CN100400347C - 汽车中的分散式电制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分散式电制动系统，带有：至少四个传感器(S1到S4)用于检测一个制动器致动装置的致动；每个可制动的汽车车轮(13)各一个制动模块(10)用于检测传感器数据并起动一个相应的车轮(13)的制动装置；至少一个第一通讯装置(14)，借助于它所有的制动模块(10)相互连接用于交换数据；以及一个电连接装置(12、12′)，借助于其使各个传感器(S1到S4)至少与一个制动模块(10)相连接，其特征为，该制动系统具有至少一个另外的通讯装置(14′、14″)用于在至少两个位于汽车不同侧(R、L)的车轮模块(10)之间接收和/或者交换数据。

Description

汽车中的分散式电制动系统
技术领域
本发明涉及一种汽车中的分散式电制动系统，特别是一种用于四轮汽车的分散式线控电制动系统。
背景技术
线控制动系统，通常不配备一个机械的、液动的或者气动的备用系统，在故障情况下也必须对其可用性，也就是说制动功能提出一个特别的目标。带有中央制动踏板模块的线控制动系统例如在公开发布的文件DE 198 26 131A1，德国工程师协会论文编号为1641，2001年的由R.Isermann著的“Fehlertolerante Komponenten fürDrive-by-Wire-Systeme”一文中以及ISBN编号为3-18-342612-9的，德国工程师协会出版社于2000年发行的出版物中的由Stefan
Figure C20048000960600041
著的“Fehlertolerante Pedaleinheit f ürelektromechanisches Bremssystem”一文中公开了。
首先在带有这种中央模块的系统中，制动踏板致动的可靠检测，驻车制动器的观测在这里不再得到重视，以及将制动器致动的信息发送到分散式智能车轮制动模块也是如此。在这样一种系统中的可靠性一方面通过一个多样化的和多个冗余的传感器方案，参见附图3中的制动踏板传感器S1到S3，另一方面通过一个冗余的处理器和通讯方案，参见在中央制动踏板模块15和四个车轮制动模块10之间的第一和第二通讯总线14、14′在一个多回路汽车电路的边界条件下来保证，其中车轮制动模块10各控制一个车轮13。
此外对通讯装置或者通讯系统上的确定性的性能提出了要求，从而直接导致定时控制的通讯系统如Flexray、TTCAN或者TTP的使用。其中制动踏板模块以及通讯系统必须具有一个故障-工作特性。为了能够在单一故障的情况下遵守“故障-工作”特性的要求，该制动踏板模块必须具有最少三个冗余的处理器以及三个冗余的并且可能的话多样化的传感器用于脚制动器。对于该通讯系统需要至少两个冗余的通讯信道。
在公开的文件DE 199 37 156A1中公开了一种机电式制动系统，其具有一个制动踏板致动的分散检测装置。在此可以称为一种分布式的分散式踏板模块功能。
参考在附图4中所示出的机电式制动系统方案，在该系统中设置有四个多样化的传感器S1到S4用于检测一个制动器致动装置(没有示出)的致动，该传感器例如各自采集踏板行程以及踏板角度。其中传感器S1到S4中的每个传感器正好与带有一个用于确定制动需要的装置11的车轮模块10连接。车轮模块10通过一个系统总线14互相进行通讯，并且交换所要求的传感器信息或者数据，同时为此计算功能算法并以这种方式使得与一种协议一致，即在每个车轮模块10存在相同的数据，也就是说传感器实际值和传感器/功能统计值，并达成相同的确定。
因此使用这种方法可以制备一种对称的、分散的系统构架，其中所要求的中央踏板模块的“故障-工作”附件在此按照附图3，也就是说按照附图4，通过智能车轮模块10、11的冗余构造。然而此时如果在通讯系统14中出现一个共模故障，例如通过一个由于外部作用引起的在轮罩区域内的电缆束的机械拆除，例如在越野行车的时候，这特别是对通讯系统14的总线拓扑结构肯定会导致通讯的完全损失。每个车轮模块10在这种情况下只会返回一个传感器值，然而其不够用于合理化。因此在汽车不同的车轮13上可能产生不同的制动力作用，这会引起一个横摆力矩，从而造成汽车拉制动器。不依赖于备用管理系统的策略，这已经显示出了在出现单一故障的时候就已经损失巨大的可靠性。
发明内容
本发明旨在提出一种分散式电制动系统，使得车轮模块的至少一部分在一个共模故障或者在出现两个单一故障后通过与至少另一个传感器值的比较还可以合理化传感器值，并由此保证二次故障稳定性。
