DE102006053617A1 - System zur Aktorsteuerung, insbesondere Bremssystem - Google Patents

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Jörgen HOLZWARTH
Leopold Krausen
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Steuerung mindestens eines Aktors, insbesondere Bremssystem, mit mindestens einem Steuergerät (6, 6') zum Ermitteln eines Aktorsignals und mindestens einem Aktormodul (7; VR, VL, HR, HL), das einen Aktuator (8) zum Erzeugen einer Aktorkraft in Abhängigkeit von dem dem Aktormodul zugeleiteten Aktorsignal aufweist, wobei das mindestens eine Steuergerät (6, 6') redundant ausgelegte Rechnereinheiten (R1, R2, R3) zum Ermitteln jeweils eines Aktorsignals und einen Voter (4; V1, V2, V3, V4) zur Sicherstellung, dass nur ein Aktorsignal einer fehlerfreien Rechnereinheit (R1, R2, R3) einem Aktormodul (7; VR, VL, HR, HL) zugeleitet wird, aufweist und wobei mindestens zwei Voter (V1, V2, V3, V4) vorgesehen sind, wobei jeweils ein Voter (V1, V2, V3, V4) einem oder mehreren Aktormodulen (VR, VL, HR, HL) zugeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur Aktorsteuerung, insbesondere ein Bremssystem, mit mindestens einem Steuergerät zum Ermitteln eines Aktorsignals und mit mindestens einem Aktormodul, das ein Aktuator zum Erzeugen einer Aktorkraft in Abhängigkeit von dem dem Aktormodul zugeleiteten Aktorsignal aufweist, wobei das mindestens eine Steuergerät redundant ausgelegte Rechnereinheiten zum Ermitteln jeweils eines Aktorsignals und einen Voter zur Sicherstellung, dass nur ein Aktorsignal einer fehlerfreien Rechnereinheit einem Aktormodul zugeleitet wird, aufweist.
  • Derartige Systeme zur Aktorsteuerung können auf den verschiedensten technischen Gebieten zum Einsatz kommen, bei denen Aktoren zum Erzeugen einer Aktorkraft anzusteuern sind. Solche Systeme finden beispielsweise auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik als Lenksysteme oder Bremssysteme Verwendung. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit, lediglich aus Gründen der besseren Verständlichkeit, soll die vorliegende Erfindung anhand eines Bremssystems erläutert werden. Hierbei stellt das Aktormodul ein Bremsmodul, das Aktorsignal ein Bremssignal und die Aktorkraft eine Bremskraft dar. Prinzipiell lassen sich elektromechanische, elektrohydraulische und elektropneumatische Bremssysteme unterscheiden. Die vorliegende Erfindung lässt sich auf sämtliche der genannten Bremssysteme anwenden. Wiederum soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit, lediglich zum besseren Verständnis, die Erfindung anhand elektromechanischer Bremssysteme im Folgenden erläutert werden.
  • Elektromechanische Bremssysteme sind fester Bestandteil der heutigen Bremsentechnik. Solche Bremssysteme benötigen zur Erzeugung der Bremskraft keine mechanischen (wie Vakuumbremskraftverstärker) oder hydraulischen (Tandemhauptzylinder) Teile. Hydraulikzylinder, die bisher die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe pressen, können durch leistungsfähige Elektromotoren ersetzt werden. Aufgrund der Möglichkeit der elektronischen Ansteuerung können solche Bremssysteme höhere Funktionen implementieren, wie das Antiblockiersystem (ABS), die Antriebsschlupfregelung (ASR), die Fahrstabilitätsregelung (ESP = electronic stability programm) oder automatische Bremseingriffe, wie beispielsweise bei Abstandsregelsystemen vorgesehen.
