DE102017218068A1 - Redundant wheel speed arrangement for the wheels of an axle of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine redundante Raddrehzahlanordnung für die Räder (12, 14, 16, 18) einer Achse eines Kraftfahrzeugs, bei der jedem Rad (12, 14, 16, 18) der Achse ein erster und ein zweiter Raddrehzahlsensor (20-1, 20-2) zugeordnet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Raddrehzahlsensor (20-1) als ein aktiver Raddrehzahlsensor und der zweite Raddrehzahlsensor (20-2) als ein passiver Raddrehzahlsensor ausgebildet ist.

Figure DE102017218068A1_0000
The invention relates to a redundant wheel speed arrangement for the wheels (12, 14, 16, 18) of an axle of a motor vehicle, in which each wheel (12, 14, 16, 18) of the axle has a first and a second wheel speed sensor (20-1, 20 -2). The invention is characterized in that the first wheel speed sensor (20-1) as an active wheel speed sensor and the second wheel speed sensor (20-2) is designed as a passive wheel speed sensor.
Figure DE102017218068A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine redundante Raddrehzahlanordnung für die Räder einer Achse eines Kraftfahrzeugs gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.The invention relates to a redundant wheel speed arrangement for the wheels of an axle of a motor vehicle according to the specified in the preamble of claim 1. Art.

Raddrehzahlsensoren sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und sind bekanntermaßen dafür zuständig, die Drehzahl der Räder zu erfassen und diesen Wert in Form eines Signals an ein oder mehrere zugeordnete Steuergerät(e) zu senden. Raddrehzahlsensoren werden aufgrund ihrer Wirkungsweise in aktive und passive Sensoren unterschieden. Eine eindeutige Zuordnung ist nicht definiert; jedoch hat sich im Werkstattalltag hierzu nachfolgende Definition durchgesetzt: benötigt ein Raddrehzahlsensor zur Generierung eines Ausgangssignals eine Versorgungsspannung, so wird dieser Sensor als aktiver Raddrehzahlsensor bezeichnet. Arbeitet ein Raddrehzahlsensor ohne eine zusätzliche Versorgungsspannung, so wird dieser Sensor als passiver Raddrehzahlsensor bezeichnet.Wheel speed sensors are well-known in the art and are known to be responsible for detecting the speed of the wheels and sending that value in the form of a signal to one or more associated controllers (s). Wheel speed sensors are distinguished on the basis of their mode of action in active and passive sensors. A unique assignment is not defined; However, the following definition has prevailed in the workshop routine: if a wheel speed sensor for generating an output signal requires a supply voltage, this sensor is referred to as an active wheel speed sensor. If a wheel speed sensor operates without an additional supply voltage, this sensor is referred to as a passive wheel speed sensor.

In heutigen Kraftfahrzeugen werden Informationen über die Raddrehzahl in unterschiedlichen Fahrerassistenzsystemen, wie ABS, ASR, ESC oder ACC, verarbeitet. Fallen nun ein oder mehrere Raddrehzahlsensor(en) aus, hat das zur Konsequenz, dass eine einwandfreie Funktionalität dieser Fahrzeugsysteme nicht mehr gewährleistet ist. Die Folge daraus ist, dass - insbesondere wenn es sich um ein sogenanntes sicherheitsrelevantes Fahrzeugsystem, wie z.B. Fahrzeugsystem zum pilotierten bzw. (teil)autonomen Fahren, handelt - das betroffene Fahrzeugsystem kurzfristig deaktiviert werden müsste, da das Kraftfahrzeug in eine sicherheitskritische Situation geraten könnte.In today's motor vehicles information about the wheel speed in different driver assistance systems, such as ABS, ASR, ESC or ACC processed. If one or more wheel speed sensor (s) fail, this has the consequence that proper functionality of these vehicle systems is no longer guaranteed. The consequence of this is that - especially if it is a so-called safety-related vehicle system, such as. Vehicle system for piloted or (partially) autonomous driving, is - the affected vehicle system would have to be disabled at short notice, since the vehicle could get into a safety-critical situation.

