DE102021110472A1

DE102021110472A1 - Bremssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102021110472A1
Application number: DE102021110472.6A
Authority: DE
Inventors: Manfred Meyer; Andreas Marx; Nicholas Alford; Roman Bechmann
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-10-27
Also published as: CN115230654A; US20220340118A1

Abstract

Es wird ein Bremssystem (10) für ein Fahrzeug mit wenigstens vier bremsbaren Rädern beschreiben. Dabei umfasst das Bremssystem (10) wenigstens vier Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d), die jeweils einem der Räder des Fahrzeugs zuordenbar sind, sowie ein erstes elektronisches Steuergerät (24) und ein zweites elektronisches Steuergerät (26). Jede Bremsaktuatoreinheit (12a, 12b, 12c, 12d) verfügt über eine eigene Signalleitung (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46), über die die jeweilige Bremsaktuatoreinheit (12a, 12b, 12c, 12d) mit dem ersten Steuergerät (24) und dem zweiten Steuergerät (26) signaltechnisch verbunden ist, sodass jede der Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) sowohl mittels des ersten Steuergeräts (24) als auch mittels des zweiten Steuergeräts (26) betätigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit wenigstens vier bremsbaren Rädern. Dabei umfasst das Bremssystem wenigstens vier Bremsaktuatoreinheiten, die jeweils einem der Räder des Fahrzeugs zuordenbar sind, und ein erstes elektronisches Steuergerät.
Solche Bremssysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Dabei kann das erste Steuergerät dazu ausgebildet sein, einen sogenannten Brake-by-Wire-Betrieb zu realisieren. In einem solchen Betrieb wird mittels eines Bremspedals lediglich ein Bremswunsch eines Fahrers des Fahrzeugs abgefragt. Auf Basis dieses Bremswunsches werden dann die einzelnen Bremsaktuatoreinheiten mittels des ersten elektronischen Steuergeräts angesteuert. Es besteht keine mechanische Verbindung zwischen dem Bremspedal und den Bremsaktuatoreinheiten.
Ferner können bekannte erste Steuergeräte dazu ausgebildet sein, die Bremsaktuatoreinheiten automatisiert anzusteuern, d.h. ohne dass dafür das Bremspedal betätigt wird. Mittels derartiger erster Steuergeräte lassen sich somit Fahrassistenzsysteme, beispielsweise ein Abstandsregeltempomat oder ein Notbremsassistent, realisieren. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem teil-autonomen und autonomen Betrieb des Fahrzeugs.
Nachdem es sich bei einem Bremssystem um eine sicherheitsrelevante Einrichtung eines Fahrzeugs handelt, sind üblicherweise innerhalb des Bremssystems wenigstens gewisse Komponenten oder Funktionen redundant ausgeführt, sodass das Bremssystem auch beim Auftreten einer Funktionsstörung oder eines Defekts zuverlässig arbeiten kann. Mit anderen Worten sind innerhalb eines Bremssystems Redundanzen vorgesehen, um eine hohe Betriebssicherheit zu erreichen.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, bekannte Bremssysteme weiter zu verbessern. Insbesondere soll ein Bremssystem angegeben werden, das auch bei einem autonomen oder teil-autonomen Betrieb eines zugeordneten Fahrzeugs eine hohe Betriebssicherheit aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Bremssystem der eingangs genannten Art gelöst, das ein zweites elektronisches Steuergerät umfasst. Ferner verfügt jede Bremsaktuatoreinheit über eine eigene Signalleitung, über die die jeweilige Bremsaktuatoreinheit mit dem ersten Steuergerät und dem zweiten Steuergerät signaltechnisch verbunden ist, sodass jede der Bremsaktuatoreinheiten sowohl mittels des ersten Steuergeräts als auch mittels des zweiten Steuergeräts betätigbar ist. Das Bremssystem ist also hinsichtlich der elektronischen Steuergeräte redundant ausgebildet. Das bedeutet, dass auch beim Ausfall eines der elektronischen Steuergeräte alle Bremsaktuatoreinheiten zuverlässig betätigt werden können. Somit kann, auch in einem solchen Fall, die volle Bremsleistung bereitgestellt werden. Das gilt unabhängig davon, ob das Bremssystem mittels eines Bremspedals oder automatisiert, d.h. in einem autonomen oder teil-autonomen Fahrmodus, betätigt wird. Ein derartiges Bremssystem wird auch als „Fail Operational“ bezeichnet, da es auch in einem Fehlerfall im Wesentlichen uneingeschränkt funktionstüchtig ist.
Zu redundanten Ausführung der beiden elektronischen Steuergeräte stehen grundsätzlich zwei Alternativen zur Verfügung. In einer ersten Alternative wird in einem Normalbetrieb, d.h. in einer Betriebssituation, in der kein Defekt und keine Funktionsstörung vorliegt, nur eines der elektronischen Steuergeräte verwendet. Das andere elektronische Steuergerät wirkt also im Normalbetrieb nicht mit und wird erst operativ, wenn am jeweils anderen elektronischen Steuergerät ein Defekt oder eine Funktionsstörung auftritt. In einer zweiten Alternative werden in einem Normalbetrieb gewisse Funktionen des Bremssystems mittels des ersten elektronischen Steuergeräts realisiert und andere Funktionen mittels des zweiten elektronischen Steuergeräts, wobei selbstverständlich jedes der beiden Steuergeräte dazu geeignet ist, alle Funktionen auszuführen. Es werden also auch im Normalbetrieb beide Steuergeräte verwendet. Je nachdem, an welchem der Steuergeräte ein Defekt oder eine Funktionsstörung auftritt, werden dann die zugehörigen Funktionen vom jeweils anderen Steuergerät übernommen.
