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Title:
ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR A BRAKING SYSTEM FOR A VEHICLE, METHOD AND CONTROL UNIT FOR OPERATING AN ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR A BRAKING SYSTEM FOR A VEHICLE, AND BRAKING SYSTEM FOR A VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/114822
Kind Code:
A1
Abstract:
An electromagnetic device (120) for a braking system for a vehicle is presented. The electromagnetic device (120) has an armature (221) made of a magnetizable material. The electromagnetic device (120) also has a bush (222). The armature (221) can be at least partially received within the bush (222). The electromagnetic device (120) also has a first winding assembly (224) having at least one winding of an electrical conductor (223) around the bush (222) and having two first electrical terminals (225, 226). Furthermore, the electromagnetic device (120) has a second winding assembly (227) having at least one winding of an electrical conductor (223) around the bush (222) and having two second electrical terminals (228, 229). The first winding assembly (224) and the second winding assembly (227) are galvanically isolated from one another. An inductive coupling can be produced between the first winding assembly (224) and the armature (221) and between the second winding assembly (227) and the armature (221).

Inventors:
KAUFMANN CHRISTIAN (DE)
BEYSE THORSTEN (DE)
BÖER ALFRED (DE)
DAGTEKIN NUSRET (DE)
DANNHEIM CHRISTIAN (DE)
HERRMANN GÜNTER (DE)
KASAKYAN AYKUN (DE)
SCHOLL FRANK (DE)
DITTMAR CHRISTIAN (DE)
FEUCHT THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/082433
Publication Date:
June 11, 2020
Filing Date:
November 25, 2019
Export Citation:
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Assignee:
KNORR BREMSE SYSTEME FUER NUTZFAHRZEUGE GMBH (DE)
International Classes:
B60T8/88; B60T13/74; B60T13/66; F16D63/00
Foreign References:
US6412613B12002-07-02
US20160265609A12016-09-15
DE102008058865A12010-05-27
DE102013006605A12014-10-23
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Elektromagnetische Vorrichtung (120) für ein Bremssystem (110) für ein Fahrzeug (100), wobei die elektromagnetische Vorrichtung (120) folgende Merkmale aufweist: einen Anker (221 ) aus einem magnetisierbaren Material; eine Buchse (222), wobei der Anker (221 ) zumindest partiell innerhalb der Buchse (222) aufnehmbar ist; eine erste Wicklungsanordnung (224) mit mindestens einer Windung eines elektrischen Leiters (223) um die Buchse (222) herum und mit zwei ersten elektrischen Anschlüssen (225, 226); und eine zweite Wicklungsanordnung (227) mit mindestens einer Windung eines

elektrischen Leiters (223) um die Buchse (222) herum und mit zwei zweiten elektrischen Anschlüssen (228, 229), wobei die erste Wicklungsanordnung (224) und die zweite Wicklungsanordnung (227) galvanisch voneinander getrennt sind, wobei zwischen der ersten Wicklungsanordnung (224) und dem Anker (221 ) und zwischen der zweiten Wicklungsanordnung (227) und dem Anker (221 ) eine induktive Kopplung erzeugbar ist.

2. Elektromagnetische Vorrichtung (120) gemäß Anspruch 1 , dadurch

gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (120) als ein Aktor oder als ein Sensor für das Bremssystem (110) ausgeführt ist, und/oder wobei der Anker (221 ) relativ zu der Buchse (222) translatorisch beweglich zumindest partiell innerhalb der Buchse (222) aufnehmbar ist.

3. Elektromagnetische Vorrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen

Ansprüche, gekennzeichnet durch eine dritte Wicklungsanordnung (324) mit

mindestens einer Windung eines elektrischen Leiters (223) um die Buchse (222) herum und mit zwei dritten elektrischen Anschlüssen (325, 326) und durch eine vierte

Wicklungsanordnung (327) mit mindestens einer Windung eines elektrischen Leiters (223) um die Buchse (222) herum und mit zwei vierten elektrischen Anschlüssen (328, 329), wobei die dritte Wicklungsanordnung (324) und die vierte Wicklungsanordnung (327) galvanisch voneinander und von der ersten Wicklungsanordnung (224) und der zweiten Wicklungsanordnung (227) getrennt sind, wobei zwischen der dritten

Wicklungsanordnung (324) und dem Anker (221 ) und zwischen der vierten

Wicklungsanordnung (327) und dem Anker (221 ) eine induktive Kopplung erzeugbar ist.

4. Elektromagnetische Vorrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsanordnungen (224, 227; 324, 327) elektrisch parallel und/oder elektrisch in Reihe schaltbar oder geschaltet sind.

5. Elektromagnetische Vorrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Anschlüsse (225, 226, 228, 229; 325, 326, 328, 329) unterschiedlicher Wicklungsanordnungen (224, 227; 324, 327) elektrisch miteinander verbunden sind.

6. Elektromagnetische Vorrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (225, 226, 228, 229; 325, 326, 328, 329) ausgeformt sind, um durch zumindest einen Stecker (140) einzeln oder gemeinsam kontaktierbar zu sein.

