-
Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Bremsanlage.
-
Aus der
DE 10 2013 217 954 A1 ist eine gattungsgemäße Bremsanlage mit zwei elektrisch steuerbaren Druckquellen für ein Kraftfahrzeug mit vier hydraulisch betätigbaren Radbremsen bekannt. Dabei sind die Radbremsen zur Betätigung in verschiedenen Betriebsarten mit den zwei elektrisch steuerbaren Druckquellen sowie auch mit einem bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinder verbunden. Die Bremsanlage umfasst neben radindividuellen Einlassventilen radindividuelle Auslassventile, welche die Radbremsen mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbinden, ein stromlos geschlossenes Kreistrennventil sowie insgesamt vier Trennventile zur Abtrennung des Hauptbremszylinders und der elektrisch steuerbaren Druckquellen von den Einlassventilen. Das Kreistrennventil trennt grundsätzlich die Bremskreise, so dass in dem ersten Bremskreis ausschließlich von der ersten Druckquelle und in dem zweiten Bremskreis ausschließlich von der zweiten Druckquelle Bremsdruck aufgebaut wird. Eine Verbindung der Bremskreise durch das Kreistrennventil wird lediglich dann vorgenommen, wenn eine der beiden Druckquellen in ihrer Funktion stark beeinträchtigt ist oder ausfällt. Weiterhin umfasst die Bremsanlage der 10 2013 217 954 A1 eine zentrale Steuer- und Regeleinheit, eine der ersten Druckquelle zugeordnete erste Steuer- und Regeleinheit und eine der zweiten Druckquelle zugeordnete zweite Steuer- und Regeleinheit. Die erste und zweite Steuer- und Regeleinheit dienen jeweils der Ansteuerung der entsprechenden Druckquelle. Mittels der zentralen Steuer- und Regeleinheit wird das Kreistrennventil betätigt.
-
In zukünftigen Bremsanlagen, welche auch für das hochautomatisierte Fahren geeignet sein sollen, soll auf eine Rückfallebene, in welcher der Fahrer durch Muskelkraft die Radbremsen betätigt kann, verzichtet werden. Hierfür und auch für das hochautomatisierte Fahren muss die Bremsanlagen eine ausreichende Verfügbarkeit aufweisen und „fail-operational“ ausgeführt sein. Dies gilt für einen hydraulischen Fehler, wie z.B. eine Leckage, oder einen elektrischen Fehler, wie z.B. einen Ausfall einer elektrischen Energiequelle oder einen Ausfall einer elektronischen Ansteuer-Vorrichtung.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage mit zwei elektrisch betätigbaren Druckquellen sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bremsanlage bereitzustellen, welches für hochautomatisiert oder autonom fahrende Kraftfahrzeuge geeignet ist und eine entsprechend ausreichende Verfügbarkeit besitzt. Dabei soll die Bremsanlage kostengünstig herstellbar sein.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betrieb gemäß Anspruch 13 oder 15 gelöst.
-
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass für jede der Radbremsen ein elektrisch betätigbares, stromlos offen ausgeführtes erstes Radventil sowie ein elektrisch betätigbares, stromlos geschlossen ausgeführtes zweites Radventil vorgesehen ist und dass die erste elektrisch betätigbare Druckquelle über eine erste Bremsversorgungsleitung mit den ersten, stromlos offen ausgeführten Radventilen verbunden ist und die zweite elektrisch betätigbare Druckquelle über eine zweite Bremsversorgungsleitung mit den zweiten, stromlos geschlossen ausgeführten Radventilen verbunden ist, wobei in der ersten Bremsversorgungsleitung ein elektrisch betätigbares, stromlos offen ausgeführtes Kreistrennventil angeordnet ist, mittels welchem zwei der ersten Radventile von der ersten Druckquelle hydraulisch getrennt werden können.
-
Das Kreistrennventil ermöglicht eine bedarfsweise Teilung in zwei Bremskreise mit je zumindest zwei Radbremsen und so eine Blenden zwischen den Bremskreisen. Grundsätzlich, insbesondere im stromlosen Zustand der Bremsanlage, ist die erste elektrisch betätigbare Druckquelle jedoch zur Betätigung der Radbremsen mit jeder der Radbremsen über das jeweilige erste, stromlos offen ausgeführte Radventil verbunden. Die zweite elektrisch betätigbare Druckquelle ist zur Betätigung der Radbremsen mit jedem der zweiten Radventile verbunden.
-
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass - trotz einer hohen Verfügbarkeit bei hydraulischen oder elektrischen Fehlern - im Vergleich zu bekannten Bremsanlagen mit zwei elektrisch ansteuerbaren Druckquellen weniger elektrisch betätigbare Ventile benötigt werden, speziell kann auf zwischen den Druckquellen und den Radventilen angeordnete Trennventile verzichtet werden.