Für den Fall, dass bei einem erfindungsgemäßen Bremssystem eine Bremsaktuatoreinheit ausfällt, steht diese offensichtlich nicht mehr zur Verfügung, um eine Bremswirkung zu erzielen. Insgesamt können jedoch üblicherweise mit den verbleibenden wenigstens drei Bremsaktuatoreinheiten ca. 70 % derjenigen Bremsleistung bereitgestellt werden, die im fehlerfreien Betrieb zur Verfügung steht.
Bevorzugt umfasst das Bremssystem eine erste Energieversorgungseinheit und eine zweite Energieversorgungseinheit, wobei die Energieversorgungseinheiten unabhängig voneinander sind. Das Bremssystem ist also auch hinsichtlich der Energieversorgung redundant ausgeführt. Dies führt zu einer besonders hohen Betriebssicherheit, da das Bremssystem im Falle eines Defekts an einer der Energieversorgungseinheiten weiterhin einsatzbereit ist.
Dabei kann eine erste Teilmenge der Bremsaktuatoreinheiten zur Energieversorgung mit der ersten Energieversorgungseinheit gekoppelt sein und eine zweite Teilmenge der Bremsaktuatoreinheiten zur Energieversorgung mit der zweiten Energieversorgungseinheit gekoppelt sein. Insbesondere sind die erste Teilmenge und die zweite Teilmenge schnittmengenfrei. Somit steht auch bei einem Ausfall einer der Energieversorgungseinheiten wenigstens eine Teilmenge der Bremsaktuatoreinheiten zum Bremsen zur Verfügung.
Alternativ kann jede der Bremsaktuatoreinheiten zur Energieversorgung wahlweise mit der ersten Energieversorgungseinheit und mit der zweiten Energieversorgungseinheit koppelbar sein. Jede Bremsaktuatoreinheit kann also mittels der ersten Energieversorgungseinheit oder mittels der zweiten Energieversorgungseinheit mit Energie versorgt werden. Fällt eine der beiden Energieversorgungseinheiten aus, lassen sich somit trotzdem noch alle Bremsaktuatoreinheiten mit Energie versorgen. Ein solches Bremssystem kann folglich hoher Zuverlässigkeit betrieben werden.
Auch ist es möglich, dass das erste Steuergerät und/oder das zweite Steuergerät zur Energieversorgung wahlweise mit der ersten Energieversorgungseinheit und mit der zweiten Energieversorgungseinheit koppelbar sind. Folglich können das erste Steuergerät und/oder das zweite Steuergerät wahlweise mittels der ersten Energieversorgungseinheit oder mittels der zweiten Energieversorgungseinheit mit Energie versorgt werden. Fällt eine der beiden Energieversorgungseinheiten aus, können somit trotzdem noch die Steuergeräte mit Energie versorgt werden. Das Bremssystem arbeitet also besonders zuverlässig.
Gemäß einer Ausführungsform ist das erste Steuergerät zur Energieversorgung mit einem ersten Energieversorgungsschalter gekoppelt, wobei der erste Energieversorgungsschalter in einer ersten Schaltstellung das erste Steuergerät mit der ersten Energieversorgungseinheit verbindet und in einer zweiten Schaltstellung das erste Steuergerät mit der zweiten Energieversorgungseinheit verbindet. Alternativ oder zusätzlich ist das zweite Steuergerät zur Energieversorgung mit einem zweiten Energieversorgungsschalter gekoppelt, wobei der zweite Energieversorgungsschalter in einer ersten Schaltstellung das zweite Steuergerät mit der ersten Energieversorgungseinheit verbindet und in einer zweiten Schaltstellung das zweite Steuergerät mit der zweiten Energieversorgungseinheit verbindet. Alternativ oder zusätzlich ist jede der Bremsaktuatoreinheiten zur Energieversorgung mit einem ersten Energieversorgungsschalter oder einem zweiten Energieversorgungsschalter gekoppelt, wobei der erste Energieversorgungsschalter in einer ersten Schaltstellung die jeweilige Bremsaktuatoreinheit mit der ersten Energieversorgungseinheit verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die jeweilige Bremsaktuatoreinheit mit der zweiten Energieversorgungseinheit verbindet und wobei der zweite Energieversorgungsschalter in einer ersten Schaltstellung die jeweilige Bremsaktuatoreinheit mit der ersten Energieversorgungseinheit verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die jeweilige Bremsaktuatoreinheit mit der zweiten Energieversorgungseinheit verbindet. Idealerweise können also das erste Steuergerät, das zweite Steuergerät und alle Bremsaktuatoreinheiten wahlweise durch eine der beiden Energieversorgungseinheiten mit Energie versorgt werden. Die Energieversorgungsschalter machen es dabei möglich, dass auch in Fällen, in denen eine der Energieversorgungseinheiten ausgefallen ist, beide Steuergeräte sowie alle Bremsaktuatoreinheiten mit Energie versorgt werden können. Es steht also auch im Falle eines Defekts an einer der Energieversorgungseinheiten immer noch der volle Leistungsumfang des Bremssystems zur Verfügung. Insbesondere bleibt die Redundanz der Steuergeräte auch beim Ausfall einer der Energieversorgungseinheiten erhalten.
