DE102020118987A1 - Redundante energieversorgung für bremssystem - Google Patents

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Abstract

Des Weiteren wird eine lokale Steuereinheit für eine Bremsanlage beschrieben. Die Steuereinheit dient der Ansteuerung einer elektromechanischen Bremse der Bremsanlage eines Rades und weißt gemäß einem Ausführungsbeispiel einen ersten Anschluss für eine Hauptenergieversorgung und einen zweiten Anschluss für einen mit dem Rad gekoppelten Generator auf, der eine Ersatz-Energieversorgung für die Steuereinheit bereitstellt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft das Gebiet der Fahrzeugtechnik, insbesondere eine redundante Energieversorgung für ein elektrisch betriebenes Bremssystem in Fahrzeugen.
  • HINTERGRUND
  • Seit einigen Jahren werden Konzepte entwickelt, die zum Ziel haben, in Automobilen herkömmliche hydraulische Bremsen gegen sogenannte „trockene“ Bremsen zu ersetzen. Eine trockene Bremse umfasst in der Regel eine Bremszange (Brake Caliper) mit einem oder mehreren elektromechanischen Aktoren, die dazu ausgebildet sind, Bremsbacken beispielsweise auf eine Bremsscheibe zu pressen. Die elektromechanischen Aktoren werden von der Fahrzeugbatterie mit Energie versorgt und empfangen elektronische Steuersignale von einer zentralen Bremsensteuereinheit, die auch als Bremsen-ECU bezeichnet wird (ECU = Electronic Control Unit).
  • Die Bremsen eines Automobils sind offensichtlich sicherheitskritische Komponenten und müssen daher gewisse Standards betreffend die funktionale Sicherheit erfüllen, beispielsweise ISO 26262 mit dem Titel „Road vehicles - Functional safety“. Die funktionale Sicherheit bei Bremsen wird in der Regel den Anforderungen der Risikostufe ASIL-D genügen müssen (ASIL = Automotive Safety Integrity Level). Es besteht folglich ein Bedarf an Bremsen bzw. einem Bremssystem, die den notwendigen Sicherheitsanforderungen genügen. Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann z.B. darin gesehen werden, bestehende Konzepte zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die oben genannte Aufgabe wird durch das Bremssystem gemäß Anspruch 1, die Steuereinheit gemäß Anspruch 7 und das Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst. Verschiedene Ausführungsbeispiele und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Im Folgenden wird ein Bremssystem mit redundanter Energieversorgung beschrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Bremssystemzwei oder mehr Räder, die jeweils mit einer elektrischen Bremse gekoppelt sind, und eine lokale Steuereinheit für jede der Bremsen, wobei die lokalen Steuereinheiten dazu ausgebildet sind, die jeweilige Bremse abhängig von einem Steuersignal anzusteuern. Das Bremssystem umfasst weiter eine zentrale Bremsensteuereinheit, die dazu ausgebildet ist, die Steuersignale für die lokalen Steuereinheiten zu erzeugen, sowie einen elektrischen Generator für jedes der Räder. Die Generatoren sind mit den jeweiligen Rädern gekoppelt und dazu ausgebildet, eine Ersatz-Energieversorgung zumindest für die lokale Steuereinheit der Bremse des jeweiligen Rades bereitzustellen.
  • Des Weiteren wird eine lokale Steuereinheit für eine Bremsanlage beschrieben. Die Steuereinheit dient der Ansteuerung einer elektromechanischen Bremse der Bremsanlage eines Rades und weißt gemäß einem Ausführungsbeispiel einen ersten Anschluss für eine Hauptenergieversorgung und einen zweiten Anschluss für einen mit dem Rad gekoppelten Generator auf, der eine Ersatz-Energieversorgung für die Steuereinheit bereitstellt.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems, welches zwei oder mehr Räder, die jeweils mit einer elektrischen Bremse gekoppelt sind, und eine lokale Steuereinheit für jede der Bremsen aufweist, wobei die Steuereinheiten dazu ausgebildet sind, die jeweilige Bremse abhängig von einem Steuersignal anzusteuern, das von einer zentrale Bremsensteuereinheit erzeugt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Ersatz-Energieversorgung für die lokalen Steuereinheiten der Bremsen mittels elektrischer Generatoren, wobei jeder Generator mit einem der Räder gekoppelt ist und die Ersatz-Energieversorgung zumindest für die lokale Steuereinheit der Bremse des jeweiligen Rades bereitstellt.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Darstellungen sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu und die Ausführungsbeispiele sind nicht nur auf die dargestellten Aspekte beschränkt. Vielmehr wird Wert darauf gelegt, die den Ausführungsbeispielen zugrunde liegenden Prinzipien darzustellen. In den Abbildungen zeigt:
    • 1 illustriert schematisch ein allgemeines Beispiel Bremssystems.
