CN118159433A

CN118159433A - 用于收集和传送传感器信号的设备、电子制动系统、远程信息处理系统和用于运行设备的方法

Info

Publication number: CN118159433A
Application number: CN202280074930.4A
Authority: CN
Inventors: 菲利普·兰; 亚历山大·罗登贝格; 阿克塞尔·施滕德尔; 奥利弗·托皮奇; 简-克里斯托夫·冯德贝可
Original assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2022-11-09
Publication date: 2024-06-07
Also published as: WO2023094147A1; DE102021130771A1

Abstract

本发明涉及用于为具有用于监控轮端（14、14a）的传感器（18、19、20、21、36）的车辆（10）收集和传送传感器信号的设备（25），该设备具有至少两个用于传感器信号的输入端和至少一个用于数字信号的输出接口。

Description

用于收集和传送传感器信号的设备、电子制动系统、远程信息处理系统和用于运行设备的方法

技术领域

本发明涉及一种用于为具有用于监控轮端的传感器的车辆收集和传送传感器信号的设备。此外，本发明还涉及一种电子制动系统、一种远程信息处理系统、一种车辆和一种用于运行设备的方法。

背景技术

车辆、特别是商用车辆，可以具有用于监控轮端的传感器。轮端指的是在车桥的末端处的包括车轮、制动器和轴承的区域。传感器优选监控制动衬片磨损、制动力矩、制动盘的或制动鼓的温度、车轮轴承的温度和/或轮端处的振动并且生成模拟的传感器信号。在牵引车或挂车中的电子控制器通常配设有仅很少的用于传感器的模拟输入端。因此不是所有上述传感器均能联接到所选择的控制器上。控制器不得不扩展另外一些模拟输入端，这出于成本原因使人觉得不可接受。

所提到的控制器可以联接到车辆总线上、特别是CAN总线或LIN总线上。控制器替选或附加地可以具有用于无线通信的发射和接收装置，例如作为远程信息处理系统的组成部分。

发明内容

本发明的任务是，创造一种用于将传感器与至少一个控制器连接起来的解决方案，而无须在设备方面扩展控制器。

为了解决该任务，按照本发明规定了一种具有权利要求1的特征的设备。用于为具有监控轮端的传感器的车辆收集和转发传感器信号的设备具有至少两个用于传感器信号的输入端和至少一个用于数字信号的输出接口。轮端的传感器可以联接到设备的输入端上。在设备内将信号数字化并且通过输出接口输出。用设备可以联合和传送多个传感器的信号。在此，设备可以贴近车桥或车桥的轮端地布置，因而总体上从传感器直到控制器需要布设的缆线就少得多。也可以通过较小的缆线长度更少地干扰模拟信号。传感器信号从设备到控制器的传输可以通过已知的标准化接口完成。

按照本发明的另一种思想，输入端包括模拟输入端。由此取消了在输入端之前的模数转换。转换发生在设备中。

按照本发明的另一种思想，输入端包括数字输入端。信号已经作为数字信号提供。由此取消了在设备内转换为数字信号。

输入端可以仅是模拟输入端或数字输入端或者包括两种类型的输入端并且支持电压调制的或电流调制的信号或两种类型的信号。

按照本发明的另一种思想，输入端包括用于传感器的电压供应部。设备通过输入端提供用于运行传感器的电能、优选5伏的供应电压，传感器则提供特别是0.5伏至4.5伏的信号电压。

按照本发明的另一种思想，输出接口适用于联接到车辆总线上。为此所需的技术是已知的和流行的。在车辆中典型地存在CAN总线或LIN总线。输出接口优选适用于联接到特别是按ISO 11898-2:2016的CAN总线上或特别是按ISO 17987-4:2016的LIN总线上。用于联接到输出接口上的车辆总线的线路，优选包括用于设备的电压供应部。由此也可以向传感器供应电能。

按照本发明的另一种思想，输出接口可以是无线电设备。输出信号然后通过无线电传达给有无线电能力的控制器。作为数字的输出接口的替选或者除了数字的输出接口外，可以设置无线电设备作为输出接口。

