DE102021209799A1

DE102021209799A1 - Steuerungssystem für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug, Fahrzeug, Verfahren sowie Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102021209799A1
Application number: DE102021209799.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Wilke; Alexander TSCHIENE; Florian Gähle
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-09-06
Filing date: 2021-09-06
Publication date: 2023-03-09
Also published as: CN115774412A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem (10) für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug (1) aufweisend einen ersten Stellantrieb (21) zum elektromechanischen Erzeugen einer ersten Bremskraft an einem ersten Fahrzeugrad (1.1) des Fahrzeuges (1), einen zweiten Stellantrieb (22) zum elektromechanischen Erzeugen einer zweiten Bremskraft an einem zweiten Fahrzeugrad (1.2) des Fahrzeuges (1), eine erste Steuereinheit (11) für einen Betrieb des Steuerungssystems (10) in einem Normalbetriebsmodus (I), in welchem der erste Stellantrieb (21) und der zweite Stellantrieb (22) durch die erste Steuereinheit (11) angesteuert werden. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug , ein Verfahren (100), sowie ein Computerprogrammprodukt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug, ein Fahrzeug, ein Verfahren zur elektromechanischen Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug sowie ein Computerprogrammprodukt.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, ein Fahrzeug im Stillstand durch sog. Parkbremssteller zu sichern. Dabei wird eine Bremswirkung oft elektromechanisch aktiviert, indem ein Stellmotor zum Aufbringen einer Bremskraft aktiviert wird und beispielsweise einen Bremssattel an einer Bremsscheibe für ein Fahrzeugrad fixiert. Für eine Redundante Sicherung des Fahrzeuges wird häufig zusätzlich eine Getriebeparksperre vorgesehen. Diese verursacht jedoch zusätzliche Kosten und stellt ein zusätzliches Gewicht dar.
Aus der WO 2018 073 038 A1 ist es daher beispielsweise bekannt, zwei Steuereinheiten vorzusehen, die zur Schaffung einer Redundanz jeweils einen Parkbremssteller ansteuern. Dadurch kann bei Ausfall einer der Steuereinheiten noch immer eines der Räder durch die andere Steuereinheit blockiert werden.
Insbesondere beim Parken an hohen Steigungen und/oder widrigen Bedingungen, beispielsweise an einer Steigung von 18% und regennasser Fahrbahn, kann ein Fahrzeug jedoch bei Blockierung nur eines Fahrzeugrades an der Steigung abrutschen. Dies kann beispielsweise einen Benutzer erschrecken und eine manuelle Bremsung über das Bremspedal erfordern. Ferner ist eine solche manuelle Bremsung insbesondere bei autonomen Fahrzeugen eines hohen Automatisierungsgrades (z.B. Level 5), in welchen ein Eingriff eines Benutzers nicht vorgesehen ist, nicht möglich. Es ist daher wünschenswert, eine Redundanz für eine Blockade von zumindest zwei Fahrzeugrädern zu ermöglichen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, voranstehende, aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung eines Fahrzeug hinsichtlich einer Sicherheit des Fahrzeuges, vorzugsweise bei einem reduzierten Hardware-Einsatz, zu verbessern.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Steuerungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10, sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder dem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Steuerungssystem für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung, insbesondere für einen Parkvorgang, bei einem Fahrzeug vorgesehen. Das Steuerungssystem weist einen ersten Stellantrieb zum elektromechanischen Erzeugen einer ersten Bremskraft an einem ersten Fahrzeugrad des Fahrzeuges und einen zweiten Stellantrieb zum elektromechanischen Erzeugen einer zweiten Bremskraft an einem zweiten Fahrzeugrad des Fahrzeuges auf. Weiterhin umfasst das Steuerungssystem eine erste Steuereinheit für einen Betrieb des Steuerungssystems in einem Normalbetriebsmodus, in welchem der erste Stellantrieb und der zweite Stellantrieb durch die erste Steuereinheit angesteuert werden, und eine zur Ansteuerung des ersten Stellantriebs und des zweiten Stellantriebs ausgebildete, zweite Steuereinheit für einen Betrieb des Steuerungssystems in einem Notfallbetriebsmodus, in welchem zumindest einer der beiden Stellantriebe durch die zweite Steuereinheit angesteuert wird.
Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kraftfahrzeug, insbesondere in Form eines Elektrofahrzeuges, sein. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein Luftfahrzeug, wie z.B. eine Drohne oder ein anderes Fluggerät, mit einem Fahrwerk handelt. Vorzugsweise ist das Fahrzeug für einen autonomen Fahrbetrieb, insbesondere gemäß einem Automatisierungsgrad nach Level vier oder fünf, ausgebildet.
