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Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiges Bremssystem ist beispielhaft in der
DE 10 2007 021 286 A1 beschrieben. Das Bremssystem weist dabei elektromechanische Radbremsen und wenigstens eine Energieversorgung für die elektromechanischen Radbremsen auf, wobei die Energieversorgung dazu ausgebildet ist, eine elektrische Ausgangsleistung bereitzustellen. Die von der Energieversorgung bereitgestellte Ausgangsleistung ist in solchen Bremssystemen üblicherweise nach einem festen Muster auf die elektromechanischen Radbremsen aufgeteilt, sodass jede Radbremse ein definiertes Kontingent der Ausgangsleistung als maximale Leistungsaufnahme abrufen kann. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass den Radbremsen einer Vorderachse des Fahrzeugs ein größerer Teil der verfügbaren Ausgangsleistung als maximale Leistungsaufnahme zugeordnet ist als den Radbremsen der Hinterachse. Dies kann unter anderem darin begründet sein, dass die Radbremsen der Vorderachse häufig größer dimensioniert sind als die Radbremsen der Hinterachse und meist einen Großteil einer aufzubringenden Verzögerungsleistung bereitstellen müssen.
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Eine solche starre Limitierung der Leistungsaufnahme der Radbremsen kann jedoch in bestimmten Situationen, wie beispielsweise einem teilweisen Ausfall der Energieversorgung oder eine Fehlfunktion einer oder mehrerer Radbremsen nachteilig sein, da nicht adäquat auf die neue Betriebssituation des Bremssystems reagiert werden kann.
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Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bremssystem anzugeben, das flexibler auf Fehlfunktionen oder veränderte Betriebssituationen des Bremssystems reagieren kann.
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Diese Aufgabe wird mit dem Bremssystem nach Anspruch 1 gelöst.
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Bei einem elektromechanischen Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bremssystem elektromechanische Radbremsen und wenigstens eine Energieversorgung für die elektromechanischen Radbremsen aufweist, wobei die Energieversorgung dazu ausgebildet ist, eine elektrische Ausgangsleistung bereitzustellen und wobei den Radbremsen in einer Normalbetriebsart jeweils ein definierter Anteil der elektrischen Ausgangsleistung als maximale Leistungsaufnahme zugeordnet ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Bremssystem eine Leistungssteuereinheit aufweist, und dass die Leistungssteuereinheit dazu ausgebildet ist, die Aufteilung der elektrischen Ausgangsleistung der Energieversorgung auf die jeweiligen maximalen Leistungsaufnahmen der Radbremsen situationsabhängig zu verändern.
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Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, die sonst starre Verteilung der verfügbaren elektrischen Leistung auf die einzelnen Radbremsen situationsabhängig aufzuweichen und beispielsweise einzelnen Radbremsen ein größeres Kontingent der verfügbaren Ausgangsleistung der Energieversorgung zur Verfügung zu stellen. So kann beispielsweise die Ansprechdynamik derjenigen elektromechanischen Radbremsen, denen eine höhere Leistungsaufnahme gewährt wird, verbessert werden. Effektiv wird dabei den Radbremsen jeweils eine Obergrenze für die elektrische Leistungsaufnahme zugewiesen, wobei die Summer der zugewiesenen maximalen Leistungsaufnahmen über alle Radbremsen bei gleichbleibender elektrischer Ausgangsleistung der Energieversorgung stets der Ausgangsleistung der Energieversorgung entspricht.
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Dabei wird die Verteilung der verfügbaren elektrischen Ausgangsleistung der Energieversorgung auf die Radbremsen durch eine separate Leistungssteuereinheit verwaltet. Eine solche Leistungssteuereinheit kann beispielsweise in einer zentralen Steuereinheit des Bremssystems implementiert werden. Es ist jedoch auch möglich, die Leistungssteuereinheit als eigenständige elektronische Baugruppe in dem Bremssystem vorzusehen.
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Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass bei Ausfall der Leistungssteuereinheit die Aufteilung der elektrischen Leistung auf die Radbremsen gemäß der Normalbetriebsart gewählt wird. Ferner kann in diesem Fall vorgesehen sein, dass die elektromechanischen Radbremsen und insbesondere deren Radsteuereinheiten untereinander entsprechende maximale Leistungsaufnahmen kommunizieren und umsetzen.
