DE102018213594A1 - Actuator for a hydraulic brake system - Google Patents

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Thomas Friedrich
Dirk Drotleff
Ralf Kleemann
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator für ein hydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei der Aktuator einen Elektromotor umfasst, wobei der Elektromotor doppelt- oder mehrfachgewickelt ist, wobei die Wicklungen derart dimensioniert sind, dass bei Verfügbarkeit der Leistung aller Wicklungen eine definierte Gesamtleistung des Aktuators erzielt wird und bei Entfall der Leistung einer Wicklung eine definierte Sicherheitsleistung des Aktuators erzielt wird.The present invention relates to an actuator for a hydraulic brake system for a motor vehicle, the actuator comprising an electric motor, the electric motor being wound twice or more, the windings being dimensioned such that when the power of all windings is available, a defined total power of the actuator is provided is achieved and a defined safety performance of the actuator is achieved when the power of a winding is eliminated.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator für ein hydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei der Aktuator einen Elektromotor umfasst, wobei der Elektromotor doppelt- oder mehrfachgewickelt ist, wobei die Wicklungen derart dimensioniert sind, dass bei Verfügbarkeit der Leistung aller Wicklungen eine definierte Gesamtleistung des Aktuators erzielt wird und bei Entfall der Leistung einer Wicklung eine definierte Sicherheitsleistung des Aktuators erzielt wird.The present invention relates to an actuator for a hydraulic brake system for a motor vehicle, the actuator comprising an electric motor, the electric motor being wound twice or more, the windings being dimensioned such that when the power of all windings is available, a defined total power of the actuator is achieved and a defined safety performance of the actuator is achieved when the power of a winding is eliminated.

Stand der TechnikState of the art

Heutige KFZ-Bremssysteme sind für eine Steuerung durch einen Fahrzeugführer mit hydraulischem Durchgriff ausgelegt. Bei Ausfall des Bremssystems ist gewährleistet, dass der Fahrer durch Betätigen des Bremspedals noch ausreichend Bremskraft auf die Räder des Fahrzeugs bringen kann. Diese Auslegung beeinflusst maßgeblich die Topologie heutiger Bremssysteme. So lässt sich bspw. die Größe des Tandemhauptbremszylinders (THZ) durch die Aufrechterhaltung einer guten Performance in der Rückfallebene begründen.Today's vehicle brake systems are designed for control by a vehicle driver with hydraulic access. If the brake system fails, it is ensured that the driver can still apply sufficient braking force to the vehicle's wheels by operating the brake pedal. This design significantly influences the topology of today's braking systems. For example, the size of the tandem master cylinder (THZ) can be justified by maintaining good performance in the fallback level.

Bekannt sind heute sog. gekoppelte Bremssysteme oder Hilfskraftbremssysteme wie z.B. iBooster und ESP. Des Weiteren sind entkoppelte Bremssysteme oder Fremdkraftbremssysteme wie IPB bekannt. Diese Systeme sind in der „Vollfunktion“ by-wire, d.h. dass der Fahrer keinen direkten Durchgriff hat (er tritt in einen Pedalgefühlsimulator ein). Allerdings sind diese Systeme so realisiert, dass im Backup nach wie vor ein hydraulischer Durchgriff gegeben ist.So-called coupled brake systems or auxiliary brake systems such as e.g. iBooster and ESP. Decoupled brake systems or power brake systems such as IPB are also known. These systems are in the "full function" by-wire, i.e. that the driver has no direct access (he enters a pedal feeling simulator). However, these systems are implemented in such a way that there is still hydraulic access in the backup.

Hilfskraftbremsanalagen sind für hochautomatisierte und autonome Fahrzeuge bedingt geeignet, da deren Überwachungskonzept darauf ausgelegt ist, dass der Fahrer diese Bremsanalage regelmäßig benutzt. In anderen Worten: Der Fahrer ist teilweise dafür verantwortlich, zu erkennen, dass die Bremsanlage einwandfrei funktioniert (z.B. Leckage-Erkennung durch ein schlechteres Pedalgefühl).Auxiliary brake systems are conditionally suitable for highly automated and autonomous vehicles because their monitoring concept is designed so that the driver uses this brake system regularly. In other words, the driver is partly responsible for recognizing that the brake system is working properly (e.g. leak detection due to poor pedal feel).

Fremdkraftbremsanalagen wie z.B. IPB sind per se nicht elektrisch redundant. Für deren Einsatz in hochautomatisierte und/ oder autonome Fahrzeugen muss eine weitere hydraulische Einheit eingebaut werden wie z.B. die RBU (Redundant Brake Unit).Power brake systems such as IPB are not electrically redundant per se. For their use in highly automated and / or autonomous vehicles, an additional hydraulic unit must be installed, e.g. the RBU (Redundant Brake Unit).