Vorteilhafterweise umfasst jede der Bremsaktuatoreinheiten einen elektromechanischen Bremsaktuator. Solche Bremsaktuatoreinheiten werden häufig als EMB (englisch: Electro Mechanical Brake) bezeichnet. Sie umfassen in der Regel einen Elektromotor, der mit einem Spindeltrieb gekoppelt ist. Auf diese Weise können mittels des Spindeltriebs Bremsbeläge an eine zugehörige Bremsscheibe angelegt werden, um ein zugeordnetes Rad abzubremsen. Aufgrund der Tatsache, dass elektromechanische Bremsaktuatoren kein Hydraulikfluid verwenden, werden sie häufig auch trockene Bremsaktuatoren genannt. Derartige Bremsaktuatoren sind besonders gut dafür geeignet, in einem Brake-by-Wire-System oder in einem Brake-by-Wire-Betrieb verwendet zu werden. Sie sind langlebig und lassen sich leicht an einem zugehörigen Fahrzeug montieren, da sie im Wesentlichen lediglich an eine Energieversorgung und ein Steuergerät angeschossen werden müssen.
Ferner kann eine Bremsbetätigungseinheit vorgesehen sein, die signaltechnisch sowohl mit dem ersten Steuergerät als auch mit dem zweiten Steuergerät gekoppelt ist, insbesondere wobei die Bremsbetätigungseinheit ein Bremspedal umfasst. Eine solche Bremsbetätigungseinheit dient dazu, einen Fahrerwunsch zu erfassen. Streng genommen könnte die Betätigungseinheit also auch als Fahrerwunscherfassungseinheit bezeichnet werden. Bevorzugt umfasst die Bremsbetätigungseinheit zur Erfassung des Fahrerwunsches Sensoren, beispielsweise einen Pedalkraftsensor oder einen Pedalpositionssensor. Die Bremsbetätigungseinheit kann auch einen sogenannten Pedalsimulator umfassen, bei dem es sich um eine Baugruppe handelt, die dazu ausgebildet ist, eine Rückstellkraft am Bremspedal zu generieren. Diese vorgenannten Sensoren sind bevorzugt signaltechnisch sowohl mit dem ersten Steuergerät als auch mit dem zweiten Steuergerät gekoppelt. Es lässt sich somit zuverlässig ein Fahrerwunsch erfassen.
Bevorzugt erfolgt die Kopplung der Betätigungseinheit mit den beiden Steuergeräten über jeweils separate Signalleitungen.
In einer Variante sind das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät über wenigstens ein Gateway mit den Signalleitungen der Bremsaktuatoreinheiten gekoppelt. Ein Gateway bezeichnet dabei eine Hard- und/oder Softwarekomponente, die zwischen zwei Systemen eine Verbindung herstellt. Dies impliziert, dass die weitergeleiteten Daten bearbeitet werden. Es können somit mit hoher Zuverlässigkeit die notwendigen Steuersignale an den Bremsaktuatoreinheiten in einer gewünschten Form bereitgestellt werden.
Vorzugsweise umfasst das Bremssystem wenigstens zwei Gateways. Damit ist das Bremssystem auch hinsichtlich der Gateways redundant ausgeführt. Dabei kann ein erstes Gateway mit einer ersten Teilmenge der Bremsaktuatoreinheiten gekoppelt sein und ein zweites Gateway mit einer zweiten Teilmenge der Bremsaktuatoreinheiten. Insbesondere sind die beiden Teilmengen schnittmengenfrei.
Für den Fall, dass wenigstens zwei Gateways vorgesehen sind, kann eines der Gateways im Bereich des ersten elektronischen Steuergeräts angeordnet sein und das zweite Gateway im Bereich des zweiten elektronischen Steuergeräts.
Insbesondere ist eines der Gateways benachbart zum ersten elektronischen Steuergerät angeordnet oder in dieses integriert. Gleiches gilt für das zweite Gateway.
Das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät können benachbart oder voneinander beabstandet angeordnet sein. Somit kann das Bremssystem vergleichsweise flexibel in einem vorhandenen Bauraum eines zugehörigen Fahrzeugs montiert werden. Unabhängig von der Positionierung der Steuergeräte bleibt selbstverständlich deren funktionale Unabhängigkeit erhalten.
Bevorzugt ist eine der Signalleitungen eine Busleitung. Auf diese Weise lässt sich das Bremssystem strukturell einfach aufbauen. Insbesondere wird ein Aufwand für eine Verkabelung geringgehalten.
Gemäß einer Gestaltungsalternative sind bzw. ist das erste Steuergerät und/oder das zweite Steuergerät signaltechnisch mit einer Lenkaktuatoreinheit koppelbar oder gekoppelt, sodass die Lenkaktuatoreinheit mittels des ersten Steuergeräts und/oder mittels des zweiten Steuergeräts betätigbar ist. Das erste Steuergerät und/oder das zweite Steuergerät dienen also sowohl der Betätigung der Bremsaktuatoreinheiten als auch der Betätigung einer Lenkaktuatoreinheit. Es handelt sich somit beim ersten Steuergerät und/oder beim zweiten Steuergerät um ein kombiniertes Steuergerät für ein Bremssystem und ein Lenksystem. Insbesondere, wenn ein konventionelles Bremssystem und ein konventionelles Lenksystem gemeinsam betrachtet werden, kann durch einen derartigen Aufbau wenigstens ein Steuergerät entfallen. In der Zusammenschau ergibt sich somit ein vergleichsweise einfacher und damit kostengünstiger Aufbau.
