WO2009015973A1 - Electric braking system - Google Patents

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WO2009015973A1
WO2009015973A1 PCT/EP2008/058467 EP2008058467W WO2009015973A1 WO 2009015973 A1 WO2009015973 A1 WO 2009015973A1 EP 2008058467 W EP2008058467 W EP 2008058467W WO 2009015973 A1 WO2009015973 A1 WO 2009015973A1
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WO
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brake
control unit
scu2
central control
wheel
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/058467
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Strengert
Peter Blessing
Wolfgang Haas
Werner Harter
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/88—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration with failure responsive means, i.e. means for detecting and indicating faulty operation of the speed responsive control means
    • B60T8/885—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration with failure responsive means, i.e. means for detecting and indicating faulty operation of the speed responsive control means using electrical circuitry
    • 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
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    • 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
    • B60T2270/414—Power supply failure
    • 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 present invention relates to an electric brake system for a motor vehicle with two brake circuits.
  • an electric brake system which has a central module and two brake modules, which are respectively assigned to the wheels of the front axle and the rear axle.
  • the brake modules are connected to the central module via a communication system and receive from these setpoints. If the central module fails, the brake modules themselves calculate the setpoint values for the wheels assigned to them. If the brake modules fail, a hydraulic back-up becomes effective. Thus, the functionality of the brake system is largely maintained even in the event of failure of individual components.
  • DE 103 57 373Al discloses an electronic brake system for a vehicle having at least two brake circuits and a central control unit for all brake circuits. Each of the brake circuits is assigned a brake circuit control. In case of failure of the central control unit, a
  • an electric brake system for a motor vehicle having two brake circuits, each of the brake circuits comprising: at least one wheel brake actuator which is associated with a wheel of the motor vehicle and exerts a braking force or a braking torque on this wheel; a Radbremsaktor- control device associated with the Radbremsaktor, which controls the Radbremsak- gate; a central control unit which is communicatively connected to the wheel brake actuator control unit and adjusts the braking force or the braking torque exerted by the at least one wheel brake actuator; and a brake circuit supply network for supplying voltage to the wheel brake actuator control unit and the central control unit of this brake circuit, the brake circuit supply network comprising: a battery which supplies the wheel brake actuator control unit and / or the central control unit of the associated brake circuit with voltage at least after a failure of the base vehicle electrical system ; and at least one DC / DC converter, with which the battery can be coupled to the base on-board network.
  • An essential advantage of the arrangement according to the invention is that it ensures increased availability: In the event of failure of the base-board network, the batteries of the brake circuit supply networks take over the voltage supply of the brake circuits, so that in this case too a controlled braking process is intended for at least one battery charge capacity Time is possible. If one of the DC / DC converters fails, the power supply of the affected brake circuit is also ensured by the battery. And if the battery fails, the power supply is still available to the affected brake circuit via the DC / DC converter. Only if several of these components fail at the same time can it lead to a total failure of the affected brake circuit.
  • Another advantage of the braking system according to the invention is that the Brake circuits are decoupled from the base board network by a voltage converter, so that errors and disturbances in the base vehicle network does not directly affect the brake circuits.
  • each of the two brake circuit supply networks has at least two DC / DC converters, which are connected in parallel with one another.
  • the charging voltage of the battery is still available even if one of the DC / DC converter fails, so that the availability is increased.
  • the electric brake system further comprises switches that connect the Radbremsaktor- control devices to the power supply of their associated brake circuit supply network and disconnect the Radbremsaktor- control devices from the power supply of their associated brake circuit supply network in Parkierschreib the vehicle. This ensures that the wheel brake actuator control units do not draw any current in the Parkierschreib (resting state) of the vehicle and thus do not empty the batteries.
  • the brake circuit supply networks supply the central control units assigned to them with voltage even in the parked state (idle state) of the vehicle. This ensures that the central control units can be activated immediately by a wake-up signal even when the vehicle is parked and a braking process can be initiated immediately.
  • each of the two brake circuit supply networks is protected against overvoltage by redundantly provided protective elements.
  • These protective elements may be designed, for example, as zener diodes or the like.
  • a failure of both protection elements is required before an overvoltage on the base board network in the supply voltage of the brake circuit and can destroy it.
  • Each of the two brake circuit supply networks may further include a power supply controller which controls the power supply of the associated brake circuit.
  • This power supply control device can, for example, set the switch position of the switches.
  • the two central control units can be operatively connected to each other by a bidirectional data bus, wherein at least one of the terminals of the two central control devices to the data bus, an electrical protection element is provided which causes a decoupling between the two central control units.
  • an electrical protection element is provided which causes a decoupling between the two central control units.
  • the brake system may further comprise a data bus to which the two central control devices are connected and can be connected to the external control devices, wherein at the terminals of the two central control devices to the data bus in each case an electrical protection element is provided, and wherein the electrical protection elements decoupling between cause the two central control units and the external control units.
  • the electrical protective elements may, for example, optical, transforming or capacitive means for decoupling or means for current limiting and / or voltage limiting (eg resistors and zener diodes) have.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a comparative example for explaining an embodiment of an electric brake system according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of an inventive embodiment of an electric
  • Fig. 3 is a block diagram of a brake electrical system
  • 4a is a block diagram of another embodiment of a brake system.
  • 4b is a block diagram of another embodiment of a brake system.
  • Fig. 1 is a schematic illustration of a comparative example
  • Fig. 2 is a schematic illustration of an embodiment of an electric brake system according to the invention. Advantages and features of the embodiment according to the invention are explained below with reference to a contrasting with the comparative example in Fig. 1.
  • the electrical brake system for a motor vehicle shown in FIG. 1 has two brake circuits.
  • the elements of the first brake circuit are designated below by the index “1" (SCU1, ACU1, etc.), whereas the elements of the second brake circuit are identified by the index "2". (SCU2, ACU21, etc.).
  • the motor vehicle has, for example four wheels, namely two front wheels RI l and R21 and two rear wheels R12 and R22.
  • the left front wheel RI 1 and the right rear wheel RI 2 are associated with the first brake circuit, whereas the right front wheel R21 and the left rear wheel R22 are associated with the second brake circuit.
  • a wheel brake actuator RAI 1, RAl 2, RA21, RA22 is arranged, which can exert on the associated wheel by means of brake calipers or the like.
  • Each of the wheel brake actuators RAI 1, RAl 2, RA21, RA22 is actuated by an associated wheel brake actuator control unit A- CUI 1, ACUl 2, ACU21, ACU22, which contains the electronic circumference necessary for the safe operation of the wheel brake actuators.
  • each of the two brake circuits has a central control unit SCU1 or SCU2.
  • the wheel brake actuator control units ACUI 1 and ACU 12 of the first brake circuit are connected via a first data bus AB 1 and the wheel brake actuator control units ACU 21 and ACU 22 of the second brake circuit are connected via a second data bus AB 2 to the respective central control units SCU 1 or SCU 2.
  • the data buses AB1 and AB2 can be designed as CAN, LIN or FlexRay buses or the like.
  • a brake pedal BP is provided with two brake pedal sensors BPS1 and BPS2.
  • the brake pedal sensors BPS1 and BPS2 detect, independently of each other, the distance by which the brake pedal BP is depressed and in each case send a signal representing this distance to the central control unit SCU1 or SCU2.
  • the central control units SCU1 and SCU2 calculate from the signals received from the brake pedal sensors BPS1 and BPS2 the braking force with which the individual wheel brake actuators RA1 to RA22 are to act on the wheels R1 to R22 and send corresponding control signals to the wheel brake actuator control units ACU1 to A-CU22.
  • the central control units SCU1 and SCU2 are interconnected via a data bus CB, via which they exchange the signals received from the brake pedal sensors BPS1 and BPS2.
  • a base board network PN is provided, to which the individual control units are connected.
  • the base vehicle electrical system is connected to a generator (the alternator) and provides a DC voltage with which consumers in the vehicle are fed.
  • a failure of the base on-board network PN also leads to a failure of the two brake circuits and thus to the loss of the braking effect.
  • disturbances in the base on-board network such as voltage fluctuations, can affect both brake circuits and thus cause a simultaneous failure of both brake circuits as a common-cause error.
  • the embodiment of the invention described below proposes an arrangement with which even in the event of a failure of the base on-board network PN, a sufficient braking effect is achieved and the two brake circuits are secured against interference in the base board PN.
  • FIG. 2 is a schematic illustration of an exemplary embodiment of an electric brake system according to the invention. Components which perform the same or similar function as those in Fig. 1 are indicated by the same reference numerals and will not be explained again in order to avoid repetition.
  • the brake system shown has, like the brake system of the comparative example, two brake circuits, each having a central control unit SCUl or SCU2, wheel brake RAI l, RA12 or RA21, RA22, wheel brake actuator control units ACUI l, ACU12 or ACU21, ACU22 and a Data bus ABl or AB2 include.
  • the brake system has a diagonal brake circuit distribution, that is, the left front wheel RI l and the right rear wheel Rl 2 are assigned to the first brake circuit, whereas the right front wheel R21 and the left rear wheel R22 are associated with the second brake circuit.
  • This X-brake circuit distribution allows a symmetrical structure of the two brake circuits.
  • each of the brake systems BPN1, BPN2 has an energy store in the form of a battery 31, as well as a DC / DC converter 32.
  • the DC / DC converter 32 is connected to the base electrical system PN and on the output side it is connected to the battery 31.
  • the battery 31 is connected through connections BPNxO, BPNxI, BPNx2 to the various components (control devices, etc.) of the brake circuit.
  • the battery 31 is charged via the DC / DC converter 32 and has sufficient capacity to supply its associated brake circuit in case of failure of the base network PN for a predetermined time (eg 0.5h) with energy.
  • the wheel brake actuator control units ACU 11 and ACU 12 of the first brake circuit are supplied with voltage by the brake electrical system BPN 1.
  • the wheel brake actuator control units ACU 21 and ACU22 of the second brake circuit are supplied with voltage by the brake electrical system BPN2.
  • the wheel brake actuator control units ACU1 to ACU22 and the wheel brake actuators RA1 to RA22 are designed to be fail-silent. This means that a fault in the wheel brake actuator control unit or in the wheel brake actuator is detected by the wheel brake actuator control unit and the relevant wheel brake actuator is shut down, ie the wheel brake is opened so that the wheel runs freely and without braking.
  • the central control unit SCU1 of the first brake circuit is supplied with voltage by the brake electrical system BPN1
  • the central control unit SCU2 of the second brake circuit is supplied with voltage by the brake electrical system BPN2.
  • the central control units SCU1, SCU2 are connected via brake circuit data buses AB1 and AB2 to the wheel brake actuator control units ACU1, ACU1, and ACU21, ACU22, respectively.