    • 2 illustriert ein Beispiel eines Bremssystems, bei der jeder Bremse ein Generator für die autonome Energieversorgung der jeweiligen Bremse zugeordnet ist.
    • 3 und 4 illustrieren Weiterentwicklungen des Konzepts gemäß 3, wobei ein mit einem ersten Rad gekoppelter Generator auch für die Energieversorgung der Bremse eines zweiten Rades verwendet werden kann.
    • 5 ist ein Diagramm zur Illustration eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Schaltung, die beispielsweise in einer lokalen Bremsen-ECU angeordnet sein kann und eine mehrfach redundante Energieversorgung einer Bremse ermöglicht.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Beispiel eines Bremssystems eines Fahrzeugs mit zwei Achsen und vier Rädern 10a-d. Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Konzepte und Ausführungsbeispiele nicht auf Fahrzeuge mit vier Rädern beschränkt ist. Die hier beschriebenen Bremssysteme sind auch für Zweiräder und mehrachsige Lastkraftwagen geeignet.
  • In dem Beispiel ist jedes der Räder 10a-d mit einer elektrischen Bremse (d.h. einem elektrisch betriebenen Bremszange) gekoppelt. Die vier Bremsen sind mit 11a-d bezeichnet und umfassen elektrisch ansteuerbare Bremszangen (brake calipers). Zur Ansteuerung der Bremsen 11 a-d ist jeder Bremse ein lokales Bremsensteuergerät (lokales Bremsen-ECU) zugeordnet, welches dazu ausgebildet ist, die jeweilige Bremse zu betätigen. Die vier lokalen Bremsen-ECUs sind mit 12a-d bezeichnet.
  • Die lokalen Bremsen-ECUs 12a-d sind über Versorgungsleitungen 14 (direkt oder indirekt) mit einer Fahrzeugbatterie (nicht dargestellt) verbunden, welche eine Versorgungsspannung VBAT liefert. Die Fahrzeugbatterie liefert die Batteriespannung VBAT und ist die Hauptenergieversorgung für die lokalen Bremsen-ECUs 12a-d und jede der Bremsen-ECUs weist einen entsprechenden Anschluss auf, der mit einer Versorgungsleitung 14 verbunden werden kann.
  • Die lokalen Bremsen-ECUs 12a-d empfangen über Steuer. und Datenleitungen 17 Steuersignale von einer zentralen Bremsen-ECU 15. Die zentrale Bremsen-ECU 15 ist (direkt oder indirekt) mit einem Bremspedal verbunden (E-Pedal), welches die gewünschte Bremsverzögerung anzeigt, und die zentrale Bremsen-ECU 15 ist dazu ausgebildet, abhängig von der Pedalstellung (und weiteren Eingangsgrößen wie z.B. Zustand des ABS-Systems) die Steuersignale für die lokalen Bremsen-ECUs 12a-d zu erzeugen. Des Weiteren kann die zentralen Bremsen-ECU 15 ein Signal empfangen, das die Aktivierung einer Parkbremsenfunktion anzeigt; die zentralen Bremsen-ECU 15 kann auch abhängig von dem Parkbremsensignal Steuersignale an die lokalen Bremsen-ECUs 12a-d erzeugen.
  • Das in 1 dargestellte Bremssystem enthält keine Redundanz; bei einem Ausfall der Versorgungsspannung VBAT (z.B. aufgrund eines Fehlers in einer der Versorgungsleitungen 14) können ein oder mehrere der lokalen Bremsen-ECUs 12a-d ohne Energieversorgung sein und die Bremsen können zumindest temporär funktionsunfähig werden. Das in 2 dargestellte Beispiel ist gleich wie das Beispiel aus 1, umfasst jedoch zusätzlich die Generatoren 13a-d, die mit den korrespondierenden Rädern 10a-d gekoppelt sind und die eine zusätzliche Energieversorgung der jeweiligen lokalen Bremsen-ECUs 12a-d und somit einen Betrieb der Bremsen 11a-d ermöglichen, auch wenn die zentrale Energieversorgung durch die Batterie (Spannung VBAT) ausfällt.
