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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremseinheit zur Betätigung mehrerer Radbremsen aufweisend jeweils den Radbremsen zugeordnete Einlassventile und Auslassventile, einen Linearaktuator zur Bereitstellung eines hydraulischen Drucks in den Radbremsen, eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit, eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit und elektrische und/oder elektronische Mittel, die dazu konfiguriert sind, dass bei einem Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Linearaktuator mittels der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird und einen Druck zur Betätigung der Radbremsen aufbaut, und dass bei einem Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Linearaktuator mittels der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird und einen Druck zur Betätigung der Radbremsen aufbaut.
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Durch den fahrerunabhängigen Druckaufbau mittels eines Linearaktuators als elektrische Druckbereitstellungseinrichtung ist es möglich eine Vielzahl komplexer Regelungen umzusetzen, welche den Komfort und die Sicherheit einer Bremsanlage verbessern. Durch die doppelte Ansteuerbarkeit ist weiterhin eine hohe Fehlerredundanz gegeben. Jedoch besitzt ein elektrischer Motor wie er in Linearaktuatoren verbaut ist mechanische und insbesondere thermische Grenzen, die einer Dauerbelastung entgegenstehen. Bei einer festgestellten Überlastung und einer damit verbundenen eingeschränkten Verfügbarkeit muss der Linearaktuator degradiert werden, bis hin zu einer vollständigen Abschaltung, um eine irreversible Beschädigung insbesondere der Elektronik und Mechanik zu verhindern. Hierzu wurde in bekannten Bremssystemen in eine hydraulische Rückfallebene geschaltet, in welcher der Fahrer direkt hydraulisch mit den Radbremsen verbunden ist und daher allein mittels Muskelkraft eine Bremskraft aufbringen muss. In modernen Bremsanlagen für autonome Fahrzeuge ganz ohne Fahrer oder auch für Bremsanlagen mit Bremspedalen ohne hydraulische Kopplung steht eine solche Rückfallebene nicht zur Verfügung. Ein vollständiger Ausfall des Linearaktuators führt daher zu einem nicht mehr bremsbereiten Fahrzeug.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Bremsanlage anzugeben, welche einen Ausfall vermeidet.
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Die Aufgabe wird gelöst, dadurch dass neben einem normalen Betriebsmodus auch ein spezieller Störmodus vorgesehen ist. In dem normalem Betriebsmodus wird die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit zum Halten eines Drucks in den Radbremsen eine strömungsoffene Verbindung zwischen dem Linearaktuator und den Radbremsen herstellen oder aufrechterhalten. In dem Störmodus wird die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit zum Halten eines Drucks in den Radbremsen den Druck hingegen durch Schließen der Einlassventile einsperren. Der Linearaktuator wird daher zum Halten des Drucks nicht zwingend benötigt und kann entsprechend abkühlen, um einen vollständige Ausfall zu vermeiden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die elektrischen und/oder elektronischen Mittel, dass der elektromechanische Aktuator einen doppelt gewickelten Elektromotor mit einer ersten Motorwicklung und einer zweiten Motorwicklung umfasst, wobei die erste Motorwicklung von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit und die zweite Motorwicklung von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Damit liefert der Linearaktuator bei Funktionsfähigkeit beider Steuereinheiten die volle Leistung beziehungsweise das volle Drehmoment. Fällt eines der beiden Steuereinheiten aus, können zumindest noch einen Teil der Motorwicklungen betrieben werden, sodass der Linearaktuator mit niedrigerem Drehmoment funktioniert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit dazu ein gerichtet, in dem Störmodus nach Schließen der Einlassventile den Druck in dem Linearaktuator zu reduzieren. So kann der Druck gezielt auf einen Druck gesetzt werden, bei dem der Linearaktuator weniger Leistung benötigt. Der Druck kann nach den Bedürfnissen, insbesondere nach dem Grad der thermischen Überlastung ausgewählt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit dazu eingerichtet, in den Störmodus zu wechseln, wenn eine Überhitzung einer Motorelektronik, insbesondere des Linearaktuators festgestellt wird. Diese kann bei Überschreiten eines Temperaturgrenzwerts festgestellt werden, bei dem noch keine Schäden am Linearaktuator auftreten. Somit wird des totaler Ausfall verhindert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit dazu eingerichtet, nur in den Störmodus zu wechseln, wenn das Fahrzeug im Stillstand ist. Somit ist sichergestellt, dass während der Fahrt keine Gefahren auftreten können, die durch den Störmodus verursacht sind.