EP4479281A1 - Bremssystemaufbau und fahrzeug mit einem bremssystemaufbau - Google Patents

Bremssystemaufbau und fahrzeug mit einem bremssystemaufbau

Info

Publication number
EP4479281A1
EP4479281A1 EP23706710.3A EP23706710A EP4479281A1 EP 4479281 A1 EP4479281 A1 EP 4479281A1 EP 23706710 A EP23706710 A EP 23706710A EP 4479281 A1 EP4479281 A1 EP 4479281A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
braking
brake
energy supply
vehicle
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23706710.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arne Bartels
Frank Bärecke
Hauke Schlimme
Kilian Förster
Tobias Brok
Roger Ziegler
Michael Sagefka
Martin Stolorz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Volkswagen AG
Original Assignee
Audi AG
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG, Volkswagen AG filed Critical Audi AG
Publication of EP4479281A1 publication Critical patent/EP4479281A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/221—Procedure or apparatus for checking or keeping in a correct functioning condition of brake systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/402—Back-up
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/404—Brake-by-wire or X-by-wire failsafe
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/413—Plausibility monitoring, cross check, redundancy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/82—Brake-by-Wire, EHB

Definitions

  • the invention relates to a brake system structure for a vehicle, in particular a brake-by-wire system, in which, in particular, detection devices and implementation devices for a braking request are mechanically decoupled from one another. Furthermore, the invention relates to a vehicle with a corresponding brake system structure.
  • Brake-by-wire systems are known in principle. Brake-by-wire systems can provide several advantages for both conventional vehicles and automated (level 4 according to SAE definition) to autonomously driving vehicles (level 5 according to SAE definition).
  • brake-by-wire systems can enable the pedal mechanism to be folded away and/or retracted. This creates more space for activities for the driver, who becomes a passenger during the fully automated journey, e.g. B. sleeping, reading the newspaper, surfing the Internet, etc.
  • the mechanical decoupling between the brake pedal and brake actuator avoids unintentional incorrect operation during fully automated driving: Even if the brake pedal were not retracted, accidental contact with the brake pedal during fully automated driving ( driver is asleep, e.g.) does not lead to an unwanted vehicle reaction. Autonomous vehicles do not have a driver, so a brake-by-wire system is mandatory.
  • brake-by-wire systems can make it easier to get in and out by folding away and/or retracting the pedals.
  • the braking behavior can be individually adapted and personalized to the driver.
  • the electronic adjustability of the braking characteristic (braking torque as a function of pedal travel and/or pedal force) allows it to be changed in such a way that the driver perceives the braking behavior as softer or harder, sporty or comfortable, direct or dampened. These settings can be transferred individually for the driver from vehicle to vehicle.
  • Residual braking torques can be reduced by increasing the clearance between the brake disc and the brake pad. This enables a reduction in CO2 and brake dust emissions as well as an increase in the battery-electric range. Safety benefits are also possible. The fact that the mechanical connection via a push/pull rod between the brake pedal and the brake control system is broken can reduce pedal intrusion in the event of a crash.
  • the vehicles can easily be designed for people with disabilities.
  • people with a physical disability that makes it difficult or impossible to operate the pedals alternative operating concepts can be offered without complex vehicle conversions if by-wire brake systems are installed as standard.
  • DE 102020202 477 A1 discloses a safety system for an electrically driven motor vehicle that has three brake systems.
  • the motor vehicle can be driven fully automatically and/or autonomously.
  • DE 102019216 896 A1 discloses a braking system for a vehicle which has a primary and a secondary braking system. The two braking systems are controlled independently of one another via two different controllers.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved brake system structure for a vehicle, in particular a brake-by-wire system, in which in particular detection devices and implementation devices for a braking request are mechanically decoupled from one another.
  • the object of the invention is to provide such a brake system structure for a vehicle, in particular such a brake-by-wire system, which enables increased safety during operation of the vehicle and which provides improved customer convenience.
  • the object of the invention is to provide an improved vehicle with a corresponding brake system structure.
  • a brake system structure for a vehicle in particular a brake-by-wire system, in which preferably detection devices and implementation devices for a braking request are mechanically decoupled from one another, with the features of the independent device claim.
  • the invention relates to a corresponding vehicle with the features of the independent device claim.
  • the braking system structure has the following subsystems: a first (or primary) braking system (so-called autonomous braking system) for providing a braking function, which is designed autonomously and/or has a first (or primary) energy supply, a second (or secondary ) Braking system (so-called autonomous braking system) for providing a first fallback level for the braking function, which is designed autonomously and/or has a second (or secondary) energy supply, and a third braking system (at least partially indirect and/or functionally implemented braking system ) to provide a second fallback level for the braking function, e.g. via an electromechanical drive system of the vehicle, e.g. B. by a regenerative deceleration.
  • a first (or primary) braking system for providing a braking function, which is designed autonomously and/or has a first (or primary) energy supply
  • a second (or secondary ) Braking system for providing a first fallback level for the braking function
  • the vehicle in which the brake system structure according to the invention can be used can, for example, have a traction battery, e.g. B. a high-voltage battery that can be operated with DC voltages from about 60 V to about 1.5 kV.
  • the vehicle can also have an electric motor.
  • the vehicle can have at least one central Have control unit.
  • the vehicle can have a driver-vehicle interface, e.g. in the form of an interactive input and output unit, e.g. B. comprising a display, an acoustic output device, etc.
  • the vehicle in which the brake system structure according to the invention can be used can preferably be designed as a fully automated vehicle (level 4 according to SAE definition) or an autonomous vehicle (level 5 according to SAE definition).
  • the brake request can come from the driver, for example by actuating an electronic brake pedal. If the vehicle is in control, then the brake request comes from the vehicle.
  • a driver-vehicle interface can be provided in a fully automated vehicle.
  • a driver is not intended for an autonomously driving vehicle (Level 5 according to SAE definition). Only users are intended there.
  • a user-vehicle interface may be provided in an autonomously driving vehicle.
  • the idea of the invention lies in the fact that two redundant, autonomous braking systems are provided in the brake system design, which are embodied autonomously and independently and which can function independently of one another and of other functional systems of the vehicle.
  • the first and the second autonomous braking system are supplied with electrical energy via two mutually independent energy supplies, the first and the second energy supply.
  • the independent energy supplies can, for example, each have a high-voltage battery that can be operated with direct voltages of approximately 60 V to approximately 1.5 kV.
  • the independent energy supplies can each have a suitable DC/DC converter.
  • Each of these two braking systems can also have several subsystems such.
  • the braking request can be transmitted from the respective detection to the respective implementation via a corresponding transmission system, such as e.g. B. a bus system or a data bus, z. B. with a CAN or SENT protocol.
  • the respective braking request detection can be implemented as an electronic brake pedal.
  • the actuation of the brake pedal by the driver can be detected, for example, using force and/or displacement sensors or the like.
  • An electronic control system for detecting the brake request including, for example, appropriate electronics and/or software, can passively receive the sensor data, actively query it and, if necessary, evaluate it.
  • control electronics of the respective braking request detection can transmit the sensor data and/or the results of the evaluation via an associated transmission system to the corresponding braking request conversion.
  • the respective brake request implementation can also have control electronics, including, for example, appropriate electronics and/or software.
  • the evaluation of sensor data of the respective braking request detection can be carried out in the control electronics of the braking request detection and/or in the control electronics of the braking request conversion.
  • the control electronics for detecting the brake request and the control electronics for converting the brake request can be provided as separate control electronics or as common control electronics.
  • At least one or each braking request implementation can be implemented as a so-called “wet” by-wire braking system.
  • the respective braking request implementation can have an electric motor, various sensors and hydraulic valves.
  • the brake calipers of the wheels contain brake pads, which are pressed against the brake discs by hydraulic pressure.
  • Control electronics for the brake request conversion and the brake calipers are connected to one another via hydraulic lines (for hydraulic valves).
  • the electronic control system controls the electric motor in order to generate a specific hydraulic pressure and thus a specific braking torque, which corresponds to the detected braking request.
  • the pressure on the four wheels can be set, adjusted and/or modulated via the hydraulic valves.
  • At least one or each braking request implementation can be implemented as a so-called “dry” by-wire braking system.
  • the respective brake request implementation can include an electric motor, various sensors and mechanical actuators.
  • the brake calipers on the wheels contain brake pads, which are pressed onto the brake discs by electric motors and mechanical actuators.
  • the control electronics and the brake calipers are connected to one another via power lines (for the electric motors) and data lines (for the sensors).
  • the control electronics activate the electric motors in the brake calipers in order to generate a specific braking torque that corresponds to the braking request.
  • the braking torque on the four wheels can be modulated by suitably controlling the electric motors.
  • a short-term energy supply can also be provided.
  • the third braking system uses the regenerative electric motor and the electric motor control unit.
  • the electric motor is connected directly to the high-voltage battery, especially the traction battery.
  • the high-voltage battery, in particular the traction battery feeds the first energy supply and the second energy supply.
  • the control unit of the electric motor is connected to the first power supply and to the short-term power supply.
  • the short-term power supply can be part of the third braking system.
  • the respective long-term energy supply can, for. B. via a DC / DC converter, which can be connected to a corresponding high-voltage battery.
  • the short-term power supply can, for. B. via a low-voltage battery and / or a supercapacitor, so-called. Ultra-Cap, or the like.
  • the operating voltage of the low-voltage battery can range between 12 V and 14 V.
  • this brake system which is equipped with hydraulic valves, can advantageously be connected to the short-term energy supply. Even if the primary and secondary long-term energy supply fails at the same time, basic braking functions such as B. braking the vehicle to a standstill, and safety-related brake control functions such. B. ABS and ESC, at least for a short time, maintained.
  • the third braking system can be provided at least in part as an indirect or dependent and/or functionally implemented or indirect braking system (or deceleration system) for providing a second fallback level for the braking function, e.g. via another function-essential system of the vehicle, e.g. B. an electromechanical drive system, for example.
  • An electric motor of the electromechanical drive system which is operated in a generator mode for regenerative deceleration, acts as a third braking request conversion (or conversion device for converting the braking request).
  • At least one high-voltage battery, in particular a traction battery, and possibly at least one additional auxiliary battery of the vehicle can be charged via the electric motor in generator mode for regenerative deceleration.
  • the failure of the primary or secondary brake request detection z. B. a failure of electronics, a sensor, or software.
  • a failure of the primary or secondary braking request conversion can, for. B. a failure of electronics, a sensor, software or an electric motor.
  • the failure of a data bus can also lead to the failure of the primary or secondary braking system, e.g. B. the failure of the data bus between brake request detection and brake request conversion.