  • Die Generatoren 13a-d können mit den Rädern 10a-d mechanisch so gekoppelt sein, dass die Rotoren der Generatoren 13a-d angetrieben werden (und daher elektrische Energie erzeugen), wenn die zugehörigen Räder 10a-d sich drehen. In 2 sind die von den Generatoren 13a-d erzeugten Spannungen mit VCC1, VCC2, VCC3, und Vcc4 bezeichnet, wobei die Spannung Vcci die lokale Bremsen-ECU 12a versorgt, die Spannung Vcc2 die lokale Bremsen-ECU 12b, die Spannung VCC3 die lokale Bremsen-ECU 12c, und die Spannung VCC4 die lokale Bremsen-ECU 12d, auch wenn die Batteriespannung VBAT am Versorgungseingang der jeweiligen lokalen Bremsen-ECUs 12a-d ausfallen sollte.
  • Die folgenden Beispiele zielen darauf ab, zusätzliche Sicherheit/Redundanz zu gewährleisten, für den Fall, dass einer oder mehrere der Generatoren 13a-d die zugehörige lokale Bremsen-ECU nicht mit Energie versorgen können. Dies kann der Fall sein, wenn z.B. eine Verbindungsleitung zwischen einem der Generatoren 13a-d und der zugehörigen lokalen Bremsen-ECU 12a-d defekt ist, eine benötigte Steckverbindung keinen ausreichenden elektrischen Kontakt mehr herstellt, oder dergleichen. Räder 10a-d, Bremsen 11a-d, Generatoren 13a-d und die lokalen Bremsen-ECUs 12a-d sind in den Beispielen aus 3 und 4 im Wesentlichen gleich wie in 2, wobei die Funktion der lokalen Bremsen-ECUs 12a-d in Bezug auf das Verhalten bei fehlender Energieversorgung durch die Battier (Versorgungsspannung VBAT) in den einzelnen Beispielen unterschiedlich ist.
  • In dem Beispiel aus 3 ist in jeder der lokalen Bremsen-ECUs 12a-d ein Schalter SW1, SW2, SW3 bzw. SW4 enthalten, der es der jeweiligen lokalen Bremsen-ECU erlaubt, sich mit einer Backup-Energieversorgung zu verbinden. Die kann beispielsweise in einer Situation notwendig sein, in der die Batteriespannung VBAT nicht zur Verfügung steht und der zugehörige Generator ebenfalls keine Energie an die lokale Bremsen-ECU liefert. In dem in 3 dargestellten Beispiel wird die erwähnte Backup-Energieversorgung vom einem anderen der vier Generatoren gewährleistet, beispielsweise von dem Generator, der mit dem gegenüberliegenden Rad derselben Achse gekoppelt ist. In dem vorliegenden Beispiel verbindet die Backup-Versorgungsleitung 16a den Generator 13a (Generatorspannung Vcci) über den Schalter SW2 mit der lokalen Bremsen-ECU 12b. Gleichermaßen verbindet die Backup-Versorgungsleitung 16b den Generator 13b (Generatorspannung VCC2) über den Schalter SW1 mit der lokalen Bremsen-ECU 12a. Falls nun beispielsweise die lokale Bremsen-ECU 12a nicht mit der Batteriespannung VBAT versorgt wird (z.B. wegen einer defekten Versorgungsleitung 14 oder eines Kurzschlusses) und gleichzeitig der Generator 13a - aus welchen Gründen auch immer - keine Notfallversorgung (Generatorspannung Vcci) liefern kann, dann kann die lokale Bremsen-ECU 12a den Schalter SW1 schließen, wodurch über die Backup-Versorgungsleitung 16b eine Verbindung mit dem Generator 13b hergestellt wird und die lokale Bremsen-ECU 12a mit der Spannung Vcc2 des Generators 13b versorgt wird. Gleichermaßen kann bei Bedarf die lokale Bremsen-ECU 12b mit der Spannung Vcci des Generators 13a versorgt werden (über die Backup-Versorgungsleitung 16a und den Schalter SW2). Das gleiche gilt sinngemäß für die Backup-Versorgungsleitungen 16c und 16d, die Schalter SW3 und SW4, die Generatoren 13c und 13d und die Bremsen-ECUs 12c und 12d an der anderen Achse.
