DE19634567A1 - Elektrisches Bremssystem - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bremssystem gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.

Ein elektrisches Bremssystem ist beispielsweise aus der WO-A 95/13946 bekannt. Das dort beschriebene elektrische Bremssy­ stem besteht aus einem Zentralmodul und Bremskreisen oder Radgruppen zugeordnete Bremsmodule, die über ein Kommunika­ tionssystem Daten miteinander austauschen. Durch Einzelmaß­ nahmen wird die Verfügbarkeit des Bremssystems bei Ausfall einzelner Komponenten sichergestellt. Die dabei berücksich­ tigten Fehlerarten betreffen den Ausfall eines Radmoduls, den Ausfall des Kommunikationssystems, den Ausfall des Zen­ tralmoduls und den Ausfall der Pedalsensoreinheit.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein dezentrales elektrisches Bremssystem, insbesondere für eine Bremsanlage mit elektro­ motorischer Zuspannung, mit Blick auf Verfügbarkeit und Feh­ lertoleranz weiter zu optimieren.

Diese wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängi­ gen Patentanspruchs erreicht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Bremssystem stellt die Verfügbarkeit und Fehlertoleranz einer Bremsanlage auf hohem Niveau si­ cher. Besonders vorteilhaft ist dabei der Einsatz dieses Bremssystems bei einer Bremsanlage mit elektromotorischer Zuspannung, bei der erhebliche Vorteile bezüglich Verfügbar­ keit und Fehlertoleranz erreicht werden.

Besonders vorteilhaft ist, daß zwei voneinander unabhängige elektrische Bordnetze eingesetzt werden, so daß die Bremsan­ lage auch bei Ausfall eines Bordnetzes zumindest teilweise betriebsfähig bleibt. Dabei weisen beide Bordnetze vorzugs­ weise den gleichen Spannungswert (z. B. 12V, 24V oder 48V) auf.

Ferner ist vorteilhaft, daß wenigstens zwei unabhängige In­ formationspfade zwischen den einzelnen Steuerelementen vor­ gesehen sind, so daß die Bremsanlage auch bei Ausfall eines Informationspfades zumindest teilweise betriebsbereit bleibt.

Besonders vorteilhaft ist ferner, daß zur Bestimmung des Fahrerbremswunsches eine fehlertolerante Pedaleinheit vorge­ sehen ist, die zur Bestimmung von achsspezifischen Werten für die Bremskräfte bzw. Bremsmomente und zur Einleitung von Rückfallstrategien im Fehlerfall, z. B. bei Ausfall eines Stellelements durch Reduktion der Bremskraft des diagonal angeordneten Rades, dient.

Besonders vorteilhaft ist, daß modulare, übergeordnete Funk­ tionen der Bremsensteuerung Bestandteil des Bremssystems sind. Bei Ausfall dieser übergeordneten Funktionen bleibt ein geregelter Bremsbetrieb zumindest mit achsspezifischen Führungsgrößen erhalten.

Besonders vorteilhaft ist, daß das elektronisches Bremssy­ stem anpassungsfähig an verschiedene Fahrzeugtypen und Brem­ sanlagentypen ist, wobei die vorgesehenen Radpaareinheiten den Rädern einer Diagonale oder einer Achse zugeordnet wer­ den können.

Durch die dezentrale Aufteilung des Bremssystems wird in vorteilhafter Weise auch bei Auftreten von statischen und dynamischen Fehlern die Bremsfunktionalität in hohem Maße aufrechterhalten, die Betriebssicherheit der Bremsanlage si­ chergestellt und Fehlerzustände für Servicezwecke abgespei­ chert und ggf. signalisiert.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Das erfin­ dungsgemäße elektronische Bremssystem wird in vier Ausfüh­ rungsbeispielen dargestellt, die sich im wesentlichen durch unterschiedliche Integration der Teilfunktionen und damit auch durch unterschiedliche Rückfallebenen und Fehlermodi, die zu einer Rückfallebene führen, unterscheiden. Dabei wird in den Fig. 1 bis 5 eine erste Ausführungsform der Erfin­ dung in zwei Varianten dargestellt. In den Fig. 6 bis 8 wird ein zweites Ausführungsbeispiel mit zwei Varianten be­ schrieben. Fig. 9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, während in den Fig. 10 bis 12 ein viertes Ausführungsbei­ spiel des erfindungsgemäßen Bremssystems dargestellt ist.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt das elektronische Bremssystem im Rahmen eines ersten Ausführungsbeispiels als Übersichtsschaltbild. Dieses Ausführungsbeispiel ist durch eine dezentrale Struktur cha­ rakterisiert, die sich aus den Einheiten Pedaleinheit 10, Radpaareinheit A, Radpaareinheit B und Verarbeitungseinheit 18 ergibt. Die elektrischen Aktoren 20, 22, 24 und 26 wirken im bevorzugten Ausführungsbeispiel über geeignete Getriebe­ stufen auf die Zuspannwege von Scheiben- bzw. Trommelbremsen ohne eine hydraulische Zwischenstufe. Das gezeigte Bremssy­ stem regelt die radindividuellen Bremskräfte oder Bremsmo­ mente. Seine elektrische Energieversorgung erfolgt über die beiden unabhängigen Bordnetze E1 und E2, die vorzugsweise den gleichen Spannungswert (z. B. 12V, 24V oder 48V) lie­ fern. Der Datenaustausch zwischen den einzelnen Einheiten wird durch zwei unabhängige Kommunikationseinrichtungen K1 und K2 bewerkstelligt. Diese sind in einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel als serielle Bussysteme (z. B. CAN) reali­ siert. Die Kommunikationssysteme werden von unterschiedli­ chen Bordnetzen gespeist, K1 von E1, K2 von E2. Das Kommuni­ kationssystem K1 verbindet dabei Pedaleinheit 10, Verarbei­ tungseinheit 18 und eine der Radpaareinheiten, während das Kommunikationssystem K2 Pedaleinheit, Verarbeitungseinheit und die andere Radpaareinheit miteinander verbindet. In ei­ nem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Verarbeitungs­ einheit 18 vom Bordnetz E1 versorgt, so daß das Kommunikati­ onssystem K2 gegenüber dieser Einheit potentialgetrennt ist.

Neben den Kommunikationssystemen K1 und K2 werden der Pe­ daleinheit 10 über Eingangsleitungen 36, 38 und 40 von ent­ sprechenden Meßeinrichtungen Meßgrößen b1, b2 und b3 zuge­ führt, die das Ausmaß der Betätigung des Bremspedals reprä­ sentieren. Diese Meßeinrichtungen sind dabei Wegsensoren, Kraftsensoren, Drucksensoren, etc. Im bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel sind wenigstens zwei dieser Meßeinrichtungen von unterschiedlichem Typ. Ferner ist an die Pedaleinheit eine Ausgangsleitung 42 angeschlossen, über die die Pe­ daleinheit mit einer Warnlampe 44 und/oder einem nicht dar­ gestellten Fehlerspeicher verbunden ist und ein Fehlersignal d absetzt. Über das Kommunikationssystem K1 setzt die Pe­ daleinheit 10 Führungsgrößen für Teilbremskräfte FV (bzw. Teilbremsmomente) für die Räder der Vorderachse und FH für die Hinterachse ab. Über das Kommunikationssystem K1 emp­ fängt die Pedaleinheit 10 Fehlersignale dB, dA und dV der Radpaareinheiten A und B sowie der Verarbeitungseinheit 18. Die entsprechenden Signale sendet und empfängt die Pedalein­ heit 10 über das Kommunikationssystem K2. Da die Pedalein­ heit 10 fehlertolerant aufgebaut ist, ist sie an beide Bord­ netze E1 und E2 angeschlossen.