  • the design of the brake systems BPN1 and BPN2 described above ensures that a sufficient braking effect is possible in almost all fault states.
  • the batteries 31 supply the brake nets BPN1, BPN2 with energy when the brake nets BPNL, BPN2 are disconnected from the base vehicle network and thus ensure that in case of failure of the base board network PN controlled braking of both diagonals for a predetermined time is possible.
  • the DC / DC converter 32 ensures that the base on-board network PN is decoupled from the brake on-board network BPN1 or BPN2 and the components connected thereto. Thus, it is avoided that disturbances of the base on-board network PN, such as short circuits, overvoltages, undervoltages and the like affect the onboard brake network BPN1 or BPN2. Furthermore, the brake circuits are still supplied from the DC / DC converters 32 even if the batteries 31 fail. This results only in a possible restriction of the braking dynamics and thus a possible braking distance extension of the affected brake circuit. The DC / DC converter 32 is still able to charge the battery 31 even at low voltages of the base electrical network PN of, for example, 6 to 8V.
  • two brake pedal sensors BPS1 and BPS2 which are assigned to the first and the second brake circuit, are arranged on the brake pedal BP.
  • the brake pedal sensors BPSl and BPS2 generate signals that are in a continuous monotonous functional relationship (pedal equivalent) with the pedal angle or pedal travel.
  • the brake pedal sensors BPS1 and BPS2 are based on different sensor principles and have a synchronous operation in static as well as in dynamic operation.
  • the first brake pedal sensor BPS1 can be designed as a Hall sensor and the second brake pedal sensor BPS2 can be designed, for example, as a force sensor.
  • the brake pedal sensors BPS1 and BPS2 are not simultaneously activated due to a common Mode error or common cause error ineffective.
  • the brake pedal sensors BPS1, BPS2 output an analog voltage to the central control unit SCU1, SCU2 of, for example, 0 to 5V.
  • two brake light switches BLS1 and BLS2 are provided which are respectively assigned to the first and the second brake circuit and are operatively connected to the first and second central control units SCU1 and SCU2, respectively.
  • the brake light switches BLS1 and BLS2 output a threshold value signal to the central control unit SCU1, SCU2 assigned to them.
  • An integrated parking brake is arranged on two or four of the wheels and can be activated via a parking brake lever PB.
  • the parking brake lever PB is assigned two parking brake switches PBS1 and PBS2, which in turn are assigned to the first and the second brake circuit.
  • the parking brake switches PBS1 and PBS2 output a parking brake signal to the central control unit SCU1, SCU2 assigned to them.
  • the brake pedal sensors, brake pedal switch and parking brake switch are designed to be redundant, which ensures the functionality even in the event of failure of individual sensors and switches, and on the other these redundant sensors and switches are each fed by different brake on-board networks BPNl, BPN2, so that even if one fails the braking systems the functionality can be guaranteed.
  • Each brake circuit is further associated with a brake light Ll or L2, which can be activated by the respective central control unit SCUl, SCU2 upon activation of the brake light switch BLSl, BLS2 via a line LAl or LA2.
  • the central control units are also connected in redundant manner via two bidirectional data buses CB 1 and CB 2, via which they exchange the signals received from the sensors (brake pedal sensors BPS 1, BPS 2, brake light switch BLS 1, BLS 2, parking brake switches PBS 1, PBS 2, etc.) as well as status signals , which show the status of the sensors and the brake circuit and its components.
  • the data buses CB1 and CB2 may be designed, for example, as CAN buses, TTCAN buses or FlexRay buses.
  • the data exchanged via the data buses CB1 and CB2 are protected with message counters, data CRC and timeout monitoring. Furthermore, the redundant provision of two data buses CB1 and CB2 enables fault-tolerant communication.
  • various other control devices can be connected to the data bus CB1, such as an engine control unit MSG, a control unit ESP for stability assurance and a cockpit control unit CSG.
  • the Stability Control ESP detects the current state of the vehicle (speed, steering angle, driver's braking request, etc.) and responds to critical driving situations. If a critical driving situation is detected by the control unit ESP, then the control unit ESP sends signals via the data bus CB1 to the control units SCU1 and SCU2, which initiate a targeted braking operation via the wheel brake actuator control units ACU1 to ACU22 and thus a spin of the vehicle or the like. prevent.
  • the control units SCU1 and SCU2 in turn transmit the actual values of the wheel braking torques to the control unit ESP.
  • control units SCU1 and SCU2 exchange the braking torques requested by the control unit ESP with each other and compare them. If the control units SCU1 and SCU2 determine a discrepancy, then the braking torques requested by the control unit ESP are not further processed and an error message is output to the control unit ESP. Thus, protection against communication errors on the data bus CB1 is realized. Furthermore, the control units SCU1 and SCU2 transmit a signal to the engine control unit MSG in the event of a fault in the brake system, which causes it to limit the drive torque.
  • electrical protection elements EPE are provided in the central control units SCU1 and SCU2, which protect the two brake circuits from each other and from external systems against mutual influences and damage.
  • the protective elements EPE decouple the two brake circuits as well as external systems from each other.
  • the protective elements EPE can be designed, for example, as an optocoupler, inductive coupling (transformer), capacitive coupling or the like. For example, they can also be designed as a circuit with a current limiting (eg by an electrical resistance) and a voltage limitation (eg by a Zener diode).
  • a protection element EPE is arranged at one end of the data bus CB2, which connects the two central control units SCU1 and SCU2.
  • protective elements EPE are arranged on both control unit-side ends of the data bus CB1, which interconnects the two central control units SCU1 and SCU2 and which is connected to the external control units CSG, ESP and MSG.
  • the protective elements EPE thus prevent cross currents from flowing between the three potentials of the first brake circuit (potential of BPN1) of the second brake circuit (potential of BPN2) and the external control devices (potential of PN). The electrical decoupling between the second brake circuits and external components is thus ensured.
  • FIG. 4 a shows an advantageous development of the brake systems BPN 1, BPN 2 according to this exemplary embodiment.
  • the brake filing systems BPN1, BPN2 each have two DC / DC converters 32a and 32b, which are connected in parallel between the base vehicle power supply PN and the battery 31. In this way, the availability of the braking systems BPNL, BPN2 is increased, since even if one of the DC / DC converters 32 still the other DC / DC converter is available.
  • two protection elements 33a and 33b are connected to the DC / DC converters 32a and 32b.
  • These protective elements 33a and 33b can be designed, for example, as zener diodes or the like. Due to the redundant design of the protective elements 33a and 33b, both protective elements 33a and 33b must be faulty before an overvoltage in the supply voltage can propagate into one of the brake circuits and destroy the control devices.
  • the two reverse current protection elements 36a and 36b are also connected, which can be designed, for example, as diodes. They protect the battery from short circuits to ground in the overvoltage protection elements 33a or 33b and the DC / DC converters 32a and 32b.
  • connection 37 to the battery positive terminal is as compact and stable as possible, e.g. designed as a battery terminal so that this component does not cause faults due to open circuit or short to ground.
  • FIG. 4b shows a further embodiment of the brake on-board network, in which the battery 31 is arranged spatially separated from the other components of the brake on-board network BPN via a connecting line 40.
  • the two fuses 38 and 39 are provided.
  • the fuse 38 protects the two DC / DC converters 32a and 32b and their associated components 36a, 36b and 37 against destruction by a short to ground of the line 40.
  • the fuse 39 protects the battery 31 against a short to ground of the line 40th
  • the brake systems BPNL and BPN2 each have their own brake power supply control unit BPNCU, which is connected to the data bus AB1 or AB2. This ensures that the power supply of the wheel brake actuators and the pedal sensors is maintained by the respective brake system even in the event that an error is present in the central control unit.
  • the brake-on-board power supply unit BPNCU also has functionality for battery management and keeps the state of charge of the battery 31 constant by means of suitably switching the DC / DC converters 32a, 32b on and off. Thus, a high reliability of the battery 31 is achieved and increases the availability and safety of the brake system.
  • the wheel brake actuator control units ACU1 to ACU22 are disconnected from the brake electrical system BPN by means of electronic switches 34a and 34b when the vehicle is turned off and put into the parking state. This ensures that the wheel brake actuator control units ACUI 1 to ACU22 do not draw any current in the parked state and thus empty the battery 31.
  • the Radbremsaktor- controllers ACUI l to ACU22 are preferably only separated by the electronic switches 34a and 34b from the brake electrical system BPN if there is no failure of their associated central control units SCUl, SCU2. Thus, their functionality is ensured even in case of failure of one of the central control unit SCUl, SCU2.
  • the switches 34a and 34b are actuated by the on-board power supply control unit BPNCU, which is also supplied with power in the parked state by the battery 31.
  • the on-board brake system control unit BPNCU may be designed to disconnect the wheel brake actuator control units ACUI 1 to ACU22 from their respective on-board brake network BPN1, BPN2 only when receiving a corresponding command from the central control unit SCU1, SCU2 via the data bus AB1, AB2 ,
  • the central control units SCU1 and SCU2 are also continuously supplied with power by the battery 31 in the parked state in order to ensure that even in this state a driver's braking request can be further processed and a braking process can be initiated.
  • ParkierPark the central control units SCUl and SCU2 are in a standby state in which they require only a low quiescent current ( ⁇ 100 ⁇ A). From this state, the central control units SCU1 and SCU2 can be awakened by receiving a wake-up signal from one of the brake light switches BLS or via the data bus CB1.
  • DC / DC converters 32a, 32b and the supply lines to the central control units SCUl, SCU2 and the Radbremsaktor- controllers ACUI l to ACU22 each have a series-connected fuse 35a, 35b, 35c provided.
  • the fuses 35a, 35b, 35c are preferably designed as electronic fuses.

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Abstract

An electric braking system for a motor vehicle is provided, having two brake circuits, wherein each of the brake circuits has the following: at least one wheel actuator (RA11... RA22), which is assigned to a wheel (R11... R22) of the motor vehicle and applies a braking force to this wheel (R11... R22); a wheel brake actuator control unit (ACU11... ACU22) which is assigned to the wheel brake actuator (RA11... RA22), and which controls the wheel brake actuator (RA11... RA22); a central control unit (SCU1, SCU2), which is communicatively connected to the wheel brake actuator control unit (RA11... RA22) and which sets the braking force which is applied by the at least one wheel brake actuator (RA11... RA22); and a brake circuit supply (BPN1, BPN2) for supplying voltage to the wheel brake actuator control unit (ACU11... ACU22) and to the central control unit (SCU1, SCU2) of this brake circuit, wherein the brake circuit supply system (BPN1, BPN2) has the following: a battery (31), which supplies voltage to the wheel brake actuator control unit (ACU11... ACU22) and/or to the central control unit (SCU1, SCU2) of the associated brake circuit at least after failure of a basic on-board power system (PN) of the vehicle; and at least one DC/DC transformer (32) with which the battery (31) can be coupled to the basic on-board power system (PN).