Der erste und zweite Stellantrieb können jeweils einen Elektromotor umfassen. Insbesondere können der erste und zweite Stellantrieb für eine Parksicherung des Fahrzeuges separat zu einer, vorzugsweise hydraulischen und/oder elektromechanischen, Bremseinheit einer Bremsanlage des Fahrzeuges ausgebildet sein. Der erste Stellantrieb kann zum Erzeugen der ersten Bremskraft mit einer ersten Radbremse der Bremsanlage des Fahrzeuges in Wirkverbindung stehen oder bringbar sein und der zweite Stellantrieb kann zum Erzeugen der zweiten Bremskraft mit einer zweiten Radbremse der Bremsanlage in Wirkverbindung stehen oder bringbar sein. Für die Aktivierung der Bremswirkung kann der erste und/oder zweite Stellantrieb eine jeweils zugeordnete Radbremse, insbesondere in Form einer Scheiben- und/oder Trommelbremse, verstellen. Beispielsweise kann durch die Stellantriebe jeweils ein Bremssattel einer Radbremse auf eine Bremsschreibe der Radbremse verstellt werden. Die Bremswirkung des Fahrzeuges kann aus der ersten und zweiten Bremskraft resultieren und insbesondere eine Fixierwirkung für das Fahrzeug umfassen.
Die erste und zweite Steuereinheit weisen vorzugsweise jeweils eine eigene Platine und/oder einen eigenen Prozessor, insbesondere in Form eines Mikroprozessors, auf. Die erste Steuereinheit kann als Master-Steuereinheit und die zweite Steuereinheit kann als Slave-Steuereinheit ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die erste und zweite Steuereinheit jeweils mit dem ersten und zweiten Stellantrieb durch eine Signalverbindung verbunden. Die Signalverbindung kann drahtlos ausgebildet sein oder über eine elektrische Leitung erfolgen. Es ist denkbar, dass die Ansteuerung des ersten und zweiten Stellantriebs durch die erste und zweite Steuereinheit über einen Fahrzeugbus erfolgt.
Der Normalbetriebsmodus und/oder der Notfallbetriebsmodus kann insbesondere einen Parkvorgang des Fahrzeuges umfassen. Somit kann eine Ansteuerung des ersten und zweiten Stellantriebes durch die erste und/oder zweite Steuereinheit erfolgen, wenn das Fahrzeug abgestellt und/oder geparkt werden soll. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass die Bremswirkung zur Unterstützung eines Berganfahrassistenten und/oder eines Notstopps des Fahrzeuges durch Betätigen einer Parktaste eingesetzt wird.
Im Notfallbetriebsmodus kann ein Defektzustand des Steuerungssystems vorliegen, in welchem der Normalbetriebsmodus gestört ist. Es kann vorgesehen sein, dass der erste und zweite Stellantrieb im Normalbetriebsmodus nur durch die erste Steuereinheit und/oder im Notfallbetriebsmodus nur durch die zweite Steuereinheit angesteuert werden. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass insbesondere die Ansteuerung im Notfallbetriebsmodus in Abhängigkeit von einem Defektzustand des Steuerungssystems erfolgt. Beispielsweise kann im Notfallbetriebsmodus eine synchronisierte Ansteuerung des ersten und zweiten Stellantriebs durch die erste und zweite Steuereinheit erfolgen, wenn die Signalverbindung der ersten Steuereinheit zum ersten oder zweiten Stellantrieb ausgefallen ist. Bei der synchronisierten Ansteuerung kann z.B. die erste Steuereinheit den ersten Stellantrieb ansteuern und die zweite Steuereinheit den zweiten Stellantrieb oder umgekehrt. Ferner ist es denkbar, dass eine Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Stellantriebs im Notfallbetriebsmodus durch die erste und zweite Steuereinheit gleichzeitig erfolgt. Dazu kann vorgesehen sein, dass die Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Stellantriebs durch die erste und/oder zweite Steuereinheit im Notfallbetriebsmodus priorisiert wird.
Somit können der erste und zweite Stellantrieb jeweils redundant angesteuert werden, wodurch auch im Notfallbetriebsmodus die erste und zweite Bremskraft durch die Stellantriebe aufgebracht werden können. Dadurch kann auch im Notfallbetriebsmodus ein Fixieren des ersten und zweiten Fahrzeugrades erfolgen, um das Fahrzeug beispielsweise an einer Steigung und/oder bei widrigen Wetterbedingungen sicher abzubremsen und/oder zu parken. Dadurch, dass der erste und zweite Stellantrieb jeweils durch die erste und die zweite Steuereinheit ansteuerbar sind, weist das Steuerungssystem diesbezüglich eine Fehlerresistenz auf. Dabei kann beispielsweise eine Getriebeparksperre des Fahrzeuges entfallen, wodurch Kosten und Bauraum reduziert werden können. Fällt die erste Steuereinheit oder eine Verbindung der ersten Steuereinheit zu zumindest einem der beiden Stellantriebe oder zu beiden Stellantrieben aus, kann das Steuerungssystem im Notfallbetriebsmodus betrieben werden, in welchem die zweite Steuereinheit die Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Stellantriebes übernimmt.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Steuerungssystem vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit jeweils durch zumindest eine separate erste Verbindungsleitung mit dem ersten Stellantrieb und jeweils durch zumindest eine separate zweite Verbindungsleitung mit dem zweiten Stellantrieb verbunden sind. Somit liegen zumindest zwei erste Verbindungsleitungen vor, die jeweils eine der Steuereinheiten mit dem ersten Stellantrieb verbinden, und zumindest zwei zweite Verbindungsleitungen, die jeweils eine der Steuereinheiten mit dem zweiten Stellantrieb verbinden. Bei den Verbindungsleitungen handelt es sich insbesondere um elektrische Verbindungsleitungen. Beispielsweise können die Verbindungsleitungen Leiterbahnen, Kabel und/oder dergleichen umfassen. Der erste und zweite Stellantrieb umfassen vorzugsweise jeweils zwei Verbindungsschnittstellen zum Anschluss der Verbindungsleitungen. Somit kann durch die Verbindungsleitungen eine verbesserte Ausfallsicherheit erreicht werden, indem auch für die Kommunikationswege eine Redundanz vorliegt. Ferner kann durch eine direkte Verbindung der Steuereinheiten mit den Stellantrieben eine hohe Kommunikationsgeschwindigkeit erreicht werden, wodurch ein Bremsverhalten, insbesondere in Hinblick auf eine Wahrnehmung durch einen Benutzer, verbessert sein kann.