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit dazu eingerichtet, den Störmodus abzubrechen, wenn ein Pedallösen, ein Pedalnachtreten größer als 500N und/oder ein Fahrzeugrollen detektiert wird. Damit können hohe Sicherheitsanforderungen erfüllt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit dazu eingerichtet, bei einem Abbruch des Störmodus den Linearaktuator anzusteuern den eingesperrten Druck abzuholen, die Einlassventile zu öffnen und einen angeforderten Druck einzustellen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit dazu eingerichtet, in dem Störmodus einen Druckabbau durch Öffnen der Einlassventile und/oder der Auslassventile umzusetzen. Somit kann bei einem angeforderten Druckabbau der Linearaktuator weiter abkühlen. Bevorzugt werden dabei die Einlassventile genutzt, da diese weniger Geräusche und Vibrationen verursachen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit dazu eingerichtet, in dem Störmodus zum Druckabbau an den Einlassventilen eine analoge Volumenflussregelung anhand der Öffnungskennline umzusetzen. Das bedeutet es wird basierend auf dem Druckwert des Rades und des Vordrucks ein Haltestrom aufgeschaltet der einen bestimmten Volumenfluss zur Folge hat, sodass sich der gewünschte Raddruckwert einstellt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Halten des Drucks durch Einsperren mit geschlossenen Einlassventilen erst abgebrochen, wenn die Druckanforderung um einen Wert ansteigt oder abfällt, der größer als ein Schwellwert ist, solange das Fahrzeug im Stillstand gehalten werden kann. Somit wird die Zeit die der Linearaktuator abkühlen kann so weit wie möglich ausgedehnt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Einlassventile keine parallel geschalteten Rückschlagventile auf. Ohne diese kann besonders einfach der Druck eingesperrt werden.
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Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zur Regelung einer hydraulische Bremseinheit zur Betätigung mehrerer Radbremsen aufweisend jeweils den Radbremsen zugeordnete Einlassventile und Auslassventile, einen Linearaktuator zur Bereitstellung eines hydraulischen Drucks in den Radbremsen, eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit, eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit und elektrische und/oder elektronische Mittel, die dazu konfiguriert sind, dass bei einem Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Linearaktuator mittels der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird und einen Druck zur Betätigung der Radbremsen aufbaut, und dass bei einem Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit der Linearaktuator mittels der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird und einen Druck zur Betätigung der Radbremsen aufbaut, wobei in einem normalen Betriebsmodus die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit zum Halten eines Drucks in den Radbremsen eine strömungsoffene Verbindung zwischen dem Linearaktuator und den Radbremsen herstellt oder aufrechterhält und in einem Störmodus die erste und/oder zweite Steuer- und Regeleinheit zum Halten eines Drucks in den Radbremsen den Druck durch Schließen der Einlassventile einsperrt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
- 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremsanlage,
- 2 zeigt ein Diagramm mit Größen des erfindungsgemäßen Verfahrens einer ersten Ausführungsform,
- 3 zeigt ein Diagramm mit Größen des erfindungsgemäßen Verfahrens einer zweiten Ausführungsform,
- 4 zeigt ein Diagramm mit Größen des erfindungsgemäßen Verfahrens einer dritten Ausführungsform,
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremssystems 1 für ein Kraftfahrzeug mit vier hydraulisch betätigbaren Radbremsen 5a-5d schematisch dargestellt.
