WO2009015973A1

WO2009015973A1 - Elektrisches bremssystem

Info

Publication number: WO2009015973A1
Application number: PCT/EP2008/058467
Authority: WO
Inventors: Stefan Strengert; Peter Blessing; Wolfgang Haas; Werner Harter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2010-02-02
Also published as: DE102007036260A1; TW200925032A

Abstract

Bereitgestellt wird ein elektrisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Bremskreisen, wobei jeder der Bremskreise Folgendes aufweist: mindestens einen Radbremsaktor (RA11... RA22), welcher einem Rad (R11... R22) des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und auf dieses Rad (R11... R22) eine Bremskraft ausübt; ein dem Radbremsaktor (RA11... RA22) zugeordnetes Radbremsaktor-Steuergerät (ACU11... ACU22), welches den Radbremsaktor (RA11... RA22) steuert; ein zentrales Steuergerät (SCU1, SCU2), welches mit dem Radbremsaktor-Steuergerät (RA11... RA22) kommunikativ verbunden ist und die von dem mindestens einen Radbremsaktor (RA11... RA22) ausgeübte Bremskraft einstellt; und ein Bremskreisversorgungsnetz (BPN1, BPN2) zur Spannungsversorgung des Radbremsaktor-Steuergeräts (ACU11... ACU22) und des zentralen Steuergeräts (SCU1, SCU2) dieses Bremskreises, wobei das Bremskreisversorgungsnetz (BPN1, BPN2) Folgendes aufweist: eine Batterie (31), welche das Radbremsaktor-Steuergerät (ACU11... ACU22) und/oderdes zentralen Steuergeräts (SCU1, SCU2) des dazugehörigen Bremskreises zumindest nach einem Ausfall eines Basisbordnetzes (PN) des Fahrzeuges mit Spannung versorgt; und mindestens einen DC/DC-Wandler (32), mit welchem die Batterie (31) an das Basisbordnetz (PN) koppelbar ist.

Description

Beschreibung

Titel

Elektrisches Bremssystem

STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Bremskreisen.

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 WO9513946A1 ein elektrisches Bremssystem bekannt, welches ein Zentralmodul sowie zwei Bremsmodule aufweist, welche jeweils den Rädern der Vorderachse bzw. der Hinterachse zugeordnet sind. Die Bremsmodule sind mit dem Zentralmodul über ein Kommunikatonssystem verbunden und erhalten von diesem Sollwerte. Bei Ausfall des Zentralmoduls berechnen die Bremsmodule selbst die Sollwerte für die ihnen zugeordneten Räder. Fallen die Bremsmodule aus, so wird ein hydraulisches Back-Up wirksam. Somit wird die Funktionalität des Bremssystems auch bei Ausfall von einzelnen Komponenten weitgehend aufrecht erhalten.

Ferner ist aus der DE 196 34 567A ein elektrisches Bremssystem bekannt mit einer Pedaleinheit, welche einen Fahrerbremswunsch erfasst, Radpaareinheiten, welche Aktoren zum Ausüben eines Bremsmoments ansteuern, sowie einer Verarbeitungseinheit, welche das auszuübende Bremsmoment errechnet und den Radpaareinheiten entsprechende Ansteuersignale zuführt. Zur Energieversorgung sind zwei Bordnetze vorgesehen, so dass auch bei Ausfall eines der Bordnetze noch eine gewisse Funktionalität gewährleistet werden kann.

Schließlich offenbart die DE 103 57 373Al ein elektronisches Bremssystem für ein Fahrzeug mit mindestens zwei Bremskreisen und einem Zentralsteuergerät für alle Bremskreise. Jedem der Brems- kreise ist eine Bremskreissteuerung zugeordnet. Bei Ausfall des Zentralsteuergerätes kann eine

