DE102012217825A1

DE102012217825A1 - Kombinierte Bremsanlage für Fahrzeuge sowie Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE102012217825A1
Application number: DE102012217825.2A
Authority: DE
Inventors: Johann Jungbecker; Georg Halasy-Wimmer; Peter Schack; Lothar Schiel; Ulrich Neumann; Alfred Eckert; Maxim Arbitmann; Paul Linhoff; Patrick Merzoug
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-03
Also published as: WO2014048600A1

Abstract

Kombinierte Bremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Hinterachse (HA) des Fahrzeugs zugeordneten, durch jeweils einen elektromechanischen Aktuator (62a, 62b) betätigbaren Radbremsen (9a, 9b) sowie mit einer hydraulischen Bremsanlage für die Vorderachse (VA) des Fahrzeugs, welche einen mittels eines Bremspedals (1) betätigbaren, einkreisigen Hauptbremszylinder (2) und an diesen angeschlossene, der Vorderachse zugeordnete, hydraulisch betätigbare Radbremsen (8a, 8b) umfasst, wobei die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse als eine „Brake-by-wire“-Bremsanlage mit einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (5) ausgeführt ist, sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen kombinierten Bremsanlage.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bremsanlage.
Aus der WO 2007/014952 A1 ist eine kombinierte Betriebsbremsanlage für Kraftfahrzeuge mit elektromechanisch betätigbaren Radbremsen an den Rädern der Hinterachse und hydraulisch betätigbare Radbremsen an den Rädern der Vorderachse bekannt. Die hydraulisch betätigbaren Radbremsen werden mit Hilfe eines bremspedalbetätigten Vakuum-Bremskraftverstärkers mit nachgeschaltetem, einkreisigen Hauptbremszylinder mit Druckmittel beaufschlagt. Da der Fahrzeugführer bei der vorbekannten Bremsanlage bei einer Bremsung im Normalbetrieb mit den hydraulisch betätigbaren Radbremsen in Verbindung steht, ist diese Bremsanlage für ein Fahrzeug mit elektrischem Fahrzeugantrieb, bei welchem die Räder an der Vorderachse auch mittels generatorischem Schleppmoment des Fahrzeugantriebs gebremst werden sollen (sogenanntes rekuperatives oder regeneratives Bremsen), wenig geeignet, da z.B. beim Überblenden oder Variieren des Anteils von generatorischem Schleppmoment und Reibungsbremsmoment der hydraulisch betätigbaren Radbremsen eine Rückwirkung auf das Bremspedal erfolgt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage und ein Verfahren zu deren Betrieb bereitzustellen, welche/welches für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere für ein FEV-Fahrzeug (FEV: fully electric vehicle, vollelektrisches Fahrzeug), und insbesondere die Energierückgewinnung in einem solchen Fahrzeug, besonders gut geeignet ist. Auch soll die Bremsanlage bzw. das Verfahren geeignet sein, eine Irritation des Fahrzeugführers durch Rückwirkungen auf das Bremspedal zu verhindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10 gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei einer kombinierte Bremsanlage mit elektromechanisch betätigbaren Radbremsen an der Hinterachse und hydraulisch betätigbare Radbremsen an der Vorderachse die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse als eine „Brake-by-wire“-Bremsanlage auszuführen. Dadurch, dass der Fahrzeugführer in der Normalbetriebsart, d.h. der „Brake-by-wire“-Betriebsart, auch von den Vorderradbremsen entkoppelt ist, ist ein rekuperatives Bremsen einfach und ohne zusätzliche Maßnahmen, wie z.B. das Ablassen von Druckmittel aus den Vorderradbremsen in einen Niederdruckspeicher, möglich, ohne dass es zu einer Rückwirkung auf den Fahrzeugführer kommt.
Bevorzugt ist die hydraulische Bremsanlage in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart sowohl von einem Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar, wird vorzugsweise in der „Brake-by-wire“-Betriebsart betrieben und kann in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist.
