DE102018002827A1

DE102018002827A1 - Einrichtung zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises, ein Elektro-pneumatisches Handbrems-System, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises

Info

Publication number: DE102018002827A1
Application number: DE102018002827.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Malaske; Axel Peuser; Hartmut Schappler; Alexander Wendlandt
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2018-04-07
Filing date: 2018-04-07
Publication date: 2019-10-10
Also published as: CN111936358B; EP3774461A1; US20210155206A1; US11697403B2; WO2019192853A1; CN111936358A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung ausgebildet zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises, die aufweist:- eine Handkontrolleinheit (HCU) zur Betätigung einer Feststellbremse mittels des elektro-pneumatischen Feststellbremskreises,- eine mit der Handkontrolleinheit (HCU) elektrisch verbundene Steuerelektronik (ECU), wobei- die Handkontrolleinheit (HCU) eine erste Schaltungsanordnung und eine zweite Schaltungsanordnung aufweist, wobei- die erste Schaltungsanordnung wenigstens über eine erste Anschlussleitung mit der Steuerelektronik (ECU) verbunden ist, und- die zweite Schaltungsanordnung wenigstens über eine zweite Anschlussleitung mit der Steuerelektronik (ECU) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises sowie ein elektro-pneumatisches Handbrems-System (EPH-System), ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises.
Straßen- oder Schienenfahrzeuge weisen regelmäßig einen elektro-pneumatischen Feststellbremskreis zum Betätigen einer Feststellbremse auf. Die Feststellbremse wird zum Beispiel als Parkbremse oder als Notbremse genutzt. Typischerweise umfasst ein elektro-pneumatischer Feststellbremskreis einen Druckluftvorrat, pneumatische Leitungen und elektro-pneumatische Ventile, um Federspeicherbremszylinder über einen Federspeicheranschluss mit Druckluft zu beaufschlagen. Ein elektro-pneumatischer Feststellbremskreis wird in der Regel mittels einer Steuerelektronik (ECU) gesteuert, die über elektrische Leitungen mit den entsprechenden elektro-pneumatischen Ventilen des Feststellbremskreises verbunden ist.
Regelmäßig wird die Feststellbremse eines Fahrzeugs mittels einer Handkontrolleinheit, wie z. B. einem Taster, betätigt, der z. B. in das Armaturenbrett des Fahrzeugs integriert sein kann oder sich an einem anderen Ort in der Fahrzeugkabine befindet. Die Handkontrolleinheit ist über Anschlussleitungen mit der Steuerelektronik (ECU) zum Steuern des Feststellbremskreises verbunden. Die Steuerelektronik (ECU) empfängt ein Steuersignal von der Handkontrolleinheit, wertet das Steuersignal aus und steuert entsprechend die elektro-pneumatischen Ventile des Feststellbremskreises.
Typischerweise ist vorgesehen, dass eine Feststellbremse auch bei ausgeschalteter Zündung eingelegt werden kann, wobei die Steuerelektronik eine dauerhafte Spannungsversorgung besitzt Eine weitere Herausforderung der Implementierung einer durch eine Handkontrolleinheit betätigbaren Feststellbremse liegt darin, dass die Handkontrolleinheit und die Steuerelektronik (ECU) zum Steuern des Feststellbremskreises weit voneinander entfernt sein können. In einem Lastkraftwagen mit Anhänger kann die Entfernung zwischen der Handkontrolleinheit und der Steuerelektronik (ECU) z. B. 7 bis 12 Meter betragen. Von Seiten der Nutzer einer Feststellbremse ist regelmäßig eine stufenlose proportionale Betätigungsmöglichkeit der Feststellbremse mittels einer Handkontrolleinheit gefragt, wie sie z. B. in EP 1504975 B1 beschrieben ist. Ebenfalls ist eine Statusleuchte im Armaturenbrett eines Fahrzeugs zum Anzeigen des Zustands der Feststellbremse gefragt. Für den Fall, dass ein Fahrzeug einen Anhänger mit einer Anhängerfeststellbremse aufweist, soll typischerweise eine Prüffunktion der Anhängerfeststellbremse sowie eine Steckbremsbetätigung des Anhängers mit der Handkontrolleinheit möglich sein.