Weiterhin kann bei einem erfindungsgemäßen Steuerungssystem vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass eine erste Spannungsquelle zur Stromversorgung der ersten Steuereinheit mit der ersten Steuereinheit verbunden ist und eine zweite Spannungsquelle zur Stromversorgung der zweiten Steuereinheit mit der zweiten Steuereinheit verbunden ist. Bei der ersten und zweiten Spannungsquelle kann es sich jeweils z.B. um eine Fahrzeugbatterie oder einen, vorzugsweise separaten, Batterieblock derselben Fahrzeugbatterie handeln. Dadurch kann die Redundanz hinsichtlich der Stromversorgung der ersten und zweiten Steuereinheit verbessert werden. Beispielsweise kann der Notfallbetriebsmodus bei einem Ausfall der ersten Spannungsquelle aktiviert werden.
Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Steuerungssystem vorgesehen sein, dass die zweite Steuereinheit ein Überwachungsmodul zum passiven und/oder aktiven Erfassen eines Defektzustandes der ersten Steuereinheit aufweist, vorzugsweise wobei die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit ein Umschaltmodul zum Umschalten vom Normalbetriebsmodus in den Notfallbetriebsmodus in Abhängigkeit von dem Erfassen des Defektzustandes aufweisen. Zum passiven Erfassen des Defektzustandes kann die zweite Steuereinheit zum Erhalt einer Information über den Defektzustand vom Fahrzeug und/oder von der ersten Steuereinheit ausgebildet sein. Es kann vorgesehen sein, dass die erste Steuereinheit zum Erkennen des Defektzustandes und/oder zum Aussenden eines Fehlersignals ausgebildet ist, um das passive Erfassen des Defektzustandes durch die zweite Steuereinheit zu ermöglichen. Zum aktiven Erfassen des Defektzustandes kann die zweite Steuereinheit zum Überwachen der ersten Steuereinheit und/oder des ersten und zweiten Stellantriebes ausgebildet sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass die erste und zweite Steuereinheit jeweils ein Umschaltmodul aufweisen, um das Umschalten vom Normalbetriebsmodus in den Notfallbetriebsmodus auszulösen. Beispielsweise kann die erste Steuereinheit beim Umschalten vom Normalbetriebsmodus in den Notfallbetriebsmodus ausgeschaltet werden und/oder die zweite Steuereinheit priorisiert werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin denkbar, dass die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit zum Erfassen des Defektzustandes und/oder zum Umschalten vom Normalbetriebsmodus in den Notfallbetriebsmodus eine, vorzugsweise direkte, Kommunikationsverbindung miteinander aufweisen. Die Kommunikationsverbindung kann z.B. einen Fahrzeug-BUS, eine direkte elektrische Verbindung und/oder eine CAN-Verbindung, vorzugsweise in Form einer privaten CAN-Verbindung, umfassen. Durch die Kommunikationsverbindung kann beispielsweise eine Synchronisation der ersten und zweiten Steuereinheit erfolgen. Wenn es sich bei der Kommunikationsverbindung um eine direkte Kommunikationsverbindung handelt, kann die Kommunikation zwischen der ersten und zweiten Steuereinheit unabhängig von weiteren Fahrzeugsystemen, insbesondere auf einem kurzem Kommunikationsweg, sichergestellt sein.
Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Steuerungssystem vorgesehen sein, dass die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit ein Geschwindigkeitsmodul zum Erkennen einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges aufweist, wobei ein Ansteuern des ersten Stellantriebs und des zweiten Stellantriebs durch das Geschwindigkeitsmodul verhindert ist, wenn die Geschwindigkeit außerhalb eines Parkgeschwindigkeitsbereiches ist. Der Parkgeschwindigkeitsbereich kann vorzugsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeit von kleiner oder gleich 15 km/h, besonders bevorzugt von kleiner oder gleich 5 km/h, umfassen. Durch das Geschwindigkeitsmodul kann somit sichergestellt werden, dass die Stellantriebe nicht irrtümlich bei einer hohen Geschwindigkeit des Fahrzeuges aktiviert werden. Dadurch kann eine Sicherheit des Fahrzeuges weiter erhöht werden.
Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Steuerungssystem vorgesehen sein, dass die erste Steuereinheit und/oder die zweite Steuereinheit in ein Bremsensteuergerät zum Ansteuern einer hydraulischen Bremsanlage des Fahrzeuges integriert ist. Dadurch kann ein einfacher Zugriff der ersten und/oder zweiten Steuereinheit auf Informationen der Bremsanlage ermöglicht sein. Beispielsweise kann das Bremsensteuergerät zum Erhalt von Messdaten zum Bestimmen der Geschwindigkeit des Fahrzeug ausgebildet sein. Dazu kann das Bremsensteuergerät beispielsweise mit einer Messeinheit zum Aufnehmen der Messdaten am ersten und/oder zweiten Fahrzeugrad verbunden sein. Das Bremsensteuergerät kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer Bremspedalstellung die Bremsanlage ansteuern. Ferner kann das Bremsensteuergerät beispielsweise zum Ausführen einer ABS-Funktion ausgebildet sein. Insbesondere können die erste und die zweite Steuereinheit gemeinsam in das Bremsensteuergerät integriert sein. Dabei können die erste und zweite Steuereinheit jeweils eine separate Leiterplatte aufweisen. Durch die räumliche Nähe der ersten und zweiten Steuereinheit zueinander, kann beispielsweise die Kommunikationsverbindung eine geringe Leitungslänge aufweisen.
Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Steuerungssystem vorgesehen sein, dass die erste und/oder die zweite Steuereinheit in ein Antriebssteuergerät zur Ansteuerung eines, vorzugsweise elektrischen, Traktionsantriebs des Fahrzeuges und/oder in einen Zentralrechner für das Fahrzeug integriert ist. Der Traktionsantrieb kann beispielsweise einen Elektromotor zum Vortrieb des Fahrzeuges und/oder ein Getriebe umfassen. Das Antriebssteuergerät kann beispielsweise in einen Antriebsstrang und/oder ein Gehäuse des Traktionsantriebes integriert sein. Es kann vorgesehen sein, dass das Antriebssteuergerät mit einem Zentralrechner des Fahrzeuges und/oder weiteren Steuergeräten des Fahrzeuges verbindbar ist. Insbesondere ist das Antriebssteuergerät dazu ausgebildet, den Elektromotor zu aktivieren, d.h. insbesondere zu starten und/oder dessen Leistung zu regeln. Ferner kann das Antriebssteuergerät zum Erhalt von Steuerbefehlen von einem Fahrpedal und/oder einem Fahrassistenzsystem des Fahrzeuges ausgestaltet sein. Darüber hinaus kann das Antriebssteuergerät zum Lade- und Energiemanagement, insbesondere von Hochvoltkomponenten, des Fahrzeuges ausgebildet sein. Durch die Integration in das Antriebssteuergerät, können Informationen, wie die Geschwindigkeit des Fahrzeuges unmittelbar vorliegen und/oder anhand einer Drehzahl und/oder Übersetzung ermittelt werden. Dadurch kann auch bei einem Ausfall der ersten Steuereinheit die Geschwindigkeitsinformation für die zweite Steuereinheit vorliegen, so dass beispielsweise auch im Notfallbetriebsmodus die Stellantriebe nur im Parkgeschwindigkeitsbereich aktiviert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug weist ein erstes Fahrzeugrad und ein zweites Fahrzeugrad auf. Ferner umfasst das Fahrzeug ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem.
Somit bringt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem beschrieben worden sind. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten und zweiten Fahrzeugrad um Vorderräder oder Hinterräder des Fahrzeuges. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass es sich bei dem ersten Fahrzeugrad um ein Vorderrad und bei dem zweiten Fahrzeugrad um ein Hinterrad oder umgekehrt handelt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur elektromechanischen Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug durch ein Steuerungssystem, insbesondere ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem, vorgesehen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

- Betreiben des Steuerungssystems in einem Normalbetriebsmodus, in welchem zumindest ein erster Stellantrieb zum elektromechanischen Erzeugen einer ersten Bremskraft an einem ersten Fahrzeugrad des Fahrzeuges und ein zweiter Stellantrieb zum elektromechanischen Erzeugen einer zweiten Bremskraft an einem zweiten Fahrzeugrad des Fahrzeuges durch eine erste Steuereinheit angesteuert werden,
- Erfassen eines Defektzustandes des Steuerungssystems, in welchem der Normalbetriebsmodus gestört ist,
- Umschalten des Betriebs des Steuerungssystems in einen Notfallbetriebsmodus, in welchem zumindest einer der beiden Stellantriebe durch eine zur Ansteuerung des ersten Stellantriebs und des zweiten Stellantriebs ausgebildeten, zweiten Steuereinheit angesteuert wird, in Abhängigkeit von dem Erfassen des Defektzustandes.

