DE102022132229A1 - Braking system for a vehicle, in particular commercial vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem (1) für ein Fahrzeug (100), insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit mehreren elektromechanischen Bremsen (5) zum Abbremsen des Fahrzeugs (100), welches dazu eingerichtet ist, die elektromechanischen Bremsen (5) derart zu steuern, dass Zuspannvorgänge zum Ausüben einer Parkbremsfunktion (BP), einer Betriebsbremsfunktion (BB) sowie einer Notbremsfunktion (BN) durch das System gewährleistet sind. Es wird vorgeschlagen, dass das Bremssystem (1) ein dediziertes elektrisches Energiespeichersubsystem (9) für das Bremssystem (1) aufweist, das dazu eingerichtet ist, an ein Bordnetz (200) des Fahrzeugs (100) angeschlossen zu werden, und das dazu eingerichtet ist, eine Reserve-Ladung (qR) für wenigstens einen letzten Zuspannvorgang zum Ausüben der Notbremsfunktion (BN) im Bremssystem (1) zu speichern.The invention relates to a braking system (1) for a vehicle (100), in particular for a commercial vehicle, with a plurality of electromechanical brakes (5) for braking the vehicle (100), which is designed to control the electromechanical brakes (5) in such a way that application processes for exercising a parking brake function (BP), a service brake function (BB) and an emergency brake function (BN) are ensured by the system. It is proposed that the braking system (1) has a dedicated electrical energy storage subsystem (9) for the braking system (1), which is designed to be connected to an on-board network (200) of the vehicle (100) and which is designed to store a reserve charge (qR) for at least one last application process for exercising the emergency brake function (BN) in the braking system (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit mehreren elektromechanischen Bremsen zum Abbremsen des Fahrzeugs, welches dazu eingerichtet ist, die elektromechanischen Bremsen derart zu steuern, dass Zuspannvorgänge zum Ausüben einer Parkbremsfunktion, einer Betriebsbremsfunktion sowie einer Notbremsfunktion durch das System durchgeführt werden.The present invention relates to a braking system for a vehicle, in particular for a commercial vehicle, with a plurality of electromechanical brakes for braking the vehicle, which is designed to control the electromechanical brakes in such a way that application processes for exercising a parking brake function, a service brake function and an emergency brake function are carried out by the system.
Bremssysteme, die wie vorstehend beschrieben ausgebildet sind, sind allgemein bekannt. Im Falle einer Notbetätigung einer Bremsanlage wird die gespannte Feder innerhalb eines Federspeichers eines Bremszylinders entlastet, sodass diese durch ihre räumliche Ausdehnung Druck auf die Schließmechanik einer Bremse ausübt und die Bremse hierdurch gespannt und arretiert wird. Durch diese Notbetätigung (im Folgenden: Notbremsfunktion) wird somit ein Sicherungssystem innerhalb von Fahrzeugen integriert.Braking systems designed as described above are generally known. In the event of an emergency actuation of a braking system, the tensioned spring within a spring accumulator of a brake cylinder is relieved so that its spatial expansion exerts pressure on the locking mechanism of a brake and the brake is thereby tensioned and locked. This emergency actuation (hereinafter: emergency braking function) thus integrates a safety system within vehicles.
Die innerhalb der Federspeicher für die Notbremsfunktion gespannten Federn stehen jedoch unter hohen Drücken. Hieraus folgt, dass der Einbau und die Wartung solcher Federspeicher eine Gefahr, für die den Einbau oder die Wartung durchführende Person darstellt. Entsprechende, mitunter kostenintensive Sicherungsmaßnahmen müssen vorgenommen werden.However, the springs tensioned within the spring accumulators for the emergency braking function are under high pressure. This means that the installation and maintenance of such spring accumulators poses a risk to the person carrying out the installation or maintenance. Appropriate, sometimes costly, safety measures must be taken.
Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung nimmt die Bedeutung und Verwendung von elektromechanischen Bremsen in Nutzfahrzeugen zu. Der Vorteil von elektromechanischen Bremsen besteht darin, dass diese nicht pneumatisch, sondern elektrisch betätigt werden, was gegenüber pneumatischen Systemen unter anderem installationstechnische Vorteile haben kann.As electrification increases, the importance and use of electromechanical brakes in commercial vehicles is increasing. The advantage of electromechanical brakes is that they are not pneumatically but electrically operated, which can have installation-related advantages over pneumatic systems, among other things.
