DE102012219996A1

DE102012219996A1 - Vorrichtung und Verfahren zur digitalen Übertragung eines Signals

Info

Publication number: DE102012219996A1
Application number: DE201210219996
Authority: DE
Inventors: Stefan A. Drumm
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2014-05-08
Also published as: WO2014067874A1

Abstract

Vorrichtung zur digitalen Übertragung eines Signals mit einer Auswerteeinheit (50, 46), einer elektronische Steuerund Regeleinheit (56, 42) und einer digitalen Signalübertragungsstrecke (55, 47) zwischen der Auswerteeinheit und der elektronischen Steuer- und Regeleinheit, wobei der Auswerteeinheit (50, 46) zumindest ein Messsignal einer Messeinrichtung (51, 52, 53, 54, 40, 41) zur Erfassung einer Messgröße (X, XPed, PDrv) zugeführt wird und wobei die Auswerteeinheit (50, 46) ein Mittel (61, 62) zur Erzeugung eines der Messgröße (X, XPed, PDrv) entsprechenden ersten Übertragungssignals umfasst, wobei die Auswerteeinheit (50, 46) ein Mittel (63, 64, 65) zur Bildung eines zweiten Übertragungssignals, welches einer, insbesondere ersten, zeitlichen Ableitung (X. , X. Ped , P. Drv ) der Messgröße entspricht, sowie ein Mittel (66) zur Übertragung des ersten und des zweiten Übertragungssignals über die digitale Signalübertragungsstrecke (55, 47) an die elektronische Steuer- und Regeleinheit (56, 42) umfasst, sowie entsprechendes Verfahren zur digitalen Übertragung eines Signals von einer Auswerteeinheit (50, 46) über eine digitale Signalübertragungsstrecke (55, 47) an eine elektronische Steuer- und Regeleinheit (56, 42).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur digitalen Übertragung eines Signals gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Verfahren zur digitalen Übertragung eines Signals gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7 sowie eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15.
In der Kraftfahrzeugtechnik finden „Brake-by-wire“-Bremsanlagen eine immer größere Verbreitung. Solche Bremsanlagen umfassen oftmals neben einem durch den Fahrzeugführer betätigbaren Hauptbremszylinder eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, mittels welcher in der Betriebsart „Brake-by-wire“ eine elektronisch kontrollierte Betätigung der Radbremsen oder des Hauptbremszylinders stattfindet. Um dem Fahrzeugführer in der Betriebsart „Brake-by-wire“ ein angenehmes Pedalgefühl zu vermitteln, umfassen die Bremsanlagen üblicherweise eine Bremspedalgefühl-Simulationseinrichtung, welche z.B. mit dem Hauptbremszylinder in Wirkverbindung steht. Zur Ansteuerung der Bremsanlage ist eine Steuer- und Regeleinheit vorgesehen, welcher die elektrischen Signale von einem oder mehreren Sensoren zur Erfassung des Fahrerbremswunsches (Betätigungswunsches) zugeführt werden und welche daraus einen Sollwert für die Ansteuerung der Druckbereitstellungseinrichtung bestimmt.
Aus der DE 10 2011 076 952 A1 ist eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt mit einem Bremspedal, einem Bremspedalgefühlsimulator, einer elektronisch ansteuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung zur Betätigung von Radbremsen, zwei Messeinrichtungen zur Erfassung zweier eine Bremspedalbetätigung charakterisierenden Fahrerbremswunschgrößen, z.B. dem Pedalweg und einem die Pedalkraft repräsentierenden Druck, und einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit. Der Steuer- und Regeleinheit werden die Signale der Messeinrichtungen zugeführt und daraus wird in der elektronischen Steuer- und Regeleinheit ein Drucksollwert für die Druckbereitstellungseinrichtung bestimmt. Dabei wird ein Anteil des Drucksollwerts in Abhängigkeit von dem Pedalweg und der Pedalgeschwindigkeit bestimmt, d.h. die Steuer- und Regeleinheit bestimmt die zeitliche Ableitung aus dem ihr zugeführten Signal für den Pedalweg. Dabei ist es für die „by-wire“-Bremsfunktion wichtig, den Fahrerbremswunsch nicht nur entsprechend der Betätigungsintensität (Pedalweg) umzusetzen, sondern auch mit einer angemessenen Dynamik. Dazu kompensiert die Steuer- und Regeleinheit Trägheiten in der von ihr angesteuerten Aktuatorik der Druckbereitstellungseinrichtung durch Addition eines entsprechenden dynamischen Drucksollwertanteils zum Drucksollwert. Dieser dynamische Drucksollwertanteil wird aus dem Pedalweg-Signal unter Verwendung der Zeitableitung des Pedalweg-Signals ermittelt. Wenn das Signal für den Pedalweg schnell ansteigt, erkennt die Steuer- und Regeleinheit den Wunsch des Fahrers, eine Notbremsung durchzuführen und generiert einen „überhöhten“ Drucksollwert, mit dem ein elektronischer Druckregler der Druckbereitstellungseinrichtung angesteuert wird. Da sich zu Beginn einer Notbremsung zunächst der Pedalweg ändert, bevor eine messbare Pedalkraft detektierbar ist, wird bei schneller Pedalbetätigung ein wesentlicher Anteil des Drucksollwerts in Abhängigkeit von der Pedalgeschwindigkeit bestimmt, d.h. die Steuer- und Regeleinheit benötigt die zeitliche Ableitung des Pedalwegs für ihre vorgesehene Funktion.
