-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
von Radbremsen.
-
Moderne
Bremssysteme sind Brake-by-Wire-Systeme mit elektrohydraulischer,
elektropneumatischer und/oder elektromotorischer Betätigung der einzelnen
Radbremsen. Ein Beispiel für
ein derartiges Bremssystem ist in der
DE 198 07 366 A1 dargestellt.
Diese beschreibt ein elektrohydraulisches Bremssystem, welches im
Normalbetrieb als Fremdkraftbremsanlage arbeitet, im Notbetrieb
jedoch eine Rückfallebene
als Muskelkrafthilfsbremsanlage aufweist. Zur Realisierung sind
zwischen dem Hauptbremszylinder und den Radbremszylindern von wenigstens
zwei Rädern
stromlos geöffnete
Trennventile vorgesehen, welche im Normalbetrieb bestromt und somit
geschlossen sind, im Notbetrieb geöffnet sind, um den Fahrer einen
hydraulischen Durchgriff vom Bremspedal zu den Radbremszylindern
freizugeben.
-
Der
verwendete elektrohydraulische Bremsaktuator weist eine Hochdruckhydraulikpumpe
und einen Hochdruckhydraulikspeicher auf. Über Bremsdruckaufbauventile
kann der von der Hydraulikpumpe erzeugte und ggf. gespeicherte Druck
in den oder die Radbremszylinder eingespeist werden. Über ein mit
einem Vorratsbehälter
verbundenes Auslassventil pro Radbremse wird der aufgebaute Radbremsdruck
abgebaut. Die Betätigung
der Ventile ist abhängig
von dem Ausmaß der
Betätigung
des Bremspedals durch den Fahrer. Bei Auftreten eines Fehlers im System
wird das Trennventil geöffnet
und dem Fahrer ein Durchgriff über
den Hauptbremszylinder auf die Radbremse auf hydraulischem Wege
erlaubt.
-
Da
die vorgesehene Rückfallebene
z. B. hinsichtlich der Leitungslänge,
der Überprüfung ihrer Verfügbarkeit,
etc. erheblichen zusätzlichen
Aufwand bedeutet, ist man bestrebt, Lösungen zu entwickeln, mit deren
Hilfe auf eine solche hydraulische Rückfallebene vollständig verzichtet
werden kann. Ein Beispiel für
eine derartige Lösung
zeigt die
DE 195 48 207
A1 (
US-Patent 5 934
767 ). Diese bekannte Lösung
ohne hydraulische oder mechanische Rückfallebene ist jedoch nicht
vollständig
zweikreisig ausgelegt, so dass die gesetzlichen Anforderungen an
eine Fahrzeugbremsanlage nicht erfüllt sein dürften.
-
Elektrisch
gesteuerte Bremssysteme sind nicht nur bezüglich des Aktuators, sondern
auch hinsichtlich der Steuerstruktur mit Blick auf die notwendige
Betriebssicherheit aufwendige Gebilde. Ein Beispiel hierfür ist in
der
DE 196 34 567
A1 (
US-Patent 5 952
799 ) dargestellt, bei welchem einer Radgruppe mit einem
elektrisch betätigbaren
Aktuator ein Steuermodul zugeordnet ist, welches die Radbremsbetätigung durchführt, und
welches über
ein Kommunikationssystem mit anderen Steuermodulen zur Aufbereitung
und/oder Modifikation des Fahrerbremswunsches verbunden ist. Die
DE 198 26 131 A1 zeigt
in diesem Zusammenhang verschiedene Ansätze für den Aufbau derartiger Steuermodule,
welche auch im Fehlerfall einen gegebenenfalls eingeschränkten Betrieb
des Steuermo duls und somit die Betätigung des Aktuators ohne zusätzliche
Rückfallebene
erlauben (fail operational).
-
Bei
elektrohydraulischen Bremsanlagen sind verschiedene Vorgehensweise
zur Erkennung von Fehlern in den Komponenten des hydraulischen Aktuators,
z. B. in den Ventilanordnungen oder der Druckversorgung, bekannt,
die auch im Rahmen der nachfolgend beschriebenen Ausführungen
eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind in der
DE 198 07 366 A1 , der
DE 198 07 367 A1 und/oder
der
DE 198 07 368 A1 im Detail beschrieben.
-
Die
nachfolgend beschriebene Vorgehensweise führt zu einer wesentlich erhöhten Verfügbarkeit
wenigstens eines Bremskreises einer Fahrzeugbremsanlage und erfüllt dabei
die gesetzlich geforderte Zweikreisigkeit sowohl auf hydraulischer
als auch auf elektrischer Ebene.
-
Besonders
vorteilhaft ist, dass auf eine hydraulische Rückfallebene verzichtet und
der Hauptbremszylinder eingespart werden kann. Damit ergibt sich
eine Erhöhung
der Crashsicherheit durch geringere Pedalintrusion bei einem Frontaufprall
des Fahrzeugs sowie eine erhöhte
Flexibilität
beim Fahrzeugdesign.
