DE10203207B4

DE10203207B4 - Elektromechanische Bremsanlage

Info

Publication number: DE10203207B4
Application number: DE2002103207
Authority: DE
Inventors: Dr. Witte Bastian
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-01-21
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: DE10203207A1

Abstract

Elektromechanische Bremsanlage (1), umfassend mindestens ein Pedalmodul (3) zur Erfassung eines Bremswunsches, mindestens ein Zentralsteuergerät (2) und den einzelnen Rädern zugeordnete Radbremsaktuatoren (10, 11), die mit dem Zentralsteuergerät (2) über mindestens ein Bussystem (13) verbunden sind, wobei der elektromechanischen Bremsanlage (1) mindestens eine Sensorik (12) zur Erfassung einer fahrdynamischen Zustandsgröße zugeordnet ist und das Zentralsteuergerät (2) in Abhängigkeit des vom Pedalmodul (3) erfassten Bremswunsches und der Sensorik (12) erfassten fahrdynamischen Zustandsgrößen elektrische Steuersignale für die Radbremsaktuatoren (10, 11) generiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (12) zur Erfassung der fahrdynamischen Zustandsgröße in dem Zentralsteuergerät (2) oder einem Modul der elektromechanischen Bremsanlage (1) integriert ist, das mit einem Schnittstellen-Prozessor für das Bussystem (13) ausgebildet ist, wobei die Sensorik (12) und das Zentralsteuergerät (2) in dem Pedalmodul (3) integriert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer zusätzlichen Sensorik zur Erfassung einer fahrzeugdynamischen Zustandsgröße.
Im Gegensatz zur konventionellen Bremsanlage wird bei elektromechanischen Bremsanlagen auf einen direkten mechanischen Durchgriff zwischen Bremspedal und Radbremse verzichtet und die Bremshydraulik durch eine elektromechanische Bremse ersetzt. Hierzu umfasst die elektromechanische Bremsanlage ein Pedalmodul und ein Zentralsteuergerät. In dem Pedalmodul ist beispielsweise eine Feder oder ein Feder/Dämpfer-Element angeordnet, wobei der Federweg und/oder die Pedalkraft über Sensoren im Pedalmodul gemessen wird. Des weiteren umfasst das Pedalmodul einen Schnittstellenprozessor, der die Sensordaten über ein Bussystem an das Zentralsteuergerät überträgt. Die Elemente Feder, Sensor und Schnittstellenprozessor sind dabei in einem Gehäuse angeordnet und bilden eine bauliche Einheit. Aufgrund der mechanischen Entkopplung muss dabei die Ausbildung nicht notwendigerweise ein Pedal sein. Vielmehr sind generell andere Formen denkbar, so dass nachfolgend unter Pedalmodul ein Modul verstanden wird, das eine Eingangsgröße als einen Bremswunsch interpretiert und an das Zentralsteuergerät überträgt. Das Zentralsteuergerät empfängt diesen Bremswunsch vom Podalmodul und generiert daraus im Regelfall vier Bremskraftanforderungen für die vier Räder. Über mindestens einen Datenbus werden diese Bremskraftanforderungen an die Räder weitergeleitet, wo eine Radelektronik mittels Elektromotor und Spindelgetriebe die Radbremsen zuspannt. Nachfolgend soll die Einheit Radelektronik, Elektromotor und Spindelgetriebe allgemein als Radbremsaktuator bezeichnet werden, die allgemein ein elektrisches Steuersignal in ein mechanisches Bremsmoment umwandelt. Aus Sicherheitsgründen ist es weiter bekannt, jeweils zwei Räder, vorzugsweise diagonal zu einem Bremskreis zusammenzufassen. Aufgrund des sicherheitsrelevanten Aspekts einer derartigen elektromechanischen Bremsanlage ist es weiter bekannt, der elektromechanischen Bremsanlage eine zusätzliche Spannungsversorgung zuzuordnen. Dabei kommt beispielsweise in jedem Bremskreis eine Notbatterie zum Einsatz. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch bei Einbruch und Ausfall des Bordnetzes das Fahrzeug noch abgebremst werden kann. Die Notbatterie ist dabei vorzugsweise mit einer Überwachungseinheit ausgebildet, mittels derer der Ladezustand und der Alterungszustand der Notbatterie sensorisch erfasst wird und an das Zentralsteuergerät über das Bussystem übertragen wird.
Bekannte Fahrzeugassistenzsysteme zur Fahrdynamikstabilisierung umfassen beispielsweise einen Gierratensensor und einen Querbeschleunigungssensor.
