DE10036287A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Radbremsen - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Radbremsen vorgeschlagen. Zur Verbesserung der Verfügbarkeit und zur Erfüllung gesetzlicher Anforderungen an ein elektrisches Bremssystem wird im Fehlerfall eine aus einem zweiten, vom ersten unabhängigen Energiekreis abgeleitete Ansteuerung der Ventile bereitgestellt, durch die der Bremsdruck in der wenigstens einen Radbremse auch im Fehlerfall eingestellt werden kann.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Radbremsen.

Moderne Bremssysteme sind Brake-by-Wire-Systeme mit elek­ trohydraulischer, elektropneumatischer und/oder elektromoto­ rischer Betätigung der einzelnen Radbremsen. Ein Beispiel für ein derartiges Bremssystem ist in der DE-A 198 07 366 dargestellt. Diese beschreibt ein elektrohy­ draulisches Bremssystem, welches im Normalbetrieb als Fremd­ kraftbremsanlage arbeitet, im Notbetrieb jedoch eine Rück­ fallebene als Muskelkrafthilfsbremsanlage aufweist. Zur Rea­ lisierung sind zwischen dem Hauptbremszylinder und den Rad­ bremszylindern von wenigstens zwei Rädern stromlos geöffnete Trennventile vorgesehen, welche im Normalbetrieb bestromt und somit geschlossen sind, im Notbetrieb geöffnet sind, um den Fahrer einen hydraulischen Durchgriff vom Bremspedal zu den Radbremszylindern freizugeben.

Der verwendete elektrohydraulische Bremsaktuator weist eine Hochdruckhydraulikpumpe und einen Hochdruckhydraulikspeicher auf. Über Bremsdruckaufbauventile kann der von der Hydrau­ likpumpe erzeugte und ggf. gespeicherte Druck in den oder die Radbremszylinder eingespeist werden. Über ein mit einem Vorratsbehälter verbundenes Auslassventil pro Radbremse wird der aufgebaute Radbremsdruck abgebaut. Die Betätigung der Ventile ist abhängig von dem Ausmaß der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer. Bei Auftreten eines Fehlers im System wird das Trennventil geöffnet und dem Fahrer ein Durchgriff über den Hauptbremszylinder auf die Radbremse auf hydraulischem Wege erlaubt.

Da die vorgesehene Rückfallebene z. B. hinsichtlich der Lei­ tungslänge, der Überprüfung ihrer Verfügbarkeit, etc. erheb­ lichen zusätzlichen Aufwand bedeutet, ist man bestrebt, Lö­ sungen zu entwickeln, mit deren Hilfe auf eine solche hy­ draulische Rückfallebene vollständig verzichtet werden kann. Ein Beispiel für eine derartige Lösung zeigt die DE-A 195 48 207 (US-Patent 5 934 767). Diese bekannte Lösung ohne hy­ draulische oder mechanische Rückfallebene ist jedoch nicht vollständig zweikreisig ausgelegt, so dass die gesetzlichen Anforderungen an eine Fahrzeugbremsanlage nicht erfüllt sein dürften.

Elektrisch gesteuerte Bremssysteme sind nicht nur bezüglich des Aktuators, sondern auch hinsichtlich der Steuerstruktur mit Blick auf die notwendige Betriebssicherheit aufwendige Gebilde. Ein Beispiel hierfür ist in der DE-A 196 34 567 (US-Patent 5 952 799) dargestellt, bei welchem einer Rad­ gruppe mit einem elektrisch betätigbaren Aktuator ein Steu­ ermodul zugeordnet ist, welches die Radbremsbetätigung durchführt, und welches über ein Kommunikationssystem mit anderen Steuermodulen zur Aufbeteitung und/oder Modifikation des Fahrerbremswunsches verbunden ist. Die DE-A 198 26 131 zeigt in diesem Zusammenhang verschiedene Ansätze für den Aufbau derartiger Steuermodule, welche auch im Fehlerfall einen gegebenenfalls eingeschränkten Betrieb des Steuermoduls und somit die Betätigung des Aktuators ohne zusätzliche Rückfallebene erlauben (fail operational).

Bei elektrohydraulischen Bremsanlagen sind verschiedene Vor­ gehensweise zur Erkennung von Fehlern in den Komponenten des hydraulischen Aktuators, z. B. in den Ventilanordnungen oder der Druckversorgung, bekannt, die auch im Rahmen der nach­ folgend beschriebenen Ausführungen eingesetzt werden. Bei­ spiele hierfür sind in der DE-A 198 07 366, der DE-A 198 07 367 und/oder DE-A 198 07 368 der im Detail beschrie­ ben.

Vorteile der Erfindung

Die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise führt zu einer wesentlich erhöhten Verfügbarkeit wenigstens eines Brems­ kreises einer Fahrzeugbremsanlage und erfüllt dabei die ge­ setzlich geforderte Zweikreisigkeit sowohl auf hydraulischer als auch auf elektrischer Ebene.

Besonders vorteilhaft ist, dass auf eine hydraulische Rück­ fallebene verzichtet und der Hauptbremszylinder eingespart werden kann. Damit ergibt sich eine Erhöhung der Crashsi­ cherheit durch geringere Pedalintrusion bei einem Frontauf­ prall des Fahrzeugs sowie eine erhöhte Flexibilität beim Fahrzeugdesign.