Um die Sicherheit bei der Übertragung des Steuersignals von einer Handkontrolleinheit an eine Steuerelektronik (ECU) zu erhöhen, umfasst die Handkontrolleinheit in der Regel eine zweikreisige Übertragungseinrichtung mit einer ersten Schaltungsanordnung und einer zur ersten Schaltungsanordnung redundanten Schaltungsanordnung. Die erste Schaltungsanordnung und die redundante Schaltungsanordnung werden typischerweise beim Betätigen der Handkontrolleinheit redundant ausgeführt und sind über Anschlussleitungen mit der Steuerelektronik (ECU) verbunden. Durch die zweikreisige Übertragungseinrichtung ist eine Übertragung eines Steuersignals von der Handkontrolleinheit an die Steuerelektronik (ECU) und somit eine Betätigung der Feststellbremse auch bei einem Ausfall oder einem Defekt einer der beiden Schaltungsanordnungen der Handkontrolleinheit möglich.
So ist eine Einrichtung zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer Handkontrolleinheit mit zweikreisigen analogen Übertragungseinrichtungen zum Übertragen von Steuersignalen von der Handkontrolleinheit an eine Steuerelektronik bekannt zum Beispiel aus EP 1966016 B1 . Dort wird ein Taster zur Betätigung einer elektro-pneumatischen Handbremse (EPH) in Straßenfahrzeugen, mit einer über Anschlussleitungen angeschlossenen Steuerelektronik (ECU) beschrieben. Die Steuerelektronik dient zur Auswertung des Tasters sowie zur Ansteuerung der EPH. Zur Schaltstellungs- und/oder Fehlererkennung des Tasters werden mittels der ECU die Potentiale der Anschlussleitungen des Tasters ausgewertet. Hierbei sind zwei parallele, identische, mechanisch gekoppelte Schaltgruppen --Schaltgruppe 1 und Schaltgruppe 2 -- vorgesehen, die zum abwechselnden Einlegen und Lösen der Handbremse (EPH) mittels einer ersten Taste gemeinsam betätigbar sind. Die beiden insofern redundanten Schaltgruppen enthalten je zwei Umschalter, welche mit ihrer Basis an die Anschlussleitungen angeschlossen sind, und mit ihren Schaltpolen im Ruhezustand des Tasters mit je einem ersten Widerstand Kontakt haben.
Handkontrolleinheiten mit rein analogen zweikreisigen Übertragungseinrichtungen oder bidirektionalen Übertragungseinrichtungen, insbesondere solche, die nur auf einem Datenübertragungskanal beruhen, nämlich zum analogen Übertragen von Steuersignalen von einer Handkontrolleinheit an eine Steuerelektronik, sind der eingangs erwähnten Anforderungen jedoch nicht gewachsen.
