Verfasst von: Johnny Liu, CEO bei Dowway Vehicle
Veröffentlicht: 7. August 2026
Letzte Aktualisierung: 7. August 2026
Geschätzte Lesezeit: 8–10 Minuten
Technisches Niveau: Überblick über die Automobiltechnik
Quellenbasis: Forschungs- und Entwicklungsbericht Nr. 218, „Sicherheitsanforderungen an intelligentes Fahren für Komplettlösungen“
Table of Contents
Kurzantwort
Ein Ein-Box-Bremssystem muss auch nach einem Ausfall weiterhin sicheres Bremsen gewährleisten. In Fahrzeugen mit Fahrerassistenzsystemen kann der Fahrer ein mechanisches Backup nutzen, um das Fahrzeug in einen sicheren Zustand zu bringen. In automatisierten Fahrzeugen der Stufe 3 und höher darf sich das System nicht allein auf die Pedaleingaben des Fahrers verlassen. Es benötigt üblicherweise eine unabhängige redundante Bremsanlage, eine redundante Raddrehzahlmessung und eine redundante Längsstabilitätskontrolle.
TL;DR
- Fahrerassistenzsysteme können den Fahrer weiterhin als Teil der Ausfallreaktionsstrategie behandeln.
- Die mechanische Notbremsung muss nach Ausfall der aktiven Bremsunterstützung die erforderliche Notverzögerung gewährleisten.
- Fahrzeuge der Stufe 3 und höher müssen nach einem einzelnen Fehler die Bremsfähigkeit beibehalten, ohne sich ausschließlich auf den Fahrer zu verlassen.
- Ein Ein-Box-System wird daher üblicherweise mit einer redundanten Bremseinheit (RBU) kombiniert.
- Die RBU muss sowohl grundlegende Bremsfunktionen als auch eine begrenzte Längsstabilitätskontrolle unterstützen.
- Zur Unterstützung der Backup-ABS- und Stabilitätsfunktionen werden redundante Radgeschwindigkeitssensoren benötigt.
- Europäische, chinesische und US-amerikanische Vorschriften haben alle Einfluss auf die Konstruktion von Ein-Box-Systemen.
Elektrofahrzeuge und automatisiertes Fahren zählen zu den stärksten Kräften, die die globale Automobilindustrie verändern. Für chinesische Fahrzeughersteller und Zulieferer hochwertiger Komponenten eröffnen sie zudem die Chance, mit etablierten Automobilmärkten zu konkurrieren.
In den kommenden fünf bis zehn Jahren werden automatisierte Fahrzeuge voraussichtlich im Alltag präsenter sein. Infolgedessen werden Ein-Box-Bremssysteme noch mehr Aufmerksamkeit von Tier-1-Zulieferern, Universitäten, Forschungsteams und interdisziplinären Startups erhalten.
Der Grund ist einfach: Bremsen ist nicht einfach nur eine weitere Fahrzeugfunktion.
Es handelt sich um eine zentrale Sicherheitsfunktion.
Wenn der Fahrer nicht mehr vollumfänglich für die Reaktion auf einen Ausfall verantwortlich ist, muss das Bremssystem in der Lage sein, Fehler zu erkennen, die Steuerwege umzuschalten, den Druck aufrechtzuerhalten, den Radschlupf zu kontrollieren und das Fahrzeug in einen angemessen sicheren Zustand zu bringen.
Dieser Artikel erklärt, was das für ein Ein-Box-Bremssystem bedeutet.
Was ist ein Ein-Box-Bremssystem?
Ein Ein-Box-Bremssystem integriert die aktive Bremsdruckerzeugung, die Bremssteuerung und die Fahrzeugstabilitätsfunktionen in einer Haupteinheit. Viele Ein-Box-Produkte verwenden zudem eine vollständig entkoppelte Pedalstruktur, die das Pedalgefühl des Fahrers im Normalbetrieb vom hydraulischen Druckerzeugungsprozess trennt.
Dieses integrierte Design ist für Elektro- und intelligente Fahrzeuge attraktiv, da es die Systemgröße reduzieren, das Ansprechverhalten des Drucks verbessern, die regenerative Bremskoordination unterstützen und die Chassis-Integration vereinfachen kann.
Die Integration birgt jedoch ein Sicherheitsrisiko.
Wenn mehrere Funktionen in einer Einheit kombiniert sind, kann ein Stromausfall, Motorausfall, Steuerungsausfall, Ventilfehler oder Druckerzeugungsausfall mehrere Bremsfunktionen gleichzeitig beeinträchtigen. Die Konstruktion muss daher eine klare Ausweichstrategie beinhalten.
Diese Ausweichstrategie hängt stark vom Automatisierungsgrad des Fahrzeugs ab.
Welche Anforderungen muss ein Komplettsystem an die Fahrerassistenz stellen?
In einem Fahrzeug mit Fahrerassistenzsystemen bleibt der Fahrer nach einer Systemstörung weiterhin dafür verantwortlich, das Fahrzeug in einen sicheren Zustand zu bringen. Das System muss das Problem erkennen, es korrekt und schnell melden und weiterhin ausreichend Bremskraft bereitstellen, damit der Fahrer das Fahrzeug kontrollieren und anhalten kann.