Bremskreissteuerung autark vom Zentralsteuergerät die Ansteuerung eines Bremskreises wahrnehmen. Bei einer direkten Versorgung des elektronischen Bremssystems aus dem Basisbordnetz des Fahrzeugs besteht der Nachteil, dass ein Ausfall des Basisbordnetzes zu einem kompletten Ausfall des Bremssystems führt. Ferner stellen die zentralen Komponenten, wie z.B. das Zentralsteuergerät oder die Spannungsversorgung, welche pro Bremskreis nur einmal vorgesehen sind, einen Engpass für die Verfügbarkeit und Sicherheit des Bremssystems dar und es besteht ein Bedarf für weitere Maßnahmen, die die Verfügbarkeit dieser Komponenten erhöhen.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Demgemäß vorgesehen ist ein elektrisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Bremskreisen, wobei jeder der Bremskreise Folgendes aufweist: mindestens einen Radbremsaktor, welcher einem Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und auf dieses Rad eine Bremskraft bzw. ein Bremsmoment ausübt; ein dem Radbremsaktor zugeordnetes Radbremsaktor- Steuergerät, welches den Radbremsak- tor steuert; ein zentrales Steuergerät, welches mit dem Radbremsaktor-Steuergerät kommunikativ verbunden ist und die von dem mindestens einen Radbremsaktor ausgeübte Bremskraft bzw. das Bremsmoment einstellt; und ein Bremskreisversorgungsnetz zur Spannungsversorgung des Radbremsaktor-Steuergeräts und des zentralen Steuergeräts dieses Bremskreises, wobei das Bremskreisversorgungsnetz Folgendes aufweist: eine Batterie, welche das Radbremsaktor-Steuergerät und/oder des zentralen Steuergeräts des dazugehörigen Bremskreises zumindest nach einem Ausfall des Basisbordnetzes des Fahrzeuges mit Spannung versorgt; und mindestens einen DC/DC-Wandler, mit welchem die Batterie an das Basisbordnetz koppelbar ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, dass sie eine erhöhte Verfügbarkeit gewährleistet: Bei Ausfall des Basisbordnetzes übernehmen die Batterien der Bremskreisversorgungs- netze die Spannungsversorgung der Bremskreise, so dass auch in diesem Falle ein geregelter Bremsvorgang für zumindest eine durch die Ladekapazität der Batterie bestimmte Zeit möglich ist. Bei Ausfall eines der DC/DC-Wandler wird die Spannungsversorgung des betroffenen Bremskreises ebenfalls durch die Batterie gewährleistet. Und bei Ausfall der Batterie steht dem betroffenen Bremskreis immer noch die Spannungsversorgung über den DC/DC-Wandler zur Verfügung. Lediglich wenn mehrere der genannten Komponenten gleichzeitig ausfallen kann es zu einem Totalausfall des betroffenen Bremskreises kommen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bremssystems ist es, dass die Bremskreise von dem Basisbordnetz durch einen Spannungswandler entkoppelt sind, so dass sich Fehler und Störungen im Basisbordnetz nicht unmittelbar auf die Bremskreise auswirken.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze mindestens zwei DC/DC-Wandler auf, die zueinander parallel geschaltet sind. Somit steht die Ladespannung der Batterie auch dann noch zur Verfügung, wenn einer der DC/DC-Wandler ausfällt, so dass die Verfügbarkeit erhöht wird.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung weist das elektrisches Bremssystem ferner Schalter auf, die im Fahrbetrieb des Fahrzeugs die Radbremsaktor- Steuergeräte an die Spannungsversorgung des ihnen zugeordneten Bremskreisversorgungsnetzes anschließen und im Parkierzustand des Fahrzeugs die Radbremsaktor- Steuergeräte von der Spannungsversorgung des ihnen zugeordneten Bremskreisversorgungsnetzes trennen. Somit wird sichergestellt, dass die Radbremsaktor- Steuergeräte im Parkierzustand (Ruhezustand) des Fahrzeugs keinen Strom ziehen und somit nicht die Batterien entleeren.

Es ist vorteilhaft, wenn die Bremskreisversorgungsnetze die ihnen zugeordneten zentralen Steuergeräte auch im Parkierzustand (Ruhezustand) des Fahrzeugs mit Spannung versorgen. Dies stellt sicher, dass die zentralen Steuergeräte auch bei abgestelltem Fahrzeug umgehend durch ein Wecksignal aktiviert werden können und ein Bremsvorgang umgehend eingeleitet werden kann.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze durch redundant vorgesehene Schutzelemente gegen Überspannung geschützt ist. Diese Schutzelemente können beispielsweise als Zenerdioden oder dergl. ausgelegt sein. Somit ist ein Ausfall beider Schutzelemente erforderlich, bevor eine Überspannung auf dem Basisbordnetz in der Versorgungsspannung des Bremskreises an- liegen und diesen zerstören kann.

Jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze kann ferner ein Spannungsversorgungs-Steuergerät aufweisen, welches die Spannungsversorgung des dazugehörigen Bremskreises steuert. Dieses Span- nungsversorgungs-Steuergerät kann beispielsweise die Schalterstellung der Schalter einstellen.

Die zwei zentralen Steuergeräte können operativ durch einen bidirektionalen Datenbus miteinander verbunden sein, wobei an mindestens einem der Anschlüsse der zwei zentralen Steuergeräte an den Datenbus ein elektrisches Schutzelement vorgesehen ist, welches eine Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steuergeräten bewirkt. Eine solche Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steu- ergeräten gewährleistet, dass sich Spannungsstörungen oder Fehler (Überspannung, Kurzschluss o. dergl.) in einem zentralen Steuergerät nicht auf das andere zentrale Steuergerät auswirken. Das Bremssystem kann ferner einen Datenbus aufweisen, an den die zwei zentralen Steuergeräte angeschlossen sind und an den externe Steuergeräte anschließbar sind, wobei an den Anschlüssen der zwei zentralen Steuergeräte an den Datenbus jeweils ein elektrisches Schutzelement vorgesehen ist, und wobei die elektrischen Schutzelemente eine Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steuergeräten und den externe Steuergeräte bewirken. Eine solche Entkopplung gewährleistet, dass sich Spannungsstörungen oder Fehler (Überspannung, Kurzschluss o.dergl.) in einem der angeschlossenen Steuergeräte nicht auf die anderen Steuergeräte auswirken. Die elektrischen Schutzelemente können beispielsweise optische, transformatorische oder kapazitive Mittel zur Entkopplung oder Mittel zur Strombegrenzung und/oder Spannungsbegrenzung (z.B. Widerstände und Zenerdioden) aufweisen.

ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Vergleichsbeispiels zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektrischen Bremssystems;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfmdungsgemäßen Ausführungsform eines elektrischen

Bremssystems; Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Bremsbordnetzes;

Fig. 4a ein Blockdiagramm einer weiteren Ausgestaltung eines Bremsbordnetzes; und

Fig. 4b ein Blockdiagramm einer weiteren Ausgestaltung eines Bremsbordnetzes.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In allen Figuren der Zeichnungen sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente - sofern nichts Anderes angegeben ist - mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Vergleichsbeispiels und Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektrischen Bremssystems. Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden im Folgenden anhand einer Kontrastierung mit dem Vergleichsbeispiel in Fig. 1 erläutert.

Vergleichsbeispiel Das in Fig. 1 dargestellte elektrische Bremssystem für ein Kraftfahrzeugs weist zwei Bremskreise auf. Die Elemente des ersten Bremskreises werden im Folgenden durch den Index „1" gekennzeichnet (SCUl, ACUI l usw.), wohingegen die Elemente des zweiten Bremskreises durch den Index „2" ge- kennzeichnet werden (SCU2, ACU21 usw.). Das Kraftfahrzeug weist beispielsweise vier Räder auf, nämlich zwei Vorderräder RI l und R21 sowie zwei Hinterräder R12 und R22. Das linke Vorderrad RI l und das rechte Hinterrad Rl 2 sind dem ersten Bremskreis zugeordnet, wohingegen das rechte Vorderrad R21 und das linke Hinterrad R22 dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind. An jedem der Räder ist ein Radbremsaktor RAI l, RAl 2, RA21, RA22 angeordnet, welcher auf das dazugehörige Rad mittels Bremszangen oder dergl. eine einstellbare Bremskraft ausüben kann. Jeder der Radbremsaktoren RAI l, RAl 2, RA21, RA22 wird von einem dazugehörigen Radbremsaktor-Steuergerät A- CUI l, ACUl 2, ACU21, ACU22 angesteuert, welches den Elektronikumfang beinhaltet, der für den sicheren Betrieb der Radbremsaktoren notwendig ist.

Ferner weist jeder der zwei Bremskreise ein zentrales Steuergerät SCUl bzw. SCU2 auf. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACUI l und ACU12 des ersten Bremskreises sind über einen ersten Datenbus ABl und die Radbremsaktor- Steuergeräte ACU21 und ACU22 des zweiten Bremskreises sind über einen zweiten Datenbus AB2 mit den jeweiligen zentralen Steuergeräten SCUl bzw. SCU2 ver- bunden. Die Datenbusse ABl und AB2 können als CAN-, LIN- oder FlexRay-Busse oder dergl. ausgelegt werden.

Ferner ist ein Bremspedal BP mit zwei Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 vorgesehen. Die Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 erfassen, unabhängig voneinander, die Wegstrecke, um welche das Bremspedal BP niedergedrückt wird und senden jeweils ein diese Wegstrecke repräsentierendes Signal an das zentrale Steuergerät SCUl bzw. SCU2. Die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 errechnen aus den von den Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 empfangenen Signalen die Bremskraft, mit welcher die einzelnen Radbremsaktoren RAl 1 bis RA22 auf die Räder Rl 1 bis R22 einwirken sollen und senden entsprechende Steuersignale an die Radbremsaktor-Steuergeräte ACUI l bis A- CU22. Die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 sind über einen Datenbus CB miteinander verbunden, über welchen sie die von den Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 empfangenen Signale austauschen.

Zur Energieversorgung der Steuergeräte SCUl, SCU2 und ACUI l bis ACU22 ist ein Basisbordnetz PN vorgesehen, an welches die einzelnen Steuergeräte angeschlossen sind. Das Basisbordnetz ist mit einem Generator (der Lichtmaschine) verbunden und stellt eine Gleichspannung bereit, mit welcher Verbraucher im Fahrzeug gespeist werden. Problematisch ist hierbei jedoch, dass ein Ausfall des Basisbordnetzes PN auch zu einem Ausfall der beiden Bremskreise und somit zum Verlust der Bremswirkung führt. Ferner können sich Störungen im Basisbordnetz, wie z.B. Spannungsschwankungen, auf beide Bremskreise auswirken und somit als Common-Cause-Fehler einen gleichzeitigen Ausfall beider Bremskreise bewirken. Das im Folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung schlägt eine Anordnung vor, mit welcher auch bei einem Ausfall des Basisbordnetzes PN eine ausrei- chende Bremswirkung erzielt wird und die beiden Bremskreise vor Störungen im Basisbordnetz PN gesichert werden.