Zunächst ist aufgrund der hohen Sicherheitsanforderungen sowie der großen Anzahl von der Nutzerseite gefragten weiteren Merkmalen, eine Handkontrolleinheit mit einer zuverlässigen zweikreisigen Übertragungseinrichtung zum sicheren Übertragen von Steuersignalen an eine Steuerelektronik wünschenswert. Eine Handkontrolleinheit mit einer zweikreisigen Übertragungseinrichtung sollte darüber hinaus jedoch eine hohe Verfügbarkeit und Flexibilität aufweisen und eine bidirektionale Datenübertragung mit einer Steuerelektronik ermöglichen.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, wenigstens einen der oben adressierten Aspekte zu adressieren und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben mittels welcher eine zuverlässige Übertragung von Steuersignalen von einer Handkontrolleinheit an eine Steuerelektronik realisierbar ist und mittels welcher insbesondere wenigstens einige der von Nutzerseite gefragten weiteren Merkmale umgesetzt werden. Insbesondere ist es eine Aufgabe eine Handkontrolleinheit mit einer zuverlässigen zweikreisigen und daher vergleichsweise sicheren Übertragungseinrichtung zum Übertragen von Steuersignalen an eine Steuerelektronik bereitzustellen, die gleichzeitig den hohen Sicherheitsanforderungen gerecht wird und eine Realisierung von wenigstens einer Anzahl von der Nutzerseite gefragten weiteren Merkmalen ermöglicht.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung durch eine Einrichtung zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises, die eine Handkontrolleinheit (HCU) zur Betätigung einer Feststellbremse mittels des elektro-pneumatischen Feststellbremskreises und
eine mit der Handkontrolleinheit (HCU) elektrisch verbundene Steuerelektronik (ECU) zum Steuern des elektro-pneumatischen Feststellbremskreises aufweist. Die Handkontrolleinheit (HCU) umfasst eine erste Schaltungsanordnung und eine zweite Schaltungsanordnung. Die erste Schaltungsanordnung ist wenigstens über eine erste Anschlussleitung mit der Steuerelektronik (ECU) verbunden und
die zweite Schaltungsanordnung ist wenigstens über eine zweite Anschlussleitung mit der Steuerelektronik (ECU) verbunden.
Die erste Schaltungsanordnung und die zweite Schaltungsanordnung sind redundant, vorzugsweise zeitgleich, betätigbar.
Erfindungsgemäß ist für eine solche redundante erste und zweite Schaltungsanordnung vorgesehen, dass
die erste Schaltungsanordnung eine digitale Schaltungsanordnung ist, und die wenigstens erste Anschlussleitung ein digitaler Datenübertragungskanalist, der ausgebildet ist, eine digitale Datenübertragung zwischen der digitalen Schaltungsanordnung und der Steuerelektronik (ECU) zu ermöglichen.
Die zweite Schaltungsanordnung ist eine analoge Schaltungsanordnung, und die wenigstens zweite Anschlussleitung ist ein analoger Datenübertragungskanal, der ausgebildet ist, eine analoge Datenübertragung von der analogen Schaltungsanordnung an die Steuerelektronik (ECU) zu ermöglichen. Erfindungsgemäß ist also für eine solche analoge und digitale Schaltungsanordnung vorgesehen, dass diese redundant, vorzugsweise zeitgleich, betätigbar sind.
Die Erfindung führt auch auf ein elektro-pneumatisches Handbrems (EPH)-System gemäß dem Anspruch 12 und auf ein Fahrzeug gemäß dem Anspruch 13.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 14 gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, dass eine zweikreisige redundante Übertragungseinrichtung grundsätzlich sinnvoll ist, um die hohen Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zu Grunde, dass die eingangs genannten Anforderungen auch durch eine zweikreisige Übertragungseinrichtung erfüllt werden können mit einer ersten digitalen Schaltungsanordnung und einer zweiten zu der digitalen Schaltungsanordnung redundant betätigbaren analogen Schaltungsanordnung.
Die redundante digitale Schaltungsanordnung und die analoge Schaltungsanordnung sind insbesondere elektrisch voneinander unabhängig, d.h. der Schaltkreis der digitalen Schaltungsanordnung und der Schaltkreis der analogen Schaltungsanordnung sind nicht elektrisch miteinander verbunden aber vorzugsweise trotzdem zeitgleich, betätigbar. Insbesondere sind auch der digitale Datenübertragungskanal und der analoge Datenübertragungskanal voneinander unabhängig und führen unabhängige Steuersignale. Die digitale Schaltungsanordnung und die analoge Schaltungsanordnung werden aber redundant zeitgleich betätigt, d.h. der Schaltkreis der digitalen Schaltungsanordnung und der Schaltkreis der analogen Schaltungsanordnung werden zeitgleich geschlossen, sodass ein Strom fließen kann. Die digitale Schaltungsanordnung und die analoge Schaltungsanordnung können für unterschiedliche Funktionen verwendet werden. Die redundante digitale und analoge Schaltungsanordnung sind redundant für dieselbe Funktion vorgesehen. Vorteilhafterweise kann so bei einem Ausfall der digitalen Schaltungsanordnung die redundante analoge Schaltungsanordnung die Funktion, z.B. ein Feststellen der Feststellbremse, der ausgefallenen digitalen Schaltungsanordnung übernehmen und entsprechende Steuersignale mittels des analogen Datenübertragungskanals an eine Steuerelektronik (ECU) übertragen. Beispielsweise kann bei einer Fehlermeldung die Datenübertragung bestimmter Steuersignale von der ausgefallenen digitalen Schaltungsanordnung auf die redundante analoge Schaltungsanordnung umgestellt werden. Somit wird eine hohe Verfügbarkeit auch bei erstem Fehler gewährleistet.
