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Title:
BRAKING SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE AND METHOD FOR TRANSMITTING DATA IN AN ELECTRICALLY CONTROLLED BRAKING SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/036956
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a braking system (1) comprising a pedal unit (6) by which movements of the motor vehicle brake pedal (5) are detected by means of at least one sensor (8) and desired values are generated which correspond to the brake application force desired by the driver, as well as electrically actuated brake actuators (4) assigned to the wheels (2) of the motor vehicle. A central control unit (13), which evaluates the sensor signals, generates control signals for additional brake functions. Through a data bus (12) connecting the pedal unit (6), brake actuators (4) and central control unit (13), data blocks are exchanged in accordance with a predefined, cyclic time frame. By means of an additional signal line (14) connecting the pedal unit (6), brake actuators (4) and central control unit (13), the desired value for the brake application force is transmitted from the pedal unit 86) to the brake actuators (4) and the central control unit (13), and data is exchanged on the state of the connected elements.

Inventors:
ZITTLAU DIRK (DE)
DEML ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/000289
Publication Date:
August 27, 1998
Filing Date:
February 02, 1998
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
ZITTLAU DIRK (DE)
DEML ULRICH (DE)
International Classes:
B60T8/17; B60R16/02; B60T7/04; B60T8/00; B60T8/1761; B60T8/88; B60T13/74; F16D65/16; G06F13/00; G06F13/38; B60R16/03; (IPC1-7): B60T13/74; B60R16/02; B60T8/88; F16D65/16
Domestic Patent References:
WO1997006514A11997-02-20
Foreign References:
US4995483A1991-02-26
DE19509133A11995-10-12
DE19529434A11997-02-13
Other References:
See also references of EP 0961724A1
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Claims:
Patentansprüche
1. Bremsanlage (1) für ein Kraftfahrzeug, die aufweist: eine Pedaleinheit (6) , durch die Betätigungen des Bremspedals (5) des Kraftfahrzeugs mit minde stens einem Sensor (8) erfa t und dem Fahrerwunsch entsprechende Sollwerte für die Bremsbetäti gungskraft erzeugt werden, den Rädern (2) des Kraftfahrzeugs zugeordnete, elektrisch betätigte Bremsaktoren (4), eine die Sensorsignale auswertende elektronische Zentralsteuerung (13), durch die Steuersignale für Zusatzbremsfunktionen erzeugt werden, einen die Pedaleinheit (6), die Bremsaktoren (4) und die Zentralsteuerung (13) miteinander verbin denden Datenbus (12), über den Datenblöcke in einem vorgegebenen, zyklisch wiederkehrenden Zeitraster ausgetauscht werden, und eine die Pedaleinheit (6), die Bremsaktoren (4) und die Zentralsteuerung (13) miteinander verbin dende zusätzliche Signalleitung (14 im Text 11), über die der Sollwert für die Bremsbetätigungs kraft von der Pedaleinheit (6) an die Bremsaktoren (4) und die Zentralsteuerung (13) übermittelt und Daten über den Zustand der angeschlossenen Einrichtungen ausgetauscht werden.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da der Datenbus (12) als Zweidrahtbus für eine svmmetrische Übertragung digitaler Signale ausgebildet ist und da die an ihn angeschlosse nen Teilnehmer, nämlich Bremsaktoren (4), Pedaleinheit (6) und Zentralsteuerung (13), Knoten bil den, denen von einem als Busmaster bestimmten Teilnehmer innerhalb eines Übertragungszyklus je weils ein fester Zeitschlitz mit ausschlie licher Sendeberechtigung zugeteilt ist.
3. Bremsanlage nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da die Pe daleinheit (6) eine Sicherheitsschaltung (10) aufweist, durch die der Fahrerwunsch als Mehrheitsent scheidung aus den Signalen mehrerer die Pedalbewegung erfassender redundanter Sensoren (8) er mittelt wird.
4. Bremsanlage nach einem der vorhergehende Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da die Bremsaktoren (4) als Regler ausgebildet sind, die die Bremsbetätigungskraft auf den empfangenen Sollwert regeln.
5. Verfahren zum Übermitteln von Daten in einer elektrisch gesteuerten KraftfahrzeugBremsanlage, bei dem folgende Schritte ausgeführt werden: die Daten werden über einen Datenbus (12) zwischen mehreren an den Datenbus (12) als Teilneh mer angeschlossenen Bremsaktoren (4), einer Pedaleinheit (6) oder einer elektronischen Zentral steuerung (13) zyklisch ausgetauscht; ein als Busmaster wirkender Teilnehmer svnchronisiert alle Teilnehmer auf ein globales Zeitraster und bestimmt für jeden Teilnehmer einen festen Zeitschlitz in einem Kommunikationszvklus, in nerhalb dessen er ausschlie lich Sendeberechtigung hat; die einzelnen Teilnehmer senden Datenblöcke (16 20) aus, die Angaben über den laufenden Über tragungszyklus und den Absender, die jeweiligen Daten und eine Prüfsumme enthalten und die von den Teilnehmern gesendeten Daten schlie en Bremsmomentenanforderungen des Fahrers und der elektronischen Steuerung, von Sensoren (8) gelieferte Me werte und Zustandsparameter der Teilnehmer ein.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da durch einen in einem Zeitschlitz nicht übertragenen Datenblock der dem Zeitschlitz zugeordnete Teilnehmer als ausgefallen erkannt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da durch einen in einem Zeitschlitz auftre tenden Störungsbild erkannt wird, da ein Teilnehmer in einem falschen Zeitschlitz sendet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, da über eine die Pedalein heit (6) . die Bremsaktoren (4) und die Zentralsteuerung (13) miteinander verbindende zusätzliche Signalleitung (14) ein Sollwert für die Bremsbetätigungskraft von der Pedaleinheit (6) an die Bremsaktoren (4) und die Zentralsteuerung (13) übermittelt und Daten über den Zustand der ange schlossenen Einrichtungen ausgetauscht werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da die Daten über die zusätzliche Signal leitung (14) als pulsweitenmodulierte Signale übertragen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da durch Vergleichen der über den Da tenbus (12) und der über die zusätzliche Signalleitung (14) übertragenen Sollwerte für die Bremsbe tätigungskraft bei nicht aktiver Bremszusatzfunktion Fehler erkannt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, da die zusätzliche Signalleitung (14) als Lichtleiter ausgeführt ist und die Signale optisch übertragen werden.
Description:
Beschreibung Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Übermitteln von Daten in einer elektrisch gesteuerten Kraftfahrzeug-Bremsanlage Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Übermitteln von Daten in einer elektrisch gesteuerten Kraftfahrzeug-Bremsanlage.