Voraussetzung für die Nutzung von elektromechanischen Bremsen ist es, stets ausreichend Ladungs-Energie für deren Betätigung vorzuhalten. Ein Zusammenbruch der hierfür genutzten Stromversorgung stellt ein potenzielles Risiko für den Betrieb dieser Bremsen dar. Zusätzlich zur Ladungsmenge bzw. Energie, die zwingend vorgehalten werden muss, ist es auch Voraussetzung, dass die in dem Moment geforderte Leistung durch die Energiespeicher bereitgestellt werden kann. Eine Batterie, die „leer“ erscheint, ist dies in der Regel nicht, die Spannung ist mitunter nur so weit gesunken, dass die Batterie nicht mehr genügend Leistung abgeben kann.The prerequisite for using electromechanical brakes is that there is always enough charge energy available to operate them. A breakdown of the power supply used for this represents a potential risk to the operation of these brakes. In addition to the amount of charge or energy that must be kept available, it is also a prerequisite that the power required at that moment can be provided by the energy storage device. A battery that appears "empty" is usually not, the voltage has sometimes just dropped so far that the battery can no longer provide enough power.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, für ein Bremssystem der eingangs bezeichneten Art eine verbesserte Sicherheitsarchitektur bereitzustellen, welches den vorstehend beschriebenen Nachteil möglichst weitgehend überwindet. Insbesondere lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bremssystem anzugeben, dass unabhängig von dem Zustand des Bordnetzes eine Aufrechterhaltung der wichtigsten Bremsfunktionen ermöglicht, insbesondere wenigstens der Notbremsfunktion.The invention was based on the object of providing an improved safety architecture for a braking system of the type described at the outset, which overcomes the disadvantage described above as far as possible. In particular, the invention was based on the object of specifying a braking system that enables the most important braking functions to be maintained, in particular at least the emergency braking function, regardless of the state of the on-board network.
Die Erfindung schlägt bei einem Bremssystem der eingangs beschriebenen Art vor, dass das Bremssystem ein dediziertes elektrisches Energiespeichersubsystem für das Bremssystem aufweist, das dazu eingerichtet ist, an ein Bordnetz des Fahrzeugs angeschlossen zu werden, und das dazu eingerichtet ist, eine Reserve-Ladung für wenigstens einen letzten Zuspannvorgang zum Ausüben der Notbremsfunktion im Bremssystem zu speichern.In a braking system of the type described above, the invention proposes that the braking system has a dedicated electrical energy storage subsystem for the braking system, which is designed to be connected to an on-board network of the vehicle and which is designed to store a reserve charge for at least one last application process for exercising the emergency braking function in the braking system.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die notwendige Energie, die für das Zuspannen und das Arretieren der Bremsen zwecks Ausführung einer Notbremsfunktion benötigt wird, in elektrischer Form gespeichert werden kann. Hierzu wird vorgeschlagen, ein separates Energiespeichersubsystem im Fahrzeug zu integrieren, damit unabhängig von der Primärbatterie bzw. dem Bordnetz des Fahrzeugs in den Momenten einer Notbremsung ausreichend Energie für diese verfügbar ist. Da diese Energie, zur Gewährleistung einer Notbremsfunktion, permanent in dem Energiespeichersubsystem verfügbar sein muss, wird diese vor- und nachstehend als Reserve-Ladung bezeichnet.The invention is based on the finding that the energy required to apply and lock the brakes in order to carry out an emergency braking function can be stored in electrical form. To this end, it is proposed to integrate a separate energy storage subsystem in the vehicle so that sufficient energy is available for emergency braking, independent of the primary battery or the vehicle's electrical system. Since this energy must be permanently available in the energy storage subsystem to ensure an emergency braking function, it is referred to above and below as reserve charge.
