DE102013216314A1

DE102013216314A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge und zugehöriges Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102013216314A1
Application number: DE102013216314.2A
Authority: DE
Inventors: Holger Kollmann; Christian Courth
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-02-19
Also published as: WO2015022264A1

Abstract

Eine Bremsanlage (50) für Kraftfahrzeuge, die in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer betätigbar als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist und eine hydraulische Rückfallebene aufweist, in der sie nur vom Fahrer betätigbar ist, mit zwei Bremskreisen (94, 96), wobei jedem Bremskreis (94, 96) jeweils zwei Radbremsen (98, 100, 102, 104) zugeordnet sind, mit einem Bremspedal (56) zur Betätigung einer Pedalentkopplungseinheit (62), mit einer Wegerfassungseinrichtung (220), die den Betätigungsweg des Bremspedals (56) oder eines mit dem Bremspedal verbundenen Kolben erfasst, mit einem Simulator (68) mit einem Simulatorfreigebeventil (222), der in der Betriebsart „Brake-by-wire“ dem Fahrer ein Bremspedalgefühl vermittelt, und der in der Rückfallebene hydraulisch abgetrennt wird, mit einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (86), die von einer Steuer- und Regeleinheit (80) zum Aufbau von Bremsdruck angesteuert werden kann, mit einer Druckmodulationseinrichtung (92), die zur Einstellung radindividueller Bremsdrücke für jede Radbremse (98, 100, 102, 104) jeweils ein Einlassventil (110, 112, 114, 116) und ein Auslassventil (120, 122, 124, 126) aufweist, und wobei zwei stromlos geschlossene Aktuatorkreis-Trennventile (120, 212) vorgesehen sind, durch die die Druckbereitstellungseinrichtung (86) hydraulisch mit den zwei Bremskreisen (94, 96) verbindbar ist, soll präzise Druckmodulationen, insbesondere während eines rekuperativen Bremsvorganges, ermöglichen. Dazu ist ein Auslassventil (124) einer Hinterradbremse (102) als stromlos geschlossenes analoges Auslassventil und ein Aktuatorkreis-Trennventil (212) als stromlos geschlossenes analoges Aktuatorkreis-Trennventil ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer betätigbar als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist und eine hydraulische Rückfallebene aufweist, in der sie nur vom Fahrer betätigbar ist, mit zwei Bremskreisen, wobei jedem Bremskreis jeweils zwei Radbremsen zugeordnet sind, mit einem Bremspedal zur Betätigung einer Pedalentkopplungseinheit, mit einer Wegerfassungseinrichtung, die den Betätigungsweg des Bremspedals oder eines mit dem Bremspedal verbundenen Kolben erfasst, mit einem Simulator mit einem Simulatorfreigebeventil, der in der Betriebsart „Brake-by-wire“ dem Fahrer ein Bremspedalgefühl vermittelt und der in der Rückfallebene hydraulisch abgetrennt wird, mit einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit zum Aufbau von Bremsdruck angesteuert werden kann, mit einer Druckmodulationseinrichtung, die zur Einstellung radindividueller Bremsdrücke für jede Radbremse jeweils ein Einlassventil und ein Auslassventil aufweist, wobei Trennventile vorgesehen sind, durch die die Druckräume der Pedalentkopplungseinheit hydraulisch von den Radbremsen getrennt werden können, und wobei zwei stromlos geschlossene Aktuatorkreis-Trennventile vorgesehen sind, durch die die Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch mit den zwei Bremskreisen verbindbar ist. Sie betrifft weiterhin ein Betriebsverfahren für eine derartige Bremsanlage.
Die „Brake-by-wire“-Betriebsart von Bremssystem, insbesondere elektrohydraulischen Bremssystemen, führt zu einer mechanisch-hydraulischen Entkopplung der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer. Der Fahrer betätigt dabei einen Simulator bzw. eine Bremspedalgefühlsimulationseinrichtung, die ihm ein angenehmes und vertrautes Pedalgefühl vermittelt. Durch diese Betätigung wird aber nicht unmittelbar, wie in herkömmlichen hydraulischen Bremssystemen, Bremsflüssigkeit in die Bremskreise verschoben. Vielmehr wird aufgrund der Betätigung des Simulators der Bremswunsch des Fahrers bestimmt, der dann in die Bestimmung eines Sollbremsmomentes bzw. Sollbremsdruckes eingeht. Das tatsächliche Bremsen erfolgt dann durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Durch die hydraulische Entkopplung der Bremspedalbetätigung von dem Druckaufbau lassen sich in derartigen Bremssystemen viele Funktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, Hanganfahrhilfe etc. komfortabel verwirklichen.
