WO2020126368A1

WO2020126368A1 - System für eine feststellbremse

Info

Publication number: WO2020126368A1
Application number: PCT/EP2019/082730
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Brandstätter; Manfred Kalhammer; Sebastian RIECHMANN
Original assignee: Audi Ag
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-06-25
Also published as: DE102018222794A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (10) für eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens eine Bedieneinrichtung (12) mittels der Signale zur Betätigung von an den Rädern des Kraftfahrzeugs angeordneten Radbremsen an mindestens eine Steuereinrichtung (15, 21) übertragbar sind, wobei die Steuereinrichtung (15, 21) mit wenigstens einem Aktuator (18) verbunden ist und in Abhängigkeit von den Signalen der Bedieneinrichtung (12) den Aktuator (18), der über einen ersten Leistungspfad (16) und einen zweiten Leistungspfad (20) mit wenigstens einer Energiequelle (36, 38, 39) verbindbar ist, aktiviert, um wenigstens eine Radbremse eines Rades zu betätigen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ausschließlich der erste Leistungspfad (16) oder der zweite Leistungspfad (20) mit dem wenigstens einen Aktuator (18) der Feststellbremse verbunden ist, wobei eine Umschalteinrichtung (22) zur Umschaltung zwischen dem ersten Leistungspfad (16) und dem zweiten Leistungspfad (20) vorgesehen ist.

Description

System für eine Feststellbremse

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein System für eine Feststellbremse eines Kraftfahr zeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Moderne Fahrzeuge weisen häufig eine elektrische Parkbremse auf, die vom Fahrer mittels eines Bedienschalters, der mit einer elektronischen Steuerein- heit verbunden ist, betätigbar ist. Die Steuereinheit steuert einen gemeinsa men oder zwei getrennte Parkbremsaktuatoren für zwei Räder, insbesondere der Hinterachse, an. Der Aktuator ist eine Antriebseinheit, die mit einem Elektromotor und einem Getriebe versehen ist, um die Feststellbremse zu schließen oder zu lösen, indem die Bremskolben der Bremssättel verscho- ben werden. Hierdurch werden die Bremsbeläge gegen die Bremsscheiben gepresst bzw. gelöst.

Zur Sicherstellung des sicheren Haltens eines Fahrzeugs muss für den Aus fall der Steuereinrichtung der Feststellbremse zwingend eine Rückfallebene vorzuweisen sein. Nach dem Stand der Technik ist in den Fahrzeugen, die ein Getriebe aufweisen, eine Getriebesperre integriert, die als eine Parksper re fungieren kann. Hierbei handelt es sich insbesondere bei einer Automatik schaltung um eine mechanische Verriegelung des Getriebes, das in Stellung P des Wählhebels eingerückt wird und ein Wegrollen des Fahrzeugs verhin- dert. Auch Fahrzeuge mit Schaltgetriebe können durch ein Einlegen einer geeigneten Getriebestufe eine hinreichende Abstellbarkeit am Hang gewähr leisten. Die Getriebesperre stellt zusammen mit der elektrischen Feststell bremse, die wenigstens auf zwei Räder einer Achse wirkt, ein redundantes System dar, indem sie zu einem sicheren Halt des Fahrzeugs im geparkten Zustand ohne Wegrollen führt, auch bei einem Einzelfehler in einem der Systeme.

Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen sind häufig keine Getriebe vorhan den, da Elektroantriebe auch ohne Schaltgetriebe einen großen Drehzahlbe reich und somit einen weiten Geschwindigkeitsbereich abdecken können. Mit dem Entfall des Getriebes entfällt auch die Getriebesperre als Rückfalllösung für einen Fehler im Feststellbremssystem. Unter Sicherheitsaspekten soll jedoch auch bei Auftreten von Einzelfehlern das Feststellbremssystem zuver lässig funktionieren.

In der DE 10 2004 017 544 A1 ist ein elektrisches Feststellbremssystem beschrieben das zumindest zwei unabhängige Feststellbremssystemab schnitte aufweist, die jeweils einem der Räder zugeordnet sind. Jeder der Feststellbremssystemabschnitte umfasst eine durch einen Motor angetriebe ne Feststellbremse, die eine Bremskraft auf das zugehörige Rad ausüben kann sowie eine Steuereinrichtung zur Bestimmung eines Bremsbefehlssig nals, das an den Motor abzugeben ist. Jede Steuereinrichtung steuert den Betrieb der elektrischen Feststellbremse, die in ihrem eigenen Bremsab schnitt enthalten ist, und überwacht zusätzlich den Zustand des jeweils ande ren Bremssystems, wobei die Steuereinrichtungen über einen Datenbus miteinander kommunizieren. Bei Auftreten eines Fehlers in einem Bremsab schnitt kann die jeweils andere Steuereinrichtung durch Senden eines Kor rektursignals den Steuer- bzw. Antriebsbefehl des fehlerhaften Bremssystemabschnitts optimieren.

