DE102014204287A1

DE102014204287A1 - Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung sowie Steuergerät für eine Kraftfahrzeugbremseinrichtung

Info

Publication number: DE102014204287A1
Application number: DE102014204287.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Huth; Peter Rebholz-Goldmann; Peter Sautter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-09-10
Also published as: US20150251639A1; CN104890658B; US10315631B2; CN104890658A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung (1), die wenigstens eine elektronische Feststellbremse (2) mit zumindest einem Aktuator (3, 4) aufweist, wobei bei Anliegen eines ersten Schaltsignals an einem Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) der Aktuator (3, 4) zum Aktivieren der Feststellbremse (2) angesteuert wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) in einer Normalbetriebsart zum Anliegen beliebiger Schaltsignale freigegeben und in einer Sicherheitsbetriebsart auf ein von dem ersten Schaltsignal verschiedenes zweites Schaltsignal festgesetzt wird, sodass das Ansteuern des Aktuators (3, 4) zum Aktivieren der Feststellbremse (2) verhindert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät (58) für eine Kraftfahrzeugbremseinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung, die wenigstens eine elektronische Feststellbremse mit zumindest einem Aktuator aufweist, wobei bei Anliegen eines ersten Schaltsignals an einem Schaltsignaleingang der Aktuator zum Aktivieren der Feststellbremse angesteuert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steuergerät für eine Kraftfahrzeugbremseinrichtung.
Stand der Technik
Die Kraftfahrzeugbremseinrichtung dient dem Bremsen beziehungsweise Verzögern eines Kraftfahrzeugs. Sie verfügt über die elektronische Feststellbremse, welche vorzugsweise einer Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist. Die elektronische Feststellbremse ist elektronisch betätigbar und verfügt zu diesem Zweck über den Aktuator, welche bei entsprechender Ansteuerung die Achse und folglich das Kraftfahrzeug bremst beziehungsweise festsetzt. Zu diesem Zweck wirkt der Aktuator beispielsweise auf die Achse des Kraftfahrzeugs ein. Zum Ansteuern des Aktuators ist der Schaltsignaleingang vorgesehen, wobei an diesem unterschiedliche Schaltsignale anliegen können. So wird der Aktuator zum Aktivieren der Feststellbremse und mithin dem Bremsen des Kraftfahrzeugs angesteuert, wenn an dem Schaltsignaleingang das erste Schaltsignal anliegt. Dagegen wird der Aktuator zum Deaktivieren beziehungsweise Freigeben der Feststellbremse oder zumindest zum Beibehalten des momentanen Zustands der Feststellbremse angesteuert, wenn ein zweites Schaltsignal an dem Schaltsignaleingang vorliegt.
Aktuelle Kraftfahrzeuge sind teilweise mit einem Einparkassistenten ausgestattet, welcher ein selbständiges Einparken des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Hierbei ist der Fahrer jedoch stets in dem Kraftfahrzeug und kann entsprechend in Notfallsituationen eingreifen. Wünschenswert ist es nun, den Einparkassistenten derart zu verbessern, dass das Kraftfahrzeug selbsttätig einparkt, ohne dass der Fahrer an Bord ist. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass sich das Kraftfahrzeug bereits selbsttätig eine Parklücke sucht und anschließend in diese einparkt. Fällt jedoch die Kraftfahrzeugbremseinrichtung wenigstens teilweise aus, so muss das Kraftfahrzeug dennoch sicher zum Stillstand gebracht werden können.
Offenbarung der Erfindung
Das Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sieht nun vor, dass das Kraftfahrzeug in jedem Betriebszustand sicher betrieben werden kann, insbesondere indem ein Bremsen auch bei einem teilweisen Ausfall der Kraftfahrzeugbremseinrichtung ermöglicht wird. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem der Schaltsignaleingang in einer Normalbetriebsart zum Anliegen beliebiger Schaltsignale freigegeben und in einer Sicherheitsbetriebsart auf ein von dem ersten Schaltsignal verschiedenes zweites Schaltsignal festgesetzt wird, sodass das Ansteuern des Aktuators zum Aktivieren der Feststellbremse verhindert wird. Die Kraftfahrzeugbremseinrichtung beziehungsweise die elektronische Feststellbremse kann entsprechend in wenigstens zwei Betriebsarten betrieben werden, nämlich der Normalbetriebsart sowie der Sicherheitsbetriebsart.
In der Normalbetriebsart ist der Schaltsignaleingang freigegeben, sodass beliebige Schaltsignale an ihm anliegen können. Die Normalbetriebsart wird beispielsweise eingestellt, wenn das Kraftfahrzeugt selbsttätig einparken soll, vorzugsweise ohne dass der Fahrer an Bord ist. Entsprechend muss es in der Normalbetriebsart möglich sein, den Aktuator im Notfall zum Aktivieren der Feststellbremse anzusteuern, indem das erste Schaltsignal an dem Schaltsignaleingang angelegt wird. Während eines normalen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs darf jedoch unter keinen Umständen ein derartiges Aktivieren der Feststellbremse auftreten. Entsprechend wird während des Fahrbetriebs in die Sicherheitsbetriebsart gewechselt, indem der Schaltsignaleingang auf das zweite Schaltsignal festgesetzt ist. Dieses zweite Schaltsignal ist – wie bereits vorstehend erläutert – derart gewählt, dass der Aktuator deaktiviert wird beziehungsweise zumindest nicht zum Aktivieren der Feststellbremse angesteuert werden kann. Das zweite Schaltsignal ist von dem ersten Schaltsignal verschieden.