-
Bevorzugt ist zwischen der ersten Druckquelle und den anderen ersten Radventilen kein elektrisch betätigbares Ventil angeordnet. Besonders bevorzugt ist zwischen der ersten Druckquelle und den anderen ersten Radventilen kein Ventil, also auch kein Rückschlagventil, angeordnet. Dies bedeutet, dass auf ein Trennventil zwischen der ersten Druckquelle und den (allen) ersten Radventilen, wie es z.B. aus der
DE 10 2013 217 954 A1 bekannt ist, verzichtet wird, wodurch Herstellungskosten gespart werden.
-
Bevorzugt ist in der zweiten Bremsversorgungsleitung, d.h. in der hydraulischen Verbindung zwischen der zweiten elektrisch betätigbaren Druckquelle und den zweiten Radventilen, kein elektrisch betätigbares Ventil angeordnet. Hierdurch werden Kosten gespart und unnötige Strömungswiederstände zwischen Druckquelle und Radventilen vermieden. Besonders bevorzugt ist in der zweiten Bremsversorgungsleitung kein Ventil, also auch kein Rückschlagventil, angeordnet. Anders ausgedrückt ist die zweite elektrisch betätigbare Druckquelle bevorzugt direkt mit jedem der zweiten Radventile verbunden. Dies bedeutet zum einen, dass nur in einer der beiden Bremsversorgungsleitungen (nämlich der ersten Bremsversorgungsleitung) ein elektrisch betätigbares Kreistrennventil angeordnet ist, mittels welchem ein Teil der entsprechenden (nämlich der ersten) Radventile von der entsprechenden Druckquelle (nämlich der ersten Druckquelle) hydraulisch getrennt werden können. In der zweiten Bremsversorgungsleitungen ist kein Kreistrennventil angeordnet. Dies bedeutet aber auch, dass kein Trennventil zwischen der zweiter Druckquelle und den (allen) zweiten Radventilen vorgesehen ist.
-
Bevorzugt sind die zwei ersten Radventile, welche von der ersten Druckquelle hydraulisch getrennt werden können, den Rädern einer ersten Fahrzeugachse zugeordnet, während die anderen ersten Radventile den Rädern einer anderen Fahrzeugachse zugeordnet sind. Vorteilhafterweise ist die erste Fahrzeugachse die Vorderachse und die andere Fahrzeugachse die Hinterachse.
-
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Bremsanlage eine erste elektronische Vorrichtung, mittels welcher die erste Druckquelle betätigt wird, und eine zweite elektronische Vorrichtung, mittels welcher die zweite Druckquelle betätigt wird. Dabei ist die zweite elektronische Vorrichtung von der ersten elektronischen Vorrichtung elektrisch unabhängig, so dass ein elektrischer oder elektronischer Fehler in einer der elektronischen Vorrichtungen nicht zu einem Ausfall beider elektronischer Vorrichtungen führt.
-
Die zwei elektronischen Vorrichtungen sind voneinander elektrisch unabhängig in dem Sinne, dass ein Ausfall der ersten elektronischen Vorrichtung keinen Ausfall der zweiten elektronischen Vorrichtung bewirkt und umgekehrt, d.h. die beiden elektronischen Vorrichtungen sind galvanisch getrennt.
-
Bevorzugt wird die erste elektronische Vorrichtung von einer ersten elektrischen Energiequelle und die zweite elektronische Vorrichtung von einer zweiten elektrischen Energiequelle versorgt, wobei die erste elektrische Energiequelle von der zweiten elektrischen Energiequelle unabhängig ist. Alternativ ist es bevorzugt, dass die erste elektronische Vorrichtung eine erste elektrische Energiequelle und die zweite elektronische Vorrichtung eine zweite elektrische Energiequelle umfasst, wobei die erste elektrische Energiequelle von der zweiten elektrischen Energiequelle unabhängig ist.
-
Die beiden elektronischen Vorrichtungen können in einem gemeinsamen Gehäuse oder auf einer gemeinsamen Leiterplatte, z.B. in einer gemeinsamen elektronischen Steuer- und Regeleinheit (ECU), angeordnet sein. Alternativ können die beiden elektronischen Vorrichtungen in zwei getrennten Gehäusen oder auf zwei getrennten Leiterplatten, z.B. in zwei elektronischen Steuer- und Regeleinheiten (ECU1, ECU2), angeordnet sein.
-
Die erste elektronische Vorrichtung ist zur Betätigung bzw. Ansteuerung der ersten Druckquelle ausgebildet. Bevorzugt wird die erste Druckquelle auch von der ersten elektronischen Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt. Entsprechend wird mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung die zweite Druckquelle betätigt bzw. angesteuert. Bevorzugt wird die zweite Druckquelle auch von der zweiten elektronischen Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt.