  • the control unit can use these input signals (diagnostic messages and/or error states and/or operating parameters) to decide whether regenerative deceleration is possible at all, to what extent and/or up to a standstill. In addition, the control unit can decide whether it is possible to continue driving after a first or second fault in the respective brake systems and/or in the energy supplies. In addition, the control unit can decide whether automatic braking and/or forced braking is required must be, and / or whether the automatic braking and / or emergency braking should be done using the electric motor and / or via the first brake request conversion and / or via the second brake request conversion using the brake calipers.
  • the control unit can request a control unit of the electric motor to perform regenerative deceleration.
  • the control unit may request deceleration using the brake calipers from the first brake request converter and/or from the second brake request converter.
  • the control unit can control the driver-vehicle interface in order to inform and/or warn the driver about the error and/or to issue a suggestion for further operation of the vehicle, e.g. B. Visiting a workshop.
  • the control unit can inform the driver about the remaining driving distance and/or about the remaining driving time.
  • control unit and the control unit of the electric motor can be provided as a common unit or as two separate control units.
  • a relevant error case is the failure of the primary or secondary brake request detection.
  • the redundant recording of the braking request via the remaining secondary or primary braking request recording as well as via the third braking request recording (z. B. a button of an electronic parking brake) is still ensured.
  • the vehicle can continue to drive, at least to a limited extent, for example for a specific time and/or for a specific distance, possibly at a limited speed. The driver can be informed about this via the driver-vehicle interface.
  • Another relevant error case is the failure of the first or second energy supply for the first or the second braking system. If the first energy supply fails, the energy supply of the first braking system is still ensured for a short time via the third energy supply and the energy supply of the secondary braking system via the second energy supply. If the second long-term energy supply fails, the first braking system is still supplied with energy via the first long-term energy supply and for a short time via the third energy supply.
  • the vehicle can continue to drive, at least to a limited extent, for example for a specific time and/or for a specific distance, possibly at a limited speed. The driver can be informed about this via the driver-vehicle interface.
  • a relevant case of error is the simultaneous failure of the first and second braking system.
  • the control unit requests from the control unit of the electric motor, for example. After a short time, z. B. 1 minute, automatic braking or, if possible, forced braking via regenerative braking.
  • the control unit of the electric motor then controls the electric motor in such a way that it is switched to generator mode and decelerated recuperatively, advantageously taking into account the state of charge and/or the temperature of the high-voltage battery, in particular the traction battery.
  • the vehicle can be decelerated, advantageously and/or if possible to a standstill, and the high-voltage battery, in particular the traction battery, and possibly at least one additional auxiliary battery of the vehicle can be charged.
  • the driver can be informed and/or warned about this via the driver-vehicle interface.
  • Another relevant error case is the simultaneous failure of the first and the second energy supply for the first and the second braking system.
  • the energy supply of the control unit and the first brake system is ensured for a short time by the third energy supply.
  • the control unit requests immediate braking and/or emergency braking to a standstill from the first braking system.
  • the driver can be informed and/or warned about this via the driver-vehicle interface.
  • a relevant error case is the failure of either the primary or the secondary brake request conversion if regenerative deceleration is not possible at the same time.
  • the control unit uses operating parameters such as e.g. B. state of charge and temperature, the high-voltage battery, especially the traction battery. Possible causes for preventing a regenerative delay are e.g. e.g.:
  • a fully charged high-voltage battery, especially a traction battery cannot absorb any energy, which prevents the high-voltage battery from being charged through recuperative deceleration. This case can e.g. This can occur, for example, when driving downhill for long periods of time when the high-voltage battery, in particular the traction battery, is 100% fully charged via recuperation.
  • the high-voltage battery, especially the traction battery is usually not fully charged to 100% in order to protect the high-voltage battery.
  • Very low temperature of the high-voltage battery especially the traction battery (e.g. - 30°C). Regardless of the state of charge of the high-voltage battery, especially the traction battery, it cannot absorb any electrical power at very low temperatures, which prevents the high-voltage battery, especially the traction battery, from being charged through recuperative deceleration.
  • control unit requests automatic braking and/or emergency braking to a standstill from the remaining functioning braking system after a short time.
  • the driver can be informed and/or warned about this via the driver-vehicle interface.
  • the third braking system can be implemented at least in part functionally by another functionally essential system of the vehicle, in particular by an electromechanical drive system and/or an electronic parking brake.
  • existing resources in the vehicle can be used to provide a second fallback level for providing the braking function.
  • the first or primary braking system provides the braking function in the normal case.
  • the second or secondary braking system creates the first fallback level for providing the braking function.
  • the second fallback level creates the third (at least partially indirect) braking system functionally or indirectly via another functionally essential system of the vehicle.
  • the third braking system can be designed to provide the braking function by regenerative or recuperative deceleration.
  • an electric motor of the electromechanical drive system can be used in an advantageous manner not only for driving but also for decelerating the vehicle.
  • the electric motor can thus serve as a third conversion device for converting the braking request.
  • the third braking system can have a third detection device for detecting the braking request.
  • the third (at least partially indirect) braking system can provide both braking request detection (or detection device for detecting the braking request) and braking request conversion (or conversion device for converting the braking request).
  • the detecting device for detecting the braking request in the third braking system is the third detecting device.
  • the conversion device for converting the braking request in the third braking system can preferably be an electric motor of an electromechanical drive system of the vehicle when the electric motor is operated in generator mode.
  • the third detection device can be implemented at least in part functionally by another functionally essential system of the vehicle, in particular by an electronic parking brake, preferably a button of an electronic parking brake.
  • the third detection device can be connected via a first signal line, in particular directly, to electronics of a first conversion device of the first brake system, and/or the third detection device can be connected to electronics via a second signal line, in particular directly a second conversion device of the second brake system can be connected in signaling terms.
  • the third detection device can directly, advantageously without a data bus, resort to the first and/or the second conversion device for converting the braking request.
  • a third energy supply can be provided at least for the first braking system.
  • the third energy supply can preferably be designed to supply a control unit. It is conceivable that the third energy supply can be embodied as a short-term energy supply, in particular comprising a low-voltage battery and/or a supercapacitor.
  • three power supplies, two long-term power supplies and one short-term power supply can be provided in the braking system design to enable safe braking of the vehicle in the event of a single failure or even a double failure in one of the power supplies.
  • the first braking system or the primary braking system can be designed autonomously and act independently and autonomously from other systems in the vehicle.
  • the first braking system can have a first detection device for detecting the braking request, a first conversion device for converting the braking request and/or a first transmission system for forwarding the detected braking request from the first detection device to the first conversion device.
  • the first braking system can have at least one electronic control system for a first detection device, a first conversion device and a first transmission system.
  • the second brake system or the secondary brake system can also be designed autonomously and act independently and autonomously of other systems in the vehicle.
  • the second braking system can have a second detection device for detecting the braking request, a second conversion device for converting the braking request and/or a second transmission system for forwarding the detected braking request from the second detection device to the second conversion device.
  • the second braking system can have at least one electronic control system for a second detection device, a second conversion device and a second transmission system.
  • the first energy supply can advantageously be in the form of a long-term energy supply, for example comprising a high-voltage battery and/or a DC/DC converter.
  • the second energy supply can be in the form of a long-term energy supply, for example comprising a high-voltage battery and/or a DC/DC converter.
  • the first energy supply and/or the second energy supply can be designed to supply a control unit. In this way, the first energy supply and/or the second energy supply can be used across functions.
  • the first brake system control technology Via a transmission system such. B. a bus system, is connected to a control unit, e.g. for performing automatic braking and/or forced braking.
  • the second braking system can be signaled, e.g. via a transmission system, such as B. a bus system to be connected to a control unit, for example.
  • a transmission system such as B. a bus system to be connected to a control unit, for example.
  • the second brake system can control technology, for example.
  • the third braking system can also be signaled, for example via a transmission system such as e.g. B. a bus system to be connected to a control unit, for example.
  • a transmission system such as e.g. B. a bus system to be connected to a control unit, for example.
  • the first power supply signaling for example.
  • a transmission system such. B. a bus system to be connected to a control unit, for example.
  • a control unit for example.
  • diagnostic data For the transmission of diagnostic data.
  • the second energy supply can be signaled, e.g. via a transmission system, such as e.g. B.
  • a transmission system such as e.g. B.
  • a bus system can be connected to a control unit, for example.
  • a control unit for example.
  • the third energy supply can be signaled, e.g. via a transmission system such as e.g. B.
  • a bus system can be connected to a control unit, for example.
  • a control unit can be provided in the brake system structure.
  • the control unit can, for example, be integrated in terms of software and/or hardware in a central control unit of the vehicle. Alternatively, it is conceivable that the control unit can be provided as a separate control unit.
  • the control unit is preferably designed to
  • To query receive and/or process diagnostic data from the first power supply, diagnostic data from the second power supply, diagnostic data from the third power supply, and/or at least one operating parameter of a high-voltage battery, in particular a traction battery, of the vehicle.
  • control unit can decide whether the brake systems are functional, whether there is a fault, whether there is a double fault and/or whether the high-voltage battery, in particular the traction battery, and possibly at least one other auxiliary battery in the vehicle can be charged.
  • control unit can be designed to control the first brake system and/or the second brake system to perform automatic braking and/or emergency braking.
  • the actuation can preferably be carried out as a function of diagnostic data from the first brake system, from the second brake system, from the third brake system, from the first energy supply, from the second energy supply, from the third energy supply and/or from at least one operating parameter of a high-voltage battery, in particular the traction battery of the vehicle.
  • control unit can be designed to control another functionally essential system of the vehicle, in particular an electromechanical drive system, in order to provide the braking function by regenerative deceleration.
  • the control can preferably be a function of diagnostic data from the first brake system, from the second brake system, from the third brake system, from the first Power supply, from the second power supply, from the third power supply and / or at least one operating parameter of a high-voltage battery, in particular a traction battery, of the vehicle.
  • control unit can be designed to inform a driver about the remaining driving distance and/or about the remaining driving time.
  • the invention further provides: a vehicle with a braking system structure, which can be embodied as described above.
  • a vehicle with a braking system structure which can be embodied as described above.
  • a steering system or a steer-by-wire system can be provided in the vehicle, which can have the following subsystems: a first steering system for providing a steering function, which is designed autonomously and/or has a first energy supply, a second steering system for Provision of a first fallback level for the steering function, which is designed autonomously and/or has a second energy supply, and a third steering system for providing a second fallback level for the steering function, in particular by wheel-selective braking.
