DE19832167A1 - Elektromechanisches Bremssystem - Google Patents
Elektromechanisches BremssystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bremssystem
und ein Verfahren zur Steuerung eines elektromechanischen
Bremssystems, die durch den Einsatz eines redundanten
Bussystems und durch redundante bzw. fehlererkennende Module
die Systemsicherheit bei einer gleichzeitigen
kostengünstigen Realisierung erhöhen.
In der derzeitigen Bremsentechnik gehen neuere Entwicklungen
dahin, daß elektrische Bremssysteme untersucht werden. Die
Hydraulikzylinder, die heute die Bremsbeläge gegen die
Bremsscheibe pressen, werden an jeder Scheibe durch einen
leistungsfähigen Elektromotor ersetzt. Die elektrische
Bremse benötigt keine mechanischen oder hydraulischen Teile,
wie Vakuumbremskraftverstärker oder Tandemhauptzylinder.
Weiterhin kann die elektrische Bremse heutige und auch
zukünftige Funktionen einer Bremse übernehmen, wie
Antiblockiersystem (ABS), Traktionskontrolle oder
Antriebsschlupfregelung (ASR), Electronic Stability Program
(ESP) sowie den automatischen Bremseneingriff, wie er
beispielsweise bei Abstandsregelsystemen vorgesehen sein
kann.
Ein Beispiel für ein derartiges System ist in der WO 95/
13946 gezeigt. Dieses sogenannte elektronische Bremssystem
weist ein Zentralmodul und den Bremskreisen oder Radgruppen
zugeordnete Bremsmodule auf. Das Zentralmodul kann hierbei
ABS-, ASR-Berechnungen durchführen, kann die
Bremskraftverteilung einstellen und radspezifische
Bremsdrucksollwerte ermitteln.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektromechanisches
Bremssystem und ein Verfahren zum Steuern eines
elektromechanischen Bremssystems, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, zu realisieren, die sicher und dabei
kostengünstig aufgebaut sind sowie einen geringen
Installationsaufwand benötigen.
Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche
zeigen vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterentwicklungen der Erfindung auf.
Erfindungsgemäß kann ein elektromechanisches Bremssystem,
insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorgesehen sein, welches
ein Pedalmodul zum redundanten Erfassen einer
Fahrerbetätigung eines Bremspedals mittels einer geeigneten
Sensorik aufweisen kann. Das Bremssystem kann weiterhin eine
Einrichtung zum Ermitteln eines Bremssollwerts basierend auf
dem Fahrerwunsch aufweisen und es kann ein Bremsmodul zum
Ansteuern von zumindest einer Radbremse, basierend auf dem
Bremssollwert, vorgesehen sein. Weiterhin kann eine
Datenübertragungseinheit vorgesehen sein, die redundant
ausgeführt ist und eine Datenverbindung zwischen dem
Pedalmodul, der Einrichtung und dem Bremsmodul herstellt,
wobei die Einrichtung eine Fehlererkennungsschaltung
aufweisen kann, die einen Fehler bei der Ermittlung des
Bremssollwerts erkennen kann.
Das Bremsmodul kann als Kreismodul ausgebildet sein, wobei
jeweils eine Leistungselektronik zur Ansteuerung von zwei
Aktoren in dem Kreismodul enthalten sein kann. In jedem
Kreismodul kann aktorspezifische Funktionssoftware (z. B.
eine Spannkraftregelung) für zwei Aktoren implementiert
sein.
Die Module können über einen doppelten Datenbus bzw. die
Datenübertragungseinheit verbunden sein. Die Architektur des
Bremssystems ist im wesentlichen durch die Signal- und Re
dundanzschnittstellen der Module gekennzeichnet, die z. B.
fehlertolerant, fail-silent oder fail-safe ausgebildet sind.
Die Architektur legt damit besonderen Wert auf die
Funktionsaufteilung der Fehlererkennung durch die Module
selbst.
Zur Kosteneinsparung kann weiterhin eine Zentralmodul
funktion in einem Kreismodul bzw. einem Bremsmodul
realisiert werden.
