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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Feststellbremsaktor für einen Bremssattel eines Fahrzeugs.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 10 2020 005 759 A1 beschrieben, eine Feststellbremsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt. Die Feststellbremsvorrichtung umfasst ein Steuergerät, welches mit einem Radbremsaktuator mindestens einer Radbremse des Fahrzeugs zu dessen Ansteuerung für eine Aktivierung einer Feststellbremsfunktion gekoppelt ist. Die Feststellbremsvorrichtung umfasst zudem ein redundantes weiteres Steuergerät, welches mit einem Radbremsaktuator mindestens einer Radbremse des Fahrzeugs zu dessen Ansteuerung für die Aktivierung der Feststellbremsfunktion gekoppelt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten elektrischen Feststellbremsaktor für einen Bremssattel eines Fahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen elektrischen Feststellbremsaktor für einen Bremssattel eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Bei einem erfindungsgemäßen elektrischen Feststellbremsaktor für einen Bremssattel eines Fahrzeugs ist vorgesehen, dass eine Software und eine zu seiner Ansteuerung erforderliche Hardware einer elektrischen Feststellbremse in den Feststellbremsaktor integriert sind. Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Feststellbremsaktor sind somit insbesondere die Hardware zu seiner Ansteuerung, eine Kommunikation zu beteiligten Systemen und/oder Komponenten und eine Versorgung sowie Auswertung eines Drehzahlfühlers, insbesondere zur Stillstandserkennung, integriert. Der Feststellbremsaktor wird auch als Feststellbremsaktuator, Parkbremsaktor oder Parkbremsaktuator, Feststellbremssteller oder Parkbremssteller bezeichnet. Die elektrische Feststellbremse wird auch als elektrische Parkbremse bezeichnet.
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Der erfindungsgemäße elektrischen Feststellbremsaktor ist vorteilhafterweise in den Bremssattel integriert, so dass ein Bremssattel mit integrierter elektrischer Feststellbremse ausgebildet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist der elektrische Feststellbremsaktor insbesondere autark und Plug-and-Play-fähig.
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Die erfindungsgemäße Lösung macht insbesondere eine im VDA 305-100 Version 3 beschriebene komplexe Integration der Ansteuerung der elektrischen Parkbremse in ein ESP (ESC)-Steuergerät (ECU) für die Kooperation unterschiedlicher Zulieferer (OES) für das ESC (ZSB-ESC) und den Bremssattel (ZSB-Bremse) obsolet. ESP bzw. ESC sind Bezeichnungen für ein Fahrdynamikregelungssystem eines Fahrzeugs (ESP = elektronisches Stabilitätsprogramm) (ESC = Electronic Stability Control).
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Die VDA-Empfehlung 305-100 für die Integration der Ansteuerung der elektrischen Parkbremse in ein ESP (ESC) -Steuergerät (ECU) für die Kooperation unterschiedlicher Zulieferer (OES) für das ESC (ZSB-ESC) und den Bremssattel (ZSB-Bremse) beschreibt und definiert die Integration der Ansteuerung für sattelintegrierte Parkbremssteller in ein ESC-Steuergerät eines anderen Herstellers. Die VDA-Empfehlung beschreibt eine Aufteilung des EPB-Systems auf zwei unabhängige Lieferanten, Lieferanteile der Lieferanten, Verantwortlichkeiten und ein zugehöriges Verfahren, eine funktionale Architektur, eine Schnittstelle mit notwendigen Detailinformationen und eine Absicherung der funktionalen Sicherheit.
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Die VDA-Empfehlung beschreibt eine Aufteilung des EPB-Systems, d. h. des Systems für die elektrische Feststellbremse, auf zwei Anteile von zwei unterschiedlichen Lieferanten. Hierbei gibt es einen EPB-Systemanteil, ZSB-Bremse genannt, welcher die Parkbremssteller, d. h. die Feststellbremsaktoren, den Parkbremssattel und eine Ansteuerlogik (ParkBrakeControl, PBC) umfasst. Der zweite EPB-Systemanteil, der auch als HOST bezeichnet wird, beinhaltet eine EPB-Leistungselektronik, eine notwendige Peripherie und steuert von einem Fahrer des Fahrzeugs erlebbare Funktionen.
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Nachteile dieser Aufteilung gemäß dieser Empfehlung des VDA sind die Komplexität der Integration, die erforderliche Koordination zweier Lieferanten für ein System, ein hohes Gewicht aufgrund der Topologie, damit verbundene unnötig hohe Kosten, ein schwieriges Package von Leitungen, d. h. deren Verlegen, wobei aktuell Leitungen mit einem Querschnitt von 2,5 mm2 verwendet werden, und eine nur sehr aufwendig zu installierende Redundanz, insbesondere für hochautomatisiertes Parken und/oder hochautomatisiertes Fahren.