  • the third steering system can be designed to provide the steering function through wheel-selective braking.
  • the third steering system can also have a third detection device for detecting the steering request.
  • the third detection device can have, for example, a third steering wheel angle sensor for detecting the steering request.
  • the third detection device can be implemented, at least in part, functionally by another functionally essential system of the vehicle, in particular by a driver assistance system, preferably a lane departure warning system, an autopilot, etc.
  • the third detection device can have a third transmission system for forwarding the detected steering request to a control unit. Furthermore, a first signal line can be provided, which is designed to forward the detected steering request from the control unit to the first steering system. Furthermore, a second signal line can be provided, which is designed to forward the detected steering request from the control unit to the second steering system.
  • the third energy supply can be used for the first steering system.
  • FIG. 1 shows a brake system structure 100 within the scope of the present disclosure, which can advantageously be embodied in the form of a brake-by-wire system for a vehicle F, for example a hybrid or electric vehicle.
  • detection devices 11, 21, 31 and implementation devices 13, 23, 33 for a braking request (which can come from the driver or from the vehicle, for example) can be mechanically decoupled from one another.
  • the braking system structure 100 has the following systems 10, 20, 30: a first or primary braking system 10, which can also be referred to as a first or primary autonomous braking system, which is designed to provide a braking function and which is designed autonomously and/or or has a first or primary energy supply E1, a second or secondary braking system 20, which can also be referred to as a second or secondary autonomous braking system, which is designed to provide a first fallback level for the braking function, and which is designed to be autonomous and/or has a second or secondary energy supply E2, and a third braking system 30, which can be implemented at least in part as an indirect and/or functionally implemented braking system, which is designed to provide a second fallback level for the braking function, e.g.
  • an electromechanical drive system 103, 104 of vehicle F preferably via an electric motor 103 of the electromechanical drive system 103, 104, which can be operated in a generator mode in order to provide the braking function in the second fallback level, in order to allow the vehicle F to be decelerated by generator.
  • the vehicle F can also, as part of the electromechanical drive system 103, 104, a traction battery 104, z. B. a high-voltage battery that can be operated with DC voltages of about 60 V to about 1.5 kV.
  • the vehicle F can also have at least one central control unit 110 .
  • the vehicle F can include a driver-vehicle interface HMI, e.g. in the form of an interactive input and output unit, e.g. B. comprising a display, an acoustic output device, etc.
  • HMI driver-vehicle interface
  • the braking request can be transmitted in both autonomous braking systems 10, 20 from the respective detection device 11, 21 to the respective implementation device 13, 23 via a corresponding transmission system 12, 22, such as. B. a bus system or a data bus, z. B. with a CAN or SENT protocol.
  • the respective detection device 11, 21 can be designed as an electronic brake pedal.
  • the actuation of the brake pedal by the driver can be detected, for example, using force and/or displacement sensors or the like.
  • Corresponding control electronics of the respective detection device 11, 21, comprising, for example, corresponding electronics and/or software, can passively receive the sensor data, actively query them and, if necessary, evaluate them.
  • the control electronics of the respective detection device 11, 21 can transmit the sensor data and/or the results of the evaluation to the corresponding conversion device 13, 23 via an associated transmission system 12, 22.
  • At least one conversion device 13, 23 can be designed as a so-called “wet” by-wire braking system.
  • the conversion device 13, 23 can have an electric motor, various sensors and hydraulic valves.
  • the brake pads in the brake calipers can be pressed against the brake discs by hydraulic pressure.
  • Control electronics of the conversion device 13, 23 and the brake calipers can be connected to one another via hydraulic lines (for hydraulic valves).
  • the electronic control system controls the electric motor in such a way that a specific hydraulic pressure and a specific braking torque can be generated, which corresponds to the detected braking request.
  • At least one conversion device 13, 23 can be designed as a so-called “dry” by-wire brake system.
  • the implementation device 13, 23 can include an electric motor, various sensors and mechanical actuators.
  • the brake pads in the brake calipers can be pressed against the brake discs by electric motors and mechanical actuators.
  • the control electronics and the brake calipers can be connected to one another via power lines (for the electric motors) and data lines (for the sensors).
  • the electronic control system controls the electric motors in such a way that a specific braking torque can be provided which corresponds to the detected braking request.
  • First brake system 10 and second brake system 20 each have their own energy supply E1, E2, in particular a long-term energy supply.
  • the third brake system 30 can also have a third energy supply E3, in particular a short-term energy supply.
  • the respective long-term energy supply E1, E2 can, for. B. have a DC / DC converter, which can be connected to a corresponding high-voltage battery.
  • the short-term power supply E3 z. B. have a low-voltage battery and / or a supercapacitor, so-called. Ultra-Cap, or the like.
  • the brake system which is equipped with hydraulic valves, can advantageously be connected to the short-term energy supply E3 become.
  • basic braking functions such as e.g. B. braking the vehicle to a standstill, as well as safety-related brake control functions such. B. ABS and ESC, at least for a short time, are ensured.
  • the third braking system 30 can be embodied at least in part as an indirect or indirect braking system, preferably as a deceleration system, to provide a second fallback level for the braking function.
  • the third brake system 30 can functionally use another functionally essential system of the vehicle F, such as. B. the electromechanical drive system 103, 104, in particular the electric motor 103 in a generator mode G, to provide the braking function in the second fallback level, e.g. by a regenerative deceleration of the vehicle F.
  • the electric motor 103 in the generator mode G acts like a third conversion device 33 for providing the braking function in the second fallback level.
  • a failure of one of the braking systems 10, 20 can be caused by a failure of a power line, a data bus, a battery, a DC/DC converter, a fuse, software, a sensor, an actuator, a valve, a control element, etc.
  • the control unit 101 can receive diagnostic data D1, D2, D3, DE1, DE2, DE3 "alive" signals and/or error states from both the first and the second autonomous braking system 10, 20 and from the third indirect braking system 30 and from the first and the second energy supply E1, E2 and from the third energy supply E3 obtained, for example.
  • a suitable transmission system such as. B. a bus system or a data bus, z. B. with a CAN or SENT protocol, z. B. via CAN bus, and / or wireless transmission, such as. B. a radio transmission.
  • the control unit 101 From the high-voltage battery, in particular the traction battery 104, the control unit 101, the operating parameters such. B.
  • a suitable transmission system such. B. a bus system or a data bus, z. B. with a CAN or SENT protocol, z. B. via CAN bus, and / or wireless transmission, such as. B. a radio transmission.
  • control unit 101 can decide whether regenerative deceleration is to be performed at all, to what extent and/or until emergency braking is possible. In addition, the control unit 101 can decide whether after a First or second error in the respective braking systems 10, 20, 30 and/or in the energy supplies E1, E2, E3, it is possible for the vehicle F to continue driving.
  • control unit 101 can decide whether moderate deceleration and/or emergency braking of the vehicle F is required and/or whether automatic deceleration and/or emergency braking is to be implemented as a generator using the electric motor 103 and/or via the first conversion device 13 and/or via the second implementation device 23 is to be carried out using the calipers.
  • control unit 101 and the control unit 102 of the electric motor 103 can be provided as a common control unit, for example as part of the central control unit 110 of the vehicle F, or as two separate control units.
  • the control unit 101 recognizes whether regenerative deceleration is possible on the basis of operating parameters, such as B. state of charge and temperature, the high-voltage battery, in particular the traction battery 104. In this case of error, the redundant implementation of the braking request via the remaining secondary or primary implementation device 23, 13, and possibly via the regenerative deceleration is still ensured.
  • the vehicle F can continue to drive, at least to a limited extent, for example for a specific time and/or for a specific route. The driver can be informed about this via the driver-vehicle interface HMI.
  • a relevant error case is the failure of either the primary or the secondary conversion device 13, 23, in particular if regenerative deceleration is not possible at the same time.
  • the control unit 101 recognizes whether regenerative deceleration is possible on the basis of operating parameters, such as B. State of charge and temperature, the high-voltage battery, in particular the traction battery 104. Possible cases when the regenerative delay is not possible, for. e.g.:
  • a fully charged high-voltage battery, in particular traction battery 104 A fully charged high-voltage battery, in particular traction battery 104.
  • the high-voltage battery, in particular traction battery 104 cannot absorb any energy. This case can e.g. B. occur during long downhill rides when the high-voltage battery, in particular the traction battery 104, is fully charged via recuperation to 100%.
  • the traction battery 104 is usually not fully charged to 100% in order to protect the high-voltage battery.
  • control unit 101 requests from the remaining functioning brake system 10, 20 after a short time an automatic braking and/or emergency braking to a standstill.
  • the driver can be informed and/or warned about this via the driver-vehicle interface HMI.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bremssystemaufbau (100) für ein Fahrzeug (F), vorzugsweise ein Brake-by-Wire-System, bei welchem Erfassungsvorrichtungen (11, 21, 31) und Umsetzungsvorrichtungen (13, 23, 33) für eine Bremsaufforderung mechanisch voneinander entkoppelt sind, aufweisend: - ein erstes Bremssystem (10) zum Bereitstellen einer Bremsfunktion, welches autonom ausgebildet ist und über eine erste Energieversorgung (E1) verfügt, - ein zweites Bremssystem (20) zum Bereitstellen einer ersten Rückfallebene für die Bremsfunktion, welches autonom ausgebildet ist und über eine zweite Energieversorgung (E2) verfügt, - und ein drittes Bremssystem (30) zum Bereitstellen einer zweiten Rückfallebene für die Bremsfunktion, insbesondere durch ein generatorisches Verzögern, wobei eine dritte Energieversorgung (E3) zumindest für das erste Bremssystem (10) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Bremssystemaufbau und Fahrzeug mit einem Bremssystemaufbau
Die Erfindung betrifft einen Bremssystemaufbau für ein Fahrzeug, insbesondere ein Brake-by- Wire-System, bei welchem insbesondere Erfassungsvorrichtungen und Umsetzungsvorrichtungen für eine Bremsaufforderung mechanisch voneinander entkoppelt sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Bremssystemaufbau.
Brake-by-Wire-Systeme sind grundsätzlich bekannt. Sowohl für konventionelle Fahrzeuge als auch für automatisiert (Level 4 gem. SAE Definition) bis autonom (Level 5 gem. SAE Definition) fahrende Fahrzeuge können Brake-by-Wire-Systeme mehrere Vorteile bereitstellen.
Für automatisiert fahrende Fahrzeuge können Brake-by-Wire-Systeme das Wegklappen und/oder Einziehen des Fußhebelwerkes ermöglichen. Hierdurch wird für den Fahrer, der während der vollautomatisierten Fahrt zum Passagier wird, mehr Platz für Aktivitäten geschaffen, wie z. B. Schlafen, Zeitunglesen, im Internet surfen, usw. Zudem vermeidet die mechanische Entkopplung zwischen Bremspedal und Bremsaktuator eine ungewollte Falschbedienung während der vollautomatischen Fahrt: Selbst wenn das Bremspedal nicht eingezogen werden würde, dennoch führt eine versehentliche Berührung des Bremspedals während der vollautomatisierten Fahrt (Fahrer schläft dabei z. B.) nicht zu einer ungewollten Fahrzeugreaktion. Bei autonomen Fahrzeugen ist kein Fahrer vorgesehen, sodass dabei ein Brake-by-Wire-System zwingend erforderlich ist.
Für konventionelle Fahrzeuge können Brake-by-Wire-Systeme durch das Wegklappen und/oder Einziehen des Fußhebelwerkes das Ein- und Aussteigen erleichtert werden. Das Bremsverhalten kann individuell an den Fahrer angepasst und personalisiert werden. Durch elektronische Einstei Ibarkeit der Bremsenkennlinie (Bremsmoment in Abhängigkeit von Pedalweg und/oder Pedalkraft) kann diese so verändert werden, dass der Fahrer das Bremsverhalten als weicher oder härter, sportlich oder komfortabel, direkt oder gedämpft empfindet. Diese Einstellungen können individuell für den Fahrer von Fahrzeug zu Fahrzeug übertragen werden.