为此，本发明提出一种分散式电制动系统，带有：至少四个传感器用于检测制动器致动装置的致动；每个可制动的汽车车轮各一个制动模块用于检测传感器数据并起动一个相应的车轮的制动装置；至少一个第一通讯装置，借助于该第一通讯装置所有的制动模块相互连接用于交换数据；以及一个电连接装置，借助于该电连接装置使各个传感器至少与一个制动模块相连接，其中，该制动系统具有至少一个另外的通讯装置用于在至少两个位于汽车不同侧的车轮模块之间接收和/或者交换数据。
由此可以保证提高脚制动器在故障情况下可靠性和可用性的提高，其要求在没有机械/液动备用装置的纯线控制动系统的情况下能够安全的行驶进入一个维修站中。
本发明的构思主要是，车轮模块的至少一部分在一个共模故障或者在出现两个单一故障后通过与至少另一个传感器值的比较还可以合理化传感器值。
换句话说是提供一种分散式电制动系统，带有：至少四个传感器用于检测制动器致动装置的致动；每个可制动的汽车车轮各一个制动模块用于检测传感器数据并起动相应车轮的一个制动装置；至少一个第一通讯装置，使用该通讯装置所有的制动模块相互之间可交换数据的连接起来；以及一个电连接装置，借助于该装置各个传感器至少与一个制动模块连接，其中该制动系统具有至少另一个通讯装置用于接收和/或者在至少两个在汽车两侧相对布置的车轮模块之间交换数据。
按照一种优选的改进方案，第二通讯装置与第一通讯装置的构造相同，并且每个传感器与在汽车相对侧的第二个车轮模块相连接。通过这种方式即使在通讯系统中出现一个共模故障的时候，也就是说两个通讯装置或者线路都出现故障的时候，还可以通过两个本地传感器的附加的双联装置对传感器值进行必要的和可靠的合理化。
按照另一种优选的改进方案，汽车一侧的一个前轮模块与汽车另一侧的一个后轮模块通过一个第二通讯装置连接用于交换数据，而汽车另一侧的一个前轮模块与汽车这一侧的一个后轮模块通过一个第三通讯装置连接用于交换数据。这隐藏着这样的优点，在出现两个独立的、与通讯装置相关的单一故障或者一个共模故障(例如通过在轮罩范围内的外部机械作用)后还总是能够进行通讯并由此对至少两个在汽车相对侧的车轮制动模块之间的传感器值实现合理化。
按照另一种优选的改进方案，设置多于四个的传感器用于检测制动器致动装置的致动，其成对的分配给车轮模块。在此有利的是以微小的花费进一步提高冗余度。
按照另一种优选的改进方案，通讯装置通过串行总线系统构造。这以有利的方式允许公知的通讯平台的使用。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出，并在下面的说明中进行详细的描述。
附图示出：
图1示出一个制动系统的示意方框图，用于描述本发明的第一个实施例。
图2示出一个制动系统的示意方框图，用于描述本发明的第二个实施例。
图3示出一种公知的制动系统的示意方框图，以及
图4示出另一种公知的制动系统的示意方框图。
具体实施方式
在附图中相同的附图标记表示相同的或者功能上相同的组件。
图1中示意性地示出一个电制动系统的方框图，该系统具有四个传感器S1、S2、S3和S4。该四个传感器S1到S4采集一个制动器致动装置(未示出)的致动，例如一个制动踏板，其由一个汽车使用者来控制。所有四个传感器S1到S4探测相同的参数，例如踏板行程以及踏板角度。智能车轮制动模块10或者车轮模块，其具有一个用于确定制动需求或者制动愿望(确定中断需求)的装置11，通过一个电线12各自与四个传感器S1到S4中的一个相连。四个车轮13通过车轮模块10或者与之相连的车轮制动装置(未示出)相连。
此外所有的车轮制动模块10通过一个通讯装置14相互连接，该通讯装置允许在智能车轮制动模块10之间进行数据交换。此外按照图1中的实施例还设置了一个第二和第三通讯装置14′和14″，其中通讯装置14′、14″分别将汽车一侧R、L的一个车轮模块10与汽车另一侧L、R的一个车轮模块10连接起来用于数据交换，优选的是例如右前轮RV与左后轮LH接触连接，反之亦然，这样可以保证一种十字交叉型的连接方式。第一、第二以及第三通讯装置14、14′和14″优选是一种串行总线系统。
通讯装置14使得所有四个车轮制动模块10并最好与其它控制装置例如ABS或者VDM控制模块之间的通讯成为可能。通过该通讯信道14四个车轮制动模块10的传感器S1到S4的踏板传感器值相互交换。另外通过两个制动回路数据总线14′和14″，附加的两个所属的车轮制动模块10VL、HR；VR、HL各自的踏板传感器值相互交换。由此就可以实现对通过第一通讯信道14发送的数据的监控，即使通过两个制动回路数据总线14′、14″受到限制。
在出现两个独立的，与通讯装置14、14′、14″相关的单一故障或者一个共模故障之后，例如通过在轮罩区域内的机械外部作用以及一个与之相连的与相应的车轮的通讯总线连接的拆除，由此总是还有一个通讯装置14′或者14″功能正常，并由此实现对至少两个车轮制动模块10VR、HL或者VL、HR之间的传感器S1到S4的踏板传感器值的合理化。由此这种系统具有这种可能性，关闭车轮制动模块10，其不能再通过一个通讯系统14、14′、14″进行通讯，以便避免不期望的或者不能确定的制动力以及由此可能导致的汽车拉制动器。这不仅在一个单一故障的情况下而且在两个单一故障的情况下或者一个共模故障的情况下都会提高可靠性。