Eine gattungsgemäße redundante Raddrehzahlanordnung für die Räder einer Achse eines Kraftfahrzeugs ist aus der DE 10 2015 202 333 A1 bekannt. Die offenbarte Raddrehzahlanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass jedem Rad der Achse zwei aktive, d.h. jeweils eine Versorgungsspannung benötigende, Sensoren zugeordnet sind. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass bei einer Unterbrechung der Spannungsversorgung am betroffenen Rad der Achse ein Totalausfall der Raddrehzahlsensoren auftritt.A generic redundant wheel speed arrangement for the wheels of an axle of a motor vehicle is from the DE 10 2015 202 333 A1 known. The disclosed wheel speed arrangement is characterized in that each wheel of the axle is assigned two active sensors, ie each requiring a supply voltage. A disadvantage here proves to be that in case of interruption of the power supply to the affected wheel of the axis a total failure of the wheel speed sensors occurs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine redundante Raddrehzahlanordnung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art derart weiterzubilden, dass die Anfälligkeit der Raddrehzahlanordnung gegenüber einem gemeinsamen Fehler, d.h. ein „common cause failure“, verbessert wird.The invention is based on the object, a redundant Raddrehzahlanordnung according to the type specified in the preamble of claim 1 such that the vulnerability of the Raddrehzahlanordnung against a common error, i. a "common cause failure" is improved.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.This object is achieved by the characterizing features of claim 1 in conjunction with its generic features.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims form advantageous developments of the invention.

In bekannter Art und Weise sind bei der redundanten Raddrehzahlanordnung für die Räder einer Achse eines Kraftfahrzeugs jedem Rad der Achse zwei Raddrehzahlsensoren zugeordnet, d.h. an jedem Rad der Achse ist ein erster und ein zweiter Raddrehzahlsensor angeordnet.In a known manner, in the redundant wheel speed arrangement for the wheels of an axle of a motor vehicle, each wheel of the axle is associated with two wheel speed sensors, i. On each wheel of the axle, a first and a second wheel speed sensor is arranged.

Erfindungsgemäß ist hierbei der erste Raddrehzahlsensor als ein aktiver Raddrehzahlsensor und der zweite Raddrehzahlsensor ist als ein passiver Raddrehzahlsensor ausgebildet. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass die Raddrehzahlanordnung nicht mehr wie bisher üblich „fail safe“ sondern stattdessen „fail operational“ ausgeführt ist, da die am Rad angeordneten Raddrehzahlanordnungen auf unterschiedlichen Messprinzipien fußen. Die Konsequenz daraus ist, dass z. B. im Falle einer Unterbrechung der Spannungsversorgung des aktiven Raddrehzahlsensors die Funktionalität des passiven Raddrehzahlsensors weiterhin gewährleistet ist. In vorteilhafter Weise ist hierdurch die Anfälligkeit gegenüber einem gemeinsamen Fehler „common cause failure“ deutlich reduziert.According to the invention here is the first wheel speed sensor as an active wheel speed sensor and the second wheel speed sensor is designed as a passive wheel speed sensor. An advantage of this design is that the wheel speed arrangement is no longer as usual "fail safe" but instead "fail operational" is executed, since the wheel arranged on the wheel speed arrangements based on different measurement principles. The consequence of this is that z. B. in case of interruption of the power supply of the active wheel speed sensor, the functionality of the passive wheel speed sensor is still guaranteed. Advantageously, the susceptibility to a common error "common cause failure" is thereby significantly reduced.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die redundante Raddrehzahlanordnung lediglich ein mit dem Rad umlaufendes Impulsrad auf, wobei das Impulsrad derart ausgebildet ist, dass es sowohl als magnetischer Impulsgeber für den aktiven Raddrehzahlsensor als auch als induktiver Impulsgeber für den passiven Raddrehzahlsensor dient. Hierdurch ist eine kompakte, wenig Bauraum beanspruchende Raddrehzahlanordnung gewährleistet.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the redundant Raddrehzahlanordnung only a rotating with the wheel pulse wheel, wherein the pulse wheel is designed such that it serves both as a magnetic encoder for the active wheel speed sensor and as an inductive pulse for the passive wheel speed sensor. As a result, a compact, little space-consuming wheel speed arrangement is ensured.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass hierbei der aktive und der passive Raddrehzahlsensor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass neben einer kompakten Anordnung eine schnelle, einfache Montage bzw. Demontage der Raddrehzahlsensoren ermöglicht ist.A further advantageous embodiment provides that in this case the active and the passive wheel speed sensor are arranged in a common housing. An advantage of this design is that in addition to a compact arrangement a quick, easy assembly and disassembly of the wheel speed sensors is possible.

