DE19954284B4 - Elektrisch gesteuertes Bremssystem für ein Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Elektrisch gesteuertes Bremssystem für ein Fahrzeug, bei welchem wenigstens eine Betätigungsgröße für einen Betriebsbremswunsch des Fahrers und wenigstens eine Betätigungsgröße für einen Feststellbremswunsch des Fahrers von einer zentralen Steuereinheit des Bremssystems erfasst wird, diese Betätigungsgrößen oder daraus abgeleitete Größen getrennt voneinander an wenigstens ein wenigstens einer Radbremse zugeordnetes Radmodul übertragen werden, wobei aus den übermittelten Betätigungsgrößen und/oder den daraus abgeleiteten Größen im Radmodul eine resultierende Betätigungsgröße für die zugeordnete Radbremse ermittelt wird und die Radbremse entsprechend dieser Betätigungsgröße betätigt wird.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft ein elektrisch gesteuertes Bremssystem für ein Fahrzeug.
- Elektrisch gesteuerte Bremssysteme sind in vielfältiger Ausprägung bekannt. Beispielsweise zeigt die
DE 196 34 567 A1 ein elektrisch gesteuertes Bremssystem mit dezentraler Struktur, bei der ein erstes Steuermodul zur Bildung von fahrerwunschabhängigen Führungsgrößen und zweite Steuermodule zur Steuerung bzw. Regelung der Stellglieder der Radbremsen über wenigstens ein Kommunikationssystem miteinander verbunden sind. Das geschilderte Bremssystem soll sowohl eine Betriebsbremsfunktion als auch eine Feststellbremsfunktion erfüllen. Maßnahmen hinsichtlich dieser Anforderung sind dem bekannten Stand der Technik nicht zu entnehmen. - Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Bremssystem anzugeben, bei welchem neben einer Betriebsbrems- auch eine Feststellbremsfunktion realisiert ist. Dies wird durch ein elektrisch gesteuertes Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.
- Beispielsweise aus der
DE 197 52 543 A1 ist eine Bremsenstellvorrichtung bekannt, welche zum Aufbringen von Bremskraft auf die Radbremse betätigt wird. Neben dieser Stellvorrichtung ist eine vorzugsweise bistabil ausgebildete Magnetbremse vorgesehen, die zum Festsetzen dieser Betätigungseinrichtung in ihrer jeweiligen Bremsstellung vorgesehen ist. Mittels Ansteuerung dieser Verriegelungsvorrichtung wird die von der Bremsenstelleinrichtung aufgebrachte Zuspannkraft auch ohne Ansteuerung der Bremsenstelleinrichtung aufrechterhalten. Durch diesen Verriegelungs- bzw. Arretiermechanismus kann eine Feststellbremsfunktion realisiert werden. Hinweise zur Einbindung eines solchen Stellelements in eine dezentrale Steuerstruktur werden nicht gegeben. - Ferner sind auch Feststellbremsen in Verbindung mit hydraulisch und/oder pneumatisch betriebenen Scheiben- oder Trommelbremsen bekannt, bei denen die Feststellbremswirkung durch Ansteuern eines elektrisch betätigbaren Aktuators bereitgestellt wird (z.B.
DE 196 48 581 A1 ). - Vorteile der Erfindung
- Durch die separate Übertragung von Betriebsbremssteuersignalen und Feststellbremssteuersignalen, die in einem zentralen Steuermodul auf der Basis der entsprechenden Betätigungssignale gebildet werden, über das Kommunikationssystem zu den die Radbremsen betätigenden Steuermodulen wird eine einfache, übersichtliche, störungsunanfällige Integration von Betriebsbremsfunktion und Feststellbremsfunktion in ein dezentral gesteuertes, elektrisches Bremssystem bereitgestellt.