In der DE 10 2011 084 534 A1 ist ein elektronisches Steuergerät für ein Feststellbremssystem bereitgestellt, welches eine Schnittstelle zu einem Feststeilbremsbedienschalter aufweist sowie zwei Ansteuerschaltungen für elektrische Aktuatoren, insbesondere elektrische Feststellbremsaktuatoren. Das elektronische Steuergerät weist zwei oder mehr unabhängige Rechen einheiten auf, die über einen Datenbus direkt miteinander verbunden sind. Indem die Recheneinheiten voneinander unabhängig sind und über einen Datenbus direkt miteinander kommunizieren, kann im Normalfall entweder jede Recheneinheit den ihr zugeordneten Aktuator oder eine Recheneinheit alle Aktuatoren der Parkbremse ansteuern. Durch die Verwendung von zwei Ansteuerschaltungen und zwei unabhängigen Recheneinheiten ist eine Re dundanz im Feststellbremssystem vorhanden.

Aus der DE 10 2012 010 562 A1 ist ein Feststellbremssystem für ein Kraft fahrzeug bekannt, das zwei Steuereinheiten aufweist, mittels welchen zwei Aktuatoren zur jeweiligen Betätigung einer Radbremse steuerbar sind. Die Steuereinheiten sind über gesonderte Leitungen mit einer Energiequelle verbunden, wobei ausschließlich eine der Steuereinheiten mit einer Bedien einrichtung verbunden ist, die Signale zur Betätigung der Radbremsen an die Steuereinheit überträgt, wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, in Ab hängigkeit von den Signalen zur Betätigung der Radbremsen zumindest einen der Aktuatoren anzusteuern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein System für eine Feststell bremse bereitzustellen, bei dem auch bei Auftreten eines Einzelfehlers ein zuverlässiges Festsetzen des Fahrzeugs in einer Parkposition erzielbar ist, indem wenigstens zwei Räder einer Achse arretiert sind.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan spruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

In bekannter Art und Weise umfasst ein System für eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs mindestens eine Bedieneinrichtung mittels der Signale zur Betätigung von an den Rädern des Kraftfahrzeugs angeordneten Rad- bremsen an mindestens eine Steuereinrichtung übertragbar sind, wobei die Steuereinrichtung mit wenigstens einem Aktuator verbunden ist und in Ab hängigkeit von den Signalen der Bedieneinrichtung den Aktuator, der über einen ersten Leistungspfad und einen zweiten Leistungspfad mit wenigstens einer Energiequelle verbunden ist, aktiviert, um wenigstens eine Radbremse eines Rades zu betätigen.

Ein herkömmliches System für eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs weist eine Bedieneinrichtung auf, die vom Fahrer betätigbar ist, beispielswei se eine elektrische Taste oder einen Schalter. Die Bedieneinrichtung ist über eine Schnittstelle mit einer elektronischen Steuereinrichtung verbunden, die Eingangssignale in entsprechende Ausgangssignale, z.B. ein Bremsaus übungssignal und/oder ein Bremslösesignal, umwandelt. Die Steuereinrich- tung steuert wenigstens einen Aktuator der Feststellbremse an. In Abhängigkeit von den Ausgangssignalen bewirkt die Aktivierung des Aktua tors ein Zuspannen der Feststellbremse und/oder ein Lösen der Feststell bremse. Jedem Aktuator ist über einen ersten Leistungspfad und einen zweiten Leistungspfad wenigstens eine Energiequelle zugeordnet, um die Radbremsen der Feststellbremse, die insbesondere an den Rädern der Hin terachse angeordnet sind, zu betätigen.

Zur Erhöhung der Funktionssicherheit weisen Systeme zur Ansteuerung von Feststellbremsen gemäß dem Stand der Technik redundante Mittel auf, um bei Auftreten eines beliebigen Einzelfehlers ein fehlersicheres Halten eines Fahrzeugs zu ermöglichen. Das benötigte Maß an Redundanz wird, je nach Fehlerwahrscheinlichkeit der einzelnen Komponenten, bereitgestellt, wobei erfahrungsgemäß Einzelfehler vorwiegend in der Ansteuerung der Aktua toren auftreten, insbesondere in der Software oder der Elektronik. Erfindungsgemäß sind die Aktuatoren der Feststellbremse ausschließlich mit dem ersten Leistungspfad oder dem zweiten Leistungspfad verbunden, wo bei ein Umschalten zwischen dem ersten Leistungspfad und dem zweiten Leistungspfad über eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist. Bei Auftreten eines Einzelfehlers im ersten Leistungspfad ist eine zweite Möglichkeit der Ansteuerung der Aktuatoren der Feststellbremse gegeben, indem eine Um- schalteinrichtung vom ersten Leistungspfad auf den zweiten Leistungspfad umschaltet. Durch das Umschalten zwischen den beiden Leistungspfaden verfügt die Feststellbremse über eine Redundanz, welche die Funktionsfä higkeit der Feststellbremse sicherstellt und das Wegrollen des Fahrzeugs zuverlässig verhindert, indem auch bei Auftreten eines Fehlers wenigstens zwei Räder des Kraftfahrzeugs arretiert sind.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist dem ersten Leistungspfad eine erste Steuereinrichtung zugewiesen. Auf der Grundlage eines Bremsau sübungssignals oder eines Bremslösesignals, welches die erste Steuerein richtung ermittelt, sind die Aktuatoren der Feststellbremse im Normalfall (d.h. im störungsfreien Betrieb) primär über den ersten Leistungspfad angesteuert. Herkömmlicherweise weist die erste Steuereinrichtung eine H- Brückenanordnung auf, um die Polarität / Richtung des Motors umzukehren. Hierdurch ist sowohl ein Zuspannen als auch ein Lösen der Feststellbremse möglich.

