichsleitung 41 bzw. zwischen dem Hauptbremszylinder 2 und dem Druckmittelvorratsbehälter 4 ein, insbesondere stromlos offenes, Diagnoseventil, bevorzugt eine Parallelschaltung eines stromlos offenen Diagnoseventils mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil, enthalten sein.
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Zwischen der an die Druckkammer 17 angeschlossenen Zufuhrleitung 22 und der Bremsversorgungsleitung 13 ist ein Trennventil 23 angeordnet bzw. Druckkammer 17 ist mit der Bremsversorgungsleitung 13 über die erste Zufuhrleitung 22 mit einem Trennventil 23 verbunden. Das Trennventil 23 ist als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet. Durch das Trennventil 23 kann die hydraulische Verbindung zwischen der Druckkammer 17 und der Bremsversorgungsleitung 13 abgesperrt werden.
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Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des Hauptbremszylinderkolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch eines Fahrzeugführers.
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Ein an die erste Zufuhrleitung 22 angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den in der Druckkammer 17 durch ein Verschieben des Kolbens 15 aufgebauten Druck. Dieser Druckwert kann ebenso zur Charakterisierung oder Bestimmung des Bremswunschs des Fahrzeugführers ausgewertet werden. Alternativ zu einem Drucksensor 20 kann auch ein Kraftsensor 20 zur Bestimmung des Bremswunschs des Fahrzeugführers verwendet werden.
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Die Simulationseinrichtung 3 ist beispielsgemäß hydraulisch ausgeführt und hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 angekoppelt. Die Simulationseinrichtung 3 weist beispielsweise im Wesentlichen eine Simulatorkammer 29, eine Simulatorrückkammer 30 sowie einen die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31 auf. Der Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in der (beispielsgemäß trockenen) Simulatorrückkammer 30 angeordnetes elastisches Element 33 (z. B. Simulatorfeder) an einem Gehäuse ab. Die hydraulische Simulatorkammer 29 ist beispielsgemäß mittels eines vorzugsweise elektrisch betätigbaren, vorzugsweise stromlos geschlossenen Simulatorfreigabeventils 32 mit der Druckkammer 17 des Hauptbremszylinders 2 verbunden.
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Das Bremssystem bzw. die Bremsanlage umfasst je hydraulisch betätigbarer Radbremse 8a-8d ein Einlassventil 6a-6d und ein Auslassventil 7a-7d, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremse 8a-8d angeschlossen sind. Den Einlassventilen 6a-6d ist jeweils ein zu der Bremsversorgungsleitung 13 hin öffnendes, nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil parallelgeschaltet. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a-7d sind über eine gemeinsame Rücklaufleitung 14 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden.
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Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger, elektrohydraulischer Aktuator oder Linearaktuator ausgebildet, deren Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes 39 betätigbar ist. Der Kolben 36 begrenzt den einzigen Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet.
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An den Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist ein Leitungsabschnitt (auch als zweite Zufuhrleitung bezeichnet) 38 angeschlossen. Die Zufuhrleitung 38 ist über ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos geschlossenes, Zuschaltventil 26 mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden. Durch das Zuschaltventil 26 kann die hydraulische Verbindung zwischen dem Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 und der Bremsversorgungsleitung 13 (und damit den Eingangsanschlüssen der Einlassventile 6a-6d) gesteuert geöffnet und abgesperrt werden.
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Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das im Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die zweite Zufuhrleitung 38 eingespeist. In einer „Brake-by-Wire“-Betriebsart, insbesondere in einem fehlerfreien Zustand der Bremsanlage, wird die Zufuhrleitung 38 über das Zuschaltventil 26 mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden. Auf diesem Weg erfolgt bei einer Normalbremsung ein Radbremsdruckauf- und -abbau für alle Radbremsen 8a-8d durch Vor- und Zurückfahren der Kolbens 36.
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Bei einem Druckabbau durch Zurückfahren des Kolbens 36 strömt das vorher aus dem Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 in die Radbremsen 8a-8d verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 zurück.
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Alternativ können radindividuell unterschiedliche Radbremsdrücken einfach mittels der Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d eingestellt werden. Bei einem entsprechenden Druckabbau strömt der über die Auslassventile 7a-7d abgelassene Druckmittelanteil über die Rücklaufleitung 14 in den Druckmittelvorratsbehälter 4.