-
Die ersten sowie die zweiten Radventile werden bevorzugt mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung betätigt. So ist eine Betätigung der Radbremsen auch bei einem Ausfall der ersten elektronischen Vorrichtung oder der ersten Energiequelle möglich, indem mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung die zweiten Druckquelle angesteuert, die ersten Radventile geschlossen und die zweiten Radventile geöffnet werden. Die ersten und zweiten Radventile werden besonders bevorzugt ausschließlich mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung betätigt, um keine kostenintensiveren, doppelt ansteuerbaren Ventile vorsehen zu müssen.
-
Je Radbremse ist bevorzugt ein Raddrehzahlsensor vorgesehen, wobei die Signale der Raddrehzahlsensoren der zweiten elektronischen Vorrichtung zur Auswertung zugeführt werden. So kann bei einem Ausfall der ersten elektronischen Vorrichtung eine radindividuelle Bremsdruckregelung (z.B. Schlupfregelung) mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung durchgeführt werden. Besonders bevorzugt werden die Raddrehzahlsensoren von der zweiten elektronischen Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt.
-
Das Kreistrennventil wird bevorzugt mittels der ersten elektronischen Vorrichtung betätigt. So kann im Falle eines Ausfalls der zweiten elektronischen Vorrichtung oder der zweiten Energiequelle, und damit der Ansteuerbarkeit der Radventile, eine Druckbereitstellung mittels der ersten Druckquelle und zumindest noch ein kreis- bzw. achsweises Blending durchgeführt bzw. kreis- bzw. achsweise unterschiedliche Bremsdrücke eingestellt werden. Das Kreistrennventil wird besonders bevorzugt ausschließlich mittels der ersten elektronischen Vorrichtung betätigt.
-
Bevorzugt ist eine Fahrdynamik-Sensorik vorgesehen, wobei die Signale der Fahrdynamik-Sensorik der ersten elektronischen Vorrichtung zur Auswertung zugeführt werden, da die der ersten elektronischen Vorrichtung zugeordnete erste Druckquelle für eine Druckbereitstellung mit höchstem Komfort und Dynamik ausgelegt ist. Besonders bevorzugt wird die Fahrdynamik-Sensorik von der ersten elektronischen Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgt.
-
Bevorzugt ist ein redundant ausgeführter Drucksensor in jedem Bremskreis vorgesehen, um eine Regelung des Drucks in dem Bremskreis zu ermöglichen. Der Drucksensor misst besonders bevorzugt den Radbremsdruck einer Radbremse des Bremskreises.
-
Bevorzugt ist für zwei der Radbremsen ein zwischen dem ersten und dem zweiten Radventil der Radbremse angeordneter, redundant ausgeführter Drucksensor vorgesehen.
-
Bevorzugt ist zumindest die erste Druckquelle als eine Zylinder-Kolben-Anordnung ausgeführt mit einem Druckraum, welcher von einem Kolben begrenzt wird, der mittels eines Elektromotors und eines Rotations-Translationsgetriebes für einen Druckaufbau in eine Betätigungsrichtung und für einen Druckabbau in die der Betätigungsrichtung entgegengesetzte Richtung verschiebbar ist. Derartige Druckquellen können bedarfsgerecht mit hoher Präzision zeitliche Bremsdruckverläufe einstellen.
-
Bevorzugt ist die Zylinder-Kolben-Anordnung derart ausgeführt, dass der Druckraum in einem unbetätigten Zustand des Kolbens über zumindest ein Schnüffelloch mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist, wobei diese Verbindung bei einer Betätigung des Kolbens unterbrochen wird.
-
Bevorzugt ist in dem Druckraum der Zylinder-Kolben-Anordnung ein Rückstellelement vorgesehen, welches bei stromlosem Elektromotor den Kolben in dem unbetätigten Zustand positioniert. Vorteilhafterweise ist das Rotations-Translationsgetriebe hierzu nicht selbsthemmend ausgeführt. So wird bei einem Ausfall der ersten Druckquelle oder der ersten elektronischen Vorrichtung der Kolben in dem unbetätigten Zustand positioniert, wodurch die Verbindung vom Druckraum zum Druckmittelvorratsbehälter offen ist. Über diese Verbindung kann dann bei einer Antiblockierregelung Druckmittel über eines der ersten Ventile und den Druckraum der ersten Druckquelle zum Druckmittelvorratsbehälter abfließen, um einen Druckabbau an der zugehörigen Radbremse durchzuführen. Besonders bevorzugt positioniert das Rückstellelement bei stromlosem Elektromotor den Kolben an einem Anschlag entgegen der Betätigungsrichtung.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Druckquelle als eine Kolbenpumpe ausgeführt, deren Saugseite mit dem Druckmittelvorratsbehälter und deren Druckseite mit der zweiten Bremsversorgungsleitung verbunden ist, wobei der Kolbenpumpe ein elektrisch betätigbares Trennventil hydraulisch parallel geschaltet ist. Dies bedeutet, dass zwischen der zweiten Bremsversorgungsleitung und dem Druckmittelvorratsbehälter eine hydraulische Verbindung vorhanden ist, in welcher das Trennventil angeordnet ist. Über diese Verbindung kann bei geöffnetem Trennventil Druckmittel aus einer der Radbremsen über das entsprechende zweite Radventil in den Druckmittelvorratsbehälter abgelassen werden, um z.B. bei einer Druckbereitstellung mittels der ersten Druckquelle einen Druckabbau an der entsprechenden Radbremse durchzuführen (z.B. für eine radindividuelle Druckregelung). Das parallel geschaltete Trennventil ermöglicht bei einer Druckbereitstellung durch die Kolbenpumpe eine Druckregelung durch Überströmen. Das Trennventil ist besonders bevorzugt stromlos geschlossen ausgeführt, um ein unbeabsichtigtes Abfließen von Druckmittel in den Druckmittelvorratsbehälter zu verhindern.