Anders ausgedrückt ist der Schaltsignaleingang des Schalters beispielsweise an eine Steuereinrichtung, eine Steuereinheit und/oder ein Steuergerät angeschlossen. Diese/dieses übermittelt ein beliebiges Schaltsignal, also insbesondere wahlweise das erste Schaltsignal oder das zweite Schaltsignal, an den Schalter beziehungsweise dessen Schaltsignaleingang. In der Normalbetriebsart folgt der Schaltsignaleingang dem angelegten Schaltsignal, sodass der Schalter entsprechend dem Schaltsignal angesteuert wird. Liegt dagegen die Sicherheitsbetriebsart vor, so ist der Schaltsignaleingang auf das zweite Schaltsignal festgelegt, kann also dem angelegten Schaltsignal nicht beliebig beziehungsweise auf ein von dem zweiten Schaltsignal verschiedenes Schaltsignal folgen, insbesondere nicht auf das erste Schaltsignal. In der Normalbetriebsart wird also der Schalter entsprechend dem von der Steuereinrichtung, der Steuereinheit und/oder dem Steuergerät abgesetzten Schaltsignal eingestellt, während er in der Sicherheitsbetriebsart unabhängig von dem abgesetzten Schaltsignal in einem Schaltzustand verbleibt, der dem zweiten Schaltsignal entspricht. Der Schalter beziehungsweise sein Schaltsignaleingang ist insoweit von dem tatsächlich vorliegenden Schaltsignal entkoppelt und insoweit festgesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann größtenteils in einem bereits bestehenden Steuergerät der Kraftfahrzeugbremseinrichtung umgesetzt werden, sodass insgesamt eine hochintegrierte, voll elektronische Zusatzfunktion realisiert ist. Beispielsweise ist das Verfahren in einem Treiber beziehungsweise Brückentreiber der Kraftfahrzeugbremseinrichtung integriert. Um dabei die ASILD Sicherheitsbedingungen zu erfüllen, kann es notwendig sein, eine externe Speichereinrichtung, beispielsweise ein Flip-Flop, insbesondere ein zustandsgesteuertes Flip-Flop, vorzusehen, in welchem die momentane Betriebsart gespeichert wird. Die Speichereinrichtung hält insoweit fest, ob die Normalbetriebsart oder die Sicherheitsbetriebsart Anwendung finden soll und liegt vorzugsweise separat von dem Steuergerät vor.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Aktuator mittels wenigstens eines Schalters einer Schalteinrichtung ansteuerbar ist, wobei der Schalter den Schaltsignaleingang aufweist und bei Anliegen des ersten Schaltsignals an dem Schaltsignaleingang einen auf das Aktivieren der Feststellbremse gerichteten ersten Schaltzustand einnimmt. Der Schalter kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt liegt er jedoch als Transistor, insbesondere als Feldeffekttransistor, beispielsweise als MOSFET, vor. Der Schalter ist Bestandteil der Schalteinrichtung, welche dem Aktuator zugeordnet ist. Der Schalter weist den Schaltsignaleingang auf. Liegen mehrere Schalter vor beziehungsweise sind mehrere Schalter der Schalteinrichtung zugeordnet, so verfügt jeder der Schalter über einen derartigen Schaltsignaleingang. Sind die Schalter als Transistoren ausgebildet, so stellt deren Gate beziehungsweise Steueranschluss den Schaltsignaleingang dar.
Der Schalter kann in mehreren Schaltzuständen vorliegen, insbesondere in dem ersten Schaltzustand sowie einem zweiten Schaltzustand. Der erste Schaltzustand ist auf das Aktivieren der Feststellbremse gerichtet. Bei Vorliegen des ersten Schaltsignals an dem Schaltsignaleingang wechselt der Schalter in seinen ersten Schaltzustand und verbleibt in diesem solange das erste Schaltsignal anliegt. In dem ersten Schaltzustand wird ein Aktivieren des Aktuators, welches auf das Aktivieren der Feststellbremse gerichtet ist, ermöglicht. Beispielsweise reicht das Vorliegen des ersten Schaltzustands des Schalters bereits aus. Alternativ kann es jedoch notwendig sein, dass weitere Bedingungen erfüllt sein müssen, beispielsweise ein bestimmtes Schaltsignal an dem Schaltsignaleingang eines weiteren Schalters der Schalteinrichtung anliegen muss.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Schalteinrichtung über mehrere Schalter mit jeweils einem Schaltsignaleingang verfügt, wobei in der Sicherheitsbetriebsart der Schaltsignaleingang wenigstens eines der Schalter auf das zweite Schaltsignal festgesetzt wird, sodass der Schalter in einem von dem ersten Schaltzustand verschiedenen zweiten Schaltzustand vorliegt. Die mehreren Schalter der Schalteinrichtung sind bei einer derartigen Ausgestaltung vorzugsweise in Reihe mit dem Aktuator geschaltet. Es reicht also zum Realisieren der Sicherheitsbetriebsart aus, einen der Schalter in seinem zweiten Schaltzustand zu halten, indem der Schaltsignaleingang des Schalters auf das zweite Schaltsignal festgesetzt wird. Beispielsweise liegt einer der Schalter als High-Side-Schalter und ein anderer der Schalter als Low-Side-Schalter vor, wobei der Aktuator schaltungstechnisch zwischen den Schaltern angeordnet ist.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schalter der Schalteinrichtung eine H-Brückenanordnung für den Aktuator bilden, wobei zwei der Schalter als Low-Side-Schalter vorliegen, deren Schaltsignaleingänge in der Sicherheitsbetriebsart zum Festsetzen des Schaltsignaleingangs auf Masse oder auf Source gezogen werden. Die H-Brückenanordnung weist vier Schalter auf. Zwei von diesen sind als High-Side-Schalter ausgeführt, während zwei andere als Low-Side-Schalter ausgestaltet sind. Um ein Aktivieren des Aktuators bei einer derartigen Ausgestaltung der Schalteinrichtung sicher zu verhindern, ist es notwendig, entweder alle Low-Side-Schalter oder alternativ alle High-Side-Schalter in ihrem zweiten Schaltzustand festzusetzen.