Ausführungsbeispiel Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausfuhrungsbeispiels eines elektrischen Bremssystems. Komponenten, welche eine gleiche oder ähnliche Funktion wie solche in Fig. 1 erfüllen sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und werden, um Wiederholungen zu vermeiden, nicht erneut erläutert.

Das dargestellte Bremssystem weist, wie das Bremssystem des Vergleichsbeispiels, zwei Bremskreise auf, die jeweils ein zentrales Steuergerät SCUl bzw. SCU2, Radbremsaktoren RAI l, RA12 bzw. RA21, RA22, Radbremsaktor-Steuergeräte ACUI l, ACU12 bzw. ACU21, ACU22 und einen Datenbus ABl bzw. AB2 umfassen. Dabei weist das Bremssystem eine diagonale Bremskreisaufteilung auf, das heißt, das linke Vorderrad RI l und das rechte Hinterrad Rl 2 sind dem ersten Bremskreis zuge- ordnet, wohingegen das rechte Vorderrad R21 und das linke Hinterrad R22 dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind. Diese X-Bremskreisaufteilung ermöglicht einen symmetrischen Aufbau der beiden Bremskreise. Insbesondere können für beide Bremskreise gleichartige Batterien (siehe unten) verwendet werden. Ferner kann bei einer X-Bremskreisaufteilung, anders als bei einer Bremskreisaufteilung in welcher die beiden Bremskreise jeweils den linken bzw. den rechten Rädern zugeordnet sind, das bei einem Bremskreisausfall entstehende Giermoment kompensiert werden, indem das Bremsmoment in geeigneter Weise auf Vorder- und Hinterrad des verbleibenden Bremskreises verteilt wird. Die erfindungsgemäße Architektur ist jedoch nicht nur bei einer X-Bremskreisaufteilung sondern auch auf Bremssysteme anwendbar, in welchem beispielsweise dem ersten Bremskreis die Räder der Vorderachse und dem zweiten Bremskreis die Räder der Hinterachse zugeordnet sind.

Zusätzlich sind die beiden Bremskreise dieses Ausführungsbeispiels jeweils mit einem Bremsbordnetz BPNl bzw. BPN2 versehen, welche über die Versorgungsleitungen PNSl bzw. PNS2 mit dem Basisbordnetz PN verbunden und von diesem versorgt werden. Wie in Fig. 3 dargestellt weist jedes der Bremsbordnetze BPNl, BPN2 einen Energiespeicher in Form einer Batterie 31, sowie einen DC/DC- Wandler 32 auf. Eingangsseitig ist der DC/DC-Wandler 32 an das Basisbordnetz PN und ausgangssei- tig ist er an die Batterie 31 angeschlossen. Die Batterie 31 ist über Anschlüsse BPNxO, BPNxI, BPNx2 an die verschiedenen Komponenten (Steuergeräte usw.) des Bremskreises angeschlossen. Die Batterie 31 wird über den DC/DC-Wandler 32 aufgeladen und hat eine ausreichende Kapazität, um den ihr zugeordneten Bremskreis bei Ausfall des Basisbordnetzes PN für eine vorgegebene Zeit (z.B. 0,5h) mit Energie zu versorgen. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACU 11 und ACU 12 des ersten Bremskreises werden von dem Bremsbordnetz BPNl mit Spannung versorgt. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACU 21 und ACU22 des zweiten Bremskreises werden von dem Bremsbordnetz BPN2 mit Spannung versorgt. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACUl 1 bis ACU22 und die Radbremsaktoren RAl 1 bis RA22 sind fail- silent ausgelegt. Das heißt, ein Fehler im Radbremsaktor-Steuergerät oder im Radbremsaktor wird von dem Radbremsaktor-Steuergerät erkannt und der betreffende Radbremsaktor wird stillgelegt, d.h. die Radbremse wird geöffnet, so dass das Rad frei und ungebremst läuft.

Das zentrale Steuergerät SCUl des ersten Bremskreises wird von dem Bremsbordnetz BPNl mit Spannung versorgt und das zentrale Steuergerät SCU2 des zweiten Bremskreises wird von dem Bremsbordnetz BPN2 mit Spannung versorgt. Die zentralen Steuergeräte SCUl, SCU2 sind über Bremskreis-Datenbusse ABl bzw. AB2 mit den Radbremsaktor-Steuergeräten ACUI l, ACUl 2 bzw. ACU21, ACU22 verbunden.

Die oben beschriebene Auslegung der Bremsbordnetze BPNl und BPN2 stellt sicher, dass eine ausreichende Bremswirkung in nahezu allen Fehlerzuständen möglich ist. So versorgen die Batterien 31 die Bremsbordnetze BPNl, BPN2 mit Energie wenn die Bremsbordnetze BPNl, BPN2 vom Basisbordnetz getrennt werden und stellen somit sicher, dass bei einem Ausfall des Basisbordnetzes PN eine geregelte Bremsung beider Diagonalen für eine vorgegebene Zeit möglich ist.