  • In einer einfachen Implementierungen können die Schalter SW1, SW2, SW3 und SW4 durch Dioden gebildet werden. Auch eine Implementierung mittels Transistoren, z.B. MOSFETs ist möglich. Die Schalter können auf den Platinen der lokalen Bremsen-ECUs angeordnet sein. In 3 sind die Schalter SW1, SW2, SW3 und SW4 nur der Übersichtlichkeit halber separat dargestellt.
  • Das Beispiel aus 4 ist eine Alternative zu dem in 3 dargestellten Bremssystem. Das Beispiel aus 4 weist eine Schaltereinheit mit den Schaltern SW12, SW13, SW14, SW23, SW24 und SW34 auf. Die zentrale Bremsen-ECU 15 ist in 4 weggelassen, um die Zeichnung nicht zu verkomplizieren, ist aber gleichwohl vorhanden. Jedes der lokalen Bremsen-ECUs 12a-d ist über eine Backup-Versorgungsleitung 16a-d mit der Schalteinheit verbunden. Die Schaltereinheit ermöglicht es, eine beliebige Kombination der Backup-Versorgungsleitungen 16a-d elektrisch miteinander zu verbinden. Auf diese Weise kann bei Bedarf flexibel ein Backup-Energieversorgungsnetz aktiviert werden.
  • Wenn beispielsweise - in einem extremen Fall - keine der Bremsen 11a-d bzw. keine der lokalen Bremsen-ECUs 12a-d mehr von der Batterie (Spannung VBAT) versorgt wird und gleichzeitig die Generatoren 13b-d (aus welchen Gründen auch immer) keine lokale Backup-Versorgungsspannung VCC2, VCC3 bzw. Vcc4 liefern, dann kann die Schaltereinheit durch Einschalten der Schalter SW12, SW13 und SW14 die Backup-Versorgungsleitung 16a mit den Backup-Versorgungsleitungen 16b-d verbinden. In dieser Situation versorgt der Generator 13a nicht nur die zugehörige lokale Bremsen-ECU 12a sondern über die Backup-Versorgungsleitung 16a und die damit verbundenen Backup-Versorgungsleitungen 16b-d auch die anderen lokalen Bremsen-ECUs 12b-d.
  • Man sieht in 4, dass praktisch eine beliebige Verbindung von zwei oder mehr der Backup-Versorgungsleitungen 16a-d möglich ist. Die Schaltereinheit mit den Schaltern SW12, SW13, SW14, SW23, SW24 und SW34 kann beispielsweise in der zentralen Bremsen-ECU 15, einer anderen zentralen Steuereinheit oder theoretisch auch dezentral in einer der lokalen Bremsen-ECUs 12a-d angeordnet sein. Die Backup-Versorgungsleitungen 16a-d können auch dazu genutzt werden, um Daten an die Schaltereinheit zu übertragen. Diese Daten können z.B. eine Anforderung einer Backup-Energieversorgung beinhalten. Die Datenübertragung über die Backup-Versorgungsleitungen 16a-d bietet daher die Möglichkeit, dass die lokalen Bremsen-ECUs 12a-d ein „Notruf“ aussenden, falls die Versorgungspannung VBAT nicht mehr zur Verfügung steht. Die Datenübertragung kann auch auf anderem Wege erfolgen, z.B. über separate Datenleitungen oder auch drahtlos. Dieses Konzept ermöglicht es, dass z.B. die lokale Bremsen-ECU 12a die Schaltereinheit mit den Schaltern SW12, SW13, SW14, SW23, SW24 und SW34 informiert, dass die Batteriespannung VBAT und die Generatorspannung Vcci nicht zur Verfügung stehen und die Schaltereinheit kann als Reaktion darauf z.B. durch Aktivieren des Schalters SW12 die Backup-Versorgungsleitungen 16a und 16b elektrisch verbinden, was eine Energieversorgung der lokale Bremsen-ECU 12a über die lokale Bremsen-ECU 12b bzw. den Generator 13b ermöglicht.
  • Das Beispiel aus 5 illustriert eine Modifikation des Beispiels aus 3, bei der die Schalter zur Aktivierung der Backup-Energieversorgung dezentral in den lokalen Bremsen-ECUs 12a-d angeordnet sind. 5 illustriert als Blockschaltbild die lokalen Bremsen-ECUs 12a und 12b mit den zugehörigen Generatoren 13a und 13b. Es versteht sich, dass 5 keine vollständige Implementierung der lokalen Bremsen-ECUs zeigt, sondern lediglich jene Komponenten, die für die gegenwärtige Diskussion betreffend die Backup-Energieversorgung relevant sind. Die übrigen Komponenten der lokalen Bremsen-ECUs sind an sich bekannt und deren konkrete Implementierung spielt für die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele keine wesentliche Rolle.