Es sind außerdem Vorteile im Hinblick auf den Umweltschutz denkbar. Durch die Vergrößerung des Lüftspiels zwischen der Bremsscheibe und dem Bremsbelag können Restbremsmomente reduziert werden. Dies ermöglicht eine Reduktion von CO2- und Bremsstaubemission sowie eine Erhöhung der batterieelektrischen Reichweite. Ferner sind Vorteile im Hinblick auf die Sicherheit möglich. Dadurch, dass die mechanische Verbindung über eine Druck/Zugstange zwischen Bremspedal und Bremsregelsystem aufgebrochen wird, kann die Pedalintrusion im Crashfall reduziert werden.
Zudem können die Fahrzeuge auf eine einfache Art und Weise behindertengerecht ausgelegt werden. Für Menschen mit einer körperlichen Behinderung, welche die Bedienung der Pedale erschwert oder unmöglich macht, können bei einem serienmäßigen Verbau von By-Wire- Bremssystemen alternative Bedienkonzepte, ohne aufwändige Fahrzeugumbauten, angeboten werden.
Weiterhin kann dadurch die Variantenvielfalt reduziert werden. Über alle Fahrzeugklassen kann nun ein nahezu einheitliches Fußhebelwerk verbaut werden.
Bei Brake-by-Wire Systemen entfällt die mechanische Rückfallebene durch den Fahrer. Um bei einem Fahrzeug mit einem Brake-by-Wire-System nach einem Erstfehler die Weiterfahrt in einem degradierten Fahrmodus (z. B. reduzierte Geschwindigkeit) und/oder begrenzt (z. B. nur für eine begrenzte Zeit oder eine begrenzte Strecke) zu ermöglichen, kann eine Rückfallebene vorgehalten werden.
Aus der DE 102020202 477 A1 ist ein Sicherheitssystem für einen elektrisch antreibbaren Kraftwagen, das drei Bremsanlagen aufweist, bekannt. Der Kraftwagen ist dabei vollautomatisiert antreibbar und/oder autonom antreibbar ausgebildet.
Aus der DE 102019216 896 A1 ist ein Bremssystem für ein Fahrzeug bekannt, welches ein primäres und ein sekundäres Bremssystem aufweist. Dabei werden die zwei Bremssysteme unabhängig voneinander über zwei verschiedene Steuerungen gesteuert.
Nachteilig ist bei bekannten Systemen, dass nach einem Zweitfehler und/oder nach dem Rückfall des primären Bremssystems und weiterhin des sekundären Bremssystems, die Weiterfahrt und die Sicherheit im Betrieb des Fahrzeuges nicht mehr garantiert werden können.
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen verbesserten Bremssystemaufbau für ein Fahrzeug, insbesondere ein Brake-by-Wire-System, bereitzustellen, bei welchem insbesondere Erfassungsvorrichtungen und Umsetzungsvorrichtungen für eine Bremsaufforderung mechanisch voneinander entkoppelt sind. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen solchen Bremssystemaufbau für ein Fahrzeug, insbesondere ein solches Brake-by-Wire- System, bereitzustellen, welcher eine erhöhte Sicherheit im Betrieb des Fahrzeuges ermöglicht und welcher einen verbesserten Kundenkomfort schafft. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Fahrzeug mit einem entsprechenden Bremssystemaufbau bereitzustellen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch: einen Bremssystemaufbau für ein Fahrzeug, insbesondere ein Brake-by-Wire-System, bei welchem vorzugsweise Erfassungsvorrichtungen und Umsetzungsvorrichtungen für eine Bremsaufforderung mechanisch voneinander entkoppelt sind, mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruches. Ferner betrifft die Erfindung ein korrespondierendes Fahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Vorrichtungsanspruches. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit einzelnen Aspekten und/oder Ausführungsformen der Erfindung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit den anderen Aspekten und/oder Ausführungsformen und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten und/oder Ausführungsformen stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Die Erfindung stellt bereit: einen Bremssystemaufbau, ein sog. Brake-by-Wire-System, für ein Fahrzeug, bspw. ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, z. B. ein vollautomatisiert (Level 4 gem. SAE Definition) bis autonom (Level 5 gern. SAE Definition) fahrendes Fahrzeug. Beim Bremssystemaufbau können vorteilhafterweise Erfassungsvorrichtungen und Umsetzungsvorrichtungen für eine Bremsaufforderung (die bspw. vom Fahrer oder vom Fahrzeug kommen kann) mechanisch voneinander entkoppelt sein. Der Bremssystemaufbau weist folgende Untersysteme auf: ein erstes (bzw. primäres) Bremssystem (sog. autonomes Bremssystem) zum Bereitstellen einer Bremsfunktion, welches autonom ausgebildet ist und/oder über eine erste (bzw. primäre) Energieversorgung verfügt, ein zweites (bzw. sekundäres) Bremssystem (sog. autonomes Bremssystem) zum Bereitstellen einer ersten Rückfallebene für die Bremsfunktion, welches autonom ausgebildet ist und/oder über eine zweite (bzw. sekundäre) Energieversorgung verfügt, und ein drittes Bremssystem (zumindest zum Teil mittelbares und/oder funktional umgesetztes Bremssystem) zum Bereitstellen einer zweiten Rückfallebene für die Bremsfunktion, bspw. über ein elektromechanisches Antriebssystem des Fahrzeuges, z. B. durch ein generatorisches Verzögern.
Das Fahrzeug, bei dem der erfindungsgemäße Bremssystemaufbau zum Einsatz kommen kann, kann bspw. eine Traktionsbatterie aufweisen, z. B. eine Hochvolt-Batterie, die mit Gleichspannungen von ung. 60 V bis ung. 1,5 kV betrieben werden kann. Das Fahrzeug kann ferner einen Elektromotor aufweisen. Weiterhin kann das Fahrzeug mindestens eine zentrale Steuereinheit aufweisen. Des Weiteren kann das Fahrzeug eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle aufweisen, bspw. in Form einer interaktiven Ein- und Ausgabeeinheit, z. B. umfassend ein Display, eine akustische Ausgabevorrichtung usw.
Das Fahrzeug, bei dem der erfindungsgemäße Bremssystemaufbau zum Einsatz kommen kann, kann vorzugsweise als ein vollautomatisiert fahrendes Fahrzeug (Level 4 gem. SAE Definition) oder ein autonom fahrendes Fahrzeug (Level 5 gern. SAE Definition) ausgebildet sein.
Wenn der Fahrer die Fahrzeugführung hat, dann kann die Bremsaufforderung von dem Fahrer kommen, bspw. durch Betätigung eines elektronischen Bremspedals. Wenn das Fahrzeug die Fahrzeugführung hat, dann kommt die Bremsaufforderung von dem Fahrzeug.
Bei einem vollautomatisiert fahrenden Fahrzeug (Level 4 gern. SAE Definition) kann der Fahrer zu einem Passagier bzw. Benutzer des Fahrzeuges werden. Bei einem vollautomatisiert fahrenden Fahrzeug kann eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle vorgesehen sein. Bei einem autonom fahrenden Fahrzeug (Level 5 gern. SAE Definition) ist kein Fahrer vorgesehen. Dort sind nur Benutzer vorgesehen. Bei einem autonom fahrenden Fahrzeug kann eine Benutzer- Fahrzeug-Schnittstelle vorgesehen sein.
Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, dass bei dem Bremssystemaufbau zwei redundant vorgehaltene, autonome Bremssysteme vorgesehen sind, die autark bzw. selbstständig ausgebildet sind und die unabhängig voneinander sowie von anderen Funktionssystemen des Fahrzeuges funktionieren können. Das erste und das zweite autonome Bremssystem werden über zwei voneinander unabhängigen Energieversorgungen mit elektrischer Energie versorgt, der ersten und der zweiten Energieversorgung. Die unabhängigen Energieversorgungen können bspw. jeweils eine Hochvoltbatterie aufweisen, die mit Gleichspannungen von ung. 60 V bis ung. 1,5 kV betrieben werden kann. Zudem können die unabhängigen Energieversorgungen jeweils einen geeigneten DC/DC-Wandler aufweisen.
Jedes dieser beiden Bremssysteme kann zudem mehrere Subsysteme aufweisen, wie z. B. jeweils eine Bremsaufforderungserfassung (bzw. Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Bremsaufforderung) und jeweils eine Bremsaufforderungsumsetzung (bzw.
Umsetzungsvorrichtung zum Umsetzen der Bremsaufforderung). Die Bremsaufforderung kann in beiden autonomen Bremssystemen von der jeweiligen Erfassung zu der jeweiligen Umsetzung über ein entsprechendes Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System bzw. einen Datenbus, z. B. mit einem CAN- oder SENT-Protokoll, übertragen werden. Die jeweilige Bremsaufforderungserfassung kann als ein elektronisches Bremspedal ausgeführt sein. Die Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer kann bspw. über Kraft- und/oder Wegsensoren oder Ähnliches erfasst werden. Eine Steuerelektronik der Bremsaufforderungserfassung, umfassend bspw. eine entsprechende Elektronik und/oder Software, kann die Sensordaten passiv erhalten, aktiv abfragen und ggf. auswerten. Weiterhin kann die Steuerelektronik der jeweiligen Bremsaufforderungserfassung die Sensordaten und/oder die Ergebnisse der Auswertung über ein zugehöriges Übertragungssystem an die korrespondierende Bremsaufforderungsumsetzung übermitteln. Die jeweilige Bremsaufforderungsumsetzung kann ebenfalls eine Steuerelektronik, umfassend bspw. eine entsprechende Elektronik und/oder Software, aufweisen. Die Auswertung von Sensordaten der jeweiligen Bremsaufforderungserfassung kann in der Steuerelektronik der Bremsaufforderungserfassung und/oder in der Steuerelektronik der Bremsaufforderungsumsetzung durchgeführt werden. Die Steuerelektronik der Bremsaufforderungserfassung und die Steuerelektronik der Bremsaufforderungsumsetzung können als separate Steuerelektroniken oder als eine gemeinsame Steuerelektronik bereitgestellt werden.
Mindestens eine oder jede Bremsaufforderungsumsetzung kann als ein sog. „nasses“ By-Wire- Bremssystem ausgeführt sein. Die jeweilige Bremsaufforderungsumsetzung kann einen Elektromotor, diverse Sensoren und Hydraulikventile aufweisen. In den Bremssätteln der Räder befinden sich Bremsbeläge, welche durch einen hydraulischen Druck an die Bremsscheiben gepresst werden. Eine Steuerelektronik der Bremsaufforderungsumsetzung und die Bremssättel sind über Hydraulikleitungen (für Hydraulikventile) miteinander verbunden. Die Steuerelektronik steuert den Elektromotor an, um einen bestimmten hydraulischen Druck und somit ein bestimmtes Bremsmoment zu erzeugen, welcher(s) der erfassten Bremsaufforderung entspricht. Über die Hydraulikventile kann der Druck an den vier Rädern eingestellt, angepasst und/oder moduliert werden.
Mindestens eine oder jede Bremsaufforderungsumsetzung kann als ein sog. „trockenes“ By- Wire-Bremssystem ausgeführt sein. Die jeweilige Bremsaufforderungsumsetzung kann einen Elektromotor, diverse Sensoren und mechanische Stellelemente umfassen. In den Bremssätteln der Räder befinden sich Bremsbeläge, welche über Elektromotoren und mechanische Stellelemente an die Bremsscheiben gepresst werden. Die Steuerelektronik und die Bremssättel sind über Energieleitungen (für die Elektromotoren) und Datenleitungen (für die Sensoren) miteinander verbunden. Die Steuerelektronik steuert die Elektromotoren in den Bremssätteln an, um ein bestimmtes Bremsmoment zu erzeugen, welches der Bremsaufforderung entspricht. Über eine geeignete Ansteuerung der Elektromotoren kann das Bremsmoment an den vier Rädern moduliert werden. Neben dem ersten und dem zweiten autonomen Bremssystem, die über eine eigene Langzeit- Energieversorgung verfügen können, kann weiterhin eine Kurzzeit-Energieversorgung vorgesehen sein. Das dritte Bremssystem verwendet den generatorisch betriebenen Elektromotor und die Steuereinheit des Elektromotors. Der Elektromotor ist direkt an die Hochvolt-Batterie, insbesondere die Traktionsbatterie, angeschlossen. Die Hochvolt-Batterie, insbesondere die Traktionsbatterie, speist die erste Energieversorgung und die zweite Energieversorgung. Die Steuereinheit des Elektromotors ist an die erste Energieversorgung und an die Kurzzeit-Energieversorgung angeschlossen. Die Kurzzeit-Energieversorgung kann einen Teil des dritten Bremssystems darstellen. Die jeweilige Langzeit-Energieversorgung kann z. B. über einen DC/DC-Wandler erfolgen, welcher an eine korrespondierende Hochvolt-Batterie angeschlossen sein kann. Die Kurzzeit-Energieversorgung kann z. B. über eine Niedervolt- Batterie und/oder einen Superkondensator, sog. Ultra-Cap, oder Ähnliches erfolgen. Die Betriebsspannung der Niedervolt-Batterie kann im Bereich zwischen 12 V und 14 V liegen.
Wenn ein sog. „nasses“ By-Wire-Bremssystem genutzt wird, kann vorteilhafterweise dieses mit Hydraulikventilen ausgestattete Bremssystem an die Kurzzeit-Energieversorgung angeschlossen werden. Denn so können auch bei gleichzeitigem Ausfall der primären und sekundären Langzeit-Energieversorgung grundlegende Bremsfunktionen wie z. B. das Herunterbremsen des Fahrzeugs in den Stillstand, sowie sicherheitsrelevanten Bremsregelfunktionen, wie z. B. ABS und ESC, zumindest für eine kurze Zeit, aufrecht erhalten werden.
Zudem liegt der Erfindungsgedanke darin, dass das dritte Bremssystem zumindest zum Teil als ein mittelbares bzw. abhängiges und/oder funktional umgesetztes bzw. indirektes Bremssystem (oder Verzögerungssystem) zum Bereitstellen einer zweiten Rückfallebene für die Bremsfunktion bereitgestellt werden kann, bspw. über ein weiteres funktionswesentliches System des Fahrzeuges, wie z. B. ein elektromechanisches Antriebssystem, bspw. durch ein generatorisches Verzögern. Ein Elektromotor des elektromechanischen Antriebssystems, welcher zum generatorischen Verzögern in einem Generatormodus betrieben wird, agiert dabei als eine dritte Bremsaufforderungsumsetzung (bzw. Umsetzungsvorrichtung zum Umsetzen der Bremsaufforderung). Über den Elektromotor im Generatormodus kann zum generatorischen Verzögern mindestens eine Hochvolt-Batterie, insbesondere eine Traktionsbatterie, und ggf. mindestens eine weitere Hilfsbatterie des Fahrzeuges aufgeladen werden.
Das dritte Bremssystem kann vorteilhafterweise eine dritte Bremsaufforderungserfassung umfassen. Die Bremsaufforderungserfassung kann z. B. über einen Taster einer elektronischen Parkbremse erfolgen. Der Taster kann über eine Signalleitung direkt mit der Elektronik der primären und sekundären Bremsaufforderungsumsetzung verbunden sein (also kein Datenbus). Die dritte Bremsaufforderungserfassung kann die Ergebnisse der Erfassung an das erste und/oder das zweite autonome Bremssystem liefern.
Der Bremssystemaufbau kann eine eigene Steuereinheit aufweisen, die mit einer zentralen Steuereinheit des Fahrzeuges in einer Kommunikationsverbindung stehen kann. Zudem kann der Bremssystemaufbau eine Steuereinheit aufweisen, die in der zentralen Steuereinheit des Fahrzeuges softwaretechnisch und/oder hardwaretechnisch integriert sein kann.