In der DE 198 29 126 A1 wird ein elektromechanisches Bremssystem beschrieben mit einem Pedalsimulator, einer Sensorik mit mindestens drei Sensoren zur Bremswunscherfassung und einem Zentralmodul zur Ausgabe eines Bremssollwertes. Dabei kann die Sensorik digitale Ausgangssignale erzeugen. Die Ausgangssignale der Sensorik werden zu dem Zentralmodul geführt, in welchem die Signale zur Ermittlung des Bremssollwertes ausgewertet werden.
Das aus dem Stand der Technik bekannte Vorgehen, nur den momentanen Signalwert (die Messgröße) zu übertragen und eine zusätzlich benötigte Zeitableitung erst in einer die Signalwerte empfangenden Einheit zu ermitteln, besitzt den Nachteil, dass zur Ermittlung genauer Zeitableitungs-Werte eine aufwändige Synchronisation von Sender und Empfänger der Signale erforderlich ist bzw. dass bei asynchroner Datenübertragung zwischen Sender und Empfänger die Ermittlung der Zeitableitung nur ungenau möglich ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Übertragung einer Messgröße einer Messeinrichtung an eine Steuer- und Regeleinheit (Empfänger des Signals) bereitzustellen, welche/welches auf möglichst einfache und kostengünstige Weise gewährleistet, dass eine genaue Zeitableitung der Messgröße in der Steuer- und Regeleinheit vorliegt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 7 gelöst.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass in einer Auswerteeinheit, der das Messsignal der Messeinrichtung zugeführt wird, neben einem der Messgröße entsprechenden ersten Übertragungssignal ein einer zeitlichen Ableitung der Messgröße entsprechendes zweites Übertragungssignal erzeugt wird und dass das erste und das zweite Übertragungssignal über eine digitale Signalübertragungsstrecke von der Auswerteeinheit an die elektronische Steuer- und Regeleinheit übertragen werden.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass auf einfache und kostengünstige Weise eine genaue Zeitableitung der Messgröße in der Steuer- und Regeleinheit bereitgestellt wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, dass eine einfache, kostengünstige asynchrone digitale Schnittstelle zur Datenübertragung von der Auswerteeinheit zu der Steuer- und Regeleinheit verwendet werden kann, selbst wenn neben dem Signal der Messgröße auch ein genaues Signal für die Zeitableitung der Messgröße in der Steuer- und Regeleinheit für eine Weiterverarbeitung benötigt wird.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass bei der Erfindung die Zeitableitung mit hoher Genauigkeit bestimmt werden kann, indem die Zeitableitung direkt anhand des Messsignals der Messeinrichtung bestimmt werden kann, da dieses in der Auswerteeinheit vorliegt. Bei verrauschten Rohsignalen (Messsignalen) der Messeinrichtung ist vor der Übertragung des Messgrößen-Signals an die Steuer- und Regeleinheit eine Glättung sinnvoll. Wird die Bildung der Zeitableitung nach der Signalübertragung, also in der Steuer- und Regeleinheit, durchgeführt, steht in der Steuer- und Regeleinheit nur das geglättete Messgrößen-Signal für eine zeitliche Ableitung zur Verfügung, wodurch die Zeitableitung zusätzlich verfälscht wird. Dieser Nachteil kann durch die Erfindung vermieden werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfassen die Auswerteeinheit und die Steuer- und Regeleinheit jeweils einen Taktgeber, wobei die Auswerteeinheit und die Steuer- und Regeleinheit (unabhängig voneinander) mit unterschiedlichen Frequenzen und ohne Synchronisation betrieben werden. Besonders bevorzugt wird die Auswerteeinheit mit einer höheren Taktfrequenz betrieben als die Steuer- und Regeleinheit, wodurch eine ausreichende Genauigkeit und Verfügbarkeit des in der Auswerteeinheit gebildeten ersten und zweiten Übertragungssignals sichergestellt wird.