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Elektrisches BremssystemElectric brake system
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Bremskreisen.The present invention relates to an electric brake system for a motor vehicle with two brake circuits.
In Bremssystemen für Kraftfahrzeuge werden kritische Komponenten und Funktionalitäten redundant ausgelegt, um sicherzustellen, dass ein Ausfall einzelner Komponenten nicht zum Ausfall des Gesamtsystems und somit zum Verlust der Bremsleistung führt. So ist beispielsweise aus der WO9513946A1 ein elektrisches Bremssystem bekannt, welches ein Zentralmodul sowie zwei Bremsmodule aufweist, welche jeweils den Rädern der Vorderachse bzw. der Hinterachse zugeordnet sind. Die Bremsmodule sind mit dem Zentralmodul über ein Kommunikatonssystem verbunden und erhalten von diesem Sollwerte. Bei Ausfall des Zentralmoduls berechnen die Bremsmodule selbst die Sollwerte für die ihnen zugeordneten Räder. Fallen die Bremsmodule aus, so wird ein hydraulisches Back-Up wirksam. Somit wird die Funktionalität des Bremssystems auch bei Ausfall von einzelnen Komponenten weitgehend aufrecht erhalten.In automotive braking systems, critical components and functionalities are redundantly designed to ensure that failure of individual components does not result in overall system failure and loss of braking performance. For example, from WO9513946A1 an electric brake system is known, which has a central module and two brake modules, which are respectively assigned to the wheels of the front axle and the rear axle. The brake modules are connected to the central module via a communication system and receive from these setpoints. If the central module fails, the brake modules themselves calculate the setpoint values for the wheels assigned to them. If the brake modules fail, a hydraulic back-up becomes effective. Thus, the functionality of the brake system is largely maintained even in the event of failure of individual components.
Ferner ist aus der DE 196 34 567A ein elektrisches Bremssystem bekannt mit einer Pedaleinheit, welche einen Fahrerbremswunsch erfasst, Radpaareinheiten, welche Aktoren zum Ausüben eines Bremsmoments ansteuern, sowie einer Verarbeitungseinheit, welche das auszuübende Bremsmoment errechnet und den Radpaareinheiten entsprechende Ansteuersignale zuführt. Zur Energieversorgung sind zwei Bordnetze vorgesehen, so dass auch bei Ausfall eines der Bordnetze noch eine gewisse Funktionalität gewährleistet werden kann.Furthermore, from DE 196 34 567A an electric brake system is known with a pedal unit which detects a driver's brake request, wheel pair units, which actuate actuators to exert a braking torque, and a processing unit which calculates the braking torque to be exercised and the Radpaareinheiten corresponding drive signals. For energy supply two electrical systems are provided so that even if one of the electrical systems still some functionality can be guaranteed.
Schließlich offenbart die DE 103 57 373Al ein elektronisches Bremssystem für ein Fahrzeug mit mindestens zwei Bremskreisen und einem Zentralsteuergerät für alle Bremskreise. Jedem der Brems- kreise ist eine Bremskreissteuerung zugeordnet. Bei Ausfall des Zentralsteuergerätes kann eineFinally, DE 103 57 373Al discloses an electronic brake system for a vehicle having at least two brake circuits and a central control unit for all brake circuits. Each of the brake circuits is assigned a brake circuit control. In case of failure of the central control unit, a
Bremskreissteuerung autark vom Zentralsteuergerät die Ansteuerung eines Bremskreises wahrnehmen. Bei einer direkten Versorgung des elektronischen Bremssystems aus dem Basisbordnetz des Fahrzeugs besteht der Nachteil, dass ein Ausfall des Basisbordnetzes zu einem kompletten Ausfall des Bremssystems führt. Ferner stellen die zentralen Komponenten, wie z.B. das Zentralsteuergerät oder die Spannungsversorgung, welche pro Bremskreis nur einmal vorgesehen sind, einen Engpass für die Verfügbarkeit und Sicherheit des Bremssystems dar und es besteht ein Bedarf für weitere Maßnahmen, die die Verfügbarkeit dieser Komponenten erhöhen.Autonomous brake circuit control from the central control unit, the control of a brake circuit perceive. In a direct supply of the electronic brake system from the base vehicle network of the vehicle has the disadvantage that a failure of the base vehicle network leads to a complete failure of the brake system. Furthermore, the central components, such as the central control unit or the power supply, which are provided only once per brake circuit, represent a bottleneck for the availability and safety of the brake system and there is a need for further measures that increase the availability of these components.
VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION
Demgemäß vorgesehen ist ein elektrisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Bremskreisen, wobei jeder der Bremskreise Folgendes aufweist: mindestens einen Radbremsaktor, welcher einem Rad des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und auf dieses Rad eine Bremskraft bzw. ein Bremsmoment ausübt; ein dem Radbremsaktor zugeordnetes Radbremsaktor- Steuergerät, welches den Radbremsak- tor steuert; ein zentrales Steuergerät, welches mit dem Radbremsaktor-Steuergerät kommunikativ verbunden ist und die von dem mindestens einen Radbremsaktor ausgeübte Bremskraft bzw. das Bremsmoment einstellt; und ein Bremskreisversorgungsnetz zur Spannungsversorgung des Radbremsaktor-Steuergeräts und des zentralen Steuergeräts dieses Bremskreises, wobei das Bremskreisversorgungsnetz Folgendes aufweist: eine Batterie, welche das Radbremsaktor-Steuergerät und/oder des zentralen Steuergeräts des dazugehörigen Bremskreises zumindest nach einem Ausfall des Basisbordnetzes des Fahrzeuges mit Spannung versorgt; und mindestens einen DC/DC-Wandler, mit welchem die Batterie an das Basisbordnetz koppelbar ist.Accordingly, an electric brake system is provided for a motor vehicle having two brake circuits, each of the brake circuits comprising: at least one wheel brake actuator which is associated with a wheel of the motor vehicle and exerts a braking force or a braking torque on this wheel; a Radbremsaktor- control device associated with the Radbremsaktor, which controls the Radbremsak- gate; a central control unit which is communicatively connected to the wheel brake actuator control unit and adjusts the braking force or the braking torque exerted by the at least one wheel brake actuator; and a brake circuit supply network for supplying voltage to the wheel brake actuator control unit and the central control unit of this brake circuit, the brake circuit supply network comprising: a battery which supplies the wheel brake actuator control unit and / or the central control unit of the associated brake circuit with voltage at least after a failure of the base vehicle electrical system ; and at least one DC / DC converter, with which the battery can be coupled to the base on-board network.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, dass sie eine erhöhte Verfügbarkeit gewährleistet: Bei Ausfall des Basisbordnetzes übernehmen die Batterien der Bremskreisversorgungs- netze die Spannungsversorgung der Bremskreise, so dass auch in diesem Falle ein geregelter Bremsvorgang für zumindest eine durch die Ladekapazität der Batterie bestimmte Zeit möglich ist. Bei Ausfall eines der DC/DC-Wandler wird die Spannungsversorgung des betroffenen Bremskreises ebenfalls durch die Batterie gewährleistet. Und bei Ausfall der Batterie steht dem betroffenen Bremskreis immer noch die Spannungsversorgung über den DC/DC-Wandler zur Verfügung. Lediglich wenn mehrere der genannten Komponenten gleichzeitig ausfallen kann es zu einem Totalausfall des betroffenen Bremskreises kommen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bremssystems ist es, dass die Bremskreise von dem Basisbordnetz durch einen Spannungswandler entkoppelt sind, so dass sich Fehler und Störungen im Basisbordnetz nicht unmittelbar auf die Bremskreise auswirken.An essential advantage of the arrangement according to the invention is that it ensures increased availability: In the event of failure of the base-board network, the batteries of the brake circuit supply networks take over the voltage supply of the brake circuits, so that in this case too a controlled braking process is intended for at least one battery charge capacity Time is possible. If one of the DC / DC converters fails, the power supply of the affected brake circuit is also ensured by the battery. And if the battery fails, the power supply is still available to the affected brake circuit via the DC / DC converter. Only if several of these components fail at the same time can it lead to a total failure of the affected brake circuit. Another advantage of the braking system according to the invention is that the Brake circuits are decoupled from the base board network by a voltage converter, so that errors and disturbances in the base vehicle network does not directly affect the brake circuits.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze mindestens zwei DC/DC-Wandler auf, die zueinander parallel geschaltet sind. Somit steht die Ladespannung der Batterie auch dann noch zur Verfügung, wenn einer der DC/DC-Wandler ausfällt, so dass die Verfügbarkeit erhöht wird.In an advantageous embodiment, each of the two brake circuit supply networks has at least two DC / DC converters, which are connected in parallel with one another. Thus, the charging voltage of the battery is still available even if one of the DC / DC converter fails, so that the availability is increased.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung weist das elektrisches Bremssystem ferner Schalter auf, die im Fahrbetrieb des Fahrzeugs die Radbremsaktor- Steuergeräte an die Spannungsversorgung des ihnen zugeordneten Bremskreisversorgungsnetzes anschließen und im Parkierzustand des Fahrzeugs die Radbremsaktor- Steuergeräte von der Spannungsversorgung des ihnen zugeordneten Bremskreisversorgungsnetzes trennen. Somit wird sichergestellt, dass die Radbremsaktor- Steuergeräte im Parkierzustand (Ruhezustand) des Fahrzeugs keinen Strom ziehen und somit nicht die Batterien entleeren.In an advantageous further development, the electric brake system further comprises switches that connect the Radbremsaktor- control devices to the power supply of their associated brake circuit supply network and disconnect the Radbremsaktor- control devices from the power supply of their associated brake circuit supply network in Parkierzustand the vehicle. This ensures that the wheel brake actuator control units do not draw any current in the Parkierzustand (resting state) of the vehicle and thus do not empty the batteries.
Es ist vorteilhaft, wenn die Bremskreisversorgungsnetze die ihnen zugeordneten zentralen Steuergeräte auch im Parkierzustand (Ruhezustand) des Fahrzeugs mit Spannung versorgen. Dies stellt sicher, dass die zentralen Steuergeräte auch bei abgestelltem Fahrzeug umgehend durch ein Wecksignal aktiviert werden können und ein Bremsvorgang umgehend eingeleitet werden kann.It is advantageous if the brake circuit supply networks supply the central control units assigned to them with voltage even in the parked state (idle state) of the vehicle. This ensures that the central control units can be activated immediately by a wake-up signal even when the vehicle is parked and a braking process can be initiated immediately.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze durch redundant vorgesehene Schutzelemente gegen Überspannung geschützt ist. Diese Schutzelemente können beispielsweise als Zenerdioden oder dergl. ausgelegt sein. Somit ist ein Ausfall beider Schutzelemente erforderlich, bevor eine Überspannung auf dem Basisbordnetz in der Versorgungsspannung des Bremskreises an- liegen und diesen zerstören kann.Furthermore, it is advantageous if each of the two brake circuit supply networks is protected against overvoltage by redundantly provided protective elements. These protective elements may be designed, for example, as zener diodes or the like. Thus, a failure of both protection elements is required before an overvoltage on the base board network in the supply voltage of the brake circuit and can destroy it.
Jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze kann ferner ein Spannungsversorgungs-Steuergerät aufweisen, welches die Spannungsversorgung des dazugehörigen Bremskreises steuert. Dieses Span- nungsversorgungs-Steuergerät kann beispielsweise die Schalterstellung der Schalter einstellen.Each of the two brake circuit supply networks may further include a power supply controller which controls the power supply of the associated brake circuit. This power supply control device can, for example, set the switch position of the switches.
Die zwei zentralen Steuergeräte können operativ durch einen bidirektionalen Datenbus miteinander verbunden sein, wobei an mindestens einem der Anschlüsse der zwei zentralen Steuergeräte an den Datenbus ein elektrisches Schutzelement vorgesehen ist, welches eine Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steuergeräten bewirkt. Eine solche Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steu- ergeräten gewährleistet, dass sich Spannungsstörungen oder Fehler (Überspannung, Kurzschluss o. dergl.) in einem zentralen Steuergerät nicht auf das andere zentrale Steuergerät auswirken. Das Bremssystem kann ferner einen Datenbus aufweisen, an den die zwei zentralen Steuergeräte angeschlossen sind und an den externe Steuergeräte anschließbar sind, wobei an den Anschlüssen der zwei zentralen Steuergeräte an den Datenbus jeweils ein elektrisches Schutzelement vorgesehen ist, und wobei die elektrischen Schutzelemente eine Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steuergeräten und den externe Steuergeräte bewirken. Eine solche Entkopplung gewährleistet, dass sich Spannungsstörungen oder Fehler (Überspannung, Kurzschluss o.dergl.) in einem der angeschlossenen Steuergeräte nicht auf die anderen Steuergeräte auswirken. Die elektrischen Schutzelemente können beispielsweise optische, transformatorische oder kapazitive Mittel zur Entkopplung oder Mittel zur Strombegrenzung und/oder Spannungsbegrenzung (z.B. Widerstände und Zenerdioden) aufweisen.The two central control units can be operatively connected to each other by a bidirectional data bus, wherein at least one of the terminals of the two central control devices to the data bus, an electrical protection element is provided which causes a decoupling between the two central control units. Such a decoupling between the two central control devices ensures that voltage disturbances or faults (overvoltage, short circuit or the like) in one central control device do not affect the other central control device. The brake system may further comprise a data bus to which the two central control devices are connected and can be connected to the external control devices, wherein at the terminals of the two central control devices to the data bus in each case an electrical protection element is provided, and wherein the electrical protection elements decoupling between cause the two central control units and the external control units. Such decoupling ensures that voltage disturbances or faults (overvoltage, short circuit or the like) in one of the connected control units do not affect the other control units. The electrical protective elements may, for example, optical, transforming or capacitive means for decoupling or means for current limiting and / or voltage limiting (eg resistors and zener diodes) have.
ZEICHNUNGENDRAWINGS
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:The invention will be explained in more detail with reference to the exemplary embodiments indicated in the schematic figures of the drawings. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Vergleichsbeispiels zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektrischen Bremssystems;Fig. 1 is a schematic representation of a comparative example for explaining an embodiment of an electric brake system according to the invention;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfmdungsgemäßen Ausführungsform eines elektrischenFig. 2 is a schematic representation of an inventive embodiment of an electric
Bremssystems; Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Bremsbordnetzes;Brake system; Fig. 3 is a block diagram of a brake electrical system;
Fig. 4a ein Blockdiagramm einer weiteren Ausgestaltung eines Bremsbordnetzes; und4a is a block diagram of another embodiment of a brake system; and
Fig. 4b ein Blockdiagramm einer weiteren Ausgestaltung eines Bremsbordnetzes.4b is a block diagram of another embodiment of a brake system.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
In allen Figuren der Zeichnungen sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente - sofern nichts Anderes angegeben ist - mit gleichen Bezugszeichen versehen worden.In all figures of the drawings, identical or functionally identical elements - unless otherwise stated - have been provided with the same reference numerals.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Vergleichsbeispiels und Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines elektrischen Bremssystems. Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden im Folgenden anhand einer Kontrastierung mit dem Vergleichsbeispiel in Fig. 1 erläutert.Fig. 1 is a schematic illustration of a comparative example, and Fig. 2 is a schematic illustration of an embodiment of an electric brake system according to the invention. Advantages and features of the embodiment according to the invention are explained below with reference to a contrasting with the comparative example in Fig. 1.
Vergleichsbeispiel Das in Fig. 1 dargestellte elektrische Bremssystem für ein Kraftfahrzeugs weist zwei Bremskreise auf. Die Elemente des ersten Bremskreises werden im Folgenden durch den Index „1" gekennzeichnet (SCUl, ACUI l usw.), wohingegen die Elemente des zweiten Bremskreises durch den Index „2" ge- kennzeichnet werden (SCU2, ACU21 usw.). Das Kraftfahrzeug weist beispielsweise vier Räder auf, nämlich zwei Vorderräder RI l und R21 sowie zwei Hinterräder R12 und R22. Das linke Vorderrad RI l und das rechte Hinterrad Rl 2 sind dem ersten Bremskreis zugeordnet, wohingegen das rechte Vorderrad R21 und das linke Hinterrad R22 dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind. An jedem der Räder ist ein Radbremsaktor RAI l, RAl 2, RA21, RA22 angeordnet, welcher auf das dazugehörige Rad mittels Bremszangen oder dergl. eine einstellbare Bremskraft ausüben kann. Jeder der Radbremsaktoren RAI l, RAl 2, RA21, RA22 wird von einem dazugehörigen Radbremsaktor-Steuergerät A- CUI l, ACUl 2, ACU21, ACU22 angesteuert, welches den Elektronikumfang beinhaltet, der für den sicheren Betrieb der Radbremsaktoren notwendig ist.Comparative Example The electrical brake system for a motor vehicle shown in FIG. 1 has two brake circuits. The elements of the first brake circuit are designated below by the index "1" (SCU1, ACU1, etc.), whereas the elements of the second brake circuit are identified by the index "2". (SCU2, ACU21, etc.). The motor vehicle has, for example four wheels, namely two front wheels RI l and R21 and two rear wheels R12 and R22. The left front wheel RI 1 and the right rear wheel RI 2 are associated with the first brake circuit, whereas the right front wheel R21 and the left rear wheel R22 are associated with the second brake circuit. At each of the wheels, a wheel brake actuator RAI 1, RAl 2, RA21, RA22 is arranged, which can exert on the associated wheel by means of brake calipers or the like. An adjustable braking force. Each of the wheel brake actuators RAI 1, RAl 2, RA21, RA22 is actuated by an associated wheel brake actuator control unit A- CUI 1, ACUl 2, ACU21, ACU22, which contains the electronic circumference necessary for the safe operation of the wheel brake actuators.
Ferner weist jeder der zwei Bremskreise ein zentrales Steuergerät SCUl bzw. SCU2 auf. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACUI l und ACU12 des ersten Bremskreises sind über einen ersten Datenbus ABl und die Radbremsaktor- Steuergeräte ACU21 und ACU22 des zweiten Bremskreises sind über einen zweiten Datenbus AB2 mit den jeweiligen zentralen Steuergeräten SCUl bzw. SCU2 ver- bunden. Die Datenbusse ABl und AB2 können als CAN-, LIN- oder FlexRay-Busse oder dergl. ausgelegt werden.Furthermore, each of the two brake circuits has a central control unit SCU1 or SCU2. The wheel brake actuator control units ACUI 1 and ACU 12 of the first brake circuit are connected via a first data bus AB 1 and the wheel brake actuator control units ACU 21 and ACU 22 of the second brake circuit are connected via a second data bus AB 2 to the respective central control units SCU 1 or SCU 2. The data buses AB1 and AB2 can be designed as CAN, LIN or FlexRay buses or the like.
Ferner ist ein Bremspedal BP mit zwei Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 vorgesehen. Die Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 erfassen, unabhängig voneinander, die Wegstrecke, um welche das Bremspedal BP niedergedrückt wird und senden jeweils ein diese Wegstrecke repräsentierendes Signal an das zentrale Steuergerät SCUl bzw. SCU2. Die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 errechnen aus den von den Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 empfangenen Signalen die Bremskraft, mit welcher die einzelnen Radbremsaktoren RAl 1 bis RA22 auf die Räder Rl 1 bis R22 einwirken sollen und senden entsprechende Steuersignale an die Radbremsaktor-Steuergeräte ACUI l bis A- CU22. Die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 sind über einen Datenbus CB miteinander verbunden, über welchen sie die von den Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 empfangenen Signale austauschen.Further, a brake pedal BP is provided with two brake pedal sensors BPS1 and BPS2. The brake pedal sensors BPS1 and BPS2 detect, independently of each other, the distance by which the brake pedal BP is depressed and in each case send a signal representing this distance to the central control unit SCU1 or SCU2. The central control units SCU1 and SCU2 calculate from the signals received from the brake pedal sensors BPS1 and BPS2 the braking force with which the individual wheel brake actuators RA1 to RA22 are to act on the wheels R1 to R22 and send corresponding control signals to the wheel brake actuator control units ACU1 to A-CU22. The central control units SCU1 and SCU2 are interconnected via a data bus CB, via which they exchange the signals received from the brake pedal sensors BPS1 and BPS2.
Zur Energieversorgung der Steuergeräte SCUl, SCU2 und ACUI l bis ACU22 ist ein Basisbordnetz PN vorgesehen, an welches die einzelnen Steuergeräte angeschlossen sind. Das Basisbordnetz ist mit einem Generator (der Lichtmaschine) verbunden und stellt eine Gleichspannung bereit, mit welcher Verbraucher im Fahrzeug gespeist werden. Problematisch ist hierbei jedoch, dass ein Ausfall des Basisbordnetzes PN auch zu einem Ausfall der beiden Bremskreise und somit zum Verlust der Bremswirkung führt. Ferner können sich Störungen im Basisbordnetz, wie z.B. Spannungsschwankungen, auf beide Bremskreise auswirken und somit als Common-Cause-Fehler einen gleichzeitigen Ausfall beider Bremskreise bewirken. Das im Folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung schlägt eine Anordnung vor, mit welcher auch bei einem Ausfall des Basisbordnetzes PN eine ausrei- chende Bremswirkung erzielt wird und die beiden Bremskreise vor Störungen im Basisbordnetz PN gesichert werden.For the power supply of the controllers SCUl, SCU2 and ACUI l to ACU22 a base board network PN is provided, to which the individual control units are connected. The base vehicle electrical system is connected to a generator (the alternator) and provides a DC voltage with which consumers in the vehicle are fed. However, the problem here is that a failure of the base on-board network PN also leads to a failure of the two brake circuits and thus to the loss of the braking effect. Furthermore, disturbances in the base on-board network, such as voltage fluctuations, can affect both brake circuits and thus cause a simultaneous failure of both brake circuits as a common-cause error. The embodiment of the invention described below proposes an arrangement with which even in the event of a failure of the base on-board network PN, a sufficient braking effect is achieved and the two brake circuits are secured against interference in the base board PN.