Sowohl die hydraulisch betätigbare Radbremsen als auch die elektromechanisch betätigbaren Radbremsen sind bevorzugt als Betriebsbremse ausgelegt.
Die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse umfasst bevorzugt neben der elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, welche in der „Brake-by-wire“-Betriebsart die hydraulisch betätigbaren Radbremsen betätigt, ein zwischen dem Hauptbremszylinder und den hydraulisch betätigbaren Radbremsen angeordnetes Trennventil zum Trennen des Hauptbremszylinders von den Radbremsen in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart und eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene oder verbindbare Simulationseinrichtung mit zumindest einem elastischen Element, welche in der „Brake-by-wire“-Betriebsart dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt und zu- und abschaltbar ausgeführt ist. Durch die steuerbare Trennung der Verbindung von Hauptbremszylinder zu Radbremsen sowie von Hauptbremszylinder zu Simulationseinrichtung kann dem Fahrzeugführer in der „Brake-by-wire“-Betriebsart ein Bremspedalgefühl unabhängig von den Bremsdrücken in den Radbremsen bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt ist die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung mittels eines Zuschaltventils mit den hydraulisch betätigbaren Radbremsen verbindbar.
Um eine möglichst schnelle und präzise Druckstellung an den hydraulisch betätigbaren Radbremsen zu erzielen, wird die Druckbereitstellungseinrichtung bevorzugt durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator betätigbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Bremsanlage eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit, mittels welcher die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse angesteuert wird, und zumindest eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit, mittels welcher zumindest ein elektromechanischer Aktuator einer Radbremse der Hinterachse angesteuert wird, wobei die erste und die zweite Steuer- und Regeleinheit räumlich getrennt angeordnet sind und über eine Kommunikationsverbindung mit einander verbunden sind. Hierdurch kann das elektrohydraulische Aggregat der hydraulischen Bremsanlage kleiner ausgeführt sein und die zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit in der Nähe des anzusteuernden Aktuators angeordnet sein. Durch die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit werden besonders bevorzugt die Druckbereitstellungseinrichtung, das Trennventil und das Zuschaltventil angesteuert.
Bevorzugt umfasst die Bremsanlage je elektromechanisch betätigbarer Radbremse eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit, die in der Nähe der Radbremse angeordnet ist.
Zur Einstellung der Bremskräfte an den Radbremsen gemäß dem Fahrerbremswunsch umfasst die Bremsanlage eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer eine Betätigung des Bremspedals repräsentierenden Größe, wobei die Erfassungseinrichtung über die erste Steuer- und Regeleinheit und über die zweite Steuer- und Regeleinheit mit elektrischer Energie versorgbar ist. Auch bei Ausfall einer der Steuer- und Regeleinheiten kann somit der Bremswunsch erfasst werden. Besonders bevorzugt wird ein Betätigungsweg eines Kolbens des Hauptbremszylinders erfasst.
Um die Verfügbarkeit der Bremsanlage zu erhöhen, ist bevorzugt für die hydraulische Bremsanlage, vorteilhafterweise zumindest für deren erste Steuer- und Regeleinheit, und für jeden elektromechanischen Aktuator der Radbremsen der Hinterachse eine eigene elektrische Energieversorgungsquelle vorgesehen.
Bevorzugt weist die Simulationseinrichtung eine hydraulische Simulatorkammer auf, welche über eine hydraulische Verbindung mit dem Druckraum des Hauptbremszylinders hydraulisch mittels eines Simulatorfreigabeventils trennbar verbunden ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Fahrzeug mit mindestens einem elektrischen Fahrzeugantrieb ausgestattet, wobei die Räder an mindestens einer Achse mittels generatorischem Schleppmoment des Fahrzeugantriebs und Reibbremsmoment der entsprechenden Radbremsen abbremsbar sind. Besonders bevorzugt sind die Räder der Vorderachse mit den hydraulisch betätigbaren Radbremsen zusätzlich rekuperativ abbremsbar.