Neue Anforderungen an die Bremssysteme von Kraftfahrzeugen - wie Antiblockiersysteme, Fahrstabilitätssysteme, Antriebsschlupfsysteme oder Traktionskontrollen, sogenannte intelligente Tempomaten, Bremsassistent usw. - haben zusammen mit der Forderung nach einer Verringerung der Montage und Wartungskosten, die bei den derzeitigen hydraulischen Bremssystemen recht er- heblich sind, zu der Entwicklung neuer, rein elektrischer Bremssysteme (auch unter der Bezeichnung Brake-bywire bekannt) geführt (DE 195 11 287 Al; Zeitschriftmot 20 (1995), Seite 46).

Bei solchen elektrischen Bremssystemen ist der Fahrer kraftmä ig von der Bremse abgetrennt, das hei t die von dem Fahrer ausgehende Bremsmomentanforderung wird nicht mehr direkt als Kraft über ein hydraulisches System übertragen, sondern nur noch als Signal über eine elektrische Leitung.

Mit Hilfe dieses Signals wird ein elektrischer Bremsaktuator oder -aktor gesteuert, der mit einer elektrischen Energieversorgung eine Kraft an einer Bremse erzeugt, welche über ein Reibelement das gewünschte Bremsmoment erzeugt. Im Falle einer Scheibenbremse wird die das Bremsmoment über Reibung erzeugende Kraft als Zuspannkraft bezeichnet.