Bei Fahrzeugen mit einem hohen Automatisierungsgrad (also hochautomatisierte und autonome Fahrzeuge, darunter auch Robotaxis) kann der Fahrer als Rückfallebene nicht herangezogen werden. Daher müssen alle sicherheitsrelevanten Systeme (wie Bremse, Lenkung etc.) redundant ausgeführt werden. Dies ist wichtig, da das Fahrzeug bei einem Einzelfehler des (Brems-)Systems in einen sicheren Zustand überführt werden muss.The driver cannot be used as a fallback level for vehicles with a high degree of automation (i.e. highly automated and autonomous vehicles, including robotaxis). Therefore, all safety-relevant systems (such as brakes, steering, etc.) must be designed redundantly. This is important because the vehicle must be brought into a safe state in the event of a single fault in the (braking) system.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteilhaft ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einfache, robuste und kostengünstige Bremssystemarchitektur darzustellen, welche auch im Fehlerfall durch ein geeignetes Redundanzkonzept eine ausreichende Bremsperformance zur Verfügung stellt. Vorteilhaft kann durch eine solche Vorrichtung ein by-wire Bremssystem ohne mechanischen/ hydraulischen Durchgriff für hochautomatisierte und autonome Fahrzeuge realisiert werden.The device according to the invention advantageously makes it possible to present a simple, robust and inexpensive brake system architecture which, in the event of a fault, also provides adequate braking performance by means of a suitable redundancy concept. Such a device can advantageously be used to implement a by-wire braking system without mechanical / hydraulic access for highly automated and autonomous vehicles.

Ermöglicht wird dies gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This is made possible according to the invention by the features specified in the independent patent claims. Further embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein Aktuator für ein hydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei der Aktuator einen Elektromotor umfasst, wobei der Elektromotor doppelt- oder mehrfachgewickelt ist, wobei die Wicklungen derart dimensioniert sind, dass bei Verfügbarkeit der Leistung aller Wicklungen eine definierte Gesamtleistung des Aktuators erzielt wird und bei Entfall der Leistung einer Wicklung eine definierte Sicherheitsleistung des Aktuators erzielt wird.According to the invention, an actuator is provided for a hydraulic brake system for a motor vehicle, the actuator comprising an electric motor, the electric motor being wound twice or more, the windings being dimensioned such that a defined total power of the actuator is achieved when the power of all windings is available and a defined safety performance of the actuator is achieved if the power of a winding is eliminated.

Hierunter wird verstanden, dass der Elektromotor derart ausgelegt ist, dass eine definierte Gesamtleistung des Aktuators mittels einer Kombination der Leistungen aller Wicklungen erzielt wird. Bei Entfall einer Wicklung oder Wegfall der Leistung einer Wicklung wird jedoch weiterhin eine definierte Sicherheitsleistung durch den Aktuator erzielt, die ausreichend ist eine bestimmte Bremswirkung zu erzielen. Dies bedeutet, dass der Elektromotor so ausgelegt ist, dass in einem Normalbetrieb, in welchem alle Wicklungen bestromt sind, eine definierte Gesamtleistung erzielt wird. Weiterhin ist der Elektromotor jedoch auch so ausgelegt, dass in einem Sicherheitsbetrieb (oder Notfallbetrieb), in welchem nicht alle Wicklungen bestromt sind, der Elektromotor trotzdem noch eine definierte Sicherheitsleistung erbringen kann. Hierfür ist es notwendig, dass die Wicklungen des Elektromotors als elektrisch separierte Einheiten ausgebildet und ansteuerbar sind. Sind zwei Wicklungen als separierte Einheiten ausgebildet, spricht man von Doppelwicklung. Sind bspw. drei Wicklungen als separierte Einheiten ausgebildet, kann man dies als Dreifachwicklung bezeichnen. Vorteilhaft sind die jeweils separierten Einheiten durch eine eigene Steuerung kontaktiert, um eine elektrische Redundanz zu ermöglichen.This is understood to mean that the electric motor is designed in such a way that a defined total power of the actuator is achieved by means of a combination of the powers of all windings. If a winding is omitted or the power of a winding is lost, a defined safety performance is still achieved by the actuator, which is sufficient to achieve a certain braking effect. This means that the electric motor is designed in such a way that a defined total output is achieved in normal operation, in which all windings are energized. Furthermore, the electric motor is also designed so that in a safety mode (or emergency mode) in which not all windings are energized, the electric motor can still provide a defined safety performance. For this, it is necessary that the windings of the electric motor are designed as electrically separate units and can be controlled. If two windings are designed as separate units, this is called a double winding. If, for example, three windings are designed as separate units, this can be referred to as a triple winding. The separate units are advantageously contacted by their own control in order to enable electrical redundancy.

