DE102022202832A1 - Braking system and method of operating same - Google Patents
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Abstract
Bremssystem (1) für ein Kraftfahrzeug für mindestens vier hydraulisch betätigbare Radbremsen (8a-8d) mit einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (40), mit einer ersten Bremsregeleinheit (100) umfassend zumindest vier Ausgangsanschlüsse (4a-4d) zur Verbindung mit jeweils einer der hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a-8d), ein elektrisch betätigbares Einlassventil (6a-6d) je Radbremse, ein elektrisch betätigbares Auslassventil (7a-7d) je Radbremse, mittels welchem der zugeordnete Ausgangsanschluss mit dem Druckmittelvorratsbehälter (40) verbindbar ist, und eine erste elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle (5), welche eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem Druckraum (30) umfasst, deren Kolben (31) durch einen elektromechanischen Aktuator (32, 33) vor- und zurückschiebbar ist, wobei der Druckraum (30) mit einem Bremsleitungsabschnitt (60) verbunden ist, an welchen die zumindest vier Einlassventile (6a-6d) angeschlossen sind, und mit einer zweiten Bremsregeleinheit (200), welche hydraulisch zwischen zwei der Ausgangsanschlüsse (4a, 4b) der ersten Bremsregeleinheit (100) und zwei der Radbremsen (8a, 8b) geschaltet ist, und welche eine zweite elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle (2) umfasst, wobei der Druckraum (30) über ein elektrisch betätigbares Druckzuschaltventil (9) mit dem Bremsleitungsabschnitt (60) verbunden ist und zumindest einem der Einlassventile (6a-6d) ein in Richtung des zugeordneten Ausgangsanschlusses (4a- 4d) schließendes Rückschlagventil parallelgeschaltet ist, sowie Verfahren zu deren Betrieb.Brake system (1) for a motor vehicle for at least four hydraulically actuated wheel brakes (8a-8d) with a pressure medium reservoir (40) under atmospheric pressure, with a first brake control unit (100) comprising at least four output connections (4a-4d) for connection to one of the hydraulically actuated wheel brakes (8a-8d), an electrically actuated inlet valve (6a-6d) per wheel brake, an electrically actuated outlet valve (7a-7d) per wheel brake, by means of which the assigned output connection can be connected to the pressure medium reservoir (40), and a first electrically controllable hydraulic pressure source (5), which comprises a cylinder-piston arrangement with a pressure chamber (30), the piston (31) of which can be pushed back and forth by an electromechanical actuator (32, 33), the pressure chamber (30) also a brake line section (60) to which the at least four inlet valves (6a-6d) are connected, and to a second brake control unit (200), which is hydraulically connected between two of the output connections (4a, 4b) of the first brake control unit (100) and two the wheel brakes (8a, 8b) is switched, and which comprises a second electrically controllable hydraulic pressure source (2), the pressure chamber (30) being connected to the brake line section (60) and at least one of the inlet valves via an electrically actuated pressure switching valve (9). (6a-6d) a check valve closing in the direction of the assigned output connection (4a-4d) is connected in parallel, as well as methods for their operation.
Description
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb.The invention relates to a braking system for a motor vehicle according to the preamble of
Aus der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives, für das hochautomatisierte Fahren geeignetes Bremssystem für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches auf eine mechanische und/oder hydraulische Rückfallebene verzichten kann und dabei dennoch eine hohe Verfügbarkeit besitzt und so eine ausreichende Sicherheit für hochautomatisiertes Fahren bzw. eine Autopilotfunktion bietet.It is the object of the present invention to provide an alternative braking system for a motor vehicle that is suitable for highly automated driving, which can dispense with a mechanical and/or hydraulic fallback level and yet still has a high level of availability and thus ensures sufficient safety for highly automated driving or a Autopilot function offers.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bremssystem gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zu dessen Betrieb gemäß Anspruch 14 gelöst.This object is achieved according to the invention by a brake system according to
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass Bremssystem einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter, eine erste Bremsregeleinheit und eine zweite Bremsregeleinheit umfasst. Die erste Bremsregeleinheit umfasst zumindest vier Ausgangsanschlüsse zur Verbindung mit jeweils einer der hydraulisch betätigbaren Radbremsen, ein elektrisch betätigbares Einlassventil je Radbremse, ein elektrisch betätigbares Auslassventil je Radbremse, mittels welchem der zugeordnete Ausgangsanschluss mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbindbar ist, und eine erste elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle, welche eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem Druckraum umfasst, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator vor- und zurückschiebbar ist, wobei der Druckraum mit einem Bremsleitungsabschnitt verbunden ist, an welchen die zumindest vier Einlassventile angeschlossen sind. Die zweite Bremsregeleinheit ist hydraulisch zwischen zwei der Ausgangsanschlüsse der ersten Bremsregeleinheit und zwei der Radbremsen geschaltet und umfasst eine zweite elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle. Dabei ist der Druckraum der ersten Druckquelle über ein elektrisch betätigbares Druckzuschaltventil mit dem Bremsleitungsabschnitt verbunden und zumindest einem der Einlassventile ist ein in Richtung des zugeordneten Ausgangsanschlusses schließendes Rückschlagventil parallelgeschaltet. Dieses erlaubt einen Fluss von Druckmittel von dem Ausgangsanschluss in Richtung des Druckraums. So ist bei geöffnetem Druckzuschaltventil ein Rückfluss von Druckmittel von zumindest einem der Ausgangsanschlüsse bzw. Radbremsen in den Druckraum möglich, auch unabhängig vom Schaltzustand