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Die Erfindung betrifft einen Bremssystemverbund für ein Fahrzeug sowie ein korrespondierendes Betriebsverfahren für einen solchen Bremssystemverbund.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge mit mindestens einer hochautomatisierten oder autonomen Fahrfunktion bekannt, welche zumindest teilweise eine tatsächliche Fahraufgabe übernehmen können. Dadurch können die Fahrzeuge hochautomatisiert oder autonom fahren, indem die Fahrzeuge beispielsweise den Straßenverlauf, andere Verkehrsteilnehmer oder Hindernisse selbständig erkennen und die entsprechenden Ansteuerbefehle im Fahrzeug berechnen sowie diese an die Aktuatoren im Fahrzeug weiterleitet, wodurch der Fahrverlauf des Fahrzeugs korrekt beeinflusst wird. Der Fahrer ist bei einem solchen hochautomatisierten oder autonomen Fahrzeug in der Regel nicht am Fahrgeschehen beteiligt. Trotzdem können Maßnahmen und Mittel vorgesehen werden, die es dem Fahrer ermöglichen können, jederzeit selbst in das Fahrgeschehen eingreifen zu können.
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Zudem sind aus dem Stand der Technik Parkbremsen für Fahrzeugbremssysteme bekannt, welche zur dauerhaften, stromlosen Absicherung eines Fahrzeugs genutzt werden. Die Parkbremsen weisen die Eigenschaft auf, ein Fahrzeug im stromlosen Zustand, durch eine mittels Reibung wirkende Bremseinrichtung dauerhaft gegen Wegrollen zu sichern. Bekannte Parkbremsen wirken beispielsweise über einen Spindelmechanismus direkt auf Bremskolben von Radbremsen, welche in der Regel an der Hinterachse eines Fahrzeugs angeordnet sind. Dieser Spindelmechanismus kann entweder über einen Hebel-/ Seilzugmechanismus vom Fahrgastraum eines Fahrzeugs manuell oder durch einen Elektromotor automatisiert beaufschlagt werden.
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Zudem sind hydraulische Bremssysteme für Fahrzeuge mit einem Hauptbremszylinder, einem Hydrauliksystem und mehreren Radbremsen bekannt, die verschiedene Sicherheitssysteme, wie beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS), elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) usw. umfassen, und verschiedene Sicherheitsfunktionen, wie beispielsweise eine Antiblockierfunktion, eine Antriebsschlupfregelung (ASR) usw. ausführen können. Über das Hydrauliksystem können Steuer- und/oder Regelvorgänge im Antiblockiersystem (ABS) oder im Antriebsschlupfregelsystem (ASR-System) oder im elektronischen Stabilitätsprogrammsystem (ESP-System) für den Druckaufbau bzw. Druckabbau in den korrespondierenden Radbremsen durchgeführt werden. Zur Durchführung der Steuer- und/oder Regelvorgänge umfasst das Hydrauliksystem mindestens einen Bremsdruckerzeuger und eine Hydraulikventileinheit mit Magnetventilen, welche aufgrund der gegensätzlich wirkenden Kräfte „Magnetkraft“, „Federkraft“ und „Hydraulikkraft“ meist in eindeutigen Positionen gehalten werden. Dementsprechend gibt es die Magnetventilarten „stromlos offen“ und „stromlos geschlossen“. Zudem werden auch bistabile Magnetventile eingesetzt, welche zwischen einem „stromlos offenen“ und einem „stromlos geschlossenen“ Zustand umgeschaltet werden können, wobei ein solches bistabiles Magnetventil dauerhaft bis zum nächsten Umschaltsignal im jeweiligen Betriebszustand verbleibt. Das Bremssystem bzw. der Bremsdruckerzeuger ist insbesondere muskelkraft-, hilfskraft- und/oder fremdkraftbetätigbar. „Hilfskraft“ bedeutet eine Betätigung mit Muskelkraft unterstützt durch einen Bremskraftverstärker.