Bevorzugt ist dem zweiten Leistungspfad eine zweite Steuereinrichtung zu gewiesen. Um eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten, arbeiten die erste Steuereinrichtung und die zweite Steuereinrichtung unabhängig voneinander, wobei sie die Bremssteuersignale über den ihnen jeweils zugewiesenen ersten und zweiten Leistungspfad an die Aktuatoren übermitteln. Um das Risiko einer gemeinsamen Störung des ersten und des zweiten Leistungs pfades zu minimieren, sind die beiden Leistungspfade insbesondere räumlich getrennt voneinander angeordnet. Auf der Grundlage eines Bremsaus- Übungssignals oder eines Bremslösesignals sind die Aktuatoren der Fest stellbremse durch die unabhängig voneinander arbeitenden Steuereinrich tungen ansteuerbar, wobei die Übertragung der Information zur Ansteuerung der Aktuatoren entweder über den ersten Leistungspfad oder über den zwei ten Leistungspfad erfolgt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform stehen die erste und die zweite Steuereinrichtung über eine Datenkommunikationsschnittstelle miteinander und zum restlichen Fahrzeug in Verbindung. Die beiden Steuereinrichtungen sind dazu ausgelegt miteinander zu kommunizieren. Bei der Datenkommuni kationsschnittstelle kann es sich beispielsweise um ein BUS-System oder dergleichen handeln. Dadurch sind beispielsweise die von der einen Steuer einrichtung empfangenen Signale zum Betätigen der Radbremsen an die andere Steuereinrichtung übertragbar. Fordert der Fahrer über die Bedien einrichtung ein Anziehen oder ein Lösen der Feststellbremse an, so synchro nisieren sich die Steuereinheiten z.B. mittels Kommunikation über den internen Datenbus.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst wenigstens eine der beiden Steuereinrichtungen Mittel zur Fehlererkennung, welche bei Auftreten eines Fehlers ein Signal ausgeben. Bei einer Fehlererkennung insbesondere der ersten Steuereinrichtung, bzw. einer gestörten Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Steuereinrichtung, ist es vorgesehen, dass ein Signal ausgelöst wird, um eine Fehlfunktion der Feststellbremse entweder manuell oder automatisch über die Redundanz zu beheben.

Das durch die Fehlererkennung ausgelöste Signal kann in der Form einer Warnmeldung, beispielsweise einer im Cockpit aufleuchtenden Lampe oder dergleichen, erfolgen, um den Nutzer des Kraftfahrzeugs unverzüglich über die Fehlererkennung zu informieren. Der Nutzer des Fahrzeugs kann ent sprechend der gegebenen Möglichkeiten auf das Signal reagieren. Das kann beispielsweise in der Form eines manuellen Zugriffs auf die Redundanz und/oder einer Behebung des Fehlers durch Fachpersonal erfolgen.

Ferner ist es möglich, dass das ausgelöste Signal die Redundanz der Fest stellbremse automatisch ansteuert, um autark vom ersten Leistungspfad auf den zweiten Leistungspfad umzuschalten. Durch die Fehlererkennung ist es möglich von einem Primärsystem, bzw. vom ersten Leistungspfad auf ein im störungsfreien Betrieb nicht benötigtes Sekundärsystem, bzw. einen zweiten Leistungspfad, auszuweichen. In vorteilhafter Weise lässt sich durch die Fehlererkennung ein Ausfall der Feststellbremse aufgrund eines Einzelfeh lers verhindern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Umschalteinrichtung zwischen dem ersten Leistungspfad und dem zweiten Leistungspfad als ein elektromechanisches Relais ausgebildet. Je nach Bauart ermöglichen elekt romechanische Relais das Ein-, Aus-, und Umschalten von Stromkreisen. Für die Funktionen in Kraftfahrzeugen sind Relais sehr robust gebaut und können mit einer Bordspannung von insbesondere 12 V oder 24 V arbeiten. Relais beruhen auf einer einfachen Konstruktion, sie sind einfach in Schalt kreise zu integrieren, erwärmen sich nur gering und sind sehr preiswert.

Insbesondere ist das elektromechanische Relais in dem erfindungsgemäßen System als Wechselschalter ausgebildet, der zwischen zwei Zuständen, bzw. „normally open“ und„normally closed“ schaltet, wobei in beiden Zuständen ein Kontakt hergestellt ist. Das bedingt, dass beim Öffnen eines Stromkrei ses, ein anderer Stromkreis gleichzeitig schließt. Das Relais ist beispielswei se derart in den Schaltkreis des erfindungsgemäßen Systems eingebaut, dass es im geöffneten Zustand den Aktuator über den ersten Leistungspfad mit einer Stromquelle verbindet. Dabei ist der redundante zweite Leistungs pfad nicht verbunden. Hierdurch ist der erste Leistungspfad der primäre Pfad über den die Aktuatoren im störungsfreien Betrieb angesteuert sind. Ein Umschalten des Relais bewirkt, dass der erste Leistungspfad unterbrochen wird, um den zweiten Leistungspfad zur Übermittlung von Signalen zu ver binden. Durch das Umschalten sind die Aktuatoren über den zweiten Leis tungspfad mit der zweiten Steuereinrichtung und einer Energiequelle verbunden. In vorteilhafter Weise ermöglicht die als elektromechanisches Relais ausgebildete Umschalteinrichtung eine redundante Ansteuerung der Aktuatoren der Feststellbremse.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Umschalteinrichtung zwi schen dem ersten Leistungspfad und dem zweiten Leistungspfad als eine Anordnung von Halbleiter-Relais ausgebildet. Halbleiter-Relais oder Solid- State-Relais (SSR) sind kontaktfreie, rein elektronische Relais, die keine beweglichen Teile aufweisen. Ihre Funktion als fernbetriebene Umschaltein richtung für einen Stromkreis erfolgt über Bauelemente wie MOSFETs (Me- tal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors), Triacs, Transistoren oder dergleichen. Halbleiter-Relais sind besonders leise, langlebig und unempfind lich gegenüber Erschütterungen und Stößen. In vorteilhafter Weise schalten Halbleiter um mehrere Zehnerpotenzen schneller als herkömmliche Relais.