Ladung soll hier als Synonym für Energie verstanden werden, da eine vorhandene Ladung, sprich die Trennung von positiven und negativen Ladungsträgern, zur Verrichtung von Arbeit genutzt werden kann. Unter dem Begriff der Reserve-Ladung ist somit eine vorbestimmte Energiemenge, die bei einer vorbestimmten Leistung zum Zuspannen und Arretieren der Bremsen von den Energiespeichern abgegeben werden kann, zu verstehen. Da wie eingangs auf Seite 2, Absatz 2 bereits dargestellt, das bloße Vorhalten einer Ladungsmenge noch nicht sicherstellt, dass diese auch bei einer ausreichenden Leistung abgegebenen werden kann, versteht die Erfindung unter dem Begriff der Reserve-Ladung die Verknüpfung von Ladungsmenge und Leistungsfähigkeit. Durch die Integration eines Energiespeicher-Subsystems in das Bremssystem werden ein oder mehrere Energiespeicher bereitgestellt, die auch dann noch die Reserve-Ladung bereitstellen können, wenn im Bordnetz, d.h. auf Seiten der Primärspannungsversorgung des Nutzfahrzeugs, Probleme mit der Energieversorgung auftreten, beispielsweise Fehlerfälle wie etwa Kurzschlüsse. Das Nutzfahrzeug allgemein und das Bremssystem speziell werden hierdurch robuster gegen elektrische Störfälle.Charge should be understood here as a synonym for energy, since an existing charge, i.e. the separation of positive and negative charge carriers, can be used to perform work. The term reserve charge is therefore to be understood as a predetermined amount of energy that can be released from the energy storage devices at a predetermined power to apply and lock the brakes. Since, as already explained at the beginning on page 2, paragraph 2, simply holding a charge does not ensure that it can also be released with sufficient power, the invention understands the term reserve charge to mean the link between charge quantity and performance. By integrating an energy storage subsystem into the braking system, one or more energy storage devices are provided that can still provide the reserve charge even if problems with the energy supply occur in the on-board network, i.e. on the side of the primary voltage supply of the commercial vehicle, for example faults such as short circuits. The commercial vehicle in general and the braking system in particular are thus more robust against electrical faults.
Sofern im Rahmen der Erfindung vorstehend und nachfolgend von Energiespeichern gesprochen wird, so sind hierunter jeweils elektrische Energiespeicher zu verstehen.Whenever energy storage devices are mentioned above and below within the scope of the invention, this is to be understood as electrical energy storage devices.
Die Erfindung wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das Energiespeichersubsystem einen oder mehrere elektrische Energiespeicher aufweist, welche jeweils partiell oder vollständig die Reserve-Ladung aufweisen. Eine Architektur mit einem singulären Energiespeicher weist Ressourcenvorteile auf und ist gut wartbar. Eine Architektur mit mehreren Energiespeichern weist Vorteile in der Flexibilität des strukturellen Aufbaus auf und ermöglicht es, bei Teilausfall eines oder einiger Energiespeicher in den noch intakten weiteren Energiespeichern zur Risikominimierung dennoch die Reserve-Ladung zur Verfügung stellen zu können.The invention is advantageously further developed in that the energy storage subsystem has one or more electrical energy storage devices, each of which partially or completely contains the reserve charge. An architecture with a single energy storage device has resource advantages and is easy to maintain. An architecture with multiple energy storage devices has advantages in the flexibility of the structural design and makes it possible to make the reserve charge available in the event of a partial failure of one or more energy storage devices in the other energy storage devices that are still intact in order to minimize risk.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist einer Vorderachse und/oder einer Hinterachse, weiter vorzugsweise jeder Achse, des Fahrzeugs wenigstens ein elektrischer Energiespeicher zugeordnet.In a preferred embodiment of the invention, at least one electrical energy storage device is assigned to a front axle and/or a rear axle, more preferably to each axle, of the vehicle.
Alternativ oder zusätzlich ist vorzugsweise mindestens einer, mehreren oder sämtlichen der elektromechanischen Bremsen ein (weiterer) elektrischer Energiespeicher zugeordnet und vorzugsweise jeweils in die elektromechanische Bremse integriert.Alternatively or additionally, a (further) electrical energy storage device is preferably assigned to at least one, several or all of the electromechanical brakes and is preferably integrated into the electromechanical brake.
Weiter vorzugsweise weist das Energiespeichersubsystem mindestens einen übergeordneten elektrischen Energiespeicher auf.Further preferably, the energy storage subsystem has at least one higher-level electrical energy storage device.
