EP4590562A1

EP4590562A1 - Bremssystem mit flexibler architektur und verfahren zum betreiben eines derartigen bremssystems

Info

Publication number: EP4590562A1
Application number: EP23775957.6A
Authority: EP
Inventors: Thorsten Ullrich; Martin Baechle; Achim Netz; Mathias Haag
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Aumovio Germany GmbH
Priority date: 2022-09-21
Filing date: 2023-09-06
Publication date: 2025-07-30
Also published as: CN119816436A; DE102022209930A1; WO2024061418A1

Abstract

Die Erfindung betrifft allgemein ein Bremssystem mit flexibler Architektur und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug. Das Bremssystem kann dabei ein Bremspedal mit einem Pedalsensor zur Erfassung des Fahrerwunsches und elektrisch ansteuerbare Radbremsmodule umfassen. Der Pedalsensor kann dabei mit einer Ansteuerungselektronik verbunden sein, welche aus den Bremsinformationen des Pedalsensors Ansteuerinformationen für die Leistungselektronik erzeugt. Die Leistungselektronik dient der Ansteuerung der Radbremsen.

Description

Bremssystem mit flexibler Architektur und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bremssystems

Beschreibung

Die Erfindung betrifft allgemein ein Bremssystem mit flexibler Architektur und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug. Das Bremssystem kann dabei ein Bremspedal mit einem Pedalsensor zur Erfassung des Fahrerwunsches und elektrisch ansteuerbare Radbremsmodule umfassen.

In der Fahrzeugtechnik finden „Brake-by-Wire“-Bremsanlagen eine immer größere Verbreitung. Derartige Bremsanlagen umfassen oftmals ein Bremspedal, welches als E-Pedal ausgebildet ist. Das Bremspedal erfasst einen Fahrerbremswunsch mit Hilfe eines Sensors und generiert daraus ein Fahrerbremswunschsignal. Bei diesen Bremssystemen ist der Fahrer von dem direkten Zugriff auf die Bremsen entkoppelt. Der erfasste Bremswunsch kann zu der Bestimmung eines Sollbremsmomentes führen, woraus dann der Sollbremsdruck für die Bremsen ermittelt werden kann.

Die Radbremsen können dabei als elektromechanische (trockene) Bremsen ausgebildet sein. Das Fahrerbremswunschsignal kann an ein zentrales Steuergerät weitergegeben werden, welches die elektrische Ansteuerung der Radbremsen übernimmt.

Nachteilig bei einem derartigen Aufbau des Bremssystems ist es, dass bei einem Ausfall eines Zentralsteuergerätes in eine Rückfallebene geschaltet werden muss, um wesentliche Funktionen des Bremssystems aufrechterhalten zu können.

Vor diesem Hintergrund schlägt das Dokument DE 10 2022 203 770.7 der Anmelderin ein Betriebssystem mit verbesserter Sicherheit vor. Das hier beschriebene Bremssystem sieht zwei Achskontroller vor, wobei einem ersten Achskontroller zwei Radbremsmodule und einem zweiten Achskontroller zwei weitere Radbremsmodule zugeordnet sind. Jeder der beiden Achskontroller ist signaleingangsseitig mit dem Bremspedal verbunden ist. Ferner umfasst jeder der beiden Achskontroller zwei Steuergeräte, die jeweils eine Radbremse ansteuern.

Bei diesem Konzept ist das Bremspedal mit jedem Achskontroller verbunden. Die benötigte Funktionalität zur Umsetzung der Bremssignale von dem Bremspedal in Regelsignale für die Steuergeräte ist somit in dem Achskontroller und insbesondere auch in den redundanten Steuergeräten vorzusehen, was zu einem Kostennachteil führen kann.

Zudem erfordert die Integration der „Brake-by-Wire“-Bremsanlagen in bestehende Fahrzeugkonfigurationen, welche in herkömmlicher Weise mit hydraulischen Komponenten ausgerüstet waren, einen nicht unerheblichen Anpassungsaufwand an das Bremssystem oder die Fahrzeugkonfiguration, wobei häufig auch kundenspezifische Anforderungen zu berücksichtigen sind.

Wünschenswert ist demnach ein Bremssystem, welches einerseits den geltenden Sicherheitsanforderungen, auch im Hinblick auf das fahrerlose Fahren, genügt, und welches andererseits kostengünstig und flexibel an verschiedene Fahrzeugkonfigurationen, Kundenwünsche oder Sicherheitsanforderungen angepasst werden kann.

Dieser Aufgabe haben sich die Erfinder angenommen.

Überraschend einfach wird diese Aufgabe durch ein Bremssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Bremssystems nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung umfasst demzufolge in einem ersten Aspekt ein Bremssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Bremspedal mit zumindest einem Pedalsensor zur Erfassung des Fahrerwunsches; vier elektrisch ansteuerbare Radbremsmodule, jeweils umfassend eine elektromechanische Radbremse, zumindest eine Ansteuerungselektronik, und zumindest eine Leistungselektronik, welche ausgebildet ist, zumindest eine elektromechanische Radbremse anzusteuern, wobei der Pedalsensor über zumindest eine Bremswunschsignalleitung mit zumindest einer Ansteuerungselektronik verbunden ist, und wobei die zumindest eine Ansteuerungselektronik eingerichtet ist, aus den Bremsinformationen des Pedalsensors Ansteuerinformationen für die Leistungselektronik zu erzeugen und an die Leistungselektronik zu übermitteln.

Das Bremssystem ist dabei im Sinne der Erfindung als By-Wire-Bremssystem ausgebildet und kann ein trockenes Bremspedal aufweisen, auch als E-Pedal bezeichnet. Es ist auch möglich, ein „nasses“ Bremspedal zu verwenden, welches entsprechend elektrisch angebunden ist. Das Bremspedal kann in vorteilhafter Weise dazu ausgebildet sein, aus dem gemessenen Fahrerbremswunsch ein entsprechendes Signal, auch als Bremsinformation bezeichnet, zu generieren, welches über zumindest eine Bremswunschsignalleitung an die Ansteuerungselektronik übermittelt werden kann.

Aus Gründen der Redundanz kann es günstig sein, zumindest zwei voneinander getrennte, vorteilhafterweise redundante, also zwei funktional gleiche Bremswunschsignalleitungen vorzusehen, welche der Signalübertragung zwischen Bremspedal und Ansteuerungselektronik dienen. Dazu kann die Bremswunschsignalleitung als eine bidirektionale Bremswunschsignalleitung ausgebildet sein. Von Vorteil ist zwischen dem Bremspedal und jeder Ansteuerungselektronik zumindest eine Bremswunschsignalleitung vorgesehen.

Das Bremspedal kann zumindest zwei Pedalsensoren umfassen, die von Vorteil auf zwei verschiedenen Messprinzipien beruhen. So können beispielhaft ein Kraftsensor, der die Kraft erfasst, mit der der Fahrer das Pedal tritt, und ein Wegsensor, der die Strecke misst, die der Fahrer das Pedal durchdrückt, verwendet werden. Bei diesen verschiedenen Pedalsensoren sind die Fehlerbilder unterschiedlich, sodass beispielsweise ein verklemmtes Pedal dadurch erkannt werden kann, dass Kraft auf das Pedal ausgeübt wird, ohne dass es sich bewegt.

Basierend auf den Sensorsignalen können Informationen bzw. Signale für das elektromechanische Bremssystem erzeugt werden, welche dem Fahrer-Bremswunsch entsprechen. Diese Signale können im Betrieb über die Bremswunschsignalleitung an die Ansteuerungselektronik übermittelt werden.

In einem ersten Aspekt liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, verschiedene Funktionalitäten umfassend die Steuerung und Regelung, den Betrieb oder die Stromversorgung der elektromechanischen Radbremsen, nachfolgend vereinfachend auch als Elemente des Bremssystems bezeichnet, nach bestimmten Kriterien oder Anforderungen zu gruppieren bzw. zu bündeln. An dieser Stelle sei angemerkt, dass im Rahmen der vorliegenden Anmeldung keine Unterscheidung zwischen den Begriffen „steuern“ und „regeln“ getroffen wird. Der Sinngehalt der entsprechenden Begriffe ergibt sich dabei aus dem jeweiligen Kontext.