Bevorzugt ist dabei der aktive Raddrehzahlsensor als ein nach dem Hall-Prinzip arbeitender Drehzahlsensor ausgebildet.In this case, the active wheel speed sensor is preferably designed as a rotational speed sensor operating on the Hall principle.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der aktive Raddrehzahlsensor eine eigene Spannungsversorgung auf. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass - da nach dem Stand der Technik Drehzahlsensoren oftmals über eine kabelgebundene Versorgungsleitung mit Spannung versorgt werden - auch im Falle eines Defekts des Kabels die Spannungsversorgung und damit die volle Funktionalität des Drehzahlsensors gewährleistet ist.According to a further advantageous embodiment of the invention, the active wheel speed sensor has its own power supply. An advantage of this embodiment is that - as in the prior art speed sensors often via a wired supply line be supplied with voltage - even in the case of a defect of the cable, the power supply and thus the full functionality of the speed sensor is guaranteed.

Bevorzugt weist hierzu der aktive Raddrehzahlsensor zur eigenen Spannungsversorgung eine Batterie auf.For this purpose, the active wheel speed sensor preferably has a battery for its own voltage supply.

Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass der aktive Raddrehzahlsensor zur eigenen Spannungsversorgung mindestens einen Energy-Harvesting-Generator aufweist. Unter einem Energy-Harvesting-Generator soll nachfolgend ein Generator verstanden werden, der durch „energy harvesting“ (Energie ernten), also durch die Gewinnung kleiner Mengen von elektrischer Energie aus Quellen wie Umgebungstemperatur, Vibrationen oder Luftströmungen, gespeist wird. Diese Ausführungsform erweist sich als besonders vorteilhaft, da der aktive Raddrehzahlsensor sich selbst mit Energie versorgt und damit energieautark ist, so dass ein wartungsfreier, langlebiger Betrieb sichergestellt ist.An alternative embodiment provides that the active wheel speed sensor for own power supply has at least one energy harvesting generator. An energy harvesting generator is to be understood below to mean a generator which is fed by "energy harvesting", ie by the extraction of small amounts of electrical energy from sources such as ambient temperature, vibrations or air currents. This embodiment proves to be particularly advantageous because the active wheel speed sensor itself is supplied with energy and thus energy self-sufficient, so that a maintenance-free, long-life operation is ensured.

Vorzugsweise stehen der aktive Raddrehzahlsensor und der passive Raddrehzahlsensor jeweils über eine separate Datenübertragung mit einer Steuereinheit in Wirkverbindung. Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass nicht nur bei Ausfall eines Raddrehzahlsensors sondern auch bei Beschädigung einer der beiden Datenübertragungen eine Redundanz gewährleistet ist.Preferably, the active wheel speed sensor and the passive wheel speed sensor each have a separate data transmission with a control unit in operative connection. An advantage of this embodiment is that not only in case of failure of a wheel speed sensor but also in case of damage to one of the two data transmissions redundancy is ensured.

Gemäß einer ersten Ausführungsform sind dabei die beiden Raddrehzahlsensoren über zwei separate, kabelgebundene Datenübertragungen mit dem/den zugeordnetem(n) Steuergerät(e) verbunden.According to a first embodiment, the two wheel speed sensors are connected to the associated control unit (s) via two separate, wired data transmissions.

Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass der aktive Raddrehzahlsensor über eine kabellose Datenübertragung und der passive Raddrehzahlsensor über eine kabelgebundene Datenübertragung mit der Steuereinheit in Wirkverbindung steht. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass im Falle einer Störung der kabelgebundenen Datenübertragung zwischen den dem Rad zugeordneten aktiven und passiven Raddrehzahlsensoren aufgrund der Redundanz der Signalübertragung dem Steuergerät weiterhin eine Raddrehzahl des betroffenen Rades zur Verfügung gestellt wird.An alternative embodiment provides that the active wheel speed sensor is connected via a wireless data transmission and the passive wheel speed sensor via a wired data transmission with the control unit in operative connection. An advantage of this embodiment is that in the event of a disruption of the wired data transmission between the active and passive wheel speed sensors associated with the wheel due to the redundancy of the signal transmission to the controller continues to provide a wheel speed of the wheel concerned.