Vorzugsweise ist die Umschalteinrichtung über ein Steuergerät angesteuert. Insbesondere kann das Steuergerät eine Schnittstelle zur Steuereinrichtung des Systems der Feststellbremse aufweisen. Das Steuergerät kann bei spielsweise über das BUS-System mit der Steuereinrichtung kommunizieren. In dem Steuergerät befindet sich eine Logik zur Ansteuerung der Umschalt einrichtung, die durch Auftreten eines Einzelfehlers in der Aktuierung des Aktuators hervorgerufen ist. Hierdurch ist eine über das Steuergerät erfol gende autarke Schaltung vom ersten Leistungspfad zum zweiten Leistungs pfad vorgesehen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Umschalteinrichtung über eine Steuereinrichtung angesteuert, die dem ersten oder dem zweiten Leis- tungspfad zugewiesen ist. Das ermöglicht ein autarkes, rein-Logik betriebe nes Schalten zwischen dem ersten und dem zweiten Leistungspfad bei Auf treten eines Fehlers in der Signalübertragung der ersten Steuereinrichtung. Hierdurch ist insbesondere bei Auftreten eines Einzelfehlers, eine Sicherung und/oder Entsicherung der Feststellbremse eines Fahrzeuges ermöglicht.

Vorzugsweise ist bei gleichzeitiger Verbindung der Aktuatoren über den ersten sowie den zweiten Leistungspfad, die Umschalteinrichtung nach Ab lauf einer Zeitdauer durch eine Verriegelungslogik angesteuert. Insbesondere bei einer als Halbleiter-Relais ausgebildeten Umschalteinrichtung ist es mög lich, dass die Aktuatoren über beide Leistungspfade angesteuert sind. Um eine Verbindung der Aktuatoren mit ausschließlich einer Energiequelle si cherzustellen, ist das Umschalten der Umschalteinrichtung zeitlich angesteu ert. Hierdurch ist ein Leistungspfad nach Ablauf einer gewissen Zeit verriegelt, indem auf den jeweils anderen Leistungspfad umgeschaltet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Umschalteinrichtung mittels eines manuell betätigbaren Relais schaltbar. Das Relais kann beispielsweise als ein Wechselschalter in der Form eines Öffners und Schließers ausgebil- det sein. Im störungsfreien Betrieb verbindet das offene Relais den Aktuator über den ersten Leistungspfad mit einer Energiequelle. Diese Ausführungs form der Erfindung sieht vor, dass das Umschalten vom ersten Leistungspfad zum zweiten Leistungspfad bei Auftreten eines Einzelfehlers in der Aktuie- rung des Aktuators manuell über eine Taste erfolgt, nachdem beispielsweise ein Signal den Nutzer des Fahrzeuges über die Fehlfunktion des ersten Leis tungspfades informiert hat. Durch die Betätigung der Taste schließt das Re lais. Dadurch bricht die Verbindung des Aktuators über den ersten Leistungspfad ab, und eine Verbindung über den zweiten Leistungspfad entsteht. Insbesondere kann das Relais als ein mehrpoliger Wechselschalter ausge bildet sein. Hierdurch müssen in vorteilhafter Weise mindestens zwei Pole korrekt geschaltet werden. Das verhindert in vorteilhafter Weise ein fehlerhaf tes Schließen der Feststellbremse durch Einfachfehler während der Fahrt.

