DE102017119431A1

DE102017119431A1 - Brake-by-wire-system

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Publication number: DE102017119431A1
Application number: DE102017119431.2A
Authority: DE
Inventors: Alan J. Houtman; Christopher C. Chappell; Kevin S. Kidston; Paul A. Kilmurray; Eric E. Krueger; Patrick J. Monsere; Brandon C. Pennala; Michael C. Roberts; Steven J. Weber
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2018-03-01
Also published as: US10525957B2; US20180056965A1; CN107792033B; CN107792033A

Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet eine Vielzahl von Bremsanlagen, die konfiguriert sind, um das Bremsen eines jeweiligen Rades des Fahrzeugs zu steuern. Die Bremsanlagen umfassen eine erste Bremsanlage, die mit einer intelligenten Stellgliedeinheit integriert ist, die eine erste Stellgliedsteuerung und ein erstes elektromechanisches Stellglied umfasst, das konfiguriert ist, um eine Bremskraft einzustellen, die auf ein mit der ersten Bremsanlage gekoppeltes erstes Rad aufgebracht wird. Eine zweite Bremsanlage schließt eine Stellgliedsteuerung aus und hat darin ein zweites elektromechanisches Stellglied installiert, das konfiguriert ist, um eine Bremskraft einzustellen, die auf ein mit der zweiten Bremsanlage gekoppeltes zweites Rad aufgebracht wird. Mindestens eine elektronische Stellgliedtreibereinheit ist von der ersten und der zweiten Bremsanlage entfernt angeordnet und ist konfiguriert, um ein Hochleistungssignal auszugeben, das die ersten und zweiten elektromechanischen Stellglieder in Reaktion auf das Empfangen eines digitalen Befehlssignals von der ersten Stellgliedsteuerung antreibt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die hierin offenbarte Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugbremssysteme und insbesondere auf ein Fahrzeug mit einem Brake-by-Wire-System (BBW-System).
HINTERGRUND
Gegenwärtige industrielle Automobiltrends zur Reduzierung der Anzahl der gesamten mechanischen Komponenten des Fahrzeugs und das Gesamtgewicht des Fahrzeugs haben zur Entwicklung von System-by-Wire-Anwendungen beigetragen, die typischerweise als X-by-Wire-Systeme bezeichnet werden. Ein solches X-by-Wire-System, das mehr Aufmerksamkeit erlangt hat, ist ein Brake-by-Wire(BBW)-System, das manchmal als elektronisches Bremssystem (EBS) bezeichnet wird.
Im Gegensatz zu herkömmlichen mechanischen Bremssystemen betätigen BBW-Systeme eine oder mehrere Fahrzeugbremskomponenten über ein elektrisches Signal, das von einem Bordprozessor/einer Steuerung erzeugt oder von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Quelle empfangen wird. In einigen Systemen wird ein BBW-System durch das Ersetzen eines herkömmlichen hydraulischen Fluid-basierten Betriebsbremssystems mit einem elektrischen Basissystem durchgeführt, um grundlegende Bremsfunktionen auszuführen. Ein solches System ist typischerweise mit einem manuell betätigten Sicherungssystem versehen, das hydraulisch betätigt werden kann.
Da BBW-Systeme in der Regel jegliche direkten mechanischen Verbindungen und/oder hydraulischen Kraftübertragungswege zwischen dem Fahrzeugführer und den Bremssteuereinheiten entfernen, wurde viel Aufmerksamkeit auf die Gestaltung von BBW-Steuersystemen und Steuerungsarchitekturen gelegt, die einen zuverlässigen und robusten Betrieb gewährleisten. Es wurden verschiedene Designtechniken implementiert, um die Zuverlässigkeit des BBW-Systems zu fördern, einschließlich beispielsweise Redundanz, Fehlertoleranz gegenüber unerwünschten Ereignissen (z. B. Ereignisse, die Steuersignale, Daten, Hardware, Software oder andere Elemente solcher Systeme betreffen), Fehlerüberwachung und Wiederherstellung. Ein konventioneller Entwurfsansatz zur Bereitstellung von Fehlertoleranz, der in BBW-Steuersystemen verwendet wurde, bestand darin, ein mechanisches Sicherungssystem einzuschließen, das als ein alternatives Mittel zum Bremsen des Fahrzeugs verwendet werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG
Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist ein Fahrzeug vorgesehen, das eine Vielzahl von Bremsanlagen aufweist, die so konfiguriert sind, dass sie das Bremsen eines jeweiligen Rades des Fahrzeugs steuern. Die Bremsanlagen umfassen eine erste Bremsanlage, die mit einer intelligenten Stellgliedeinheit integriert ist, die eine erste Stellgliedsteuerung und ein erstes elektromechanisches Stellglied umfasst, das konfiguriert ist, um eine Bremskraft einzustellen, die auf ein mit der ersten Bremsanlage gekoppeltes erstes Rad aufgebracht wird. Eine zweite Bremsanlage schließt eine Stellgliedsteuerung aus und hat darin ein zweites elektromechanisches Stellglied installiert, das konfiguriert ist, um eine Bremskraft einzustellen, die auf ein mit der zweiten Bremsanlage gekoppeltes zweites Rad aufgebracht wird. Mindestens eine elektronische Stellgliedtreibereinheit ist von der ersten und der zweiten Bremsanlage entfernt angeordnet und ist konfiguriert, um ein Hochleistungssignal auszugeben, das die ersten und zweiten elektromechanischen Stellglieder in Reaktion auf das Empfangen eines digitalen Befehlssignals von der ersten Stellgliedsteuerung antreibt.
Gemäß einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform ist ein Fahrzeug vorgesehen, das ein fehlertolerantes elektronisches Brake-by-Wire(BBW-)-System enthält. Das Fahrzeug beinhaltet eine Vielzahl von Bremsanlagen, die konfiguriert sind, um das Bremsen eines jeweiligen Rades des Fahrzeugs zu steuern. Die Vielzahl von Bremsanlagen umfasst eine erste Gruppe von Bremsanlagen und eine zweite Gruppe von Bremsanlagen. Die Bremsanlagen der ersten Gruppe sind jeweils mit einer elektronischen intelligenten Stellgliedeinheit integriert, die eine elektronische Stellgliedsteuerung und ein elektromechanisches Stellglied umfasst. Die Bremsanlagen der zweiten Gruppe schließen jeweils eine elektronische Stellgliedsteuerung aus und verfügen über ein eingebautes elektromechanisches Slave-Stellglied. Das Fahrzeug umfasst ferner erste und zweite Stellgliedtreibereinheiten, die entfernt von den Bremsanlagen angeordnet sind. Jede der ersten und zweiten Stellgliedtreibereinheiten steht in elektrischer Verbindung mit jedem elektromechanischen Stellglied der ersten Gruppe und jedem elektromechanischen Slave-Stellglied der zweiten Gruppe.
Gemäß einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Steuern eines fehlertoleranten elektronischen Brake-by-Wire-Systems (BBW) das Integrieren einer ersten intelligenten Stellgliedeinheit, die eine erste elektronische Stellgliedsteuerung und ein erstes elektromechanisches Stellglied beinhaltet, in eine erste intelligente Bremsanlage sowie das Integrieren eines ersten elektromechanische Slave-Stellglieds, das eine elektronische Stellgliedsteuerung ausschließt, in eine erste Slave-Bremsanlage. Das Verfahren umfasst ferner das Ausgeben eines ersten digitalen Befehlssignals über die erste elektronische Stellgliedsteuerung, die eine erste Stellgliedtreibereinheit initiiert, die entfernt von der ersten intelligenten Bremsanlage und der ersten Slave-Bremsanlage angeordnet ist. In Reaktion auf das erste digitale Befehlssignal gibt die erste Stellgliedtreibereinheit ein Hochleistungs-Antriebssignal aus, das das Bremsen eines mit der ersten Bremsanlage gekoppelten ersten Rades und das Bremsen eines zweiten Rades steuert, das mit der ersten Slave-Bremsanlage gekoppelt ist.
