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WO2014048600A1 - Kombinierte bremsanlage für fahrzeuge sowie verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Kombinierte bremsanlage für fahrzeuge sowie verfahren zu deren betrieb Download PDF

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Publication number
WO2014048600A1
WO2014048600A1 PCT/EP2013/064690 EP2013064690W WO2014048600A1 WO 2014048600 A1 WO2014048600 A1 WO 2014048600A1 EP 2013064690 W EP2013064690 W EP 2013064690W WO 2014048600 A1 WO2014048600 A1 WO 2014048600A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brake
brake system
wheel brakes
hydraulic
hydraulically
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/064690
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Jungbecker
Georg Halasy-Wimmer
Peter Schack
Lothar Schiel
Ulrich Neumann
Alfred Eckert
Maxim Arbitmann
Paul Linhoff
Patrick Merzoug
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves Ag & Co. Ohg filed Critical Continental Teves Ag & Co. Ohg
Publication of WO2014048600A1 publication Critical patent/WO2014048600A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/26—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force characterised by producing differential braking between front and rear wheels
    • B60T8/266—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force characterised by producing differential braking between front and rear wheels using valves or actuators with external control means
    • B60T8/267—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force characterised by producing differential braking between front and rear wheels using valves or actuators with external control means for hybrid systems with different kind of brakes on different axles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/741—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on an ultimate actuator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/40—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • B60T8/4072—Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
    • B60T8/4081—Systems with stroke simulating devices for driver input

Definitions

  • the invention relates to a brake system for vehicles according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a brake system.
  • this brake system for a vehicle with electric vehicle drive in which the wheels are to be braked at the front by means of regenerative drag torque of the vehicle drive (so-called recuperative or regenerative braking), we ⁇ nig suitable because, for example, when cross-fading or varying the proportion of regenerative drag torque and friction ⁇ braking torque of the hydraulically actuated wheel brakes takes effect on the brake pedal. It is therefore an object of the present invention to provide a
  • Bereitzu ⁇ brake system and a method for its operation which / coding for an electrically driven vehicle, in particular for a FEV vehicle (FEV: fully electric vehicle, all-electric vehicle), and insbeson ⁇ particular, the recovery of energy in such a vehicle, especially good suitable is.
  • the brake system or the method should be suitable to an irritation of the vehicle ⁇ leader by repercussions on the brake pedal to verhin ⁇ countries.
  • the invention is based on the idea, in a combinatorial ⁇ ned brake system with electromechanically operable wheel brakes on the rear axle and hydraulically actuatable wheel ⁇ brake the hydraulic brake system for the front axle as a "brake-by-wire" on the front axle for For -Bremsstrom ⁇ lead.
  • a recuperative braking is easy and without additional measures, such as the discharge of pressure medium from the front brakes in a low-pressure accumulator , possible, without causing a reaction to the driver.
  • the hydraulic brake system in a "brake-by-wire" mode is controllable both by a driver and independently of the driver, is preferably operated in the "brake-by-wire” mode and can be operated in at least one fallback mode. in which only the operation by the driver is possible.
  • Both the hydraulically actuated wheel brakes and the electromechanically actuated wheel brakes are preferably designed as a service brake.
  • the hydraulic brake system for the front axle preferably comprises, in addition to the electrically controllable Druck washerstel ⁇ treatment device, which actuates the hydraulically actuated wheel brakes in the "brake-by-wire" mode, one between the master cylinder and the hydraulically
  • operable wheel brakes arranged separating valve for separating the master cylinder of the wheel brakes in a "brake-by-wire” mode and a hydraulically connected to the Hauptbremszy ⁇ linder or connectable simulation ⁇ device with at least one elastic element which in the "brake-by- wire "mode gives the driver a pleasant brake pedal feel and is switched on and off ⁇ switchable.
  • a Bremspe ⁇ dal superiser in the 'brake-by-wire "mode irrespective of the brake pressures are provided in the wheel brakes.
  • Particularly preferred is the elekt ⁇ driven controllable pressure supply device by means of a Zuschaltventils with the hydraulically actuated Rad ⁇ brakes connectable.
  • the pressure-providing device is preferably provided by a cylinder-piston arrangement with a hydraulic pressure chamber. forms, the piston is actuated by an electromechanical Aktua- tor.
  • the brake system comprises a first electronic control unit, by means of which the hydraulic brake system is controlled for the front axle, and at least a second electronic control unit, by wel ⁇ cher at least one electromechanical actuator of a wheel brake of the rear axle is controlled, wherein the first and the second control and regulating unit are arranged spatially separated and are connected via a communication link with each other.
  • the electro-hydraulic unit of the hydraulic brake system can be performed from smaller ⁇ and the second electronic control and Re ⁇ gel unit ⁇ be integrally arranged in the vicinity of the to be driven actuator.
  • the Ready to Print Stel ⁇ development facility, the release valve and the supply valve are controlled particularly preferred gel unit by the first electronic control and Re ⁇ .
  • the brake system per electromechanically actuable wheel brake comprises a second electronic control and regulating unit, which is arranged in the vicinity of the wheel brake.
  • the brake system comprises a detection ⁇ device for detecting an operation of the brake pedal representing size, wherein the detection device via the first control and regulating unit and the second control unit with electrical Ener ⁇ gie is available. Even if one of the tax and Control units thus the braking request can be detected. Particularly preferably, an actuating travel of a piston of the master cylinder is detected.
  • Trains t ⁇ for the hydraulic braking system advantageously provided at least for the first control unit and for each electromechanical actuator of the wheel brakes of the rear axle an own electric power supply source.
  • the simulation device preferably has a hydraulic simulator chamber, which is hydraulically connected by means of a hydraulic connection to the pressure chamber of the master brake cylinder by means of a simulator release valve.
  • the vehicle is equipped with at least one electric vehicle drive ⁇ , wherein the wheels are braked on at least one axis by means of regenerative drag torque of the vehicle drive and friction braking torque of the corresponding wheel brakes.
  • the wheels of the front axle with the hydraulically actuated wheel brakes are additionally recuperative braked.
  • At least one electromechanical element Preferably, at least one electromechanical
  • the operable wheel brake a parking brake device wel ⁇ che is controlled by means of a parking brake control element.
  • a parking brake control element Particularly preferably, all electromechanically actuable wheel brakes comprise such a parking brake device.
  • the parking brake control element is preferably connected to the ⁇ ers te control unit.
  • the brake system according to the invention has the advantage that it can be used both in vehicles with electric Vorderachsantrieb (recuperation on the front axle) and in vehicles with electric Schuachsantrieb (recuperation on the rear axle) without changing the structure.
  • the invention also relates to a method for operating a brake system according to the invention.