Der DC/DC-Wandler 32 stellt sicher, dass das Basisbordnetz PN vom Bremsbordnetz BPNl bzw. BPN2 und den daran angeschlossenen Komponenten entkoppelt ist. Somit wird vermieden, dass sich Störungen des Basisbordnetzes PN, wie zum Beispiel Kurzschlüsse, Überspannungen, Unterspannungen und dergl. auf das Bremsbordnetz BPNl bzw. BPN2 auswirken. Ferner werden die Bremskreise auch bei einem Ausfall der Batterien 31 noch aus den DC/DC-Wandlern 32 versorgt. Hierbei ergibt sich lediglich eine mögliche Einschränkung der Bremsdynamik und somit eine mögliche Bremswegverlängerung des betroffenen Bremskreises. Der DC/DC-Wandler 32 ist auch bei niedrigen Spannungen des Basisbordnetzes PN von beispielsweise 6 bis 8V noch in der Lage, die Batterie 31 aufzuladen.

Am Bremspedal BP sind, wie bereits oben beschrieben, zwei Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 angeordnet, welche jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind. Die Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 erzeugen Signale, die in einem stetigen monotonen funktionalen Zusammenhang (pedaläquivalent) mit dem Pedalwinkel bzw. Pedalweg stehen. Die Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 beruhen auf unterschiedlichen Sensorprinzipien und weisen im statischen sowie im dynamischen Betrieb einen Gleichlauf auf. So kann der erste Bremspedalsensor BPSl beispielsweise als Hall-Sensor und der zweite Bremspedalsensor BPS2 beispielsweise als Kraftsensor ausgelegt sein. Somit werden die Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 nicht gleichzeitig aufgrund eines Common- Mode-Fehlers oder Common-Cause-Fehlers unkwirksam. Abhängig vom Pedalwinkel bzw. Pedalweg geben die Bremspedalsensoren BPSl, BPS2 eine Analogspannung an das zentrale Steuergerät SCUl, SCU2 von beispielsweise 0 bis 5V aus.

Zusätzlich zu den Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 sind zwei Bremslichtschalter BLSl und BLS2 vorgesehen, welche jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind und operativ mit dem ersten bzw. zweiten zentralen Steuergerät SCUl bzw. SCU2 verbunden sind. Bei Betätigung des Bremspedals BP geben die Bremslichtschalter BLSl und BLS2 ein Schwellwertsignal an das ihnen zugeordnete zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 aus.

Eine integrierte Parkbremse ist an zwei oder vier der Räder angeordnet und kann über einen Parkbremshebel PB aktiviert werden. Dem Parkbremshebel PB sind zwei Parkbremsschalter PBSl und PBS2 zugeordnet, die wiederum dem ersten bzw. dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind. Bei Aktivierung der Parkbremse geben die Parkbremsschalter PBSl und PBS2 ein Parkbremssignal an das ihnen zugeordnete zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 aus.

Die Bremspedalsensoren, Bremspedalschalter und Parkbremsschalter sind zum einen redundant ausgelegt, was die Funktionsfähigkeit auch bei Ausfall einzelner Sensoren und Schalter gewährleistet, und zum anderen werden diese redundanten Sensoren und Schaltern jeweils von unterschiedlichen Brems- bordnetzen BPNl, BPN2 gespeist, so dass auch beim Ausfall eines der Bremsbordnetze die Funktionsfähigkeit gewährleistet werden kann.

Jedem Bremskreis ist weiterhin eine Bremsleuchte Ll bzw. L2 zugeordnet, welche von dem jeweiligen zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 bei Aktivierung des Bremslichtschalters BLSl, BLS2 über eine Leitung LAl bzw. LA2 aktiviert werden kann.

