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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bremssystem, insbesondere ein elektromechanisches Bremssystem, für ein Kraftfahrzeug, mit zwei Bremskreisen, die jeweils eine erste Steuereinheit zur Umsetzung einer Bremsanforderung eines Fahrers in ein Ansteuersignal und jeweils mindestens eine das Ansteuersignal verarbeitende und eine Radbremse ansteuernde, zweite Steuereinheit umfassen.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind elektrische Bremssysteme der eingangs genannten Art bekannt. Entsprechend der Art und Weise, wie eine elektrisch erzeugte Kraft dabei auf eine Radbremse übertragen wird, werden elektrische Bremssysteme in elektromechanische Bremssysteme, elektrohydraulische Bremssysteme und elektropneumatische Bremssystem unterteilt. Elektromechanische Bremssysteme stellen dabei die einfachsten und kostengünstigsten Bremssysteme dar, da hier eine Kraft mit einfachen Mitteln sicher und präzise übertragen werden kann. Heutige elektrische Bremssysteme, so genannte Brake-By-Wire Bremssysteme, sind gemäß den gesetzlichen Anforderungen zweikreisig ausgelegt, weisen also zwei Bremskreise auf. Bei Kraftfahrzeugen mit zwei Achsen wirkt dabei normalerweise ein Bremskreis auf zwei Räder beziehungsweise Radbremsen einer Achse oder auf zwei diagonal angeordnete Räder beziehungsweise Radbremsen verschiedener Achsen, wie zum Beispiel vorne links und hinten rechts. Das Vorsehen von zwei Bremskreisen soll eine Bremswirkung auch dann noch gewährleisten, wenn eine der Bremskreise aufgrund eines Funktionsschadens ausfällt.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 101 18 263 A1 ist beispielsweise ein derartiges, zweikreisiges elektromechanisches Bremssystem bekannt. Dabei ist eine erste Steuereinheit vorgesehen, die eine Bremsanforderung eines Fahrers in ein Ansteuersignal umsetzt. Die Bremsanforderung des Fahrers wird dabei mittels einer Sensorik an einem Bremspedal des Kraftfahrzeugs erfasst. Das Ansteuersignal wird von einer zweiten Steuereinheit verarbeitet, die einer Radbremse zugeordnet ist und diese ansteuert. Gemäß dem genannten Stand der Technik ist jeder Radbremse dabei eine zweite Steuereinheit zugeordnet, wobei die erste Steuereinheit jeweils zwei zweite Steuereinheiten ansteuert, die jeweils einer Radbremse zugeordnet sind.
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Ferner ist aus der
WO 2004/098967 A2 ein elektrisches Bremssystem für ein Nutzfahrzeug bekannt, mit zwei Bremskreisen, die jeweils eine zentrale Steuereinheit und ein Druckregelmodul umfassen, wobei jeder Radbremse ein Druckregelmodul jeweils des ersten und des zweiten Bremskreises zugeordnet ist.
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Ähnliche elektrische Bremssysteme mit mehreren Bremskreisen, welche mehrere zentrale Bremssteuereinheiten und/oder dezentrale Bremssteuereinheiten aufweisen können, sind zudem aus der
US 5,954,407 A , der
WO 2005/030522 A2 , der
US 2008/0258547 A1 , der
US 6,402,259 B2 und der
WO 2005/082694 A1 sowie aus
Isermann, Rolf, Ralf Schwarz, and Stefan Stölzl. „Fault-Tolerant Driveby-Wire Systems-Concepts and Realizations-." IFAC Proceedings Volumes33.11 (2000): 1-15 und Isermann, Rolf. „MECHATRONIC SYSTEMS-INNOVATIVE PRODUCTS WITH EMBEDDED CONTROL-." IFAC Proceedings Volumes 38.1 (2005): 175-191 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist vorgesehen, dass jeder Radbremse des elektrischen Bremssystems, eine zweite Steuereinheit jeweils des ersten und des zweiten Bremskreises zugeordnet ist. Die Erfindung zeichnet sich also dadurch aus, dass die mindestens zwei Bremskreise jeweils auf alle zu bremsenden Räder des Fahrzeugs beziehungsweise auf alle Radbremsen des Bremssystems wirken. Dies hat gegenüber dem Stand der Technik, bei welchem nach Ausfall eines der Bremskreise die betroffenen Radbremsen nicht mehr genutzt werden können, den Vorteil, dass nach Ausfall eines der Bremskreise noch eine Bremswirkung an allen zu bremsenden Rädern beziehungsweise an allen Radbremsen des Kraftfahrzeugs aufgebracht werden kann. Somit wird gewährleistet, dass auch bei Ausfall eines Bremskreises sicherheitsrelevante Bremsfunktionen, wie eine elektronische Stabilitätskontrolle und/oder ein Antiblockiersystem weiterhin, wenn auch gegebenenfalls in kleinerem Umfang, genutzt werden können.