Dies ermöglicht es in besonders günstiger Weise, spezifische Anforderungen, beispielsweise hinsichtlich der Redundanz und der Anbindung des Bremssystems an das Kraftfahrzeug bzw. an den Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges, umzusetzen. Unter Redundanz ist in diesem Sinne das mehrfache, bevorzugt zweifache Vorhandensein der entsprechenden Funktionen oder der zugehörigen Elemente zu verstehen. Gerade bei sicherheitsrelevanten Systemen, worunter ein Bremssystem fällt, dient eine parallele Auslegung von Funktionen oder Elementen dazu, dass bei einem Ausfall einer Funktion oder eines Elements ein anderes diese Funktionen mit übernimmt, so dass, zumindest in einem gewissen Umfang, ein weiterer Betrieb ermöglicht werden kann.

Das erfindungsgemäße Bremssystem ist damit in Hinblick auf seine Architektur von sehr hoher Flexibilität und kann gleichzeitig kostengünstig hergestellt und an Kundenspezifikationen angepasst werden. Besonders günstig können dabei auch definierte Kommunikationsschnittstellen, etwa zu einem Datenbus des Kraftfahrzeuges, bereitgestellt werden.

Ein Kriterium kann dabei die Reduzierung der ungefederten Massen sein, wonach nur die wirklich notwendigen Bauteile am Rad montiert sein sollten. Dies sind neben den Bremsaktuatoren beispielsweise Radsensoren, etwa ein Motorpositionssensor und/oder ein Raddrehzahlsensor. Die Erfindung ermöglicht es, hierauf abgestimmte Architekturen des Bremssystems zur Verfügung zu stellen.

Ein weiteres Kriterium kann die Bereitstellung der erforderlichen Redundanz der system relevanten Elemente darstellen, da in technischen Systemen eine Gefahr von Fehlem besteht, welche unter ungünstigen Umständen zu einer Verminderung des Bremsvermögens und damit zu Gefahrensituationen führen könnten. Hier ist entsprechend sicherzustellen, dass der Fahrerbremswunsch auch in einem Fehlerfall ermittelbar und mit den verfügbaren Bremsaktuatoren umsetzbar ist. Durch die Erfindung kann die Architektur des Bremssystems derart optimiert werden, dass nur bestimmte Elemente des Bremssystems redundant ausgelegt werden müssen und somit die durch redundante Auslegung entstehenden Mehrkosten reduziert werden können.

Ein nochmals weiteres Kriterium kann die Anzahl und die Länge der erforderlichen Signal- oder Datenbusleitungen sein, welche für das Bremssystem vorzusehen sind und welche erforderlich sind, um die verschiedenen Elemente des Bremssystems für einen Signal- oder Datenaustausch miteinander zu verbinden. Aus Kostengründen sind die Anzahl und die Länge der erforderlichen Signal- oder Datenbusleitungen möglichst niedrig zu halten.

Ein nochmals weiteres Kriterium kann die Anzahl der Punkte oder Orte an oder in dem Kraftfahrzeug sein, an welchen eine Stromversorgung vorzusehen ist. Auch hier kann es günstig sein, die Anzahl dieser Punkte niedrig zu halten, gleichzeitig aber auch die Anzahl und Länge der Strom leitungen zu minimieren. Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform vor, die Anbindung der Pedalsensoren und die Auswertung der Signale bzw. die Erzeugung der Ansteuerinformationen baulich und/oder räumlich von der Leistungselektronik, welche der direkten Ansteuerung und der Stromversorgung der Radbremse dient, zu trennen.

Die Ansteuerungselektronik ist demnach dazu ausgebildet, aus den Signalen der Bremspedalsensoren Ansteuerinformationen für die Leistungselektronik zu erzeugen und über einen geeigneten Datenbus an die Leistungselektronik zu übermitteln. Dies kann insbesondere rechnerunterstützt auf Basis hinterlegter Algorithmen bzw. mittels geeigneter Software erfolgen.

Die Leistungselektronik kann dazu ausgebildet sein, ausgehend von oder basierend auf den Ansteuerinformationen die elektromechanische Radbremsen anzusteuern und/oder zu betreiben.

Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, die Ansteuerungselektronik flexibel in dem Kraftfahrzeug anzuordnen, und zwar unabhängig von der Art der Ausbildung der Radbremsmodule. In anderen Worten, die Leistungselektronik kann beispielsweise direkt einem Rad zugeordnet werden. Das Radbremsmodul kann demnach eine elektromechanische Radbremse sowie die zugehörige Leistungselektronik umfassen.

Genauso können aber auch Architekturen realisiert werden, bei welchen die Leistungselektroniken, beispielsweise zweier Räder einer Achse, paarweise zu einem Achskontroller zusammengefasst werden. In diesem Fall umfasst das Radbremsmodul im Wesentlichen die Radbremse mit einer entsprechenden Stromversorgung für den Bremsaktuator, und die Stromversorgung und/oder die Ansteuerung erfolgt über die in dem Achskontroller angeordnete Leistungselektronik.

Weiterhin können auch Architekturen realisiert werden, bei welchen die Leistungselektroniken diagonal in einem sogenannten Diagonalkontroller zusammengefasst sind. Ein Diagonalkontroller kann demnach zwei Leistungselektroniken zur Stromversorgung und/oder Ansteuerung eines Vorderrades und eines gegenüberliegend angeordneten Hinterrades umfassen.

Die jeweilige Leistungselektronik kann dabei flexibel an die spezifischen Kundenwünsche angepasst werden und beispielsweise mit hoher Redundanz oder geringerer Redundanz ausgelegt werden. Eine hohe Redundanz kann hierbei bedeuten, dass bei Ausfall eines Elements sämtliche Funktionen dieses Elements durch ein anderes Element gewährleistet werden können, wohingegen eine geringere Redundanz bei Ausfall eines Elements nur einen Teil der entfallenen Funktionen gewährleisten kann. In Verbindung mit Bremssystemen wie vorliegend, ist hierunter insbesondere auch der Grad der Degradation des Bremssystems zu verstehen.

Räumlich unabhängig von der Leistungselektronik bzw. dem Achs- oder Diagonalkontroller kann die Ansteuerungselektronik im Kraftfahrzeug angeordnet werden. Dies ermöglicht es zum Beispiel, die Ansteuerungselektronik an definierten Punkten im Kraftfahrzeug vorzusehen, welche beispielsweise besonders gut geeignet sind, um über entsprechende Schnittstellen mit zumindest einem Datenbus des Kraftfahrzeugs verbunden zu werden.

Dabei ist es aus Redundanzgründen günstig, wenn bei zwei Ansteuerungselektroniken zwei getrennte Versorgungsspannungen vorgesehen sind. Ferner können auch für jede Leistungselektronik oder für jeden Achs- oder Diagonalkontroller eine oder zwei getrennte Spannungsversorgungen vorgesehen sein.

Die Ansteuerungselektroniken können jeweils über zumindest einen Datenbus des Kraftfahrzeugs miteinander kommunizieren, es können aber auch direkte Datenbusleitungen vorgesehen sein. Weitere Datenbusleitungen sind günstigerweise zwischen den Ansteuerungselektroniken und den Leistungselektroniken bzw. den Achs- oder Diagonalkontrollern vorgesehen. Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass sich hieraus eine Vielzahl an möglichen Architekturen eines Bremssystems ergeben, welche im konkreten Fall vergleichsweise einfach und kostengünstig an die entsprechenden Anforderungen angepasst werden können. Durch die Modularisierung ergeben sich zudem Kostenvorteile.

Dabei sind vorzugsweise sämtliche Radbremsen des Kraftfahrzeuges als elektromechanische bzw. elektrisch ansteuerbare Radbremsen ausgebildet.