Gemäß einer Ausführungsform bewirkt die manuelle Betätigung der Um schalteinrichtung ein Zuspannen der Radbremse. Durch das Umschalten vom ersten Leistungspfad zum zweiten Leistungspfad, ist die Spannung aus dem Bordnetz derart an die Aktuatoren angelegt, dass die Ansteuerung der Aktuator-Motoren ausschließlich in eine Drehrichtung erfolgt. Hierdurch sind die Aktuatoren ausschließlich in Zuspannrichtung aktuiert. Die Feststellbrem se ist aufgrund der redundanten Ansteuerung der Aktuatoren nicht mehr lösbar und kann nur durch Fachpersonal wieder in Betrieb gesetzt werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform bewirkt die manuelle Betätigung der Umschalteinrichtung über das Relais ein Zuspannen und/oder Lösen der Radbremse durch den Aktuator. Diese Ausführungsform sieht vor, dass im zweiten Leistungspfad eine H-Brückenschaltung angeordnet ist, mittels der die Polarität/Richtung der Aktuatormotoren umkehrbar ist. Je nach Betriebs weise der H-Brückenschaltung kann durch manuelle Betätigung der Taste die Spannung aus dem Bordnetz derart an die Aktuatoren angelegt sein, dass ein Zuspannen der Feststellbremse ermöglicht ist. Ein Wechsel der Polarität ermöglicht eine Änderung in der Drehrichtung der Aktuatoren, wodurch ein Lösen der Feststellbremse bewirkt ist. Bei dieser Ausführungs form ist es möglich, trotz Ansteuerung der Aktuatoren über die Redundanz, d.h. den zweiten Leistungspfad das Fahrzeug ohne Fachpersonal in Betrieb zu setzen, um zur Behebung des Einzelfehlers in eine Werkstatt zu fahren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Umschalteinrichtung als ein manuell betätigbarer mehrpoliger Wechselschalter ausgebildet. Diese Aus führungsform der Erfindung sieht vor, dass das Umschalten vom ersten Leis- tungspfad zum zweiten Leistungspfad bei Auftreten eines Einzelfehlers in der Aktuierung des Aktuators manuell über eine Taste erfolgt, nachdem bei spielsweise ein Signal den Nutzer des Fahrzeuges über die Fehlfunktion des ersten Leistungspfades informiert hat.

Im störungsfreien Betrieb verbindet der Wechselschalter den Aktuator über den ersten Leistungspfad mit der ersten Steuereinrichtung und einer Ener giequelle. Dabei stellt der Wechselschalter keinen Kontakt über den zweiten Leistungspfad her. Durch die Betätigung des Wechselschalters bei Auftreten eines Fehlers schaltet der Wechselschalter auf den zweiten Leistungspfad um. Dabei bricht die Verbindung des Aktuators über den ersten Leistungs pfad ab.

Es ist vorgesehen, dass mindestens zwei Pole korrekt geschaltet werden müssen, um während der Fahrt eine fehlerhafte Aktuierung und folglich feh lerhaftes Schließen der Feststellbremse durch Einfachfehler zu verhindern.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.

In den Figuren bedeutet:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems für eine Fest stellbremse eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 2 ein Schaltdiagramm einer ersten elektromechanischen Schal tung zur Ansteuerung eines Aktuators einer Feststellbremse;

Fig. 3 ein Schaltdiagramm einer zweiten elektromechanischen Schal tung zur Ansteuerung eines Aktuators einer Feststellbremse; Fig. 4 ein Blockschaltbild wobei die Schaltung zur Ansteuerung eines

Aktuators einer Feststellbremse über Halbleiter-Relais erfolgt; und

Fig. 5 ein Schaltdiagramm einer manuellen Schaltung zur Ansteue rung eines Aktuators einer Feststellbremse.

Fig. 1 bis Fig. 5 zeigen in einer schematischen Darstellung ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnetes System für eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges.

Fig. 1 zeigt schematisch eine vereinfachte Darstellung eines Systems 10 für eine Feststellbremse eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeuges. Das System 10 umfasst eine Bedieneinrichtung 12, die eine Schnittstelle zu einer ersten Steuereinrichtung 15 aufweist. Im störungsfreien Betrieb überträgt die Steuereinrichtung 15 über einen ersten Leistungspfad 16 Signale an die Aktuatoren 18 zur Betätigung der Feststellbremse, die insbesondere an den Rädern einer Achse angeordnet ist. Bei Auftreten eines Fehlers in der Über tragung der Signale vom ersten Steuergerät 15 über den ersten Leistungs pfad 16 an die Aktuatoren 18 ist ein zweiter Leistungspfad 20 als Rückfallebene bereitgestellt. Dem zweiten Leistungspfad 20 kann, je nach Ausführungsform des Systems 10, auch eine Steuereinrichtung 21 zugewie sen sein. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit der Feststellbremse ist das System 10 bei Auftreten eines Fehlers in der Aktuierung der Aktuatoren über den ersten Leistungspfad 16 erfindungsgemäß über eine Umschalteinrich tung 22 vom ersten Leistungspfad 16 auf den zweiten Leistungspfad 20 umschaltbar. Durch die Redundanz des Systems 10 der Feststellbremse, bzw. durch das Umschalten vom ersten Leistungspfad 16 auf den zweiten Leistungspfad 20, ist es möglich, dass eine zuverlässige Übermittlung der Signale, auch bei Auftreten eines Einzelfehlers, an die Aktuatoren 18 erfolgt. In Fig. 2 ist ein Schaltbild für ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungs- gemäßen Systems 10 für eine Feststellbremse dargestellt. Aus Gründen der Übersicht ist das Schaltbild für einen einzelnen Aktuator 18 dargestellt. Die Schaltung muss für das Halten von zwei Rädern der Feststellbremse gedop- pelt werden.