Da der Elektromotor direkt als Aktuator für das hydraulische Bremssystem eingesetzt wird, ermöglicht der Aktuator eine Bremsung durch eine Fluidvolumenverschiebung und entsprechenden Druckaufbau. Die Leistung des Aktuators ermöglicht damit eine Bremsleistung für das Fahrzeug. Durch die beschriebene Auslegung des Elektromotors und der Wicklungen kann eine Notfallbremsleistung erzielt werden - auch bei einem Entfall der Leistung einer (oder mehrerer) der Wicklungen. Hierdurch ergibt sich eine Verbesserung der Ausfallsicherheit des Systems - ohne dass bspw. ein zweiter redundanter Aktuator eingesetzt werden muss. Gleichzeitig wird dadurch deutlich, dass die Auslegung des Elektromotors und der Wicklungen nicht als klassische Redundanz zu verstehen ist, da bei einem Ausfall eines Teiles nicht weiterhin die volle Leistungsfähigkeit zur Verfügung steht, sondern nur eine eingeschränkte Leistungsfähigkeit. Since the electric motor is used directly as an actuator for the hydraulic brake system, the actuator enables braking through a fluid volume shift and corresponding pressure build-up. The power of the actuator thus enables braking power for the vehicle. The described design of the electric motor and the windings enables emergency braking power to be achieved - even if the power of one (or more) of the windings ceases to apply. This results in an improvement in the reliability of the system - without, for example, having to use a second redundant actuator. At the same time, it makes it clear that the design of the electric motor and the windings is not to be understood as classic redundancy, since in the event of a part failure, full performance is no longer available, but rather only limited performance.

Vorteilhaft ergeben sich damit geringere (Bremssystem-) Kosten: Dies begründet sich zum einen darin, dass weniger Komponenten als die bekannten Bremssysteme zum Einsatz kommen müssen (nur ein hydraulischer Druckerzeuger, weniger Ventile, keine Niederdruckspeicherkammer, keinen Pedalsimulator, kein Mechanismus, um den Fahrerdruck zu verstärken). Weiterhin ergeben sich geringere Systemkosten daraus, dass die Radbremseinheit nur einen hydraulischen Anschluss benötigt (Alternativlösungen mit 2 Anschlüssen im Bremssattel die auf unterschiedlichen Kolben wirken sind nicht notwendig). Ebenfalls ergeben sich geringere Integrationskosten beim OEM: By-Wire-Systeme bieten einfachen Einbau (insbesondere für Rechts- und Linkslenker). Darüber hinaus ergeben sich geringere Kosten für (Druck-)Überwachung (da nur ein hydraulisches System z.B. auf Leckage überprüft werden muss).This advantageously results in lower (braking system) costs: On the one hand, this is due to the fact that fewer components than the known braking systems have to be used (only a hydraulic pressure generator, fewer valves, no low-pressure storage chamber, no pedal simulator, no mechanism to control the driver pressure to reinforce). Furthermore, lower system costs result from the fact that the wheel brake unit only requires one hydraulic connection (alternative solutions with 2 connections in the brake caliper that act on different pistons are not necessary). There are also lower integration costs for the OEM: By-wire systems offer easy installation (especially for right-hand and left-hand drive vehicles). In addition, there are lower costs for (pressure) monitoring (since only one hydraulic system has to be checked for leakage, for example).

In einer vorteilhaften Ausführung sind die Wicklungen derart dimensioniert, dass die Gesamtleistung des Aktuators größer ist als eine definierte reguläre Fremdkraftbremsleistung sowie die Sicherheitsleistung des Aktuators mindestens so groß ist wie eine definierte Notfallbremsleistung.In an advantageous embodiment, the windings are dimensioned such that the total power of the actuator is greater than a defined regular power brake power and the safety power of the actuator is at least as large as a defined emergency braking power.

Als Fremdkraftbremsleistung wird die Bremsleistung verstanden, die im regulären Fahrbetrieb benötigt wird, d.h. die Bremsleistung, die normalerweise benötigt wird. Es ist vorgesehen, dass die durch die Auslegung des Elektromotors erzielte Gesamtleistung größer ist als diese Fremdkraftbremsleistung.External braking power is understood to mean the braking power that is required in regular driving, i.e. the braking power that is normally required. It is provided that the total power achieved by the design of the electric motor is greater than this power brake power.

Als Notfallbremsleistung wird die Bremsleistung verstanden, die benötigt wird, um eine Rückfallebene zu ermöglichen. Bspw. ist dies die minimal erforderliche Bremsleistung um eine gesetzliche Anforderung bzgl. einer Verzögerung oder Haltekraft zu erfüllen. Es ist vorgesehen, dass die durch die Auslegung des Elektromotors erzielte Sicherheitsleistung - also die Leistung des Elektromotors bei Ausfall einer Wicklung - zumindest so groß ist wie diese Notfallbremsleistung. Die definierte Sicherheitsleistung kann auch einem Wert entsprechen, welcher größer ist als die erforderliche Notfallbremsleistung - jedoch niedriger ist als die Fremdkraftbremsleistung.Emergency braking power is understood to mean the braking power that is required to enable a fallback level. For example. this is the minimum braking power required to meet a legal requirement for deceleration or holding force. It is provided that the safety performance achieved by the design of the electric motor - that is, the performance of the electric motor in the event of a winding failure - is at least as great as this emergency braking power. The defined safety performance can also correspond to a value that is greater than the required emergency braking performance - but is lower than the external power braking performance.