Die vorstehend genannten Merkmale und Vorteile, sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht, worin:
1 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs mit einem fehlertoleranten BBW-Mechanismus gemäß einer Ausführungsform;
2 veranschaulicht eine intelligente Stellgliedeinheit mit einer Stellgliedsteuerung in elektrischer Verbindung mit einem elektromechanischen Slave-Stellglied;
3A ist eine schematische Ansicht eines fehlertoleranten BBW-Systems, das auf einer Split-EBS-Steuerung-Topologie gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform basiert;
3B ist eine schematische Ansicht eines fehlertoleranten BBW-Systems, das auf einer Split-EBS-Steuerung-Topologie basiert, gemäß einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform;
3C ist eine schematische Ansicht eines fehlertoleranten BBW-Systems, basierend auf einer Voll-EBS-Steuerung-Topologie gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform; und
4 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines fehlertoleranten BBW-Systems gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform darstellt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und nicht dazu gedacht, die vorliegende Erfindung in ihren An- oder Verwendungen zu beschränken. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Referenznummern auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen.
Verschiedene nicht einschränkende Ausführungsformen stellen ein fehlertolerantes BBW-System bereit, das mindestens eine intelligente Bremsanlage und mindestens eine Slave-Bremsanlage beinhaltet. Die intelligente Bremsanlage umfasst eine intelligente Bremsstellgliedeinheit, die eine elektronischen Stellgliedsteuerung und ein elektromechanischen Stellglied miteinander integriert, während die Slave-Bremsanlage eine Stellgliedsteuerung ausschließt, aber dennoch ein elektromechanisches Stellglied aufweist, wie es von einem Fachmann auf dem Gebiet verstanden wird. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform wird eine erste Gruppe von Bremsanlagen, die mit einer intelligenten Stellgliedeinheit integriert ist, als die intelligente Bremsanlage bezeichnet, während eine zweite Gruppe von Bremsanlagen, die eine elektronische Stellgliedsteuerung ausschließen, als die Slave-Bremsanlagen bezeichnet werden.
Das BBW-System umfasst ferner eine oder mehrere Stellgliedtreibereinheiten, die entfernt (d. h. extern) von der Smart-Bremsanlage angeordnet sind. In mindestens einer Ausführungsform, bei der mehrere Stellgliedtreibereinheiten installiert sind, ist jede Stellgliedtreibereinheit elektrisch mit einer jeweiligen Stellgliedsteuerung verbunden. Auf diese Weise gibt jede Stellgliedsteuerung ein individuelles digitales Befehlssignal an eine jeweilige Stellgliedtreibereinheit aus. In Reaktion auf das Empfangen des digitalen Befehlssignals gibt die Stellgliedtreibereinheit ein Hochleistungs-Antriebssignal aus, wie beispielsweise ein hochfrequenzgeschaltetes Hochstromsignal, das das in der intelligenten Bremsanlage enthaltenen elektromechanischen Stellglied und das in der Slave-Bremsanlage enthaltene elektromechanische Slave-Stellglied antreibt. In mindestens einer Ausführungsform ist jede Stellgliedtreibereinheit in der Lage, die elektromechanischen Stellglieder in jeder intelligenten Bremsanlage und jeder Slave-Bremsanlage anzutreiben. Die Anordnung der Stellgliedtreibereinheiten entfernt (z.B., extern) von den Bremsanlagen setzt die Stellgliedsteuerung niedrigeren Niveaus der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) (z. B. Erzeugung, Ausbreitung und Empfang von elektromagnetischer Energie) aus. Es ist auch bekannt, dass die Stellgliedtreibereinheiten aufgrund der schaltenden Hochleistungs-Ausgangssignale übermäßige Wärme erzeugen. Daher schützt das Anordnen der Stellgliedtreibereinheiten entfernt von den Bremsanlagen auch die Stellgliedsteuerungen und elektromechanischen Stellglieder vor übermäßigen Temperaturen.
Mit Bezug auf 1 ist ein Fahrzeug 100 mit einem fehlertoleranten BBW-System 102, das konfiguriert ist, um das Bremsen des Fahrzeugs 100 elektronisch zu steuern, gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform dargestellt. Das Fahrzeug 100 wird über ein Antriebsstrangsystem angetrieben, das einen Motor 104, ein Getriebe 108 und ein Verteilergetriebe 110 beinhaltet. Der Motor 104 umfasst beispielsweise einen Verbrennungsmotor 104, der so konfiguriert ist, dass er ein Antriebsdrehmoment erzeugt, das die Vorderräder 112a und 112b und die Hinterräder 114a und 114b unter Verwendung verschiedener Komponenten des Fahrzeugantriebs antreibt. Verschiedene Arten von Motoren 104 können im Fahrzeug 100 verwendet werden einschließlich, jedoch nicht eingeschränkt auf einen Dieselmotor, einen Benzinmotor und einen Hybridmotor, der einen Verbrennungsmotor mit beispielsweise einem Elektromotor kombiniert. Das fehlertolerante BBW-System kann auch in einem batteriebetriebenen Elektrofahrzeug mit einem Elektromotor implementiert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Der Fahrzeugantriebsstrang kann so verstanden werden, dass er die verschiedenen Antriebsstrangkomponenten umfasst, mit Ausnahme des Motors 104. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform wird das Motor-Antriebsmoment über eine drehbare Kurbelwelle (nicht dargestellt) auf das Getriebe 108 übertragen. Somit kann das an das Getriebe 108 gelieferte Drehmoment auf verschiedene Arten einschließlich beispielsweise durch Steuerbetrieb des Motors 104 eingestellt werden, was Fachleute verstehen werden.
Das fehlertolerante BBW-System 102 umfasst eine Pedalanordnung 116, Bremsanlagen 118a–118d (d. h. Bremseckenmodule), eine oder mehrere Stellgliedeinheiten 120a–120d, einen oder mehrere Radsensoren 122a und 122b und eine elektronische Bremssystem(EBS)-Steuerung 200. Obwohl zwei Radsensoren 122a und 122b gezeigt sind versteht sich jedoch, dass die Anzahl an Radsensoren variieren kann, z. B. 4 Radsensoren beinhaltet sein können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Stellgliedeinheiten 120a–120d eine oder mehrere intelligente Stellgliedeinheiten, die mit einem einzelnen Hardwarecontroller implementiert sind und eine oder mehrere elektromechanische Slave-Stellgliedeinheiten, die den Hardwarecontroller ausschließen, wie dies hier ausführlicher erörtert wird. Die Stellgliedeinheiten 120a–120d und/oder die Sensoren 122a–122b können Daten über einen Kommunikationsdatenbus miteinander kommunizieren. Die Daten können über eine Kommunikationsschnittstelle bereitgestellt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, FlexRay^TM, Ethernet und eine Niederspannungs-nachrichtenbasierte Schnittstelle, wie beispielsweise einen CAN(Controller Area Network)-Bus. FlexRay^TM ist ein hochgeschwindigkeits- und fehlertolerantes zeitgesteuertes Protokoll mit statischen und dynamischen Frames. FlexRay^TM kann hohe Datenraten von bis zu 10 MBit/s unterstützen.
Die Pedalanordnung 116 beinhaltet ein Bremspedal 124, einen Pedalkraftsensor 126 und einem Pedalwegsensor 128. Die Pedalanordnung 116 kann jede Kombination von Hardware und Software sein. Die Pedalanordnung 116 kann beispielsweise ein Pedalemulator sein, der sich wie ein drückbares mechanisches Pedal eines hydraulischen Bremssystems verhält. In mindestens einer Ausführungsform kann die Pedalanordnung 116 ausschließlich durch elektronische Verschaltung und Hardware-Computerprozessoren betrieben werden, um eine Fahrzeugbremsung zu erreichen, während verschiedene mechanische und/oder hydraulische Komponenten die in herkömmlichen Pedalanordnungen gefunden werden, weggelassen werden.