Um eine hohe Genauigkeit der Zeitableitung zu erreichen, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Zeitableitung in der Auswerteeinheit durch numerische zeitliche Ableitung der Messsignale (der „rohen“ Messsignale) der Messeinrichtung bestimmt. Hierdurch wird eine Verfälschung bei der Bildung der Zeitableitung vermieden, welche auftreten würde, wenn die Zeitableitung aus einem bereits geglätteten Signal bestimmt würde.
Zur Bildung des zweiten Übertragungssignals umfasst die Auswerteeinheit bevorzugt ein digitales Differentiationsfilter. Dieses arbeitet besonders bevorzugt im Takt des Taktgebers der Auswerteeinheit.
Zur Glättung von Rauschen und damit zur Verbesserung der Informationsqualität des zweiten Übertragungssignals wird in der Auswerteeinheit bevorzugt eine numerische Glättung der Ableitung und/oder der gefilterten Ableitung durchgeführt.
Vorteilhafterweise wird die Zeitableitung der Messgröße (zweites Übertragungssignal) direkt aus den Sensor-Rohdaten (dem Messsignal) mittels geeigneter numerischer Algorithmen ermittelt.
Ebenso ist es bevorzugt, dass die Auswerteeinheit zur Erzeugung des ersten Übertragungssignals ein digitales Filter zur Vorverarbeitung des Messsignals der Messeinrichtung umfasst, um einen Rauschanteil der Sensorsignale zu vermindern. Besonders bevorzugt umfasst die Auswerteeinheit zur Erzeugung des ersten Übertragungssignals weiter ein Mittel zur numerischen Glättung des vorverarbeiteten Messsignals.
Bevorzugt sind die Auswerteeinheit und die Steuer- und Regeleinheit über eine asynchrone digitale Schnittstelle miteinander verbunden. Hierdurch ist die Vorrichtung kostengünstig herstellbar.
Bevorzugt ist die Messeinrichtung als ein Drucksensor ausgebildet. Besonders bevorzugt erfasst der Drucksensor einen Druck einer Bremspedalgefühl-Simulationseinrichtung oder eines Hauptbremszylinders einer Bremsanlage.
Alternativ ist die Messeinrichtung als ein Weg- oder Winkelsensor ausgebildet und erfasst eine einen Betätigungsweg einer Bremspedaltrittplatte einer Bremsanlage repräsentierende Größe. Besonders bevorzugt wird von der Messeinrichtung der Betätigungsweg eines mit dem Bremspedal mechanisch gekoppelten Kolbens oder ein Schwenkwinkel des Bremspedals erfasst.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Auswerteeinheit mit einer anderen, vorteilhafterweise höheren, Taktfrequenz betrieben als die Steuer- und Regeleinheit.
Bevorzugt werden das erste Übertragungssignal und das zweite Übertragungssignal in der elektronische Steuer- und Regeleinheit zur Erzeugung eines Ansteuersignals ausgewertet. Aufgrund der hohen Genauigkeit des zweiten, die zeitliche Ableitung der Messgröße darstellenden Übertragungssignals wird so ein gleichbleibend reproduzierbares Verhalten eines Regelsystems mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren zur digitalen Übertragung eines Signals gewährleistet.
Die Erfindung betrifft auch eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, in welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt wird oder welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst. Dabei wird die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren in der Bremsanlage zur digitalen Übertragung eines Signals einer Fahrerbremswunschgröße von einer Auswerteeinheit, welcher das Messsignal der Messeinrichtung der Fahrerbremswunschgröße zugeführt wird, über eine digitale Signalübertragungsstrecke an die elektronische Steuer- und Regeleinheit genutzt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
Es zeigen schematisch:
1 eine beispielsgemäße Vorrichtung zur digitalen Übertragung eines Signals,
2 eine beispielsgemäße Bremsanlage mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt schematisch eine beispielsgemäße Vorrichtung zur digitalen Übertragung eines Signals. Die Vorrichtung umfasst eine Sensorsignal-Auswerteeinheit 50, eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 56 und eine digitale Signalübertragungsstrecke 55 zwischen der Auswerteeinheit 50 und der elektronischen Steuer- und Regeleinheit 56. Die Auswerteeinheit 50 ist beispielsgemäß mit vier Messeinrichtungen 51, 52, 53, 54 verbunden, der Auswerteeinheit 50 kann jedoch auch nur eine einzige Messeinrichtung, z.B. Messeinrichtung 51, zugeordnet sein. Im Folgenden wird exemplarisch eine Messeinrichtung 51 (z.B. ein Wegsensor zur Erfassung eines Bremspedalwegs) betrachtet, entsprechendes gilt für jede der anderen Messeinrichtungen 52, 53, 54. In der Steuer- und Regeleinheit 56 wird beispielsgemäß sowohl die Messgröße der Messeinrichtung (z.B. der Bremspedalweg) als auch deren Zeitableitung (z.B. die Bremspedalgeschwindigkeit) zur weiteren Auswertung benötigt.