Erfindungsgemäß kann somit ein modularer Aufbau erzielt
werden, wobei Fehler auf der Komponentenebene isoliert
werden, so daß keine Fehlerfortpflanzung erfolgen kann.
Weiterhin kann durch das Vorsehen des Datenbusses, welcher
die einzelnen Module direkt verbindet, die Wegstrecke der
Übertragung von Analogsignalen minimiert werden, so daß der
Aufwand für eine EMV-Störfestigkeit relativ gering gehalten
werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß ein
sicherheitskritisches Zuspannen einer Bremse - mit und ohne
Vorliegen eines Bremswunsches - infolge eines Fehlers in
einem Rechner, einer Leistungselektronik oder einem Aktor
mit Sensoren nicht möglich ist.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild gemäß einer ersten
Ausführungsform;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild gemäß einer
dritten Ausführungsform;
Fig. 4 ein schematische Blockschaltbild gemäß einer vierten
Ausführungsform der Erfindung
und
Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild gemäß einer
fünften Ausführungsform der Erfindung.
Die Fig. 1 zeigt ein Pedalmodul 1 mit einem schematisch
angedeuteten Bremspedal 2. Das Bremspedal 2 bzw. die
Bewegung des Bremspedals 2 kann beispielsweise über eine
Sensorik 3, die drei Sensoren aufweist, erfaßt werden. Es
können zwei Wegsensoren und ein Kraftsensor verwendet
werden. Die Ausgangssignale dieser Sensorik 3 werden dann
Modulen zur Umwandlung von Signalen der Sensorik 3 in
Digitalsignale zugeführt. Diese Module können bspw. zwei
integrierte Analog-/Digital-Wandler 4 sein. Die Analog-
/Digital-Wandler 4 sind mit einem Datenbus 5 gekoppelt.
Es ist auch denkbar, für jeden Sensor einen eigenen Ana
log-/Digital-Wandler 4 vorzusehen und die gewandelten Werte
auf zwei Busankopplungen zu geben (nicht dargestellt). Die
erste Struktur (wie dargestellt) hat Vorteile in der
einfacheren Aufteilung der Spannungsversorgung, wobei die
zweite Struktur Vorteile in der einfacheren Fehlererkennung
bezüglich Sensor- und Wandlerfehlern besitzt.
Im folgenden soll nun beispielhaft eine Funktionsbe
schreibung der Systemarchitektur gemäß der Fig. 1 gegeben
werden.
Der Fahrerbremswunsch kann im Pedalmodul 1 über die
entsprechende Sensorik 3 erfaßt werden. Die Sensorik 3 ist
redundant und dissimilar aufgebaut. Hierbei wird
beispielsweise der Pedalweg und die Fußkraft erfaßt. Die
analogen Signale der Sensorik 3 werden lokal in digitale
Werte gewandelt und ohne weitere Aufbereitung auf den
redundanten Datenbus 5 übertragen. Die übertragenen Daten
können jedoch fehlerbehaftet sein.
Die Datenkonsolidierung, d. h. die Erkennung defekter
Sensoren oder defekter Hardware und eine Bestimmung eines
Bremssollwerts basierend auf den Ausgangssignalen der
Sensorik 3 können nun beispielsweise in dieser Ausführungs
form in einem Zentralmodul 6 erfolgen. Der in dem
Zentralmodul 6 ermittelte Bremssollwert kann dann an
Bremsmodule 7 über den Datenbus 5 übermittelt werden. Der
Bremssollwert bzw. der Bremswunsch wird dann in den
Bremsmodulen 7 in einen Sollwert einer Zuspannkraft, eines
Bremsmoments und/oder in eine äquivalente Größe übertragen.
Das Zentralmodul 6 kann dem Bremssollwert höhere Funktionen,
wie beispielsweise ABS, ASR, usw., überlagern und damit den
Bremssollwert ändern, sofern erforderlich. Weiterhin kann
das Zentralmodul 6 fail-silent ausgebildet sein. In einem
Fehlerfall geht das Zentralmodul in einen sicheren Zustand
über, so daß es andere Komponenten oder das Gesamtsystem
nicht beeinträchtigt. In dieser Ausführungsform schaltet
sich das Zentralmodul bei einem erfaßten Fehler ab.
