DE102018205957A1 - Electronically adjustable brake system and method for controlling an electronically pressure-controllable brake system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektronisch druckregelbare Bremsanlage (10) und Verfahren zur Steuerung einer elektronisch druckregelbaren Bremsanlage (10).Bremsanlagen konventioneller Kraftfahrzeuge sind mit einem Druckmittelaggregat (12) zur Einstellung und Regelung radindividueller Bremsdrücke an Radbremsen (30), welche jeweils einem von mehreren Bremskreisen (20a; 20b) der Bremsanlage (10) zugeordnet und an das Druckmittelaggregat (12) angeschlossen sind, ausgestattet. Das Druckmittelaggregat (12) weist dazu eine elektronisch ansteuerbar betätigbare Pumpeneinheit (16) und eine elektronisch ansteuerbare Ventileinrichtung (26, 32) auf. Letztere umfasst für jede der Radbremsen (30) jeweils ein zugeordnetes und einen Druckmittelzufluß zur Radbremse (30) steuerndes Einlassventil (26) sowie ein, einen Druckmittelabfluss aus der Radbremse (30) steuerndes Auslassventil (32).Erfindungsgemäß ist jede Radbremse (30) der Bremsanlage (10) mit jeweils wenigstens zwei Bremskreisen (20a, 20b) kontaktiert, wobei Pumpeneinheiten (16) und Ventileinrichtungen (26; 32) des einen Bremskreises (20a, 20b) jeweils unabhängig von den Pumpeneinheiten (16) und den Ventileinrichtungen (26; 32) des jeweils anderen Bremskreises (20a, 20b) betätigbar sind.Die Erfindung schafft eine kostengünstig und kompakt ausgeführte redundante Bremsanlage (10), welche für einen Einsatz in autonom, das heißt fahrerlos fahrbaren Kraftfahrzeugen geeignet ist.The invention relates to an electronically pressure-controllable brake system (10) and method for controlling an electronically pressure-controllable brake system (10) .Bremsanlagen conventional motor vehicles are equipped with a pressure medium unit (12) for setting and control wheel individual braking pressures to wheel brakes (30), each one of several brake circuits (20a, 20b) associated with the brake system (10) and connected to the pressure medium unit (12) equipped. The pressure medium unit (12) has for this purpose an electronically controllable actuatable pump unit (16) and an electronically controllable valve device (26, 32). The latter comprises for each of the wheel brakes (30) in each case an associated inlet valve (26) controlling a pressure medium flow to the wheel brake (30) and an outlet valve (32) controlling a pressure fluid outlet from the wheel brake (30). According to the invention, each wheel brake (30) is Braking system (10) each having at least two brake circuits (20a, 20b) contacted, wherein pump units (16) and valve means (26; 32) of the one brake circuit (20a, 20b) each independently of the pump units (16) and the valve means (26; 32) of the respective other brake circuit (20a, 20b) are actuated.The invention provides a cost-effective and compact designed redundant brake system (10), which is suitable for use in autonomous, that is driverless mobile vehicles.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine elektronisch druckregelbare Bremsanlage, insbesondere für ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug, nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ferner Verfahren zur Steuerung einer elektronisch druckregelbaren Bremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10, dem nebengeordneten Anspruchs 11 oder nach dem nebengeordneten Anspruch 12.The invention relates to an electronically pressure-controllable brake system, in particular for an autonomously driving motor vehicle, according to the features of the preamble of claim 1 and further method for controlling an electronically pressure-controllable brake system according to the preamble of