Somit bringt ein erfindungsgemäßes Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem und/oder ein erfindungsgemäßes Fahrzeug beschrieben worden sind. Nach dem Umschalten wird das Steuerungssystems insbesondere im Notfallbetriebsmodus betrieben. Das Erfassen des Defektzustandes kann vorteilhafterweise durch die erste und/oder die zweite Steuereinheit erfolgen. Das Umschalten des Betriebs des Steuerungssystems kann durch die erste und/oder zweite Steuereinheit initiiert und/oder durchgeführt werden. Beispielsweise kann die erste Steuereinheit als Master-Steuereinheit ausgebildet sein und im Normalbetriebsmodus alleinig zur Ansteuerung des ersten und zweiten Stellantriebs berechtigt sein. Ferner kann die zweite Steuereinheit als Slave-Steuereinheit ausgebildet sein und im Notfallbetriebsmodus die, vorzugsweise alleinige, Berechtigung zur Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Stellantriebs von der ersten Steuereinheit erhalten oder übernehmen.
Vorzugsweise kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass das Erfassen des Defektzustandes durch die zweite Steuereinheit aktiv erfolgt, indem die zweite Steuereinheit die erste Steuereinheit überwacht, und/oder dass das Erfassen des Defektzustandes passiv durch die zweite Steuereinheit erfolgt, indem die erste Steuereinheit ein Fehlersignal an die zweite Steuereinheit sendet. Die Überwachung der ersten Steuereinheit durch die zweite Steuereinheit kann beispielsweise durch ein Senden einer Abfrage und/oder eines Testsignals von der zweiten Steuereinheit an die erste Steuereinheit durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Computerprogrammprodukt vorgesehen. Das Computerprogrammprodukt umfasst Befehle, die bei einer Ausführung durch ein Steuerungssystem, insbesondere einer ersten und zweiten Steuereinheit des Steuerungssystems, das Steuerungssystem, insbesondere die erste und zweite Steuereinheit, veranlassen, ein erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen.
Somit bringt ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem, ein erfindungsgemäßes Fahrzeug und/oder ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben worden sind. Bei dem Verfahren kann es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren handeln. Das Computerprogrammprodukt kann als computerlesbarer Anweisungscode implementiert sein. Ferner kann das Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Speichermedium wie einer Datendisk, einem Wechsellaufwerk, einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicher, oder einem eingebauten Speicher/Prozessor abgespeichert sein. Ferner kann das Computerprogrammprodukt in einem Netzwerk wie beispielsweise dem Internet bereitstellbar oder bereitgestellt sein, von dem es bei Bedarf von einem Nutzer heruntergeladen werden kann. Das Computerprogrammprodukt kann sowohl mittels einer Software, als auch mittels einer oder mehrerer spezieller elektronischer Schaltungen, d.h. in Hardware oder in beliebig hybrider Form, d.h. mittels Software-Komponenten und Hardware-Komponenten, realisiert sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

1 ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung beim Betrieb in einem Normalbetriebsmodus,
2 das Steuerungssystem für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung beim Betrieb in einem Notfallbetriebsmodus,
3 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit dem Steuerungssystem in einem Ausführungsbeispiel einer Integration in das Fahrzeug,
4 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit dem Steuerungssystem in einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Integration in das Fahrzeug, und
5 ein erfindungsgemäßes Verfahren in schematischer Darstellung von Verfahrensschritten.

In der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden für die gleichen technischen Merkmale auch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuerungssystem 10 für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug 1, insbesondere für einen Parkvorgang des Fahrzeuges 1, im Betrieb des Steuerungssystems 10 in einem Normalbetriebsmodus I. Ein erfindungsgemäßes Verfahren 100 zur elektromechanischen Aktivierung der Bremswirkung durch das Steuerungssystem 10 ist in 5 in schematischer Darstellung von Verfahrensschritten gezeigt. Vorteilhafterweise kann das Verfahren 100 durch Befehle eines erfindungsgemäßen Computerprogrammproduktes durch das Steuerungssystem 10 ausgeführt werden.
Das Steuerungssystem 10 weist einen ersten Stellantrieb 21 zum elektromechanischen Erzeugen einer ersten Bremskraft an einem ersten Fahrzeugrad 1.1 des Fahrzeuges 1 und einen zweiten Stellantrieb 22 zum elektromechanischen Erzeugen einer zweiten Bremskraft an einem zweiten Fahrzeugrad 1.2 des Fahrzeuges 1 auf. Bei dem ersten Stellantrieb 21 und dem zweiten Stellantrieb 22 handelt es sich vorzugsweise um elektrische Aktoren, die zur Erzeugung der Bremskraft mit jeweils einer Radbremse 2.2 einer, vorzugsweise hydraulischen, Bremsanlage 2, insbesondere zum regulären Abbremsen des Fahrzeuges 1, wirken. Insbesondere kann es sich bei dem ersten Stellantrieb 21 und dem zweiten Stellantrieb 22 um Parkbremssteller für das Fahrzeug 1 handeln.