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Ein Nachsaugen („Refill“) von Druckmittel in den Druckraum 37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenem Zuschaltventil 26 möglich, indem Druckmittel aus dem Behälter 4 über die Leitung 42 mit einem in Strömungsrichtung zum Aktuator 5 öffnenden Rückschlagventil 53 in den Akuatordruckraum bzw. Druckraum 37 strömen kann.
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Beispielsgemäß ist Druckraum 37 außerdem in einem unbetätigten Zustand des Kolbens 36 über ein oder mehrere Schnüffellöcher mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Diese Verbindung zwischen Druckraum 37 und Druckmittelvorratsbehälter 4 wird bei einer (ausreichenden) Betätigung des Kolbens 36 in Betätigungsrichtung 27 getrennt.
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In der Bremsversorgungsleitung 13 ist ein elektrisch betätigbares, stromlos offenes Kreistrennventil 40 angeordnet, durch welches das Bremssystem in zwei hydraulische Teilkreise aufgeteilt ist. Die Bremsversorgungsleitung 13 ist aufgeteilt in einen ersten Leitungsabschnitt 13a, welcher (über das Trennventil 23) mit dem Hauptbremszylinder 2 verbunden ist, und einen zweiten Leitungsabschnitt 13b im zweiten hydraulischen Teilkreis, welcher (über das Zuschaltventil 26) mit der Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden ist. Der erste Leitungsabschnitt 13a ist mit den Einlassventilen 6a, 6b der Radbremsen 8a, 8b verbunden und der zweite Leitungsabschnitt 13b ist mit den Einlassventilen 6c, 6d der Radbremsen 8c, 8d verbunden.
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Bei geöffnetem Kreistrennventil 40 ist die Bremsanlage einkreisig ausgeführt. Durch Schließen des Kreistrennventils 40 kann die Bremsanlage, insbesondere situationsgerecht gesteuert, in zwei hydraulische Teilkreise, die Bremskreise I und II aufgetrennt oder aufgeteilt werden. Dabei ist im ersten Bremskreis I der Hauptbremszylinder 2 (über das Trennventil 23) mit nur noch den Einlassventilen 6a, 6b der Radbremsen 8a, 8b der Vorderachse VA verbunden, und im zweiten Bremskreis II die Druckbereitstellungseinrichtung 5 (bei geöffnetem Zuschaltventil 26) mit nur noch den Radbremsen 8c und 8d der Hinterachse HA verbunden.
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Die Eingangsanschlüsse aller Einlassventile 6a-6d können bei offenem Kreistrennventil 40 mittels der Bremsversorgungsleitung 13 mit einem Druck versorgt werden, der in einer ersten Betriebsart (z. B. „Brake-by-Wire“-Betriebsart) dem Bremsdruck entspricht, der von der Druckbereitstellungseinrichtung 5 bereitgestellt wird. Die Bremsversorgungsleitung 13 kann in einer zweiten Betriebsart (z. B. in einer stromlosen Rückfallbetriebsart) mit dem Druck der Druckkammer 17 des Hauptbremszylinders 2 beaufschlagt werden.
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Vorteilhafterweise umfasst die Bremsanlage eine Pegelmesseinrichtung 50 zur Bestimmung eines Druckmittelpegels/-standes in dem Druckmittelvorratsbehälter 4. Vorteilhafterweise erfolgt eine Situationserkennung zur Kreistrennung mittels des Kreistrennventils 40 über die Pegelmesseinrichtung 50.
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Beispielsgemäß sind die hydraulischen Komponenten und Hydraulikeinheiten, nämlich der Hauptbremszylinder 2, die Simulationseinrichtung 3, die Druckbereitstellungseinrichtung 5, die Ventile 6a-6d, 7a-7d, 23, 26, 40 und 32 sowie die hydraulischen Verbindungen inklusive der Bremsversorgungsleitung 13, zusammen in einer hydraulischen Steuer- und Regeleinheit 60 (HCU) angeordnet. Der hydraulischen Steuer- und Regeleinheit 60 ist die elektronische Steuer- und Regeleinheit (Steuersystem) 12 zugeordnet. Bevorzugt sind hydraulische und elektronische Steuer und Regeleinheit 60, 12 als eine Einheit (HECU) ausgeführt Das Bremssystem umfasst einen Drucksensor 19 bzw. Systemdrucksensor zur Erfassung des von der Druckbereitstellungseinrichtung 5 bereitgestellten Druckes. Der Drucksensor 19 ist hierbei von der Druckkammer 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 gesehen hinter dem Zuschaltventil 26 angeordnet.