der Einlassventile.The invention is based on the idea that the brake system comprises a pressure medium reservoir under atmospheric pressure, a first brake control unit and a second brake control unit. The first brake control unit comprises at least four output connections for connection to one of the hydraulically actuated wheel brakes, an electrically actuated inlet valve for each wheel brake, an electrically actuated outlet valve for each wheel brake, by means of which the assigned output port can be connected to the pressure medium reservoir, and a first electrically controllable hydraulic pressure source, which comprises a cylinder-piston arrangement with a pressure chamber, the piston of which can be pushed back and forth by an electromechanical actuator, the pressure chamber being connected to a brake line section to which the at least four inlet valves are connected. The second brake control unit is connected hydraulically between two of the output connections of the first brake control unit and two of the wheel brakes and includes a second electrically controllable hydraulic pressure source. The pressure chamber of the first pressure source is connected to the brake line section via an electrically actuated pressure switching valve and at least one of the inlet valves is connected in parallel with a check valve that closes in the direction of the assigned output port. This allows pressure medium to flow from the output port towards the pressure chamber. When the pressure switching valve is open, a backflow of pressure medium from at least one of the output connections or wheel brakes into the pressure chamber is possible, even regardless of the switching state of the inlet valves.
Bevorzugt ist jedem der Einlassventile ein in Richtung des zugeordneten Ausgangsanschlusses schließendes Rückschlagventil parallelgeschaltet. Ein Druckausgleich ist so schneller möglich.Preferably, each of the inlet valves is connected in parallel with a check valve that closes in the direction of the associated output port. This makes it possible to equalize the pressure more quickly.
Bei an das Bremssystem angeschlossenen Radbremsen sind bevorzugt zumindest zwei der Radbremsen über die zweite Bremsregeleinheit mit den entsprechenden Ausgangsanschlüssen der ersten Bremsregeleinheit hydraulisch verbunden, während die anderen Radbremsen direkt, ohne Zwischenschaltung weiterer Ventile, mit den entsprechenden Ausgangsanschlüssen der ersten Bremsregeleinheit hydraulisch verbunden sind.In the case of wheel brakes connected to the brake system, at least two of the wheel brakes are preferably hydraulically connected to the corresponding output connections of the first brake control unit via the second brake control unit, while the other wheel brakes are hydraulically connected directly, without the interposition of further valves, to the corresponding output connections of the first brake control unit.
Besonders sind die Radbremsen der Vorderachse des Kraftfahrzeugs über die zweite Bremsregeleinheit mit der ersten Bremsregeleinheit hydraulisch verbunden und die Radbremsen der Hinterachse des Kraftfahrzeugs direkt mit der ersten Bremsregeleinheit hydraulisch verbunden.In particular, the wheel brakes of the front axle of the motor vehicle are hydraulically connected to the first brake control unit via the second brake control unit and the wheel brakes of the rear axle of the motor vehicle are hydraulically connected directly to the first brake control unit.
Bevorzugt weist das Bremssystem ein erstes Bordnetz und ein zweites Bordnetz auf, wobei die erste Bremsregeleinheit von dem ersten Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt wird und die zweite Bremsregeleinheit von dem zweiten Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt wird. So ist auch bei einem Ausfall eines der Bordnetze ein elektrisch gesteuerter Druckaufbau für zumindest zwei der Radbremsen mittels einer der beiden elektrisch betätigbaren Druckquellen möglich.The braking system preferably has a first on-board electrical system and a second on-board electrical system, the first brake control unit being supplied with electrical energy by the first on-board electrical system and the second brake control unit being supplied with electrical energy by the second on-board electrical system. Even if one of the on-board electrical systems fails, an electrically controlled pressure build-up for at least two of the wheel brakes is possible using one of the two electrically actuated pressure sources.
Vorteilhafterweise sind die erste Bremsregeleinheit und die zweite Bremsregeleinheit als baulich getrennte Komponenten ausgebildet. So können sie getrennt im Kraftfahrzeug angeordnet werden.Advantageously, the first brake control unit and the second brake control unit are designed as structurally separate components. This means they can be arranged separately in the motor vehicle.
Das Bremssystem ist vorteilhafterweise vollständig für einen By-Wire-Betrieb ausgelegt, so dass kein mit Hilfe des Bremspedals betätigbarer Hauptbremszylinder vorgesehen ist.The brake system is advantageously designed entirely for by-wire operation, so that no master brake cylinder that can be actuated using the brake pedal is provided.
Bevorzugt umfasst die erste Bremsregeleinheit eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit, welche die Einlass- und Auslassventile, die erste elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle und das Druckzuschaltventil betätigt. Besonders bevorzugt werden die Einlass- und Auslassventile, die erste elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle und das Druckzuschaltventil ausschließlich mittels der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit betätigt.The first brake control unit preferably includes a first electronic control and regulation unit unit, which actuates the inlet and outlet valves, the first electrically controllable hydraulic pressure source and the pressure switching valve. Particularly preferably, the inlet and outlet valves, the first electrically controllable hydraulic pressure source and the pressure switching valve are actuated exclusively by means of the first electronic control and regulation unit.