Für den Fall, dass das erste Steuergerät und/oder das zweite Steuergerät signaltechnisch mit einer Lenkaktuatoreinheit koppelbar oder gekoppelt sind bzw. ist, handelt es sich beim erfindungsgemäßen Bremssystem selbstverständlich gleichzeitig auch um ein Lenksystem. Die Erfindung ist somit gleichermaßen auf ein Lenksystem gerichtet.
Darüber hinaus lässt sich ein solches System als kombiniertes Lenk- und Bremssystem bezeichnen. Allgemeiner gesprochen kann es auch als Richtungssteuerungssystem oder als DDC-System (Englisch: Digital Direction Control) bezeichnet werden.
Für den Fall, dass die Lenkaktuatoreinheit mit beiden Steuergeräten gekoppelt ist, herrscht auch hinsichtlich der Betätigung der Lenkaktuatoreinheit Redundanz.
Vorliegend wird unter einer Lenkaktuatoreinheit jede Aktuatoreinheit eines Lenksystems verstanden.
Dabei kann die Lenkaktuatoreinheit eine einer Vorderachse zuordenbare Lenkantriebseinheit oder eine einem Lenkrad zuordenbare Rückmeldungseinheit sein. Dabei wird eine einer Vorderachse zuordenbare Lenkantriebseinheit auch als FAA (Englisch: Front Axle Actuator) und eine einem Lenkrad zuordenbare Rückmeldungseinheit auch als HWA (Englisch: Hand Wheel Actuator) bezeichnet. In der Zusammenschau von Brems- und Lenksystem kann somit wieder wenigstens ein Steuergerät weggelassen werden.
Zudem ist es möglich, dass eine Lenkbetätigungseinheit signaltechnisch sowohl mit dem ersten Steuergerät als auch mit dem zweiten Steuergerät gekoppelt ist. Insbesondere umfasst die Lenkbetätigungseinheit ein Lenkrad. Die Lenkbetätigungseinheit ist somit redundant mit den Steuergeräten gekoppelt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn es sich um eine Steer-by-Wire-Lenkung handelt, wenn also keine mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad, d.h. Lenkbetätigungseinheit, und den zu lenkenden Rädern besteht. Es ergibt sich auch für die Kopplung der Lenkbetätigungseinheit eine hohe Zuverlässigkeit.
Auch kann wenigstens ein Fahrzustandssensor signaltechnisch sowohl mit dem ersten Steuergerät als auch mit dem zweiten Steuergerät gekoppelt sein. Das Bremssystem kann somit in Abhängigkeit von sensorisch erfassten Fahrzuständen betrieben werden. Insbesondere umfassen die Fahrzustandssensoren auch Sensoren, die eine Umgebung des Fahrzeugs erfassen. Das Bremssystem kann somit in einem teil-autonomen oder autonomen Betrieb des Fahrzeugs verwendet werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:

- 1 ein erfindungsgemäßes Bremssystem in einem schematischen Schaltdiagramm,
- 2 eine Variante des Bremssystems aus 1 in einer vereinfachten Darstellung, und
- 3 eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Bremssystems, die speziell für eine Verwendung in autonom oder teil-autonom betreibbaren Fahrzeugen ausgebildet ist.

1 zeigt ein Bremssystem 10 für ein Fahrzeug mit insgesamt vier bremsbaren Rädern.
Das Bremssystem 10 umfasst daher insgesamt vier Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d, die jeweils einem der nicht näher dargestellten Räder des Fahrzeugs zugeordnet sind.
Dabei ist die Bremsaktuatoreinheit 12a einem vorderen linken Rad zugeordnet. Die Bremsaktuatoreinheit 12b ist einem vorderen rechten Rad zugeordnet. Die Bremsaktuatoreinheit 12c ist einem hinteren linken Rad zugeordnet und die Bremsaktuatoreinheit 12d einem hinteren rechten Rad.
Die Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d sind identisch aufgebaut.
Jede der Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d umfasst dabei einen elektromechanischen Bremsaktuator 14a, 14b, 14c, 14d, der einen nicht näher dargestellten Elektromotor mit einem Spindeltrieb umfasst.
Durch Betätigen des Elektromotors kann somit ein mit dem Spindeltrieb gekoppelter Bremsbelag an eine zugeordnete Bremsscheibe 16a, 16b, 16c, 16d angelegt werden und so eine Bremswirkung hervorrufen.
Ferner ist jede der Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d mit einer eigenen Steuereinheit 18a, 18b, 18c, 18d ausgestattet, die insbesondere der Steuerung des jeweils zugeordneten elektromechanischen Bremsaktuators 14a, 14b, 14c, 14d dient.
Darüber hinaus weist jede der Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d einen Positionssensor 20a, 20b, 20c, 20d auf, mittels dem insbesondere eine Position des elektromechanischen Bremsaktuators 14a, 14b, 14c, 14d erfassbar ist.
Ferner ist in jeder der Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d ein Drehzahlsensor 22a, 22b, 22c, 22d vorgesehen, mittels dem eine Drehzahl des der jeweiligen Bremsaktuatoreinheit 12a, 12b, 12c, 12d zugeordneten Rads erfasst werden kann.