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Vorteilhafterweise weisen die Bremskreise eine voneinander unabhängige Energieversorgung auf. Das bedeutet, dass die beiden Bremskreise elektrisch voneinander unabhängig sind und vorzugsweise jeweils eine eigene Energiequelle umfassen. Dies gewährleistet, dass der Ausfall des einen Bremskreises sich nicht auf den anderen Bremskreis auswirkt. Auch können auf diese Art und Weise Störsignale vermieden werden.
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Weiterhin weist jede Radbremse einen der zweiten Steuereinheit jeweils des ersten Bremskreises und des zweiten Bremskreises zugeordneten Bremsaktor auf. Somit weist jede Radbremse zumindest zwei Bremsaktoren auf, die im Wesentlichen zur Erzeugung der zum Bremsen notwendigen Kraft dienen. Die zwei Bremsaktoren einer Radbremse sind dabei jeweils nur mit einem der beiden Bremskreise des Bremssystems verbunden, so dass der eine Bremsaktor dem ersten Bremskreis und der zweite Bremsaktor dem zweiten Bremskreis zugeordnet ist.
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Ferner ist vorgesehen, dass die einer Radbremse zugeordneten Bremsaktoren in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Hierdurch wird eine kompakte und einfach zu handhabende Bauform geboten. Besonders bevorzugt können die Bremsaktoren gemeinsam in einem Gehäuse der Radbremse angeordnet sein.
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Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die jeweilige Radbremse einen Elektromotor mit einem Rotor und zwei axial nebeneinander angeordneten Statoren aufweist, die zusammen mit dem Rotor jeweils einen der Bremsaktoren bilden. Es ist somit ein Elektromotor vorgesehen, der zwar nur einen Rotor, jedoch zwei axial - in Bezug auf den Rotor gesehen - nebeneinander angeordnete Statoren aufweist. Die mindestens zwei Statoren wirken somit mit dem gleichen Rotor zusammen. Bevorzugt ist der Elektromotor als elektronisch kommutierter Elektromotor ausgebildet. Durch die unabhängige Ansteuerung der Statoren über den jeweiligen Bremskreis, kann somit die Radbremse von einem oder beiden der mindestens zwei Statoren bedient werden. Fällt einer der Bremskreise aus, kann der Elektromotor weiterhin durch den verbleibenden Stator des intakten Bremskreises bedient beziehungsweise betätigt werden. Der Rotor bildet dabei eine gemeinsame Abtriebswelle oder ist mit dieser drehfest verbunden, so dass der Elektromotor somit eine einzige beziehungsweise gemeinsame Abtriebswelle aufweist. Der Rotor kann sich dabei entweder durch beide Statoren hindurch erstrecken, oder jedem der Statoren ist ein gesonderter Rotorwirkbereich zugeordnet, der von dem Rotorwirkbereich der dem anderen Stator zugeordnet ist räumlich und gegebenenfalls auch elektrisch getrennt ist.
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Zweckmäßigerweise sind die Statoren elektrisch unabhängig voneinander ausgebildet. So ist darauf zu achten, dass in dem Elektromotorgehäuse die Statoren getrennt beziehungsweise beabstandet zueinander angeordnet sind, und Mittel vorgesehen sind, die eine elektrische Verbindung zwischen den Statoren verhindern. Die beiden Statoren sind dabei zweckmäßigerweise mit zweiten Steuereinheiten verschiedener Bremskreise verbunden.
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Zweckmäßigerweise sind die Statoren voneinander elektrisch isoliert. Hierzu sind entsprechende Isoliermittel zwischen den Statoren und gegebenenfalls auch an den die Statoren haltenden beziehungsweise aufnehmenden Bereichen des Gehäuse des Elektromotors vorgesehen. Hierdurch wird die getrennte Ausbildung der Bremskreise weiterhin gewährleistet.