Bei einem vollelektrischen Bremssystem, wie es zum Beispiel in der älteren Anmeldung DE 196 15 186.4 (unser Zeichen: GR 96 P 1368 DE) beschrieben ist, ist der Bremsaktor direkt an dem je- weiligen Rad des Kraftfahrzeugs angebracht, so da eine Zuspannkraft zweckmä igerweise nicht über weite Strecken im Fahrzeug übertragen wird, während die Erfassung der Bremsmomentan- forderung durch den Fahrer und die Bremssteuerung an zentraler Stelle, zum Beispiel in der Nähe des Bremspedals, angeordnet sind. Das Bremssystem ist somit über das gesamte Kraftfahrzeug ver- teilt und da es eine zentrale Sicherheitsfunktion des Kraftfahrzeugs bildet, sind an die elektrische Übermittlung der Bremsmomentanforderung erhöhte Sicherheitsbedingungen zu erfüllen. Die Übermittlung mu störungssicher und fehlertolerant sein, das hei t bei der Übermittlung auftretende Fehler müssen von dem Bremssystem sicher erkannt werden und es müssen geeignete Strategien zur Fehlerbehandlung vorliegen. Au erdem müssen alle Teilnehmer an der elektrischen Kommunikation ein fehlerhaftes Verhalten eines anderen Teilnehmers erkennen können. Insbesondere mu auch beim Ausfall der Kommunikation eine Mindestbremsfähigkeit gewährleistet bleiben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine störungssichere und fehlertolerante Bremsanlage.

insbesondere im Hinblick auf die Kommunikation über elektrische Leitungen. zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemä durch die Bremsanlage nach Anspruch 1 und das Verfahren zum Übermitteln von Daten nach Anspruch 5 gelöst. Zweckmä ige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, da die Fehlersicherheit und die Fehlerkor- rekturma nahmen der Bremsanlage mit geringem Aufwand erreicht werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zei- gen: Figur 1 ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemä en Bremsanlage in schematischer Dar- stellung, und Figur 2 die Struktur der Datenkommunikation der Bremsanlage nach Figur 1.

Ein Kraftfahrzeug, das in Figur 1 nur schematisch dargestellt ist, ist mit einer Bremsanlage 1 ver- sehen. die an jedem seiner vier Räder 2 eine (nicht dargestellte) Bremse einschlie t, die von jeweils einem elektrisch gesteuerten Bremsaktor 4 betätigt wird. Die Bremsen werden von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt, indem er über ein Bremspedal 5, das mit einer Pedaleinheit 6 verbunden ist, eine Bremsmomentanforderung abgibt. Die Pedaleinheit 6 wirkt als Pedalkraftsimulator, sie ist mit einer Feder 7 und mit einem oder mehreren Kraftsensoren und mindestens einem Wegsensor verse- hen, die die Betätigung des Bremspedals 5 durch den Fahrer erfassen und in elektrische Signale um- setzen. Diese Sensoren sind zusammengefa t durch einen Block 8 dargestellt. Die hier nicht darge- stellten Sensoren sind in der oben genannten älteren Anmeldung beschrieben.

Die Pedaleinheit 6 ist durch einen Datenbus 12 mit einer Zentralsteuerung 10 und mit den Brems- aktoren (oder -aktuatoren) 4 verbunden. Eine zusätzliche Signalleitung 14, die eine redundante Übertragung von Steuersignalen und Daten ermöglicht, verbindet die Pedaleinheit 6 ebenfalls mit der Zentralsteuerung 10 und den Bremsaktoren 4. Au erdem verbindet sie diese Aktoren untereinander.

Die Art der Daten- und Signalübertragung über den Datenbus 12 und die zusätzliche oder redundan- te Signalleitung 14 wird nachfolgend beschrieben.