  • the electromechanical actuators and the pressure supply device are actuated in accordance with the braking demand applied to the brake pedal by a vehicle driver detects an operation of the brake pedal representing size actuated.
  • the invention further relates to a method for operating a brake system according to the invention, wherein in a "brake-by-wire" mode a driver is separated from the wheel brakes by means of a zwi ⁇ rule master cylinder and hydraulically actuated wheel brakes separating the master cylinder with a simulation ⁇ device is connected to at least one elastic element, so that the driver a pleasant brake ⁇ pedal feeling is taught, and the hydraulic
  • operable wheel brakes are hydraulically connected to an electrically controllable pressure supply device.
  • the invention further relates to the use of a combined brake system according to the invention in a fully electric vehicle with an electric vehicle drive.
  • Fig. 1 shows an embodiment of an inventive
  • Fig. 2 is a diagram for illustrating an embodiment of a method according to the invention for operating a brake system.
  • FIG. 1 an embodiment of an inventive ⁇ Shen brake system is shown schematically.
  • the brake system comprises firstly hydraulically actuated wheel brakes 8a, 8b and on the other hand, electromechanically operable Radbrem ⁇ sen 9a, 9b.
  • the hydraulically operated wheel brakes 8a, 8b are arranged on the front axle VA of the vehicle (FR: front right wheel, FL: front left wheel) on which changing the rear ⁇ se HA of the vehicle electromechanically operable wheel are braking ⁇ 9a, 9b (RR: rear right wheel, RL: left rear wheel ⁇ ), which are actuated in accordance with the by a vehicle ⁇ leader on a brake pedal 1 controlled braking request and / or in accordance with the hydraulic pressure in the hydraulically actuated wheel brakes 8a, 8b actuated hydraulic pressure.
  • Both the hydraulically and the electromechanically operable wheel brakes 8a, 8b, 9a, 9b are designed as service brakes of the vehicle.
  • the hydraulic service braking system for the front axle VA is designed as a "brake-by-wire" -Bremsstrom. It is in a "brake-by-wire” mode, both the driving ⁇ generating leader as well as independently of the vehicle operator
  • the brake-by-wire mode provides the normal brake function the braking ⁇ system in which the driver is decoupled from the hydraulically actuated wheel brakes 8a, 8b and the hydraulically actuated wheel brakes 8a, 8b are actuated by an electrically controllable pressure supply device 5.
  • the hydraulic part of the braking system comprises essentially a beispielsge ⁇ Switzerlandss means of the brake pedal 1
  • actuatable hydraulic actuation unit 2 actuatable hydraulic actuation unit 2
  • travel simulator (or simulation device) 3 acting together with the hydraulic actuation unit 2
  • a pressure medium reservoir 4 assigned to the hydraulic actuation unit 2
  • an electrically controllable pressure supply reservoir 5 wheel brake pressure modulation valves 6a, 6b, 7a, 7b and a first electronic control unit 12.
  • the brake system comprises each hydraulic operable wheel brake 8a, 8b, an inlet valve 6a, 6b and an exhaust valve 7a, 7b, which are hydraulically interconnected in pairs via Mittenan ⁇ connections and connected to the Radbrem ⁇ sen 8a, 8b.
  • the input terminals of the intake valves 6a, 6b by means of a Bremsnikver ⁇ supply line 13 supplied with pressures derived in the "brake-by-wire" mode from a system pressure ⁇ to that in a in a pressure chamber 37 of the electrically controllable pressure supply device 5 In the fallback mode, the brake circuit supply line 13 is acted upon via a hydraulic line 22 with the pressure of the pressure chamber 17 of the actuator unit 2.
  • the output terminals of Auslassven ⁇ tile 7 a, 7 b are connected via a return line 14 with the
  • Pressure medium reservoir 4 connected.
  • a preferably redundantly designed pressure sensor 19 is provided.
  • the hydraulic actuating unit 2 has in a Ge ⁇ housing 16 a piston 15 which limits a hydraulic chamber or a pressure chamber 17, and provides a
  • the pressure chamber 17 is connected on the one hand via formed in the piston 15 radial Boh ⁇ ments and a corresponding pressure equalization line 41 with the pressure medium reservoir 4, which can be shut off by a relative movement of the piston 17 in the housing 16, and on the other hand by means of hydrauli ⁇ lines 22 with the already mentioned brake circuit supply line 13 in connection, via which the inlet valves 6a, 6b are connected to the actuator unit 2.
  • a parallel circuit of a normally open (SO) diagnosis valve 28 with a pressure medium reservoir 4 toward closing check valve 27 is included in the pressure equalization line 41.
  • SO normally open
  • the pressure chamber 17 receives an unspecified return spring, which positions the piston 15 when the master cylinder 2 is not actuated in a starting position.
  • a piston rod 24 couples the
  • a separating valve 23 is arranged, which is designed as an electrically actuated, preferably normally open (SO), 2/2-way valve.
  • SO normally open
  • a connected to the line section 22 pressure sensor 20 detects the built-up in the pressure chamber 17 by a displacement of the piston 15 pressure. This pressure also represents a measure of the braking request of the driver.
  • the electrically controllable pressure supply device 5 is designed as a hydraulic cylinder-piston arrangement or a single-circuit electro-hydraulic actuator (linear actuator), the piston 36 of a schematically indicated electric motor 35 with the interposition of a rotation also schematically shown Translationsgetriebes 39 can be actuated.
  • a temperature sensor 45 for sensing the temperature of the motor winding may also be used.
  • the piston 36 limits the pressure chamber 37.
  • the actuator pressure generated by the force effect of the piston 36 on the pressure medium enclosed in the pressure chamber 37 actuator pressure is fed into the system pressure line 38 and detected with the system pressure sensor 19.
  • the system pressure line 38 will shift valve connected to the to ⁇ 26 with the brake circuit supply line 13.
  • a Radbremstikauf- establishment and termination for the wheel brakes is carried out at a normal braking 8a, 8b flows when pressure reduction.. here, the previously from the pressure chamber 37 of the actuator 5 in the wheel brakes 8a, 8b displaced pressure medium in the same way again in the pressure chamber 37 of the actuator 5 returns.
  • Simulation device 3 is hydraulically coupled to the master cylinder 2.
  • Simulation device 3 consists in Essentially from a simulator chamber 29, a simulator rear chamber 30 and a simulator piston 31 separating the two chambers 29, 30 from one another.
  • Simulator piston 31 is supported by a in
  • Simulatorlessnesshunt 30 arranged elastic element 33 (eg simulator spring) on the housing 16 from.
