DE102006017302B4

DE102006017302B4 - Verfahren und System zur Kontrolle einer Signalübertragung eines elektrischen Pedals

Info

Publication number: DE102006017302B4
Application number: DE200610017302
Authority: DE
Inventors: Christian Zelger
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2026-04-13
Also published as: DE102006017302A1

Abstract

Verfahren zur Kontrolle einer Signalübertragung eines elektrischen Pedals, bei dem zueinander redundante, in Reaktion auf eine Betätigung des Pedals (te Signale (U1, U2, U3) m unabhängigen Signalaufbereitungen (SCA, SCB) zugeleitet und von diesen zu m PWM-Signalen (A, B) aufbereitet werden, welche an einen Empfänger zur Plausibilitätsprüfung übertragen werden, wobei m und n als ganze Zahlen größer 1 und m kleiner als n gewählt werden, und bei der Plausibilitätsprüfung die je ein aufbereitetes PWM-Signal (A, B) bildenden aufzubereitenden Signale (U1, U2, U3) untereinander in eine erste und die aufbereiteten Signale (A, B) untereinander in eine zweite fest vorgegebene auf Plausibilität zu prüfende Beziehung gestellt und die Plausibilitäten der jeweiligen Beziehungen entsprechend geprüft werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Kontrolle einer Signalübertragung eines elektrischen Pedals, insbesondere eines elektrischen Bremspedals eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Stand der Technik
Bei elektrischen Pedalen, wie beispielsweise bei einem elektrischen Bremspedal eines Kraftfahrzeugs, ist es stets wichtig, die Sicherheit einer korrekten Signalübertragung zu gewährleisten. Speziell bei sicherheitsrelevanten Systemen, wie beispielsweise bei dem genannten elektrischen Bremspedal eines Kraftfahrzeugs, muss sichergestellt sein, dass Einzelfehler eines elektrischen Bremspedals bzw. Fehler in der Signalübertragung nicht zu einer Störung oder zu einem Ausfall der eigentlichen Bremsfunktion führen.
Aus der DE 195 10 525 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs bekannt, wobei die Bremspedalbetätigung durch drei Sensoren erfasst wird. Die drei Sensorsignale werden an eine Verarbeitungseinheit übertragen, welche zwei Mikrorechner umfasst, die unabhängig voneinander eine Fehlererkennung der Sensorsignale und eine Bremswunschbestimmung durchführen. Die jeweiligen Berechnungsergebnisse werden über ein Kommunikationssystem unter den beiden Mikrorechnern ausgetauscht.
In der DE 198 40 944 A1 wird ein sicherheitsrelevantes System offenbart, in welchem die Position einer Betätigungsvorrichtung von drei unabhängigen Sensoren erfasst wird. Die drei Meßsignale der Sensoren werden über jeweils drei Leitungen an zwei Mikroprozessoren übertragen, wobei in jedem Mikroprozessor eine Plausibilitätsbetrachtung der drei Meßsignale durchgeführt wird.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, ein elektrisches Pedal, wie beispielsweise ein elektrisches Bremspedal, mit verschiedenen Sensoren auszustatten. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Kraftsensor oder einen Pedalwegsensor handeln. Alle anderen Arten von geeigneten Sensoren können ebenfalls hier eingesetzt werden. Solch ein Sensor erzeugt ein Signal, das Informationen über eine Betätigung des elektrischen Pedals enthält. Mit einem Positionssensor kann beispielsweise die Auslenkung des Pedals gemessen werden. Mit einem Kraftsensor kann beispielsweise eine ausgeübte Betätigungskraft auf das entsprechende elektrische Pedal bestimmt werden. Tritt nun ein Fehler auf, wie beispielsweise, dass ein Bremssignal nicht dem Betätigungswunsch entspricht, so kann von einem falschen oder auch ausbleibenden Signal eine erhebliche Gefahr ausgehen, wie dies beispielsweise bei einem Bremspedal der Fall ist. Durch ein fälschlicherweise erzeugtes Signal könnte beispielsweise die dem Bremspedal zugeordnete Bremse blockieren.
Daher muss ein auftretender Fehler in der Signalübertragung oder ein Fehler aufgrund eines defekten Sensors möglichst schnell erkannt und vorzugsweise zeitnah behoben werden können. Derzeit ist dazu eine redundante Auslegung von Sensorelementen mit unabhängiger Signalübertragung vorgesehen, wobei in einem Empfänger die Signale auf ihre Richtigkeit hin überprüft werden. Dabei werden bei einer redundanten Auslegung häufig drei Pedalsensoren, wie beispielsweise Pedalwegsensoren, verwendet, deren Signale jeweils unabhängig aufbereitet und übertragen werden. Das bedeutet, dass jedem einzelnen Signal je eine gesonderte Signalaufbereitung zugeordnet ist. Die drei Sensorsignale werden, meist kontinuierlich, auf ihre Richtigkeit hin überprüft, indem in einem entsprechenden Empfänger die Werte der Signale miteinander verglichen werden. Solange alle drei Sensorsignale dieselben Werte aufweisen, wird von einer korrekten Funktion ausgegangen. Ist nunmehr ein Sensorsignal aufgrund eines Fehlers bzw. einer Störung und/oder eines Ausfalls des entsprechenden Sensors nicht mehr mit den anderen beiden erzeugten Sensorsignalen konform, so wird das abweichende Signal als fehlerhaft detektiert. Dabei ist es möglich, dass die Sensoren unterschiedlichen Typs sind und daher für ein und dieselbe Betätigung des elektrischen Pedals unterschiedliche Signale erzeugt werden. Daher ist bei einer Plausibilitätsprüfung der Signale nicht unbedingt auf Gleichheit aller drei Signale zu achten, sondern eher auf deren Konformität. Eine derartige Konformität kann beispielsweise mit Signal-Modellen überprüft werden. Um nunmehr einen detektierten Fehler zu beheben und um die Funktionstüchtigkeit der dem elektrischen Bremspedal zugeordneten Bremse aufrecht zu erhalten, wird derzeit das fehlerhafte Signal durch eines der anderen beiden korrekt identifizierten Signale ersetzt oder übsrschrieben.
