WO2023208376A1

WO2023208376A1 - Elektromechanisches bremssystem und fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug

Info

Publication number: WO2023208376A1
Application number: PCT/EP2022/061575
Authority: WO
Inventors: Peter Beier; Jan Cohrs; Christoph Moritz; Robert Otremba; Julian van Thiel
Original assignee: Zf Cv Systems Global Gmbh
Priority date: 2022-04-29
Filing date: 2022-04-29
Publication date: 2023-11-02

Abstract

Elektromechanisches Bremssystem (10) für ein Fahrzeug (100a), umfassend eine erste Energieversorgungseinrichtung (20) und eine zweite Energieversorgungseinrichtung (21), eine erste Systemsteuerungsvorrichtung (30) und eine zweite Systemsteuerungsvorrichtung (31), eine Mehrzahl von elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen (41), eine erste Mehrzahl und eine zweite Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen (40a, 40b), wobei jede der elektronischen Bremsensteuerungen zur Steuerung einer der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen eingerichtet ist, wobei die erste Energieversorgungseinrichtung mit der ersten Systemsteuerungsvorrichtung und mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, und die erste Systemsteuerungsvorrichtung zum Übermitteln von Steuersignalen mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, und die zweite Energieversorgungseinrichtung mit der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung und mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, und die zweite Systemsteuerungsvorrichtung zum Übermitteln von Steuersignalen mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, wobei eine Steuerungsvorrichtung (32, 47) des Bremssystems zum Übermitteln von Steuersignalen mit wenigstens einer der ersten elektronischen Bremsensteuerungen und/oder einer der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist.

Description

Elektromechanisches Bremssystem und Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeuo

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bremssystem. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug.

Bei pneumatischen Systemen wird im Fall eines elektrischen Fehlers auf die pneumatische Redundanz der Bremssystemsteuerung gewechselt. Dadurch ist in vielen Fällen keine radindividuelle Bremskraftregelung möglich. Durch diese Einschränkungen können Stabilitätsfunktionen wie ein elektronisch gesteuertes Fahrassistenzsystem für Kraftfahrzeuge (Electronic Stability Control, ESC) nicht ohne weitere externe Hilfsmittel und/oder Hilfssysteme genutzt werden, wodurch ein Sicherheitsrisiko entstehen kann und das Fahrzeugverhalten, insbesondere eine Geschwindigkeit, ein Abstand zu einem anderen Fahrzeug und/oder ein Fahrmanöver, angepasst werden muss.

Insbesondere in einem automatisierten Fahrmodus müssen diese Einschränkungen bekannt sein. Ferner ist in einem automatisierten Fahrmodus eine komplexe Fehlerreaktion notwendig, um Gefahrensituationen zu vermeiden.

Weiterhin ist in pneumatischen Bremssystemen die Energieversorgung der Bremsak- tuatorik nicht-redundant ausgeführt. Somit kann beim Stand der Technik ein Einfachfehler der Energieübertragung, z.B. Abriss einer Pneumatikleitung, den kompletten Bremskraftverlust an mindestens einem Rad zur Folge haben.

Die dargestellten Einschränkungen der Verfügbarkeit und der resultierende Verlust der Fahrzeugstabilität ist insbesondere für hochautomatisierte Fahrzeuganwendungen ungeeignet und stehen der Entwicklung und dem Einsatz hochautomatisierter Fahrzeuge entgegen.

Somit gehen pneumatische Bremssystem in einem Fehlerfall in einem Betriebsmodus über, in dem ein Kompromiss zwischen reduzierter Bremsleistung und/oder Bremsfunktionalität durch den Rückgriff auf eine pneumatische Redundanzsteuerung eingegangen wird.

WO 2021/122214 A1 offenbart ein elektromechanisches Bremssystem. Das elektromechanische Bremssystem umfasst eine Mehrzahl von Spannungsversorgungsgeräten zum Versorgen von elektrischen Bremsvorrichtungen mit elektrischer Energie.

Die Spannungsversorgungsgeräte sind redundant ausgeführt, indem zwei Sub-Spannungsversorgungsgeräte pro Spannungsversorgungsgerät vorgesehen sind. Die zwei Sub-Spannungsversorgungsgeräte sind zum Beaufschlagen von jeweils einer Menge an Motorwicklungen eines Motors einer der elektrischen Bremsvorrichtungen mit elektrischer Spannung eingerichtet.

DE 10 2009 046 238 B4 offenbart ein elektrisches Bremssystem mit mindestens zwei Bremskreisen, die jeweils eine erste Steuereinheit zur Umsetzung einer Bremsanforderung eines Fahrers in ein Ansteuersignal und jeweils mindestens eine zweite, das Ansteuersignal verarbeitende und einer Radbremse ansteuernde Steuereinheit umfassen. Dabei ist vorgesehen, dass jeder Radbremse eine zweite Steuereinheit jeweils des ersten und des zweiten Bremskreises zugeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu bereichern, und ein verbessertes Bremssystem anzugeben, das im Falle von elektrischen Fehlern eine hohe Bremsleistung und Funktionalität zuverlässig und effektiv bereitstellt.

Die Aufgabe wird durch ein elektromechanisches Bremssystem nach Anspruch 1 sowie ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, nach Anspruch 10 gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung an.