In derartigen Bremssystemen ist gewöhnlich eine hydraulische Rückfallebene vorgesehen, durch die der Fahrer durch Muskelkraft bei Betätigung des Bremspedals das Fahrzeug abbremsen bzw. zum Stehen bringen kann, wenn die „by-wire“-Betriebsart ausfällt oder gestört ist. Während im Normalbetrieb durch eine Pedalentkopplungseinheit die oben beschriebene hydraulische Entkopplung zwischen Bremspedalbetätigung und Bremsdruckaufbau erfolgt, wird in der Rückfallebene diese Entkopplung aufgehoben, so dass der Fahrer direkt Bremsmittel in die Bremskreise verschieben kann.
Aus der DE 10 2010 040 097 A1 ist eine Bremsanlage bekannt, die im Normalbetrieb in der Betriebsart „Brake-by-wire“ betrieben wird.
Bei Fahrzeugen mit Elektromotor – reine Elektrofahrzeuge oder auch Hybridfahrzeuge mit zusätzlicher Verbrennungsmaschine – wird vorteilhafterweise die Batterie, die im Fahrbetrieb den Elektromotor mit Strom versorgt, durch rekuperatives Bremsen aufgeladen. Dabei fungiert der Elektromotor als Generator und erzeugt an der entsprechenden Achse ein rekuperatives Bremsmoment. Gerade bei derartigen rekuperativen Bremsvorgängen ist es wichtig, das gewünschte Bremsmoment präzise auf einen rekuperativen Anteil und einen hydraulischen Anteil zu verteilen. Das heißt, die Beimischung des hydraulischen Anteils ist soll gerade der Differenz zwischen dem Sollbremsmoment und dem rekuperativen Anteil entsprechen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage anzugeben, bei der präzise Druckmodulationen, insbesondere während eines rekuperativen Bremsvorganges, möglich sind. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bremsanlage angegeben werden.
In Bezug auf die Bremsanlage wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Auslassventil einer Hinterradbremse als stromlos geschlossenes analoges Auslassventil und ein Aktuatorkreis-Trennventil als stromlos geschlossenes analoges Aktuatorkreis-Trennventil ausgebildet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass für die bei rekuperativen Bremsvorgängen notwendig werdenden Beimischungen von hydraulischem Bremsmoment eine sehr präzise Druckmodulation erforderlich ist. Der Druckabbau erfolgt dabei vorzugsweise über die Ansteuerung der Auslassventile.
Wie nunmehr erkannt wurde, lassen sich besonders genaue Druckmodulationen bzw. Druckeinstellungen erreichen, indem eine Kombination von zwei analog ausgebildeten Ventilen, nämlich einem Auslassventil und einem Aktuatorkreis-Trennventil eingesetzt wird. Alle weiteren Ventile können digital ausgebildet sein. Durch die analoge Funktionalität können Druckverläufe, die einer Beimischung eines hydraulisch erzeugten Bremsmomentes entsprechen, im Wesentlichen mit glattem Verlauf und kontinuierlich abgebildet bzw. realisiert werden. Dadurch entfallen die Stufen im Druckverlauf, wie sie durch das häufige und schnelle Öffnen und Schließen von digital ausgeführten Ventilen entstehen.
Vorteilhafterweise sind genau ein analoges Auslassventil und genau ein analoges Aktuatorkreis-Trennventil vorgesehen. Mit anderen Worten, bei vier Radbremsen mit jeweils einem Auslassventil, durch das aus der jeweiligen Radbremse Bremsflüssigkeit abgelassen werden kann, sind drei der vier Auslassventile digital ausgestaltet, und nur eines davon als analoges Ventil. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass bei Fahrzeugen mit rekuperativer Energiegewinnung das rekuperative Bremsen gewöhnlich an einer Achse, insbesondere der Hinterachse, stattfindet, so dass ein analoges Auslassventil für den Druckabbau für beide Hinterradbremsen verwendet werden kann.