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Bremssystem 1 umfasst vorteilhafterweise ein Bremsensteuergerät (HECU) mit einem Hydraulikblock 20 (hydraulische Steuer- und Regeleinheit HCU, Ventilblock) mit einem Ausgangsanschluss 4a-4d für jede der Radbremsen 5a-5d. An dem Ventilblock 20 ist ein unter Atmosphärendruck stehender Druckmittelvorratsbehälter 3 angeordnet. Beispielsgemäß sind die Ausgangsanschlüsse 4a, 4b den Radbremsen 5a, 5b der Vorderachse (Front), z.B. der Ausgangsanschluss 4a dem linken Vorderrad FL (Radbremse 5a) und der Ausgangsanschluss 4b dem rechten Vorderrad FR (Radbremse 5b), zugeordnet und die Ausgangsanschlüsse 4c, 4d den Radbremsen 5c, 5d der Hinterachse (Rear) zugeordnet, z.B. der Ausgangsanschluss 4c dem linken Hinterrad RL (Radbremse 5c) und der Ausgangsanschluss 4d dem rechten Hinterrad RR (Radbremse 5d).
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Der Füllstand des Druckmittelvorratsbehälters 3 wird mittels eines Füllstandsensors 44 gemessen.
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Der Druckmittelvorratsbehälter 3 umfasst zumindest zwei Behälterkammern 84, 85, welche durch eine Schottwand 86 zumindest teilweise voneinander getrennt sind. Weiterhin umfasst der Druckmittelvorratsbehälter 3 einen ersten Anschluss 71 und einen zweiten Anschluss 72. Der erste Anschluss 71 ist mit der ersten Behälterkammer 84 verbunden, der zweite Anschluss 72 ist mit der zweiten Behälterkammer 85 verbunden. In diesem Sinne ist der ersten Behälterkammer 84 ein erste Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 zugeordnet und der zweiten Behälterkammer 85 ist der zweite Anschluss 72 des Druckmittelvorratsbehälters 3 zugeordnet.
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Jedem Ausgangsanschluss 4a-4d ist ein Einlassventil 6a-6d sowie ein Auslassventil 7a-7d zugeordnet, wobei die Einlassventile 6a-6d vorteilhafterweise stromlos offen und die Auslassventile 7a-7d vorteilhafterweise stromlos geschlossen ausgeführt sind. Jedem Einlassventil 6a-6d ist beispielsgemäß kein Rückschlagventil parallelgeschaltet.
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Über das Auslassventil 7a-7d ist der jeweilige Ausgangsanschluss 4a-4d mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 verbunden. Die Auslassventile 7a-7d sind über eine (zumindest stückweise gemeinsame) Rücklaufleitung 61b, 61 an den ersten Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 angeschlossen.
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Es ist eine elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle 2 vorgesehen, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem Druckraum 30 gebildet wird, deren Kolben 31 durch einen elektromechanischen Aktuator mit einem schematisch angedeuteten Elektromotor 32 und einem schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes 33 betätigt betätigbar ist. Druckquelle 2 ist beispielsgemäß als ein einkreisiger elektrohydraulischer Linearaktuator (LAC) mit nur einem Druckraum 30 ausgebildet. Kolben 31 kann mittels des elektromechanischen Aktuators zum Aufbau eines Druckes vorgeschoben (Bremsbetätigungsrichtung) und zum Abbau eines Druckes zurückgeschoben bzw. zurückgezogen werden.
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Beispielsgemäß ist der Elektromotor als ein doppelt gewickelter Elektromotor 32 mit einer ersten Motorwicklung 34a und einer zweiten Motorwicklung 34b ausgebildet. Werden beide Motorwicklungen 34a, 34b angesteuert, liefert Elektromotor 32 die volle Leistung. Im Falle, dass nur eine der beiden Motorwicklungen 34a, 34b angesteuert wird, ist die Leistung des Elektromotors 32 zwar reduziert, es kann aber dennoch Druck mittels der Druckquelle 2 aufgebaut werden, wenn auch in verminderter Höhe und mit verminderter Dynamik.
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Druckraum 30 ist über einen Druckanschluss 83 mit einem Bremsleitungsabschnitt 60 hydraulisch verbunden, welcher mit den Einlassventilen 6a-6d (genauer den Eingangsanschlüssen der Einlassventile 6a-6d) hydraulisch verbunden ist. In der hydraulischen Verbindung zwischen dem Druckraum 30 der Druckquelle 2 und dem Bremsleitungsabschnitt 60 bzw. jedem der Einlassventile 6a-6d ist beispielsgemäß kein Trennventil angeordnet.