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Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden.
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Die erfindungsgemäße Lösung reduziert in erheblichem Maß das Gewicht des Systems, insbesondere des EPB-Systems, d.h. des Systems für die elektrische Feststellbremsfunktion. Mehrere Meter Leitungslänge können eingespart werden, da keine Anbindung an das ESP, d. h. an das Fahrdynamikregelungssystem, erfolgen muss. Beispielsweise ist eine Reduzierung der Leitungslänge und/oder des Gewichts von 87% erreichbar.
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Durch die Längenreduzierung der Versorgungsleitung wird zudem ein verringerter Querschnitt von beispielsweise bisher 2,5 mm2 auf 1,5 mm2 und somit um 40% ermöglicht.
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Insgesamt wird somit beispielsweise eine Gewichtsersparnis von ca. 90% bezüglich der Versorgungsleitungen zu den zwei Feststellbremsaktoren der Feststellbremsvorrichtung des Fahrzeugs erreicht.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht dadurch auch eine entsprechende Kostenreduzierung und zudem eine verbesserte Leistungsfähigkeit.
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Die erfindungsgemäße Lösung umgeht insbesondere die komplexe und aufwendige Integration von Hard- und Software in ein Fremdsystem, da die bisher gemäß der VDA-Empfehlung verwendete Aufteilung ersetzt wird durch die erfindungsgemäße Integration von sowohl Software als auch der zur Ansteuerung des Feststellbremsaktors notwendigen Hardware in den Feststellbremsaktor, wie oben beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Lösung vereinfacht zudem das Package, d. h. die gesamte Ausgestaltung der Feststellbremsvorrichtung, macht die ansonsten im ESC (ESP) notwendige zusätzliche Hardware überflüssig, ermöglicht zusätzlich die Ansteuerung der elektrischen Feststellbremse aus weiteren beliebigen anderen Steuergeräten, ohne dass diese hardwareseitig aufgerüstet werden müssen, wodurch entsprechende HW-drive, Brücken und eine Leistungsschaltung entfallen. Die erfindungsgemäße Lösung ist somit optimal skalierbar für aktuelle Anwendungen wie hochautomatisiertes Parken und hochautomatisiertes Fahren, die in Bezug auf die ISO 26262 (FuSi) erhöhte Anforderungen an ein Feststellbremssystem stellen.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine erhöhte Redundanz und somit Verfügbarkeit des Systems, erübrigt die Integration einer PBC-Software in ein ESC-Steuergerät oder weitere Steuergeräte, reduziert die Leitungslänge der Drehzahlfühler erheblich, beispielweise um mehrere Meter, und somit auch entsprechend das Gewicht, und vorhandene, etablierte Sicherheitsmechanismen sind übertragbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Feststellbremsvorrichtung für ein Fahrzeug,
- 2 schematisch eine Ausführungsform einer Aufteilung von Systemkomponenten eines elektrischen Parkbremssystems und eines Fahrdynamikregelungssystems eines Fahrzeugs, und
- 3 schematisch eine weitere Ausführungsform einer Aufteilung von Systemkomponenten eines elektrischen Parkbremssystems und eines Fahrdynamikregelungssystems eines Fahrzeugs.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Feststellbremsvorrichtung 1 für ein Fahrzeug. Sie weist im dargestellten Beispiel zwei Bremssättel BS1, BS2 auf, welche für jeweils eine Radbremse des Fahrzeugs vorgesehen sind, insbesondere für eine rechte und eine linke Radbremse, insbesondere zugeordnet zu Hinterrädern des Fahrzeugs.
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Zur Realisierung einer elektrischen Feststellbremsfunktion ist in den jeweiligen Bremssattel BS1, BS2 ein elektrischer Feststellbremsaktor FA1, FA2 integriert. Dabei ist vorgesehen, dass in den jeweiligen Feststellbremsaktor FA1, FA2 eine Software PBCSW einer elektrischen Feststellbremse und eine zu seiner Ansteuerung erforderliche Hardware EPBHW einer elektrischen Feststellbremse integriert sind. Bei dem jeweiligen elektrischen Feststellbremsaktor FA1, FA2 sind somit insbesondere die Hardware EPBHW zu seiner Ansteuerung, eine Kommunikation zu beteiligten Systemen und/oder Komponenten und eine Versorgung, insbesondere Energieversorgung, sowie Auswertung eines Drehzahlfühlers DF1, DF2, insbesondere zur Stillstandserkennung, integriert.