Folglich umfassen bevorzugte Ausführungsformen auch ein Energiespeichersubsystem mit mehreren Energiespeichern, nämlich n jeweils einer Achse zugeordneten Energiespeichern, und/oder m jeweils einer elektromechanischen Bremse zugeordneten Energiespeichern, und/oder p übergeordneten Energiespeichern, wobei n, m und p jeweils natürliche Zahlen sind.Consequently, preferred embodiments also comprise an energy storage subsystem with a plurality of energy storage devices, namely n energy storage devices each assigned to an axle, and/or m energy storage devices each assigned to an electromechanical brake, and/or p higher-level energy storage devices, where n, m and p are each natural numbers.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Energiespeichersubsystem dazu eingerichtet, zusätzlich zu der Reserve-Ladung zusätzliche elektrische Energie für die Betriebsbremsfunktion und/oder für andere Nebenverbraucher zur Verfügung zu stellen. Hierdurch könnte die Primärbatterie bzw. das Bordnetz des Fahrzeugs entlastet und die Abhängigkeit von einem oder wenigen zentralen Energiespeichern reduziert werden. In bevorzugten Ausführungsformen ist als Nebenverbraucher beispielsweise eine Lenkanlage gemäß „Regelung Nr. 79 der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UNECE) -Einheitliche Bedingungen für die Genehmigung der Fahrzeuge hinsichtlich der Lenkanlage“, veröffentlicht im Amtsblatt L318/1 am 14.12.2018, vorgesehen.In a preferred embodiment of the invention, the energy storage subsystem is designed to provide additional electrical energy for the service brake function and/or for other auxiliary consumers in addition to the reserve charge. This could relieve the load on the primary battery or the vehicle's electrical system and reduce the dependence on one or a few central energy storage units. In preferred embodiments, a steering system in accordance with "Regulation No. 79 of the Economic Commission for Europe of the United Nations (UNECE) - Uniform provisions for the approval of vehicles with regard to the steering system", published in the Official Journal L318/1 on December 14, 2018, is provided as an auxiliary consumer.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Bremssystem ein Bremssteuersubsystem auf, das ein übergeordnetes Steuermodul und für jede Achse des Fahrzeugs wenigstens eine Steuereinheit aufweist, und ist das Bremssteuersubsystem dazu eingerichtet, Signale zur Betätigung der elektromechanischen Bremsen an diese zu senden. Die Steuereinheiten sind hierbei jeweils funktional einer oder mehreren Achsen zugeordnet und gleichzeitig topologisch unabhängig; folglich müssen sie nicht auf einer der Achsen montiert sein.In a preferred embodiment of the invention, the braking system has a braking control subsystem which has a higher-level control module and at least one control unit for each axle of the vehicle, and the braking control subsystem is designed to send signals to the electromechanical brakes for actuating them. The control units are each functionally assigned to one or more axles and at the same time are topologically independent; consequently, they do not have to be mounted on one of the axles.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das übergeordnete Steuermodul dazu eingerichtet, die Parkbremsfunktion des Bremssystems auf ordnungsgemäße Funktion hin zu überwachen und im Fall eines kritischen Fehlers ein Notbetätigungssignal zu erzeugen. In einer Variante kann das Steuermodul auch als Schalter ausgebildet sein. Als übergeordnete Funktionseinheit ist das Steuermodul dazu vorgesehen, die Parkbremsfunktion und/oder die Notbremsfunktion zu steuern und/oder zu überwachen.In a preferred embodiment of the invention, the higher-level control module is designed to monitor the parking brake function of the braking system for proper functioning and to generate an emergency actuation signal in the event of a critical error. In one variant, the control module can also be designed as a switch. As a higher-level functional unit, the control module is intended to control and/or monitor the parking brake function and/or the emergency brake function.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Steuereinheit dazu eingerichtet, das Bremssystem auf ordnungsgemäße Funktion hin zu überwachen, sowie vorzugsweise im Fall eines kritischen Fehlers ein Notbetätigungssignal zu erzeugen. Im Normalfall ist die Steuereinheit darüberhinaus auch dazu eingerichtet, das Bremssystem an der zugehörigen Achse in seinem (fehlerfreien) Normalzustand zu steuern, insbesondere die Betriebsbremsfunktion des Bremssystems.In a preferred embodiment of the invention, the at least one control unit is designed to monitor the brake system for proper functioning and preferably to generate an emergency actuation signal in the event of a critical error. In normal cases, the control unit is also designed to control the brake system on the associated axle in its (error-free) normal state, in particular the service brake function of the brake system.