Das Messsignal bzw. die Messsignale, d.h. die „rohen“ Sensordaten, der Messeinrichtung 51, welche in analoger, digitaler, elektronischer oder physikalischer Form vorliegen können, werden der Auswerteeinheit 50 zugeführt. Auswerteeinheit 50 umfasst Mittel zur Erzeugung eines der Messgröße X entsprechenden ersten Übertragungssignals aus dem Messsignal. Beispielsgemäß wird das erste Übertragungssignal durch digitale Filterung mit dem digitalen Filter 61 aus dem Messsignal gewonnen. Optional kann zur Verringerung eines Messsignal-Rauschanteils das Signal anschließend numerisch geglättet werden, was durch den Block 62 dargestellt wird. Weiterhin wird in der Auswerteeinheit 50 ein der ersten zeitlichen Ableitung X . der Messgröße X entsprechendes zweites Übertragungssignal erzeugt. Hierzu wird in Block 63 aus den „rohen“ Messsignalen die numerische Zeitableitung gebildet. Vorteilhafterweise wird in Block 64 eine digitale Filterung der numerischen Zeitableitung durchgeführt. Optional kann die Zeitableitung in Block 65 numerisch geglättet werden.
Auswerteeinheit 50 umfasst weiterhin ein Mittel 66, um das erste und das zweite Übertragungssignal über die digitale Signalübertragungsstrecke 55 an die elektronische Steuerund Regeleinheit 56 zu übertragen, was in 1 durch die Symbole für die Messgröße X und deren zeitliche Ableitung X . an der Signalübertragungsstrecke 55 angedeutet ist. D.h. zusätzlich zur Übertragung des momentanen Signalwerts (X) wird ein weiterer Signalwert übertragen, der die Zeitableitung des Signals (X .) repräsentiert. Die entsprechende Zeitableitung (X .) wird bereits in der sendenden Auswerteeinheit 50 aufbereitet und zusammen mit dem eigentlichen Signal (X) über die Signalübertragungsstrecke 55 geschickt.
Auswerteeinheit 50 und Steuer- und Regeleinheit 56 umfassen jeweils einen Taktgeber 59, 60, wobei es für die Erfindung vorteilhaft ist, wenn die Sensorsignal-Auswerteeinheit 50 mit einer höheren Taktrate läuft als die nachgeschaltete Steuer- und Regeleinheit 56, um eine ausreichende Genauigkeit der in der Auswerteeinheit 50 gebildeten Übertragungssignale für die Messgröße X und deren zeitliche Ableitung X . sicher zu stellen. Eine störungsanfällige Synchronisation der beiden Taktgeber 59, 60 wird nicht benötigt.
In der Steuer- und Regeleinheit 56 wird anhand des ersten Übertragungssignals für die Messgröße X und des zweiten Übertragungssignals für die zeitliche Ableitung X . ein Ansteuersignal 58 zur Ansteuerung eines zu steuernden bzw. regelnden Aktuators, z.B. eines Elektromotors, oder Ventils erzeugt. Die Erzeugung des Ansteuersignals kann in Abhängigkeit von weiteren Signalen 67 durchgeführt werden, welche hierzu der Steuer- und Regeleinheit 56 zugeführt werden. Im Falle einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge (wie weiter unten genauer beschrieben) kann es sich bei den weiteren Signalen 67 z.B. um Raddrehzahlsignale handeln. Außerdem kann die Steuer- und Regeleinheit 56 mit einer oder mehreren anderen Steuer- und Regeleinheiten zum Zweck der Kommunikation und des Informationsaustausches in Verbindung stehen. Im Falle einer elektromechanischen Bremsanlage kann die Steuer- und Regeleinheit 56 z.B. mit den Steuer- und Regeleinheiten von radbremsseitig angeordneten Bremsmodulen verbunden sein. Bevorzugt handelt es sich bei der Verbindung ebenfalls um eine digitale Datenübertragung, z.B. um einen Fahrzeugbus oder CAN-Bus. Dies ist in 1 durch den doppelseitigen Pfeil 68 angedeutet.