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Die Feststellbremsvorrichtung 1 umfasst zwei solche Drehzahlfühler DF1, DF2, welche jeweils einem der Räder des Fahrzeugs, welchen die Feststellbremsaktoren FA1, FA2 zugeordnet sind, und somit jeweils einem der Feststellbremsaktoren FA1, FA2 zugeordnet sind. Der jeweilige Feststellbremsaktor FA1, FA2 ist mit dem jeweiligen Drehzahlfühler DF1, DF2 zu dessen Versorgung und Auswertung gekoppelt. Die Feststellbremsvorrichtung 1 umfasst im dargestellten Beispiel des Weiteren zwei weitere Drehzahlfühler DF3, DF4, welche den anderen Rädern des vierrädrigen Fahrzeugs zugeordnet sind. Die Drehzahlfühler DF1 bis DF4 sind zur Erfassung eines Stillstands bzw. von Umdrehungen des Rades, welchem sie zugeordnet sind, vorgesehen.
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Der jeweilige Feststellbremsaktor FA1, FA2 wird auch als Feststellbremsaktuator, Parkbremsaktor oder Parkbremsaktuator, Feststellbremssteller oder Parkbremssteller bezeichnet. Die elektrische Feststellbremse wird auch als elektrische Parkbremse bezeichnet.
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Die Feststellbremsaktoren FA1, FA2 sind zu ihrer elektrischen Energieversorgung mit einem elektrischen Bordnetz 2 des Fahrzeugs gekoppelt, welches insbesondere redundant ausgebildet ist. Des Weiteren ist der jeweilige Feststellbremsaktor FA1, FA2 über einen jeweiligen Bus B1, B2, d. h. einen Datenbus, mit einem jeweiligen Steuergerät SG1, SG2 und zudem mit einer Zentralsteuereinheit 3 gekoppelt. Eines der Steuergeräte SG1, SG2, im dargestellten Beispiel das mit dem ersten Feststellbremsaktor FA1, FA2 verbundene erste Steuergerät SG1, welches beispielsweise als Feststellbremssteuergerät ausgebildet ist, ist zudem mit den beiden weiteren Drehzahlfühlern DF3, DF4 gekoppelt, insbesondere zu deren Auswertung und insbesondere auch zu deren elektrischer Energieversorgung.
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Optional kann zusätzlich eine mit den beiden Feststellbremsaktoren FA1, FA2 gekoppelte Auslese- und/oder Aktivierfunktion 4 zum Auslesen der den beiden Feststellbremsaktoren FA1, FA2 zugeordneten Drehzahlfühler DF1, DF2 und/oder zur Aktivierungsanforderung des jeweiligen Feststellbremsaktors FA1, FA2 vorgesehen sein, wodurch eine Redundanz erreicht wird. Die Kopplung mit den Feststellbremsaktoren FA1, FA2 kann über Kabel oder eine Datenbusverbindung erfolgen.
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Um die beschriebene Ausgestaltung der Feststellbremsaktoren FA1, FA2 mit integrierter Software PBCSW für die elektrische Feststellbremse und integrierter Hardware EPBHW zur Ansteuerung des Feststellbremsaktors FA1, FA2 zu ermöglichen, ist ein Abweichen von der in der VDA-Empfehlung 305-100 Version 3 beschriebenen und in 2 dargestellten komplexen Integration der Ansteuerung der elektrischen Parkbremse in ein ESP (ESC)-Steuergerät (ECU) für die Kooperation unterschiedlicher Zulieferer (OES) für das ESC (ZSB-ESC) und den Bremssattel BS1, BS2 (ZSB-Bremse) erforderlich. ESP bzw. ESC sind Bezeichnungen für ein Fahrdynamikregelungssystem eines Fahrzeugs (ESP = elektronisches Stabilitätsprogramm) (ESC = Electronic Stability Control).
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In 2 dargestellt sind ein EPB-System 5 (EPB = elektrische Parkbremse) für die elektrische Feststellbremse und das ESC-System 6, d. h. das Fahrdynamikregelungssystem, des Fahrzeugs.