Elektronisch druckregelbare Bremsanlagen konventioneller Kraftfahrzeuge sind mit einem Druckmittelaggregat zur Einstellung und Regelung radindividueller Bremsdrücke an Radbremsen, welche jeweils einem von mehreren Bremskreisen der Bremsanlage zugeordnet und an das Druckmittelaggregat angeschlossen sind, ausgestattet. Das Druckmittelaggregat weist dazu pro Bremskreis eine elektronisch ansteuerbar betätigbare Pumpeneinheit und pro angeschlossener Radbremse eine elektronisch ansteuerbare Ventileinrichtung auf. Letztere umfasst ein Einlassventil sowie ein Auslassventil, wobei die beiden Ventile auch zu einer Ventileinheit zusammengefasst sein können. Das Einlassventil steuert einen Druckmittelzufluß zur zugeordneten Radbremse, während das Auslassventil einen Druckmittelabfluss aus der zugeordneten Radbremsen steuert. Eine an die an den Rädern des Fahrzeugs vorherrschenden Schlupfverhältnisse angepasste Ansteuerung der Pumpeneinheit und der Ventile nimmt ein elektronisches Steuergerät vor, welches hierfür fahrzeugseitige Sensorsignale erfasst und auswertet.Electronically pressure-controllable brake systems of conventional motor vehicles are equipped with a pressure medium unit for adjusting and regulating wheel-specific brake pressures to wheel brakes, which are each assigned to one of several brake circuits of the brake system and connected to the pressure medium unit. For this purpose, the pressure-medium unit has, per brake circuit, an electronically controllable pump unit and, per connected wheel brake, an electronically controllable valve device. The latter comprises an inlet valve and an outlet valve, wherein the two valves can also be combined to form a valve unit. The inlet valve controls a Druckmittelzufluß to the associated wheel brake, while the exhaust valve controls a pressure fluid drain from the associated wheel brakes. An actuation of the pump unit and of the valves adapted to the slip conditions prevailing at the wheels of the vehicle is undertaken by an electronic control unit which detects and evaluates vehicle-side sensor signals for this purpose.
Für schlupfregelbare Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen werden je nach deren Funktionsumfang auch die Bezeichnungen ABS-, ASR- oder ESP-Bremsanlagen verwendet. Hydraulische Schaltpläne derartiger Fahrzeugbremsanlagen sind beispielsweise in der Broschüre der Gelben Reihe mit dem Titel „Fahrstabilisierungssysteme“ der Robert Bosch GmbH, ISBN-3-7782-2026-8 auf den Seiten 91 und 92 offenbart. Auf Seite 91 ist der hydraulische Schaltplan einer Fahrzeugbremsanlage mit Antiblockierschutzregelung (ABS) und auf Seite 92 der hydraulische Schaltplan einer demgegenüber weitergebildeten Fahrzeugbremsanlage mit Fahrstabilitätsregelung (ESP) dargestellt.For slip-controlled brake systems in motor vehicles, the terms ABS, ASR or ESP brake systems are used depending on their functional scope. Hydraulic circuit diagrams of such vehicle brake systems are disclosed, for example, in the brochure of the yellow series entitled "Driving Stabilization Systems" by Robert Bosch GmbH, ISBN-3-7782-2026-8 on pages 91 and 92. On page 91, the hydraulic circuit diagram of a vehicle brake system with anti-lock control (ABS) and on page 92 of the hydraulic circuit diagram of a contrast trained vehicle brake system with driving stability control (ESP) is shown.
Diese bekannten elektronisch druckregelbaren Bremsanlagen sind für die Steuerung durch einen Fahrer ausgelegt. Dies bedeutet, dass im Fehlerfall, also z.B. bei Störungen im Bordnetz des Fahrzeugs, der Fahrer manuell nach wie vor einen Bremsvorgang durchführen kann. Diese, so bezeichnete mechanische bzw. hydraulische Rückfallebene bestimmt maßgeblich das Layout derartiger Fahrzeugbremsanlagen.These known electronic pressure-controlled brake systems are designed for control by a driver. This means that in the event of an error, e.g. in the event of faults in the on-board network of the vehicle, the driver can still manually perform a braking operation. This, so-called mechanical or hydraulic fallback determined significantly the layout of such vehicle brake systems.
