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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Feststellbremse sowie ein Steuereinheit zum Betreiben der Feststellbremse.
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Die
DE 10 2014 204 287 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugbremseinrichtung, die wenigstens eine elektronische Feststellbremse mit zumindest einem Aktuator aufweist, wobei bei Anliegen eines ersten Schaltsignals an einem Schaltsignaleingang der Aktuator zum Aktivieren der Feststellbremse angesteuert wird. Es wird vorgeschlagen, dass der Schaltsignaleingang in einer Normalbetriebsart zum Anliegen beliebiger Schaltsignale freigegeben und in einer Sicherheitsbetriebsart auf ein von dem ersten Schaltsignal verschiedenes zweites Schaltsignal festgesetzt wird, sodass das Ansteuern des Aktuators zum Aktivieren der Feststellbremse verhindert wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Dass der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 sowie durch eine Steuereinheit nach einem neben geordneten Anspruch gelöst.
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Es wird vorgeschlagen, dass ein Fehler in Bezug zu einer ersten Steuereinheit, welche in einem Normalbetrieb die elektrische Feststellbremse betreibt, ermittelt wird, dass eine zweite Steuereinheit des Steuergeräts in Abhängigkeit von dem ermittelten Fehler in einem Notbetrieb betrieben wird, dass die zweite Steuereinheit in dem Notbetrieb einen Zustand für ein Bedienelement der Feststellbremse ermittelt, und dass die zweite Steuereinheit die Feststellbremse in dem Notbetrieb in Abhängigkeit von dem Zustand des Bedienelements betreibt.
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Damit wird eine kostengünstige Lösung geschaffen, um die Verfügbarkeit der automatischen Parkbremse für Fehler im Bereich der ersten Steuereinheit zu erhöhen. Tritt ein auf die erste Steuereinheit bezogener Fehler auf, so kann die zweite Steuereinheit in dem Notbetrieb die Haltefähigkeit des Fahrzeugs gewährleisten.
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Insbesondere Fahrzeuge ohne Getriebesperre profitieren von dieser Ausgestaltung, da die Feststellbremse hierbei die Funktion der Getriebesperre, d. h. das Verhindern des Wegrollen des Fahrzeugs, übernimmt. Selbstverständlich können aber auch Fahrzeuge mit Getriebesperre mit dem vorgeschlagenen Verfahren betrieben werden. Insbesondere Störungen der Auswertelogik im Bereich der ersten Steuereinheit und Störungen der Kommunikationswege von/zu der ersten Steuereinheit führen nicht zum Ausfall der Feststellbremse.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der ermittelte Zustand des Bedienelements ein Schließen der Feststellbremse darstellt, dass die zweite Steuereinheit einen Aktor der Feststellbremse in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand des Bedienelements zu einem Schließen der Feststellbremse betreibt, und dass die zweite Steuereinheit den Aktor der Feststellbremse abschaltet, wenn ein Aktorstrom einen vorbestimmten Schwellwert erreicht oder überschritten wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Steuereinheit den Aktor der Feststellbremse abschaltet, wenn der Aktorstrom für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer, insbesondere mindestens 30ms, den vorbestimmten Schwellwert erreicht oder überschritten wird.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der ermittelte Zustand des Bedienelements ein Öffnen der Feststellbremse darstellt, dass die zweite Steuereinheit einen Aktor der Feststellbremse in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand des Bedienelements zu einem Öffnen der Feststellbremse betreibt, und dass die zweite Steuereinheit den Aktor nach dem Erreichen eines vorbestimmten Zeit-Schwellwerts abschaltet.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Steuereinheit in dem Normalbetrieb einen Zustand des Bedienelements ermittelt, und dass die erste Steuereinheit in dem Normalbetrieb in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand des Betriebselements die Feststellbremse betreibt.
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Weitere vorteilhafte Vorteile und Merkmale der Erfindung finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
- 1, 3, 4 und 8 in schematischer Form eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs;
- 2 in schematischer Form eine Eingangseinheit eines Steuergeräts;
- 5 und 7 ein schematisches Blockdiagramm mit einem Bedienelement, einer Eingangseinheit und einer ersten Steuereinheit;
- 6 eine schematische Abfolge von Stromänderungen; und
- 9 ein schematisches Ablaufdiagramm.