Da die Subsysteme mehrere Komponenten aufweisen, kann der Ausfall einer dieser Komponenten zum Ausfall des jeweiligen Subsystems führen. Zum Ausfall der primären oder sekundären Bremsaufforderungserfassung kann z. B. ein Ausfall einer Elektronik, eines Sensors, oder einer Software führen. Zu einem Ausfall der der primären oder sekundären Bremsaufforderungsumsetzung kann z. B. ein Ausfall einer Elektronik, eines Sensors, einer Software oder eines Elektromotors führen. Zum Ausfall der primären oder der sekundären Energieversorgung kann z. B. ein Ausfall einer Energieleitung, einer Batterie, eines DC/DC- Wandlers, einer Sicherung, einer Elektronik oder einer Software führen. Zum Ausfall des primären oder sekundären Bremssystems kann auch der Ausfall eines Datenbus führen, wie z. B. der Ausfall des Datenbus zwischen Bremsaufforderungserfassung und Bremsaufforderungsumsetzung.
Die Steuereinheit kann Diagnosebotschaften, „Alive“-Signale, und/oder Fehlerzustände sowohl von dem ersten und von dem zweiten autonomen Bremssystem sowie von dem dritten mittelbaren Bremssystem als auch von der ersten und der zweiten Energieversorgung sowie von der dritten Energieversorgung erhalten, bspw. über ein geeignetes Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System bzw. einen Datenbus, z. B. mit einem CAN- oder SENT-Protokoll, z. B. via CAN-Bus, und/oder eine drahtlose Übertragung, wie z. B. eine Funkübertragung. Von der Traktionsbatterie kann die Steuereinheit die Betriebsparameter, wie z. B. den Ladezustand und die Temperatur, erhalten, bspw. über ein geeignetes Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System bzw. einen Datenbus, z. B. mit einem CAN- oder SENT-Protokoll, z. B. via CAN- Bus, und/oder eine drahtlose Übertragung, wie z. B. eine Funkübertragung.
Die Steuereinheit kann anhand dieser Eingangssignale (Diagnosebotschaften und/oder Fehlerzustände und/oder Betriebsparameter) entscheiden, ob ein generatorisches Verzögern überhaupt, in wie weit und/oder bis in den Stillstand möglich ist. Zudem kann die Steuereinheit entscheiden, ob nach einem Erst- oder Zweitfehler in den jeweiligen Bremssystemen und/oder bei den Energieversorgungen eine Weiterfahrt möglich ist. Außerdem kann die Steuereinheit entscheiden, ob eine automatische Abbremsung und/oder Zwangsbremsung angefordert werden muss, und/oder ob die automatische Abbremsung und/oder Zwangsbremsung generatorisch mithilfe des Elektromotors und/oder über die ersten Bremsaufforderungsumsetzung und/oder über die zweite Bremsaufforderungsumsetzung mithilfe der Bremssättel erfolgen soll.
Die Steuereinheit kann von einer Steuereinheit des Elektromotors anfordern, ein generatorisches Verzögern durchzuführen. Die Steuereinheit kann von der ersten Bremsaufforderungsumsetzung und/oder von der zweiten Bremsaufforderungsumsetzung ein Verzögern mithilfe der Bremssättel anfordern. Zudem kann die Steuereinheit die Fahrer- Fahrzeug-Schnittstelle ansteuern, um den Fahrer über die Fehler zu informieren und/oder zu warnen und/oder um einen Vorschlag zum weiteren Betreiben des Fahrzeuges auszugeben, wie z. B. Aufsuchen einer Werkstatt. Außerdem kann die Steuereinheit den Fahrer über die verbleibende Fahrstrecke und/oder über die verbleibende Fahrzeit informieren.
Die Steuereinheit und die Steuereinheit des Elektromotors können als eine gemeinsame Einheit oder als zwei separate Steuereinheiten bereitgestellt werden.
Im Folgenden werden exemplarisch einige Fehlerfälle beschrieben, aus denen die Vorteile des erfindungsgemäßen Bremssystemaufbaus nach einem einfachen Fehler in einem der Bremssysteme hervorgehen. Die Vorteile liegen insbesondere darin, dass eine Weiterfahrt des Fahrzeuges sichergestellt werden kann. Die Weiterfahrt des Fahrzeuges nach einem einfachen Fehler ist möglich, weil nach einem einfachen Fehler immer noch zwei Möglichkeiten gegeben werden, um das Fahrzeug weiterhin betreiben zu können.
• Ein relevanter Fehlerfall ist der Ausfall der primären oder sekundären Bremsaufforderungserfassung. In diesem Fehlerfall ist die redundante Erfassung der Bremsaufforderung über die verbleibende sekundäre oder primäre Bremsaufforderungserfassung, sowie über die dritte Bremsaufforderungserfassung (z. B. einen Taster einer elektronischen Parkbremse) weiterhin sichergestellt. Das Fahrzeug kann, zumindest begrenzt, bspw. für eine bestimmte Zeit und/oder für eine bestimmte Strecke, ggf. mit begrenzter Geschwindigkeit, weiter fahren. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer- Fahrzeug-Schnittstelle informiert werden.
• Ein weiterer relevanter Fehlerfall ist der Ausfall der primären oder sekundären Bremsaufforderungsumsetzung, wenn gleichzeitig ein generatorisches Verzögern möglich ist. Ob ein generatorisches Verzögern möglich ist, erkennt die Steuereinheit anhand von Betriebsparametern, wie z. B. Ladezustand und Temperatur, der Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie. In diesem Fehlerfall ist die redundante Umsetzung der Bremsaufforderung über die verbleibende sekundäre oder primäre Bremsaufforderungsumsetzung, sowie über das generatorische Verzögern weiterhin sichergestellt. Das Fahrzeug kann, zumindest begrenzt, bspw. für eine bestimmte Zeit und/oder für eine bestimmte Strecke, ggf. mit begrenzter Geschwindigkeit, weiter fahren. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle informiert werden.
• Ein weiterer relevanter Fehlerfall ist der Ausfall der ersten oder zweiten Energieversorgung für das erste oder das zweite Bremssystem. Bei Ausfall der ersten Energieversorgung ist die Energieversorgung des ersten Bremssystems für kurze Zeit über die dritte Energieversorgung und die Energieversorgung des sekundären Bremssystems über die zweite Energieversorgung weiterhin sichergestellt. Bei Ausfall der zweiten Langzeit- Energieversorgung ist die Energieversorgung des ersten Bremssystems über die erste Langzeit-Energieversorgung und für kurze Zeit über die dritte Energieversorgung weiterhin sichergestellt. Das Fahrzeug kann, zumindest begrenzt, bspw. für eine bestimmte Zeit und/oder für eine bestimmte Strecke, ggf. mit begrenzter Geschwindigkeit, weiter fahren. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle informiert werden.
Im Folgenden werden exemplarisch einige Fehlerfälle beschrieben, aus denen die Vorteile des erfindungsgemäßen Bremssystemaufbaus nach einem Einfachfehler oder einem Doppelfehler in einem der Bremssysteme hervorgehen. Die Vorteile liegen insbesondere darin, dass nach einem Doppelfehler das Fahrzeug durch das automatische Abbremsen in einen sicheren Zustand verzögert, möglichst bis in den Stillstand überführt, werden kann. Das automatische Abbremsen nach einem Doppelfehler ist möglich, weil nach einem Doppelfehler immer noch mindestens eine Möglichkeit gegeben wird, um das Fahrzeug automatisch und/oder aufgrund der Bremsaufforderung zu verzögern.
• Ein relevanter Fehlerfall ist der gleichzeitige Ausfall des ersten und des zweiten Bremssystems. In diesem Fehlerfall fordert die Steuereinheit von der Steuereinheit des Elektromotors, bspw. nach kurzer Zeit, z. B. 1 Minute, eine automatische Abbremsung oder möglichst Zwangsbremsung via generatorisches Verzögern an. Die Steuereinheit des Elektromotors steuert dann den Elektromotor so an, dass dieser in den Generatorbetrieb überführt wird und rekuperativ verzögert, vorteilhafterweise unter Berücksichtigung des Ladezustandes und/oder der Temperatur der Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie. Das Fahrzeug kann dadurch verzögert, vorteilhafterweise und/oder wenn möglich bis in den Stillstand, und die Hochvolt-Batterie, insbesondere die Traktionsbatterie, und ggf. mindestens eine weitere Hilfsbatterie des Fahrzeuges aufgeladen werden. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle informiert und/oder gewarnt werden. • Ein weiterer relevanter Fehlerfall ist der gleichzeitige Ausfall der ersten und der zweiten Energieversorgung für das erste und das zweite Bremssystem. Die Energieversorgung der Steuereinheit und des ersten Bremssystems ist in diesem Fehlerfall für kurze Zeit durch die dritte Energieversorgung sichergestellt. In diesem Fehlerfall fordert die Steuereinheit vom ersten Bremssystem eine unverzügliche Abbremsung und/oder Zwangsbremsung in den Stillstand an. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle informiert und/oder gewarnt werden.
• Ein relevanter Fehlerfall ist der Ausfall entweder der primären oder der sekundären Bremsaufforderungsumsetzung, wenn gleichzeitig ein generatorisches Verzögern nicht möglich ist. Ob ein generatorisches Verzögern möglich ist, erkennt die Steuereinheit anhand von Betriebsparametern, wie z. B. Ladezustand und Temperatur, der Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie. Mögliche Ursachen für das Verhindern einer generatorischen Verzögerung sind z. B.:
Eine vollgeladene Hochvolt-Batterie, insbesondere Traktionsbatterie. Die Hochvolt- Batterie, insbesondere die Traktionsbatterie, kann keine Energie aufnehmen, was ein Aufladen der Hochvolt-Batterie durch rekuperatives Verzögern verhindert. Dieser Fall kann z. B. bei längeren Bergabfahrten auftreten, wenn die Hochvolt-Batterie, insbesondere die Traktionsbatterie, über Rekuperation zu 100% vollgeladen wird. Beim Laden an der Ladesäule wird die Hochvolt-Batterie, insbesondere die Traktionsbatterie, hingegen zumeist nicht zu 100% vollgeladen, um die Hochvolt-Batterie zu schonen.
Sehr tiefe Temperatur der Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie, (z. B. - 30°C). Unabhängig vom Ladezustand der Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie, kann sie bei sehr tiefen Temperaturen keine elektrische Leistung aufnehmen, was ein Aufladen der Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie, durch rekuperatives Verzögern verhindert.
In diesem Fehlerfall fordert die Steuereinheit vom verbleibenden funktionierenden Bremssystem nach kurzer Zeit eine automatische Abbremsung und/oder Zwangsbremsung in den Stillstand an. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle informiert und/oder gewarnt werden.
Wie oben bereits angedeutet, kann es vorteilhaft sein, wenn das dritte Bremssystem zumindest zum Teil funktional durch ein weiteres funktionswesentliches System des Fahrzeuges, insbesondere durch ein elektromechanisches Antriebssystem und/oder eine elektronische Parkbremse, umgesetzt sein kann. Auf diese Weise können vorhandene Ressourcen im Fahrzeug genutzt werden, um eine zweite Rückfallebene zum Bereitstellen der Bremsfunktion bereitzustellen. Das erste bzw. primäre Bremssystem liefert dabei die Bremsfunktion im Normalfall. Die erste Rückfallebene zum Bereitstellen der Bremsfunktion schafft das zweite bzw. sekundäre Bremssystem. Die zweite Rückfallebene schafft das dritte (zumindest zum Teil mittelbare) Bremssystem funktional bzw. mittelbar über ein weiteres funktionswesentliches System des Fahrzeuges.
Vorteilhafterweise kann das dritte Bremssystem dazu ausgeführt sein, die Bremsfunktion durch ein generatorisches bzw. rekuperatives Verzögern bereitzustellen. Auf diese Weise kann ein Elektromotor des elektromechanischen Antriebssystems auf eine vorteilhafte Weise nicht nur zum Antreiben, sondern auch zum Verzögern des Fahrzeuges genutzt werden. Der Elektromotor kann somit als eine dritte Umsetzungsvorrichtung zum Umsetzen der Bremsaufforderung dienen.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das dritte Bremssystem eine dritte Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Bremsaufforderung aufweisen kann. Auf diese Weise kann das dritte (zumindest zum Teil mittelbare) Bremssystem sowohl eine Bremsaufforderungserfassung (bzw. Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Bremsaufforderung) als auch eine Bremsaufforderungsumsetzung (bzw. Umsetzungsvorrichtung zum Umsetzen der Bremsaufforderung) bereitstellen. Die Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Bremsaufforderung beim dritten Bremssystem ist die dritte Erfassungsvorrichtung. Die Umsetzungsvorrichtung zum Umsetzen der Bremsaufforderung beim dritten Bremssystem kann vorzugsweise ein Elektromotor eines elektromechanischen Antriebssystems des Fahrzeuges sein, wenn der Elektromotor im Generatorbetrieb betrieben wird.
Vorteilhafterweise kann die dritte Erfassungsvorrichtung einen Taster einer elektronischen Parkbremse aufweisen. Auf diese Weise kann eine konstruktionstechnisch einfache und vorteilhafte Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Bremsaufforderung beim dritten Bremssystem bereitgestellt werden.
Somit kann die dritte Erfassungsvorrichtung zumindest zum Teil funktional durch ein weiteres funktionswesentliches System des Fahrzeuges, insbesondere durch eine elektronische Parkbremse, vorzugsweise einen Taster einer elektronischen Parkbremse, umgesetzt sein.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die dritte Erfassungsvorrichtung über eine erste Signalleitung, insbesondere direkt, mit einer Elektronik einer ersten Umsetzungsvorrichtung des ersten Bremssystems signaltechnisch verbunden sein kann, und/oder wobei die dritte Erfassungsvorrichtung über eine zweite Signalleitung, insbesondere direkt, mit einer Elektronik einer zweiten Umsetzungsvorrichtung des zweiten Bremssystems signaltechnisch verbunden sein kann. Auf diese Weise kann die dritte Erfassungsvorrichtung unmittelbar, vorteilhafterweise ohne einen Datenbus, auf die erste und/oder auf die zweite Umsetzungsvorrichtung zum Umsetzen der Bremsaufforderung zurückgreifen.
Des Weiteren kann eine dritte Energieversorgung zumindest für das erste Bremssystem vorgesehen sein. Vorzugsweise kann die dritte Energieversorgung zum Versorgen einer Steuereinheit ausgeführt sein. Dabei ist es denkbar, dass die dritte Energieversorgung als eine Kurzzeit-Energieversorgung, insbesondere umfassend eine Niedervoltbatterie und/oder einen Superkondensator, ausgebildet sein kann. Somit können bei dem Bremssystemaufbau drei Energieversorgungen, zwei Langzeit-Energieversorgungen und eine Kurzzeit- Energieversorgung, bereitgestellt werden, um bei einem einfachen Fehler oder sogar bei einem doppelten Fehler in einer der Energieversorgungen, eine sichere Abbremsung des Fahrzeuges zu ermöglichen.
Wie oben bereits angedeutet, kann das erste Bremssystem bzw. das primäre Bremssystem autonom ausgeführt sein und unabhängig sowie autark von anderen Systemen im Fahrzeug agieren. Hierzu kann das erste Bremssystem eine erste Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Bremsaufforderung, eine erste Umsetzungsvorrichtung zum Umsetzen der Bremsaufforderung und/oder ein erstes Übertragungssystem zum Weiterleiten der erfassten Bremsaufforderung von der ersten Erfassungsvorrichtung zur ersten Umsetzungsvorrichtung aufweisen. Zudem kann das erste Bremssystem mindestens eine Steuerelektronik für eine erste Erfassungsvorrichtung, eine erste Umsetzungsvorrichtung und ein erstes Übertragungssystem aufweisen.