Ist dies der Fall, so wird eine Notlauffunktion aktiviert,
in der die Generierung des Bremssollwerts in jedem
Bremsmodul 7 ausgeführt wird. Notwendig dafür ist lediglich
die Auswertung eines Sensorsignals der Sensorik 3. Aus
physikalischen Gründen (Auflösung, Rauschen, etc.) ist es
jedoch sinnvoll, mehr als einen Sensor auszuwerten. Eine
Überwachung der redundanten Sensoren erfolgt jedoch in der
Notlauffunktion in den Bremsmodulen 7 nicht.
Falls in einem Bremsmodul 7 höhere Funktionen implementiert
sind (siehe Fig. 2), wird in diesem Bremsmodul 7 der
Bremssollwert aus den Sensorsignalen ermittelt und über den
Datenbus 5 an das andere Bremsmodul 7 übertragen. Fällt ein
Bremsmodul 7 aus, so übernimmt das intakte Bremsmodul 7 die
Berechnung des Bremssollwertes. Das Bremsmodul 7 ohne die
implementierte höhere Funktion führt jedoch keine
Datenkonsolidierung und Fehlererkennung durch.
Die Fig. 2 enthält somit eine kostengünstige Variante des
Bremssystems, bei der die Zentralmodulfunktion in einem
Bremsmodul 7 vorgesehen ist.
In den Fig. 1 und 2 sind vier Aktoren 8 dargestellt,
welche eine Bremskraft auf jeweils ein Rad 9 ausüben können.
Die Aktoren 8 sind beispielsweise Elektromotoren, die
Bremsbeläge gegen eine Bremsscheibe des Rads 9 drücken.
Weiterhin ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt, daß zwei
Stromversorgungen Bat 1, Bat 2 vorgesehen sind, wobei
jeweils eine Stromversorgung für ein Bremsmodul 7 vorgesehen
ist. Somit ist sichergestellt, daß bei Ausfall einer
Stromversorgung noch ein Bremsmodul 7 sicher mit Strom
versorgt werden kann. Dasselbe gilt für die Analog-/Digital-
Wandler 4.
Die Bremsmodule 7 sind fail-safe ausgebildet. Die Leistungs
elektronik, die Aktoren, die Sensoren des Aktors und der
Rechner des Bremsmoduls 7 werden beispielsweise über
Rechenmodelle mit der Realität abgeglichen. Anstatt der
Rechenmodelle (z. B. Differentialgleichung) könnte natürlich
auch eine vorab gespeicherte Tabelle vorgesehen sein, mit
der die Bremsmeßwerte überwacht werden, wobei dann bei einer
Abweichung von der Modellvorstellung bzw. den in der Tabelle
abgespeicherten Werten von den Meßgrößen auf einen Fehler
des Bremsmoduls 7 geschlossen werden kann. Das Bremsmodul 7
geht dann in einen sicheren Zustand über. Die Bremse wird
dann gelöst und geht somit auf bzw. schleift lediglich an
der Bremsscheibe des Rads 9. Die Fail-Safe-Ausbildung des
Bremsmoduls 7 kann somit durch eine Hardwareredundanz und
eine analytische Redundanz (Softwareredundanz) erzielt
werden.
Weiterhin enthalten die Bremsmodule 7 jeweils eine
Einrichtung zur zeitsynchronen Erfassung von Raddrehzahlen.
Die Raddrehzahlen werden in den Datenbus 5 gespeist und zu
dem Bauteil oder Element geführt, das die höheren Funktionen
ausführt. Die Bremsmodule 7 haben eine gemeinsame Zeitbasis.