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Aus der
DE 10 2014 204 287 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung bekannt, die wenigstens eine elektronische Feststellbremse mit zumindest einem Aktuator aufweist, wobei bei Anliegen eines ersten Schaltsignals an einem Schaltsignaleingang der Aktuator zum Aktivieren der Feststellbremse angesteuert wird. Dabei ist vorgesehen, dass der Schaltsignaleingang in einer Normalbetriebsart zum Anliegen beliebiger Schaltsignale freigegeben und in einer Sicherheitsbetriebsart auf ein von dem ersten Schaltsignal verschiedenes zweites Schaltsignal festgesetzt wird, sodass das Ansteuern des Aktuators zum Aktivieren der Feststellbremse verhindert wird. Die Kraftfahrzeugbremseinrichtung kann insbesondere herangezogen werden, um auch bei ohne Fahrer selbsttätig einparkenden Fahrzeugen eine Notbremsung durchführen zu können, wobei die dazu notwendigen Einrichtungen jedoch nicht einen normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs beeinträchtigen dürfen. Aus diesem Grund wird in dem normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs die Sicherheitsbetriebsart an den Sicherheitseinrichtungen eingestellt, sodass keine ungewollte Ansteuerung der Aktuatoren stattfinden kann. Soll dagegen eine Notbremsung des Kraftfahrzeugs möglich sein, so wird die Kraftfahrzeugbremseinrichtung in der Normalbetriebsart betrieben. In dieser kann, beispielsweise bei einem Fehler der Kraftfahrzeugbremseinrichtung und/oder eines ABS-/ESP-Systems, selbstständig die Schalteinrichtung zum Ansteuern des Aktuators aktiviert werden, wobei das Ansteuern des Aktuators auf ein Aktivieren der Feststellbremse gerichtet ist. Die Erkennung des Fehlers der Kraftfahrzeugbremseinrichtung beziehungsweise des ABS-/ESP-Systems erfolgt mithilfe einer Watchdog-Funktion oder wird über eine Signalleitung signalisiert.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Bremssystemverbund für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das Betriebsverfahren für einen Bremssystemverbund mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 12 haben jeweils den Vorteil, dass die Steuergeräte der beiden Bremssysteme während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit jeweils gegenseitig eine erste Rückfallebene bei Ausfall eines der beiden Steuergeräte ausbilden. Zusätzlich bildet ein unterlagerter Systemschaltkreis eines der beiden Steuergeräte bei Ausfall von beiden Mikrocontrollern während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit eine weitere Rückfallebene aus und steuert zumindest einen der fremdkraftbetätigten Druckerzeuger an, um das Fahrzeug zu verzögern. Hierbei wird bei Ausfall der Mikrocontroller nur ein einfacher Bremsdruckaufbau in den Radbremsen von mehreren Bremskreisen ohne jegliche Regelung durchgeführt, welcher relativ einfach in einen bereits in einem der Steuergeräte vorhandenen Systemschaltkreis implementiert werden kann. Daher werden bei Ausführungsformen der Erfindung keine zusätzlichen Komponenten benötigt, um eine hydraulische Restfunktionalität eines herkömmlichen mehrkreisigen Bremssystems zu einer solchen Notbremsung bei Ausfall der Mikrocontroller während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit zu verwenden.
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Die Ansteuerung des mindestens einen fremdkraftbetätigten Druckerzeugers kann beispielsweise in einen Systemschaltkreis eines ESP-Systems oder in einen Systemschaltkreis einer automatisierten Parkbremsfunktion oder in einen Systemschaltkreis eines vakuumunabhängigen, elektromechanischen Bremskraftverstärkers oder in einen anderen geeigneten Systemschaltkreis implementiert werden. Ein solcher Systemschaltkreis ist vorzugsweise als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ausgeführt.
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Bei der hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit kann es sich beispielsweise um eine hochautomatisierte Parkfunktion im niedrigen Geschwindigkeitsbereich handeln, bei welcher das Fahrzeug ohne Unterstützung des Fahrers automatisch einparkt. Hierbei ist es unter anderem wichtig, dass elektrische und/oder elektronische, wie auch mechanische Einfachfehler entweder ausgeschlossen, z.B. durch eine robuste Auslegung, oder erkannt und kompensiert werden können. Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen im noch bestromten Zustand des Bremssystemverbunds bei Ausfall der Mikrocontroller durch den Systemschaltkreis eine sofortige Verzögerung des Fahrzeugs.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Bremssystemverbund für ein Fahrzeug, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug, mit mehreren Radbremsen, welche jeweils einem Bremskreis zugeordnet sind, mindestens zwei fremdkraftbetätigten Druckerzeugern, welche zwischen mindestens einem Fluidbehälter und den Radbremsen angeordnet sind, und einer Hydraulikventileinheit zur hydraulischen Verbindung der fremdkraftbetätigten Druckerzeuger mit den Radbremsen und zur individuellen Bremsdruckmodulation in den Radbremsen zur Verfügung. Hierbei umfasst ein erstes Bremssystem zumindest einen ersten fremdkraftbetätigten Druckerzeuger und ein erstes Steuergerät mit einem ersten Mikrocontroller zur Durchführung von Bremsfunktionen. Ein zweites Bremssystems umfasst zumindest einen zweiten fremdkraftbetätigten Druckerzeuger und ein zweites Steuergerät mit einem zweiten Mikrocontroller zur Durchführung von Bremsfunktionen. Die beiden Steuergeräte der beiden Bremssysteme bilden während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit jeweils gegenseitig eine erste Rückfallebene bei Ausfall eines der beiden Steuergeräte aus. Zudem umfasst mindestens eines der Steuergeräte mindestens einen Systemschaltkreis, welcher als weitere Rückfallebene während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit bei Ausfall von beiden Mikrocontrollern zumindest einen der fremdkraftbetätigten Druckerzeuger ansteuert, um das Fahrzeug zu verzögern.