Bremspedalweg und/oder am Bremspedal 124 aufgebrachte Bremskraft kann anhand jeweiliger Signalausgaben vom Pedalkraftsensor 126 und dem Pedalwegsensor 128 bestimmt werden, wie es von einem Fachmann auf dem Gebiet verstanden wird. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform ist der Pedalkraftsensor 126 als Kraft/Druck-Wandler implementiert oder anderer geeigneter Kraftsensor konfiguriert oder eingestellt zum genauen Erfassen, Messen oder anderweitigen Bestimmen eines von einem Bediener des Fahrzeugs 100 aufgebrachten Drucks oder einer an das Bremspedal 124 übermittelten Kraft. Der Pedalwegsensor 128 kann als ein Pedalpositions- und ein Bereichssensor konfiguriert oder eingestellt sein, sodass er die relative Position und die Fahrtrichtung des Bremspedals 124 entlang eines festen Bewegungsbereichs präzise erfasst, misst oder anderweitig bestimmt, wenn das Bremspedal 124 heruntergedrückt oder betätigt wird.
Die Messungen oder Messwerte, die durch den Pedalkraftsensor 126 und den Pedalwegsensor 128 erhalten werden, sind übertragbar, wie es für die Verwendung mit einem oder mehreren Bremsalgorithmen erforderlich ist, die im Speicher einer elektronischen Steuerung gespeichert sind. Die Daten von Pedalkraftsensor 126 und/oder Pedalwegsensor 128 können auch zum Berechnen, Auswählen und/oder anderweitigen Bestimmen eines entsprechenden Bremswunsches oder Bremsvorgangs in Reaktion auf die erfassten und aufgezeichneten Messungen oder Messwertausgaben von den Radsensoren 122a, 122b verwendet werden. Basierend auf der ermittelten Bremsanforderung oder dem ermittelten Bremsereignis kann die EBS-Steuerung 200 verschiedene Bremsalgorithmen, Geschwindigkeitsberechnungen, Abstand-zu-Bremse-Berechnungen usw. ausführen. Zusätzlich kann die EBS-Steuerung 200 verschiedene Bremsmechanismen oder -systeme, wie beispielsweise eine elektronische Notbremse, steuern.
Die Radsensoren 122a, 122b können verschiedene Typen von Fahrzeugdaten einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Abbremsung und Fahrzeugwinkel bezogen auf den Untergrund und Radschlupf bereitstellen. In zumindest einer Ausführungsform kann das fehlertolerante BBW-System 102 einen oder mehrere Objekterkennungssensoren 129 umfassen, die an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs 100 angeordnet sind. Die Objekterkennungssensoren 129 sind konfiguriert zum Erfassen der Bewegung und/oder Existenz von verschiedenen Objekten, die das Fahrzeug umgeben, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, umgebende Fahrzeuge, Fußgänger, Verkehrszeichen und Fahrbahn-Gefahrstellen. Die Objekterkennungssensoren 129 können Daten liefern, die ein Szenario (z. B. eine Anforderung bzw. Notwendigkeit) anzeigen, um das Fahrzeug basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Objektnähe zum Fahrzeug 100 usw. zu verlangsamen bzw. zu stoppen. Als Reaktion auf die Bestimmung des Bremsszenarios Können eine oder mehrere Bremsanlagen 118a–118d gesteuert werden, um das Fahrzeug 100 zu verlangsamen oder zu stoppen, wie hierin ausführlicher erörtert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann das fehlertolerante BBW-System 102 auch ein Trennmodul (nicht in 1 dargestellt) und eine oder mehrere Leistungsquellen (nicht in 1 dargestellt) aufweisen. Das Trennmodul kann als elektrische Schaltung ausgebildet sein und ist so konfiguriert, dass es Schaltungsfehler auf einer Signalleitungsschaltung (Signaling Line Circuit – SLC) isoliert. Das Trennmodul begrenzt auch die Anzahl der Module oder Detektoren, die durch einen Schaltungsfehler (z. B. Massekurzschluss, Überspannung usw.) auf der SLC-Schleife außer Betrieb gesetzt werden können. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann das Trennmodul, wenn ein Schaltungsfehler auftritt, automatisch eine Unterbrechung (Trennung) in der SLC-Schleife erzeugen, um die Bremsanlagen 118a–118d von einem Schaltungsfehlerzustand zu isolieren. Zusätzlich kann, wenn ein Ausfall einer Leistungsquelle auftritt, das Trennmodul die ausgefallene Leistungsquelle unter Beibehaltung der verbleibenden Leistungsquellen trennen. Auf diese Weise stellt das BBW-System 102 gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform wenigstens ein fehlertolerantes Merkmal bereit, das es einer oder mehreren Bremsanlagen 118a–118d ermöglichen kann, den Betrieb fortzusetzen, falls ein Schaltungsfehlerzustand im fehlertoleranten BBW-System 102 auftritt. Wenn der Schaltungsfehlerzustand behoben wird, kann das Trennmodul den isolierten Abschnitt der SLC-Schleife, z. B. die Bremsanlagen 118a–118d, automatisch wieder mit den Leistungsquellen verbinden.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine intelligente Stellgliedeinheit 203a in eine erste Bremsanlage 118a (d. h. eine intelligente Bremsanlage 118a) integriert, die mit einem ersten Rad (z. B. 112a) gekoppelt ist, in Signalverbindung mit einem elektromechanischen Slave-Stellglied 120b gezeigt, das in einer zweiten Bremsanlage 118b (d. h. eine Slave-Bremsanlage 118b), die mit einem zweiten Rad (z. B. 112b) gekoppelt ist, gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform. Obwohl in 2 nur eine einzelne intelligente Stellgliedeinheit (z. B., 203a) und ein einziges elektromechanisches Slave-Stellglied (z.B., 120b) dargestellt sind, versteht sich jedoch, dass die verbleibenden im fehlertoleranten BBW-System 102 implementierten intelligenten Stellgliedeinheiten und elektromechanischen Slave-Stellglieder in ähnlicher Weise arbeiten können, wie hierin beschrieben.
Die intelligente Stellgliedeinheit 203a beinhaltet eine Stellgliedsteuerung 201a und ein elektronisch gesteuertes Stellglied 120a, wie beispielsweise einen elektronischen Bremssattel (E-Bremssattel) 120a. Das Integrieren des Stellgliedsteuerung 201a und des elektromechanischen Stellglieds 120a als Einzelkomponente ermöglicht eine schnelle, robuste und diagnostizierbare Kommunikation zwischen der Stellgliedsteuerung 201a und dem elektromechanischen Stellglied 120a, während die Datenlatenz verringert und das Gesamtgewicht des Fahrzeugs vermindert wird. Zusätzlich können eine oder mehrere Bremsanlagen (z. B. 118a) einzeln unter Verwendung der darin integrierten Stellgliedsteuerung (z. B. 201a) gesteuert werden.
Jede Stellgliedsteuerung 201a beinhaltet einen Hardwareprozessor und einen Speicher, der ausführbare Befehle speichert, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Bremsalgorithmen und Selbstdiagnosealgorithmen. Der Hardwareprozessor ist so konfiguriert, dass er die im Speicher gespeicherten Befehle liest und ausführt, um das fehlertolerante BBW-System 102 zu steuern. Entsprechend kann die Stellgliedsteuerung 201 selektiv ein Niederspannungs-Datenbefehlssignal (z. B. ein Niederspannungs-Digitalsignal) in Reaktion auf ein oder mehrere Bremsereignisse ausgeben. Das Datenbefehlssignal kann über eine Niederspannung-Nachrichtenbasierte Schnittstelle oder einen Übertragungskanal, wie beispielsweise einen CAN(Controller Area Network)-Bus, geliefert werden. Das Datenbefehlssignal initiiert eine oder mehrere Stellgliedtreibereinheiten (z. B. 202a), die entfernt von der in der ersten Bremsanlage 118a installierten intelligenten Stellgliedeinheit 203a und dem in der zweiten Bremsanlage 118b installierten elektromechanischen Slave-Stellglied 120b angeordnet sind, wie dies hierin ausführlicher erörtert wird.