7. Verfahren (400) zum Betreiben einer elektromagnetischen Vorrichtung (120) für ein Bremssystem (110) für ein Fahrzeug (100), wobei die elektromagnetische Vorrichtung (120) eine elektromagnetische Vorrichtung (120) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche ist, wobei das Verfahren (400) folgenden Schritt aufweist:

Anlegen (410) eines elektrischen Betätigungssignals an elektrische Anschlüsse (225, 226, 228, 229; 325, 326, 328, 329) zumindest einer der Wicklungsanordnungen (224, 227; 324, 327), um den Anker (221 ) relativ zu der Buchse (222) translatorisch zu bewegen, oder Einlesen (420) eines elektrischen Erfassungssignals von elektrischen Anschlüssen (225, 226, 228, 229; 325, 326, 328, 329) zumindest einer der Wicklungsanordnungen (224, 227; 324, 327), um zu erfassen, ob eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Anker (221 ) und der Buchse (222) oder eine Bewegung zwischen der Vorrichtung (120) und einem Objekt auftritt.

8. Verfahren (400) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (410) des Anlegens das Betätigungssignal in einem ersten Betriebsmodus des Bremssystems (110) an elektrische Anschlüsse (225, 226; 228, 229) zumindest einer ersten der Wicklungsanordnungen (224; 227) und in einem zweiten Betriebsmodus des

Bremssystems (110) an elektrische Anschlüsse (228, 229; 325, 326, 328, 329) zumindest einer zweiten der Wicklungsanordnungen (227; 324, 327) angelegt wird oder im Schritt (420) des Einlesens das Erfassungssignal in einem ersten Betriebsmodus des Bremssystems (110) von elektrischen Anschlüssen (225, 226; 228, 229) zumindest einer ersten der Wicklungsanordnungen (224; 227) und in einem zweiten

Betriebsmodus des Bremssystems von elektrischen Anschlüssen (228, 229; 325, 326, 328, 329) zumindest einer zweiten der Wicklungsanordnungen (227; 324, 327) eingelesen wird.

9. Steuergerät (130), das eingerichtet ist, um die Schritte des Verfahrens (400) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8 in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.

10. Bremssystem (110) für ein Fahrzeug (100), wobei das Bremssystem (110) folgende Merkmale aufweist: zumindest eine elektromagnetische Vorrichtung (120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6; und zumindest ein Steuergerät (130) gemäß Anspruch 9, wobei das zumindest eine

Steuergerät (130) elektrisch mit Wicklungsanordnungen (224, 227; 324, 327) der zumindest einen elektromagnetischen Vorrichtung (120) verbunden ist.

11. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, ein Verfahren (400) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8 auszuführen und/oder anzusteuern.

12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.

Description:
BESCHREIBUNG

Elektromagnetische Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug, Verfahren und Steuergerät zum Betreiben einer elektromagnetischen

Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug und Bremssystem für ein Fahrzeug

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug, auf ein Verfahren zum Betreiben einer

elektromagnetischen Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug, auf ein entsprechendes Steuergerät und auf ein Bremssystem für ein Fahrzeug.

Beim hochautomatisierten Fahren braucht ein Fahrer eines Fahrzeugs beispielsweise nicht permanent auf einem Fahrerplatz zu sitzen und für einen korrigierenden Eingriff zur Verfügung zu stehen. Daher können herkömmliche Rückfallebenen für kritische Situationen nicht zur Anwendung kommen. Falls ein primäres Bremssystem nicht zur Verfügung steht, sollte ein redundantes Bremssystem die Aufgabe des Fahrers übernehmen. Um diesbezüglich eine Redundanz abzubilden, können zusätzlich zu den Steuergeräten auch die Aktuatoren und Sensoren mitsamt ihrer Verkabelung redundant ausgeführt werden.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

verbesserte elektromagnetische Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer elektromagnetischen Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug, ein verbessertes Steuergerät und ein verbessertes Bremssystem für ein Fahrzeug zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine elektromagnetische Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug, durch ein Verfahren zum Betreiben einer elektromagnetischen

Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug, durch ein Steuergerät, durch ein Bremssystem für ein Fahrzeug und durch ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen gelöst. Gemäß Ausführungsformen können insbesondere für ein Fahrzeugbremssystem elektromagnetische Aktoren und Sensoren mit zumindest einer redundanten Spule ausgeführt werden, um eine sicherheitstechnische und zusätzlich oder alternativ spannungsebenenbezogene Redundanz bereitzustellen. Hierbei können beispielsweise um eine Magnetventilbuchse oder einen induktiven Sensor herum zumindest zwei Wicklungsanordnungen galvanisch getrennter elektrischer Leiter angeordnet sein oder werden. Somit kann im Falle eines Magnetventils insbesondere eine Kraft zum Steuern des Magnetventils galvanisch getrennt auf einen gemeinsamen Anker gebracht werden. Im Falle eines Sensors kann ein analoges Signal gleichermaßen auf beiden

Wicklungsanordnungen zu Verfügung stehen, um ausgewertet zu werden.

Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen insbesondere Platz bzw. Bauraum eingespart werden, da beispielsweise Magnetventile und Sensoren des Bremssystems nicht doppelt ausgeführt zu werden brauchen. Ferner können dabei auch Kosten eingespart werden, da lediglich redundante Spulen anstelle redundanter Vorrichtungen vorzusehen sind. Somit können eine Betriebssicherheit des Bremssystems und zusätzlich oder alternativ eine Einsatzbandbreite bezogen auf unterschiedliche Ebenen elektrischer Spannung, die in dem Fahrzeug zum Einsatz kommen, erhöht werden. Zudem kann vermieden werden, dass Masseversätze, welche durch

Leitungswiderstände von Zuleitungen und verschiedenen Stromabnahmen von an elektromagnetischen Vorrichtungen angeschlossenen Steuergeräten hervorgerufen werden können, zu Ausgleichsströmen führen, welche abzusichern wären.

Es wird eine elektromagnetische Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die elektromagnetische Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen Anker aus einem magnetisierbaren Material; eine Buchse, wobei der Anker zumindest partiell innerhalb der Buchse aufnehmbar ist; eine erste Wicklungsanordnung mit mindestens einer Windung eines elektrischen Leiters um die Buchse herum und mit zwei ersten elektrischen Anschlüssen; und eine zweite Wicklungsanordnung mit mindestens einer Windung eines elektrischen Leiters um die Buchse herum und mit zwei zweiten elektrischen Anschlüssen, wobei die erste Wicklungsanordnung und die zweite Wicklungsanordnung galvanisch voneinander getrennt sind, wobei zwischen der ersten Wicklungsanordnung und dem Anker und zwischen der zweiten Wicklungsanordnung und dem Anker eine induktive Kopplung erzeugbar ist.

Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Nutzfahrzeug handeln, wie beispielsweise einen Lastkraftwagen oder dergleichen. Die elektromagnetische Vorrichtung kann auf einem elektromagnetischen Wirkprinzip, insbesondere einer induktiven Kopplung zwischen einem magnetisierbaren Material und einem von elektrischem Strom durchflossenen elektrischen Leiter beruhen. Das magnetisierbare Material kann ein ferromagnetisches Material sein. Die Buchse kann aus einem nichtmagnetisierbaren oder

magnetisierbaren Material ausgeformt sein. Eine Anzahl von Windungen der ersten Wicklungsanordnung kann eine Anzahl von Windungen der zweiten

Wicklungsanordnung entsprechen. Auch kann eine Abmessung des elektrischen Leiters der ersten Wicklungsanordnung einer Abmessung des elektrischen Leiters der zweiten Wicklungsanordnung entsprechen. Ferner kann ein Material des elektrischen Leiters der ersten Wicklungsanordnung einem Material des elektrischen Leiters der zweiten Wicklungsanordnung entsprechen. An die ersten elektrischen Anschlüsse der ersten Wicklungsanordnung kann ein erstes Steuergerät anschließbar sein. An die zweiten elektrischen Anschlüsse der zweiten Wicklungsanordnung kann das erste Steuergerät oder ein zweites Steuergerät anschließbar sein. Die induktive Kopplung ist wahlweise zwischen der ersten Wicklungsanordnung und dem Anker und zusätzlich oder alternativ zwischen der zweiten Wicklungsanordnung und dem Anker erzeugbar.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung als ein Aktor oder als ein Sensor für das Bremssystem ausgeführt sein. Insbesondere wenn die Vorrichtung als ein Aktor ausgeführt ist, kann der Anker relativ zu der Buchse translatorisch beweglich zumindest partiell innerhalb der Buchse aufnehmbar oder aufgenommen sein. Der Aktor kann ein Magnetventil des Bremssystems sein. Der Sensor kann ein Magnetfeldsensor oder dergleichen sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass sowohl Aktoren als auch Sensoren mit redundanter Spule betrieben werden können, um ein redundantes Bremssystem und zusätzlich oder alternativ eine redundante Funktionalität zu ermöglichen.

Auch kann die Vorrichtung eine dritte Wicklungsanordnung mit mindestens einer Windung eines elektrischen Leiters um die Buchse herum und mit zwei dritten elektrischen Anschlüssen und eine vierte Wicklungsanordnung mit mindestens einer Windung eines elektrischen Leiters um die Buchse herum und mit zwei vierten elektrischen Anschlüssen aufweisen. Die dritte Wicklungsanordnung und die vierte Wicklungsanordnung können galvanisch voneinander und von der ersten

Wicklungsanordnung und der zweiten Wicklungsanordnung getrennt sein. Zwischen der dritten Wicklungsanordnung und dem Anker und zwischen der vierten

Wicklungsanordnung und dem Anker kann eine induktive Kopplung erzeugbar sein.

Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein ordnungsgemäßer Betrieb der elektromagnetischen Vorrichtung auf Basis von mehreren Ebenen einer elektrischen Spannung im Fahrzeug ermöglicht werden kann.

Ferner können die Wicklungsanordnungen elektrisch parallel und zusätzlich oder alternativ elektrisch in Reihe schaltbar oder geschaltet sein. Zwei

Wicklungsanordnungen können beispielsweise elektrisch parallel geschaltet sein. Von vier Wicklungsanordnungen können beispielsweise jeweils zwei Wicklungsanordnungen elektrisch in Reihe geschaltet sein, um zwei Gruppen von Wicklungsanordnungen zu bilden, wobei diese beiden Gruppen elektrisch parallel geschaltet sein können. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten der elektromagnetischen Vorrichtung einfache und sichere Weise konfiguriert und ermöglicht werden können.