  • the simulator chamber 29 is connected by means such as an electrically operable simulator release valve 32 with the pressure chamber 17 of the main brake cylinder ⁇ . 2
  • a check valve 34 arranged hydraulically antiparallel to the simulator release valve 32 makes it possible to operate the check valve 34 independently of the switching state
  • Simulatorkagabeventils 32 a largely unhindered backflow of the pressure medium from the simulator chamber 29 to the master cylinder pressure chamber 17th
  • the first electronic control unit 12 serves at least to control the electrically actuatable components of the hydraulic part of the brake system, in particular the valves 6a-6b, 7a-7b, 23, 26, 28, 32 and
  • Electric motor 35 of the pressure supply device 5 The signals of the sensors 19, 20, 25 and 44 are also ver ⁇ works at least in the electronic control unit 12.
  • the rear axle HA are associated with the wheel brakes 9a, 9b whose actuation takes place in accordance with the hydraulic pressure applied in the hydraulically actuatable wheel brakes 8a, 8b of the front axle VA by means of electromechanical actuators.
  • the mentioned hydraulic pressure can, depending on the mode of operation, be determined with the aid of the pressure sensors 19, 20.
  • the control of the wheel brakes 9a, 9b is, for example decentralized by each one of the wheel brake 9a, 9b arranged, eg in / to the actuator inte ⁇ grated, electronic control and regulation unit 10a, 10b made. However, it is also possible that a central, the rear axle associated electronic control unit (control unit 70 in Fig. 2) for both electromechanical actuators of the wheel brakes 9a, 9b is present.
  • the control and regulation units 10a, 10b or the control and regulation unit 70 of the electromechanically actuatable wheel brakes 9a, 9b are / is in communication with the first control unit 12.
  • the exemplary brake system is equipped with a parking brake functionality ⁇ .
  • the electromechanically actuable wheel brakes 9a, 9b parking brake devices not shown, with which the wheel brakes 9a, 9b are locked in the applied state.
  • the parking brake devices for example, by means of a control element, which is connected for example to the first control and regulating unit 12, controlled by the driver.
  • the (entire) brake system 51 is connected via the push rod 24 to the brake pedal 1 and ultimately to the driver.
  • FIG. 2 is a very schematic diagram for clarification. Chung of an embodiment of a method according to the invention for operating a brake system shown.
  • a via the brake pedal 1 is applied by the vehicle operator driver's braking request is detected 50 of the central, first electronic control unit 12 by means of the preferably integrated Redun ⁇ dant pedal travel sensor 25 (path s) and therefrom, for example by means of a predetermined pressure-displacement characteristics (pressure boosting characteristic) 52, a target pressure value P soll is determined for the pressure supply device 5 of the hydraulic wheel brakes of the front axle VA.
  • the in the control and Re ⁇ gel unit 12 stored print gain characteristic 52 for the front axle VA advantageously corresponds to the idea ⁇ len brake force distribution to the rear axle HA.
  • the actual pressure P ist of the pressure supply device 5 is sensed by the pressure sensor 19.
  • the actual pressure P is in accordance with the target pressure P So ii adjusted.
  • block 54 illustrates schematically the control of the electrically actuatable valves 6a, 6b, 7a, 7b, 23, 26 and 32 for acting on the wheel brakes 8a, 8b for the right front wheel (FR) and the left front wheel (FL) with pressure ⁇ medium.
  • the master cylinder 2 via the opened
  • Simulatorkagabeventil 32 hydraulically connected to the simulation device 3.
  • the driver is hydraulically decoupled from the front ⁇ axle wheel brakes by the now closed isolation valve 23 and the pressure is provided via the open connection valve 26 of the Druck washers ⁇ positioning device available.
  • a wheel-specific brake pressure control is possible, for example via the intake and exhaust valves 6a, 6b, 7a, 7b.
  • the wheels FR, FL of the front axle VA has not shown wheel speed ⁇ sensors, which in case of need by the control and Control unit 12 performed slip control (eg
  • the first control unit 12 has advantageously ⁇ legally its own electrical power supply ⁇ source (power supply battery) 55th
  • control and regulation unit 12 has an interface 56 to an environment sensor system to perform active safety functions can.
  • the vehicle is advantageously equipped with an electric vehicle drive 80 (electric motor), wherein the wheels can be braked on at least one axis by means of regenerative drag torque of the vehicle drive and friction braking torque of the corresponding wheel brakes.
  • the control unit 12 then comprises a further interface 57 to an engine management system of the vehicle drive 80, to perform the recuperation of the brake system with appropriate distri ⁇ development of the braking torque to drag moment and Reibbremsmo ⁇ ment.
  • the electromechanical actuators 62a, 62b for the wheel brake 9a, 9b of the rear axle HA is, as already described above, he imagines ⁇ , a second electronic control unit 70 assigned, which can communicate via an electrical interface 58 with the first control unit 12th
  • the electromechanical actuators 62a, 62b and possibly locally arranged engine control units 61a, 61b preferably each have a separate electric Energy ⁇ sorgungsttle (battery) 59, 60.
  • the second control unit 70 may be supplied by one or both of power supplies 59, 60 become.
  • the displacement sensor 25 is ver ⁇ provides parallel to its Ener ⁇ giemers via the control unit 12 via the control unit 70 with electrical energy so that when a malfunction of the control and Re ⁇ gel unit 12, the displacement sensor 25 continues to measure is the brake pedal operation available so that s of the displacement sensor 25 is an actuation of the wheel brakes elektrome ⁇ chanical 9a, 9b is possible based on the displacement signal.
  • the wheel brakes 8a, 8b of the front axle VA are in this case error
  • Control unit 12 passive only braked by the pressure applied by the driver.
  • the vehicle operator is hydraulically operatively connected through the open isolation valve 23 to the front of the axis ⁇ -wheel brakes 8a, 8b (brake circuit supply line 13).
  • the simulation device 3 or the pressure supply device 5 are hydraulically separated from the brake circuit supply line 13 by means of the normally closed simulator release valve 32 or the normally closed connection valve 26.
  • control and regulation unit 70 is a on the rear axle ⁇ HA according to the ideal brake force distribution fitted brake booster characteristic 63 predetermined, which describes the relationship between the brake pedal operation (path s) and to be generated by the electromechanical actuator 62a and 62b Zuspannkraft F So ii.
  • the characteristic curve 63 is adapted to delay and RekuperationsSh of Fahrzeu ⁇ sat.