Besonders vorteilhaft ist die Aufteilung in einen Vorder­ achsbremskreis und einem Hinterachsbremskreis, wobei die Ak­ tuatoren mit erhöhter Verfügbarkeit wenigstens einem dieser Bremskreise, insbesondere dem Vorderachsbremskreis, als Stelleinrichtung zugeordnet sind.

Vorteilhaft ist, dass die erhöhte Verfügbarkeit durch ent­ sprechende Gestaltung der Aktuatoren und ihrer Energieversorgung erreicht wird, wobei eine Redundanz im Bereich der Druckversorgung und/oder wenigstens in Teilen der Venti­ lanordnung auch bei Ausfall der Hydraulik und/oder Elektrik die Durchführung zumindest einiger Bremsvorgänge erlaubt.

Vorteilhaft ist ferner, dass die Bremskreisaufteilung sowohl hinsichtlich der Hydraulik als auch hinsichtlich der Elek­ trik vorgenommen wird, wobei in vorteilhafter Weise insbe­ sondere der Vorderachsbremskreis eine höhere Verfügbarkeit aufweist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der elektri­ schen und elektronischen Systemanordnung sowie eines dazuge­ hörigen Aktuators. In den Fig. 3 bis 5 ist ein zweites, in den Fig. 6 bis 10 ein drittes derartiges Ausführungs­ beispiel dargestellt. In den Fig. 11 bis 12 sind Fluss­ diagramme gezeigt, welche auf der Basis zweier dieser Aus­ führungsbeispiele eine Vorgehensweise im Notfall beschrei­ ben.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein die Vorderachsbremsen eines Fahrzeugs steuerndes Steuermodul VA, welches wenigstens ein nicht dar­ gestelltes Rechnerelement enthält. Das Steuermodul, insbe­ sondere der Rechner wird von einem ersten elektrischen Ener­ giekreis E1 mit Strom versorgt. Dem Steuermodul VA ist ein Aktuator 10 zugeordnet, welcher den Bremsdruck in den Vor­ derradbremsen steuert. Ferner ist ein Steuermodul HA für die Hinterradbremsen vorgesehen, ebenfalls ausgestattet mit we­ nigstens einem Rechnerelement, welchem ein Aktuator 12 zuge­ ordnet ist, der den Bremsdruck in den Hinterradbremsen steu­ ert. Das Steuermodul HA wird von einem zweiten elektrischen Energiekreis E2 versorgt, der vom ersten elektrischen Ener­ giekreis unabhängig ist. Bordnetze, die über solche vonein­ ander unabhängige Energiekreise verfügen, sind dem Fachmann bekannt. Z. B. ist jedem Energiekreis ein Energiespeicher zu­ geordnet, die von einem gemeinsamem Generator gespeist wird. Die Energiespeicher und die davon abgehenden Energieversor­ gungskreise sind jedoch voreinander unabhängig. Zwischen den beiden Steuermodulen ist ein Kommunikationssystem K vorhan­ den, über das die Steuermodule untereinander und gegebenen­ falls mit nicht dargestellten weiteren Steuereinheiten, bei­ spielsweise zentralen Steuereinheiten, Daten austauschen.

Das Steuermodul VA empfängt vom Aktuator 10, dort von den Messeinrichtungen 10a, 10b und 10c Signale, welche den Rad­ bremsdruck im linken Vorderrad PRVL, im rechten Vorderrad PRVR, sowie den Druck im Hochdruckspeicher PHSVA des Vorder­ achsaktuators repräsentieren. Entsprechendes gilt für das Steuermodul HA, das die entsprechenden Größen des Aktuators 12 empfängt (vergleiche Messeinrichtungen 12a bis 12c). Über Ausgangsleitungen betätigt das Steuermodul VA die Hydraulik­ pumpe HP zum Laden des Hydraulikspeichers des Vorderachs­ bremsmoduls sowie die Ein- und Auslassventile der rechten und der linken Vorderradbremse (EVVL, EVVR, AVVL, AVVR). Entsprechend steuert das Steuermodul HA die Hydraulikpumpe HP des Hinterachsaktuators 12 sowie die Ein- und Auslassven­ tile der Hinterradbremsen EVHL, EVHR, AVHL und AVHR. Wesent­ lich hierbei ist, dass der Aktuator 10 im Rahmen des ersten elektrischen Energiekreises, der Aktuator 12 im Rahmen des zweiten elektrischen Energiekreises betätigt wird.

Die Funktionsweise der Steuermodule ist aus dem eingangs ge­ nannten Stand der Technik bekannt. Sie wird daher im Folgen­ den nur grob dargestellt. Über das Kommunikationssystem K (in einem alternativen Ausführungsbeispiel über separate Leitungsverbindungen) empfängt jedes Steuermodul die für die Achse und/oder für die jeweilig zugeordneten Radbremsen vor­ gesehenen Sollbremswerte (Bremsmoment, Bremskraft, Bremsdruck, Schlupf, etc.). Nach Maßgabe eines für jede Rad­ bremse oder Achse vorgesehenen Regelkreises wird in Abhän­ gigkeit der Abweichung zwischen Soll- und einer dem Sollwert entsprechenden, gemessenen, geschätzten oder berechneten Istgröße Ansteuersignale für die Ventile ausgegeben, wobei bei Betätigen des Einlassventils der Bremsdruck in der Rad­ bremse ansteigt, bei Betätigen des Auslassventils absinkt. Ferner ist vorgesehen, in Abhängigkeit des ermittelten Spei­ cherdrucks die Hochdruckpumpe anzusteuern, um den Hydraulik­ speicher zu laden. Die Pumpe wird dabei vorzugsweise dann angesteuert, wenn der Speicherdruck einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Die Druckmittelversorgung erfolgt dann vom Speicher aus. Alternativ oder ergänzend wird die Pumpe betätigt, wenn ein Bremsvorgang mit Druckaufbau vor­ liegt. Die Pumpenbetätigung erfolgt dann z. B. in Abhängig­ keit der Bremspedalbetätigung. Diese Funktionsweise ergibt sich in gleicher Weise für das Steuermodul VA als auch für das Steuermodul HA.