Anhand des voranstehend Beschriebenen wird ersichtlich, dass diese Verfahrensweise voraussetzt, dass nur ein Sensorsignal fehlerhaft sein darf. Bei zwei oder mehr fehlerhaften Signalen besteht die Gefahr, dass das korrekte Signal nicht als solches identifiziert wird und/oder dass beispielsweise das korrekte Signal durch ein fehlerhaftes Signal ersetzt wird. Sollte demnach ein derartiges System eine höhere Anzahl von Signalfehlern bewältigen können, müsste die Redundanz, d. h. die redundante Auslegung des Systems, entsprechend höher gewählt werden. Dies führt jedoch zu einer erhöhten Komplexität des Systems, wodurch die Fehlerwahrscheinlichkeit wiederum in anderen Beziehungen steigt. Werden beispielsweise drei Signale übertragen, so ist die Wahrscheinlichkeit, dass mindestens eins der zu übertragenden Signals einem Fehler unterliegt, beispielsweise aufgrund äußerer Störgrößen, höher, als wenn nur zwei Signale übertragen werden.
Demnach wäre es wünschenswert, die Komplexität trotz der gewünschten redundanten Auslegung möglichst gering zu halten.
Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System, sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt bereitzustellen, mit deren Hilfe es möglich ist, die Komplexität bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Sicherheit einer korrekten Signalübertragung eines elektrischen Pedals gegenüber dem Stand der Technik zu reduzieren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1, ein System mit den Merkmalen von Patentanspruch 11, ein Computerprogramm mit den Merkmalen von Patentanspruch 21 und ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen von Patentanspruch 22.
Gemäß Patentanspruch 1 wird ein Verfahren zur Kontrolle einer Signalübertragung eines elektrischen Pedals bereitgestellt, bei dem zueinander redundante, in Reaktion auf eine Betätigung des Pedals von n unabhängigen Sensoren erzeugte Signale m unabhängigen Signalaufbereitungen zugeleitet und von diesen zu m PWM-Signalen aufbereitet werden, welche an einen Empfänger zur Durchführung einer Plausibilitätsprüfung übertragen werden. Dabei werden m und n als ganze Zahlen größer 1 und m kleiner n gewählt. Ferner werden bei der Plausibilitätsprüfung die je ein aufbereitetes PWM-Signal bildenden aufzubereitenden Signale untereinander in eine erste und die aufbereiteten PWM-Signale untereinander in eine zweite fest vorgegebene auf Plausibilität zu prüfende Beziehung gestellt und die Plausibilitäten der jeweiligen Beziehungen entsprechend geprüft.
Ferner stellt die vorliegende Erfindung ein System zur Kontrolle einer Signalübertragung eines elektrischen Pedals bereit, wobei das System mindestens n unabhängige mit dem Pedal in Wirkkontakt stehende Sensoren zur Erzeugung zueinander redundanter Signale in Reaktion auf eine Betätigung des Pedals, m unabhängige Signalaufbereitungen zur Aufbereitung der von den n unabhängigen Sensoren erzeugten und den Signalaufbereitungen entsprechend zugeleiteten Signalen zu m PWM-Signalen und einen Empfänger zur Durchführung einer Plausibilitätsprüfung der an ihn übertragenen m PWM-Signale aufweist. Dabei sind m und n als ganze Zahlen größer 1 und m kleiner n gewählt. Ferner sind bei der Plausibilitätsprüfung die je ein aufbereitetes PWM-Signal bildenden aufzubereitenden Signale untereinander in eine erste und die aufbereiteten PWM-Signale untereinander in eine zweite fest vorgegebene auf Plausibilität zu prüfende Beziehung zu stellen und die Plausibilitäten der jeweiligen Beziehungen entsprechend zu prüfen.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Systems kann dem Problem einer mit einer erhöhten Sicherheit einer korrekten Signalübertragung bislang einhergehenden erhöhten Komplexität entgegengewirkt werden, indem die Komplexität zur Signalübertragung reduziert wird.
Um eine Redundanz zu bewahren, wird das elektrische Pedal, wie beispielsweise ein Bremspedal eines Kraftfahrzeugs, nach wie vor mit mehreren, d. h. n unabhängigen Sensoren ausgestattet. Im Gegensatz zum erwähnten Stand der Technik wird jedoch gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems nicht jedes Signal mit je einer Signalaufbereitung aufbereitet, sondern die Zahl der Signalaufbereitungen wird reduziert.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es denkbar, dass jede der m Signalaufbereitungen Signale von je zwei der n Sensoren unter jeweiliger Bildung eines aufbereiteten PWM-Signals aufbereitet. Es ist beispielsweise denkbar, dass für drei unabhängige Sensoren zwei Signalaufbereitungen zur Verfügung stehen, wobei die Signale eines der drei Sensoren beiden der zwei Signalaufbereitungen zugeleitet werden. Die Signale der verbleibenden zwei Sensoren können dabei jeweils einem der beiden Signalaufbereitungen zugeleitet werden, so dass jede der zwei Signalaufbereitungen Signale von zwei der drei Sensoren unter Bildung je eines aufbereiteten PWM-Signals aufbereitet.
In einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die aufzubereitenden Signale in den jeweiligen Sensoren ebenfalls als PWM-Signale erzeugt und übertragen. Bei einem PWM-Signal handelt es sich um ein Pulsweitenmoduliertes Signal. Ein PWM-Signal besteht in der Regel aus einem periodischen Signal mit einer Periodenzeitkonstanten T_p und einer spezifischen sog. ”Duty Time” innerhalb der Periode, für die das Signal ”High” ist. Bei der Pulsweitenmodulation wird ein digitales Ausgangssignal erzeugt, dessen Tastverhältnis moduliert wird. Das sog. Tastverhältnis gibt das Verhältnis der Länge des eingeschalteten Zustands zur Periodendauer an, d. h. der voranstehend genannten ”Duty Time” zur Periodenzeitkonstanten T_p. Dabei bleiben die Frequenz und die Amplitude bzw. der Pegel des Signals immer gleich. Es ändert sich nur die Länge der voranstehend genannten ”Duty Time”.
Die aufzubereitenden Signale können jedoch auch andere Signale sein, wie beispielsweise Spannungssignale, Stromsignale oder digitale Signale. Es ist bspw. möglich, die Signale seriell zu erzeugen und zu übertragen. Hierzu können beispielsweise ein sog. LIN-Bus (Local Interconnect Network) oder ein CAN-Bus (Controller Area Network), welche im Bereich der Automobiltechnik weitverbreitet sind, zur Signalübertragung eingesetzt werden.
Durch eine erfindungsgemäß vornehmbare Reduktion der Komplexität zur Signalübertragung kann die Zuverlässigkeit einer sicheren korrekten Signalübertragung eines elektrischen Signals verbessert werden. Gleichzeitig kommt es bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. bei Einsatz des erfindungsgemäßen Systems zu keinen Verringerungen in der redundanten Auslegung, d. h. die Anzahl der verwendeten Sensoren wird nicht beeinflusst.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei der Plausibilitätsprüfung alle aufbereiteten PWM-Signale je einer konstanten Periodenzeitkonstanten zugeordnet, wobei die Periodenzeitkonstante für alle aufbereiteten Signale gleich ist. Dies betrifft insbesondere den Fall der Verwendung von Sensoren gleichen Typs und Signalaufbereitungen gleichen Typs.
Es ist auch denkbar, dass bei der Plausibilitätsprüfung die je ein aufbereitetes PWM-Signal bildenden aufzubereitenden Signale in ein vorgegebenes Gleichungssystem gesetzt werden, das auf Plausibilität geprüft wird. Werden beispielsweise Signale von je zwei von drei Sensoren in einer Signalaufbereitung zu einem PWM-Signal aufbereitet, so ist es denkbar, dass nach Aufbereitung die jeweiligen zeitlichen Anteile der aufzubereitenden Signale an dem aufbereiteten Signal in Addition die Periodenzeitkonstante des aufbereiteten PWM-Signals ergeben. Die Periodenzeitkonstante kann wiederum für alle aufbereiteten PWM-Signale gleich sein. Ferner kann die Periodenzeitkonstante eines aufbereiteten PWM-Signals konstant sein oder aber in Abhängigkeit von einer Betätigung des Pedals, d. h. in Abhängigkeit von der Pedalauslenkung variieren. Der jeweilige zeitliche Anteil der aufzubereitenden Signale steht dabei stets in einem festen Zusammenhang zu dem jeweils aufzubereitenden Signal selbst. Er kann bspw. proportional zu dem jeweiligen Signal sein.
Dadurch ergibt sich ein Gleichungssystem, mit dessen Hilfe Randbedingungen vorgegeben sind, auf Grund welcher ein fehlerhaftes Signal identifiziert werden kann. Ein Fehler kann dabei in den Sensoren, in den Signalaufbereitungen oder bei einer Signalübertragung auftreten. Die Signalübertragung umfasst dabei sowohl die Signalübertragung von Sensoren zu Signalaufbereitungen wie auch die Signalübertragung von den Signalaufbereitungen zu dem entsprechenden Empfänger, in welchem die Plausibilitätsprüfung vorgenommen wird.
Ferner ist es denkbar, dass die erste und die zweite auf Plausibilität zu prüfenden Beziehungen nicht unabhängig voneinander existieren, sondern miteinander in einer weiteren festen dritten Beziehung stehen, wie in dem voranstehenden Beispiel erläutert.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden drei Sensoren und zwei Signalaufbereitungen verwendet, wobei die von den Sensoren erzeugten Signale U1, U2 und U3 in den von den Signalaufbereitungen erzeugten aufbereiteten Signale A und B einen entsprechenden jeweiligen Anteil A_U1, A_U2 bzw. B_U2, B_U3 haben und dabei die Plausibilitäten der folgenden Gleichungen zu prüfen sind: A_U1 + A_U2 = T_p_A = B_U2 + B_U3 = T_p_B wobei T_p_A eine Periodenzeitkonstante des Signals A und T_p_B eine Periodenzeitkonstante des Signals B angibt.