Bevorzugt ist dabei die kabellose Datenübertragung zwischen aktivem Raddrehzahlsensor und Steuergerät als eine Bluetooth Funkverbindung ausgebildet, d.h. dass zur kabellosen Datenübertragung der Sensor über eine Bluetooth-Funkverbindung mit der Steuereinheit kommuniziert. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass hierdurch bei niedrigem Energieverbrauch und niedriger Sendeleistung eine geringe Störempfindlichkeit gewährleistet ist.In this case, the wireless data transmission between active wheel speed sensor and control unit is preferably designed as a Bluetooth radio link, i. for wireless data transmission, the sensor communicates with the control unit via a Bluetooth radio link. An advantage of this embodiment is that this low noise and low transmission power low susceptibility is guaranteed.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages and possible applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.

In der Zeichnung bedeutet:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs zur Verdeutlichung der redundanten Raddrehzahlanordnung.
In the drawing:
  • 1 a schematic representation of a motor vehicle to illustrate the redundant Raddrehzahlanordnung.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnetes Kraftfahrzeug. In bekannter Art und Weise sind jedem Rad 12, 14, 16, 18 des Kraftfahrzeugs 10 jeweils zwei Raddrehzahlsensoren, nämlich ein erster Raddrehzahlsensor 20-1 und ein zweiter Raddrehzahlsensor 20-2, zugeordnet. 1 shows in a schematic representation a total with the reference numeral 10 designated motor vehicle. In a known manner are each wheel 12 . 14 . 16 . 18 of the motor vehicle 10 two wheel speed sensors, namely a first wheel speed sensor 20 - 1 and a second wheel speed sensor 20 - 2 , assigned.

Jeder Raddrehzahlsensor 20-1, 20-2 ist mittels einer separaten Datenleitung 22 mit einem Steuergerät 24 verbunden.Every wheel speed sensor 20 - 1 . 20 - 2 is by means of a separate data line 22 with a control unit 24 connected.

Die erfindungsgemäße Raddrehzahlanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die ersten Raddrehzahlsensoren 20-1 vorliegend als aktive Raddrehzahlsensoren ausgebildet sind, während es sich bei den zweiten Raddrehzahlsensoren 20-2 um passive Raddrehzahlsensoren handelt. D.h. die einem Rad 12, 14, 16 oder 18 zugordneten Raddrehzahlsensoren 20-1, 20-2 arbeiten nach unterschiedlichen Messprinzipien, so dass z.B. im Falle einer Unterbrechung der Spannungsversorgung des aktiven Raddrehzahlsensors 20-1 dem Steuergerät 24 weiterhin eine Raddrehzahl am betroffenen Rad zur Verfügung gestellt werden kann, da die Funktionalität des passiven Raddrehzahlsensors 20-2 hiervon nicht betroffen ist.The wheel speed arrangement according to the invention is characterized in that the first wheel speed sensors 20 - 1 in the present case are designed as active wheel speed sensors, while it is in the second wheel speed sensors 20 - 2 are passive wheel speed sensors. That is a wheel 12 . 14 . 16 or 18 assigned wheel speed sensors 20 - 1 . 20 - 2 work according to different measuring principles, so that, for example, in the event of an interruption of the power supply of the active wheel speed sensor 20 -1 to the controller 24 Furthermore, a wheel speed can be provided on the affected wheel, since the functionality of the passive wheel speed sensor 20 - 2 this is not affected.

Dies hat den positiven Effekt, dass die erfindungsgemäße redundante Drehzahlanordnung im Vergleich zum Stand der Technik gegenüber einem gemeinsamen Fehler, wie z.B. einem Ausfall der Spannungsversorgung, eine geringere Anfälligkeit aufweist und somit die Gefahr eines gemeinsamen Fehlers, „common cause failure“, deutlich reduziert ist.This has the positive effect that the inventive redundant speed arrangement compared to the prior art against a common error, such. a failure of the power supply, a lower susceptibility and thus the risk of a common error, "common cause failure" is significantly reduced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015202333 A1 [0004]DE 102015202333 A1 [0004]

Claims (11)