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Das EPB-System 5, auch als System Parkbremse oder System Feststellbremse bezeichnet, umfasst die Radbremsen inklusive der Feststellbremsaktoren FA1, FA2, d. h. insbesondere die beiden Bremssättel BS1, BS2, insbesondere links und rechts, insbesondere hinten, sowie die Software PBCSW für die Ansteuerung der Feststellbremsaktoren FA1, FA2, die Hardware EPBHW zur Ansteuerung der Feststellbremsaktoren FA1, FA2, eine so genannte Host-Software HSW für von einem Fahrer des Fahrzeugs erlebbare Funktionen und eine notwendige Peripherie, insbesondere Diagnose, Kommunikation, Fahrzeugsensoren, Betriebssystem usw., sowie eine so genannte Common-Hardware CHW, d. h. eine gemeinsame Hardware beider Systeme 5, 6, welche gemeinsam genutzte Hardwareanteile, beispielsweise Mikroprozessor, elektronische Speicherbausteine usw. beinhaltet.
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Das ESC-System 6 umfasst eine ESC-Hardware ESCHW zur Realisierung eines aktiven hydraulischen Druckaufbaus an einer oder allen Radbremsen des Fahrzeugs, eine ESC-Software ESCSW zur Realisierung der ESC-Funktionen, beispielsweise elektronisches Stabilitätsprogramm, Antiblockiersystem usw., die oben bereits erwähnte Common-Hardware CHW mit den gemeinsam genutzten Hardwareanteilen, und im dargestellten Beispiel auch die Host-Software HSW.
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Die Aufteilung dieser Komponenten beider Systeme 5, 6 auf einen Bremsenhersteller und einen Hersteller für das ESC-System 6 erfolgt gemäß der VDA-Empfehlung derart, dass der Hersteller für das ESC-System 6 die ESC-Hardware ESCHW, die ESC-Software ESCSW, die Host-Software HSW, die Common-Hardware CHW und die Hardware EPBHW zur Ansteuerung des Feststellbremsaktors FA1, FA2 liefert. Dies wird auch als Zusammenbau ESC 7 oder Zusammenbau ESC ECU bezeichnet, wobei die Abkürzung ECU für Steuergerät steht, welches der Hersteller für das ESC-System 6 ebenfalls liefert. Darin muss noch die Software PBCSW für die elektrische Feststellbremse integriert werden, weshalb diese ebenfalls im Zusammenbau ESC 7 enthalten ist. Die anderen Komponenten, d. h. die Bremssättel BS1, BS2, werden vom Bremsenhersteller geliefert, welcher zudem die Software PBCSW für die elektrische Feststellbremse liefert, die in das vom Hersteller für das ESC-System 6 gelieferte Steuergerät integriert werden muss. Dies wird auch als Zusammenbau Bremse 8 bezeichnet, welcher jedoch nur in 3 explizit eingezeichnet ist.
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3 zeigt die von der VDA-Empfehlung abweichende neue Aufteilung, welche die Integration der Software PBCSW und der Hardware EPBHW zur Ansteuerung des Feststellbremsaktors FA1, FA2 in den Feststellbremsaktor FA1, FA2 ermöglicht.
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Hierzu umfasst das EPB-System 5 die Radbremsen inklusive der Feststellbremsaktoren FA1, FA2, d. h. insbesondere die beiden Bremssättel BS1, BS2, insbesondere links und rechts, insbesondere hinten, sowie die Software PBCSW für die Ansteuerung der Feststellbremsaktoren FA1, FA2, die Hardware EPBHW zur Ansteuerung der Feststellbremsaktoren FA1, FA2 und die Host-Software HSW.
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Das ESC-System 6 umfasst die ESC-Hardware ESCHW zur Realisierung des aktiven hydraulischen Druckaufbaus an einer oder allen Radbremsen des Fahrzeugs, die ESC-Software ESCSW zur Realisierung der ESC-Funktionen und im dargestellten Beispiel auch die Host-Software HSW. Die Common-Hardware CHW entfällt.
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Die Aufteilung dieser Komponenten beider Systeme 5, 6 auf den Bremsenhersteller und den Hersteller für das ESC-System 6 erfolgt nun derart, dass der Hersteller für das ESC-System 6 die ESC-Hardware ESCHW, die ESC-Software ESCSW und die Host-Software HSW liefert. Dies ist zusammengefasst im Zusammenbau ESC 7 oder Zusammenbau ESC ECU.
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Die anderen Komponenten, d. h. die Bremssättel BS1, BS2 mit darin integrierten Feststellbremsaktoren FA1, FA2, in denen die Software PBCSW für die elektrische Feststellbremse und die Hardware EPBHW zur Ansteuerung der Feststellbremsaktoren FA1, FA2 integriert ist, liefert der Bremsenhersteller als Zusammenbau Bremse 8.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020005759 A1 [0002]