Bevorzugt umfasst die erste Bremsregeleinheit neben den Einlass- und Auslassventilen und dem Druckzuschaltventil kein weiteres elektrisch betätigbares Ventil.In addition to the inlet and outlet valves and the pressure switching valve, the first brake control unit preferably does not include any other electrically actuated valve.
Bevorzugt sind die Auslassventile mit einem ersten Anschluss des Druckmittelvorratsbehälters verbunden und der Druckraum ist über ein Nachsaugventil mit einem zweiten Anschluss des Druckmittelvorratsbehälters verbunden. Besonders bevorzugt ist das Nachsaugventil als ein in Richtung des Druckraums öffnendes Rückschlagventil ausgeführt.The outlet valves are preferably connected to a first connection of the pressure medium storage container and the pressure chamber is connected to a second connection of the pressure medium storage container via a suction valve. The re-suction valve is particularly preferably designed as a check valve that opens in the direction of the pressure chamber.
Bevorzugt umfasst die zweite Bremsregeleinheit ein Trennventil für jede der zwei zugeordneten Radbremsen, welches hydraulisch zwischen dem entsprechenden Ausgangsanschluss der ersten Bremsregeleinheit und der entsprechenden Radbremse angeordnet ist. Zum Aufbau eines Drucks mittels der zweiten Druckquelle werden die Trennventile geschlossen.Preferably, the second brake control unit comprises a separation valve for each of the two associated wheel brakes, which is arranged hydraulically between the corresponding output port of the first brake control unit and the corresponding wheel brake. To build up pressure using the second pressure source, the isolating valves are closed.
Bevorzugt umfasst die zweite Bremsregeleinheit eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit, welche die zweite elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle betätigt. Besonders bevorzugt werden die Trennventile ausschließlich mittels der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit betätigt.The second brake control unit preferably comprises a second electronic control and regulation unit, which actuates the second electrically controllable hydraulic pressure source. The isolating valves are particularly preferably operated exclusively by means of the second electronic control and regulation unit.
Bevorzugt sind die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit über einen Kommunikationsbus miteinander verbunden.The first electronic control and regulation unit and the second electronic control and regulation unit are preferably connected to one another via a communication bus.
Bevorzugt werden auch die Trennventile, besonders bevorzugt ausschließlich, mittels der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit betätigt.The isolating valves are also preferably operated, particularly preferably exclusively, by means of the second electronic control and regulation unit.
Bevorzugt umfasst die zweite Bremsregeleinheit zumindest ein in der zweite Bremsregeleinheit angeordnetes, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelreservoir zur Bereitstellung von Druckmittel für die zweite Druckquelle. Besonders bevorzugt ist das Druckmittelreservoir mit einem dritten Anschluss des Druckmittelvorratsbehälters verbunden.Preferably, the second brake control unit comprises at least one pressure medium reservoir arranged in the second brake control unit and under atmospheric pressure for providing pressure medium for the second pressure source. The pressure medium reservoir is particularly preferably connected to a third connection of the pressure medium reservoir.
Die zweite Druckquelle umfasst bevorzugt wenigstens eine Pumpe, die mit einem Elektromotor angetrieben wird und deren Saugseite hydraulisch mit dem Druckmittelreservoir verbunden ist.The second pressure source preferably comprises at least one pump which is driven by an electric motor and whose suction side is hydraulically connected to the pressure medium reservoir.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Bremssystems ist das Druckzuschaltventil stromlos geschlossen ausgeführt, die Einlassventile sind stromlos offen ausgeführt und die Auslassventile sind stromlos geschlossen ausgeführt. Durch Öffnen eines der Auslassventile kann ein Druckausgleich mit dem Druckmittelvorratsbehälter hergestellt werden, um z. B. ungewollte Radbremsmoment und damit ein Überbremsen oder eine Schädigung des Bremsystems zu verhindern.According to a preferred embodiment of the brake system, the pressure switching valve is designed to be normally closed, the inlet valves are designed to be normally open and the outlet valves are designed to be normally closed. By opening one of the outlet valves, pressure can be equalized with the pressure medium reservoir, for example. B. to prevent unwanted wheel braking torque and thus over-braking or damage to the braking system.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Bremssystems ist das Druckzuschaltventil stromlos geschlossen ausgeführt, die Einlassventile sind stromlos offen ausgeführt und zumindest eines der Auslassventile ist stromlos offen ausgeführt, währen die übrigen Auslassventile stromlos geschlossen ausgeführt sind. Besonders bevorzugt wird ein Auslassventil, welches ohne Zwischenschaltung der zweiten Bremsregeleinheit mit der Radbremse verbunden ist, stromlos offen ausgeführt. Besonders bevorzugt wird ein Auslassventil eines Hinterradbremse stromlos offen ausgeführt. Im nicht bestromten Betrieb sind so die Radbremsen durch das stromlos offene Auslassventil mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden und es kann ein Druckausgleich zur Atmosphäre stattfinden.According to a preferred embodiment of the brake system, the pressure switching valve is designed to be normally closed, the inlet valves are designed to be normally open and at least one of the outlet valves is designed to be normally open, while the remaining exhaust valves are designed to be normally closed. Particularly preferably, an outlet valve, which is connected to the wheel brake without the interposition of the second brake control unit, is designed to be open without current. Particularly preferably, an outlet valve of a rear wheel brake is designed to be open when de-energized. In non-energized operation, the wheel brakes are connected to the pressure medium reservoir through the normally open outlet valve and the pressure can be equalized to the atmosphere.