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Zudem wird ein Betriebsverfahren für einen solchen Bremssystemverbund vorgeschlagen, wobei im Normalbetrieb die Hydraulikventileinheit und einer der mindestens zwei fremdkraftbetätigten Druckerzeuger zur Durchführung von Bremsfunktionen vom ersten Mikrocontroller des ersten Steuergeräts angesteuert werden. Die beiden Steuergeräte der beiden Bremssysteme bilden während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit jeweils gegenseitig eine erste Rückfallebene bei Ausfall eines der beiden Steuergeräte aus. Hierbei wird vor Durchführung einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit ein Systemschaltkreis des ersten Steuergeräts oder des zweiten Steuergerätes als weitere Rückfallebene aktiviert, welcher bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers des ersten Steuergeräts und des zweiten Mikrocontrollers des zweiten Steuergeräts während der durchgeführten hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit den mindestens einen fremdkraftbetätigten Druckerzeuger ansteuert, um das Fahrzeug zu verzögern.
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Der Ausfall der Mikrocontroller kann dem Systemschaltkreis beispielsweise über Watchdog-Funktionen oder über Signalleitungen signalisiert werden.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Bremsensteuergerät verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Vorliegend sind die Aktoren beispielsweise als Magnetventile oder als Druckerzeuger ausgeführt, welche vom Steuergerät entsprechend angesteuert werden können. Die mindestens eine Schnittstelle kann hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten Systemschaltkreises sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm vom Steuergerät ausgeführt wird.
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Durch die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Bremssystemverbund für ein Fahrzeug und des im unabhängigen Patentanspruch 12 angegebenen Betriebsverfahrens für einen Bremssystemverbund möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass eine automatisierte Parkbremsfunktion an mindestens zwei Fahrzeugrädern mindestens einen elektromechanischen Aktuator umfassen kann. Hierbei kann ein erster Systemschaltkreis zur Durchführung der automatisierten Parkbremsfunktion den mindestens einen elektromechanischer Aktuator an den mindestens zwei Fahrzeugrädern ansteuern, um das Fahrzeug im Stillstand zu sichern. Somit kann der erste Systemschaltkreis der automatisierten Parkbremsfunktion als weitere Rückfallebene für die hochautomatisierte Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit aktiviert werden, um bei Ausfall der beiden Mikrocontrollers den mindestens einen fremdkraftbetätigten Druckerzeuger zur Verzögerung des Fahrzeugs anzusteuern.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bremssystemverbunds kann der erste Mikrocontroller im Normalbetrieb den ersten Systemschaltkreis zur Durchführung der automatisierten Parkfunktion aktivieren. In der ersten Rückfallebene kann der zweite Mikrocontroller bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers den ersten Systemschaltkreis zur Durchführung der automatisierten Parkfunktion aktivieren. Während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit kann der erste Systemschaltkreis bei Ausfall des erstem Mikrocontrollers des ersten Steuergeräts und bei Ausfall des zweiten Mikrocontrollers des zweiten Steuergeräts in der weiteren Rückfallebene selbstständig zusätzlich den mindestens einen elektromechanischen Aktuator an den mindestens zwei Fahrzeugrädern ansteuern, um das Fahrzeug zu verzögern und im Stillstand zu sichern. Durch den zusätzlichen Einsatz der automatischen Parkbremsfunktion kann das Fahrzeug während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit auch bei einem gleichzeitigen Ausfall der beiden Mikrocontroller in den Stillstand verzögert und auch gleich gegen ein anschließendes Wegrollen gesichert werde. Damit lassen sich auch Fehlerfälle auffangen, welche innerhalb des Bremssystemverbunds während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit auftreten können und keine Nutzung der hydraulischen Restfunktionalität des Bremssystemverbunds erlauben, da beispielsweise auch der fremdkraftbetätigte Druckerzeuger ausgefallen ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bremssystemverbunds kann eine manuelle Bedieneinheit mit dem ersten Systemschaltkreis der automatisierten Parkbremsfunktion verbunden werden, wobei der erste Systemschaltkreis so ausgeführt werden kann, dass der erste Systemschaltkreis in Reaktion auf eine vorgegebene manuelle Eingabe über die manuelle Bedieneinheit den mindestens einen elektromechanischen Aktuator an den mindestens zwei Fahrzeugrädern löst, um das Fahrzeug weiterbewegen zu können. Hierbei kann das Weiterbewegen des Fahrzeugs beispielsweise nur im niedrigen Geschwindigkeitsbereich freigegeben werden, damit der Fahrzeugführer in der Lage ist, eine Werkstatt aufzusuchen, wobei die hydraulische Restfunktionalität des Bremssystemverbunds und die automatische Parkbremse verwendet werden können, um das Fahrzeug in dieser Notbetriebsart zu verzögern.