Der in der Stellgliedsteuerung 201a enthalten programmierbare Speicher kann Flash-Software speichern, um Flexibilität für die Produktionsimplementierung zu bieten. Auf diese Weise ist die Stellgliedsteuerung 201a in der Lage, schnell die erforderliche Steuerlogik zum Implementieren und Steuern der Stellgliedtreiber (z. B. Leistungskreise) durch Verwenden eines Bremspedal-Übergangslogik-Verfahrens oder Algorithmus, der im Speicher programmiert oder gespeichert ist, auszuführen.
Die Stellgliedsteuerung 201a (z. B. der Speicher) kann auch mit einer oder mehreren Bremsmoment-Nachschlagetabellen (LUTs), d. h. Bremsmoment-Datentabellen, die vom Mikroprozessor leicht zugänglich sind, um einen Bremsalgorithmus durchzuführen oder auszuführen, vorgeladen oder vorprogrammiert sein. In mindestens einer Ausführungsform speichert die Bremsmoment-LUT aufgezeichnete Messungen oder Messwerte der Pedalanordnung 116 (z. B. des Pedalkraftsensors) und enthält eine zugeordnete angewiesene Bremsanforderung für jede der erfassten Kraftmessungen. In einer ähnlichen Weise speichert die Stellgliedsteuerung 201a eine Pedalpositions-LUT, die den von den Sensoren (z. B. dem Pedalwegsensor 128) überwachten Messungen oder Messwerten entspricht und eine angewiesene Bremsanforderung für die erfasste Position des Pedals enthält.
Das elektromechanische Slave-Stellglied 120b als ein elektronisch gesteuertes mechanisches Stellglied 120b wie, beispielsweise, einem elektronischen Bremssattel (E-Bremssattel) 120b ausgebildet sein. Wie oben erwähnt, unterscheiden sich herkömmliche elektromechanische Stellglieder (z. B. 120b) von den intelligenten Stellgliedeinheiten (z. B. 203a), indem sie eine Stellgliedsteuerung (z. B. 201) ausschließen. Dementsprechend stellt mindestens eine Ausführungsform ein Merkmal dar, bei dem jedes elektromechanische Stellglied über eine Stellgliedsteuerung (z. B. 201a) initiiert wird, die in einer intelligenten Bremsanlage (z. B. 118a) integriert ist, die entfernt von der Slave-Bremsanlage (z. B. 118b) angeordnet ist.
Immer noch unter Bezugnahme auf 2 beinhaltet das fehlertolerant BBW-System 102 ferner eine oder mehrere Stellgliedtreibereinheiten 202a. Obwohl nur ein einzelner Stellgliedtreiber 202a dargestellt, versteht es sich, dass mehrere Stellgliedtreibereinheiten individuell im fehlertoleranten BBW-System 102 installiert sein können. Die Stellgliedtreibereinheit 202a empfängt ein konstanten Hochleistungs-Eingangssignal von einer oder mehreren Leistungsquellen 204a und erzeugt ein hochfrequenzgeschaltetes Hochleistungs-Antriebssignal, das an eine der mehrere Bremsanlagen 118a und 118b geliefert wird. Die Stellgliedtreibereinheit 202a kann verschiedene Leistungselektronikkomponenten bzw. Schaltungen umfassen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf H-Brücken, Kühlkörper, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), Controller Area Network(CAN)-Sender-Empfänger oder Temperatur- oder Stromsensoren. In mindestens einer Ausführungsform beinhalten die Stellgliedtreibereinheit 202a einen Pulsweitenmodulations(PWM)-Schaltkreis gekoppelt mit einer Verstärkerschaltung zum Umwandeln des konstanten Hochleistungssignals in ein hochfrequenzgeschaltetes Hochleistungssignal. Das hochfrequenzgeschaltete Hochstromsignal kann eine Frequenz im Bereich von etwa 15 Kilohertz (kHz) bis etwa 65 kHz aufweisen und kann einen Stromwert von etwa 0 A bis etwa 200 A aufweisen.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform kann ein einzelner Stellgliedtreiber 202a ein hochfrequenzgeschaltetes Hochleistungssignal (z. B. ein geschaltetes Hochstromsignal) ausgeben, um das mit der intelligenten Bremsanlage 118a integrierte elektromechanische Stellglied 120a als auch das in der Slave-Bremsanlage 118b installierte elektromechanische Slave-Stellglied 120b anzutreiben. In Reaktion auf das hochfrequenzgeschaltete Hochleistungssignal wendet das intelligente elektromechanische Stellglied 120a eine variable (d. h. verstellbare) Reibungskraft zum Abbremsen des mit der ersten Bremsanlage 118a gekoppelten Rades (z. B. 112a) an, während das elektromechanische Slave-Stellglied 120b eine variable (d. h. verstellbare) Reibungskraft zum Abbremsen des mit der zweiten Bremsanlage 118b gekoppelten Rades (z. B. 112b) anwendet.
Bezugnehmend auf 3A–3C sind verschiedene Topologien für die Implementierung eines fehlertoleranten BBW-Systems 102 gemäß nicht einschränkender Ausführungsformen veranschaulicht. Zunächst mit Bezug auf 3A (und auch unter zeitweiliger Bezugnahme auf 2) ist ein fehlertolerantes BBW-System 102 basierend auf einer Split-EBS-Steuerung-Topologie (z. B. einer diagonalen Split-Topologie) gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform dargestellt. In mindestens einer Ausführungsform beinhaltet die diagonale Split-Topologie eine Vielzahl von Bremsanlagen 118a–118d, die zum Bremsen eines jeweiligen Rades 112a und 112b und 114a und 114b des Fahrzeugs 100 konfiguriert sind.
Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform umfasst die Vielzahl von Bremsanlagen 118a–118d eine erste Gruppe von Bremsanlagen 118a und 118b, die jeweils mit einer intelligenten Stellgliedeinheit 203a bzw. 203b integriert sind, und eine zweite Gruppe von Bremsanlagen 118c und 118d, die das elektromechanische Slave-Stellglied 120c bzw. 120d implementieren. Das heißt, die zweite Gruppe von Bremsanlagen 118c und 118d schließt eine örtlich integrierte elektronische Stellgliedsteuerung aus. Dementsprechend kann die erste Gruppe der Bremsanlagen 118a und 118b als intelligente Bremsanlagen 118a und 118b bezeichnet werden, während die zweite Gruppe von Bremsanlagen als Slave-Bremsanlagen 118c und 118d bezeichnet werden können.
Die intelligenten Bremsanlagen 118a und 118b und die Slave-Bremsanlagen 118c und 118d beinhalten jeweils elektromechanische Stellglieder wie beispielsweise einen elektrisch gesteuerten Bremssattel (d. h., E-Bremssattel) bzw. einen Motor. Die jeweils in den intelligenten Bremsanlagen 118a und 118b beinhalteten elektromechanischen Stellgliedern 120a und 120b können als intelligente elektromechanische Stellglieder 120a und 120b bezeichnet werden, während die jeweils in den Slave-Bremsanlagen 118c und 118 beinhalteten elektromechanischen Stellglieder 120c und 120d als elektromechanische Slave-Stellglieder 120c und 120d bezeichnet werden können.
Eine erste intelligente Bremsanlage 118a kann das Bremsen eines ersten Rades 112a, das an einer Fahrerseite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (z. B. das fahrerseitige Vorderrad 112a) steuern und eine zweite intelligente Bremsanlage 118b kann das Bremsen eines zweiten Rades 112b, das an einer Beifahrerseite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (z. B. das beifahrerseitige Vorderrad 112b) steuern. Eine erste Slave-Bremsanlage 118c kann das Bremsen eines dritten Rades 114b, das an der Beifahrerseite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (z. B. das beifahrerseitige Hinterrad 114b) steuern und eine zweite Slave-Bremsanlage 118d kann das Bremsen eines vierten Rades 114a steuern, das an der Fahrerseite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (z. B. das fahrerseitige Hinterrad 114a).