Zudem können zumindest zwei Anschlüsse unterschiedlicher Wicklungsanordnungen elektrisch miteinander verbunden sein. Eine elektrische Verbindung der zumindest zwei Anschlüsse der unterschiedlichen Wicklungsanordnungen kann mittels Bonden oder einer anderen Verbindungstechnik hergestellt sein oder werden. Eine solche

Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auf zuverlässige, unaufwändige und

platzsparende Weise eine elektrische Reihenschaltung von Wicklungsanordnungen realisiert werden kann. Auch können die elektrischen Anschlüsse ausgeformt sein, um durch zumindest einen Stecker einzeln oder gemeinsam kontaktierbar zu sein. Somit kann ein gemeinsamer Stecker oder können getrennte Stecker verwendet werden, um die elektrischen

Anschlüsse aller Wicklungsanordnungen zu kontaktieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die elektromagnetische Vorrichtung hinsichtlich eines externen Anschlusses derselben auf einfache Weise an unterschiedliche Einsatzumgebungen angepasst werden kann.

Es wird ferner ein Verfahren zum Betreiben einer elektromagnetischen Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei die elektromagnetische

Vorrichtung eine Ausführungsform der vorstehend genannten elektromagnetischen Vorrichtung ist, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist:

Anlegen eines elektrischen Betätigungssignals an elektrische Anschlüsse zumindest einer der Wicklungsanordnungen, um den Anker relativ zu der Buchse translatorisch zu bewegen, oder

Einlesen eines elektrischen Erfassungssignals von elektrischen Anschlüssen zumindest einer der Wicklungsanordnungen, um zu erfassen, ob eine translatorische

Relativbewegung zwischen dem Anker und der Buchse oder eine Bewegung zwischen der Vorrichtung und einem Objekt auftritt.

Das Verfahren kann bzw. die Schritte des Verfahrens können unter Verwendung zumindest eines Steuergeräts ausgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform, bei der die elektromagnetische Vorrichtung als ein Aktor ausgeführt ist, kann das Verfahren den Schritt des Anlegens aufweisen. Gemäß einer anderen Ausführungsform, bei der die elektromagnetische Vorrichtung als ein Sensor ausgeführt ist, kann das Verfahren den Schritt des Einlesens aufweisen. Bei dem Objekt kann es sich um eine

Komponente des Fahrzeugs handeln, deren Bewegung oder Lage erfasst werden soll. Beispielsweise kann das Objekt ein Polrad aufweisen. Polradzähne können sich an der Vorrichtung vorbei bewegen, wobei der Anker starr in der Buchse verbleiben kann. Durch eine Änderung des magnetischen Widerstandes kann sich eine

Magnetfeldänderung ergeben, die wiederum zu einer induzierten Spannung in den Wicklungsanordnungen führen kann.

Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Anlegens das Betätigungssignal in einem ersten Betriebsmodus des Bremssystems an elektrische Anschlüsse zumindest einer ersten der Wicklungsanordnungen und in einem zweiten Betriebsmodus des Bremssystems an elektrische Anschlüsse zumindest einer zweiten der

Wicklungsanordnungen angelegt werden. Alternativ kann im Schritt des Einlesens das Erfassungssignal in einem ersten Betriebsmodus des Bremssystems von elektrischen Anschlüssen zumindest einer ersten der Wicklungsanordnungen und in einem zweiten Betriebsmodus des Bremssystems von elektrischen Anschlüssen zumindest einer zweiten der Wicklungsanordnungen eingelesen werden. Bei dem ersten Betriebsmodus kann es sich um einen störungsfreien Betriebsmodus oder einen Betriebsmodus auf einer ersten Ebene einer elektrischen Spannung handeln. Bei dem zweiten

Betriebsmodus kann es sich um einen Betriebsmodus bei einer aufgetretenen Störung oder einen Betriebsmodus auf einer zweiten Ebene einer elektrischen Spannung handeln. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auf einfache und platzsparende Weise eine Redundanz in dem Bremssystem hergestellt werden kann, wobei ein ausfallsicherer Betrieb und zusätzlich oder alternativ ein Betrieb mit mehreren elektrischen Spannungen berücksichtigt werden kann.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden

Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese

Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder

Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einiesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einiesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder

Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

Es wird zudem ein Bremssystem für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Bremssystem folgende Merkmale aufweist: zumindest ein Exemplar einer Ausführungsform der vorstehend genannten

elektromagnetischen Vorrichtung; und zumindest ein Exemplar einer Ausführungsform des vorstehend genannten

Steuergeräts, wobei das zumindest eine Steuergerät elektrisch mit

Wicklungsanordnungen der zumindest einen elektromagnetischen Vorrichtung verbunden ist. In Verbindung mit dem Bremssystem können jeweils mindestens ein Exemplar einer Ausführungsform des vorstehend genannten Steuergeräts sowie einer Ausführungsform der vorstehend genannten elektromagnetischen Vorrichtung vorteilhaft eingesetzt oder verwendet werden, um einen im Hinblick auf Ausfallsicherheit und zusätzlich oder alternativ im Hinblick auf mehrere Spannungsebenen redundanten Betrieb des

Bremssystems zu ermöglichen.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes werden in der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug zu den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Bremssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer elektromagnetischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer elektromagnetischen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben gemäß einem

Ausführungsbeispiel .