Das übergeordnete Steuermodul und/oder die Steuereinheiten sind vorzugsweise dazu eingerichtet, den Verbindungszustand der Komponenten des Bremssystems, und/oder verschiedene Betriebskenngrößen wie etwa die Kapazität und/oder elektrische Spannung zu überwachen, insbesondere unabhängig von anderen Systemen. Unter einem kritischen Fehler soll hier ein solcher Betriebszustand verstanden werden, der im Falle einer Nichtbeachtung ein letztes Zuspannen der elektromechanischen Bremsen nicht mehr sicherstellen könnte, beispielsweise durch zu wenig Ladung in den Energiespeichern oder durch beschädigte Leitungen.The higher-level control module and/or the control units are preferably designed to monitor the connection status of the components of the braking system and/or various operating parameters such as the capacity and/or electrical voltage, in particular independently of other systems. A critical error is understood here to be an operating status which, if ignored, could no longer ensure final application of the electromechanical brakes, for example due to insufficient charge in the energy storage devices or due to damaged cables.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das übergeordnete Steuermodul in ein Parkbrems-Steuergerät für die Parkbremsfunktion integriert, oder dazu eingerichtet, von extern angesteuert zu werden.In a preferred embodiment of the invention, the higher-level control module is integrated into a parking brake control unit for the parking brake function, or is designed to be controlled externally.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Bremssystem einen Sperrmechanismus auf, welcher eine Sperr- und eine Freigabestellung aufweist und dazu eingerichtet ist, die elektromechanischen Bremsen nach Erreichen einer angestrebten Spannkraft oder bei Unterschreiten einer kritischen Energiemenge im elektrischen Energiespeichersubsystem in der Sperrstellung zu halten. In der Sperrstellung ist der Bremsmechanismus innerhalb der elektromechanischen Bremsen blockiert, sodass die Bremsen nicht mehr gelöst werden können. In der Freigabestellung sind die Bremsen hingegen betätigbar, und die Nutzung der Betriebsbremsfunktion möglich.In a preferred embodiment of the invention, the braking system has a locking mechanism which has a locking position and a release position and is designed to hold the electromechanical brakes in the locking position after a desired clamping force has been reached or when a critical amount of energy in the electrical energy storage subsystem has fallen below. In the locking position, the braking mechanism within the electromechanical brakes is blocked so that the brakes can no longer be released. In the release position, however, the brakes can be actuated and the service brake function can be used.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die elektromechanischen Bremsen jeweils ein elektrisches Steuermodul, und eine Motorsteuereinheit auf.In a preferred embodiment of the invention, the electromechanical brakes each have an electrical control module and a motor control unit.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das jeweilige elektrische Steuermodul dazu eingerichtet, das Notbetätigungssignal zu empfangen, und die Motorsteuereinheit ist dazu eingerichtet, das (von dem jeweiligen elektrischen Steuermodul umgewandelte) Notbetätigungssignal mittels der Reserve-Ladung in eine mechanische Bewegung innerhalb der elektromechanischen Bremse umzusetzen, durch die eine auf das jeweilige Rad wirkende Spannkraft erzeugt wird.In a preferred embodiment of the invention, the respective electrical control module is configured to receive the emergency actuation signal, and the engine control unit is configured to convert the emergency actuation signal (converted by the respective electrical control module) by means of the reserve charge into a mechanical movement within the electromechanical brake, by means of which a clamping force acting on the respective wheel is generated.
Das elektrische Steuermodul der elektromechanischen Bremse ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Bremskraft der Bremse in Kommunikation mit dem übergeordneten Steuermodul und/oder den Steuereinheiten zu steuern.The electrical control module of the electromechanical brake is preferably designed to control the braking force of the brake in communication with the higher-level control module and/or the control units.
Die Motorsteuereinheit steuert den Motor der elektromechanischen Bremse, versorgt diesen also mit dreiphasigem Strom, steuert die Drehzahl und dergleichen. Die elektrische Steuereinheit der elektromechanischen Bremse kommuniziert mit Systemkomponenten außerhalb der elektromechanischen Bremse. Die Motorsteuereinheit und die elektrische Steuereinheit der elektromechanischen Bremse können baulich zusammengefasst sein.The motor control unit controls the motor of the electromechanical brake, i.e. supplies it with three-phase current, controls the speed, etc. The electrical control unit of the electromechanical brake communicates with system components outside the electromechanical brake. The motor control unit and the electrical control unit of the electromechanical brake can be structurally combined.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die elektrischen Steuermodule der elektromechanischen Bremsen dazu eingerichtet, bei Detektion eines kritischen Systemzustands die Notbremsfunktion auszuführen. Unter einem kritischen Systemzustand soll hier ein Zustand verstanden werden, in dem ein Ausfall des der elektromechanischem Bremse zugeordneten Energiespeichers oder des der jeweiligen Achse zugeordneten Energiespeichers, ein Ausfall des elektrischen Steuermoduls und/oder der Motorsteuereinheit einer elektromechanischen Bremse oder ein Radausfall droht oder eintritt. Die elektromechanischen Bremsen kommunizieren hierbei untereinander oder über das übergeordnete Steuermodul bzw. die Steuereinheiten des Bremssteuersubsystems.In a preferred embodiment of the invention, the electrical control modules of the electromechanical brakes are designed to carry out the emergency braking function when a critical system state is detected. A critical system state is understood here to mean a state in which a failure of the energy storage device assigned to the electromechanical brake or the energy storage device assigned to the respective axle, a failure of the electrical control module and/or the motor control unit of an electromechanical brake or a wheel failure is imminent or occurs. The electromechanical brakes communicate with each other or via the higher-level control module or the control units of the brake control subsystem.