Die hydraulische Anordnung wenigstens eines der in Fig. 1 dargestellten Aktuatoren ist am Beispiel des Aktuators 10 in Fig. 2 dargestellt. Dieser hydraulische Bremsaktuator steu­ ert den Bremsdruck in den Radbremsen des rechten Vorderrades VR und des linken Vorderrades VL. Der Aktuator 10 und damit der Bremskreis der Vorderachsbremsen ist völlig unabhängig von dem Bremskreis und dem Aktuator 12 an der Hinterachse. Es besteht keine hydraulische Verbindung der Bremskreise und die Aktuatoren werden von zwei unabhängigen elektrischen Energiekreisen mit elektrischer Leistung versorgt. Bei einem Einfachfehler im Bremssystem, beispielsweise bei Ausfall ei­ nes elektrischen Energiekreises, bei einer defekten Hoch­ druckpumpe oder bei einer Leckage im Hydraulikkreis, ist so­ mit immer nur die Funktion von einem der beiden Bremskreise betroffen.

In dieser einfachsten Version des Aktuators 10 (der Aktuator 12 hat einen identischen Aufbau) fördert die Hydraulikpumpe HP aus einem Vorratsbehälter 100 über ein Rückschlagventil RV Druckmittel in den Hydraulikspeicher HS bzw. die Brems­ leitung 102. Durch den Sensor PHSVA wird der Druck im Hy­ draulikspeicher bzw. in der Bremsleitung im Bereich des Speichers erfasst. Die Bremsleitung 102 führt über die bei­ den elektrisch betätigbaren Einlassventile EVVR und EVVL für die beiden Radbremsen zu den entsprechenden Radbremszylin­ dern. Zwischen Radbremszylinder und Einlassventil zweigt von der Radbremsleitung jeweils die Rücklaufleitung ab, die je­ weils über ein Auslassventil AVVR, AVVL zum Vorratsbehälter 100 zurückführt. Der Druck in der Radbremsleitung wird als Radbremsdruck durch die Messeinrichtungen PRVR und PRVL er­ fasst. In einem Ausführungsbeispiel ist ein elektrisch betä­ tigbares Balanceventil BV (in Fig. 1 nicht dargestellt) vorgesehen, über welches der Bremsdruck in den beiden Rad­ bremsleitungen ausgeglichen werden kann.

Zum Druckaufbau in einer Radbremse wird das im nicht be­ stromten Zustand offene zugeordnete Auslassventil durch ent­ sprechende Ansteuerung geschlossen, das stromlos geschlosse­ ne Einlassventil geöffnet. Soll Druck gehalten werden, wird das Einlassventil geschlossen, zum Druckabbau das Auslass­ ventil geöffnet. Die Ansteuerung wird durch entsprechende Programme in den Steuermodulen bzw. den übergeordneten Steu­ ereinheiten wie bekannt berechnet.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels hinsichtlich der Ausgestaltung des Ak­ tuators der Vorderachse sowie der Zuordnung von Ventilan­ steuerungen zu den Steuermodulen. Der Funktionsumfang der Steuermodule VA und HA sowie der Hinterachsaktuator ent­ spricht der vorstehend anhand Fig. 1 und 2 geschilderten Ausführung. Zusätzlich zu dem in Fig. 1 dargestellten Ak­ tuator verfügt der Aktuator 20 für die Vorderachse über ein Trennventil TVPS, über parallel zu den Einlassventilen ge­ schaltete redundante Einlassventile EV2VL, EV2VR sowie über Auslassventile, die elektrisch redundant betätigbar sind. Das mit dem ersten Energiekreis verbundene Steuermodul VA betätigt gemäß der Ausführung der Fig. 3 die Einlassventile EVVL und EVVR der Radbremsen der Vorderachse sowie die ent­ sprechenden Auslassventile AVVL, AVVR. Dem Steuermodul HA sind die redundanten Einlassventile EV2VL und EV2VR des Vor­ derachsaktuators 20 zugeordnet. Ferner kann das Steuermodul HA über den elektrisch redundanten Weg die Auslassventile AVVL, AWR der Vorderachsbremsen betätigen. Da das Steuermo­ dul HA an den zweiten Energiekreis angeschlossen ist, ergibt sich bezüglich der Vorderachse sowohl eine hydraulische als auch eine elektrische Redundanz. Bei Ausfall des ersten Energiekreises ist es weiterhin möglich, Druck (aus dem Druckspeicher) in den Vorderachsbremsen aufzubauen, wobei die Drucksteuerung über die redundanten Einlassventile und die redundante Ansteuerung der Auslassventile aus dem Steu­ ermodul HA stattfindet.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Aktuators 20. Auch hier ist ein Vorratsbehälter 200 vorgesehen, aus welchem die Hydraulikpumpe HP Druckmittel über ein Rück­ schlagventil RV fördert. Die Pumpe baut in der Bremsleitung 202 Druck auf. Die Bremsleitung 202 führt über die im stromlosen Zustand geschlossenen Einlassventile EVVR bzw. EVVL zu den Radbremsen des rechten bzw. linken Vorderrades. Im Be­ reich dieser Vorderradbremsen wird der Bremsdruck PRVR bzw. PRVL erfasst. Das Trennventil TVPS trennt die Bremsleitung 202 von einem redundanten Zweig 204. Es ist stromlos ge­ schlossen. Der zweite Zweig besteht aus einem Hydraulik­ druckspeicher HS, dem Sensor PHSVA für den Druck im Hydrau­ likspeicher und zwei redundante, hydraulisch zu den vorherig beschriebenen Einlassventilen parallel geschalteten Einlass­ ventilen EV2VR und EV2VL. Diese sind ebenfalls stromlos ge­ schlossen. Während die erstgenannten Einlassventile sowie das Trennventil vom Steuermodul VA bedient werden, somit aus dem ersten Energiekreis gesteuert werden, werden die redun­ danten Einlassventile vom Steuermodul HA und somit aus dem zweiten Energiekreis E2 versorgt. Beide Zweige werden in je einer Radbremsleitung für jede Radbremse zusammengeführt. Von diesen Radbremsleitungen zweigen Rücklaufleitungen ab, die über die stromlos offenen Auslassventile AWR und AVVL zum Vorratsbehälter 200 zurückführen. Die Auslassventile sind dabei einerseits aus dem ersten Energiekreis E1, ande­ rerseits aus dem zweiten Energiekreis E2 betätigbar. Dies wird erreicht z. B. durch zwei unabhängige Ventilwicklungen oder durch entkoppelte redundante Steuerleitungen.