In diesem Fall beinhaltet bzw. ist das elektrische Pedal mit drei unabhängigen Sensoren und zwei unabhängigen Signalaufbereitungen gekoppelt, die jeweils ein PWM-Signal erzeugen. Von den Sensoren wird jeweils ein Signal U1, U2 und U3 generiert, wobei zwei Signale bzgl. einer Periodenzeitkonstanten T_p_A bzw. T_p_B der aufbereiteten Signale A bwz. B immer in einem festen Zusammenhang stehen. In dem hier genannten Fall bilden die Signale U1 und U2 zusammen das Signal A und die von den jeweiligen Signalen U1 und U2 stammenden Anteile A_U1 und A_U2, d. h. ihre jeweiligen zeitlichen Anteile, addieren sich zu der Periodenzeitkonstante T_p_A auf. Das Entsprechende gilt für von den jeweiligen Signalen U2 und U3 stammenden Anteile B_U2 und B_U3, wobei die Signale U2 und U3 zu einem Signal B aufbereitet werden. Auch diese von den jeweiligen Signalen U2 und U3 stammenden Anteile B_U2 und B_U3 addieren sich zu der Periodenzeitkonstanten T_p_B, welche in dem oben genannten Beispiel der Periodenzeitkonstanten T_p_A entspricht, so daß sich eine für die aufbereiteten Signale A und B gemeinsame Periodenzeitkonstante ergibt. Diese Periodenzeitkonstante kann ferner konstant sein oder aber mit der Pedalauslenkung variieren, was durch einen geeignet formulierten funktionalen Zusammenhang ausgedrückt werden kann.
Da nunmehr nur zwei Signale generiert und übertragen werden anstelle von vormals drei Signalen, kann eine Plausibilitätsprüfung der Sensorsignale nicht über einen einfachen Konformitätsvergleich erfolgen, jedoch sind die erste und zweite fest vorgegebenen Beziehungen zwischen den entsprechenden Signalen bekannt, so dass aus den aufbereiteten Signalen die ursprünglich von den Sensoren erzeugten Signale rückgewonnen werden können. Tritt nun ein Fehler in einem Sensor oder bei einer Signalübertragung auf, kann dies durch den Empfänger mittels der Plausibilitätsprüfung festgestellt werden. Anhand der Plausibilitätsprüfung lässt sich feststellen, ob ein Signal der Sensoren bzw. ein aufbereitetes Signal der Signalaufbereitungen nicht korrekt ist. Im Fall einer Fehlererkennung bei einem aufbereiteten Signal kann auf Basis der ursprünglich von den Sensoren erzeugten Signale das Pedal weiter betätigt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als elektrisches Pedal ein elektrisches Bremspedal für ein Kraftfahrzeug verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich jedoch nicht auf ein Bremspedal, sondern ist auf viele andere Anwendungen, bei denen ein elektrisches Pedal eingesetzt wird, übertragbar.
Es ist auch denkbar, die Sensoren aus der Gruppe bestehend aus einem Kraftsensor und einem Pedalwegsensor auszuwählen. Die Sensoren können demnach untereinander auch unterschiedlichen Typs sein, wodurch verhindert werden kann, dass im Falle eines auftretenden Fehlers in der Sensorik alle Sensoren aufgrund ihrer Gleichheit zusammen ausfallen oder fehlerhaft arbeiten. Im Falle, dass die Sensoren unterschiedlichen Typs sind, erzeugen sie allerdings für ein und dieselbe Betätigung des Pedals unterschiedliche Signale. Daher ist in diesem Fall darauf zu achten als Plausibilitätskriterium nicht unbedingt eine Gleichheit aller Signale zu fordern, sondern deren Konformität. Die Konformität kann beispielsweise mit Signal-Modellen überprüft werden.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die von den Sensoren erzeugten Signale in den Signalaufbereitungen in einem ihnen entsprechend zugeordneten Wertebereich mit einem Offset versehen. Dadurch wird bspw. durch eine Signalaufbereitung auch dann ein Signal erzeugt, wenn das elektrische Pedal nicht betätigt wird.
Im Fall bspw., daß die einem ausgehend von einem ersten und einem zweiten Sensorsignal aufbereiteten PWM-Signal zugeordnete Periodenzeitkonstante T_p sich additiv aus entsprechenden zeitlichen Anteilen der zwei Sensorsignale zusammensetzt, ist es möglich, daß der zeitliche Anteil des ersten Sensorsignals linear mit steigender Pedalauslenkung zunimmt, während der zeitliche Anteil des zweiten Sensorsignals entsprechend linear mit steigender Pedalauslenkung abnimmt, so daß sie sich stets zur Periodenzeitkonstanten T_p aufaddieren. Mit einem geeignet gewählten Offset ist es nun möglich, daß auch bei einer Pedalauslenkung von 0% der mit steigender Pedalauslenkung linear steigende zeitliche Anteil des ersten Sensorsignals nicht Null wird, so daß auch hier ein PWM-Signal erzeugt werden kann. Ferner ist es denkbar, mit einem geeignet gewählten Offset zu erreichen, daß auch bei einer Pedalauslenkung von 100% der mit steigender Pedalauslenkung linear abnehmende zeitliche Anteil des zweiten Sensorsignals nicht Null wird, so daß auch hier ein PWM-Signal erzeugt werden kann. Das bedeutet, das keiner der das aufbereitete Signal bildenden Anteile der entsprechenden Sensorsignale aufgrund des Offsets zu Null wird, wodurch das aufbereitete PWM-Signal innerhalb einer Periodenzeit immer einen Puls aufweist.
Sollte bei einer derartigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein entsprechend aufbereitetes PWM-Signal dennoch ausbleiben, so weist dies auf einen Ausfall der entsprechenden Signalaufbereitung oder einer Signalübertragung von einer Signalaufbereitung zum Empfänger hin.
In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, ist das elektrische Pedal in das System integriert, d. h. das elektrische Pedal ist Teil des Systems.