Bevorzugt umfasst mindestens eine elektromechanisch betätigbare Radbremse eine Feststellbremsvorrichtung, welche mittels eines Parkbrems-Bedienelementes ansteuerbar ist. Besonders bevorzugt umfassen alle elektromechanisch betätigbaren Radbremsen eine solche Feststellbremsvorrichtung. Das Parkbrems-Bedienelement ist bevorzugt an die erste Steuer- und Regeleinheit angeschlossen.
Die erfindungsgemäße Bremsanlage bietet den Vorteil, dass sie sowohl bei Fahrzeugen mit elektrischem Vorderachsantrieb (Rekuperation an der Vorderachse) als auch bei Fahrzeugen mit elektrischem Hinterachsantrieb (Rekuperation an der Hinterachse) ohne Änderung des Aufbaus verwendet werden kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Bremsanlage. Hierbei werden in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart die elektromechanischen Aktuatoren sowie die Druckbereitstellungseinrichtung nach Maßgabe der von einem Fahrzeugführer an dem Bremspedal eingesteuerten Bremsanforderung betätigt. Besonders bevorzugt werden die Aktuatoren sowie die Druckbereitstellungseinrichtung nach Maßgabe von Ausgangssignalen einer Erfassungseinrichtung, welche eine eine Betätigung des Bremspedals repräsentierende Größe erfasst, betätigt.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Bremsanlage, wobei in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart ein Fahrzeugführer mittels eines zwischen Hauptbremszylinder und hydraulisch betätigbaren Radbremsen angeordneten Trennventils von den Radbremsen getrennt wird, der Hauptbremszylinder mit einer Simulationseinrichtung mit zumindest einem elastischen Element verbunden wird, so dass dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt wird, und die hydraulisch betätigbaren Radbremsen mit einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch verbunden werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer erfindungsgemäßen kombinierten Bremsanlage in einem vollelektrischen Fahrzeug mit einem elektrischen Fahrzeugantrieb.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
Es zeigen schematisch
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage, und
2 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Bremsanlage.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst einerseits hydraulisch betätigbare Radbremsen 8a, 8b und andererseits elektromechanisch betätigbare Radbremsen 9a, 9b. Die hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b sind an der Vorderachse VA des Fahrzeugs angeordnet (FR: rechtes Vorderrad, FL: linkes Vorderrad), an der Hinterachse HA des Fahrzeugs sind elektromechanisch betätigbare Radbremsen 9a, 9b (RR: rechtes Hinterrad, RL: linkes Hinterrad) angeordnet, die nach Maßgabe des durch einen Fahrzeugführer an einem Bremspedal 1 eingesteuerten Bremswunsches und/oder nach Maßgabe des in den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b eingesteuerten hydraulischen Drucks betätigbar sind. Sowohl die hydraulisch als auch die elektromechanisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b, 9a, 9b sind als Betriebsbremsen des Fahrzeugs ausgelegt.
Die hydraulische Betriebsbremsanlage für die Vorderachse VA ist als eine „Brake-by-wire“-Bremsanlage ausgeführt. Sie ist in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar, wird vorzugsweise in der „Brake-by-wire“-Betriebsart betrieben und kann in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist. Die „Brake-by-wire“-Betriebsart stellt also die Normalbremsfunktion der Bremsanlage dar, in welcher der Fahrzeugführer von den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b entkoppelt ist und die hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b von einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 betätigt werden. Nur in bestimmten Situationen, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der Druckbereitstellungseinrichtung 5, wird der hydraulische Teil der Bremsanlage in einer Rückfallbetriebsart betrieben, in welcher der Fahrzeugführer mit den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b verbunden ist und so direkt Druck in den Radbremsen 8a, 8b aufbauen kann.
Der hydraulische Teil der Bremsanlage umfasst beispielsgemäß im Wesentlichen eine mittels des Bremspedals 1 betätigbare hydraulische Betätigungseinheit 2, einen mit der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zusammen wirkenden Wegsimulator (bzw. Simulationseinrichtung) 3, einen der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, Radbremsdruckmodulationsventile 6a, 6b, 7a, 7b und eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit 12.