  • the wheels of the rear axle HA also have not shown wheel speed sensors that activate the Schlupfregier the control unit 70 in the demand ⁇ case.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
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Abstract

Kombinierte Bremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit einer Hinterachse (HA) des Fahrzeugs zugeordneten, durch jeweils einen elektromechanischen Aktuator (62a, 62b) betätigbaren Radbremsen (9a, 9b) sowie mit einer hydraulischen Bremsanlage für die Vorderachse (VA) des Fahrzeugs, welche einen mittels eines Bremspedals (1) betätigbaren, einkreisigen Hauptbremszylinder (2) und an diesen angeschlossene, der Vorderachse zugeordnete, hydraulisch betätigbare Radbremsen (8a, 8b) umfasst, wobei die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse als eine „Brake-by-wire"-Bremsanlage mit einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (5) ausgeführt ist, sowie Verfahren zum Betrieb einer solchenkombinierten Bremsanlage.

Description

Kombinierte Bremsanlage für Fahrzeuge sowie Verfahren zu deren Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Bremsanlage.
Aus der WO 2007/014952 AI ist eine kombinierte Betriebs¬ bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit elektromechanisch betätigbaren Radbremsen an den Rädern der Hinterachse und hydraulisch betätigbare Radbremsen an den Rädern der Vorderachse bekannt. Die hydraulisch betätigbaren Radbremsen werden mit Hilfe eines bremspedalbetätigten Vakuum- Bremskraftverstärkers mit nachgeschaltetem, einkreisigen Hauptbremszylinder mit Druckmittel beaufschlagt. Da der Fahrzeugführer bei der vorbekannten Bremsanlage bei einer Bremsung im Normalbetrieb mit den hydraulisch betätigbaren Radbremsen in Verbindung steht, ist diese Bremsanlage für ein Fahrzeug mit elektrischem Fahrzeugantrieb, bei welchem die Räder an der Vorderachse auch mittels generatorischem Schleppmoment des Fahrzeugantriebs gebremst werden sollen (sogenanntes rekuperatives oder regeneratives Bremsen) , we¬ nig geeignet, da z.B. beim Überblenden oder Variieren des Anteils von generatorischem Schleppmoment und Reibungs¬ bremsmoment der hydraulisch betätigbaren Radbremsen eine Rückwirkung auf das Bremspedal erfolgt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Bremsanlage und ein Verfahren zu deren Betrieb bereitzu¬ stellen, welche/welches für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere für ein FEV-Fahrzeug (FEV: fully electric vehicle, vollelektrisches Fahrzeug) , und insbeson¬ dere die Energierückgewinnung in einem solchen Fahrzeug, besonders gut geeignet ist. Auch soll die Bremsanlage bzw. das Verfahren geeignet sein, eine Irritation des Fahrzeug¬ führers durch Rückwirkungen auf das Bremspedal zu verhin¬ dern .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10 gelöst .
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei einer kombi¬ nierte Bremsanlage mit elektromechanisch betätigbaren Radbremsen an der Hinterachse und hydraulisch betätigbare Rad¬ bremsen an der Vorderachse die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse als eine „Brake-by-wire"-Bremsanlage auszu¬ führen. Dadurch, dass der Fahrzeugführer in der Normalbetriebsart, d.h. der „Brake-by-wire"-Betriebsart , auch von den Vorderradbremsen entkoppelt ist, ist ein rekuperatives Bremsen einfach und ohne zusätzliche Maßnahmen, wie z.B. das Ablassen von Druckmittel aus den Vorderradbremsen in einen Niederdruckspeicher, möglich, ohne dass es zu einer Rückwirkung auf den Fahrzeugführer kommt.
Bevorzugt ist die hydraulische Bremsanlage in einer „Brake- by-wire"-Betriebsart sowohl von einem Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar, wird vorzugsweise in der „Brake-by-wire"-Betriebsart betrieben und kann in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben wer- den, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist.
Sowohl die hydraulisch betätigbare Radbremsen als auch die elektromechanisch betätigbaren Radbremsen sind bevorzugt als Betriebsbremse ausgelegt.
Die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse umfasst bevorzugt neben der elektrisch steuerbare Druckbereitstel¬ lungseinrichtung, welche in der „Brake-by-wire"-Betriebsart die hydraulisch betätigbaren Radbremsen betätigt, ein zwischen dem Hauptbremszylinder und den hydraulisch
betätigbaren Radbremsen angeordnetes Trennventil zum Trennen des Hauptbremszylinders von den Radbremsen in einer „Brake-by-wire"-Betriebsart und eine mit dem Hauptbremszy¬ linder hydraulisch verbundene oder verbindbare Simulations¬ einrichtung mit zumindest einem elastischen Element, welche in der „Brake-by-wire"-Betriebsart dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt und zu- und ab¬ schaltbar ausgeführt ist. Durch die steuerbare Trennung der Verbindung von Hauptbremszylinder zu Radbremsen sowie von Hauptbremszylinder zu Simulationseinrichtung kann dem Fahrzeugführer in der „Brake-by-wire"-Betriebsart ein Bremspe¬ dalgefühl unabhängig von den Bremsdrücken in den Radbremsen bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt ist die elekt¬ risch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung mittels eines Zuschaltventils mit den hydraulisch betätigbaren Rad¬ bremsen verbindbar.
Um eine möglichst schnelle und präzise Druckstellung an den hydraulisch betätigbaren Radbremsen zu erzielen, wird die Druckbereitstellungseinrichtung bevorzugt durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum ge- bildet, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktua- tor betätigbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Bremsanlage eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit, mittels welcher die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse angesteuert wird, und zumindest eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit, mittels wel¬ cher zumindest ein elektromechanischer Aktuator einer Radbremse der Hinterachse angesteuert wird, wobei die erste und die zweite Steuer- und Regeleinheit räumlich getrennt angeordnet sind und über eine Kommunikationsverbindung mit einander verbunden sind. Hierdurch kann das elektrohydrau- lische Aggregat der hydraulischen Bremsanlage kleiner aus¬ geführt sein und die zweite elektronische Steuer- und Re¬ geleinheit in der Nähe des anzusteuernden Aktuators ange¬ ordnet sein. Durch die erste elektronische Steuer- und Re¬ geleinheit werden besonders bevorzugt die Druckbereitstel¬ lungseinrichtung, das Trennventil und das Zuschaltventil angesteuert .
Bevorzugt umfasst die Bremsanlage je elektromechanisch betätigbarer Radbremse eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit, die in der Nähe der Radbremse angeordnet ist .
Zur Einstellung der Bremskräfte an den Radbremsen gemäß dem Fahrerbremswunsch umfasst die Bremsanlage eine Erfassungs¬ einrichtung zur Erfassung einer eine Betätigung des Bremspedals repräsentierenden Größe, wobei die Erfassungseinrichtung über die erste Steuer- und Regeleinheit und über die zweite Steuer- und Regeleinheit mit elektrischer Ener¬ gie versorgbar ist. Auch bei Ausfall einer der Steuer- und Regeleinheiten kann somit der Bremswunsch erfasst werden. Besonders bevorzugt wird ein Betätigungsweg eines Kolbens des Hauptbremszylinders erfasst.