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1 zeigt in schematischer Form eine Feststellbremse 2 eines Kraftfahrzeugs. Die Feststellbremse 2 dient zur dauerhaften Blockierung der Räder 4a, 4b einer Fahrzeugachse 6 eines Kraftfahrzeugs und umfasst hierzu einen jeweiligen Aktor 8a, 8b. Den Aktoren 8a und 8b werden Steuersignale 10a und 10b von einem Steuergerät 12 zugeführt. Das Steuergerät 12 ermittelt die Steuersignale 10a und 10b in Abhängigkeit von einem Zustand 14 eines Bedienelements 16. Das Bedienelement 16 ist für den Fahrzeuglenker zugänglich angeordnet. Der Zustand 14 des Bedienelements 16 bestimmt die Ansteuerung der Aktoren 8a und 8b. Ein Öffnen der Feststellbremse 2 umfasst eine Freigabe der Räder 4a und 4b zu einer Rotation. Ein Schließen der Feststellbremse 2 umfasst eine Blockierung der Räder 4a und 4b.
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2 zeigt in schematischer Form eine Eingangseinheit 18 des Steuergeräts 12 und dient zur Erläuterung eines Verfahrens zum Betreiben der Feststellbremse 2. Die Eingangseinheit 18 umfasst eine Schnittstelle 20 für das Bedienelement 16. Einem Anschluss 22a der Schnittstelle 20 wird während einer ersten Zeitdauer T1 eine Stromänderung 24a zugeführt. Während der Zuführung der Stromänderung 24a wird an einem weiteren Anschluss 22b eine Strommessung 26a durchgeführt. Während einer zweiten Zeitdauer T2 wird dem Anschluss 22b der Schnittstelle 20 eine Stromänderung 24b zugeführt. Während der Zuführung der Stromänderung 24b wird an dem Anschluss 22a eine Strommessung 26b durchgeführt. Damit werden Anschlüssen 22a, 22b der Schnittstelle 20 eine zeitliche Abfolge von Stromänderungen 24a, 24b zugeführt und während der Zuführung der jeweiligen Stromänderung 24a, 24b wird zumindest eine Strommessung 26a, 26b an zumindest einem Anschluss 22b, 22a durchgeführt. In Abhängigkeit von den Strommessungen 26a und 26b wird die elektrische Feststellbremse 2 betrieben, d. h. geöffnet oder geschlossen. Hierzu wird in Abhängigkeit von den Strommessungen 26a und 26b ein Fahrerwunsch, den der Fahrer über das Bedienelement vorgibt, ermittelt. Anschließend wird die elektrische Feststellbremse 2 in Abhängigkeit von dem Fahrerwunsch betrieben.
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Die Stromänderungen 24a und 24b umfassen ausgehend von einem ersten Stromniveau eine Änderung des zugeführten Stromes auf ein zweites Stromniveau. Alternativ hierzu umfasst eine Stromänderung einen Strom-Einzelimpuls, wobei der Strom hierbei ausgehend von einem Stromniveau ansteigt und danach im Sinne eines Stromeinzelimpulses auf dieses Stromniveau wieder zurückkehrt. Selbstverständlich ist das vorgeschlagene Verfahren nicht auf eine Anzahl von zwei Anschlüssen 22a und 22b beschränkt, sondern umfasst üblicherweise zumindest eine Anzahl von vier oder sechs Anschlüssen 22.
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Während einer weiteren Zeitdauer T3 werden der Schnittstelle 20 keine Stromänderungen zugeführt. Nach einer Zykluszeit Tz wird die zeitliche Abfolge von Stromänderungen 24a und 24b und die zugehörigen Strommessungen 26a und 26b wiederholt. Die Zykluszeit TZ bewegt sich im Bereich von 50 ms bis 130 ms, insbesondere 90 ms. Selbstverständlich kann alternativ zu der zyklischen Ausführung der Stromänderungen 24a, 24b eine getriggerte Ausführung durchgeführt werden, wobei hierbei das Bedienelement 16 auf eine Zustandsänderung hin überwacht wird.