Die zentralen Steuergeräte sind ferner in redundanter Weise über zwei bidirektionale Datenbusse CB 1 und CB2 miteinander verbunden, über welche sie die von der Sensorik (Bremspedalsensoren BPSl, BPS2, Bremslichtschalter BLSl, BLS2, Parkbremsschalter PBSl, PBS2 etc.) empfangenen Signale, sowie Statussignale austauschen, welche den Status der Sensorik sowie des Bremskreises und seiner Komponenten anzeigen. Die Datenbusse CBl und CB2 können beispielsweise als CAN-Busse, TTCAN-Busse oder FlexRay-Busse ausgelegt sein. Die über die Datenbusse CBl und CB2 ausgetauschten Daten werden mit Botschaftszählern, Daten-CRC sowie Timeout-Überwachung abgesichert. Ferner ermöglicht das redundante Vorsehen zweier Datenbusse CBl und CB2 eine fehlertolerante Kommunikation. Ferner können an den Datenbus CBl auch diverse andere Steuergeräte angeschlossen werden, so z.B. ein Motor- Steuergerät MSG, ein Steuergerät ESP zur Stabilitätssicherung und ein Cockpit-Steuergerät CSG. Das Steuergerät ESP zur Stabilitätssicherung erfasst den gegenwärtigen Zustand des Fahrzeugs (Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Bremswunsch des Fahrers, usw.) und reagiert auf kritische Fahrsitua- tionen. Wird vom Steuergerät ESP eine kritische Fahrsituation erkannt, so sendet das Steuergerät ESP Signale über den Datenbus CBl an die Steuergeräte SCUl und SCU2, welche über die Radbremsaktor-Steuergeräte ACUl 1 bis ACU22 einen gezielten Bremsvorgang veranlassen und somit ein Schleudern des Fahrzeugs o. dergl. verhindern. Die Steuergeräte SCUl und SCU2 übertragen ihrerseits die Istwerte der Radbremsmomente zum Steuergerät ESP. Ferner tauschen die Steuergeräte SCUl und SCU2 die vom Steuergerät ESP angeforderten Bremsmomente miteinander aus und vergleichen sie. Stellen die Steuergeräte SCUl und SCU2 dabei eine Diskrepanz fest, so werden die vom Steuergerät ESP angeforderten Bremsmomente nicht weiterverarbeitet und es wird eine Fehlermeldung an das Steuergerät ESP ausgegeben. Somit wird ein Schutz gegen Kommunikationsfehler auf dem Datenbus CBl verwirklicht. Weiterhin übertragen die Steuergeräte SCUl und SCU2 bei einem Fehler im Bremssystem ein Signal an das Motorsteuergerät MSG, welches dieses veranlasst, das Antriebsmoment zu begrenzen.

Als weitere Schutzmassnahme sind in den zentralen Steuergeräten SCUl und SCU2 elektrische Schutzelemente EPE vorgesehen, welche die beiden Bremskreise untereinander sowie gegenüber ex- ternen Systemen vor gegenseitigen Beeinflussungen und Schädigungen schützen. Die Schutzelemente EPE entkoppeln die beiden Bremskreise sowie externe Systeme voneinander. Die Schutzelemente EPE können beispielsweise als Optokoppler, induktive Kopplung (Transformator), kapazitive Kopplung oder dergleichen ausgelegt werden. Sie können beispielsweise auch als Schaltung mit einer Strombegrenzung (z.B. durch einen elektrischen Widerstand) und einer Spannungsbegrenzung (z.B. durch eine Zenerdiode) ausgelegt werden. Ein Schutzelement EPE ist an einem Ende des Datenbusses CB2 angeordnet, welcher die beiden zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 miteinander verbindet. Ferner sind Schutzelemente EPE an beiden Steuergerät-seitigen Enden des Datenbusses CBl angeordnet, welcher die beiden zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 miteinander verbindet und welcher mit den externen Steuergeräten CSG, ESP und MSG verbunden ist. Die Schutzelemente EPE verhin- dem somit, dass Querströme zwischen den drei Potentialen des ersten Bremskreises (Potential von BPNl) des zweiten Bremskreises (Potential von BPN2) und den externen Steuergeräten (Potential von PN) fließen. Die elektrische Entkopplung zwischen den zweiten Bremskreisen und externen Komponenten wird somit sichergestellt. Beispielsweise kann somit verhindert werden, dass bei einem Kurz- schluss im Steuergerät SCUl am Datenbus CB2 ein erhöhter Strom vom Steuergerät SCU2 über den Datenbus CB2 in das Steuergerät SCUl fließt und somit den zweiten Bremskreis beeinträchtigt oder gar außer Funktion setzt. Fig. 4a zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der Bremsbordnetze BPNl, BPN2 nach diesem Ausfüh- rungsbeispiel. Hierbei weisen die Bremsbordnetze BPNl, BPN2 jeweils zwei DC/DC-Wandler 32a und 32b auf, welche parallel zwischen das Basisbordnetz PN und die Batterie 31 geschaltet sind. Auf diese Weise wird die Verfügbarkeit der Bremsbordnetze BPNl, BPN2 gesteigert, da selbst bei Ausfall eines der DC/DC-Wandler 32 noch der andere DC/DC-Wandler zur Verfügung steht.

Zum Überspannungsschutz sind zwei Schutzelemente 33a und 33b an die DC/DC-Wandler 32a und 32b angeschlossen. Diese Schutzelemente 33a und 33b können beispielsweise als Zener-Dioden oder dergleichen ausgelegt werden. Aufgrund der redundanten Auslegung der Schutzelemente 33a und 33b müssen beide Schutzelemente 33a und 33b fehlerhaft sein, bevor sich eine Überspannung in der Versorgungsspannung bis in einen der Bremskreise fortpflanzen und die Steuergeräte zerstören könnte.

Zwischen Batterie 37 und DC/DC-Wandler 32a und 32b sind ferner die beiden Rückstromschutzelemente 36a und 36b geschaltet, die beispielsweise als Dioden ausgeführt werden können. Sie schützen die Batterie vor Kurzschlüssen nach Masse in den Überspannungsschutzelementen 33a bzw. 33b und den DC/DC-Wandlern 32a und 32b.