Die elektromechanischen Radbremsen können dabei als elektromechanische Scheibenbremsen ausgeführt sein, bei denen eine Zuspannkraft mittels eines Elektromotors, eines Vorschaltgetriebes und eines Rotations-/ Translationsgetriebes erzeugt werden kann. Die Zuspannkraft meint dabei diejenige Kraft, mit der die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe gedrückt werden. Im Betrieb wird hierdurch dann ein entsprechendes Bremsmoment an dem betrachteten Rad erzeugt. Je nach Ausführungsform und Regelungskonzept kann die Ansteuerung derart ausgewählt sein, dass entsprechend dem angeforderten Verzögerungswunsch entweder eine vorgegebene, definierte Spannkraft oder ein vorgegebenes, definiertes Bremsmoment eingestellt wird.

Die elektromechanischen Radbremsen können auch als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet sein, bei der die Motor-ZGetriebeeinheit ein Spreizmodul betätigt, das mit einer aufgrund der angeforderten Wunschverzögerung vorgegebenen Spreizkraft die Bremsbeläge an die Bremstrommel andrückt und somit ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt. Je nach Ausführungsform und Regelungskonzept kann die Ansteuerung derart ausgebildet sein, dass eine definierte Spreizkraft oder ein definiertes Bremsmoment entsprechend dem Verzögerungswunsch eingestellt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Bremssystem können beispielsweise die beiden der Vorderachse zugeordneten Bremsen als elektromechanische Scheibenbremsen und die beiden der Hinterachse zugeordneten Bremsen als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet sein. Es können aber auch sämtliche Bremsen als elektromechanische Scheibenbremse oder als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet sein.

Bei einer Entkopplung des mechanischen Durchgriffs vom Bremspedal zu den Radbremsen ist eine externe Stromversorgung erforderlich, die unabhängig von der Fahrerkraft eine Bremsmomenten- oder Spannkraft-Erzeugung vornimmt. In einer günstigen Ausführungsform der Erfindung ist eine redundante Stromversorgung vorgesehen.

Die Leistungselektronik kann die entsprechende Strom- bzw. Energieversorgung für die elektromechanische Radbremse zur Verfügung stellen, wozu entsprechende Strom leitungen zur Spannungsversorgung vorgesehen sein können. Ferner können auch Signalleitungen vorgesehen sein, um etwa die Radsensoren mit der Leistungselektronik zu verbinden.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems wie vorstehend beschrieben, insbesondere in Verbindung mit einem oder für ein Kraftfahrzeug.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele und den angefügten Ansprüchen.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Draufsicht ein Beispiel einer Architektur eines erfindungsgemäßen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2 ein weiteres Beispiel einer Architektur eines erfindungsgemäßen Bremssystems,

Fig. 3 schematisch einen Schaltplan einer Leistungselektronik,

Fig. 4 ein nochmals weiteres Beispiel einer Architektur eines erfindungsgemäßen Bremssystems, Fig. 5 ein Beispiel einer redundant ausgebildeten Leistungselektronik,

Fig. 6 ein Beispiel einer teilredundanten Leistungselektronik,

Fig. 7 ein Beispiel einer nicht redundanten Leistungselektronik,

Fig. 8 ein weiteres Beispiel einer teilredundanten Leistungselektronik,

Fig. 9 ein weiteres Beispiel einer Leistungselektronik,

Fig. 10 eine Architektur eines weiteren erfindungsgemäßen Bremssystems,

Fig. 11 eine Architektur eines nochmals weiteren erfindungsgemäßen

Bremssystems,

Fig. 12 eine Architektur eines nochmals weiteren erfindungsgemäßen Bremssystems,

Fig. 13 eine Architektur eines nochmals weiteren erfindungsgemäßen Bremssystems, und

Fig. 14a, 14b und 14c Architekturen für die Stromversorgung von vier Radbremsen eines Kraftahrzeugs.

Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeichnen um der Klarheit willen gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen gleiche Teile in oder an diesen Ausführungsformen. Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung sind die in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen jedoch nicht immer maßstabsgerecht gezeichnet.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Bremssystems 2, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Bremspedal 72 mit zumindest einem Pedalsensor zur Erfassung des Fahrerwunsches; vier elektrisch ansteuerbare Radbremsmodule 6, 10, 40, 44, jeweils umfassend eine elektromechanische Radbremse 20, 24, 54, 58, zumindest eine Ansteuerungselektronik 90, 91 , und zumindest eine Leistungselektronik 32, 36, 64, 68, welche ausgebildet ist, zumindest eine elektromechanische Radbremse 20, 24, 54, 58 anzusteuern, wobei der Pedalsensor über zumindest eine Bremswunschsignalleitung 76, 78 mit zumindest einer Ansteuerungselektronik 90, 91 verbunden ist, und wobei die zumindest eine Ansteuerungselektronik 90, 91 eingerichtet ist, aus den Bremsinformationen des Pedalsensors Ansteuerinformationen für die Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 zu erzeugen und an die Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 zu übermitteln.

Das in Fig. 1 dargestellte Bremssystem 2 weist zwei Radbremsmodule 6, 10 auf, welche einer Hinterradachse 14 eines Kraftfahrzeuges zugeordnet sind und jeweils eine erste und zweite ausgebildete Hinterradbremse 20, 24 (dargestellt sind jeweils die Motoren) aufweisen.

Das Bremssystem 2 weist weiterhin zwei Radbremsmodule 40, 44 auf, welche einer Vorderradachse 50 zugeordnet sind und jeweils eine erste und zweite Vorderradbremse 54, 58 aufweisen.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die elektromechanischen Radbremsen 20, 24, 54, 58 als elektromechanische Scheibenbremse ausgeführt. Gleichwohl können die elektromechanischen Radbremsen aber auch als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet sein, beispielsweise die beiden der Hinterachse 14 zugeordneten Radbremsen 20, 24.

Das Bremssystem 2 ist in dem Ausführungsbeispiel als trockenes By-Wire-Bremssystem ausgebildet und weist ein trockenes Bremspedal 72 auf (E-Pedal im vorliegenden Fall). Das Bremspedal umfasst in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel zwei Sensoren, die auf zwei verschiedenen Messprinzipien beruhen. Zum einen ist dies ein Kraftsensor, der die Kraft erfasst, mit der der Fahrer auf das Pedal tritt, und zum anderen ein Wegsensor, der die Strecke misst, die der Fahrer das Pedal durchdrückt. Auf diese Weise kann eine Redundanz hinsichtlich der Erfassung des Fahrerbremswunsches hergestellt werden, da bei diesen verschiedenen Sensoren die Fehlerbilder unterschiedlich sind, sodass beispielsweise ein verklemmtes Pedal dadurch erkannt werden kann, dass Kraft auf das Pedal ausgeübt wird, ohne dass es sich bewegt. Bevorzugt werden vom Bremspedal 72 daher jeweils die Signale dieser beiden Sensoren als Bremsinformationen an eine erste Ansteuerungselektronik 90 („Veh prim“, „Bremse 1“) sowie an eine zweite Ansteuerungselektronik 91 („Veh sec“, „Bremse 2“) gesendet, welche rechnerunterstützt daraus die Ansteuerinformationen für die Leistungselektronik errechnet. Auch andere Ausbildungen des Bremspedals, beispielsweise als „nasses“ Bremspedal, sind möglich.

An dem Rad können weitere notwendigen Bauteile, beispielsweise Radsensoren 70, montiert sein, so etwa ein Motorpositionssensor und/oder ein Raddrehzahlsensor.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung sind bestimmte Funktionalitäten betreffend die Steuerung und Regelung oder den Betrieb oder die Stromversorgung der elektromechanischen Radbremsen nach bestimmten Kriterien separiert bzw. gruppiert.

Für eine einfache Anbindung an bestehende Fahrzeugkonzepte und für eine hohe Flexibilität ist erfindungsgemäß daher die Funktionalität hinsichtlich der Generierung eines Bremswunschsignals aus den Signalen des Sensors des Bremspedals einerseits und der Ansteuerung der Radbremsmodule andererseits voneinander separiert. Auf diese Weise können bestimmte Anforderungen an die Redundanz besonders einfach umgesetzt werden.