Redundante Raddrehzahlanordnung für die Räder (12, 14, 16, 18) einer Achse eines Kraftfahrzeugs (10), bei der jedem Rad (12, 14, 16, 18) der Achse ein erster und ein zweiter Raddrehzahlsensor (20-1, 20-2) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Raddrehzahlsensor (20-1) als ein aktiver Raddrehzahlsensor und der zweite Raddrehzahlsensor (20-2) als ein passiver Raddrehzahlsensor ausgebildet ist.A redundant wheel speed arrangement for the wheels (12, 14, 16, 18) of an axle of a motor vehicle (10), in which each wheel (12, 14, 16, 18) of the axle has a first and a second wheel speed sensor (20-1, 20- 2), characterized in that the first wheel speed sensor (20-1) as an active wheel speed sensor and the second wheel speed sensor (20-2) is designed as a passive wheel speed sensor. Redundante Raddrehzahlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein mit dem Rad (12, 14, 16, 18) umlaufendes Impulsrad vorgesehen ist, das sowohl als magnetischer Impulsgeber für den aktiven Raddrehzahlsensor (20-1) als auch als induktiver Impulsgeber für den passiven Raddrehzahlsensor (20-2) ausgebildet ist.Redundant wheel speed arrangement after Claim 1 , characterized in that only one with the wheel (12, 14, 16, 18) rotating impulse wheel is provided, both as a magnetic encoder for the active wheel speed sensor (20-1) and as an inductive pulse generator for the passive wheel speed sensor (20- 2) is formed. Redundante Raddrehzahlanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive und der passive Raddrehzahlsensor (20-1, 20-2) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.Redundant wheel speed arrangement after Claim 1 or 2 , characterized in that the active and the passive wheel speed sensor (20-1, 20-2) are arranged in a common housing. Redundante Raddrehzahlanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Raddrehzahlsensor (20-1) nach dem Hall-Prinzip arbeitet.Redundant wheel speed arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the active wheel speed sensor (20-1) operates on the Hall principle. Redundante Raddrehzahlanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Raddrehzahlsensor (20-1) eine eigene Spannungsversorgung aufweist.Redundant wheel speed arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the active wheel speed sensor (20-1) has its own power supply. Redundante Raddrehzahlanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Raddrehzahlsensor (20-1) zur eigenen Spannungsversorgung eine Batterie aufweist.Redundant wheel speed arrangement after Claim 5 , characterized in that the active wheel speed sensor (20-1) has a battery for its own power supply. Redundante Raddrehzahlanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Raddrehzahlsensor (20-1) zur eigenen Spannungsversorgung mindestens einen Energy-Harvesting-Generator aufweist.Redundant wheel speed arrangement after Claim 5 , characterized in that the active wheel speed sensor (20-1) for own power supply has at least one energy harvesting generator. Redundante Raddrehzahlanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Raddrehzahlsensor (20-1) und der passive Raddrehzahlsensor (20-2) jeweils über eine separate Datenübertragung (22) mit einem Steuergerät (24) in Wirkverbindung stehen.Redundant wheel speed arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the active wheel speed sensor (20-1) and the passive wheel speed sensor (20-2) in each case via a separate data transmission (22) with a control unit (24) are in operative connection. Redundante Raddrehzahlanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Raddrehzahlsensoren (20-1, 20-2) über separate, kabelgebundene Datenübertragungen mit dem Steuergerät (24) in Wirkverbindung stehen.Redundant wheel speed arrangement after Claim 8 , characterized in that both wheel speed sensors (20-1, 20-2) via separate, wired data transmissions with the control unit (24) are in operative connection. Redundante Raddrehzahlanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Raddrehzahlsensor (20-1) über eine kabellose Datenübertragung und der passive Raddrehzahlsensoren (20-2) über eine kabelgebundene Datenübertragung mit dem Steuergerät in Wirkverbindung steht.Redundant wheel speed arrangement after Claim 8 , characterized in that the active wheel speed sensor (20-1) is connected via a wireless data transmission and the passive wheel speed sensors (20-2) via a wired data transmission with the control unit in operative connection. Redundante Raddrehzahlanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die kabellose Datenübertragung zwischen aktivem Raddrehzahlsensor (22-1) und Steuergerät (24) als eine Bluetooth-Funkverbindung ausgebildet ist.Redundant wheel speed arrangement after Claim 10 , characterized in that the wireless data transmission between active wheel speed sensor (22-1) and control unit (24) is designed as a Bluetooth radio link.
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