Gemäß einer bevorzugten alternativen Ausführungsform des Bremssystems ist das Druckzuschaltventil stromlos offen ausgeführt. Dabei weist die erste elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle zumindest ein Schnüffelloch auf, über welches der Druckraum der ersten Druckquelle bei unbetätigtem Kolben mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist. Besonders bevorzugt ist der Druckraum über das Schnüffelloch mit dem zweiten Anschluss des Druckmittelvorratsbehälters verbunden. Im unbetätigten Zustand des Bremssystems / der ersten Druckquelle sind so die Radbremsen über das Schnüffelloch mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden und es kann ein Druckausgleich zur Atmosphäre stattfinden. Besonders bevorzugt sind das Nachsaugventil und das Schnüffelloch mit demselben Anschluss des Druckmittelvorratsbehälters verbunden.According to a preferred alternative embodiment of the brake system, the pressure switching valve is designed to be normally open. The first electrically controllable hydraulic pressure source has at least one sniffer hole, via which the pressure chamber of the first pressure source is connected to the pressure medium reservoir when the piston is not actuated. Particularly preferably, the pressure chamber is connected to the second connection of the pressure medium reservoir via the sniffer hole. When the brake system / the first pressure source is not actuated, the wheel brakes are connected to the pressure medium reservoir via the sniffing hole and the pressure can be equalized to the atmosphere. Particularly preferably, the suction valve and the sniffer hole are connected to the same connection of the pressure medium reservoir.
Bevorzugt sind die der zweiten Bremsregeleinheit zugeordneten zwei Radbremsen der Vorderachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet und die anderen Radbremsen der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet.Preferably, the two wheel brakes assigned to the second brake control unit are assigned to the front axle of the motor vehicle and the other wheel brakes are assigned to the rear axle of the motor vehicle.
Bevorzugt umfasst das Bremssystem keine weitere hydraulische Druckquelle, insbesondere keine weitere elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle und keinen Bremspedal-betätigbaren Hauptbremszylinder.The brake system preferably includes no further hydraulic pressure source, in particular no further electrically controllable hydraulic one Pressure source and no brake pedal actuated master brake cylinder.
Bevorzugt ist das Bremssystem mittels eines elektronischen Bremspedals ansteuerbar, welches mit dem Bremssystem nicht hydraulisch verbunden ist. Insbesondere ist das elektronische Bremspedal oder dessen Bremspedalgefühlsimulationseinrichtung nicht hydraulisch mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden. Bevorzugt ist das elektronische Bremspedal lediglich elektrisch mit dem Bremssystem verbunden.The brake system can preferably be controlled by means of an electronic brake pedal, which is not hydraulically connected to the brake system. In particular, the electronic brake pedal or its brake pedal feel simulation device is not hydraulically connected to the pressure medium reservoir. The electronic brake pedal is preferably only electrically connected to the brake system.
Bevorzugt umfasst das elektronische Bremspedal einen ersten Bremswunscherfassungssensor und eine zweiten Bremswunscherfassungssensor, wobei das Signal des ersten Bremswunscherfassungssensors der ersten Bremsregeleinheit, insbesondere der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit, und das Signal des zweiten Bremswunscherfassungssensors der zweiten Bremsregeleinheit, insbesondere der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit, zugeführt wird.The electronic brake pedal preferably comprises a first braking request detection sensor and a second braking request detection sensor, wherein the signal of the first braking request detection sensor of the first brake control unit, in particular the first electronic control and regulation unit, and the signal of the second braking request detection sensor of the second brake control unit, in particular of the second electronic control and regulation unit , is supplied.
Bevorzugt ist zwischen Druckzuschaltventil und Einlassventilen ein Drucksensor vorgesehen zur Bestimmung und Regelung des von der ersten Druckquelle bereitgestellten Druckes.A pressure sensor is preferably provided between the pressure switching valve and inlet valves to determine and regulate the pressure provided by the first pressure source.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Bremssystems. Hierbei wird vor einem Ausschalten des Bremssystems eine thermische Belastung des Bremssystems überwacht. Das Bremssystem wird erst dann ausgeschaltet, wenn die thermische Belastung unter einen vorgegebenen Grenzwert gefallen ist.The invention also relates to a method for operating a brake system according to the invention. Here, a thermal load on the brake system is monitored before the brake system is switched off. The braking system is only switched off when the thermal load has fallen below a specified limit.