按照本发明的另一种思想，设备可以具有用于胎压传感器的无线电信号的接收器。胎压传感器的信号的无线电传输是已知的和流行的。一般是用于无线电信号的接收器。在多车桥的车辆中，信号强度基于与中央的接收器的距离而不再够用。按本发明的设备在每个车桥或每个轮端上的布置明显更为利于接收。由设备中的接收器记录的胎压传感器信号通过输出接口转达给相应的控制器。此外，可以为设备中的接收器配设发射器，其中，发射器和接收器组合成所谓的中继器放大胎压传感器信号并且因此转达给本就设置的接收器。

按照本发明的另一种思想，设备具有通过输出接口的电压供应。那么就不需要附加的电压供应部。

按照本发明的另一种思想，设备可以具有配备了电池的电压供应部。这些电池优选装入到设备中并且是能更换的或能充电的。这种变型方案优选结合构造成无线电设备的输出接口设置。

按照本发明的另一种思想，设备具有通过从周围环境获取能量的电压供应部。压电执行器例如可以将车辆运行时出现的振动转化成电能。为了暂存电能，可以设置缓存器。

按照本发明的另一种思想，设备可以构造成至少具有能从外部接近的输入端的完全闭合的盒。这保证了尽可能长时间的无故障的运行。

按照本发明的另一种思想，设备可以具有至少一个能从外部接近的输出接口。输出接口替选是在设备内的无电线装置并且无法从外部接近。

按照本发明的另一种思想，至少分别设置有

- 用于温度传感器的信号的输入端，

- 用于制动衬片磨损传感器的信号的输入端，

- 用于制动力矩传感器的信号的输入端。

优选设置有两个用于温度传感器的信号的输入端。尤其涉及到在制动器处的温度传感器的信号和在车轮轴承处的传感器的信号。用这样构造的设备可以将轮端的最重要的传感器联合和传送。输入端可以仅是模拟的、仅是数字的或者部分模拟的和部分数字的。

按照本发明的另一种思想，设置有至少

- 四个用于温度传感器的信号的输入端，

- 两个用于制动衬片磨损传感器的信号的输入端，

- 两个用于制动力矩传感器的信号的输入端。

这样构造的设备适用于容纳和转达一个车桥或两个轮端的传感器。

按照本发明的另一种思想，可以设置一种调理单元，其也用于预处理传感器信号。在设备内的调理单元除了收集和提供传感器信号外也可以承担起预处理传感器信号的功能，例如评估应变测量带的桥式电路。传感器信号然后是桥式电路的电压。

按本发明构造的、用于具有用来监控轮端的传感器的车辆的、具有控制器的电子制动系统具有至少一个按本发明的设备。制动系统不需要新的控制器，尽管需要处理更多的不同的传感器信号。

按照本发明的另一种思想，在电子的制动系统中的控制器可以通过车辆总线与按本发明的设备中的至少一个设备连接起来。通过车辆总线的连接利用了现有的接口。不需要控制器与按本发明的设备的专门匹配。

车辆总线有利地涉及到CAN总线或LIN总线。在通过CAN总线通信时，所连接的按本发明的设备尤其可以具有用于中止的能开关的终端电阻。

按照本发明的另一种思想，电子制动系统中的控制器可以具有用于接收按本发明的设备的无线电信号的接收器。按本发明的设备与之对应地具有相应的发射器。在控制器中，除了接收器外优选也存在用于与按本发明的设备通信的发射器。

温度传感器、制动衬片磨损传感器和/或制动力矩传感器有利地是制动系统的组成部分。

按本发明构造的远程信息处理系统可以具有和电子制动器相同的前述特征，即具有按本发明的设备的控制器和可选具有进一步提及的特征。控制器可以包括用于与外部的接收器/发射器通信的远程信息处理功能。但远程信息处理功能也可以扩展到与控制器连接的远程信息处理装置。用远程信息处理系统可以将传感器数据送交给外部的接收器/发射器。

本发明的主题也是一种具有按本发明的电子的制动系统或远程信息处理系统的车辆。在车辆中产生的传感器信号可以简单地和利于成本地传达给制动系统的或远程信息处理系统的控制器。

本发明的主题也是一种用于运行按本发明的设备的方法，其中，在输出接口处传输与传感器信号相关的数字信号。因此所述方法的组成部分是在输出接口处传输数字信号，其中，这些数字信号依赖于进入的传感器信号。数字信号可以通过模数转换由模拟的传感器信号形成。此外也可以对数字信号进行修改或处理。