-
Bevorzugt umfasst die Bremsanlage eine mittels eines Bremspedals betätigbare Simulationseinrichtung, wobei keine mechanische und/oder hydraulische Wirkverbindung zwischen dem Bremspedal und den Radbremsen vorgesehen ist.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage mit zwei elektrisch betätigbaren Druckquellen.
-
Bevorzugt werden bei einem Ausfall der ersten Druckquelle oder ersten elektronischen Vorrichtung mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung die ersten Radventile geschlossen und die zweiten Radventile geöffnet sowie die zweite Druckquelle zum Aufbau eines Druckes betätigt. Dies wird besonders bevorzugt bei einer Normalbremsung durchgeführt.
-
Bei einem Ausfall der ersten Druckquelle oder ersten elektronischen Vorrichtung wird bevorzugt eine radindividuelle Bremsdruckregelung mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung durchgeführt, wobei ein Druckabbau an einer der Radbremsen durch Öffnen des entsprechenden ersten Radventils durchgeführt wird, wobei Druckmittel über das Kreistrennventil und die erste Druckquelle zu dem Druckmittelvorratsbehälter abfließt.
-
Bevorzugt werden bei einem Ausfall der zweiten Druckquelle oder zweiten elektronischen Vorrichtung mittels der ersten elektronischen Vorrichtung die erste Druckquelle zum Aufbau eines Bremsdruckes und das Kreistrennventil zum Einstellen kreisindividueller Bremsdrücke betätigt.
-
Bevorzugt wird in einer Normalbetriebsart bei einer Normalbremsung lediglich die erste Druckquelle zum Aufbau eines Druckes zur Betätigung der Radbremsen angesteuert. Dabei wird keines der Ventile (d.h. kein erstes Radventil, kein zweites Radventil, kein Kreistrennventil) betätigt.
-
Unter einer Normalbremsung wird eine durch einen Fahrer oder eine Autopilotfunktion initiierte Bremsung verstanden, bei welcher alle Radbremsen mit demselben Bremsdruck beaufschlagt werden und keine radindividuelle Bremsdruckregelung stattfindet.
-
Bevorzugt wird in der Normalbetriebsart eine radindividuelle Schlupfreglung durch Ansteuerung der ersten Radventile und der zweiten Radventile durchgeführt, wobei ein Druckabbau an einer der Radbremsen durch Öffnen des entsprechenden zweiten Radventils und des Trennventils durchgeführt wird.
-
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Figur.
-
Es zeigt schematisch
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage.
-
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit vier hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a-8d schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst eine erste elektrisch steuerbare Druckquelle 5, eine zweite elektrisch steuerbare Druckquelle 2, einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4 und je Radbremse 8a-8d ein erstes elektrisch betätigbares Radventil 6a-6d (auch Einlassventil genannt) und ein zweites elektrisch betätigbares Radventil 7a-7d (auch Auslassventil genannt).
-
Die ersten Radventile 6a-6d sind stromlos offen ausgeführt, die zweiten Radventile 7a-7d sind stromlos geschlossen ausgeführt. Die ersten Radventile 6a-6d sind vorteilhafterweise analogisiert oder analog angesteuert ausgeführt, um eine exakte Druckeinstellung an den Radbremsen 8a-8d zu ermöglichen.
-
Zur Betätigung der Radbremsen 8a-8d ist sowohl die erste elektrisch betätigbare Druckquelle 5 als auch die zweite elektrisch betätigbare Druckquelle 2 mit jeder der Radbremsen 8a-8d hydraulisch trennbar verbunden. Dabei ist die erste Druckquelle 5 über eine erste Bremsversorgungsleitung 13 mit den ersten Radventilen 6a-6d verbunden, die zweite Druckquelle 2 ist über eine zweite Bremsversorgungsleitung 33 mit den zweiten Radventilen 7a-7d verbunden.