Vorteilhaft wird hierdurch eine Absicherung der erforderlichen Notfallbremsleistung in der Rückfallebene (back-up performance) gewährleistet.This advantageously ensures that the necessary emergency braking power is ensured in the fallback level (back-up performance).

In einer alternativen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die definierte Sicherheitsleistung des Aktuators einer Größe von 40% bis 80% der Fremdkraftbremsleistung entspricht, insbesondere 66% der Fremdkraftbremsleistung entspricht.In an alternative development, it is provided that the defined safety performance of the actuator corresponds to a size of 40% to 80% of the power brake performance, in particular corresponds to 66% of the power brake performance.

Bspw. kann vorgesehen sein, dass bei einer Doppelwicklung eine der Wicklungen 66% der erforderlichen Fremdkraftbremsleistung erzielen kann. Entsprechend ergibt sich eine Gesamtleistung des Aktuators bei Verfügbarkeit beider Wicklungen von 132% der erforderlichen Fremdkraftbremsleistung. Der Aktuator erfüllt damit die Anforderungen bzgl. einer regulären Bremsung sehr weitreichend. Vorteilhaft kann aber auch bei einem Ausfall oder Wegfall einer der beiden Wicklungen weiterhin ein ausreichendes Bremsmoment zur Verfügung gestellt werden, um eine Notfallbremsung zu ermöglichen.For example. it can be provided that one of the windings can achieve 66% of the required external power braking power in the case of a double winding. Correspondingly, the total power of the actuator is 132% of the required power brake power if both windings are available. The actuator thus largely fulfills the requirements for regular braking. In the event of a failure or loss of one of the two windings, however, a sufficient braking torque can advantageously also be provided to enable emergency braking.

In einer möglichen Ausgestaltung sind die Wicklungen derart dimensioniert sind, dass bei Entfall der Leistung mehrerer Wicklungen die definierte Sicherheitsleistung des Aktuators erzielt wird.In one possible embodiment, the windings are dimensioned in such a way that the defined safety performance of the actuator is achieved if the power of several windings is eliminated.

Hierunter wird verstanden, dass die definierte Sicherheitsleistung des Aktuators auch bei einem Entfall der Leistung mehrerer Wicklungen erzielt wird. Der Elektromotor ist entsprechend darauf auszulegen, dass bspw. bei einem Entfall von 2 von 3 vorhandenen Wicklungen, die verbleibende Wicklung eine entsprechende Sicherheitsleistung liefern kann.This means that the defined safety performance of the actuator is achieved even if the power of several windings is lost. The electric motor is to be designed accordingly so that, for example, if 2 out of 3 windings are omitted, the remaining winding can provide a corresponding safety performance.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist entsprechend vorgesehen, dass die Wicklungen derart dimensioniert sind, dass die definierte Sicherheitsleistung mittels jeder einzelnen der Wicklungen erzielt wird. Die definierte reguläre Gesamtbremsleistung wird jedoch nur mittels einer Kombination mehrerer Wicklungen erzielt.In a preferred embodiment it is accordingly provided that the windings are dimensioned such that the defined safety performance is achieved by means of each of the windings. However, the defined regular total braking power is only achieved by combining several windings.

In einer möglichen Ausführungsform ist der Aktuator ausgestaltet als Antriebsmotor für eine Pumpe oder als Antriebsmotor für mehrere Pumpen.In one possible embodiment, the actuator is designed as a drive motor for one pump or as a drive motor for several pumps.

Hierunter wird verstanden, dass der doppelt- oder mehrfachgewickelte Elektromotor als Antrieb für eine Fluidpumpe eingesetzt wird, welche im hydraulischen Bremssystem wirkt. Bspw. handelt es sich hierbei um eine Exzenterpumpe. Eine solche Pumpe ist in 2 dargestellt.This means that the double or multiple-wound electric motor is used as a drive for a fluid pump, which acts in the hydraulic brake system. For example. it is an eccentric pump. Such a pump is in 2 shown.

In einer alternativen Weiterbildung ist der Aktuator ausgestaltet als Antriebsmotor für eine Kolben-Zylinder-Druckeinheit oder als Antriebsmotor für eine Mehrkolben-Zylinder-Druckeinheit.In an alternative development, the actuator is designed as a drive motor for a piston-cylinder pressure unit or as a drive motor for a multi-piston-cylinder pressure unit.