Erfindungsgemäß ist daher eine Ansteuerungselektronik 90, 91 vorgesehen, welche mit dem Bremspedal 72 verbunden ist. Basierend auf den Sensorsignalen können Bremsinformationen bzw. Signale für das elektromechanische Bremssystem 2 erzeugt werden, welche dem Fahrer-Bremswunsch entsprechen. Das Bremspedal 72 ist dazu jeweils mit einer Bremswunschsignalleitung 76, 78 mit der Ansteuerungselektroniken 90, 91 verbunden. Die beiden Bremswunschsignalleitungen 76, 78 sind vorliegend bidirektional ausgebildet. Diese Ansteuerungselektronik 90, 91 ist dazu ausgebildet, aus den Signalen des zumindest einen Pedalsensors des Bremspedals 72 Ansteuerinformationen für die Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 zu generieren und an die Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 zu übermitteln. Dies kann insbesondere rechnerunterstützt auf Basis hinterlegter Algorithmen bzw. mittels entsprechender Software erfolgen. Die Ansteuerungselektronik 90, 91 kann dazu einen entsprechenden Mikroprozessor mit einem Speicher umfassen.

Vorliegend ist die Ansteuerungselektronik 90, 91 weiterhin über einen Datenbus mit dem Kraftfahrzeug verbunden. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind dazu schematisch zwei Datenbusleitungen 106, 107 eingezeichnet, im Beispiel CAN-Bussysteme. Hierdurch kann ebenfalls den Redundanzanforderungen, etwa bei Ausfall einer Datenbusleitung 106, 107, begegnet werden. Über den Datenbus kann die Ansteuerungselektronik 90, 91 auch mit einem fahrzeugseitigen Rechner verbunden werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, zur Erzeugung der Ansteuerinformationen auf Algorithmen oder Software des fahrzeugseitigen Rechners zugreifen zu können. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Ansteuerinformationen fahrzeugseitig erzeugt und über die Ansteuerungselektronik 90, 91 an das Bremssystem 2 übertragen werden.

Wie in Fig. 1 ersichtlich, ist aus Redundanzgründen die Ansteuerungselektronik 90, 91 zweifach ausgeführt, d.h. die der Ansteuerungselektronik zugeordneten Elemente, etwa elektronische Bauteile wie Mikroprozessor, sind in zwei räumlich getrennten und voneinander beabstandeten Modulen oder Gehäusen untergebracht. Die Funktionalität der beiden Ansteuerungselektroniken 90, 91 ist dabei vorzugsweise gleich, d.h. eine erste Ansteuerungselektronik 90, 91 weist den gleichen Funktionsumfang auf wie die zweite Ansteuerungselektronik 90, 91 , so dass eine vollständige Redundanz gegeben ist. Zur Kommunikation untereinander sind beide Ansteuerungselektroniken 90, 91 über zwei Datenbusleitungen 96, 97 miteinander verbunden, so dass auch diesbezüglich eine redundante Datenübertragung ermöglicht wird. Dabei kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine erste Ansteuerungselektronik 90 im Regelbetrieb betrieben werden, und die zweite Ansteuerungselektronik 91 zunächst im „Stand-by“-Betrieb. im Fall eines Ausfalls der ersten Ansteuerungselektronik 90 kann die geforderte Funktionalität dann durch die zweite Ansteuerungselektronik 91 vollständig übernommen werden.

Ferner sind, wie in Fig. 1 dargestellt, beide Ansteuerungselektroniken 90, 91 mit jeweils separater Stromversorgung ausgestattet, die erste Ansteuerungselektronik 90 demnach mit einer ersten Versorgungsspannung 110 und die zweite Ansteuerungselektronik 91 mit einer zweiten Versorgungsspannung 111.

Ein Bremssystem 2 mit zwei derartigen Ansteuerungselektroniken 90, 91 ermöglicht es in höchst vorteilhafter Weise, unterschiedliche Architekturen und Ansteuerkonzepte für die einzelnen Radbremsmodule bereitstellen zu können.

So kann zum Beispiel, wie in Fig. 1 dargestellt, an der Vorderachse 50 die Leistungselektronik 64, 68 jeweils der zugehörigen elektromechanischen Radbremse 54, 58 zugeordnet sein. In diesem Fall sind die Radbremsmodule 40, 44 jeweils über eine redundante Datenbusleitung 92, 93 mit der ersten Ansteuerungselektronik 90 und über eine weitere, ebenfalls redundante Datenbusleitung 94, 95 mit der zweiten Ansteuerungselektronik 91 verbunden. Ferner ist für jede Leistungselektronik 64, 68 eine Stromversorgung durch eine entsprechende Versorgungsspannung 110, 111 an den Radbremsmodulen vorgesehen.

Sofern die Leistungselektronik 64, 68 jeweils den zugehörigen elektromechanischen Radbremsen 54, 58 direkt zugeordnet ist, erfolgt die Ansteuerung über die Datenbusleitungen 92, 93, 94, 95 zwischen den Ansteuerelektroniken 90, 91 und den Leistungselektroniken 64, 68.

Aufgrund der funktionalen Trennung kann an der Hinterachse 14, wie in Fig. 1 gezeigt, in vorteilhafter Weise ein Achskontroller 28 bzw. ein Achssteuergerät („ACU“) vorgesehen sein, welcher die Leistungselektronik 32, 36 zur Ansteuerung der Hinterradbremsen 20, 24 umfasst. Der Achskontroller 28 gehört somit zu den gefederten Massen, was sich günstig auf das Fahrverhalten auswirkt. In dem Ausführungsbeispiel ist dazu eine erste Leistungselektronik 32 zur Ansteuerung der ersten Hinterradbremse 20 (bspw. für ein linkes Fahrzeugrad) und eine zweite Leistungselektronik 36 zur Ansteuerung der zweiten Hinterradbremse 24 (bspw. für ein rechtes Fahrzeugrad) in dem Achskontroller 28 vorgesehen.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das Achssteuergerät 28 intern in zwei unabhängige Radsteuergeräte bzw. Leistungselektroniken 32, 26 aufgeteilt, welche aus Redundanzgründen eine separate Stromversorgung mit zwei Versorgungsspannungen 110, 111 (KI30 je Platine) aufweisen. Die beiden Leistungselektroniken 32, 36 sind demnach voneinander getrennt, aber in einem gemeinsamen Gehäuse des Achskontrollers 28 angeordnet. Die beiden Leistungselektroniken 32, 36 können auch, wie in den nachfolgenden Beispielen gezeigt, auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sein, was die Herstellung vereinfacht.

Der Elektromotor der elektromechanischen Radbremse 20 wird über die Stromleitung 112 durch die Leistungselektronik 32 direkt mit Strom versorgt, und der Elektromotor der elektromechanischen Radbremse 24 über die Strom leitung 113 durch die Leistungselektronik 36. Ferner sind noch Signalleitungen 114, 115 zu den Radbremsen 20, 24 vorgesehen. Der Elektromotor kann in dem Fachmann bekannter Weise entsprechend eine Zuspannkraft bei einer elektromechanischen Scheibenbremse oder eine Spreizkraft bei einer elektromechanischen Trommelbremse aufbringen, wobei ein Getriebe mit einem entsprechenden Wandler vorgesehen sein kann.

Zwischen den Leistungselektroniken 32 und 36 des Achskontrollers 28 ist weiterhin eine vorzugsweise redundante Datenübertragung vorgesehen. Die beiden Leistungselektroniken 32, 36 sind vollständig redundant ausgelegt, so dass bei Ausfall einer Leistungselektronik 32 die andere Leistungselektronik 36 die Funktionalität der Ansteuerung beider Radbremsen 20, 24 übernehmen kann.

In dem Ausführungsbeispiel weisen die beiden Radbremsmodule 6, 10 jeweils beispielsweise eine Sperrklinke oder andere Sperrmöglichkeiten auf bzw. diese ist in das Radbremsmodul 6, 10 integriert, wodurch die Funktionalität einer elektronischen Parkbremse realisiert wird.