Dementsprechend umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform ein erster Bremskreis die beiden Vorderradbremsen und ein zweiter Bremskreis die beiden Hinterradbremsen, wobei das analoge Auslassventil einer Hinterradbremse zugeordnet ist und wobei das analoge Aktuatorkreis-Trennventil dem zweiten Bremskreis zugeordnet ist. Wird an der Hinterachse rekuperativ ein Bremsmoment aufgebaut, kann durch die zielgerichtete Ansteuerung des analogen Auslassventils an einer der Radbremsen an der Hinterachse und des analogen Aktuatorkreis-Trennventils ein hydraulisches Bremsmoment sehr genau und ohne unerwünschte Sprünge zugemischt werden, so dass das Sollbremsmoment erzielt wird.
Die Pedalentkopplungseinheit umfasst vorzugsweise zwei Druckräume, in denen jeweils ein Kolben verfahrbar angeordnet ist, wobei Trennventile vorgesehen sind, durch die die Druckräume der Pedalentkopplungseinheit hydraulisch von den Radbremsen getrennt werden können. Dadurch wird im „by-wire“-Betrieb eine hydraulische Entkopplung von der Pedalentkopplungseinheit und den Radbremsen erreicht. In der Rückfallebene werden die Trennventile geöffnet, so dass der Fahrer durch Muskelkraft hydraulisch die Radbremsen betätigen kann.
Der Simulator weist vorteilhafterweise einen Druckraum auf, in den in der „Brake-by-wire“-Betriebsart aus wenigstens einem der Druckräume der Pedalentkopplungseinheit Bremsflüssigkeit verschoben wird. Der Fahrer verschiebt also Bremsmittel in den Simulator und ist von der unmittelbaren Betätigung der Bremsen entkoppelt. Dies ist beispielsweise wichtig bei rekuperativen Bremsvorgängen, bei denen das aktuell maximal verfügbare rekuperative Bremsmoment genutzt werden soll, und das hydraulische zusätzliche Bremsmoment gerade so groß dimensioniert wird, dass insgesamt das Sollbremsmoment vorliegt.
In einer bevorzugten Ausführung wird in dem Simulator zur Erzeugung eines Pedalgefühls ein Kolben gegen ein elastisches Federelement gedrückt. Der Kolben wird vorzugsweise durch das in den Druckraum strömende Druckmittel betätigt.
Dem Simulatorfreigebeventil ist vorzugsweise ein Rückschlagventil parallel geschaltet, welches ein ungedrosseltes Einströmen von Druckmittel in den Druckraum gewährleistet.
In Bezug auf das Verfahren zum Betreiben einer derartigen Bremsanlage wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem während des Druckabbaus in den Hinterradbremsen das analoge Auslassventil angesteuert wird und die Einlassventile der Hinterradbremsen geöffnet werden. Dadurch erfolgt ein hydraulischer Druckausgleich zwischen den beiden Hinterradbremsen und das analoge Auslassventil kann zum analog gesteuerten und gleichmäßig verlaufenden Druckausgleich von beiden Hinterradbremsen verwendet werden.
Vorteilhafterweise wird zum Druckaufbau das Aktuatorkreis-Trennventil angesteuert, insbesondere vollständig geschlossen, um einen Zustrom von Bremsflüssigkeit aus der Druckbereitstellungseinrichtung bzw. einen Rücklauf in sie zu verhindern.
Bevorzugt werden in einer Rückfallebene die Aktuatorkreis-Trennventile geschlossen und das Simulatorfreigebeventil geschlossen, so dass Bremsflüssigkeit aus den Druckräumen der Pedalentkopplungseinheit in die Bremskreise verschoben werden kann.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die Nutzung von zwei analogen Ventilen an den oben beschriebenen Stellen präzise analoge Druckmodulationen möglich sind, ohne dass alle Ventile analog ausgestaltet sein müssen. So ist durch die Verwendung nur eines analogen Auslassventils für eine Hinterradbremse (die andere Hinterradbremse weist ein ihr zugeordnetes digitales Auslassventil auf) ein präziser Druckabbau in beiden Bremsen möglich. Durch die Nutzung eines analogen Auslassventils zum Druckaufbau in den Hinterradbremsen unter Schließung der beiden Einlassventile wird das Entstehen von Giermomente durch Druckabweichungen in den beiden Bremsen verhindert und damit die Fahrstabilität erhöht.