Eine Kolben-Zylinder-Druckeinheit wird als Plunger bezeichnet. Eine Mehrkolben-Zylinder-Druckeinheit kann bspw. durch einen Tandem-Hauptbrems-Zylinder dargestellt werden. 1 zeigt eine mögliche Ausgestaltung einer Mehrkolben-Zylinder-Druckeinheit. Vorteilhaft treibt aktuiert der doppelt- oder mehrfachgewickelte Elektromotor eine solche Druckeinheit, um einen Druck im hydraulischen Bremssystem aufzubauen.A piston-cylinder pressure unit is called a plunger. A multi-piston cylinder pressure unit can be represented, for example, by a tandem master brake cylinder. 1 shows a possible embodiment of a multi-piston cylinder pressure unit. The double or multiple wound electric motor advantageously drives such a pressure unit in order to build up a pressure in the hydraulic brake system.

In einer möglichen Ausgestaltung sind mindestens zwei separate Wicklungen über mindestens zwei separate Steuereinheiten angeschlossen.In one possible embodiment, at least two separate windings are connected via at least two separate control units.

Als Steuereinheiten kann bspw. ein Steuergerät verstanden werden (auch Electronic Control Unit ECU genannt). Natürlich kann eine Steuereinheit auch nur Teil eines Steuergerätes sein. In vorteilhafter Weise sind die Steuereinheiten baulich getrennt ausgebildete. Hierdurch kann eine elektronische Redundanz ermöglicht werden.A control unit can be understood, for example, as a control unit (also called an electronic control unit ECU). Of course, a control unit can only be part of a control unit. Advantageously, the control units are structurally separate. This enables electronic redundancy.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind mindestens zwei separate Wicklungen an mindestens 2 separaten Bordnetzen angeschlossen sind.In an advantageous development, at least two separate windings are connected to at least 2 separate electrical systems.

Durch diese Ausgestaltung kann ebenfalls vorteilhaft eine elektronische Redundanz ermöglicht werden.This configuration can also advantageously enable electronic redundancy.

Weiterhin ist vorteilhaft ein hydraulisches Bremssystem für ein autonomes Fahrzeug mit einem Aktuator gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche vorgesehen.Furthermore, a hydraulic brake system for an autonomous vehicle with an actuator according to one of the preceding claims is advantageously provided.

In vorteilhafter Weise kann hierdurch ein geringeres Gewicht und Volumen gegenüber heutigen Bremssystemen und hydraulisch redundanten Alternativkonzepten erzielt werden. Die durch die hydraulische Redundanz notwendige aufwändigere Hydraulik bei hydraulischen Alternativlösungen entfällt durch elektrische Redundanz über den beschriebenen Elektromotor mit Doppelwicklungen. Ein derartiges Bremssystem bietet weitere Vorteile, wie bspw. die 1:1 Übernahme der Ein- und Auslassventile aus dem heutigen ESP. Hierdurch ergeben sich Kostenvorteile durch höhere Stückzahlen sowie reduzierter Aufwand durch Verwendung vorhandener Komponenten. Weiterhin ergeben sich Vorteile hinsichtlich dem NVH-Verhalten (Noise, Vibration, Harshness), da keiner der Bremssystemaktuatoren an der Spritzwand montiert sein muss. Darüber hinaus ist vorteilhaft kein Volumenverblenden erforderlich. Zuletzt sei erwähnt, dass im Fall einer heißen Redundanz „stay-alive“ Tests bei jeder Bremsung erfolgen könnten und nicht nur bei jeder „Zündung-an-Phase“.In this way, a lower weight and volume can advantageously be achieved compared to today's braking systems and hydraulically redundant alternative concepts. The more complex hydraulics required in hydraulic alternative solutions due to the hydraulic redundancy is eliminated by electrical redundancy via the described electric motor with double windings. Such a braking system offers further advantages, such as the 1: 1 takeover of the intake and exhaust valves from today's ESP. This results in cost advantages from higher quantities and reduced effort through the use of existing components. There are also advantages in terms of NVH behavior (noise, vibration, harshness), since none of the brake system actuators has to be mounted on the bulkhead. In addition, no volume blending is advantageously required. Finally, it should be mentioned that in the case of hot redundancy, “stay-alive” tests could be carried out with every braking and not just with every “ignition-on phase”.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Bremssystem keine Pedalankopplung auf.In an advantageous embodiment, the brake system has no pedal coupling.

Hierunter ist zu verstehen, dass bei einem solchen Bremssystem kein mechanischer oder hydraulischer Durchgriff eines Insassen/Fahrers auf das Bremspedal mehr notwendig oder möglich ist. Derartige Systeme können als „by-wire“ Systeme bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein derartiges Bremssystem auch in einem autonomen Fahrzeug bspw. einem Robo-Shuttle zum Einsatz kommen, in welchem es keinen menschlichen Fahrer und keinen Fahrerarbeitsplatz mehr gibt.This is to be understood to mean that with such a braking system, a mechanical or hydraulic intervention by an occupant / driver on the brake pedal is no longer necessary or possible. Such systems can be referred to as "by-wire" systems. In addition, such a braking system can also be used in an autonomous vehicle, for example a robo-shuttle, in which there is no longer a human driver and no driver's workplace.