Dieses Sicherheitskonzept setzt voraus, dass der Fahrer die Warnung empfangen, verstehen und innerhalb der verfügbaren Zeit reagieren kann.
Die Aufrechterhaltung der Bremsfunktion ist von entscheidender Bedeutung, da der Fahrer das Fahrzeug nicht in einen sicheren Zustand bringen kann, wenn das Fahrzeug die gesamte Bremskraft verliert.
Welche Notbremsleistung muss aufrechterhalten werden?
Der Quellbericht besagt, dass ECE R13 und Chinas GB 21670 verbindliche Anforderungen an die Notbremsfähigkeit stellen.
Nach dem Ausfall der grundlegenden Bremsfunktion sollte das Fahrzeug laut Bericht eine durchschnittliche Verzögerung von mindestens folgenden Werten erreichen:
2,44 m/s²
Diese Leistung wird im Bericht mit einer Betätigung des Fahrerpedals in Verbindung gebracht. 500 N, obwohl einige Passagen verwenden 500 NmDie
Anmerkung der Redaktion zur Überprüfung: Die Pedalkraft wird üblicherweise in Newton, das Drehmoment hingegen in Newtonmetern angegeben. Da im Originalbericht sowohl „500 N“ als auch „500 Nm“ genannt werden, sollte der endgültige veröffentlichte Wert mit den geltenden Vorschriften, Prüfverfahren und der chinesischen Originalquelle abgeglichen werden. Dieser Artikel gibt die ursprüngliche Anforderung der Quelle unverändert wieder.
Wie funktioniert die mechanische Sicherung?
Um den Anforderungen an Notbremsungen gerecht zu werden, kann ein Ein-Box-System eine mechanische Notbremsfunktion beinhalten.
Wenn der aktive Bremskraftverstärker oder die Druckerzeugungsfunktion ausfällt, kann der Fahrer weiterhin das Bremspedal betätigen und die Kolben im Hauptbremszylinder mechanisch bewegen. Der Hauptbremszylinder leitet dann Bremsflüssigkeit in die Radbremszylinder, wodurch hydraulischer Druck erzeugt und das Fahrzeug verzögert wird.
Der Bericht verwendet Bosch IPB als Beispiel.
Mögliche Ursachen für das Versagen der aktiven Druckerzeugung sind:
- Stromausfall
- Ausfall des Boostermotors
- Ausfall des aktiven Druckerzeugungsmoduls
- Zugehörige elektrische oder Steuerungsfehler
Im im Bericht beschriebenen mechanischen Backup-Modus:
- Ventil 1 schließt
- Ventil 4 schließt
- Ventil 5 schließt
- Ventil 2 öffnet
- Ventil 3 öffnet
Der Fahrer betätigt das Pedal, die Kolben des Hauptbremszylinders bewegen sich, und Bremsflüssigkeit wird durch den Hydraulikkreislauf in die vier Radbremszylinder gedrückt.
Der entscheidende Punkt ist, dass das Fahrzeug auch dann noch Bremskraft erzeugen kann, wenn das aktive Druckerzeugungsmodul nicht verfügbar ist.
Warum verwendet der Hauptbremszylinder zwei Hydraulikkammern?
Der Hauptbremszylinder ist als Zweikammersystem ausgeführt. Die primäre und die sekundäre Kammer sind jeweils mit zwei Radbremskreisen verbunden.
Die genaue Radverbindung hängt von der Hydraulikkonfiguration ab.
Zwei gängige Layouts sind:
- X-Split-Layout
- H-förmige Aufteilung
Bei Personenkraftwagen kommt üblicherweise eine X-förmige Sitzanordnung zum Einsatz.
Bei einem X-förmigen Bremssystem versorgt jeder Hydraulikkreislauf normalerweise die Räder an gegenüberliegenden Ecken des Fahrzeugs. Dies trägt dazu bei, eine gleichmäßigere Bremswirkung zu gewährleisten, falls ein Kreislauf ausfällt.
Ein Zweikreissystem ist deshalb wichtig, weil ein einzelnes Hydraulikleck nicht die gesamte Bremswirkung beeinträchtigen sollte.
Was passiert, wenn ein Bremskreislauf undicht ist?
Die im Quellbericht beschriebenen Anforderungen an die Konstruktion des Bosch IPB gehen über die grundlegende mechanische Absicherung hinaus.
Es berücksichtigt auch einen Extremfall, in dem das One-Box-System bereits in den mechanischen Notlaufmodus geschaltet hat und entweder der primäre oder der sekundäre Bremskreis ein Leck entwickelt.
Unter diesen Bedingungen sollte der verbleibende Bremskreis noch eine durchschnittliche Verzögerung von mindestens 2,44 m/s² bei der angegebenen Fahrerpedaleingabe.
Der Bericht erläutert daher, dass die mechanische Notstromversorgung des IPB bei fehlendem Leck im Hydraulikkreislauf etwa Folgendes leisten sollte:
4,88 m/s²
Durch dieses höhere Ziel wird eine ausreichende Bremsreserve geschaffen, sodass nach dem Ausfall eines Hydraulikkreislaufs der verbleibende Kreislauf immer noch die erforderlichen 2,44 m/s² liefern kann.
Dies ist ein wichtiges Gestaltungsprinzip.
Ein Ausweichsystem ist nicht wirklich robust, wenn es nur dann funktioniert, wenn alle Hydraulikkreisläufe intakt sind.