Aus diesem Grund werden beispielsweise die Schaltsignaleingänge der Low-Side-Schalter beziehungsweise aller Low-Side-Schalter auf das zweite Schaltsignal festgesetzt, indem sie auf Masse oder auf Source gezogen werden. Sollte also, falls die Schalter auf Masse gezogen werden, gleichzeitig an dem Schaltsignaleingang ein von Null abweichendes Potential anliegen, so liegt ein Kurzschluss zu Masse vor und der entsprechende Schalter verbleibt in seinem zweiten Schaltzustand, sodass der Aktuator nicht zum Aktivieren der Feststellbremse angesteuert wird und insoweit festgesetzt ist. Falls die Schalter auf Source gezogen werden, sind vorstehende Ausführungen in analoger Weise heranzuziehen. Zusätzlich oder alternativ zu den Low-Side-Schaltern können selbstverständlich auch die Schaltsignaleingänge der High-Side-Schalter, insbesondere aller High-Side-Schalter der Schalteinrichtung, auf Masse oder auf Source gezogen werden.
Falls zum Festsetzen die Schaltsignaleingänge auf Masse gezogen werden, so kommen beispielsweise Schalter zum Einsatz, die bei Vorliegen von Source an dem Signaleingang schalten, während sie bei Masse unterbrechen. Umgekehrt können, falls zum Festsetzen die Schaltsignaleingänge auf Source gezogen werden, Schalter herangezogen werden, die bei Source an dem Signaleingang unterbrechen und bei Masse schalten.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein Umschalten zwischen der Normalbetriebsart und der Sicherheitsbetriebsart sowie umgekehrt mittels eines zustandsgesteuerten Flip-Flops erfolgt, in welchem die momentane Betriebsart gespeichert wird. Das zustandsgesteuerte Flip-Flop kann auch als „Latch“ bezeichnet werden. Es stellt einen 1 Bit-Datenspeicher dar und weist beispielsweise einen Dateneingang, einen Datenausgang sowie ein Gate auf, welches in Form eines zweiten Eingangs vorliegt. In Abhängigkeit von dem an dem Gate vorliegenden Schaltsignal arbeitet das Flip-Flop in einer ersten Betriebsart oder einer zweiten Betriebsart. In der ersten Betriebsart folgt der Datenausgang dem Dateneingang, entspricht diesem also stets. In der zweiten Betriebsart wird der Datenausgang auf demjenigen Zustand des Dateneingangs eingefroren, welcher zu Beginn der zweiten Betriebsart vorlag. Die erste Betriebsart wird auch als Transparenzphase, die zweite Betriebsart als Haltephase bezeichnet.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zu Beginn der Normalbetriebsart wenigstens einer der Schalter der H-Brückenanordnung, insbesondere ein als High-Side-Schalter vorliegender Schalter, mit dem auf das Aktivieren der Feststellbremse gerichteten ersten Schaltsignal beaufschlagt wird, während wenigstens ein anderer der Schalter, insbesondere ein als Low-Side-Schalter vorliegender Schalter, mit dem zweiten Schaltsignal beaufschlagt wird. In der Normalbetriebsart soll das Aktivieren der Feststellbremse mittels des Aktuators möglich sein. Entsprechend wird die H-Brückenanordnung auf ein solches Aktivieren vorbereitet, indem der eine Schalter bereits mit dem ersten Schaltsignal beaufschlagt wird.
Damit nicht unmittelbar mit diesem Beaufschlagen des Schalters die Feststellbremse aktiviert wird, wird gleichzeitig oder bereits vorher der andere Schalter mit dem zweiten Schaltsignal beaufschlagt. Die beiden Schalter sind dabei derart angeordnet, dass beide in dem ersten Schaltzustand vorliegen beziehungsweise mit dem ersten Schaltsignal beaufschlagt sein müssen, damit der Aktuator zum Aktivieren der Feststellbremse angesteuert wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Schalter in Reihe mit dem Aktuator geschaltet sind, insbesondere als High-Side-Schalter und als Low-Side-Schalter des Aktuators vorliegen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der Normalbetriebsart bei Auftreten eines Notbremssignals der andere der Schalter mit dem ersten Schaltsignal beaufschlagt wird, sodass der Aktuator zum Aktivieren der Feststellbremse angesteuert wird. Das Notbremssignal zeigt an, dass das Kraftfahrzeug unverzüglich abgebremst werden soll. Tritt dieses Notbremssignal in der Normalbetriebsart auf, so wird nicht nur der vorstehend erläuterte eine Schalter, sondern auch der andere Schalter mit dem ersten Schaltsignal beaufschlagt. Dies führt im Endeffekt zum Aktivieren der Feststellbremse mittels des Aktuators. Tritt das Notbremssignal in der Sicherheitsbetriebsart auf, so kann es ebenfalls vorgesehen sein, den Schalter mit dem ersten Schaltsignal zu beaufschlagen. Weil gemäß den vorstehenden Ausführungen der Schaltsignaleingang des Schalters jedoch auf das zweite Schaltsignal festgesetzt ist, beispielsweise auf Masse oder auf Source gezogen ist, hat dies keine Aktivierung der Feststellbremse zur Folge. Vielmehr wird das Notbremssignal ignoriert. Ein während des normalen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs (fälschlicherweise) auftretende Notbremssignal führt mithin nicht zu einer Beeinträchtigung der Fahrsicherheit.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mehrere Aktuatoren vorgesehen sind und in der Normalbetriebsart bei Auftreten des Notbremssignals die Schalteinrichtungen der Aktuatoren zum zeitversetzten Aktivieren angesteuert werden. Die mehreren Aktuatoren können derselben Feststellbremse oder alternativ unterschiedlichen Feststellbremsen zugeordnet sein. Das zeitversetzte Aktivieren der Aktuatoren vermeidet eine Überlastung der Kraftfahrzeugbremseinrichtung, insbesondere einer Stromversorgung.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Schalteinrichtung des zumindest einen Aktuators nach einer bestimmten Zeitspanne und/oder bei Überschreiten eines bestimmten Aktuatorstroms zum Deaktivieren des Aktuators angesteuert wird. Die Zeitspanne ist dabei derart gewählt, dass nach ihrem Ablauf von einem zuverlässigen Festsetzen des Kraftfahrzeugs mittels der Feststellbremse, mithin einer ausreichenden Bremskraft der Feststellbremse, ausgegangen werden kann. Analog dazu ist der erwähnte Aktuatorstrom derart bestimmt, dass seine Überschreitung durch den momentan durch den Aktuator fließenden Strom ein Erreichen der gewünschten Bremskraft anzeigt. Entsprechend kann der Aktuator deaktiviert werden, sobald die bestimmte Zeitspanne verstrichen ist und/oder der momentane Aktuatorstrom den bestimmten Aktuatorstrom übersteigt. Das Deaktivieren des Aktuators hat vorzugsweise das Beibehalten eines momentanen Zustands der Feststellbremse zur Folge. Durch das Deaktivieren des Aktuators erfolgt also kein Lösen der Feststellbremse, vielmehr verharrt diese in ihrem momentanen Zustand.