Durch die Verwendung eines analogen Aktuatorkreis-Trennventils lässt sich eine Druckdifferenz zwischen beiden Bremskreisen proportional einer Stromvorgabe gemäß einer Druckminderventil-Funktion einstellen. Das ist auch stufenlos möglich, sodass ein kontinuierlich abnehmendes Bremsmoment aus der elektrischen Rekuperation vollständig ausgeglichen werden kann durch entsprechend ansteigendes hydraulisches Bremsmoment auf der Hinterachse. In Verbindung mit dem analogen Auslassventil an einem Hinterrad-Kreis lassen sich so ansteigende und abfallende Bremskraftverläufe stufenlos in beliebiger Form realisieren.
Werden nur genau zwei analoge Ventile an den oben beschriebenen Positionen eingesetzt, lassen sich Kosten sparen gegenüber Konfigurationen mit weiteren analog ausgeführten Ventilen. Gegenüber einer Konfiguration mit zwei vollanalogen Raddruckreglern (ein analoges Einlass- und ein analoges Auslassventil pro Hinterrad) können zwei stromgeregelte Endstufen für analoge Einlassventile durch digitale ersetzt werden, wenn das Einlassventil die digitale ABS Regelung umsetzt und keine Bremsmomentenverteilung vornimmt. Auch kann das Einlassventil selbst aufgrund des Entfalls der vollanalogen Funktion entfeinert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
1 den beispielhaften zeitlichen Verlauf von Bremsmomenten während eines rekuperativen Bremsvorganges,
2 den zu 1 zugehörigen Verlauf der Bremsdrücke,
3 den Verlauf von Strömen in dem analogen Auslassventil und dem analogen Aktuatorkreis-Einlassventil, und
4 eine Bremsanlage in einer bevorzugten Ausführungsform.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Auf einer x-Achse 2 in der 1 ist die Zeit und auf einer y-Achse 8 das Bremsmoment aufgetragen. Das Gesamtbremsmoment 14 während eines Bremsvorganges eines Kraftfahrzeuges (insbesondere PKW) mit einem Elektromotor, welcher zum rekuperativen Bremsen eingesetzt wird, setzt sich zusammen aus einem rekuperativen Bremsmoment 20 an der Hinterachse, einem hydraulischen Bremsmoment 26 an der Vorderachse und einem hydraulischen Bremsmoment 32 an der Hinterachse. Die Bremsmomente 20, 26, 32 ergeben addiert das Gesamtbremsmoment 14 (die Zeichnung ist nicht maßstabsgerecht). Zwischen Zeitpunkten t₁ und t₂ steigt das Gesamtbremsmoment 14 linear an, um dann zwischen dem Zeitpunkt t₂ und einem Zeitpunkt t₃ im Wesentlichen konstant zu verlaufen. Zwischen dem Zeitpunkt t₆ und einem Zeitpunkt t₇ nimmt es dann wieder linear ab. Das hydraulische Bremsmoment 26 an der Vorderachse verläuft zwischen t₂ und t₆ auch konstant.
Das rekuperative Bremsmoment 20 hingegen verläuft zunächst zwischen t₂ und t₃ konstant, steigt dann linear zwischen t₃ und t₄ an, um dann zwischen t₄ und t₅ konstant zu verlaufen und zwischen t₅ und t₆ linear abzufallen. Ein solcher zeitlicher Verlauf des rekuperativen Bremsmoments entspricht beispielhaft einer Bremsung aus hoher Geschwindigkeit zum Stillstand, bei der aus der Charakteristik der elektrischen Maschine resultierend das rekuperativ nutzbare Moment zuerst mit abnehmender Geschwindigkeit steigt, dann aber zum Stillstand hin stark abfällt. Der Verlauf des hydraulischen Bremsmomentes 32 ergibt sich aus der Differenz von Gesamtbremsmoment 14 und rekuperativem Bremsmoment 20 und hydraulischem Bremsmoment an der Vorderachse, es wird gewissermaßen derart beigemischt, dass das Gesamtbremsmoment realisiert wird.