Der in Fig. 4 dargestellte Aktuator weist eine erhöhte Ver­ fügbarkeit auf. Er wird vorzugsweise nur an der Vorderachse des Bremssystems eingesetzt. Im fehlerfreien Betriebszustand ist das stromlos geschlossene Ventil TVPS offen, d. h. be­ stromt. Bei Bremsbetätigung wird über die Einlassventile EVVR und EVVl Drück aus dem Hochdruckhydraulikspeicher HS in die Radbremskreise eingespeist. Durch Betätigen der Auslass­ ventile aus dem Steuermodul VA wird der Druck gehalten bzw. abgebaut. Die Hydraulikpumpe HP wird wie vorstehend be­ schrieben beim Bremsvorgang und/oder bei Absinken des Spei­ cherdrucks zum erneuten Druckaufbau betätigt. Sie lädt durch das offene Trennventil den Speicher. Bei einem Fehler, z. B. einer Leckage im Speicherkreis zwischen Trennventil, Hydrau­ likspeicher und redundanten Einlassventilen (vgl. Bremslei­ tung 204) wird das Trennventil geschlossen. Die Leckage wird z. B. anhand des Radbremsdruck- und/oder Speicherdruckverhal­ tens erkannt. Der für eine Bremsung benötigte Druck kann dann nicht mehr aus dem Speicher entnommen werden, sondern muss bei Bremsanforderung durch die Pumpe erzeugt werden. Dies hat gegenüber dem Normalbetrieb eine Verringerung der Bremsdruckaufbaudynamik und den Verlust der zeitlichen Ent­ kopplung zwischen Druckerzeugung und Radbremsregelung zur Folge, beeinträchtigt aber die sonstigen Eigenschaften der Bremsanlage wie radindividuelle Bremskraftmodulation und ma­ ximal erreichbares Druckniveau nicht.

Bei einem Ausfall des ersten elektrischen Energiekreises E1 wird das Trennventil ebenfalls mangels Ansteuerung geschlos­ sen. In diesem Fall wird mit der im Druckspeicher HS gespei­ cherten hydraulischen Energie noch gebremst, da die Auslass­ ventile und die redundanten Einlassventile aus dem zweiten Energiekreis angesteuert werden. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Verfügbarkeit der Vorderachsradbremsen, da der Ak­ tuator und die elektrische Absteuerung sicherstellen, dass sowohl bei Ausfall der elektrischen Energie als auch bei Leckage in einem Teil der Bremsanlage das Fahrzeug bremsbar bleibt.

Eine Alternative zu der in Fig. 3 dargestellten Struktur ist in Fig. 3a dargestellt. Es werden dabei die Aktuatoren verwendet, die anhand der Fig. 3 und 4 dargestellt sind. Unterschiedlich ist die Ausstattung der Steuermodule. Das Steuermodul VA wird in der Ausführung der Fig. 3a von bei­ den Energiekreisen E1 und E2 versorgt und beispielsweise mit Hilfe der bekannten Vorgehensweise aus dem eingangs genann­ ten Stand der Technik derart ausgestattet, dass im Fehlerfall des Steuermoduls und/oder eines Energiekreises die Funktion zumindest teilweise aufrechterhalten bleibt (fail operational), zumindest weiterhin eine Ansteuerung der Ven­ tile gewährleistet ist. Insofern werden in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel die redundanten Einlassventile sowie die red- undante elektrische Betätigung der Auslassventile über den zweiten Energiekreis E2 bewerkstelligt, während die anderen Ventile bzw. der andere Betätigungsweg aus dem Energiekreis E1 betätigt werden. Im Fehlerfall des ersten Energiekreises und/oder eines Teils des Hydraulikkreises und/oder des Steu­ ermoduls schaltet das Steuermodul VA auf die redundante Ven­ tilbetätigung aus dem zweiten Energiekreis um.