在图2中示出了一个按照本发明的第二个实施例的电制动系统的示意方框图。按照图2的实施例与按照图1的实施例的区别基本上在于车轮制动模块10之间的通讯或者连接结构的改变。如第一个实施例，按照第二个实施例的制动系统也具有一个通讯装置14，优选是一个串行数据总线，其将所有的车轮模块10与可制动的车轮13相互连接起来。除此之外，设置有一个对于第一通讯系统14冗余的第二通讯线路14′，其同样将所有的车轮模块10相互连接。除了电连接12，在图2中，在用于检测制动器致动装置(未示出)的致动的传感器S1到S4和按照图1的车轮模块10之间设置了其它的电连接12′。电连接12′从各个传感器例如S2中引出，到一个车轮模块10，其位于与连接传感器例如S2的连接线12相连的车轮制动模块10的轮轴的另一边。也就是说每个传感器S1到S4分别与两个车轮制动模块10通过连接12和连接12′电连接，这两个车轮制动模块10位于同一根轮轴上。
因此按照第二个实施例的用于使用者-制动愿望检测的分散式系统方案在四个车轮模块中的每个车轮模块上都正好与四个传感器S1到S4中的两个相连接。在此作为替代方案也可以考虑这种方案，其中多于四个物理踏板传感器S1、S2、...成对的分配给四个车轮模块10。所提出的第二个实施例的优点在于，即使在通讯系统14、14′中出现两个独立的单一故障或者一个共模故障之后，车轮模块10同样也不再能够相互通讯，还是能够通过两个本地传感器S1到S4的附加的双联装置对传感器S1到S4的踏板传感器值进行必要和可靠的合理化。通过这种方式可以将不能再通过通讯系统14、14′进行相互间通讯的车轮模块进行可靠的制动，由此不仅在出现两个单一故障而且在由出现一个共模故障引起通讯系统失效的时候也能够提高可靠性。
尽管前面基于两个优选的实施例描述了本发明，但是其并不限于此，而是可以通过多样的方式进行修改。
尽管描述的是双轴汽车的情况，本发明也可以用于多轴汽车，例如三轴载货汽车。此外同样可以想象得到，传感器S1到S4之间的连接12、12′不仅是如附图中箭头所示的单向执行，而且特别对于第二个实施例可以通过一个相应的传感器实现双向的通讯，该传感器在两个与之相连接的车轮模块10之间。在这种前提下，与所描述的对同一根轮轴上的车轮模块10的连接相反，可以实现用车轮模块10之间的连接装置12、12′对车轮模块10进行一种十字连接。

Claims (8)

1.分散式电制动系统，带有：
至少四个传感器(S1到S4)用于检测制动器致动装置的致动；
每个可制动的汽车车轮(13)各一个制动模块(10)用于检测传感器数据并起动一个相应的车轮(13)的制动装置；
至少一个第一通讯装置(14)，借助于该第一通讯装置所有的制动模块(10)相互连接用于交换数据；以及
一个电连接装置(12、12′)，借助于该电连接装置使各个传感器(S1到S4)至少与一个制动模块(10)相连接，
其特征为，该制动系统具有至少一个另外的通讯装置(14′、14″)用于在至少两个位于汽车不同侧(R、L)的车轮模块(10)之间接收和/或者交换数据。
2.按照权利要求1所述的制动系统，其特征为，所述第二个通讯装置(14′)构造上与第一个通讯装置(14)一致，每个传感器(S1到S4)与位于同一根轮轴上的汽车相对侧(R、L)的第二个车轮模块(10)相连接。
3.按照权利要求1所述的制动系统，其特征为，汽车一侧(R)的一个前轮模块(10)与汽车另一侧(L)的一个后轮模块(10)通过第二个通讯装置(14′)相互连接用于交换数据，而汽车另一侧(L)的一个前轮模块(10)与汽车这一侧(R)的一个后轮模块(10)通过第三个通讯装置(14″)相互连接用于交换数据。
4.按照权利要求1或者2所述的制动器，其特征为，设置有多于四个的传感器(S1到S4)用于检测制动器致动装置的致动，这些传感器成对的分配给车轮模块(10)。
5.按照权利要求1-3中之一所述的制动系统，其特征为，所述通讯装置(14、14′、14″)由串行总线系统构成。
6.按照权利要求1-3中之一所述的制动系统，其特征为，可以通过所述通讯装置(14、14′、14″)交换的数据具有传感器(S1到S4)的传感器数据。
7.按照权利要求1-3中之一所述的制动系统，其特征为，所述制动模块(10)各具有一个用于确定制动器致动装置致动强度的装置(11)。
8.按照权利要求1-3中之一所述的制动系统，其特征为，该制动系统是一个带有四个可制动车轮(13)的轿车制动系统。
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