Die vorstehend beschriebene Erfindung ist vorstehend in einem ersten Erfindungsaspekt beschrieben worden. Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem Bordnetz und einem mit dem Bordnetz verbundenen Bremssystem.The invention described above has been described above in a first aspect of the invention. In a further aspect, the invention relates to a vehicle, in particular a commercial vehicle, with an on-board electrical system and a braking system connected to the on-board electrical system.
Die Erfindung löst die eingangs bezeichnete Aufgabe bei einem solchen Fahrzeug, indem das Bremssystem nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausgebildet ist. Das Fahrzeug weist dabei insbesondere eine Bremssteuerung auf, welche ein oder mehrere Steuergeräte aufweist, welche als separate Steuergeräte ausgebildet oder hardware- oder softwaremäßig integriert sind. Die Bremssteuerung weist insbesondere ein Betriebsbrems- und ein Parkbrems-Steuergerät auf.The invention solves the problem described at the outset in such a vehicle in that the braking system is designed according to one of the preferred embodiments described above. The vehicle has in particular a braking control system which has one or more control units which are designed as separate control units or are integrated in terms of hardware or software. The braking control system has in particular a service brake control unit and a parking brake control unit.
In bevorzugten Ausführungsformen weist das Fahrzeug ein übergeordnetes Fahrzeug-Steuersystem auf, das signalleitend mit den Steuergeräten bzw. modulen verbunden und dazu eingerichtet ist, die Steuerbefehle zu senden, oder in welches die vorbezeichneten Steuergeräte bzw. -module integriert sind. Weiterhin können in bevorzugten Ausführungsformen Befehle zum Ausüben der Parkbremsfunktion, Betriebsbremsfunktion und/oder Notbremsfunktion von einem Fahrer oder einem (teil-)autonomen Fahrzeugsteuersystem, auch „virtual driver“ genannt, generiert werden.In preferred embodiments, the vehicle has a higher-level vehicle control system that is connected to the control units or modules in a signal-conducting manner and is set up to send the control commands, or in which the aforementioned control units or modules are integrated. Furthermore, in preferred embodiments, commands for exercising the parking brake function, service brake function and/or emergency brake function can be generated by a driver or a (partially) autonomous vehicle control system, also called a "virtual driver".
Die Erfindung macht sich in dem zweiten Aspekt dieselben Vorteile zu eigen wie das Bremssystem gemäß dem ersten Aspekt.The invention in the second aspect takes advantage of the same advantages as the braking system according to the first aspect.
Die bevorzugten Ausführungsformen des ersten Aspekts sind zugleich bevorzugte Ausführungsformen des zweiten Aspekts und umgekehrt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.The preferred embodiments of the first aspect are at the same time preferred embodiments of the second aspect and vice versa, so that in order to avoid repetition, reference is made to the above statements.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Steuern eines Bremssystems eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs.In a further aspect, the invention relates to a method for controlling a braking system of a vehicle, in particular a commercial vehicle.
Die Erfindung löst die eingangs bezeichnete Aufgabe bei einem solchen Verfahren insbesondere unter Verwendung eines Bremssystems nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen.The invention achieves the object described at the outset in such a method, in particular by using a braking system according to one of the preferred embodiments described above.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst insbesondere die folgenden Schritte:
- - Steuern mehrerer elektromechanischer Bremsen derart, dass Zuspannvorgänge zum Ausüben einer Parkbremsfunktion, einer Betriebsbremsfunktion und/oder einer Notbremsfunktion ausgeführt werden, und
- - Speichern einer Reserve-Ladung für wenigstens einen letzten Zuspannvorgang zum Ausüben der Notbremsfunktion im Bremssystem in einem dedizierten Energiespeichersubsystem des Bremssystems.
- - controlling a plurality of electromechanical brakes in such a way that application processes are carried out to exercise a parking brake function, a service brake function and/or an emergency brake function, and
- - Storing a reserve charge for at least one final application operation to perform the emergency braking function in the braking system in a dedicated energy storage subsystem of the braking system.