按照本发明的另一种思想，可以在输出接口处附加地传输与安装地点相关的信号。数字信号优选包括有关设备的安装地点的附加的说明，如设备布置在哪个车桥处和/或哪个轮端处并且与在那里存在的传感器连接。

按照本发明的另一种思想，可以在输出接口处附加地传输与传感器类型相关的信号。信号然后包括明确的指示，即，是否测量和传输作为制动磨损衡量尺度的在车轮轴承处的温度、在制动器中的温度、制动力矩或调整行程。

按照本发明的另一种思想，可以在设备中发生传感器信号的预处理。预处理尤其包括

- 模拟信号的模拟的预处理，

- 进入的数字信号的数字的预处理，

- 转换后的模拟信号的数字的预处理，伴随或不伴随对模拟信号的预处理。

针对模拟的预处理的一个例子是评估应变测量条的桥式电路。

附图说明

本发明的进一步的特征由其余的说明书和权利要求得出。本发明的有利的实施例接下来借助附图更为详细地加以阐释。图中：

图1示出车辆的示意图；

图2示出具有用于收集和传送传感器信号的设备、具有CAN总线和控制器的线路图；

图3示出图2中示出的实施方案的变型方案；

图4示出用于收集和传送传感器信号的设备的变型方案；

图5示出用于收集和传送传感器信号的设备的变型方案的细节的示意图。

具体实施方式

首先参考图1。示出了具有车身11和车桥12的车辆10。设有另外的车桥，但看不到。车辆10是牵引车或挂车。车身11处布置着电子控制器13，该电子控制器优选是制动器控制器或远程信息处理控制器。

车桥12具有带车轮16和制动器17的轮端14、15。仅在轮端14处绘出了进一步的细节，但所述细节也在轮端15处存在。涉及到在车轮16中的胎压传感器18、在制动器17处的制动衬片磨损传感器19和温度传感器20以及制动力矩传感器21。可以附加地或替选地设置另外的传感器，如用于未示出的车轮轴承的温度传感器。

传感器19、20、21通过线路22、23、24与信号调理设备25连接。这是一种用于收集和传送传感器信号的设备并且为此具有特定的输入端、输出接口和特性。胎压传感器18通过无线电连接26与信号调理设备25连接。

信号调理设备25与控制器13连接，要么通过无线电连接27，要么通过图1中未示出的线路装置28，参看图2和图3。

线路装置28优选包括CAN总线29，控制器13和信号调理设备25通过短截线30、31联接到CAN总线上。为此，控制器13和信号调理设备25具有匹配的输出接口32、33。控制器13的输出接口33至少也是用于进入的信号的接口。输出接口32、33是数字接口。

在图2中示出的信号调理设备25b被设置和设计成用于收集和传送两个轮端14、15的传感器信号。相应地设置2 乘4个模拟输入端，即，用于轮端14的具有线路22、23、24的传感器19、20、21的和具有线路37的另外的温度传感器36的信号的输入端34，以及用于另一个轮端14a的具有线路22a、23a、24a、37a的传感器19a、20a、21a、36a的信号的输入端34a。此外，具有天线38的信号调理设备25被设置成用于接收在轮端14处的胎压传感器18的无线电信号和在另一个轮端14a处的胎压传感器18a的无线电信号。

利用在图2中示出的信号调理设备25b可以接收所有的传感器18、19、20、21、36、18a、19a、20a、21a、36a的信号，即两个轮端14、14a的信号，并且通过线路装置28提供给控制器13。输入端34、34a的数量因此协调一致。

在图3的实施例中，与图1相匹配地设有两个信号调理设备25、25a，即每个轮端14、14a一个信号调理设备。两个信号调理设备25、25a通过线路装置28与控制器13连接并且因此提供所述的传感器信号。控制器13本身针对不同的传感器信号仅需一个统一的接口，即输出接口33，用以联接到线路装置28上或CAN总线29上。由于按图3规定划分成两个信号调理设备25、25a，这些信号调理设备可以布置得更为靠近轮端14、14a。这实现了到相应的传感器的较短的线路连接和较短的无线电连接，尤其参看传感器18、18a和天线38、38a。