Um die Verfügbarkeit der Bremsanlage zu erhöhen, ist bevor¬ zugt für die hydraulische Bremsanlage, vorteilhafterweise zumindest für deren erste Steuer- und Regeleinheit, und für jeden elektromechanischen Aktuator der Radbremsen der Hinterachse eine eigene elektrische Energieversorgungsquelle vorgesehen .
Bevorzugt weist die Simulationseinrichtung eine hydrauli- sehe Simulatorkammer auf, welche über eine hydraulische Verbindung mit dem Druckraum des Hauptbremszylinders hyd- raulisch mittels eines Simulatorfreigabeventils trennbar verbunden ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das Fahrzeug mit mindestens einem elektrischen Fahrzeugantrieb ausge¬ stattet, wobei die Räder an mindestens einer Achse mittels generatorischem Schleppmoment des Fahrzeugantriebs und Reibbremsmoment der entsprechenden Radbremsen abbremsbar sind. Besonders bevorzugt sind die Räder der Vorderachse mit den hydraulisch betätigbaren Radbremsen zusätzlich rekuperativ abbremsbar.
Bevorzugt umfasst mindestens eine elektromechanisch
betätigbare Radbremse eine Feststellbremsvorrichtung, wel¬ che mittels eines Parkbrems-Bedienelementes ansteuerbar ist. Besonders bevorzugt umfassen alle elektromechanisch betätigbaren Radbremsen eine solche Feststellbremsvorrichtung. Das Parkbrems-Bedienelement ist bevorzugt an die ers¬ te Steuer- und Regeleinheit angeschlossen. Die erfindungsgemäße Bremsanlage bietet den Vorteil, dass sie sowohl bei Fahrzeugen mit elektrischem Vorderachsantrieb (Rekuperation an der Vorderachse) als auch bei Fahrzeugen mit elektrischem Hinterachsantrieb (Rekuperation an der Hinterachse) ohne Änderung des Aufbaus verwendet werden kann .
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Bremsanlage. Hierbei werden in einer „Brake-by-wire"-Betriebsart die elektromechanischen Aktua- toren sowie die Druckbereitstellungseinrichtung nach Maßgabe der von einem Fahrzeugführer an dem Bremspedal eingesteuerten Bremsanforderung betätigt. Besonders bevorzugt werden die Aktuatoren sowie die Druckbereitstellungseinrichtung nach Maßgabe von Ausgangssignalen einer Erfassungseinrichtung, welche eine eine Betätigung des Bremspedals repräsentierende Größe erfasst, betätigt.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Bremsanlage, wobei in einer „Brake- by-wire"-Betriebsart ein Fahrzeugführer mittels eines zwi¬ schen Hauptbremszylinder und hydraulisch betätigbaren Radbremsen angeordneten Trennventils von den Radbremsen getrennt wird, der Hauptbremszylinder mit einer Simulations¬ einrichtung mit zumindest einem elastischen Element verbunden wird, so dass dem Fahrzeugführer ein angenehmes Brems¬ pedalgefühl vermittelt wird, und die hydraulisch
betätigbaren Radbremsen mit einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch verbunden werden .
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer erfindungsgemäßen kombinierten Bremsanlage in einem voll- elektrischen Fahrzeug mit einem elektrischen Fahrzeugantrieb .
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
Es zeigen schematisch
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Bremsanlage, und
Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Bremsanlage.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä¬ ßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst einerseits hydraulisch betätigbare Radbremsen 8a, 8b und andererseits elektromechanisch betätigbare Radbrem¬ sen 9a, 9b. Die hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b sind an der Vorderachse VA des Fahrzeugs angeordnet (FR: rechtes Vorderrad, FL: linkes Vorderrad), an der Hinterach¬ se HA des Fahrzeugs sind elektromechanisch betätigbare Rad¬ bremsen 9a, 9b (RR: rechtes Hinterrad, RL : linkes Hinter¬ rad) angeordnet, die nach Maßgabe des durch einen Fahrzeug¬ führer an einem Bremspedal 1 eingesteuerten Bremswunsches und/oder nach Maßgabe des in den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b eingesteuerten hydraulischen Drucks betätigbar sind. Sowohl die hydraulisch als auch die elektromechanisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b, 9a, 9b sind als Betriebsbremsen des Fahrzeugs ausgelegt. Die hydraulische Betriebsbremsanlage für die Vorderachse VA ist als eine „Brake-by-wire"-Bremsanlage ausgeführt. Sie ist in einer „Brake-by-wire"-Betriebsart sowohl vom Fahr¬ zeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer
ansteuerbar, wird vorzugsweise in der „Brake-by-wire"- Betriebsart betrieben und kann in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist. Die „Brake-by-wire"- Betriebsart stellt also die Normalbremsfunktion der Brems¬ anlage dar, in welcher der Fahrzeugführer von den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b entkoppelt ist und die hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b von einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 betätigt werden. Nur in bestimmten Situationen, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der Druckbereitstellungseinrichtung 5, wird der hydraulische Teil der Bremsanlage in einer Rückfallbetriebsart betrieben, in wel¬ cher der Fahrzeugführer mit den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b verbunden ist und so direkt Druck in den Radbremsen 8a, 8b aufbauen kann.
Der hydraulische Teil der Bremsanlage umfasst beispielsge¬ mäß im Wesentlichen eine mittels des Bremspedals 1
betätigbare hydraulische Betätigungseinheit 2, einen mit der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zusammen wirkenden Wegsimulator (bzw. Simulationseinrichtung) 3, einen der hydraulischen Betätigungseinheit 2 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, Radbremsdruckmodulationsventile 6a, 6b, 7a, 7b und eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit 12.
Beispielsgemäß umfasst die Bremsanlage je hydraulisch betätigbarer Radbremse 8a, 8b ein Einlassventil 6a, 6b und ein Auslassventil 7a, 7b, die paarweise über Mittenan¬ schlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbrem¬ sen 8a, 8b angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a, 6b werden mittels einer Bremskreisver¬ sorgungsleitung 13 mit Drücken versorgt, die in der „Brake- by-Wire"-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet wer¬ den, der in einer an einen Druckraum 37 der elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 angeschlossenen Systemdruckleitung 38 vorliegt. Den Einlassventilen 6a, 6b ist jeweils ein zu der Bremskreisversorgungsleitung 13 hin öffnendes, nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil parallel geschaltet. In der Rückfallbetriebsart wird die Bremskreisversorgungsleitung 13 über eine hydraulische Leitung 22 mit dem Druck des Druckraums 17 der Betätigungseinheit 2 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassven¬ tile 7a, 7b sind über eine Rücklaufleitung 14 mit dem
Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Zum Erfassen des in der Systemdruckleitung 38 herrschenden Druckes ist ein vorzugsweise redundant ausgeführter Drucksensor 19 vorgesehen.