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Um die unabhängige Energieversorgung und das unabhängige Wirken der Bremskreise voneinander zu gewährleisten, ist vorteilhafterweise weiterhin vorgesehen, dass die erste und/oder die zweiten Steuereinheiten der mindestens zwei Bremskreise mit verschiedenen Massen verbunden sind. Zwar ist es denkbar, dass die ersten Steuereinheiten in einem gemeinsamen Steuergerät angeordnet sind. Jedoch sind dann die ersten Steuereinheiten elektrisch getrennt voneinander in dem Steuergerät angeordnet beziehungsweise ausgebildet und gegebenenfalls mit entsprechend verschiedenen Schaltungsmassen des Steuergeräts verbunden.
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Schließlich ist vorgesehen, dass jeder Bremskreis mindestens zwei Radbremsen aufweist. Bei einem Kraftfahrzeug mit vier Rädern, auf die eine Bremswirkung ausgeübt werden soll, ist jedem Rad eine Radbremse wie oben beschrieben zugeordnet, wobei jeweils zwei der Radbremsen mit einem ersten Steuergerät zusammenwirken. Bevorzugt sind die Radbremsen eines Bremskreises dabei einer Achse des Fahrzeugs oder diagonal zueinander liegenden Rädern verschiedener Achsen zugeordnet.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
- 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel eines elektrischen Bremssystems und
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer Radbremse des elektrischen Bremssystems.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Bremssystems 1, das als elektromechanisches Bremssystem 2 ausgebildet ist. Das elektrische Bremssystem ist dargestellt für ein Kraftfahrzeug, das vier zu bremsende Räder 3, 4, 5 und 6 umfasst, wobei sich die Räder 3 und 4 von einer ersten Achse und die Räder 5 und 6 auf einer zweiten Achse des Kraftfahrzeugs befinden. Jedem der Räder 3 bis 6 ist eine Radbremse 7, 8, 9 und 10 des Bremssystems 1 zugeordnet. Jeder der Radbremsen 7 bis 10 sind jeweils zwei zweite Steuereinheiten 11, 12, die verschiedenen Bremskreisen 13, 14 des elektrischen Bremssystems 1 angeöhren, zugeordnet. Die beiden Bremskreise 13, 14 umfassen weiterhin jeweils eine erste Steuereinheit 15, 16, die eine Bremsanforderung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs erfassen und in Ansteuersignale für die jeweils zweiten Steuereinheiten 11, 12 umsetzen. Die Bremsanforderung des Fahrers wird dabei mittels einer Sensorik eines Bremspedals 17 oder einer Feststellbremse 18 erfasst beziehungsweise erkannt. Dabei erhalten beide Steuereinheiten 15, 16 die Signale des Bremspedals 17 und/oder der Feststellbremse 18, sodass eine redundante Erfassung der Bremsanforderung vorliegt.
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Weiterhin umfasst der jeweilige Bremskreis 13, 14 eine eigene elektrische Energieversorgung 19 beziehungsweise 20, vorliegend in Form eines wiederaufladbaren Energiespeichers 21 beziehungsweise 22. Die Bremskreise 13 und 14 weisen somit eine voneinander unabhängige Energieversorgung 19 und 20 auf, die den Betrieb eines der Bremskreise 13 oder 14 bei Ausfall des anderen Bremskreises 14 beziehungsweise 13 ermöglichen.
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Die Verbindungen der beiden Bremskreise 13 und 14 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit mit den Bezugszeichen des jeweiligen Bremskreises 13 oder 14 versehen. Durchgezogene Linien stehen dabei für Kommunikationsverbindungen und gestrichelte Linien für Verbindungen, die der Energieversorgung dienen.