-
Jeder der Radbremsen 8a-8d ist also ein stromlos offen ausgeführtes, erstes Radventil 6a-6d und ein stromlos geschlossen ausgeführtes, zweites Radventil 7a-7d zugeordnet. Dabei ist die erste elektrisch betätigbare Druckquelle 5 mit den Radbremsen 8a-8d über die ersten Radventile 6a-6d verbunden (bzw. ist die erste Druckquelle mit jeder der Radbremsen über das jeweilige erste Radventil verbunden) und die zweite elektrisch betätigbare Druckquelle 2 ist über die zweiten Radventile 7a-7d mit den Radbremsen 8a-8d verbunden (bzw. die zweite Druckquelle ist mit jeder der Radbremsen über das jeweilige zweite Radventil verbunden) . Das Bremssystem enthält keine weiteren (Rad) Ventile, welche den einzelnen Radbremsen 8a-8d zugeordnet sind.
-
Je Radbremse 8a, 8b, 8c, 8d ist ein Ausgangsanschluss des ersten Radventils 6a, 6b, 6c, 6d und ein Ausgangsanschluss des zweiten Radventils 7a, 7b, 7c, 7d zusammengeschaltet und mit der Radbremse verbunden.
-
Die Eingangsanschlüsse der zweiten Radventile 7a-7d sind über die zweite Bremsversorgungsleitung 33 mit der zweiten Druckquelle 2 bzw. deren Druckraum direkt hydraulisch verbunden. „Direkt hydraulisch verbunden“ ist hier in dem Sinne zu verstehen, dass kein elektrisch betätigbares Ventil oder gar kein Ventil (z.B. Rückschlagventil) in der zweiten Bremsversorgungsleitung 33 angeordnet ist. Es ist also weder ein Kreistrennventil zum Abtrennen der zweiten Druckquelle von einem Teil der Radbremsen noch ein Trennventil zum Abtrennen der zweiten Druckquelle von allen Radbremsen vorgesehen.
-
In der ersten Bremsversorgungsleitung 13 ist ein elektrisch betätigbares, stromlos offen ausgeführtes Kreistrennventil 9 angeordnet. Durch das Kreistrennventil 9 können zwei der ersten Radventile, nämlich die Radventile 6c und 6d, von der ersten Druckquelle 5 hydraulisch getrennt werden. Anders ausgedrückt ist das Kreistrennventil 9 derart in der ersten Bremsversorgungsleitung 13 angeordnet, dass bei einem Schließen des Kreistrennventils die Bremsversorgungsleitung 13 in einen ersten Leitungsabschnitt 13a und einen zweiten Leitungsabschnitt 13b hydraulisch getrennt wird, wobei der erste Leitungsabschnitt 13a mit den ersten Radventilen 6a und 6b und der zweite Leitungsabschnitt 13b mit den anderen ersten Radventilen 6c und 6d verbunden ist. Der erste Leitungsabschnitt 13a verbindet die erste Druckquelle 5 mit den ersten Radventilen 6a und 6b und dem Kreistrennventil 9 und der zweite Leitungsabschnitt 13b verbindet das Kreistrennventil 9 mit den ersten Radventilen 6c und 6d. In diesem Sinne wird bei geschlossenem Kreistrennventil 9 die Bremsanlage in einen ersten Bremskreis I für die Radbremsen 8a und 8b und einen zweiten Bremskreis II für die Radbremsen 8c und 8d getrennt.
-
Die Eingangsanschlüsse der ersten Radventile 6a-6d sind über die erste Bremsversorgungsleitung 13 mit der ersten Druckquelle 5 bzw. deren Druckraum hydraulisch verbunden, wobei die Eingangsanschlüsse der ersten Radventile 6a und 6b (des ersten Bremskreises I) direkt mit der ersten Druckquelle 5 bzw. deren Druckraum hydraulisch verbunden sind und die Eingangsanschlüsse der ersten Radventile 6c und 6d (des zweiten Bremskreises II) über das Kreistrennventil 9 mit der ersten Druckquelle 5 bzw. deren Druckraum hydraulisch verbunden sind.
-
Je Bremskreis I, II ist eine redundant ausgeführter Drucksensor vorhanden. Zwischen Radventil 6a und 7a ist der redundant ausgeführter Drucksensor 12a angeschlossen, welcher den Druck in der Radbremse 8a misst. Zwischen Radventil 6d und 7d ist der redundant ausgeführter Drucksensor 12b angeschlossen, welcher den Druck in der Radbremse 8d misst.
-
Die beispielsgemäße Bremsanlage umfasst je Radbremse 8a-8d einen Raddrehzahlsensor 10a-10d oder ist mit solchen verbunden.
-
Weiterhin ist eine Fahrdynamik-Sensorik 60 vorgesehen, mittels welcher zumindest eine, bevorzugt alle, der folgenden Größen erfasst wird: Fahrzeuglängsbeschleunigung, Fahrzeugquerbeschleunigung, Fahrzeuggierrate und Lenkwinkel.