Die Radpaareinheit A ist an das erste Bordnetz E1 ange­ schlossen. Ihr werden über Eingangsleitungen 44, 46, 48 und 50 Meßgrößen bzgl. der Radgeschwindigkeiten n1 und n2 der zugeordneten Räder sowie Meßgrößen bzgl. des Istwertes F1i und F2i der Radbremskraft bzw. des jeweiligen Radbremsmo­ ments zugeführt. Diese Istwerte werden entweder über ent­ sprechend Sensoren erfaßt oder auf der Basis von anderen Be­ triebsgrößen (z. B. der Ansteuersignalgröße) errechnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel (vgl. strichlierte Darstellung in Fig. 1) empfängt die Radpaareinheit A ferner über eine Eingangsleitung 52 von der Verarbeitungseinheit Signalgrößen sA1 und sA2 zur Steuerung der Energieversor­ gung. Über Ausgangsleitungen 54 und 56 gibt die Radpaarein­ heit A Ansteuergrößen i1 und i2 für die elektrischen Aktoren 20 und 22 ab. Diese Ansteuergrößen sind beispielsweise puls­ weitenmodulierte Spannungssignale, die ein Maß für das von den Aktoren einzustellende Bremsmoment oder die einzustel­ lende Bremskraft repräsentieren. Die Radpaareinheit A ist ferner an das Kommunikationssystem K1 angeschlossen. Über das Kommunikationssystem sendet die Radpaareinheit A die ggf. aufbereiteten Meßgrößen bzgl. der Radgeschwindigkeiten n1 und n2 und ein Fehlersignal dA. In einem weiteren Ausfüh­ rungsbeispiel übermittelt die Radpaareinheit A über das Kom­ munikationssystem K1 ferner die Istwerte F1i und F2i für die Radbremskräfte oder Radbremsmomente. Über das Kommunikati­ onssystem K1 empfängt die Radpaareinheit A die Führungsgrö­ ßen FV und FH für die Vorder- und Hinterachse sowie von der Verarbeitungseinheit Führungsgrößen F1 und F2 für die radin­ dividuelle Bremskraft oder das radindividuelle Bremsmoment.

Vergleichbar aufgebaut ist die Radpaareinheit B. Diese ist an das Kommunikationssystem K2 angeschlossen und empfängt von Pedaleinheit bzw. Verarbeitungseinheit die Führungsgrö­ ßen FV und FH für die Teilbremskraft bzw. Teilbremsmoment der Hinterachse und Vorderachse sowie die Führungsgrößen F3 und F4 für die radindividuelle Bremskräfte oder Radbremsmo­ mente. Über das Kommunikationssystem gibt die Radpaareinheit B Radgeschwindigkeitssignale der zugeordneten Räder n3 und n4 sowie ein Fehlersignal dB ab. Ferner wird in einem vor­ teilhaften Ausführungsbeispiel über das Kommunikationssystem K2 die Istgrößen F3i und F4i für die eingestellten Brems­ kräfte bzw. Bremsmomente an den zugeordneten Rädern gesen­ det. Die Radpaareinheit B ist an das zweite Bordnetz E2 an­ geschlossen. Über Eingangsleitungen 58, 60, 62 und 64 emp­ fängt sie von Meßeinrichtungen Radgeschwindigkeitswerte n3 und n4 und Istwerte F3i und F4i für die eingestellten Brems­ kräfte bzw. Bremsmomente an den zugeordneten Rädern. In ei­ nem weiteren Ausführungsbeispiel wird über eine Eingangslei­ tung 66 die Steuersignale sB1 und sB2 für die Energieversor­ gung aus der Verarbeitungseinheit zugeführt. Über Ausgangs­ leitungen 71 und 71a gibt die Radpaareinheit B Stellgrößen i3 und i4 an die elektrischen Aktuatoren 24 und 26 ab.

Die Verarbeitungseinheit 18 ist an das Bordnetz E1 sowie an beide Kommunikationssysteme K1 und K2 angeschlossen. Über beide Kommunikationssysteme werden der Verarbeitungseinheit 18 von der Pedaleinheit die Führungsgrößen FV und FH bzgl. der Vorder- und Hinterachse zugeführt. Über das Kommunikati­ onssystem K1 werden von der Radpaareinheit A das Fehlersi­ gnal dA, die Radgeschwindigkeiten n1 und n2 sowie in einem weiteren Ausführungsbeispiel die Istwerte F1i und F2i zuge­ führt. Über das Kommunikationssystem K2 werden der Verarbei­ tungseinheit 18 von der Radpaareinheit B die Geschwindig­ keitssignale n3 und n4, das Fehlersignal dB sowie in einem weiteren Ausführungsbeispiel die Istwerte F3i und F4i zuge­ führt. Über das Kommunikationssystem K1 sendet die Verarbei­ tungseinheit 18. Entsprechend sendet sie über das Kommunika­ tionssystem K2 an die Pedaleinheit 10 das Fehlersignal dA der Radpaareinheit A und ihr eigenes Fehlersignal dV, an die Radpaareinheit B die radindividuelle Sollwerte F3 und F4. Ferner werden der Verarbeitungseinheit 18 über Leitungen 68 bis 70 von Meßeinrichtungen 72 bis 74 die zur Durchführung einer Fahrdynamikregelung erforderlichen Betriebsgrößen wie Lenkwinkel, Querbeschleunigung, Giergeschwindigkeit, etc. zugeführt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Verarbeitungseinheit 18 ferner die Ausgangsleitungen 52 und 66 auf.

In den Fig. 2 bis 5 sind Pedaleinheit, Radpaareinheiten und Verarbeitungseinheit detaillierter dargestellt. Anhand dieser Figuren wird auch die Funktionsweise des Bremssystems dargestellt.

Fig. 2 zeigt ein Übersichtsschaltbild der Pedaleinheit 10. Diese besteht im wesentlichen aus zwei Mikrocomputern P1 und P2, die über ein Kommunikationssystem 100 miteinander ver­ bunden sind. Dabei ist das Kommunikationssystem 100 gegen­ über einem der Mikrocomputer potentialgetrennt(in Fig. 2 P2), da die beiden Mikrocomputern von unterschiedlichen Bordnetzen versorgt werden (P1 von E1, P2 von E2). Der Mi­ krocomputer P1 ist an das Kommunikationssystem K1 ange­ schlossen und weist die Ausgangsleitung 42 auf. Ferner wer­ den ihm die Eingangsleitungen 36, 38 und 40 und somit die Signale b1, b2 und b3, die den Fahrerbremswunsch repräsen­ tieren, zugeführt. Die Sensoren S1, S2 und S3, die die den Fahrerbremswunsch repräsentierende Signale erfassen, sind im bevorzugten Ausführungsbeispielen an verschiedene Bordnetze angeschlossen. So ist beispielsweise S1 an das Bordnetz E1, S3 an das Bordnetz E2 und S2 an die Bordnetze E1 und/oder E2 angeschlossen. Der Mikrocomputer P2 ist an das Kommunikati­ onssystem K2 sowie an das Bordnetz E2 angeschlossen. Auch ihm werden alle Fahrerwunschsignale b1, b2 und b3 über Lei­ tungen 102, 104 und 106 zugeführt. Über die Kommunikations­ systeme K1 und K2 senden und empfangen die beiden Mikrocom­ puter die jeweils in Fig. 1 dargestellten Größen.