Die Erfindung betrifft zudem ein Steuergerät für eine Kraftfahrzeugbremseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, wobei die Kraftfahrzeugbremseinrichtung wenigstens eine elektronische Feststellbremse mit zumindest einem Aktuator aufweist und dazu ausgebildet ist, bei Anliegen eines ersten Schaltsignals an einem Schaltsignaleingang den Aktuator zum Aktivieren der Feststellbremse anzusteuern. Dabei ist vorgesehen, dass das Steuergerät dazu ausgebildet ist, den Schaltsignaleingang in einer Normalbetriebsart zum Anliegen beliebiger Schaltsignale freizugeben und in einer Sicherheitsbetriebsart auf ein von dem ersten Schaltsignal verschiedenes zweites Schaltsignal festzusetzen, sodass das Ansteuern des Aktuators zum Aktivieren der Feststellbremse verhindert wird. Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Steuergeräts beziehungsweise des Verfahrens wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Steuergerät als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird. Das Steuergerät ist beispielsweise Bestandteil der Kraftfahrzeugbremseinrichtung, sodass die Erfindung zudem auf eine solche Kraftfahrzeugbremseinrichtung mit dem Steuergerät gemäß den vorstehenden Ausführungen gerichtet ist.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorstehenden Ausführungen sind auch andere Ausführungsformen denkbar. Eine erste Alternative weist dabei eine mechanische Verriegelung eines Getriebes des Kraftfahrzeugs auf, sobald die Kraftfahrzeugbremseinrichtung wenigstens teilweise ausfällt beziehungsweise das Notbremssignal auftritt. Hierbei ist eine Erkennungstechnik zu definieren, welche im Fehlerfall eine derartige mechanische Verriegelung des Getriebes auslöst. Beispielsweise kann die vorstehend beschriebene Feststellbremse als eine derartige Getriebebremse beziehungsweise Getriebearretierung ausgebildet sein. In diesem Fall greift die Feststellbremse also nicht unmittelbar an der Achse an, sondern setzt das Getriebe des Kraftfahrzeugs fest, insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig.
Eine zweite Alternative stellt das Realisieren einer redundanten Kraftfahrzeugbremseinrichtung dar. Diese kann im Fall eines Fehlers der vorstehend beschriebenen Kraftfahrzeugbremseinrichtung den Bremsvorgang übernehmen, insbesondere bei Auftreten des Notbremssignals. Dies entspricht der üblichen Vorgehensweise in der Luftfahrtechnik, ist jedoch für den Kraftfahrzeugbereich im Allgemeinen zu kostenintensiv. Neben der Kraftfahrzeugbremseinrichtung und der die Redundanz bereitstellenden weiteren Kraftfahrzeugbremseinrichtung muss eine Koordinationseinrichtung vorhanden sein, welche die weitere Kraftfahrzeugbremseinrichtung lediglich dann aktiviert, wenn die Kraftfahrzeugbremseinrichtung einen Defekt aufweist.
Eine dritte Alternative stellt eine redundante H-Brückenanordnung dar, welche nicht gemäß den vorstehenden Ausführungen festgesetzt wird und somit im Fehlerfall, also beispielsweise bei Auftreten des Notbremssignals, den Aktuator zum Aktivieren der Feststellbremse ansteuern kann. Eine derartige Lösung verursacht jedoch zusätzliche Bauteilkosten und vergrößert den Platzbedarf auf einer die redundante H-Brückenanordnung aufnehmenden Leiterplatte. Entsprechend wird die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Lösung bevorzugt, weil diese zu weiten Teilen in dem bereits vorhandenen Steuergerät umgesetzt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass dabei eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
1 einen Funktionsplan beziehungsweise Schaltplan eines Teils einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung,
2 eine Speichereinrichtung der Kraftfahrzeugbremseinrichtung,
3 eine schematische Darstellung der Kraftfahrzeugbremseinrichtung, und
4 eine Detailansicht einer Sicherheitseinrichtung der Kraftfahrzeugbremseinrichtung.