In beiden Ausführungsbeispielen ist der zweite Energiekreis und die daraus angesteuerten Komponenten des Vorderachs­ bremskreises zur Vorderachsbremsfunktion nicht notwendig. Sie stellen vielmehr eine Rückfallebene dar, die abhängig von den erkannten Fehlern im System aktiviert wird (verglei­ che auch Fig. 11 und 12).

Eine alternative Ausgestaltung des Aktuators 20 ist in Fig. 5 dargestellt. Anstelle von getrennten Ein- und Auslassven­ tilen werden im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 Dreistel­ lungsventile WR und WL für jede Radbremse eingesetzt, wel­ che im stromlosen Zustand eine Rücklaufleitung von der Rad­ bremse zu einem Vorratsbehälter 200 offen halten. Je nach Ansteuerung wird das Ventil zum Druckaufbau entweder mit ei­ ner ersten Bremsleitung 202 oder mit einer zweiten Bremslei­ tung 204 verbunden, wobei die Ansteuerung in die erstgenann­ te Stellung aus dem Energiekreis E1, die Ansteuerung in die zweitgenannte Stellung aus dem zweiten Energiekreis E2 er­ folgt. Damit wird auch durch diese Lösung eine Redundanz er­ reicht, welche im Fehlerfall eine Rückfallebene darstellt und die Bremsung des Fahrzeugs auch im Fehlerfall gewährlei­ stet. Die Zuordnung der Ansteuerwege zu den Steuermodulen VA oder HA erfolgt je nach Ausführung des Steuermoduls VA nach den in Fig. 3 oder 3a dargestellten Prinzipien. Ein Über­ lastventil ÜV führt von der Ausgangsseite der Pumpe in den Vorratsbehälter 200 und entlastet die Bremsleitung 202 ins­ besondere bei aktiver Pumpe und geschlossenem Trennventil.

Die Fig. 6 bis 9 stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel dar. Dabei wird die erhöhte Verfügbarkeit der Vorderachs­ bremsfunktion nicht durch eine teilweise Redundanz des Vor­ derachsbremsaktuators erreicht, sondern durch einen um we­ nigstens ein Einlass- und ein Auslassventil erweiterten Hin­ terachsbremsaktuator, der über wenigstens einen Medientrenn­ kolben eine hydraulische Verbindung zum Vorderachsbremskreis aufweist.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 zeigt einen Vorderachs­ bremsaktuator 30, der einfache Einlassventile und Auslass­ ventile mit redundanter Ansteuerungsmöglichkeit aufweist, wobei im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 das Steuermodul VA als fail operational entsprechend Fig. 3a ausgeführt ist. Das Steuermodul VA betätigt über den ersten Energiekreis die Einlassventile und ggf das Balanceventil BV sowie über einen ersten Ansteuerweg die Auslassventile, während es redundant aus dem zweiten Energiekreis die Auslassventile an den Vor­ derradbremsen über den zweiten Ansteuerweg betätigt. Der Ak­ tuator 32 der Hinterachse umfasst zusätzlich zu den Elemen­ ten der Fig. 1 und 2 weitere Ein- und Auslassventile EVBVA und AVBVA. Ein zusätzlicher Drucksensor PBVA misst den Druck in der den Bremsdruck an den Vorderachsbremsen beein­ flussenden Bremsleitung im Hinterachsaktuator. Das Steuermo­ dul HA betätigt neben den Ein- und Auslassventilen der Hin­ terradbremsen auch dieses zusätzliche Einlass- bzw. Auslass­ ventil und empfängt das Signal PBVA des Drucksensors in der Bremsleitung.

Entsprechendes gilt für die Ausführung der Fig. 7, wobei hier das Steuermodul VA lediglich mit dem ersten Energie­ kreis E1 verbunden ist. Analog zu Fig. 3 wird also hier die redundante Ansteuerung der Auslassventile des Vorderachsak­ tuators aus dem zweiten Energiekreis durch das Steuermodul HA bereitgestellt.