  • Ein solches mechanisches Bremssystem ist aus der WO 99/26820 und der hieraus erteilten EP 1 032 517 B1 bekannt. Dort ist ein elektromechanisches Bremssystem für Kraftfahrzeuge mit einem Pedalsimulator zum redundanten Erfassen einer Fahrerbetätigung eines Bremspedals mittels geeigneter Sensorik beschrieben. Es ist ein Zentralmodul vorgesehen, das basierend auf den Ausgangssignalen der Sensorik einen Bremssollwert ermittelt. Zum Ansteuern zumindest einer Radbremse ist zumindest ein Bremsmodul vorgesehen, wobei die Ansteuerung basierend auf dem Bremssollwert erfolgen kann. Eine Datenübertragungseinheit verbindet Zentralmodul und Bremsmodul, wobei das Zentralmodul eine Fehlererkennungsschaltung aufweisen kann, die einen Fehler bei der Ermittlung des Bremssollwerts erkennt. Hierdurch kann eine fehlertolerante Steuerung für eine sicherheitskritische Anwendung, wie sie das Bremsen eines Fahrzeugs darstellt, realisiert werden.
  • Gemäß der genannten Schrift weist das Zentralmodul zumindest drei redundante Rechner auf, die den Bremssollwert basierend auf den Ausgangssignalen der (Pedal-)Sensorik ermitteln. Aus den Rechnerergebnissen wird über eine fehlertolerante Vater/Monitor-Struktur ein fehlerfreier Ausgangswert ermittelt. Auf diese Weise kann beispielsweise bei Versagen eines der Rechner der betreffende Rechner als fehlerhaft erkannt und die Funktion des Bremsensteuergeräts (Zentralmoduls) von den übrigen fehlerfreien Rechnern übernommen werden.
  • Um zu erkennen, welcher Rechner fehlerhaft ist, dient üblicherweise ein Voter/Monitor, der eine oder mehrere geeignete Prüffunktionen durchführen kann (beispielsweise werden die Rechenergebnisse der drei Rechner bei gleichen Eingangsdaten verglichen; weicht ein Ergebnis von den anderen beiden ab, so werden die beiden Übereinstimmenden als korrekt und das andere Ergebnis als fehlerhaft detektiert). Typischerweise wird der fehlerhafte Rechner anschießend von der Signalverarbeitung ausgeschlossen, damit von dem defekten Rechner keine fehlerhaften Signale generiert und an die Aktuatoren bzw. Bremsmodule weitergeleitet werden.
  • Bei dem Bremssystem der genannten Schrift wird nun zwischen Grundbremsfunktionen und höheren Bremsfunktionen (wie ABS, ASR, etc.) unterschieden. Die Grundbremsfunktionen werden von allen drei Rechnern ausgeführt und durch den Voter/Monitor konsolidiert und überwacht. Die höheren Bremsfunktionen werden hingegen nur von zwei der drei Rechner realisiert, wobei bei unterschiedlichen Ausgangssignalen dieser beiden Rechner bezüglich der höheren Bremsfunktionen letztere deaktiviert werden. So kann sichergestellt werden, dass auch im Fehlerfall die Grundbremsfunktionen aufrechterhalten bleiben.
  • Unberücksichtigt bleibt bei einem elektromechanischen Bremssystem gemäß der genannten WO 99/26820 eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Fehlersituation, bei der der genannte Voter/Monitor selbst nicht fehlerfrei funktioniert. In diesem Fall wäre eine fehlerfreie Funktion des Steuergeräts bzw. Zentralmoduls nicht mehr gewährleistet, selbst wenn alle Rechner des Zentralmoduls fehlerfrei funktionieren. Da die Bremsmodule und somit die Aktuatoren über den Voter/Monitor angesteuert werden, wären bei einem fehlerhaften Voter/Monitor weder die Grundfunktionen noch die höheren Funktionen des Bremssystems sichergestellt. Eine Abbremsung des Fahrzeugs müßte in diesem Fall über eine zweite Hilfs- oder Notbremse erfolgen, welche nicht von dem Voter/Monitor angesteuert wird. Hierzu könnte beispielsweise eine mechanische Parkbremse (soweit vorhanden) dienen, die durch Anziehen ei nes Parkbremshebels aktivierbar ist, um zumindest eine verminderte Bremskraft erzeugen zu können. Eine derartige Notbremsung würde dem Fahrer des Fahrzeugs eine völlig ungewohnte Verhaltensweise abverlangen und könnte somit zu Fehlreaktionen des Fahrers führen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Aktorsteuerung, insbesondere ein Bremssystem, insbesondere elektromechanisches Bremssystem vorzuschlagen, das auch bei einem Ausfall, einem Defekt oder einer sonstigen Fehlfunktion des Voters/Monitors (zukünftig lediglich als Voter bezeichnet) zumindest eine eingeschränkte Funktionalität der Aktormodule erlaubt, ohne zu einem Totalausfall des Systems zu führen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens zwei Voter vorgesehen sind, wobei jeweils ein Voter einem oder mehreren Aktormodulen zugeordnet ist. Durch die Verwendung mindestens zweier Voter läßt sich somit bei einem fehlerhaften Voter eine ausreichende Funktionalität durch den mindestens einen weiteren Voter gewährleisten, sofern zumindest einer dieser weiteren Voter fehlerfrei funktioniert.