Die Bremsaktoren 4 sind bei einem voll elektrischen Bremssystem direkt an jedem Rad 2 angebracht, da die Zuspannkraft für die jeweilige Bremse zweckmä igerweise nicht über weite Strekken im Fahrzeug übertragen wird, während die Erfassung der Fahrer-Bremsmomentenanforderung und die

S!rstemsteuerung sich zentral bei dem oder in der Nähe des Bremspedals 5 befinden. Daraus folgt, da die Bremsanlage über das gesamte Fahrzeug verteilt ist. Der Bremsaktor kann dabei die Zu- spannkraft an der Bremszange auf verschiedene Art und Weise erzeugen, zum Beispiel über eine me- chanische oder eine hydraulische Übersetzung. Die elektrische Übermittlung der Bremsmomentenan- forderung im System besondere Sicherheitsanforderungen zu stellen. Sie mu störsicher und fehlerto- lerant sein, d.h. auftretende Fehler in der Daten- und Signalübermittlung (oder: Kommunikation) müssen sicher erkannt werden und es müssen geeignete Strategien zur Fehlerbehandlung vorliegen.

Zusätzlich müssen alle Teilnehmer der Kommunikation ein fehlerhaftes Verhalten anderer Teilneh- mer erkennen können und auch beim Ausfall der Kommunikation mu eine Mindestbremsfähigkeit gewährleistet bleiben.

Im folgenden wird ein Schaltung und ein Verfahren zur Kommunikation beschrieben, die diese An- forderungen auf wirtschaftlichste Art und Weise erfüllt.

Im einem elektrischen Bremssystem stellt die Bremsmomentanforderung des Fahrers eine Infor- mation dar, welche als elektrisches Signal übermittelt wird. Diese Information mu dabei wiederholt in einem festen Zeitraster von einem Teilnehmer an der Kommunikation, der Pedaleinheit 6 erfa t werden und an mehrere weitere Teilnehmer an der Kommunikation, die Bremsaktoren 4, übermittelt werden. Zusätzlich müssen die Daten der elektronischen Zentralsteuerung 10 - die zusätzliche Bremsfunktionen, wie ABS, Antriebsschlupfregelung, Fahrdynamiksteuerung und weitere Funktio- nen, ausführt - den Teilnehmern übermittelt werden. Aus Sicherheitsgründen werden noch weitere Daten zwischen den Teilnehmern ausgetauscht.

Bekannte Verfahren für eine solche komplexe Kommunikation zwischen mehreren Teilnehmern be- nutzen einen Datenbus. In Kraftfahrzeugen wird dazu häufig der CAN Bus verwendet. Dies ist ein genormter Zweidrahtbus, welcher Daten zwischen einer gro en Anzahl an Teilnehmern mit Raten zwischen 100 kBit und 1000 kBit übertragen kann. Dieser Bus ist eventgesteuert, d.h. jedes Datum stellt ein Event (Ereignis) dar, welches in Form eines bestimmten Datenblocks (auch: Frames) digital über elektrischen Leitungen übertragen wird. Die Art der Kommunikation zwischen den Teilnehmern ist dabei vorgeschrieben und hat bestimmten Formen zu genügen, ebenso das Verhalten bei Fehlern.

Für die Datenübermittlung in einer Bremsanlage mü ten jedoch dabei einige Nachteile in Kauf ge- nommen werden, da dieser Bus nicht speziell für diese Aufgabe entworfen wurde, sondern eine all- gemeine Lösung darstellt. Die hier zu lösende Aufgabe erfordert eine sehr regelmä ige Kommunika- tion in einem festen Zeitraster, und deshalb ist die eventgesteuerte Struktur ungünstig. Auch würde der sogenannte Kommunikationsoverhead (viele Teilnehmer möglich) die erforderliche Datenmenge in die Höhe treiben. Au erdem wäre der Ausfall eines Teilnehmers schwer zu erkennen, da seine Kommunikation an einen Event gebunden wäre. Bei einem Fehlerfall ist eine lawinenartige Vermeh-

rung der Daten möglich. die die Kommunikation erheblich behindern und zu einem zeitverzögerten Abarbeiten von Bremsmomentenanforderungen führen kann. Besonders dies ist ein gewichtiger Nachteil. da ein solcher Fall als Teil der Kommunikationsbeschreibung nur schwer zu vermeiden ist.

aber eine drastische Einschränkung der Sicherheitsanforderungen bedeutet. Diese Einschränkungen werden durch die nachfolgend beschriebene Lösung vermieden.