In 2 ist auf der x-Achse 2 wieder die Zeit dargestellt, während auf der y-Achse 8 nun der Bremsdruck aufgetragen ist. Ein Bremsdruck 40 an der Vorderachse verläuft nach einem linearen Anstieg zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ linear, um dann zwischen t₆ und t₇ wieder linear kleiner zu werden. Ein Bremsdruck 46 hingegen an der Vorderachse verläuft zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₆ nicht konstant, da an der Hinterachse der Bremsdruck jeweils von dem momentanen rekuperativen Bremsmoment 20 abhängt.
Die in der 3 dargestellten Stromverläufe eines Auslassventils an der Hinterachse und eines Aktuatorkreis-Trennventils, die in einer erfindungsgemäßen Bremsanlage vorgesehen sind, werden weiter unten im Zusammenhang mit einer in 4 dargestellten Ausführungsform einer Bremsanlage 50 diskutiert.
Eine in 4 dargestellte erfindungsgemäße Bremsanlage 50 in einer bevorzugten Ausführungsform umfasst eine durch ein Bremspedal 56 betätigbare hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 62, einen mit der Zylinder-Kolben-Anordnung 62 hydraulisch zusammenwirkenden Simulator 68, einen der Zylinder-Kolben-Anordnung zugeordneten und mit ihr hydraulisch verbindbaren Druckmittelvorratsbehälter 74, eine von einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit 80 elektrisch ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 86 und eine hydraulische Druckmodulationseinrichtung 92. Diese umfasst je einer Radbremse 98, 100, 102, 104 zugeordnete Einlassventile 110, 112, 114, 116 und Auslassventile 120, 122, 124, 126. Die Bremsen 98, 100 sind als Vorderradbremsen ausgebildet und an einen ersten Bremskreis 94 angeschlossen, die Bremsen 102, 104 sind als Hinterradbremsen ausgebildet und einem zweiten Bremskreis 96 angeschlossen. Die Bremskreisaufteilung ist somit „schwarz-weiß“.
Zum Bremsdruckaufbau wird den Radbremsen 98, 100, 102, 104 Bremsmittel über Zufuhrleitungen 132, 134, 136, 138 zugeführt, in die die Einlassventile 110, 112, 114, 116 geschaltet sind. Der Druckabbau in den Radbremsen 98, 100, 102, 104 erfolgt durch Abfuhrleitungen 140, 142, 144, 146, in die die Auslassventile 120, 122, 124, 126 geschaltet sind.
Die hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 62, die gewissermaßen als Pedalentkopplungseinheit für die Bremsanlage 50 fungiert, weist zwei hintereinander angeordnete Druckkolben 150, 152 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume 154, 156 begrenzen, die zusammen mit den Druckkolben 150, 152 einen zweikreisen Tandemhauptbremszylinder 160 bilden. Die beiden Druckräume 154, 156 stehen über in den Druckkolben 150, 152 ausgebildete radiale Bohrungen 162, 164 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 74 in Verbindung. Die Bohrungen 162, 164 sind durch Relativbewegungen des jeweiligen Druckkolbens 150, 152 absperrbar. Über hydraulische Leitungen 168, 170 kann aus den Druckräumen 156, 156 Bremsflüssigkeit in die Zufuhrleitungen 130, 132, 134, 136 gefördert werden. In die Zufuhrleitungen 130, 136 sind stromlos-geschlossene Trennventile 172, 174 geschaltet.
Der Simulator 68 ist hydraulisch ausgeführt mit einer Simulatorkammer 176 bzw. einem Druckraum, einem Kolben 178, der in eine Simulatorfederkammer 180 verfahrbar ist, und einem in der Simulatorkammer 180 angeordneten Federelement 182. Die Simulatorkammer 172 ist über eine hydraulische Leitung 186 mit dem Druckraum 154 des Tandemhauptbremszylinders 160 hydraulisch verbunden. Im der Normalbetriebsart der Bremsanlage, dem „Brake-by-wire“-Modus, wird bei einer Betätigung des Bremspedals 56 durch den Fahrer aus dem Druckraum 154 Bremsmittel über die Leitung 186 in Simulatorkammer 176 geschoben, wodurch der Kolben 178 gegen das Federelement 182 in die Simulatorfederkammer 180 gedrückt wird. Dadurch wird dem Fahrer ein möglichst vertrautes und angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt.