Die Positionssensoren 20a, 20b, 20c, 20d und die Drehzahlsensoren 22a, 22b, 22c, 22d sind jeweils signaltechnisch mit ihrer zugeordneten Steuereinheit 18a, 18b, 18c, 18d verbunden.
Das Bremssystem 10 weist darüber hinaus ein erstes elektronisches Steuergerät 24 und ein zweites elektronisches Steuergerät 26 auf.
Dabei sind in der dargestellten Ausführungsform das erste elektronische Steuergerät 24 und das zweite elektronische Steuergerät 26 mit einem gewissen Abstand voneinander am Fahrzeug positioniert. Genauer gesagt, ist das Steuergerät 24 in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet und das Steuergerät 26 in einem hinteren Bereich, was aber nicht einschränkend zu verstehen ist.
Ferner ist benachbart zum ersten Steuergerät 24 ein erstes Gateway 28 vorgesehen und benachbart zum zweiten Steuergerät 26 ein zweites Gateway 30.
Dabei ist die Steuereinheit 18a über eine Signalleitung 32 mit dem ersten Gateway 28 gekoppelt. Das erste Gateway 28 wiederum ist mit dem ersten Steuergerät 24 signaltechnisch verbunden. Darüber hinaus erstreckt sich vom ersten Gateway 28 eine Signalleitung 34 zum zweiten Steuergerät 26.
Die Steuereinheit 18a und damit die Bremsaktuatoreinheit 12a sind somit über eigene Signalleitungen 32, 34 sowohl mit dem ersten Steuergerät 24 als auch mit dem zweiten Steuergerät 26 signaltechnisch verbunden.
Die Bremsaktuatoreinheit 12a kann daher mittels des ersten Steuergeräts 24 und mittels des zweiten Steuergeräts 26 betätigt werden.
Die Steuereinheit 18b ist über eine Signalleitung 36 mit dem ersten Gateway 28 gekoppelt, das wiederum mit dem ersten Steuergerät 24 verbunden ist.
Darüber hinaus ist das erste Gateway 28 über eine Signalleitung 38 mit dem zweiten Steuergerät 26 signaltechnisch verbunden.
Es sind also auch die Steuereinheit 18b und damit die Bremsaktuatoreinheit 12b über eigene Signalleitungen 36, 38 sowohl mit dem ersten Steuergerät 24 als auch mit dem zweiten Steuergerät 26 signaltechnisch verbunden.
Die Bremsaktuatoreinheit 12b kann folglich mittels des ersten Steuergeräts 24 und mittels des zweiten Steuergeräts 26 betätigt werden.
Entsprechendes gilt für die Bremsaktuatoreinheiten 12c und 12d an der Hinterachse.
Die Steuereinheit 18c ist über eine Signalleitung 40 mit dem zweiten Gateway 30 verbunden. Das zweite Gateway 30 wiederum ist mit dem zweiten Steuergerät 26 gekoppelt. Zusätzlich ist das zweite Gateway 30 über eine Signalleitung 42 mit dem ersten Steuergerät 24 signaltechnisch verbunden.
Folglich sind die Steuereinheit 18c und damit die Bremsaktuatoreinheit 12c über eigene Signalleitungen 40, 42 sowohl mit dem ersten Steuergerät 24 als auch mit dem zweiten Steuergerät 26 signaltechnisch verbunden.
Die Bremsaktuatoreinheit 12c kann aus diesem Grund mittels des ersten Steuergeräts 24 und mittels des zweiten Steuergeräts 26 betätigt werden.
Darüber hinaus ist die Steuereinheit 18d über eine Signalleitung 44 mit dem zweiten Gateway 30 verbunden. Das zweite Gateway 30 ist, wie bereits erläutert, mit dem zweiten Steuergerät 26 verbunden.
Außerdem ist das zweite Gateway 30 über eine Signalleitung 46 mit dem ersten Steuergerät 24 verbunden.
Somit sind auch die Steuereinheit 18d und damit die Bremsaktuatoreinheit 12d über eigene Signalleitungen 44, 46 sowohl mit dem ersten Steuergerät 24 als auch mit dem zweiten Steuergerät 26 signaltechnisch verbunden.
Die Bremsaktuatoreinheit 12d kann also mittels des ersten Steuergeräts 24 und mittels des zweiten Steuergeräts 26 betätigt werden.
Das Bremssystem 10 umfasst ferner eine Bremsbetätigungseinheit 48.
Die Bremsbetätigungseinheit 48 weist ein Bremspedal 50 auf, das von einem Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden kann und das mit einer Simulatoreinheit 52 zusammenwirkt. Die Simulatoreinheit 52 dient dabei dem Erzeugen einer Rückstellkraft am Bremspedal 50.
Darüber hinaus sind innerhalb der Bremsbetätigungseinheit 48 insgesamt zwei Pedalwegsensoren 54, 56 und insgesamt zwei Pedalkraftsensoren 58,60 vorgesehen.
Dabei sind die Pedalwegsensoren 54, 56 dazu ausgebildet, jeweils einen Betätigungsweg des Bremspedals 50 zu erfassen.
Mittels der Pedalkraftsensoren 58, 60 kann jeweils eine Betätigungskraft am Bremspedal 50 detektiert werden.
Die Bremsbetätigungseinheit 48 ist über eine Signalleitung 62 mit dem ersten Steuergerät 24 signaltechnisch verbunden und über eine Signalleitung 64 mit dem zweiten Steuergerät 26.