Erfindungsgemäß wird ein elektromechanisches Bremssystem für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das elektromechanisches Bremssystem umfasst eine erste Energieversorgungseinrichtung und eine zweite Energieversorgungseinrichtung, eine erste Systemsteuerungsvorrichtung und eine zweite Systemsteuerungsvorrichtung, eine Mehrzahl von elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen, eine erste Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen und eine zweite Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen, wobei jede der elektronischen Bremsensteuerungen zur Steuerung einer der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtung eingerichtet ist, wobei die erste Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie mit der ersten Systemsteuerungsvorrichtung und mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, und die erste Systemsteuerungsvorrichtung zum Übermitteln von Steuersignalen mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, und die zweite Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie mit der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung und mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, und die zweite Systemsteuerungsvorrichtung zum Übermitteln von Steuersignalen mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, wobei das elektromechanische Bremssystem eine Steuerungsvorrichtung aufweist, wobei die Steuerungsvorrichtung zum Übermitteln von Steuersignalen mit wenigstens einer der ersten elektronischen Bremsensteuerungen und/oder einer der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist.

Jede der elektronischen Bremsensteuerungen ist zur Steuerung einer der Mehrzahl der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen eingerichtet. Somit kann jede der elektronischen Bremsensteuerungen eine elektromechanische Bremsaktuatorvorrichtung mit einer Spannung zur Steuerung und/oder zur Betätigung der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtung beaufschlagen.

Die erste Energieversorgungseinrichtung ist dazu eingerichtet, die ersten elektronischen Bremsensteuerungen und die erste Systemsteuerungsvorrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen, um die Funktion der elektronischen Bremsensteuerungen und der ersten Systemsteuerungsvorrichtung zu ermöglichen. Die erste Systemsteuerungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, die ersten elektronischen Bremsensteuerungen mit einem Steuersignal zu beaufschlagen, um eine Betätigung einer mit einer der ersten elektronischen Bremsensteuerungen verbundenen elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtung zu bewirken.

Analog ist die zweite Energieversorgungseinrichtung dazu eingerichtet, die zweiten elektronischen Bremsensteuerungen und die zweite Systemsteuerungsvorrichtung mit elektrischer Energie zu versorgen, um die Funktion der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen und der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung zu ermöglichen. Die zweite Systemsteuerungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, die zweiten elektronischen Bremsensteuerungen mit einem Steuersignal zu beaufschlagen, um eine Betätigung einer mit einer der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen verbundenen elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtung zu bewirken.

Die Steuerungsvorrichtung ist eine von der ersten Systemsteuerungsvorrichtung und von der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung verschiedene Vorrichtung. Die Steuerungsvorrichtung ist zum Steuern einer oder mehrerer der Bremsensteuerungen mit der oder den jeweiligen Bremsensteuerungen verbunden. Die Steuerungsvorrichtung kann damit zum Übermitteln von Steuersignalen an eine spezifische Auswahl von ersten und/oder zweiten elektronischen Bremsensteuerungen beispielsweise an einer Achse eingerichtet sein und so eine weiterführende Redundanz bereitstellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, Steuersignalen an die ersten elektronischen Bremsensteuerungen zu übermitteln, die auch zum Empfang von Steuersignalen mit der ersten Systemsteuerungsvorrichtung verbunden sind, um eine zu der ersten Systemsteuerungsvorrichtung redundante Steuerungsvorrichtung bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, Steuersignalen an die zweiten elektronischen Bremsensteuerungen zu übermitteln, die auch zum Empfang von Steuersignalen mit der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung verbunden sind, um eine zu der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung redundante Steuerungsvorrichtung bereitzustellen.

Die Erfindung hat erkannt, dass zur Verbesserung der Bremsleistung und Funktionalität im Falle eines elektrischen Fehlers eine Redundanz der Energieversorgung und der Steuerung notwendig ist. Die erste Energieversorgungseinrichtung, die erste Systemsteuerungsvorrichtung und die ersten elektronischen Bremsensteuerungen bilden dabei ein Primärsystem. Die zweite Energieversorgungseinrichtung, die zweite Systemsteuerungsvorrichtung und die zweiten elektronischen Bremsensteuerungen bilden ein Sekundärsystem. Das Primärsystem und das Sekundärsystem sind zueinander redundante Systeme, womit gewährleistet ist, dass ein elektrischer Fehler in einem der Systeme nicht zu einem Ausfall des anderen Systems führt. Die Steuerungsvorrichtung bildet eine zusätzliche Rückfallebene im Fall eines Fehlers. Damit ist eine Bereitstellung eines Systemaufbaus mit elektromechanischen Bremsen für höchste Bremsleistung und Funktionalität im Falle von elektrischen Fehlern möglich.

Mit anderen Worten umfassen Primär- und Sekundärsystem jeweils einen unabhängigen elektrischen Energiespeicher, eine elektrische Systemsteuerung sowie eine elektrische Motorsteuerung je Radbremse. Somit besteht jede Bremsaktuatorik am Rad aus zwei unabhängigen Steuereinheiten. Resultierend ist jede mechanische Reibbremse redundant über Primär- und Sekundärsystem aktuierbar. Dies ermöglicht durch die redundante Energie- und Signalübertragung bis ans Rad eine radindividuelle Bremskraftsteuerung im Fall von Einfachfehlern, wodurch die Verfügbarkeit von sicherheitskritischen Bremsfunktionen wie beispielsweise ESC erhöht wird. Zusätzlich sind Möglichkeiten einer zweiten, zusätzlichen Rückfallebene implementierbar, um im Falle weiterer Fehler einen sicheren Fahrzeugzustand zu erreichen.