Wie oben ebenfalls angedeutet, kann auch das zweite Bremssystem bzw. das sekundäre Bremssystem autonom ausgeführt sein und unabhängig sowie autark von anderen Systemen im Fahrzeug agieren. Hierzu kann das zweite Bremssystem eine zweite Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Bremsaufforderung, eine zweite Umsetzungsvorrichtung zum Umsetzen der Bremsaufforderung und/oder ein zweites Übertragungssystem zum Weiterleiten der erfassten Bremsaufforderung von der zweiten Erfassungsvorrichtung zur zweiten Umsetzungsvorrichtung aufweisen. Zudem kann das zweite Bremssystem mindestens eine Steuerelektronik für eine zweite Erfassungsvorrichtung, eine zweite Umsetzungsvorrichtung und ein zweites Übertragungssystem aufweisen.
Vorteilhafterweise kann die erste Energieversorgung als eine Langzeit-Energieversorgung, bspw. umfassend eine Hochvoltbatterie und/oder einen DC/DC-Wandler, ausgebildet sein. Nach einem weiteren Vorteil kann die zweite Energieversorgung als eine Langzeit- Energieversorgung, bspw. umfassend eine Hochvoltbatterie und/oder einen DC/DC-Wandler, ausgebildet sein. Zudem ist es denkbar, dass die erste Energieversorgung und/oder die zweite Energieversorgung zum Versorgen einer Steuereinheit ausgeführt sein können. Auf diese Weise können die erste Energieversorgung und/oder die zweite Energieversorgung funktionsübergreifend genutzt werden.
Außerdem ist es denkbar, dass das erste Bremssystem signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit verbunden sein kann, bspw. zum Übertragen von Diagnosedaten.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass das erste Bremssystem steuerungstechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit verbunden ist, bspw. zum Ausführen einer automatischen Abbremsung und/oder Zwangsbremsung.
Aber auch das zweite Bremssystem kann signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit verbunden sein, bspw. zum Übertragen von Diagnosedaten.
Noch weiter kann das zweite Bremssystem steuerungstechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit verbunden sein, bspw. zum Ausführen einer automatischen Abbremsung und/oder Zwangsbremsung.
Darüber hinaus kann auch das dritte Bremssystem signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit verbunden sein, bspw. zum Übertragen von Diagnosedaten.
Vorteilhafterweise kann die erste Energieversorgung signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit verbunden sein, bspw. zum Übertragen von Diagnosedaten.
Ferner kann es vorteilhaft sein, dass die zweite Energieversorgung signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit verbunden sein kann, bspw. zum Übertragen von Diagnosedaten.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass die dritte Energieversorgung signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit verbunden sein kann, bspw. zum Übertragen von Diagnosedaten. Wie oben bereits erwähnt kann bei dem Bremssystemaufbau eine Steuereinheit vorgesehen sein. Die Steuereinheit kann bspw. in einer zentralen Steuereinheit des Fahrzeuges softwaretechnisch und/oder hardwaretechnisch integriert sein. Alternativ ist es denkbar, dass die Steuereinheit als eine separate Steuereinheit vorgesehen sein kann.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit dazu ausgeführt,
Diagnosedaten von dem ersten Bremssystem,
Diagnosedaten von dem zweiten Bremssystem,
Diagnosedaten von dem dritten Bremssystem,
Diagnosedaten von der ersten Energieversorgung, Diagnosedaten von der zweiten Energieversorgung, Diagnosedaten von der dritten Energieversorgung, und/oder mindestens einen Betriebsparameter einer Hochvolt-Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie, des Fahrzeuges abzufragen, zu empfangen und/oder zu verarbeiten.
Auf diese Weise kann die Steuereinheit entscheiden, ob die Bremssysteme funktionsfähig sind, ob ein Fehler vorliegt, ob ein Doppelfehler vorliegt und/oder ob die Hochvolt-Batterie, insbesondere die Traktionsbatterie, und ggf. mindestens eine weitere Hilfsbatterie des Fahrzeuges aufgeladen werden kann.
Weiterhin kann die Steuereinheit dazu ausgeführt sein, das erste Bremssystem und/oder das zweite Bremssystem zum Ausführen einer automatischen Abbremsung und/oder Zwangsbremsung anzusteuern.
Die Ansteuerung kann vorzugsweise in Abhängigkeit von Diagnosedaten von dem ersten Bremssystem, von dem zweiten Bremssystem, von dem dritten Bremssystem, von der ersten Energieversorgung, von der zweiten Energieversorgung, von der dritten Energieversorgung und/oder von mindestens einem Betriebsparameter einer Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie, des Fahrzeuges erfolgen.
Des Weiteren kann die Steuereinheit dazu ausgeführt sein, ein weiteres funktionswesentliches System des Fahrzeuges, insbesondere ein elektromechanisches Antriebssystem, anzusteuern, um die Bremsfunktion durch ein generatorisches Verzögern bereitzustellen.
Die Ansteuerung kann vorzugsweise in Abhängigkeit von Diagnosedaten von dem ersten Bremssystem, von dem zweiten Bremssystem, von dem dritten Bremssystem, von der ersten Energieversorgung, von der zweiten Energieversorgung, von der dritten Energieversorgung und/oder von mindestens einem Betriebsparameter einer Hochvolt-Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie, des Fahrzeuges erfolgen.
Zudem kann die Steuereinheit dazu ausgeführt sein, eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle anzusteuern, um einen Fahrer über Fehler zu informieren und/oder zu warnen und/oder um einen Vorschlag zum weiteren Betreiben des Fahrzeuges auszugeben, wie z. B. Aufsuchen einer Werkstatt. Bei einem autonom fahrenden Fahrzeug kann die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle als eine Benutzer-Fahrzeug-Schnittstelle oder eine Passagier-Fahrzeug-Schnittstelle bezeichnet werden.
Außerdem kann die Steuereinheit dazu ausgeführt sein, einen Fahrer über verbleibende Fahrstrecke und/oder über verbleibende Fahrzeit zu informieren.
Die Erfindung stellt ferner bereit: ein Fahrzeug mit einem Bremssystemaufbau, welches wie oben beschrieben ausgeführt sein kann. Mithilfe des erfindungsgemäßen Fahrzeuges können die gleichen Vorteile erreicht werden, die oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Bremssystemaufbau beschrieben wurden. Auf diese Vorteile wird vorliegend vollumfänglich Bezug genommen.
Ferner kann beim Fahrzeug ein Lenksystem bzw. ein Steer-by-Wire-System vorgesehen sein, welches folgende Untersysteme aufweisen kann: ein erstes Lenksystem zum Bereitstellen einer Lenkfunktion, welches autonom ausgebildet ist und/oder über eine erste Energieversorgung verfügt, ein zweites Lenksystem zum Bereitstellen einer ersten Rückfallebene für die Lenkfunktion, welches autonom ausgebildet ist und/oder über eine zweite Energieversorgung verfügt, und ein drittes Lenksystem zum Bereitstellen einer zweiten Rückfallebene für die Lenkfunktion, insbesondere durch ein radselektives Abbremsen.
Dabei kann das dritte Lenksystem zumindest zum Teil funktional durch ein weiteres funktionswesentliches System des Fahrzeuges, insbesondere durch das primäre und/oder sekundäre Bremssystem und/oder ein Fahrerassistenzsystem, umgesetzt sein.
Vorteilhafterweise kann das dritte Lenksystem dazu ausgeführt sein, die Lenkfunktion durch ein radselektives Abbremsen bereitzustellen. Das dritte Lenksystem kann ferner eine dritte Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Lenkaufforderung aufweisen. Die dritte Erfassungsvorrichtung kann bspw. einen dritten Lenkradwinkelsensor zum Erfassen der Lenkaufforderung aufweisen. Außerdem kann die dritte Erfassungsvorrichtung zumindest zum Teil funktional durch ein weiteres funktionswesentliches System des Fahrzeuges, insbesondere durch ein Fahrerassistenzsystem, vorzugsweise einen Spurhalteassistenten, einen Autopiloten usw., umgesetzt sein.
Die dritte Erfassungsvorrichtung kann ein drittes Übertragungssystem zum Weiterleiten der erfassten Lenkaufforderung an eine Steuereinheit aufweisen. Ferner kann eine erste Signalleitung vorgesehen sein, die zum Weiterleiten der erfassten Lenkaufforderung von der Steuereinheit an das erste Lenksystem ausgeführt ist. Weiterhin kann eine zweite Signalleitung vorgesehen sein, die zum Weiterleiten der erfassten Lenkaufforderung von der Steuereinheit an das zweite Lenksystem ausgeführt ist.
Die dritte Energieversorgung kann für das erste Lenksystem genutzt werden.
Weiterhin wird die Erfindung anhand der Figur näher dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass die Figur nur einen beschreibenden Charakter hat und nicht dazu gedacht ist, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigt:
Fig. 1 einen beispielhaften Bremssystemaufbau im Rahmen der vorliegenden Offenbarung.
Die Fig. 1 zeigt einen Bremssystemaufbau 100 im Rahmen der vorliegenden Offenbarung, welcher vorteilhafterweise in Form eines Brake-by-Wire-Systems für ein Fahrzeug F, bspw. ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug, ausgeführt sein kann. Beim Bremssystemaufbau 100 im Rahmen der vorliegenden Offenbarung können Erfassungsvorrichtungen 11 , 21, 31 und Umsetzungsvorrichtungen 13, 23, 33 für eine Bremsaufforderung (die bspw. vom Fahrer oder vom Fahrzeug kommen kann) mechanisch voneinander entkoppelt sein.
Der Bremssystemaufbau 100 weist folgende Systeme 10, 20, 30 auf: ein erstes bzw. primäres Bremssystem 10, welches ebenfalls als ein erstes bzw. primäres autonomes Bremssystem bezeichnet werden kann, welches zum Bereitstellen einer Bremsfunktion ausgeführt ist, und welches autonom ausgebildet ist und/oder über eine erste bzw. primäre Energieversorgung E1 verfügt, ein zweites bzw. sekundäres Bremssystem 20, welches ebenfalls als ein zweites bzw. sekundäres autonomes Bremssystem bezeichnet werden kann, welches zum Bereitstellen einer ersten Rückfallebene für die Bremsfunktion ausgeführt ist, und welches autonom ausgebildet ist und/oder über eine zweite bzw. sekundäre Energieversorgung E2 verfügt, und ein drittes Bremssystem 30, welches zumindest zum Teil als ein mittelbares und/oder funktional umgesetztes Bremssystem ausgeführt werden kann, welches zum Bereitstellen einer zweiten Rückfallebene für die Bremsfunktion ausgeführt ist, bspw. über ein elektromechanisches Antriebssystem 103, 104 des Fahrzeuges F, vorzugsweise über einen Elektromotor 103 des elektromechanischen Antriebssystems 103, 104, welcher zum Bereitstellen der Bremsfunktion in der zweiten Rückfallebene in einem Generatormodus betrieben werden kann, um ein generatorisches Verzögern des Fahrzeuges F zu ermöglichen.
Das Fahrzeug F kann ferner im Rahmen des elektromechanischen Antriebssystems 103, 104 eine Traktionsbatterie 104, z. B. eine Hochvolt-Batterie, aufweisen, die mit Gleichspannungen von ung. 60 V bis ung. 1 ,5 kV betrieben werden kann.
Das Fahrzeug F kann zudem mindestens eine zentrale Steuereinheit 110 aufweisen.
Außerdem kann das Fahrzeug F eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle HMI umfassen, bspw. in Form einer interaktiven Ein- und Ausgabeeinheit, z. B. umfassend ein Display, eine akustische Ausgabevorrichtung usw.
Wie es die Fig. 1 verdeutlicht, sind bei dem Bremssystemaufbau 100 zwei redundant vorgehaltene autonome Bremssysteme 10, 20 vorgesehen, die autark bzw. selbstständig ausgebildet sind und die unabhängig voneinander sowie von anderen Funktionssystemen des Fahrzeuges F funktionieren können.
Das erste Bremssystem 10 und das zweite Bremssystem 20 werden über zwei voneinander unabhängigen Energieversorgungen E1, E2 mit elektrischer Energie E versorgt, wie es in der Fig. 1 mithilfe von strichpunktierten Linien angedeutet ist. Die unabhängigen Energieversorgungen E1, E2 können bspw. jeweils eine Hochvoltbatterie aufweisen, die mit Gleichspannungen von ung. 60 V bis ung. 1,5 kV betrieben werden kann. Zudem können die unabhängigen Energieversorgungen E1, E2 jeweils einen geeigneten DC/DC-Wandler aufweisen. Jedes dieser beiden autonomen Bremssysteme 10, 20 kann zudem mehrere Subsysteme 11, 12, 13 und 21 , 22, 23 aufweisen, wie z. B. jeweils eine Bremsaufforderungserfassung bzw. Erfassungsvorrichtung 11, 21 zum Erfassen der Bremsaufforderung und jeweils eine Bremsaufforderungsumsetzung bzw. Umsetzungsvorrichtung 13, 23 zum Umsetzen der Bremsaufforderung. Die Bremsaufforderung kann in beiden autonomen Bremssystemen 10, 20 von der jeweiligen Erfassungsvorrichtung 11 , 21 zu der jeweiligen Umsetzungsvorrichtung 13, 23 über ein entsprechendes Übertragungssystem 12, 22, wie z. B. ein Bus-System bzw. einen Datenbus, z. B. mit einem CAN- oder SENT-Protokoll, übertragen werden.
Die jeweilige Erfassungsvorrichtung 11, 21 kann als ein elektronisches Bremspedal ausgeführt sein. Die Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer kann bspw. über Kraft- und/oder Wegsensoren oder Ähnliches erfasst werden. Eine korrespondierende Steuerelektronik der jeweiligen Erfassungsvorrichtung 11, 21 , umfassend bspw. eine entsprechende Elektronik und/oder Software, kann die Sensordaten passiv erhalten, aktiv abfragen und ggf. auswerten. Weiterhin kann die Steuerelektronik der jeweiligen Erfassungsvorrichtung 11, 21 die Sensordaten und/oder die Ergebnisse der Auswertung über ein zugehöriges Übertragungssystem 12, 22 an die korrespondierende Umsetzungsvorrichtung 13, 23 übermitteln.
Die jeweilige Umsetzungsvorrichtung 13, 23 kann ebenfalls eine korrespondierende Steuerelektronik, umfassend bspw. eine entsprechende Elektronik und/oder Software, aufweisen. Die Auswertung von Sensordaten der jeweiligen Erfassungsvorrichtung 11, 21 kann in der Steuerelektronik der Erfassungsvorrichtung 11 , 21 und/oder in der Steuerelektronik der Umsetzungsvorrichtung 13, 23 durchgeführt werden. Die Steuerelektronik der Erfassungsvorrichtung 11 , 21 und die Steuerelektronik der Umsetzungsvorrichtung 13, 23 können als separate Steuerelektroniken oder als eine gemeinsame Steuerelektronik bereitgestellt werden.