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3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der Feststellbremse 2 in einem Normalbetrieb. Das Steuergerät 12 umfasst eine erste Steuereinheit 28, welche beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet ist, und eine zweite Steuereinheit 38. Die zweite Steuereinheit 38 ist bevorzugt als anwendungsspezifische integrierte Schaltung, kurz ASIC (application-specific integrated circuit) ausgeführt, kann aber selbstverständlich auch als Mikrocontroller ausgebildet sein. Die zweite Steuereinheit 38 umfasst die Eingangseinheit 18 und eine Ausgangseinheit 48. In dem Normalbetrieb ermittelt die Eingangseinheit 18 den Zustand 14 des Bedienelements 16 und übermittelt diesen in Form eines Zustands 34 an die erste Steuereinheit 28. Der Zustand 34 entspricht einem ermittelten Fahrerwunsch, den der Fahrer über das Bedienelement 16 vorgibt. Die zweite Steuereinheit 38 und insbesondere die Eingangseinheit 18 ist für verschiedenartige Bedienelemente 16 vorkonfiguriert und kann damit in einer Vielzahl von unterschiedlichen Bedienelementen 16 verwendet werden. Die Ausgangseinheit 48 ermittelt in Abhängigkeit einem Aktorbefehl 30 zumindest eines der Steuersignale 10a, 10b und führt dieses zumindest eine Steuersignal 10a, 10b dem jeweiligen Aktor 8a bzw. 8b zu.
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4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der Feststellbremse 2 in einem Notbetrieb. Es wird ein Fehler 40 in Bezug zu der ersten Steuereinheit 28 ermittelt. In Abhängigkeit von dem ermittelten Fehler 40 geht die Feststellbremse 2 und insbesondere die zweite Steuereinheit 38 in einen Notbetrieb über. In dem Notbetrieb ermittelt die Eingangseinheit 18 den Zustand 34 für das Bedienelement 16 und übermittelt diesen direkt an die Ausgangseinheit 48. Die Ausgangseinheit 48 ermittelt zumindest eines der Steuersignale 10a, 10b in Abhängigkeit von dem Zustand 34. Somit betreibt die zweite Steuereinheit 38 die Feststellbremse 2 in dem Notbetrieb in Abhängigkeit von dem ermittelten Zustand 34 des Bedienelements 16.
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5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm mit dem Bedienelement 16, der Eingangseinheit 18 und der ersten Steuereinheit 28. Das Bedienelement 16 ist über eine kabelgebundene Leitung 42 mit der Schnittstelle 20 der Eingangseinheit 18 verbunden. Die Eingangseinheit 18 ist über ein Bussystem 44, insbesondere einen SPI-Bus (SPI: Serial Peripheral Interface), mit der ersten Steuereinheit 28 verbunden. Jeder einzelne der Anschlüsse 22a bis 22d der Schnittstelle 20 ist mit einer jeweiligen schaltbaren Stromquelle 52a bis 52d und mit einem jeweiligen Strommeßglied 54a bis 54d verbunden. Die Stromquellen 52a bis 52d werden derart angesteuert, dass den Anschlüssen 22a bis 22d eine zeitliche Abfolge von Stromänderungen 24 zugeführt wird. Während dieser Zuführung von Stromänderungen 24 wird mittels der Strommessglieder 54a bis 54d die jeweilige Strommessung 26a bis 26d durchgeführt. Diese Strommessungen 26a bis 26d liegen als Bit-Information vor. Auf eine Zuführung einer Stromänderung 24 hin wird auf diese Art und Weise ein Bitmuster 60 ermittelt. Auf die Anzahl der Stromänderungen 24 hin wird eine Folge von Bitmustern 60 ermittelt. Die Bitmuster 60 stehen nun der Steuereinheit 28 zur Auswertung zur Verfügung. In Abhängigkeit von den Bitmustern 60 wird der Fahrerwunsch im Sinne von „Feststellbremse schließen“ oder „Feststellbremse öffnen“ ermittelt.
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6 zeigt eine schematische Abfolge von Stromänderungen 24. Beispielhaft verbindet das Bedienelement 16 die Anschlüsse 22a und 22b sowie die Anschlüsse 22c und 22d elektrisch leitend. Während der ersten Zeitdauer T1 wird dem Anschluss 22a eine Stromänderung in Form eines Stromimpulses zugeführt, was sich während einer Strommessung an dem Anschluss 22b aufgrund der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Anschlüssen 22a und 22b feststellen lässt. Entsprechend ergibt sich ein erstes Bitmuster 60a. In analoger Form ergibt sich in dem zweiten Zeitraum T2 ein zweites Bitmuster 60b.