-
Besonders
vorteilhaft ist die Aufteilung in einen Vorderachsbremskreis und
einem Hinterachsbremskreis, wobei die Aktuatoren mit erhöhter Verfügbarkeit
wenigstens einem dieser Bremskreise, insbesondere dem Vorderachsbremskreis,
als Stelleinrichtung zugeordnet sind.
-
Vorteilhaft
ist, dass die erhöhte
Verfügbarkeit durch
entsprechende Gestaltung der Aktuatoren und ihrer Energiever sorgung
erreicht wird, wobei eine Redundanz im Bereich der Druckversorgung und/oder
wenigstens in Teilen der Ventilanordnung auch bei Ausfall der Hydraulik
und/oder Elektrik die Durchführung
zumindest einiger Bremsvorgänge
erlaubt.
-
Vorteilhaft
ist ferner, dass die Bremskreisaufteilung sowohl hinsichtlich der
Hydraulik als auch hinsichtlich der Elektrik vorgenommen wird, wobei
in vorteilhafter Weise insbesondere der Vorderachsbremskreis eine
höhere
Verfügbarkeit
aufweist.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw.
aus den abhängigen
Patentansprüchen.
-
Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen näher erläutert. Die 1 und 2 zeigen
ein erstes Ausführungsbeispiel
der elektrischen und elektronischen Systemanordnung sowie eines
dazugehörigen
Aktuators. In den 3 bis 5 ist ein
zweites, in den 6 bis 10 ein
drittes derartiges Ausführungsbeispiel
dargestellt. In den 11 bis 12 sind
Flussdiagramme gezeigt, welche auf der Basis zweier dieser Ausführungsbeispiele
eine Vorgehensweise im Notfall beschreiben.
-
1 zeigt
ein die Vorderachsbremsen eines Fahrzeugs steuerndes Steuermodul
VA, welches wenigstens ein nicht dargestelltes Rechnerelement enthält. Das
Steuermodul, insbesondere der Rechner wird von einem ersten elektrischen
Energiekreis E1 mit Strom versorgt. Dem Steuermodul VA ist ein Aktuator 10 zugeordnet,
welcher den Bremsdruck in den Vorderradbremsen steuert. Ferner ist
ein Steuermodul HA für
die Hinterradbremsen vorgesehen, ebenfalls ausgestattet mit wenigstens
einem Rechnerelement, welchem ein Aktuator 12 zugeordnet
ist, der den Bremsdruck in den Hinterradbremsen steuert. Das Steuermodul
HA wird von einem zweiten elektrischen Energiekreis E2 versorgt,
der vom ersten elektrischen Energiekreis unabhängig ist. Bordnetze, die über solche
voneinander unabhängige
Energiekreise verfügen,
sind dem Fachmann bekannt. Z. B. ist jedem Energiekreis ein Energiespeicher
zugeordnet, die von einem gemeinsamem Generator gespeist wird. Die
Energiespeicher und die davon abgehenden Energieversorgungskreise
sind jedoch voreinander unabhängig.
Zwischen den beiden Steuermodulen ist ein Kommunikationssystem K
vorhanden, über
das die Steuermodule untereinander und gegebenenfalls mit nicht
dargestellten weiteren Steuereinheiten, beispielsweise zentralen
Steuereinheiten, Daten austauschen.
-
Das
Steuermodul VA empfängt
vom Aktuator 10, dort von den Messeinrichtungen 10a, 10b und 10c Signale,
welche den Radbremsdruck im linken Vorderrad PRVL, im rechten Vorderrad
PRVR, sowie den Druck im Hochdruckspeicher PHSVA des Vorderachsaktuators
repräsentieren.
Entsprechendes gilt für
das Steuermodul HA, das die entsprechenden Größen des Aktuators 12 empfängt (vergleiche
Messeinrichtungen 12a bis 12c). Über Ausgangsleitungen
betätigt
das Steuermodul VA die Hydraulikpumpe HP zum Laden des Hydraulikspeichers
des Vorderachsbremsmoduls sowie die Ein- und Auslassventile der
rechten und der linken Vorderradbremse (EVVL, EVVR, AVVL, AVVR).
Entsprechend steuert das Steuermodul HA die Hydraulikpumpe HP des Hinterachsaktuators 12 sowie
die Ein- und Auslassventile der Hinterradbremsen EVHL, EVHR, AVHL und
AVHR. Wesentlich hierbei ist, dass der Aktuator 10 im Rahmen
des ersten elektrischen Energiekreises, der Aktuator 12 im
Rahmen des zweiten elektrischen Energiekreises betätigt wird.