Die Druckbereitstellungseinrichtung 86 ist als einkreisige hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung ausgebildet mit einer hydraulischen Druckkammer 190, in die bedarfsweise zum aktiven Druckaufbau in der „Brake-by-wire“-Betriebsart bei Ansteuerung eines Elektromotors 192 durch die Steuer- und Regeleinheit 80 ein Kolben 196 verschoben wird, wodurch Druckmittel durch eine Leitung 200 in die Bremsen 98, 100, 102, 104 geleitet werden kann. Über eine Leitung 204 ist die Druckkammer 190 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 74 unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 206 verbunden welches öffnet, wenn der Druck im Bremsflüssigkeitsbehälter 74 höher ist als im Druckraum 190, d. h. Unterdruck im Druckraum 190 herrscht.
Zwei stromlos geschlossene Aktuatorkreis-Trennventile 210, 212 sind in zwei von einem gemeinsamen Kontenpunkt 214 in der Leitung 200 ausgehende Leitungen 216, 218 geschaltet.
In der Normalbetriebsart „Brake-by-wire“ werden die beiden Aktuatorkreis-Trennventile 210, 212 bestromt bzw. geöffnet und die beiden Trennventile 172, 174 geschlossen. Ein Simulatorfreigebeventil 222, dem ein Rückschlagventil 230 parallel geschaltet ist, wird geöffnet.
Bei einer Betätigung des Bremspedals 56 wird durch einen redundant ausgeführten Wegsensor 220 der Weg des Bremspedals gemessen (alternativ oder in Kombination dazu kann beispielsweise auch ein Winkelsensor vorgesehen sein). Der Wegsensor 220 ist eingangsseitig mit der Steuer- und Regeleinheit 80 verbunden. Aus dem Signal des Wegesensors 220 wird der Bremswunsch des Fahrers bestimmt und damit ein Sollbremsmoment. Um dieses Sollbremsmoment zu realisieren, wird zum Bremsdruckaufbau von der Steuer- und Regeleinheit 80 die Druckbereitstellungseinrichtung 86 angesteuert.
Durch jeweils einen – jeweils redundant ausgeführten – Drucksensor 226, 228 wird der Druck in der Leitung 170 bzw. der Leitung 200 gemessen und mittels der Druckbereitstellungseinrichtung 86 geregelt.
Die hydraulische Rückfallebene wird beispielsweise automatisch bei einem Ausfall der Stromversorgung bzw. des Bordnetzes aktiviert, da dann die stromschloss geschlossenen Aktuatorkreis-Trennventile 210, 212 schließen, so dass keine Bremsflüssigkeit zurück in die Druckkammer 190 fließen kann und die stromlos offenen Trennventile 172, 174 öffnen, so dass der Fahrer durch Muskelkraft Bremsflüssigkeit aus den Druckräumen 154, 156 in die Radbremsen 98, 100, 102, 104 pumpen kann.
Die Bremsanlage 50 ist dazu ertüchtigt, einen präzisen Druckabbau an der Hinterachse zu ermöglichen, wobei insbesondere Giermomente aufgrund von Druckabweichungen zwischen den Hinterradbremsen links und rechts vermieden werden.
Dazu sind das Auslassventil 124 und das Aktuatorkreis-Trennventil 212 als stromlos geschlossene analoge Ventile ausgebildet. Bei digitalen Ventilen sind die diskreten Schaltzustände „an“ bzw. „offen“ und „aus“ bzw. „geschlossen“ vorgesehen. In dem Zustand „geschlossen“ sperrt das Ventil vollständig den hydraulischen Fluss, während das Ventil im Zustand „offen“ den hydraulischen Fluss in einem vorgegeben Maß vorgibt. Dazwischen gibt es keine Zustände des Ventils. Ein analoges Ventil erlaubt dagegen, den hydraulischen Fluss im Wesentlichen stufenlos zwischen vollem Fluss und überhaupt keinem Fluss zu steuern, wobei dies vorzugsweise durch die Stärke des Stroms gesteuert wird, mit dem das analoge Ventil betrieben wird.