- Besonders vorteilhaft ist, daß auch zur Betätigung einer Radbremsstelleinrichtung samt Arretier- oder Verriegelungsvorrichtung kein zusätzlicher Verkabelungsaufwand notwendig ist, da die Steuersignale für beide Stelleinrichtungen über das ohnehin vorhandene Kommunikationssystem zugeführt wird. Durch die Verwendung des Kommunikationssystems ist im Gegensatz zu Einzelleitungen für das Feststellsteuersignal eine störungssichere Übertragung möglich.
- Weiterhin ist vorteilhaft, die Funktion der Ansteuerung des Feststellbrems-, Arretier- oder Verriegelungsvorrichtung durch für sich bekannte Überwachungsmaßnahmen der elektrischen Übertragungsleitung von dem die jeweilige Radbremse steuernden Steuermodul zur Stellvorrichtung überwacht werden und in das Steuermodul integriert werden kann.
- Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.
- Zeichnung
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt
1 ein Übersichtsschaltbild eines elektrisch gesteuerten Bremssystems, mit dessen Hilfe Betriebsbremse und Feststellbremse betätigt werden.2 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild am Beispiel einer Radbremse für ein elektrisch gesteuertes, pneumatisches Bremssystem mit Betriebsbrems- und Feststellbremsfunktion. In den3 und4 schließlich sind Flußdiagramme dargestellt, welche Programme von Rechnerelementen darstellen, mit deren Hilfe die Betriebsbrems- und die Feststellbremsfunktion realisiert wird. - Beschreibung von Ausführungsbeispielen
- Bei modernen Kraftfahrzeugen werden zunehmend elektrisch gesteuerte Bremsanlagen mit dezentraler Elektronik eingesetzt. Dabei werden die einzelnen Bremsaktuatoren an den Radbremsen elektrisch betätigt, wobei die Zuspannkraft hydraulisch, pneumatisch oder elektromotorisch aufgebracht wird.
1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild eines derartigen dezentralen, elektrisch gesteuerten Bremssystems. Dabei ist eine zentrale Steuereinheit10 vorgesehen, welche über Eingangsleitungen12 und14 ein oder mehrere Betätigungssignale eines Betriebsbremswunschgebers16 und ein oder mehrere Betätigungssignale eines Feststellbremswunschgebers18 empfängt. Die Betätigungssignale sind dabei je nach Ausführung Stellungssignale, Kraftsignale, etc. In der Steuereinheit10 werden die Betätigungssignale in Soll- oder Steuergrößen für die Betriebsbremse und für die Feststellbremse umgewandelt. Ausgehend von dem wenigstens einen Betätigungssignal des Betriebsbremswunschgebers16 wird, ggf. unter Berücksichtigung weiterer, nicht dargestellter Betriebsgrößen, wie Achslasten, etc., Sollbremskraft, Sollbremsmoment- oder Sollbremsdruckgrößen für die einzelnen Radbremsen oder -achsen für die Betriebsbremse gebildet. In entsprechender Weise wird ausgehend von der wenigstens einen Betätigungsgröße des Feststellbremswunschgebers18 eine entsprechende Sollgröße oder eine Steuergröße für die Feststellbremse gebildet. Diese Soll- oder Steuergröße ist im einem Ausführungsbeispiel ein vorgegebener Ansteuerwert für die Betriebsbremsaktuatoren und ein Ansteuerbefehl für die Verriegelungseinrichtung oder nur ein definierter Ansteuerbefehl für den Feststellbremsaktuator bzw. die Verriegelungs- oder Arretiervorrichtung. Die genannten Soll- oder Steuerwerte SollBB und SollFB werden über das Kommunikationssystem20 an die Steuereinheiten22 bis26 