In den Fig. 8 und 9 sind zwei Ausführungsbeispiele der Aktuatoren 30 und 32 dargestellt. Der Aufbau des Aktuators 30 entspricht dabei dem Aufbau des Aktuators 10 mit Ausnahme der Auslassventile, die den Ventilen des Aktuators 20 ent­ sprechen. Der Hinterachsaktuator, der ebenfalls dem Aktuator 10 entspricht, ist um die Ventile AVBVA und EVBVA, sowie den Drucksensor PBVA und die Medientrennkolben 300 und 302 er­ weitert. Die Bremsleitung 304 des Aktuators 32 wird vom Hy­ draulikspeicher bzw. der Pumpe auf die Einlassventile der Hinterachsradbremsen sowie auf das zusätzliche Einlassventil EVBVA geführt. Dieses ist stromlos geschlossen und beauf­ schlagt im geöffneten Zustand Medientrennkolben 300 und 302 mit dem Druck in der Bremsleitung 304. Der Druck im Bereich der die Medientrennkolben mit Druck beaufschlagenden Leitun­ gen wird vom Drucksensor PBVA gemessen. Die Medientrennkol­ ben übertragen den Eingangsdruck auf Bremsleitungen 306 bzw. 308, die zu den Radbremsen des rechten bzw. des linken Vor­ derrads führen. Entsprechend zweigt von der Bremsleitung zwischen Medientrennkolben und zusätzlichem Einlassventil eine Rücklaufleitung ab, die über ein zusätzliches Auslass­ ventil AVBVA, welches in stromlosen Zustand geöffnet ist, in die Rücklaufleitung des Hinterachsmodulators und somit in den Vorratsbehälter mündet. Somit wird bei der Ausführung der Fig. 8 als Rückfallebene bei Ausfall des Vorderachs­ bremsaktuators oder seines Energiekreises E1 eine Betätigung der Vorderradbremsen über ein dem Hinterachsaktuator zuge­ ordnetes zusätzliches Einlassventil ermöglicht. Die Betäti­ gung erfolgt dabei in Abhängigkeit des Vorgabesignals unter Berücksichtigung des Istdrucksignals PBVA unter entsprechen­ der Betätigung von Ein-, und Auslassventil. Die Betätigung der zusätzlichen Ventile durch das Steuermodul HA erfolgt bei Vorliegen einer Fehlerinformation im Steuermodul, welche über das Kommunikationssystem K vom Steuermodul NA übertra­ gen wurde. Eine Redundanz ist somit bereitgestellt, wobei radindividuelle Steuerungen der Vorderachsbremsen infolge des nur einmal vorhandenen Einlassventils ausgeschlossen sind. Alternativ wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel die aus dem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellten redun­ danten Einlassventile dem Hinterachsaktuator zugeordnet, so dass in diesem Fall eine radindividuelle Steuerung der Vor­ derradbremsen ermöglicht ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aktuatoren ist in Fig. 9 dargestellt. Der Vorderachsaktuator 30 entspricht dem in Fig. 8 dargestellten, während der Hinterachsaktuator 32 nur über einen Medientrenner 300 und eine hydraulische Verbin­ dungsleitung 301 zur Bremsleitung einer Vorderradbremse ver­ fügt. Um ein beidseitiges Bremsen an der Vorderachse auch im Fehlerfall zu gewährleiste, ist ein Balanceventil BV vorge­ sehen, welches den Druck in den beiden Vorderradbremsen aus­ gleicht. Im Fehlerfall, beispielsweise bei Ausfall der Elek­ tronik, wird dieses Balanceventil stromlos geschaltet, so dass die Bremsleitungen der beiden Vorderradbremsen verbun­ den sind. Über die zusätzliche hydraulische Verbindung 306 ist es daher möglich, abhängig von der Bremspedalbetätigung über den Hinterachsbremsenaktuator die Vorderradbremsen zu betätigen. Radindividuelle Eingriffe sind bei dieser Art des Notfahrbetriebs nicht möglich.

Eine weitere Variante der Aktuatoren ist in Fig. 10 darge­ stellt. Diese Variante ist für eine diagonale Bremskreisauf­ teilung geeignet. Der erste Aktuator 40, dessen Ventile von einem ersten Steuermodul aus dem ersten Energiekreis betätigt werden, steuert dabei eine Vorderradbremse und die dia­ gonal dazu zugeordnete Hinterradbremse, während der Aktuator 42, dessen Ventile von einem zweiten Steuermodul aus dem zweiten Energiekreis E2 betätigt werden, die entgegengesetz­ te Diagonale bedient. Der Aktuator 40 umfasst die Zusatzven­ tile EVBVR und AVBVR sowie den Medientrenner 400, während der Aktuator 42 die Zusatzventile EVBVL und AVBVL sowie den Medientrenner 402 enthält. Ebenfalls vorhanden sind Druck­ sensoren 404 (Aktuator 40) bzw. 406 (Aktuator 42), die den Druck in der Bremsleitung zwischen den Zusatzventilen des jeweiligen Aktuators und dem jeweiligen Medientrenner erfas­ sen. Dieser Druck wird Bremskreisdruck PBK2 bzw. PBK1 ge­ nannt. Von den Medientrennern 400 bzw. 402 führen Hydrau­ likleitungen 408 bzw. 410 zu den jeweiligen Vorderradbrems­ leitungen des anderen Bremskreises. Im Fehlerfall, wenn bei­ spielsweise ein Aktuator oder ein elektrischer Energiekreis ausfällt, wird die diesem Energiekreis bzw. Aktuator zuge­ ordnete Vorderradbremse nach Maßgabe der Ventilbetätigungen der Zusatzventile des anderen Aktuators in Abhängigkeit vom vorgegebenen Solldruck und dem von den Sensoren 404 bzw. 406 erfassten Bremskreisdruck gesteuert. Ein Notlauf mit gegebe­ nenfalls radindividueller Steuerung der Vorderradbremsen ist daher möglich. Somit wird auch durch entsprechende Ausge­ staltung der Aktuatoren bei einer diagonalen Bremskreisauf­ teilung bei einem Einfachfehler im System die Bremsfunktion an beiden Rädern der Vorderachse aufrechterhalten. Bei Feh­ ler in einem Bremskreis wird also mit Hilfe des Hydraulikak­ tuators des zweiten Bremskreises beide Räder der Vorderachse und ein Rad an der Hinterachse gebremst. Bei der Aufteilung der Aktuatoren nach Fig. 10 werden alle Komponenten des Ak­ tuators 40 vom ersten, alle Komponenten des Aktuators 42 vom zweiten Energiekreis versorgt.