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Beide Bremskreise 13, 14 weisen somit jeweils eine erste Steuereinheit 15 beziehungsweise 16 sowie vier, jeweils einer der Radbremsen 7 bis 10 zugeordnete zweite Steuereinheiten 11 beziehungsweise 12 auf. Darüber hinaus umfasst jeder Bremskreis 13, 14 eine eigene Energieversorgung 19 beziehungsweise 20. Insgesamt sind somit die Bremskreise 13 und 14 elektrisch unabhängig voneinander ausgebildet und wirken jeweils auf alle vier Radbremsen 7 bis 10 beziehungsweise auf alle Räder 3 bis 6 des Kraftfahrzeugs. Dies hat den Vorteil, dass bei Ausfall eines der Bremskreise 13, 14 der verbleibende Bremskreis 14 beziehungsweise 13 weiterhin eine Bremswirkung auf alle vier Räder 3 bis 6 des Kraftfahrzeugs aufbringen kann. Hierdurch können insbesondere sicherheitsrelevante Funktionen, wie beispielsweise die eines ESP-Systems 23 (ESP = Elektronisches Stabilitätsprogramm) zumindest im Rahmen des für den einen Bremskreises 13, 14 Möglichen weiter durchgeführt werden. Ansteuersignale des ESP-Systems 23 werden über eine entsprechende Kommunikationsverbindung den ersten Steuereinheiten 15 und 16 übermittelt. Weiterhin kann optional eine Cockpit-Anzeigeeinrichtung 24 mit den Steuereinheiten 15 und/oder 16 verbunden sein, die in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Bremssystems 1 dem Fahrer des Kraftfahrzeugs Warnmeldungen anzeigt.
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Die beiden jeweils einer Radbremse 7 zugeordneten zweiten Steuereinheiten 11 und 12 sind vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, um eine kompakte und einfach zu handhabende Baueinheit zu bieten. Zweckmäßigerweise sind dabei die zweiten Steuereinheiten 11, 12 innerhalb des Gehäuses zur Aufrechterhaltung der elektrischen Zweikreisigkeit elektrisch unabhängig und gegeneinander isoliert. Hierzu dient unter anderem vorteilhafterweise auch eine getrennte Massenanbindung der Schaltungsmasse der jeweiligen Steuereinheit 11, 12.
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Die 2 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der Radbremsen 7 bis 10 des elektrischen Bremssystems 1 am Beispiel der Radbremse 7 . Die folgende Beschreibung gilt somit im gleichen Maß auch für die übrigen Radbremsen 8 bis 10. Die 2 zeigt einen Aktor 25 der Radbremse 7, der als Elektromotor 26 ausgebildet ist. Durch Ansteuern des Elektromotors 26 können beispielsweise Bremsbeläge gegen Bremsscheiben der Räder 3 bis 6 zum Erzielen einer Bremswirkung gedrückt werden. Der vorteilhafte Aktor 25 beziehungsweise der Elektromotor 26 weist einen Rotor 27 auf, der drehfest oder einstückig mit einer Abtriebswelle 28 ausgebildet ist. Der Elektromotor 26 ist als elektronisch kommutierender Elektromotor ausgebildet. Weiterhin weist der Elektromotor 26 zwei Statoren 29, 30 auf, die axial - im Bezug auf eine Drehachse des Rotors 27 - nebeneinander angeordnet sind, sodass sich der Rotor 27 axial durch beide Statoren 29 und 30 hindurch erstreckt. Die Statoren 29 und 30 sind elektrisch unabhängig voneinander ausgebildet, also unabhängig voneinander ansteuerbar und mit Energie versorgbar. Bevorzugt ist dazu der Stator 29 mit der zweiten Steuereinheit 11 des Bremskreises 13 und der Stator 30 mit der zweiten Steuereinheit 12 des Bremskreises 14 verbunden. Somit sind die Statoren 29 und 30 jeweils einem der Bremskreise 13, 14 zugeordnet. Zweckmäßigerweise sind die Statoren 29 und 30 voneinander isoliert in dem Elektromotor 26 angeordnet. Hierzu kann beispielsweise eine isolierende Trennscheibe 31 auf dem Rotor 27 oder in dem Gehäuse 32 des Elektromotors 26 angeordnet sein.
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Die Statoren 29 und 30 bilden vorliegend zusammen mit dem Rotor 27 einen Bremsaktor 33 des Bremskreises 13 und einen Bremsaktor 34 des Bremskreises 14, wobei beide Bremsaktoren 33, 34 bevorzugt wie dargestellt in einem gemeinsamen Gehäuse, also baulich zu einer Maschine integriert, ausgebildet sind.
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Insgesamt wird somit ein elektrisches Bremssystem 1 vorgeschlagen, das vollständig voneinander getrennte Bremskreise 13 und 14 umfasst, die jedoch auf alle zu bremsenden Räder 3 bis 6 eines Kraftfahrzeugs wirken können. Dabei wird durch die vorteilhafte Ausbildung der Radbremsen 7 bis 10 eine einfache und kompakte Möglichkeit geboten, die Unabhängigkeit der Bremskreise bis zu den Radbremsen 7 bis 10 fortzuführen.