In einer möglichen Ausgestaltung ist das hydraulische Bremssystem als offenes zweikreisiges Bremssystem ausgestaltet. Ein solches Bremssystem ist auch in 1 dargestellt.In one possible embodiment, the hydraulic brake system is designed as an open, dual-circuit brake system. Such a braking system is also in 1 shown.

In einer bevorzugten Ausführung des hydraulischen Bremssystems mit wenigstens einem Bremskreis, umfasst der Bremskreis folgende Komponenten:

  • - einen Aktuator, ausgestaltet als doppelt- oder mehrfachgewickelter Elektromotor
  • - ein stromlos offenes Nachfüllventil,
  • - ein stromlos offenes Einlassventil für jede Radbremseinheit,
  • - ein stromlos geschlossenes Auslassventil für jede Radbremseinheit.
In a preferred embodiment of the hydraulic brake system with at least one brake circuit, the brake circuit comprises the following components:
  • - An actuator, designed as a double or multiple wound electric motor
  • - a normally open refill valve,
  • - a normally open inlet valve for each wheel brake unit,
  • - A normally closed exhaust valve for each wheel brake unit.

Vorteilhaft umfasst das Bremssystem zwei Bremskreise, die jeweils zwei Radbremseinheiten bedienen. Vorteilhaft umfasst ein Bremskreis dabei zwei Einlassventile für die beiden Radbremseinheiten. Vorteilhaft umfass ein Bremskreis dabei zwei Auslassventile für die beiden Radbremseinheiten. In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht ein Bremskreis aus einem Aktuator mit Doppelt- oder Mehrfachwicklung, einem Nachfüllventil, einem Einlassventil, einem Auslassventil, einem Reservoir, sowie hydraulischen Leitungen.The brake system advantageously comprises two brake circuits, each of which operates two wheel brake units. A brake circuit advantageously comprises two inlet valves for the two wheel brake units. A brake circuit advantageously comprises two outlet valves for the two wheel brake units. In an advantageous embodiment, a brake circuit consists of an actuator with double or multiple windings, a refill valve, an inlet valve, an outlet valve, a reservoir, and hydraulic lines.

In einer möglichen Ausgestaltung des hydraulischen Bremssystems mit zwei Bremskreisen, ist der Aktuator ausgebildet den Druck in beiden Bremskreisen zu bewirken.In a possible embodiment of the hydraulic brake system with two brake circuits, the actuator is designed to effect the pressure in both brake circuits.

Hierunter ist zu verstehen, dass das Bremssystem mehrere Bremskreise umfasst, jedoch nur einen Aktuator mit entsprechender Doppelt- oder Mehrfachwicklung, welcher das Fluid in allen Bremskreisen bewegt, bzw. den benötigten Druck erzeugt. This means that the brake system comprises several brake circuits, but only one actuator with a corresponding double or multiple winding, which moves the fluid in all brake circuits or generates the required pressure.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das hydraulische Bremssystem aus einem Aktuator mit Doppelt- oder Mehrfachwicklung sowie einem stromlos offenen Nachfüllventil für jeden Bremskreis, insbesondere zwei Nachfüllventile bei zwei vorliegenden Bremskreisen, einem stromlos offenen Einlassventil für jede Radbremseinheit, insbesondere vier Einlassventilen bei vier vorliegenden Radbremseinheiten, einem stromlos geschlossenen Auslassventil für jede Radbremseinheit, insbesondere vier Auslassventile bei vier vorliegenden Radbremseinheiten, einem Fluidreservoir, insbesondere einem Fluidreservoir mit zwei Kammern bei zwei vorliegenden Bremskreisen, und hydraulische Leitungen.In an advantageous embodiment, the hydraulic brake system consists of an actuator with double or multiple windings and a normally open refill valve for each brake circuit, in particular two refill valves for two brake circuits, one normally open inlet valve for each wheel brake unit, in particular four inlet valves for four wheel brake units, one Exhaust valve closed for each wheel brake unit, in particular four outlet valves in the case of four wheel brake units, a fluid reservoir, in particular a fluid reservoir with two chambers in the case of two brake circuits, and hydraulic lines.

Figurenlistelist of figures

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeit der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.It should be pointed out that the features listed individually in the description can be combined with one another in any technically meaningful way and show further refinements of the invention. Further features and expediency of the invention result from the description of exemplary embodiments with reference to the attached figures.