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bremssystemverbunds kann im Normalbetrieb der erste Mikrocontroller des ersten Steuergeräts die Hydraulikventileinheit zur individuellen Bremsdruckmodulation in den Radbremsen ansteuern. In der ersten Rückfallebene und in den weiteren Rückfallebenen entfällt die individuelle Bremsdruckmodulation in den Radbremsen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Bremssystemverbunds die mindestens zwei fremdkraftbetätigten Druckerzeuger können beispielsweise jeweils eine Fluidpumpe mit Antrieb umfassen. Alternativ können die mindestens zwei fremdkraftbetätigten Druckerzeuger jeweils eine Kolben-Zylinder-Einheit und einen Antrieb umfassen. Als weitere Alternative können die mindestens zwei fremdkraftbetätigten Druckerzeuger jeweils einen elektromechanischen Bremskraftverstärker mit Antrieb umfassen. Hierbei steuert im Normalbetrieb der erste Mikrocontroller des ersten Steuergeräts den Antrieb des mindestens einen fremdkraftbetätigten Druckerzeugers an, um einen Bremsdruck in den Radbremsen einzustellen bzw. aufzubauen. Bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers des ersten Steuergeräts während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit steuert der zweite Mikrocontroller des zweiten Steuergeräts den Antrieb des korrespondierenden fremdkraftbetätigten Druckerzeugers an, um einen Bremsdruck in den Radbremsen einzustellen bzw. aufzubauen. Bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers des ersten Steuergeräts und des zweiten Mikrocontrollers des zweiten Steuergeräts während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit steuert der mindestens eine Systemschaltkreis den Antrieb des mindestens einen fremdkraftbetätigten Druckerzeugers an, um einen Bremsdruck in den Radbremsen einzustellen bzw. aufzubauen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung des Betriebsverfahrens kann zur Durchführung der automatisierten Parkfunktion mindestens ein elektromechanischer Aktuator an mindestens zwei Fahrzeugrädern angesteuert werden, um das Fahrzeug im Stillstand zu sichern. Hierbei kann der erste Mikrocontroller des ersten Steuergeräts im Normalbetrieb die automatisierte Parkfunktion aktivieren, welche das Fahrzeug im Stillstand sichert. In der ersten Rückfallebene kann der zweite Mikrocontroller bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers die automatisierte Parkfunktion aktivieren, welche das Fahrzeug im Stillstand sichert.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Betriebsverfahrens kann sich die automatisierte Parkfunktion während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit bei Ausfall des erstem Mikrocontrollers des ersten Steuergeräts und bei Ausfall des zweiten Mikrocontrollers des zweiten Steuergeräts in der weiteren Rückfallebene selbstständig aktivieren, um das Fahrzeug zu verzögern und im Stillstand zu sichern.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Betriebsverfahrens kann in Reaktion auf eine vorgegebene manuelle Eingabe der mindestens eine elektromechanische Aktuator an den mindestens zwei Fahrzeugrädern gelöst werden, um das Fahrzeug weiterbewegen zu können.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bremssystemverbunds für ein Fahrzeug.
- 2 zeigt einen schematischen Hydraulikschaltplan eines Ausführungsbeispiels eines Hydrauliksystems für den erfindungsgemäßen Bremssystemverbund für ein Fahrzeug aus 1.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst der dargestellte erfindungsgemäße Bremssystemverbund BV für ein Fahrzeug, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug, mehrere Radbremsen 4, welche jeweils einem Bremskreis BK1, BK2 zugeordnet sind, mindestens zwei fremdkraftbetätigte Druckerzeugern 10, 20, welche zwischen mindestens einem Fluidbehälter 18, 18A, 18B und den Radbremsen 4 angeordnet sind, und eine Hydraulikventileinheit 1, 1A zur hydraulischen Verbindung der fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 10, 20 mit den Radbremsen 4 und zur individuellen Bremsdruckmodulation in den Radbremsen 4. Hierbei umfasst ein erstes Bremssystem BS1 zumindest einen ersten fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 10 und ein erstes Steuergerät ECU1 mit einem ersten Mikrocontroller µC1 zur Durchführung von Bremsfunktionen. Ein zweites Bremssystems BS2 umfasst zumindest einen zweiten fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 20 und ein zweites Steuergerät ECU2 mit einem zweiten Mikrocontroller µC2 zur Durchführung von Bremsfunktionen. Während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit bilden die beiden Steuergeräte ECU1, ECU2 der beiden Bremssysteme BS1, BS2 jeweils gegenseitig eine erste Rückfallebene bei Ausfall eines der beiden Steuergeräte ECU1, ECU2 aus. Zudem umfasst mindestens eines der Steuergeräte ECU1, ECU2 mindestens einen Systemschaltkreis ASIC1, ASIC2, APB-ASIC, welcher als weitere Rückfallebene während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit bei Ausfall von beiden Mikrocontrollern µC1, µC2 zumindest einen der fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 10, 20 ansteuert, um das Fahrzeug zu verzögern.