Warum ist der Bohrungsdurchmesser des Hauptbremszylinders wichtig?
Bei Ein-Box-Systemen wird oft ein kleinerer Hauptbremszylinder verwendet, da das Bremspedal im normalen Bremskraftbetrieb vollständig entkoppelt ist.
Bei normalem Betrieb des aktiven Bremskraftverstärkers gewährleistet das System ein angenehmes Pedalgefühl bei gleichzeitig effektiver Druckerzeugung. Ein kleinerer Durchmesser trägt zu einer effizienteren Druckerzeugung bei.
Dieselbe Wahl kann jedoch im mechanischen Backup-Modus ein Problem darstellen.
Bei den meisten aktuellen Fahrzeugkonstruktionen sind die folgenden Abmessungen schwer zu ändern:
- Bremspedalverhältnis
- Maximaler Pedalweg
- Verfügbare Hauptbremszylinderlänge
- Verpackungsfläche für Pedalboxen
Wenn die Länge des Hauptbremszylinders gleich bleibt, während der Bohrungsdurchmesser kleiner wird, verringert sich die Gesamtmenge der Bremsflüssigkeit, die bei einem bestimmten Pedalhub verdrängt wird.
Das bedeutet, dass bei gleichem Pedalweg ein Ein-Box-Hauptbremszylinder möglicherweise weniger Bremsflüssigkeit an die Radbremszylinder abgibt als ein System mit iBooster oder einem herkömmlichen Unterdruck-Bremskraftverstärker.
Eine geringere Verdrängung der Bremsflüssigkeit kann die Bewegung des Radbremszylinders einschränken und die beim mechanischen Rückwärtsfahren verfügbare Bremskraft verringern.
Aus diesem Grund müssen die Konstruktion des Hauptbremszylinders, Bohrung, Hub, Kammervolumen, Dichtungsanordnung und der Flüssigkeitsbedarf am Rad sorgfältig ausgelegt werden.
Ein kleinerer Hauptbremszylinder kann zwar die normale Druckaufbauleistung verbessern, darf aber nicht verhindern, dass die mechanische Notbremsung die Anforderungen an die Notbremsung erfüllt.
Warum reicht eine mechanische Notstromversorgung für automatisiertes Fahren der Stufe 3 nicht aus?
Bei automatisiertem Fahren der Stufe 3 und höher trägt das Fahrzeugsystem eine größere Verantwortung für die Behebung von Störungen und das Erreichen eines sicheren Zustands.
SAE J3016 wird häufig zur Beschreibung von Stufen der Fahrautomatisierung herangezogen. Laut der Interpretation des Quellberichts müssen Systeme der Stufe 3 und höher nach einem einzelnen Ausfall die Brems- oder Lenkfähigkeit beibehalten, damit das Fahrzeug in eine sichere Position gebracht werden kann und Personenschäden vermieden werden.
Der Hauptunterschied liegt in der Verantwortung.
Bei einem Fahrerassistenzsystem wird vom Fahrer eine Reaktion erwartet.
In einem automatisierten System der Stufe 3 oder höher muss das automatisierte Fahrsystem das Ausfallszenario bewältigen können.
Das bedeutet, dass eine Bremsrücklaufstrategie, die sich ausschließlich auf die Pedalkraft des Fahrers stützt, nicht ausreicht.
Eine mechanische Sicherung hat zwar nach wie vor ihren Wert, kann aber nicht der einzige Sicherheitsweg für hochautomatisiertes Fahren sein, da das automatisierte System das Bremspedal nicht physisch auf die gleiche Weise betätigen kann wie ein menschlicher Fahrer.
Was ist ein sicherer Zustand für ein hochautomatisiertes Fahrzeug?
Ein sicherer Zustand ist der Betriebszustand, den das Fahrzeug nach dem Auftreten eines schwerwiegenden Fehlers erreicht.
Der Quellbericht nennt zwei mögliche Beispiele:
- Halten Sie in der aktuellen Fahrspur an.
- Halten Sie auf dem Standstreifen an.
Die genaue Strategie für den sicheren Zustand hängt von der Straße, dem Verkehr, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der verfügbaren Lenkfähigkeit, dem Zustand der Sensoren und dem Systemdesign ab.
Allerdings setzen beide Beispiele zuverlässige Bremsen voraus.
Auch wenn das Ziel lediglich darin besteht, in der aktuellen Fahrspur anzuhalten, muss das Fahrzeug dennoch die Verzögerung und den Radschlupf kontrollieren.
Soll das Fahrzeug auf den Notstreifen ausweichen, benötigt es möglicherweise redundante Brems-, Lenk-, Antriebs-, Kommunikations- und Sensorsysteme, die während des Manövers mit minimalem Risiko zusammenarbeiten.
In der Industrie wird daher die Bremsredundanz im Allgemeinen als unerlässlich für Fahrzeuge angesehen, die das hochautomatisierte Fahren (HAD) unterstützen.
Wie gewährleistet ein One-Box Plus RBU-System Bremsredundanz?
Um einen unabhängigen Bremsweg zu schaffen, kann ein Ein-Box-System mit einer redundanten Bremseinheit kombiniert werden.
RBU bedeutet Redundante Bremseinheit.