-
Die
Funktionsweise der Steuermodule ist aus dem eingangs genannten Stand
der Technik bekannt. Sie wird daher im Folgenden nur grob dargestellt. Über das
Kommunikationssystem K (in einem alternativen Ausführungsbeispiel über separate
Leitungsverbindungen) empfängt
jedes Steuermodul die für
die Achse und/oder für
die jeweilig zugeordneten Radbremsen vorgesehenen Sollbremswerte
(Bremsmoment, Bremskraft, Bremsdruck, Schlupf, etc.). Nach Maßgabe eines
für jede
Radbremse oder Achse vorgesehenen Regelkreises wird in Abhängigkeit der
Abweichung zwischen Soll- und einer dem Sollwert entsprechenden,
gemessenen, geschätzten oder
berechneten Istgröße Ansteuersignale
für die Ventile
ausgegeben, wobei bei Betätigen
des Einlassventils der Bremsdruck in der Radbremse ansteigt, bei
Betätigen
des Auslassventils absinkt. Ferner ist vorgesehen, in Abhängigkeit
des ermittelten Speicherdrucks die Hochdruckpumpe anzusteuern, um
den Hydraulikspeicher zu laden. Die Pumpe wird dabei vorzugsweise
dann angesteuert, wenn der Speicherdruck einen vorgegebenen Grenzwert
unterschreitet. Die Druckmittelversorgung erfolgt dann vom Speicher
aus. Alternativ oder ergänzend
wird die Pumpe betätigt,
wenn ein Bremsvorgang mit Druckaufbau vorliegt. Die Pumpenbetätigung erfolgt
dann z. B. in Abhängigkeit
der Bremspedalbetätigung.
Diese Funktionsweise ergibt sich in gleicher Weise für das Steuermodul
VA als auch für
das Steuermodul HA.
-
Die
hydraulische Anordnung wenigstens eines der in 1 dargestellten
Aktuatoren ist am Beispiel des Aktuators 10 in 2 dargestellt.
Dieser hydraulische Bremsaktuator steuert den Bremsdruck in den
Radbremsen des rechten Vorderrades VR und des linken Vorderrades
VL. Der Aktuator 10 und damit der Bremskreis der Vorderachsbremsen
ist völlig unabhängig von
dem Bremskreis und dem Aktuator 12 an der Hinterachse.
Es besteht keine hydraulische Verbindung der Bremskreise und die
Aktuatoren werden von zwei unabhängigen
elektrischen Energiekreisen mit elektrischer Leistung versorgt.
Bei einem Einfachfehler im Bremssystem, beispielsweise bei Ausfall
eines elektrischen Energiekreises, bei einer defekten Hochdruckpumpe
oder bei einer Leckage im Hydraulikkreis, ist somit immer nur die
Funktion von einem der beiden Bremskreise betroffen.
-
In
dieser einfachsten Version des Aktuators 10 (der Aktuator 12 hat
einen identischen Aufbau) fördert
die Hydraulikpumpe HP aus einem Vorratsbehälter 100 über ein
Rückschlagventil
RV Druckmittel in den Hydraulikspeicher HS bzw. die Bremsleitung 102.
Durch den Sensor PHSVA wird der Druck im Hydraulikspeicher bzw.
in der Bremsleitung im Bereich des Speichers erfasst. Die Bremsleitung 102 führt über die
beiden elektrisch betätigbaren
Einlassventile EVVR und EVVL für
die beiden Radbremsen zu den entsprechenden Radbremszylindern. Zwischen Radbremszylinder
und Einlassventil zweigt von der Radbremsleitung jeweils die Rücklaufleitung
ab, die jeweils über
ein Auslassventil AVVR, AVVL zum Vorratsbehälter 100 zurückführt. Der
Druck in der Radbremsleitung wird als Radbremsdruck durch die Messeinrichtungen
PRVR und PRVL erfasst. In einem Ausführungsbeispiel ist ein elektrisch
betätigbares Balanceventil
BV (in 1 nicht dargestellt) vorgesehen, über welches
der Bremsdruck in den beiden Radbremsleitungen ausgeglichen werden
kann.
-
Zum
Druckaufbau in einer Radbremse wird das im nicht bestromten Zustand
offene zugeordnete Auslassventil durch entsprechende Ansteuerung
geschlossen, das stromlos geschlossene Einlassventil geöffnet. Soll
Druck gehalten werden, wird das Einlassventil geschlossen, zum Druckabbau
das Auslassventil geöffnet.
Die Ansteuerung wird durch entsprechende Programme in den Steuermodulen
bzw. den übergeordneten
Steuereinheiten wie bekannt berechnet.
-
Ein
zweites Ausführungsbeispiel
ist in 3 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von dem
in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels hinsichtlich
der Ausgestaltung des Aktuators der Vorderachse sowie der Zuordnung
von Ventilansteuerungen zu den Steuermodulen. Der Funktionsumfang
der Steuermodule VA und HA sowie der Hinterachsaktuator entspricht
der vorstehend anhand 1 und 2 geschilderten
Ausführung.