Die 1 zeigt einen Funktionsplan einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 sowie auszugsweise einen Schaltplan der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1. Die Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 verfügt über eine elektronische Feststellbremse 2, die in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Aktuatoren 3 und 4 aufweist. Selbstverständlich ist jedoch bereits ein Aktuator 3 ausreichend; auch eine größere Anzahl an Aktuatoren 3 beziehungsweise 4 kann vorgesehen sein. Im Folgenden wird zunächst lediglich auf den Aktuator 3 eingegangen. Die Ausführungen sind für den Aktuator 4 in analoger Weise heranzuziehen.
Der Aktuator 3 kann mittels einer Schalteinrichtung 5 angesteuert werden, die als H-Brückenanordnung vorliegt und insoweit vier Schalter 6, 7, 8 und 9 aufweist. Die Schalter 6, 7, 8 und 9 sind als Transistoren, vorzugsweise als MOSFETs, ausgebildet. Die Schalter 6 und 7 liegen als High-Side-Schalter, die Schalter 8 und 9 als Low-Side-Schalter für den Aktuator 3 vor. Insoweit sind die Schalter 6 und 7 auf ihrer dem Aktuator 3 abgewandten Seite an ein positives Potential angeschlossen, beispielsweise an einen Pluspol 10. Zwischen dem Pluspol 10 und den Schaltern 6 und 7 kann zudem ein weiterer Schalter 11 vorliegen, welcher als Hauptschalter und/oder als Verpolschutz dient. Die Schalter 8 und 9 sind dagegen auf ihrer dem Aktuator 3 abgewandten Seite mit einem Anschluss 12 verbunden, über welchen Masse bereitgestellt wird. Insoweit sind die Schalter 8 und 9 mit Masse beziehungsweise einem Minuspol verbunden.
Durch entsprechendes Ansteuern der Schalter 6, 7, 8 und 9 kann der Aktuator 3 mit unterschiedlichen Wirkrichtungen betrieben werden. Beispielsweise wird in einer der Wirkrichtungen die Feststellbremse 2 aktiviert, während sie in einer anderen Wirkrichtung deaktiviert beziehungsweise gelöst wird. Das Ansteuern der Schalter 6, 7, 8 und 9 erfolgt über Steuerleitungen 13, 14, 15 und 16. Diese sind an nicht näher bezeichnete Anschlüsse einer Steuereinrichtung 17 der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 angeschlossen. Es wird insoweit deutlich, dass jeder der Schalter 6, 7, 8 und 9 einen Schaltsignaleingang 18, 19, 20 beziehungsweise 21 aufweist, über welchen ihm ein bestimmtes Schaltsignal zugeführt werden kann. Die Steuereinrichtung 17 liegt beispielsweise als integrierter Schaltkreis, insbesondere als ASIC, vor.
In Abhängigkeit von dem Schaltsignal nimmt der Schalter 6, 7, 8 beziehungsweise 9 einen bestimmten Schaltzustand ein. Beispielsweise liegt bei Anliegen eines ersten Schaltsignals ein erster Schaltzustand und bei Anliegen eines zweiten Schaltsignals ein zweiter Schaltzustand vor. Unter dem ersten Schaltsignal ist dabei bevorzugt ein geschlossener Zustand des Schalters 6, 7, 8 beziehungsweise 9 und unter dem zweiten Schaltzustand ein geöffneter Zustand des Schalters 6, 7, 8 beziehungsweise 9 zu verstehen. Das bedeutet, dass der erste Schaltzustand auf ein Ansteuern des Aktuators 3, insbesondere zum Aktivieren der Feststellbremse 2, gerichtet ist, während das zweite Schaltsignal eine derartige Ansteuerung nicht vorsieht.
In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist es stets notwendig, dass einer der High-Side-Schalter 6 und 7 sowie einer der Low-Side-Schalter 8 und 9 gleichzeitig in dem ersten Schaltzustand vorliegen, damit der Aktuator 3 zum Aktivieren oder Deaktivieren der Feststellbremse 2 angesteuert wird. Vorzugsweise darf jedoch stets lediglich einer der High-Side-Schalter 6 und 7 sowie einer der Low-Side-Schalter 8 und 9 geschlossen sein, also den ersten Schaltzustand einnehmen, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Beispielsweise ist zum Aktivieren der Feststellbremse 2 der erste Schaltzustand für die Schalter 6 und 9 vorgesehen, während die Schalter 7 und 8 in dem zweiten Schaltzustand vorliegen müssen. Zum Deaktivieren der Feststellbremse 2 sollen dagegen die Schalter 7 und 8 in dem ersten Schaltzustand und die Schalter 6 und 9 in dem zweiten Schaltzustand vorliegen. Selbstverständlich kann auch eine umgekehrte Ausführungsform vorgesehen sein. Insgesamt werden die Schalter 6, 7, 8 und 9 also stets über Kreuz angesteuert, wenn der Aktuator 3 betätigt werden soll, insbesondere entweder zum Aktivieren oder zum Deaktivieren der Feststellbremse 2.
Es wird deutlich, dass die Schalter 8 und 9 beziehungsweise ihre Schaltsignaleingänge 20 und 21 mit einer Sicherheitseinrichtung 22 schaltungstechnisch verbunden sind. Die Sicherheitseinrichtung 22 kann wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, Bestandteil der Steuereinrichtung 17 sein, alternativ jedoch auch separat von diesem vorliegen. Die Sicherheitseinrichtung 22 kann über einen Eingang 23 aktiviert werden. Der Eingang 23 ist dabei beispielsweise an Anschlüsse 24 der Steuereinrichtung 17 angeschlossen, während Anschlüsse 25 einer analog ausgestalteten Sicherheitseinrichtung 26 des Aktuators 4 zugeordnet sind.