Zur. Einleitung des Notlaufbetriebs und zur entsprechenden Steuerung der Aktuatoren sind Programme vorgesehen, die in den Steuermodulen, dort in dem wenigstens einen Rechnerele­ ment der Steuermodule ablaufen. Die Ermittlung von Fehler­ größen erfolgt dabei in einem Ausführungsbeispiel entspre­ chend den aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehenswei­ sen.

Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm, welches ein Ausführungs­ beispiel eines solchen Programms im Rahmen des Ausführungs­ beispieles ist, welches in den Fig. 6 bis 9 dargestellt ist. Das Flussdiagramm stellt dabei ein Programm dar, wel­ ches in der Rechnereinheit des Steuermoduls HA abläuft. Das dargestellte Programm wird eingeleitet, wenn über das Kommu­ nikationssystem K dem Steuermodul HA ein Fehler im Vorder­ achsbremsaktuator angegeben wird. Die Ausgabe von Ansteuer­ signalen durch das Steuermodul VA wird bei nicht "fail ope­ rational" Ausgestaltung im Falle von Fehlern im Pumpen- oder Speicherkreis oder Energiekreis unterbrochen. Die Erkennung von Fehlern im hydraulischen und/oder elektrischen Kreis wird in bevorzugten Ausführungsbeispielen nach Methoden er­ mittelt, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Wird dem Steuermodul HA also ein Fehler im Bereich des Vorder­ achsbremskreises übermittelt, so wird im ersten Schritt 500 der Fahrer informiert und/oder gewarnt, beispielsweise op­ tisch (Warnlampe), akustisch, etc. Danach wird im Schritt 502 anhand der übermittelten Fehlerinformation abgefragt, ob ein Fehler im Pumpen- oder Speicherkreis des Vorderachsbrem­ saktuators vorliegt. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 504 ein Ansteuersignal vom Steuermodul HA ausgegeben, durch welches über die Auslassventile des Vorderachsaktuators Druck an den Vorderachsradbremsen abgebaut wird. Dies er­ folgt im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 durch entsprechende Ansteuerung der Auslassventile AVVR und AVVL über den redun­ danten Ansteuerpfad. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird dieser Schritt vom Vorderachssteuermodul VA selbst vor­ genommen. Die Auslassventile des Vorderachsaktuators werden dann geschlossen gehalten. Danach veranlasst im Schritt 506 das Steuermodul HA eine modifizierte Ansteuerung der Hydrau­ likpumpe HP. Da diese neben dem Hinterachsbremskreis zusätz­ lich zumindest zum Teil auch den Vorderachsbremskreis mit Hydraulikflüssigkeit und Bremsdruck zu versorgen hat, wird z. B. die Drehzahl der Hinterachsmodulhydraulikpumpe oder der von ihr erzeugte maximale Druck verstärkt. Danach wird im Schritt 508 wie oben beschrieben die Bremsregelung an der Vorderachse über die zusätzlichen Einlass- und Auslassventi­ le EVBVA und AVBVA durchgeführt. Danach wird das Programm beendet, wobei die Schritte 504 bis 508 wiederholt werden, solange das Fahrzeug in Betrieb ist.

Wurde im Schritt 502 erkannt, dass kein Fehler im Pumpen- oder Speicherkreis vorliegt, so wird im Schritt 510 über­ prüft, ob der Fehler in der Ansteuerung der Auslassventile oder im elektrischen Energiekreis, insbesondere ein Ausfall der Energie E1, vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird kein Notbetrieb eingeleitet (Steuermodul VA steuert weiterhin die Vorderachsbremsen) und das Programm mit Schritt 502 wieder­ holt. Hat Schritt 510 ergeben, dass ein solcher Fehler vor­ liegt, so werden im Schritt 512 die Auslassventile an der Vorderachse zum Druckabbau bestromt und danach die Ansteue­ rung der Auslassventile abgeschaltet. Im den darauffolgenden Schritten 514 und 516 wird die Pumpenansteuerung im Hinter­ achsaktuator und die Rädbremsregelung der Vorderachse über den Hinterachsaktuator entsprechend den Schritten 506 und 508 modifiziert.

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Notlaufbe­ trieb bei einer Ausführung des Steuersystems nach einem der Ausführungsbeispiele der Fig. 3 bis 5. Das in Fig. 12 dargestellte Programm läuft dabei im Steuermodul VA des Vor­ derachsbremskreises ab. Auch hier wird das Programm bei ei­ nem Fehler im Vorderachsbremsaktuator eingeleitet, was anhand entsprechender gesetzter Marken ermittelt wird. Danach wird im Schritt 600 wie vorstehend erwähnt der Fahrer infor­ miert bzw. gewarnt. Im darauffolgenden Schritt 602 wird überprüft, ob ein Fehler im Speicherkreis des Vorderachs­ bremskreises aufgetreten ist, beispielsweise eine Leckage, ein Ausfall der Pumpe, etc. Ist dies der Fall, wird das Trennventil TVPS im Schritt 604 geschlossen und danach gege­ benenfalls im Schritt 606 die Ansteuerung der Hydraulikpumpe modifiziert, insbesondere wird die Pumpe jedesmal dann akti­ viert, wenn ein Bremsvorgang vorliegt und erst bei dessen Beendigung wieder abgeschaltet, da die Versorgung mit Druck­ mittel aus dem Hydraulikspeicher HS entfällt. Danach wird das Programm beendet und mit Schritt 604 wiederholt.