Beispielsgemäß umfasst die Bremsanlage je hydraulisch betätigbarer Radbremse 8a, 8b ein Einlassventil 6a, 6b und ein Auslassventil 7a, 7b, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 8a, 8b angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a, 6b werden mittels einer Bremskreisversorgungsleitung 13 mit Drücken versorgt, die in der „Brake-by-Wire“-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer an einen Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 angeschlossenen Systemdruckleitung 38 vorliegt. Den Einlassventilen 6a, 6b ist jeweils ein zu der Bremskreisversorgungsleitung 13 hin öffnendes, nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil parallel geschaltet. In der Rückfallbetriebsart wird die Bremskreisversorgungsleitung 13 über eine hydraulische Leitung 22 mit dem Druck des Druckraums 17 der Betätigungseinheit 2 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a, 7b sind über eine Rücklaufleitung 14 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Zum Erfassen des in der Systemdruckleitung 38 herrschenden Druckes ist ein vorzugsweise redundant ausgeführter Drucksensor 19 vorgesehen.
Die hydraulische Betätigungseinheit 2 weist in einem Gehäuse 16 einen Kolben 15 auf, der eine hydraulische Kammer bzw. einen Druckraum 17 begrenzt, und stellt einen einkreisigen Hauptbremszylinder dar. Der Druckraum 17 steht einerseits über in dem Kolben 15 ausgebildete radiale Bohrungen sowie eine entsprechende Druckausgleichsleitung 41 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung des Kolbens 17 im Gehäuse 16 absperrbar sind, und andererseits mittels der hydraulischen Leitungen 22 mit der bereits genannten Bremskreisversorgungsleitung 13 in Verbindung, über die die Einlassventile 6a, 6b an die Betätigungseinheit 2 angeschlossen sind. Dabei ist in der Druckausgleichsleitung 41 eine Parallelschaltung eines stromlos offenen (SO-)Diagnoseventils 28 mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil 27 enthalten. Der Druckraum 17 nimmt eine nicht näher bezeichnete Rückstellfeder auf, die den Kolben 15 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positioniert. Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des (Hauptbremszylinder-)Kolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch des Fahrzeugführers.
In dem an den Druckraum 17 angeschlossenen Leitungsabschnitt 22 ist ein Trennventil 23 angeordnet, welches als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Durch das Trennventil 23 kann die hydraulische Verbindung zwischen dem Druckraum 17 und der Bremskreisversorgungsleitung 13 abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 22 angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den im Druckraum 17 durch ein Verschieben des Kolbens 15 aufgebauten Druck. Auch dieser Druck repräsentiert ein Maß für den Bremswunsch des Fahrzeugführers.
Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator (Linearaktuator) ausgebildet, dessen Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes 39 betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor 45 zum Sensieren der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. Der Kolben 36 begrenzt den Druckraum 37.
Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das im Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Systemdruckleitung 38 eingespeist und mit dem Systemdrucksensor 19 erfasst. In der „Brake-by-Wire“-Betriebsart wird die Systemdruckleitung 38 über das Zuschaltventil 26 mit der Bremskreisversorgungsleitung 13 verbunden. Auf diesem Weg erfolgt bei einer Normalbremsung ein Radbremsdruckauf- und -abbau für die Radbremsen 8a, 8b. Beim Druckabbau strömt dabei das vorher aus dem Druckraum 37 des Aktuators 5 in die Radbremsen 8a, 8b verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 des Aktuators 5 zurück. Dagegen strömt bei einer Bremsung mit radindividuell unterschiedlich, mit Hilfe der Modulationsventile 6a, 6b, 7a, 7b geregelten Radbremsdrücken der über die Auslassventile 7a, 7b abgelassene Druckmittelanteil in den Druckmittelvorratsbehälter 4. Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenem Zuschaltventil 26 möglich, indem Druckmittel aus dem Behälter 4 über die Leitung 42 mit einem als in Strömungsrichtung zum Aktuator öffnendes Rückschlagventil ausgebildeten Nachsaugventil 40 in den Akuatordruckraum 37 strömen kann.