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Zum Nachsaugen von Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 3 in die Druckquelle 2 weist Druckquelle 2 einen Nachsauganschluss 81 auf. Druckraum 30 ist über den Nachsauganschluss 81 und ein Nachsaugventil 14, welches beispielsgemäß als ein in Richtung des Druckraums 30 öffnendes Rückschlagventil ausgeführt ist, mit dem ersten Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 und somit mit der ersten Behälterkammer 84 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden. Alternativ kann der Nachsauganschluss 81 auch mit einer zweiten Kammer 85 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden sein.
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Weiterhin weist Druckquelle 2 einen Ausgleichsanschluss 82 zur hydraulischen Verbindung des Druckraums 30 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 3 in einer vorgegebenen Position des Kolbens 31 auf. Hierdurch ist ein Drucklosschalten der Radbremsen 5a-5d, d.h. ein Verbinden der Radbremsen 5a-5d mit dem unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 3, in der vorgegebenen Position des Kolbens 31 möglich. Die vorgegebene Position des Kolbens 31 ist vorteilhafterweise der unbetätigte Zustand des Kolbens 31. Ausgleichsanschluss 82 ist mit der anderen (zweiten) Behälterkammer 85, also dem zweiten Anschluss 72, des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden.
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Beispielsgemäß weist Druckquelle 2 als Ausgleichsanschluss 82 ein Schnüffelloch 80 auf. Schnüffelloch 80 ist über einen Nachlaufleitungsabschnitt 62 mit dem zweiten Anschluss 72 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden. Druckraum 30 ist in einem unbetätigten Zustand des Kolbens 31 über das Schnüffelloch 80 und den Nachlaufleitungsabschnitt 62 mit der zweiten Behälterkammer 85 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden, wobei das Schnüffelloch 80 bei einer Betätigung des Kolbens 31 überfahren / geschlossen wird und so die Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 3 getrennt wird. Beispielsgemäß ist der Kolben 31 mit zumindest einer Bohrung versehen, über welche im unbetätigten Zustand des Kolbens 31 die hydraulische Verbindung zwischen Druckraum 30 und Nachlaufleitungsabschnitt 62 hergestellt ist, und welche bei einer Betätigung des Kolbens 31 eine Dichtung überfährt, so dass die hydraulische Verbindung zwischen Druckraum 30 und Nachlaufleitungsabschnitt 62 getrennt wird.
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Beispielsgemäß sind die Rücklaufleitung 61 b, 61 für die Auslassventile 7a-7d und eine Ansaugleitung 61a, 61 der Druckquelle 2 stückweise gemeinsam ausgeführt. Hierzu ist Nachsauganschluss 81 über das Nachsaugventil 14 und einen Ansaugleitungsabschnitt 61a mit der Rücklaufleitung 61b, 61 verbunden. Die Auslassventile 7a-7d und das Nachsaugventil 14 sind also über einen gemeinsamen Leitungsabschnitt 61 mit dem ersten Anschluss 71 des Druckmittelvorratsbehälters 3 verbunden. Anders ausgedrückt münden der Ansaugleitungsabschnitt 61a und ein Rücklaufleitungsabschnitt 61b in den Leitungsabschnitt 61 zum ersten Anschluss 71. In diesem Sinne ist der Druckraum 30 über das Nachsaugventil 14 und den Ansaugleitungsabschnitt 61a mit der Rücklaufleitung 61 b, 61 (aus Rücklaufleitungsabschnitt 61 b und Leitungsabschnitt 61) verbunden.
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Der Nachlaufleitungsabschnitt 62 und der Ansaugleitungsabschnitt 61a (bzw. die Rücklaufleitung 61b, 61 oder der Rücklaufleitungsabschnitt 61b oder der Leitungsabschnitt 61) sind nicht direkt miteinander verbunden. Es besteht nur eine gewisse indirekt hydraulische Verbindung über den Druckmittelvorratsbehälter 3, falls der Füllstand des Druckmittelvorratsbehälters 3 oberhalb der Schottwand 86 liegt. In der oben erwähnten alternativen Verbindung des Nachsauganschlusses 81 mit der zweiten Kammer, kann jedoch eine Verbindung des Nachsauganschlusses 81 mit der Leitung 62 erfolgen.