-
Die Bremsanlage umfasst zwei redundante elektrische Energiequellen (z.B. Bordnetze) bzw. ist mit diesen verbunden, welche im Folgenden als erste elektrische Energiequelle und zweite elektrische Energiequelle bezeichnet werden.
-
Die Bremsanlage umfasst eine erste elektronische Vorrichtung A und eine zweite elektronische Vorrichtung B, wobei die zweite elektronische Vorrichtung B von der ersten elektronischen Vorrichtung A elektrisch unabhängig ist. Die elektronischen Vorrichtungen A, B sind galvanisch getrennt. Bei einem Fehler in der ersten elektronischen Vorrichtung A, z.B. durch einen elektrischen Defekt, bleibt die zweite elektronische Vorrichtung voll funktionsfähig.
-
Die elektronische Vorrichtung A umfasst elektrische und/oder elektronische Bauelemente zur Ansteuerung und Betätigung der ersten Druckquelle 5 (durch den Pfeil mit A in 1 angedeutet) . Vorrichtung A kann z.B. als eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit oder als ein erster Teil einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit ausgeführt sein.
-
Die elektronische Vorrichtung A kann die erste elektrische Energiequelle, durch welche die Vorrichtung A selbst und die Druckquelle 5 mit Energie versorgt wird, umfassen oder Vorrichtung A ist mit der ersten elektrischen Energiequelle (z.B. dem ersten Bordnetz) verbunden.
-
Die erste Druckquelle 5 kann direkt von der ersten elektrischen Energiequelle mit Energie versorgt werden oder von der Vorrichtung A (d.h. indirekt von der ersten elektrischen Energiequelle) .
-
Die elektronische Vorrichtung B umfasst elektrische und/oder elektronische Bauelemente zur Ansteuerung und Betätigung der zweiten Druckquelle 2 (durch den Pfeil mit B in 1 angedeutet) . Vorrichtung B kann z.B. als eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit oder als ein zweiter Teil einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit ausgeführt sein.
-
Die elektronische Vorrichtung B kann die zweite elektrische Energiequelle, durch welche die Vorrichtung B selbst und die Druckquelle 2 mit Energie versorgt wird, umfassen oder Vorrichtung B ist mit der zweiten elektrischen Energiequelle (z.B. dem zweiten Bordnetz) verbunden. In jedem Fall ist es für eine ausreichende Verfügbarkeit der Bremsanlage vorteilhaft, dass die zweite elektrische Energiequelle von der ersten Energiequelle unabhängig ist.
-
Die zweite Druckquelle 2 kann direkt von der zweiten elektrischen Energiequelle mit Energie versorgt werden oder von der Vorrichtung B (d.h. indirekt von der zweiten elektrischen Energiequelle) .
-
Die ersten Radventile 6a-6d wie auch die zweiten Radventile 7a-7d werden mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung B betätigt (durch die Pfeile mit B in 1 angedeutet) . Beispielsgemäß sind die Radventile nicht mittels der ersten elektronischen Vorrichtung A betätigbar, d.h. die zweiten Radventile werden ausschließlich mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung B betätigt.
-
Das Kreistrennventil 9 wird mittels der ersten elektronischen Vorrichtung A betätigt (durch den Pfeil mit A in 1 angedeutet) . Beispielsgemäß ist das Kreistrennventil nicht mittels der elektronischen Vorrichtung B betätigbar, d.h. das Kreistrennventil wird ausschließlich mittels der ersten elektronischen Vorrichtung A betätigt.
-
Die Signale der Raddrehzahlsensoren 10a-10d werden der zweiten elektronischen Vorrichtung B zur Auswertung zugeführt (durch die Pfeile mit B in 1 angedeutet). Die Raddrehzahlsensoren 10a-10d können von der zweiten elektronischen Vorrichtung B mit elektrischer Energie versorgt werden.
-
Die Signale der Fahrdynamik-Sensorik 60 werden der ersten elektronischen Vorrichtung A zur Auswertung zugeführt (durch den Pfeil mit A in 1 angedeutet). Die Fahrdynamik-Sensorik 60 kann von der ersten elektronischen Vorrichtung A mit elektrischer Energie versorgt werden.
-
Beispielsgemäß wird die erste Druckquelle 5 durch einen sogenannten Linearaktuator (Zylinder-Kolben-Anordnung) gebildet. Hierzu weist die Druckquelle 5 einen Elektromotor 22 auf, dessen rotatorische Bewegung mittels eines schematisch angedeuteten Rotations-Translationsgetriebes 23 in eine translatorische Bewegung eines Kolbens 21 umgesetzt wird, der für einen Druckaufbau in eine Betätigungsrichtung 24 in einen hydraulischen Druckraum 20 verschoben wird. Für einen Druckabbau wird der Kolben 21 in die der Betätigungsrichtung 24 entgegengesetzte Richtung verschoben.