Die One-Box bleibt im Normalbetrieb die Hauptbremseinheit. Die RBU übernimmt die Rolle der Backup-Druckerzeugungseinheit, falls die One-Box nicht mehr auf die Bremsanforderung reagieren kann.
Die beiden Systeme nutzen miteinander verbundene, aber steuerbare Hydraulikwege.
Wie sind die Hydraulikleitungen angeschlossen?
Der Hauptbremszylinder verfügt über zwei Kammerausgänge.
Dem Bericht zufolge:
- Die beiden Auslasskreise des Hauptbremszylinders werden an die One-Box angeschlossen.
- Diese Schaltkreise sind auch mit den RBU-Eingangsports verbunden.
- Die RBU verfügt über zwei Ausgangsschaltungen.
- Jeder RBU-Ausgang ist mit den Radzylinderkreisläufen innerhalb der IPB-Hydraulikanordnung verbunden.
Dadurch entsteht ein zweiter Weg zum Aufbau von Radzylinderdruck.
Die Architektur ist so ausgelegt, dass die One-Box und die RBU nicht gleichzeitig unkontrollierten Druck erzeugen. Die Ventilzustände bestimmen, welche Einheit mit den Radkreisläufen verbunden ist.
Wie funktioniert das System bei normalem Bremsvorgang?
Im Normalbetrieb reagiert die One-Box auf die Bremsanforderung der übergeordneten Ebene vom Fahrzeugsteuerungssystem oder automatisierten Fahrsystem.
Der im Bericht beschriebene Ventilzustand ist:
- Ventil 1 geschlossen
- Ventil 2 geschlossen
- Ventil 3 geschlossen
- Ventil 4 geöffnet
- Ventil 5 geöffnet
Der Motor im One-Box-Modul zur aktiven Druckerzeugung drückt die Betätigungsstange.
Der Aktor befördert Flüssigkeit durch die geöffneten Ventile 4 und 5.
Der Hydraulikdruck erreicht dann die Radzylinder und bewirkt die gewünschte Verzögerung.
In diesem Modus übernimmt die Ein-Box die primäre Bremsaufgabe.
Was passiert, wenn die Ein-Box versagt?
Wenn das Ein-Box-System ausfällt, schaltet das Bremssystem in den Backup-Modus.
Der Ventilzustand ändert sich zu:
- Ventil 2 geöffnet
- Ventil 3 geöffnet
- Ventil 1 geschlossen
- Ventil 4 geschlossen
- Ventil 5 geschlossen
Der RBU-Motor schaltet sich dann ein.
Es nutzt Hydraulikflüssigkeit vom Hauptbremszylinder und baut über die Ventile 2 und 3 Druck auf. Dieser Druck wird über den redundanten Hydraulikweg an die Radbremszylinder weitergeleitet.
Das Fahrzeug kann daher weiter bremsen, ohne sich ausschließlich auf die ausgefallene aktive Druckerzeugungseinheit One-box oder auf unmittelbare Pedaleingaben des Fahrers zu verlassen.
Vergleich der Ventilzustände in einem Gehäuse
| Betriebsart | Ventil 1 | Ventil 2 | Ventil 3 | Ventil 4 | Ventil 5 | Druckquelle |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Normales Ein-Gang-Bremssystem | Geschlossen | Geschlossen | Geschlossen | Offen | Offen | Motor und Aktor in einem Gehäuse |
| Beispiel für eine mechanische Sicherung | Geschlossen | Offen | Offen | Geschlossen | Geschlossen | Fahrer- und Hauptbremszylinder |
| RBU-Backup-Modus | Geschlossen | Offen | Offen | Geschlossen | Geschlossen | RBU-Motor |
Die mechanische Notbremsung und der RBU-Modus nutzen möglicherweise eine ähnliche Hydraulikventilführung, die Druckquelle ist jedoch unterschiedlich. Bei der mechanischen Notbremsung betätigt der Fahrer die Kolben des Hauptbremszylinders. Bei der RBU-Notbremsung erzeugt der RBU-Motor den Druck.
Warum muss die RBU die Längsstabilität unterstützen?
Hochautomatisiertes Fahren erfordert nicht nur eine grundlegende Bremsredundanz.
Es erfordert außerdem eine redundante Längsstabilität.
Fällt das primäre Notbremssystem während der Fahrt aus, muss das Backup-System den Radschlupf beim Bremsen ausgleichen. Ohne diese Funktion können ein oder mehrere Räder blockieren, die Fahrzeugstabilität kann sich verringern und ein risikoarmer Bremsvorgang kann schwieriger zu kontrollieren sein.
Die RBU benötigt daher eine Längsstabilitätskontrollfunktion.
Warum basieren viele RBU-Designs auf ESC?
Im Quellenbericht heißt es, dass die derzeit auf dem Markt befindlichen RBU-Lösungen im Allgemeinen durch die Reduzierung oder Vereinfachung eines elektronischen Stabilitätsreglers entwickelt werden.
Das ESC ist das Fahrwerksystem, das den Bremsdruck an den Rädern steuert, um die Fahrzeugstabilität zu gewährleisten.
Durch die Verwendung einer hydraulischen Architektur vom Typ ESC können die Lieferanten Druckmodulation, motorgetriebenes Pumpen, Ventilsteuerung und Radschlupfmanagement beibehalten.