Bevorzugt wird die Auswerteeinheit 50 redundant mit elektrischer Energie versorgt. Wie der 1 zu entnehmen ist, ist die Auswerteeinheit 50 hierzu beispielsgemäß über jeweils eine Stromversorgungsverbindung 69 mit zwei elektrischen Energiequellen 70 verbunden. Beispielsgemäß ist die Steuer- und Regeleinheit 56 über eine Stromversorgungsverbindung 57 mit der Auswerteeinheit 50 verbunden und wird so mit elektrischer Energie versorgt.
Bevorzugt wird eine einfache und kostengünstige, asynchrone digitale Schnittstelle zur Signalübertragung von der Auswerteeinheit 50 zu der Steuer- und Regeleinheit 56 verwendet. Eine solche digitale asynchrone Schnittstelle ist ausreichend, da die Bildung der Zeitableitung, die vorteilhafterweise in einem mit einem hochgenauen Zeitgeber synchronisierten Prozess stattfindet, erfindungsgemäß bereits in der sendenden Auswerteeinheit, und nicht erst in der empfangenden Steuer- und Regeleinheit, erfolgt. Eine aufwändige Synchronisation von Auswerteeinheit und Steuer- und Regeleinheit, welche notwendig wäre, um einen zuverlässigen Zeitableitungswert in der Steuer- und Regeleinheit bilden zu können, ist somit nicht erforderlich.
Die vorgeschlagene Vorrichtung und das vorgeschlagene Verfahren zur digitalen Übertragung eines (Mess)Signals ist auch einfacher, schneller und liefert exaktere Ergebnisse als ein anderes denkbares Verfahren, das darin besteht, in der Auswerteeinheit so genannte Zeitstempel zu generieren, die zusammen mit dem Messgrößen-Signal zur Steuer- und Regeleinheit übertragen werden, wo ein numerischer Algorithmus zur Bildung der Zeitableitung diese Informationen auswertet. Ein solcher Algorithmus mit zeitlich nicht äquidistanter Signalabtastung ist numerisch wesentlich aufwändiger und liefert dennoch ein weniger exaktes Ergebnis.
Durch die Bildung der Zeitableitung eines Messsignals in einer Auswerteeinheit und die Übertragung der Zeitableitung zusammen mit dem Signal über eine digitale asynchrone Schnittstelle werden Signalfehler vermieden, die bei einer nachträglichen Bildung der Zeitableitung in der empfangenden Steuer- und Regeleinheit prinzipbedingt vorhanden sind.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Messsignalübertragung in einem „Brake-by-wire“-Bremssystem angewendet, bei dem der Weg einer Bremspedalbetätigung von einer Wegsensoranordnung erfasst und in einer Auswerteeinheit zu einem Wegsignal verarbeitet wird, das über eine digitale unidirektionale asynchrone Schnittstelle zu einer Steuer- und Regeleinheit weitergeleitet wird, die auf den Bremspedalweg, aber auch auf die Bremspedalgeschwindigkeit mit der Steuerung eines entsprechenden Bremssystemdrucks reagiert.
In 2 ist eine beispielsgemäße Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung stark schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst ein Bremspedal 45 und eine elektronisch ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 28, mittels welcher ein Druck zur Betätigung der hydraulisch betätigbaren Radbremsen 11, 12, 13, 14 erzeugt werden kann. Die Betätigung des Bremspedals 45 bzw. der Fahrerbremswunsch wird, wie weiter unten genauer ausgeführt werden wird, erfasst und die elektronisch ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 28 entsprechend elektronisch angesteuert. Beispielsgemäß wird die elektronisch ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 28 durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit zwei hydraulischen Druckräumen 5 und 6 und einem Tauchkolben 3 sowie einem Schwimmkolben 4 gebildet. Mittels eines elektromechanischen Aktuators, z.B. eines Elektromotors 1, und eines geeigneten Getriebes 2 ist der Tauchkolben 3 betätigbar. Das Getriebe 2 kann eine rein mechanische Wirkverbindung sein, z.B. ein Rotations-Translations-Getriebe, oder auch zumindest teilweise durch eine hydraulische Wirkverbindung dargestellt werden.
Die Radbremsen 11, 12, 13, 14 können mit dem Druckraum oder den Druckräumen 5, 6 der Zylinder-Kolben-Anordnung hydraulisch verbunden sein, wobei der Tauchkolben 3 durch den elektromechanischen Aktuator betätigt wird, wie in 2 dargestellt. Bremspedal 45 wirkt vorteilhafterweise mit einer Bremspedalgefühl-Simulationseinrichtung 44 zusammen, welcher dem Fahrer ein angenehmes Pedalgefühl vermittelt. Bremspedal 45 kann auf einen zusätzlichen Hauptbremszylinder wirken (nicht dargestellt in 2), der mit der Bremspedalgefühl-Simulationseinrichtung 44 verbunden ist und der in einer Rückfallbetriebsart der Bremsanlage, wenn z.B. der elektromechanische Aktuator 1 nicht funktionsfähig ist, eine Betätigung der Radbremsen 11, 12, 13, 14 ermöglicht.