  • Die folgende Beschreibung betrifft die lokale Bremsen-ECU 12a, die andere lokalen Bremsen-ECU ist im Wesentlichen gleich aufgebaut. Gemäß 5 ist die lokale Bremsen-ECU 12a mit einer Versorgungsleitung 14 verbunden, über die sie die Batteriespannung VBAT empfängt. Des Weiteren ist die lokale Bremsen-ECU 12a mit einer Versorgungsleitung 16 verbunden. Die Backup-Versorgungsleitung 16 verbindet die lokale Bremsen-ECU 12a mit einer oder mit mehreren der anderen lokalen Bremsen-ECUs (in 5 mit der lokalen Bremsen-ECU 12b). Bei aktiver Backup-Energieversorgung steht die Backup-Versorgungsleitung 16 unter Spannung und stellt die Backup-Versorgungsspannung VBACKUP zur Verfügung.
  • In der lokale Bremsen-ECU 12a ist der Schaltungsknoten N1 (Versorgungsknoten mit Spannung Vcci) einerseits mit dem Ausgang des Generators 13a und andererseits über die Diode D1 mit der Versorgungsleitung 14 verbunden. Die Spannungsversorgung der übrigen Komponenten der lokalen Bremsen-ECU 12a mit der Spannung Vcci erfolgt über den Versorgungsknoten N1. Die Diode D1 hat den Zweck einen Stromfluss vom Generator 13a zur Versorgungsleitung 14 hin zu verhindern. Das kann insbesondere dann notwendig sein, wenn in der Versorgungsleitung ein Kurzschluss auftritt und die Batteriespannung VBAT nicht zur Verfügung steht. Die Diode D1 verhindert in diesem Fall, dass der Kurzschluss sich auf den Betrieb des lokalen Bremsen-ECU 12a auswirkt. Die lokale Bremsen-ECU 12a beinhaltet gemäß 5 des Weiteren einen elektronischen Schalter, der im vorliegenden Beispiel durch den Transistor T1 implementiert ist.
  • Der Transistor T1, im vorliegenden Beispiel ein MOSFET, ist dazu ausgebildet, eine elektrische Verbindung zwischen dem Versorgungsknoten N1 und der Backup-Versorgungsleitung 16 herzustellen. Die Diode DB1 ist parallel zu dem Laststrompfad des Transistors T1 geschaltet. Im Falle eines MOSFETS ist die Diode DB1 die intrinsische Bode-Diode des Transistors. Die Diode DB1 ermöglicht einen Stromfluss von der Backup-Versorgungsleitung 16 hin zum Versorgungsknoten N1, Blockiert jedoch - bei ausgeschaltetem Transistor T1 - die entgegengesetzte Stromrichtung in dem Fall, dass die Backup-Versorgungsspannung VBACKUP nicht zur Verfügung steht. Die Steuerschaltung C1 ist dazu ausgebildet, eine geeignete Steuerspannung VG1 für den Transistor T1 zu erzeugen. Im Falle eines MOSFETs ist diese Steuerspannung VG1 die Gate-Spannung, die der Gate-Elektrode des Transistors zugeführt ist.
  • Im Normalbetrieb - d.h. wenn die Batteriespannung VBAT zur Verfügung steht - ist der Transistor T1 ausgeschaltet. Die Steuerschaltung C1 ist mit der Versorgungsleitung 14 (direkt oder indirekt) verbunden und kann daher prüfen, ob die Batteriespannung VBAT zur Verfügung steht, und den Transistor T1 so ansteuern (d.h. VG1 ≈ 0V), dass er ausgeschaltet ist, wenn keine Batteriespannung VBAT anliegt oder die Batteriespannung VBAT zu niedrig ist (d.h. unter einem Schwellenwert). De Weiteren ist der Generator 13a im Normalbetrieb inaktiv (d.h. im Leerlauf) und die Versorgungsspannung Vcci am Knoten N1 ist gleich der Batteriespannung VBAT abzüglich der Flussspannung VF (forward voltage) der Diode D1. In dieser Situation (Normalbetrieb) stellt die lokale Bremsen-ECU 12a keine Backup-Versorgungsspannung VBACKUP, jedoch ist es möglich, dass die Backup-Versorgungsleitung 16 von einer anderen der lokalen Bremsen-ECUs gespeist wird.