In der Pedaleinheit 6, welche das herkömmliche Bremspedal als Schnittstelle zum Fahrer ersetzt.

wird mit Hilfe von Sensoren die Fahrer-Bremsmomentenanforderung ermittelt. Die elektronischen Zentralsteuerung oder zentralen Steuereinheit 10, welche die höheren elektronischen Bremsftink- tionen wie ABS, Traction Control, Fahrdynamikregelung, Bremsassistent etc. verwirklicht, bildet ei- ne Schnittstelle zu anderen Fahrzeugsteuerungen, zum Beispiel der Motorsteuerung. Sie kann an be- liebiger Stelle im Kraftfahrzeug angeordnet sein. Ihre Funktionen der können auf mehrere Steu- ereinheiten verteilt werden. oder für ein ganz einfaches Bremssystem auch entfallen.

Die Grundfunktion der Bremsanlage 1 ist wie folgt: Die Pedaleinheit 6 ermittelt den Fahrerbrems- wunsch. aus diesem errechnet ein in ihr enthaltener Mikroprozessor 9 eine Zuspannkraft der Bremszangen, die von den elektrischen Aktoren aufgebracht werden mu (dies kann durch eine di- rekte Krafterzeugung oder durch eine Druckerzeugung erfolgen). Dazu mu ein entsprechender Zu- spann-Sollwert an die Bremsaktoren 4 übertragen werden. Der Bremsaktor stellt die Zuspannkraft eigenständig ein und ermittelt einen Zuspann-Istwert. Die Zentralsteuerung 10 kann, entsprechend dem Umfang der in ihr enthaltenen Steuerfunktionen, die Sollwerte verändern. Zum Beispiel bei ei- nem ABS Fall vermindert sie die Sollwerte so, da das jeweilige Rad nicht mehr blockiert. Bei einem Fahrdynamiksystem fordert die Zentralsteuerung selbständig Zuspann-Sollwerte an bestimmten Rä- dern an.

Bei einem vorteilhaft funktionierenden Bremssystem müssen folgende Daten zwischen den Teil- nehmern ausgetauscht werden: Die Bremsmomentanforderung durch den Fahrer mu an die Zen- tralsteuerung 10 und an die Bremsaktoren 4 übermittelt werden, die Sollwerte der Zentralsteuerung 10 müssen an die Bremsaktoren übermittelt werden, die Sensorwerte der Bremsaktoren müssen an die Zentralsteuerung übermittelt werden, Daten über den Zustand der einzelnen Teilnehmer müssen übermittelt werden (z.B. Fehlerdaten zum Zwecke einer gemeinsamen Reaktion). Diese Werte müs- sen regelmä ig in einem festen Zeitraster erneuert werden, da sie die Grundlage für verschiedene Re- gelvorgänge sind. Die Updateraten können sehr hoch liegen, nach bisherigen Erfahrungen sind Ak- tualisierungsfrequenzen zwischen 500 und 100 Hz erforderlich. Es findet also ein sehr ausgiebiger Datenverkehr statt, der hohen Sicherheitsanforderungen genügen mu : er darf nicht ausfallen oder blockiert werden können, er darf sich nicht erheblich verzögern,

Fehler im Datenverkehr müssen sicher, schnell und einfach erkannt werden können. und Fehler bei den Teilnehmern müssen sicher und schnell erkannt werden können.