Weiterhin umfasst das Steuerungssystem 10 eine erste Steuereinheit 11 für einen Betrieb des Steuerungssystems 10 in dem Normalbetriebsmodus I und eine zweite Steuereinheit 12 für einen Betrieb des Steuerungssystems 10 in einem Notfallbetriebsmodus II. Erfolgt im Rahmen des Verfahrens 100 ein Betreiben 101 des Steuerungssystems 10 in dem Normalbetriebsmodus I, werden der erste Stellantrieb 21 und der zweite Stellantrieb 22 durch die erste Steuereinheit 11 angesteuert. Im Notfallbetriebsmodus II wird zumindest einer der beiden Stellantriebe 21, 22 durch die zweite Steuereinheit 12 angesteuert. Der Normalbetriebsmodus I ist in 1 und der Notfallbetriebsmodus II in 2 gezeigt. Vorzugsweise werden im Notfallbetriebsmodus II beide Stellantriebe 21, 22 durch die zweite Steuereinheit 12 angesteuert. Dabei erfolgt im Normalbetriebsmodus I eine Übertragung von Stellsignale 201 für die Stellmotoren von der ersten Steuereinheit 11 und im Notfallbetriebsmodus II von der zweiten Steuereinheit 12 an die beiden Stellantriebe 21, 22.
Damit die erste Steuereinheit 11 im Normalbetriebsmodus I und die zweite Steuereinheit 12 im Notfallbetriebsmodus II beide Stellantriebe 21, 22 ansteuern können, weisen die erste Steuereinheit 11 und die zweite Steuereinheit 12 jeweils zumindest eine separate erste Verbindungsleitung 23 zu dem ersten Stellantrieb 21 und jeweils zumindest eine separate zweite Verbindungsleitung 24 zu dem zweiten Stellantrieb 22 auf. Somit ist die erste Steuereinheit 11 durch eine erste Verbindungsleitung 23 mit dem ersten Stellantrieb 21 und durch eine zweite Verbindungsleitung 24 mit dem zweiten Stellantrieb 22 direkt verbunden. Die zweite Steuereinheit 12 ist durch eine erste Verbindungsleitung 23 mit dem ersten Stellantrieb 21 und durch eine zweite Verbindungsleitung 24 mit dem zweiten Stellantrieb 22 direkt verbunden. Dadurch kann die Bremswirkung für das erste Fahrzeugrad 1.1 und das zweite Fahrzeugrad 1.2 redundant erfolgen. Um einem Ausfall einer Stromversorgung vorzubeugen, umfasst das Steuerungssystem 10 eine erste Spannungsquelle 31, die zur Stromversorgung der ersten Steuereinheit 11 mit der ersten Steuereinheit 11 verbunden ist, und eine zweite Spannungsquelle 32, die zur Stromversorgung der zweiten Steuereinheit 12 mit der zweiten Steuereinheit 12 verbunden ist.
Ein Umschalten 103 des Betriebs des Steuerungssystems 10 in den Notfallbetriebsmodus II erfolgt in Abhängigkeit von einem Erfassen 102 des Defektzustandes 200, in welchem der Normalbetriebsmodus I gestört ist. Dazu weist die zweite Steuereinheit 12 ein Überwachungsmodul 12.2 zum passiven und/oder aktiven Erfassen 102 eines Defektzustandes 200 der ersten Steuereinheit 11 auf. Beispielsweise kann das Erfassen 102 des Defektzustandes 200 durch die zweite Steuereinheit 12 aktiv erfolgen, indem die zweite Steuereinheit 12 die erste Steuereinheit 11 überwacht. Zusätzlich oder alternativ kann das Erfassen 102 des Defektzustandes 200 ferner passiv durch die zweite Steuereinheit 12 erfolgen, indem die erste Steuereinheit 11 ein Fehlersignal an die zweite Steuereinheit 12 sendet. Dazu weisen die erste Steuereinheit 11 und die zweite Steuereinheit 12 eine Kommunikationsverbindung 13 miteinander auf. Die Kommunikationsverbindung 13 kann eine direkte, elektrische Verbindung, einen BUS des Fahrzeuges 1 und/oder eine CAN-Verbindung umfassen. Ferner umfassen die erste Steuereinheit 11 und die zweite Steuereinheit 12 ein Umschaltmodul 11.1, 12.1 zum Umschalten 103 vom Normalbetriebsmodus I in den Notfallbetriebsmodus II in Abhängigkeit von dem Erfassen 102 des Defektzustandes 200. Beispielsweise kann zum Umschalten 103 Normalbetriebsmodus I in den Notfallbetriebsmodus II eine Abstimmung der ersten Steuereinheit 11 mit der zweiten Steuereinheit 12 erfolgen. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass nur die zweite Steuereinheit 12 ein Umschaltmodul 12.1 aufweist, durch welches die zweite Steuereinheit 12 die Ansteuerung des ersten Stellantriebs 21 und des zweiten Stellantriebs 22 im Notfallbetriebsmodus II von der ersten Steuereinheit 11 übernehmen kann.