Von den Figuren zeigt:

  • 1 ein offenes zweikreisiges hydraulisches Bremssystem mit einem Elektromotor mit Doppelwicklung; und
  • 2 einen Elektromotor mit Doppelwicklung als Aktuator für zwei Pumpen.
From the figures shows:
  • 1 an open two-circuit hydraulic brake system with an electric motor with double winding; and
  • 2 an electric motor with double winding as an actuator for two pumps.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Bremssystems für ein Fahrzeug. Das hydraulische Bremssystem BS weist dabei einen Aktuator A auf. Dieser ist als Elektromotor mit Doppelwicklung ausgebildet. Der Elektromotor treibt eine Mehrkolben-Zylinder-Druckeinheit TMC an. Die Druckeinheit weist dabei zwei Kammern auf. Jede Kammer speist einen Bremskreis BC. Das hydraulische Bremssystem BS umfasst zwei Bremskreise BC. Jeder der Bremskreise umfasst ein Nachfüllventil RVP. Dieses ist stromlos offen. Für einen Replenish-Prozess werden diese Ventile geschlossen. Sind die Nachfüllventile RVP geöffnet, kann der durch den Aktuator A erzeugte Druck über die Einlassventile IV an die Radbremseinheit WB weitergeleitet werden. Die Einlassventile IV sind ebenfalls stromlos offen. Die Auslassventile OV sind stromlos geschlossen. Bei Bestromung kann hierüber Hydraulikfluid in Richtung der Mehrkolben-Zylinder-Druckeinheit TMC abgeleitet werden. Weiterhin ist ein Fluidreservoir R vorhanden, welches eine hydraulische Verbindung mit den Auslassventilen OV sowie der Mehrkolben-Zylinder-Druckeinheit TMC aufweist. In diesem Reservoir R wird das von den Auslassventilen OV im geöffneten Zustand ausströmende Fluid aufgefangen und zwischengelagert. Weiterhin zieht der Mehrkolben-Zylinder-Druckeinheit TMC bei Aktivierung des Aktuators A Fluid aus dem Reservoir R, um dieses zu den Radbremseinheit WB zu verschieben. Das Reservoir R weist dabei zwei Kammern auf, entsprechend den beiden Bremskreisen BC. Der doppelgewickelte Elektromotor und die Mehrkolben-Zylinder-Druckeinheit TMC wirken in der gezeigten hydraulischen Verschaltung auf alle vier Räder des Fahrzeugs. Das System eignet sich dabei sowohl für eine X- als auch eine II-Aufteilung der Bremskreise. 1 shows a schematic representation of a brake system for a vehicle. The hydraulic brake system BS has an actuator A. This is designed as an electric motor with a double winding. The electric motor drives a multi-piston cylinder pressure unit TMC. The printing unit has two chambers. Each chamber feeds a BC brake circuit. The hydraulic brake system BS comprises two brake circuits BC. Each of the brake circuits includes an RVP refill valve. This is open when de-energized. These valves are closed for a replenish process. If the refill valves RVP are open, the pressure generated by the actuator A can be passed on to the wheel brake unit WB via the inlet valves IV. The inlet valves IV are also open when de-energized. The outlet valves OV are closed when de-energized. When energized, hydraulic fluid can be drained off in the direction of the multi-piston cylinder pressure unit TMC. There is also a fluid reservoir R which has a hydraulic connection to the outlet valves OV and the multi-piston cylinder pressure unit TMC. The fluid flowing out of the outlet valves OV in the open state is collected in this reservoir R and temporarily stored. Furthermore, when the actuator A is activated, the multi-piston cylinder pressure unit TMC draws fluid from the reservoir R in order to move it to the wheel brake unit WB. The reservoir R has two chambers, corresponding to the two brake circuits BC. The double-wound electric motor and the multi-piston cylinder pressure unit TMC act on all four wheels of the vehicle in the hydraulic circuit shown. The system is suitable for both X and II division of the brake circuits.

Weiterhin zeigt 1 die elektrische Steuerung des Aktuators A, welcher eine Doppeltwicklung aufweist. Hierbei wird jede der beiden Wicklungen über ein separates Steuergerät ECU angesteuert. Weiterhin sind beide Steuergeräte ECU mit unterschiedlichen Bordnetzen ES verbunden. Hierdurch wird eine Redundanz bzgl. eines Bordnetzausfalls geschaffen.Furthermore shows 1 the electrical control of the actuator A, which has a double winding. Each of the two windings is controlled by a separate ECU. Furthermore, both control units ECU are connected to different vehicle electrical systems ES. This creates redundancy with regard to a vehicle electrical system failure.

2 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines Bremssystems für ein Fahrzeug. Hierbei ist der Aktuator A gezeigt, welcher als Elektromotor mit Doppelwicklung ausgebildet ist. Der Aktuator A treibt dabei zwei Pumpen P an. Hierbei bedient jeweils eine Pumpe P einen der Bremskreise BC. Die zu den Pumpen P parallel geschalteten Ventile V dienen der Druckregelung im jeweiligen Bremskreis BC. 2 shows a schematic detailed representation of a brake system for a vehicle. Here, the actuator A is shown, which is designed as an electric motor with a double winding. The actuator A drives two pumps P. One pump P serves one of the brake circuits BC. The valves V connected in parallel to the pumps P are used for pressure control in the respective brake circuit BC.