Simulationseinrichtung 3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 angekoppelt. Simulationseinrichtung 3 besteht im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 29, einer Simulatorrückkammer 30 sowie einem die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31. Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in Simulatorrückkammer 30 angeordnetes elastisches Element 33 (z.B. Simulatorfeder) am Gehäuse 16 ab. Die Simulatorkammer 29 ist beispielsgemäß mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils 32 mit dem Druckraum 17 des Hauptbremszylinders 2 verbindbar. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 32 angeordnetes Rückschlagventil 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorfreigabeventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 29 zum Hauptbremszylinder-Druckraum 17.
Die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 dient zumindest der Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des hydraulischen Teils der Bremsanlage, insbesondere der Ventile 6a–6b, 7a–7b, 23, 26, 28, 32 und des Elektromotors 35 der Druckbereitstellungseinrichtung 5. Die Signale der Sensoren 19, 20, 25 und 44 werden ebenso zumindest in der elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 verarbeitet.
Wie bereits erwähnt, sind der Hinterachse HA die Radbremsen 9a, 9b zugeordnet, deren Betätigung nach Maßgabe des in den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b der Vorderachse VA eingesteuerten hydraulischen Druckes durch elektromechanische Aktuatoren erfolgt. Der erwähnte hydraulische Druck kann, je nach Betriebsart, mit Hilfe der Drucksensoren 19, 20 ermittelt werden. Auf Grundlage dieses Druckwertes werden die elektromechanisch betätigbaren Radbremsen 9a, 9b angesteuert, d.h. unter Berücksichtigung einer Bremskraftverteilungsfunktion zwischen Vorder- und Hinterachse wird eine Zuspannkraft der Radbremsen 9a, 9b eingestellt. Außerdem können die elektromechanisch betätigbaren Bremsen 9a, 9b nach Maßgabe des Fahrerbremswunsches, beispielsgemäß dargestellt durch den mittels Wegsensor 25 erfassten Kolbenweg, angesteuert werden. Die Ansteuerung der Radbremsen 9a, 9b wird beispielsgemäß dezentral durch je eine an der Radbremse 9a, 9b angeordnete, z.B. in/an den Aktuator integrierte, elektronische Steuer- und Regeleinheit 10a, 10b vorgenommen. Es ist jedoch auch möglich, dass eine zentrale, der Hinterachse zugeordnete elektronische Steuer- und Regeleinheit (Steuer- und Regeleinheit 70 in 2) für beide elektromechanischen Aktuatoren der Radbremsen 9a, 9b vorhanden ist. Die Steuer- und Regeleinheiten 10a, 10b bzw. die Steuer- und Regeleinheit 70 der elektromechanisch betätigbaren Radbremsen 9a, 9b stehen/steht mit der ersten Steuer- und Regeleinheit 12 in Kommunikationsverbindung.
Die beispielsgemäße Bremsanlage ist mit einer Feststellbremsfunktionalität ausgestattet. Zu diesem Zweck weisen die elektromechanisch betätigbaren Radbremsen 9a, 9b nicht gezeigte Feststellbremsvorrichtungen auf, mit denen die Radbremsen 9a, 9b im zugespannten Zustand verriegelbar sind. Die Feststellbremsvorrichtungen sind z.B. mit Hilfe eines Bedienelementes, welches z.B. mit der ersten Steuer- und Regeleinheit 12 verbunden ist, durch den Fahrzeugführer ansteuerbar.
Die (gesamte) Bremsanlage 51 ist über die Druckstange 24 mit dem Bremspedal 1 und letztendlich mit dem Fahrzeugführer verbunden.