Für eine verbesserte Sicherheit des Fahrzeuges 1 können die erste Steuereinheit 11 und die zweite Steuereinheit 12 jeweils ein Geschwindigkeitsmodul 11.3, 12.3 zum Erkennen einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1 aufweisen. Das Ansteuern des ersten Stellantriebs 21 und des zweiten Stellantriebs 22 ist dabei durch das Geschwindigkeitsmodul 11.3 12.3 verhindert, wenn die Geschwindigkeit außerhalb eines Parkgeschwindigkeitsbereiches liegt, beispielsweise weniger oder gleich 15 km/h ist.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 mit dem Steuerungssystem 10 in einem Ausführungsbeispiel einer Integration in das Fahrzeug 1. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Steuereinheit 11 in ein Bremsensteuergerät 2.1 zum Ansteuern der, insbesondere hydraulischen, Bremsanlage 2 des Fahrzeuges 1 und die zweite Steuereinheit 12 in ein Antriebssteuergerät 3 zur Ansteuerung eines elektrischen Traktionsantriebs des Fahrzeuges 1 integriert ist. Durch die Integration in das Antriebssteuergerät 3 oder den Zentralrechner kann ein zusätzliches Steuergerät für die zweite Steuereinheit 12 entfallen. Das Bremsensteuergerät 2.1 und/oder das Antriebssteuergerät 3 können Teil des Steuerungssystems 10 sein. Alternativ kann die zweite Steuereinheit 12 beispielsweise in einen Zentralrechner des Fahrzeuges 1 integriert sein. Ferner ist es denkbar, dass die erste Steuereinheit 11 in das Antriebssteuergerät 3 oder den Zentralrechner integriert ist.
4 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 mit dem Steuerungssystem 10 in einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Integration in das Fahrzeug 1. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Steuereinheit 11 und die zweite Steuereinheit 12 in ein Bremsensteuergerät 2.1 zum Ansteuern einer, vorzugsweise hydraulischen, Bremsanlage 2 des Fahrzeuges 1 integriert sind. Dabei weisen die beiden Steuereinheiten 11, 12 voneinander getrennte Leiterplatten auf. Durch die Integration in das Bremsensteuergerät 2.1 kann die Kommunikationsverbindung 13 zwischen den beiden Steuereinheiten 11, 12 durch die räumliche Nähe eine hohe Kommunikationsgeschwindigkeit aufweisen.
Somit kann sowohl im Normalbetriebsmodus I, als auch im Notfallbetriebsmodus II ein Fixieren des ersten und zweiten Fahrzeugrades 1.2 erfolgen, um das Fahrzeug 1 beispielsweise an einer Steigung und/oder bei widrigen Wetterbedingungen sicher abzubremsen und/oder zu parken. Durch die erste Steuereinheit 11 und die zweite Steuereinheit 12 weist das Steuerungssystem 10 eine Fehlerresistenz gegenüber einem Ausfall einer der beiden Steuereinheiten 11, 12 und/oder einem Defekt bei der Ansteuerung des ersten Stellantriebs 21 und/oder des zweiten Stellantriebs 22 auf. Wenn die erste Steuereinheit 11 oder eine Verbindung der ersten Steuereinheit 11 zu zumindest einem der beiden Stellantriebe 21, 22 ausfällt, kann die zweite Steuereinheit 12 im Notfallbetriebsmodus II die Ansteuerung des ersten und/oder zweiten Stellantriebes 22 übernehmen.
Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
1.1: erstes Fahrzeugrad
1.2: zweites Fahrzeugrad
2: Bremsanlage
2.1: Bremsensteuergerät
2.2: Radbremse
3: Antriebssteuergerät
10: Steuerungssystem
11: erste Steuereinheit
11.1: Umschaltmodul von 11
11.3: Geschwindigkeitsmodul
12: zweite Steuereinheit
12.1: Umschaltmodul von 12
12.2: Überwachungsmodul
12.3: Geschwindigkeitsmodul
13: Kommunikationsverbindung
21: erster Stellantrieb
22: zweiter Stellantrieb
23: erste Verbindungsleitung
24: zweite Verbindungsleitung
31: erste Spannungsquelle
32: zweite Spannungsquelle
100: Verfahren
101: Betreiben von 10
102: Erfassen von 200
103: Umschalten des Betriebs von 10
200: Defektzustand
201: Stellsignal
I: Normalbetriebsmodus
II: Notfallbetriebsmodus

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2018073038 A1 [0003]

Claims

Steuerungssystem (10) für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug (1) aufweisend einen ersten Stellantrieb (21) zum elektromechanischen Erzeugen einer ersten Bremskraft an einem ersten Fahrzeugrad (1.1) des Fahrzeuges (1), einen zweiten Stellantrieb (22) zum elektromechanischen Erzeugen einer zweiten Bremskraft an einem zweiten Fahrzeugrad (1.2) des Fahrzeuges (1), eine erste Steuereinheit (11) für einen Betrieb des Steuerungssystems (10) in einem Normalbetriebsmodus (I), in welchem der erste Stellantrieb (21) und der zweite Stellantrieb (22) durch die erste Steuereinheit (11) angesteuert werden, und eine zur Ansteuerung des ersten Stellantriebs (21) und des zweiten Stellantriebs (22) ausgebildete, zweite Steuereinheit (12) für einen Betrieb des Steuerungssystems (10) in einem Notfallbetriebsmodus (II), in welchem zumindest einer der beiden Stellantriebe (21, 22) durch die zweite Steuereinheit (12) angesteuert wird.
Steuerungssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuereinheit (11) und die zweite Steuereinheit (12) jeweils durch zumindest eine separate erste Verbindungsleitung (23) mit dem ersten Stellantrieb (21) und jeweils durch zumindest eine separate zweite Verbindungsleitung (24) mit dem zweiten Stellantrieb (22) verbunden sind.
Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Spannungsquelle (31) zur Stromversorgung der ersten Steuereinheit (11) mit der ersten Steuereinheit (11) verbunden ist und eine zweite Spannungsquelle (32) zur Stromversorgung der zweiten Steuereinheit (12) mit der zweiten Steuereinheit (12) verbunden ist.
Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuereinheit (12) ein Überwachungsmodul (12.2) zum passiven und/oder aktiven Erfassen eines Defektzustandes (200) der ersten Steuereinheit (11) aufweist, wobei die erste Steuereinheit (11) und/oder die zweite Steuereinheit (12) ein Umschaltmodul (11.1, 12.1) zum Umschalten vom Normalbetriebsmodus (I) in den Notfallbetriebsmodus (II) in Abhängigkeit von dem Erfassen des Defektzustandes (200) aufweisen.
Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuereinheit (11) und die zweite Steuereinheit (12) zum Erfassen des Defektzustandes (200) und/oder zum Umschalten vom Normalbetriebsmodus (I) in den Notfallbetriebsmodus (II) eine Kommunikationsverbindung (13) miteinander aufweisen.
Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuereinheit (11) und/oder die zweite Steuereinheit (12) ein Geschwindigkeitsmodul (11.3, 12.3) zum Erkennen einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges (1) aufweist, wobei ein Ansteuern des ersten Stellantriebs (21) und des zweiten Stellantriebs (22) durch das Geschwindigkeitsmodul (11.3, 12.3) verhindert ist, wenn die Geschwindigkeit außerhalb eines Parkgeschwindigkeitsbereiches ist.
Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuereinheit (11) und/oder die zweite Steuereinheit (12) in ein Bremsensteuergerät (2.1) zum Ansteuern einer hydraulischen Bremsanlage (2) des Fahrzeuges (1) integriert ist.
Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuereinheit (12) in ein Antriebssteuergerät (3) zur Ansteuerung eines elektrischen Traktionsantriebs des Fahrzeuges (1) und/oder in einen Zentralrechner für das Fahrzeug (1) integriert ist.
Fahrzeug (1) aufweisend ein erstes Fahrzeugrad (1.1), ein zweites Fahrzeugrad (1.2), und ein Steuerungssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren (100) zur elektromechanischen Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug (1) durch ein Steuerungssystem (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend folgende Schritte: - Betreiben (101) des Steuerungssystems (10) in einem Normalbetriebsmodus (I), in welchem zumindest ein erster Stellantrieb (21) zum elektromechanischen Erzeugen einer ersten Bremskraft an einem ersten Fahrzeugrad (1.1) des Fahrzeuges (1) und ein zweiter Stellantrieb (22) zum elektromechanischen Erzeugen einer zweiten Bremskraft an einem zweiten Fahrzeugrad (1.2) des Fahrzeuges (1) durch eine erste Steuereinheit (11) angesteuert werden, - Erfassen (102) eines Defektzustandes (200) des Steuerungssystems (10), in welchem der Normalbetriebsmodus (I) gestört ist, - Umschalten (103) des Betriebs des Steuerungssystems (10) in einen Notfallbetriebsmodus (II), in welchem zumindest einer der beiden Stellantriebe (21, 22) durch eine zur Ansteuerung des ersten Stellantriebs (21) und des zweiten Stellantriebs (22) ausgebildeten, zweiten Steuereinheit (12) angesteuert wird, in Abhängigkeit von dem Erfassen (102) des Defektzustandes (200).
Verfahren (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen (102) des Defektzustandes (200) durch die zweite Steuereinheit (12) aktiv erfolgt, indem die zweite Steuereinheit (12) die erste Steuereinheit (11) überwacht, und/oder dass das Erfassen (102) des Defektzustandes (200) passiv durch die zweite Steuereinheit (12) erfolgt, indem die erste Steuereinheit (11) ein Fehlersignal an die zweite Steuereinheit (12) sendet.
Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei einer Ausführung durch ein Steuerungssystem (10) das Steuerungssystem (10) veranlassen, ein Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 10 oder 11 auszuführen.