Allerdings muss die RBU nicht jede Funktion eines vollständigen ESC nachbilden.
Sein Zweck besteht darin, einen begrenzten Backup-Betriebszeitraum zu unterstützen, nachdem die Haupt-One-Box ausgefallen ist.
Worin unterscheidet sich eine RBU von einem vollständigen ESC?
Ein vollständiges elektronisches Drehzahlregelungssystem (ESC) kann den Reifendruck an allen vier Rädern unabhängig voneinander steuern.
Die im Bericht beschriebene RBU verfügt über eingeschränktere Steuerungsmöglichkeiten.
Es kann den Druck nur an zwei Radenden gleichzeitig regulieren, basierend auf entweder:
- Eine X-geteilte hydraulische Anordnung
- Eine H-förmige hydraulische Anordnung
Da es nicht alle vier Raddrücke gleichzeitig unabhängig voneinander regeln kann, ist seine Regelleistung geringer als die eines kompletten ESC.
Dies ist eine bewusste Reduzierung der Funktion.
Die RBU soll voraussichtlich erst nach einem Fehler im One-Box-System aktiv werden. Sobald dieser Fehler auftritt, soll das automatisierte Fahrsystem das Fahrzeug schnellstmöglich in einen sicheren Zustand bringen.
Das Fahrzeug sollte nicht über einen längeren Zeitraum im RBU-Modus normal weiterfahren.
Da die Backup-Betriebszeit begrenzt ist, verringert sich auch die Wahrscheinlichkeit, dass es während dieses Zeitraums zu einem weiteren schwerwiegenden dynamischen Ereignis kommt.
Aus Sicht der Sicherheit und Wahrscheinlichkeit hält der Bericht diese Konstruktion mit reduziertem Funktionsumfang für akzeptabel.
Außerdem senkt es die Kosten der kombinierten One-Box-plus-RBU-Architektur.
Was muss die Kontroll- und Übernahmestrategie leisten?
Der Quellbericht enthält ein Diagramm zur Kontroll- und Übernahmestrategie, allerdings ist der vollständige Text des Diagramms in den mitgelieferten schriftlichen Unterlagen nicht wiedergegeben.
Basierend auf der Beschreibung im Bericht umfasst die Strategie folgende Phasen:
- Die One-Box verarbeitet normale Bremsanforderungen.
- Das System überwacht kontinuierlich den Betrieb der One-Box.
- Ein Fehler wurde erkannt und diagnostiziert.
- Die Hydraulikventile schalten auf den redundanten Pfad um.
- Die RBU beginnt mit der Druckerzeugung.
- Die Backup-Längsstabilitätskontrolle wird aktiviert.
- Das automatisierte Fahrsystem leitet ein Fahrmanöver mit minimalem Risiko ein.
- Das Fahrzeug bewegt sich auf den definierten sicheren Zustand zu.
- Das Fahrzeug hält in der aktuellen Fahrspur oder, wenn möglich, auf dem Standstreifen an.
- Das System meldet den Fehler und verhindert die Fortsetzung des normalen automatisierten Fahrens.
Die genauen Zeitschwellenwerte, die Diagnoselogik, die Kommunikationsarchitektur und der fehlertolerante Steuerungsalgorithmus sind im Quellbericht nicht enthalten. Sie sollten nicht ohne zusätzliche technische Dokumentation entwickelt werden.
Warum sind redundante Radgeschwindigkeitssensoren erforderlich?
Die Längsstabilitätskontrolle ist von Radgeschwindigkeitsdaten abhängig.
Die One-Box nutzt Raddrehzahlsignale für Funktionen wie ABS und Stabilitätskontrolle. Die RBU benötigt ebenfalls Raddrehzahlsignale, um den Bremsdruck zu regeln und übermäßiges Durchdrehen der Räder beim Rückwärtsbremsen zu verhindern.
Wenn beide Systeme vom selben Sensor, Verdrahtungspfad, Netzteil oder Kommunikationskanal abhängig sind, kann dieser gemeinsame Pfad zu einem Single Point of Failure werden.
Der Bericht stellt daher fest, dass redundante Radgeschwindigkeitssensoren erforderlich sind.
Die redundante Sensoranordnung unterstützt separat:
- Die ABS- und Stabilitätsfunktionen sind im One-Box-System integriert.
- Die Längsstabilitätsfunktion auf der RBU-Seite
Dadurch kann die RBU weiterhin die für die Druckmodulation benötigten Radgeschwindigkeitsinformationen empfangen, selbst wenn der primäre Messpfad nicht verfügbar ist.
Was ist die „dreistufige ABS“-Lösung von Bosch?
Laut dem Quellenbericht hat Bosch ein Bremsredundanzsystem auf Basis redundanter Radgeschwindigkeitssensoren eingeführt.
Dieses System wird darin als folgendes bezeichnet:
„Dreistufige ABS“-Lösung
Der Bericht beschreibt dies als einen gängigen Marktansatz.
Der beigefügte Bericht enthält keine vollständige technische Definition aller drei ABS-Stufen, deren genaue Hardwarezuordnung oder deren Steuerungssequenz. Diese Details sollten erst nach Prüfung der Bosch-Dokumentation oder einer anderen verifizierten technischen Primärquelle ergänzt werden.