Vorzugsweise weist jede der Systemsteuerungsvorrichtung eine Feldbus-Schnittstelle auf. Mit anderen Worten umfasst die erste Systemsteuerungsvorrichtung eine Feldbus-Schnittstelle und die zweite Systemsteuerungsvorrichtung umfasst eine Feldbus-Schnittstelle. Der Feldbus ist beispielsweise ein Fahrzeugbus, insbesondere ein CAN-Bus. Damit ist es möglich, dass sowohl ein Fahrer, beispielsweise via Service Brake Geber (Fußbremspedal) und Parking Brake Geber (Parkbremsschalter) als auch ein virtueller Fahrer über die Feldbus-Schnittstelle redundant mit dem Bremssystem kommunizieren und Verzögerungen anfordern können.

Vorzugsweise weist jede der Bremsaktuatorvorrichtungen mindestens einen elektromechanischen Feststellmechanismus auf, um ein Feststellen jeder der Räder auch im Fehlerfall sicherstellen zu können. Optional weist jede der Bremsaktuatorvorrichtungen zwei Feststellbremsmechanismen auf, wobei ein erster Feststellbremsmechanismus durch eine der ersten Bremsensteuerungen betätigbar ist, und wobei ein zweiter Feststellbremsmechanismus durch eine der zweiten Bremsensteuerungen betätigbar ist.

Vorzugsweise sind die Energieversorgungseinrichtungen und/oder die Bremsaktuatoren einer Bremsaktuatorvorrichtung jeweils gleichartig. Damit sind das Primärsystem und das Sekundarsystem gleichartig und stellen dieselben Funktionalitäten bereit. Ein Ausfall einer Komponente in einem der Systeme ist dementsprechend durch die Übernahme des anderen Systems kompensierbar. Alternativ sind die Energieversorgungseinrichtungen und/oder die Bremsaktuatoren einer Bremsaktuatorvorrichtung jeweils voneinander verschieden. Damit können beispielsweise Energiespeicher und Elektromotor für das Sekundärsystem auch kostenoptimiert ausgelegt werden, wobei das Sekundärsystem dazu eingerichtet ist, eine Funktionalität gemäß einem Rückfall-Szenario abzudecken. Damit kann beispielsweise eine minimale Fahrzeugverzögerung sichergestellt werden, um beispielsweise gesetzlichen Vorschriften zu genügen.

Vorzugsweise weist eine erste Untermenge der Bremsensteuerungen eine erweiterte Bremsensteuerungseinheit auf, wobei die erweiterte Bremsensteuerungseinheit eine Feldbus-Schnittstelle aufweist, die erste Untermenge der Bremsensteuerungen zum Übermitteln von Steuersignalen mit einer zweiten Untermenge der Bremsensteuerungen verbunden und mit einem Fahrzeugbus über die Feldbus-Schnittstelle verbindbar ist, und wobei die erweiterte Bremsensteuerungseinheit die Steuerungsvorrichtung ausbildet. Diese Ausführungsform ermöglicht eine erweitere Rückfallebene für das Sekundärsystem. Dazu wird eine elektrische Motorsteuerung funktional erweitert, indem eine rudimentäre Bremslogik in Form der erweiterten Bremsensteuerungseinheit implementiert wird. Die erweiterte Bremsensteuerungseinheit kann sowohl mit einem virtuellen Fahrer über den Fahrzeugbus als auch mit wenigstens einer weiteren verbundenen Bremsensteuerung kommunizieren, um entsprechende Steuersignale von der Feldbusschnittstelle zu empfangen und/oder an die verbundene Bremsensteuerung zu übermitteln. Dadurch sind in bestimmten kritischen Mehrfach-Feh- lerszenarien, z.B. Ausfall Primär- und Sekundär-Systemsteuerungsvorrichtung noch sicherheitsrelevante Fahrmanöver möglich, sodass das Fahrzeug verzögert und sicher gehalten werden kann.

Vorzugsweise weist das elektromechanische Bremssystem eine dritte Energieversorgungseinrichtung und eine dritte Systemsteuerungsvorrichtung auf, wobei die dritte Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie mit der dritten Systemsteuerungsvorrichtung und mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, die dritte Systemsteuerungsvorrichtung zum Übermitteln von Steuersignalen mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen verbunden ist, und wobei die dritte Systemsteuerungsvorrichtung die Steuerungsvorrichtung ausbildet. In einer anderen Ausführungsform ist die dritte Energieversorgungsvorrichtung nicht Teil des Bremssystems, sondern kann zum Beispiel auch primär der Lenkung zugeordnet sein und vom Bremssystem wenn notwendig genutzt werden. In diesem Fall ist die dritte Energieversorgungsvorrichtung mit dem Bremssystem verbindbar. In diesen bevorzugten Ausführungsformen wird auf Grundlage des Primärsystems und des Sekundärsystems eine erweitere, unabhängige Rückfallebene für das Sekundärsystem implementiert. Diese Rückfallebene besteht aus einer zusätzlichen Systemsteuerung mit dediziertem Energiespeicher. Die unabhängige Redundanz wird dadurch erzielt, dass die Kommunikation der dritten Systemsteuerung sowohl mit dem virtuellen Fahrer über den Fahrzeugbus als auch mit den Radbremsen, also den Bremsensteuerungen, unabhängig von der primären und sekundären Systemsteuerung, möglich ist. Diese Rückfallebene gewährleistet eine hohe Systemverfügbarkeit und eignet sich insbesondere für hochautomatisierte Fahranwendungen und Fahrmanöver, in denen bei kritischen Einfachfehlern oder bei Ausfall des Primärsystems ein unmittelbares Anhalten des Fahrzeugs unerwünscht ist.