Aktuell bestehen starke Entwicklungsaktivtäten auf dem Gebiet autonom, also fahrerlos, fahrender Kraftfahrzeuge. Bei autonom fahrenden Kraftfahrzeugen ist die Aufmerksamkeit der Mitfahrer im Fahretrieb jedoch nicht sichergestellt, so dass in Notsituationen ein Eingriff eines Mitfahrers nicht vorausgesetzt werden kann. Deshalb müssen alle sicherheitsrelevanten Systeme solcher Fahrzeuge, also insbesondere das Lenk- und das Bremssystem, redundant ausgeführt werden. Redundant ausgeführte Sicherheitssysteme erlauben es, das Fahrzeug selbst im Störungsfall eines der Systeme in einem abgesicherten Zustand zu betreiben, so dass ein manueller Eingriff eines Mitfahreres entbehrlich ist. Redundante Bremsanlagen weisen gegenüber konventionellen Bremsanlagen jedoch einen deutlich höheren Bauaufwand sowie einen entsprechend höheren Bauraumbedarf auf und verursachen darüber hinaus höhere Kosten.There are currently strong development activities in the field of autonomous, ie driverless, moving motor vehicles. In autonomous driving vehicles, however, the attention of the passengers in driving operation is not ensured, so that in emergency situations an intervention of a passenger can not be assumed. Therefore, all safety-related systems of such vehicles, so in particular the steering and braking system, must be redundant. Redundant safety systems allow the vehicle to operate in a safe state even in the event of a fault in one of the systems, so that manual intervention by a passenger is unnecessary. Redundant brake systems, however, have a significantly higher construction cost and a correspondingly higher space requirement compared to conventional brake systems and also cause higher costs.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Eine elektronisch druckregelbare Bremsanlage nach den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass mit ihr auf eine besonders kompakte und kostengünstige Art und Weise eine redundante Bremsanlage geschaffen ist, die für einen Einsatz in autonom fahrenden Kraftfahrzeugen geeignet ist. Die vorgeschlagene Bremsanlage ist aus an sich konventionellen elektrohydraulisch betätigbaren Komponenten aufgebaut und ist in Bremskreise mit einem weitgehend bekannten und vielfach erprobten hydraulischen Layout gegliedert.An electronically pressure-controllable brake system according to the features of claim 1 has the advantage that with her in a particularly compact and cost-effective manner a redundant brake system is created, which is suitable for use in autonomous motor vehicles. The proposed brake system is constructed of conventional electro-hydraulically actuated components and is divided into brake circuits with a well-known and widely tested hydraulic layout.
Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung.Further advantages or advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims and / or from the following description.
Durch ein einfaches, vorzugsweise federlos ausgeführtes Rückschlagventil, das stromabwärts eines jeden einer Radbremse zugeordnten Einlassventils angeordnet ist, wird verhindert, dass der erzeugte Bremsdruck von einer einem ersten Bremkreis zugeordneten ersten Pumpe sich über ein, einer zweiten Pumpe nachgeodnetes zweites Einlassventil eines zweiten Bremskreises in unerwünschter Weise abbauen kann. Bremsanlagen konventioneller, fahrergesteuerter Kraftfahrzeuge kommen ohne ein derartiges Rückschlagventil aus.By a simple, preferably springless check valve, which is arranged downstream of each associated with a wheel intake valve, prevents the generated brake pressure from a first brake circuit associated first pump via a nachgeodnetes nachgeodnetes a second inlet valve of a second brake circuit in undesirable Can break down way. Brake systems conventional, driver-controlled vehicles come without such a check valve.
Das Druckmittelaggregat der vorgeschlagenen Bremsanlage ist aus mehreren Teilaggregaten aufbaubar, die ihrerseits durch einfach umsetzbare konstruktive Änderungen an bekannten Druckmittelaggregaten darstellbar sind. Letztere sind deshalb auf bereits vorhandenen Fertigungsanlagen herstell- und montierbar. Prinzipiell weisen die eingesetzten Druckmittelaggregate gegenüber den Druckmittelaggregaten bekannter Bremsanlagen sogar einen einfacheren Aufbau auf, da bei ihnen auf einen hydraulischen oder mechanischen Durchgriff für den Fahrer im Störungsfall der Bremsanlage verzichtet werden kann. Davon abgesehen kommt die vorgeschlagene Bremsanlage ohne Hauptbremszylinder oder Bremspedal aus. Ein Pumpeneinlass der eingesetzten Pumpen ist jeweils unmittelbar an einen Druckmittelvorratsbehälter angeschlossen. Mangels notwendige Fahrerbeteilung an einem Bremsvorgang können Ventile zur Steuerung einer Druckmittelverbindug zwischen Hauptbremszylinder und Radbremse ersatzlos entfallen und die Funktionalität einer Fahrstabilitätsregelung ist folglich in einem Pumpengehäuse von den Ausmaßen eines Pumpengehäuses einer Antiblockierschutzregelung darstellbar. The pressure medium unit of the proposed brake system can be built from several sub-aggregates, which in turn can be represented by easily implementable design changes to known pressure medium units. The latter can therefore be manufactured and installed on existing production facilities. In principle, the pressure medium units used even have a pressure medium aggregates known brake systems simpler structure, since they can be dispensed with a hydraulic or mechanical penetration for the driver in case of failure of the brake system. Apart from that comes the proposed brake system without master cylinder or brake pedal. A pump inlet of the pumps used is in each case connected directly to a pressure fluid reservoir. Due to the lack of necessary driver sharing in a braking process valves for controlling a Druckmittelverbindug between the master cylinder and wheel can be omitted without replacement and the functionality of a driving stability control is therefore in a pump housing of the dimensions of a pump housing an anti-skid control represented.