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7 zeigt ein schematisches Blockdiagramm in Anlehnung an 5. Im Unterschied zu 5 umfasst die Eingangseinheit 18 eine Vergleichereinheit 56, welche die Strommessungen 26a bis 26d in Form der vorliegenden Bitmuster 60 mit Soll-Messungen 58, welche in einem Speicherelement 62 hinterlegt sind, vergleicht. Stimmen die ermittelten Strommessungen 26 mit Soll-Messungen 58 überein, wird ein zulässiger bzw. valider Zustand 34 des Bedienelements 16 ermittelt. Stimmen die Strommessungen 26 nicht mit Soll-Messungen 58 für einen zulässigen Zustand 34 überein, so wird ein Fehlerzustand ermittelt. In Abhängigkeit von dem Vergleich ermittelt die Vergleichereinheit 56 somit den Zustand 34 und stellt diesen der ersten Steuereinheit 28 zur Verfügung.
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Die erste Steuereinheit 28 ermittelt in dem Normalbetrieb in Abhängigkeit von dem Zustand 34 einen Aktorbefehl 30, welcher einer Endstufeneinheit 64 zugeführt wird. Die Endstufeneinheit 64 ermittelt das Steuersignal 10a.
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Zusätzlich zu der Zuführung von Stromänderungen und gleichzeitiger Messung kann einem der Anschlüsse 22a bis 22d ein konstanter Signalpegel zugeführt werden, wobei an einem anderen der Anschlüsse 22a bis 22d eine dauerhafte Überwachung durchgeführt wird. Die dauerhafte Überwachung dieses Anschlusses umfasst die Feststellung eines Empfangs oder einer Unterbrechung des Signalpegels. In Abhängigkeit von dem Empfang oder der Unterbrechung des Signalpegels wird die zeitliche Abfolge von Stromänderungen 24 und Strommessungen 26 gestartet. Dies kann zusätzlich oder alternativ zu der zyklischen Wiederholung der zeitlichen Abfolge von Stromänderungen 24 erfolgen.
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Signalisiert die erste Steuereinheit 28 den Fehler 40, so schließt die Ausgangseinheit 48 einen Schalter 66 und leitet den Zustand 34 direkt an die Endstufeneinheit 64 weiter. Selbstverständlich kann der Fehler 40 auch auf andere Art und Weise ermittelt werden.
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8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der Feststellbremse 2. An dem Anschluss 22a ist beispielhaft dargestellt die schaltbare Stromquelle 52a und das Strommeßglied 54a angeschlossen. Die schaltbare Stromquelle 52a umfasst zwei parallel angeordnete und zu- bzw. wegschaltbare Stromquellen Eine Komparatoreinheit 68 a vergleicht den Spannungspegel an dem Anschluss 22a mit einem Versorgungsspannungspegel oder einem Massepegel und ermittelt damit ein Kurzschlusssignal 70 zu Diagnose und Abschaltzwecken. Das Strommessglied 54a umfasst einen Messshunt 72, ein Tiefpassglied 74 und einen Komparator 76, welcher die Strommessung 26a in Bitform bereitstellt. Zwischen Masse und dem Strommessglied 54a befindet sich ein Strombegrenzer 77. Die Endstufeneinheit 64 umfasst eine Anzahl von Endstufen, welche zum Schalten einzelner Schalter einer Leistungselektronik 65 für den Aktor 18a ausgebildet sind. Ein Messglied 67 dient zur Ermittlung eines Aktorstroms 96, welcher durch den Aktor 18a, insbesondere einen Elektromotor, fließt und zur Ermittlung einer Aktorspannung 102, welche über einem Bereich der Schaltung umfassend den Aktor 18a, abfällt.
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Ermittelt die Vergleichereinheit 56 in Abhängigkeit von den zugeführten Bitmustern 60 einen Zustand 34a des Bedienelements 16, der einen Öffnungsbefehl für die Feststellbremse 2 darstellt, so wird die Endstufeneinheit 64 in dem Notbetrieb gemäß einem Ablauf 80 betrieben. Dieser Ablauf 80 umfasst in einem ersten Schritt 82 ein Betreiben des Aktors 8a zu einem Öffnen der Feststellbremse 2. In einem zweiten Schritt 84 wird eine Zeitdauer abgewartet, bis ein Zeit-Schwellwert erreicht ist. In einem dritten Schritt 86 wird der Aktor 18a abgeschaltet. Damit gibt die Feststellbremse 2 die Räder 4 zu einer Rotation frei.