图4所示的信号调理设备25c同样如在图2中那样配设有2乘4个输入端34、34a，但附加地通过无线电连接40与控制器13连接。由此可以取消在信号调理设备25c处的能从外部接近的和可以看到的输出接口。

接下来借助图5的实施例阐释信号调理设备25的结构和特性以及对此的修改方案。所述阐释也适用于信号调理设备25a、25b、25c，倘若没有另行说明的话。

信号调理设备25在此如在图1和图3中那样被设置成用于记录和处理轮端14的传感器信号并且相应地具有输入端34，所述输入端在内部通过线路41与调理单元42连接。线路43从这个调理单元起通往输出接口32。

在信号调理设备25内可选地设有电压供应部P，电压供应部向调理单元42供应电能。电压供应部P可以涉及长效电池、能重复充电的电池或者能量获取装置。能量获取例如可以通过压电执行器实现，其将振动转换成电压。替选或附加于电压供应部P，调理单元42可以通过输出接口32被供以电能。

可选的无线电设备F同样联接到调理单元42上并且可以具有完全不同的特性和功能。无线电设备F优选接收胎压传感器18的信号并且将这些信号传递给调理单元42。替选地，无线电设备F除了包括接收器外也可以包括发射器并且作为所谓的中继器放大胎压传感器18的无线电信号并且将其发送给这种信号的本就设置的但并没有示出的接收器。

无电线设备F可以替选或附加地为信号调理设备25c与控制器13的连接提供无线电连接40，如图4所示。控制器13然后装备有没有示出的发射器/接收器。

调理单元42将施加在输入端34处的模拟信号转换成数字信号并且将这些数字信号提供给输出接口32。倘若无线电设备F接收胎压传感器的信号，那么这些信号也被提供给输出接口32并且必要时事先数字化或者以其它方式进行转换。在调理单元42中，也可以在模拟信号数字化之前和/或在数字信号传输给输出接口32、32a之前，进行信号的模拟的或数字的预处理。

通过输出接口32输出的信号优选不仅仅包括施加在输入端34处的模拟信号的数字值。进一步的信息可以分别与数字信号关联，例如通过各自的传感器18、19、20、21、36、18a、19a、20a、21a、36a和/或通过安装地点，优选车桥12和/或各自的轮端14、14a。控制器由此可以准确地分配进入的数字信号。

在输出接口32处的数字信号被格式化成CAN消息。取代CAN总线29地也可以设置LIN总线或其它车辆总线。信号的调理和格式化能相应地进行调整。

信号调理设备25、25a、25b、25c（图1、图3、图5）尤其是闭合的盒。从外部能看到的和能接近的只有输入端34和输出接口32。在信号调理设备25a（图3）处可以看到和接近的是输入端34a和输出接口32a，在信号调理设备25b（图2）处可以看到和接近的是输入端34、34a和输出接口32，在信号调理设备25c（图4）处能看到和接近的只有输入端34、34a。

输入端34、34a或者输入端中的各个输入端也可以设计成数字的输入端。通过所述输入端能为传感器提供尤其是5伏的供应电压。

附图标记列表（说明书的一部分）

10车辆

11车身

12车桥

13控制器

14轮端

14a轮端

16车轮

16a车轮

17制动器

17a制动器

18胎压传感器

18a胎压传感器

19制动衬片磨损传感器

19a制动衬片磨损传感器

20温度传感器

20a温度传感器

21制动力矩传感器

21a制动力矩传感器

22线路

22a线路

23线路

23a线路

24线路

24a线路

25信号调理设备

25a信号调理设备

25b信号调理设备

25c信号调理设备

26无线电连接

26a无线电连接

27无线电连接

28线路装置

29CAN总线

30短截线

31短截线

32输出接口

32a输出接口

34输入端

34a输入端

36传感器

36a传感器

37线路

37a线路

38天线

38a天线

40无线电连接

41线路

42调理单元

43线路

F无线电设备

P电压供应部

Claims

1.用于为具有用于监控轮端（14、14a）的传感器（18、19、20、21、36、18a、19a、20a、21a、36a）的车辆（10）收集和传送传感器信号的设备（25、25a、25b、25c），所述设备具有至少两个用于传感器信号的输入端（34、34a）和至少一个用于数字信号的输出接口（32、32a）。