Die Pedaleinheit 10 dient zur Erfassung des Bremswunsches des Fahrers. Die Bremspedalbetätigung wird durch die unab­ hängigen S1, S2 und S3 erfaßt, die wie oben erwähnt vorzugs­ weise in einer diversitären Realisierung den Bremspedalwin­ kel bzw. die auf das Bremspedal ausgeübte Kraft ermitteln. Zur Verbesserung der Betriebssicherheit und Verfügbarkeit des Systems werden die Sensoren durch unterschiedliche Ener­ gieversorgungen gespeist. Die Pedaleinheit 10 selbst ist fehlertolerant aufgebaut durch eine Realisierung mittels ei­ nes redundanten Mikrocomputersystems, wobei die zwei Mikro­ computer an verschiedene Bordnetze angeschlossen sind. Die Mikrocomputer enthalten ferner die erforderlichen Periphe­ rie-, Speicher- und Watchdogbaugruppen, die in Fig. 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind. In das Mi­ krocomputersystem sind wenigstens drei unabhängige Programme Prog1, Prog2 und Prog3 eingebunden, die durch Majoritätsaus­ wahl, z. B. durch eine zwei aus drei Entscheidung, aus den erfaßten Meßgrößen über eine abgespeicherte Pedalcharakteri­ stik die Sollgröße für die von Fahrer über die Pedalbetäti­ gung gewünschte Gesamtbremskraft (bzw. Gesamtbremsmoment) FRES berechnen. Dazu werden von jedem der Programme die drei Meßgrößen parallel eingelesen, aus diesen drei Meßgrößen an­ hand einer Pedalkennlinie die gewünschte (Einzel)Bremskraft (bzw. -moment) ermittelt. Die ermittelten Bremskräfte werden in jedem Programm miteinander verglichen, um festzustellen, ob eine fehlerhafte Berechnung vorliegt. Dann wird aus den korrekten Meßgrößen von jedem Programm eine resultierende Gesamtbremskraft ermittelt, beispielsweise durch Maximalaus­ wahl oder Mittelwertbildung. Die berechnete Gesamtbremskraft wird über das Kommunikationssystem 100 jeweils den anderen Programmen zur Verfügung gestellt, die im Rahmen einer zwei aus drei Auswahl die korrekte Gesamtbremskraft bestimmen. In einer alternativen Ausführung wird auch das gewünschte Ge­ samtbremsmoment anstelle der Gesamtbremskraft berechnet. Die Gesamtbremskraft wird dann im Sinne einer vorgegebenen ge­ eigneten Bremskraftaufteilung auf die Achsen des Fahrzeugs in die gewünschten Bremskräfte bzw. Bremsmomente für die Rä­ der der Vorderachse FV und die Räder der Hinterachse(n) (FH) in jedem Mikrocomputer umgesetzt. Diese Werte werden über die Kommunikationssystem K1 und K2 an die weiteren Einheiten des Bremssystems abgegeben. Dabei wird vom Mikrocomputer P1 die ermittelten Größen eines der Programme (Maximalwertaus­ wahl) oder ein Mittelwert der Größen aus beiden Programmen ausgegeben.

Die Pedaleinheit 10 ist fehlertolerant aufgebaut. Bei Aus­ fall eines Mikrocomputers, eines Kommunikationssystems, ei­ nes Sensors, eines Bordnetzes, etc. wird von den noch funk­ tionsfähigen Teilen der Fahrerbremswunsch ermittelt und dem Bremssystem, zumindest Teilen davon, zur Verfügung gestellt.

In der Pedaleinheit werden ferner die internen Fehlerzustän­ de und Fehlersignalbotschaften dA, dB und dV der angeschlos­ senen Einheiten erfaßt, abgespeichert und ausgewertet. Bei eingelesenen Fehlerzuständen, auf jeden Fall bei sicher­ heitsrelevanten Fehlern, erfolgt eine Signalisierung für den Fahrer mittels des Fehlersignals d. Aus den Fehlersignalbot­ schaften d_A, d_B und d_V wird der Gesamtzustand des Bremssy­ stems analysiert und, sofern die sichere Funktion beein­ trächtigt ist, der Übergang in eine Rückfallebene mit redu­ zierter Funktionalität initiiert. Dazu werden gegebenenfalls von der Pedaleinheit über die Kommunikationssysteme K1 und K2 an alle angeschlossenen Einheiten (in den Bildern nicht dargestellte) Rückfallbotschaften ausgesandt, die an diesen Einheiten einen Übergang zu anderen Software-Modulen mit re­ duzierter Funktion auslösen.

Fig. 3 zeigt die Struktur der Verarbeitungseinheit 18. Auch diese besteht aus zwei Mikrocomputern RV1 und RV2, die über einen Kommunikationsbus 200 miteinander verbunden sind. Die beiden Mikrocomputer sind dabei an das Bordnetz E1 ange­ schlossen. Der Mikrocomputer RV1 ist potentialgetrennt am Kommunikationssystem K2 des Bremssystems, der Mikrocomputer RV2 am Kommunikationssystem K1 angeschlossen. Die Mikrocom­ puter RV1 und RV2 lesen parallel über die Eingangsleitungen 68 bis 70 bzw. 202 bis 204 Meßsignale von Meßgrößen ein, die die Fahrdynamik des Fahrzeugs betreffen. Derartige Meßgrößen sind beispielsweise Lenkwinkel, Drehrate, Querbeschleuni­ gung, Achslasten, etc. Die Mikrocomputer empfangen und sen­ den über die Kommunikationssysteme K1 und K2 die anhand von Fig. 1 beschriebenen Größen. Dabei werden die Fehlersignale dA und dB der Radpaareinheiten vom empfangenden Mikrocompu­ ter über das Kommunikationssystem 200 zum aussendenden Mi­ krocomputer geführt. Dies dient in erster Linie dazu, daß beide Mikrocomputer über Fehlerzustände in einer Radpaarein­ heit informiert sind. Die in Klammern angegebenen Istwerte F1i, F2i, F3i und F4i für die Bremskräfte bzw. Bremsmomente werden in einem alternativen Ausführungsbeispiel von der Verarbeitungseinheit 18 ergänzend eingelesen. In diesem Aus­ führungsbeispiel verfügen die Mikrocomputer RV1 bzw. RV2 über die Ausgangsleitungen 206 und 208 bzw. 210 und 212, über die sie im Fehlerfall auf die Energieversorgung der Radpaareinheit B bzw. A eingreifen.

In der Verarbeitungseinheit 18 werden die übergeordneten Funktionen des Bremssystems berechnet, insbesondere die rad­ individuellen Führungsgrößen. In bekannter Weise werden bei diesen Berechnungen das radspezifische Drehzahlverhalten im Sinne eines Antiblockierreglers und/oder eines Antrieb­ schlupfreglers und/oder ferner zur Vermeidung von Schleuder­ zuständen unter Einbeziehung weiterer Größen wie Lenkradwin­ kel, Querbeschleunigung und Drehrate im Sinne eines Fahrdy­ namikreglers einbezogen. Im Teilbremsungsbereich wird bei der Umsetzung der achsspezifischen Führungsgrößen FV und FH der radindividuelle Bremsbelagverschleiß mit dem Ziel eines gleichmäßigen Bremsbelagverschleißes bei der Bildung der radspezifischen Führungsgrößen F1, F2, F3 und F4 berücksich­ tigt. Ferner wird von der Verarbeitungseinheit 18 eine sog. Hillholder-Funktion realisiert. Ebenso wird zur Erzielung einer optimalen Bremskraftaufteilung auf Vorder- und Hinter­ achse der Beladungszustands des Fahrzeugs berücksichtigt. Darüber hinaus ergreift die Verarbeitungseinheit auch Maß­ nahmen bei Ausfall eines Bremskanals (einer Radpaareinheit oder Teile davon). Bei Vorliegen eines entsprechenden Feh­ lersignals dA oder dB modifiziert wenigstens einer der Mi­ krocomputer die Führungsgrößen für die einzelnen Bremskräfte derart, daß der Ausfall der einen Radbremse berücksichtigt ist. Beispielsweise wird in diesem Fall die Führungsgröße für die andere Radbremse derselben Achse aus Stabilitäts­ gründen auf Null reduziert.