Der wichtigste Punkt des Berichts ist, dass die redundante Radgeschwindigkeitsmessung es der primären One-Box-Stabilitätsfunktion und der RBU-Backup-Stabilitätsfunktion ermöglicht, die notwendigen Radgeschwindigkeitsinformationen über separate Sicherheitspfade zu erhalten.
Wie unterscheiden sich ADAS- und Level-3+-Anforderungen?
| Erfordernis | Fahrerassistenz | Automatisierungsstufe 3 und höher |
| Hauptverantwortung | Treiber | Automatisiertes Fahrsystem |
| Fehlerwarnung | Erforderlich | Erforderlich |
| Mechanische Pedalunterstützung | Wichtig | Nützlich, aber allein nicht ausreichend |
| Unabhängige Druckquelle | Nicht immer erforderlich | Erforderlich für Bremsredundanz |
| RBU | In der Regel optional, abhängig von der Architektur | Gemeinsame Lösung |
| Backup-Stabilitätskontrolle | Begrenzte Systemanforderungen | Erforderlich für risikoarmes Bremsen |
| Redundante Radgeschwindigkeitsmessung | Architekturabhängig | Erforderlich für eine robuste Backup-Steuerung |
| Zielwert für den sicheren Zustand | Fahrer bringt Fahrzeug in Sicherheit | Das System führt ein Manöver mit minimalem Risiko durch. |
| Einzelfehlertoleranz | Der Fahrer kann eine Entschädigung leisten. | Das System muss die Brems- oder Lenkfähigkeit beibehalten. |
Welche Vorschriften und Normen beeinflussen die Entwicklung von Ein-Box-Systemen?
Fahrzeugtechnische Normen und regulatorische Systeme sind zwingende Voraussetzungen für den Zugang zu vielen regionalen Märkten.
Verschiedene Länder und Regionen haben Regeln für Fahrzeugsicherheit, Bremsensicherheit, Hydrauliksysteme, Elektromotoren, Antriebsstränge und Aufprallschutz geschaffen.
Der Regulierungsrahmen der Europäischen Wirtschaftskommission entstand 1958 und wurde seither wiederholt überarbeitet und erweitert. Ihre Vorschriften schufen gemeinsame Anforderungen an die Sicherheit und Umweltverträglichkeit von Fahrzeugen und Komponenten.
Das Rahmenwerk hat die Fahrzeugmanagementsysteme in vielen anderen Ländern beeinflusst. Zahlreiche nationale Fahrzeugvorschriften beziehen sich auf Teile des ECE-Regelwerks oder folgen diesen.
Im Bericht erwähnte europäische Verordnungen
| Verordnung | Im Quellbericht beschriebener Umfang |
| ECE R13 | Detaillierte Bremsanforderungen und Prüfverfahren, hauptsächlich für Nutzfahrzeuge |
| ECE R13H | Bremsanforderungen und Prüfverfahren für Personenkraftwagen |
| ECE R131 | Harmonisierte Anforderungen an fortschrittliche Notbremssysteme |
| ECE R90 | Anforderungen an Ersatzteile für Bremsanlagen |
| ECE R85 | Nettoleistungsbedarf für Verbrennungsmotoren oder elektrische Antriebssysteme in Fahrzeugen der Kategorien M und N |
| ECE R12 | Schutz vor Verletzungen des Fahrers durch den Lenkmechanismus bei einer Kollision |
Der Bericht stellt fest, dass ECE R85 von mehreren Ländern übernommen wurde.
Im Bericht erwähnte chinesische Standards
| Standard | Im Quellbericht beschriebener Umfang |
| GB 21670 | Anforderungen an die Leistungsfähigkeit von Notbremssystemen und damit verbundenen Bremssystemen |
| GB/T 18488 | Betriebsbedingungen, Anforderungen und Prüfungen für elektrische Fahrzeugantriebsmotorsysteme |
| QC/T 893-2011 | Identifizierung und Klassifizierung von Fehlern in Antriebsmotorsystemen |
| GB 12981-2003 | Anforderungen und Prüfungen für hydraulische Bremsflüssigkeit, die in Fahrzeugbremssystemen verwendet wird |
| GB 13094-2017 | Strukturelle Sicherheitsanforderungen für Personenkraftwagen |
Der Bericht ordnet GB/T 18488 und QC/T 893-2011 in den breiteren regulatorischen Kontext von Elektromotoren und Antriebssystemen ein.
Es ordnet GB 12981-2003 in den Kontext von hydraulischen Bremsflüssigkeiten ein.
Im Bericht erwähnte US-amerikanische Vorschriften
| Verordnung | Im Quellbericht beschriebener Umfang |
| FMVSS 105 | Hydraulische Anforderungen und Leistungsanforderungen an Bremssysteme |
| FMVSS 116 | Anforderungen an Bremsflüssigkeiten für Kraftfahrzeuge |
| FMVSS 203 | Anforderungen an den Crashschutz in Bezug auf Lenksteuerungssysteme |
Der Bericht stellt außerdem fest, dass die Vereinigten Staaten das erste Land waren, das Vorschriften zur Fahrzeugsicherheit entwickelte.
Warum ist die Harmonisierung von Regulierungen wichtig?
Jeder wichtige Markt verwendet nach wie vor seine eigenen Testverfahren und sein eigenes Zertifizierungssystem.