In anderen bevorzugten Ausführungen des erfindungsgemäßen Bremssystems 2 können auch alle Radbremsmodule 6, 10, 40, 44 eine Sperrklinke oder andere Sperrmöglichkeiten aufweisen, was gerade im Hinblick auf die Anforderungen des fahrerlosen Fahrens von Vorteil ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Bremssystem 2 vorgeschlagen, bei dem eine Ansteuerelektronik 90, 91 benachbart oder zusammen mit einem Achskontroller angeordnet ist, bevorzugt in einem gemeinsamen Modul oder sogar in einem gemeinsamen Gehäuse. Dies ermöglicht es, bestimmte Funktionalitäten wiederum zu bündeln. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die zweite Ansteuerelektronik 91 räumlich benachbart zu dem Achskontroller 28 angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Ansteuerelektronik 91 und der Achskontroller 28 in einem gemeinsamen Modul bzw. einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wie in Fig. 1 angedeutet.

Eine derartige Architektur wie in Fig. 1 gezeigt ist besonders einfach in das Fahrzeug zu integrieren und zudem kostengünstig zu realisieren, da beispielsweise eine Stromversorgung nur zu diesem Modul hergestellt werden muss und nicht zu einer Ansteuerelektronik 90, 91 und einem Achskontroller. Die Stromversorgung kann wiederum entsprechend, wie in Fig. 1 gezeigt, redundant mit zwei separaten Versorgungsspannungen 110, 111 ausgelegt sein.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Architektur für ein weiteres erfindungsgemäßes Bremssystem 2. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wie auch bei den nachfolgend noch vorgestellten Architekturen erfindungsgemäßer Bremssysteme 2, das Bremssystem 2 als By-Wire-Bremssystem ausgebildet und weist ein trockenes Bremspedal 72 auf. Ebenso umfasst das Bremspedal zwei Sensoren, die auf zwei verschiedenen Messprinzipien beruhen.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind die elektromechanischen Radbremsen 54, 58 der Vorderachse 51 ebenfalls als elektromechanische Scheibenbremse ausgeführt, wobei die elektromechanischen Radbremsen 20, 24 der Hinterachse 14 dagegen als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet sind. Die Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 ist jeweils direkt der zugehörigen elektromechanischen Radbremse 40, 44, 54, 58 zugeordnet, wodurch sich der Umfang der ungefederten Massen erhöht. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind jeweils Datenbusleitungen 92, 93, 96, 97 zwischen der ersten Ansteuerungselektronik 90 und den Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 sowie weitere Datenbusleitungen 94, 95, 98, 99 zwischen der zweiten Ansteuerungselektronik 91 und den Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 vorgesehen. Der Übersichtlichkeit halber sind die Datenbusleitungen des Fahrzeuges in dieser und den nachfolgenden Darstellungen nicht immer eingezeichnet.

Die Ansteuerungselektroniken 90, 91 sind wiederum entsprechend redundant ausgelegt, so dass bei Ausfall der ersten Ansteuerungselektronik 90 die zweite Ansteuerungselektronik 91 den Betrieb der elektromechanischen Radbremsen 40, 44, 54, 58 übernehmen kann. Auch wenn in der Fig. 2 getrennt eingezeichnet, so können bei dieser Ausführungsform die beiden Ansteuerungselektroniken 90, 91 auch in einem gemeinsamen Modul oder in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein, was die Anbindung an den Datenbus des Kraftfahrzeuges und die Stromversorgung erleichtern kann. Auch in derartigen Anordnungen sind aus Redundanzgründen aber zwei getrennte Versorgungsspannungen 110, 111 für jeweils eine Ansteuerungselektronik 90, 91 vorgesehen.

Die Leistungselektronik 32, 36, 64, 68, („ECU“), in diesem Fall auch als sog. „Wheel Control Unit“ bzw. „WCU“ bezeichnet, kann entsprechend einfach ausgelegt sein und wird pro Achse mit einer ersten oder einer zweiten Versorgungsspannung 110, 111 versorgt, im Beispiel in diagonaler Weise, d.h. die Versorgungsspannungen vorne links und hinten rechts sowie vorne rechts und hinten links gehören zu verschiedenen Stromversorgungen.

Die Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 ist in diesem Beispiel identisch für jedes Rad und vergleichsweise einfach aufgebaut, wie in Fig. 3 gezeigt, muss aber für jedes Rad vorgesehen sein. Im Fall getrennter Leistungselektroniken, welche direkt einem Rad zugeordnet sind, ist ferner jeweils ein Mikroprozessor 101 („MCU“) vorzusehen, welcher die Kommunikation zu den Datenbussen gewährleistet und die zugeordnete Leistungselektronik des jeweiligen Rades ansteuert.

Bei Ausfall einer der beiden Ansteuerungselektroniken 90, 91 ist kein Abfall der Bremsleistung zu erwarten. Stattdessen wird beispielsweise eine Warnung erzeugt, etwa durch Aufleuchten einer Warnlampe.

In Fig. 3 ist schematisch ein Schaltplan einer Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 (WCU) für eine Architektur gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 dargestellt. Die Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 weist eine B6-Brücke 100 auf. Von der B6-Brücke 100 führen drei Leitungen 120, 124, 128 zu dem Motor derjeweiligen Radbremse 20, 24, 54, 58 und stellen somit jeweils die Strom leitungen 112, 113 dar. Weiterhin umfasst die Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 in dem gezeigten Beispiel einen Mikroprozessor 101.

Fig. 4 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein weiteres Beispiel einer Architektur eines erfindungsgemäßen Bremssystems 2, welches dem in Fig. 2 gezeigten hinsichtlich der elektromechanischen Radbremsen 20, 24, 54, 58 ähnelt.

Die Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 sind in diesem Ausführungsbeispiel aber jeweils paarweise pro Achse zusammengefasst, d.h. , es ist ein zweiter Achskontroller 60 vorgesehen, welcher die Leistungselektroniken 64, 68 umfasst. Hierdurch kann die ungedämpfte Masse an den Rädern weiter reduziert werden, da sämtliche Leistungselektroniken beispielsweise in einer günstigen Schwerpunktposition in einem mittleren Bereich des Kraftfahrzeuges angeordnet werden können.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 in den beiden Achskontrollern 28, 60 mit den ebenfalls zwei Ansteuerungselektroniken 90, 91 über die entsprechenden Datenbusleitungen 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 miteinander verbunden. Zu den elektromechanischen Radbremsen 20, 24, 54, 58 führen Strom leitungen 112, 113 von den Achskontrollern 28, 60. Eine separate, fahrzeugseitige Stromzuführung an den Radbremsmodulen kann sich somit erübrigen. Die Zusammenfassung von Funktionalitäten, insbesondere hinsichtlich der Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 in ein oder zwei Achskontroller 28, 60, ermöglicht es in besonders einfacher Weise, insbesondere auch in Verbindung mit zwei Ansteuerungselektroniken 90, 91 wie in den Figuren 1 oder 2 gezeigt, die Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 kundenspezifisch zu gestalten.

Hierbei können kundenspezifische Anforderungen an die Sicherheit oder Anforderungen an die Redundanz bestimmter Elemente besonders einfach umgesetzt werden.

Die nachfolgenden Figuren 5 bis 9 zeigen rein exemplarisch verschiedene Schaltschemata für Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 in jeweils einer vereinfachten Darstellung, welche für oder mit einem erfindungsgemäßen Bremssystem 2 verwendet werden können. In den Beispielen ist jeweils pro Achskontroller 28, 60 eine Platine vorgesehen, welche die geforderte Funktionalität zusammenfasst. Eine einzige Platine lässt sich häufig kostengünstig fertigen und einfach montieren. Es ist aber auch möglich, für jede Leistungselektronik jeweils eine eigene Platine und diese Platinen in einem gemeinsamen Gehäuse vorzusehen.

Die Erfindung ermöglicht es auf besonders einfache Weise, unterschiedliche Konfigurationen der jeweiligen Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 zu realisieren, da das Bremspedal 72 und/oder die Schnittstelle zu dem Datenbus des Kraftfahrzeuges nicht mit den Achskontrollern 28, 60 verbunden sind und sich in dieser Hinsicht eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Redundanz einzelner Elemente oder Bauelemente der Leistungselektronik 32, 36, 64, 68 einstellt.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die nachfolgenden Ausführungsformen hinsichtlich der Redundanz der Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 in analoger Weise auch für die weiter unten näher beschriebenen Diagonalkontroller 80, 81 gelten.