  • Das System kann insbesondere ein Lenk- oder Bremssystem für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug darstellen. Handelt es sich um ein Bremssystem, lässt sich zwischen elektromechanischem, elektrohydraulischem und elektropneumatischem Bremssystem unterscheiden. Die vorliegende Erfindung ist für diese Systeme unbeschränkt geeignet. Zur besseren Verständlichkeit der Erfindung wird diese im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit anhand eines elektromechanischen Bremssystems erläutert. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung, die erläuterten Beispiele sowie die Ausführungsbeispiele auch für andere Systeme als die dargestellten elektromechanischen Bremssysteme geeignet sind, und dass der Schutz nicht auf die hier dargestellten elektromechanischen Bremssysteme beschränkt sein soll. Der Fachmann nimmt die Übertragung auf allgemeine Systeme zur Aktorsteuerung in einfacher Weise dadurch vor, dass die speziellen Begriffe, wie Bremssignal, Bremsmodul oder Bremskraft, durch die allgemeineren Begriffe, wie Aktorsignal, Aktormodul oder Aktorkraft, ersetzt werden.
  • Bei dem elektromechanischen Bremssystem lassen sich grundsätzlich zwei Fälle unterscheiden: Zum einen der Fall, bei dem die Voter analog zu den Rechnereinheiten des Steuergeräts redundant ausgelegt sind. Beispielsweise lässt sich bei einem System, wie es in der WO 99/26820 beschrieben ist, der Voter/Monitor redundant ausführen, indem statt des dort vorgesehenen einen Voters zwei oder mehr redundante Voter vorgesehen werden, so dass im Fehlerfall die Voterfunktion von dem oder den fehlerfreien redundanten Voter(n) übernommen werden kann. In diesem Fall sind mehrere redundante Voter allen Bremsmodulen zugeordnet. In einem zweiten Fall kann ein erster Voter einem oder mehreren Bremsmodulen und ein zweiter Voter wiederum einem oder mehreren anderen Bremsmodulen zugeordnet sein. Selbstverständlich kann auch ein dritter (und so fort) Voter wiederum einem oder mehreren weiteren anderen Bremsmodulen zugeordnet sein. In diesem Fall kann die Funktionalität des Bremssystems bei einem fehlerhaften Voter durch eine fehlerfreie Funktion der anderen Voter aufrechterhalten werden, die anderen Bremsmodulen zugeordnet sind. Schließlich lassen sich selbstverständlich die beiden genannten Fälle miteinander kombinieren, wobei dann zwei oder mehr Voter jeweils unterschiedlichen Bremsmodulen zugeordnet sind, und wobei diese Voter ihrerseits redundant ausgeführt sind.