Dieses Verfahren wird bevorzugt in einem Bremssystem mit einem stromlos geschlossen ausgeführten Druckzuschaltventil durchgeführt, bei welchen alle Einlassventile stromlos offen ausgeführt sind und alle Auslassventile stromlos geschlossen ausgeführt sind.This method is preferably carried out in a brake system with a normally closed pressure switching valve, in which all inlet valves are designed to be normally open and all outlet valves are designed to be normally closed.
Bevorzugt wird während der Überwachung zumindest eines der Auslassventile zumindest zeitweise geöffnet. So wird ein Druckausgleich der Radbremsen mit Atmosphärendruck hergestellt.Preferably, at least one of the outlet valves is opened at least temporarily during monitoring. This creates a pressure equalization of the wheel brakes with atmospheric pressure.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein notwendiger Druckausgleich zur Atmosphäre im unbestätigten Zustand des Bremssystems gewährleistet werden, insbesondere bei thermischen Effekten wie bei einer „heißen Bremse“.The method according to the invention can ensure a necessary pressure equalization to the atmosphere in the unconfirmed state of the brake system, especially in the case of thermal effects such as a “hot brake”.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.Further preferred embodiments of the invention emerge from the subclaims and the following description based on figures.
Es zeigen schematisch
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremssystems, -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremssystems, und -
3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremssystems.
-
1 a first exemplary embodiment of a brake system according to the invention, -
2 a second embodiment of a brake system according to the invention, and -
3 a third embodiment of a braking system according to the invention.
In
Beispielsgemäß ist das Bremssystem zur Betätigung von vier hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a-8d ausgebildet, eine Erweiterung auf mehr Radbremsen sind einfach möglich. Beispielsgemäß sind die Radbremsen 8a, 8b der Vorderachse (8a: vorne links FL, 8b: vorne rechts FR) und die Radbremsen 8c, 8d der Hinterachse (8c: hinten rechts RR, 8b: hinten links RL) des Fahrzeugs zugeordnet.According to the example, the brake system is designed to actuate four hydraulically actuated
Das Bremssystem umfasst einem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 40, eine erste Bremsregeleinheit 100 und eine zweite Bremsregeleinheit 200. Druckmittelvorratsbehälter 40 ist vorteilhafterweise an der ersten Bremsregeleinheit 100 angeordnet. Druckmittelvorratsbehälter 40 umfasst beispielsgemäß drei Kammern mit jeweils einem eigenen Anschluss 40a, 40b, 40c.The brake system comprises a pressure medium reservoir 40 under atmospheric pressure, a first
Druckmittelvorratsbehälter 40 weist bevorzugt einen Druckmittelwarnschalter oder Druckmittelwarnsensor 401 auf, welcher das Druckmittelniveau im Druckmittelvorratsbehälter 40 bestimmt oder anzeigt, wenn ein kritisches Niveau des Druckmittelniveaus unterschritten wird.Pressure medium storage container 40 preferably has a pressure medium warning switch or pressure
Bremsregeleinheit 100 ist beispielsgemäß als ein erstes elektrohydraulisches Bremsensteuergerät mit einem Ventilblock HCU1 und einer ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit 101 (ECU1) ausgeführt. Ebenso ist Bremsregeleinheit 200 beispielsgemäß als ein zweites elektrohydraulisches Bremsensteuergerät mit einem Ventilblock HCU2 und einer zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit 201 (ECU2) ausgeführt.
Bremsregeleinheit 100 umfasst vier Ausgangsanschlüsse 4a-4d zur Verbindung mit jeweils einer der hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a-8d, ein elektrisch betätigbares Einlassventil 6a-6d je Ausgangsanschluss 4a-4d bzw. Radbremse, ein elektrisch betätigbares Auslassventil 7a-7d je Ausgangsanschluss 4a-4d bzw. Radbremse und eine elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle 5, welche eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem Druckraum 30 umfasst, deren Kolben 31 durch einen elektromechanischen Aktuator 32, 33 vor- und zurückschiebbar ist. Druckraum 30 ist über ein elektrisch betätigbares Druckzuschaltventil 9 mit einem Bremsleitungsabschnitt 60 verbunden, an welchen die Einlassventile 6a-6d angeschlossen sind. Die Einlassventile 6a-6d sind direkt mit dem Druckzuschaltventil 9 verbunden, in dem Sinne, dass kein weiteres Ventil hydraulisch zwischen den Einlassventilen und dem Druckzuschaltventil angeordnet ist. Jedem Einlassventil 6a-6d ist ein in Richtung des zugeordneten Ausgangsanschlusses 4a- 4d schließendes Rückschlagventil 16a-16d parallelgeschaltet ist.