Alternativ kann die Zylinder-Kolben-Anordnung den Hauptbremszylinder der Bremsanlage darstellen, welcher in einer Rückfallbetriebsart durch das Bremspedal und in der „Brake-by-wire“-Betriebsart mittels einer elektronisch ansteuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung mit Elektromotor hydraulisch über einen Betätigungsdruckraum betätigt wird. Derartige Bremsanlage sind z.B. in den Anmeldungen DE 10 2009 054 985 A1 oder DE 10 2010 040 097 A1 beschrieben.
Den verschiedenen beschriebenen Fremdkraftbremsanlagen ist gemein, dass der Fahrer mittels der Betätigung des Bremspedals eine Druckanforderung (Fahrerwunsch bzw. Fahreranforderung) stellt, welche dann mit Hilfe einer elektronisch ansteuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung in einen Druck zur Beaufschlagung der Radbremsen umgesetzt wird.
Bei der Betätigung des Bremspedals 45 zur Anforderung des Bremsdruckes ist der Fahrer in der „Brake-by-wire“-Betriebsart nicht direkt mit den Radbremsen 11, 12, 13, 14 verbunden, sondern betätigt eine Bremspedalgefühl-Simulationseinrichtung 44, die eine geeignete Pedalcharakteristik aufweist, sodass dem Fahrer eine genaue Dosierung des angeforderten Bremswunsches ermöglicht wird.
Indem bei einer Bremsung der Kolben 3 der Druckbereitstellungseinrichtung 28 mittels des Elektromotors 1 um einen Weg s aus seiner Ruheposition 27 (nach links in 2) verschoben wird, wird ein durch den Weg s bestimmtes Volumen von Bremsflüssigkeit aus dem Druckraum 5 über die Zuleitung 9 und die zunächst geöffneten Einlassventile 15, 17 in die Radbremskreise (z.B. zweier Vorderräder) verschoben. Das gleiche geschieht mit Hilfe des Schwimmkolbens 4, der über den Druck in Druckraum 5 ebenfalls nach links verschoben wird und damit Bremsflüssigkeit aus dem Druckraum 6 über die Leitung 10 und die bei Bremsungen ohne Stabilitätsregeleingriff permanent geöffneten Einlassventile 19, 21 in die Radbremskreise (z.B. zweier Hinterräder) verschiebt. Damit wird in den Radbremsen 11, 12, 13 und 14 ein einheitlicher Bremsdruck (entsprechend dem aus der Bremspedalbetätigung bestimmten Drucksollwert) erzeugt.
Weiterhin umfasst die beispielsgemäße Bremsanlage eine Messeinrichtung 40 in Form eines Weg-, Winkel- oder Positionssensors zur Erfassung einer Bremspedalbetätigung und eine Messeinrichtung, beispielsgemäß in Form eines Drucksensors 41, zur Erfassung einer Kraft der Bremspedalbetätigung. Drucksensor 41 erfasst beispielsgemäß einen Druck in der Bremspedalgefühl-Simulationseinrichtung 44 der Bremsanlage. Die durch Messeinrichtung 41 erfasste Messgröße wird mit P_Drv bezeichnet. Sensor 40 kann eine Bremspedalposition, einen Bremspedalweg oder einen Bremspedaldrehwinkel oder auch einen Weg eines Kolbens, z.B. eines Hauptbremszylinderkolbens eines mit dem Bremspedal 45 verbundenen Hauptbremszylinders, erfassen. Die durch Messeinrichtung 40 erfasste Messgröße wird mit X_Ped bezeichnet. Somit stehen zwei physikalisch voneinander unabhängige Informationen für die, den Fahrerbremswunsch repräsentierende Fahrerbremspedalbetätigung zur Verfügung.
Aus Gründen der Sicherheit und der schnellen Fehlererkennung wird/werden die Größe X_Ped und/oder die Größe P_Drv vorteilhafterwiese redundant ermittelt. Dazu kann der entsprechende Sensor 40, 41 eigensicher ausgeführt sein oder es können entsprechend jeweils zwei redundante Sensorelemente sowie redundante Signalaufbereitungen und Signalübermittlungseinrichtungen vorhanden sein.