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem

Bremssystem 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Fahrzeug 100 ist ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Nutzfahrzeug, insbesondere ein Lastkraftwagen oder dergleichen. Das Fahrzeug 100 weist das Bremssystem 110 auf. Von dem

Bremssystem 110 sind in der Darstellung von Fig. 1 beispielhaft lediglich eine elektromagnetische Vorrichtung 120 und beispielhaft zwei Steuergeräte 130 gezeigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Bremssystem 110 in eine andere

Kombination von Anzahlen von elektromagnetischen Vorrichtungen 120 und

Steuergeräten 130 aufweisen.

Jedes der Steuergerät 130 ist elektrisch bzw. mittels elektrischer Leitungen mit der elektromagnetischen Vorrichtung 120 verbunden. Die elektromagnetische Vorrichtung 120 wird unter Bezugnahme auf nachfolgende Figuren noch detaillierter erläutert. Es sei an dieser Stelle lediglich angemerkt, dass die elektromagnetische Vorrichtung 120 zumindest zwei galvanisch voneinander getrennte elektrische Spulen bzw.

Wicklungsanordnungen aufweist. Ein erstes der Steuergeräte 130 ist elektrisch mit einer ersten der Wicklungsanordnungen der elektromagnetischen Vorrichtung 120 verbunden. Ein zweites der Steuergeräte 130 ist elektrisch mit einer zweiten der

Wicklungsanordnungen der elektromagnetischen Vorrichtung 120 verbunden.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedes der Steuergeräte 130 über einen eigenen Stecker 140 elektrisch mit der elektromagnetischen Vorrichtung 120 bzw. jeweils einer der Wicklungsanordnungen der elektromagnetischen Vorrichtung 120 verbunden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das erste der Steuergeräte 130 ausgebildet, um einen Normalbetrieb des Bremssystems 110 und/oder der elektromagnetischen

Vorrichtung 120 zu steuern. Hierbei ist das zweite der Steuergeräte 130 ausgebildet, um einen für Redundanz vorgesehenen Hilfsbetrieb des Bremssystems 110 und/oder der elektromagnetischen Vorrichtung 120 zu steuern. Gemäß einem anderen

Ausführungsbeispiel ist das erste der Steuergeräte 130 ausgebildet, um die

elektromagnetische Vorrichtung 120 unter Verwendung elektrischer Signale mit einer ersten Spannungsebene anzusteuern. Hierbei ist das zweite der Steuergeräte 130 ausgebildet, um die elektromagnetische Vorrichtung 120 unter Verwendung elektrischer Signale mit einer zweiten Spannungsebene anzusteuern. Die Spannungsebenen unterscheiden sich voneinander.

Die elektromagnetische Vorrichtung 120 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel als ein Aktor ausgeführt, beispielsweise als ein Magnetventil. Hierbei sind zwischen der elektromagnetischen Vorrichtung 120 und zumindest einem der Steuergeräte 130 elektrische Betätigungssignale übertragbar. Gemäß einem anderen

Ausführungsbeispiel ist die elektromagnetische Vorrichtung 120 als ein Sensor ausgeführt. Dabei sind zwischen der elektromagnetischen Vorrichtung 120 und zumindest einem der Steuergeräte 130 elektrische Erfassungssignale übertragbar.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer elektromagnetischen Vorrichtung 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die elektromagnetische Vorrichtung 120 entspricht oder ähnelt der elektromagnetischen Vorrichtung aus Fig. 1. Die elektromagnetische Vorrichtung 120 weist einen Anker 221 , eine Buchse 222, elektrisch leitfähigen Draht 223, eine erste Wicklungsanordnung 224 mit zwei ersten elektrischen Anschlüssen 225 und 226 und eine zweite Wicklungsanordnung 227 mit zwei zweiten elektrischen Anschlüssen 228 und 229 auf.

Der Anker 221 ist aus einem magnetisierbaren Material ausgeformt. Genauer gesagt ist der Anker 221 beispielsweise aus einem ferromagnetischen Material ausgeformt. Der Anker 221 weist eine längliche Form, beispielsweise eine zylindrische Form auf. Der Anker 221 ist zumindest teilweise innerhalb der Buchse 222 aufgenommen angeordnet. Anders ausgedrückt ist die Buchse 222 ausgeformt, um zumindest einen Teilabschnitt des Ankers 221 zu umschließen. Der Anker 221 ist relativ zu der Buchse 222 starr oder translatorisch beweglich bzw. bewegbar angeordnet. Die Buchse 222 ist beispielsweise aus einem nichtmagnetisierbaren Material ausgeformt.