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An den Bremsleitungsabschnitt 60 ist ein (System)Drucksensor 40 angeschlossen, mittels welchem der von der Druckquelle 2 erzeugte Druck bestimmt werden kann. Bevorzugt ist der Drucksensor 40 der einzige Drucksensor des Bremssystems 1 bzw. des Bremsensteuergeräts.
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Zur Ansteuerung der Druckquelle 2 umfasst Bremssystem 1 redundante Sensorelemente zur Erfassung einer Drehzahl oder eines Drehwinkels des Elektromotors 32. Beispielsgemäß sind ein erster Motorwinkelsensor 43 und ein zweiter Motorwinkelsensor 42 vorgesehen.
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Bremssystem 1 umfasst vorteilhafterweise nur die eine hydraulische Druckquelle 2. Bremssystem 1 umfasst weder eine zweite elektrisch ansteuerbare hydraulische Druckquelle noch eine vom Fahrer betätigbare Druckquelle, z.B. einen bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinder, zur Realisierung einer hydraulischen, fahrerbetätigten Rückfallebene.
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Bremssystem 1 umfasst weiterhin eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) A und eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit (ECU) B zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Bremssystems 1. Die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit A und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit B sind vorteilhafterweise voneinander elektrisch unabhängig in dem Sinne, dass ein Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit keinen Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit bewirkt und umgekehrt. Hierzu können die elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A und B als getrennte Einheiten ausgeführt sein, sie können jedoch auch in derselben elektronischen Steuer- und Regeleinheit als unabhängige Untereinheiten ausgeführt sein.
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Die Pfeile A oder B an den elektrischen oder elektrisch betätigbaren Komponenten, wie z.B. den Ventilen 6a-6d, 7a-7d und den Sensoren 40, 42, 43, 44 kennzeichnen die Zuordnung zur elektronischen Steuer- und Regeleinheit A oder B.
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Der Elektromotor 32 der Druckquelle 2 ist von der ersten und der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A, B ansteuerbar, d.h. jede der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A, B ist für sich alleine zum Aufbau eines Bremsdruckes mittels der Druckquelle 2 zur Durchführung einer Betriebsbremsung geeignet. D.h. die Druckquelle 2 und die elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A, B sind derart ausgebildet, dass bei einem Ausfall der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A die Druckquelle 2 mittels der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B angesteuert werden kann, um einen Bremsdruck zur Betätigung der Radbremsen 5a-5d während einer Betriebs- oder Regelbremsung aufzubauen, und dass bei einem Ausfall der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B die Druckquelle 2 mittels der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A angesteuert werden kann, um einen Druck zur Betätigung der Radbremsen 5a-5d während einer Betriebs- oder Regelbremsung aufzubauen.
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Beispielsgemäß ist der Elektromotor als ein doppelt gewickelter Elektromotor 32 mit der ersten Motorwicklung 34a und der zweiten Motorwicklung 34b ausgebildet. Der Elektromotor 32 der Druckquelle 2 wird von der ersten und der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit angesteuert in dem Sinne, dass die erste Motorwicklung 34a (bevorzugt nur) von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A (mit Pfeil mit A gekennzeichnet) und die zweite Motorwicklung 34b (bevorzugt nur) von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B (mit Pfeil mit B gekennzeichnet) angesteuert wird, insbesondere von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit mit elektrischer Energie versorgt wird. Dazu ist Motorwicklung 34a mit der ersten Steuer- und Regeleinheit A und die andere Motorwicklung 34b mit der zweiten Steuer- und Regeleinheit B verbunden. Zur Ansteuerung der Druckquelle 2 umfasst jede der beiden Steuer- und Regeleinheiten A, B einen Motorprozessor zur Verarbeitung der Motor-Regelfunktionen, eine Endstufe mit Transistoren zur Bereitstellung der Phasenspannungen am Elektromotor 32 (z.B. B6-Brücke) und eine Treiberstufe (Gate Drive Unit) zur Ansteuerung der Transistoren der Endstufe.