Zusätzlich
zu dem in 1 dargestellten Aktuator verfügt der Aktuator 20 für die Vorderachse über ein
Trennventil TVPS, über parallel
zu den Einlassventilen geschaltete redundante Einlassventile EV2VL,
EV2VR sowie über
Auslassventile, die elektrisch redundant betätigbar sind. Das mit dem ersten
Energiekreis verbundene Steuermodul VA betätigt gemäß der Ausführung der 3 die
Einlassventile EVVL und EVVR der Radbremsen der Vorderachse sowie
die entsprechenden Auslassventile AVVL, AVVR. Dem Steuermodul HA
sind die redundanten Einlassventile EV2VL und EV2VR des Vorderachsaktuators 20 zugeordnet.
Ferner kann das Steuermodul HA über
den elektrisch redundanten Weg die Auslassventile AVVL, AVVR der
Vorderachsbremsen betätigen.
Da das Steuermodul HA an den zweiten Energiekreis angeschlossen
ist, ergibt sich bezüglich
der Vorderachse sowohl eine hydraulische als auch eine elektrische
Redundanz. Bei Ausfall des ersten Energiekreises ist es weiterhin
möglich,
Druck (aus dem Druckspeicher) in den Vorderachsbremsen aufzubauen,
wobei die Drucksteuerung über
die redundanten Einlassventile und die redundante Ansteuerung der
Auslassventile aus dem Steuermodul HA stattfindet.
-
4 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
des Aktuators 20. Auch hier ist ein Vorratsbehälter 200 vorgesehen,
aus welchem die Hydraulikpumpe HP Druckmittel über ein Rückschlagventil RV fördert. Die
Pumpe baut in der Bremsleitung 202 Druck auf. Die Bremsleitung 202 führt über die
im strom losen Zustand geschlossenen Einlassventile EVVR bzw. EVVL
zu den Radbremsen des rechten bzw. linken Vorderrades. Im Bereich
dieser Vorderradbremsen wird der Bremsdruck PRVR bzw. PRVL erfasst. Das
Trennventil TVPS trennt die Bremsleitung 202 von einem
redundanten Zweig 204. Es ist stromlos geschlossen. Der
zweite Zweig besteht aus einem Hydraulikdruckspeicher HS, dem Sensor
PHSVA für den
Druck im Hydraulikspeicher und zwei redundante, hydraulisch zu den
vorherig beschriebenen Einlassventilen parallel geschalteten Einlassventilen EV2VR
und EV2VL. Diese sind ebenfalls stromlos geschlossen. Während die
erstgenannten Einlassventile sowie das Trennventil vom Steuermodul
VA bedient werden, somit aus dem ersten Energiekreis gesteuert werden,
werden die redundanten Einlassventile vom Steuermodul HA und somit
aus dem zweiten Energiekreis E2 versorgt. Beide Zweige werden in
je einer Radbremsleitung für
jede Radbremse zusammengeführt.
Von diesen Radbremsleitungen zweigen Rücklaufleitungen ab, die über die
stromlos offenen Auslassventile AVVR und AVVL zum Vorratsbehälter 200 zurückführen. Die
Auslassventile sind dabei einerseits aus dem ersten Energiekreis
E1, andererseits aus dem zweiten Energiekreis E2 betätigbar.
Dies wird erreicht z. B. durch zwei unabhängige Ventilwicklungen oder
durch entkoppelte redundante Steuerleitungen.
-
Der
in 4 dargestellte Aktuator weist eine erhöhte Verfügbarkeit
auf. Er wird vorzugsweise nur an der Vorderachse des Bremssystems
eingesetzt. Im fehlerfreien Betriebszustand ist das stromlos geschlossene
Ventil TVPS offen, d. h. bestromt. Bei Bremsbetätigung wird über die
Einlassventile EVVR und EVVl Druck aus dem Hochdruckhydraulikspeicher
HS in die Radbremskreise eingespeist. Durch Betätigen der Auslassventile aus
dem Steuermodul VA wird der Druck gehalten bzw. abgebaut. Die Hydraulikpumpe
HP wird wie vorstehend beschrieben beim Bremsvorgang und/oder bei
Absinken des Speicherdrucks zum erneuten Druckaufbau betätigt. Sie
lädt durch das
offene Trennventil den Speicher. Bei einem Fehler, z. B. einer Leckage
im Speicherkreis zwischen Trennventil, Hydraulikspeicher und redundanten
Einlassventilen (vgl. Bremsleitung 204) wird das Trennventil
geschlossen. Die Leckage wird z. B. anhand des Radbremsdruck- und/oder
Speicherdruckverhaltens erkannt. Der für eine Bremsung benötigte Druck
kann dann nicht mehr aus dem Speicher entnommen werden, sondern
muss bei Bremsanforderung durch die Pumpe erzeugt werden. Dies hat
gegenüber
dem Normalbetrieb eine Verringerung der Bremsdruckaufbaudynamik
und den Verlust der zeitlichen Entkopplung zwischen Druckerzeugung und
Radbremsregelung zur Folge, beeinträchtigt aber die sonstigen Eigenschaften
der Bremsanlage wie radindividuelle Bremskraftmodulation und maximal
erreichbares Druckniveau nicht.