Die zur Durchführung dieser Funktionen notwendigen Berech­ nungen werden auch im Fehlerfall einer Radpaareinheit unab­ hängig voneinander in beiden Mikrocomputern durchgeführt, die Ergebnisse über das Kommunikationssystem miteinander verglichen. Bei inkonsistenten Ergebnissen wird die Verar­ beitungseinheit abgeschaltet. Vom Mikrocomputer RV1 wird dann über das Kommunikationssystem K2 ein Fehlersignal dV abgesandt. Die übergeordneten Funktionen werden daher bei einem Fehlerfall der Verarbeitungseinheit nicht mehr durch­ geführt. Ein Bremsbetrieb ist dennoch sichergestellt, da die Pedaleinheit direkt den Radpaareinheiten die achsspezifi­ schen Führungsgrößen zuführt. Die in einem alternativen Aus­ führungsbeispiel zugeführten Istgrößen dienen zur Realisie­ rung einer analytischen Redundanz der Radpaareinheiten in der Verarbeitungseinheit 18 wie nachfolgend beschrieben.

Die Struktur einer Radpaareinheit für das bevorzugte Ausfüh­ rungsbeispiel ist gemäß Fig. 4 dargestellt. Die Darstellung der Struktur der Radpaareinheit wird am Beispiel der Radpaareinheit A vorgenommen. Die Radpaareinheit B ist ent­ sprechend aufgebaut, wobei anstelle der mit der Radpaarein­ heit A im Zusammenhang stehenden Größen die aus Fig. 1 be­ kannten Größen in bezug auf die Radpaareinheit entsprechend einzusetzen sind.

Die Radpaareinheit A ist an das Kommunikationssystem K1 an­ geschlossen. Über dieses empfängt und sendet sie die in Fig. 1 beschriebenen Größen. Die Radpaareinheit umfaßt im we­ sentlichen zwei Mikrocomputer RA1 und RA2, die an das Bord­ netz E1 angeschlossen sind und über ein Kommunikationssystem 300 Daten austauschen. Von den zugeordneten Rädern werden beiden Mikrorechner parallel zueinander über entsprechende Eingangsleitungen (44, 46, 48 und 50) Meßsignale bzgl. der Radgeschwindigkeiten n1 und n2 und der Istgrößen für die Bremskraft bzw. das Bremsmoment F1i und F2i zugeführt. Vom Mikrocomputer RA1 führt eine Leitung 302, über die eine Stellgröße i1s übermittelt wird, auf eine Leistungselektro­ nik LE1. Die Ausgangsleitung der Leistungselektronik ist die Ausgangsleitung 54, die auf den ersten Aktor 20 zur Betäti­ gung der Radbremse führt. Von der Leitung 54 kann eine Lei­ tung 306 zum Mikrocomputer RA1 zurückgeführt werden. Ent­ sprechend weist der Mikrocomputer RA2 eine Ausgangsleitung 308 auf, über die eine Stellgröße i2s zur zweiten Leistung­ selektronik LE2 führt. Ausgangsleitung dieser Leistungselek­ tronik ist die Leitung 56, die auf den zweiten Aktor 22 führt. Auch von der Leitung 56 kann eine Leitung 312 zum Mi­ krocomputer RA2 zurückgeführt werden. Die Leistungselektro­ niken 304 und 310 werden von Bordnetz E1 über die Versor­ gungsleitungen 314 und 316 mit Strom versorgt. In diese Ver­ sorgungsleitungen sind Schaltelemente 318 und 320 eingefügt, die von den Mikrocomputern RA1 und RA2 mittels der Signale sA1 und sA2 über entsprechende Leitungen 322 und 324 betä­ tigbar sind.

Innerhalb der Radpaareinheiten werden die Regelungen der radindividuellen Bremskräfte bzw. Bremsmomente realisiert. Über die Kommunikationssysteme werden dazu die Führungsgrö­ ßen bereitgestellt. Befindet sich die Verarbeitungseinheit im Normalbetrieb, so werden den Radpaareinheiten die radin­ dividuellen Führungsgrößen F1 bis F4 zugeführt. Bei Ausfall der Verarbeitungseinheit stehen von der Pedaleinheit die Er­ satzwerte, die achsindividuellen Führungsgrößen FV und FH zur Verfügung. Die Mikrocomputer der Radpaareinheiten, die je einer Radbremse zugeordnet sind, bilden die Strom- bzw. Spannungsstellgrößen für die Leistungselektroniken der elek­ trischen Aktoren auf der Basis der gemessenen Istgrößen für die Bremskraft bzw. das Bremsmoment an jeder Radbremse und den entsprechenden Führungsgrößen. Vorzugsweise erfolgt die Berechnung der Stellgrößen im Rahmen von entsprechenden Re­ gelkreisen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel können auch die Istwerte der Strom- bzw. Spannungsstellgrößen be­ rücksichtigt werden, d. h. die über die Leitungen 306 und 312 zurückgeführten, durch die Aktoren fließenden Stromwer­ te. In diesem Fall kann dem Bremskraft- bzw. Bremsmomenten­ regelkreis ein Stromregelkreis unterlagert sein. Neben den Stromwerten können als Istwerte alternativ oder zusätzlich zur Verbesserung des Regelverhaltens bzw. zur Überwachung der Ansteuerung Drehwinkel oder Hub des elektrischen Aktors erfaßt und den Mikrocomputern zur Verfügung gestellt werden.

Die Radpaareinheiten A und B werden von verschiedenen Ener­ giequellen gespeist. Zudem sind sie mit verschiedenen Kommu­ nikationsverbindungen mit Verarbeitungseinheit und Pedalein­ heit verbunden. Die den Radpaareinheiten zugeordneten Rädern können je nach Fahrzeugtyp einer Achse oder einer Fahrzeug­ diagonale zugeordnet sein. Zur Fehlererkennung tauschen die beiden Mikrocomputer über die Kommunikationsverbindung 300 die Ergebnisse der Stellgrößenberechnung aus. Sie verglei­ chen diese Ergebnisse und steuern die Leistungselektroniken an, wenn die Berechnungsergebnisse innerhalb eines vorgebba­ ren Toleranzbereichs übereinstimmen. Als Beispiel für ein Ansteuersignal sei ein pulsweitenmoduliertes Spannungssignal genannt. Führt ein Fehler in einer Leistungselektronik zur Ansteuerung eines Aktors, so kann dies durch Vergleich der Stell- und Regelgröße erkannt werden. Bei einem unzulässigen Zusammenhang zwischen Stell- und Regelgröße in einem Rad­ bremskanal schaltet der entsprechende Mikrocomputer über die Steuersignal SA1 bzw. SA2 bzw. SB1 und SB2 über die Schalter 318 und 320 die Leistungselektronik ab. Im Fehlerfall wird eine Fehlerbotschaft dA bzw. dB an die Verarbeitung- bzw. Pedaleinheit abgesetzt, die vorzugsweise auch eine Informa­ tion über die Art des Fehlers bzw. das Ausmaß der Abschalt­ maßnahmen enthält, so daß dies von der Verarbeitungseinheit bei der Bestimmung der Sollwerte berücksichtigt werden kann.