  • Mit Vorteil läßt sich die Erfindung bei Diagonalbremskreisen oder anderen Bremskreisaufteilungen realisieren. Bei solchen Bremskreisaufteilungen werden mehrere Bremsmodule einer Gruppe von Bremsmodulen zugeordnet, die mit demselben Bremssignal beaufschlagt werden. Bei Diagonalbremskreisen bilden beispielsweise die Bremsmodule bzw. die Bremsaktuatoren an den Bremsen vorne-links und hinten-rechts sowie an den Bremsen vorne-rechts und hinten-links jeweils eine Gruppe. Es ist zweckmäßig, einer solchen Gruppe von Bremsmodulen einen Voter zuzuordnen. Fällt bei einem solchen Diagonalbremskreis ein Voter aus, so können die Bremsmodule und somit die Aktuatoren oder Radbremsen, die von dem fehlerfreien Voter angesteuert werden, bei Betätigung der Bremse eine Bremskraft erzeugen. Somit kann beispielsweise bei Ausfall des Voters, der der diagonalen Gruppe vorne-rechts und hinten-links zugeordnet ist, der andere Voter die Bremsfunktionen übernehmen, der der Gruppe vorne-links und hinten-rechts zugeordnet ist. In dem hier behandelten Fall eines Kraftfahrzeugs sind auch andere Bremskreisaufteilungen denkbar, wie zum Beispiels achsweise mit vorne-links und vorne-rechts als erste Gruppe und hinten-links und hinten-rechts als zweite Gruppe, oder eine fahrzeugseitige Aufteilung mit vorne-links und hinten-links als erste und vorne-rechts und hinten-rechts als zweite Gruppe. Hierbei sind die Signalleitungen entsprechend zu verteilen und zu führen.
  • Es kann auch sinnvoll sein, jedem Bremsmodul einen eigenen Voter zuzuordnen. Im Fall eines Kraftfahrzeugs wären dann insgesamt vier Voter vorgesehen, wenn jedem Rad ein eigenes Bremsmodul zugeordnet ist.
  • In den betrachteten Fällen ist es selbstverständlich möglich, die Voter redundant auszuführen. Zwei oder mehr Voter bilden dann eine Gruppe redundant ausgeführter Voter. Eine solche redundante Ausführung läßt sich durch zwei oder mehr Voter realisieren, wobei im Fehlerfall der oder die fehlerfreien Voter zum Einsatz kommen. Bei einer dreifachen Redundanz kann die Auswahl des fehlerfreien Voters in gleicher Weise vorgenommen werden, wie sie oben anhand der drei Rechner geschildert wurde, die jeweils ein Bremssignal erzeugen. Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll eine redundante Ausführung der Voter auch denjenigen Fall umfassen, in dem ein Voter sämtlichen Bremsmodulen des Bremssystems zugeordnet und dieser Voter redundant ausgelegt ist.
  • Es können weitere Kombinationen der oben behandelten Fälle vorgenommen werden. Hierzu wird auf die folgenden Ausführungsbeispiele verwiesen.
  • Wie bereits ausgeführt, enthält das elektromechanische Bremssystem ein Steuergerät, das einerseits redundant ausgelegte Rechnereinheiten zum Ermitteln jeweils eines Bremssignals aufweist, wobei das Steuergerät mehrere Voter aufweist, die jeweils einem oder mehreren Bremsmodulen zugeordnet sind. Insgesamt ermittelt das Steuergerät somit ein oder mehrere Bremssignale, die den den Votern zugeordneten Bremsmodulen zugeleitet werden. Hierbei ist es sinnvoll, wenn das Steuergerät zur Erkennung einer Fehlfunktion eines Voters ausgelegt ist. In diesem Fall kann das Steuergerät bei einem Ausfall oder bei einer Fehlfunktion eines Voters dafür sorgen, dass von diesem Voter keine Bremssignale an ein Bremsmodul (oder an die zugeordnete Gruppe von Bremsmodulen) weitergeleitet wird. Weiterhin ist dann möglich, dass das Steuergerät die durch den mindestens einen fehlerfreien Voter weitergeleiteten Bremssignale geeignet nachsteuert oder nachregelt, wodurch entsprechend die Signale für die die Bremskräfte erzeugenden Aktuatoren nachgesteuert oder nachgeregelt werden, so dass insgesamt die veränderten fahrdynamischen Eigenschaften der Bremsanlage bei der Bremsung berücksichtigt werden können und den veränderten Gegebenheiten stärker Rechnung getragen werden kann. Durch die Nachsteuerung oder Nachregelung soll die Verzögerung und/oder die Fahrstabilität des Fahrzeugs beim Bremsen verbessert werden, wenn einer der Voter ausfällt. Auf diese Weise kann ein Fehler möglichst gut kompensiert und die Fahrdynamik und Fahrstabilität weitgehend aufrechterhalten werden.