Die erste Wicklungsanordnung 224 weist mindestens eine Windung, typischerweise eine Vielzahl von Windungen, eines aus dem elektrisch leitfähigen Draht 223

ausgeformten elektrischen Leiters um die Buchse 222 herum auf. Ferner weist die erste Wicklungsanordnung 224 einen ersten elektrischen Eingangsanschluss 225 und einen ersten elektrischen Ausgangsanschluss 226 auf. Die ersten elektrischen Anschlüsse 225 und 226 repräsentieren hierbei Enden des elektrischen Leiters bzw. des für den elektrischen Leiter der ersten Wicklungsanordnung 224 verwendeten elektrisch leitfähigen Drahtes 223. Die zweite Wicklungsanordnung 227 weist mindestens eine Windung, typischerweise eine Vielzahl von Windungen, eines aus dem elektrisch leitfähigen Draht 223 ausgeformten elektrischen Leiters um die Buchse 222 herum auf. Zudem weist die zweite Wicklungsanordnung 227 einen zweiten elektrischen

Eingangsanschluss 228 und einen zweiten elektrischen Ausgangsanschluss 229 auf. Die zweiten elektrischen Anschlüsse 228 und 229 repräsentieren hierbei Enden des elektrischen Leiters bzw. des für den elektrischen Leiter der zweiten

Wicklungsanordnung 227 verwendeten elektrisch leitfähigen Drahtes 223.

In dem elektrischen Leiter der ersten Wicklungsanordnung 224 kann ein erster elektrischer Strom h geführt werden. Zwischen dem ersten elektrischen

Eingangsanschluss 225 und dem ersten elektrischen Ausgangsanschluss 226 kann eine erste elektrische Spannung Ui anliegen bzw. abfallen. In dem elektrischen Leiter der zweiten Wicklungsanordnung 227 kann ein zweiter elektrischer Strom h geführt werden. Zwischen dem zweiten elektrischen Eingangsanschluss 228 und dem zweiten elektrischen Ausgangsanschluss 229 kann eine zweite elektrische Spannung U2 anliegen bzw. abfallen.

Die erste Wicklungsanordnung 224 und die zweite Wicklungsanordnung 227 sind um die Buchse 222 herum angeordnet. Die erste Wicklungsanordnung 224 repräsentiert eine erste elektrische Spule und die zweite Wicklungsanordnung 227 repräsentiert eine zweite elektrische Spule. Die erste Wicklungsanordnung 224 und die zweite

Wicklungsanordnung 227 sind galvanisch voneinander getrennt. Die erste

Wicklungsanordnung 224 und die zweite Wicklungsanordnung 227 sind bezüglich einander elektrisch parallel geschaltet. Somit ist zwischen der ersten

Wicklungsanordnung 224 und dem Anker 221 eine induktive Kopplung erzeugbar. Tritt beispielsweise eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Anker 221 und der Buchse 222 mit der ersten Wicklungsanordnung 224 oder eine Bewegung eines Objekts relativ zu der Vorrichtung 120 auf, fließt der erste elektrische Strom h in dem elektrischen Leiter der ersten Wicklungsanordnung 224. Zwischen der zweiten

Wicklungsanordnung 227 und dem Anker 221 ist eine induktive Kopplung erzeugbar. Tritt beispielsweise eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Anker 221 und der Buchse 222 mit der zweiten Wicklungsanordnung 227 oder eine Bewegung eines Objekts relativ zu der Vorrichtung 120 auf, fließt der zweite elektrische Strom in dem elektrischen Leiter der zweiten Wicklungsanordnung 227. Hierbei sind der erste elektrische Eingangsanschluss 225 und der erste elektrische Ausgangsanschluss 226 einerseits sowie der zweite elektrische Eingangsanschluss 228 und der zweite elektrische Ausgangsanschluss 229 durch einzelne bzw. getrennte Stecker oder durch einen gemeinsamen Stecker elektrisch kontaktierbar. So ist beispielsweise eine elektrische Verbindung der Wicklungsanordnungen 224 und 227 mit zumindest einem Steuergerät des Bremssystems herstellbar.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer elektromagnetischen Vorrichtung 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die elektromagnetische Vorrichtung 120 entspricht hierbei der elektromagnetischen Vorrichtung aus Fig. 2 mit Ausnahme dessen, dass zusätzlich eine dritte Wicklungsanordnung 324 und eine vierte Wicklungsanordnung 327 vorgesehen sind und eine Verschaltung der Wicklungsanordnungen 224, 227, 324 und 327 modifiziert ist.

Die dritte Wicklungsanordnung 324 weist mindestens eine Windung, typischerweise eine Vielzahl von Windungen, eines aus dem elektrisch leitfähigen Draht 223

ausgeformten elektrischen Leiters um die Buchse 222 herum auf. Ferner weist die dritte Wicklungsanordnung 324 einen dritten elektrischen Eingangsanschluss 325 und einen dritten elektrischen Ausgangsanschluss 326 auf. Die dritten elektrischen Anschlüsse 325 und 326 repräsentieren hierbei Enden des elektrischen Leiters bzw. des für den elektrischen Leiter der dritten Wicklungsanordnung 324 verwendeten elektrisch leitfähigen Drahtes 223. Die vierte Wicklungsanordnung 327 weist mindestens eine Windung, typischerweise eine Vielzahl von Windungen, eines aus dem elektrisch leitfähigen Draht 223 ausgeformten elektrischen Leiters um die Buchse 222 herum auf. Zudem weist die vierte Wicklungsanordnung 327 einen vierten elektrischen

Eingangsanschluss 328 und einen vierten elektrischen Ausgangsanschluss 329 auf. Die vierten elektrischen Anschlüsse 328 und 329 repräsentieren hierbei Enden des elektrischen Leiters bzw. des für den elektrischen Leiter der vierten

Wicklungsanordnung 327 verwendeten elektrisch leitfähigen Drahtes 223.