Eine zweite vorteilhafte Ausführungsform der Radpaareinhei­ ten ist in Fig. 5 dargestellt. Im Unterschied zur Ausfüh­ rungsvariante nach Fig. 4 ist dabei jede der Einheit einka­ nalig realisiert, d. h. die Stellgröße jedes Aktors wird von einem zugeordneten Mikrocomputer berechnet. Im Gegensatz zur Ausführungsvariante nach Fig. 4 wird auf die gegenseitige Übermittlung der Berechnungsergebnisse sowie aus der paral­ lelen Berechnung der Stellgrößen in beiden Mikrocomputern mit anschließenden Vergleich zur Fehlererkennung verzichtet. Daher werden die Drehzahl- und Istwertgrößen jedes Rades auch nur dem zugehörigen Mikrocomputer zugeführt. Zur Si­ cherstellung der Betriebssicherheit und der Verfügbarkeit dieses Systems wird die Fehlerüberprüfung durch jeden Mikro­ computer selbst und zusätzlich von der Verarbeitungseinheit durchgeführt. Der Mikrocomputer selbst führt die Fehlerüber­ wachung anhand von Plausibilitätsvergleichen zwischen Stell- und Regelgrößen (Bremskräfte, Bremsmomente, Ströme, etc.) durch. Stellt der Mikrocomputer fehlerhafte Zustände in sei­ ner Leistungselektronik oder im Verbindungssystem fest, übermittelt er entsprechende Fehlerbotschaften an die Verar­ beitungseinheit. Da in diesem Ausführungsbeispiel der Verar­ beitungseinheit die erfaßten Istgrößen für die Bremskraft bzw. des Bremsmoment zur Verfügung gestellt werden, wird ein Fehlverhalten innerhalb des Mikrocomputers, das zu einer un­ zulässigen Stellgröße bzw. Regelgröße führt, innerhalb der Verarbeitungseinheit durch die analytischen Redundanz der Funktion der Radpaareinheit erkannt. Dies erfolgt beispiels­ weise durch Plausibilitätsvergleich der radindividuellen Führungsgrößen und der Regelgrößen (Bremskraft, Bremsmoment) unter Einbeziehung eines dynamischen Modells der Regelstrec­ ke, der Drehzahlen der anderen Räder und des aktuellen Be­ triebszustandes der übergeordneten Funktionen (z. B. Rad im ABS/ASR-Betrieb). Im Fehlerfall wird durch Betätigen des entsprechenden Steuersignals (sA1 bis sB2) von der Verarbei­ tungseinheit die Stromversorgung zur entsprechenden Lei­ stungselektronik über die Schalter 318 oder 320 unterbro­ chen.

Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ergibt sich durch die Zusammenfassung der Funktionen der Mikrocomputer RA1 und RA2 in einer Rechnereinheit, die dann in Abhängig­ keit vom Fahrzeugtyp die Funktionen für eine Fahrzeugdiago­ nale bzw. -achse übernimmt.

Zusammenfassend zeigt das in den Fig. 1 bis 5 dargestell­ te Ausführungsbeispiel neben einer fehlertoleranten Pe­ daleinheit eine Verarbeitungseinheit, die die Bearbeitung der übergeordneten Bremsfunktionen übernimmt. Im Fehlerfall wird diese Verarbeitungseinheit abgeschaltet (fail-stop-Verhalten). In der zweiten Ausführungsvariante besitzt diese Verarbeitungseinheit eine analytische Redundanz zur Überprü­ fung der Funktion der Radpaareinheiten bzw. jedes Mikrocom­ puters der Radpaareinheiten. Im Fehlerfall wird in dieser Ausführungsvariante ein getrennter Abschaltpfad zu einer Leistungselektronik wirksam, so daß die Radpaareinheiten einkanalig realisiert werden können. Bei der erstgenannten Ausführungsvariante sind die Radpaareinheiten unabhängige Systemkomponenten, die im Fehlerfall abgeschaltet werden. Sie verfügen über jeweils zwei voneinander unabhängige Ab­ schaltpfade (über die Stellgröße und über die Energieversor­ gung) der Aktorsteuerung.

Eine zweite Ausführungsform des elektronischen Bremssystems ist in den Fig. 6 bis 8 dargestellt. In diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 auf die Verarbeitungseinheit verzichtet worden und nur ein Kommunikationssystem K2 vorhanden. Die anhand des Aus­ führungsbeispiels der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Funktio­ nen der Verarbeitungseinheit sind innerhalb der Pedaleinheit realisiert. Die Kommunikation zwischen der Pedaleinheit und den beiden Radpaareinheiten erfolgt im fehlerfreien Betrieb ausschließlich über das Kommunikationssystem K2. Bei Ausfall des Kommunikationssystems oder bei Fehlern innerhalb der Mi­ krocomputersysteme der Radpaareinheiten wird über die Er­ satzgrößen i1r, i2r, i3r und/oder i4r ein gesteuerter Be­ trieb durch direkten Zugriff von der Pedaleinheit aus auf die Leitungselektronik der gestörten Einheit auf rechterhal­ ten.

Wie in Fig. 6 dargestellt werden der Pedaleinheit neben den aus Fig. 1 bekannten Größen (z. B. b1, b2 und b3) Eingangs­ leitungen 400 bis 402 von den Meßeinrichtungen zur Erfassung von Betriebsgrößen hinsichtlich der Fahrdynamik zugeführt. Ferner werden der Pedaleinheit über das Kommunikationssystem K2 die Fehlergrößen der Radpaareinheiten dA und dB, die Rad­ geschwindigkeiten n1 bis n4 der Räder sowie in einem alter­ nativen Ausführungsbeispiel die Istwerte F1i bis F4i (vgl. Klammerausdrücke in Fig. 6) der Bremskräfte bzw. Bremsmo­ mente zugeführt. Über die vom Kommunikationssystem K2 unab­ hängigen Leitungen 404, 406, 408 und 410 übermittelt die Pe­ daleinheit an die Radpaareinheiten A und B im Fehlerfall Er­ satzwerte zur Ansteuerung der Aktoren im Fehlerfall (i1r, i2r, i3r bzw. i4r). Im alternativen Ausführungsbeispiel sind ferner die ebenfalls vom Kommunikationssystem K2 unabhängi­ gen Leitungen 412, 414, 416 und 418 vorgesehen, über die die Pedaleinheit an die Radpaareinheiten Steuersignale sA1, sA2, sB1 und sB2 zur Steuerung der Energieversorgung der Lei­ stungselektronik der Radpaareinheiten übermitteln kann. Die Radpaareinheiten selbst entsprechen im wesentlichen den aus dem erstem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Sie sind an das Kommunikationssystem K2 angebunden, eine der Radpaarein­ heiten vorzugsweise potentialgetrennt. Sie empfangen von der Pedaleinheit die Führungsgrößen sowohl achs- als auch radin­ dividuell (FH, EV, F1 bis F4) und übermitteln auf dem Kommu­ nikationssystem an die Pedaleinheit Radgeschwindigkeiten n1 bis n4, Fehlersignale dA und dB, sowie im alternativen Aus­ führungsbeispiel die Istwerte der Bremskräfte bzw. Bremsmo­ mente F1i bis F4i. Die Radpaareinheiten sind an unterschied­ liche Bordnetze angeschlossen und erfassen wie im Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 1 die Radgeschwindigkeiten der zu­ geordneten Räder sowie die Istwerte der Bremskräfte. Ferner wird den Radpaareinheiten die Ersatzsteuergrößen von der Pe­ daleinheit sowie im alternativen Ausführungsbeispiel die Steuersignale für die Energieversorgung zugeführt. Über die bereits aus Fig. 1 bekannten Leitungen steuern die Radpaareinheiten die Aktoren der zugeordneten Radbremsen an.