-
Bei
einem Ausfall des ersten elektrischen Energiekreises E1 wird das
Trennventil ebenfalls mangels Ansteuerung geschlossen. In diesem
Fall wird mit der im Druckspeicher HS gespeicherten hydraulischen
Energie noch gebremst, da die Auslassventile und die redundanten
Einlassventile aus dem zweiten Energiekreis angesteuert werden.
Dadurch ergibt sich eine erhöhte
Verfügbarkeit
der Vorderachsradbremsen, da der Aktuator und die elektrische Ansteuerung
sicherstellen, dass sowohl bei Ausfall der elektrischen Energie
als auch bei Leckage in einem Teil der Bremsanlage das Fahrzeug
bremsbar bleibt.
-
Eine
Alternative zu der in 3 dargestellten Struktur ist
in 3a dargestellt. Es werden dabei die Aktuatoren
verwendet, die anhand der 3 und 4 dargestellt
sind. Unterschiedlich ist die Ausstattung der Steuermodule. Das
Steuermodul VA wird in der Ausführung
der 3a von beiden Energiekreisen E1 und E2 versorgt
und beispielsweise mit Hilfe der bekannten Vorgehensweise aus dem
eingangs genannten Stand der Technik derart ausgestattet, dass im
Fehler fall des Steuermoduls und/oder eines Energiekreises die Funktion
zumindest teilweise aufrechterhalten bleibt (fail operational),
zumindest weiterhin eine Ansteuerung der Ventile gewährleistet
ist. Insofern werden in diesem Ausführungsbeispiel die redundanten
Einlassventile sowie die redundante elektrische Betätigung der
Auslassventile über
den zweiten Energiekreis E2 bewerkstelligt, während die anderen Ventile bzw.
der andere Betätigungsweg
aus dem Energiekreis E1 betätigt
werden. Im Fehlerfall des ersten Energiekreises und/oder eines Teils
des Hydraulikkreises und/oder des Steuermoduls schaltet das Steuermodul
VA auf die redundante Ventilbetätigung
aus dem zweiten Energiekreis um.
-
In
beiden Ausführungsbeispielen
ist der zweite Energiekreis und die daraus angesteuerten Komponenten
des Vorderachsbremskreises zur Vorderachsbremsfunktion nicht notwendig.
Sie stellen vielmehr eine Rückfallebene
dar, die abhängig
von den erkannten Fehlern im System aktiviert wird (vergleiche auch 11 und 12).
-
Eine
alternative Ausgestaltung des Aktuators 20 ist in 5 dargestellt.
Anstelle von getrennten Ein- und Auslassventilen werden im Ausführungsbeispiel
der 5 Dreistellungsventile VVR und VVL für jede Radbremse
eingesetzt, welche im stromlosen Zustand eine Rücklaufleitung von der Radbremse
zu einem Vorratsbehälter 200 offen
halten. Je nach Ansteuerung wird das Ventil zum Druckaufbau entweder
mit einer ersten Bremsleitung 202 oder mit einer zweiten
Bremsleitung 204 verbunden, wobei die Ansteuerung in die
erstgenannte Stellung aus dem Energiekreis E1, die Ansteuerung in
die zweitgenannte Stellung aus dem zweiten Energiekreis E2 erfolgt. Damit
wird auch durch diese Lösung
eine Redundanz erreicht, welche im Fehlerfall eine Rückfallebene
darstellt und die Bremsung des Fahrzeugs auch im Fehlerfall gewährleistet.
Die Zuordnung der Ansteuerwege zu den Steuermodulen VA oder HA erfolgt
je nach Ausführung
des Steuermoduls VA nach den in 3 oder 3a dargestellten
Prinzipien. Ein Überlastventil ÜV führt von
der Ausgangsseite der Pumpe in den Vorratsbehälter 200 und entlastet
die Bremsleitung 202 insbesondere bei aktiver Pumpe und
geschlossenem Trennventil.
-
Die 6 bis 9 stellen
ein weiteres Ausführungsbeispiel
dar. Dabei wird die erhöhte
Verfügbarkeit
der Vorderachsbremsfunktion nicht durch eine teilweise Redundanz
des Vorderachsbremsaktuators erreicht, sondern durch einen um wenigstens ein
Einlass- und ein Auslassventil erweiterten Hinterachsbremsaktuator,
der über
wenigstens einen Medientrennkolben eine hydraulische Verbindung
zum Vorderachsbremskreis aufweist.
-
Das
Ausführungsbeispiel
der 6 zeigt einen Vorderachsbremsaktuator 30,
der einfache Einlassventile und Auslassventile mit redundanter Ansteuerungsmöglichkeit
aufweist, wobei im Ausführungsbeispiel
der 6 das Steuermodul VA als fail operational entsprechend 3a ausgeführt ist.