Claims (12)

Aktuator (A) für ein hydraulisches Bremssystem (BS) für ein Kraftfahrzeug, wobei der Aktuator (A) einen Elektromotor umfasst, wobei der Elektromotor doppelt- oder mehrfachgewickelt ist, wobei die Wicklungen derart dimensioniert sind, dass bei Verfügbarkeit der Leistung aller Wicklungen eine definierte Gesamtleistung des Aktuators (A) erzielt wird und bei Entfall der Leistung einer Wicklung eine definierte Sicherheitsleistung des Aktuators (A) erzielt wird.Actuator (A) for a hydraulic brake system (BS) for a motor vehicle, the actuator (A) comprising an electric motor, the electric motor being wound twice or more, the windings being dimensioned such that a defined one is available when the power of all windings is available Total power of the actuator (A) is achieved and a defined safety performance of the actuator (A) is achieved if the power of a winding is omitted. Aktuator (A) nach Anspruch 1, wobei die Wicklungen derart dimensioniert sind, dass die Gesamtleistung des Aktuators (A) größer ist als eine definierte reguläre Fremdkraftbremsleistung sowie die Sicherheitsleistung des Aktuators (A) mindestens so groß ist wie eine definierte Notfallbremsleistung.Actuator (A) after Claim 1 , wherein the windings are dimensioned such that the total power of the actuator (A) is greater than a defined regular power brake performance and the safety performance of the actuator (A) is at least as large as a defined emergency braking power. Aktuator (A) nach Anspruch 2, wobei die definierte Sicherheitsleistung des Aktuators (A) einer Größe von 40% bis 80% der Fremdkraftbremsleistung entspricht, insbesondere 66% der Fremdkraftbremsleistung entspricht.Actuator (A) after Claim 2 , wherein the defined safety performance of the actuator (A) corresponds to a size of 40% to 80% of the power brake power, in particular corresponds to 66% of the power brake power. Aktuator (A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungen derart dimensioniert sind, dass bei Entfall der Leistung mehrerer Wicklungen die definierte Sicherheitsleistung des Aktuators (A) erzielt wird. Actuator (A) according to one of the preceding claims, wherein the windings are dimensioned such that the defined safety performance of the actuator (A) is achieved if the power of several windings is eliminated. Aktuator (A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (A) ausgestaltet ist als Antriebsmotor für eine Pumpe (P) oder als Antriebsmotor für mehrere Pumpen (P).Actuator (A) according to one of the preceding claims, wherein the actuator (A) is designed as a drive motor for one pump (P) or as a drive motor for several pumps (P). Aktuator (A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (A) ausgestaltet ist als Antriebsmotor für eine Kolben-Zylinder-Druckeinheit oder als Antriebsmotor für eine Mehr-Kolben-Zylinder-Druckeinheit (TMC).Actuator (A) according to one of the preceding claims, wherein the actuator (A) is designed as a drive motor for a piston-cylinder pressure unit or as a drive motor for a multi-piston-cylinder pressure unit (TMC). Aktuator (A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei separate Wicklungen über mindestens zwei separate Steuereinheiten (ECU) angeschlossen sind.Actuator (A) according to one of the preceding claims, wherein at least two separate windings are connected via at least two separate control units (ECU). Aktuator (A) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens zwei separate Wicklungen an mindestens zwei separaten Bordnetzen (ES) angeschlossen sind.Actuator (A) according to one of the preceding claims, wherein at least two separate windings are connected to at least two separate electrical systems (ES). Hydraulisches Bremssystem (BS) für ein autonomes Fahrzeug mit einem Aktuator (A) gem. einem der vorangegangenen Ansprüche.Hydraulic braking system (BS) for an autonomous vehicle with an actuator (A) acc. one of the preceding claims. Hydraulisches Bremssystem (BS) nach Anspruch 9, wobei das Bremssystem (BS) keine Pedalankopplung aufweist.Hydraulic braking system (BS) after Claim 9 , wherein the brake system (BS) has no pedal coupling. Hydraulisches Bremssystem (BS) nach einem der Ansprüche 9 bis 10 mit wenigstens einem Bremskreis (BC), welcher umfasst: - einen Aktuator (A), ausgestaltet als doppelt- oder mehrfachgewickelter Elektromotor - ein stromlos offenes Nachfüllventil (RVP), - ein stromlos offenes Einlassventil (IV) für jede Radbremseinheit (WB), - ein stromlos geschlossenes Auslassventil (OV) für jede Radbremseinheit (WB).Hydraulic braking system (BS) according to one of the Claims 9 to 10 with at least one brake circuit (BC), which comprises: - an actuator (A) designed as a double or multiple wound electric motor - a normally open refill valve (RVP), - a normally open inlet valve (IV) for each wheel brake unit (WB), one normally closed exhaust valve (OV) for each wheel brake unit (WB). Hydraulisches Bremssystem (BS) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, mit zwei Bremskreisen (BC), wobei der Aktuator (A) ausgebildet ist einen Druck in beiden Bremskreisen (BC) zu bewirken.Hydraulic braking system (BS) according to one of the Claims 9 to 11 , with two brake circuits (BC), the actuator (A) being designed to bring about pressure in both brake circuits (BC).
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