Mindestens eine Umsetzungsvorrichtung 13, 23 kann als ein sog. „nasses“ By-Wire- Bremssystem ausgeführt sein. Die Umsetzungsvorrichtung 13, 23 kann dabei einen Elektromotor, diverse Sensoren und Hydraulikventile aufweisen. Die Bremsbeläge in den Bremssätteln können hierbei durch einen hydraulischen Druck an die Bremsscheiben gepresst werden. Eine Steuerelektronik der Umsetzungsvorrichtung 13, 23 und die Bremssättel können über Hydraulikleitungen (für Hydraulikventile) miteinander verbunden werden. Die Steuerelektronik steuert den Elektromotor derart an, dass ein bestimmter hydraulischer Druck und ein bestimmtes Bremsmoment erzeugt werden kann, welcher(s) der erfassten Bremsaufforderung entspricht. Mindestens eine Umsetzungsvorrichtung 13, 23 kann als ein sog. „trockenes“ By-Wire- Bremssystem ausgeführt sein. Die Umsetzungsvorrichtung 13, 23 kann dabei einen Elektromotor, diverse Sensoren und mechanische Stellelemente umfassen. Die Bremsbeläge in den Bremssätteln können über Elektromotoren und mechanische Stellelemente an die Bremsscheiben gepresst werden. Die Steuerelektronik und die Bremssättel können über Energieleitungen (für die Elektromotoren) und Datenleitungen (für die Sensoren) miteinander verbunden werden. Die Steuerelektronik steuert die Elektromotoren derart an, dass ein bestimmtes Bremsmoment bereitgestellt werden kann, welches der erfassten Bremsaufforderung entspricht.
Das erste Bremssystem 10 und das zweite Bremssystem 20 weisen jeweils eine eigene Energieversorgung E1, E2, insbesondere eine Langzeit-Energieversorgung, auf. Das dritte Bremssystem 30 kann weiterhin eine dritte Energieversorgung E3, insbesondere eine Kurzzeit- Energieversorgung, aufweisen. Die jeweilige Langzeit-Energieversorgung E1 , E2 kann z. B. einen DC/DC-Wandler aufweisen, welcher an eine korrespondierende Hoch volt- Batterie angeschlossen sein kann. Die Kurzzeit-Energieversorgung E3 kann z. B. eine Niedervolt- Batterie und/oder einen Superkondensator, sog. Ultra-Cap, oder Ähnliches aufweisen.
Wenn ein sog. „nasses“ By-Wire-Bremssystem genutzt wird und nur eines der beiden Bremssysteme 10, 20 mit Hydraulikventilen zur Modulation der Bremsdrücke ausgestattet ist, kann vorteilhafterweise das Bremssystem, das mit Hydraulikventilen ausgestattet ist, an die Kurzzeit-Energieversorgung E3 angeschlossen werden. Auf diese Weise können auch bei gleichzeitigem Ausfall der primären und sekundären Langzeit-Energieversorgung E1, E2 grundlegende Bremsfunktionen wie z. B. das Herunterbremsen des Fahrzeugs in den Stillstand, sowie sicherheitsrelevante Bremsregelfunktionen, wie z. B. ABS und ESC, zumindest für eine kurze Zeit, sichergestellt werden.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass das dritte Bremssystem 30 zumindest zum Teil als ein mittelbares bzw. indirekt ausgeführtes Bremssystem, vorzugsweise als ein Verzögerungssystem, zum Bereitstellen einer zweiten Rückfallebene für die Bremsfunktion ausgeführt sein kann. Das dritte Bremssystem 30 kann funktional ein weiteres funktionswesentliches System des Fahrzeuges F nutzen, wie z. B. das elektromechanische Antriebssystem 103, 104, insbesondere den Elektromotor 103 in einem Generatorbetrieb G, um die Bremsfunktion in der zweiten Rückfallebene bereitzustellen, bspw. durch ein generatorisches Verzögern des Fahrzeuges F. Der Elektromotor 103 in dem Generatorbetrieb G agiert dabei wie eine dritte Umsetzungsvorrichtung 33 zum Bereitstellen der Bremsfunktion in der zweiten Rückfallebene. Das dritte Bremssystem 30 kann vorteilhafterweise eine eigene, gemeint ist dritte, Bremsaufforderungserfassung bzw. Erfassungsvorrichtung 31 zum Erfassen der Bremsaufforderung (die bspw. vom Fahrer kommen kann) umfassen. Die Erfassungsvorrichtung 31 kann einen Taster einer elektronischen Parkbremse aufweisen. Der Taster kann über eine Signalleitung direkt mit der Elektronik der primären und sekundären Umsetzungsvorrichtung 13, 23 verbunden sein.
Der Bremssystemaufbau 100 kann eine eigene Steuereinheit 101 aufweisen, die mit einer zentralen Steuereinheit 110 des Fahrzeuges F in einer Kommunikationsverbindung stehen kann. Wie es die Fig. 1 andeutet, kann der Bremssystemaufbau 100 eine Steuereinheit 101 aufweisen, die in der zentralen Steuereinheit 110 des Fahrzeuges F softwaretechnisch und/oder hardwaretechnisch integriert sein kann.
Da die Subsysteme der beiden autonomen Bremssysteme 10, 20 mehrere Komponenten aufweisen, kann der Ausfall einer dieser Komponenten zu einem teilweisen oder kompletten Ausfall der Bremssysteme 10, 20 führen. Ein Ausfall eines der Bremssysteme 10, 20 kann durch einen Ausfall einer Energieleitung, eines Datenbus, einer Batterie, eines DC/DC- Wandlers, einer Sicherung, einer Software, eines Sensors, eines Aktuators, eines Ventils, eines Stellelementes usw. bedingt sein.
Wie es die Fig. 1 verdeutlicht, kann die Steuereinheit 101 Diagnosedaten D1, D2, D3, DE1, DE2, DE3 „Alive“-Signale, und/oder Fehlerzustände sowohl von dem ersten und von dem zweiten autonomen Bremssystem 10, 20 sowie von dem dritten mittelbaren Bremssystem 30 als auch von der ersten und der zweiten Energieversorgung E1 , E2 sowie von der dritten Energieversorgung E3 erhalten, bspw. über ein geeignetes Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System bzw. einen Datenbus, z. B. mit einem CAN- oder SENT-Protokoll, z. B. via CAN- Bus, und/oder eine drahtlose Übertragung, wie z. B. eine Funkübertragung. Von der Hochvolt- Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie 104, kann die Steuereinheit 101 die Betriebsparameter, wie z. B. den Ladezustand SOC und die Temperatur T, erhalten, bspw. über ein geeignetes Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System bzw. einen Datenbus, z. B. mit einem CAN- oder SENT-Protokoll, z. B. via CAN-Bus, und/oder eine drahtlose Übertragung, wie z. B. eine Funkübertragung.
Die Steuereinheit 101 kann in Abhängigkeit von Diagnosedaten D1, D2, D3, DE1, DE2, DE3 und/oder Betriebsparameter SOC, T der Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie 104, entscheiden, ob ein generatorisches Verzögern überhaupt, in wie weit und/oder bis zu einer Vollbremsung möglich ist. Zudem kann die Steuereinheit 101 entscheiden, ob nach einem Erst- oder Zweitfehler in den jeweiligen Bremssystemen 10, 20, 30 und/oder bei den Energieversorgungen E1, E2, E3 eine Weiterfahrt des Fahrzeuges F möglich ist. Außerdem kann die Steuereinheit 101 entscheiden, ob eine moderate Abbremsung und/oder Zwangsbremsung des Fahrzeuges F erforderlich ist, und/oder ob eine automatische Abbremsung und/oder Zwangsbremsung generatorisch mithilfe des Elektromotors 103 und/oder über die erste Umsetzungsvorrichtung 13 und/oder über die zweite Umsetzungsvorrichtung 23 mithilfe der Bremssättel erfolgen soll.
Die Steuereinheit 101 kann von einer Steuereinheit 102 des Elektromotors 103 anfordern, ein generatorisches Verzögern durchzuführen. Die Steuereinheit 101 kann von der ersten Umsetzungsvorrichtung 13 und/oder von der zweiten Umsetzungsvorrichtung 23 ein Verzögern mithilfe der Bremssättel anfordern. Zudem kann die Steuereinheit 101 die Fahrer-Fahrzeug- Schnittstelle HMI ansteuern, um den Fahrer über die Fehler in den Bremssystemen 10, 20 zu informieren und/oder zu warnen und/oder um einen Vorschlag zum weiteren Betreiben des Fahrzeuges F auszugeben, wie z. B. Aufsuchen einer Werkstatt. Außerdem kann die Steuereinheit 101 den Fahrer über die verbleibende Fahrstrecke und/oder über die verbleibende Fahrzeit informieren.
Die Steuereinheit 101 und die Steuereinheit 102 des Elektromotors 103 können als eine gemeinsame Steuereinheit, bspw. im Rahmen der zentralen Steuereinheit 110 des Fahrzeuges F, oder als zwei separate Steuereinheiten bereitgestellt werden.
Im Folgenden werden exemplarisch einige Fehlerfälle beschrieben, die mithilfe des Bremssystemaufbaus 100 auf eine vorteilhafte, komfortable und sichere Weise begegnet werden können, sodass eine Weiterfahrt des Fahrzeuges F sichergestellt wird. Nach einem einfachen Fehler werden immer noch zwei Möglichkeiten gegeben, um das Fahrzeug zu betreiben.
• Ein relevanter Fehlerfall ist der Ausfall der primären oder sekundären Erfassungsvorrichtung 11, 21. In diesem Fehlerfall ist die redundante Erfassung der Bremsaufforderung über die verbleibende sekundäre oder primäre Erfassungsvorrichtung 21, 11 , sowie über die dritte Erfassungsvorrichtung 31 , z. B. einen Taster einer elektronischen Parkbremse, weiterhin sichergestellt. Das Fahrzeug F kann, zumindest begrenzt, bspw. für eine bestimmte Zeit und/oder für eine bestimmte Strecke, weiter fahren. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle HMI informiert werden.
• Ein weiterer relevanter Fehlerfall ist der Ausfall der primären oder sekundären
Umsetzungsvorrichtung 13, 23, ggf. wenn gleichzeitig ein generatorisches Verzögern möglich ist. Ob ein generatorisches Verzögern möglich ist, erkennt die Steuereinheit 101 anhand von Betriebsparametern, wie z. B. Ladezustand und Temperatur, der Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie 104. In diesem Fehlerfall ist die redundante Umsetzung der Bremsaufforderung über die verbleibende sekundäre oder primäre Umsetzungsvorrichtung 23, 13, sowie ggf. über das generatorische Verzögern weiterhin sichergestellt. Das Fahrzeug F kann, zumindest begrenzt, bspw. für eine bestimmte Zeit und/oder für eine bestimmte Strecke, weiter fahren. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle HMI informiert werden.
• Ein weiterer relevanter Fehlerfall ist der Ausfall der ersten oder zweiten Energieversorgung E1, E2 für das erste oder das zweite Bremssystem 10, 20. Bei Ausfall der ersten Energieversorgung E1 ist die Energieversorgung des ersten Bremssystems 10 für kurze Zeit über die dritte Energieversorgung E3 und die Energieversorgung E2 des sekundären Bremssystems 20 über die zweite Energieversorgung E2 weiterhin sichergestellt. Bei Ausfall der zweiten Langzeit-Energieversorgung E2 ist die Energieversorgung des ersten Bremssystems über die erste Langzeit-Energieversorgung E1 und für kurze Zeit über die dritte Energieversorgung E3 weiterhin sichergestellt. Das Fahrzeug F kann, zumindest begrenzt, bspw. für eine bestimmte Zeit und/oder für eine bestimmte Strecke, weiter fahren. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle HMI informiert werden.
Im Folgenden werden exemplarisch einige Einfachfehlerfälle oder Doppelfehlerfälle beschrieben, die mithilfe des Bremssystemaufbaus 100 auf eine verbesserte und sichere Weise begegnet werden können, sodass nach einem Doppelfehler das Fahrzeug F durch das automatische Abbremsen in einen sicheren Zustand verzögert, wenn möglich bis in den Stillstand überführt werden kann. Vorteilhafterweise kann das automatische Abbremsen nach einem Doppelfehler sichergestellt werden, da sogar nach einem Doppelfehler immer noch mindestens eine Möglichkeit gegeben wird, um das Fahrzeug automatisch und/oder aufgrund der Bremsaufforderung zu verzögern.
• Ein relevanter Fehlerfall ist der gleichzeitige Ausfall des ersten und des zweiten Bremssystems 10, 20. In diesem Fehlerfall fordert die Steuereinheit 101 von der Steuereinheit 102 des Elektromotors 103, bspw. nach kurzer Zeit, z. B. 1 Minute, eine automatische Abbremsung und/oder Zwangsbremsung via generatorisches Verzögern an. Die Steuereinheit 102 des Elektromotors 103 steuert dann den Elektromotor 103 derart an, dass dieser in den Generatorbetrieb G überführt wird und rekuperativ das Fahrzeug F verzögert, vorteilhafterweise unter Berücksichtigung des Ladezustandes SOC und/oder der Temperatur T der Hochvolt- Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie 104. Dabei erzeugt der Elektromotor 103 einen Ladestrom I für die Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie 104, die dadurch geladen wird. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle HMI informiert und/oder gewarnt werden.
• Ein weiterer relevanter Fehlerfall ist der gleichzeitige Ausfall der ersten und der zweiten Energieversorgung E1, E2 für das erste und das zweite Bremssystem 10, 20. Die Energieversorgung der Steuereinheit 101 und des ersten Bremssystems 10 ist in diesem Fehlerfall für kurze Zeit durch die dritte Energieversorgung E3 sichergestellt. In diesem Fehlerfall fordert die Steuereinheit 101 vom ersten Bremssystem 10 eine unverzügliche Abbremsung und/oder Zwangsbremsung in den Stillstand an. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle HMI informiert und/oder gewarnt werden.
• Ein relevanter Fehlerfall ist der Ausfall entweder der primären oder der sekundären Umsetzungsvorrichtung 13, 23, insbesondere wenn gleichzeitig ein generatorisches Verzögern nicht möglich ist. Ob ein generatorisches Verzögern möglich ist, erkennt die Steuereinheit 101 anhand von Betriebsparametern, wie z. B. Ladezustand und Temperatur, der Hochvolt-Batterie, insbesondere der Traktionsbatterie 104. Mögliche Fälle, wenn die generatorische Verzögerung nicht möglich ist, sind z. B.:
Eine vollgeladene Hochvolt-Batterie, insbesondere Traktionsbatterie 104. Die Hochvolt- Batterie, insbesondere die Traktionsbatterie 104, kann dabei keine Energie aufnehmen. Dieser Fall kann z. B. bei längeren Bergabfahrten auftreten, wenn die Hochvolt-Batterie, insbesondere die Traktionsbatterie 104, über Rekuperation zu 100% vollgeladen wird. Beim Laden an der Ladesäule wird die Traktionsbatterie 104 zumeist nicht zu 100% vollgeladen, um die Hochvolt- Batterie zu schonen.
Sehr tiefe Temperatur T der Traktionsbatterie 104, z. B. T = - 30°C. Unabhängig vom Ladezustand SOC der Traktionsbatterie 104 kann bei sehr tiefen Temperaturen T keine elektrische Leistung aufgenommen werden.
In diesem Fehlerfall fordert die Steuereinheit 101 vom verbleibenden funktionierenden Bremssystem 10, 20 nach kurzer Zeit eine automatische Abbremsung und/oder Zwangsbremsung in den Stillstand an. Der Fahrer kann darüber über die Fahrer-Fahrzeug- Schnittstelle HMI informiert und/oder gewarnt werden. Bezugszeichenliste
F Fahrzeug
100 Bremssystemaufbau
10 erstes Bremssystem
11 erste Erfassungsvorrichtung
12 erstes Übertragungssystem
13 erste Umsetzungsvorrichtung
20 zweites Bremssystem
21 zweite Erfassungsvorrichtung
22 zweites Übertragungssystem
23 zweite Umsetzungsvorrichtung
30 drittes Bremssystem
31 dritte Erfassungsvorrichtung
33 dritte Umsetzungsvorrichtung, generatorisches Verzögern
110 zentrale Steuereinheit
101 Steuereinheit
102 Steuereinheit
200 weiteres funktionswesentliches System
103, 104 Antriebssystem
103 Elektromotor
104 Traktionsbatterie
E elektrische Energie E1 erste Energieversorgung
E2 zweite Energieversorgung
E3 dritte Energieversorgung
G Generatorbetrieb
I Ladestrom
HMI Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle
51 erste Signalleitung
52 zweite Signalleitung
S10 automatische Abbremsung und/oder Zwangsbremsung
S20 automatische Abbremsung und/oder Zwangsbremsung
D1 Diagnosedaten
D2 Diagnosedaten
D3 Diagnosedaten
DE1 Diagnosedaten
DE2 Diagnosedaten
DE3 Diagnosedaten
SOC Ladezustand
T Temperatur