-
Der Druckraum 20 der ersten Druckquelle 5 ist, unabhängig vom Betätigungszustand des Kolbens 21, mit der ersten Bremsversorgungsleitung 13 hydraulisch verbunden.
-
Der Druckraum 20 ist außerdem in einem unbetätigten Zustand des Kolbens 21 über ein oder mehrere Schnüffellöcher und eine Rücklaufleitung 26 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Die Verbindung zwischen Druckraum 20 und Rücklauf leitung 26 (und damit Druckmittelvorratsbehälter 4) wird bei einer (ausreichenden) Betätigung des Kolbens 21 in Betätigungsrichtung 24 getrennt.
-
Damit in einem unbestromten Zustand des Elektromotors 22 eine hydraulische Verbindung zwischen Druckraum 20 und Druckmittelvorratsbehälter 4 besteht, ist in dem Druckraum 20 ein Rückstellelement 25, z.B. eine Druckfeder, vorgesehen, welches bei stromlosem Elektromotor 22 den Kolben 21 in dem unbetätigten Zustand, z.B. an einem Anschlag entgegen der Betätigungsrichtung, positioniert. Um dies zu ermöglichen, ist das Rotations-Translationsgetriebe 23 nicht selbsthemmend ausgelegt.
-
So sind die Radbremsen 8a-8d bei unbestromtem Elektromotor 22 (und unbestromten ersten Radventilen 6a-6d) mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 im Sinne eines Druckausgleichs verbunden. So kann z.B. Bremsdruck in den Radbremsen 8a-8d abgebaut werden.
-
Beispielsgemäß ist die zweite Druckquelle 2 als eine Kolbenpumpe (z.B. Radialkolbenpumpe) ausgeführt. Die Saugseite 40 der Kolbenpumpe ist über eine Ansaugleitung 46 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Die Druckseite 42 der Kolbenpumpe ist mit der zweiten Bremsversorgungsleitung 33, und damit den zweiten Radventilen 7a-7d verbunden. An bzw. vor dem Sauganschluss der Kolbenpumpe ist ein in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 4 schließendes Rückschlagventil vorgesehen. An bzw. vor dem Druckanschluss der Kolbenpumpe ist ein in Richtung der Bremsversorgungsleitung 33 öffnendes Rückschlagventil vorgesehen. Die genannten Rückschlagventile sind üblicherweise Teil der Kolbenpumpe.
-
Vorteilhafterweise ist der Kolbenpumpe ein stromlos geschlossenes Trennventil 3 hydraulisch parallel geschaltet, welches zur Regelung des Druckes der Kolbenpumpe durch Überströmen verwendet wird. Beispielsgemäß ist eine hydraulische Verbindung 47 zwischen Bremsversorgungsleitung 33 und Ansaugleitung 46 vorgesehen, in welcher das Trennventil 3 angeordnet ist.
-
Die Kolbenpumpe und das Trennventil 3 werden beispielsgemäß ausschließlich mittels der zweiten elektronischen Vorrichtung B betätigt.
-
An Stelle der Einheit aus Kolbenpumpe mit Trennventil 3 ist auch die Verwendung eines zweiten Linearaktuators als zweite Druckquelle möglich.
-
Die beispielsgemäße Bremsanlage der 1 umfasst vorteilhafterweise insgesamt nur zehn Magnetventile 6a-6d, 7a-7d, 3, 9.
-
Beispielsgemäß sind die Radbremsen 8a und 8b einer der Fahrzeugachsen (z.B. der Hinterachse HA) und die Radbremsen 8c und 8d der anderen Fahrzeugachse (z.B. der Vorderachse VA) zugeordnet.
-
Die Erfindung stellt eine redundante Bremsanlage bereit, welche für zukünftige Fahrzeuge zur Realisierung von Hochautomatisierten Fahrfunktionen besonders geeignet ist. Die beispielsgemäße Bremsanlage ist in der Lage, autonome Bremsanforderungen umzusetzen. Auch nach schwerwiegenden Fehlern, wie beispielsweise einem Primär-Bordnetz-Energieausfall, ist die beispielsgemäße Bremsanlage in der Lage die folgenden wichtigsten Rest-Bremsfunktionen (Primärfunktionen) eines Bremssystems weiterhin autonom bzw. durch einen Autopiloten gesteuert zu realisieren:
- - Verzögerung aufbauen,
- - Blockierreihenfolge der Achsen einhalten, um ein Ausbrechen des Fahrzeug-Hecks auch bei Kurvenfahrten zu vermeiden,
- - Lenkbarkeit aufrecht erhalten, um den (Auto-)Pilot auch gebremste Ausweichmanöver zu ermöglichen.