Das fehlertolerante BBW-System 102 beinhaltet ferne eine erste Stellgliedtreibereinheit 202a, die an einer ersten Seite (z. B. der Fahrerseite) des Fahrzeugs 100 angeordnet ist und eine zweiten Stellgliedtreibereinheit 202b die an einer entgegengesetzten Seite (z. B., der Beifahrerseite) des Fahrzeugs 100 angeordnet ist. Jeder Stellgliedtreibereinheit 202a bzw. 202b beinhaltet verschiedenen Leistungskreise, die konfiguriert sind, um ein konstantes Hochleistungs-Eingangssignalausgabe (z. B. nicht geschalteten Hochleistungs-Eingangsstrom) von Energiequellen 204a und 204b in ein Hochleistungs-Antriebssignal umzuwandeln, das für den Antrieb der elektromechanischen Stellglieder 120a–120d konfiguriert ist. Die konstanten Hochleistungs-Eingangssignale von der Energiequellen 204a und 204b können von etwa 0 Ampere bis etwa 200 Ampere reichen. Wie zuvor erwähnt können die Leistungskreise ein PWM-Modul und eine Verstärkerschaltung beinhalten, die zum Umwandeln der Ausgabe der Energiequellen 204a und 204b in ein hochfrequenzgeschaltetes Hochstromsignal konfiguriert sind.
Gemäß der in 3A veranschaulichten nicht einschränkenden Ausführungsform wird die diagonale Split-Topologie durch die elektrische Verbindung der ersten intelligenten Stellgliedeinheit 203a (die das Bremsen des fahrerseitigen Vorderrades 112a steuert) mit der an der Beifahrerseite von Fahrzeug 100 angeordneten zweiten Stellgliedtreibereinheit 202b erreicht, während die zweite intelligente Stellgliedeinheit 203b (die das Bremsen des beifahrerseitigen Vorderrades 112b steuert) elektronisch mit der ersten an der Fahrerseite von Fahrzeug 100 angeordneten Stellgliedtreibereinheit 202a verbunden ist. Auf diese Weise gibt jede Stellgliedtreibereinheit 202a und 202b Hochleistungs-Antriebssignale an Bremsanlagen aus, die diagonal zueinander angeordnet sind, wie dies hier ausführlicher erörtert wird.
Die ersten und zweiten intelligenten Stellgliedeinheiten 203a und 203b sind konfiguriert, um ein Bremsereignis oder eine Bremsanforderung in Reaktion auf von der Pedalanordnung 116 bzw. den Objekterkennungssensoren ausgegebene Signale zu erfassen. Obwohl in 3A nicht dargestellt, enthält die Pedaleinheit 116 verschiedene Sensoren, die das Pedal überwachen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf einen Pedalkraftsensor und einen Pedalwegsensor. Die Signalausgaben des Pedalkraftsensors und des Pedalwegsensors können jeder intelligenten Stellgliedeinheit 203a und 203b zugeführt werden, um eine Ausgaberedundanz bereitzustellen.
Basierend auf dem erkannten Bremsereignis oder der Bremsanforderung gibt die erste intelligente Stellgliedeinheit 203a ein erstes digitales Befehlssignal aus, das die zweite Stellgliedtreibereinheit 202b initiiert, während die zweite intelligente Stellgliedeinheit 203b ein zweites digitales Befehlssignal erzeugt, das die erste Stellgliedtreibereinheit 202a initiiert. Als Reaktion auf das erste digitale Befehlssignal erzeugt die zweite Stellgliedtreibereinheit 202b Hochleistungs-Antriebssignale, die sowohl das intelligente elektromechanische Stellglied 120a, das in der ersten intelligenten Bremsanlage 118a installiert ist, als auch das elektromechanischen Slave-Stellglied 120c, das in der zweiten Slave-Bremsanlage 118c installiert ist und diagonal von der ersten intelligenten Bremsanlage 118a angeordnet ist, antreibt.
In einer ähnlichen Weise initiiert das zweite digitale Befehlssignal die erstes Stelltriebeinheit 202a, um ein Hochleistungs-Antriebssignal zu erzeugen, das sowohl das intelligente elektromechanische Stellglied 120b, das in der zweiten intelligenten Bremsanlage 118 (z. B. der beifahrerseitigen vorderen Bremsanlage 118b) installiert ist, als auch das elektromechanische Slave-Stellglied 120d, das in der zweiten Slave-Bremsanlage 118d (z. B. der fahrerseitigen hinteren Bremsanlage 118d) installiert ist und diagonal von der zweiten intelligenten Bremsanlage 118b angeordnet ist, antreibt.
Wie weiter in 3A veranschaulicht steht die erste intelligente Stellgliedeinheit 203a in elektrischer Verbindung mit der zweiten intelligenten Stellgliedeinheit 203b. Auf diese Weise können die intelligenten Stellgliedeinheiten 203a und 203b (d. h. die Stellgliedsteuerungen) Daten miteinander teilen. Die gemeinsam genutzten Daten umfassen beispielsweise erkannte Bremsanforderungen und Diagnoseergebnisse, die nach Durchführung von Selbstdiagnosetests erhalten wurden. Dementsprechend können eine oder mehrere der intelligenten Stellgliedeinheiten 203a und 203b bestimmen, ob eine Stellgliedsteuerung und oder Stellgliedtreibereinheit 202a und 202b einen Fehler enthält oder nicht gemäß den Erwartungen arbeitet.
In mindestens einer Ausführungsform ist ein Trennmodul 206 zwischen der ersten und die zweiten Leistungsquelle 204a und 204b und dem verbleibenden elektrischen System des fehlertoleranten BBW-Systems 102 angeschlossen. Das Trennmodul 206 ist so konfiguriert, dass es das konstante Hochleistungssignal empfängt, das von den ersten und zweiten Stromquellen 204a und 204b erzeugt wird, und um eine Vielzahl von individuellen Leistungseingangssignalen zu erzeugen.
So gibt beispielsweise das Trennmodul 206 erste und zweite konstante Hochspannungs-Leistungssignale an jede Stellgliedtreibereinheit 202a aus. Das Trennmodul 206 gibt auch erste und zweite Niederspannungssignale aus, die die Stellgliedsteuerung versorgen, die mit den jeweiligen intelligenten Stellgliedeinheiten 203a und 203b integriert sind. Auf diese Weise können die ersten und zweiten intelligenten Stellgliedeinheiten 203a und 203b verschiedene Diagnoseinformationen erhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kurzschlussereignisse, Leerlaufereignisse, Überspannungsereignisse oder andere Schaltungsfehlerereignisse.
Wie oben erwähnt kann das Trennmodul 206 auch so konfiguriert sein, dass es Schaltungsfehler trennt, wie beispielsweise Wire-to-Wire-Kurzschlüsse auf einer Signalleitungsschleife (SLC) und ist in der Lage, die Anzahl von Modulen oder Detektoren zu begrenzen, die durch einen Kurzschlussfehler auf der SLC-Schleife außer Betrieb gesetzt werden können. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann das Trennmodul 206, wenn ein Wire-to-Wire-Kurzschluss auftritt, automatisch eine Unterbrechung in der SLC-Schleife (z. B. einen Leerlauf) erzeugen, um die intelligenten Stellgliedeinheiten 203a und 203b von einem Schaltungsfehlerzustand zu isolieren. Auf diese Weise stellt das fehlertolerante BBW-System 102 gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform mindestens ein fehlertolerantes Merkmal bereit. Wenn der Fehlerzustand behoben wird, kann das Trennmodul 206 den isolierten Abschnitt der SLC-Schleife automatisch wieder verbinden, z. B. die Bremsanlagen 118a–118d wieder mit den Leistungsquellen 204a und/oder 204b verbinden.