2.按照权利要求1所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于，所述输入端（34、34a）包括模拟输入端。

3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述输入端（34、34a）包括数字输入端。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述输入端（34、34a）包括用于传感器（18、19、20、21、36、18a、19a、20a、21a、36a）的电压供应部。

5.按照权利要求1至4中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于，所述输出接口（32、32a）适用于联接到车辆总线上。

6.按照权利要求5所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于，所述输出接口（32、32a）适用于联接到CAN总线或LIN总线上。

7.按照权利要求1至4中任一项所述的设备（25c），其特征在于，所述输出接口是无线电设备（F）。

8.按照权利要求1至7中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于具有用于胎压传感器（18、18a）的无线电信号的接收器（F）。

9.按照权利要求1至7中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于具有用于胎压传感器（18、18a）的无线电信号的中继器（F）。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于具有通过所述输出接口（32、32a）的电压供应。

11.按照权利要求1至10中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于具有配备了电池的电压供应部（P）。

12.按照权利要求1至11中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于具有通过从周围环境获取能量的电压供应部（P）。

13.按照权利要求1至12中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于，所述设备被构造成至少具有能从外部接近的输入端（34、34a）的完全闭合的盒。

14.按照权利要求13所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于，所述至少一个输出接口（32、32a）能从外部接近。

15.按照权利要求1至14中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于，至少分别设置有

- 用于温度传感器（20、20a）的信号的输入端（34、34a），

- 用于制动衬片磨损传感器（19、19a）的信号的输入端（34、34a）和

- 用于制动力矩传感器（21、21a）的信号的输入端（34、34a）。

16.按照权利要求1至15中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于，至少设置有

- 四个用于温度传感器（20、20a）的信号的输入端（34、34a）

- 两个用于制动衬片磨损传感器（19、19a）的信号的输入端（34、34a）

- 两个用于制动力矩传感器（21、21a）的信号的输入端（34、34a）。

17.按照权利要求1至16中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c），其特征在于具有也用于预处理所述传感器信号的调理单元（42）。

18.用于具有用来监控轮端（14、14a）的传感器（18、19、20、21、36、18a、19a、20a、21a、36a）的车辆（10）的、具有控制器（13）的电子制动系统，其特征在于具有按照权利要求1至17中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c）。

19.按照权利要求18所述的电子制动系统，其特征在于，所述控制器（13）通过车辆总线（29）与至少一个按照权利要求1至16中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c）连接。

20.按照权利要求19所述的电子制动系统，其特征在于，所述车辆总线是CAN总线（29）或LIN总线。

21.按照权利要求18至20中任一项所述的电子制动系统，其特征在于，所述控制器（13）具有用于接收按照权利要求7所述的设备（25c）的无线电信号的接收器。

22.用于具有用来监控轮端（14、14a）的传感器（18、19、20、21、36、18a、19a、20a、21a、36a）的车辆（10）的、具有控制器（13）的远程信息处理系统，其特征在于具有按照权利要求1至17中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c）。

23.按照权利要求22所述的远程信息处理系统，其特征在于，所述控制器（13）通过车辆总线（29）与至少一个按照权利要求1至17中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c）连接。

24.按照权利要求23所述的远程信息处理系统，其特征在于，所述车辆总线是CAN总线（29）或LIN总线。

25.按照权利要求22至24中任一项所述的远程信息处理系统，其特征在于，所述控制器（13）具有用于接收按照权利要求7所述的设备（25c）的无线电信号的接收器。

26.车辆（10），所述车辆具有按照权利要求18至21中任一项所述的电子制动系统。

27.车辆（10），所述车辆具有按照权利要求22至25中任一项所述的远程信息处理系统。

28.用于运行按照权利要求1至17中任一项所述的设备（25、25a、25b、25c）的方法，其特征在于，在输出接口（32、32a）处传输与传感器信号相关的数字信号。

29.按照权利要求28所述的方法，其特征在于，在所述输出接口（32、32a）处附加地传输与安装地点相关的信号。

30.按照权利要求28或29所述的方法，其特征在于，在所述输出接口（32、32a）处附加地传输与传感器类型相关的信号。

31.按照权利要求28至30中任一项所述的方法，其特征在于，在所述设备（25、25a、25b、25c）中发生对传感器信号的预处理。