Vorzugsweise ist die dritte Energieversorgungseinrichtung zur Versorgung mit elektrischer Energie mit der ersten Energieversorgungseinrichtung und mit der zweiten Energieversorgungseinrichtung verbunden ist. Dabei erfolgt die Energieversorgung der dritten Energieversorgungseinrichtung aus der vorgeschalteten ersten Energieversorgungseinrichtung und der vorgeschalteten zweiten Energieversorgungseinrichtung. Dadurch kann eine definierte Energie und Leistungsmenge bei einem Ausfall von Primär- und Sekundärsystem bereitgestellt werden.

Vorzugsweise weist jede der Energieversorgungseinrichtungen einen elektrischen Ausgang auf, der zum elektrischen Verbinden des Energiespeichers mit einem von dem elektromechanischen Bremssystem verschiedenen Fahrzeugsystem eingerichtet ist. Damit ist es möglich, dass die Energiespeicher für weitere Fahrzeugsysteme genutzt werden können, beispielsweise Lenksysteme und/oder Kommunikationssysteme. Die Priorisierung der angeschlossenen Systeme kann dabei entweder von einer der Systemsteuerungsvorrichtungen und/oder einem virtuellen Fahrer über einen Fahrzeugbus durchgeführt werden. Vorzugsweise weist jede der Bremsaktuatorvorrichtungen zwei zueinander redundante Bremsaktuatoren auf. Alternativ oder zusätzlich weist jede der Bremsaktuatorvorrichtungen einen Bremsaktuator mit zwei zueinander redundant ausgebildeten Mengen von Wicklungen auf. In diesen Ausführungsformen umfasst jede der Bremsaktuatorvorrichtungen einen sogenannten Dual-Motor zum Betätigen der Bremse. Damit ist es möglich, dass jeder Energiespeicher und jeweils jede Motorwicklung des elektrischen Dual-Motors den Bedarf für eine maximal übertragbare Bremskraft bei hoher Regeldynamik abdeckt.

Vorzugsweise sind die elektronischen Bremsensteuerungen derart eingerichtet, dass jede der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen durch eine der ersten Mehrzahl der elektronischen Bremsensteuerungen und durch eine der zweiten Mehrzahl der elektronischen Bremsensteuerungen steuerbar ist. In dieser Ausführungsform ist die Steuerung jeder der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen redundant. Damit kann jede der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen durch zwei verschiedene elektronischen Bremsensteuerungen angesteuert werden, nämlich durch eine der ersten Mehrzahl der elektronischen Bremsensteuerungen und durch eine der zweiten Mehrzahl der elektronischen Bremsensteuerungen.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfasst ein elektromechanisches Bremssystem wie oben beschrieben. Optional umfasst das Bremssystem die als vorteilhaft und/oder optional beschriebenen Merkmale, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.

Eine Ausführungsform der Erfindung lässt sich mit anderen Worten wie folgt zusammenfassen: Die Erfindung beschreibt ein Bremssystem mit elektromechanischen Bremsen, EMB, an mindestens einer Achse, wobei das Bremssystem so ausführbar ist, dass neben einem Primärsystem des Betriebsbremssystems ein voll-redundantes Sekundärsystem mit optional gleicher Bremsleistung und Funktionalität bereitgestellt wird. Zusätzlich zu dem Sekundärsystem kann in Abhängigkeit der Anwendung eine zusätzliche Rückfallebene in verschiedenen Ausführungen vorgesehen sein. Es ist vorgesehen, dass insbesondere ein virtueller Fahrer auf alle Ebenen des Bremssystems Zugriff hat, um den Fahrzeugbetrieb in automatisierten/autonomen Fahranwendungen zu realisieren.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Bremssystems;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Bremssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Bremssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Bremssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Bremssystems 10.

Das elektromechanische Bremssystem 10 ist ein Bremssystem für ein Fahrzeug 100a, insbesondere ein Nutzfahrzeug 100b. Das Fahrzeug 100a, insbesondere Nutzfahrzeug 100b, ist mit Bezug zu Figur 5 beschrieben. Das Fahrzeug 100a, insbesondere Nutzfahrzeug 100b, wird im Folgenden als Fahrzeug 100a, 100b bezeichnet.

Wie in Figur 1 gezeigt, ist das elektromechanische Bremssystem 10 dazu eingerichtet, in einem Fahrzeug 100a, 100b (in Figur 1 nicht gezeigt) mit einer Vorderachse 1 1 1 und einer Hinterachse 112 Verwendung zu finden. An der Vorderachse 1 1 1 sind zwei lenkbare Vorderräder 113 angeordnet. An der Hinterachse 1 12 sind vier als Zwillingsräder angeordnete Hinterräder 1 14 angeordnet.