Die eingesetzten Teilaggregate weisen vorzugsweise untereinander einen identischen Aufbau auf und können Bremsvorgänge auch im gegenseitigen Wechsel bzw. alternierend steuern. Dies reduziert die Belastungen der Aggregate über ihre Lebenszeit und führt bei entsprechend angepasster Auslegung ihrer Komponenten zu einer Kostenreduzierung.The sub-assemblies used preferably have an identical structure with each other and can also control braking operations in mutual alternation or alternately. This reduces the loads on the aggregates over their lifetime and leads to a cost reduction with a correspondingly adapted design of their components.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung detailliert erläutert. Dargestellt ist in
-
1 , der hydraulische Schaltplan einer elektronisch schlupfregelbaren Bremsanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; in -
2 , der hydraulische Schaltplan gemäß einer ersten Weiterbildung der Erfindung; - in
3 der hydraulischen Schaltplan gemäß einer zweiten Weiterbildung der Erfindung und in -
4 der hydraulische Schaltplan der Bremsanlage, wenn diese sich in einem Betriebszustand erhöhter Druckaufbaudynamik befindet.
-
1 the hydraulic circuit diagram of an electronic slip-controllable brake system according to a first embodiment of the invention; in -
2 , the hydraulic circuit diagram according to a first embodiment of the invention; - in
3 the hydraulic circuit diagram according to a second embodiment of the invention and in -
4 the hydraulic circuit diagram of the brake system when it is in an operating state of increased pressure build-up dynamics.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Die in der
Das Teilaggregat
Die Radbremsen
Zusätzlich zu den Einlassventilen
Jedes Teilaggregat
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach
Die beschriebene Fahrzeugbremsanlage funktioniert wie folgt:The described vehicle brake system works as follows:
Wenn ein Bremsvorgang eingeleitet wird, findet eine elektronische Ansteuerung des Antriebsmotors
Aufgrund der bestehenden Koppelung der Bremskreise
Eine Absenkung des an den Radbremsen
Die Steuerung einer Bremsanlage
Selbstverständlich wäre es ebenso denkbar, die Bremsanlage
Bei einem Betrieb der beschriebenen Bremsanlage
Diesem Zustand ist zu begegnen, in dem die Auslassventile
Eine dazu alternative Lösung ist beim Ausführungsbeispiel nach
Abgesehen vom erläuterten Pumpenansaugventil
Das Ausführungsbeispiel nach
Die Bremsanlagen
Wurde ein solche Notwendigkeit festgestellt, beispielsweise von einer fahrzeugseitigen Sensorik, werden die beiden Teilaggregate
Im Unterschied zu einem (Normal-)Betriebszustand, während dem die Pumpe
Pumpe
Die beschriebene Verschaltung der Druckaufbau- bzw. Einlassventile
Gemäß dieser
Das Druckaufbau- bzw. Einlassventil
Die zweite Radbremse
Da jedes der beiden Teilaggreagte
Selbstverständlich wäre es möglich die erläuterte Ansteuerung der Druckaufbau- bzw. Einlassventile
Darüber hinaus sind weitere Änderungen oder Ergänzungen an den beschriebenen Ausführungsbeispielen denkbar, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.In addition, further changes or additions to the described embodiments are conceivable without deviating from the basic idea of the invention.
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