Die Sicherheitseinrichtung 22 beziehungsweise 26 ist schaltungstechnisch dazu ausgebildet, in einer Normalbetriebsart die Schaltsignaleingänge 20 und 21 zum Anlegen beliebiger Schaltsignale freizugeben und in einer Sicherheitsbetriebsart auf das zweite Schaltsignal festzusetzen. Auf diese Art und Weise wird das Ansteuern des Aktuators 3 zum Aktivieren der Feststellbremse 2 verhindert. Beispielsweise erfolgt das Festsetzen der Schaltsignaleingänge 20 und 21 auf das zweite Schaltsignal dadurch, dass die Schaltsignaleingänge 20 und 21 in der Sicherheitsbetriebsart auf Masse oder Source gezogen werden. Entsprechend kann an den Schaltsignaleingängen 20 und 21 kein auf das Schalten des entsprechenden Schalters 8 beziehungsweise 9 gerichtetes Potential Wirkung entfalten.
Insgesamt ist also vorgesehen, dass alle Low-Side-Schalter 8 und 9 der Schalteinrichtung 5 in der Sicherheitsbetriebsart auf das zweite Schaltsignal festgesetzt werden, sodass die entsprechenden Schalter 8 und 9 deaktiviert sind beziehungsweise stets in ihrem zweiten Schaltzustand vorliegen. Die Schalter 6 und 7 können dagegen weiterhin mittels der Steuereinrichtung 17 unabhängig geschaltet werden. Die gewünschte Betriebsart der Sicherheitseinrichtung 22 kann beispielsweise über den Eingang 23 eingestellt werden. Die Betriebsart der Sicherheitseinrichtung wird dabei aus der Normalbetriebsart sowie der Sicherheitsbetriebsart ausgewählt.
Die Steuereinrichtung 17 weist mehrere Treiber 27, 28, 29 und 30 auf, wobei die Treiber 27 und 28 den Schaltern 6, 7, 8 und 9 und die Treiber 29 und 30 den Schaltern des Aktuators 4 zugeordnet sind. Die Treiber 27 und 28 stehen mit einem Controller 31, die Treiber 29 und 30 mit einem Controller 32 in Verbindung. Beide Controller 31 und 32 werden von einer Steuereinheit 33 der Steuereinrichtung 17 angesteuert. Die Steuereinheit 33 wird von einem Watchdog 34 auf korrekte Funktion überwacht. Dies ist entlang eines Überwachungspfads 35 vorgesehen. Der Steuereinheit 33 sind Anschlüsse 36 der Steuereinrichtung 17 zugeordnet.
Die Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 kann insbesondere herangezogen werden, um auch bei ohne Fahrer selbsttätig einparkenden Fahrzeugen eine Notbremsung durchführen zu können, wobei die dazu notwendigen Einrichtungen jedoch nicht einen normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs beeinträchtigen dürfen. Aus diesem Grund wird in dem normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs die Sicherheitsbetriebsart an den Sicherheitseinrichtungen 22 und 26 eingestellt, sodass keine ungewollte Ansteuerung der Aktuatoren 3 und 4, welche beispielsweise als Motoren ausgebildet sind, stattfinden kann. Dies wird durch das Festsetzen der Schaltsignaleingänge 20 und 21 für den Aktuator 3 und entsprechend der Schaltsignaleingänge des Aktuators 4 erreicht. Das Festsetzen erfolgt durch ein auf Masse ziehen der entsprechenden Steuerleitungen, insbesondere der Steuerleitungen 15 und 16. Analog können die Steuerleitungen auch auf Source gezogen werden.
Soll dagegen eine Notbremsung des Kraftfahrzeugs möglich sein, so wird die Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 in der Normalbetriebsart betrieben. In dieser kann, beispielsweise bei einem Fehler der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 und/oder eines ABS-/ESP-Systems, selbstständig die Schalteinrichtung 5 zum Ansteuern des Aktuators 3 aktiviert werden, wobei das Ansteuern des Aktuators 3 auf ein Aktivieren der Feststellbremse gerichtet ist. Um diese Sicherheitsfunktion zuverlässig durchführen zu können, werden die Treiber 27, 28, 29 und 30 vorzugsweise unabhängig von dem ABS-/ESP-System mit Strom versorgt. Die Erkennung des Fehlers der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1 beziehungsweise des ABS-/ESP-Systems erfolgt mithilfe des Watchdogs 34 oder wird über eine Signalleitung 37 signalisiert.
Ein Ausgang 38 des Watchdogs 34 und die Signalleitung 37 sind über ein Oder-Glied 30 miteinander verbunden. Sowohl der Watchdog 34 als auch die Signalleitung 37 können mithin ein Notbremssignal auslösen, bei welchem in der Normalbetriebsart der Aktuator 3 und/oder der Aktuator 4 zum Aktivieren der Feststellbremse 2 angesteuert wird. Um eine Überlastung der Aktuatoren 3 und 4 zu verhindern, ist ein Timer 40 vorgesehen, welcher die Aktuatoren 3 und 4 nach Verstreichen einer bestimmten Zeitspanne deaktiviert. Zusätzlich oder alternativ kann eine Überwachung des momentanen Aktuatorstroms der Aktuatoren 3 und 4 vorgesehen sein, wobei die Aktuatoren 3 und 4 abgeschaltet werden, sobald der jeweilige momentane Aktuatorstrom einen bestimmten Aktuatorstrom erreicht beziehungsweise überschreitet. Das Erreichen des bestimmten Aktuatorstroms entspricht einer bestimmten erreichten Bremskraft der Feststellbremse 2, welche wiederum anzeigt, ob das Kraftfahrzeug verzögert, insbesondere angehalten werden kann.