In 2 ist stark schematisch ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Bremsanlage dargestellt. In der „Brake-by-wire“-Betriebsart wird ein vom Fahrzeugführer über das Bremspedal 1 eingebrachter Fahrerbremswunsch 50 von der zentralen, ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit 12 mittels des, vorzugsweise integrierten, redundanten Pedalwegsensors 25 erkannt (Weg s) und daraus, z.B. mittels einer vorgegebenen Druck-Weg-Kennlinie (Druckverstärkungskennlinie) 52, ein Solldruck-Wert P_Soll für die Druckbereitstellungeinrichtung 5 der hydraulischen Radbremsen der Vorderachse VA bestimmt. Die in der Steuer- und Regeleinheit 12 abgelegte Druckverstärkungskennlinie 52 für die Vorderachse VA entspricht vorteilhafterweise der idealen Bremskraftverteilung zur Hinterachse HA. Der Istdruck P_Ist der Druckbereitstellungeinrichtung 5 wird über den Drucksensor 19 sensiert. Mittels eines Motorsteuergerätes 53 wird der Istdruck P_Ist entsprechend des Solldrucks P_Soll eingeregelt. Block 54 stellt schematisch die Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Ventile 6a, 6b, 7a, 7b, 23, 26 und 32 zur Beaufschlagung der Radbremsen 8a, 8b für das rechte Vorderrad (FR) und linke Vorderrad (FL) mit Druckmittel dar. In der „Brake-by-wire“-Betriebsart ist der Hauptbremszylinder 2 über das geöffnete Simulatorfreigabeventil 32 mit der Simulationseinrichtung 3 hydraulisch verbunden. Zeitgleich ist der Fahrerführer durch das nun geschlossene Trennventil 23 von den Vorderachse-Radbremsen hydraulisch entkoppelt und der Druck wird über das geöffnete Zuschaltventil 26 von der Druckbereitstellungseinrichtung zur Verfügung gestellt. Eine radindividuelle Bremsdruckregelung ist z.B. über die Einlass- und Auslassventile 6a, 6b, 7a, 7b möglich. Die Räder FR, FL der Vorderachse VA verfügt über nicht dargestellte Raddrehzahlsensoren, welche im Bedarfsfall eine durch die Steuer- und Regeleinheit 12 durchgeführte Schlupfregelung (z.B. Antiblockierregelung) auslösen.
Die erste Steuer- und Regeleinheit 12 verfügt vorteilhafterweise über eine eigene elektrische Energieversorgungsquelle (Spannungsversorgung, Batterie) 55.
Optional verfügt die Steuer- und Regeleinheit 12 über eine Schnittstelle 56 zu einer Umfeldsensorik, um aktive Sicherheitsfunktionen ausführen zu können.
Das Fahrzeug ist vorteilhafterweise mit einem elektrischen Fahrzeugantrieb 80 (Elektromotor) ausgestattet, wobei die Räder an mindestens einer Achse mittels generatorischem Schleppmoment des Fahrzeugantriebs und Reibbremsmoment der entsprechenden Radbremsen abbremsbar sind. Die Steuer- und Regeleinheit 12 umfasst dann eine weitere Schnittstelle 57 zu einem Motormanagement des Fahrzeugantriebs 80, um den Rekuperationsbetrieb der Bremsanlage mit geeigneter Verteilung des Bremsmomentes auf Schleppmoment und Reibbremsmoment durchführen zu können. Da bei einer Bremsung bei den meisten Fahrzeugen an den Vorderrädern die größere Bremskraft benötigt wird und da die Vorderrad-Radbremsen 8a, 8b der hydraulischen „Brake-by-wire“-Bremsanlage im „Brake-by-wire“-Betrieb von dem Hauptbremszylinder 2 und damit einer Rückwirkung auf den Fahrer entkoppelt sind, werden vorteilhafterweise die Räder an der Vorderachse VA rekuperativ gebremst. So ist eine Änderung des Verhältnisses/Anteils von rekuperativem und Reibungsbremsmoment an den Vorderrädern ohne eine Rückwirkung auf den Fahrzeugführer bzw. das Bremspedal 1 einfach möglich.