Jeder der Achsen 1 11 , 1 12 beziehungsweise jedes der Räder 1 13, 1 14 ist durch das Bremssystem 10 bremsbar. Dafür sind an jeder der Achsen 1 1 1 , 1 12 zwei Bremsaktuatorvorrichtungen 41 angeordnet, die von dem elektromechanische Bremssystem 10 umfasst sind.

Das elektromechanische Bremssystem 10 umfasst eine erste Energieversorgungseinrichtung 20 und eine zweite Energieversorgungseinrichtung 21 . Zur Versorgung der ersten Energieversorgungseinrichtung 20 und der zweiten Energieversorgungseinrichtung 21 mit elektrischer Energie E ist jeweils die erste Energieversorgungseinrichtung 20 und die zweite Energieversorgungseinrichtung 21 mit einer Systemenergieversorgungseinrichtung 23 verbunden, wie durch durchgezogene Linien illustriert. Die Systemenergieversorgungseinrichtung 23 ist beispielsweise eine fahrzeugseitige, insbesondere aufladbare Batterie. Die erste Energieversorgungseinrichtung 20 und die zweite Energieversorgungseinrichtung 21 sind von dem Bremssystem 10 umfasste Batterien und/oder Kondensatoren zur Speicherung und Bereitstellung von elektrischer Energie E für das Bremssystem 10.

Das elektromechanische Bremssystem 10 umfasst eine erste Systemsteuerungsvorrichtung 30 und eine zweite Systemsteuerungsvorrichtung 31. Die Systemsteuerungsvorrichtungen 30, 31 weisen jeweils eine Feldbus-Schnittstelle 50 auf, um die Systemsteuerungsvorrichtung 30, 31 jeweils mit einem Fahrzeugbus 52 zu verbinden. Die Feldbus-Schnittstellen 50 sind insbesondere CAN-Schnittstellen und der Fahrzeugbus 52 ist ein CAN-Bus. Der Fahrzeugbus 52 kann von einem fahrzeugseitigen Steuergerät 53, beispielsweise einer electronic control unit (ECU), Steuersignale S über die Feldbus-Schnittstellen 50 an jede der Systemsteuerungsvorrichtung 30, 31 übermitteln. Die Systemsteuerungsvorrichtungen 30, 31 umfassen jeweils eine Datenverarbeitungseinrichtung mit einem Prozessor und einem Speicher (nicht gezeigt), um die Steuersignale S zu verarbeiten. Die Systemsteuerungsvorrichtungen 30, 31 sind miteinander verbunden, um Steuersignale S untereinander zu übermitteln und/oder zu empfangen. Beispielsweise können die Systemsteuerungsvorrichtungen 30, 31 Statusabfragen und Statusinformationen übermitteln, die die Funktionsfähigkeit und/oder einen Fehler in einem Primär- und/oder Sekundärsystem betreffen. Die erste Systemsteuerungsvorrichtung 30 ist mit einem ersten Eingabemittel 60 und einem zweiten Eingabemittel 61 zum Empfangen von Steuersignalen S verbunden. Die zweite Systemsteuerungsvorrichtung 31 ist mit dem zweiten Eingabemittel 61 zum Empfangen von Steuersignalen S verbunden. Die Eingabemittel 60, 61 sind fahrzeugseitig angeordnet und von einem Fahrer des Fahrzeugs 100a, 100b zum Eingeben von Steuersignalen S zum Bremsen betätigbar. Die Eingabemittel 60, 61 können einen graduell dosierbaren Geber und/oder einen Schalter umfassen.

Das elektromechanische Bremssystem 10 umfasst eine erste Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen 40a und eine zweite Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen 40b. Die erste Energieversorgungseinrichtung 20 ist zur Versorgung mit elektrischer Energie E mit der ersten Systemsteuerungsvorrichtung 30 und mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen 40a verbunden, wie durch jeweils durchgezogene Linien illustriert. Analog ist die zweite Energieversorgungseinrichtung 21 zur Versorgung mit elektrischer Energie E mit der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung 31 und mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen 40b verbunden. Die erste Systemsteuerungsvorrichtung 30 ist zum Übermitteln von Steuersignalen S mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen 40a verbunden, wie durch gestrichelte Linien illustriert. Die zweite Systemsteuerungsvorrichtung 30 ist zum Übermitteln von Steuersignalen S mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen 40b verbunden, wie durch gestrichelte Linien illustriert. Die erste Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen 40a ist verschieden von der zweiten Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen 40b.

Jede der elektronischen Bremsensteuerungen 40a, 40b ist zur Steuerung einer der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtung 41 eingerichtet. Die elektronischen Bremsensteuerungen 40a, 40b sind derart eingerichtet, dass jede der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen 41 durch eine der ersten Mehrzahl der elektronischen Bremsensteuerungen 40a und durch eine der zweiten Mehrzahl der elektronischen Bremsensteuerungen 40b steuerbar ist. Damit ist jede Bremsaktuatorvorrichtung 41 redundant steuerbar. Jede der Bremsaktuatorvorrichtungen 41 weist zwei zueinander redundante Bremsaktuatoren 42, 43 auf. Dabei ist ein erster der Bremsaktuatoren 42 durch eine der ersten elektronischen Bremsensteuerungen 40a betätigbar und ein zweiter der Bremsaktuatoren 43 ist durch eine der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen 40b betätigbar. Jeder der Bremsaktuatoren 42, 43 wirkt auf einen Bremssattel 48, um eine Bremsung eines der Räder 113, 114 zu erzielen. Für jedes der Räder 113, 114 ist eine der ersten Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen 40a und eine der zweiten Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen 40b eingerichtet, durch ein Steuersignal S zur Bremsung des jeweiligen Rads 113, 114 gesteuert zu werden.