Die dritte Wicklungsanordnung 324 und die vierte Wicklungsanordnung 327 sind um die Buchse 222 herum angeordnet. Die dritte Wicklungsanordnung 324 repräsentiert eine dritte elektrische Spule und die vierte Wicklungsanordnung 327 repräsentiert eine vierte elektrische Spule. Die dritte Wicklungsanordnung 324 und die vierte

Wicklungsanordnung 327 sind galvanisch voneinander getrennt.

Gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die erste

Wicklungsanordnung 224 und die zweite Wicklungsanordnung 227 bezüglich einander elektrisch in Reihe geschaltet. Hierbei kann der erste elektrische Ausgangsanschluss 226 elektrisch mit dem zweiten elektrischen Eingangsanschluss 228 verbunden sein.

Die dritte Wicklungsanordnung 324 und die vierte Wicklungsanordnung 327 sind bezüglich einander elektrisch in Reihe geschaltet. Dazu kann der dritte elektrische Ausgangsanschluss 326 elektrisch mit dem vierten elektrischen Eingangsanschluss 328 verbunden sein. Die erste Wicklungsanordnung 224 und die zweite

Wicklungsanordnung 227 sind elektrisch parallel zu der dritten Wicklungsanordnung 324 und der vierten Wicklungsanordnung 327 geschaltet.

In dem elektrischen Leiter der ersten Wicklungsanordnung 224 und in dem elektrischen Leiter der zweiten Wicklungsanordnung 227 kann jeweils die Hälfte eines ersten elektrischen Stroms h geführt werden. Zwischen dem ersten elektrischen

Eingangsanschluss 225 und dem ersten elektrischen Ausgangsanschluss 226 sowie zwischen dem zweiten elektrischen Eingangsanschluss 228 und dem zweiten elektrischen Ausgangsanschluss 229 kann eine erste elektrische Spannung Ui anliegen bzw. abfallen. Somit ist zwischen der ersten Wicklungsanordnung 224 sowie der zweiten Wicklungsanordnung 227 und dem Anker 221 eine induktive Kopplung erzeugbar. Tritt beispielsweise eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Anker 221 und der Buchse 222 mit der ersten Wicklungsanordnung 224 und der zweiten Wicklungsanordnung 227 oder eine Bewegung zwischen einem Objekt und der Vorrichtung 120 auf, fließt der erste elektrische Strom h in dem elektrischen Leiter der ersten Wicklungsanordnung 224 und der zweiten Wicklungsanordnung 227.

In dem elektrischen Leiter der dritten Wicklungsanordnung 324 und in dem elektrischen Leiter der vierten Wicklungsanordnung 327 kann ein zweiter elektrischer Strom h geführt werden. Zwischen dem dritten elektrischen Eingangsanschluss 325 und dem dritten elektrischen Ausgangsanschluss 326 sowie zwischen dem vierten elektrischen Eingangsanschluss 328 und dem vierten elektrischen Ausgangsanschluss 329 kann jeweils die Hälfte einer zweiten elektrischen Spannung U2 anliegen bzw. abfallen. Somit ist zwischen der dritten Wicklungsanordnung 324 sowie der vierten

Wicklungsanordnung 327 und dem Anker 221 eine induktive Kopplung erzeugbar. Tritt beispielsweise eine translatorische Relativbewegung zwischen dem Anker 221 und der Buchse 222 mit der dritten Wicklungsanordnung 324 und der vierten

Wicklungsanordnung 327 oder eine Bewegung zwischen einem Objekt und der

Vorrichtung 120 auf, fließt der zweite elektrische Strom in dem elektrischen Leiter der dritten Wicklungsanordnung 324 und der vierten Wicklungsanordnung 327.

Anders ausgedrückt ist es mittels der elektromagnetischen Vorrichtung 120 gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel möglich, im Fahrzeug verschiedene

Spannungsebenen mit dem Redundanzkonzept in Einklang zu bringen. Dazu können beispielsweise vier Wicklungsanordnungen 224, 227, 324 und 327 vorgesehen werden. Bei geeigneter Auslegung der Wicklungsanordnungen 224, 227, 324 und 327 kann durch internes Bonden einer elektrischen Reihenschaltung oder Parallelschaltung beispielsweise ein Magnetventil für einen Betrieb bei 12 Volt oder 24 Volt realisiert werden. Es sind auch Spannungsebenenkombinationen von 24 Volt und 48 Volt denkbar.

Hinsichtlich der Wicklungsanordnungen 224 und 227 bzw. optional zusätzlich 324 und 327 der elektromagnetischen Vorrichtung 120 aus Fig. 2 bzw. Fig. 3 lassen sich die folgenden Feststellungen treffen.