  • Die Steuerschaltung C1 ist des Weiteren mit der Backup-Versorgungsleitung 16 (direkt oder indirekt) verbunden und kann daher prüfen, ob die Backup-Versorgungsspannung VBACKUP zur Verfügung steht. Wenn die Steuerschaltung C1 nun feststellt, dass die Batteriespannung VBAT nicht (oder nicht mit dem erforderlichen Spannungswert) zur Verfügung steht, dann arbeitet die lokale Bremsen-ECU 12a in einem Notbetrieb weiter (contingency operation). Die lokale Bremsen-ECU 12a und damit die Bremse 11a bleiben funktionsfähig. Im Notbetrieb wird der Generator 13a aktiviert, sodass er die Betriebsspannung VCC1 erzeugt. Des Weiteren wird im Notbetrieb der Transistor T1 eingeschaltet, sodass der Versorgungsknoten N1 mit der Backup-Versorgungsleitung 16 elektrisch verbunden wird. In dieser Situation stellt der Generator 13a auch die Backup-Versorgungsspannung VBACKUP zur Verfügung (VBACKUP ≈ VCC1).
  • Wie erwähnt können die anderen lokalen Bremsen-ECUs (in 5 die lokale Bremsen-ECU 12b) gleich aufgebaut sein. Gemäß 5 weist die lokalen Bremsen-ECU 12b den Transistor T2, die Dioden DB2 und D2 und die Steuerschaltung C2 auf. Die Spannung am Versorgungsknoten ist mit Vcc2 bezeichnet. In einer Situation, in der die Batteriespannung VBAT für beide Bremsen-ECUs 12a und 12b ausfällt, werden beide Bremsen-ECUs 12a und 12b in den Notbetrieb wechseln und die Transistoren T1 bzw. T2 einschalten. In dieser Situation sind die beiden Generatoren 13a und 13b parallel geschaltet und die Spannung VBACKUP ist ungefähr gleich der lokalen Versorgungsspannungen Vcci und Vcc2. Wenn im Notbetrieb (aus welchen Gründen auch immer) der Generator 13a nicht funktioniert oder ausfällt, wird die lokale Bremsen-ECU 12a dennoch mit Energie versorgt, nämlich vom Generator 13b über die Backup-Versorgungsleitung 16. Gleichermaßen kann die lokale Bremsen-ECU 12b vom Generator 13a über die Backup-Versorgungsleitung 16 mit Energie versorgt werden wenn im Notbetrieb der Generator 13b nicht funktioniert oder ausfällt.
  • In einer Situation, in der die Batteriespannung VBAT nur für eine Bremsen-ECU (z.B. Bremsen-ECU 12a) ausfällt, wird nur die Bremsen-ECU 12a in den Notbetrieb wechseln und den Transistor T1 einschalten. Wenn später die Batteriespannung VBAT auch für eine andere Bremsen-ECU (z.B. Bremsen-ECU 12b) ausfällt, ist die Backup-Spannung VBACKUP schon verfügbar.
  • Wenn allerdings nur eine Bremsen-ECU (z.B. Bremsen-ECU 12a) im Notbetrieb arbeitet und zusätzlich der Generator 13a die Spannung Vcci nicht erzeugen kann, dann steht auch keine Backup-Spannung zur Verfügung. Um dieses Problem zu lösen kann die Steuerschaltun C1 (oder eine andere Komponente in der Bremsen-ECU 12a) eine oder mehrere der anderen lokalen Bremsen-ECUs informieren. Wie erwähnt kann ein solcher „Notruf“ z.B. über die Backup-Versorgungsleitung 16 zu einer anderen lokalen Bremsen-ECU übertragen werden. Wenn beispielsweise in einer solchen Situation die Bremsen-ECU 12b einen solchen Notruf von der Bremsen-ECU 12a empfängt, kann sie den Transistor T2 einschalten und damit die interne Versorgungsspannung Vcc2 als Backup-Versorgungsspannung VBACKUP ausgeben und über die Backup-Versorgungsleitung 16 der Bremsen-ECU 12a zur Verfügung stellen. Die Bremsen-ECU 12a bleibt dann betriebsfähig, auch wenn der Generator 13a keine Spannung liefern kann. Die Übertragung des Notruf über die Backup-Versorgungsleitungen 16 ist eine Alternative zu der normalen Kommunikation über die Daten- und Steuerleitungen 17 für den Fall, dass die Verbindung zu der zentralen ECU 15 ausfällt oder nicht verfügbar ist. Im Normalbetrieb können die lokalen ECUs 12a-d über die zentrale ECU 15 miteinander kommunizieren.