Unter Bezugnahme auf 3B ist ein fehlertolerantes BBW-System 102 basierend auf einer zweiten Split-EBS-Steuerung-Topologie (z. B. eine Front/Heck-Split-Topologie) gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform dargestellt. Ähnlich der oben beschriebenen diagonalen Split-Topologie mit Bezug auf 3A, enthält das fehlertolerante BBW-System 102 eine Vielzahl von intelligenten Bremsanlagen und eine Vielzahl von Slave-Bremsanlagen. In der Front/Heck-Split-Topologie, kann jedoch eine erste intelligente Bremsanlage 118a das Bremsen eines ersten Rades 112a, das an einer Fahrerseite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (z. B. das fahrerseitige Vorderrad 112a) steuern. während eine zweite intelligente Bremsanlage 118c das Bremsen eines zweiten Rades 114b, das an einer Beifahrerseite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (beifahrerseitige Hinterrad 114b) steuern kann.
Die verbleibenden Räder sind mit Slave-Bremsanlagen gekoppelt. Beispielsweise steuert eine erste Slave-Bremsanlage 118b das Bremsen eines dritten Rades 112b, das an der Beifahrerseite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (z. B. das beifahrerseitige Vorderrad 112b), während und eine zweite Slave-Bremsanlage 118d das Bremsen eines vierten Rades 114a, das an der Fahrerseite des Fahrzeugs 100 angeordnet ist (z. B. das fahrerseitige Hinterrad 114a) steuern kann.
Gemäß der nicht einschränkenden Ausführungsform in 3B wird die Front/Heck-Split-Topologie durch die elektrische Verbindung der ersten intelligenten Stellgliedeinheit 203a (die das Bremsen des fahrerseitigen Vorderrades 112a steuert) mit der an der vorderen Fahrerseite von Fahrzeug 100 angeordneten ersten Stellgliedtreibereinheit 202a erreicht, während die zweite intelligente Stellgliedeinheit 203b (die das Bremsen des beifahrerseitigen Hinterrades 114b steuert) elektronisch mit der an der hinteren Fahrerseite von Fahrzeug 100 angeordneten zweiten Stellgliedtreibereinheit 202b verbunden ist. Dementsprechend kann die erste Stellgliedtreibereinheit 202a in unmittelbarer Nähe zu der ersten intelligenten Bremsanlage 118a installiert sein, und die zweite Stellgliedtreibereinheit 202b kann in unmittelbarer Nähe zu der zweiten intelligenten Bremsanlage 118c installiert sein.
Basierend auf den digitalen Befehlssignalen, die von der ersten intelligenten Stellgliedeinheit 203a erzeugt werden, erzeugt die erste Stellgliedtreibereinheit 202a ein Hochleistungs-Antriebssignal, das sowohl das in der ersten Bremsanlage 118a (z.B., der vorderen fahrerseitigen Bremsanlage 118a) installierte intelligente elektromechanische Stellglied 120a und das in der zweiten Bremsanlage 118b (z.B., der vordere beifahrerseitigen Bremsanlage 118b) integrierte elektromechanische Slave-Stellglied 120b antreibt. Ähnlich initiieren die von der zweiten intelligenten Stellgliedeinheit 203c erzeugten digitalen Befehlssignale die zweite Stellgliedtreibereinheit 202b, um Hochleistungs-Antriebssignale auszugeben, die sowohl das in der dritten Bremsanlage 118c (z. B. der hinteren beifahrerseitigen Bremsanlage 118c) installierte intelligente elektromechanische Stellglied 120c, und das in der vierten Bremsanlage 118d (z. B. der hinteren fahrerseitigen Bremsanlage 118d) installierte elektromechanische Slave-Stellglied 120d antreibt. Auf diese Weise wird eine Front/Heck-Topologie gebildet, bei der die erste Stellgliedtreibereinheit 202a die elektromechanischen Stellglieder 118a und 118b antreibt, die an der Front des Fahrzeugs 100 angeordnet sind, während die zweite Stellgliedtreibereinheit 202b die elektromechanischen Stellglieder 118c und 118d antreibt, am Heck des Fahrzeugs 100 angeordnet sind.
Unter jetziger Bezugnahme auf 3C ist ein fehlertolerantes BBW-System 102 basierend auf einer vollständigen elektronischen Bremssystem(Voll-EBS)-Steuerungs-Topologie gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform dargestellt. Die Voll-EBS-Steuerung-Topologie von 3C arbeitet ähnlich zu den oben beschriebenen Split-EBS-Steuerung-Topologien unter Bezugnahme auf die 3A–3B. Jedoch unterscheidet sich die Voll-EBS-Steuerung-Topologie von 3C dadurch, dass die erste und die zweite Stellgliedtreibereinheit 202a und 202b jeweils mit jedem im Fahrzeug 100 installierten elektromechanischen Stellglied 120a–120d elektrisch verbunden sind. Auf diese Weise kann jedes der elektromechanischen Stellglieder 120a–120d unter Verwendung eines Hochleistungs-Antriebssignals gesteuert werden, das von der ersten Stellgliedtreibereinheit 202a bzw. der zweiten Stellgliedtreibereinheit 202b ausgegeben wird. Dementsprechend kann die Vollsteuerung-BBW-Topologie zusätzliche Fehlertoleranzfunktionalität bereitstellen.
Gemäß mindestens einer Ausführungsform sind die intelligenten Stellgliedeinheiten 203a und 203c so konfiguriert, dass sie selektiv in einem Split-Topologiemodus und einem Volltopologiemodus arbeiten, basierend auf Daten, die von der Stellgliedsteuerung überwacht werden, die in einer jeweiligen intelligenten Stellgliedeinheit 203a und 203c integriert ist (siehe Element 201a in 2). Die überwachten Daten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, diagnostische Ergebnisse, die als Reaktion auf Selbstdiagnoseoperationen erhalten wurden, die von den Stellgliedsteuerungen ausgeführt werden.
Beim Betrieb der Split-Topologiemodus treibt beispielsweise der erste Stellgliedtreiber 202a in einer ersten Gruppe von Bremsanlagen enthaltene elektromechanische Stellglieder an, während der zweite Stellgliedtreiber 202b elektromechanische Stellglieder antreibt, die in einer anderen Gruppe von Bremsanlagen enthalten sind. Wenn der Split-Topologiemodus gemäß einer diagonalen Split-Topologie (siehe 3A) arbeitet, beinhaltet die erste Gruppe der Bremsanlagen, beispielsweise, die zweite intelligente Bremsanlage 118b und die zweite Slave-Bremsanlage 118d, während die zweite Gruppe die erste intelligente Bremsanlage 118a und die erste Slave-Bremsanlage 118c beinhaltet.
Wenn der Split-Topologiemodus jedoch gemäß einer Front/Heck-Split-Topologie (siehe 3B) arbeitet, beinhaltet die von der ersten Stellgliedtreibereinheit 202a angetriebene erste Gruppe von Bremsanlagen eine erste intelligent Bremsanlage 118a und eine erste Slave-Bremsanlage 118b, während die von der zweiten Stellgliedtreibereinheit 202b angetriebene zweite Gruppe von Bremsanlagen eine zweite intelligente Bremsanlage 118c und eine zweite Slave-Bremsanlage 118d beinhaltet.
Beim Betrieb im Volltopologiemodus (siehe 3C) ist jeder der ersten und zweiten Stellgliedtreibereinheiten 202a bzw. 202b dafür konfiguriert, um mindestens ein Hochleistungs-Antriebssignal auszugeben, das jedes elektromechanisches Stellglied einer ersten Gruppe und jedes elektromechanische Slave-Stellglied einer zweiten Gruppe antreibt. Das heißt, während des Betriebs im Volltopologiemodus ist die erste intelligente Stellgliedeinheit 203a bzw. die zweite intelligente Stellgliedeinheit 203c in der Lage, jedes elektromechanische Stellglied 120a–120d, das im Fahrzeug installiert ist, anzutreiben.