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die Hydraulikventileinheit 1, 1A und der mindestens eine fremdkraftbetätigte Druckerzeuger 10, 20 ein Hydrauliksystem des Bremssystemverbunds BV aus, wobei die beiden dargestellten fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 10, 20 jeweils mit einem Fluidbehälter 18A, 18B fluidisch verbunden sind. Zudem umfasst der dargestellte Bremssystemverbund BV vier Radbremsen 4, welche jeweils an einem Fahrzeugrad R1, R2, R3, R4 angeordnet sind. Hierbei sind die Radbremsen 4 eines ersten Fahrzeugrads R1 und eines zweiten Fahrzeugrads R2 einem ersten Bremskreis BK1 zugeordnet, und die Radbremsen 4 eines dritten Fahrzeugrads R3 und eines vierten Fahrzeugrads R4 sind einem zweiten Bremskreis BK2 zugeordnet.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst das erste Steuergerät ECU1 im dargestellten Ausführungsbeispiel einen ersten Systemschaltkreis APB-ASIC, welcher einer automatischen Parkbremsfunktion zugeordnet ist und diese ausführt, und einen zweiten Systemschaltkreis ASIC1, welcher den ersten Mikrocontroller µC1 bei der Durchführung von Bremsfunktionen unterstützt. Das zweite Steuergerät ECU2 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel einen dritten Systemschaltkreis ASIC2, welcher den zweiten Mikrocontroller µC2 bei der Durchführung von Bremsfunktionen unterstützt. Somit stehen im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Systemschaltkreise APB-ASIC, ASIC1, ASIC2 zur Verfügung, welche bei Ausfall der beiden Mikrocontroller µC1, µC2 während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit als weitere Rückfallebene den mindestens einen fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 10, 20 ansteuern können, um das Fahrzeug zu verzögern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der erste Systemschaltkreis APB-ASIC der automatischen Parkfunktion verwendet, um bei Ausfall der beiden Mikrocontroller µC1, µC2 während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit als weitere Rückfallebene den mindestens einen fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 20, 30 anzusteuern, um das Fahrzeug zu verzögern. Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel des Bremssystemverbunds BV wird der zweite Systemschaltkreis ASIC1 oder der dritte Systemschaltkreis ASIC2 als Rückfallebene bei Ausfall der beiden Mikrocontrollers µC1, µC2 während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit eingesetzt. Selbstverständlich können auch andere im Fahrzeug vorhandene und geeignete Systemschaltkreise als Rückfallebene bei Ausfall der beiden Mikrocontroller µC1, µC2 zur Nutzung der Restfunktionalität des Hydrauliksystems eingesetzt werden.
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Zur Durchführung der automatischen Parkbremsfunktion umfasst der Bremssystemverbund BV neben dem zweiten Systemschaltkreis APB-ASIC an mindestens zwei Fahrzeugrädern R1, R2, R3, R4 jeweils mindestens einen elektromechanischen Aktuator PBA. Der erste Systemschaltkreis APB-ASIC steuert zur Durchführung der automatisierten Parkbremsfunktion über H-Brücken HB den jeweiligen elektromechanischen Aktuator PBA an den mindestens zwei Fahrzeugrädern R1, R2, R3, R4 an, um das Fahrzeug im Stillstand zu sichern. Hierbei aktiviert im Normalbetrieb der erste Mikrocontroller µC1 den ersten Systemschaltkreis APB-ASIC zur Durchführung der automatisierten Parkfunktion, um das Fahrzeug im Stillstand zu sichern. In der ersten Rückfallebene aktiviert der zweite Mikrocontroller µC2 bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers µC1 den ersten Systemschaltkreis APB-ASIC zur Durchführung der automatisierten Parkfunktion, um das Fahrzeug im Stillstand zu sichern.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel steuert der erste Systemschaltkreis APB-ASIC während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit bei Ausfall des erstem Mikrocontrollers µC1 des ersten Steuergeräts ECU1 und bei Ausfall des zweiten Mikrocontrollers µC2 des zweiten Steuergeräts ECU2 in der weiteren Rückfallebene selbstständig zusätzlich den mindestens einen elektromechanischen Aktuator PBA an den mindestens zwei Fahrzeugrädern R1, R2, R3, R4 an, um das Fahrzeug zu verzögern und im Stillstand zu sichern.