Claims

Patentansprüche Bremssystemaufbau (100) für ein Fahrzeug (F), bei welchem Erfassungsvorrichtungen (11, 21 , 31) und Umsetzungsvorrichtungen (13, 23, 33) für eine Bremsaufforderung mechanisch voneinander entkoppelt sind, aufweisend: ein erstes Bremssystem (10) zum Bereitstellen einer Bremsfunktion, welches autonom ausgebildet ist und über eine erste Energieversorgung (E1) verfügt, ein zweites Bremssystem (20) zum Bereitstellen einer ersten Rückfallebene für die Bremsfunktion, welches autonom ausgebildet ist und über eine zweite Energieversorgung (E2) verfügt, und ein drittes Bremssystem (30) zum Bereitstellen einer zweiten Rückfallebene für die Bremsfunktion; wobei eine dritte Energieversorgung (E3) zumindest für das erste Bremssystem (10) vorgesehen ist. Bremssystemaufbau (100) nach Anspruch 1, wobei das dritte Bremssystem (30) zumindest zum Teil funktional durch ein weiteres funktionswesentliches System (200) des Fahrzeuges (F), nämlich durch ein elektromechanisches Antriebssystem (103, 104) und/oder eine elektronische Parkbremse, umgesetzt ist, und/oder wobei das dritte Bremssystem (30) dazu ausgeführt ist, die Bremsfunktion durch ein generatorisches Verzögern (33) bereitzustellen. Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dritte Bremssystem (30) eine dritte Erfassungsvorrichtung (31) zum Erfassen der Bremsaufforderung aufweist, wobei insbesondere die dritte Erfassungsvorrichtung (31) einen Taster einer elektronischen Parkbremse aufweist, und/oder wobei die dritte Erfassungsvorrichtung (31) zumindest zum Teil funktional durch ein weiteres funktionswesentliches System (200) des Fahrzeuges (F), insbesondere durch eine elektronische Parkbremse, vorzugsweise einen Taster einer elektronischen Parkbremse, umgesetzt ist. Bremssystemaufbau (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die dritte Erfassungsvorrichtung (31) über eine erste Signalleitung (S1) mit einer ersten Umsetzungsvorrichtung (13) des ersten Bremssystems (10) signaltechnisch verbunden ist und/oder wobei die dritte Erfassungsvorrichtung (31) über eine zweite Signalleitung (S2) mit einer zweiten Umsetzungsvorrichtung (23) des zweiten Bremssystems (20) signaltechnisch verbunden ist. Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Energieversorgung (E3) zum Versorgen einer Steuereinheit (101) ausgeführt ist, und/oder als eine Kurzzeit-Energieversorgung ausgebildet ist. Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Bremssystem (10) eine erste Erfassungsvorrichtung (11) zum Erfassen der Bremsaufforderung, eine erste Umsetzungsvorrichtung (13) zum Umsetzen der Bremsaufforderung und/oder ein erstes Übertragungssystem (12) zum Weiterleiten der erfassten Bremsaufforderung von der ersten Erfassungsvorrichtung (11) zur ersten Umsetzungsvorrichtung (13) aufweist, und/oder wobei das erste Bremssystem (10) mindestens eine Steuerelektronik für eine erste Erfassungsvorrichtung (11), eine erste Umsetzungsvorrichtung (13) und ein erstes Übertragungssystem (12) aufweist. Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Bremssystem (20) eine zweite Erfassungsvorrichtung (21) zum Erfassen der Bremsaufforderung, eine zweite Umsetzungsvorrichtung (23) zum Umsetzen der Bremsaufforderung und/oder ein zweites Übertragungssystem (22) zum Weiterleiten der erfassten Bremsaufforderung von der zweiten Erfassungsvorrichtung (21) zur zweiten Umsetzungsvorrichtung (23) aufweist, und/oder wobei das zweite Bremssystem (20) mindestens eine Steuerelektronik für eine zweite Erfassungsvorrichtung (21), eine zweite Umsetzungsvorrichtung (23) und ein zweites Übertragungssystem (22) aufweist. Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Energieversorgung (E1) als eine Langzeit-Energieversorgung ausgebildet ist, und/oder wobei die zweite Energieversorgung (E2) als eine Langzeit-Energieversorgung ausgebildet ist, und/oder wobei die erste Energieversorgung (E1) und/oder die zweite Energieversorgung (E2) zum Versorgen einer Steuereinheit (101) ausgeführt sind/ist. Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Bremssystem (10) signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit (101) verbunden ist, insbesondere zum Übertragen von Diagnosedaten (D1), und/oder wobei das erste Bremssystem (10) steuerungstechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit (101) verbunden ist, insbesondere zum Ausführen einer automatischen Abbremsung und/oder Zwangsbremsung (S10). Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Bremssystem (20) signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit (101) verbunden ist, insbesondere zum Übertragen von Diagnosedaten (D2), und/oder wobei das zweite Bremssystem (20) steuerungstechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit (101) verbunden ist, insbesondere zum Ausführen einer automatischen Abbremsung und/oder Zwangsbremsung (S20), und/oder wobei das dritte Bremssystem (30) signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit (101) verbunden ist, insbesondere zum Übertragen von Diagnosedaten (D3). Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Energieversorgung (E1) signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit (101) verbunden ist, insbesondere zum Übertragen von Diagnosedaten (DE1), und/oder wobei die zweite Energieversorgung (E2) signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit (101) verbunden ist, insbesondere zum Übertragen von Diagnosedaten (DE2), und/oder wobei die dritte Energieversorgung (E3) signaltechnisch, bspw. über ein Übertragungssystem, wie z. B. ein Bus-System, mit einer Steuereinheit (101) verbunden ist, insbesondere zum Übertragen von Diagnosedaten (DE3). Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steuereinheit (101) vorgesehen ist, die insbesondere in einer zentralen Steuereinheit des Fahrzeuges (F) softwaretechnisch und/oder hardwaretechnisch integriert ist, wobei vorzugsweise die Steuereinheit (101) dazu ausgeführt ist, Diagnosedaten (D1) von dem ersten Bremssystem (10), Diagnosedaten (D2) von dem zweiten Bremssystem (20), Diagnosedaten (D3) von dem dritten Bremssystem (30), Diagnosedaten (DE1) von der ersten Energieversorgung (E1), Diagnosedaten (DE2) von der zweiten Energieversorgung (E2), Diagnosedaten (DE3) von der dritten Energieversorgung (E3), und/oder mindestens einen Betriebsparameter (SOC, T) einer Hochvolt-Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie (104), des Fahrzeuges (F) abzufragen, zu empfangen und/oder zu verarbeiten. Bremssystemaufbau (100) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (101) dazu ausgeführt ist, das erste Bremssystem (10) und/oder das zweite Bremssystem (20) zum Ausführen einer automatischen Abbremsung und/oder Zwangsbremsung (S10, S20) anzusteuern, vorzugsweise in Abhängigkeit von Diagnosedaten (D1, D2, D3, DE1, DE2, DE3) von dem ersten Bremssystem (10), von dem zweiten Bremssystem (20), von dem dritten Bremssystem (30), von der ersten Energieversorgung (E1), von der zweiten Energieversorgung (E2), von der dritten Energieversorgung (E3) und/oder von mindestens einem Betriebsparameter (SOC, T) einer Hochvolt-Batterie, insbesondere einer Traktionsbatterie (104), des Fahrzeuges (F). Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (101) dazu ausgeführt ist, ein weiteres funktionswesentliches System (200) des Fahrzeuges (F) anzusteuern, um die Bremsfunktion durch ein generatorisches Verzögern bereitzustellen, vorzugsweise in Abhängigkeit von Diagnosedaten (D1 , D2, D3, DE1, DE2, DE3) von dem ersten Bremssystem (10), von dem zweiten Bremssystem (20), von dem dritten Bremssystem (30), von der ersten Energieversorgung (E1), von der zweiten Energieversorgung (E2), von der dritten Energieversorgung (E3) und/oder von mindestens einem Betriebsparameter (SOC, T) einer Traktionsbatterie (104), des Fahrzeuges (F), und/oder wobei die Steuereinheit (101) dazu ausgeführt ist, eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelle (HMI) anzusteuern, um einen Fahrer über Fehler zu informieren und/oder zu warnen und/oder um einen Vorschlag zum weiteren Betreiben des Fahrzeuges (F) auszugeben, wie z. B. Aufsuchen einer Werkstatt, und/oder einen Fahrer über eine verbleibende Fahrstrecke und/oder über eine verbleibende Fahrzeit zu informieren. Fahrzeug mit einem Bremssystemaufbau (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
EP23706710.3A 2022-02-17 2023-02-16 Bremssystemaufbau und fahrzeug mit einem bremssystemaufbau Pending EP4479281A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022103806.8A DE102022103806B4 (de) 2022-02-17 2022-02-17 Bremssystemaufbau und Fahrzeug mit einem Bremssystemaufbau
PCT/EP2023/053890 WO2023156522A1 (de) 2022-02-17 2023-02-16 Bremssystemaufbau und fahrzeug mit einem bremssystemaufbau

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4479281A1 true EP4479281A1 (de) 2024-12-25

Family

ID=85328971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23706710.3A Pending EP4479281A1 (de) 2022-02-17 2023-02-16 Bremssystemaufbau und fahrzeug mit einem bremssystemaufbau

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20250115229A1 (de)
EP (1) EP4479281A1 (de)
CN (1) CN118695975A (de)
DE (1) DE102022103806B4 (de)
WO (1) WO2023156522A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023110529A1 (de) * 2023-04-25 2024-10-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Fortbewegungsmittel, Fahrerassistenzsystem und Verfahren zur Abbremsung eines Fortbewegungsmittels
DE102023130893A1 (de) * 2023-11-08 2025-05-08 Zf Cv Systems Global Gmbh Bremsmodul für eine elektromechanische Bremse eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb sowie Fahrzeug damit und Verfahren dafür

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8814279B2 (en) * 2009-10-14 2014-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Brake system
DE102015206572A1 (de) * 2014-05-15 2015-11-19 Continental Teves Ag & Co. Ohg Bremsanlage für Kraftfahrzeuge
US10981526B2 (en) * 2018-06-29 2021-04-20 Ford Global Technologies, Llc Split vehicle power busses
EP3623242B1 (de) * 2018-09-17 2022-09-07 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH System und verfahren zur steuerung eines elektrofahrzeugs
EP3626562B1 (de) * 2018-09-18 2022-10-26 KNORR-BREMSE Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Bremsensystem für ein fahrzeug und verfahren für den betrieb des bremsensystems eines fahrzeugs
US10821949B2 (en) 2018-11-07 2020-11-03 Continental Automotive Systems, Inc. Electronic brake boost on secondary brake system
DE102020202477A1 (de) 2020-02-26 2021-08-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Sicherheitssystem für einen elektrisch antreibbaren Kraftwagen, Verfahren zum Betreiben eines solchen Sicherheitssystems sowie Kraftwagen

Also Published As

Publication number Publication date
US20250115229A1 (en) 2025-04-10
DE102022103806A1 (de) 2023-08-17
CN118695975A (zh) 2024-09-24
WO2023156522A1 (de) 2023-08-24
DE102022103806B4 (de) 2024-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102022103808B4 (de) Lenksystemaufbau und Fahrzeug mit einem Lenksystemaufbau
EP3562719B1 (de) Kraftfahrzeug-steuergerät für eine elektrische parkbremse
EP0780276B1 (de) Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug
DE102016123691B4 (de) Steuersystem für eine Antriebseinheit
EP4071012B1 (de) Bremssystem für ein autonomes fahrzeug
EP4048565A1 (de) Bremssystem für ein kraftfahrzeug
DE102022103802A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges
DE102018217884B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Bremsen-Back-up-Systems eines Kraftfahrzeugs
EP1066181A1 (de) Elektrische feststellbremse (epb)
DE102009037190A1 (de) Steuervorrichtung für Elektrofahrzeuge
EP4479281A1 (de) Bremssystemaufbau und fahrzeug mit einem bremssystemaufbau
DE102020107548A1 (de) Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
EP4419373A1 (de) Vorrichtung zum ansteuern eines elektrischen antriebs eines anhängerfahrzeugs sowie system damit und verfahren dafür
DE102022103798B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges
DE102022205986A1 (de) Verfahren zur Steuerung eines hydraulischen Bremssystems und Bremssystem
DE102018200257A1 (de) Elektrisches Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Antriebssystems
EP4342726A1 (de) Verfahren zum betrieb eines kraftfahrzeugs
DE102021209798B4 (de) Steuerungssystem für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug sowie Fahrzeug
WO2023174494A1 (de) Verfahren zur steuerung eines hydraulischen bremssystems und bremssystem
WO2023208376A1 (de) Elektromechanisches bremssystem und fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug
DE102021209799A1 (de) Steuerungssystem für eine elektromechanische Aktivierung einer Bremswirkung bei einem Fahrzeug, Fahrzeug, Verfahren sowie Computerprogrammprodukt
EP4452709B1 (de) Hydraulisches bremssystem sowie verfahren zum betreiben eines bremssystems
DE102024004341B3 (de) Elektromechanisches Bremssystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug und elektrisch angetriebenes Fahrzeug
DE102013004618B3 (de) Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug und zugehöriges Kraftfahrzeug
DE102024108677A1 (de) Redundantes Bremssystem für ein Fahrzeug und Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240917

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)