Hat Schritt 602 ergeben, dass kein Fehler im Speicherkreis vorliegt, wird im Schritt 608 überprüft, ob ein Fehler im Pumpenkreis, beispielsweise ein Ausfall der Pumpe, oder ein Ausfall der Energie E1 vorliegt. Ist das nicht der Fall, wird das Programm mit Schritt 602 wiederholt und kein Not­ laufbetrieb eingeleitet, sondern das System im Rahmen des Normalbetriebs weitergeführt. Ist dies der Fall, wird im Schritt 610 das Trennventil geschlossen und im Schritt 612 die Bremsdruckversorgung allein aus dem Hydraulikspeicher vorgenommen. Die Radbremsregelung erfolgt dann über die Zu­ satzventile EV2VR bzw. EV2VL und die redundante Ansteuerung der Auslassventile AVVR und AVVL mit der Energie des zweiten Energiekreises E2, sei es aus dem Steuermodul HA oder bei "fail operational" Ausgestaltung durch das Steuermodul VA. Daraufhin wird im Schritt 614 eine zusätzliche Warnung mit­ tels einer Warnlampe und/oder einer Fehlermeldung an den Fahrer ausgegeben und in einem Ausführungsbeispiel einen Eingriff in das Motor- und/oder Getriebemanagement vorgenom­ men in dem Sinne, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs be­ grenzt ist. Danach wird das Programm beendet und erneut durchlaufen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung von Radbremsen in einem elektri­ schen Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, wobei Ansteuersigna­ le für Ventilanordnungen zur Steuerung des Bremsdrucks in einer ersten Gruppen von Radbremsen aus einem ersten Ener­ giekreis, einer zweiten Gruppen von Radbremsen aus einem zweiten, vom ersten unabhängigen Energiekreis gebildet wer­ den, wobei ein Fehler im Bereich der Ventilanordnungen, der Druckversorgung und/oder der Elektrik des Bremssystems er­ mittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fehler­ fall, von dem die aus dem ersten Energiekreis versorgten Radbremsen betroffen sind, Ansteuersignale für die Ventil­ anordnung gebildet werden, wobei die Energie zur Ansteuerung dieser Ventilanordnung aus dem zweiten Energiekreis stammt.

2. Verfahren zur Steuerung von Radbremsen in einem elektri­ schen Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, wobei Ansteuersigna­ le für Ventilanordnungen zur Steuerung des Bremsdrucks in einer Radbremse aus einem ersten Energiekreis gebildet wer­ den, wobei Bremsdruck durch einen Speicher und/oder eine Pumpe bereitgestellt wird, wobei ein Fehler im Bereich der Ventilanordnungen, der Druckversorgung und/oder der Elektrik des Bremssystems ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fehler im Speicherkreis oder im Pumpenkreis oder im Energiekreis an einem Bremsaktuator einer Vorderradbremse ein Ventil angesteuert wird, welches Pumpenkreis und Speicherkreis voneinander abtrennt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass bei einem Fehler Ansteuersignale erzeugt werden, welche zusätzliche Ventilanordnungen und/oder vorhandene Ventilanordnungen über eine redundante elektrische Ansteuerung auf der Basis der Energie des zwei­ ten Energiekreises betätigen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass im Fehlerzustand der Bremse die Geschwindigkeit des Fahrzeugs begrenzt ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass bei einem Fehlerzustand im Be­ reich eines Vorderachsbremsaktuators eine Bremsdruckregelung in den Vorderradbremsen nach Maßgabe von Ansteuersignalen erfolgt, die aus einem den Hinterachsbremsen zugeordneten Steuermodul erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass im Fehlerfall Ansteuersignale des Steuermoduls der Hinterachsbremsen erzeugt werden, welche zusätzliche Ventilanordnungen betätigen, über die der Bremsdruck in den Vorderradbremsen eingestellt wird.

7. Computerprogramm, welches bei Ausführen in einer Rech­ nereinheit einer Steuereinheit wenigstens eines der Verfah­ ren nach den Ansprüchen 1 bis 6 ausführt.

8. Vorrichtung zur Steuerung von Radbremsen in einem elek­ trischen Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Steuermodul, welchem Ventilanordnungen zur Steuerung des Radbremsdrucks in einzelnen Radbremsen zugeordnet sind und welches Ausgangssignale aus einem ersten Energiekreis erzeugt, mit denen diese Ventilanordnungen betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermodul Mittel auf­ weist, welche im Fehlerfall zusätzliche Ansteuersignale er­ zeugen, die aus einem zweiten unabhängigen Energiekreis ge­ bildet werden.

9. Vorrichtung zur Steuerung von Radbremsen an einem elek­ trischen Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, wobei eine achs­ weise Bremskreisaufteilung vorgesehen ist und ein Bremsak­ tuator an der Vorderachsbremse eingesetzt ist, der aus einem ersten Energiekreis ansteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsaktuator redundante Ventile und/oder redundan­ te elektrische Ansteuerungen für zumindest einen Teil der Ventilanordnungen umfaßt, die aus einem zweiten, vom ersten Energiekreis unabhängigen Energiekreis ansteuerbar sind.