Die beispielsgemäße Bremsanlage umfasst weiter eine Sensorsignal-Auswerteeinheit 46, welcher über entsprechende Signalleitungen 48 die Messsignale der Messeinrichtungen 40, 41 zugeführt werden, und eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 42, in welcher ein Drucksollwert für die Druckbereitstellungseinrichtung 28 bestimmt wird und welche der Ansteuerung 43 der Druckbereitstellungseinrichtung 28 dient. Auswerteeinheit 46 ist über eine digitale Signalübertragungsschnittstelle 47 mit der elektronischen Steuerund Regeleinheit 42 verbunden, wobei die Signalübertragungsschnittstelle beispielsgemäß der Einfachheit halber unidirektional und asynchron ausgeführt ist. In der Auswerteeinheit 46 werden für jede der Messeinrichtungen 40, 41 ein der Messgröße X_Ped bzw. P_Drv der Messeinrichtung entsprechendes erstes Übertragungssignal sowie ein der zeitlichen Ableitung der Messgröße X ._Ped bzw. P ._Drv entsprechendes zweites Übertragungssignal erzeugt und beide Übertragungssignale gemeinsam über die digitale Signalübertragungsschnittstelle 47 an die elektronische Steuer- und Regeleinheit 42 übertragen. Es werden also jeweils der Wert der Messgröße (d.h. die aktuelle Größe X_Ped bzw. P_Drv) und der zugehörige Wert der zeitlichen Ableitung der Messgröße (d.h. die aktuelle Geschwindigkeit X ._Ped bzw. P ._Drv der Größe) übertragen.
In der Steuer- und Regeleinheit 42 werden dann die Größen X_Ped, P_Drv und deren Geschwindigkeiten X ._Ped (Bremspedalgeschwindigkeit), P ._Drv (Druckänderungsgeschwindigkeit) weiter ausgewertet. Z.B. wird anhand der vier übertragenen Signale ein Drucksollwert für die Druckbereitstellungseinrichtung 28 bestimmt bzw. ein entsprechendes Ansteuersignal zur Ansteuerung der Druckbereitstellungseinrichtung 28 erzeugt.
Weiterhin umfasst die beispielsgemäße Bremsanlage der 2 zur Bremsdruckmodulation je Radbremse 11, 12, 13, 14 ein Einlassventil 15, 17, 19, 21 und ein Auslassventil 16, 18, 20, 22, wobei die Auslassventile 16, 18, 20, 22 die Radbremse 11, 12, 13, 14 bei Bedarf, z.B. für einen Bremsdruckabbau, mit einem Druckmittelvorratsbehälter 24 verbinden können. Die Druckräume 5, 6 der Druckbereitstellungseinrichtung 28 sind zum Nachsaugen von Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter 24 in die Druckräume 5, 6 über Verbindungsleitungen mit jeweils einem Rückschlagventil 25, 26 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 24 verbunden. Eine besonders einfache, alternative Realisierung der Rückschlagventilfunktion ist die Verwendung von nachsaugfähigen Dichtmanschetten als Primärdichtungen für die Kolben 3 und 4.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011076952 A1 [0003]
DE 19829126 A1 [0004]
DE 102009054985 A1 [0040]
DE 102010040097 A1 [0040]

Claims

Vorrichtung zur digitalen Übertragung eines Signals, mit einer Auswerteeinheit (50, 46), einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (56, 42) und einer digitalen Signalübertragungsstrecke (55, 47) zwischen der Auswerteeinheit und der elektronischen Steuer- und Regeleinheit, wobei der Auswerteeinheit (50, 46) zumindest ein Messsignal einer Messeinrichtung (51, 52, 53, 54, 40, 41) zur Erfassung einer Messgröße (X, X_Ped, P_Drv) zugeführt wird und wobei die Auswerteeinheit (50, 46) ein Mittel (61, 62) zur Erzeugung eines der Messgröße (X, X_Ped, P_Drv) entsprechenden ersten Übertragungssignals umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (50, 46) ein Mittel (63, 64, 65) zur Bildung eines zweiten Übertragungssignals, welches einer, insbesondere ersten, zeitlichen Ableitung (X ., X ._Ped , P ._Drv ) der Messgröße entspricht, sowie ein Mittel (66) zur Übertragung des ersten und des zweiten Übertragungssignals über die digitale Signalübertragungsstrecke (55, 47) an die elektronische Steuer- und Regeleinheit (56, 42) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (50) und die Steuer- und Regeleinheit (56) jeweils einen Taktgeber (59, 60) umfassen, wobei die Auswerteeinheit (50) und die Steuer- und Regeleinheit (56) mit unterschiedlichen Taktfrequenzen und ohne Synchronisation betrieben werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Auswerteeinheit (50) zur Erzeugung des zweiten Übertragungssignals ein Mittel (63) zur Bildung der numerischen zeitlichen Ableitung des Messsignals umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (50) zur Bildung der numerischen zeitlichen Ableitung des Messsignals ein Differentiationsfilter (64) umfasst, welches insbesondere im Takt des Taktgebers (59) der Auswerteeinheit (50) arbeitet.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (50) zur Erzeugung des zweiten Übertragungssignals ein Mittel (65) zur numerischen Glättung der Ableitung und/oder der gefilterten Ableitung umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (50) zur Erzeugung des ersten Übertragungssignals ein digitales Filter (61) umfasst, mittels welchem das Messsignal vorverarbeitet wird, wobei insbesondere die Auswerteeinheit (50) zur Erzeugung des ersten Übertragungssignals ein Mittel zur numerischen Glättung (62) des vorverarbeiteten Messsignals umfasst.