In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Wie in den Fig. 1 und 2 wird in der Fig. 3
der Fahrerbremswunsch mit einer geeigneten Sensorik 3
erfaßt. Die Sensorik 3 kann hierbei aus redundanten Sensoren
bestehen, die beispielsweise den Pedalweg und die Fußkraft
erfassen. Diese analogen Signale werden wiederum lokal in
digitale Werte gewandelt. Die Datenkonsolidierung, d. h. die
Erkennung defekter Sensoren oder defekter Hardware und die
Bremssollwertermittlung erfolgt nun in Pedalmodulrechnern
10. Das Pedalmodul 1 ist damit fehlertolerant ausgeführt.
Das fehlertolerante System gibt ein konsolidiertes Signal
aus, wobei davon ausgegangen wird, daß das konsolidierte
Signal (d. h. z. B. der Bremssollwert) korrekt ist. Wenn ein
Fehler eines Sensor der Sensorik 3 erkannt wird, so kann
sich das fehlertolerante Pedalmodul 1 rekonfigurieren, wobei
dann die gleiche Funktion wie vorher ohne einen
Funktionsverlust ausgeführt werden kann.
Der konsolidierte Bremssollwert wird dann an das Zentral
modul 6 übertragen, durch höhere Funktionen (ABS, ASR, usw.)
eventuell modifiziert und dann an die Bremsmodule 7
übertragen. Die Bremsmodule 7 verwenden den Bremssollwert
dann zur Ausgabe einer Zuspannkraft, eines Bremsmoments oder
von äquivalenten Größen, wobei dann die Aktoren 8
entsprechend betätigt werden. Fällt das Zentralmodul 6 aus,
so wird auf eine Notlauffunktion geschaltet. Dasselbe gilt,
wenn die Zentralmodulfunktion in einem Bremsmodul 7
realisiert ist.
In der Notlauffunktion wird in dieser Ausführungsform der
Bremssollwert in jedem Bremsmodul 7 direkt in einen
entsprechenden Sollwert der Zuspannkraft, des Bremsmoments,
usw., umgerechnet.
Falls die höheren Funktionen in einem Bremsmodul 7
implementiert sind (Fig. 4), so wird in diesem Bremsmodul 7
der Bremswunsch modifiziert und über den Datenbus 5 an das
andere Bremsmodul 7 als modifizierter Bremssollwert
übertragen. Dieser modifizierte Bremssollwert wird dann
wiederum zum Ermitteln und zur Ausgabe einer entsprechenden
Zuspannkraft, eines Bremsmoments oder einer äquivalenten
Größe herangezogen. Fällt ein Bremsmodul 7 aus, so übernimmt
das intakte Bremsmodul 7 die Bestimmung der Zuspannkraft des
Bremsmoments oder der äquivalenten Größen.
Der Aufbau des Pedalmoduls 1 ist mehrfach redundant ausge
führt. Es können zumindest drei Rechner vorgesehen sein, so
daß die Erzeugung des Bremssollwerts fehlertolerant ist.
Als Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 3 und 4 eine
Rechnerstruktur des Pedalmodulrechners 10 dargestellt, die
zwei redundante Rechner in einer Duo-/Duplexstruktur
aufweist. Bei dieser Variante besteht der Rechner des
Pedalmoduls 1 aus vier Rechnern (R1, R1', R2, R2'), wobei
jeweils zwei zu einer eigensicheren (fail-silent) Struktur
zusammengefaßt sind. Pro Rechnerpaar wird ein konsolidierter
Fahrerbremswunsch ermittelt und auf den Datenbus 5 gegeben.
Tritt ein Rechenfehler auf, so schaltet sich der betroffene
redundante Rechner ab, d. h. es wird entweder ein fehler
freier oder gar kein Bremssollwert ausgegeben. Weiterhin
wäre denkbar einen Dreifachrechner mit nachgeschaltetem
Voter/Monitor einzusetzen. Bei dieser Struktur würde nur ein
konsolidierter Bremssollwert ausgegeben werden.
Im folgenden wird bezüglich der Fig. 1 bis 4 die Funktion
der einzelnen Module und Elemente des Bremssystems näher
erläutert.