Sowohl im ersten Steuergerät 24 als auch im zweiten Steuergerät 26 kann also ein von der Bremsbetätigungseinheit 48 generiertes Signal, das insbesondere einen Fahrerwunsch repräsentiert, berücksichtigt werden.
Das Bremssystem 10 umfasst auch einen Feststellbremsenschalter 66, der über eine Signalleitung 68 mit dem ersten Steuergerät 24 gekoppelt ist und über eine Signalleitung 70 mit dem zweiten Steuergerät 26.
Das erste Steuergerät 24 ist zudem über eine Signalleitung 72 mit weiteren Steuereinrichtungen des Fahrzeugs koppelbar. Insbesondere werden über die Signalleitung 72 dem ersten Steuergerät 24 Sensorwerte zum Fahrzustand kommuniziert. Diese betreffen z. B. Kennwerte der Fahrdynamik wie eine Gierrate.
In gleicher Weise ist das zweite Steuergerät 26 über eine Signalleitung 74 mit weiteren Steuereinrichtungen des Fahrzeugs koppelbar. Insbesondere werden über die Signalleitung 74 dem zweiten Steuergerät 26 Sensorwerte zum Fahrzustand kommuniziert, die dieselben sein können, die bereits im Zusammenhang mit dem ersten Steuergerät 24 erwähnt wurden.
Zur Energieversorgung des Bremssystems 10 sind zwei voneinander unabhängige Energieversorgungseinheiten vorgesehen.
Dabei wird eine Energieversorgung mittels einer ersten Energieversorgungseinheit 76 mit strichpunktierten Pfeilen symbolisiert.
Eine Energieversorgung mittels einer zweiten Energieversorgungseinheit 78 wird mittels gestrichelter Pfeile symbolisiert.
In der Ausführungsform gemäß 1 sind zudem ein erster Energieversorgungsschalter 80 und ein zweiter Energieversorgungsschalter 82 vorgesehen.
Beide Energieversorgungsschalter 80, 82 sind eingangsseitig sowohl mit der ersten Energieversorgungseinheit 76 als auch mit der zweiten Energieversorgungseinheit 78 verbunden.
Ausgangsseitig sind das erste Steuergerät 24, das erste Gateway 28, die Bremsaktuatoreinheit 12a und die Bremsaktuatoreinheit 12b mit dem ersten Energieversorgungsschalter 80 verbunden.
Dabei verbindet der erste Energieversorgungsschalter 80 in einer ersten Schaltstellung das erste Steuergerät 24, das erste Gateway 28 und die Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b mit der ersten Energieversorgungseinheit 76 und in einer zweiten Schaltstellung mit der zweiten Energieversorgungseinheit 78.
Am zweiten Energieversorgungsschalter 82 sind ausgangsseitig das zweite Steuergerät 26, das zweite Gateway 30, die Bremsaktuatoreinheit 12c und die Bremsaktuatoreinheit 12d angeschlossen.
Dabei verbindet der zweite Energieversorgungsschalter 82 in einer ersten Schaltstellung das zweite Steuergerät 26, das zweite Gateway 30 und die Bremsaktuatoreinheiten 12c, 12d mit der ersten Energieversorgungseinheit 76 und in einer zweiten Schaltstellung mit der zweiten Energieversorgungseinheit 78.
Die Bremsbetätigungseinheit 48 ist sowohl mit der ersten Energieversorgungseinheit 76 als auch mit der zweiten Energieversorgungseinheit 78 gekoppelt.
Das erste Steuergerät 24 ist in der dargestellten Ausführungsform nicht nur zum Betätigen der Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d ausgebildet, sondern ist auch über eine Signalleitung 84 mit einer Lenkaktuatoreinheit 86 gekoppelt.
Ebenfalls ist das zweite Steuergerät 26 über eine Signalleitung 88 mit der Lenkaktuatoreinheit 86 gekoppelt.
Die Lenkaktuatoreinheit 86 kann somit mittels des ersten Steuergeräts 24 und/oder mittels des zweiten Steuergeräts 26 betätigt werden.
Dabei handelt es sich in der dargestellten Ausführungsform bei der Lenkaktuatoreinheit 86 um eine einer Vorderachse zuordenbare Lenkantriebseinheit.
Alternativ handelt es sich bei der Lenkaktuatoreinheit 86 um eine einem Lenkrad zuordenbare Rückmeldungseinheit.
Das erste Steuergerät 24 ist darüber hinaus über eine Signalleitung 90 mit einer Lenkbetätigungseinheit 92 gekoppelt, die insbesondere ein Lenkrad 93 umfasst.
Ebenfalls ist die Lenkbetätigungseinheit 92 über eine Signalleitung 94 mit dem zweiten Steuergerät 26 gekoppelt.
Die Lenkaktuatoreinheit 86 und die Lenkbetätigungseinheit 92 sind beide redundant mit beiden Energieversorgungseinheiten 76, 78 verbunden.
Das in 1 abgebildete Bremssystem 10 ist folglich ein kombiniertes Lenk- und Bremssystem. Ebenfalls kann es als Lenksystem bezeichnet werden, sofern die entsprechenden Komponenten vorhanden sind.
In einem Normalbetrieb, d.h. in einer Betriebssituation, in der keinerlei Defekt oder Funktionsstörung vorliegt, werden die Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d und die Lenkaktuatoreinheit 86 mittels des ersten Steuergeräts 24 und/oder des zweiten Steuergeräts 26 betätigt.