Das Verfahren macht sich dieselben Vorteile zunutze wie das Bremssystem des ersten Aspekts und das Fahrzeug des zweiten Aspekts. Die bevorzugten Ausführungsformen der ersten beiden Aspekte sind zugleich bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und umgekehrt, so dass diesbezüglich wiederum zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.The method makes use of the same advantages as the braking system of the first aspect and the vehicle of the second aspect. The preferred embodiments of the first two aspects are also preferred embodiments of the method and vice versa, so that in this regard reference is again made to the above statements in order to avoid repetition.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Zuspannvorgang zur Ausübung der Notbremsfunktion unter Verwendung der Reserve-Ladung.In a preferred embodiment of the method according to the invention, the application process for exercising the emergency braking function is carried out using the reserve charge.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner einen, mehrere oder sämtliche der folgenden Schritte:
- - Zurverfügungstellen, zusätzlich zu der Reserve-Ladung, zusätzlicher elektrischer Energie für die Betriebsbremsfunktion und/oder für andere Nebenverbraucher;
- - Senden von Signalen zur Betätigung der elektromechanischen Bremsen an diese, insbesondere mittels des Bremssteuersubsystems;
- - Überwachen der Parkbremsfunktion des Bremssystems auf ordnungsgemäße Funktion hin und Erzeugen eines Notbetätigungssignals im Fall eines kritischen Fehlers, insbesondere durch das übergeordnete Steuermodul;
- - Überwachen des Bremssystems auf ordnungsgemäße Funktion hin und Erzeugung eines Notbetätigungssignals im Fall eines kritischen Fehlers, insbesondere durch die mindestens eine Steuereinheit;
- - Ansteuern des übergeordneten Steuermoduls von extern;
- - Halten der elektromechanischen Bremsen (5) nach Erreichen einer angestrebten Spannkraft oder bei Unterschreiten einer kritischen Energiemenge im elektrischen Energiespeichersubsystem (9) in der Sperrstellung, insbesondere mittels des Sperrmechanismus;
- - Empfangen des Notbetätigungssignals durch das jeweilige elektrische Steuermodul und Umsetzen des Notbetätigungssignals in eine mechanische Bewegung innerhalb der elektromechanischen Bremse mittels der reserve-Ladung, insbesondere mittels der Motorsteuereinheit;
- - Ausführen der Notbremsfunktion durch die elektrischen Steuermodule der elektromechanischen Bremsen.
- - Providing, in addition to the reserve charge, additional electrical energy for the service braking function and/or for other auxiliary consumers;
- - sending signals to the electromechanical brakes for actuation, in particular by means of the brake control subsystem;
- - Monitoring the parking brake function of the braking system for proper functioning and generating an emergency actuation signal in the event of a critical fault, in particular by the higher-level control module;
- - monitoring the braking system for proper functioning and generating an emergency actuation signal in the event of a critical fault, in particular by the at least one control unit;
- - Controlling the higher-level control module externally;
- - holding the electromechanical brakes (5) in the locking position after a desired clamping force has been reached or when a critical amount of energy in the electrical energy storage subsystem (9) is undershot, in particular by means of the locking mechanism;
- - Receiving the emergency actuation signal by the respective electrical control module and converting the emergency actuation signal into a mechanical movement within the electromechanical brake by means of the reserve charge, in particular by means of the engine control unit;
- - Execution of the emergency braking function by the electrical control modules of the electromechanical brakes.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben: Hierbei zeigt
-
1 eine schematische Darstellung des Bremssystems gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel -
2 eine schematische Darstellung des Bremssystems gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel -
3 eine schematische Darstellung des Fahrzeugs aufweisend das Bremssystem gemäß des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels
-
1 a schematic representation of the braking system according to a first preferred embodiment -
2 a schematic representation of the braking system according to a second preferred embodiment -
3 a schematic representation of the vehicle having the braking system according to the second preferred embodiment
Wie im Folgenden näher ausgeführt, zeigt das in