Ausführungsbeispiel Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ausfuhrungsbeispiels eines elektrischen Bremssystems. Komponenten, welche eine gleiche oder ähnliche Funktion wie solche in Fig. 1 erfüllen sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und werden, um Wiederholungen zu vermeiden, nicht erneut erläutert.Embodiment FIG. 2 is a schematic illustration of an exemplary embodiment of an electric brake system according to the invention. Components which perform the same or similar function as those in Fig. 1 are indicated by the same reference numerals and will not be explained again in order to avoid repetition.
Das dargestellte Bremssystem weist, wie das Bremssystem des Vergleichsbeispiels, zwei Bremskreise auf, die jeweils ein zentrales Steuergerät SCUl bzw. SCU2, Radbremsaktoren RAI l, RA12 bzw. RA21, RA22, Radbremsaktor-Steuergeräte ACUI l, ACU12 bzw. ACU21, ACU22 und einen Datenbus ABl bzw. AB2 umfassen. Dabei weist das Bremssystem eine diagonale Bremskreisaufteilung auf, das heißt, das linke Vorderrad RI l und das rechte Hinterrad Rl 2 sind dem ersten Bremskreis zuge- ordnet, wohingegen das rechte Vorderrad R21 und das linke Hinterrad R22 dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind. Diese X-Bremskreisaufteilung ermöglicht einen symmetrischen Aufbau der beiden Bremskreise. Insbesondere können für beide Bremskreise gleichartige Batterien (siehe unten) verwendet werden. Ferner kann bei einer X-Bremskreisaufteilung, anders als bei einer Bremskreisaufteilung in welcher die beiden Bremskreise jeweils den linken bzw. den rechten Rädern zugeordnet sind, das bei einem Bremskreisausfall entstehende Giermoment kompensiert werden, indem das Bremsmoment in geeigneter Weise auf Vorder- und Hinterrad des verbleibenden Bremskreises verteilt wird. Die erfindungsgemäße Architektur ist jedoch nicht nur bei einer X-Bremskreisaufteilung sondern auch auf Bremssysteme anwendbar, in welchem beispielsweise dem ersten Bremskreis die Räder der Vorderachse und dem zweiten Bremskreis die Räder der Hinterachse zugeordnet sind.The brake system shown has, like the brake system of the comparative example, two brake circuits, each having a central control unit SCUl or SCU2, wheel brake RAI l, RA12 or RA21, RA22, wheel brake actuator control units ACUI l, ACU12 or ACU21, ACU22 and a Data bus ABl or AB2 include. In this case, the brake system has a diagonal brake circuit distribution, that is, the left front wheel RI l and the right rear wheel Rl 2 are assigned to the first brake circuit, whereas the right front wheel R21 and the left rear wheel R22 are associated with the second brake circuit. This X-brake circuit distribution allows a symmetrical structure of the two brake circuits. In particular, similar batteries (see below) can be used for both brake circuits. Further, in an X-Bremskreisaufteilung, unlike a Bremskreisaufteilung in which the two brake circuits are respectively associated with the left and right wheels, resulting in a brake circuit failure yaw moment can be compensated by the braking torque in a suitable manner on the front and rear wheel of remaining brake circuit is distributed. However, the architecture according to the invention is applicable not only to an X-brake circuit split but also to brake systems in which, for example, the wheels of the front axle and the second brake circuit are assigned to the wheels of the rear axle to the first brake circuit.
Zusätzlich sind die beiden Bremskreise dieses Ausführungsbeispiels jeweils mit einem Bremsbordnetz BPNl bzw. BPN2 versehen, welche über die Versorgungsleitungen PNSl bzw. PNS2 mit dem Basisbordnetz PN verbunden und von diesem versorgt werden. Wie in Fig. 3 dargestellt weist jedes der Bremsbordnetze BPNl, BPN2 einen Energiespeicher in Form einer Batterie 31, sowie einen DC/DC- Wandler 32 auf. Eingangsseitig ist der DC/DC-Wandler 32 an das Basisbordnetz PN und ausgangssei- tig ist er an die Batterie 31 angeschlossen. Die Batterie 31 ist über Anschlüsse BPNxO, BPNxI, BPNx2 an die verschiedenen Komponenten (Steuergeräte usw.) des Bremskreises angeschlossen. Die Batterie 31 wird über den DC/DC-Wandler 32 aufgeladen und hat eine ausreichende Kapazität, um den ihr zugeordneten Bremskreis bei Ausfall des Basisbordnetzes PN für eine vorgegebene Zeit (z.B. 0,5h) mit Energie zu versorgen. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACU 11 und ACU 12 des ersten Bremskreises werden von dem Bremsbordnetz BPNl mit Spannung versorgt. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACU 21 und ACU22 des zweiten Bremskreises werden von dem Bremsbordnetz BPN2 mit Spannung versorgt. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACUl 1 bis ACU22 und die Radbremsaktoren RAl 1 bis RA22 sind fail- silent ausgelegt. Das heißt, ein Fehler im Radbremsaktor-Steuergerät oder im Radbremsaktor wird von dem Radbremsaktor-Steuergerät erkannt und der betreffende Radbremsaktor wird stillgelegt, d.h. die Radbremse wird geöffnet, so dass das Rad frei und ungebremst läuft.In addition, the two brake circuits of this embodiment are each provided with a Bremsbordnetz BPNl or BPN2, which are connected via the supply lines PNSl or PNS2 to the base board network PN and supplied by this. As shown in FIG. 3, each of the brake systems BPN1, BPN2 has an energy store in the form of a battery 31, as well as a DC / DC converter 32. On the input side, the DC / DC converter 32 is connected to the base electrical system PN and on the output side it is connected to the battery 31. The battery 31 is connected through connections BPNxO, BPNxI, BPNx2 to the various components (control devices, etc.) of the brake circuit. The battery 31 is charged via the DC / DC converter 32 and has sufficient capacity to supply its associated brake circuit in case of failure of the base network PN for a predetermined time (eg 0.5h) with energy. The wheel brake actuator control units ACU 11 and ACU 12 of the first brake circuit are supplied with voltage by the brake electrical system BPN 1. The wheel brake actuator control units ACU 21 and ACU22 of the second brake circuit are supplied with voltage by the brake electrical system BPN2. The wheel brake actuator control units ACU1 to ACU22 and the wheel brake actuators RA1 to RA22 are designed to be fail-silent. This means that a fault in the wheel brake actuator control unit or in the wheel brake actuator is detected by the wheel brake actuator control unit and the relevant wheel brake actuator is shut down, ie the wheel brake is opened so that the wheel runs freely and without braking.
Das zentrale Steuergerät SCUl des ersten Bremskreises wird von dem Bremsbordnetz BPNl mit Spannung versorgt und das zentrale Steuergerät SCU2 des zweiten Bremskreises wird von dem Bremsbordnetz BPN2 mit Spannung versorgt. Die zentralen Steuergeräte SCUl, SCU2 sind über Bremskreis-Datenbusse ABl bzw. AB2 mit den Radbremsaktor-Steuergeräten ACUI l, ACUl 2 bzw. ACU21, ACU22 verbunden.The central control unit SCU1 of the first brake circuit is supplied with voltage by the brake electrical system BPN1, and the central control unit SCU2 of the second brake circuit is supplied with voltage by the brake electrical system BPN2. The central control units SCU1, SCU2 are connected via brake circuit data buses AB1 and AB2 to the wheel brake actuator control units ACU1, ACU1, and ACU21, ACU22, respectively.
Die oben beschriebene Auslegung der Bremsbordnetze BPNl und BPN2 stellt sicher, dass eine ausreichende Bremswirkung in nahezu allen Fehlerzuständen möglich ist. So versorgen die Batterien 31 die Bremsbordnetze BPNl, BPN2 mit Energie wenn die Bremsbordnetze BPNl, BPN2 vom Basisbordnetz getrennt werden und stellen somit sicher, dass bei einem Ausfall des Basisbordnetzes PN eine geregelte Bremsung beider Diagonalen für eine vorgegebene Zeit möglich ist.The design of the brake systems BPN1 and BPN2 described above ensures that a sufficient braking effect is possible in almost all fault states. Thus, the batteries 31 supply the brake nets BPN1, BPN2 with energy when the brake nets BPNL, BPN2 are disconnected from the base vehicle network and thus ensure that in case of failure of the base board network PN controlled braking of both diagonals for a predetermined time is possible.
Der DC/DC-Wandler 32 stellt sicher, dass das Basisbordnetz PN vom Bremsbordnetz BPNl bzw. BPN2 und den daran angeschlossenen Komponenten entkoppelt ist. Somit wird vermieden, dass sich Störungen des Basisbordnetzes PN, wie zum Beispiel Kurzschlüsse, Überspannungen, Unterspannungen und dergl. auf das Bremsbordnetz BPNl bzw. BPN2 auswirken. Ferner werden die Bremskreise auch bei einem Ausfall der Batterien 31 noch aus den DC/DC-Wandlern 32 versorgt. Hierbei ergibt sich lediglich eine mögliche Einschränkung der Bremsdynamik und somit eine mögliche Bremswegverlängerung des betroffenen Bremskreises. Der DC/DC-Wandler 32 ist auch bei niedrigen Spannungen des Basisbordnetzes PN von beispielsweise 6 bis 8V noch in der Lage, die Batterie 31 aufzuladen.The DC / DC converter 32 ensures that the base on-board network PN is decoupled from the brake on-board network BPN1 or BPN2 and the components connected thereto. Thus, it is avoided that disturbances of the base on-board network PN, such as short circuits, overvoltages, undervoltages and the like affect the onboard brake network BPN1 or BPN2. Furthermore, the brake circuits are still supplied from the DC / DC converters 32 even if the batteries 31 fail. This results only in a possible restriction of the braking dynamics and thus a possible braking distance extension of the affected brake circuit. The DC / DC converter 32 is still able to charge the battery 31 even at low voltages of the base electrical network PN of, for example, 6 to 8V.