Die hydraulische Betätigungseinheit 2 weist in einem Ge¬ häuse 16 einen Kolben 15 auf, der eine hydraulische Kammer bzw. einen Druckraum 17 begrenzt, und stellt einen
einkreisigen Hauptbremszylinder dar. Der Druckraum 17 steht einerseits über in dem Kolben 15 ausgebildete radiale Boh¬ rungen sowie eine entsprechende Druckausgleichsleitung 41 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei diese durch eine Relativbewegung des Kolbens 17 im Gehäuse 16 absperrbar sind, und andererseits mittels der hydrauli¬ schen Leitungen 22 mit der bereits genannten Bremskreisversorgungsleitung 13 in Verbindung, über die die Einlassventile 6a, 6b an die Betätigungseinheit 2 angeschlossen sind. Dabei ist in der Druckausgleichsleitung 41 eine Parallelschaltung eines stromlos offenen (SO-) Diagnoseventils 28 mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil 27 enthalten. Der Druckraum 17 nimmt eine nicht näher bezeichnete Rückstellfeder auf, die den Kolben 15 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positioniert. Eine Kolbenstange 24 koppelt die
Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetä¬ tigung mit der Translationsbewegung des (Hauptbremszylinder-) Kolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem vorzugs¬ weise redundant ausgeführten Wegsensor 25 erfasst wird. Da¬ durch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Brems¬ wunsch des Fahrzeugführers.
In dem an den Druckraum 17 angeschlossenen Leitungsabschnitt 22 ist ein Trennventil 23 angeordnet, welches als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes (SO-), 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Durch das Trennven¬ til 23 kann die hydraulische Verbindung zwischen dem Druckraum 17 und der Bremskreisversorgungsleitung 13 abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 22 angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den im Druckraum 17 durch ein Verschieben des Kolbens 15 aufgebauten Druck. Auch dieser Druck repräsentiert ein Maß für den Bremswunsch des Fahrzeugführers .
Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator (Linearak- tuator) ausgebildet, dessen Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations- Translationsgetriebes 39 betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor 45 zum Sensieren der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. Der Kolben 36 begrenzt den Druckraum 37.
Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das im Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Systemdruckleitung 38 eingespeist und mit dem Systemdrucksensor 19 erfasst. In der „Brake-by-Wire"- Betriebsart wird die Systemdruckleitung 38 über das Zu¬ schaltventil 26 mit der Bremskreisversorgungsleitung 13 verbunden. Auf diesem Weg erfolgt bei einer Normalbremsung ein Radbremsdruckauf- und -abbau für die Radbremsen 8a, 8b. Beim Druckabbau strömt dabei das vorher aus dem Druckraum 37 des Aktuators 5 in die Radbremsen 8a, 8b verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 des Aktuators 5 zurück. Dagegen strömt bei einer Bremsung mit radindividuell unterschiedlich, mit Hilfe der Mo¬ dulationsventile 6a, 6b, 7a, 7b geregelten Radbremsdrücken der über die Auslassventile 7a, 7b abgelassene Druckmittel¬ anteil in den Druckmittelvorratsbehälter 4. Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenem Zuschaltventil 26 möglich, indem Druckmittel aus dem Behälter 4 über die Leitung 42 mit einem als in Strömungsrichtung zum Aktuator öffnendes Rückschlagventil ausgebildeten Nachsaugventil 40 in den Akuatordruckraum 37 strömen kann.
Simulationseinrichtung 3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 angekoppelt. Simulationseinrichtung 3 besteht im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 29, einer Simulatorrückkammer 30 sowie einem die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31.
Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in
Simulatorrückkammer 30 angeordnetes elastisches Element 33 (z.B. Simulatorfeder) am Gehäuse 16 ab. Die Simulatorkammer 29 ist beispielsgemäß mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils 32 mit dem Druckraum 17 des Haupt¬ bremszylinders 2 verbindbar. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 32 angeordnetes Rückschlagven¬ til 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des
Simulatorfreigabeventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 29 zum Hauptbremszylinder-Druckraum 17.
Die erste elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 dient zumindest der Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des hydraulischen Teils der Bremsanlage, insbesondere der Ventile 6a-6b, 7a-7b, 23, 26, 28, 32 und des
Elektromotors 35 der Druckbereitstellungseinrichtung 5. Die Signale der Sensoren 19, 20, 25 und 44 werden ebenso zumindest in der elektronische Steuer- und Regeleinheit 12 ver¬ arbeitet .
Wie bereits erwähnt, sind der Hinterachse HA die Radbremsen 9a, 9b zugeordnet, deren Betätigung nach Maßgabe des in den hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b der Vorderachse VA eingesteuerten hydraulischen Druckes durch elektromecha- nische Aktuatoren erfolgt. Der erwähnte hydraulische Druck kann, je nach Betriebsart, mit Hilfe der Drucksensoren 19, 20 ermittelt werden. Auf Grundlage dieses Druckwertes wer¬ den die elektromechanisch betätigbaren Radbremsen 9a, 9b angesteuert, d.h. unter Berücksichtigung einer Bremskraft- Verteilungsfunktion zwischen Vorder- und Hinterachse wird eine Zuspannkraft der Radbremsen 9a, 9b eingestellt. Außer¬ dem können die elektromechanisch betätigbaren Bremsen 9a, 9b nach Maßgabe des Fahrerbremswunsches, beispielsgemäß dargestellt durch den mittels Wegsensor 25 erfassten Kolbenweg, angesteuert werden. Die Ansteuerung der Radbremsen 9a, 9b wird beispielsgemäß dezentral durch je eine an der Radbremse 9a, 9b angeordnete, z.B. in/an den Aktuator inte¬ grierte, elektronische Steuer- und Regeleinheit 10a, 10b vorgenommen. Es ist jedoch auch möglich, dass eine zentrale, der Hinterachse zugeordnete elektronische Steuer- und Regeleinheit (Steuer- und Regeleinheit 70 in Fig. 2) für beide elektromechanischen Aktuatoren der Radbremsen 9a, 9b vorhanden ist. Die Steuer- und Regeleinheiten 10a, 10b bzw. die Steuer- und Regeleinheit 70 der elektromechanisch betätigbaren Radbremsen 9a, 9b stehen/steht mit der ersten Steuer- und Regeleinheit 12 in Kommunikationsverbindung.