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Bei einer elektromechanischen Radbremse handelt es sich dabei um eine Radbremse mit wenigstens einem elektromechanischen Aktuator, wobei der dazu ausgebildet ist, eine elektrische Leistung in eine Kraft umzusetzen, die wiederum auf die Reibpartner einer Radbremse so einwirkt, dass sich eine Reibkraft zwischen den Reibpartnern einstellt, die die Rotation eines mit einer entsprechenden Radbremse verbundenen Rades verzögert. Insbesondere kann ein solcher elektromechanischer Aktuator einen elektromotorischen Antrieb aufweisen, dem ein Getriebe nachgeschaltet ist, dass eine Rotation einer Antriebswelle des elektromotorischen Antriebs in einer Translationsbewegung übersetzt. Diese Translationsbewegung wird dabei durch eine entsprechende Mechanik auf wenigstens einen der Reibpartner der Radbremse übertragen.
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Insbesondere kann es sich bei den elektromechanischen Radbremsen um elektromechanische Trommelbremsen oder elektromechanische Scheibenbremsen handeln.
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Bei der Energieversorgung handelt es sich bevorzugt um ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs. Die maximale Leistungsaufnahme der Radbremsen kann dabei entweder durch eine direkte Limitierung der Leistung selbst erfolgen oder bei fester Betriebsspannung des Bordnetzes durch eine Limitierung der Stromaufnahme.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass das Bremssystem wenigstens zwei Energieversorgungen, insbesondere in Form von zwei unabhängigen Bordnetzen aufweist, wobei eine erste der Energieversorgungen mit einer ersten Teilmenge der Radbremsen verbunden ist und wobei eine zweite der Energieversorgungen mit einer von der ersten Teilmenge disjunkten zweiten Teilmenge der Radbremsen verbunden ist. Dabei kann insbesondere eine diagonale Aufteilung der Radbremsen vorgesehen sein, sodass beispielsweise eine vordere rechte Radbremse und eine hintere linke Radbremse mit einer ersten Energieversorgung verbunden sind, während eine vordere linke Radbremse und eine hintere rechte Radbremse mit einer zweiten Energieversorgung verbunden sind. Ferner kann die Energieversorgung der Radbremsen auch achsweise erfolgen, sodass die Radbremse der Vorderachse des Fahrzeugs mit einer ersten Energieversorgung verbunden sind und die Radbremsen der Hinterachse mit einer zweiten Energieversorgung verbunden sind.
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Bei einer solchen Aufteilung der Radbremsen auf zwei oder mehr Energieversorgungen ist nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen, dass das Bremssystem eine Leistungssteuereinheit je Energieversorgung aufweist, wobei eine erste der Leistungssteuereinheiten dazu ausgebildet ist, die Aufteilung der elektrischen Ausgangsleistung der ersten Energieversorgung auf die jeweiligen maximalen Leistungsaufnahmen der Radbremsen der ersten Teilmenge situationsabhängig zu verändern, und wobei eine zweite der Leistungssteuereinheiten dazu ausgebildet ist, die Aufteilung der elektrischen Ausgangsleistung der zweiten Energieversorgung auf die jeweiligen maximalen Leistungsaufnahmen der Radbremsen der zweiten Teilmenge situationsabhängig zu verändern.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass bei Umsetzung einer Bremsanforderung durch eine Teilmenge der Radbremsen die Leistungssteuereinheit dazu ausgebildet ist, die einer nicht zur Umsetzung der Bremsanforderung genutzten Radbremse zugeordnete maximale Leistungsaufnahme auf die zur Umsetzung der Bremsanforderung genutzten Radbremsen aufzuteilen. Soll beispielsweise eine Bremsanforderung lediglich durch die Radbremsen der Vorderachse des Fahrzeugs umgesetzt werden, kann vorgesehen sein, dass die maximale Leistungsaufnahme der Radbremsen der Hinterachse auf Null reduziert wird, wodurch den Radbremsen der Vorderachse eine höhere Leistungsaufnahme und mithin eine verbesserte Ansprechdynamik ermöglicht wird. Ferner kann ein solches Vorgehen auch angewendet werden, wenn einzelne Radbremsen beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion der Radbremse nicht zur Durchführung eines Bremsvorgangs eingesetzt werden können. Die hierdurch frei werdende elektrische Leistung, die eigentlich der defekten Radbremse zugeordnet war, kann dann auf die weiteren Radbremsen aufgeteilt werden, wodurch der Ausfall der Radbremse teilweise kompensiert werden kann.