Das Steuermodul VA betätigt über den
ersten Energiekreis die Einlassventile und ggf das Balanceventil
BV sowie über
einen ersten Ansteuerweg die Auslassventile, während es redundant aus dem
zweiten Energiekreis die Auslassventile an den Vorderradbremsen über den
zweiten Ansteuerweg betätigt.
Der Aktuator 32 der Hinterachse umfasst zusätzlich zu
den Elementen der 1 und 2 weitere
Ein- und Auslassventile EVBVA und AVBVA. Ein zusätzlicher Drucksensor PBVA misst
den Druck in der den Bremsdruck an den Vorderachsbremsen beeinflussenden
Bremsleitung im Hinterachsaktuator. Das Steuermodul HA betätigt neben
den Ein- und Auslassventilen der Hinterradbremsen auch dieses zusätzliche
Einlass- bzw. Auslassventil und empfängt das Signal PBVA des Drucksensors
in der Bremsleitung.
-
Entsprechendes
gilt für
die Ausführung
der 7, wobei hier das Steuermodul VA lediglich mit dem
ersten Energiekreis E1 verbunden ist. Analog zu 3 wird
also hier die redundante Ansteuerung der Auslassventile des Vorderachsaktuators
aus dem zweiten Energiekreis durch das Steuermodul HA bereitgestellt.
-
In
den 8 und 9 sind zwei Ausführungsbeispiele
der Aktuatoren 30 und 32 dargestellt. Der Aufbau
des Aktuators 30 entspricht dabei dem Aufbau des Aktuators 10 mit
Ausnahme der Auslassventile, die den Ventilen des Aktuators 20 entsprechen.
Der Hinterachsaktuator, der ebenfalls dem Aktuator 10 entspricht,
ist um die Ventile AVBVA und EVBVA, sowie den Drucksensor PBVA und
die Medientrennkolben 300 und 302 erweitert. Die
Bremsleitung 304 des Aktuators 32 wird vom Hydraulikspeicher
bzw. der Pumpe auf die Einlassventile der Hinterachsradbremsen sowie
auf das zusätzliche
Einlassventil EVBVA geführt.
Dieses ist stromlos geschlossen und beaufschlagt im geöffneten
Zustand Medientrennkolben 300 und 302 mit dem
Druck in der Bremsleitung 304. Der Druck im Bereich der
die Medientrennkolben mit Druck beaufschlagenden Leitungen wird
vom Drucksensor PBVA gemessen. Die Medientrennkolben übertragen
den Eingangsdruck auf Bremsleitungen 306 bzw. 308,
die zu den Radbremsen des rechten bzw. des linken Vorderrads führen. Entsprechend
zweigt von der Bremsleitung zwischen Medientrennkolben und zusätzlichem
Einlassventil eine Rücklaufleitung
ab, die über
ein zusätzliches
Auslassventil AVBVA, welches in stromlosen Zustand geöffnet ist,
in die Rücklaufleitung
des Hinterachsmodulators und somit in den Vorratsbehälter mündet. Somit
wird bei der Ausführung
der 8 als Rückfallebene
bei Ausfall des Vorderachsbremsaktuators oder seines Energiekreises
E1 eine Betätigung der
Vorderradbremsen über
ein dem Hinterachsaktuator zugeordnetes zusätzliches Einlassventil ermöglicht.
Die Betätigung
erfolgt dabei in Abhängigkeit
des Vorgabesignals unter Berücksichtigung
des Istdrucksignals PBVA unter entsprechender Betätigung von Ein-
und Auslassventil. Die Betätigung
der zusätzlichen
Ventile durch das Steuermodul HA erfolgt bei Vorliegen einer Fehlerinformation
im Steuermodul, welche über
das Kommunikationssystem K vom Steuermodul VA übertragen wurde. Eine Redundanz ist
somit bereitgestellt, wobei radindividuelle Steuerungen der Vorderachsbremsen
infolge des nur einmal vorhandenen Einlassventils ausgeschlossen sind.
Alternativ wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel die aus dem
zweiten Ausführungsbeispiel dargestellten
redundanten Einlassventile dem Hinterachsaktuator zugeordnet, so
dass in diesem Fall eine radindividuelle Steuerung der Vorderradbremsen
ermöglicht
ist.
-
Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Aktuatoren ist in 9 dargestellt. Der Vorderachsaktuator 30 entspricht
dem in 8 dargestellten, während der Hinterachsaktuator 32 nur über einen
Medientrenner 300 und eine hydraulische Verbindungsleitung 301 zur
Bremsleitung einer Vorderradbremse verfügt. Um ein beidseitiges Bremsen
an der Vorderachse auch im Fehlerfall zu gewährleiste, ist ein Balanceventil
BV vorgesehen, welches den Druck in den beiden Vorderradbremsen
ausgleicht. Im Fehlerfall, beispielsweise bei Ausfall der Elektronik,
wird dieses Balanceventil stromlos geschaltet, so dass die Bremsleitungen
der beiden Vorderradbremsen verbunden sind. Über die zusätzliche hydraulische Verbindung 306 ist
es daher möglich,
abhängig
von der Bremspedalbetätigung über den
Hinterachsbremsenaktuator die Vorderradbremsen zu betätigen. Radindividuelle
Eingriffe sind bei dieser Art des Notfahrbetriebs nicht möglich.