Die Widerstände ergeben sich zu: f?1 + f?1 - 2ßl - ßserie

Parallel

Statisch sind die Ströme dann:

Für das Magnetfeld bedeutet das:

Da die Kraft proportional zu dem Magnetfeld ist, ergibt sich die Schlussfolgerung, dass durch Reihen- bzw. Parallelschalten zweier gleicher Wicklungsanordnungen die Nutzspannung eine beliebige Spannung und deren Hälfte sein kann.

Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Betreiben gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 400 ist ausführbar, um eine elektromagnetische Vorrichtung für ein Bremssystem für ein Fahrzeug zu betreiben bzw. einen Betrieb derselben zu steuern. Hierbei entspricht oder ähnelt das Bremssystem dem

Bremssystem aus Fig. 1. In einer ersten Variante A des Verfahrens 400 zum Betreiben ist die elektromagnetische Vorrichtung als ein Aktor des Bremssystems ausgeführt, beispielsweise als ein Magnetventil. In einer zweiten Variante B des Verfahrens 400 zum Betreiben ist die elektromagnetische Vorrichtung als ein Sensor des

Bremssystems ausgeführt.

In der ersten Variante A weist das Verfahren 400 zum Betreiben einen Schritt 410 des Anlegens eines elektrischen Betätigungssignals an elektrische Anschlüsse zumindest einer der Wicklungsanordnungen auf, um den Anker relativ zu der Buchse translatorisch zu bewegen. Optional weist das Verfahren 400 zum Betreiben in der ersten Variante A vor dem Schritt 410 des Anlegens auch einen Schritt 405 des Empfangens eines Anforderungssignals auf. Das Anforderungssignal repräsentiert hierbei eine

angeforderte Betätigung der elektromagnetischen Vorrichtung, bei der eine

translatorische Bewegung des Ankers relativ zu der Buchse erfolgt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 410 des Anlegens das Betätigungssignal in einem ersten Betriebsmodus des Bremssystems an elektrische Anschlüsse zumindest einer ersten der Wicklungsanordnungen und in einem zweiten Betriebsmodus des

Bremssystems an elektrische Anschlüsse zumindest einer zweiten der

Wicklungsanordnungen angelegt. Unter Betriebsmodus sind ein Normalbetrieb oder ein Hilfsbetrieb bzw. alternativ ein Betrieb auf einer ersten elektrischen Spannungsebene oder ein Betrieb auf einer zweiten elektrischen Spannungsebene zu verstehen. In dem ersten Betriebsmodus kann ein erstes Steuergerät zum Ansteuern der

elektromagnetischen Vorrichtung verwendet werden, wobei in dem zweiten

Betriebsmodus ein zweites Steuergerät zum Ansteuern der elektromagnetischen Vorrichtung verwendet werden kann.

In der zweiten Variante B weist das Verfahren 400 zum Betreiben einen Schritt 420 des Einlesens eines elektrischen Erfassungssignals von elektrischen Anschlüssen zumindest einer der Wicklungsanordnungen auf, um zu erfassen, ob eine

translatorische Relativbewegung zwischen dem Anker und der Buchse oder eine Bewegung zwischen der Vorrichtung und einem Objekt, wobei der Anker relativ zu der Buchse starr angeordnet ist, auftritt. Optional weist das Verfahren 400 zum Betreiben in der zweiten Variante B nach dem Schritt 420 des Einlesens einen Schritt 425 des Auswertens des eingelesenen Erfassungssignals auf. Gemäß einem

Ausführungsbeispiel wird im Schritt 420 des Einlesens das Erfassungssignal in dem ersten Betriebsmodus des Bremssystems von elektrischen Anschlüssen zumindest einer ersten der Wicklungsanordnungen und in dem zweiten Betriebsmodus des Bremssystems von elektrischen Anschlüssen zumindest einer zweiten der

Wicklungsanordnungen eingelesen. Eine Detektion des jeweiligen Betriebsmodus bzw. eines jeweils aktiven Steuergeräts ist sowohl bei der ersten Variante A als auch bei der zweiten Variante B ähnlich zu einem induktiven Übertrager denkbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Fahrzeug

110 Bremssystem

120 elektromagnetische Vorrichtung 130 Steuergerät

140 Stecker

221 Anker

222 Buchse

223 elektrisch leitfähiger Draht

224 erste Wicklungsanordnung

225 erster Eingangsanschluss

226 erster Ausgangsanschluss

227 zweite Wicklungsanordnung

228 zweiter Eingangsanschluss

229 zweiter Ausgangsanschluss h erster elektrischer Strom

zweiter elektrischer Strom

Ui erste elektrische Spannung

U2 zweiter elektrischer Spannung

324 dritte Wicklungsanordnung

325 dritter Eingangsanschluss

326 dritter Ausgangsanschluss

327 vierte Wicklungsanordnung

328 vierter Eingangsanschluss

329 vierter Ausgangsanschluss

400 Verfahren zum Betreiben

405 Schritt des Empfangens

410 Schritt des Anlegens

420 Schritt des Einlesens

425 Schritt des Auswertens