Die erste Energieversorgungseinrichtung 20, die erste Systemsteuerungsvorrichtung 30 und die ersten elektronischen Bremsensteuerungen 40a bilden ein Primärsystem. Die zweite Energieversorgungseinrichtung 21 , die zweite Systemsteuerungsvorrichtung 31 und die zweiten elektronischen Bremsensteuerungen 40b bilden ein Sekundärsystem. Das Primärsystem und das Sekundärsystem sind zueinander redundante Systeme. Damit ist jede mechanische Reibbremse redundant über Primär- und Sekundärsystem aktuierbar. Dies ermöglicht durch die redundante Energieübertragung E und Signalübertragung S bis ans Rad 113, 114 eine radindividuelle Bremskraftsteuerung im Fall von Einfachfehlern. Zusätzlich sind Möglichkeiten einer zweiten, zusätzlichen Rückfallebene implementierbar (siehe Figuren 2 und 3), um im Falle weiterer Fehler einen sicheren Fahrzeugzustand zu erreichen.

Jede der Bremsaktuatorvorrichtungen 41 weist mindestens einen elektromechanischen Feststellmechanismus 44 auf. Die Energieversorgungseinrichtungen 20, 21 und die Bremsaktuatoren 42, 43 einer Bremsaktuatorvorrichtung 41 sind jeweils gleichartig. In einer nichtgezeigten Ausführungsform können die Energieversorgungseinrichtungen 20, 21 , die Bremsaktuatoren 42, 43 und einer Bremsaktuatorvorrichtung 41 voneinander verschieden sein.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Bremssystems 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform des elektromechanischen Bremssystems 10 gemäß Figur 2 basiert auf der Ausführungsform des elektromechanischen Bremssystems 10 gemäß Figur 1 und wird mit Hinblick auf die Unterschiede zu Figur 1 beschrieben.

Das elektromechanische Bremssystem 10 weist eine erste Untermenge der Bremsensteuerungen 45 auf. Die erste Untermenge der Bremsensteuerungen 45 ist in dem gezeigten Beispiel durch die zweite Bremsensteuerung 40b an der Hinterachse an den Rädern 114 in Fahrtrichtung rechts gegeben. Die erste Untermenge der Bremsensteuerungen 45 weist eine erweiterte Bremsensteuerungseinheit 47 auf. Die erweiterte Bremsensteuerungseinheit 47 bildet eine Steuerungsvorrichtung 32, 47 aus, die zum Übermitteln von Steuersignalen S mit einer der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen 40b verbunden ist. In der erweiterten Bremsensteuerungseinheit 47 ist eine rudimentäre Bremslogik implementiert. Dazu umfasst die erweiterten Bremsensteuerungseinheit 47 eine Datenverarbeitungsvorrichtung und einen Speicher (nicht gezeigt). Die erweiterte Bremsensteuerungseinheit 47 weist eine Feldbus- Schnittstelle 50 auf, um Steuersignal S über einen Fahrzeugbus 52 zu empfangen. Die erste Untermenge der Bremsensteuerungen 45 ist zum Übermitteln von Steuersignalen S mit einer zweiten Untermenge der Bremsensteuerungen 46 verbunden. Die zweite Untermenge der Bremsensteuerungen 46 ist in dem gezeigten Beispiel durch die zweite Bremsensteuerung 40b an der Hinterachse an den Rädern 114 in Fahrtrichtung links gegeben. Mit anderen Worten umfasst die erste Untermenge der Bremsensteuerungen 45 die erweiterte Bremsensteuerungseinheit 47. Die zweite Untermenge der Bremsensteuerungen 46 ist zum Empfangen von Steuersignalen S mit der erweiterten Bremsensteuerungseinheit 47 verbunden. Damit kann die erweiterten Bremsensteuerungseinheit 47 über den Fahrzeugbus 52 ein Steuersignal S empfangen und entsprechend die zweite Bremsensteuerung 40b an der Hinterachse 112 unabhängig von der ersten Systemsteuerungsvorrichtung 30 und der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung 31 betätigen. Damit ist eine verbesserte Redundanz erzielt und auch ein Mehrfachfehler ist damit kompensierbar.

Die erweiterten Bremsensteuerungseinheit 47 ist mit der ersten Systemsteuerungsvorrichtung 30 und mit der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung 31 zur Übermittlung von Steuersignalen S verbunden. Beispielsweise können zwischen der erweiterten Bremsensteuerungseinheit 47 und den Systemsteuerungsvorrichtungen 30, 31 Statusabfragen und Statusinformationen übermittelt werden, die die Funktionsfähigkeit und/oder einen Fehler in dem Primärsystem, Sekundärsystem und/oder in der erweiterten Bremsensteuerungseinheit 47 betreffen.

Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Bremssystems 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform des elektromechanischen Bremssystems 10 gemäß Figur 3 basiert auf der Ausführungsform des elektromechanischen Bremssystems 10 gemäß Figur 1 und wird mit Hinblick auf die Unterschiede zu Figur 1 beschrieben. Das elektromechanische Bremssystem 10 weist eine dritte Energieversorgungseinrichtung 22 und eine dritte Systemsteuerungsvorrichtung 32 auf. Die dritte Energieversorgungseinrichtung 22 ist zur Versorgung mit elektrischer Energie E mit der dritten Systemsteuerungsvorrichtung 32 und mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen 40b verbunden. Die dritte Systemsteuerungsvorrichtung 32 ist zum Übermitteln von Steuersignalen S mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen 40b verbunden. Die dritte Systemsteuerungsvorrichtung 32 bildet eine Steuerungsvorrichtung 32, 47 aus, die zum Übermitteln von Steuersignalen S mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen 40b verbunden ist. Damit ist eine zweite Rückfallebene implementiert, die Fehler in dem Primärsystem und in dem Sekundärsystem kompensieren kann.

Die dritte Energieversorgungseinrichtung 22 ist zur Versorgung mit elektrischer Energie E mit der ersten Energieversorgungseinrichtung 20 und mit der zweiten Energieversorgungseinrichtung 21 verbunden. Dabei erfolgt die Energieversorgung der dritten Energieversorgungseinrichtung 22 aus der vorgeschalteten ersten Energieversorgungseinrichtung 20 und der vorgeschalteten zweiten Energieversorgungseinrichtung 21 .

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines elektromechanischen Bremssystems 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Ausführungsform des elektromechanischen Bremssystems 10 gemäß Figur 4 basiert auf der Ausführungsform des elektromechanischen Bremssystems 10 gemäß Figur 2 und wird mit Hinblick auf die Unterschiede zu Figur 2 beschrieben.

Jede der Bremsaktuatorvorrichtungen 41 weist einen Bremsaktuator 42 mit zwei zueinander redundant ausgebildeten Mengen von Wicklungen 49a, 49b auf. Jede der Wicklungen 49a, 49b ist dazu eingerichtet, den Bremsaktuator 42 bei einer Beaufschlagung mit elektrischer Energie zu betätigen. Dabei ist eine erste der Menge von Wicklungen 49a durch eine der ersten elektronischen Bremsensteuerungen 40a mit elektrischer Energie beaufschlagbar und eine zweite der Menge von Wicklungen 49b ist durch eine der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen 40b mit elektrischer Energie beaufschlagbar. Jeder der Bremsaktuatoren 42 wirkt auf einen Bremssattel 48, um eine Bremsung eines der Räder 113, 1 14 zu erzielen. Für jedes der Räder 113, 114 ist eine der ersten Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen 40a und eine der zweiten Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen 40b eingerichtet, durch ein Steuersignal S zur Bremsung des jeweiligen Rads 113, 114 gesteuert zu werden.

Analog lassen sich die mit Bezug zu Figur 4 beschriebenen Bremsaktuatoren 41 auch in einer Ausführungsform gemäß Figur 3 verwenden.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100a, insbesondere Nutzfahrzeugs 100b, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Das Fahrzeug 100a, 100b ist ein automatisiertes beziehungsweise teilautonomes und/oder autonomes Fahrzeug 100a, 100b. Das Fahrzeug 100a, 100b ist dazu eingerichtet, (teil-)automatisiert betätigt zu werden und Fahrmanöver (teil-)automatisiert durchzuführen. Das Fahrzeug 100a, 100b ist dazu eingerichtet, (teil-)automatisiert eine Bremse des Fahrzeugs 100a, 100b zu betätigen.

Das Fahrzeug 100a, 100b umfasst ein elektromechanisches Bremssystem 10 wie mit Bezug zu einer der Figuren 1 bis 4 beschrieben, wobei das elektromechanisches Bremssystem 10 in der gezeigten Ausführungsform drei Energieversorgungseinrichtungen 20, 21 , 22 aufweist. Jede der Energieversorgungseinrichtungen 20, 21 , 22 weist einen elektrischen Ausgang 51 auf, der zum elektrischen Verbinden des Energiespeichers 20, 21 , 22 mit einem von dem elektromechanischen Bremssystem 10 verschiedenen Fahrzeugsystem 110 eingerichtet ist.

Bezuqszeichen (Teil der Beschreibung)

10 Elektromechanisches Bremssystem

20 erste Energieversorgungseinrichtung

21 zweite Energieversorgungseinrichtung

22 dritte Energieversorgungseinrichtung

23 Systemenergieversorgungseinrichtung

30 erste Systemsteuerungsvorrichtung

31 zweite Systemsteuerungsvorrichtung

32 dritte Systemsteuerungsvorrichtung

40a elektronische Bremsensteuerung

40b elektronische Bremsensteuerung

41 elektromechanische Bremsaktuatorvorrichtung

42 Bremsaktuator

43 Bremsaktuator

44 elektromechanischen Feststellmechanismus

45 erste Untermenge von Bremsensteuerungen

46 zweite Untermenge von Bremsensteuerungen

47 erweiterte Bremsensteuerungseinheit

48 Bremssattel

49a Menge von Wicklungen

49b Menge von Wicklungen

50 Feldbus-Schnittstelle

51 elektrischen Ausgang

52 Fahrzeugbus

53 Steuergerät

60 erstes Eingabemittel

61 zweites Eingabemittel

100a Fahrzeug

100b Nutzfahrzeug

110 Fahrzeugsystem 111 Vorderachse

112 Hinterachse

113 Vorderrad

114 Hinterrad

E Energie

S Steuersignal

Claims

Patentansprüche

1. Elektromechanisches Bremssystem (10) für ein Fahrzeug (100a), insbesondere ein Nutzfahrzeug (100b), umfassend

- eine erste Energieversorgungseinrichtung (20) und eine zweite Energieversorgungseinrichtung (21 ),