Vorliegend ist dem ersten Leistungspfad 16 eine erste Steuereinrichtung 15 und dem zweiten Leistungspfad 20 eine zweite Steuereinrichtung 21 zuge wiesen. Die beiden Steuereinrichtungen 15, 21 arbeiten unabhängig vonei- nander und können über ein BUS-System 24 miteinander und dem restlichen Fahrzeug kommunizieren. Wenigstens eine der Steuereinrichtung 15, 21 weist Mittel zur Erkennung von Einzelfehlern bei der Übertragung von Signa len zur Aktuierung der Aktuatoren 18 auf. Ein Parkbremswunsch des Fahrers ist über die Bedieneinrichtung 12 über mittelbar. Im störfreien Betrieb steuert die Steuereinrichtung 15 die Aktua toren 18 der Feststellbremse über den ersten Leistungspfad 16 an, um ein Zuspannen oder Lösen der jeweiligen Radbremsen zu bewirken. Vorliegend sind die Aktuatoren 18 im störfreien Betrieb durch die Stellung einer Um- schalteinrichtung 22 immer über den ersten Leistungspfad 16 mit einer hier nicht dargestellten Stromquelle verbunden. Der Umschalteinrichtung 22 ist als ein elektromechanisches Relais 26 mit einem mehrpoligen Wechselschal ter ausgebildet. Das Relais 26 kann zwischen einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand wechseln, wobei das Relais 26 in beiden Zuständen einen Kontakt herstellt. Vorliegend ist das Relais 26 derart in die Schaltung des Systems 10 eingebaut, dass es im Ruhezustand geöffnet ist, wobei es die Aktuatoren 18 ausschließlich über den ersten Leistungspfad 16 mit der Steuereinrichtung 15 und einer Stromquelle verbindet, auch wenn kein Strom fließt. Die Schaltung des Relais 26 ist rein Logik-getrieben und ist durch Auftreten eines Einzelfehlers in der Aktuierung des Aktuators 18 hervorgerufen. Vorlie gend befindet sich die Logik zur Ansteuerung in der zweiten Steuereinrich tung 21. Es ist auch denkbar, dass die erste Steuereinrichtung 15 die Umschaltung ansteuern kann.

Vorliegend erfolgt die Ansteuerung des Relais 26 durch die zweite Steuerein richtung 21 über einen Stromsteuerkreis 28. Im aktiven Zustand ist das Re lais 26 von Strom durchflossen, wodurch ein Umschalten des Relais 26 erfolgt, bzw. der Kontakt im Relais 26 wechselt vorliegend vom ersten Leis tungspfad 16 zum zweiten Leistungspfad 20. Der erste Leistungspfad 16 ist unterbrochen und der Aktuator 18 ist über den zweiten Leistungspfad 20 mit dem zweiten Steuergerät 21 und einer hier nicht dargestellten Stromquelle verbunden. In vorteilhafter Weise ermöglicht die als elektromechanisches Relais 26 ausgebildete Umschalteinrichtung 22 eine redundante Ansteue rung der Aktuatoren 18 der Feststellbremse bei Auftreten eines Einzelfehlers. Ferner ist es denkbar, dass das Relais 26 über eine hier nicht dargestellte zusätzliche Steuerleitung von der Steuereinheit 15 angesteuert werden kann, um beispielsweise ein fehlerhaftes Umschalten des Relais 26 durch die Steuereinheit 21 zu verhindern.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Systems 10 für eine Feststell bremse dargestellt. Die Schaltung ist für einen einzelnen Aktuator 18 darge stellt, und muss für das Halten von zwei Rädern der Feststellbremse gedoppelt werden. Vorliegend ist die Umschalteinrichtung 22 zur Umschal tung zwischen dem ersten Leistungspfad 16 und dem zweiten Leistungspfad 20, wie in Fig. 2 beschrieben ist, als elektromechanisches Relais 26 ausge bildet, mit dem Unterschied, dass die Logik zur Ansteuerung des Relais 26 in einem separaten Steuergerät 30 angeordnet ist. Dabei ist es denkbar, dass das separate Steuergerät 30 über einen internen Datenbus 24 mit der ersten Steuereinrichtung 15 und/oder der zweiten Steuereinrichtung 21 kommuni- ziert. Ferner ist es auch denkbar, dass das Steuergerät 30 die beiden Leis tungspfade 16, 20 von der Ansteuerleitung bis zur Ausgangsleitung zum Aktor 18 komplett überwacht.

Fig. 4 stellt eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sys tems 10 einer Feststellbremse dar, wobei die Schaltungen zur Ansteuerung der Aktuatoren 18 der Feststellbremse über Halbleiter-Relais, insbesondere über MOSFET-Transistoren, erfolgt. Fig. 4 stellt beispielhaft die Schaltung für einen einzelnen Aktuator 18 der Feststellbremse dar. Die Schaltung muss für das Halten von zwei Rädern gedoppelt werden.

Das System 10 weist eine erste Steuereinrichtung 15 und eine zweite Steu ereinrichtung 21 auf, die jeweils einem ersten Leistungspfad 16 und einem zweiten Leistungspfad 20 zugewiesen sind. Beide Steuereinheiten 15, 21 weisen eine Schaltungsanordnung von MOSFETs in der Form von H- Brücken 32 auf. Hierdurch ist ein Polaritätswechsel der Motorspannung der Aktuatoren 18 möglich.