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Bei einem Ausfall einer der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A oder B wird die Druckquelle 2 mittels der anderen elektronischen Steuer- und Regeleinheit B oder A angesteuert und es wird ein Druck zur Betätigung der Radbremsen 5a-5d in der brake-by-wire Betriebsart zur Betriebsbremsung aufbaut. Durch die eine funktionsfähige elektronische Steuer- und Regeleinheit B der A wird die Druckquelle 2 bzw. der Elektromotor 34 zumindest mit einem Teil ihrer/seiner Leistung zum Aufbau eines Druckes zur Betätigung der Radbremsen betrieben.
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Die elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d, und die Sensoren 40, 42, 43, 44 des Bremssystems 1 sind jeweils nur einer der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten zugeordnet. D.h. jedes elektrisch betätigbare Ventil 6a-6d, 7a-7d wird ausschließlich von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A oder ausschließlich von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit B angesteuert. Hierdurch werden aufwändige, doppelt ansteuerbare Ventile/Ventilspulen vermieden. Bzw. die Signale jedes Sensors 40, 42, 43 oder 44 werden ausschließlich der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A oder ausschließlich der elektronischen Steuer- und Regeleinheit B zugeführt.
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Alle elektrisch betätigbaren Ventile, d.h. beispielsgemäß die elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d, sind vorteilhafterweise derselben elektronischen Steuer- und Regeleinheit, beispielsgemäß der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A, zugeordnet, und werden ausschließlich von der elektronischen Steuer- und Regeleinheit A angesteuert.
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Die Signale des (ersten) Motorwinkelsensors 43 werden der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B zugeführt und von dieser ausgewertet, wohingegen die Signale des (zweiten) Motorwinkelsensors 42 der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A zugeführt und von dieser ausgewertet werden.
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Die Signale des Drucksensors 40 werden vorteilhafterweise derselben elektronischen Steuer- und Regeleinheit A zugeführt, welche auch die Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d ansteuert, d.h. die Signale des Drucksensors 40 werden beispielsgemäß der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A zugeführt und von dieser ausgewertet.
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Nach Ausfall einer der elektronischen Steuer- und Regeleinheiten A oder B kann die Druckquelle 2 dennoch mittels einer der Motorwicklungen 34a oder 34b und eines der Motorwinkelsensoren 42 oder 43 (oder ggf. des Drucksensors 40) angesteuert werden und so ein geeigneter Druck aufgebaut werden, wenn auch ggf. in verminderter Höhe und/oder mit verminderter Dynamik. Mit diesem (Zentral)Druck können alle Radbremsen 5a-5d beaufschlagt werden. Der (Zentral)Druck kann auch mittels vor- und zurückschieben des Kolbens 31 moduliert werden.
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Vorteilhafterweise wird das Bremssystem 1 von einem redundanten Bordnetz mit zwei unabhängigen Spannungsquellen (einer ersten elektrischen Energieversorgung und einer zweiten elektrischen Energieversorgung) versorgt, sodass nicht beide Steuer- und Regeleinheiten A und B von der gleichen elektrischen Energieversorgung versorgt werden. Beispielsweise wird Steuer- und Regeleinheiten A von der ersten elektrischen Energieversorgung versorgt und Steuer- und Regeleinheiten B von der zweiten elektrischen Energieversorgung versorgt.
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Bremssystem 1 umfasst beispielsgemäß an den Rädern einer der Achsen, beispielsgemäß an den Hinterräder RL, RR, elektrische Parkbremsen 50a, 50b. Die elektrischen Parkbremsen 50a, 50b werden von dem elektrohydraulischen Bremsensteuergerät angesteuert bzw. betätigt.
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Vorteilhafterweise sind die Radbremsen der Hinterachse als Kombibremssättel mit einer hydraulischen Radbremse 5c, 5d und einer integrierten, elektrisch betätigbaren Parkbremse (IPB) ausgeführt.
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Beispielsgemäß wird eine der elektrischen Parkbremsen, z.B. Parkbremse 50a, von der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A betätigt/angesteuert (dies ist durch den Pfeil mit A gekennzeichnet), während die andere der elektrischen Parkbremsen, z.B. Parkbremse 50b, von der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B betätigt/angesteuert wird (dies ist durch den Pfeil mit B gekennzeichnet). Nach einem Ausfall einer der Steuer- und Regeleinheiten A oder B kann das Fahrzeug noch mit zumindest einer der Parkbremsen, welche durch die funktionsfähige Steuer- und Regeleinheit B oder A betätigt wird, gesichert werden. So kann eine Getriebe-Parksperre entfallen.