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass die Aufteilung der elektrischen Ausgangsleistung auf die Radbremsen durch die Leistungssteuereinheit von einer durch das Bremssystem umgesetzten Fahrfunktion und/oder von einem Fahrzustand des Fahrzeugs abhängt. Bei einer Fahrfunktion kann es sich beispielsweise um eine Bergabfahrhilfe handeln, die einen Fahrzeugführer dabei unterstützt, das Fahrzeug kontrolliert eine Steigung hinab zu fahren. Dabei kann beispielsweise die Verzögerung des Fahrzeugs wechselweise über die Radbremsen der Hinterachse und der Vorderachse bereitgestellt werden, sodass stets die Radbremsen einer Achse die Möglichkeit haben, abzukühlen. Dies kann insbesondere bei langen Bergabfahrten notwendig werden, bei denen in den Radbremsen eine starke Wärmeentwicklung vorherrschen kann. Bei einem Fahrzustand kann es sich beispielsweise um eine starke Verzögerung des Fahrzeugs handeln. Dabei kann es sinnvoll sein, den Radbremsen der Vorderachse eine höhere maximale Leistungsaufnahme zuzuweisen, sodass die Radbremsen der Vorderachse mit einer höheren Dynamik die anliegenden Bremskräfte variieren können. Dies kann insbesondere bei der Durchführung einer Antiblockierregelung die Regelgeschwindigkeit und mithin die Leistung des Bremssystems verbessern.
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Die Verteilung der verfügbaren elektrischen Leistung auf die Radbremsen kann dabei auch berücksichtigen, welche Radbremsen im Rahmen einer Vorausplanung eines Bremsmanövers wie eingesetzt werden sollen. So kann frühzeitig die Verteilung der elektrischen Leistung angepasst werden, sodass das geplante Bremsmanöver durchgeführt werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Aufteilung der elektrischen Ausgangsleistung auf die Radbremsen durch die Leistungssteuereinheit von einem Betriebszustand der Radbremsen und/oder einem Betriebszustand der Energieversorgung abhängt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass Radbremsen mit einer hohen Temperatur eine geringere maximale Leistungsaufnahme zugewiesen wird, sodass ein Überhitzen dieser Radbremsen vermieden wird. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass ein Ladezustand oder eine Temperatur der Energieversorgung, insbesondere einer Batterie bei der Zuweisung der maximalen Leistungsaufnahme für die Radbremsen berücksichtigt wird. Auch kann bei der Zuweisung der maximalen Leistungsaufnahmen berücksichtigt werden, ob weitere mit der Energieversorgung verbundene Verbraucher einen Teil der verfügbaren Ausgangsleistung der Energieversorgung benötigen, sodass gegebenenfalls die Leistungsaufnahme der Radbremsen reduziert werden muss.
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Wie zuvor bereits ausgeführt wurde, ist eine starre Verteilung der Ausgangsleistung der Ausgangsleistung auf die Radbremsen unter anderem dann problematisch, wenn die verfügbare Ausgangsleistung beispielsweise infolge einer Fehlfunktion der Energieversorgung unter einen Normalwert fällt. Vor diesem Hintergrund ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass bei einer Reduzierung der elektrischen Ausgangsleistung der Energieversorgung die Leistungssteuereinheit dazu ausgebildet ist, die den Radbremsen zugeordneten Anteile der elektrischen Ausgangsleistung selektiv zu reduzieren.
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Dabei ist nach einer weiteren Ausführungsform insbesondere vorgesehen, dass bei einer Reduzierung der elektrischen Ausgangsleistung der Energieversorgung die Leistungssteuereinheit dazu ausgebildet ist, nur die den Radbremsen einer Hinterachse des Fahrzeugs zugeordneten Anteile der elektrischen Ausgangsleistung zu reduzieren. So kann weiterhin gewährleistet werden, dass die Radbremsen der Vorderachse die erwartete Bremsleistung erbringen, sodass nur eine geringe Reduktion der Gesamtbremsleistung des Bremssystems infolge einer Reduzierung der elektrischen Ausgangsleistung der Energieversorgung erfolgt.