  • Die beiden in 5 dargestellten lokalen Bremsen-ECUs 12a und 12b gehören z.B. zu den Rädern 10a und 10b an der Vorderachse eines Fahrzeugs. Es versteht sich, dass die lokalen Bremsen-ECUs 12c und 12d, die zu den Rädern 10c und 10d an der Hinterachse des Fahrzeugs gehören können in gleicher Weise verbunden sein wie die Bremsen-ECUs 12a und 12b. In einem weiteren Ausführungsbeispiel verbindet die Backup-Versorgungsleitung alle vier (oder ggf. auch mehrere) lokalen Bremsen-ECUs des Fahrzeugs. Des Weiteren können die Bremsen eines Fahrzeugs und eines Anhängers zu einem Bremssystem mit gemeinsamer Backup-Energieversorgung gekoppelt werden.

Claims (17)

  1. Ein Bremssystem, das folgendes aufweist: zwei oder mehr Räder (10a, 10b, 10c, 10d), die jeweils mit einer elektrischen Bremse (11a, 11b, 11c, 11d) gekoppelt sind; eine lokale Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) für jede der Bremsen (11a, 11b, 11c, 11d), wobei die Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) dazu ausgebildet sind, die jeweilige Bremse (11a, 11b, 11c, 11d) abhängig von einem Steuersignal anzusteuern; eine zentrale Bremsensteuereinheit (15), die dazu ausgebildet ist, die Steuersignale für die lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) zu erzeugen; und ein elektrischer Generator (13a, 13b, 13c, 13d) für jedes der Räder, wobei die Generatoren (13a, 13b, 13c, 13d) mit den jeweiligen Rädern (10a, 10b, 10c, 10d) gekoppelt und dazu ausgebildet sind, eine Ersatz-Energieversorgung zumindest für die lokale Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) der Bremse (11a, 11b,11c, 11d) des jeweiligen Rades (10a, 10b, 10c, 10d) bereitzustellen.
  2. Das Bremssystem gemäß Anspruch 1, wobei jede der lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) einen Versorgungsanschluss für eine Hauptenergieversorgung aufweist.
  3. Das Bremssystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei jeder der elektrischen Generatoren (13a, 13b, 13c, 13d) elektrisch mit der lokalen Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) der Bremse (11a, 11b, 11c, 11d) des jeweiligen Rades (10a, 10b, 10c, 10d) verbunden ist, um für die jeweilige lokale Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) die Ersatz-Energieversorgung für den Fall bereitzustellen, dass die Hauptenergieversorgung nicht verfügbar ist.
  4. Das Bremssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der elektrische Generator (13a), der mit einem ersten Rad (10a) der Räder (10a, 10b, 10c, 10d) gekoppelt ist, elektrisch mit der lokalen Steuereinheit (12b) der Bremse (11b) eines zweiten Rades (10b) der Räder (10a, 10b, 10c, 10d) verbindbar ist, um für die lokale Steuereinheit (12b) der Bremse (11b) des zweiten Rades (11b) eine Backup-Energieversorgung für den Fall bereitzustellen, dass die Hauptenergieversorgung nicht verfügbar ist.
  5. Das Bremssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiter aufweist: zwei oder mehr Backup-Versorgungsleitungen (16a, 16b, 16c, 16d), wobei jeder Generator (13a, 13b, 13c, 13d) jedes Rads (10a, 10b, 10c, 10d) und die jeweilige lokale Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) mit einer der Backup-Versorgungsleitungen (16a, 16b, 16c, 16d) verbunden ist, und eine Schaltereinheit (SW12, SW13, SW14, SW23, SW24, SW34), die dazu ausgebildet ist, zwei oder mehr der Backup-Versorgungsleitungen (16a, 16b, 16c, 16d) zu verbinden.
  6. Das Bremssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Bremssystem vier Räder, vier Bremsen, vier elektrische Generatoren, und vier lokale Steuereinheiten aufweist.