übertragen, welche zur Steuerung der einzelnen Radbremsen dienen. Die Steuereinheiten22 bis26 sind über Ansteuerleitungen28 bis32 mit Aktuatoren34 bis38 verbunden, welche im Rahmen der Betriebsbremse die Zuspannkraft der Radbremsen aufbringen. Ferner sind die Steuereinheiten22 bis26 über weitere Ansteuerleitungen40 bis44 mit Arretier- bzw. Verriegelungsvorrichtungen46 bis50 oder anderen Feststellbremsaktuatoren verbunden, welche den jeweiligen Bremsaktuatoren34 bis38 zugeordnet sind und diese bei Ansteuerung in der herrschenden Stellung verriegeln bzw. arretieren. - Jede der Steuereinheiten
22 bis26 empfängt den für sie vorgesehenen Betriebabremasollwert und den für sie vorgesehenen Feststellbremssoll- oder -steuerwert. Bezüglich des Betriebsbremssollwertes wird dieser im Rahmen eines Regelkreises, beispielsweise eines Druckregelkreises, eines Bremskraftregelkreises oder eines Bremsmomentenregelkreises unter Berücksichtigung der entsprechenden Rückmeldung der Radbremse eingeregelt. Im einem Ausführungsbeispiel empfangen die Steuereinrichtungen22 bis26 auch die Soll- oder Steuergrößen für die Feststellbremsfunktion und betätigen abhängig von der Steuergröße die Arretier- bzw. Verriegelungseinrichtung. In einem anderen Ausführungsbeispiel, welches insbesondere in Verbindung mit elektromechanischen Bremsenstellern Anwendung findet, wird in jeder der Steuereinheiten22 bis26 eine Koordination zwischen den vorliegenden Sollbremswünschen (Betriebsbremswunsch oder Feststellbremswunsch) durchgeführt und der jeweils größere der beiden Werte zur Einstellung des Bremsenaktuators mit anschließender Verriegelung mittels der Verriegelungs- bzw. Arretiervorrichtung eingeregelt. Auf diese Weise wird eine Betriebsbremsfunktion und eine Feststellbremsfunktion bereitgestellt. - Ein anderes Anwendungsbeispiel stellt eine pneumatische Bremsanlage dar. Dies ist in
2 dargestellt. Insbesondere bei schweren Nutzfahrzeugen mit Druckluftbremsanlagen ist ein starker Trend weg von der Trommelbremse hin zu der pneumatisch betätigten Scheibenbremse festzustellen. Dabei wird heute die Betriebsbremswirkung durch einen Membranzylinder, die Feststellbrems- und teilweise die Hilfsbremswirkung durch Kombizylinder, die aus einem Membran- und einem Federspeicherteil bestehen, dargestellt. Wie in der Einleitung erwähnt, gibt es technische Lösungen, die die Feststellbremswirkung ohne Federspeicher über einen elektrisch betätigten Mechanismus in der mechanischen Zuspannung der Scheibenbremse bewirken. Desweiteren sind heute elektronisch geregelte Bremssysteme bekannt. Diese bestehen aus einer elektrischen Betätigungseinrichtung für die Betriebsbremse (Fußbremsmodul1 , einem zentralen Steuergerät2 sowie sogenannten Druckregelmodulen5 ). Diese sind über einen Datenbus beispielsweise einen CAN-Datenbus4 mit dem zentralen Steuergerät verbunden und tauschen darüber Daten aus. Die Druckregelmodule5 sind in der Nähe der Radbremse6 angeordnet. Die Radbremse, die in2 lediglich symbolisch dargestellt ist, verfügt über einen der angesprochenen Arretiermechanismen7 . Ferner verfügt die Bremsanlage über ein Feststellbremsventil3 . - Vom elektrischen Teil