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Bevorzugt umfasst Bremssystem auch eine Betätigungseinheit, wie insbesondere ein Bremspedal, für einen Fahrzeugführer (nicht dargestellt in 1). Die Betätigungseinheit ist mit dem Bremsensteuergerät (HECU) signalseitig zur Übermittlung eines Fahrerwunschsignals verbunden, eine mechanisch-hydraulische Verbindung von der Betätigungseinheit zu dem Bremsensteuergerät bzw. den Radbremsen 55a-5d besteht jedoch nicht.
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Im Falle eines Ausfalls der zweiten elektronischen Steuer- und Regeleinheit B kann die hydraulische Bremsfunktion des Bremssystems mittels der Druckquelle 2 einschließlich der Raddruckregelung mittels der Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d anhand der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A durchgeführt werden, wobei die einzige Einschränkung gegebenenfalls darin besteht, dass die Leistung der Druckquelle 2 reduziert ist.
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Da die Auslassventile 7a-7d stromlos geschlossen und die Einlassventile 6a-6d stromlos offen ausgeführt sind, können im Falle eines Ausfalls der ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit A alle Räder hydraulisch gebremst werden. Hierzu regelt die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit B das abgegebene Druckmittelvolumen, wenn ihr kein Drucksignal zur Verfügung steht. Eine gemeinsame Druckmodulation an allen Radbremsen 5a-5d bleibt möglich.
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Wenn nicht gebremst wird, sollen die Radbremsen 5a-5d unter Atmosphärendruck stehen. Hierzu wird die Druckquelle 2 so angesteuert und in ihren unbetätigten Zustand zurückgefahren, dass über das Schnüffelloch 80 eine hydraulische Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 3 entsteht, der unter Atmosphärendruck steht.
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Bei der Verwendung der Auslassventile 7a-7d zur radindividuellen Druckregelung wird Druckmittelvolumen verbraucht in dem Sinne, dass Druckmittel aus dem Druckraum 30 über die Radbremsen 5a-5d in den Druckmittelvorratsbehälter 3 abgelassen wird. Entsprechend muss spätestens dann Druckmittelvolumen über das Nachsaugventil 14 in den Druckraum 30 der Druckquelle 2 nachgesaugt werden, wenn das Druckmittelvolumen in dem Druckraum 30 einen unteren Grenzwert erreicht.
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Vorteilhafterweise umfasst das beispielsgemäße Bremssystem 1 der 1 neben den elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d keine weiteren elektrisch betätigbaren Ventile.
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Erste und zweite Steuereinrichtung A, B sind dazu eingerichtet eine Bremsanforderung oder direkt eine Druckanforderung umzusetzen, die von einem Bremspedal oder einer anderen Betätigungseinrichtung, einer Assistenzfunktion oder einem virtuellen Fahrer stammen kann. Hierzu sind die Einlassventile 6a -6d geöffnet und der Linearaktuator 2 wird zu einem Druckaufbau nach vorne gefahren, zu einem Druckabbau nach hinten gefahren und zu einem Druck halten im Wesentlichen an der gleichen Position gehalten. Es ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei einer Überhitzung des Linearaktuators 2 in einen Störmodus geschaltet wird. In diesem Störmodus wird zum Halten eines Drucks nach dessen Aufbau mittels des Linearaktuators 2, die Einlassventile 6a - 6d geschlossen und der Druck somit in den Radbremsen 5a -5d eingesperrt. Dies ist möglich, da die Einlassventile 6a -6d ohne parallel geschaltete Rückschlagventile ausgeführt sind.
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Der Linearaktuators 2 wird daraufhin leicht zurückgefahren, sodass der Druck im Arbeitsraum 30 des Linearaktuators 2 reduziert wird. Die benötigte elektrische Leistung des Linearaktuators 2 wird entsprechend stark verringert oder kann sogar auf null gesetzt werden. Somit kann der Linearaktuators 2, insbesondere dessen Motor 32 abkühlen.