-
Eine
weitere Variante der Aktuatoren ist in 10 dargestellt.
Diese Variante ist für
eine diagonale Bremskreisaufteilung geeignet. Der erste Aktuator 40,
dessen Ventile von einem ersten Steuermodul aus dem ersten Energiekreis
betä tigt
werden, steuert dabei eine Vorderradbremse und die diagonal dazu zugeordnete
Hinterradbremse, während
der Aktuator 42, dessen Ventile von einem zweiten Steuermodul aus
dem zweiten Energiekreis E2 betätigt
werden, die entgegengesetzte Diagonale bedient. Der Aktuator 40 umfasst
die Zusatzventile EVBVR und AVBVR sowie den Medientrenner 400,
während
der Aktuator 42 die Zusatzventile EVBVL und AVBVL sowie
den Medientrenner 402 enthält. Ebenfalls vorhanden sind Drucksensoren 404 (Aktuator 40)
bzw. 406 (Aktuator 42), die den Druck in der Bremsleitung
zwischen den Zusatzventilen des jeweiligen Aktuators und dem jeweiligen
Medientrenner erfassen. Dieser Druck wird Bremskreisdruck PBK2 bzw.
PBK1 genannt. Von den Medientrennern 400 bzw. 402 führen Hydraulikleitungen 408 bzw. 410 zu
den jeweiligen Vorderradbremsleitungen des anderen Bremskreises.
Im Fehlerfall, wenn beispielsweise ein Aktuator oder ein elektrischer
Energiekreis ausfällt,
wird die diesem Energiekreis bzw. Aktuator zugeordnete Vorderradbremse nach
Maßgabe
der Ventilbetätigungen
der Zusatzventile des anderen Aktuators in Abhängigkeit vom vorgegebenen Solldruck
und dem von den Sensoren 404 bzw. 406 erfassten
Bremskreisdruck gesteuert. Ein Notlauf mit gegebenenfalls radindividueller
Steuerung der Vorderradbremsen ist daher möglich. Somit wird auch durch
entsprechende Ausgestaltung der Aktuatoren bei einer diagonalen
Bremskreisaufteilung bei einem Einfachfehler im System die Bremsfunktion
an beiden Rädern
der Vorderachse aufrechterhalten. Bei Fehler in einem Bremskreis
wird also mit Hilfe des Hydraulikaktuators des zweiten Bremskreises
beide Räder
der Vorderachse und ein Rad an der Hinterachse gebremst. Bei der
Aufteilung der Aktuatoren nach 10 werden
alle Komponenten des Aktuators 40 vom ersten, alle Komponenten
des Aktuators 42 vom zweiten Energiekreis versorgt.
-
Zur
Einleitung des Notlaufbetriebs und zur entsprechenden Steuerung
der Aktuatoren sind Programme vorgesehen, die in den Steuermodulen,
dort in dem wenigstens einen Rechnerelement der Steuermodule ablaufen.
Die Ermittlung von Fehlergrößen erfolgt
dabei in einem Ausführungsbeispiel
entsprechend den aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen.
-
11 zeigt
ein Flussdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel eines solchen
Programms im Rahmen des Ausführungsbeispieles
ist, welches in den 6 bis 9 dargestellt
ist. Das Flussdiagramm stellt dabei ein Programm dar, welches in
der Rechnereinheit des Steuermoduls HA abläuft. Das dargestellte Programm
wird eingeleitet, wenn über das
Kommunikationssystem K dem Steuermodul HA ein Fehler im Vorderachsbremsaktuator
angegeben wird. Die Ausgabe von Ansteuersignalen durch das Steuermodul
VA wird bei nicht „fail
operational" Ausgestaltung
im Falle von Fehlern im Pumpen- oder Speicherkreis oder Energiekreis
unterbrochen. Die Erkennung von Fehlern im hydraulischen und/oder elektrischen
Kreis wird in bevorzugten Ausführungsbeispielen
nach Methoden ermittelt, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Wird dem Steuermodul HA also ein Fehler im Bereich des Vorderachsbremskreises übermittelt,
so wird im ersten Schritt 500 der Fahrer informiert und/oder
gewarnt, beispielsweise optisch (Warnlampe), akustisch, etc. Danach
wird im Schritt 502 anhand der übermittelten Fehlerinformation
abgefragt, ob ein Fehler im Pumpen- oder Speicherkreis des Vorderachsbremsaktuators
vorliegt. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 504 ein
Ansteuersignal vom Steuermodul HA ausgegeben, durch welches über die
Auslassventile des Vorderachsaktuators Druck an den Vorderachsradbremsen
abgebaut wird. Dies erfolgt im Ausführungsbeispiel der 7 durch
entsprechende Ansteuerung der Auslassventile AVVR und AVVL über den
redundanten Ansteuerpfad. Im Ausführungsbeispiel nach 6 wird
dieser Schritt vom Vorderachssteuermodul VA selbst vorgenommen.