1a des Fußbremsmoduls1 führt eine elektrische Leitung1b zum Steuergerät2 , über die eine Betätigungsgröße des Fußbremsmoduls übertragen wird. Entsprechend führt eine Leitung3a vom Feststellbremsventil3 zum Steuergerät2 , über die ebenfalls wenigstens eine Betätigungsgröße des Feststellbremsventils übertragen wird. Vom pneumatischen Teil1c des Fußbremsventils1 führt eine pneumatische Steuerleitung1d zum Druckregelmodul5 . Ferner ist ein Vorratsbehälter8 vorgesehen, welcher über pneumatische Druckleitungen8a mit dem pneumatischen Teil1c des Fußbremsventils und über die Leitung8b mit dem Druckregelmodul5 verbunden ist. Darüber hinaus wird über eine pneumatische Druckleitung Sa der Bremszylinder der Scheibenbremse6 auf pneumatischem Wege betätigt. Ferner geht von dem Druckregelmodul5 eine elektrische Leitung5b aus, über die der Arretiermechanismus7 , der in der Scheibenbremse vorgesehen ist, betätigt wird. - Es ist vorgesehen, daß das elektrische Betätigungssignal des Feststellbremsventils
3 zu dem elektronischen Steuergerät für die Bremsanlage geführt wird. Dort wird das Betätigungssignal des Feststellbremsventils auf bekannte Weise überwacht und verarbeitet, beispielsweise einem signal-rangecheck unterzogen, bei zwei vorhandenen Signalen gegenseitig verglichen, etc. Die daraus abgeleiteten Betätigungssignale für die Arretierung der einzelnen Radbremsen werden dann von diesem Steuergerät über den vorhandenen Datenbus4 an die Druckregelmodule5 der einzelnen Radbremsen, von denen in2 lediglich eines gezeigt ist, geschickt. Diese Druckregelmodule enthalten jeweils wenigstens ein Rechnerelement, welches aufgrund der ankommenden Signale eine elektrische Schaltvorrichtung, beispielsweise eine elektrische Leistungsendstufe, zur Betätigung der Arretiervorrichtung schaltet. Diese Endstufe ist dabei so ausgebildet, daß Fehler in Übertragung zur Arretiervorrichtung, also zum Beispiel elektrische Unterbrechungen oder Kurzschlüsse, dem Rechnerelement im Druckregelmodul5 gemeldet werden (z.B. auf der Basis von Strom- und/oder Spannungsmessungen). Auf diese Weise ist eine sichere Überwachung der Feststellbremsbetätigung möglich. Bei der Betriebsbremse wird im Steuergerät2 auf der Basis der wenigstens einen Betätigungsgröße des Fußbremsmoduls Solldruckgrößen ermittelt, welche an die Druckregelmodule5 übertragen und dort im Rahmen der vorgesehenen Druckregelkreise in bekannter Weise durch entsprechende Ansteuerung der in den Druckregelmodulen5 enthaltenen Ventile an den einzelnen Radbremsen eingestellt werden. - Zusammenfassend ist festzustellen, daß bei einer elektro-pneumatischen Bremsanlage die Übertragung des elektrischen Feststellbremssignals über eine zentrale Steuereinheit und einen Datenbus an radnahe Druckmodulatoren stattfindet. Von dort aus findet die Ansteuerung der in die Scheibenbremse integrierten elektrischen Arretiervorrichtung für die Feststellbremse statt. Wesentlich dabei ist, daß neben dem Betriebsbremssollwert ein separater Feststellbremssollwert oder Feststellbremsbefehl zur Arretierung an die Radmodule gesendet wird. Insbesondere bei pneumatischen Bremsanlagen kann dabei der normale Bremszylinder nicht zur Feststellbremsung verwendet werden, da bei Entweichen von Druckluft keine Bremswirkung sichergestellt ist. Daher wird die Feststellbremswirkung über eine separate, elektrisch betätigbare Arretiervorrichtung bereitgestellt, die auch bei Druckluftverlust die Aufrechterhaltung der Feststellbremswirkung sicherstellt.