Die 2 zeigt eine Speichereinrichtung 57 der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1. Diese verfügt über einen zustandsgesteuerten Flip-Flop 41, welcher auch als Latch bezeichnet werden kann. Das Latch 41 weist einen Dateneingang 42, einen Datenausgang 43 sowie ein Gate 44 auf. Der Dateneingang 42 und das Gate 44 sind über Datenleitungen 45 und 46 ansteuerbar. Die Datenleitung 46 ist dabei beispielsweise mit einer Spannungsquelle U1 verbunden beziehungsweise verbindbar. Der Datenausgang 43 ist zunächst an eine Zustandsleitung 47 angeschlossen, über welche eine Rückmeldung des momentanen Schaltzustands des Latches 41 erfolgt. Weiterhin ist der Datenausgang 44 an Schaltsignaleingänge 48 und 49 zweier Schalter 50 und 51 angeschlossen.
Die Schalter 50 und 51 sind wiederum beispielsweise als Transistoren, insbesondere als Bipolartransistoren oder Feldeffekttransistoren, vorzugsweise als MOSFETs, ausgeführt. Ausgänge 52 und 53 sind beispielsweise mit den Anschlüssen 24 und 25 der Steuereinrichtung 17 elektrisch verbunden, insbesondere permanent. Indirekt liegt insoweit eine Verbindung zwischen den Ausgängen 52 und 53 sowie den Schaltsignaleingängen 20 und 21 der Schalter 8 und 9 vor. Über Dioden 54 wird zudem eine redundante Versorgung für die Ausgänge 52 und 53 bereitgestellt, wobei die Stromquellen mit U1 und U2 bezeichnet sind. Auch in der Steuereinheit 33 wird die momentane Betriebsart gespeichert. Mittels der Speichereinrichtung 57 wird insoweit eine redundante Speicherung der Betriebsart vorgenommen, sodass die Anforderungen nach ASIL-D erfüllt werden.
Die 3 zeigt eine schematische Darstellung der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1. Es wird deutlich, dass diese ein Steuergerät 58 aufweist, welche ihrerseits über die Steuereinrichtung 17 verfügt. Weiterhin ist dem Steuergerät 58 eine Steuerung 59 zugeordnet, die beispielsweise Bestandteil einer Einrichtung 60 ist, welche zudem eine Versorgungseinrichtung 61 und/oder Aktuatoren aufweisen kann. Die Steuerung 59 ist sowohl mit der Steuereinheit 33 (über den Anschluss 36) als auch der Speichereinrichtung 57 (zum Beispiel über die Datenleitung 45) verbunden, kann diese also ansteuern. Zusätzlich kann die Steuereinrichtung 17, insbesondere die Steuereinheit 33, auch an die Datenleitung 46 und/oder die Zustandsleitung 47 der Speichereinrichtung 57 angeschlossen sein.
Das Steuergerät 58 verfügt über Potentialeingänge 62, über welche eine redundante Stromversorgung realisiert ist. An zumindest einen der Potentialeingänge 62 ist die Einrichtung 60 beziehungsweise die Steuerung 59 angeschlossen. Beide Potentialeingänge 62 sind mit der Steuereinrichtung 17 und der Schalteinrichtung 5 beziehungsweise mehreren Schalteinrichtungen verbunden, insbesondere über eine Schalteinrichtung 63 verbunden. Weiterhin kann das Steuergerät 58 über eine redundante Masse 64 verfügen beziehungsweise mit dieser verbunden sein. Es wird deutlich, dass die Ausgänge 52 und 53 der Speichereinrichtung 57 an die Anschlüsse 24 und 25 und mithin an Eingänge 23 der Sicherheitseinrichtungen 22 und 26 angeschlossen sind.
Die 4 zeigt eine Detailansicht der Sicherheitseinrichtung 22 beziehungsweise 26 der Kraftfahrzeugbremseinrichtung 1. Die Sicherheitseinrichtung 22 verfügt zunächst über Schalter 65 und 66, die beispielsweise als Transistoren, insbesondere als Bipolartransistoren oder Feldeffekttransistoren, vorzugsweise als MOSFETs, vorliegen. Schaltsignaleingänge 67 und 68 der Schalter 65 und 66 sind mit dem Eingang 23 verbunden. Es wird deutlich, dass über den Schalter 65 die Steuerleitung 15 und über den Schalter 66 die Steuerleitung 16 mit dem Anschluss 12 verbunden und insoweit auf Masse oder Source gezogen werden kann. Weiterhin kann die Sicherheitseinrichtung 22 optional wenigstens eine, insbesondere mehrere ESD-Dioden 69, Dioden 70 und/oder wenigstens einen Widerstand 71 aufweisen. Die Ausführungen sind selbstverständlich analog für die Sicherheitseinrichtung 26 heranzuziehen.
Wie bereits vorstehend erläutert, wird in einem Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs die Sicherheitsbetriebsart durchgeführt. Soll nun in die Normalbetriebsart gewechselt werden, beispielsweise weil das Kraftfahrzeug selbstständig einparken soll, so wird zunächst die Speichereinrichtung 57 umprogrammiert, der Datenausgang 43 des Latches 41 mithin auf einen Wert gesetzt, welcher die Schalter 50 und 51 schließt, sodass diese die Ausgänge 52 und 53 mit Masse verbinden. Anschließend wird die Steuereinrichtung 17 umprogrammiert und ein Signal auf einer Leitung 55 der Steuereinheit 33 ausgegeben, welches dazu führt, dass der Treiber 27 den Schalter 6 schließt, der zum Ansteuern des Aktuators 3 zum Aktivieren der Feststellbremse 2 notwendig ist. Entsprechend verfährt der Treiber 29 für den entsprechenden Schalter des Aktuators 4.