Gegebenenfalls umfasst die Sensorik auch einen Längsbeschleunigungssensor, der insbesondere bei Allrad- und Automatikfahrzeugen zum Einsatz kommt. Aus diesen erfassten fahrdynamischen Zustandsgrößen generiert dann ein Steuergerät einen Zusatzlenkwinkel und/oder ein Zusatzbremsmoment, das den vom Fahrer vorgegebenen Wunschlenkwinkel und/oder Wunschbremsmoment überlagert wird, so dass das Kraftfahrzeug fahrdynamisch stabil bleibt. Die einzelnen Sensoren können dabei als Einzelsensoren oder als Sensorcluster in einem einzigen Gehäuse mit gemeinsamen Prozessor ausgebildet sein.
Werden nun die bekannten Fahrerassistenzsysteme zur Fahrzeugstabilisierung bei einer elektromechanischen Bremsanlage eingesetzt, so bietet es sich an, dass das Zentralsteuergerät, die Fahrzeugzustandsdaten der Sensorik übermittelt bekommt und die Stabilitätskriterien bei der Generierung der Bremskraftanforderungen berücksichtigt, also das Steuergerät des Fahrerassistenzsystems in dem Zentralsteuergerät integriert ist. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist jedoch ein verhältnismäßiger hoher Verkabelungsaufwand.
Aus der DE 198 32 167 A1 ist eine elektromechanische Bremsanlage bekannt, umfassend mindestens ein Pedalmodul zur Erfassung eines Bremswunsches, mindestens ein Zentralsteuergerät und den einzelnen Rädern zugeordnete Radbremsaktuatoren, die mit dem Zentralsteuergerät über mindestens ein Bremssystem verbunden sind. Dabei ist der elektromechanischen Bremsanlage mindestens eine Sensorik zur Erfassung einer fahrdynamischen Zustandsgröße zugeordnet, wobei das Zentralsteuergerät in Abhängigkeit des vom Pedalmodul erfassten Bremswunsches und der Sensorik erfassten fahrdynamischen Zustandsgrößen elektrische Steuersignale für die Radbremsaktuatoren generiert.
Aus der DE 197 55 431 A1 ist eine Fahrzeugbremsanlage bekannt, die von einer Bremselektronik wenigstens nach Maßgabe eines von dem Fahrer erzeugten Bremswertsignals und/oder von einer Fahrdynamikelektronik nach Maßgabe von Raddrehzahlsignalen sowie von Signalen eines Lenkwinkelsensors, eines Giergeschwindigkeitssensors und eines Querbeschleunigungssensors steuerbar ist. Die Bremselektronik ist über einen Fahrzeug-Datenbus wenigstens mit einer Motor-Steuerelektronik verbunden, wobei die Fahrdynamikelektronik in die Bremselektronik integriert ist. Alternativ kann die Fahrdynamikelektronik als selbständige Baueinheit vorgesehen sein, in die der Giergeschwindigkeitssensor und der Querbeschleunigungssensor integriert sind.
Aus der EP 0 924 125 A2 ist eine Bremseinrichtung für Fahrzeuge bekannt, wobei Sensoren eines Pedalmoduls entweder direkt an Zentralrechner oder an ein Bussystem angeschlossen sind.
Aus der DE 100 02 685 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung des fehlerhaften Einbaus von Sensiermitteln in einem Fahrzeug bekannt, welche zur Sensierung von das Fahrzeugverhalten des Fahrzeuges charakterisierenden Größen dienen, aus denen jeweils die Giergeschwindigkeit des Fahrzeuges bestimmbar ist. Dabei wird vorgeschlagen, dass der Gierwinkelgeschwindigkeitssensor und/oder der Querbeschleunigungssensor in einem elektrischen Steuergerät angeordnet sind.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, eine elektromechanische Bremsanlage mit einer Sensorik zur Erfassung einer fahrdynamischen Zustandsgröße zu schaffen, die kostengünstiger und einfacher aufgebaut ist.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu wird die Sensorik zur Erfassung der fahrdynamischen Zustandsgröße in dem Zentralsteuergerät oder in einem Modul der mechanischen Bremsanlage integriert, das mit einem Schnittstellenprozessor für das Bussystem ausgebildet ist. Hierdurch kann auf ein separates Gehäuse und auf einen separaten Schnittstellen-Prozessor für das Bussystem verzichtet werden. Des weiteren spart dies die separate Verkabelung der Sensorik zum Bussystem ein. Insbesondere die Integration im Zentralsteuergerät selbst hat dabei den Vorteil, dass die von der Sensorik gelieferten Fahrzustandsdaten nicht über das Bussystem übertragen werden müssen und dieses somit nicht belasten. Eine Integration bei konventionellen hydraulischen Bremsanlagen war dagegen bisher nicht möglich, da die Hydraulikblöcke mit den integrierten Elektroniken aus Geräuschgründen mittels Gummilagern gegenüber der Karosserie gelagert sind. Durch diese Gummilager kann der Hydraulikblock gegenüber der Karosserie frei schwingen. Würde man dort einen Sensor einbauen, so würde dieser die Schwingung des Hydraulikblocks und nicht die Bewegung der Karosserie messen.