Die beispielsgemäße Bremsanlage ist mit einer Feststell¬ bremsfunktionalität ausgestattet. Zu diesem Zweck weisen die elektromechanisch betätigbaren Radbremsen 9a, 9b nicht gezeigte Feststellbremsvorrichtungen auf, mit denen die Radbremsen 9a, 9b im zugespannten Zustand verriegelbar sind. Die Feststellbremsvorrichtungen sind z.B. mit Hilfe eines Bedienelementes, welches z.B. mit der ersten Steuer- und Regeleinheit 12 verbunden ist, durch den Fahrzeugführer ansteuerbar .
Die (gesamte) Bremsanlage 51 ist über die Druckstange 24 mit dem Bremspedal 1 und letztendlich mit dem Fahrzeugführer verbunden.
In Fig. 2 ist stark schematisch ein Diagramm zur Verdeutli- chung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Bremsanlage dargestellt. In der „Brake-by-wire"-Betriebsart wird ein vom Fahrzeugführer über das Bremspedal 1 eingebrachter Fahrerbremswunsch 50 von der zentralen, ersten elektronischen Steuer- und Regeleinheit 12 mittels des, vorzugsweise integrierten, redun¬ danten Pedalwegsensors 25 erkannt (Weg s) und daraus, z.B. mittels einer vorgegebenen Druck-Weg-Kennlinie (Druckverstärkungskennlinie) 52, ein Solldruck-Wert PSoii für die Druckbereitstellungeinrichtung 5 der hydraulischen Radbremsen der Vorderachse VA bestimmt. Die in der Steuer- und Re¬ geleinheit 12 abgelegte Druckverstärkungskennlinie 52 für die Vorderachse VA entspricht vorteilhafterweise der idea¬ len Bremskraftverteilung zur Hinterachse HA. Der Istdruck Pist der Druckbereitstellungeinrichtung 5 wird über den Drucksensor 19 sensiert. Mittels eines Motorsteuergerätes 53 wird der Istdruck PIst entsprechend des Solldrucks PSoii eingeregelt. Block 54 stellt schematisch die Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Ventile 6a, 6b, 7a, 7b, 23, 26 und 32 zur Beaufschlagung der Radbremsen 8a, 8b für das rechte Vorderrad (FR) und linke Vorderrad (FL) mit Druck¬ mittel dar. In der „Brake-by-wire"-Betriebsart ist der Hauptbremszylinder 2 über das geöffnete
Simulatorfreigabeventil 32 mit der Simulationseinrichtung 3 hydraulisch verbunden. Zeitgleich ist der Fahrerführer durch das nun geschlossene Trennventil 23 von den Vorder¬ achse-Radbremsen hydraulisch entkoppelt und der Druck wird über das geöffnete Zuschaltventil 26 von der Druckbereits¬ tellungseinrichtung zur Verfügung gestellt. Eine radindividuelle Bremsdruckregelung ist z.B. über die Einlass- und Auslassventile 6a, 6b, 7a, 7b möglich. Die Räder FR, FL der Vorderachse VA verfügt über nicht dargestellte Raddrehzahl¬ sensoren, welche im Bedarfsfall eine durch die Steuer- und Regeleinheit 12 durchgeführte Schlupfregelung (z.B.
Antiblockierregelung) auslösen.
Die erste Steuer- und Regeleinheit 12 verfügt vorteilhaft¬ erweise über eine eigene elektrische Energieversorgungs¬ quelle (Spannungsversorgung, Batterie) 55.
Optional verfügt die Steuer- und Regeleinheit 12 über eine Schnittstelle 56 zu einer Umfeldsensorik, um aktive Sicherheitsfunktionen ausführen zu können.
Das Fahrzeug ist vorteilhafterweise mit einem elektrischen Fahrzeugantrieb 80 (Elektromotor) ausgestattet, wobei die Räder an mindestens einer Achse mittels generatorischem Schleppmoment des Fahrzeugantriebs und Reibbremsmoment der entsprechenden Radbremsen abbremsbar sind. Die Steuer- und Regeleinheit 12 umfasst dann eine weitere Schnittstelle 57 zu einem Motormanagement des Fahrzeugantriebs 80, um den Rekuperationsbetrieb der Bremsanlage mit geeigneter Vertei¬ lung des Bremsmomentes auf Schleppmoment und Reibbremsmo¬ ment durchführen zu können. Da bei einer Bremsung bei den meisten Fahrzeugen an den Vorderrädern die größere Bremskraft benötigt wird und da die Vorderrad-Radbremsen 8a, 8b der hydraulischen „Brake-by-wire"-Bremsanlage im „Brake-by- wire"-Betrieb von dem Hauptbremszylinder 2 und damit einer Rückwirkung auf den Fahrer entkoppelt sind, werden vorteil¬ hafterweise die Räder an der Vorderachse VA rekuperativ ge¬ bremst. So ist eine Änderung des Verhältnisses/Anteils von rekuperativem und Reibungsbremsmoment an den Vorderrädern ohne eine Rückwirkung auf den Fahrzeugführer bzw. das
Bremspedal 1 einfach möglich.
Den elektromechanischen Aktuatoren 62a, 62b für die Rad- bremsen 9a, 9b der Hinterachse HA ist, wie bereits oben er¬ wähnt, eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit 70 zugeordnet, welche über eine elektrische Schnittstelle 58 mit der ersten Steuer- und Regeleinheit 12 kommunizieren kann. Die elektromechanischen Aktuatoren 62a, 62b sowie ggf. lokal angeordnete Motorsteuergeräte 61a, 61b verfügen bevorzugt jeweils über eine eigene elektrische Energiever¬ sorgungsquelle (Batterie) 59, 60. Die zweite Steuer- und Regeleinheit 70 kann von einer oder von beiden Energieversorgungen 59, 60 versorgt werden.
Vorzugsweise wird der Wegsensor 25 parallel zu seiner Ener¬ gieversorgung über die Steuer- und Regeleinheit 12 über die Steuer- und Regeleinheit 70 mit elektrischer Energie ver¬ sorgt, damit bei einem Funktionsausfall der Steuer- und Re¬ geleinheit 12 der Wegsensor 25 weiterhin zur Messung der Bremspedalbetätigung verfügbar ist, so dass anhand des Wegsignals s des Wegsensors 25 eine Betätigung der elektrome¬ chanischen Radbremsen 9a, 9b möglich ist. Die Radbremsen 8a, 8b der Vorderachse VA werden in diesem Fehlerfall
(Steuer- und Regeleinheit 12 passiv) nur durch den vom Fahrzeugführer aufgebrachten Druck gebremst. In dieser unverstärkten hydraulischen Rückfallbetriebsart ist der Fahrzeugführer über das offene Trennventil 23 mit den Vor¬ derachse-Radbremsen 8a, 8b (Bremskreisversorgungsleitung 13) hydraulisch wirkverbunden. Die Simulationseinrichtung 3 bzw. die Druckbereitstellungseinrichtung 5 sind mittels des stromlos geschlossenen Simulatorfreigabeventils 32 bzw. des stromlos geschlossenen Zuschaltventils 26 hydraulisch von der Bremskreisversorgungsleitung 13 getrennt.