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist eine manuelle Bedieneinheit BE mit dem ersten Systemschaltkreis APB-ASIC des ersten Steuergeräts ECU1 verbunden. Hierbei ist der erste Systemschaltkreis APB-ASIC im dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgeführt, dass in Reaktion auf eine vorgegebene manuelle Eingabe über die manuelle Bedieneinheit BE der mindestens eine elektromechanische Aktuator PBA an den mindestens zwei Fahrzeugrädern R1, R2, R3, R4 gelöst werden kann, um das Fahrzeug weiterbewegen zu können.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel des Hydrauliksystems des Bremssystemverbunds BV die Hydraulikventileinheit 1A und für jeden Bremskreis BK1, BK2 jeweils einen fremdkraftbetätigten ersten Bremsdruckerzeuger 10, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel als Fluidpumpe 12 mit einem gemeinsamen Pumpenantrieb 11 ausgeführt sind, und einen auf beiden Bremskreise BK1, BK2 wirkenden zweiten fremdkraftbetätigten Bremsdruckerzeuger 20, welcher einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 22 mit einem nicht dargestellten Antrieb umfasst. Hierbei wird eine Betätigung des Bremspedals 24 über einen integrierten Differenzwegsensor erfasst und an das zweite Steuergerät ECU2 weitergeleitet. Der zweite Mikrocontroller µC2 des zweiten Steuergeräts ECU2 berechnet die Ansteuersignale für den vorzugsweise als Elektromotor ausgeführten Antrieb, welcher sein Drehmoment über ein Getriebe in eine geforderte Unterstützungskraft umsetzt. Die vom elektromechanischen Bremskraftverstärker 22 gelieferte Kraft wird in einem Hauptbremszylinder 2, welcher mit einem gemeinsamen Fluidvorratsbehälter 18 hydraulisch verbunden ist, in Bremsdruck umgewandelt und an die angeschlossenen Bremskreise BK1, BK2 ausgegeben. Da der dargestellte Bremssystemverbund BV zwei Bremskreis BK1, BK2 umfasst, ist auch der Hauptbremszylinder 2 zweikreisig ausgeführt. Mithilfe des zweiten Mikrocontrollers µC2 und der Motor-Getriebe-Einheit kann selbständig, ohne Betätigung des Bremspedals 24, Bremsdruck in den Bremskreisen BK1, BK2 aufgebaut werden. Zudem kann das erste Steuergerät ECU1 im Normalbetrieb während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit als Master-Komponente für die Berechnung der Sollbremskraft bzw. des Sollbremsdrucks genutzt werden, um den elektromechanischen Bremskraftverstärker 22 des zweiten fremdkraftbetätigten Bremsdruckerzeugers 20 aufgrund seiner erhöhten Dynamik anzusteuern, um die erforderlichen Bremskraft bzw. den erforderlichen Bremsdruck zu erzeugen. Bei Bedarf kann das erste Steuergerät ECU1 mit an sich bekannten stabilisierenden Funktionen, wie beispielsweise Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und Fahrdynamikregelungen usw., eingreifen und das Fahrverhalten des Fahrzeugs stabilisieren. Hierzu kann im Normalbetrieb der erste Mikrocontroller µC1 des ersten Steuergeräts ECU1 die Hydraulikventileinheit 1A und die ersten fremdkraftbetätigten Bremsdruckerzeuger 10 zur individuellen Bremsdruckmodulation in den Radbremsen 4 ansteuern.
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Bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers µC1 des ersten Steuergeräts ECU1 während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit steuert der zweite Mikrocontroller µC2 des zweiten Steuergeräts ECU2 im dargestellten Ausführungsbeispiel den Antrieb des elektromechanischen Bremskraftverstärkers 22 des zweiten fremdkraftbetätigten Bremsdruckerzeugers 20 an, um einen Bremsdruck in den Radbremsen 4 einzustellen. Dadurch kann eine so genannte SBS-Funktion (Safe Brake to Stop Funktion) durchgeführt werden, welche noch eine Längsstabilisierung des Fahrzeugs ermöglicht.
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Bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers µC1 des ersten Steuergeräts ECU1 und des zweiten Mikrocontrollers µC2 des zweiten Steuergeräts ECU2 während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit steuert im dargestellten Ausführungsbeispiel der erste Systemschaltkreis APB-ASIC den gemeinsamen Antrieb 11 der beiden ersten fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 10 an, um einen Bremsdruck in den Radbremsen 4 einzustellen.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, weist jeder Bremskreis BK1, BK2 zwei hydraulische Radbremsen 4 auf, denen jeweils ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6 der Hydraulikventileinheit 1A zugeordnet ist. Die Einlassventile 5 und die Auslassventile 6 werden zu einer radindividuellen Regelung der Bremsdrücken in den Radbremsen 4 angesteuert. Im Ausführungsbeispiel sind die Einlassventile 5 in ihren stromlosen Grundstellungen offene 2/2-Wege-Magnetventile, und die Auslassventile 6 sind in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossene 2/2-Wege-Magnetventile.