Dabei ist die Sensorik in dem Pedalmodul integriert. Zur weiteren Einsparung von Verkabelung sowie zur Entlastung der Buskommunikation ist auch das Zentralsteuergerät in dem Pedalmodul integriert.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Sensorik direkt auf einer Platine des Zentralsteuergerätes „on chip” integriert. Dies vereinfacht weiter die Signalübertragung, erlaubt einen kompakteren Aufbau und eine höhere Zuverlässigkeit, da eine interne separate Verkabelung entfallen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die elektromechanische Bremsanlage mit einem Feststellbremstastermodul ausgebildet, wobei das Feststellbremstastermodul direkt mit dem Zentralsteuergerät verbunden sein kann oder teilweise in diesem integriert ist.
Vorzugsweise ist die Sensorik als Gierratensensor und/oder Querbeschleunigungssensor und/oder Längsbeschleunigungssensor ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Teilblockschaltbild einer elektromechanischen Bremsanlage.
Die elektromechanische Bremsanlage 1 umfasst ein Zentralsteuergerät 2, ein Pedalmodul 3, ein Feststellbremstastermodul 4, ein Lenkwinkelsensormodul 5, eine Bordnetzbatterie 6, einen DC/DC-Wandler 7 eine Notbatterie 8 mit einem Überwachungsmodul 9 und zwei Radbremsaktuatoren 10, 11, die in einem Bremskreis angeordnet sind und beispielsweise dem linken Vorderrad und dem rechten Hinterrad zugeordnet sind. In dem Zentralsteuergerät 2 ist eine Sensorik 12 zur Erfassung von fahrdynamischen Zustandsgrößen, wie beispielsweise ein Gierratensensor und ein Querbeschleunigungssensor, angeordnet. Über den DC/DC-Wandler wird die elektromechanische Bremsanlage 1 mit elektrischer Energie versorgt und die Notbatterie 8 geladen, wobei jedoch über den DC/DC-Wandler 7 eine galvanische Entkopplung stattfindet, so dass bei Kurzschluss im Bordnetz die elektromechanische Bremsanlage 1 weiter durch die Notbatterie 8 versorgt werden kann. Das Überwachungsmodul 9 der Notbatterie 8 ist mit einer geeigneten Sensorik zur Überwachung des Ladezustandes und des Alterungszustandes der Notbatterie 8 ausgebildet und über einen Schnittstellenprozessor mit einem Bussystem 13 verbunden. Auch das Zentralsteuergerät 2, das Pedalmodul 3, das Feststellbremstastermodul 4, das Lenkwinkelsensormodul 5 und die beiden Radbremsaktuatoren 10, 11 sind mit dem Bussystem 13 verbunden.
Gibt ein Fahrer über das Pedalmodul 3 einen Bremswunsch ein, so wird dieser über das Bussystem 13 an das Zentralsteuergerät 2 übertragen. Das Zentralsteuergerät 2 generiert daraus unter Berücksichtigung der Signale der Sensorik 12 und des Lenkwinkelsensormoduls 5 Bremsanforderungen für die beiden Radbremsaktuatoren 10, 11, die die fahrdynamische Stabilität des Kraftfahrzeuges berücksichtigen. Durch die Integration der Sensorik 12 in dem Zentralsteuergerät 2 benötigt die Sensorik 12 kein separates Gehäuse oder einen Schnittstellenprozessor für das Bussystem 13. Zur Einsparung weiterer Schnittstellenprozessoren können das Pedalmodul 3 und/oder das Feststellbremstastermodul 4 direkt mit dem Zentralsteuergerät 2 verbunden sein, was gestrichelt dargestellt ist. In diesem Fall würden die Verbindungen zum Bussystem 13 entfallen.
Alternativ zu der dargestellten Integration der Sensorik 12 in dem Zentralsteuergerät 2 kann diese prinzipiell auch in jedem Modul mit eigenem Schnittstellenprozessor angeordnet werden. Besonders bevorzugt sind jedoch das Pedalmodul 3 oder das Feststelltastermodul 4, falls diese nicht direkt mit dem Zentralsteuergerät 2 verbunden sind. Gleichwertig (aber nicht erfindungsgemäß) ist eine Integration in dem Überwachungsmodul 9 der Notbatterie 8, wohingegen eine Integration in dem Lenkwinkelsensormodul 5 aufgrund der erforderlichen schwingungsfreien Anordnung schwieriger ist. In welchem Modul die Sensorik 12 integriert wird, kann von mehreren Faktoren abhängen. Ist beispielsweise ein Hersteller der Sensorik 12 gleichzeitig Hersteller eines weiteren Moduls, so bietet es sich an, die Sensorik 12 in diesem Modul zu integrieren.