Die Struktur der gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 modifizierten Pedaleinheit 10 ist in Fig. 7 darge­ stellt. Im Gegensatz zu der Darstellung nach Fig. 2 werden beiden Mikrocomputern P1 und P2 jeweils zusätzlich die zur Durchführung der in der Verarbeitungseinheit nach Fig. 1 durchgeführten übergeordneten Funktionen notwendigen Meßgrö­ ßen zugeführt. Diese übergeordneten Funktionen, die vorste­ hend anhand der Verarbeitungseinheit beschrieben sind, wer­ den redundant in beiden Mikrocomputern der Pedaleinheit be­ rechnet. Die Ergebnisse werden von den Mikrocomputern ausge­ tauscht und verglichen, um Fehler festzustellen. Bei Nicht­ konsistenz der Ergebnisse bzw. der Teilergebnisse werden die achsbezogenen Führungsgrößen EV bzw. FH den Radareinheiten zur Verarbeitung zugeführt. Im gegenteiligen Fall bei konsi­ stenten Ergebnissen werden die radindividuellen Führungsgrö­ ßen F1 bis F4 über das Kommunikationssystem K2 den Radpaareinheiten A und B zur Verfügung gestellt. Das Kommu­ nikationssystem K2 ist nur an einen Mikrocomputer angebunden (z. B. an P2). Dies hat den Vorteil, daß bei Ausfall dieses Kommunikationssystems die Pedaleinheit über den anderen Mi­ krocomputer auf den redundanten Kommunikationswegen die Bremsensteuerung aufrechterhalten kann. Bei Ausfall des Kom­ munikationssystems K2 werden von beiden Mikrocomputern Er­ satzgrößen i1r bis i4r berechnet, die im Fehlerfall als Er­ satzführungsgrößen für die Bremskraft- bzw. Bremsmomentenre­ gelung dienen. Diese werden unabhängig vom Kommunikationssy­ stem von den Mikrocomputern jeweils einer Radpaareinheit zu­ geführt. Sie werden gebildet auf der Basis des Fahrerbrems­ wunsches und stehen in direktem Zusammenhang zu den Teil­ bremskräften für die Vorder- bzw. Hinterachse. Im bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel stellen diese Signale die Stellgrö­ ßen für die Leistungselektronik der Radmodule dar und sind als pulsweitenmoduliertes Spannungssignal gestaltet. Sind die beiden Aktoren der Radpaareinheiten zu einer Fahr­ zeugsachse zugeordnet, sind die Ersatzgrößen für die Radpaareinheit identisch und können in einem Signalpfad zu­ sammengefaßt werden. Bei Fehlern innerhalb der Mikrocomputer einer Radpaareinheit oder bei Ausfall einer Radpaareinheit sind die Ersatzgrößen Ersatzstellgrößen für die Leistungse­ lektronik der durch die Fehlfunktion betroffenen Aktoren. Im Fehlerfall des Kommunikationssystems bzw. einer Radpaarein­ heit wird somit von der Pedaleinheit ausgehend im Rahmen ei­ ner Notsteuerung die Betriebsfähigkeit der Bremsanlage auf­ recht erhalten. Wie vorstehend beschrieben werden die in der Pedaleinheit implementierten Funktionen parallel in den un­ abhängigen Programmen Prog1 bis Prog3 der Mikrocomputer P1 und P2 berechnet und die Ergebnisse zur Fehlererkennung und zur Auswahl des korrekten Ergebnissen in den beiden Mikro­ computern miteinander verglichen.

Im Rahmen einer alternativen Ausführung wird die analytische Redundanz zur Prüfung der Korrektheit der Stellgrößenberech­ nung der Radpaareinheiten in der Pedaleinheit realisiert, analog zum entsprechenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, bei dem die analytische Redundanz in der Verarbeitungsein­ heit hergestellt wurde. Zu diesen Zweck werden der Pedalein­ heit über K2 die Istgrößen F1i bis F4i von den Radpaarein­ heiten A und B zugeführt. In Fehlerfall werden die Schaltsi­ gnale für die Energieversorgung von der Pedaleinheit erzeugt und über die Leitungen 412 bis 418 an die betroffene Radpaareinheit übertragen.

Die Struktur der Radpaareinheiten in diesem Ausführungsbei­ spiel ist in Fig. 8 skizziert. Die Radpaareinheiten A und B sind dabei nahezu identisch aufgebaut. Da die Radpaareinheit B von einem anderen Bordnetz versorgt wird, und das Kommuni­ kationssystem ebenfalls von diesem Bordnetz versorgt wird, enthält die Radpaareinheit A gemäß Fig. 8 Potentialtrennun­ gen zum Kommunikationssystem K2 hin. Die Struktur der Radpaareinheiten entspricht dabei im wesentlichen der in Fig. 4 beschriebenen. Neu dabei ist, daß in die Leitung 302 bzw. 308 ein Schaltelement 500 bzw. 502 eingefügt ist. Die­ ses Schaltelement trennt durch Ansteuerung vom zugeordneten Mikrocomputer über die Leitung 504 bzw. 506 die Verbindung vom Mikrocomputer zur Leistungselektronik jeweils auf und verbindet die Leistungselektronik mit der Leitung 404 bzw. 406. Ferner wird die Ersatzsteuergröße auf der Leitung 404 bzw. 406 über die Leitung 508 bzw. 510 von den Mikrocompu­ tern eingelesen. Die Radpaareinheiten enthalten somit redun­ dante Mikrocomputersysteme sowie eine redundante Ankopplung des Kommunikationssystems und der peripheren Eingangsbau­ gruppen (Radgeschwindigkeiten, Istgrößen). Die Korrektheit der berechneten Stellgrößen wird auch hier durch Vergleich der Ergebnisse in beiden Rechnersystemen wie anhand Fig. 4 beschrieben sichergestellt. Bei Inkonsistenz der Ergebnisse einer Regelfunktion wie auch bei Ausbleiben des Triggersi­ gnals einer Watchdogeinheit wird durch das dem betroffenen Mikrocomputer zugeordnete Steuersignal (rA1 bis rB2) auf die Ersatzgröße der betroffenen Einheit umgeschaltet. Alle Er­ satzgrößen werden im fehlerfreien Betrieb durch die Mikro­ computereinheiten periodisch erfaßt. Ihre Korrektheit wird dann wegen des proportionalen Zusammenhangs zu den Führungs­ größen FV bzw. FH durch Vergleichsoperationen überprüft. Wird wegen eines Fehlers in einer Leistungselektronik ein Aktor angesteuert, wird dies wie oben dargestellt durch Plausibilitätsprüfung des Zusammenhangs zwischen Stell- und Regelgröße erkannt. Bei einem unzulässigen Zusammenhang wird die Energieversorgung der betroffenen Leistungselektronik über eines der Steuersignale sA1 bis sB2 unterbrochen. Dies erfolgt im bevorzugten Ausführungsbeispiel von den Mikrocom­ putern der Radpaareinheiten selbst.

In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform sind Kommunikationssystem und Eingangsbaugruppen einkanalig an einem Mikrocomputersystem wie gemäß Fig. 5 oder mit ge­ eigneter Verteilung auf beide Mikrocomputersysteme aufge­ schaltet. Der Signaltausch zwischen den Mikrocomputersyste­ men wird dann über eine Rechnerschnittstelle realisiert. In diesem Fall stammen die Energieschaltsignale von der Pe­ daleinheit, zu der zur Herstellung der analytischen Redun­ danz die Istgrößen übertragen werden.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß in dem anhand der Figuren nach Fig. 6 bis 8 beschriebenen Ausführungsbeispiel übergeordnete Bremsfunktionen in der Pedaleinheit ausgeführt werden und dadurch nahezu gleichartige Realisierungen der Radpaareinheiten möglich sind. Rechnersystem und Peripherie­ baugruppen sind darin redundant realisiert. Im Fehlerfall ist nur noch ein gesteuerter Betrieb über die Ersatzgröße möglich. In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind bei­ de Radpaareinheiten einkanalig realisiert und eine analyti­ sche Redundanz zusätzlich in der Pedaleinheit implementiert. Auch hier ist im Fehlerfall ein gesteuerter Betrieb über die Ersatzgröße möglich. Eine reduzierte Ausführung, in der die Ersatzgrößen nur auf die Aktoren der Vorderachse wirken, ist vorteilhaft. Ebenso können die Funktionen der beiden Mikro­ computern einer Radpaareinheit in einem Computersystem zu­ sammengefaßt werden.

Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremssy­ stems ist anhand der Fig. 9 dargestellt, die die Struktur des Gesamtsystems zeigt. Wesentlicher Unterschied zum Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 6 ist, daß das zusätzliche Kom­ munikationssystem K1 von der Pedaleinheit zur Radpaareinheit A führt, während das Kommunikationssystem K2 nur die Verbin­ dung zwischen Pedaleinheit und Radpaareinheit B herstellt. Dadurch ergeben sich in den Einheiten Änderungen, die darin bestehen, daß der Mikrocomputer P1 der Pedaleinheit zusätz­ lich an das Kommunikationssystem K1 angeschlossen ist, und in den Radpaareinheiten durch Einführen des Kommunikations­ systems K1, das durch die Energiequelle E1 gespeist wird, die Potentialtrennung in einer der Radpaareinheiten ent­ fällt. Die Funktionsweise ergibt sich aus dem vorstehend be­ schriebenen Ausführungsbeispiel.

Auch hier werden die übergeordneten Bremsfunktionen in der Pedaleinheit ausgeführt. Da zudem die Kommunikationssysteme symmetrisch realisiert sind, ist eine gleichartige Realisie­ rung der Radpaareinheiten möglich. Rechnersystem und Peri­ pheriebaugruppen in beiden Radpaareinheiten sind redundant realisiert. Im Fehlerfall ist wie im zweiten Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 6 nur noch ein gesteuerter Betrieb über die Ersatzgröße möglich. Wird eine einkanalige Realisierung der Radpaareinheiten gewählt, so ist eine analytische Redundanz in der Pedaleinheit zu realisieren. Auch hier ist das Brems­ system bzgl. der Radpaareinheiten symmetrisch aufgebaut. Je­ de Radpaareinheit besitzt dann zwei unabhängige Rechner, die jeweils völlig getrennt einen Aktor ansteuern.

Eine vierte Ausführungsform ist in den Fig. 10 bis 12 be­ schrieben. Dabei wird als wesentlicher Unterschied zur Struktur des Bremssystems nach Fig. 1 die Funktionen der Verarbeitungseinheit in die Radpaareinheit A eingebunden.

Die Pedaleinheit 10 weist neben den Eingängen zur Stromver­ sorgung und den zur Fahrerwunscherfassung einen Anschluß an das Kommunikationssystem K2 auf, über den es die Fehlersi­ gnale dA und dB der Radpaareinheiten empfängt und abhängig vom Fahrerwunsch gebildeten Führungsgrößen bzgl. der Fahr­ zeugachsen FV und FH aussendet. Ferner weist die Pedalein­ heit in einer Ergänzung die Ausgangsleitungen 600 und 602 auf, über die Ersatzgrößen i1r und i2r an die Radpaareinheit A, die die Funktionen der Verarbeitungseinheit durchführt, übermittelt werden. In einer zweiten Ergänzung weist die Pe­ daleinheit Ausgangsleitungen 604 und 606 auf, über die Er­ satzsteuergrößen i3r und i4r an die Radpaareinheit B über­ mittelt werden. Die Radpaareinheit A ist potentialgetrennt an das Kommunikationssystem K2 angebunden, da sie ist im Ge­ gensatz zum Kommunikationssystem K2 an das Bordnetz E1 ange­ schlossen ist. Sie empfängt die achsspezifischen Führungs­ größen von der Pedaleinheit sowie die Geschwindigkeitssigna­ le n3 und n4 und gemäß einem alternativen Ausführung die Istwerte F3i und F4i von der Radpaareinheit B. Die Radpaareinheit A sendet über das Kommunikationssystem ihr Fehlersignal dA sowie die radindividuellen Führungsgrößen F3 und F4 für die Radpaareinheit B. Ferner liest die Radpaareinheit A die für die übergeordneten Funktionen not­ wendigen Größen sowie die Meßgrößen der zugeordneten Räder ein. Sie steuert in oben geschilderter Weise die Aktoren 1 und 2 der zugeordneten Radbremsen an. Die Radpaareinheit B ist an das Bordnetz E2 angeschlossen ist. Sie empfängt über das Kommunikationssystem achsspezifische und radindividuelle Führungsgrößen (FV, FH, F3, F4) und sendet über das Kommuni­ kationssystem ihr Fehlersignal dB, die Geschwindigkeits­ signale n3 und n4 der zugeordneten Räder, und ggf. Istwerte F3i und F4i bzgl. der eingestellten Bremskräfte bzw. Bremsmomente. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ver­ binden ergänzend Leitungen 608 und 610 die Radpaareinheit A mit der Radpaareinheit B. Über diese Leitungen sendet die Radpaareinheit A ggf. Steuersignale sB1 und sB2 zur Unter­ brechung der Energieversorgung der Radpaareinheit B. Ferner erfaßt die Radpaareinheit B die relevanten Größen der zuge­ ordneten Räder und Radbremsen und steuert die Aktoren der zugeordneten Radbremsen entsprechend der vorstehenden Be­ schreibung.

In Fig. 11 ist die Pedaleinheit dargestellt. Sie unter­ scheidet sich von der Pedaleinheit gemäß Fig. 2 dadurch, daß an den Mikrocomputer P1 kein Kommunikationssystem, son­ dern die Ein- bzw. Zweidrahtverindung 600 und 602 zur Über­ mittlung der Ersatzgrößen angeschlossen ist. In einer Ergän­ zung sind an den Mikrorechner P2 die Leitungen 604 und 606 angeschlossen, die die Ersatzgrößen an die Radpaareinheit B übermitteln. Neben den anhand Fig. 2 dargestellten Funktio­ nen zur Berechnung der Führungsgrößen FV und FH werden ab­ hängig vom Bremswunsch Ersatzgrößen i1r und i2r berechnet, die im Fehlerfall wirken. Bei Ausfall des Kommunikationssy­ stems dienen diese Signale als Ersatzführungsgrößen für die Bremskraft- bzw. Bremsmomentenregelung. Bei Fehlern inner­ halb der Mikrocomputer der Radpaareinheit A sind i1r und i2r Ersatzstellgrößen für die Leistungselektronik der durch die Fehlfunktion betroffenen Aktoren. Die Signale i1r und i2r werden nach der anhand Fig. 7 beschriebenen Vorgehensweise gebildet. Bei der Ergänzung bildet die Pedaleinheit auch entsprechende Ersatzgrößen i3r und i4r für die Radpaarein­ heit B, die ihr im Fehlerfall zugeführt werden. Diese Er­ satzgrößen werden in analoger Weise gebildet. Auch im Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 11 diesen unabhängige Programme der Mikrocomputer wie anhand Fig. 2 beschrieben zur Bestim­ mung der Sollgrößen bzw. Ersatzgrößen sowie der Fehlererken­ nung.

Fig. 12 zeigt die Struktur der Radpaareinheit A, in der die Funktionen der Verarbeitungseinheit integriert ist. Die Mi­ krocomputer RA1 und RA2 sind mit dem Bordnetz E1 verbunden, so daß zu dem vom Bordnetz E2 versorgten Kommunikationssy­ stem K2 Potentialtrennung notwendig ist. Ferner lesen die Mikrocomputer redundant die zugeordneten Rad- bzw. Bremsmeß­ größen sowie weitere Meßgrößen (Leitungen 68 bis 70) ein. Ausgangsseitig ist die Gestaltung der Radpaareinheit A ent­ sprechend Fig. 8.