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Wie oben beschrieben ist die Steuersystem 12 zweiteilig ausgeführt, dessen elektronische Struktur in 2 dargestellt ist. Das Steuersystem weist ein erstes Steuergerät 50 und ein zweites Steuergerät 51 auf, wobei die notwendigen Funktionen auf die beiden Steuergeräte verteilt sind. Das erste Steuergerät wird über eine erste Stromversorgung 52 versorgt und das zweite Steuergerät 51 über eine zweite, zumindest teilweise unabhängige, Stromversorgung 53, wodurch bei den häufigsten Fehlern im Stromversorgungssystem zumindest eines der beiden Steuergeräte 50, 51 einsatzbereit bleibt. Das erste Steuergerät 50, mit der Bremsfunktionssteuerung 59, ist für die normale Bremsung des Fahrzeugs zuständig. Dazu erhält es Informationen über die Betätigung eines Bremspedals 1 und ist mit einem Hauptbremszylinderdrucksensor 20 verbunden. Diese Daten werden verarbeitet, sodass die Bremsensteuerung 59 gezielt über die Ansteuerung 60 den Linearaktuatormotor 35 regelt. Um den Bremsdruck auch an die Radbremsen 8 bringen zu können, umfasst das erste Steuergerät außerdem die Ansteuerungen der vier Systemventile. Für eine Normalbremsung wird durch das erste Steuergerät 50 das Trennventil 23 geschlossen, das Zuschaltventil 26, das Kreistrennventil 40 sowie das Simulatorventil 32 geöffnet. Die Bremsenstsuerung 59 ist außerdem mit einen Fahrzeugbus 55 verbunden, um Informationen mit dem Fahrzeug auszutauschen. Über eine als Inter ECU Link (IEL) bezeichnete Schnittstelle 57 kommuniziert das erste Steuergerät 50 mit dem zweiten Steuergerät 51.
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Die Steuerung der Stabilitätsfunktionen (ESC) 58 des zweiten Steuergeräts ist ebenfalls mit dem Fahrzeugbus 55 verbunden, um Informationen mit dem Fahrzeug auszutauschen. Die ESC Steuerung 58 ist mit einem Parkbremsschalter 54 verbunden und steuert bei angezeigtem Bedarf über eine Parkbremssteuerung 61 die elektromechanischen Aktautoren der Parkbremse an. Das zweite Steuergerät 51 ist mit dem Systemdrucksensor 19 verbunden und erhält damiot Informationen über den hydraulischen Druck im System. Weiter erhält die ESC Steuerung 58 Daten der vier Drehzahlsensoren der Räder, zur Umsetzung von ESC und ABS Regelungen. Hierzu liegt auch die Ansteuerung der Radventile 6, 7, auf dem zweiten Steuergerät 51, sodass zur Einzelradansteuerung Einlassventile 6 und Auslassventile 7 einzeln angesteuert werden können.
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Fällt nun die Inter ECU Link aus, so hat das zweite Steuergerät insbesondere keine Informationen über die Verfügbarkeit der Linearaktuatorsteuerung 60. Würde das zweite Steuergerät 51 nun eine Radventilmodulation mit Öffnen der Auslassventile durchführen, würde Bremsflüssigkeit in das Reservoir 4 verschoben, ohne dass dieses automatisch zurückgeführt werden könnte. Ohne die Verfügbarkeitsinformation der Linearaktuatorsteuerung 60 muss die Radventilmodulation daher degradiert, das heißt abgeschaltet werden.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das erste Steuergerät 50 und das zweite Steuergerät 51 über ihre Hydraulikkomponenten und eine hydraulische Verbindung zwischen diesen kommunizieren.