-
Beispielsgemäß wird eine hydraulische Bremsanlage vorgeschlagen, die zwei elektrisch betätigbare Druckquellen, eine Raddruckmodulationsgruppe aus ersten und zweiten Radventilen sowie zumindest ein zusätzliches für die Verschaltung notwendiges bzw. hilfreiches Ventil enthält. Die Bremsanlage umfasst keine hydraulische Rückfallebene, sondern eine dauerhafte hydraulische Entkopplung des Fahrers (Bremspedals 1).
-
Die beispielsgemäße Bremsanlage umfasst eine erste (primäre) Druckquelle 5, die als Linearaktuator (Zylinder-Kolben-Anordnung) ausgeführt ist, und eine zweite (sekundäre) Druckquelle 2, welche eine Radialkolbenpumpe umfasst, sowie acht Rad(regel)ventile 6a-6d, 7a-7d. Der Radialkolbenpumpe ist ein stromlos geschlossenes Trennventil 3 als Überströmventil zugeordnet, durch dessen Ansteuerung eine Druckbegrenzung und ein Druckabbau realisieren werden kann.
-
Die beispielsgemäße Bremsanlage bietet den Vorteil, dass für die erste Druckquelle auf ein Trennventil (auch Zuschaltventil genannt) verzichtet werden kann, da die zweite Druckquelle über die stromlos geschlossenen zweiten Radventile mit den Radbremsen verbunden wird.
-
Die erste Druckquelle 5 ist der High-Performance Drucksteller, der im fehlerfreien System Normalbremsungen in höchstem Komfort und Dynamik realisiert.
-
Während einer Normalbremsung im „By-Wire-Betrieb“ (insbesondere im fehlerfreien Systembetrieb) werden keine Ventile geschaltet und die Radbremsen 8a-8d sind „einkreisig“ über die ersten Ventile 6a-6d (und das stromlos offene Kreistrennventil 9) hydraulisch an die erste Druckquelle 5 angekoppelt. Durch Überfahren des Schnüffellochs mit dem Kolben 21 erfolgt der Druckaufbau in dem Druckraum 20.
-
Verfahren zum Betreiben der beispielsgemäßen Bremsanlagen werden im Folgenden beschrieben.
-
Fällt eine der beiden Druckquellen 2, 5 fehlerbedingt aus (bspw. Wegen eines Energie-Bordnetzausfalls), so kann die jeweils andere Druckquellen 5, 2 noch alle Räderbremsen 8a-8d betätigen. Es werden die folgenden Regelstrategien für eine Rest-Bremsfunktion nach einem Fehler durchgeführt.
-
Bei Ausfall der ersten Energiequelle oder der ersten elektronischen Vorrichtung:
-
Der zweiten elektronischen Vorrichtung B (bzw. der zweiten elektrischen Energiequelle) der zweiten Druckquelle 2 sind auch die Radventile 6a-6d, 7a-7d zugeordnet, d.h. diese werden durch die Vorrichtung B betätigt bzw. die zweite Energiequelle versorgt. Ebenso sind die Raddrehzahlsensoren bzw. deren Signalerfassungen der zweiten elektronischen Vorrichtung B (bzw. der zweiten elektrischen Energiequelle) zugeordnet. Die zweite elektronische Vorrichtung B kann nun so unverändert an sich bekannte Antiblockierregelungen bzw. radindividuelle Regelfunktionen durchführen und zusammen mit der Möglichkeit Bremsdruck (durch Druckquelle 2) aufzubauen, alle Rest-Bremsfunktionen realisieren.
-
Bei der radindividuellen Regelung werden die zweiten (stromlos geschlossenen) Radventile 7a-7d als Einlassventile und die ersten (stromlos offenen) Radventile 6a-6d als Auslassventile betrieben.
-
Bei Ausfall der zweiten Energiequelle oder der zweiten elektronischen Vorrichtung:
-
Der ersten elektronischen Vorrichtung A (bzw. der ersten elektrischen Energiequelle) sind die erste Druckquelle 5 und das Kreistrennventil 9 zugeordnet, wie auch die gesamte Fahrdynamik-Sensorik 60 (z.B. zur Erfassung von Längsbeschleunigung, Querbeschleunigung, Gierrate und Lenkwinkelsignal).
-
Druckquelle 5 kann nun neben dem Druckaufbau den Druck zentral noch immer mit sehr hoher Dynamik und Genauigkeit regeln. Das Kreistrennventil 9 (bzw. die Möglichkeit, dieses zu betätigen) ermöglicht sogar, dass bremskreisweise bzw. achsweise unterschiedliche Drücke eingestellt werden können. Dies erfolgt nach einem Achs-Multiplex-Verfahren. Die Leistungsfähigkeit dieser Regelstrategie ist in Bezug auf Bremsleistung zwar nicht auf dem Niveau des fehlerfreien Systems. Sie ist jedoch für den beschriebenen Fehlerfall ausreichend zur Sicherstellung der Rest-Bremsfunktionen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102013217954 A1 [0002, 0009]