Die Verbindung 37 zum Batteriepluspol ist möglichst kompakt und stabil z.B. als Batterieklemme ausgeführt, damit diese Komponente keine Fehler durch Unterbrechung oder Kurzschluss nach Masse verursacht.

Fig. 4b zeigt eine weitere Ausführung des Bremsenbordnetzes, bei dem die Batterie 31 über eine Ver- bindungsleitung 40 räumlich getrennt von den anderen Komponenten des Bremsbordnetzes BPN angeordnet ist. Damit ein möglicher Kurzschluss der Verbindungsleitung 40 gegen Masse keine Schäden anrichten kann, sind die beiden Sicherungen 38 und 39 vorgesehen. Die Sicherung 38 schützt die beiden DC/DC-Wandler 32a und 32b sowie die mit ihnen verbundenen Bauelemente 36a, 36b und 37 gegen Zerstörungen durch einen Masseschluss der Leitung 40. Die Sicherung 39 schützt die Batterie 31 gegen einen Masseschluss der Leitung 40.

Weiterhin weisen die Bremsbordnetze BPNl und BPN2 jeweils ein eigenes Bremsbordnetz- Steuergerät BPNCU auf, welches an den Datenbus ABl bzw. AB2 angeschlossen ist. Somit wird sichergestellt, dass die Spannungsversorgung der Radbremsaktoren sowie der Pedalsensorik durch das betreffende Bremsbordnetz auch in dem Fall erhalten bleibt, dass ein Fehler im zentralen Steuergerät vorliegt. Das Bremsbordnetz-Steuergerät BPNCU weist ferner Funktionalität für ein Batteriemanage- ment auf und hält den Ladezustand der Batterie 31 durch geeignetes An- und Abschalten der DC/DC- Wandler 32a, 32b konstant bzw. in engen Grenzen. Somit wird eine hohe Zuverlässigkeit der Batterie 31 erreicht und die Verfügbarkeit und Sicherheit des Bremssystems erhöht. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACUl 1 bis ACU22 werden mittels elektronischen Schaltern 34a und 34b vom Bremsbordnetz BPN getrennt, wenn das Fahrzeug abgestellt und in den Parkierzustand versetzt wird. Somit wird sichergestellt, dass die Radbremsaktor-Steuergeräte ACUI l bis ACU22 im geparkten Zustand keinen Strom ziehen und somit die Batterie 31 entleeren. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACUI l bis ACU22 werden vorzugsweise lediglich dann mittels der elektronischen Schaltern 34a und 34b vom Bremsbordnetz BPN getrennt wenn kein Ausfall der ihnen zugeordneten zentralen Steuergeräte SCUl, SCU2 vorliegt. Somit wird ihre Funktionsfähigkeit auch bei Ausfall eines der zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 sichergestellt. Die Schalter 34a und 34b werden vom Bremsbordnetz-Steuergerät BPNCU angesteuert, welches auch im geparkten Zustand von der Batterie 31 mit Spannung versorgt wird. Das Bremsbordnetz- Steuergerät BPNCU kann so ausgelegt werden, dass es die Radbremsaktor-Steuergeräte ACUI l bis ACU22 lediglich dann von ihrem jeweiligen Bremsbordnetz BPNl, BPN2 trennt, wenn es einen entsprechenden Befehl von dem zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 über den Datenbus ABl, AB2 erhält.

Auch die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 werden im geparkten Zustand ständig von der Batterie 31 weiterversorgt, um zu gewährleisten, dass auch in diesem Zustand eine Bremsanforderung des Fahrers weiterverarbeitet und ein Bremsvorgang eingeleitet werden kann. Im Parkierzustand sind die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 in einem Standby-Zustand, in welchem sie nur einen geringen Ruhestrom (< lOOμA) benötigen. Aus diesem Zustand können die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 durch den Empfang eines Wecksignals von einem der Bremslichtschalter BLS oder über den Datenbus CBl geweckt werden.

Ferner ist zwischen den DC/DC-Wandlern 32a, 32b und den Versorgungsleitungen zu den zentralen Steuergeräte SCUl, SCU2 und den Radbremsaktor- Steuergeräten ACUI l bis ACU22 jeweils eine in Serie geschaltete Sicherung 35a, 35b, 35c vorgesehen. Somit sind diese Versorgungsleitungen gegen Kurzschluss abgesichert. Die Sicherungen 35a, 35b, 35c sind vorzugsweise als elektronische Sicherungen ausgelegt.