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In einer Ausführungsform der Erfindung zeigt das erste Steuergerät 50 als erstes seine Verfügbarkeit und die Verfügbarkeit der ihr zugeordneten Hydraulikkomponenten und anderen hydraulischen Einheiten an das wird insbesondere das zu Schaltventil 26 geöffnet und der Linearaktuators 5 angesteuert kurze Druckpulse zu erzeugen. 3 zeigt das Ansteuersignal des Linearaktuators 5 in einem Diagramm des hydraulischen Drucks gegen die Zeit. Der Linearaktuators 5 wird angesteuert, eine Vielzahl von Rechteckspulsen mit einer Höhe von 5 bar und eine Zeitdauer von 50 ms zu erzeugen. Ein solches Signal lässt sich im Allgemeinen nicht durch Betätigung des Bremspedals verursachen, wodurch eine Fehlinterpretation ausgeschlossen ist.
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Wie in 1 dargestellt gelang die erzeugten Druckpulse durch das geöffnete zu Schaltventil 26 bis zum System Drucksensor 19. Das zweite Steuergerät kann daher die erzeugten Druckpulse mithilfe des System Drucksensors 19 detektieren. Ein entsprechendes Signal 63 ist in 3 dargestellt. Empfängt das zweite Steuergerät 51 das in 3 dargestellte Signal 63, so geht das zweite Steuergerät 51 davon aus, dass das erste Steuergerät 50 einsatzbereit ist.
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Das erste Steuergerät 50 hält außerdem mithilfe des Linearaktuators 5 nach Versenden der Druckpulse einen minimalen Testdruck aufrecht, welcher durch das geöffnete Kreis Drinventil 40 an alle 4 Einlassventile 6 der 4 Radbremsen 8 gelangt, und durch die geschlossenen Einlassventile 6 eingesperrt ist. Nun kann das zweite Steuergerät 51 im Gegenzug die eigene Verfügbarkeit an das erste Steuergerät 50 melden hierzu wird zumindest eines der Einlassventile 6 angesteuert Volumenpulse zu erzeugen hierzu wird das Einlassventile 6 in einer vorbestimmten Abfolge kurzzeitig geöffnet. Durch das abschließende Bremsflüssigkeitsvolumen durch das Einlassventile 6 muss das erste Steuergerät zum aufrechterhalten des Testdrucks den Linearaktuators 5 weiterführen. Stellt das erste Steuergerät nun diese periodische vorbestimmte Volumen nach Führung fest, kann das erste Steuergerät von einer Verfügbarkeit des zweiten Steuergeräts 51 ausgehen. Somit wurde durch die hydraulische Verbindung die gegenseitige Verfügbarkeit des ersten Steuergeräts 50 und des zweiten Steuergeräts 51 kommuniziert. Das zweite Steuergerät kann nun trotz fehlender Inter ECU Link 57 eine Rad Ventilmodulation durchführen.
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In 4 ist ein Bremssystem in einer weiteren Ausführungsform dargestellt. Das Bremssystem umfasst drei Module 70, 72, 74, die jeweils eine separate Steuer- und Regeleinheit 80, 82, 84 umfassen. Dabei bildet die zweite Regeleinheit ein erstes Steuergerät im Sinne der Ausführungsform der 1 und 2, da diese die Steuerung über den Linearaktuator 5 aufweist. Die dritte Regeleinheit bildet eine zweites Steuergerät im Sinne der vorbeschriebenen Ausführungsform, da es die Radventile regelt. Das Modul 70 umfasst den Hauptbremszylinder 2, der als Tandemhauptbremszylinder mit einer Primärkammer 90 und einer Sekundärkammer 92 ausgebildet ist und den Simulator bzw. die Simulationseinrichtung 3. Mit Hilfe des Simulatorfreigabeventils 32 ist im By-Wire-Modus die Primärkammer 90 mit der Simulatorkammer 29 verbindbar. Die beiden Kammern 90, 92 des Hauptbremszylinders sind hydraulisch mit einem Druckmittelvorratsbehälter 4a verbindbar. Eine Trennwand 100 in diesem Behälter stellt sicher, dass auch bei einer Leckage eines der beiden jeweils mit einer Kammer 90, 92 verbundenen Bremskreise I, II für den anderen Bremskreis noch Druckmittel zur Verfügung steht. Die Steuer- und Regeleinheit 80 des Moduls 80 dient im Wesentlichen der Steuerung des Ventils 32.