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Durch ein als bistabiles 2/2-Wege-Magnetventil ausgeführtes Druckerzeugerventil 7 der Hydraulikventileinheit 1A sind die Radbremsen 4 des ersten Bremskreises BK1 über ihre Einlassventile 5 an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen. In dem zweiten Bremskreis BK2 sind die Radbremsen 4 durch ein Trennventil 8 der Hydraulikventileinheit 1A über ihre Einlassventile 5 an den Hauptbremszylinder 2 angeschlossen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Trennventil 8 ein in seiner stromlosen Grundstellung offenes 2/2-Wege-Magnetventil. Dem Druckerzeugerventil 7 und dem Trennventil 8 sind jeweils ein Rückschlagventil 14 hydraulisch parallelgeschaltet, die in Richtung vom Hauptbremszylinder 2 zu den Radbremsen 4 durchströmbar sind. Das Druckerzeugerventil 7 wird nur bei einer Betätigung des Hauptbremszylinders 2 bzw. durch den zweiten fremdkraftbetätigten Bremsdruckerzeuger 20 geöffnet, ansonsten ist es geschlossen.
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Beide Bremskreise BK1, BK2 weisen jeweils einen Fluidspeicher 9 und den als Fluidpumpe 12 ausgeführten ersten fremdkraftbetätigten Bremsdruckerzeuger 10 auf, welche durch den gemeinsamen als Elektromotor ausgeführten Antrieb 11 antreibbar sind. Alternativ kann eine Kolben-Zylinder-Einheit mit Antrieb als gemeinsamer erster fremdkraftbetätigter Bremskraftverstärker 10 für die beiden Bremskreise verwendet werden. Durch ihre Auslassventile 6 sind die Radbremsen 4 an die Fluidspeicher 9 und an Saugseiten der Fluidpumpen 12 angeschlossen. Druckseiten der Fluidpumpen 12 sind zwischen dem Druckerzeugerventil 7 bzw. dem Trennventil 8 und den Einlassventilen 5 an die beiden Bremskreise BK1, BK2 angeschlossen. Mit den Einlassventilen 5 und den Auslassventilen 6 der Hydraulikventileinheit 1A und den als Fluidpumpen 12 ausgeführten ersten fremdkraftbetätigten Bremsdruckerzeugern 10 lassen sich Radbremsdrücke in jeder Radbremse 4 einzeln regeln und es sind in an sich bekannter Weise Schlupfregelungen, wie beispielsweise Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und Fahrdynamikregelungen und/oder elektronisches Stabilitätsprogramm möglich, für die die Abkürzungen ABS, ASR, FDR und ESP gebräuchlich sind.
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Außerdem weist die Hydraulikventileinheit 1A in den beiden Bremskreisen BK1, BK2 jeweils ein Ansaugventil 13 auf, durch welche die Saugseiten der Fluidpumpen 12 mit dem Hauptbremszylinder 2 verbindbar sind, um bei nicht betätigtem Hauptbremszylinder 2 und drucklosem Bremssystem BS bei kalter und zähflüssiger Bremsflüssigkeit schnell einen Bremsdruck mit den Fluidpumpen 12 aufbauen zu können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Ansaugventile 13 in ihren stromlosen Grundstellungen geschlossene 2/2-Wege-Magnetventile.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren für einen solchen Bremssystemverbund BV wird im Normalbetrieb die Hydraulikventileinheit 1A und mindestens ein fremdkraftbetätigter Druckerzeuger 10, 20 zur Durchführung von Bremsfunktionen vom ersten Mikrocontroller µC1 des ersten Steuergeräts ECU1 angesteuert. Im dargestellten Ausführungsbeispiel steuert der erste Mikrocontroller µC1 die o.g. Magnetventile der Hydraulikventileinheit 1A und den gemeinsamen Antrieb 11 der als Fluidpumpen 12 ausgeführten ersten fremdkraftbetätigten Bremsdruckerzeuger 10 zur Durchführung von Bremsfunktionen an. Für einen schnelleren Druckaufbau kann der erste Mikrocontroller µC1 des ersten Steuergeräts ECU1 über den zweiten Mikrocontroller µC2 des zweiten Steuergeräts ECU2 den zweiten fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 20 ansteuern. Hierbei bilden die beiden Steuergeräte ECU1, ECU2 der beiden Bremssysteme BS1, BS2 während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit jeweils gegenseitig eine erste Rückfallebene bei Ausfall eines der beiden Steuergeräte ECU1, ECU2 aus. Vor Durchführung einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit wird ein Systemschaltkreis ASIC1, ASIC2, APB-ASIC des ersten Steuergeräts ECU1 oder des zweiten Steuergerätes ECU2 als weitere Rückfallebene aktiviert, welcher bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers µC1 des ersten Steuergeräts ECU1 und des zweiten Mikrocontrollers µC2 des zweiten Steuergeräts ECU2 während der durchgeführten hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit den mindestens einen fremdkraftbetätigten Druckerzeuger 10, 20 ansteuert, um das Fahrzeug zu verzögern.