Ferner ist es denkbar, dass die Signalaufbereitungen und Sensoren in dem erfindungsgemäßen System so angeordnet sind, dass jede der m Signalaufbereitungen Signale von je zwei der n Sensoren zu empfangen und unter Bildung eines aufbereiteten PWM-Signals aufzubereiten hat.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm mit einem Programmcode, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen System ausgeführt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist, um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen System ausgeführt wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems,
2 zeigt ein Diagramm zweier aufbereiteter Signale, die nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aus drei von entsprechenden Sensoren erzeugten Signalen generiert sind,
3 zeigt einen funktionalen Zusammenhang zeitlicher Anteile aufzubereitender Signale an einem aufbereiteten PWM-Signal zu einer Pedalauslenkung, wie sie in einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems vorliegen kann.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein elektrisches Pedal P. Ferner zeigt 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 10, in welchem drei Sensoren S1, S2 und S3 sowie zwei Signalaufbereitungen SC_A und SC_B angeordnet sind. Die Sensoren S1, S2 und S3 stehen in Wirkkontakt mit dem elektrischen Pedal P. Ferner stehen die Sensoren S1, S2 und S3 in geeigneter Wiese mit den Signalaufbereitungen SC_A und SC_B in Kontakt, so dass eine gewünschte Signalübertragung zwischen den jeweiligen Sensoren und den entsprechenden Signalaufbereitungen stattfinden kann. Bei einer Pedalbetätigung des Pedals P wird aufgrund des jeweils bestehenden Wirkkontakts zwischen den Sensoren S1, S2 und S3 und dem Pedal P Signale in den jeweiligen Sensoren generiert. Die von den Sensoren in Reaktion auf eine Pedalbetätigung von Pedal P generierten Signale stehen in einem funktionalen Zusammenhang zu der Pedalbetätigung, wie er beispielsweise später anhand von 3 erklärt werden wird. Das Pedal P ist betätigbar zwischen einer Auslenkung von 0%, was keiner Betätigung entspricht, und einer Auslenkung von 100%, was einer vollen Pedalbetätigung gleichkommt, wobei zu jeder Pedalstellung ein entsprechendes Signal von den Sensoren S1, S2 und S3 erzeugt wird. Der bestehende Wirkkontakt zwischen den jeweiligen Sensoren S1, S2 und S3 mit dem Pedal P ist durch gestrichelte Pfeile entsprechend angedeutet. Es ist beispielsweise möglich, dass die Sensoren S1, S2 und S3 jeweils in Reaktion auf eine Pedalbetätigung des Pedals P ein PWM-Signal U1, U2 und U3 erzeugen. Die von den Sensoren S1, S2 und S3 erzeugten Signale können jedoch auch andere als PWM-Signale sein, wie bspw. Spannungssignale, Stromsignale oder digitale Signale. Die Sensoren S1, S2 und S3 können unterschiedlichen Typs sein, wie beispielsweise Kraftsensoren oder Wegsensoren, um zu verhindern, dass im Falle eines auftretenden Fehlers in der Sensorik alle Sensoren S1, S2 und S3 aufgrund ihrer Gleichheit zusammen ausfallen oder fehlerhaft arbeiten.
Wird nun bei einer bestimmten Pedalstellung von den Sensoren S1, S2 und S3 jeweils ein entsprechendes Signal U1, U2 und U3 generiert, werden diese Signale, wie durch entsprechende Pfeile angedeutet, zu den zwei unabhängigen Signalaufbereitungen SC_A und SC_B weitergeleitet. Das bedeutet, dass in dem hier gezeigten Fall das vom Sensor S1 erzeugte Signal U1 zu der Signalaufbereitung SC_A, geleitet wird. Gleichzeitig wird das von Sensor S2 erzeugte Signal U2 ebenfalls zu der Signalaufbereitung SC_A geleitet. Das von dem Sensor S2 erzeugte Signal U2 wird gleichzeitig jedoch auch zu der unabhängigen Signalaufbereitung SC_B geleitet, wohin auch das von Sensor S3 generierte Signal U3 geleitet wird. Die Signalaufbereitung SC_A generiert auf Basis der ihr zugeleiteten Signale U1 und U2 ein aufbereitetes Signal A; die von SC_A unabhängige Signalaufbereitung SC_B erzeugt auf Grundlage von U2 und U3 ein aufbereitetes Signal B. Die beiden aufbereiteten Signale A und B sind wiederum PWM-Signale. Da wie in diesem hier gezeigten Fall zwei Signale jeweils zu einem aufbereiteten Signal in einer entsprechenden Signalaufbereitung verarbeitet werden, müssen zwei Signale bzgl. der Periodenzeitkonstanten T_p_A bzw. T_p_B der aufbereiteten PWM-Signale A und B immer in einem festen Zusammenhang stehen. Dabei können die Periodenzeitkonstanten T_p_A und T_p_B der aufbereiteten PWM-Signale A und B auch gleich sein. Es ist auch denkbar, dass zumindest eine der Periodenzeitkonstanten T_p_A bzw. T_p_B der aufbereiteten PWM-Signale A und B konstant ist. Im Fall, dass beide Periodenzeitkonstanten T_p_A und B konstant sind, könnte sich ein fester Zusammenhang beispielsweise wie folgt ergeben: A_U1 + A_U2 = T_p_A = B_U2 + B_U3 = T_p_B = T_p = konstant
Das bedeutet, daß die zeitlichen Anteile A_U1 und A_U2 der Sensorsignale U1, U2 sich zur Periodenzeitkonstanten T_p_A aufaddieren. Das Gleiche gilt für die zeitlichen Anteile B_U2 und B_U3 der Sensorsignale U2, U3 in Bezug auf die Periodenzeitkonstante T_p_B. Die zeitlichen Anteile der Sensorsignale stehen jeweils wieder in einem festen Zusammenhang mit den entsprechenden Sensorsignalen, sie können bspw. zu diesen proportional sein. Ferner ist es denkbar, daß die Periodenzeitkonstanten der aufbereiteten Signal A und B jeweils konstant sind, wie in obiger Gleichung impliziert, oder aber mit der Pedalauslenkung gemäß einem definierten funktionalen Zusammenhang variieren. Die Periodenzeitkonstanten können dabei gleich sein, wie ebenfalls durch obige Gleichung impliziert, sie können aber auch voneinander abweichen.