Mit den oben beschriebenen Maßnahmen wird mit einfachen Mitteln eine Entkopplung zwischen den beiden Bremskreisen sowie zwischen den Bremskreisen und dem Basisbordnetz erreicht. Somit wird sichergestellt, dass sich Störungen, wie z.B. Spannungsstörungen o. dergl., in einem Bremskreis (im Basisbordnetz) nicht auf den anderen Bremskreis (auf die Bremskreise) auswirken.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Bremskreisen, wobei jeder der Bremskreise Folgendes aufweist: mindestens einen Radbremsaktor (RAI l ... RA22), welcher einem Rad (RI l ... R22) des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und auf dieses Rad (Rl 1 ... R22) eine Bremskraft ausübt; ein dem Radbremsaktor (RAl 1 ... RA22) zugeordnetes Radbremsaktor-Steuergerät (ACUl 1 ... ACU22), welches den Radbremsaktor (RAI l ... RA22) steuert; ein zentrales Steuergerät (SCUl, SCU2), welches mit dem Radbremsaktor-Steuergerät (RAI l ... RA22) kommunikativ verbunden ist und die von dem mindestens einen Radbremsaktor (RAl 1 ... RA22) ausgeübte Bremskraft einstellt; und ein Bremskreisversorgungsnetz (BPNl, BPN2) zur Spannungsversorgung des Radbremsaktor- Steuergeräts (ACUI l ... ACU22) und des zentralen Steuergeräts (SCUl, SCU2) dieses Bremskreises, wobei das Bremskreisversorgungsnetz (BPNl, BPN2) Folgendes aufweist: eine Batterie (31), welche das Radbremsaktor-Steuergerät (ACUI l ... ACU22) und/oder des zentralen Steuergeräts (SCUl, SCU2) des dazugehörigen Bremskreises zumindest nach einem Ausfall eines Basisbordnetzes (PN) des Fahrzeuges mit Spannung versorgt; und mindestens einen DC/DC-Wandler (32), mit welchem die Batterie (31) an das Basisbordnetz (PN) koppelbar ist.

2. Elektrisches Bremssystem nach Anspruch 1 , wobei jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) mindestens zwei DC/DC- Wandler (32) aufweist, die zueinander parallel geschaltet sind.

3. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner Schalter (34a, 34b) aufweist, die im Fahrbetrieb des Fahrzeugs die Radbremsaktor-Steuergeräte (ACUI l ... ACU22) mit der Spannungsversorgung des ihnen zugeordneten Bremskreisversorgungsnetzes (BPNl, BPN2) verbinden und im Parkierzustand des Fahrzeugs die Radbremsaktor- Steuergeräte (ACUI l ... ACU22) von der Spannungsversorgung des ihnen zugeordneten Bremskreisversorgungsnetzes (BPNl, BPN2) trennen.

4. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) die ihnen zugeordneten zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) auch im Parkierzustand des Fahrzeugs mit Spannung versorgen.

5. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) durch Schutzelemente (33a,

33b) an den DC/DC-Wandlern ( 32a, 32b) gegen Überspannung geschützt ist.

6. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie (31) durch ein Rückstromschutzelement (36a, 36b) gegen Kurzschluss gesichert ist.

7. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie (31) über eine Verbindungsleitung (40) räumlich getrennt von den übrigen Komponenten des Bremskreisversorgungsnetzes (BPNl, BPN2) angeordnet ist, und in der Verbindungsleitung (40) eine Sicherung (38, 39) vorgesehen ist, welche das Bremskreisversorgungsnetz (BPNl, BPN2) und die Batterie (31) vor Zerstörung durch einen Kurzschluss der Verbindungsleitung (40) schützt.

8. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) ein Spannungsversorgungs- Steuergerät (BPNCU) aufweist, welches die Spannungsversorgung des dazugehörigen Bremskreises regelt.

9. Elektrisches Bremssystem nach Anspruch 3, wobei jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) ein Spannungsversorgungs- Steuergerät (BPNCU) aufweist, welches die Schalterstellung der Schalter (34a, 34b) steuert.

10. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) operativ durch einen bidirektionalen

Datenbus (CB2) miteinander verbunden sind, und wobei an mindestens einem der Anschlüsse der zwei zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) an den Datenbus (CB2) ein elektrisches Schutzelement (EPE) vorgesehen ist, welches eine Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steuergeräten (SCUl,

SCU2) bewirkt.

11. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bremssystem ferner einen Datenbus (CBl) aufweist, an den die zwei zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) angeschlossen sind und an den externe Steuergeräte (CSG, ESP, MSG) anschließbar sind, und wobei an den Anschlüssen der zwei zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) an den Datenbus (CBl) jeweils ein elektrisches Schutzelement (EPE) vorgesehen ist, wobei die elektri- sehen Schutzelement (EPE) eine Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steuergeräten (SCUl, SCU2) und den externe Steuergeräte (CSG, ESP, MSG) bewirken.

12. Elektrisches Bremssystem nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das elektrische Schutzelement (EPE) optische, transformatorische oder kapazitive Mittel zur Entkopplung aufweist.

13. Elektrisches Bremssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das elektrische Schutzelement (EPE) Mittel zur Strombegrenzung und/oder Spannungs- begrenzung aufweist.