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Zur Durchführung der automatisierten Parkfunktion wird mindestens ein elektromechanischer Aktuator PBA an mindestens zwei Fahrzeugrädern R1, R2, R3, R4 angesteuert, um das Fahrzeug im Stillstand zu sichern. Hierbei aktiviert im Normalbetrieb der erste Mikrocontroller µC1 des ersten Steuergeräts ECU1 die automatisierte Parkfunktion, welche das Fahrzeug im Stillstand sichert. In der ersten Rückfallebene aktiviert der zweite Mikrocontroller µC2 bei Ausfall des ersten Mikrocontrollers µC1 die automatisierte Parkfunktion, welche das Fahrzeug im Stillstand sichert.
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Wie oben bereits ausgeführt wurde, wird im dargestellten Ausführungsbeispiel des Bremssystemverbunds BV der erste Systemschaltkreis APB-ASIC des ersten Steuergeräts ECU1, welcher der automatischen Parkbremsfunktion zugeordnet ist, als Rückfallebene für die hochautomatisierte Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit aktiviert. Das bedeutet, dass der erste Systemschaltkreis APB-ASIC die Hydraulikventileinheit 1A und den gemeinsamen Antrieb 11 der als Fluidpumpen 12 ausgeführten ersten fremdkraftbetätigten Bremsdruckerzeuger 10 zur Verzögerung des Fahrzeugs ansteuert, wenn die beiden Mikrocontroller µC1, µC2 während der Durchführung einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit ausfallen. Der Ausfall der beiden Mikrocontroller µC1, µC2 kann dem vor der Durchführung einer hochautomatisierten Fahrfunktion aktivierten ersten Systemschaltkreis APB-ASIC beispielsweise über entsprechende Watchdog-Funktionen oder über Signalleitung signalisiert werden. Durch die Aktivierung wird der erste Systemschaltkreis APB-ASIC in einen Modus versetzt, in welchem der erste Systemschaltkreis APB-ASIC bei Ausfall der Mikrocontroller µC1, µC2 selbstständig agiert. Fallen die beiden Mikrocontroller µC1, µC2 während einer hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit aus, dann schließt der erste Systemschaltkreis APB-ASIC durch eine aktive Bestromung das stromlos offene Trennventil 8 und das Druckerzeugerventil 7, falls dieses nicht schon durch die vorausgehende Aktivierung der hochautomatisierten Fahrfunktion ohne Fahrereingreifmöglichkeit in den stromlos geschlossen Zustand geschaltet ist. Zudem steuert der zweite Systemschaltkreis APB-ASIC die Ansaugventile 13 an, um diese zur Bereitstellung von Bremsflüssigkeit für den Druckaufbau durch die korrespondierende Fluidpumpe 12 zu öffnen. Des Weiteren steuert der erste Systemschaltkreis APB-ASIC im dargestellten Ausführungsbeispiel den Antrieb 11 der Fluidpumpen 12 an, um Bremsdruck in beiden Bremskreisen BK1, BK2 aufzubauen und das Fahrzeug in den Stillstand zu verzögern. Zudem schließt der ersten Systemschaltkreis APB-ASIC nach dem Druckaufbau die Einlassventile 5 der Radbremsen 4, um den Druck in den Radbremsen 4 einzuschließen.
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Nach einer definierten Zeitspanne kann der erste Systemschaltkreis APB-ASIC alle Ansteuerungen der Magnetventile und des Antriebs 11 zurücknehmen. Dadurch kann der Druck in den Bremskreisen BK1, BK2 zum Hauptbremszylinder 2 entweichen und das Fahrzeug ist mittels der automatischen Parkbremsfunktion gegen Wegrollen gesichert. Zudem kann in Reaktion auf eine vorgegebene manuelle Eingabe der mindestens eine elektromechanische Aktuator PBA an den mindestens zwei Fahrzeugrädern R1, R2, R3, R4 gelöst werden, um das Fahrzeug in einem eingeschränkten Betriebsmodus weiterbewegen zu können.
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Ausführungsbeispielen des Bremssystemverbunds BV sind für Fahrzeuge vorgesehen, welche bei niedriger Geschwindigkeit autonom fahren können und beispielsweise automatische ohne Fahrereingriff einparken können.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht das erste Bremssystem BS1 einem ESP-System und das zweite Bremssystem BS2 entspricht einem vakuumunabhängigen, elektromechanischen Bremskraftverstärker, welcher auch als i-Booster bezeichnet wird. Dieses Prinzip ist natürlich auch auf andere hydraulische oder mechanische oder elektromechanische Bremssysteme anwendbar, welche miteinander kombiniert werden sollen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014204287 A1 [0005]