Die Auslassventile des Vorderachsaktuators werden dann geschlossen
gehalten. Danach veranlasst im Schritt 506 das Steuermodul
HA eine modifizierte Ansteuerung der Hydraulikpumpe HP. Da diese
neben dem Hinterachsbremskreis zusätzlich zumindest zum Teil auch
den Vorderachsbremskreis mit Hydraulikflüssigkeit und Bremsdruck zu
versorgen hat, wird z. B. die Drehzahl der Hinterachsmodulhydraulikpumpe
oder der von ihr erzeugte maximale Druck verstärkt. Danach wird im Schritt 508 wie
oben beschrieben die Bremsregelung an der Vorderachse über die
zusätzlichen
Einlass- und Auslassventile EVBVA und AVBVA durchgeführt. Danach
wird das Programm beendet, wobei die Schritte 504 bis 508 wiederholt
werden, solange das Fahrzeug in Betrieb ist.
-
Wurde
im Schritt 502 erkannt, dass kein Fehler im Pumpen- oder Speicherkreis
vorliegt, so wird im Schritt 510 überprüft, ob der Fehler in der Ansteuerung
der Auslassventile oder im elektrischen Energiekreis, insbesondere
ein Ausfall der Energie E1, vorliegt. Ist dies nicht der Fall, wird
kein Notbetrieb eingeleitet (Steuermodul VA steuert weiterhin die Vorderachsbremsen)
und das Programm mit Schritt 502 wiederholt. Hat Schritt 510 ergeben,
dass ein solcher Fehler vorliegt, so werden im Schritt 512 die Auslassventile
an der Vorderachse zum Druckabbau bestromt und danach die Ansteuerung
der Auslassventile abgeschaltet. Im den darauffolgenden Schritten 514 und 516 wird
die Pumpenansteuerung im Hinterachsaktuator und die Radbremsregelung
der Vorderachse über
den Hinterachsaktuator entsprechend den Schritten 506 und 508 modifiziert.
-
12 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für den Notlaufbetrieb
bei einer Ausführung
des Steuersystems nach einem der Ausführungsbeispiele der 3 bis 5.
Das in 12 dargestellte Programm läuft dabei
im Steuermodul VA des Vorderachsbremskreises ab. Auch hier wird
das Programm bei einem Fehler im Vorderachsbremsaktuator eingeleitet,
was an hand entsprechender gesetzter Marken ermittelt wird. Danach
wird im Schritt 600 wie vorstehend erwähnt der Fahrer informiert bzw.
gewarnt. Im darauffolgenden Schritt 602 wird überprüft, ob ein Fehler
im Speicherkreis des Vorderachsbremskreises aufgetreten ist, beispielsweise
eine Leckage, ein Ausfall der Pumpe, etc. Ist dies der Fall, wird
das Trennventil TVPS im Schritt 604 geschlossen und danach
gegebenenfalls im Schritt 606 die Ansteuerung der Hydraulikpumpe
modifiziert, insbesondere wird die Pumpe jedesmal dann aktiviert,
wenn ein Bremsvorgang vorliegt und erst bei dessen Beendigung wieder
abgeschaltet, da die Versorgung mit Druckmittel aus dem Hydraulikspeicher
HS entfällt.
Danach wird das Programm beendet und mit Schritt 604 wiederholt.
-
Hat
Schritt 602 ergeben, dass kein Fehler im Speicherkreis
vorliegt, wird im Schritt 608 überprüft, ob ein Fehler im Pumpenkreis,
beispielsweise ein Ausfall der Pumpe, oder ein Ausfall der Energie
E1 vorliegt. Ist das nicht der Fall, wird das Programm mit Schritt 602 wiederholt
und kein Notlaufbetrieb eingeleitet, sondern das System im Rahmen
des Normalbetriebs weitergeführt.
Ist dies der Fall, wird im Schritt 610 das Trennventil
geschlossen und im Schritt 612 die Bremsdruckversorgung
allein aus dem Hydraulikspeicher vorgenommen. Die Radbremsregelung
erfolgt dann über
die Zusatzventile EV2VR bzw. EV2VL und die redundante Ansteuerung
der Auslassventile AVVR und AVVL mit der Energie des zweiten Energiekreises
E2, sei es aus dem Steuermodul HA oder bei „fail operational" Ausgestaltung durch
das Steuermodul VA. Daraufhin wird im Schritt 614 eine
zusätzliche
Warnung mittels einer Warnlampe und/oder einer Fehlermeldung an
den Fahrer ausgegeben und in einem Ausführungsbeispiel einen Eingriff
in das Motor- und/oder Getriebemanagement vorgenommen in dem Sinne,
dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs begrenzt ist. Danach wird
das Programm beendet und erneut durchlaufen.