Das Zentralmodul 6 bzw. die Steuereinheit enthält die
vorgenannten höheren Funktionen und führt im Ball des nicht
selbstsicheren Pedalmoduls 1 die Ermittlung des Bremssoll
wertes durch. Weiterhin führt das Zentralmodul 6 im Fall des
nicht fehlertoleranten bzw. nicht selbstsicheren Pedalmoduls
1 eine Fehlererkennung des Pedalmoduls 1 durch. Der Zentral
modulrechner 11 ist redundant und schaltet sich im Fehler
fall selbst ab. Das Zentralmodul 6 verhält sich dann
entweder still (fail-silent) oder gibt noch eine Meldung
über seinen Ausfall ab, um das Gesamtsystem in einen
sicheren Zustand zu überführen (fail-safe). Ein fehlerhafter
Wert wird nicht ausgegeben. Sind die Funktionen des
Zentralmoduls 6 in einem Bremsmodul 7 implementiert (Fig.
2 und 4), so gilt das oben Gesagte äquivalent. Bei dieser
Ausführungsform fällt jedoch die Schnittstelle
Zentralmodul/Bremsmodul weg.
Das Bremsmodul 7 besteht aus einem redundanten
Bremsmodulrechner 13 (R1, R1'), der Leistungselektronik für
zwei Aktoren 8 und einer redundant ausgeführten oder
zyklisch testbaren Abschalteinheit 14. Die aktorspezifischen
Sensorsignale (z. B. Strom, Spannung, Position, Temperatur,
usw.) werden dem Bremsmodul 7 bzw. dem Bremsmodulrechner 13
zugeführt.
Die Abschalteinheit 14 ist sicherheitstechnisch getrennt von
der Leistungselektronik, d. h. ein Fehler der Leistungselek
tronik beeinflußt die Funktion der Abschaltung nicht. Durch
die redundante Rechnerstruktur ist sichergestellt, daß bei
einem Abschaltbefehl des Zentralmoduls 6 oder bei einem
Fehler im Bremsmodul 7 der Abschaltbefehl lokal korrekt
ausgeführt wird. Durch diese Struktur kann eine separate
Abschaltleitung vom Zentralmodul 6 eingespart werden.
Die Redundanzschnittstelle ist in diesem Fall fail-safe,
d. h. das Bremsmodul 7 erfüllt seine spezifische Funktion
oder schaltet sich im Fehlerfall selbst ab und meldet die
Fehlfunktion oder ist im Falle eines Rechnerfehlers still.
Durch die Fail-Safe-Struktur ist sichergestellt, daß ein
Fehler erkannt wird und der Aktor 8 abgeschaltet werden
kann.
Somit wird eine analytische Redundanz (Softwareredundanz)
für die Leistungselektronik, den Aktor 8 und die Sensoren
des Aktors 8 erhalten. Damit wird eine Fehlererkennung
ermöglicht, die auf der Basis der aktorspezifischen Sensoren
(Stromsensor, Positionssensor, Spannkraftsensor,
Temperatursensor, usw.) und dem spezifischen mathematischen
Modell des Aktors 8 durchgeführt wird. Ist die (eventuell
aufbereitete) Differenz zwischen dem Modellausgang und den
gemessenen Signalen zu groß, so liegt ein Fehler vor und der
Aktor 8 wird abgeschaltet.
Es ist auch denkbar, daß ein Bremsmodul 7 für jede Radbremse
vorgesehen ist. Ein Kreisausfall bei Ausfall eines
Bremsmoduls ist dadurch ausgeschlossen.
Für alle Module gilt, daß redundante Rechner mit der
Eigenschaften fail-silent oder fail-safe beispielsweise
durch zwei vollständige, parallele Rechner mit gleichem oder
dissimilarem Aufbau aufgebaut werden können. Weiterhin wäre
es möglich, eventuell einen Doppelrechner mit Kernredundanz
zu verwenden. Ähnliche Strukturen wären auch für einen
fehlertoleranten Dreifachrechner möglich. Beim Dreifach
rechner würde jedoch anstelle eines Vergleichers
(Zweirechnerkonzept) ein fehlertoleranter Voter/Monitor
benötigt.