Im Zeitintervall zwischen t₁ und t₂ (siehe 3), in dem an der Hinterachse hydraulisch Druck aufgebaut wird (Bremsdruck 46), ist das Auslassventil 124 stromlos (Stromstärke 242 ist Null), so dass in den Radbremsen 102 und 104 Druck aufgebaut werden kann. Das Aktuator-Trennventil 212 wird bestromt (Stromstärke 240), wodurch es geöffnet wird und aus der Druckkammer 190 aktiv Bremsflüssigkeit in die Radbremsen 102, 104 gefördert werden kann. Zum Zeitpunkt t₂ wird der Bremsdruck 46 bis zum Zeitpunkt t₃ konstant gehalten. Die beiden Ventile 124 und 212 sind stromlos geschaltet, so dass der Fluss von Bremsmittel durch sie verhindert wird und der Druck gehalten werden kann.
Im Zeitintervall zwischen t₃ und t₄ bleibt das Aktuatorkreis-Trennventil 212 weiterhin stromlos, während zum hydraulischen Druckabbau an der Hinterachse das Auslassventil 124 bestromt wird, wobei die Stromstärke 242 in diesem Zeitintervall linear zwischen einem ersten Wert zum Zeitpunkt t₃ und einem zweiten Wert zum Zeitpunkt t₄ ansteigt. Durch den zum gewünschten Differenzdruck am Auslassventil 124 gewählten proportionalen linearen Anstieg der Stromstärke 242 wird eine Druckminderfunktion zwischen dem gewünschten Druck in der Abfuhrleitung 144 und dem Rücklauf zum Druckmittelvorratsbehälter 74 erreicht. Zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₅ ist der hydraulische Bremsdruck 46 konstant 0, so dass beide Ventile 124, 212 in stromlosen Zustand geschaltet sind.
Im Zeitintervall zwischen t₅ und t₆ wird wieder hydraulischer Bremsdruck 46 aufgebaut, um das abfallende rekuperative Bremsmoment 20 auszugleichen. Das Auslassventil 124 bleibt daher geschlossen. Das Aktuatorkreis-Trennventil 212 wird dagegen mit einer linear ansteigenden Stromstärke 240 bestromt, die von einem ersten Wert bei t₅ zu einem zweiten Wert t₆ linear ansteigt.
In dem Zeitintervall zwischen t₆ und t₇ wird der hydraulische Bremsdruck 46 linear abgebaut, bis er zum Zeitpunkt t₇ den Wert Null erreicht; der Bremsvorgang ist zu diesem Zeitpunkt abgeschlossen. Das Auslassventil 124 wird während dieses Zeitintervalls mit einer linear ansteigenden Stromstärke 242 bestromt, die linear zwischen einem ersten Wert t₆ und einem zweiten Wert bei t₇ wächst. Das Aktuatorkreis-Trennventil 212 ist stromlos geschaltet.
Bezugszeichenliste

2: x-Achse
8: y-Achse
14: Gesamtbremsmoment
20: rekuperatives Bremsmoment
26: hydraulisches Bremsmoment
32: hydraulisches Bremsmoment
40: Bremsdruck
56: Bremsdruck
50: Bremsanlage
56: Bremspedal
62: Zylinder-Kolben-Anordnung
68: Simulator
74: Druckmittelvorratsbehälter
80: Steuer- und Regeleinheit
86: Druckbereitstellungseinrichtung
92: Druckmodulationseinrichtung
94: erster Bremskreis
96: zweiter Bremskreis
98: Radbremse
100: Radbremse
102: Radbremse
104: Radbremse
110: Einlassventil
112: Einlassventil
114: Einlassventil
116: Einlassventil
120: Auslassventil
122: Auslassventil
124: Auslassventil
126: Auslassventil
130: Zufuhrleitung
132: Zufuhrleitung
134: Zufuhrleitung
136: Zufuhrleitung
140: Abfuhrleitung
142: Abfuhrleitung
144: Abfuhrleitung
146: Abfuhrleitung
150: Druckkolben
152: Druckkolben
154: Druckraum
156: Druckraum
160: Tandemhauptbremszylinder
162: Bohrung
164: Bohrung
168: Leitung
170: Leitung
172: Trennventil
174: Trennventil
176: Simulatorkammer
178: Kolben
180: Simulatorfederkammer
182: Federelement
186: Leitung
190: Druckkammer
192: Elektromotor
196: Kolben
200: Leitung
204: Leitung
206: Rückschlagventil
210: Aktuator-Trennventil
212: Aktuator-Trennventil
216: Leitung
218: Leitung
220: Wegsensor
222: Simulatorfreigebeventil
226: Drucksensor
228: Drucksensor
230: Rückschlagventil
t₁, t₂, t₃, t₄, t₅, t₆, t₇: Zeitpunkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010040097 A1 [0004]

Claims