Es ist dem Fachmann verständlich, dass im Fall zweier Achskontroller 28, 60 die jeweilige Leistungselektronik zur Ansteuerung der Radbremsen 20, 24, 54, 58 gleich oder auch unterschiedlich ausgebildet sein kann. In anderen Worten, beide Achskontroller 28, 60 können gleich ausgebildete Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 umfassen, aber auch unterschiedliche, etwa mit unterschiedlicher Redundanz.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel vollständig redundant ausgelegter Leistungselektronik 32, 36 für einen Achskontroller, wobei jeweils eine Leistungselektronik 32, 36 für die Ansteuerung jeweils einer Radbremse 20, 24, einer Achse vorgesehen ist. Es ist dem Fachmann verständlich, dass im Fall der Zusammenfassung zweier Leistungselektroniken eines Diagonalkontrollers die Zuordnung der Leistungselektroniken zu den Radbremsen entsprechend diagonal erfolgt, wie weiter unten noch näher ausgeführt.

Im normalen Betrieb arbeiten die beiden Leistungselektroniken 32, 36 unabhängig voneinander und steuern die jeweiligen Radbremsen 20, 24 individuell an. Beide Leistungselektroniken 32, 36 sind jeweils mit einer eigenen Spannungsversorgung 110, 111 versorgt. Zusätzlich führen Signalleitungen, etwa von der Ansteuerungselektronik, zu den beiden Leistungselektroniken 32, 36, welche der Übersichtlichkeit halber nur angedeutet sind.

Bei Ausfall einer Stromversorgung beispielsweise übernimmt die nicht vom Ausfall betroffene Leistungselektronik 32, 36 die Ansteuerung beider Radbremsen 20, 24. Hierzu sind die beiden Leistungselektroniken 32, 36 in dem Achskontroller 28, 60 derart miteinander verbunden, dass bei Ausfall einer ersten Leistungselektronik 32 die zweite Leistungselektronik 36 die Ansteuerung derjenigen Radbremse 20, 24 mit übernimmt, welche der ausgefallen Leistungselektronik 32 zugeordnet ist.

Dazu sind in dem Achskontroller 28, 60 eine Datenbusleitung zwischen den beiden Leistungselektroniken 32, 36 und eine Schaltung 102 vorgesehen.

Die Leistungselektronik 32, 36 umfasst eine Ansteuerverbindung mit einer B6-Brücke 100 zur Verbindung mit der weiteren Leistungselektronik 32, 36. Auf diese Weise können insbesondere die drei Phasen eines Elektromotors einer Radbremse 20, 24 mit der anderen Leistungselektronik 32, 36 verbunden werden. Zur Sicherstellung der elektronischen Redundanz wird die B6 Brücke/GDU einer Seite im Fehlerfall einer B6 Brücke/GDU der anderen Seite dazu genutzt, um beide Motoren der elektromechanische Radbremsen 20, 24, synchron anzusteuern. Die Motoren können in diesem Fall nur noch synchron verfahren werden; dies genügt allerdings für eine Bremskraftverstärkung. Voraussetzung hier ist, dass beide Motoren den gleichen Alignment-Winkel haben, was durch eine synchronisierte Fahrt zu Beginn der Motoransteuerung ermöglicht wird.

In der jeweiligen Ansteuerverbindung 102 ist ein Kreuzschalter angeordnet. In der jeweiligen Verbindung einer B6-Brücke zu einer Radbremse sind bevorzugt durchbrennbare Sicherungen angeordnet. Die-B6 Brücke auf der Seite des funktionierenden Steuergerätes wird genutzt, um die Sicherungen, die bevorzugt als ETFs („electric thermal fuses“) ausgebildet sind, in der Ansteuerverbindung des nicht funktionierenden Steuergerätes durchzubrennen. Deshalb sind von jeder Seite ein Kreuzschalter bzw. Cross Switch hinter die ETFs der anderen Seite notwendig.

Die vollständige Redundanz umfasst hier den Ausfall einer Stromversorgung bzw. Versorgungsspannung 110, 111 bei einem der beiden Leistungselektroniken 32, 36, den Ausfall des Signals eines Motorpositionssensors 72 oder auch den Ausfall eines Mikroprozessors 101. In diesen Fällen sorgt die redundante Ausbildung der Leistungselektroniken 32, 36 dafür, dass die jeweils nicht betroffene Leistungselektronik 32, 36 die Funktionen der vom Fehler betroffenen übernimmt.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer teilredundanten Leistungselektronik 32, 36 eines Achskontrollers 28, 60 für die Ansteuerung jeweils einer Radbremse 20, 24, 54, 58. Bei dieser Ausführungsform sind der Mikroprozessor 101 und die B6-Brücke 100 weiterhin redundant ausgeführt, die Schaltung 102 ist allerdings aus Kostengründen nicht mehr in dem Umfang wie in Fig. 5 vorgesehen. Eine Umschaltung der Stromversorgung im Fall des Ausfalls einer Versorgungsspannung 110, 111 ist damit nicht mehr gegeben, so dass keine vollständige Redundanz, sondern nur noch eine Teilredundanz bei dieser Ausbildung der Leistungselektronik des Achskontrollers 28, 60 gegeben ist.

Es ist auch möglich, einen Achskontroller 28, 60 mit zwei identischen Leistungselektroniken 32, 26 ohne Redundanz auszubilden. In diesem Fall können die beiden zusammengefassten Leistungselektroniken 32, 26 auch als „WCU“ jeweils eines Rades aufgefasst werden. Eine derartige Anordnung ist rein beispielhaft in Fig. 7 gezeigt. Zwar ist hier keine Redundanz gegeben; es können sich aber Kostenvorteile ergeben, da nur eine einzige Leiterplatte für die Leistungselektronik beider Radbremsen einer Achse verwendet wird.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Beispiel einer teilredundanten Leistungselektronik 32 eines Achskontrollers 28, 60 für die Ansteuerung jeweils einer Radbremse 20, 24, 54, 58. Bei dieser Ausführungsform des Achskontrollers 28, 60 wird auf einen zweiten, redundanten Mikroprozessor 101 verzichtet; d.h., nur ein Mikroprozessor 101 versorgt beide B6-Brücken 100. Dies ergibt weitere Kostenvorteile durch die Einsparung eines Mikroprozessors 101 ; allerdings ist der Umfang der redundanten Funktionen auch entsprechend eingeschränkt. In anderen Worten, bei Ausfall des einen Mikroprozessors 101 kann keine Ansteuerung mehr erfolgen. Die Leistungselektronik ist weiterhin mit zwei Versorgungsspannungen 110, 111 verbunden, welche wechselseitig betrieben werden können.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel einer Leistungselektronik 32 eines Achskontrollers 28, 60 für die Ansteuerung jeweils einer Radbremse 20, 24, 54, 58. Diese Ausführungsform des Achskontrollers 28, 60 basiert auf der Ausführungsform aus Fig. 8. Die Leistungselektronik 32 ist aber nur noch mit einer Versorgungsspannung 110 verbunden, d.h. bei Ausfall dieser Versorgungsspannung ist keine Ansteuerung der Radbremsen mehr möglich.

Fig. 10 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Beispiel einer Architektur eines weiteren erfindungsgemäßen Bremssystems 2, welches weitgehend dem Bremssystem 2 aus Fig. 1 entspricht. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Bremssystem 2 als By-Wire-Bremssystem ausgebildet und weist ein trockenes Bremspedal 72 auf. Ebenso umfasst das Bremspedal zwei Sensoren, die auf zwei verschiedenen Messprinzipien beruhen. Die Hinterradbremsen 20, 24 sind als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet.

Fig. 11 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Beispiel eines weiteren erfindungsgemäßen Bremssystems 2. Das Bremspedal und die Datenbusleitungen zum Fahrzeug sind der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet.