Der Datenbus 5 ist doppelt ausgeführt und mit jedem Modul
verbunden. Aus Kostengründen kann ein reduzierter Doppelbus
5 eingesetzt werden. Der zweite Bus bis zum Zentralmodul 6
und einem Bremsmodul könnte eingespart werden. Die
Sicherheit bezüglich der Bremsfunktion im Fehlerfall bleibt
jedoch erhalten, da die Verbindung von dem Pedalmodul 1 zu
einem Bremsmodul 7 (z. B. für die Vorderachse) doppelt ist.
Es tritt aber gegenüber der vollständigen Doppelbus-Struktur
ein Funktionsverlust z. B. (höhere Funktionen) bei einem
Busfehler im Einfach-Bus auf. Dieser Funktionsverlust ist
jedoch eventuell tolerierbar.
Der Datenbus 7 kann ein CAN (Controller Area Network)-Bus
mit einer ereignisorientierten Datenübertragung sein.
Weiterhin kann ein TTP (Time Triggered Protocol) verwendet
werden, so daß ein zeitsynchrones Rechnernetz möglich wird.
Eine zentrale und synchrone Erfassung der Raddrehzahlen kann
im Zentralmodul 6 erfolgen oder in einem Bremsmodul 7. Bei
einer getrennten Erfassung und Aufbereitung der Raddreh
zahlen und der Busübertragung muß in den Bremsmodulen 7 die
Erfassung zeitsynchron erfolgen. Dies ist beispielsweise bei
der Verwendung eines TTB-Busses einfach zu realisieren. Mit
dem CAN-Bus ist ein größerer Aufwand erforderlich, um die
nötige Synchronität zu erreichen.
Als Energieversorgung sind zumindest zwei unabhängige
Versorgungsquellen notwendig (Bat 1, Bat 2).
Durch das erfindungsgemäße Vorsehen von zwei Aktoren 8 in
einem Bremsmodul 7 ergibt sich im Fehlerfall eine der
hydraulischen Bremse vergleichbare Degradation. Beim Ausfall
eines Bremsmoduls 7 oder einer Energieversorgung fallen zwei
Bremsen 8, 9 aus. Somit kann von einem Kreisausfall
gesprochen werden. Sind die höheren Funktionen in dem
betroffenen Bremsmodul 7 implementiert (vgl. Fig. 2 und
4), so fallen diese mit aus. Dies kann tolerierbar sein, da
bei einem Kreisausfall auch keine höheren Funktionen mehr
benötigt werden. Ansonsten ist bei einem Fehler in einem
Aktor 8 und dem zugehörigen Leistungsteil und den Sensoren
nur eine Radbremse betroffen. Beim Ausfall des Zentralmoduls
6 fallen beispielsweise auch die höheren Funktionen aus
(vgl. Fig. 1 und 3), wobei die volle Randbremsfunktion
erhalten bleibt. Ein Ausfall eines Busses hat keine
Degradation zur Folge (außer bei dem Einsatz des
vorgenannten reduzierten Doppelbusses).
Die erfindungsgemäße Systemarchitektur gewährleistet, daß
keine Fehlerfortpflanzung auftritt. Erfindungsgemäß wird ein
Fehler erkannt, bevor er sich auf andere Funktionen oder
Module auswirken kann. Weiterhin sind die Verkopplungen
reduziert und der Kommunikationsaufwand ist im Fehlerfall
minimal. Für die Fehlerfortpflanzung und den Aufwand zur
Fehlererkennung ist es dabei unerheblich, ob die Funktion
Fahrerwunscherfassung (Bremssollwertermittlung) und
Fehlererkennung der Pedalsensoren im Pedalmodul 1 oder im
Zentralmodul 6 bearbeitet werden.
Die Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsformen ist
jedes Bremsmodul 7 nun mit einem redundanten Rechner 13,
einer Leistungselektronik, einem Aktor 8 und den
aktorspezifischen Sensoren (z. B. Strom, Spannkraft,
Position) und einer redundant ausgeführten oder zyklisch
testbaren Abschalteinheit 14 für die Spannungsversorgung des
Aktors 8 versehen. Insbesondere ist der redundante Rechner
13 nun jeweils für eine Radbremse vorgesehen. Somit ist bei
einem Ausfall des Rechners 13 lediglich eine Radbremse
betroffen, wobei dann die anderen Bremsmodule 7 nach wie vor
fehlerlos funktionieren.