Den elektromechanischen Aktuatoren 62a, 62b für die Radbremsen 9a, 9b der Hinterachse HA ist, wie bereits oben erwähnt, eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit 70 zugeordnet, welche über eine elektrische Schnittstelle 58 mit der ersten Steuer- und Regeleinheit 12 kommunizieren kann. Die elektromechanischen Aktuatoren 62a, 62b sowie ggf. lokal angeordnete Motorsteuergeräte 61a, 61b verfügen bevorzugt jeweils über eine eigene elektrische Energieversorgungsquelle (Batterie) 59, 60. Die zweite Steuer- und Regeleinheit 70 kann von einer oder von beiden Energieversorgungen 59, 60 versorgt werden.
Vorzugsweise wird der Wegsensor 25 parallel zu seiner Energieversorgung über die Steuer- und Regeleinheit 12 über die Steuer- und Regeleinheit 70 mit elektrischer Energie versorgt, damit bei einem Funktionsausfall der Steuer- und Regeleinheit 12 der Wegsensor 25 weiterhin zur Messung der Bremspedalbetätigung verfügbar ist, so dass anhand des Wegsignals s des Wegsensors 25 eine Betätigung der elektromechanischen Radbremsen 9a, 9b möglich ist. Die Radbremsen 8a, 8b der Vorderachse VA werden in diesem Fehlerfall (Steuer- und Regeleinheit 12 passiv) nur durch den vom Fahrzeugführer aufgebrachten Druck gebremst. In dieser unverstärkten hydraulischen Rückfallbetriebsart ist der Fahrzeugführer über das offene Trennventil 23 mit den Vorderachse-Radbremsen 8a, 8b (Bremskreisversorgungsleitung 13) hydraulisch wirkverbunden. Die Simulationseinrichtung 3 bzw. die Druckbereitstellungseinrichtung 5 sind mittels des stromlos geschlossenen Simulatorfreigabeventils 32 bzw. des stromlos geschlossenen Zuschaltventils 26 hydraulisch von der Bremskreisversorgungsleitung 13 getrennt.
In der Steuer- und Regeleinheit 70 ist eine auf die Hinterachse HA entsprechend der idealen Bremskraftverteilung angepasste Bremskraftverstärkungskennlinie 63 vorgegebenen, welche den Zusammenhang zwischen Bremspedalbetätigung (Weg s) und der von dem elektromechanischen Aktuator 62a bzw. 62b zu erzeugenden Zuspannkraft F_Soll beschreibt. Die Istzuspannkraft F_Ist ^RR, F_Ist ^RL jedes Aktuators 62a bzw. 62b wird beispielsweise über einen Kraftsensor 64a, 64b sensiert und über die beiden Motorsteuergeräte 61a, 61b entsprechend der radindividuellen Sollwertvorgabe F_Soll ^RR, F_Soll ^RL eingeregelt. Vorteilhafterweise wird die Kennlinie 63 an den Verzögerungs- und Rekuperationszustand des Fahrzeuges angepasst.
Die Räder der Hinterachse HA verfügen ebenfalls über hier nicht dargestellte Raddrehzahlsensoren, welche im Bedarfsfall den Schlupfregler der Steuer- und Regeleinheit 70 aktivieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2007/014952 A1 [0002]

Claims

Kombinierte Bremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Hinterachse (HA) des Fahrzeugs zugeordneten, durch jeweils einen elektromechanischen Aktuator (62a, 62b) betätigbaren Radbremsen (9a, 9b) sowie mit einer hydraulischen Bremsanlage für die Vorderachse (VA) des Fahrzeugs, welche einen mittels eines Bremspedals (1) betätigbaren, einkreisigen Hauptbremszylinder (2) und an diesen angeschlossene, der Vorderachse zugeordnete, hydraulisch betätigbare Radbremsen (8a, 8b) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse als eine „Brake-by-wire“-Bremsanlage mit einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (5) ausgeführt ist.