  • Es versteht sich, dass die genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der hier dargestellten Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Im Folgenden sollen die Erfindung und ihre Vorteile anhand von Ausführungsbeispielen, die in den beigefügten Figuren illustriert sind, näher erläutert werden. Es zeigt
  • 1 schematisch eine zweifache Voterauslegung bei einem Diagonalbremskreis eines Kraftfahrzeugs,
  • 2 schematisch eine vierfache Voterauslegung, bei dem jedem Rad eines Kraftfahrzeugs ein Voter zugeordnet ist,
  • 3 schematisch ein Beispiel einer dreifachen Voterauslegung in einem Kraftfahrzeug,
  • 4 schematisch ein Beispiel einer redundanten Voterauslegung, bei der jeder Voter allen Bremsmodulen eines Kraftfahrzeugs zugeordnet ist,
  • 5 schematisch ein aus dem Stand der Technik bekanntes elektromechanisches Bremssystem, und
  • 6 schematisch ein System zur Aktorsteuerung mit zwei Steuergeräten.
  • Die vorliegenden Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Kraftfahrzeug, ohne dass hieraus Beschränkungen der Erfindung abzuleiten wären. Weiterhin sei angenommen, dass jedem Rad des Kraftfahrzeugs genau ein Bremsmodul zugeordnet ist. Ein solches Bremsmodul kann beispielsweise wie in der WO 99/26820 aufgebaut sein und einen weiteren Rechner enthalten, der anhand des empfangenen Bremssignals den Aktuator ansteuert, der wiederum eine Bremskraft erzeugt, die auf das entsprechende Rad wirkt.
  • Ebenfalls wie bei der WO 99/26820 können die Bremsmodule mit dem Steuergerät über Datenbusse verbunden sein. Weiterhin sei im Folgenden angenommen, dass das Steuergerät drei Rechnereinheiten zur Erzeugung jeweils eines Bremssignals aufweist.
  • Die Rechnereinheiten können ihrerseits wiederum gemäß WO 99/26820 ein Bremssignal aufgrund von Sensorsignalen ermitteln, die von einer (fehlertoleranten) Sensorik übermittelt werden, die eine Fahrerbetätigung eines Bremspedals detektiert. Bezüglich dieser genannten Ausgestaltungen sei ausdrücklich auf die WO 99/26820 verwiesen, in der nähere Ausführungen zu Aufbau und Funktionsweise eines solchen elektromechanischen Bremssystems gemacht werden, das anhand 5 kurz dargestellt werden wird.
  • Im Folgenden sollen anhand der 1 bis 4, die Ausführungsbeispiele der Erfindung sehr schematisch darstellen, die Vorteile und Möglichkeiten der Erfindung erläutert werden:
    Das Ausführungsbeispiel gemäß 1 zeigt schematisch die Auslegung des Bremssystems bei Verwendung von zwei Hardware-Votern (Voter/Monitor) V1, V2, wobei die Voter V1, V2 jeweils unterschiedlichen Gruppen von Bremsmodulen VR (vorne-rechts), HL (hinten-links), VL (vorne-links), HR (hinten-rechts) zugeordnet sind. Hierdurch läßt sich bei dem in 1 dargestellten Diagonalbremskreis eine Zuordnung des ersten Voters V1 zu den Bremsmodulen VR und HL (Bremsen der Räder vorne-rechts bzw. hinten-links) sowie des zweiten Voters V2 zu der Gruppe von Bremsmodulen VL und HR (Bremsen der Räder vorne-links bzw. hinten-rechts) erzielen. Die drei Rechnereinheiten R1, R2, R3 sind, wie bereits erwähnt, dreifach redundant ausgeführt. Der Voter V1 entscheidet darüber, welche Rechnereinheiten fehlerfrei und welche fehlerhaft arbeiten. Hierzu werden beispielsweise die drei Signale der Rechner miteinander verglichen und dasjenige Signal als Bremssignal weitergeleitet, das zumindest bei zwei Rechnern identisch vorliegt. Entsprechend arbeitet der Voter V2, der ein Bremssignal mindestens eines fehlerfreien Rechners an die Bremsmodule VL und HR weiterleitet.