Die Auslassventile 7a-7d sind mittels einer gemeinsamer Rücklaufleitung 70 mit dem ersten Anschluss 40a des Druckmittelvorratsbehälters 40 verbunden. Mittels des Auslassventils 7a-7d ist der zugeordnete Ausgangsanschluss 4a-4d mit dem Druckmittelvorratsbehälter 40 verbindbar. So kann z. B. Druckmittel aus der entsprechenden Radbremse 8a-8d abgelassen werden.The
Die Einlass- und Auslassventile stellen eine Druckmodulationseinrichtung für die Radbremsen dar, wobei je Radbremse 8a-8d das elektrisch betätigbare Einlassventil 6a-6d zwischen der Radbremse 8a-8d (bzw. dem Ausgangsanschluss 4a-4d) und dem Bremsleitungsabschnitt 60 angeordnet ist und je Radbremse 8a-8d das elektrisch betätigbare Auslassventil 7a-7d zwischen der Radbremse 8a-8d (bzw. dem Ausgangsanschluss 4a-4d) und der Rücklaufleitung 70 angeordnet ist.The inlet and outlet valves represent a pressure modulation device for the wheel brakes, with the electrically actuated
Beispielsgemäß ist jeder Radbremse 8a-8d ein stromlos offenes Einlassventil 6a-6d und ein stromlos geschlossenes Auslassventil 7a-7d zugeordnet. Das Druckzuschaltventil 9 ist stromlos geschlossen ausgeführt.According to the example, each
Die elektrisch steuerbare Druckquelle 5 umfasst eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung, deren Kolben 31 von einem elektromechanischen Aktuator betätigbar ist, der beispielsgemäß durch einen schematisch angedeuteten Elektromotor 32 und ein ebenfalls schematisch dargestelltes Rotations-Translations-Getriebe 33 gebildet wird. Das Rotations-Translationsgetriebe 33 wird bevorzugt durch einen Kugelgewindetrieb (KGT) gebildet.The electrically
Der Kolben 31 begrenzt mit dem Ventilblock einen Druckraum 30. Die Druckquelle 5 ist einkreisig ausgeführt, d.h. die Druckquelle 5 bzw. ihr Druckraum 30 ist mit allen hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a-8d des Kraftfahrzeugs verbunden bzw. verbindbar. Durch ein Verschieben des Kolbens 31 in Betätigungsrichtung (nach rechts in
Ein Drucksensor 19 zur Erfassung des Druckes der Druckquelle 5 ist beispielsgemäß im Bereich des Bremsleitungsabschnitt 60 angeordnet.A
Der Druckraum 30 wird, unabhängig vom Betätigungszustand des Kolbens 31, über ein, beispielsgemäß an dem Kolben 31 angeordnetes, Dichtelement gegen Atmosphärendruck gedichtet, d.h. z. B. auch im unbetätigten Zustand des Kolbens 31 (wie in
Zur Erfassung einer für die Position/Lage des Kolbens 31 der Druckquelle 5 charakteristischen Größe ist ein Sensor 59 vorhanden, welcher beispielsgemäß als ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 32 dienender Rotorlagensensor ausgeführt ist. Andere Sensoren sind ebenso denkbar, z. B. ein Wegsensor zur Erfassung der Position/Lage des Kolbens 31. Anhand der für die Position/Lage des Kolbens 31 charakteristischen Größe ist eine Bestimmung des von der Druckquelle 5 abgegebenen oder aufgenommenen Druckmittelvolumens möglich.To detect a variable that is characteristic of the position/location of the
Die zweite Bremsregeleinheit 200 ist hydraulisch zwischen den Ausgangsanschlüssen 4a, 4b der ersten Bremsregeleinheit 100 und den Radbremsen 8a, 8b angeordnet. Bremsregeleinheit 200 umfasst eine zweite elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle 2. Die Druckseite der Druckquelle 2 ist mit den Ausgangsanschlüssen 204a, 204b der zweite Bremsregeleinheit 200 verbunden, um, z. B. bei Ausfall der ersten Druckquelle 5, einen Druckaufbau zur Betätigung der an die Ausgangsanschlüsse 201 a, 201 b angeschlossenen Radbremsen 8a, 8b durchführen zu können. Bremsregeleinheit 200 umfasst zwei Eingangsanschlüsse 214a, 214b, wobei Eingangsanschluss 214a mit Ausgangsanschluss 4a der ersten Bremsregeleinheit100 verbunden ist und Eingangsanschluss 214b mit Ausgangsanschluss 4b der ersten Bremsregeleinheit100 verbunden ist.The second
Bremsregeleinheit 200 umfasst weiterhin vorteilhafterweise ein Trennventil 240a, 240b für jede der zugeordneten Radbremsen 8a, 8b, welches in einer hydraulischen Verbindung 241a, 241 b zwischen dem entsprechenden Eingangsanschluss 214a, 214b der zweiten Bremsregeleinheit 200 (bzw. Ausgangsanschluss 4a, 4b der ersten Bremsregeleinheit 100) und dem entsprechenden Ausgangsanschluss 204a, 204b der zweiten Bremsregeleinheit 200 (bzw. der entsprechenden Radbremse 8a, 8b) angeordnet ist.