Da nun letztlich nur zwei Signale A und B generiert und zu einem hier nicht dargestellten Empfänger übertragen werden, kann eine Plausibilitätsprüfung der Sensorsignale in dem Empfänger nicht über einen einfachen Konformitätsvergleich erfolgen. Der oben genannte feste Zusammenhang der Signale wie auch die genannte Periodenzeitkonstante T_p ist jedoch dem Empfänger bekannt, so dass aus den aufbereiteten Signalen A und B die Sensorsignale U1, U2 und U3 gewonnen werden können.
Tritt nun ein Fehler in einem der Sensoren S1, S2 oder S3 auf, oder in einer der Signalaufbereitungen SC_A oder SC_B oder bei einer Signalübertragung, kann dies durch den hier nicht gezeigten Empfänger mittels einer Plausibilitätsprüfung festgestellt werden. Hierzu werden in dem hier gezeigten Beispiel die Periodenzeitkonstanten T_p_A bzw. T_p_B auf Richtigkeit hin geprüft, so wie die Signale A und B gegenübergestellt und dadurch die Signalanteile A_U1 aus A mit B_U3 aus B und A_U2 aus A mit B_U2 aus B miteinander verglichen. Anhand einer derartigen Plausibilitätsprüfung lässt sich feststellen, ob ein Signal, d. h. U1, U2 und/oder U3 bzw. ein aufbereitetes Signal A oder B nicht korrekt ist.
Fällt beispielsweise Sensor S1 aus, so wird erkannt, dass die Periodenzeitkonstante T_p_A des aufbereiteten Signals A falsch ist. Es verbleiben die Sensoranteile B_U2 und B_U3 aus dem aufbereiteten Signal B. Fällt Sensor S2 aus, so sind in dem hier gezeigten Fall sowohl die Periodenzeitkonstanten T_p_A des aufbereiten Signals A wie auch die Periodenzeitkonstanten T_p_B des aufbereiteten Signals B falsch. Allerdings sind bei einem wie oben dargestellten festen Zusammenhang die falschen Periodenzeitkonstanten gleich, woraus zu schließen ist, dass A_U1 = B_U3 ist. Dies wiederum lässt darauf schließen, dass ein Fehler im Sensor vorliegt. Bei Ausfall von Sensor S3 ist die Periodenzeitkonstante T_p_B des aufbereiteten Signals B falsch, wobei A_U1 und A_U2 aus dem aufbereiteten Signal A verbleiben. Bei einem Ausfall der Signalaufbereitung SC_A wird in Analogie zum Ausfall von S1 eine falsche Periodenzeitkonstante T_p_A des aufbereiteten Signals A detektiert, wobei als verbleibende Signale die Signale von Sensor S2 und S3 aus dem aufbereiteten Signal B verbleiben. Bei Ausfall der Signalaufbereitung SC_B wird eine falsche Periodenzeitkonstante T_p_B des aufbereiteten Signals B detektiert, wobei hier festgestellt werden kann, dass als verbleibende Signale die Signalanteile A_U1 von Sensor S1 und A_U2 von Sensor S2 aus dem aufbereiteten Signal A verbleiben.
2 zeigt den zeitlichen Verlauf zweier aufbereiteter PWM-Signale A und B wie er sich beispielsweise für aufbereitete Signale A und B in der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aus 1 ergeben könnte. Die Sensorsignale U1 und U2 bilden dabei nach Aufbereitung das aufbereitete PWM-Signal A mit einer Periodenzeitkonstanten T_p_A. Das Signal A setzt sich dabei nunmehr aus einem Beitrag bzw. Anteil A_U1 des Signals U1 und einem Beitrag bzw. Anteil A_U2 des Signals U2 zusammen. Den eingangs in Zusammenhang mit PWM-Signalen erwähnte eingeschaltete Zustand bzw. die ”Duty Time” des aufbereiteten Signals A wird hier durch den Sensoranteil A_U1 gebildet. Der verbleibende Bereich der Periodendauer wird durch den Signalanteil A_U2 gebildet. Das aufbereitete Signal B hat eine Periodenzeitkonstante T_p_B, die, wie hier dargestellt, identisch sein kann zu der Periodenzeitkonstanten T_p_A von Signal A. Im Gegensatz zu Signal A wird bei Signal B allerdings der eingeschaltete Zustand des aufbereiteten Signals B durch den Signalanteil B_U2 gebildet, während der Signalanteil B_U3 den ”Low” Zustand des aufbereiteten Signals B bildet. Der in 2 aufgezeigte Zusammenhang spiegelt den festen Zusammenhang wieder, der in der folgenden Gleichung formuliert werden kann A_U1 + A_U2 = T_p_A = B_U2 + B_U3 = T_p_B = T_p
3 zeigt einen beispielhaften Zusammenhang zwischen einer PWM-Signalgenerierung in Abhängigkeit einer Pedalbetätigung bzw. einer Pedalauslenkung eines mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems gekoppelten Pedals P. Bei dem Pedal kann es sich wiederum um ein Bremspedal eines Kraftfahrzeugs handeln. Wie aus 3 erkenntlich, sind die Signale, die von den mit dem Pedal in Wirkkontakt stehenden Sensoren erzeugt werden, bzw. durch die Sighalaufbereitungen entsprechend aufbereitet werden, in einem funktionalen Zusammenhang mit einer entsprechenden Pedalbetätigung. Der in 3 gezeigte funktionale Zusammenhang ist linear. Allerdings ist der in 3 gezeigte funktionale Zusammenhang nur exemplarisch, d. h. auch ein anderer funktionaler Zusammenhang ist denkbar.