Diese Anforderungen werden wie folgt erfüllt: Der Datenverkehr erfolgt über den Datenbus 12. der als ein Zweidrahtbus mit symmetrischer Über- tragung binärer Signale (zum Beispiel nach RS 485 Norm) ausgeführt ist. Alle Teilnehmer (Bremsaktoren 4, Pedaleinheit 6, Zentralsteuerung 10) bilden je einen Knoten des Datenbusses. Aus Sicherheitsgründen werden keine weiteren Knoten mit Sendeberechtigung am Bus aufgenommen (ist die Zahl der Teilnehmer möglichst gering, ergibt sich eine niedrige Fehlerrate). Der Datenverkehr er- folgt nicht eventgesteuert sondern zeitgesteuert, d.h. jeder Teilnehmer erhält innerhalb eines festen zyklischen Ablaufs eine feste Zeitscheibe (oder Zeitschlitz), in der er die Sendeberechtigung besitzt.

Teilt man zum Beispiel jedem Teilnehmer eine gleich lange Zeitscheibe von 2 ms zu, dauert der komplette Buskommunikationszyklus in einem System mit sechs Teilnehmern 12 ms, danach beginnt ein neuer Buszyklus (Figur 2).

Ein Bus-Master beginnt mit seinem Datenblock 15 (Figur 2) oder "Frame" den Buszyklus, d.h. er sendet in der Zeitscheibe Nummer 1. Als Bus-Master wirkt die Zentralsteuerung 10 . Alle anderen Teilnehmer reagieren auf das Aussenden des Master-Datenblocks. Es gibt eine gemeinsame Zeit- basis: der Bus-Master synchronisiert alle anderen Teilnehmer auf seine Zeitbasis. Die Synchroni- sierung mu dabei nur so genau sein, da die Zeitscheibenaufteilung sicher erfolgen kann. Das For- mat der Datenblöcke kann unterschiedlich gestaltet werden, bevorzugt wird hier ein einheitlicher Aufbau aller verwendeten Datenblöcke (von gleicher Länge) mit mindestens folgenden Steuerinfor- mationen: Kennbyte = Nummer des aktuellen Blocks, wird vom Bus-Master vorgegeben, und wäh- rend eines Buszyklus von allen Teilnehmern verwendet. Adressbits = geben die Adresse des Absen- ders an. Check-Bits = Prüfsumme, die nach bekannten Verfahren über den gesamten Block gebildet wird. Datenbytes = Informationsinhalt des Blocks.

Es gibt eine Ersatz-Datenverbindung über die zusätzliche Signalleitung 10, die genutzt wird, wenn auf dem Datenbus ein irreversibler Fehler auftritt. Diese Verbindung erfolgt bevorzugt in Form einer pulsweitenmodulierten Datenübertragung, die nur die Basisbremsfunktion realisiert, d.h. den gemes- senen Fahrerwunsch (Bremsmomentanforderung) von der Pedaleinhei 6 an alle Teilnehmer übermit- telt.

Die verwendeten Datenblöcke haben einen einheitlichen Datenaufbau, sie bestehen generell aus zwölf Bytes: Das erste Byte enthält die Kennung und die Absenderadresse, das zweite Byte eine Anwei- sung, Byte 3 bis 11 Daten, Byte 12 die Prüfsumme.

Der Bus-Master beginnt nach einer Selbstinitialisierung die Kommunikation mit seinem ersten Da- tenblock 15. Dieser enthält eine Anweisung zur Zeitsvnchronisierung Alle Teilnehmer syn- chronisieren auf den Zeitpunkt des ersten Bits des Blocks. Teilnehmer, die zu diesem Zeitpunkt be- reit sind zu senden, senden ihren Datenblock innerhalb ihrer Zeitscheibe. Es sind dies Datenblöcke 16. 17. 1 8 und 19 der Bremsaktoren 4 für das vordere Rad links vl, vordere Rad rechts vr. hintere Rad links hl beziehungsweise hintere Rad rechts hr, sowie ein Datenblock 20 der Pedaleinheit 6. Da- nach beginnt der Buszyklus erneut mit dem nächsten Master-Datenblock 21 usw.