- eine erste Systemsteuerungsvorrichtung (30) und eine zweite Systemsteuerungsvorrichtung (31 ),

- eine Mehrzahl von elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen (41 ),

- eine erste Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen (40a) und eine zweite Mehrzahl elektronischer Bremsensteuerungen (40b), wobei jede der elektronischen Bremsensteuerungen (40a, 40b) zur Steuerung einer der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtung (41 ) eingerichtet ist, wobei

- die erste Energieversorgungseinrichtung (20) zur Versorgung mit elektrischer Energie (E) mit der ersten Systemsteuerungsvorrichtung (30) und mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen (40a) verbunden ist, und die erste Systemsteuerungsvorrichtung (30) zum Übermitteln von Steuersignalen (S) mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen (40a) verbunden ist, und

- die zweite Energieversorgungseinrichtung (21 ) zur Versorgung mit elektrischer Energie (E) mit der zweiten Systemsteuerungsvorrichtung (31 ) und mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen (40b) verbunden ist, und die zweite Systemsteuerungsvorrichtung (30) zum Übermitteln von Steuersignalen (S) mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen (40b) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- das elektromechanische Bremssystem (10) eine Steuerungsvorrichtung (32, 47) aufweist, wobei die Steuerungsvorrichtung (32, 47) zum Übermitteln von Steuersignalen (S) mit wenigstens einer der ersten elektronischen Bremsensteuerungen (40a) und/oder einer der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen (40b) verbunden ist.

2. Elektromechanisches Bremssystem nach Anspruch 1 , wobei

- jede der Systemsteuerungsvorrichtungen (30, 31 , 32) eine Feldbus-Schnittstelle (50) aufweist.

3. Elektromechanisches Bremssystem nach Anspruch 2, wobei - jede der Bremsaktuatorvorrichtungen (41 ) mindestens einen elektromechanischen Feststellmechanismus (44) aufweist.

4. Elektromechanisches Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

- die Energieversorgungseinrichtungen (20, 21 ) und/oder die Bremsaktuatoren (42, 43) einer Bremsaktuatorvorrichtung (41 ) jeweils gleichartig oder voneinander verschieden sind.

5. Elektromechanisches Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

- eine erste Untermenge der Bremsensteuerungen (45) eine erweiterte Bremsensteuerungseinheit (47) aufweist, wobei

- die erweiterte Bremsensteuerungseinheit (47) eine Feldbus-Schnittstelle (50) aufweist,

- die erste Untermenge der Bremsensteuerungen (45) zum Übermitteln von Steuersignalen (S) mit einer zweiten Untermenge der Bremsensteuerungen (46) verbunden und mit einem Fahrzeugbus (52) über die Feldbus-Schnittstelle (50) verbindbar ist, und wobei

- die erweiterte Bremsensteuerungseinheit (47) die Steuerungsvorrichtung (32, 47) ausbildet.

6. Elektromechanisches Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

- das elektromechanische Bremssystem (10) eine dritte Energieversorgungseinrichtung (22) und eine dritte Systemsteuerungsvorrichtung (32) aufweist, wobei

- die dritte Energieversorgungseinrichtung (22) zur Versorgung mit elektrischer Energie (E) mit der dritten Systemsteuerungsvorrichtung (32) und mit jeder der zweiten elektronischen Bremsensteuerungen (40b) verbunden ist, die dritte Systemsteuerungsvorrichtung (32) zum Übermitteln von Steuersignalen (S) mit jeder der ersten elektronischen Bremsensteuerungen (40b) verbunden ist, und wobei

- die dritte Systemsteuerungsvorrichtung (32) die Steuerungsvorrichtung (32, 47) ausbildet.

7. Elektromechanisches Bremssystem nach Anspruch 6, wobei

- die dritte Energieversorgungseinrichtung (22) zur Versorgung mit elektrischer Energie (E) mit der ersten Energieversorgungseinrichtung (20) und mit der zweiten Energieversorgungseinrichtung (21 ) verbunden ist.

8. Elektromechanisches Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

- jede der Energieversorgungseinrichtungen (20, 21 , 22) einen elektrischen Ausgang (51 ) aufweist, der zum elektrischen Verbinden des Energiespeichers (20, 21 , 22) mit einem von dem elektromechanischen Bremssystem (10) verschiedenen Fahrzeugsystem (1 10) eingerichtet ist.

9. Elektromechanisches Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

- jede der Bremsaktuatorvorrichtungen (41 ) zwei zueinander redundante Bremsaktuatoren (42, 43) aufweisen und/oder einen Bremsaktuator (42) mit zwei zueinander redundant ausgebildeten Mengen von Wicklungen (49a, 49b) aufweist.

10. Elektromechanisches Bremssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei

- die elektronischen Bremsensteuerungen (40a, 40b) derart eingerichtet sind, dass jede der elektromechanischen Bremsaktuatorvorrichtungen (41 ) durch eine der ersten Mehrzahl der elektronischen Bremsensteuerungen (40a) und durch eine der zweiten Mehrzahl der elektronischen Bremsensteuerungen (40b) steuerbar ist.

1 1. Fahrzeug (100a), insbesondere Nutzfahrzeug (100b), umfassend ein elektromechanisches Bremssystem (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.