- Bei der in
2 dargestellten elektropneumatischen Bremsanlage wird also in der zentralen Steuereinheit2 Betriebsbremswunsch und Feststellbremawunsch ermittelt und über das Kommunikationssystem4 an die einzelnen Radmodule5 übermittelt. Diese betätigen die jeweils zugeordnete Radbremse oder Radbremsen gemäß dem vorliegenden Betriebsbremawunsch und betätigen die die Bewegung des Rades hindernde Arretiervorrichtung7 bei Vorliegen eines Feststellbremswunsches. Die Überwachung der Betätigung der Arretiervorrichtung erfolgt durch in den jeweiligen Radmodulen5 eingerichteten Hardwareüberwachungsmaßnahmen, die durch Auswerten beispielsweise des Potentials auf der Ausgangsleitung eine elektrische Unterbrechung oder einen Kurzschluß der Übertragungsleitung5b erkennen. Entsprechende Lösungen werden auch in Verbindung mit elektromotorischen und/oder elektrohydraulischen Radbremsen bereitgestellt. - In einem anderen Ausführungsbeispiel wird, insbesondere in Verbindung mit elektromotorischen und/oder elektrohydraulischen Radbremsen, wie eingangs erwähnt, sowohl Betriebsbremssollwerte als auch Feststellbremssollwerte für ausgewählte Radbremsen ermittelt, die getrennt voneinander von der zentralen Steuereinheit an die jeweiligen Radmodule übertragen, dort die den Radmodulen zugeordneten Sollwerte koordiniert und der resultierende Bremsensollwert durch Einstellen der Radbremse, ggf. in Verbindung mit der Arretier- oder Verriegelungsvorrichtung, eingestellt. Dabei wird ein Feststellbremswunsch in einem Ausführungsbeispiel nur für einen Teil der Radbremsen (z.B. nur für die Hinterachsen) ermittelt.
- Eine derartige Lösung ist anhand den Flußdiagrammen der
3 und4 dargestellt. Diese zeigen eine bevorzugte Realisierung der oben dargestellten Vorgehensweise, auch in Verbindung mit dem anhand in2 dargestellten Ausführungsbeispiel oder einer Ausführung, bei der der Feststellbremswunsch lediglich eine Steuerinformation zur Arretierung der Arretiervorrichtung darstellt. -
3 skizziert dabei das in der zentralen Steuereinheit ablaufende Programm. Dieses wird zu vorgegebenen Zeitpunkten durchlaufen. Im ersten Schritt100 wird die wenigstens eine Betätigungsgröße des Bremspedals βbb und die wenigstens eine Betätigungsgröße des Feststellbremspedals βfb eingelesen. Liegen mehrere Betätigungsgrößen vor, so wird eine resultierende Betätigungsgröße aus den mehreren Betätigungsgrößen, beispielsweise im Rahmen einer Mittelwertbildung, Maximalwertbildung, etc. bestimmt. Im darauffolgenden Schritt102 werden die ggf. radindividuellen oder achsindividuellen Sollwerte für den Betriebsbremswunsch Sollbbi und für den Feststellbremswunsch Sollfbi auf der Basis der eingelesenen bzw. berechneten Betätigungsgrößen und ggf. weiterer Betriebsgrößen wie Achslasten, etc. gebildet. Im darauffolgenden Schritt104 werden die jeweiligen Sollgrößen getrennt voneinander über das Kommunikationssystem an die Radmodule abgegeben. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt erneut durchlaufen. - Die Weiterverarbeitung der übertragenen Sollwerte in den Radmodulen ist am Beispiel eines Radmoduls in
4 dargestellt. Auch das dort skizzierte Programm wird zu vorgegebenen Zeitpunkten durchlaufen. Im ersten Schritt200 werden die übermittelten Sollwerte für den Betriebsbremswunsch Sollbbi und für den Feststellbremswunsch Sollfbi eingelesen. Daraufhin wird im Schritt202 der resultierende Sollwert Sollres als Funktion der beiden übermittelten Sollwerte gebildet, beispielsweise im Rahmen einer Maximalwertauswahl, einer Mittelwertbildung, etc. Im darauffolgenden Schritt204 wird dann das Ansteuersignal τ für den Bremsenaktuator auf der Basis des resultierenden Sollwertes sowie eines die Bremsbetätigung charakterisierenden Istwertes (Strom, Druck, Bremsmoment, Bremskraft, etc.) gebildet. Diese Ansteuersignalgröße wird an den Bremsenaktuator ausgegeben. Im darauffolgenden Schritt210 wird beispielsweise auf der Basis der Regelabweichung, d.h. der Abweichung zwischen Soll- und Istwert für die Bremseneinstellung festgestellt, ob noch Stelleingriffe am Aktuator zur Einstellung des Sollwunsches ausgeführt werden. Befindet sich die Regelabweichung innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs und/oder ist ihre Änderung kleiner als ein vorgegebener Wert, so wird davon ausgegangen, daß keinerlei Stelleingriffe am Bremsenaktuator mehr ausgeführt werden, so daß gemäß Schritt206 eine Ansteuergröße τ2 für die Verriegelungs- bzw. Arretiervorrichtung des Bremsaktuators ausgegeben wird. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt erneut durchlaufen. - Die vorstehend dargestellten Vorgehensweisen, bei welcher wesentlich ist, daß Betriebsbremswunsch und Feststellbremswunsch getrennt voneinander von einer zentralen Steuereinheit an eine oder mehrere Radbremsen betätigende Radmodule übermittelt werden, sind in Verbindung mit elektromotorischen, elektrohydraulischen oder elektropneumatischen als auch in Verbindung mit kombinierten Systemen, beispielsweise bei Systemen mit elektromotorischen Hinterradbremsen und elektrohydraulischen Vorderradbremsen mit den angegebenen Vorteilen einzusetzen.
Claims (10)
- Elektrisch gesteuertes Bremssystem für ein Fahrzeug, bei welchem wenigstens eine Betätigungsgröße für einen Betriebsbremswunsch des Fahrers und wenigstens eine Betätigungsgröße für einen Feststellbremswunsch des Fahrers von einer zentralen Steuereinheit des Bremssystems erfasst wird, diese Betätigungsgrößen oder daraus abgeleitete Größen getrennt voneinander an wenigstens ein wenigstens einer Radbremse zugeordnetes Radmodul übertragen werden, wobei aus den übermittelten Betätigungsgrößen und/oder den daraus abgeleiteten Größen im Radmodul eine resultierende Betätigungsgröße für die zugeordnete Radbremse ermittelt wird und die Radbremse entsprechend dieser Betätigungsgröße betätigt wird.
- Bremssystem nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Steuereinheit auf der Basis der wenigstens einen Betätigungsgröße Betriebsbremssollwerte für die Radbremsen ermittelt werden, die an die Radmodule über das Kommunikationssystem übertragen werden. - Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Betätigungsgröße, die den Feststellbremswunsch anzeigt, als Steuergrößenwert für eine Arretier- oder Verriegelungsvorrichtung von der zentralen Steuereinheit an die Radmodule übermittelt wird.
- Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zentralen Steuereinheit aus der wenigstens einen Feststellbremsbetätigungsgröße ein Feststellbremssollwert ermittelt wird, der zu den Radmodulen übertragen wird.
- Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsbremssollwert an alle Radbremsmodule, der Feststellbremswunsch lediglich an ausgewählte Radmodule übermittelt wird, vorzugsweise die der Hinterachsbremsen.
- Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radbremsen pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch betätigt werden.
- Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellbremse eine Arretiervorrichtung darstellt, die in die Scheiben- oder Trommelbremse integriert ist.
- Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feststellbremssteuergröße über eine elektrische Ansteuerleitung der Arretiervorrichtung zugeführt wird, wobei das jeweilige Radmodul mittels einer Hardwareüberwachung die Funktionsfähigkeit der elektrischen Übertragung übermittelt.
- Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Radmodul aus Betriebsbremssollwert und Feststellbremssollwert ein resultierender Sollwert gebildet wird, der über einen Regelkreis eingestellt wird, wobei bei Beendigung der Stelleingriffe eine Verriegelungseinrichtung aktiviert wird.
- Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radmodule Druckregelmodule einer pneumatisch betätigten Scheibenbremse sind.
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