Wie hierin oben erwähnt, können die intelligenten Stellgliedeinheiten 203a und 203b in den Voll-EBS-Topologiemodus übergehen, basierend auf diagnostischen Ergebnissen, die als Reaktion auf die Durchführung eines Selbstdiagnosetests erhalten wurden. So kann beispielsweise die erste intelligente Stellgliedeinheit 203a eine erste Selbstdiagnoseoperation ausführen und erste Diagnoseergebnisse an die zweite intelligente Stellgliedeinheit 203c übertragen. Ähnlich kann die zweite intelligente Stellgliedeinheit 203c ihre eigene zweite Selbstdiagnoseoperation ausführen und kann zweite Diagnoseergebnisse an die erste intelligente Stellgliedeinheit 203a übermitteln. Ein Voll-EBS-Topologiemodus kann dann initiiert werden, wenn die ersten Diagnoseergebnisse und/oder die zweiten Diagnoseergebnisse einen Fehler anzeigen.
Wenn zum Beispiel die von der zweiten intelligenten Stellgliedeinheit 203c gelieferten zweiten Diagnoseergebnisse anzeigen, dass die zweite Stellgliedtreibereinheit 202b fehlerhaft ist, kann die erste intelligente Stellgliedeinheit 203a der zweiten intelligenten Stellgliedeinheit 203c befehlen, die fehlerhafte Stellgliedtreibereinheit 202b zu deaktivieren und das fehlertolerante BBW-System 102 kann den Voll-EBS-Topologiemodus aufrufen. Im Gegenzug kann das erste verbesserte intelligente Stellglied 203a der verbleibenden normal arbeitenden Treiberstellgliedeinheiten 202a befehlen, Hochleistungs-Antriebssignale an jedes im Fahrzeug 100 installierte elektromechanische Stellglied 120a–120d auszugeben. Auf diese Weise kann, wenn eine Stellgliedtreibereinheit (z. B. 202a und 202b) einen Fehler enthält, das fehlertolerante BBW-System 102 weiterhin vollständig durch die verbleibende normal arbeitende Stellgliedtreibereinheit betrieben werden, wodurch ein Fehlertoleranzmerkmal bereitgestellt wird.
Unter Bezugnahme auf 4 zeigt ein Flussdiagramm ein Verfahren zum Steuern eines fehlertoleranten elektrischen Bremssystems gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform. Das Verfahren beginnt bei Betrieb 400, und bei Betrieb 402 werden Sensordaten an eine erste intelligente Stellgliedeinheit und eine zweite intelligente Stellgliedeinheit ausgegeben. Die Sensordaten können von verschiedenen am Fahrzeug installierten Sensoren ausgegeben werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Radsensoren, Bremspedalsensoren und/oder Objekterkennungssensoren. Bei Operation 404 wird bestimmt, ob mindestens eine intelligente Stellgliedeinheit ein Bremsereignis erkennt. Das Bremsereignis basiert auf den oben beschriebenen Sensordaten. Wenn kein Bremsereignis erkannt wird, kehrt das Verfahren zu Betrieb 402 zurück und setzt die Überwachung der Sensordaten fort.
Wenn jedoch mindestens eine der intelligenten Stellgliedeinheiten ein Bremsereignis erkennt, geht das Verfahren zu Betrieb 406 über und die ersten und zweiten intelligente Stellgliedeinheiten kommunizieren miteinander, um ihre jeweiligen erkannten Bremsereignisdaten zu vergleichen. So kann beispielsweise eine erste intelligente Stellgliedeinheit ein erstes Bremsereignis erfassen und kann eine Bestätigung anfordern, dass die zweite intelligente Stellgliedeinheit das gleiche oder ein ähnliches Bremsereignis erkannt hat. Wenn die von der ersten intelligenten Stellgliedeinheit überwachten und erzeugten Bremsereignisdaten mit den von der zweiten intelligenten Stellgliedeinheit überwachten und erzeugten Bremsereignisdaten übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen, geht das Verfahren zu Betrieb 408 über, worin eine erste Stellgliedsteuerung des ersten intelligenten Stellglieds ein erstes digitales Befehlssignal zum Antreiben einer ersten Stellgliedtreibereinheit ausgibt, die entfernt von den Bremsanlagen angeordnet ist, und eine zweite Stellgliedsteuerung der zweiten intelligenten Stellgliedeinheit gibt ein zweites digitales Befehlssignal aus, um eine zweite Stellgliedtreibereinheit anzutreiben, die ebenfalls entfernt von den Bremsanlagen angeordnet ist.
Bei Operation 410 gibt die erste Stellgliedtreibereinheit Hochleistungs-Antriebssignale aus, die ein erstes intelligentes elektromechanischen Stellglied, das in einer ersten Bremsanlage enthalten ist, und ein erstes elektromechanisches Slave-Stellglied, das in einer zweiten Bremsanlage enthalten ist, antreiben. Ähnlich gibt die zweite Stellgliedtreibereinheit Hochleistungs-Antriebssignale aus, die ein zweites intelligentes elektromechanischen Stellglied, das in einer dritten Bremsanlage enthalten ist, und ein zweites elektromechanisches Slave-Stellglied, das in einer vierten Bremsanlage enthalten ist, antreiben. Dementsprechend stellt das mit der ersten intelligenten Stellgliedeinheit enthaltene erste elektromechanische Stellglied ein erstes Bremsdrehmoment ein, das auf das erste Rad aufgebracht wird, und das in der verbesserten Stellgliedeinheit enthaltene zweite elektromechanische Stellglied stellt ein zweites Bremsmoment ein, das auf das zweite Rad aufgebracht wird und das Verfahren endet bei Betrieb 412. Auf diese Weise ist der erste Stellgliedtreiber konfiguriert, um eine erste Gruppe von Bremsanlagen unabhängig anzutreiben, während der zweite Stellgliedtreiber konfiguriert ist, um eine andere Gruppe von Bremsanlagen unabhängig anzutreiben.
Unter Bezugnahme auf den Betrieb 406 kann ein Szenario auftreten, bei dem die von der ersten intelligenten Stellgliedeinheit überwachten und erzeugten Bremsereignisdaten nicht mit den von der zweiten intelligenten Stellgliedeinheit überwachten und erzeugten Bremsereignisdaten übereinstimmen oder im Wesentlichen übereinstimmen. In diesem Fall geht das Verfahren zu Betrieb 414 über, wo eine fehlerhafte Stellgliedtreibereinheit identifiziert wird, und die fehlerhafte Stellgliedtreibereinheit wird bei Betrieb 416 deaktiviert. In mindestens einer Ausführungsform wird die Stellgliedsteuerung, die die fehlerhafte Stellgliedtreibereinheit auslöst, deaktiviert, um auch die fehlerhafte Stellgliedtreibereinheit zu deaktivieren. Bei Operation 418 gibt die verbleibende aktivierte intelligente Stellgliedeinheit ein Datenbefehlssignal an ihre entsprechende Stellgliedtreibereinheit aus, das der Stellgliedtreibereinheit befiehlt, Hochleistungs-Antriebssignale an jedes im Fahrzeug installierte elektromechanische Stellglied (d. h. jede Bremsanlage) auszugeben. Bei Operation 420 wendet jedes intelligente elektromechanische Stellglied und jedes elektromechanische Slave-Stellglied eine Bremskraft an, in Reaktion auf das Hochleistungs-Antriebssignal, das von einer gemeinsamen Stellgliedtreibereinheit ausgegeben wird, und das Verfahren endet bei Betrieb 412. Auf diese Weise können alle elektromechanischen Stellglieder in Reaktion auf ein erkanntes Bremsereignis gesteuert werden, selbst wenn eine Stellgliedtreibereinheit bzw. eine intelligente Stellgliedeinheit, die eine Stellgliedtreibereinheit steuert, nicht gemäß den erwarteten Bedingungen arbeitet.