Am Bremspedal BP sind, wie bereits oben beschrieben, zwei Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 angeordnet, welche jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind. Die Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 erzeugen Signale, die in einem stetigen monotonen funktionalen Zusammenhang (pedaläquivalent) mit dem Pedalwinkel bzw. Pedalweg stehen. Die Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 beruhen auf unterschiedlichen Sensorprinzipien und weisen im statischen sowie im dynamischen Betrieb einen Gleichlauf auf. So kann der erste Bremspedalsensor BPSl beispielsweise als Hall-Sensor und der zweite Bremspedalsensor BPS2 beispielsweise als Kraftsensor ausgelegt sein. Somit werden die Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 nicht gleichzeitig aufgrund eines Common- Mode-Fehlers oder Common-Cause-Fehlers unkwirksam. Abhängig vom Pedalwinkel bzw. Pedalweg geben die Bremspedalsensoren BPSl, BPS2 eine Analogspannung an das zentrale Steuergerät SCUl, SCU2 von beispielsweise 0 bis 5V aus.As already described above, two brake pedal sensors BPS1 and BPS2, which are assigned to the first and the second brake circuit, are arranged on the brake pedal BP. The brake pedal sensors BPSl and BPS2 generate signals that are in a continuous monotonous functional relationship (pedal equivalent) with the pedal angle or pedal travel. The brake pedal sensors BPS1 and BPS2 are based on different sensor principles and have a synchronous operation in static as well as in dynamic operation. For example, the first brake pedal sensor BPS1 can be designed as a Hall sensor and the second brake pedal sensor BPS2 can be designed, for example, as a force sensor. Thus, the brake pedal sensors BPS1 and BPS2 are not simultaneously activated due to a common Mode error or common cause error ineffective. Depending on the pedal angle or pedal travel, the brake pedal sensors BPS1, BPS2 output an analog voltage to the central control unit SCU1, SCU2 of, for example, 0 to 5V.
Zusätzlich zu den Bremspedalsensoren BPSl und BPS2 sind zwei Bremslichtschalter BLSl und BLS2 vorgesehen, welche jeweils dem ersten bzw. dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind und operativ mit dem ersten bzw. zweiten zentralen Steuergerät SCUl bzw. SCU2 verbunden sind. Bei Betätigung des Bremspedals BP geben die Bremslichtschalter BLSl und BLS2 ein Schwellwertsignal an das ihnen zugeordnete zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 aus.In addition to the brake pedal sensors BPS1 and BPS2, two brake light switches BLS1 and BLS2 are provided which are respectively assigned to the first and the second brake circuit and are operatively connected to the first and second central control units SCU1 and SCU2, respectively. When the brake pedal BP is actuated, the brake light switches BLS1 and BLS2 output a threshold value signal to the central control unit SCU1, SCU2 assigned to them.
Eine integrierte Parkbremse ist an zwei oder vier der Räder angeordnet und kann über einen Parkbremshebel PB aktiviert werden. Dem Parkbremshebel PB sind zwei Parkbremsschalter PBSl und PBS2 zugeordnet, die wiederum dem ersten bzw. dem zweiten Bremskreis zugeordnet sind. Bei Aktivierung der Parkbremse geben die Parkbremsschalter PBSl und PBS2 ein Parkbremssignal an das ihnen zugeordnete zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 aus.An integrated parking brake is arranged on two or four of the wheels and can be activated via a parking brake lever PB. The parking brake lever PB is assigned two parking brake switches PBS1 and PBS2, which in turn are assigned to the first and the second brake circuit. When the parking brake is activated, the parking brake switches PBS1 and PBS2 output a parking brake signal to the central control unit SCU1, SCU2 assigned to them.
Die Bremspedalsensoren, Bremspedalschalter und Parkbremsschalter sind zum einen redundant ausgelegt, was die Funktionsfähigkeit auch bei Ausfall einzelner Sensoren und Schalter gewährleistet, und zum anderen werden diese redundanten Sensoren und Schaltern jeweils von unterschiedlichen Brems- bordnetzen BPNl, BPN2 gespeist, so dass auch beim Ausfall eines der Bremsbordnetze die Funktionsfähigkeit gewährleistet werden kann.The brake pedal sensors, brake pedal switch and parking brake switch are designed to be redundant, which ensures the functionality even in the event of failure of individual sensors and switches, and on the other these redundant sensors and switches are each fed by different brake on-board networks BPNl, BPN2, so that even if one fails the braking systems the functionality can be guaranteed.
Jedem Bremskreis ist weiterhin eine Bremsleuchte Ll bzw. L2 zugeordnet, welche von dem jeweiligen zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 bei Aktivierung des Bremslichtschalters BLSl, BLS2 über eine Leitung LAl bzw. LA2 aktiviert werden kann.Each brake circuit is further associated with a brake light Ll or L2, which can be activated by the respective central control unit SCUl, SCU2 upon activation of the brake light switch BLSl, BLS2 via a line LAl or LA2.
Die zentralen Steuergeräte sind ferner in redundanter Weise über zwei bidirektionale Datenbusse CB 1 und CB2 miteinander verbunden, über welche sie die von der Sensorik (Bremspedalsensoren BPSl, BPS2, Bremslichtschalter BLSl, BLS2, Parkbremsschalter PBSl, PBS2 etc.) empfangenen Signale, sowie Statussignale austauschen, welche den Status der Sensorik sowie des Bremskreises und seiner Komponenten anzeigen. Die Datenbusse CBl und CB2 können beispielsweise als CAN-Busse, TTCAN-Busse oder FlexRay-Busse ausgelegt sein. Die über die Datenbusse CBl und CB2 ausgetauschten Daten werden mit Botschaftszählern, Daten-CRC sowie Timeout-Überwachung abgesichert. Ferner ermöglicht das redundante Vorsehen zweier Datenbusse CBl und CB2 eine fehlertolerante Kommunikation. Ferner können an den Datenbus CBl auch diverse andere Steuergeräte angeschlossen werden, so z.B. ein Motor- Steuergerät MSG, ein Steuergerät ESP zur Stabilitätssicherung und ein Cockpit-Steuergerät CSG. Das Steuergerät ESP zur Stabilitätssicherung erfasst den gegenwärtigen Zustand des Fahrzeugs (Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Bremswunsch des Fahrers, usw.) und reagiert auf kritische Fahrsitua- tionen. Wird vom Steuergerät ESP eine kritische Fahrsituation erkannt, so sendet das Steuergerät ESP Signale über den Datenbus CBl an die Steuergeräte SCUl und SCU2, welche über die Radbremsaktor-Steuergeräte ACUl 1 bis ACU22 einen gezielten Bremsvorgang veranlassen und somit ein Schleudern des Fahrzeugs o. dergl. verhindern. Die Steuergeräte SCUl und SCU2 übertragen ihrerseits die Istwerte der Radbremsmomente zum Steuergerät ESP. Ferner tauschen die Steuergeräte SCUl und SCU2 die vom Steuergerät ESP angeforderten Bremsmomente miteinander aus und vergleichen sie. Stellen die Steuergeräte SCUl und SCU2 dabei eine Diskrepanz fest, so werden die vom Steuergerät ESP angeforderten Bremsmomente nicht weiterverarbeitet und es wird eine Fehlermeldung an das Steuergerät ESP ausgegeben. Somit wird ein Schutz gegen Kommunikationsfehler auf dem Datenbus CBl verwirklicht. Weiterhin übertragen die Steuergeräte SCUl und SCU2 bei einem Fehler im Bremssystem ein Signal an das Motorsteuergerät MSG, welches dieses veranlasst, das Antriebsmoment zu begrenzen.The central control units are also connected in redundant manner via two bidirectional data buses CB 1 and CB 2, via which they exchange the signals received from the sensors (brake pedal sensors BPS 1, BPS 2, brake light switch BLS 1, BLS 2, parking brake switches PBS 1, PBS 2, etc.) as well as status signals , which show the status of the sensors and the brake circuit and its components. The data buses CB1 and CB2 may be designed, for example, as CAN buses, TTCAN buses or FlexRay buses. The data exchanged via the data buses CB1 and CB2 are protected with message counters, data CRC and timeout monitoring. Furthermore, the redundant provision of two data buses CB1 and CB2 enables fault-tolerant communication. Furthermore, various other control devices can be connected to the data bus CB1, such as an engine control unit MSG, a control unit ESP for stability assurance and a cockpit control unit CSG. The Stability Control ESP detects the current state of the vehicle (speed, steering angle, driver's braking request, etc.) and responds to critical driving situations. If a critical driving situation is detected by the control unit ESP, then the control unit ESP sends signals via the data bus CB1 to the control units SCU1 and SCU2, which initiate a targeted braking operation via the wheel brake actuator control units ACU1 to ACU22 and thus a spin of the vehicle or the like. prevent. The control units SCU1 and SCU2 in turn transmit the actual values of the wheel braking torques to the control unit ESP. Furthermore, the control units SCU1 and SCU2 exchange the braking torques requested by the control unit ESP with each other and compare them. If the control units SCU1 and SCU2 determine a discrepancy, then the braking torques requested by the control unit ESP are not further processed and an error message is output to the control unit ESP. Thus, protection against communication errors on the data bus CB1 is realized. Furthermore, the control units SCU1 and SCU2 transmit a signal to the engine control unit MSG in the event of a fault in the brake system, which causes it to limit the drive torque.