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2 bis 4 zeigen nun Diagramme, welche Ausführungsformen der Erfindung verdeutlichen. Das Diagramm zeigt in einer gestrichelten Linie die Druckanforderung 101, in der oberen Linie den Raddruck 102, und in der unteren Linie den Druck des Linearaktuators 103. Im unteren Teildiagramm ist darüber hinaus der Zustand der Einlassventile 6 dargestellt, dabei bedeutet der Zustand c dass die Einlassventil geschlossen sind und a, dass die Einlassventile in einer analogen Regelung betrieben werden, in welcher der Ventilstrom derart eingestellt wird, dass sich bei einem bestimmten Differenzdruck über dem Ventil ein gewünschter Volumenfluss einstellt. Die Bereiche ohne Markierung zeigen an, dass das Einlassventil 6 in diesem Bereich vollständig geöffnet ist.
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2 zeigt eine erste besonders einfache Ausführungsform der Erfindung. In Phase 1 sind die Einlassventile 6a -6d offen und der Raddruck 102, der Linearaktuatordruck 103 und die Druckanforderung 101 sind identisch. Zur Phase 2 wird in einen Störmodus geschaltet, in welchem ein Halten des Drucks umgesetzt wird, indem die Einlassventile 6 vollständig geschlossen werden. Der Linearaktuator 2 fährt zurück, wodurch der Linearaktuatordruck bis auf null abfällt. In Phase 3 wird das Halten des Drucks abgebrochen und der Druck soll wie durch die Druckanforderung 101 vorgegeben sinken. Hierzu holt der Linearaktuator 2 den Druck ab. Das bedeutet der Linearaktuator 2 fährt nach vorne, wodurch der Linearaktuatordruck 103 ansteigt bis der Linearaktuatordruck 103 dem Raddruck 102 entspricht. Nun werden die Einlassventile 6 wieder geöffnet und der Linearaktuator 2 kann wieder zurückfahren sodass der Linearaktuatordruck 103 gemeinsam mit dem Raddruck 102 wieder auf die Druckanforderung 101 gefahren wird. In Phase 5 folgen nun der Raddruck 102 und der Linearaktuatordruck 103 wieder gemeinsam der Druckanforderung 101.
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In der alternativen Ausführungsform der 3 sind die Phasen 1 und 2 noch identisch zur 2. In Phase 3 und 4 wird der Druckabbau jedoch nicht durch den Linearaktuator 2 umgesetzt, sondern durch eine analoge Regelung der Einlassventile 6. Hierdurch fließt Bremsflüssigkeitsvolumen von den Radbremsen 5 über die Einlassventile 6 ab, wodurch der Raddruck 102 derart reduziert wird, dass dieser der Druckanforderung 101 folgt. Der Linearaktuatordruck 103 wird auf 0 gehalten.
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Der in 4 gezeigte Verfahrensablauf, entspricht zu Beginn dem der 3, mit zusätzlichen Phasen 5 bis 7. In Phase 5 steigt die Druckanforderung 101 wieder an. Zur Umsetzung wird der Linearaktuator 2 wieder angesteuert, nach vorne zu fahren, wodurch der Linearaktuatordruck 103 ansteigt bis er den Raddruck 102 erreicht. Nun werden die Einlassventile 6 geöffnet, sodass durch den Linearaktuator 2 der Raddruck 102 weiter gemäß der Druckanforderung 101 erhöht werden kann. In Phase 6 soll nun wieder ein Halten des Drucks durchgeführt werden, wofür die Einlassventile 6 wieder geschlossen werden und der Linearaktuator 2 zum Druckabbau des Linearaktuatordrucks 103 wieder zurückgefahren wird, sodass dieser weiter abkühlen kann. In Phase 7 findet wieder ein Druckabbau statt, welcher erneut über die analoge Regelung der Einlassventile 6 umgesetzt wird.
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Durch die erfindungsgemäße Druckregelung im Störmodus lässt sich somit die Überhitzung des Linearaktuators begrenzen, sodass die Verfügbarkeit erhöht wird.