  • Während bisher ein einziger Voter für sämtliche Bremsmodule VR, HL, VL, HR, zuständig war, werden diese Bremsmodule nunmehr von zwei Votern V1 und V2 angesteuert. Hierdurch wird die Ausfallsicherheit signifikant erhöht, da die Bremsfunktion auch beim Ausfall eines Voters zumindest für eine Gruppe von Bremsmodulen aufrechterhalten bleibt. Fällt beispielsweise der Voter V2 aus, kann dennoch in den Bremsmodulen VR und HL eine Bremskraft erzeugt und somit die Räder vorne-rechts und hinten-links abgebremst werden.
  • Wie bereits beschrieben, ist es sinnvoll, wenn das Steuergerät, das die Voter V1, V2 und die Rechnereinheiten R1, R2, R3 umfasst, den Ausfall oder die Fehlfunktion eines Voters erkennt und eine Weiterleitung eines Signals von dem fehlerhaften Voter zu den ihn zugeordneten Bremsmodulen verhindert. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät dasjenige Bremssignal, das vom fehlerfreien Voter an die ihm zugeordneten Bremsmodule weitergeleitet wird, geeignet nachsteuert bzw. nachregeln kann, um während der Bremsung die fahrdynamischen Eigenschaften stabil zu halten. Hierzu kann beispielsweise im beschriebenen Fall die Bremskraft insgesamt erhöht werden, wobei das vordere Rad stärker abgebremst wird als das hintere. Auch aktive Lenkwinkeleingriffe sind als Nachsteuermechanismen denkbar.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Steuergerät des elektromechanischen Steuerungssystems insgesamt vier Voter V1, V2, V3, V4 aufweist, wobei ein jeder dieser Voter genau einem Bremsmodul VR, HL, VL oder HR, zugeordnet ist. Wiederum weist das Steuergerät drei dreifach redundant ausgelegte Rechner R1, R2 und R3 auf. Somit ist jedem Bremsmodul an jedem Rad des Kraftfahrzeugs ein separater Voter zugewiesen. Sollte einer der Voter V1, V2, V3 oder V4 ausfallen, so stehen die anderen Voter für den Bremsvorgang zur Verfügung. Wiederum ist es sinnvoll, wenn das Steuergerät bei Ausfall eines Voters die Bremssignale der Art nachsteuert oder nachregelt, dass der Ausfall des einen Voters bestmöglich kompensiert wird, so dass folglich die Fahrstabilität des Fahrzeugs beim Bremsen möglichst nicht verschlechtert wird.
  • Im übrigen gelten bezüglich des Ausführungsbeispiels gemäß 2 die analogen Aussagen zu denjenigen im Zusammenhang mit 1. Die Voter V1 bis V4 können auch redundant ausgeführt werden. Hierzu werden beispielsweise zwei Voter pro Radbremse, also pro Bremsmodul VR, HL, VL, HR, eingesetzt. Sollte ein Voter an einem Bremsmodul ausfallen, so wird die Voterfunktion von dem redundanten Voter übernommen.
  • Der Ausfall eines Voters kann festgestellt werden, wenn bei Pedalbetätigung kein Signal vom betreffenden Voter ausgegeben wird. Das Steuergerät kann so ausgelegt sein, dass es während des normalen Fahrbetriebs von Zeit zu Zeit solche Tests vornimmt, die für den Fahrer unmerklich ablaufen können.
  • 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Voter, V1 und V3 jeweils einem Bremsmodul VL bzw. VR zugeordnet sind. Somit ist den Rädern der Vorderachse jeweils ein Voter zugewiesen. Ein dritter Voter V2 ist insgesamt der Hinterachse, also den beiden Bremsmodulen HL und HR, zugeordnet. Dies ist von Vorteil, da bei einer Bremsung an der Hinterachse des Fahrzeugs weniger Bremskraft als an der Vorderachse übertragen werden kann und somit eine höhere Sicherheit an der Vorderachse durch Verwendung von zwei Votern erzielt werden kann. Sollte ein einziger der drei Voter V1, V2 und V3, ausfallen, egal welcher, so kann immer mit mindestens einem Vorderrad (Bremsmodul VR und/oder VL) gebremst werden.