Kombinierte Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse ein zwischen dem Hauptbremszylinder (2) und den hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) angeordnetes Trennventil zum Trennen des Hauptbremszylinders (2) von den Radbremsen (8a, 8b) in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart, eine mit dem Hauptbremszylinder (2) hydraulisch verbundene oder verbindbare Simulationseinrichtung (3) mit zumindest einem elastischen Element (33), welche in der „Brake-by-wire“-Betriebsart dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt und zu- und abschaltbar ausgeführt ist, und die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (5), welche in der „Brake-by-wire“-Betriebsart die hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) betätigt, insbesondere mittels eines Zuschaltventils (26) mit den hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) verbunden wird, umfasst.
Kombinierte Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbereitstellungseinrichtung (5) durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum (37) gebildet wird, deren Kolben (36) durch einen elektromechanischen Aktuator (35, 39) betätigbar ist.
Kombinierte Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit (12), mittels welcher die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse, insbesondere die Druckbereitstellungseinrichtung (5), das Trennventil (23) und das Zuschaltventil (26), angesteuert wird, und zumindest eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit (10a, 10b; 70), mittels welcher zumindest ein elektromechanischer Aktuator (62a, 62b) einer Radbremse (9a, 9b) der Hinterachse angesteuert wird, umfasst, wobei die erste und die zweite Steuer- und Regeleinheit räumlich getrennt angeordnet sind und über eine Kommunikationsverbindung (58) mit einander verbunden sind.
Kombinierte Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinrichtung (25) zur Erfassung einer eine Betätigung des Bremspedals (1) repräsentierenden Größe, insbesondere zur Erfassung eines Betätigungswegs eines Kolbens (15) des Hauptbremszylinders (2), vorgesehen ist, wobei die Erfassungseinrichtung (25) über die erste Steuer- und Regeleinheit (12) und über die zweite Steuer- und Regeleinheit (10a, 10b; 70) mit elektrischer Energie versorgbar ist.
Kombinierte Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die hydraulische Bremsanlage, insbesondere für die erste Steuer- und Regeleinheit (12), und für jeden elektromechanischen Aktuator (62a, 62b) der Radbremsen (9a, 9b) der Hinterachse eine eigene elektrische Energieversorgungsquelle (55, 59, 60) vorgesehen ist.
Kombinierte Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationseinrichtung (3) eine hydraulische Simulatorkammer (29) aufweist, welche über eine hydraulische Verbindung mit dem Druckraum (17) des Hauptbremszylinders (2) hydraulisch mittels eines Simulatorfreigabeventils (32) trennbar verbunden ist.
Kombinierte Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit mindestens einem elektrischen Fahrzeugantrieb (80) ausgestattet ist, wobei die Räder an mindestens einer Achse, insbesondere der Vorderachse (VA), mittels generatorischem Schleppmoment des Fahrzeugantriebs (80) und Reibbremsmoment der entsprechenden, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Radbremsen (8a, 8b, 9a, 9b) abbremsbar sind.
Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart die elektromechanischen Aktuatoren (62a, 62b) sowie die Druckbereitstellungseinrichtung (5) nach Maßgabe der von einem Fahrzeugführer an dem Bremspedal (1) eingesteuerten Bremsanforderung, insbesondere nach Maßgabe von Ausgangssignalen einer Erfassungseinrichtung (25), welche eine eine Betätigung des Bremspedals (1) repräsentierende Größe erfasst, betätigt werden.
Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart ein Fahrzeugführer mittels eines zwischen Hauptbremszylinder (2) und hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) angeordneten Trennventils (23) von den Radbremsen getrennt wird, der Hauptbremszylinder (2) mit einer Simulationseinrichtung (3) mit zumindest einem elastischen Element (33) verbunden wird, so dass dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt wird, und die hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) mit einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (5) hydraulisch verbunden werden.
Verwendung einer kombinierten Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem vollelektrischen Fahrzeug mit einem elektrischen Fahrzeugantrieb (80).