Die erste Steuereinrichtung 15 und die zweite Steuereinrichtung 21 sind jeweils mit mindestens einer separaten Spannungsquelle 38, 39 verbunden. Über ein BUS-System 24 können die beiden Steuereinrichtungen 15, 21 miteinander kommunizieren. Auf die Ansteuerung der Aktuatoren 18 herrscht eine hierarchische Form des Zugriffs, wobei die erste Steuereinrichtung 15 über den ersten Leistungspfad 16 die primäre Befugnis zur Ansteuerung der Aktuatoren 18 hat. Der erste Leistungspfad 16 verbindet die Aktuatoren 18 mit der jeweiligen Spannungsquelle 38, wobei die MOSFETs des ersten Leistungspfades 16 leitend sind. Hierdurch erfolgt die Aktuierung der Fest stellbremse primär durch die erste Steuereinrichtung 15, während die zweite Steuereinrichtung 21 nicht befugt ist von sich aus die Aktuatoren 18 anzu steuern. Bei Auftreten eines Fehlers in der primären Steuereinrichtung 15 kann diese im Idealfall einen Befehl zur Ansteuerung der Aktuatoren 18 über die sekun däre Steuereinrichtung 21 erteilen. Alternativ ist es möglich, dass die sekun däre Steuereinrichtung 21 das Recht zur Ansteuerung der Aktuatoren 18 vom Fahrzeug bekommt. Das kann insbesondere durch eine überlagerte Überwachungsfunktion außerhalb des Feststellbremssystems eingeleitet sein, oder aufgrund der fehlenden Kommunikation der primären Steuerein richtung 15 bei Auftreten eines Fehlers. Ferner ist es denkbar, dass eine Nutzerinteraktion, beispielsweise die Betätigung einer Taste aufgrund einer Fehlermeldung im Cockpit, der sekundären Steuereinrichtung 21 das Recht auf Zugriff, bzw. Aktuierung der Aktuatoren, erteilt.

Das Umschalten vom ersten Leistungspfad 16 zum zweiten Leistungspfad 20 erfolgt erfindungsgemäß über eine Umschalteinrichtung 22, die vorliegend als eine Anordnung von Halbleiter-Relais ausgebildet ist. Das Umschalten erfolgt in Verbindung mit einer Logik 40. In der vorliegenden Ausführungs form umfasst eine Umschalteinheit 54 die Umschalteinrichtung 22, die Logik 40 sowie die Spannungsversorgungen 48, 50 der Logik 40. Die Signalleitun gen 52 können zur Rückmeldung des Schaltzustandes der Umschalteinrich tung 22 und/oder der Logik 40 an die Steuereinheit 15, 21 dienen.

Die Logik 40 dient einerseits zur Detektion des korrekten Leistungspfades 16, 20 zur Ansteuerung der Aktuatoren 18 und andererseits zur Verriegelung der MOSFETs des jeweils anderen Leistungspfades 16, 20 im Falle einer Doppelansteuerung der Aktuatoren 18 über beide Leistungspfade 16, 20. Hierdurch ist das Umschalten vom ersten Leistungspfad 16 zum zweiten Leistungspfad 20 derart aufgebaut, dass eine gleichzeitige Ansteuerung der Aktuatoren 18 durch die Steuereinrichtungen 15 und 21 über die Leistungs pfade 16 und 20 ausgeschlossen ist. Dadurch ist auch verhindert, dass über die Umschalteinrichtung 22 eine ungewollte Verknüpfung der Spannungsver sorgungen 38 und 39 erfolgt. Die Versorgung der Logik 40 und der Ansteuerung der MOSFets in der Um- schalteinrichtung 22 erfolgt entweder durch die Spannungsversorgung 48, die von dem ersten Leistungspfad 16 abgegriffen wird, oder alternativ über eine Spannungsversorgung 50, die von dem zweiten Leistungspfad 20 abge griffen wird. Alternativ ist es denkbar, dass die Umschalteinheit 54 direkt durch einen regulären Anschluss an ein Energienetz 38, 39 versorgt ist. Das ist insbesondere vorteilhaft, um eine eventuell notwendige Diagnose der Umschalteinheit 54 unabhängig von der Ansteuerung der Aktuatoren 18 durchzuführen. Ferner kann die Umschalteinheit 54 mit ihrer Logik 40 optio nal an das BUS-System 24 des Fahrzeugs angebunden sein.

In Fig. 5 ist ein Schaltdiagramm dargestellt, bei dem ein Umschalten vom ersten Leistungspfad 16 zum zweiten Leistungspfad 20 über eine Umschalt einrichtung 22 erfolgt, die vorliegend durch eine manuelle Betätigung eines Relais 26 erfolgt. Das Relais 26 ist derart in das Bremsregelsystem 10 ein gebaut, dass es im störfreien Betrieb geöffnet ist. Dabei sind die Aktuatoren 18 ausschließlich über den ersten Leistungspfad 16 mit dem Steuergerät 15 und einer hier nicht dargestellten Stromquelle immer, auch stromlos, verbun den.

Vorliegend weist ausschließlich der erste Leistungspfad 16 eine Steuerein richtung 15 auf, die bei Auftreten eines Fehlers ein Signal ausgibt. Das Sig nal kann in der Form einer Warnmeldung, beispielsweise einer im Cockpit aufleuchtenden Lampe oder dergleichen, erfolgen, um den Nutzer des Kraft fahrzeugs unverzüglich über die Fehlererkennung zu informieren. Der Nutzer kann die Fehlfunktion des Systems 10 für die Feststellbremse manuell über die Redundanz, d.h. über den zweiten Leistungspfad 20 beheben, indem eine Taste 42 betätigt wird. Hierdurch ist das Relais 26 mit Strom versorgt und schaltet vom ersten Leistungspfad 16 zum zweiten Leistungspfad 20. Die manuell betätigbare Taste 42 ist vorliegend als ein mehrpoliger Wechsel schalter ausgebildet, wobei mindestens zwei Pole korrekt geschaltet werden müssen, um während der Fahrt eine fehlerhafte Aktuierung und folglich feh lerhaftes Schließen der Feststellbremse durch Einfachfehler zu verhindern. Es ist beispielsweise denkbar, dass das Umschalten vom ersten Leistungs pfad 16 zum zweiten Leistungspfad 20 über eine Umschalteinrichtung 22 erfolgt, die insbesondere zwei Tasten 42 aufweist. Im Allgemeinen weist das System 10 pro gebremstes Rad einen Stromkreis auf, wobei beispielsweise jedem Stromkreis jeweils eine Taste 42 zugewiesen sein kann.