Verfahren zur digitalen Übertragung eines Signals von einer Auswerteeinheit (50, 46) über eine digitale Signalübertragungsstrecke (55, 47) an eine elektronische Steuer- und Regeleinheit (56, 42), wobei der Auswerteeinheit (50, 46) ein Messsignal einer Messeinrichtung (51, 52, 53, 54, 40, 41) zur Erfassung einer Messgröße (X, X_Ped, P_Drv) zugeführt wird und wobei in der Auswerteeinheit (50, 46) ein der Messgröße (X, X_Ped, P_Drv) entsprechendes erstes Übertragungssignal erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (50, 46) ein zweites Übertragungssignal erzeugt wird, welches einer, insbesondere ersten, zeitlichen Ableitung (X ., X ._Ped , P ._Drv ) der Messgröße entspricht, und dass das erste und das zweite Übertragungssignal über die digitale Signalübertragungsstrecke (55, 47) an die elektronische Steuer- und Regeleinheit (56, 42) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (50, 46) mit einer anderen, insbesondere höheren, Taktfrequenz betrieben wird als die Steuer- und Regeleinheit (56, 42).
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übertragungssignal und das zweite Übertragungssignal in der elektronischen Steuer- und Regeleinheit (56, 42) zur Erzeugung eines Ansteuersignals (58, 43) ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (50, 46) zur Erzeugung des zweiten Übertragungssignals eine numerische Ableitung des Messsignals gebildet wird (63).
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des zweiten Übertragungssignals das Messsignal in der Auswerteeinheit (50, 46) einem digitalen Differentiationsfilter (64) zugeführt wird, welches insbesondere in einem Takt eines Taktgebers der Auswerteeinheit (50) arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des zweiten Übertragungssignals in der Auswerteeinheit (50, 46) eine Glättung durchgeführt wird, indem ein glättender Differentationsalgorithmus verwendet oder das vom Differentiationsfilter erzeugte Ableitungssignal in einer weiteren Bearbeitungsstufe (65) numerisch geglättet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des ersten Übertragungssignals das Messsignal in der Auswerteeinheit (50) mit Hilfe eines digitalen Filters (61) vorverarbeitet wird, wobei insbesondere zur Erzeugung des ersten Übertragungssignals das Ausgangssignal des digitalen Filters (61) in der Auswerteeinheit (50) numerisch geglättet wird (62).
Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Bremspedal (45), insbesondere zur digitalen Übertragung eines Signals einer Messeinrichtung (51, 40, 41), welche eine eine Bremspedalbetätigung charakterisierende Fahrerbremswunschgröße (X, X_Ped, P_Drv) erfasst.
Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Bremspedal (45), zumindest einer Messeinrichtung (40, 41), welche eine eine Bremspedalbetätigung charakterisierende Fahrerbremswunschgröße (X_Ped, P_Drv) erfasst, und einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (42), welche in Abhängigkeit von der Fahrerbremswunschgröße ein Ansteuersignal (43) zur Betätigung zumindest einer hydraulisch oder elektromechanisch betätigbaren Radbremse (11, 12, 13, 14) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 zur digitalen Übertragung eines Signals der Fahrerbremswunschgröße von einer Auswerteeinheit (46), welcher wenigstens ein Messsignal der Messeinrichtung (40, 41) zugeführt wird, über eine digitale Signalübertragungsstrecke (47) an die elektronische Steuer- und Regeleinheit (42) umfasst oder dass in der Bremsanlage ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13 zur digitalen Übertragung eines Signals der Fahrerbremswunschgröße von einer Auswerteeinheit (46), welcher wenigstens ein Messsignal der Messeinrichtung (40, 41) zugeführt wird, über eine digitale Signalübertragungsstrecke (47) an die elektronische Steuer- und Regeleinheit (42) durchgeführt wird.