Der Datenbus kann aus Kostengründen reduziert ausgebildet
sein. Der zweite Bus zu den Bremsmodulen 7 der Hinterachse
(HR, HL) und zum Zentralmodul 6 kann eingespart werden. Die
Sicherheit bezüglich der Bremsfunktion im Fehlerfall bleibt
jedoch erhalten, da die Verbindung zwischen dem Pedalmodul 1
zu den vorzugsweise vorderen Bremsmodulen 7 (VR, VL) doppelt
ist. Es tritt aber gegenüber der vollständigen Doppelbus
struktur (vgl. Fig. 1 bis 4) ein Funktionsverlust bei einem
Busfehler im Einfach-Bus auf. Dieser Funktionsverlust ist
jedoch tolerierbar.
Betreffend der Degradation im Fehlerfall ist der
Funktionsverlust gering. Nur bei einem Ausfall einer
Energieversorgung (Rad 1 oder Rad 2) fallen zwei Bremsen
(Kreisausfall) aus, ansonsten ist immer nur eine Radbremse 7
betroffen. Beim Ausfall des Zentralmoduls 6 gehen lediglich
die höheren Funktionen (ABS, ASR, ESP, . . .) verloren, wobei
die volle Grundbremsfunktion erhalten bleibt. Ein Ausfall
eines Busses hat keine Degradation zur Folge. Bei einem
reduzierten Doppelbus (wie in Fig. 5 dargestellt) können bei
einem Busfehler jedoch das Zentralmodul 6 und die
Bremsmodule 7 ausfallen, die den hinteren Bremsen (HR und
HL) zugeordnet sind. Die Architektur ist so konfigurierbar,
daß bei einem Fehler nie die Hinterradbremsen (HR und HL)
allein zur Verfügung stehen. Die Systemarchitektur gewährt
eine hohe Bremsverzögerung in allen Fehlerfällen.
Weiterhin sei angemerkt, daß die oben beschriebenen
erfindungsgemäßen Funktionen und Systeme bzw. Module in
jeder beliebigen Kombination alleine oder in ihrer
Gesamtheit von der Erfindung umfaßt sind.
Claims (17)
1. Elektromechanisches Bremssystem, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, mit
einem Pedalmodul (1) zum redundanten Erfassen einer Fah rerbetätigung eines Bremspedals (2) mittels einer geeigneten Sensorik (3),
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Bremssollwerts basierend auf Ausgangssignalen der Sensorik (3), zumindest einem Bremsmodul (7) zum Ansteuern von zumindest einer Radbremse (8, 9) basierend auf dem Bremssollwert, und
einer Datenübertragungseinheit, die redundant ausgeführt ist und eine Datenverbindung zwischen dem Pedalmodul (1), der Einrichtung und dem Bremsmodul (7) herstellt, wobei
die Einrichtung eine Fehlererkennungsschaltung aufweist, die einen Fehler bei der Ermittlung des Bremssollwerts erkennt.
einem Pedalmodul (1) zum redundanten Erfassen einer Fah rerbetätigung eines Bremspedals (2) mittels einer geeigneten Sensorik (3),
einer Einrichtung zum Ermitteln eines Bremssollwerts basierend auf Ausgangssignalen der Sensorik (3), zumindest einem Bremsmodul (7) zum Ansteuern von zumindest einer Radbremse (8, 9) basierend auf dem Bremssollwert, und
einer Datenübertragungseinheit, die redundant ausgeführt ist und eine Datenverbindung zwischen dem Pedalmodul (1), der Einrichtung und dem Bremsmodul (7) herstellt, wobei
die Einrichtung eine Fehlererkennungsschaltung aufweist, die einen Fehler bei der Ermittlung des Bremssollwerts erkennt.
2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung in einer Steuereinheit für höhere
Funktionen des Bremssystems wie bspw. ABS, ASR,
Fahrdynamik-regelungen, ICC, Bremsassistent, Hillholder
vorgesehen ist.
3. Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinheit als Zentralmodul (6) ausgebildet ist
oder in dem Bremsmodul (7) integriert ist.
4. Bremssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß bei einem Ausfall der Steuereinheit
der Bremssollwert im Notlaufbetrieb über die
Ausgangssignale zumindest eines Sensors der Sensorik (3)
in dem Radmodul (1) ermittelt wird.
5. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zentralmodul (6) oder die in das Bremsmodul (7)
integrierte Steuereinheit eine Datenkonsolidierung zur
Erkennung von Störungen des Pedalmoduls (1) und/oder der
Steuereinheit durchführt.
6. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Pedalmodul (1) zumindest zwei Module (4) aufweist, die
beispielsweise Analogsignale und/oder inkrementelle
Signale der Sensorik (3) in Digitalsignale umwandeln,
die über zumindest zwei sicherheitstechnisch getrennte
Buskopplungen in den Datenbus (5) gespeist werden oder
in dem Pedalmodul (1) digital weiterverarbeitet werden.
7. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung in dem Pedalmodul (1) ausgebildet ist.
8. Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Pedalmodul (1) fehlertolerant ist und eine
Datenkonsolidierung zur Erkennung von Störungen des
Pedalmoduls (1) durchführt.
9. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Datenübertragungseinheit ein zumindest zwischen dem
Pedalmodul (1) und dem Radmodul (7) doppelt ausgeführter
Datenbus (5) ist.
10. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß
das Pedalmodul (1) zumindest einen Pedalwegsensor und
zumindest einen Pedalkraftsensor aufweist.
11. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bremsmodul (7) fail-safe ausgebildet ist.
12. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das
Zentralmodul (6) und/oder die Steuereinheit fail-silent
ausgebildet sind.
13. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bremsmodul (7) eine Fehlererkennung basierend auf
lokalen aktorspezifischen Signalen wie beispielsweise
Aktorstrom, Aktorposition, Spannkraft durchführt und bei
einer Fehlererkennung eine entsprechende Meldung an das
Bremssystem ausgibt, sich abschaltet und/oder eine
Bremssollwertanpassung durchführt.
14. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fehlererkennung modellgestützt erfolgt.
15. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das
Bremsmodul (7) eine von einer Leistungselektronik
unabhängige oder sicherheitstechnisch getrennte
Abschalteinheit (14) aufweist.
16. Bremssystem nach zumindest einem der vorangehenden
Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Bremsmodul (7) eine Einrichtung zur zeitsynchronen
Erfassung einer Raddrehzahl vorgesehen ist und die
Raddrehzahl in den Datenbus (5) gespeist wird.
17. Verfahren zur Steuerung eines elektromechanischen
Bremssystems, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit den
Schritten:
redundantes Erfassen einer Fahrerbetätigung eines Bremspedals (2) mittels einer geeigneten Sensorik (3) in einem Pedalmodul (1),
Ermitteln eines Bremssollwerts basierend auf Ausgangssignalen der Sensorik (3) in einer Einrichtung, Ansteuern von zumindest einer Radbremse (8, 9) basierend auf dem Bremssollwert in einem Bremsmodul (7), und
Herstellen einer redundant ausgeführten Datenverbindung zwischen dem Pedalmodul (1), der Einrichtung und dem Bremsmodul (7), wobei
eine Fehlererkennungsschaltung einen Fehler bei der Ermittlung des Bremssollwerts erkennt.
redundantes Erfassen einer Fahrerbetätigung eines Bremspedals (2) mittels einer geeigneten Sensorik (3) in einem Pedalmodul (1),
Ermitteln eines Bremssollwerts basierend auf Ausgangssignalen der Sensorik (3) in einer Einrichtung, Ansteuern von zumindest einer Radbremse (8, 9) basierend auf dem Bremssollwert in einem Bremsmodul (7), und
Herstellen einer redundant ausgeführten Datenverbindung zwischen dem Pedalmodul (1), der Einrichtung und dem Bremsmodul (7), wobei
eine Fehlererkennungsschaltung einen Fehler bei der Ermittlung des Bremssollwerts erkennt.
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