  7. Eine Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) zum Ansteuern einer elektromechanischen Bremse (11a, 11b, 11c, 11d) eines Rades (10a, 10b, 10c, 10d), wobei die Steuereinheit folgendes aufweist: einen ersten Anschluss für eine Hauptenergieversorgung; einen zweiten Anschluss für einen mit dem Rad (10a, 10b, 10c, 10d) gekoppelten Generator (13a, 13b, 13c, 13d), der eine Ersatz-Energieversorgung für die Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) bereitstellt.
  8. Die Steuereinheit gemäß Anspruch 7, die weiter aufweist: einen Versorgungsknoten (N1, N2), der mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist; und ein Schaltelement (D1, D2), das den ersten Anschluss mit dem Versorgungsknoten (N1, N2) verbindet.
  9. Die Steuereinheit gemäß Anspruch 8, die weiter aufweist: einen dritten Anschluss zum Anschließen einer Backup-Versorgungsleitung (16), und einen elektronischen Schalter (T1), der dazu ausgebildet ist, den Versorgungsknoten (N1, N2) mit dem dritten Anschluss zu verbinden.
  10. Die Steuereinheit gemäß Anspruch 9, die weiter aufweist: eine Steuerschaltung (C1, C2), die dazu ausgebildet ist, den elektronischen Schalter (T1) einzuschalten, wenn die Hauptenergieversorgung am ersten Anschluss nicht zur Verfügung steht.
  11. Die Steuereinheit gemäß Anspruch 10, wobei die Steuerschaltung (C1, C2) dazu ausgebildet ist ein Notrufsignal zu senden, wenn die Hauptenergieversorgung am ersten Anschluss nicht zur Verfügung steht und am dritten Anschluss keine Backup-Energieversorgung zur Verfügung steht.
  12. Die Steuereinheit gemäß Anspruch 11, wobei das Notrufsignal am dritten Anschluss ausgegeben wird und über die Backup-Versorgungsleitung (16) zu einer anderen Steuereinheit übertragen wird.
  13. Eine Bremsanlage, die folgendes umfasst: ein Rad (10a, 10b, 10c, 10d); eine elektromechanische Bremse (11a, 11b, 11c, 11d); einen mit dem Rad (10a, 10b, 10c, 10d) gekoppelten Generator (13a, 13b, 13c, 13d); und eine Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12.
  14. Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems umfassend zwei oder mehr Räder (10a, 10b, 10c, 10d), die jeweils mit einer elektrischen Bremse (11a, 11b, 11c, 11d) gekoppelt sind; eine lokale Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) für jede der Bremsen (11a, 11b, 11c, 11d), wobei die Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) dazu ausgebildet sind, die jeweilige Bremse (11a, 11b,11c, 11d) abhängig von einem Steuersignal anzusteuern; eine zentrale Bremsensteuereinheit (15), die dazu ausgebildet ist, die Steuersignale für die lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) zu erzeugen; und eine Hauptenergieversorgung für die lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d); wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer Ersatz-Energieversorgung für die lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) der Bremsen (11a, 11b, 11c, 11d) mittels elektrischer Generatoren (13a, 13b, 13c, 13d), wobei jeder Generator mit einem der Räder (10a, 10b, 10c, 10d) gekoppelt ist und die Ersatz-Energieversorgung zumindest für die lokale Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) der Bremse (11a, 11b, 11c, 11d) des jeweiligen Rades (10a, 10b, 10c, 10d) bereitstellt.
  15. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, das weiter aufweist: Detektieren, dass die Hauptenergieversorgung für eine oder mehrere der lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) nicht verfügbar ist; und, wenn in einer der lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) die Hauptenergieversorgung nicht verfügbar ist; Koppeln der Ersatz-Energieversorgung einer oder mehrerer lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) mit einer Backup-Versorgungsleitung.
  16. Das Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, das weiter aufweist: Übertragen eines Notrufsignals von einer ersten der lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) zu mindestens einer anderen der lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d), wenn in der ersten lokalen Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) die Hauptenergieversorgung nicht verfügbar ist.
  17. Das Verfahren gemäß Anspruch 14 oder 15, das weiter aufweist: Übertragen eines Notrufsignals von einer ersten der lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) zu mindestens einer anderen der lokalen Steuereinheiten (12a, 12b, 12c, 12d), wenn in der ersten lokalen Steuereinheit (12a, 12b, 12c, 12d) die Hauptenergieversorgung und die Ersatz-Energieversorgung durch den jeweiligen Generator (13a, 13b, 13c, 13d) nicht verfügbar ist.
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