In der Steuer- und Regeleinheit 70 ist eine auf die Hinter¬ achse HA entsprechend der idealen Bremskraftverteilung an- gepasste Bremskraftverstärkungskennlinie 63 vorgegebenen, welche den Zusammenhang zwischen Bremspedalbetätigung (Weg s) und der von dem elektromechanischen Aktuator 62a bzw. 62b zu erzeugenden Zuspannkraft FSoii beschreibt. Die
Istzuspannkraft FIst RR, FIst RL jedes Aktuators 62a bzw. 62b wird beispielsweise über einen Kraftsensor 64a, 64b sensiert und über die beiden Motorsteuergeräte 61a, 61b entsprechend der radindividuellen Sollwertvorgabe FSoiiRR, FSoiiRL eingeregelt. Vorteilhafterweise wird die Kennlinie 63 an den Verzögerungs- und Rekuperationszustand des Fahrzeu¬ ges angepasst.
Die Räder der Hinterachse HA verfügen ebenfalls über hier nicht dargestellte Raddrehzahlsensoren, welche im Bedarfs¬ fall den Schlupfregier der Steuer- und Regeleinheit 70 aktivieren .

Claims

Patentansprüche :
1. Kombinierte Bremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere
Kraftfahrzeuge, mit einer Hinterachse (HA) des Fahr¬ zeugs zugeordneten, durch jeweils einen elektromechani- schen Aktuator (62a, 62b) betätigbaren Radbremsen (9a, 9b) sowie mit einer hydraulischen Bremsanlage für die Vorderachse (VA) des Fahrzeugs, welche einen mittels eines Bremspedals (1) betätigbaren, einkreisigen Haupt¬ bremszylinder (2) und an diesen angeschlossene, der Vorderachse zugeordnete, hydraulisch betätigbare Rad¬ bremsen (8a, 8b) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse als eine „Brake-by-wire"-Bremsanlage mit einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (5) ausgeführt ist.
2. Kombinierte Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Bremsanlage für die Vorderachse ein zwischen dem Hauptbremszylinder (2) und den hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) angeordnetes Trennventil zum Trennen des Hauptbremszylinders (2) von den Radbremsen (8a, 8b) in einer „Brake- by-wire"-Betriebsart , eine mit dem Hauptbremszylinder (2) hydraulisch verbundene oder verbindbare Simulati¬ onseinrichtung (3) mit zumindest einem elastischen Element (33) , welche in der „Brake-by-wire"-Betriebsart dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt und zu- und abschaltbar ausgeführt ist, und die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (5) , welche in der „Brake-by-wire"-Betriebsart die hyd¬ raulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) betätigt, insbesondere mittels eines Zuschaltventils (26) mit den hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) verbunden wird, umfasst.
3. Kombinierte Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbereitstellungseinrichtung
(5) durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum (37) gebildet wird, deren Kolben
(36) durch einen elektromechanischen Aktuator (35, 39) betätigbar ist.
4. Kombinierte Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage eine erste elektronische Steuer- und Regeleinheit (12), mit¬ tels welcher die hydraulische Bremsanlage für die Vor¬ derachse, insbesondere die Druckbereitstellungseinrichtung (5) , das Trennventil (23) und das Zuschaltventil (26), angesteuert wird, und zumindest eine zweite elektronische Steuer- und Regeleinheit (10a, 10b; 70), mittels welcher zumindest ein elektromechanischer Aktuator (62a, 62b) einer Radbremse (9a, 9b) der Hinter¬ achse angesteuert wird, umfasst, wobei die erste und die zweite Steuer- und Regeleinheit räumlich getrennt angeordnet sind und über eine Kommunikationsverbindung (58) mit einander verbunden sind.
5. Kombinierte Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassungseinrichtung (25) zur Erfassung einer eine Betätigung des Bremspedals (1) re¬ präsentierenden Größe, insbesondere zur Erfassung eines Betätigungswegs eines Kolbens (15) des Hauptbremszylin¬ ders (2), vorgesehen ist, wobei die Erfassungseinrichtung (25) über die erste Steuer- und Regeleinheit (12) und über die zweite Steuer- und Regeleinheit (10a, 10b; 70) mit elektrischer Energie versorgbar ist.
6. Kombinierte Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die hydraulische Bremsanlage, insbesondere für die erste Steuer- und Re¬ geleinheit (12), und für jeden elektromechanischen Ak- tuator (62a, 62b) der Radbremsen (9a, 9b) der Hinterachse eine eigene elektrische Energieversorgungsquelle (55, 59, 60) vorgesehen ist.
Kombinierte Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Simulationseinrichtung (3) eine hydraulische Simulatorkammer (29) auf¬ weist, welche über eine hydraulische Verbindung mit dem Druckraum (17) des Hauptbremszylinders (2) hydraulisch mittels eines Simulatorfreigabeventils (32) trennbar verbunden ist.
Kombinierte Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit min¬ destens einem elektrischen Fahrzeugantrieb (80) ausge¬ stattet ist, wobei die Räder an mindestens einer Achse, insbesondere der Vorderachse (VA) , mittels
generatorischem Schleppmoment des Fahrzeugantriebs (80) und Reibbremsmoment der entsprechenden, insbesondere hydraulisch betätigbaren, Radbremsen (8a, 8b, 9a, 9b) abbremsbar sind.
9. Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer „Brake-by-wire"-Betriebsart die elektromechanischen Aktuatoren (62a, 62b) sowie die Druckbereitstellungseinrichtung (5) nach Maßgabe der von einem Fahrzeugführer an dem Bremspedal (1) eingesteuerten Bremsanforderung, insbesondere nach Maßgabe von Ausgangssignalen einer Erfassungseinrichtung (25) , welche eine eine Betätigung des Bremspedals (1) reprä¬ sentierende Größe erfasst, betätigt werden.
Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere Verfah¬ ren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer „Brake-by-wire"-Betriebsart ein Fahrzeugführer mittels eines zwischen Hauptbremszylinder (2) und hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) angeordneten Trennventils (23) von den Radbremsen getrennt wird, der Hauptbremszylinder (2) mit einer Simulationseinrichtung (3) mit zumindest einem elastischen Element (33) ver¬ bunden wird, so dass dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl vermittelt wird, und die hydraulisch betätigbaren Radbremsen (8a, 8b) mit einer elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (5) hydraulisch verbunden werden.
Verwendung einer kombinierten Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem vollelektrischen Fahr- zeug mit einem elektrischen Fahrzeugantrieb (80)
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