Das Pedal ist betätigbar zwischen einer Auslenkung von 0%, was keiner Betätigung entspricht, und einer Auslenkung von 100%, was einer vollen Pedalbetätigung gleichkommt. Zu jeder Pedalstellung wird ein entsprechendes Signal von den Sensoren erzeugt. Demgemäß wird von den in 1 gezeigten Sensoren S1, S2 und S3 beispielsweise ein Signal U1, U2 und U3 generiert, wobei zwei Signale bezüglich einer Periodenzeitkonstante T_p der jeweiligen aufbereiteten Signale immer in einem festen Zusammenhang stehen müssen. Die jeweiligen zeitlichen Anteile A_U1, A_U2, B_U2 und B_U3 der aufzubereitenden Signale sind hierbei nur für eine spezifische Pedalstellung konstant und variieren wie hier in 3 gezeigt, linear mit der Pedalstellung. In einer Pedalauslenkung von beispielsweise etwa 38%, wie in 3 dargestellt, ergeben sich durch die konstante Periodenzeitkonstante T_p der aufbereiteten Signale die Signalanteile A_U1, A_U2, B_U2 und B_U3 von den entsprechenden Sensoren S1, S2 und S3 so, dass sie den in Zusammenhang mit 2 erläuterten festen Zusammenhang erfüllen können. Dieser bestehende feste Zusammenhang der Signale, wie auch die Periodenzeitkonstante T_p ist im System bekannt, so dass aus den aufbereiteten Signalen auf die Signale U1, U2 und U3 rückgeschlossen werden kann und gegebenenfalls eine Fehlerquelle detektiert werden kann.
Es ist denkbar, dass die Sensorsignale U1, U2 und U3 in den jeweiligen Signalaufbereitungen mit einem unteren Offset versehen werden, was hier durch eine gestrichelte Linie I angedeutet ist, so dass auch ein Signal durch eine Signalaufbereitung erzeugt wird, obgleich das Pedal nicht betätigt wird. Sollte bei einer derartigen Ausführung das entsprechende aufbereitete Signal dennoch ausbleiben, so weist dies auf einen Ausfall der entsprechenden Signalaufbereitung oder der entsprechenden Signalübertragung zum Empfänger hin.
Ein derartiger Offset kann auch oben für eine maximale Auslenkung des Pedals eingestellt werden, was hier durch eine gestrichelte Linie II angedeutet ist. Mittels einer Festlegung einer Übertragungskennlinie, bei der bei Extremauslenkung, d. h. 100% bzw. 0% des Pedals keiner der Signalanteile A_U1, A_U2 bzw. B_U2, S_U3 im fehlerlosen Fall zu Null werden kann, ist auch eine Erkennung eines Totalausfalls, wie beispielsweise bei Kabelbruch, anhand der PWM-Signale möglich. Folglich entsprechen den gültigen Pedalauslenkungen, d. h. von keiner Betätigung bis zu einem voll durchgedrückten Pedal, Werte beispielsweise zwischen 5% T_p und 95% T_p, die die jeweiligen Signalanteile A_U1, A_U2 bzw. B_U2, B_U3 annehmen können.
Bezugszeichenliste

S1, S2, S2: Sensoren
P: elektrisches Pedal
SC_A, SC_B: Signalaufbereitungen
U1, U2, U2: jeweilige Sensorsignale
A, B: aufbereitete PWM-Signale
A_U1, A_U2: jeweilige Anteile der Sensorsignale
B_U2, B_U3: an den aufbereiteten PWM-Signalen
T_p_A, T_p_B, T_p: jeweilige Periodenzeitkonstante

Claims

Verfahren zur Kontrolle einer Signalübertragung eines elektrischen Pedals, bei dem zueinander redundante, in Reaktion auf eine Betätigung des Pedals (P) von n unabhängigen Sensoren (S1, S2, S3) erzeugte Signale (U1, U2, U3) m unabhängigen Signalaufbereitungen (SC_A, SC_B) zugeleitet und von diesen zu m PWM-Signalen (A, B) aufbereitet werden, welche an einen Empfänger zur Plausibilitätsprüfung übertragen werden, wobei m und n als ganze Zahlen größer 1 und m kleiner als n gewählt werden, und bei der Plausibilitätsprüfung die je ein aufbereitetes PWM-Signal (A, B) bildenden aufzubereitenden Signale (U1, U2, U3) untereinander in eine erste und die aufbereiteten Signale (A, B) untereinander in eine zweite fest vorgegebene auf Plausibilität zu prüfende Beziehung gestellt und die Plausibilitäten der jeweiligen Beziehungen entsprechend geprüft werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jede der m Signalaufbereitungen (SC_A, SC_B) Signale von je zwei der n Sensoren unter Bildung eines aufbereiteten PWM-Signals (A, B) aufbereitet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die aufzubereitenden Signale als PWM-Signale oder seriell erzeugt und übertragen werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem bei der Plausibilitätsprüfung alle aufbereiteten Signale (A, B) je einer konstanten Periodenzeitkonstante (T_p_A, T_p_B) zugeordnet werden, wobei die Periodenzeitkonstante (T_p) für alle aufbereiteten Signale (A, B) gleich ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem bei der Plausibilitätsprüfung die je ein aufbereitetes Signal (A, B) bildenden aufzubereitenden Signale (U1, U2, U3) in ein vorgegebenes Gleichungssystem gesetzt werden, das auf Plausibilität geprüft wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die erste und die zweite auf Plausibilität zu prüfende Beziehung miteinander in einer festen dritten Beziehung stehen.