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Das Bremssystem weist eine Fahrerbremswunscherfassung auf, welche einen Pedalwegsensor 25 umfasst sowie einen Drucksensor 20 zur Messung des Druckes im Hauptbremszylinder. Das zweite Modul 72 mit der Steuer- und Regeleinheit 82 umfasst die Druckbereitstellungseinrichtung 5 und zwei Zuschaltventile 26a, 26b, durch die der Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 hydraulisch mit den Radbremsen verbindbar ist. Sie umfasst weiterhin den einen Rotorlagensensor 44 sowie einen Drucksensor 20 zur Messung des Druckes in der Primärkammer 90. Die beiden Kammern 90, 92 können im Brake-by-Wire-Modus mit Hilfe von Trennventilen 23a, 23b von den Radbremsen hydraulisch getrennt werden, sodass der Fahrer bei geöffnetem Simulatorfreigabeventil 32 Bremsflüssigkeit aus der Primärkammer 90 in die Simulatorkammer 29 verschiebt.
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Die Druckkammer 37 ist hydraulisch mit einem Druckmittelvorratsbehälter 4b verbunden und kann aus diesem Bremsmittel nachsaugen, wobei durch ein Rückschlagventil 120 der Rückfluss von Druckmittel aus Druckkammer 37 in den Behälter 4b verhindert wird.
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Wenn die Trennventile 23a, 23b geschlossen sind und den Hauptbremszylinder 2 hydraulisch während des By-Wire-Betriebes von den Radbremsen 8a-d abtrennen, kann über eine Leitung 124 und Öffnen eines Ablassventils 122 überschüssiges Bremsvolumen in den Behälter 4b gefördert werden.
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Im Druckmittelvorratsbehälter 4b ist eine Zwischenwand 130 vorgesehen, welche zwei getrennte Kammern definiert, wenn der Füllstand unter die Höhe der Zwischenwand 130 sinkt. Die Steuer- und Regeleinheit 82 dient zur Ansteuerung der Druckbereitstellungseinrichtung 5 und der Ventile 26a, 26b, 23a, 23b, 122.
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Das dritte Modul 74 mit der Steuer- und Regeleinheit 84 umfasst die den Radbremsen zugeordneten Einlassventile 6a-d und Auslassventile 7a-d. In jedem Bremskreis ist jeweils eine Pumpe 140, 142 vorgesehen, die jeweils über ein Pumpenzuschaltventil 160, 162 hydraulisch im Saugpfad mit der Druckbereitstellungseinrichtung verbunden werden kann.
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Mit Hilfe von Überströmventilen 150, 153 kann jeweils der Druck eingestellt werden, welcher mit Hilfe der jeweiligen Pumpe 140, 142 aufgebaut werden kann. Fördert die Pumpe 140, 142 zu viel Volumen und der Druck steigt, wird dieses Ventil 150, 152 aufgedrückt und der Druck im Pumpenraum bleibt durch dieses Ventil 150, 152 und dessen Strom regelbar.
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Weiterhin ist in jedem der beiden Bremskreise jeweils ein Niederdruckspeicher 164, 166 vorgesehen. Mit Hilf e eines Rückschlagventils 168, 170 wird jeweils Fluss von Druckmittel aus dem Förderkries der Pumpe 140, 142 in Richtung der Auslassventile 7a-d verhindert. Die Steuer- und Regeleinheit 84 dient der Ansteuerung der Pumpen 140, 142 sowie der Ventile 67a-d, 7a-d 160, 162, 150, 152. Das Modul 74 umfasst weiterhin den Systemdrucksensor 19.
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Die beiden Druckmittelvorratsbehälter 4a, 4b sind mit dem gemeinsamen Druckmittelvorratsbehälter 4 hydraulisch verbunden.
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Die Druckbereitstellungseinrichtung 5 dient in diesem Bremssystem zur Bereitstellung eines Vordruckes, während die Pumpen 140, 142 insbesondere zu Regelvorgängen benutzt werden und den Druckaufbau durch die Druckbereitstellungseinrichtung 5 unterstützen.
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Die drei Steuer- und Regeleinheiten 80, 82, 84 sind signalseitig miteinander verbunden, insbesondere über einen CAN-Bus. Bei Ausfall dieser Verbindung kann insbesondere die Kommunikation zwischen der zweiten und der dritten Regeleinheit wie oben für das erste und zweite Steuergerät beschrieben durchgeführt werden.