Als weitere Schutzmassnahme sind in den zentralen Steuergeräten SCUl und SCU2 elektrische Schutzelemente EPE vorgesehen, welche die beiden Bremskreise untereinander sowie gegenüber ex- ternen Systemen vor gegenseitigen Beeinflussungen und Schädigungen schützen. Die Schutzelemente EPE entkoppeln die beiden Bremskreise sowie externe Systeme voneinander. Die Schutzelemente EPE können beispielsweise als Optokoppler, induktive Kopplung (Transformator), kapazitive Kopplung oder dergleichen ausgelegt werden. Sie können beispielsweise auch als Schaltung mit einer Strombegrenzung (z.B. durch einen elektrischen Widerstand) und einer Spannungsbegrenzung (z.B. durch eine Zenerdiode) ausgelegt werden. Ein Schutzelement EPE ist an einem Ende des Datenbusses CB2 angeordnet, welcher die beiden zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 miteinander verbindet. Ferner sind Schutzelemente EPE an beiden Steuergerät-seitigen Enden des Datenbusses CBl angeordnet, welcher die beiden zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 miteinander verbindet und welcher mit den externen Steuergeräten CSG, ESP und MSG verbunden ist. Die Schutzelemente EPE verhin- dem somit, dass Querströme zwischen den drei Potentialen des ersten Bremskreises (Potential von BPNl) des zweiten Bremskreises (Potential von BPN2) und den externen Steuergeräten (Potential von PN) fließen. Die elektrische Entkopplung zwischen den zweiten Bremskreisen und externen Komponenten wird somit sichergestellt. Beispielsweise kann somit verhindert werden, dass bei einem Kurz- schluss im Steuergerät SCUl am Datenbus CB2 ein erhöhter Strom vom Steuergerät SCU2 über den Datenbus CB2 in das Steuergerät SCUl fließt und somit den zweiten Bremskreis beeinträchtigt oder gar außer Funktion setzt. Fig. 4a zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der Bremsbordnetze BPNl, BPN2 nach diesem Ausfüh- rungsbeispiel. Hierbei weisen die Bremsbordnetze BPNl, BPN2 jeweils zwei DC/DC-Wandler 32a und 32b auf, welche parallel zwischen das Basisbordnetz PN und die Batterie 31 geschaltet sind. Auf diese Weise wird die Verfügbarkeit der Bremsbordnetze BPNl, BPN2 gesteigert, da selbst bei Ausfall eines der DC/DC-Wandler 32 noch der andere DC/DC-Wandler zur Verfügung steht.As a further protective measure, electrical protection elements EPE are provided in the central control units SCU1 and SCU2, which protect the two brake circuits from each other and from external systems against mutual influences and damage. The protective elements EPE decouple the two brake circuits as well as external systems from each other. The protective elements EPE can be designed, for example, as an optocoupler, inductive coupling (transformer), capacitive coupling or the like. For example, they can also be designed as a circuit with a current limiting (eg by an electrical resistance) and a voltage limitation (eg by a Zener diode). A protection element EPE is arranged at one end of the data bus CB2, which connects the two central control units SCU1 and SCU2. Furthermore, protective elements EPE are arranged on both control unit-side ends of the data bus CB1, which interconnects the two central control units SCU1 and SCU2 and which is connected to the external control units CSG, ESP and MSG. The protective elements EPE thus prevent cross currents from flowing between the three potentials of the first brake circuit (potential of BPN1) of the second brake circuit (potential of BPN2) and the external control devices (potential of PN). The electrical decoupling between the second brake circuits and external components is thus ensured. For example, it can thus be prevented that, in the event of a short circuit in the control unit SCU1 on the data bus CB2, an increased current flows from the control unit SCU2 via the data bus CB2 into the control unit SCU1 and thus impairs or even deactivates the second brake circuit. FIG. 4 a shows an advantageous development of the brake systems BPN 1, BPN 2 according to this exemplary embodiment. Here, the brake filing systems BPN1, BPN2 each have two DC / DC converters 32a and 32b, which are connected in parallel between the base vehicle power supply PN and the battery 31. In this way, the availability of the braking systems BPNL, BPN2 is increased, since even if one of the DC / DC converters 32 still the other DC / DC converter is available.
Zum Überspannungsschutz sind zwei Schutzelemente 33a und 33b an die DC/DC-Wandler 32a und 32b angeschlossen. Diese Schutzelemente 33a und 33b können beispielsweise als Zener-Dioden oder dergleichen ausgelegt werden. Aufgrund der redundanten Auslegung der Schutzelemente 33a und 33b müssen beide Schutzelemente 33a und 33b fehlerhaft sein, bevor sich eine Überspannung in der Versorgungsspannung bis in einen der Bremskreise fortpflanzen und die Steuergeräte zerstören könnte.For overvoltage protection, two protection elements 33a and 33b are connected to the DC / DC converters 32a and 32b. These protective elements 33a and 33b can be designed, for example, as zener diodes or the like. Due to the redundant design of the protective elements 33a and 33b, both protective elements 33a and 33b must be faulty before an overvoltage in the supply voltage can propagate into one of the brake circuits and destroy the control devices.
Zwischen Batterie 37 und DC/DC-Wandler 32a und 32b sind ferner die beiden Rückstromschutzelemente 36a und 36b geschaltet, die beispielsweise als Dioden ausgeführt werden können. Sie schützen die Batterie vor Kurzschlüssen nach Masse in den Überspannungsschutzelementen 33a bzw. 33b und den DC/DC-Wandlern 32a und 32b.Between the battery 37 and DC / DC converters 32a and 32b, the two reverse current protection elements 36a and 36b are also connected, which can be designed, for example, as diodes. They protect the battery from short circuits to ground in the overvoltage protection elements 33a or 33b and the DC / DC converters 32a and 32b.
Die Verbindung 37 zum Batteriepluspol ist möglichst kompakt und stabil z.B. als Batterieklemme ausgeführt, damit diese Komponente keine Fehler durch Unterbrechung oder Kurzschluss nach Masse verursacht.The connection 37 to the battery positive terminal is as compact and stable as possible, e.g. designed as a battery terminal so that this component does not cause faults due to open circuit or short to ground.
Fig. 4b zeigt eine weitere Ausführung des Bremsenbordnetzes, bei dem die Batterie 31 über eine Ver- bindungsleitung 40 räumlich getrennt von den anderen Komponenten des Bremsbordnetzes BPN angeordnet ist. Damit ein möglicher Kurzschluss der Verbindungsleitung 40 gegen Masse keine Schäden anrichten kann, sind die beiden Sicherungen 38 und 39 vorgesehen. Die Sicherung 38 schützt die beiden DC/DC-Wandler 32a und 32b sowie die mit ihnen verbundenen Bauelemente 36a, 36b und 37 gegen Zerstörungen durch einen Masseschluss der Leitung 40. Die Sicherung 39 schützt die Batterie 31 gegen einen Masseschluss der Leitung 40.4b shows a further embodiment of the brake on-board network, in which the battery 31 is arranged spatially separated from the other components of the brake on-board network BPN via a connecting line 40. So that a possible short circuit of the connecting line 40 can cause no damage to ground, the two fuses 38 and 39 are provided. The fuse 38 protects the two DC / DC converters 32a and 32b and their associated components 36a, 36b and 37 against destruction by a short to ground of the line 40. The fuse 39 protects the battery 31 against a short to ground of the line 40th
Weiterhin weisen die Bremsbordnetze BPNl und BPN2 jeweils ein eigenes Bremsbordnetz- Steuergerät BPNCU auf, welches an den Datenbus ABl bzw. AB2 angeschlossen ist. Somit wird sichergestellt, dass die Spannungsversorgung der Radbremsaktoren sowie der Pedalsensorik durch das betreffende Bremsbordnetz auch in dem Fall erhalten bleibt, dass ein Fehler im zentralen Steuergerät vorliegt. Das Bremsbordnetz-Steuergerät BPNCU weist ferner Funktionalität für ein Batteriemanage- ment auf und hält den Ladezustand der Batterie 31 durch geeignetes An- und Abschalten der DC/DC- Wandler 32a, 32b konstant bzw. in engen Grenzen. Somit wird eine hohe Zuverlässigkeit der Batterie 31 erreicht und die Verfügbarkeit und Sicherheit des Bremssystems erhöht. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACUl 1 bis ACU22 werden mittels elektronischen Schaltern 34a und 34b vom Bremsbordnetz BPN getrennt, wenn das Fahrzeug abgestellt und in den Parkierzustand versetzt wird. Somit wird sichergestellt, dass die Radbremsaktor-Steuergeräte ACUI l bis ACU22 im geparkten Zustand keinen Strom ziehen und somit die Batterie 31 entleeren. Die Radbremsaktor- Steuergeräte ACUI l bis ACU22 werden vorzugsweise lediglich dann mittels der elektronischen Schaltern 34a und 34b vom Bremsbordnetz BPN getrennt wenn kein Ausfall der ihnen zugeordneten zentralen Steuergeräte SCUl, SCU2 vorliegt. Somit wird ihre Funktionsfähigkeit auch bei Ausfall eines der zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 sichergestellt. Die Schalter 34a und 34b werden vom Bremsbordnetz-Steuergerät BPNCU angesteuert, welches auch im geparkten Zustand von der Batterie 31 mit Spannung versorgt wird. Das Bremsbordnetz- Steuergerät BPNCU kann so ausgelegt werden, dass es die Radbremsaktor-Steuergeräte ACUI l bis ACU22 lediglich dann von ihrem jeweiligen Bremsbordnetz BPNl, BPN2 trennt, wenn es einen entsprechenden Befehl von dem zentralen Steuergerät SCUl, SCU2 über den Datenbus ABl, AB2 erhält.Furthermore, the brake systems BPNL and BPN2 each have their own brake power supply control unit BPNCU, which is connected to the data bus AB1 or AB2. This ensures that the power supply of the wheel brake actuators and the pedal sensors is maintained by the respective brake system even in the event that an error is present in the central control unit. The brake-on-board power supply unit BPNCU also has functionality for battery management and keeps the state of charge of the battery 31 constant by means of suitably switching the DC / DC converters 32a, 32b on and off. Thus, a high reliability of the battery 31 is achieved and increases the availability and safety of the brake system. The wheel brake actuator control units ACU1 to ACU22 are disconnected from the brake electrical system BPN by means of electronic switches 34a and 34b when the vehicle is turned off and put into the parking state. This ensures that the wheel brake actuator control units ACUI 1 to ACU22 do not draw any current in the parked state and thus empty the battery 31. The Radbremsaktor- controllers ACUI l to ACU22 are preferably only separated by the electronic switches 34a and 34b from the brake electrical system BPN if there is no failure of their associated central control units SCUl, SCU2. Thus, their functionality is ensured even in case of failure of one of the central control unit SCUl, SCU2. The switches 34a and 34b are actuated by the on-board power supply control unit BPNCU, which is also supplied with power in the parked state by the battery 31. The on-board brake system control unit BPNCU may be designed to disconnect the wheel brake actuator control units ACUI 1 to ACU22 from their respective on-board brake network BPN1, BPN2 only when receiving a corresponding command from the central control unit SCU1, SCU2 via the data bus AB1, AB2 ,
Auch die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 werden im geparkten Zustand ständig von der Batterie 31 weiterversorgt, um zu gewährleisten, dass auch in diesem Zustand eine Bremsanforderung des Fahrers weiterverarbeitet und ein Bremsvorgang eingeleitet werden kann. Im Parkierzustand sind die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 in einem Standby-Zustand, in welchem sie nur einen geringen Ruhestrom (< lOOμA) benötigen. Aus diesem Zustand können die zentralen Steuergeräte SCUl und SCU2 durch den Empfang eines Wecksignals von einem der Bremslichtschalter BLS oder über den Datenbus CBl geweckt werden.The central control units SCU1 and SCU2 are also continuously supplied with power by the battery 31 in the parked state in order to ensure that even in this state a driver's braking request can be further processed and a braking process can be initiated. In Parkierzustand the central control units SCUl and SCU2 are in a standby state in which they require only a low quiescent current (<100μA). From this state, the central control units SCU1 and SCU2 can be awakened by receiving a wake-up signal from one of the brake light switches BLS or via the data bus CB1.