Die Radpaareinheit übernimmt zusätzlich die Funktionen der Verarbeitungseinheit. Sie wird durch die Energiequelle E1 versorgt und ist durch ein redundantes Mikrocomputersystem realisiert. Die radindividuellen Drehzahlen n1 und n2, die Bremskräfte bzw. Bremsmomente sowie die zur Durchführung der übergeordneten Funktionen notwendigen Meßgrößen werden eben­ falls redundant aufgeschaltet. In einer vereinfachten Aus­ führungsform werden sowohl das Kommunikationssystem K2 als auch die Meßgrößen entsprechend der Ausführung nach Fig. 5 nur einkanalig erfaßt. Die Berechnungen für die übergeordne­ ten Funktionen wie auch für die Bremskraft- bzw. Bremsmomen­ tenregelungen werden in beiden Mikrocomputern durchgeführt. Die Ergebnisse werden über den Kommunikationskanal ausge­ tauscht und bei Nichtübereinstimmung eine Fehlerbotschaft abgesetzt. Bei Inkonsistenz der Ergebnisse einer Regelfunk­ tion wie auch Ausbleiben des Triggersignals einer Watchdog-Einheit wird durch die Signale ra1 bzw. ra2 auf die Ersatz­ größe der betroffenen Einheit i1r bzw. i2r umgeschaltet. Beide Ersatzgrößen werden im fehlerfreien Betrieb durch die Mikrocomputer RA1 bzw. RA2 periodisch erfaßt. Während ihres proportionalen Zusammenhangs mit den achsspezifischen Füh­ rungsgrößen wird die Korrektheit durch Vergleich mit diesen Führungsgrößen überprüft. Führt ein Fehler in einer Lei­ stungselektronik zu einer ungewollten Ansteuerung eines Ak­ tors, so kann dies mittels einer Plausibilitätsprüfung zwi­ schen Stell- und Regelgröße erkannt werden. In diesem Fall wird die Energieversorgung der Leistungselektronik vom ent­ sprechenden Mikrocomputer über eines der Steuersignale sA1 bzw. sA2 unterbrochen. Zusätzlich dazu übernimmt die Radpaareinheit A die analytische Redundanz für die Funktio­ nen der Radpaareinheit B, falls diese einkanalig ausgeführt ist (vgl. Fig. 5). Dazu werden zusätzlich die Istmeßgrößen der Bremskräfte bzw. Bremsmomente verarbeitet. Bei nicht konsistenten Ergebnissen erfolgt eine Abschaltung der Ener­ gieversorgung innerhalb der Radpaareinheit B vom Mikrorech­ ner RA2 über die Signale sB1 bzw. sB2 aus.

Die Radpaareinheit B ist in zweikanaliger Ausführung ent­ sprechend Fig. 4 gestaltet. In einkanaliger Ausführung ent­ spricht die Struktur der Radpaareinheit B der Fig. 5.

Ferner ist eine Ausführungsform vorteilhaft, in der der Radpaareinheit B von der Pedaleinheit ebenfalls Ersatzsteu­ ergrößen zugeführt wird. Entsprechend wird im Fehlerfall mittels der von der Radpaareinheit A gebildeten Steuersigna­ le sB1 bzw. sB2 nicht die Energieversorgung der Leistungse­ lektronik abgeschaltet, sondern auf die Ersatzgrößensteue­ rung umgeschaltet. Die Radpaareinheit weist dann ausgangs­ seitig die in Fig. 8 dargestellte Ausführung auf.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden die übergeordneten Bremsfunktionen die Radpaareinheit A integriert, die im Feh­ lerfall abgeschaltet wird. Der Informationsfluß von der Pe­ daleinheit zu den weiteren Systemkomponenten erfolgt im Nor­ malbetrieb über ein Kommunikationssystem. Beide Radpaarein­ heiten verfügen über je zwei unabhängige Abschaltpfade zur Aktoransteuerung (Energieversorgung und Ersatzgröße). Bei Ausfall des Kommunikationssystems ist weiterhin durch Ver­ wendung von Ersatzgrößen ein geregelter Betrieb in der Radpaareinheit A möglich. Bei Fehlverhalten in der Radpaareinheit A kann ein gesteuerter Bremsbetrieb durch die gleichen Ersatzgrößen aufrecht erhalten werden. Die Radpaareinheit B besitzt durch einen redundanten Aufbau ein entsprechendes Fehlerverhalten. Bei einkanaliger Realisie­ rung der Radpaareinheit B wird das Fehlerverhalten durch ei­ ne analytische Redundanz in der Radpaareinheit A sicherge­ stellt. Ferner kann diese Ausführungsform dahingehend erwei­ tert werden, daß im Fehlerfall auch bzgl. der Radpaareinheit B ein gesteuerter Bremseneingriff über die Ersatzgröße mög­ lich ist.

Neben der Anwendung des erfindungsgemäßen elektronischen Bremssystems bei elektromotorischen Bremsen kann das Brems­ system auch bei elektrisch gesteuerten hydraulischen oder pneumatischen Bremsanlagen eingesetzt werden.

Die geschilderten Einheiten sind in einem vorteilhaften Aus­ führungsbeispiel als einzelne Steuergeräte realisiert, die in der Nähe der entsprechenden Komponenten (Radbremsen, Bremspedal, etc.) angeordnet sind. In anderen Ausführungs­ beispielen können die Einheiten auch in beliebiger Zusammen­ setzung in einem oder mehreren Steuergeräten zusammengefaßt werden.

Claims (11)

1. Elektrisches Bremssystem für ein Fahrzeug, mit folgenden Elementen:

• - Steuermodule (A, B) zur Einstellung der Bremskraft an den Rädern des Fahrzeugs,
• - ein Steuermodul (10), welches wenigstens den Fahrerbrems­ wunsch ermittelt,
• - wenigstens ein Kommunikationssystem (K1, K2), welches die Module miteinander verbindet,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Energieversorgung der Elemente wenigstens zwei voneinan­ der unabhängige Bordnetze (E1, E2) vorgesehen sind, wobei wenigstens eines der Elemente gegenüber den anderen an ein anderes Bordnetz angeschlossen ist.

2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermodul (10, 18) zur Bestimmung von Fahrerbremswun­ sches an zwei voneinander unabhängige Kommunikationssysteme (K1, K2) angeschlossen ist.

3. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuermodule (A, B) Gruppen von Radbremsen betätigen, wobei jeweils ein Steuermodul über getrennte Kommunikationssysteme mit dem Steuermodul (10) und einer Verarbeitungseinheit (18) verbunden ist.

4. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Verarbeitungseinheit (18) vorgesehen ist, die übergeordnete Funktionen wie Fahrdyna­ mikregelung, Antiblockierschutz, Antriebsschlupfregelung, etc. durchführt.

5. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuermodule elektromotorische Bremsensteller ansteuern.

6. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Kommunikationssystem vorgese­ hen ist, welches die Pedaleinheit mit den Steuermodulen ver­ bindet, wobei weitere, davon unabhängige Kommunikationsver­ bindungen vorgesehen sind, über die von der Pedaleinheit zu den Steuermodulen im Fehlerfall Ersatzgrößen übermittelt werden.

7. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die übergeordneten Funktionen von der Pedaleinheit durchgeführt werden.

8. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zwei voneinander unabhängige Kom­ munikationssysteme vorgesehen sind, über die jeweils die Steuermodule mit der Pedaleinheit verbunden sind, wobei fer­ ner parallel zu den Kommunikationssystemen Leitungsverbin­ dungen vorgesehen sind, über die von der Pedaleinheit zu den Steuermodulen Ersatzgrößen übermittelt werden.

9. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in einem der Steuermodule die übergeordneten Funktionen gerechnet werden, dieses Steuermo­ dul über ein Kommunikationssystem mit der Pedaleinheit und mit wenigstens einem anderen Steuermodul verbunden ist und im Fehlerfall von der Pedaleinheit über Leitungsverbindungen Ersatzwerte erhält.

10. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuermodule jeweils achswei­ sen oder diagonalen Bremsen zugeordnet sind.