  • Schließlich sei auf 4 verwiesen, in der eine redundante Voteranordnung schematisch dargestellt ist. Der Übersichtlichkeit halber sind hier alle Bremsmodule VR, HL, HR und HL nur zwei Votern V1 und V2 zugeordnet, wobei diese Voter redundant ausgelegt sind. Untereinheiten SU des Steuergeräts prüfen in diesem Fall, ob die Ausgangssignale, also die den Bremsmodulen zugeleiteten Bremssignale der beiden Voter V1, V2 gleich sind. Sollte dies nicht der Fall sein, wird eines der beiden Signale verworfen, wobei hierzu Plausibilitätsbetrachtungen herangezogen werden können (beispielsweise kein Signal eines Voters trotz Betätigung der Bremse). Hierzu kön nen die Untereinheiten SU des Steuergeräts auch in Richtung der Voter V1, V2 mit diesen verbunden sein, um entsprechende Tests der Voter V1 und V2 durchzuführen.
  • Selbstverständlich lassen sich die Voter aus 4 auch dreifach redundant ausführen, beispielsweise durch Voter V1 bis V3. Die in 4 dargestellte redundante Anordnung kann ebenfalls bei einzelnen oder allen der in den 1 bis 3 dargestellten Voter realisiert werden. Eine redundante Ausführung der Voter erhöht hier nochmals die Verfügbarkeit des elektromechanischen Bremssystems.
  • 5 zeigt nunmehr den Grundaufbau einer elektromechanischen Bremse gemäß Stand der Technik, wie sie in der WO 99/26820 näher beschrieben ist. Dieser Grundaufbau kann im Rahmen vorliegender Erfindung zum Einsatz kommen.
  • In 5 dargestellt ist ein Pedalsimulator 1 mit einem angedeuteten Bremspedal 2. Über eine vorzugsweise redundant ausgelegte Sensorik 3 lässt sich eine Bewegung des Bremspedals 2 erfassen. Ausgangssignale der Sensorik 3 werden dem Steuergerät 6 des elektromechanischen Bremssystems (Brake-by-Wire) zugeführt.
  • Das Steuergerät 6 weist die Rechnereinheiten R1, R2 und R3 auf, die dreifach-redundant ausgelegt sind. Weiterhin sind vier Radbremsmodule 7, VR, HL, HR und VL, vorgesehen, die über Datenbusse 5 mit dem Steuergerät 6 verbunden sind. Im dargestellten Fall werden die Bremsmodule HR und VL sowie die Bremsmodule VR und HL jeweils mit demselben Bremssignal (Bremssollwert) angesteuert.
  • Jedes Bremsmodul 7 weist ein jedem Rad (des Kraftfahrzeugs) zugeordnetes Aktor 8/Rad 9 – Paar sowie einen eigenen Rechner 11 sowie (nicht dargestellte) aktorspezifische Sensoren auf. Hierdurch kann eine Regelung der Bremskraft über einen von dem Steuergerät übertragenen Bremssollwert und von den Sensoren erfassten Bremsistwerten realisiert werden.
  • Der Fahrerbremswunsch wird im Pedalsimulator 1 mit der Sensorik 3 ermittelt, wobei in diesem Fall die entsprechenden Ausgangssignale allen drei Rechnereinheiten R1, R2, R3 zugeführt werden. Aus den drei Rechnerergebnissen wird über eine fehlertolerante Voter/Monitor-Struktur, wie sie bereits an anderer Stelle beschrieben wurde, ein fehlerfreier Ausgangswert ermittelt, der vom Voter 4 über den Datenbus 5 an das jeweilige Bremsmodul weitergegeben wird.
  • Weitere Erläuterungen und Modifikationen des dargestellten elektromechanischen Bremssystems lassen sich der WO 99/26820 entnehmen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sei explizit auf diese Schrift verwiesen.