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem drei Sensoren (S1, S2, S3) und zwei Signalaufbereitungen (SC_A, SC_B) verwendet werden, wobei die von den Sensoren erzeugten Signale U1, U2 und U3 in den von den Signalaufbereitungen erzeugten aufbereiteten Signale A und B einen entsprechenden jeweiligen Anteil A_U1, A_U2 bzw. B_U2, B_U3 haben und dabei die Plausibilitäten der folgenden Gleichungen zu prüfen sind: A_U1 + A_U2 = T_p_A = B_U2 + B_U3 = T_p_B wobei T_p_A eine Periodenzeitkonstante des Signals A und T_p_B eine Periodenkonstante des Signals B angibt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem als elektrisches Pedal (P) ein elektrisches Bremspedal verwendet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Sensoren (S1, S2, S3) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einem Kraftsensor und einem Pedalwegsensor.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die von den Sensoren (S1, S2, S3) erzeugten Signale (U1, U2, U3) in einem ihnen entsprechend zugeordneten Wertebereich mit einem unteren und/oder einem oberen Offset versehen werden.
System zur Kontrolle einer Signalübertragung eines elektrischen Pedals, wobei das System (10) mindestens die folgenden Bauelemente aufweist: n unabhängige mit dem Pedal (P) in Wirkkontakt stehende Sensoren (S1, S2, S3) zur Erzeugung zueinander redundanter Signale (U1, U2, U3) in Reaktion auf eine Betätigung des Pedals (P), m unabhängige Signalaufbereitungen (SC_A, SC_B) zur Aufbereitung der von den n unabhängigen Sensoren (S1, S2, S3) erzeugten und den Signalaufbereitungen (SC_A, SC_B) entsprechend zugeleiteten Signalen (U1, U2, U3) zu m PWM-Signalen, und einen Empfänger zur Plausibilitätsprüfung der an ihn übertragenen m PWM-Signale (A, B), wobei m und n als ganze Zahlen größer 1 und m kleiner als n gewählt sind, und bei der Plausibilitätsprüfung die je ein aufbereitetes PWM-Signal (A, B) bildenden aufzubereitenden Signale (U1, U2, U3) untereinander in eine erste und die aufbereiteten Signale (A, B) untereinander in eine zweite fest vorgegebene auf Plausibilität zu prüfende Beziehung zu stellen und die Plausibilitäten der jeweiligen Beziehungen entsprechend zu prüfen sind.
System nach Anspruch 11, bei dem das elektrische Pedal (P) in das System (10) integriert ist.
System nach einem der Ansprüche 11 oder 12, bei dem die Signalaufbereitungen (SC_A, SC_B) und die Sensoren (S1, S2, S3) so angeordnet sind, daß jede der m Signalaufbereitungen (SC_A, SC_B) Signale (U1, U2, U3) von je zwei der n Sensoren (S1, S2, S3) zu empfangen und unter Bildung eines aufbereiteten Signals (A, B) aufzubereiten hat.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die aufzubereitenden Signale als PWM-Signale oder seriell zu erzeugen und zu übertragen sind.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem in dem Empfänger bei der Plausibilitätsprüfung alle aufbereiteten Signale (A, B) je einer konstanten Periodenzeitkonstante (T_p_A, T_p_B) zuzuordnen sind, wobei die Periodenzeitkonstante (T_p_A, T_p_B) für alle aufbereiteten Signale (A, B) gleich ist.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem in dem Empfänger bei der Plausibilitätsprüfung die je ein aufbereitetes Signal (A, B) bildenden aufzubereitenden Signale (U1, U2, U3) in ein vorgegebenes Gleichungssystem einzusetzen sind, das auf Plausibilität zu prüfen ist.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem die erste und die zweite auf Plausibilität zu prüfende Beziehung miteinander in einer festen dritten Beziehung stehen.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 17, das drei Sensoren (S1, S2, S3) und zwei Signalaufbereitungen (SC_A, SC_B) umfaßt, wobei die von den Sensoren erzeugten Signale U1, U2 und U3 in den von den Signalaufbereitungen erzeugten aufbereiteten Signale A und B einen entsprechenden jeweiligen Anteil A_U1, A_U2 bzw. B_U2, B_U3 haben und dabei die Plausibilitäten der folgenden Gleichungen zu prüfen sind: A_U1 + A_U2 = T_p_A = B_U2 + B_U3 = T_p_B wobei T_p_A eine Periodenzeitkonstante des Signals A und T_p_B eine Periodenkonstante des Signals B angibt.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 18, bei dem das elektrische Pedal (P) ein elektrisches Bremspedal ist.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 19, bei dem die Sensoren (S1, S2, S3) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einem Kraftsensor und einem Pedalwegsensor.
Computerprogramm mit einem Programmcode, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem System nach einem der Ansprüche 11 bis 20, ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem System nach einem der Ansprüche 11 bis 20, ausgeführt wird.