Das übergeordnete Steuermodul 13a weist Kommunikationsverbindungen zu den Steuereinheiten 13b und den elektrischen Steuermodulen 13c auf. Zudem weist das Bremssteuersubsystem 13 eine Kommunikationsverbindung zwischen den Steuereinheiten 13b untereinander, Kommunikationsverbindungen zwischen den Steuereinheiten 13b und den elektrischen Steuermodulen 13c, zwischen dem Betriebsbrems-Steuergerät 29 für die Betriebsbremsfunktion BB und den Steuereinheiten 13b und zwischen dem Parkbrems-Steuergerät 15 für die Parkbremsfunktion Bp und den Steuereinheiten 13b auf.The higher-
Das Energiespeichersubsystem 9 weist Energie bzw. Ladung übertragene Leitungen zwischen den elektrischen Energiespeicher 9a und den elektrischen Energiespeichern 9b der elektromechanischen Bremsen 5 auf. Zudem weisen die elektrischen Energiespeicher 9a Energie bzw. Ladung übertragene Leitungen zu den Steuereinheiten 13b und dem übergeordneten Steuermodul 13a auf. Wie in
Während des Betriebs des Bremssystems 1 sind die elektromechanischen Bremsen 5 jeweils dazu eingerichtet, eine Bremskraft FB auf eines der Räder 27 auszuüben.During operation of the
Im Falle eines kritischen Fehlers, detektiert durch das übergeordnete Steuermodul 13a, ist das Bremssystem 1 dazu eingerichtet, ein Notbetätigungssignal SN zu erzeugen, das an die Steuereinheiten 13b und an die elektrischen Steuermodule 13c der elektromechanischen Bremsen 5 versendet wird. Anschließend wird die Reserve-Ladung qR der Energiespeicher 9b der elektromechanischen Bremsen 5 für einen letzten Zuspannvorgang zum Ausüben der Notbremsfunktion BN verwendet.In the event of a critical error detected by the higher-
Analog kann im Falle eines kritischen Fehlers ein Notbetätigungssignal SN durch ein elektrisches Steuermodul 13b erzeugt und an das übergeordnete Steuermodul 13a und an die elektrischen Steuermodule 13c der elektromechanischen Bremsen 5 versendet werden. Anschließend wird die Reserve-Ladung qR der Energiespeicher 9b der elektromechanischen Bremsen 5 für einen letzten Zuspannvorgang zum Ausüben der Notbremsfunktion BN verwendet.Similarly, in the event of a critical error, an emergency actuation signal S N can be generated by an
Bei einer Detektion eines kritischen Systemzustands durch ein elektrisches Steuermodul 13c innerhalb einer elektromechanischen Bremse 5, in dem ein Ausfall des der elektromechanischem Bremse 5 zugeordneten Energiespeichers 9b oder des der jeweiligen Achse 11 zugeordneten Energiespeichers 9a, ein Ausfall des elektrischen Steuermoduls 13c und/oder der Motorsteuereinheit 19 einer elektromechanischen Bremse 5 oder ein Radausfall droht oder eintritt, wird die Notbremsfunktion BN ausgeführt. Die elektromechanischen Bremsen 5 kommunizieren hierbei untereinander oder über das übergeordnete Steuermodul 13a bzw. die Steuereinheiten 13b des Bremssteuersubsystems 13.If a critical system state is detected by an
Das in
Es soll jedoch verstanden werden, dass das Fahrzeug 100 jedes der in
Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung):List of reference symbols (part of the description):
- 11
- BremssystemBraking system
- 55
- Elektromechanische BremsenElectromechanical brakes
- 99
- EnergiespeichersubsystemEnergy storage subsystem
- 9a9a
- Elektrischer Energiespeicher, FahrzeugachseElectrical energy storage, vehicle axle
- 9b9b
- Elektrischer Energiespeicher, BremseElectrical energy storage, brake
- 9c9c
- Übergeordneter elektrischer EnergiespeicherHigher-level electrical energy storage
- 1111
- Achse (des Fahrzeugs)Axle (of the vehicle)
- 11a11a
- Vorderachse (des Fahrzeugs)Front axle (of the vehicle)
- 11b11b
- Hinterachse (des Fahrzeugs)Rear axle (of the vehicle)
- 1313
- BremssteuersubsystemBrake control subsystem
- 13a13a
- Übergeordnetes Steuermodul des BremssteuersubsystemsMaster control module of the brake control subsystem
- 13b13b
- Steuereinheit des BremssteuersubsystemsBrake control subsystem control unit
- 13c13c
- Elektrisches Steuermodul, BremseElectric control module, brake
- 1515
- Parkbrems-SteuergerätParking brake control unit
- 1717
- SperrmechanismusLocking mechanism
- 1919
- MotorsteuereinheitEngine control unit
- 2121
- Elektrischer MotorElectric motor
- 2323
- BremssattelBrake caliper
- 2727
- Radwheel
- 2929
- Betriebsbrems-BedienelementService brake control
- 100100
- Fahrzeugvehicle
- 200200
- BordnetzOn-board network
- 201201
- Fahrzeug-SteuersystemVehicle control system
- 203203
- (teil-)autonomes Fahrzeug-Steuersystem(partially) autonomous vehicle control system
- 205205
- Fahrerdriver
- 300300
- SteuerbefehlControl command
- BPBP
- ParkbremsfunktionParking brake function
- BBBB
- BetriebsbremsfunktionService brake function
- BNBN
- NotbremsfunktionEmergency braking function
- FBFacebook
- BremskraftBraking force
- MSMS
- Sperrstellung des SperrmechanismusLocking position of the locking mechanism
- MFMF
- Freigabestellung des SperrmechanismusRelease position of the locking mechanism
- qRqR
- Reserve-LadungReserve charge
Claims (18)
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-
2023
- 2023-11-06 WO PCT/EP2023/080786 patent/WO2024120710A1/en unknown
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