Nach Umschalten des Relais 26 ist der Aktuator 18 vorliegend direkt aus der Batterie 36 versorgt. Der Anschluss 44 des Relais 26 erfolgt vorliegend über den negativen Pol der Batterie 36. Alternativ ist es auch denkbar, den An schluss 46 des Relais 26 auf den zweiten Pol des Tasters 42 zurück zu füh- ren.

Aufgrund einer mangelnden H-Brückenanordnung im zweiten Leistungspfad 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, sind die Aktuatoren ausschließ lich in Zuspannrichtung aktuiert. Die Feststellbremse ist über das System 10 nicht mehr lösbar und kann nur durch Fachpersonal wieder in Betrieb gesetzt werden.

Alternativ ist es möglich, dass die Polarität/Richtung der Aktuatormotoren unter Zwischenschaltung einer im zweiten Leistungspfad 20 angeordneten H- Brücke umkehrbar ist. Hierdurch kann der Strom derart an die Aktuatoren 18 anlegt werden, dass diese sowohl ein Zuspannen als auch ein Lösen der Feststellbremse bewirken können. Die Ausführungsform ermöglicht, dass das Fahrzeug auch ohne Fachpersonal in Betrieb gesetzt werden kann, um zur Behebung des Einzelfehlers in eine Werkstatt fahren zu können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. System (10) für eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs, umfassend mindestens eine Bedieneinrichtung (12) mittels der Signale zur Betäti gung von an den Rädern des Kraftfahrzeugs angeordneten Radbrem sen an mindestens eine Steuereinrichtung (15, 21 ) übertragbar sind, wobei die Steuereinrichtung (15, 21 ) mit wenigstens einem Aktuator (18) verbunden ist und in Abhängigkeit von den Signalen der Bedien einrichtung (12) den Aktuator (18), der über einen ersten Leistungs pfad (16) und einen zweiten Leistungspfad (20) mit wenigstens einer Energiequelle (36, 38, 39) verbunden ist, aktiviert, um wenigstens eine Radbremse eines Rades zu betätigen,

dadurch gekennzeichnet, dass

ausschließlich der erste Leistungspfad (16) oder der zweite Leis tungspfad (20) mit den Aktuatoren (18) der Feststellbremse verbunden ist, wobei wenigstens eine Umschalteinrichtung (22) zur Umschaltung zwischen dem ersten Leistungspfad (16) und dem zweiten Leistungs pfad (20) vorgesehen ist.

2. System nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

dem ersten Leistungspfad (16) eine erste Steuereinrichtung (15) zu gewiesen ist.

3. System nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

dem zweiten Leistungspfad (20) eine zweite Steuereinrichtung (21 ) zugewiesen ist.

4. System nach Anspruch 2 und 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steuereinrichtung (15) und die zweite Steuereinrichtung (21 ) über eine Datenkommunikationsschnittstelle (24) miteinander in Ver bindung stehen, wobei die Steuereinrichtungen (15, 21 ) dazu ausge legt sind über die Datenkommunikationsschnittstelle (24) miteinander zu kommunizieren.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die erste Steuereinrichtung (15) und/oder die zweite Steuereinrichtung (21 ) Mittel zur Fehlererkennung umfassen, welche bei Auftreten eines

Fehlers ein Signal ausgeben.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Umschalteinrichtung (22) als ein elektromechanisches Relais (26) ausgebildet ist.

7. System nach Anspruch 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Umschalteinrichtung (22) als eine Anordnung von Halbleiter-Relais

(32) ausgebildet ist.

8. System nach Anspruch 6 oder 7 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Umschalteinrichtung (22) über ein Steuergerät (30) angesteuert ist.

9. System nach Anspruch 8 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Steuergerät (30) als die erste Steuereinrichtung (15) und/oder die zweite Steuereinrichtung (21 ) ausgebildet ist. 10. System nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

bei gleichzeitiger Verbindung der Aktuatoren (18) mit dem ersten so- wie dem zweiten Leistungspfad (16, 20) die Umschalteinrichtung (22) mittels einer Verriegelungslogik zeitlich angesteuert ist.

11.System nach den Ansprüchen 2 und 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Umschalteinrichtung (22) über ein manuell betätigbares Relais

(26) schaltbar ist.

12. System nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die manuelle Betätigung des Relais (26) ein Zuspannen der Radbrem se durch die Aktuatoren (18) bewirkt.

13. System nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

die manuelle Betätigung des Relais (26) ein Zuspannen und/oder Lö sen der Radbremse durch die Aktuatoren (18) bewirkt.

14. System nach den Ansprüchen 2 und 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Umschalteinrichtung (22) über einen manuell betätigbaren mehr poligen Wechselschalter schaltbar ist.