Allerdings ist die Funktionalität bezüglich der Ansteuerung der jeweiligen Radbremsen in diesem Ausführungsbeispiel unterschiedlich zu den übrigen Beispielen zusammengefasst. Insbesondere zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 11 , dass die Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 zur Ansteuerung diagonal gegenüberliegend angeordneter Radbremsen 20, 24, 54, 58 in sogenannte Diagonalkontroller 80, 81 („DCU“) zusammengefasst sind.

Demzufolge umfasst der Diagonalkontroller 80 die Leistungselektronik 36 zur Ansteuerung der Radbremse 24 hinten rechts sowie die Leistungselektronik 64 zur Ansteuerung der Radbremse 54 vorne links. Weiterhin umfasst der Diagonalkontroller 81 die Leistungselektronik 32 zur Ansteuerung der Radbremse 20 hinten links sowie die Leistungselektronik 68 zur Ansteuerung der Radbremse 58 vorne rechts. Die jeweiligen Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 sind demnach wiederum paarweise, allerdings in diagonaler Form, zusammengefasst, so dass auch bei diesem Ausführungsbeispiel die ungedämpften Massen reduziert sind.

Demzufolge sind Strom leitungen 112, 113 von den Diagonalkontrollern 80, 81 jeweils zu den diagonal angeordnete Radbremsen vorzusehen.

Eine derartige Anordnung bietet den Vorteil, dass bei vollständigem Ausfall eines Diagonalkontrollers 80, 81 immer noch wenigstens ein Vorderrad und ein Hinterrad gebremst werden können, wohingegen bei einer Anordnung mit zwei Achskontrollern bei Ausfall eines Achskontrollers 90, 91 jeweils eine Achse nicht mehr gebremst werden kann.

Die Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 der Diagonalkontroller 80, 81 können hinsichtlich der Redundanz analog zu den in den Figuren 5 bis 9 gezeigten Ausführungsformen aufgebaut sein. Demzufolge kann ein Diagonalkontroller 80, 81 Leistungselektroniken 32, 36, 64, 68 umfassen, welche analog zu den Beispielen der Figuren 5 bis 9 ausgebildet sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann zumindest ein Diagonalkontroller 80, 81 auch beispielsweise einem Vorderrad zugeordnet oder in dieses integriert sein.

Fig. 12 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Beispiel einer Architektur eines weiteren erfindungsgemäßen Bremssystems 2 mit zwei Achskontrollern 28, 60. Bei dieser Ausführungsform ist eine Ansteuerelektronik 91 dem Achskontroller 60 der Vorderachse zugeordnet. Im Vergleich zu der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform mit ebenfalls zwei Achskontrollern 28, 60 und zwei jeweils separat angeordneten Ansteuerelektroniken 90, 91 kann bei dieser Ausführungsform die Stromversorgung vereinfacht werden, da die zweite Ansteuerelektronik 91 baulich mit dem Achskontroller 60 zusammengefasst ist.

Fig. 13 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein Beispiel eines weiteren erfindungsgemäßen Bremssystems 2 mit zwei Achskontrollern 28, 60. Bei dieser Ausführungsform sind beide Ansteuerelektroniken 90, 91 jeweils einem Achskontroller 28, 60 zugeordnet. Dabei sind die Ansteuerelektroniken 90, 91 weiterhin mit den Datenbusleitungen 106, 107 des Kraftfahrzeuges verbunden. Die erforderliche Stromversorgung kann im Vergleich zu der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform nochmals vereinfacht werden und beschränkt sich auf eine redundante Versorgungsspannung 106, 107 zu den baulich kombinierten Elementen aus Ansteuerelektronik 90, 91 und Achskontroller 28, 60.

Die funktionale Trennung bzw. Gruppierung im Sinne der Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt der Erfindung auch die Stromversorgung der Radbremsen. Hierzu zeigen die Figuren 14a, 14b und 14c anhand von Prinzipskizzen mögliche Architekturen für die Stromversorgung von vier Radbremsen eines Kraftahrzeugs.

Bei der in Fig. 14a gezeigten Ausführungsform ist eine diagonale Stromversorgung an den Radbremsen 20, 24, 54, 58 vorgesehen. Eine diagonale Stromversorgung meint hierbei eine Stromversorgung der Radbremsen, bei welcher jeweils diagonal gegenüberliegende Radbremsen eine gleiche Stromversorgung aufweisen. Wie in der Fig. 14a zu erkennen, sind dazu die Radbremsen 58, 20 vorne rechts und hinten links mit einer Versorgungsspannung 111 und die Radbremsen 54, 24 vorne links und hinten rechts mit einer Versorgungsspannung 110 angeschlossen. Bei vollständigem Ausfall einer Versorgungsspannung 110, 111 führt diese Anordnung zu einer Halbierung der Bremskraftverstärkung. Diese Ausführung ermöglicht eine einfache Gestaltung der Schnittstelle hin zu dem Radbremsmodul 6, 10, 40, 44, welche im Wesentlichen einen Anschluss für die Spannungsversorgung und für Signal- oder Datenleitungen umfassen kann. Bei der in Fig. 14b gezeigten Ausführungsform ist ebenfalls eine diagonale Einzelversorgung der Radbremsen 20, 24, 54, 58 mit Strom vorgesehen, allerdings mit einem gegenseitigen Umschalten bei Ausfall. In der Figur ist diese Schaltung 102 schematisch mit eingezeichnet. Dies führt in vorteilhafter Weise dazu, dass bei Ausfall einer Versorgungsspannung 110, 111 immer noch der Betrieb aller vier Radbremsen möglich ist. Denkbar und möglich ist hier auch eine gezielte Achsansteuerung, also eine Umschaltung der Versorgung einzelner Radbremsen, so dass beispielsweise nur die Radbremsen der Vorderachse mit Strom versorgt werden.

Bei der in Fig. 14c gezeigten Ausführungsform ist eine Doppelversorgung mit Strom der Radbremsen 54, 58 am Vorderrad vorgesehen. Eine Doppelversorgung mit Strom meint hierbei eine Stromversorgung der vorderen Radbremsen 54, 58, bei welcher jede Radbremse zwei Stromversorgungen aufweist. Wie in der Fig. 14c zu erkennen, sind die Radbremsen 54, 58 vorne rechts und vorne links an eine erste Versorgungsspannung 110 und an eine erste Versorgungsspannung 111 angeschlossen. Dies führt bei Ausfall einer Versorgungsspannung 110, 111 nur zu einem Ausfall der Funktion einer Hinterradbremse.

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die hier aufgezeigten Architekturen hinsichtlich der Ansteuerung der Radbremsen, der Ausbildung der Leistungssteuerungen und der Stromversorgung in verschiedener Weise miteinander kombinierbar sind und die dargestellten Architekturen lediglich mögliche Ausführungsbeispiele darstellen.

Bezugszeichenliste:

2 Bremssystem

6 Radbremsmodul

10 Radbremsmodul

14 Hinterachse

20 Hinterradbremse

24 Hinterradbremse

28 Achskontroller

32 Leistungselektronik

36 Leistungselektronik

40 Radbremsmodul

44 Radbremsmodul

50 Vorderradachse

54 Vorderradbremse

58 Vorderradbremse

60 Achskontroller

64 Leistungselektronik

68 Leistungselektronik

70 Radsensor

72 Bremspedal

76 Bremswunschsignalleitung

78 Bremswunschsignalleitung

80 Diagonalkontroller

81 Diagonalkontroller

82 Signalleitung

86 Signalleitung Ansteuerungselektronik

Ansteuerungselektronik

Datenbusleitung

B6-B rücke

Mikroprozessor

Schaltung

B6-B rücke

Datenbus

Versorgungsspannung

Strom leitung

Signalleitung

Claims

Bremssystem (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Bremspedal (72) mit zumindest einem Pedalsensor zur Erfassung des Fahrerwunsches; vier elektrisch ansteuerbare Radbremsmodule (6, 10, 40, 44), jeweils umfassend eine elektromechanische Radbremse (20, 24, 54, 58), zumindest eine Ansteuerungselektronik (90, 91 ), und zumindest eine Leistungselektronik (32, 36, 64, 68), welche ausgebildet ist, zumindest eine elektromechanische Radbremse (20, 24, 54, 58) anzusteuern, wobei der Pedalsensor über zumindest eine Bremswunschsignalleitung (76, 78) mit zumindest einer Ansteuerungselektronik (90, 91 ) verbunden ist, und wobei die zumindest eine Ansteuerungselektronik (90, 91 ) eingerichtet ist, aus den Bremsinformationen des Pedalsensors Ansteuerinformationen für die Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) zu erzeugen und an die Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) zu übermitteln. Bremssystem (2) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremspedal (72) zumindest zwei Pedalsensoren umfasst, die auf zwei verschiedenen Messprinzipien beruhen, insbesondere einen Kraftsensor und einen Wegsensor, und wobei die Signale beider Pedalsensoren im Betrieb an die Ansteuerungselektronik (90, 91 ) übermittelt werden können. Bremssystem (2) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalsensor über zumindest zwei Bremswunschsignalleitungen (76, 78) mit jeweils einer Ansteuerungselektronik (90, 91 ) verbunden ist. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanischen Radbremsen (20, 24, 54, 58) als elektromechanische Scheibenbremse oder als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet sind. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Radbremse (54, 58) des Vorderrades (50) als elektromechanische Scheibenbremse und die elektromechanische Radbremse (20, 24) des Hinterrades (14) als elektromechanische Trommelbremse ausgebildet ist. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungselektronik (90, 91 ) redundant ausgeführt ist, wobei jede Ansteuerungselektronik (90, 91 ) die gleiche Funktionalität hinsichtlich der Erzeugung der Ansteuerinformationen für die Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) umfasst. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungselektronik (90, 91 ) in zwei räumlich getrennten und/oder voneinander beabstandeten Modulen oder Gehäusen untergebracht ist. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den getrennt angeordneten Ansteuerungselektroniken (90, 91 ) zumindest eine Datenbusleitung (96, 97), bevorzugt zwei Datenbusleitungen (96, 97), zur Datenübertragung angeordnet ist. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungselektronik (90, 91 ) räumlich getrennt von der Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) angeordnet ist. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ansteuerungselektronik (90, 91 ) und der Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) Datenbusleitungen (92, 93, 94, 95) zur Datenübertragung angeordnet sind. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungselektronik (90, 91 ) zumindest einen Mikroprozessor (101 ) umfasst, bevorzugt einen Mikroprozessor (101 ) je Ansteuerungselektronik (90, 91 ). Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungselektronik (90, 91 ) mit dem Datenbus des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ansteuerungselektronik (90, 91 ) jeweils eine eigene, separate Versorgungsspannung (110, 111 ) aufweist. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Ansteuerungselektroniken (90, 91 ) in einem gemeinsamen Modul oder in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorderachse (50) die Leistungselektronik (64, 68) jeweils der zugehörigen elektromechanischen Radbremse (54, 58) direkt zugeordnet ist und/oder dass an der Hinterachse (14) die Leistungselektronik (32, 36) jeweils der zugehörigen elektromechanischen Radbremse (20, 24) direkt zugeordnet ist. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorderachse (50) ein Achskontroller (60) vorgesehen ist, welcher die Leistungselektronik (64, 68) zur Ansteuerung der Vorderradbremsen (54, 58) umfasst, und/oder dass an der Hinterachse (14) ein Achskontroller (28) vorgesehen ist, welcher die Leistungselektronik (32, 36) zur Ansteuerung der Hinterradbremsen (20, 24) umfasst.

17. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Diagonalkontroller (80, 81 ) vorgesehen ist, welcher die Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) zur Ansteuerung von diagonal gegenüberliegend angeordneten Radbremsen (20, 24, 54, 58) umfasst.

18. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ansteuerungselektronik (90, 91 ) zusammen mit einer Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) oder einem Achskontroller (28, 60) oder mit einem Diagonalkontroller (80, 81 ) in einem gemeinsamen Modul oder in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist.

19. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektroniken (32, 36, 64, 68) eines Achskontrollers (28, 60) oder eines Diagonalkontrollers (80, 81 ) jeweils eine separate Versorgungsspannung (110, 111 ) aufweisen.

20. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektroniken (32, 36, 64, 68) eines Achskontrollers (28, 60) oder eines Diagonalkontrollers (80, 81 ) vollständig redundant ausgebildet sind, wobei die beiden Leistungselektroniken (32, 36, 64, 68) eines Achskontrollers (28, 60) oder eines Diagonalkontrollers (80, 81 ) eine gleiche Funktionalität aufweisen.

21. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektroniken (32, 36, 64, 68) eines Achskontrollers (28, 60) oder eines Diagonalkontrollers (80, 81 ) nur eine gemeinsame Versorgungsspannung (110, 111 ) aufweisen. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektroniken (32, 36, 64, 68) eines Achskontrollers (28, 60) oder eines Diagonalkontrollers (80, 81 ) nur einen gemeinsamen Mikroprozessor (101 ) aufweisen. Bremssystem (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Bremspedal (72) mit zumindest einem Pedalsensor zur Erfassung des Fahrerwunsches; vier elektrisch ansteuerbare Radbremsmodule (6, 10, 40, 44), jeweils umfassend eine elektromechanische Radbremse (20, 24, 54, 58), zumindest eine Leistungselektronik (32, 36, 64, 68), welche ausgebildet ist, die elektromechanischen Radbremsen (20, 24, 54, 58) anzusteuern, wobei die Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) zur Ansteuerung von zumindest zwei elektromechanischen Radbremsen (20, 24, 54, 58) in einem Achskontroller (28, 60) oder einem Diagonalkontroller (80, 81 ) zusammengefasst ist. Bremssystem (2) nach vorstehendem Anspruch, ferner umfassend eine Ansteuerungselektronik, wobei der Pedalsensor über zumindest eine Bremswunschsignalleitung (76, 78) mit einer Ansteuerungselektronik (90, 91 ) verbunden ist, und wobei die zumindest eine Ansteuerungselektronik (90, 91 ) eingerichtet ist, aus den Bremsinformationen des Pedalsensors Ansteuerinformationen für die Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) zu erzeugen und an die Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) zu übermitteln. Bremssystem (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Bremspedal (72) mit zumindest einem Pedalsensor zur Erfassung des Fahrerwunsches; vier elektrisch ansteuerbare Radbremsmodule (6, 10, 40, 44), jeweils umfassend eine elektromechanische Radbremse (20, 24, 54, 58), zumindest eine Leistungselektronik (32, 36, 64, 68), welche ausgebildet ist, zumindest eine elektromechanische Radbremse (20, 24, 54, 58) anzusteuern, wobei eine diagonale Stromversorgung an den Radbremsen (20, 24, 54, 58) vorgesehen ist, bei welcher jeweils diagonal gegenüberliegende Radbremsen an die gleiche Versorgungsspannung (110, 111 ) angeschlossen sind. Bremssystem (2) nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromversorgung eine Schalteinheit (102) zum gegenseitigen Umschalten bei Ausfall einer Versorgungsspannung (110, 111 ) umfasst. Bremssystem (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Bremspedal (72) mit zumindest einem Pedalsensor zur Erfassung des Fahrerwunsches; vier elektrisch ansteuerbare Radbremsmodule (6, 10, 40, 44), jeweils umfassend eine elektromechanische Radbremse (20, 24, 54, 58), zumindest eine Leistungselektronik (32, 36, 64, 68), welche ausgebildet ist, zumindest eine elektromechanische Radbremse (20, 24, 54, 58) anzusteuern, wobei eine Stromversorgung mit Doppelversorgung der Radbremsen (54, 58) am Vorderrad vorgesehen ist, wobei jede Radbremse am Vorderrad mit einer ersten Versorgungsspannung (110) und mit einer zweiten Versorgungsspannung (111 ) angeschlossen ist, und wobei die Radbremsen (20, 24) des Hinterrades vorzugsweise nur über eine einfache Stromversorgung verfügen. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch ansteuerbaren Radbremsmodule (6, 10, 40, 44) auch die zugehörige Leistungselektronik (32, 36, 64, 68) mit umfassen. Bremssystem (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremspedal (72) als trockenes Bremspedal (72) ausgeführt ist.