Das hydraulische Layout der Bremsregeleinheit 200 entspricht grundsätzlich dem Layout des aus der
Druckquelle 2 umfasst einen Elektromotor 90, durch den bedarfsweise zwei Pumpen 91 a, 91 b angetrieben werden. Die Pumpe 91 a ist druckseitig über eine hydraulische Leitung bzw. Radbremszuleitung mit dem Ausgangsanschluss 204a bzw. der Radbremse 8a verbunden. Die Pumpe 91b ist entsprechend druckseitig über eine Leitung bzw. Radbremszuleitung mit dem Ausgangsanschluss 204b bzw. der Radbremse 8b verbunden.Pressure source 2 includes an
Auf diese Weise kann mit Hilfe der Bremsregeleinheit 200 in den Vorderradbremsen 8a, 8b aktiv Druck aufgebaut werden. Bremsregeleinheit 200 ist dazu ausgelegt, im Bedarfsfall zuverlässig eine Bremsfunktion übernehmen zu können. Dazu sind zwei unter Atmosphärendruck stehende Druckmittelreservoire 95a, 95b vorgesehen, die in die Bremsregeleinheit 200 integriert sind. Das Druckmittelreservoire 95a ist mit der Saugseite der Pumpe 91a über eine hydraulische Leitung hydraulisch verbunden, in die ein stromlos geschlossenes Reservoirventil 96a geschaltet ist. Das Druckmittelreservoire 95b ist saugseitig über eine hydraulische Leitung, in die ein stromlos geschlossenes Reservoirventil 96b geschaltet ist, mit der Pumpe 91b hydraulisch verbunden.In this way, pressure can be actively built up in the
Zum Druckabbau bzw. Ablassen von Druckmittel aus den Radbremsen 8a, 8b ist je Radbremse ein stromlos geschlossenes Ablassventil 97a, 97b vorgesehen, durch welches der Ausgangsanschluss 204a, 204b bzw. die Radbremse 8a, 8b mit dem Druckmittelreservoir 95a, 95b hydraulisch verbindbar ist.To reduce pressure or release pressure medium from the
Die beiden Druckmittelreservoire 95a, 96b sind mittels einer gemeinsamen Ausgleichsleitung 290 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Hierzu ist die Ausgleichsleitung 290 mit einem Ausgleichsanschluss 295 der Bremsregeleinheit 200 verbunden, welcher wiederum mit dem dritten Anschluss 40c des Druckmittelvorratsbehälters 40 verbunden ist.The two pressure
Zu dem jeweiligen Trennventil 240a, 240b ist jeweils ein in Richtung der ersten Bremsregeleinheit 100 schließendes Rückschlagventil 242a, 242b parallelgeschaltet.A
Die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit 101 dient vorteilhafterweise zur Ansteuerung aller elektrisch betätigbarer Komponenten der ersten Bremsregeleinheit 100, insbesondere der Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d, der ersten elektrisch ansteuerbaren hydraulischen Druckquelle 5 und des Druckzuschaltventils 9.The first electronic control and
Die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit 201 dient vorteilhafterweise zur Ansteuerung aller elektrisch betätigbarer Komponenten der zweiten Bremsregeleinheit 200, insbesondere der zweiten elektrisch ansteuerbaren hydraulischen Druckquelle 2 sowie der Ventile 240a, 240b, 96a, 96b, 97a, 97b.The second electronic control and
Zur Ansteuerung des Bremssystems durch einen Fahrer ist in dem Kraftfahrzeug vorteilhafterweise ein elektronisches Bremspedal vorgesehen (nicht dargestellt). Das elektronische Bremspedal umfasst vorteilhafterweise einen ersten Bremswunscherfassungssensor 120 und eine zweiten Bremswunscherfassungssensor 220, wobei das Signal des ersten Bremswunscherfassungssensors 120 der ersten Bremsregeleinheit 100, insbesondere der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit 101, und das Signal des zweiten Bremswunscherfassungssensors 220 der zweiten Bremsregeleinheit 200, insbesondere der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit 201, zugeführt wird (durch Pfeile 105, 205 in
Zum Austausch von Informationen sind die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit 101 und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit 201 über einen Kommunikationsbus 300 miteinander verbunden.To exchange information, the first electronic control and
Das Bremssystem 1 wird bevorzugt durch zwei Bordnetze, ein erstes Bordnetz 110 und ein zweites Bordnetz 210, mit elektrischer Energie versorgt. Das erste Bordnetz 110 versorgt die erste Bremsregeleinheit 100 bzw. deren elektronischen Steuer- und Regeleinheit 101 sowie den ersten Bremswunscherfassungssensor 120 (Pfeile 111). Das zweite Bordnetz 210 versorgt die zweite Bremsregeleinheit 200 bzw. deren elektronischen Steuer- und Regeleinheit 201 sowie den zweiten Bremswunscherfassungssensor 220 (Pfeile 211).The
Das Bremssystem umfasst keinen mittels eines Bremsbetätigungselements betätigbaren Hauptbremszylinder, der mit den Radbremsen verbunden ist. Es handelt sich um eine „Brake-by-Wire“-Bremsanlage, in welcher der Fahrzeugführer keine Möglichkeit einer direkten mechanisch-hydraulischen Betätigung der Radbremsen hat. Es ist somit keine mechanische oder hydraulische Rückfallebene eines direkten Durchgriffs des Fahrzeugführers auf die Radbremsen vorhanden. Ein Bremswunsch des Fahrzeugführers wird ausschließlich elektrisch („By-Wire“) weitergeleitet bzw. umgesetzt.The braking system does not include a master brake cylinder that can be actuated by means of a brake actuating element and is connected to the wheel brakes. It is a “brake-by-wire” brake system in which the vehicle driver has no possibility of direct mechanical-hydraulic actuation of the wheel brakes. There is therefore no mechanical or hydraulic fallback level for the driver to directly access the wheel brakes. A request to brake The driver's information is transmitted or implemented exclusively electrically (“by-wire”).