Wie oben im Detail erörtert, stellen verschiedene nicht einschränkende Ausführungsformen ein BBW-System bereit, das eine Datenschnittstelle enthält, die elektronische Bremssystem-Steuerungen und intelligente Bremsstellglieder verbindet. Gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform wird ein erstes intelligentes Stellglied, das in einer ersten Bremsanlage enthalten ist, durch eine erste Stellgliedsteuerung gesteuert, während ein zweites intelligentes Stellglied, das in einer zweiten Bremsanlage enthalten ist, durch eine zweite Stellgliedsteuerung gesteuert wird. Jede Stellgliedsteuerung kann Niederspannungs-Datenbefehlssignale an eine jeweilige Stellgliedtreibereinheit (z. B. Leistungskreis) über eine Niederspannungs-nachrichtenbasierte Schnittstelle, wie beispielsweise einen CAN (Controller Area Network)-Bus, ausgeben. Dementsprechend ist ein flexibles BBW-System vorgesehen, das eine flexible Designwahl, eine Drahtlängenverringerung und eine flexible Bremsalgorithmusimplementierung ermöglicht, während immer noch eine Fehlertoleranz im System eingesetzt wird.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Modul“ oder „Einheit“ auf eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine Field-programmierbare Gate-Anordnung (FPGA), eine elektronische Schaltung, einen elektronischen Computerprozessor (gemeinsam genutzt oder dediziert oder Gruppe) und einen Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten. Bei der Implementierung in einer Software kann ein Modul im Speicher als nicht flüchtiges computerlesbares Speichermedium ausgebildet sein, das von einem Verarbeitungsschaltkreis eingelesen werden kann und Anweisungen speichert, die vom Verarbeitungsschaltkreis zur Durchführung eines Verfahrens ausgeführt werden.
Während die Ausführungsform mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen und die einzelnen Teile durch entsprechende andere Teile ausgetauscht werden können, ohne vom Umfang der Ausführungsformen abzuweichen. Darüber hinaus können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder bestimmte Materialien an die Lehren der beispielhaften Ausführungsformen anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher ist vorgesehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten speziellen Ausführungsformen beschränkt sein soll, sondern dass die Offenbarung auch alle Ausführungsformen beinhaltet, die innerhalb des Umfangs der Anmeldung fallen.

Claims

Fahrzeug mit einem fehlertoleranten elektronischen Brake-by-Wire(BBW)-System, das Fahrzeug umfassend: eine Vielzahl von Bremsanlagen, die dazu konfiguriert ist, das Bremsen eines jeweiligen Rades des Fahrzeugs zu steuern, worin die Vielzahl von Bremsanlagen umfasst: eine erste Bremsanlage, die mit einer intelligenten Stellgliedeinheit integriert ist, die eine erste Stellgliedsteuerung und ein erstes elektromechanisches Stellglied umfasst, das konfiguriert ist, um eine Bremskraft einzustellen, die auf ein mit der ersten Bremsanlage gekoppeltes erstes Rad aufgebracht wird; eine zweite Bremsanlage, die eine Stellgliedsteuerung ausschließt und darin ein zweites elektromechanisches Stellglied installiert hat, das konfiguriert ist, um eine Bremskraft einzustellen, die auf ein mit der zweiten Bremsanlage gekoppeltes zweites Rad aufgebracht wird; und mindestens eine elektronische Stellgliedtreibereinheit, die von der ersten und der zweiten Bremsanlage entfernt angeordnet und konfiguriert ist, um ein Hochleistungssignal auszugeben, das die ersten und zweiten elektromechanischen Stellglieder in Reaktion auf das Empfangen eines digitalen Befehlssignals von der ersten Stellgliedsteuerung antreibt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, worin jede der mindestens einen Stellgliedtreibereinheit einen Leistungskreis beinhaltet, der so konfiguriert ist, dass er ein hochfrequenzgeschaltetes Hochleistungsstrom-Antriebssignal ausgibt, das die ersten und zweiten elektromechanischen Stellglieder antreibt.
Fahrzeug nach Anspruch 2, worin die erste Stellgliedsteuerung in elektrischer Verbindung mit mindestens einem Sensor steht, um eine Bremsanforderung zu erfassen und das digitale Befehlssignal in Reaktion auf die Bremsanforderung ausgibt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine dritte Bremsanlage, die eine zweite intelligente Stellgliedeinheit enthält, die mit einer zweiten elektronischen Stellgliedsteuerung und einem dritten elektromechanischen Stellglied integriert ist, und eine vierte Bremsanlage, die eine elektronische Stellgliedsteuerung ausschließt und darin ein viertes elektromechanisches Stellglied installiert hat.
Fahrzeug nach Anspruch 4, worin die mindestens eine elektronische Stellgliedtreibereinheit eine erste Stellgliedtreibereinheit beinhaltet, die die ersten und zweiten elektromechanischen Stellglieder antreibt, und eine zweite Stellgliedtreibereinheit, die ein zweites Hochleistungssignal erzeugt, das die dritten und vierten elektromechanischen Stellglieder in Reaktion auf das Empfangen eines zweiten digitalen Befehlssignals von der zweiten Stellgliedsteuerung antreibt.
Fahrzeug nach Anspruch 5, worin die ersten und zweiten Stellgliedsteuerungen Betriebsdaten basierend auf einem Zustand des jeweiligen Rades erzeugen, das mit einer jeweiligen Bremsanlage der Vielzahl von Bremsanlagen gekoppelt ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, worin mindestens eine intelligente Stellgliedeinheit den Betrieb von mindestens einer der Bremsanlagen der Vielzahl der Bremsanlagen basierend auf den Betriebsdaten diagnostiziert.
Fahrzeug nach Anspruch 7, worin die erste intelligente Stellgliedeinheit in Signalverbindung mit der zweiten intelligenten Stellgliedeinheit steht.
Fahrzeug mit einem fehlertoleranten elektronischen Brake-by-Wire(BBW)-System, das Fahrzeug umfassend: eine Vielzahl von Bremsanlagen, die konfiguriert sind, um das Bremsen der jeweiligen Räder des Fahrzeugs zu steuern, wobei die Vielzahl von Bremsanlagen eine erste Gruppe von Bremsanlagen umfasst, die jeweils mit einer elektronisch intelligenten Stellgliedeinheit verbunden sind, die eine elektronische Stellgliedsteuerung und ein elektromechanisches Stellglied beinhaltet, und eine zweite Gruppe von Bremsanordnungen, die jeweils eine elektronische Stellgliedsteuerung ausschließen und mit einem darin installierten elektromechanischen Slave-Stellglied versehen sind; und erste und zweite Stellgliedtreibereinheiten, die entfernt von den Bremsanlagen angeordnet sind, wobei jede der ersten und zweiten Stellgliedtreibereinheiten mit jedem elektromechanischen Stellglied der ersten Gruppe und jedem elektromechanischen Slave-Stellglied der zweiten Gruppe in elektrischer Verbindung steht.
Verfahren zur Steuerung eines fehlertoleranten elektronischen Brake-by-Wire(BBW-)-Systems, das Verfahren umfassend: das Integrieren einer ersten intelligenten Stellgliedeinheit, die eine erste elektrische Stellgliedsteuerung beinhaltet, in eine erste intelligente Bremsanlage und das Integrieren eines ersten elektromechanischen Slave-Stellglieds, das eine elektronische Stellgliedsteuerung ausschließt, in eine erste Slave-Bremsanlage; und das Ausgeben eines ersten digitalen Befehlssignals über die erste elektronische Stellgliedsteuerung, das eine von der ersten intelligenten Bremsanlage und der ersten Slave-Bremsanlage entfernt angeordnete erste Stellgliedtreibereinheit initiiert, worin die erste Stellgliedtreibereinheit in Reaktion auf das erste digitale Befehlssignal ein Hochleistungs-Antriebssignal ausgibt, das das Bremsen eines mit der ersten Bremsanlage gekoppelten Rades und das Bremsen eines mit der ersten Slave-Bremsanlage gekoppelten zweiten Rades steuert.