Der Bus-Master wiederholt die Zeitsynchronisierung alle 50 ms, weitere Teilnehmer können sich darauf in ihrer Zeitscheibe melden. Ein Teilnehmer, der sich zu Beginn nicht meldet oder später häu- fig Blöcke ausfallen lä t wird als gestört abgeschaltet. Die Übertragung eines Blocks dauert ca. 1 ms, die Zeitscheibe dauert 2 ms, innerhalb der Zeitscheibe darf der Zeitpunkt variieren, ohne da dies als Fehler gewertet wird. Eine Übertragung au erhalb der Zeitscheibe ist nicht gestattet und wird als schwerer Fehler behandelt.

Der Bus-Master sendet die Zuspannkraftsollwerte an die einzelnen Bremsaktoren 4, diese regeln die von ihnen erzeugte Zuspannkraft auf diesen Sollwert, dabei hat eine Regelschleife des Bremsaktors bevorzugt die gleiche Zeitdauer wie der Datenbuszyklus. In seinem Antwortblock sendet der Bremsaktor einen von ihm gemessenen Zuspannkraftwert (oder ein äquivalentes Messergebnis) an den Bus-Master zurück, und zwar zusammen mit weiteren am Bremsaktor ermittelten Sensordaten (z.B. Raddrehzahl).

Die Zuspannkraft wird in der Zentralsteuerung 10 aus den in der Pedaleinheit 6 ermittelten Sen- sol vierten (= Fahrerwunsch) berechnet. Zusätzlich sind hier auch alle Zusatzfunktionen der Bremse verwirklicht, d.h. die vom Fahrer kommende Bremsmomentenanforderung wird gemä den Er- gebnissen des elektronischen Bremsenmanagements verändert, zum Beispiel im ABS Fall vermindert, oder bei einer Traktionskontrolle an der Antriebsachse aufgebaut. Dazu wird eine neue Zu- spannsollkraft berechnet und versendet. Dabei beobachtet jeder Teilnehmer den Datenverkehr auf dem Bus und reagiert bei Fehlern in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise.

In der Pedaleinheit 6 wird der Fahrerwunsch gemessen und mit Hilfe einer Sicherheitsschaltung 10, die zum Beispiel eine 2 aus 3-Mehrheitentscheidung herbeiführt, aus den Sensorsignalen eine Bremsmomentenanforderung parallel zu der Zentralsteuerung 10 berechnet. Sie wird ständig per PWM-Übertragung an alle anderen Teilnehmer übermittelt. Solange keine Veränderung der Soll- werte durch die Zentralsteuerung vorliegt (z.B. im ABS-Fall), müssen die Sollwerte bei beiden Übertragungen übereinstimmen, es kann also eine Überprüfung beider Datenverbindungen erfolgen.

Der besondere Vorteil dieser Anordnung liegt in der Störungssicherheit. Auf alle Fehler kann einfach und schnell reagiert werden, und zwar ohne gro en Schaltungsaufwand. Insbesondere können alle Arten von Fehlern auf Grund der besonderen Gestaltung mit einer zeitscheibenorientierten Kommu- nikation sicher und schnell erkannt werden. Zusätzlich ist diese Art der Kommunikation besonders geeignet für die Aufgabe, regelmä ig Steuerdaten an ein Netz von Teilnehmern zu senden (1) Blockstörungen zum Beispiel durch EMV-Einstreuungen: werden durch das Prüfbyte erkannt.

Reaktion: Ignoneren des Blocks, da nach kurzer Zeit neuer Block ankommt. Selbst wenn im Prüf- byte ein einzelnes Fehlerdatum nicht erkannt wird, wird dieses durch den nächsten Block überschne- ben.

(2) Teilnehmer erkennen internen Fehler. Dieser kann über den Datenbus 12 weitergemeldet werden.

und die Zentralsteuerung kann darauf reagieren, zum Beispiel den Ausfall eines Aktors 4 durch stär- kere Ansteuerung der drei verbliebenen Aktoren ausgleichen.

(3) Teilnehmer fällt aus ohne Meldung. Dies wird erkannt durch einen fehlenden Block in der zu- gehöngen Zeitscheibe. Die Reaktion ist wie unter (2).