Dabei können von der Bremsbetätigungseinheit 48 und/oder von der Lenkbetätigungseinheit 92 generierte Signale, insbesondere das Lenken und das Bremsen betreffende Fahrerwünsche, berücksichtigt werden, sofern dies für den aktuellen Fahrbetrieb des zugeordneten Fahrzeugs notwendig ist.
Gleichzeitig können die Steuergeräte 24, 26 über die Signalleitungen 72, 74 Kennwerte und Parameter von anderen Steuereinheiten des Fahrzeugs sowie von Fahrzustandssensor erfasste Sensorwerte erhalten und diese bei der Betätigung der Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d sowie der Lenkaktuatoreinheit 86 berücksichtigen.
Auf Basis dieses Normalbetriebs sind verschiedene Ausfallszenarien denkbar.
Beispielsweise kann eines der Steuergeräte 24, 26 ausfallen.
In diesem Fall können jedoch mittels des jeweils anderen Steuergeräts 24, 26 alle Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d sowie die Lenkaktuatoreinheit 86 betätigt werden. Das Bremssystem 10 ist also weiterhin in vollem Umfang funktionstüchtig. Das betrifft sowohl die Bremsfunktion als auch die Lenkfunktion.
Auch für den Fall, dass eine der Energieversorgungseinheiten 76, 78 ausfällt, ist das Bremssystem 10 weiterhin voll funktionsfähig, da es dann von der jeweils anderen Energieversorgungseinheit 76, 78 mit Energie versorgt wird. Gleiches gilt für die Lenkaktuatoreinheit 86.
Für den Fall, dass eine der Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d ausfällt, stehen diese offensichtlich nicht mehr zum Hervorrufen einer Bremswirkung zur Verfügung. Das Bremssystem 10 arbeitet in einem solchen Fall mit den verbleibenden drei funktionstüchtigen Bremsaktuatoreinheiten12a, 12b, 12c, 12d und kann auf diese Weise eine Bremsleistung in Höhe von ungefähr 70 % gegenüber dem Normalbetrieb bereitstellen.
Dasselbe gilt, wenn eine der Signalleitungen 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 ausfällt.
Für den Fall, dass die Lenkaktuatoreinheit 86 oder eine der zugehörigen Signalleitungen 84, 88 ausfällt, kann das Fahrzeug durch selektive Bremseingriffe mittels der Bremsaktuatoreinheiten12a, 12b, 12c, 12d gelenkt werden. Es kann also auch in diesem Fall eine Lenkfunktion bereitgestellt werden.
2 zeigt eine Variante des Bremssystems 10. Dabei wird im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zur Ausführungsform aus 1 eingegangen.
Die Signalleitungen 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 sind nun zu einem Bussystem zusammengefasst, das insgesamt mit 96 bezeichnet wird.
Darüber hinaus sind nun die Energieversorgungsschalter 80, 82 nicht mehr vorhanden.
In diesem Zusammenhang ist das erste Steuergerät 24 lediglich mit der ersten Energieversorgungseinheit 76 und das zweite Steuergerät 26 lediglich mit der zweiten Energieversorgungseinheit 78 gekoppelt.
Die Bremsaktuatoreinheiten12a, 12b, 12c, 12d sind nun in zwei Teilmengen untergliedert, wobei eine erste Teilmenge, die die Bremsaktuatoreinheiten 12a und 12d umfasst, lediglich mit der ersten Energieversorgungseinheit 76 gekoppelt ist.
Eine zweite Teilmenge, die die Bremsaktuatoreinheiten 12b und 12c umfasst, ist lediglich mit der zweiten Energieversorgungseinheit 78 gekoppelt.
Somit stehen beim Ausfall einer der Energieversorgungseinheiten 76, 78 nur noch zwei der Bremsaktuatoreinheiten 12a, 12b, 12c, 12d und eines der Steuergeräte 24, 26 zur Verfügung.
Im Übrigen kann auf die Erläuterungen zur Variante aus 1 verwiesen werden.
Sowohl die Variante aus 1 als auch die Variante aus 2 umfasst eine Bremsbetätigungseinheit 48 und eine Lenkbetätigungseinheit 92. Das ist jedoch optional.
Für den Fall, dass weder eine Bremsbetätigungseinheit 48 noch eine Lenkbetätigungseinheit 92 vorgesehen ist, kann das Bremssystem 10 ausschließlich in Kombination mit einem autonomen oder teil-autonomen Fahrbetrieb eines zugeordneten Fahrzeugs verwendet werden.
Eine Variante des Bremssystems 10 aus 2, die ohne Bremsbetätigungseinheit 48 und ohne Lenkbetätigungseinheit 92 auskommt, ist in 3 dargestellt.
Alle Ausführungsbeispiele wurden vorstehend als Bremssysteme 10 erläutert, die als kombinierte Brems- und Lenksysteme ausgeführt sind. Dabei sind jedoch die das Lenksystem betreffenden Komponenten, insbesondere die Lenkaktuatoreinheit 86 und die Lenkbetätigungseinheit 92, als optional anzusehen. Das Bremssystem 10 kann also auch als reines Bremssystem ausgeführt sein.