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In 5 ist nun eine weitere Ausführungsform dargestellt, die eine Druckbereitstellungseinrichtung 200 zwischen Bremspedal 1 und Tandemhauptbremszylinder 2 aufweist, welche als elektronischer Booster 200 ausgeführt ist. Dieser weist einen Motor 201 auf, welche über ein Getriebe 203 mit einem Rotations-Translationsgetriebe 204 gekoppelt ist, um eine Kraft auf dem Tandemhauptbremszylinder 2 auszuüben. Ein Motorpositionssensor 202 misst die aktuelle Position. Der elektronische Booster 200 wird durch eine Regeleinheit (ECU 2) 206 angesteuert.
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Die zweite Regeleinheit kann als erstes Steuergerät den Motor 201 ansteuern, Druckpulse zu erzeugen, welche mittels des Systemdrucksensors 19 durch die ECU1 als zweites Steuergerät empfangen werden können. Entsprechend zu den obigen Ausführungen, kann durch den elektronischen Booster 200 ein Testdruck aufrechterhalten werden. Die ECU 1 kann entsprechend durch Ansteuerung der Einlassventile Volumenpulse erzeugen, welche sich auf die Druck-Volumen-Bilanz des elektronischen Boosters 200 auswirken und daher durch die ECU 2 detektiert werden können.
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In allen Ausführungsformen kann somit durch den erfindungsgemäßen hydraulischen Kommunikationskanal die Verfügbarkeit der Bremsanlage verbessert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremspedal
- 2
- Hauptbremszylinder
- 3
- Simulationseinrichtung
- 4
- Druckmittelvorratsbehälter
- 5
- Druckbeaufschlagungseinrichtung
- 6
- a bis d Einlassventile
- 7
- a bis d Auslassventile
- 8
- a bis d Radbremse
- 9
- Rückstellfeder
- 12
- Steuersystem
- 13
- Bremsversorgungsleitung
- 14
- Rücklaufleitung
- 16
- Gehäuse
- 17
- Druckkammer
- 19
- Systemdrucksensor
- 20
- Hauptzylinderdrucksensor
- 22
- erste Zufuhrleitung
- 23
- Trennventil
- 24
- Kolbenstange
- 25
- Wegsensor
- 26
- Zuschaltventil
- 29
- Simulatorkammer
- 30
- Simulatorrückkammer
- 31
- Simulatorkolben
- 32
- Simulatorfreigabeventils
- 33
- Elastisches Element
- 35
- Kolben
- 36
- Elektromotor
- 37
- Druckraum
- 38
- Zufuhrleitung
- 39
- Rotations-Translationsgetriebe
- 40
- Kreistrennventil
- 41
- Druckausgleichsleitung
- 42
- Leitung
- 44
- Rotorlagensensor
- 45
- Rückschlagventil
- 50
- Erstes Steuergerät
- 51
- Zweites Steuergerät
- 52
- Erste Stromversorgung
- 53
- Zweite Stromversorgung
- 54
- Parkbremsschalter
- 55
- Fahrzeugbus
- 56
- Drehzahlsensor
- 57
- Kommunikationsschnittstelle
- 58
- ESC Steuerung
- 59
- Bremsfunktionssteuerung
- 60
- Ansteuerung Linearaktuatormotor
- 61
- Ansteuerung Parkbremse
- 62
- Ansteuerung Druckpulse
- 63
- Druckpulsdetektion
- 70
- Erstes Modul
- 72
- Zweites Modul
- 74
- Drittes Modul
- 80
- Erstes Regeleinheit
- 82
- Zweites Regeleinheit
- 84
- Dritte Regeleinheit
- 90
- Primärkammer
- 92
- Sekundärkammer
- 100
- Trennwand
- 120
- Rückschlagventil
- 122
- Ablassventil
- 124
- Leitung
- 130
- Zwischenwand
- 140
- Pumpe
- 142
- Pumpe
- 150
- Ventil
- 152
- Ventil
- 164
- Niederdruckspeicher
- 166
- Niederdruckspeicher
- 168
- Rückschlagventil
- 170
- Rückschlagventil
- 200
- Elektronischer Booster
- 201
- Motor
- 202
- Motorpositionssensor
- 203
- Getriebe
- 204
- Rotationstranslationsgetriebe
- 206
- ECU 2