Bremsanlage (50) für Kraftfahrzeuge, die in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer betätigbar als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist und eine hydraulische Rückfallebene aufweist, in der sie nur vom Fahrer betätigbar ist, mit zwei Bremskreisen (94, 96), wobei jedem Bremskreis (94, 96) jeweils zwei Radbremsen (98, 100, 102, 104) zugeordnet sind, mit einem Bremspedal (56) zur Betätigung einer Pedalentkopplungseinheit (62), mit einer Wegerfassungseinrichtung (220), die den Betätigungsweg des Bremspedals (56) oder eines mit dem Bremspedal verbundenen Kolben erfasst, mit einem Simulator (68) mit einem Simulatorfreigebeventil (222), der in der Betriebsart „Brake-by-wire“ dem Fahrer ein Bremspedalgefühl vermittelt, und der in der Rückfallebene hydraulisch abgetrennt wird, mit einer elektrohydraulischen Druckbereitstellungseinrichtung (86), die von einer Steuer- und Regeleinheit (80) zum Aufbau von Bremsdruck angesteuert werden kann, mit einer Druckmodulationseinrichtung (92), die zur Einstellung radindividueller Bremsdrücke für jede Radbremse (98, 100, 102, 104) jeweils ein Einlassventil (110, 112, 114, 116) und ein Auslassventil (120, 122, 124, 126) aufweist, und wobei zwei stromlos geschlossene Aktuatorkreis-Trennventile (120, 212) vorgesehen sind, durch die die Druckbereitstellungseinrichtung (86) hydraulisch mit den zwei Bremskreisen (94, 96) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslassventil (124) einer Hinterradbremse (102) als stromlos geschlossenes analoges Auslassventil und ein Aktuatorkreis-Trennventil (212) als stromlos geschlossenes analoges Aktuatorkreis-Trennventil ausgebildet ist.
Bremsanlage (50) nach Anspruch 1, wobei genau ein analoges Auslassventil (124) und genau ein analoges Aktuatorkreis-Trennventil (212) vorgesehen sind.
Bremsanlage (50) nach Anspruch 2, wobei ein erster Bremskreis die beiden Vorderradbremsen (98, 100) und ein zweiter Bremskreis die beiden Hinterradbremsen (102, 104) umfasst, und wobei das analoge Auslassventil (124) einer Hinterradbremse (102) zugeordnet ist und wobei das analoge Aktuatorkreis-Trennventil (212) dem zweiten Bremskreis zugeordnet ist.
Bremsanlage (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Pedalentkopplungseinheit (62) zwei Druckräume (154, 156) umfasst, in denen jeweils ein Kolben (150, 152) verfahrbar angeordnet ist, und wobei Trennventile (172, 174) vorgesehen sind, durch die die Druckräume der Pedalentkopplungseinheit hydraulisch von den Radbremsen (98, 100, 102, 104) getrennt werden können.
Bremsanlage (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Simulator (68) einen Druckraum (176) aufweist, in den in der „Brake-by-wire“-Betriebsart aus wenigstens einem der Druckräume (154, 1569 der Pedalentkopplungseinheit Bremsflüssigkeit verschoben wird.
Bremsanlage (50) nach Anspruch 5, wobei in dem Simulator (68) zur Erzeugung eines Pedalgefühls ein Kolben (178) gegen ein elastisches Federelement (182) gedrückt wird.
Bremsanlage (50) nach Anspruch 5 oder 6, wobei dem Simulatorfreigebeventil (222) ein Rückschlagventil (230) parallel geschaltet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage (50) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Druckabbaus in den Hinterradbremsen (102, 104) das analoge Auslassventil (124) angesteuert wird und die Einlassventile (114, 116) der Hinterradbremsen (102, 104) geöffnet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei zum Druckaufbau das jeweilige Aktuatorkreis-Trennventil (212) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei in einer Rückfallebene die Aktuatorkreis-Trennventile (210, 212) geschlossen werden und das Simulatorfreigebeventil geschlossen wird, so dass Bremsflüssigkeit aus den Druckräumen (154, 156) der Pedalentkopplungseinheit in die Bremskreise verschoben werden kann.