Ferner ist zwischen den DC/DC-Wandlern 32a, 32b und den Versorgungsleitungen zu den zentralen Steuergeräte SCUl, SCU2 und den Radbremsaktor- Steuergeräten ACUI l bis ACU22 jeweils eine in Serie geschaltete Sicherung 35a, 35b, 35c vorgesehen. Somit sind diese Versorgungsleitungen gegen Kurzschluss abgesichert. Die Sicherungen 35a, 35b, 35c sind vorzugsweise als elektronische Sicherungen ausgelegt.Further, between the DC / DC converters 32a, 32b and the supply lines to the central control units SCUl, SCU2 and the Radbremsaktor- controllers ACUI l to ACU22 each have a series-connected fuse 35a, 35b, 35c provided. Thus, these supply lines are protected against short circuit. The fuses 35a, 35b, 35c are preferably designed as electronic fuses.
Mit den oben beschriebenen Maßnahmen wird mit einfachen Mitteln eine Entkopplung zwischen den beiden Bremskreisen sowie zwischen den Bremskreisen und dem Basisbordnetz erreicht. Somit wird sichergestellt, dass sich Störungen, wie z.B. Spannungsstörungen o. dergl., in einem Bremskreis (im Basisbordnetz) nicht auf den anderen Bremskreis (auf die Bremskreise) auswirken. With the measures described above, a decoupling between the two brake circuits and between the brake circuits and the base vehicle network is achieved by simple means. Thus, it is ensured that disturbances, e.g. Voltage disturbances o. Like., In a brake circuit (in the base vehicle) do not affect the other brake circuit (on the brake circuits).

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit zwei Bremskreisen, wobei jeder der Bremskreise Folgendes aufweist: mindestens einen Radbremsaktor (RAI l ... RA22), welcher einem Rad (RI l ... R22) des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und auf dieses Rad (Rl 1 ... R22) eine Bremskraft ausübt; ein dem Radbremsaktor (RAl 1 ... RA22) zugeordnetes Radbremsaktor-Steuergerät (ACUl 1 ... ACU22), welches den Radbremsaktor (RAI l ... RA22) steuert; ein zentrales Steuergerät (SCUl, SCU2), welches mit dem Radbremsaktor-Steuergerät (RAI l ... RA22) kommunikativ verbunden ist und die von dem mindestens einen Radbremsaktor (RAl 1 ... RA22) ausgeübte Bremskraft einstellt; und ein Bremskreisversorgungsnetz (BPNl, BPN2) zur Spannungsversorgung des Radbremsaktor- Steuergeräts (ACUI l ... ACU22) und des zentralen Steuergeräts (SCUl, SCU2) dieses Bremskreises, wobei das Bremskreisversorgungsnetz (BPNl, BPN2) Folgendes aufweist: eine Batterie (31), welche das Radbremsaktor-Steuergerät (ACUI l ... ACU22) und/oder des zentralen Steuergeräts (SCUl, SCU2) des dazugehörigen Bremskreises zumindest nach einem Ausfall eines Basisbordnetzes (PN) des Fahrzeuges mit Spannung versorgt; und mindestens einen DC/DC-Wandler (32), mit welchem die Batterie (31) an das Basisbordnetz (PN) koppelbar ist.1. An electric brake system for a motor vehicle with two brake circuits, each of the brake circuits comprising: at least one wheel brake actuator (RAI l ... RA22), which is associated with a wheel (RI l ... R22) of the motor vehicle and on this wheel ( Rl 1 ... R22) exerts a braking force; a Radbremsaktor control unit (ACUl 1 ... ACU22) associated with the Radbremsaktor (RAl 1 ... RA22), which controls the Radbremsaktor (RAI l ... RA22); a central control unit (SCU1, SCU2) communicatively connected to the wheel brake actuator control unit (RAI1 ... RA22) and adjusting the braking force exerted by the at least one wheel brake actuator (RA1 ... RA22); and a brake circuit supply network (BPN1, BPN2) for supplying power to the wheel brake actuator control unit (ACUI 1 ... ACU22) and the central control unit (SCU1, SCU2) of this brake circuit, the brake circuit supply network (BPN1, BPN2) comprising: a battery (31) which supplies the wheel brake actuator control unit (ACUI l ... ACU22) and / or the central control unit (SCU1, SCU2) of the associated brake circuit at least after a failure of a base vehicle electrical system (PN) of the vehicle; and at least one DC / DC converter (32), with which the battery (31) to the base board network (PN) is coupled.
2. Elektrisches Bremssystem nach Anspruch 1 , wobei jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) mindestens zwei DC/DC- Wandler (32) aufweist, die zueinander parallel geschaltet sind.2. The electric brake system according to claim 1, wherein each of the two brake circuit supply networks (BPN1, BPN2) has at least two DC / DC converters (32) connected in parallel with each other.
3. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches ferner Schalter (34a, 34b) aufweist, die im Fahrbetrieb des Fahrzeugs die Radbremsaktor-Steuergeräte (ACUI l ... ACU22) mit der Spannungsversorgung des ihnen zugeordneten Bremskreisversorgungsnetzes (BPNl, BPN2) verbinden und im Parkierzustand des Fahrzeugs die Radbremsaktor- Steuergeräte (ACUI l ... ACU22) von der Spannungsversorgung des ihnen zugeordneten Bremskreisversorgungsnetzes (BPNl, BPN2) trennen.3. An electric brake system according to one of the preceding claims, which further comprises switches (34a, 34b) which connect the wheel brake actuator control units (ACUI l ... ACU22) to the voltage supply of the brake circuit supply network (BPN1, BPN2) assigned to them during vehicle operation and in the Parkierzustand the vehicle, the Radbremsaktor- control devices (ACUI l ... ACU22) from the power supply of their associated brake circuit supply network (BPNL, BPN2) separate.
4. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) die ihnen zugeordneten zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) auch im Parkierzustand des Fahrzeugs mit Spannung versorgen.4. Electrical braking system according to one of the preceding claims, wherein the brake circuit supply networks (BPNL, BPN2) supply the central control units (SCU1, SCU2) assigned to them with voltage even in the parked state of the vehicle.
5. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) durch Schutzelemente (33a,5. An electric brake system according to any one of the preceding claims, wherein each of the two brake circuit supply networks (BPNL, BPN2) by protective elements (33a,
33b) an den DC/DC-Wandlern ( 32a, 32b) gegen Überspannung geschützt ist.33b) is protected against overvoltage at the DC / DC converters (32a, 32b).
6. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie (31) durch ein Rückstromschutzelement (36a, 36b) gegen Kurzschluss gesichert ist.6. An electric brake system according to one of the preceding claims, wherein the battery (31) by a reverse current protection element (36 a, 36 b) is secured against short circuit.
7. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Batterie (31) über eine Verbindungsleitung (40) räumlich getrennt von den übrigen Komponenten des Bremskreisversorgungsnetzes (BPNl, BPN2) angeordnet ist, und in der Verbindungsleitung (40) eine Sicherung (38, 39) vorgesehen ist, welche das Bremskreisversorgungsnetz (BPNl, BPN2) und die Batterie (31) vor Zerstörung durch einen Kurzschluss der Verbindungsleitung (40) schützt.7. An electrical braking system according to one of the preceding claims, wherein the battery (31) via a connecting line (40) is arranged spatially separated from the other components of the brake circuit supply network (BPNL, BPN2), and in the connecting line (40) has a fuse (38, 39) is provided, which protects the brake circuit supply network (BPNL, BPN2) and the battery (31) from destruction by a short circuit of the connecting line (40).
8. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) ein Spannungsversorgungs- Steuergerät (BPNCU) aufweist, welches die Spannungsversorgung des dazugehörigen Bremskreises regelt.8. An electrical braking system according to one of the preceding claims, wherein each of the two brake circuit supply networks (BPNL, BPN2) has a power supply control unit (BPNCU), which regulates the voltage supply of the associated brake circuit.
9. Elektrisches Bremssystem nach Anspruch 3, wobei jedes der zwei Bremskreisversorgungsnetze (BPNl, BPN2) ein Spannungsversorgungs- Steuergerät (BPNCU) aufweist, welches die Schalterstellung der Schalter (34a, 34b) steuert.9. The electric brake system according to claim 3, wherein each of the two brake circuit supply networks (BPN1, BPN2) has a power supply control unit (BPNCU) which controls the switch position of the switches (34a, 34b).
10. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zwei zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) operativ durch einen bidirektionalen10. An electric brake system according to one of the preceding claims, wherein the two central control units (SCUl, SCU2) operatively by a bidirectional
Datenbus (CB2) miteinander verbunden sind, und wobei an mindestens einem der Anschlüsse der zwei zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) an den Datenbus (CB2) ein elektrisches Schutzelement (EPE) vorgesehen ist, welches eine Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steuergeräten (SCUl,Data bus (CB2) are interconnected, and wherein on at least one of the terminals of the two central control units (SCUl, SCU2) to the data bus (CB2) an electrical protection element (EPE) is provided, which decoupling between the two central control units (SCUl,
SCU2) bewirkt.SCU2) causes.
11. Elektrisches Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bremssystem ferner einen Datenbus (CBl) aufweist, an den die zwei zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) angeschlossen sind und an den externe Steuergeräte (CSG, ESP, MSG) anschließbar sind, und wobei an den Anschlüssen der zwei zentralen Steuergeräte (SCUl, SCU2) an den Datenbus (CBl) jeweils ein elektrisches Schutzelement (EPE) vorgesehen ist, wobei die elektri- sehen Schutzelement (EPE) eine Entkopplung zwischen den beiden zentralen Steuergeräten (SCUl, SCU2) und den externe Steuergeräte (CSG, ESP, MSG) bewirken.11. An electric brake system according to one of the preceding claims, wherein the brake system further comprises a data bus (CBL), to which the two central control units (SCUl, SCU2) are connected and to the external control devices (CSG, ESP, MSG) can be connected, and wherein an electrical protection element (EPE) is provided at each of the connections of the two central control devices (SCU1, SCU2) to the data bus (CB1), wherein the electrical see protective element (EPE) a decoupling effect between the two central control units (SCUl, SCU2) and the external control devices (CSG, ESP, MSG).
12. Elektrisches Bremssystem nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei das elektrische Schutzelement (EPE) optische, transformatorische oder kapazitive Mittel zur Entkopplung aufweist.12. An electrical braking system according to any one of claims 10 or 11, wherein the electrical protection element (EPE) comprises optical, transforming or capacitive means for decoupling.
13. Elektrisches Bremssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das elektrische Schutzelement (EPE) Mittel zur Strombegrenzung und/oder Spannungs- begrenzung aufweist. 13. Electrical braking system according to one of claims 10 to 12, wherein the electrical protection element (EPE) has means for current limiting and / or voltage limiting.
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