  • Die Erfindung lässt sich auch bei Aktorsteuersytemen mit mehreren Steuergeräten einsezten. Ein solches System ist beispielsweise aus der DE 197 17 686 A1 bekannt. Der Aufbau ist schematisch in 6 dargestellt. Je ein Steuergerät ist. hierbei einer Aktorgruppe zugeordnet. Im dargestellten Fall eines Bremssystems ist ein Steuergerät 6 dem Bremskreis VL, HR, ein Steuergerät 6' dem Bremskreis VR, HL zugeordnet. Analog zu der obigen Beschreibung können auch bei einem solchen Bremssystem mehrere Voter pro Steuergerät 6, 6' eingesetzt werden, damit eine Plausibilisierung oder Kontrolle der Rechenergebnisse in den einzelnen Steuergeräten 6, 6' erfolgen kann.
  • 1
    Pedalsimulator
    2
    Bremspedal
    3
    Sensorik
    4
    Voter
    5
    Datenbus
    6, 6'
    Steuergerät
    7
    (Rad-)Bremsmodule
    8
    Aktor, Aktuator
    9
    Rad
    R1', R2', R3'
    Rechnereinheiten
    R1, R2, R3
    Rechnereinheiten
    VR, VL
    (Rad-)Bremsmodule
    HR, HL
    (Rad-)Bremsmodule
    V1, V2, V3, V4
    Voter

Claims (10)

  1. System zur Steuerung mindestens eines Aktors, insbesondere Bremssystem, mit mindestens einem Steuergerät (6, 6') zum Ermitteln eines Aktorsignals und mindestens einem Aktormodul (7; VR, VL, HR, HL), das einen Aktuator (8) zum Erzeugen einer Aktorkraft in Abhängigkeit von dem dem Aktormodul zugeleiteten Aktorsignal aufweist, wobei das mindestens eine Steuergerät (6, 6') redundant ausgelegte Rechnereinheiten (R1, R2, R3) zum Ermitteln jeweils eines Aktorsignals und einen Voter (4; V1, V2, V3, V4) zur Sicherstellung, dass nur ein Aktorsignal einer fehlerfreien Rechnereinheit (R1, R2, R3) einem Aktormodul (7; VR, VL, HR, HL) zugeleitet wird, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Voter (V1, V2, V3, V4) vorgesehen sind, wobei jeweils ein Voter (V1, V2, V3, V4) einem oder mehreren Aktormodulen (VR, VL, HR, HL) zugeordnet ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei das System ein Lenksystem für ein Fahrzeug darstellt.
  3. System nach Anspruch 1, wobei das System ein Bremssystem für ein Fahrzeug darstellt und wobei das Aktorsignal ein Bremssignal, das Aktormodul ein Bremsmodul und die Aktorkraft eine Bremskraft darstellt.
  4. System nach Anspruch 3, wobei das Bremssystem ein elektromechanisches, elektrohydraulisches oder elektropneumatisches Bremssystem darstellt.
  5. Bremssystem nach Anspruch 3 oder 4, wobei mehrere Bremsmodule (VR, VL, HR, HL) eine Gruppe von Bremsmodulen bilden, wobei die Bremsmodule einer Gruppe mit demselben Bremssignal beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, dass einer sol chen Gruppe von Bremsmodulen (VR, VL, HR, HL) ein Voter (V1, V2, V3, V4) zugeordnet ist.
  6. Bremssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Bremsmodul (VR, VL, HR, HL) ein Voter (V1, V2, V3, V4) zugeordnet ist.
  7. Bremssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Voter (V1, V2, V3, V4) eine redundant ausgelegte Gruppe von Votern bilden.
  8. Bremssystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6, 6') zur Erkennung einer Fehlfunktion eines Voters (V1, V2, V3, V4) ausgelegt ist.
  9. Bremssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6, 6') derart ausgelegt ist, dass bei Vorliegen eines fehlerhaften Voters (V1, V2, V3, V4) von diesem keine Bremssignale an ein Bremsmodul (VR, VL, HR, HL) weitergeleitet werden.
  10. Elektromechanisches Bremssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6, 6') derart ausgelegt ist, dass bei Vorliegen eines fehlerhaften Voters (V1, V2, V3, V4) die durch mindestens einen fehlerfreien Voter (V1, V2, V3, V4) weitergeleiteten Bremssignale geeignet nachgesteuert oder nachgeregelt werden.
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