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Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen Leistungssteuereinheit zur gezielten, situationsabhängigen Verteilung der verfügbaren elektrischen Leistung ergibt sich ferner in Situationen, in denen durch die elektromechanischen Radbremsen unbeabsichtigt elektrische Energie erzeugt wird. Hierzu ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Leistungssteuereinheit dazu ausgebildet ist, eine in einer der Radbremsen erzeugte elektrische Leistung als zusätzliche Leistungsaufnahme einer weiteren Radbremse dem der weiteren Radbremse zugeordneten Anteil der elektrischen Ausgangsleistung hinzuzufügen.
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Eine solche unbeabsichtigte Erzeugung von Energie kann beispielsweise auftreten, wenn eine elektromechanische Radbremse ausgehend von einer anliegenden Spannkraft eine Fehlfunktion hat und die in der Radbremse gespeicherte Deformationsenergie sich entlädt. Dabei kann ein elektromechanischer Aktuator der Radbremse durch die freiwerdende Deformationsenergie passiv verschoben werden, wodurch die Antriebswelle des elektromotorischen Antriebs des Aktuators ein Stück weit rotiert. Dabei wirkt der elektromotorische Antrieb als Generator und kann Energie in das Bordnetz zurückspeisen. Die so erzeugte Energie kann jedoch durch die Leistungssteuereinheit direkt an eine andere Radbremse vermittelt werden, sodass keine Rückspeisung in die Energieversorgung erfolgt.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1 näher erläutert.
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Die 1 zeigt dabei ein beispielhaftes Bremssystem 100. Das Bremssystem 100 weist zwei getrennte Bordnetze 102 und 104 als erste Energieversorgung 102 und zweite Energieversorgung 104 auf. Dabei ist in dem ersten Bordnetz 102 eine erste Leistungssteuereinheit 106 und in dem zweiten Bordnetz 104 eine zweite Leistungssteuereinheit 108 angeordnet. Das Bremssystem 100 weist ferner vier elektromechanische Radbremsen auf. Die Radbremsen teilen sich dabei auf in eine vordere linke Radbremse 110, eine vordere rechte Radbremse 112, eine hintere linke Radbremse 114 und eine hintere rechte Radbremse 116. Dabei sind die vordere linke Radbremse 110 und die hintere rechte Radbremse 116 ausschließlich mit der ersten Energieversorgung 104 verbunden, während die vordere rechte Radbremse 112 und die hintere linke Radbremse 114 ausschließlich mit der zweiten Energieversorgung 106 verbunden sind. Es handelt sich also bei dem beispielhaften Bremssystem 100 um ein System mit einer diagonalen Bremskreisaufteilung. Neben der dargestellten diagonalen Bremskreis Aufteilung ist die Erfindung jedoch auch auf jede andere Bremskreisaufteilung anwendbar.
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Die Energieversorgung 102 und die Energieversorgung 104 sind jeweils dazu ausgebildet, eine definierte elektrische Ausgangsleistung zum Betrieb der jeweils mit den Energieversorgungen 102 und 104 verbundenen Radbremsen 110, 112, 114 und 116 bereitzustellen. Diese elektrische Ausgangsleistung ist im Normalbetrieb des Bremssystems 100 zu definierten Teilen so auf die jeweils mit den Energieversorgungen 102 und 104 verbundenen Radbremsen 110, 112, 114 und 116 aufgeteilt, dass den Radbremsen 110, 112, 114 und 116 jeweils eine maximale elektrische Leistungsaufnahme zugewiesen ist, die die Radbremsen 110, 112, 114 und 116 im Rahmen einer Ansteuerung beispielsweise infolge einer Bremsanforderung ausschöpfen können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die erste Energieversorgung 102 eine maximale elektrische Leistung von 500 W bereitstellen kann, wobei der vorderen linken Radbremse 110 eine maximale Leistungsaufnahme von 300 W zugewiesen wird, während der hinteren rechten Radbremse 116 eine maximale Leistungsaufnahme von 200 W zugewiesen wird. Neben einer direkten Limitierung der Leistungsaufnahme kann jedoch auch vorgesehen sein, dass bei feststehender Spannung des Bordnetzes ein maximaler Betriebsstrom der Radbremsen festgelegt ist.