Claims

Bremssystem (10) für ein Fahrzeug mit wenigstens vier bremsbaren Rädern, umfassend wenigstens vier Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d), die jeweils einem der Räder des Fahrzeugs zuordenbar sind, und ein erstes elektronisches Steuergerät (24), gekennzeichnet durch ein zweites elektronisches Steuergerät (26), wobei jede Bremsaktuatoreinheit (12a, 12b, 12c, 12d) über eine eigene Signalleitung (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) verfügt, über die die jeweilige Bremsaktuatoreinheit (12a, 12b, 12c, 12d) mit dem ersten Steuergerät (24) und dem zweiten Steuergerät (26) signaltechnisch verbunden ist, sodass jede der Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) sowohl mittels des ersten Steuergeräts (24) als auch mittels des zweiten Steuergeräts (26) betätigbar ist.
Bremssystem (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Energieversorgungseinheit (76) und eine zweite Energieversorgungseinheit (78), wobei die Energieversorgungseinheiten (76, 78) unabhängig voneinander sind.
Bremssystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Teilmenge der Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) zur Energieversorgung mit der ersten Energieversorgungseinheit (76) gekoppelt ist und eine zweite Teilmenge der Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) zur Energieversorgung mit der zweiten Energieversorgungseinheit (78) gekoppelt ist, insbesondere wobei die erste Teilmenge und die zweite Teilmenge schnittmengenfrei sind.
Bremssystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) zur Energieversorgung wahlweise mit der ersten Energieversorgungseinheit (76) und mit der zweiten Energieversorgungseinheit (78) koppelbar ist.
Bremssystem (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (24) und/oder das zweite Steuergerät (26) zur Energieversorgung wahlweise mit der ersten Energieversorgungseinheit (76) und mit der zweiten Energieversorgungseinheit (78) koppelbar ist.
Bremssystem (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (24) zur Energieversorgung mit einem ersten Energieversorgungsschalter (80) gekoppelt ist, wobei der erste Energieversorgungsschalter (80) in einer ersten Schaltstellung das erste Steuergerät (24) mit der ersten Energieversorgungseinheit (76) verbindet und in einer zweiten Schaltstellung das erste Steuergerät (24) mit der zweiten Energieversorgungseinheit (78) verbindet und/oder das zweite Steuergerät (26) zur Energieversorgung mit einem zweiten Energieversorgungsschalter (82) gekoppelt ist, wobei der zweite Energieversorgungsschalter (82) in einer ersten Schaltstellung das zweite Steuergerät (26) mit der ersten Energieversorgungseinheit (76) verbindet und in einer zweiten Schaltstellung das zweite Steuergerät (26) mit der zweiten Energieversorgungseinheit (78) verbindet und/oder jede der Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) zur Energieversorgung mit einem ersten Energieversorgungsschalter (80) oder einem zweiten Energieversorgungsschalter (82) gekoppelt ist, wobei der erste Energieversorgungsschalter (80) in einer ersten Schaltstellung die jeweilige Bremsaktuatoreinheit (12a, 12b, 12c, 12d) mit der ersten Energieversorgungseinheit (76) verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die jeweilige Bremsaktuatoreinheit (12a, 12b, 12c, 12d) mit der zweiten Energieversorgungseinheit (78) verbindet und wobei der zweite Energieversorgungsschalter (82) in einer ersten Schaltstellung die jeweilige Bremsaktuatoreinheit (12a, 12b, 12c, 12d) mit der ersten Energieversorgungseinheit (76) verbindet und in einer zweiten Schaltstellung die jeweilige Bremsaktuatoreinheit (12a, 12b, 12c, 12d) mit der zweiten Energieversorgungseinheit (78) verbindet.
Bremssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) einen elektromechanischen Bremsaktuator (14a, 14b, 14c, 14d) umfasst.
Bremssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremsbetätigungseinheit (48) vorgesehen ist, die signaltechnisch sowohl mit dem ersten Steuergerät (24) als auch mit dem zweiten Steuergerät (26) gekoppelt ist, insbesondere wobei die Bremsbetätigungseinheit (48) ein Bremspedal (50) umfasst.
Bremssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (24) und das zweite Steuergerät (26) über wenigstens ein Gateway (28, 30) mit den Signalleitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) der Bremsaktuatoreinheiten (12a, 12b, 12c, 12d) gekoppelt sind.
Bremssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (24) und das zweite Steuergerät (26) benachbart oder voneinander beabstandet angeordnet sind.
Bremssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Signalleitungen (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) eine Busleitung ist.
Bremssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuergerät (24) und/oder das zweite Steuergerät (26) signaltechnisch mit einer Lenkaktuatoreinheit (86) koppelbar oder gekoppelt sind bzw. ist, sodass die Lenkaktuatoreinheit (86) mittels des ersten Steuergeräts (24) und/oder mittels des zweiten Steuergeräts (26) betätigbar ist.
Bremssystem (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkaktuatoreinheit (86) eine einer Vorderachse zuordenbare Lenkantriebseinheit oder eine einem Lenkrad zuordenbare Rückmeldungseinheit ist.
Bremssystem (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lenkbetätigungseinheit (92) signaltechnisch sowohl mit dem ersten Steuergerät (24) als auch mit dem zweiten Steuergerät (26) gekoppelt ist, insbesondere wobei die Lenkbetätigungseinheit (92) ein Lenkrad umfasst.
Bremssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Fahrzustandssensor signaltechnisch sowohl mit dem ersten Steuergerät (24) als auch mit dem zweiten Steuergerät (26) gekoppelt ist.