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Ermittelt die Vergleichereinheit 56 in Abhängigkeit von den zugeführten Bitmustern 60 einen Zustand 34b des Bedienelements 16, welcher einen Schließbefehl für die Feststellbremse 2 darstellt, so wird die Endstufeneinheit 64 in dem Notbetrieb gemäß einem Ablauf 90 betrieben. Der Ablauf 90 umfasst in einem ersten Schritt 92 den Betrieb des Aktors 8a zu einem Schließen der Feststellbremse 2. In einem zweiten Schritt 94 wird der Aktorstrom 96 überwacht. Überschreitet der Aktorstrom 96 einen vorbestimmten Schwellwert für eine vorbestimmte Mindestzeitdauer von beispielsweise 30 ms, so wird in einem Schritt 98 der Aktor 8a abgeschaltet. Damit ist die Feststellbremse 2 geschlossen und blockiert die Räder 4.
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Der in 8 dargestellte Notbetrieb unterscheidet sich von dem Normalbetrieb dahingehend, als dass in dem Normalbetrieb die erste Steuereinheit 28 die Endstufeneinheit 64 in Abhängigkeit von der Aktorspannung 102, dem Aktorstrom 96 und dem Zustand 34 des Bedienelements 16 betreibt. Die Aktorspannung 102, der Aktorstrom 96 und der Zustand 34 des Bedienelements 16 stehen der ersten Steuereinheit 28 über das Bussystem 44 zur Verfügung.
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9 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm zum Betreiben der zweiten Steuereinheit 38. Ein Fehler 40 wird in Bezug zu der ersten Steuereinheit 28 ermittelt. Das bedeutet, dass innerhalb der zweiten Steuereinheit 38 festgestellt wird, dass die erste Steuereinheit 28 nicht mehr dazu geeignet ist, die Feststellbremse 2 zu betreiben, oder das dieser Fehler 40 der zweiten Steuereinheit 38 zugeführt wird, d. h. die zweite Steuereinheit 38 empfängt in einem Schritt 902 den Fehler 40 und ermittelt diesen somit. Folglich kann die Ermittlung des Fehlers 40 auf unterschiedliche Arten geschehen. Beispielsweise überwacht sich die erste Steuereinheit 28 selbst und übermittelt den Fehler 40 an die zweite Steuereinheit 38. Die zweite Steuereinheit 38 empfängt den Fehler 40 in dem Schritt 902. In einem weiteren Beispiel wird die erste Steuereinheit 28 von einer Überwachungseinheit wie beispielsweise einem Watchdog überwacht und die Überwachungseinheit prüft, beispielsweise mit einem Frage-Antwort-Schema, die Funktionsfähigkeit der ersten Steuereinheit 28. Die Überwachungseinheit ist beispielsweise in der zweiten Steuereinheit 38 integriert.
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Wenn der Fehler 40 in der zweiten Steuereinheit 38 vorliegt, wird die zweite Steuereinheit 38 in einem Schritt 904 in den Notbetrieb überführt und in diesem betrieben. In dem Notbetrieb ermittelt die zweite Steuereinheit 38 in einem Schritt 906 den Zustand 34 für das Bedienelement der Feststellbremse, wobei der Zustand 34 dem Fahrerwunsch zum Betrieb der Feststellbremse entspricht. Die zweite Steuereinheit 38 betreibt in einem Schritt 908 in Abhängigkeit von dem Zustand 34 des Bedienelements 16 den Aktor 8a mit dem Steuersignal 10a. Entsprechend wird auch bei einem Ausfall der ersten Steuereinheit 28, welche in einem Normalbetrieb den Aktor 8a betreibt, ein Notbetrieb bereitgestellt, durch den die zweite Steuereinheit 38 den Aktor 8a mit einem reduzierten Funktionsumfang betrieben kann. Der von der ersten Steuereinheit 28 im Normalbetrieb bereitgestellte Funktionsumfang umfasst beispielsweise eine genaue Auswertung der Signale der Leistungselektronik und eine entsprechend fein darauf abgestimmte Abgabe von Steuersignalen 10, wohingegen der im Notbetrieb von der zweiten Steuereinheit 38 bereitgestellte reduzierte Funktionsumfang eine weniger genaue Auswertung der Signale der Leistungselektronik und entsprechend lediglich Basisfunktionen der Feststellbremse 2 mit Steuersignalen 10 bereitstellt. Für Elektrofahrzeuge, die keine Getriebesperre aufweisen, bedeutet dies eine Verbesserung, da durch die vorgeschlagene Erhöhung der Verfügbarkeit der Feststellbremse eine Haltefähigkeit des Fahrzeugs gewährleistet wird. Selbstverständlich ist die erhöhte Verfügbarkeit auch bei Fahrzeugen umfassend eine Getriebesperre vorteilhaft.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014204287 A1 [0002]