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Die Leistungssteuereinheiten 106 und 108 sind dabei dazu ausgebildet, situationsabhängig die zuvor beschriebene Verteilung der elektrischen Ausgangsleistung der Energieversorgungen 102 und 104 auf die Radbremsen 110, 112, 114 und 116 zu verändern. Exemplarisch an der ersten Energieversorgung 102 und der mit der ersten Energieversorgung 102 verbundenen Radbremsen 110 und 116 werden im folgenden verschiedene Szenarien beschrieben, in denen eine Veränderung der Verteilung der elektrischen Ausgangsleistung der Energieversorgung 102 erfolgen kann.
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Bei einem ersten Szenario kann die Verteilung der elektrischen Ausgangsleistung auf die Radbremsen 110 und 116 beispielsweise geändert werden, wenn als bevorstehendes Fahrmanöver eine starke Verzögerung des Fahrzeugs vorgesehen ist. In diesem Fall ist davon auszugehen, dass ein Großteil der Bremslast durch die Radbremse auf der Vorderachse des Fahrzeugs also die Radbremse 110 geleistet werden muss. Gleichzeitig ist davon auszugehen, dass im Rahmen der Verzögerung ein Antiblockiersystem zum Einsatz kommen wird, dessen Leistungsfähigkeit unter anderem durch eine schnelle Reaktionsfähigkeit der Radbremse 110 verbessert wird. Für diesen Fall kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die maximale Leistungsaufnahme der Radbremse 110 durch die Leistungssteuereinheit 106 erhöht wird, während die Maximalleistungsaufnahme Radbremse 116 in gleichem Maße durch die Leistungssteuereinheit 106 gesenkt wird. Auf diese Weise kann die Radbremse 110 mit einer höheren Dynamik arbeiten, was die Bremsleistung des Bremssystems 100 des Fahrzeugs effektiv verbessert.
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Ein weiteres Szenario kann beispielsweise der Ausfall einer der Radbremsen 110 oder 116 sein, beispielsweise aufgrund eines technischen Defekts, oder aufgrund einer Betriebstemperatur der Radbremse 110 oder 116 die oberhalb einer kritischen Betriebstemperatur liegt. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass durch die Leistungssteuereinheit 106 derjenigen Radbremse 110 oder 116, welche nicht von dem Defekt bzw. der erhöhten Betriebstemperatur betroffen ist, eine höhere maximale Leistungsaufnahme gewährt wird, sodass die verfügbare elektrische Ausgangsleistung der Energieversorgung 102 optimal genutzt wird.
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Ferner kann auch vorgesehen sein, dass bei einem Leistungsabfall der Energieversorgung 102 die maximalen Leistungsaufnahmen der Radbremsen 110 und 116 gezielt verändert werden. So kann Beispielsweise vorgesehen sein, dass durch die Leistungssteuereinheit 106 lediglich die maximale Leistungsaufnahme der Radbremse 116, also der Radbremse auf der Hinterachse des Fahrzeugs, reduziert wird, sodass die Leistungsfähigkeit der Radbremse 110 nicht beeinflusst wird. Da üblicherweise ein Großteil der Bremsleistung durch die Radbremsen der Vorderachse des Fahrzeugs erbracht werden kann so die weiterhin verfügbare elektrische Ausgangsleistung optimal genutzt werden.
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Bei einem Ausfall der Leistungssteuereinheit 106 ist bevorzugt vorgesehen, dass die maximalen Leistungsaufnahmen für die Radbremsen 110 und 116 so festgelegt werden, wie sie im Normalbetrieb des Bremssystems 100 vorgesehen sind.
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In einem weiteren Szenario kann es vorkommen, dass durch die elektromechanischen Radbremsen 110 oder 116 unbeabsichtigt elektrische Energie erzeugt wird. Dies kann beispielsweise passieren, wenn bei anliegender Spannkraft in eine Radbremse die Steuerung der Radbremse unterbrochen wird, und sich die Radbremse ohne aktive Bestromung löst. In diesem Fall wird der in der Radbremse verwendete elektromechanische Aktuator passiv verschoben, wobei der in dem Aktuator verwendete Elektromotor als Generator wirkt. Die so erzeugte elektrische Energie kann dann durch die Leistungssteuereinheit 106 direkt an eine weitere Radbremse oder einen anderen Verbraucher vermittelt werden, sodass eine Rückspeisung der Energie in das Bordnetz vermieden wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007021286 A1 [0002]