Allerdings werden Fahrzeugplattformen, Bremssysteme, Motoren, Steuergeräte und automatisierte Fahrfunktionen zunehmend für den globalen Einsatz entwickelt.
Im Zuge der fortschreitenden Globalisierung gewinnen die gegenseitige Anerkennung und Harmonisierung internationaler Automobilvorschriften zunehmend an Bedeutung.
Für einen Komplettanbieter bedeutet dies, dass die regulatorische Planung nicht erst nach Fertigstellung der Hardware beginnen kann.
Die Zielmärkte, Bremskategorien, Notfallleistung, Hydraulikarchitektur, Anforderungen an den elektrischen Antrieb, Fehlerklassifizierungen, Bremsflüssigkeitsspezifikationen und Anforderungen an die Crashsicherheit sollten frühzeitig in der Produktentwicklung berücksichtigt werden.
Was sind die wichtigsten technischen Anforderungen an die Sicherheit von Ein-Box-Systemen?
Ein sicheres One-Box-Design muss dem Automatisierungsgrad des Fahrzeugs, der Ausfallsicherheit, der Hydraulikarchitektur und den Zielvorschriften entsprechen.
Checkliste für Ingenieure
- Legen Sie fest, ob es sich um ein fahrerassistenzgestütztes Fahrzeug oder um ein Fahrzeug der Stufe 3 oder höher handelt.
- Definiere, wer für das Erreichen des sicheren Zustands verantwortlich ist.
- Fehler korrekt erkennen und rechtzeitig melden.
- Die Notbremsfähigkeit muss auch nach Ausfall der aktiven Druckerzeugung erhalten bleiben.
- Überprüfen Sie die angegebene Notverzögerungsanforderung von 2,44 m/s².
- Prüfen Sie, ob die korrekte Pedal-Eingangseinheit in der entsprechenden Verordnung angegeben ist.
- Entwerfen Sie einen zuverlässigen mechanischen Backup-Pfad.
- Verwenden Sie einen Zweikammer-Hauptbremszylinder.
- Wählen und bestätigen Sie die hydraulische Anordnung (X- oder H-förmig).
- Bremsleistung nach Leckage in einem Hydraulikkreislauf überprüfen.
- Bewerten Sie das im Bericht beschriebene mechanische Backup-Ziel von 4,88 m/s² ohne Leckage.
- Prüfen Sie Bohrung, Länge, Hub und Flüssigkeitsverdrängung des Hauptbremszylinders.
- Berücksichtigen Sie das feste Übersetzungsverhältnis und den maximalen Pedalweg.
- Vergleichen Sie den Flüssigkeitsvolumenbedarf bei iBooster- und Vakuumbooster-Architekturen.
- Fügen Sie eine unabhängige RBU für automatisierte Fahranwendungen der Stufe 3 und höher hinzu.
- Definieren Sie die hydraulischen Anschlüsse von One-Box- und RBU-Systemen.
- Überprüfen Sie alle normalen und Backup-Ventilzustände.
- Stellen Sie sicher, dass die RBU unabhängig Druck erzeugen kann.
- Fügen Sie eine zusätzliche Längsstabilitätskontrolle hinzu.
- Verstehen Sie den Unterschied zwischen der vollständigen Vierrad-ESC-Steuerung und der reduzierten Zweirad-RBU-Steuerung.
- Begrenzen Sie die Fahrzeugbetriebszeit nach einem Ausfall des ersten Getriebes.
- Definiere das Manöver mit dem geringsten Risiko.
- Fügen Sie redundante Radgeschwindigkeitssensoren hinzu.
- Die Sensoranforderungen der One-Box-ABS- und der RBU-Stabilitätsfunktion sollten getrennt werden.
- Das endgültige System muss anhand der Anforderungen Europas, Chinas und der Vereinigten Staaten validiert werden.
Was bringt die Zukunft für Ein-Box-Bremssysteme?
Die Ein-Box-Technologie wird auch bei der Weiterentwicklung von Elektrofahrzeugen und automatisierten Fahrsystemen wichtig bleiben.
Bei Fahrerassistenzsystemen besteht die größte Herausforderung darin, eine zuverlässige mechanische Notbremsfunktion aufrechtzuerhalten und die Anforderungen an die Notbremsung zu erfüllen, wenn die aktive Unterstützung ausfällt.
Bei Fahrzeugen der Stufe 3 und höher ist die Herausforderung größer.
Das Bremssystem muss nach einem einzelnen Fehler weiterhin funktionieren, ohne ausschließlich von den Pedaleingaben des Fahrers abhängig zu sein. Es muss außerdem die Radschlupfregelung, die Fahrzeugstabilität, risikoarme Fahrmanöver und einen definierten sicheren Zustand unterstützen.
Aus diesem Grund hat sich die One-Box-plus-RBU-Architektur zu einer wichtigen technischen Richtung entwickelt.
Die One-Box zeichnet sich durch kompakte Integration und hohe Leistung im Normalbetrieb aus. Die RBU stellt eine unabhängige Druckquelle und eine begrenzte Stabilitätskontrolle als Backup bereit. Redundante Raddrehzahlsensoren liefern die notwendigen Informationen zur Steuerung des Radschlupfs nach einer Störung.
Die vollständige Sicherheitslösung besteht nicht aus einer einzelnen Komponente.