(4) Ein Teilnehmer sendet in einer falschen Zeitscheibe. Dies kann erkannt werden durch ein typi- sches Störungsbild: mehrfach erscheint kein Block in der Zeitscheibe, ein anderer Block ist un- verständlich oder zu lang. Reaktion: Neusynchronisierung durch den Bus-Master, Abschalten des falsch sendenden Teilnehmers, oder Umschalten auf parallele Übertragung.

(5) Ein Teilnehmer blockiert den Datenbus 8 durch ständiges Senden (,,babbling idiot"). Dies wird durch die Zeitscheiben schnell erkannt. Reaktion wie unter (4).

(6) Der Bus-Master fällt aus oder schaltet sich bei durch Selbstdiagnose erkanntem Fehler ab. Re- aktion: es wird auf die parallele Datenübertragung per PWM umgeschaltet, oder die Pedaleinheit 6 übernimmt die Funktion als Bus-Master. Dies bringt den erheblichen Vorteil, da die Zentralsteue- rung abschaltbar ist, ohne da die Normalbremsfunktion verloren geht (Redundanzreduzierung in der Zentralsteuerung, sicherer Zustand für ABS usw.). Dies ergibt eine Sicherheit, die der Sicherheit moderner hydraulischer Bremsanlagen entspricht.

(7) Kontaktverlust zu einem Teilnehmer: Reaktion wie unter (3).

(8) Redundanzübertragung auf Signalleitung 14 fällt aus. Frühzeitiges Erkennen ist möglich durch Vergleich mit der Übertragung auf dem Datenbus 12. Reaktion: Warnung an den Fahrer da bei Ausfall der Buskommunikation ein Umschalten auf die Redundanzübertragung nicht möglich ist.

(9) Die Fahrerwunschermittlung in der Pedaleinheit 6 ist durch dreifache Sensoren und die Sicher- heitsschaltung mit Mehrheitsentscheider gegen Fehler gesichert.

In Figur 2 werden für die Kommunikation auf dem Datenbus 12 folgende Abkürzungen verwendet: : : globale Zeit t, zum Zeitpunkt tn beginnt ein neuer Regelzyklus; t,tt-: 50 ps maximale Zeit zwischen dem Beginn des Regelzyklus und Eintreffen des Master- Datenblocks beim Aktor = Beginn des Buszykluses; ts 2 ms Zeitraum fur eine Zeitscheibe = Zeitraum zwischen Datenblöcken auf dem Datenbus, jeder Knoten mu innerhalb seiner Zeitscheibe (grauer Doppelpfeil) seinen Datenblock absetzen (Dauer tf, schwarzer Doppelpfeil); 1000 lls Zeitdauer der Datenblockübertragung (schwarzer Doppelpfeil), und tz : 12 ms Zeitdauer des Buszyklus für sechs Teilnehmer.

Zusammengefa t kann gesagt werden, da die Vorteile der oben beschriebenen Bremsanlage und Verfahrens zum Übertragen des Bremsmomentenwunsches in ihrer besonderen Stör- und Fehlersi- cherheit liegen. Bereits in der Struktur der Datenübermittlung ist berücksichtigt, da auftretende Stö- rungen sicher und schnell erkannt werden. Dies ermöglicht eine adäquate Reaktion. Ein erster Fehler kann dabei nicht zu einem Ausfall der Normalbremse führen. Die Zentralsteuerung 10 bleibt wie bisher abschaltbar, ohne da dadurch die Normalbremse beeinträchtigt würde. Der Aufwand ist mi- nimal im Vergleich zu anderen Bus systemen. Dies mu te durch einen gewissen Verzicht auf Flexi- bilität in der Kommunikation erkauft werden, da aber die besonderen Anforderungen der Bremsanla- ge voll berücksichtigt sind, kann dies in Kauf genommen werden. Die begrenzte Komplexität bringt zusätzlich den Vorteil einer geringstmöglichen Fehlerrate. Diesem Punkt kommt bei Bremsanlagen eine besondere Bedeutung zu.




 
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