Tritt nun das Notbremssignal auf, beispielsweise an dem Ausgang 38 des Watchdogs 34 oder an der Signalleitung 37, so wird der Treiber 28 zum Schließen des Schalters 8 angesteuert, insbesondere solange der Timer 40 ein positives Signal liefert, welches anzeigt, dass die bestimmte Zeitspanne noch nicht abgelaufen ist. Aufgrund des Schließens des Schalters 8 wird der Aktuator 3 betrieben und die Feststellbremse 2 aktiviert.
In dem Controller 32 ist ein Filter 56 vorgesehen, mittels welchem eine Zeitverzögerung derart realisiert wird, dass der Treiber 30 den Schalter des Aktuators 4 zeitversetzt zu dem Schalter 8 schließt. Somit wird eine Überlastung der Stromversorgung durch den Einschaltstrom der Aktuatoren 3 und 4 effektiv verhindert. Sobald der Timer 40 anzeigt, dass die bestimmte Zeitspanne verstrichen ist, fällt sein Signal ab, sodass nachfolgend auch der Schalter 8 beziehungsweise der entsprechende Schalter des Aktuators 4 wieder geöffnet wird. Zusätzlich oder alternativ kann ein Bestimmen des momentanen Aktuatorstroms durch den Aktuator 3 beziehungsweise 4 erfolgen. In diesem Fall ist vorgesehen, den Aktuator 3 beziehungsweise 4 bei Überschreiten des bestimmten Aktuatorstroms durch den momentanen Aktuatorstrom zu deaktivieren. Nach dem Öffnen der Schalter kann es vorgesehen sein, ein Signal zu erzeugen beziehungsweise abzusetzen, welches auf das erfolgreiche Durchführen einer Notbremsung hindeutet.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung (1), die wenigstens eine elektronische Feststellbremse (2) mit zumindest einem Aktuator (3, 4) aufweist, wobei bei Anliegen eines ersten Schaltsignals an einem Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) der Aktuator (3, 4) zum Aktivieren der Feststellbremse (2) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) in einer Normalbetriebsart zum Anliegen beliebiger Schaltsignale freigegeben und in einer Sicherheitsbetriebsart auf ein von dem ersten Schaltsignal verschiedenes zweites Schaltsignal festgesetzt wird, sodass das Ansteuern des Aktuators (3, 4) zum Aktivieren der Feststellbremse (2) verhindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (3, 4) mittels wenigstens eines Schalters (6, 7, 8, 9) einer Schalteinrichtung (5) ansteuerbar ist, wobei der Schalter (6, 7, 8, 9) den Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) aufweist und bei Anliegen des ersten Schaltsignals an dem Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) einen auf das Aktivieren der Feststellbremse (2) gerichteten ersten Schaltzustand einnimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (5) über mehrere Schalter (6, 7, 8, 9) mit jeweils einem Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) verfügt, wobei in der Sicherheitsbetriebsart der Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) wenigstens eines der Schalter (6, 7, 8, 9) auf das zweite Schaltsignal festgesetzt wird, sodass der Schalter (6, 7, 8, 9) in einem von dem ersten Schaltzustand verschiedenen zweiten Schaltzustand vorliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (6, 7, 8, 9) der Schalteinrichtung (5) eine H-Brückenanordnung für den Aktuator (3, 4) bilden, wobei zwei der Schalter (6, 7, 8, 9) als Low-Side-Schalter (8, 9) vorliegen, deren Schaltsignaleingänge (20, 21) in der Sicherheitsbetriebsart zum Festsetzen des Schaltsignaleingangs (18, 19, 20, 21) auf Masse oder auf Source gezogen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalten zwischen der Normalbetriebsart und der Sicherheitsbetriebsart sowie umgekehrt mittels eines zustandsgesteuerten Flip-Flops (41) erfolgt, in welchem die momentane Betriebsart gespeichert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der Normalbetriebsart wenigstens einer der Schalter (6, 7, 8, 9) der H-Brückenanordnung, insbesondere ein als High-Side-Schalter (6, 7) vorliegender Schalter, mit dem auf das Aktivieren der Feststellbremse (2) gerichteten ersten Schaltsignal beaufschlagt wird, während wenigstens ein anderer der Schalter (6, 7, 8, 9), insbesondere ein als Low-Side-Schalter (8, 9) vorliegender Schalter, mit dem zweiten Schaltsignal beaufschlagt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Normalbetriebsart bei Auftreten eines Notbremssignals der andere der Schalter (8, 9) mit dem ersten Schaltsignal beaufschlagt wird, sodass der Aktuator (3, 4) zum Aktivieren der Feststellbremse (2) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aktuatoren (3, 4) vorgesehen sind und in der Normalbetriebsart bei Auftreten des Notbremssignals die Schalteinrichtungen (5) der Aktuatoren (3, 4) zum zeitversetzten Aktivieren angesteuert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (5) des zumindest einen Aktuators (3, 4) nach einer bestimmten Zeitspanne und/oder bei Überschreiten eines bestimmten Aktuatorstroms zum Deaktivieren des Aktuators (3, 4) angesteuert wird.
Steuergerät (58) für eine Kraftfahrzeugbremseinrichtung (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ausführungen, wobei die Kraftfahrzeugbremseinrichtung (1) wenigstens eine elektronische Feststellbremse (2) mit zumindest einem Aktuator (3, 4) aufweist und dazu ausgebildet ist, bei Anliegen eines ersten Schaltsignals an einem Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) den Aktuator (3, 4)) zum Aktivieren der Feststellbremse (2) anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (58) dazu ausgebildet ist, den Schaltsignaleingang (18, 19, 20, 21) in einer Normalbetriebsart zum Anliegen beliebiger Schaltsignale freizugeben und in einer Sicherheitsbetriebsart auf ein von dem ersten Schaltsignal verschiedenes zweites Schaltsignal festzusetzen, sodass das Ansteuern des Aktuators (3, 4) zum Aktivieren der Feststellbremse (2) verhindert wird.