Es ist das koordinierte Ergebnis von Hydraulikdesign, Dimensionierung des Hauptbremszylinders, Ventilen, Motoren, elektronischer Steuerung, Sensorredundanz, Diagnoselogik, Strategie für automatisiertes Fahren und behördlicher Validierung.
Das ist die eigentliche Sicherheitsanforderung für intelligentes Bremsen.
Häufig gestellte Fragen
Ist ein Ein-Box-Bremssystem dasselbe wie ein Brems-by-Wire-System?
Ein Ein-Box-System ist eine Art integrierte, elektronisch gesteuerte Bremsarchitektur, wobei die Begriffe nicht immer synonym verwendet werden. Ein-Box bezeichnet üblicherweise die Kombination von Druckerzeugung und Stabilitätskontrolle in einer Einheit. Brake-by-Wire ist ein umfassenderes Konzept, das die elektronische Bremsbefehlsübertragung einschließt und verschiedene hydraulische oder elektromechanische Konstruktionen nutzen kann.
Kann ein Ein-Box-System ein Fahrzeug nach einem Stromausfall anhalten?
Ein Ein-Box-System kann einen mechanischen Notbremsweg beibehalten, der es dem Fahrer ermöglicht, die Kolben des Hauptbremszylinders direkt zu betätigen. Die verfügbare Bremsleistung hängt von der Pedalkraft, den Abmessungen des Hauptbremszylinders, der hydraulischen Integrität, dem Bremsflüssigkeitsbedarf an den Rädern und der Fahrzeugkonstruktion ab. Systeme der Stufe 3 und höher benötigen zusätzlich einen unabhängigen automatisierten Notbremsweg.
Warum können Fahrzeuge der Stufe 3 nicht ausschließlich auf mechanische Notfallausrüstung zurückgreifen?
Die mechanische Notbremsung basiert normalerweise auf dem Betätigen des Bremspedals durch einen Fahrer. Bei automatisiertem Fahren der Stufe 3 und höher muss das System bestimmte Störungen selbstständig beheben und das Fahrzeug in einen sicheren Zustand bringen. Daher benötigt es eine unabhängige Druckquelle, wie beispielsweise eine Bremsanlage (RBU), die ohne unmittelbares Eingreifen des Fahrers bremsen kann.
Was ist der Hauptzweck einer RBU?
Eine RBU (Radbremseinheit) stellt eine unabhängige Bremsdruckquelle bereit, falls das primäre Ein-Box-System ausfällt. Sie kann Hydraulikdruck an die Radbremszylinder weiterleiten und gegebenenfalls auch die Radschlupfbegrenzung und die Längsstabilitätskontrolle während einer risikoarmen Bremsung gewährleisten.
Warum steuert die RBU jeweils nur zwei Räder?
Der Bericht beschreibt aktuelle RBU-Systeme als funktionsreduzierte Versionen von ESC-Systemen. Sie können zwei Radenden über eine X- oder H-förmige Hydraulikanordnung steuern, anstatt alle vier Räder unabhängig voneinander zu regeln. Dies senkt die Kosten, und die geringere Leistungsfähigkeit wird als akzeptabel angesehen, da der Notbetrieb nur so lange andauern soll, bis das Fahrzeug einen sicheren Zustand erreicht hat.
Über den Autor
Johnny Liu ist der CEO von Unterführungsfahrzeug. Sein Fokus liegt auf Fahrzeugtechnologie, Automobilkomponenten, Ingenieurkommunikation und Lösungen für die globale Automobilindustrie.
Dieser Artikel wurde verfasst, um die im Forschungs- und Entwicklungsbericht Nr. 218 enthaltene technische Logik in klarem Englisch für Automobilingenieure, Zulieferer, Forscher und Fachleute für intelligente Fahrzeuge zu erläutern.
Autor: Johnny Liu
Rolle: CEO bei Dowway Vehicle
Veröffentlichungsdatum: 7. August 2026
Zuletzt geprüft: 7. August 2026
Technischer redaktioneller Hinweis
Dieser Artikel behält die technischen Angaben, die Terminologie, die Leistungsdaten, die Ventilzustände und die regulatorischen Verweise des beigefügten Berichts bei.
Der Originalbericht enthält eine Unstimmigkeit in den Einheiten zwischen 500 N Und 500 Nm für die Bremspedalbetätigung. Vor der Veröffentlichung als formelle regulatorische oder technische Referenz sollte Dowway Vehicle den Wert anhand der offiziellen Fassung von ECE R13, GB 21670, der relevanten Fahrzeugkategorie und der originalen technischen Dokumentation von Bosch IPB überprüfen.
Die Beschreibung des Bosch-Konzepts „dreistufiges ABS“ im Bericht sollte ebenfalls mit einer aktuellen Bosch-Primärquelle abgeglichen werden, bevor über die hier genannten Details hinaus weitere hinzugefügt werden.
Haftungsausschluss
Dieser Artikel dient der technischen Weiterbildung und der allgemeinen Diskussion in der Branche. Er stellt keine Homologationsgutachten, keine Bewertung der funktionalen Sicherheit, keine Systemdesigngenehmigung und keinen Ersatz für offizielle Vorschriften, Normen, OEM-Spezifikationen, Lieferantendokumentationen, Prüfungen oder technische Validierungen dar.