Claims

Elektromechanische Bremsanlage (1), umfassend mindestens ein Pedalmodul (3) zur Erfassung eines Bremswunsches, mindestens ein Zentralsteuergerät (2) und den einzelnen Rädern zugeordnete Radbremsaktuatoren (10, 11), die mit dem Zentralsteuergerät (2) über mindestens ein Bussystem (13) verbunden sind, wobei der elektromechanischen Bremsanlage (1) mindestens eine Sensorik (12) zur Erfassung einer fahrdynamischen Zustandsgröße zugeordnet ist und das Zentralsteuergerät (2) in Abhängigkeit des vom Pedalmodul (3) erfassten Bremswunsches und der Sensorik (12) erfassten fahrdynamischen Zustandsgrößen elektrische Steuersignale für die Radbremsaktuatoren (10, 11) generiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (12) zur Erfassung der fahrdynamischen Zustandsgröße in dem Zentralsteuergerät (2) oder einem Modul der elektromechanischen Bremsanlage (1) integriert ist, das mit einem Schnittstellen-Prozessor für das Bussystem (13) ausgebildet ist, wobei die Sensorik (12) und das Zentralsteuergerät (2) in dem Pedalmodul (3) integriert sind.
Elektromechanische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (12) auf einer Platine des Zentralsteuergerätes (2) angeordnet ist.
Elektromechanische Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Bremsanlage (1) ein Feststellbremstastermodul (4) umfasst, das mit dem Zentralsteuergerät (2) direkt verbunden oder in diesem integriert ist.
Elektromechanische Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (12) einen Gierratensensor und/oder einen Querbeschleunigungssensor und/oder einen Längsbeschleunigungssensor umfasst.