In einem Normalbetrieb des Bremssystems kann mittels der ersten Bremsregeleinheit 100 aktiv Bremsdruck in allen vier Radbremsen 8a-8d aufgebaut werden. Die zweite Bremsregeleinheit 200 kann bei Ausfall der Bremsregeleinheit 100 noch aktiv Bremsdruck an der Vorderachse aufbauen.During normal operation of the brake system, brake pressure can be actively built up in all four
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der
Das Bremssystem der
Im bestromten Zustand des Bremssystems kann der Restdruck, z. B. über den Drucksensor 19, einfach gemessen werden und durch Ansteuern eines oder auch mehrerer radselektiver Auslassventile 7a-7d in den drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 40 abgebaut werden.When the brake system is energized, the residual pressure, e.g. B. via the
Bevor das Bremssystem heruntergefahren wird, wird überprüft, dass keine der verwendeten Mess- oder Modellgrößen einen Verdacht auf eine thermische Belastung („heiße Bremse“) zeigt. Ist ein Verdacht vorhanden, geht eine elektronische Steuer- und Regeleinheit, insbesondere die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit 101, in einen gesteuerten Nachlauf, um einen u.U. entstehenden Restdruck abbauen zu können, bis sich eine unkritische Situation eingestellt hat (z. B. die Bremse im Fahtzeug-Stillstand ausreichend abgekühlt ist). Im Betrieb und Nachlauf kann eine Druckentlastung über regelmäßige oder gesteuerte Ansteuerung eines oder mehrerer Auslassventile erfolgen.Before the brake system is shut down, it is checked that none of the measurement or model variables used indicate any suspicion of thermal stress (“hot brake”). If there is suspicion, an electronic control and regulation unit, in particular the first electronic control and
In
In dem zweiten Ausführungsbeipsiel kann der beschriebene thermische Effekt durch das zumindest eine stromlos offene Auslassventil auch ohne Nachlauf bei thermischer Belastung beherrscht werden, da auch im stromlosen (abgeschalteten Zustand) des Bremssystems ein Abbau von Restdruck in den drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 40 vorliegt.In the second exemplary embodiment, the thermal effect described can be controlled by the at least one normally open outlet valve even without overrun under thermal load, since there is a reduction in residual pressure in the depressurized pressure medium reservoir 40 even when the brake system is de-energized (switched off).
Sobald das Bremssystem betriebsbereit ist, wird bzw. werden das oder die stromlos offen ausgeführten Auslassventile (7d) bestromt und damit geschlossen. Im Betrieb wird damit die gleiche Funktion wie im Bremssystem der
In
Beispielsgemäß ist der Druckraum 30 über das Schnüffelloch 50 mit dem zweiten Anschluss 40b des Druckmittelvorratsbehälters 40 verbunden. Dazu ist das Schnüffelloch mit der Nachsaugleitung 51 zum zweiten Anschluss 40b verbunden.According to the example, the
Im unbetätigten Zustand der ersten Druckquelle 5 (also wenn der Kolben 31 sich in Nulllage befindet, unbetätigt ist) sind so die Radbremsen 8a-8d über den Druckraum 30, das Schnüffelloch 50 und die Nachsaugleitung 51 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 40 verbunden und es kann ein Druckausgleich zur Atmosphäre stattfinden. So kann ein überschüssiger Systemdruck (bspw. aus thermischen Effekten) auch im nicht bestromten Zustand der ersten Bremsregeleinheit 100 abgebaut werden. Im Betrieb kann eine Druckentlastung über regelmäßige oder gesteuerte Ansteuerung eines oder mehrerer Auslassventile 7a-7d erfolgen.In the unactuated state of the first pressure source 5 (i.e. when the
Die beispielsgemäßen Bremssysteme erfüllt die Anforderung an ein Brake-By-Wire Bremssystem inklusive radselektiver Umsetzung einer Bremsanforderung und Bremsregelung, z. B. ABS-Schlupfregelung.The brake systems according to the example meet the requirement for a brake-by-wire braking system including wheel-selective implementation of a brake request and brake control, e.g. B. ABS slip control.
Grundfunktion des redundanten Bremssystems: Die Bremsmoment-Anforderung wird üblicherweise von einem externen elektrischen System übermittelt (z. B. einem elektronischen Bremspedal oder einem virtuellen Fahrer (Virtual Driver Signale). Die Brems-Anforderung wird dann im redundanten Bremssystem üblicherweise von der ersten Bremsregeleinheit 100 mittels der ersten Druckquelle 5 umgesetzt. Sollte die Druckstellung vom ersten Bremsregeleinheit 100 nicht verfügbar sein, wird die Druckstellung von der zweiten Bremsregeleinheit 200 übernommen.Basic function of the redundant braking system: The braking torque request is usually transmitted by an external electrical system (e.g. an electronic brake pedal or a virtual driver (virtual driver signals). The braking request is then usually transmitted in the redundant braking system by the first
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102017211953 A1 [0002]DE 102017211953 A1 [0002]
- DE 102016203119 A1 [0051]DE 102016203119 A1 [0051]
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