Über den analogen Datenübertragungskanal findet hierbei eine Übertragung eines zeitlich kontinuierlichen elektrischen Signals statt. Es handelt sich also im mathematischen Sinne um eine glatte Funktion. Der redundante analoge Datenübertragungskanal kann für den Fall, dass ein Fahrzeug nicht in Betrieb ist und z. B. durch Drehen eines Zündschlüssels gestartet wird, zum Einschalten (wake-up) der Steuerelektronik (ECU) dienen. Die Steuerelektronik (ECU) wertet dann die empfangenen Datensignale aus und steuert entsprechend ein Einlegen oder ein Lösen einer Feststellbremse. Während eines Fahrzeugbetriebs, kann der analoge Datenübertragungskanal für die Notfunktion bei erstem Fehler verwendet werden.
Über den digitalen Datenübertragungskanal findet eine Übertragung eines zeitlich diskreten elektrischen Signals statt, wobei dieses einen beliebig großen Dynamikbereich umfassen kann. Das digitale Signal kann aber auch ein rein binäres Signal sein. Im mathematischen Sinne kann das digitale Signal durch eine Treppenfunktion beschrieben werden. Über den digitalen Datenübertagungskanal, können z. B. verschieden gestaltete Anzeigeelemente angesteuert werden, die von der Steuerelektronik (ECU) adressiert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Der analoge und der digitale Datenübertagungskanal werden vorzugsweise nach unterschiedlichen Prinzipien getrennt überwacht. Der analoge Datenübertragungskanal kann z. B. mittels Prüfung des Spannungsbereichs überwacht werden. Der digitale Datenübertragungskanal kann z. B. durch Berechnen der Prüfsumme (engl. checksum), oder dadurch, dass der Datenübertragung Botschaftszähler beigefügt werden oder durch Prüfen einer Zeitüberschreitung bei der Datenübertragung überwacht werden.
Vorzugsweise ist der digitale Datenübertragungskanal auch bidirektional. Der Rückkanal eines bidirektionalen digitalen Datenübertragungskanals kann auch für Diagnosezwecke oder zur Fehlersignalisierung genutzt werden. Durch den digitalen Kanal kann insbesondere eine stufenlose Anforderung realisiert werden.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Handkontrolleinheit einen ersten Taster aufweist und die digitale Schaltungsanordnung einen ersten Schaltkontakt und die analoge Schaltungsanordnung einen ersten redundanten Schaltkontakt aufweist, wobei der erste Schaltkontakt und der erste redundante Schaltkontakt durch den ersten Taster betätigbar sind. Der erste Taster ist für die Aktivierung oder Deaktivierung wenigstens einer Feststellbremse vorgesehen. Der Taster ist bevorzugt ein Einfachtaster mit den zwei Schaltpositionen „betätigt“ und „nicht betätigt“.
In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die wake-up Funktion auch über einen digitalen Datenübertragungskanal ausgeführt wird. Die wake-up Funktion dient zum Einschalten (wake-up) der Steuerelektronik (ECU). Die wake-up Funktion wird insbesondere beim Starten eines Fahrzeugs benötigt. Die Steuerelektronik (ECU) wertet dann die von der Handkontrolleinheit empfangenen Datensignale aus und steuert entsprechend ein Einlegen oder ein Lösen der Feststellbremse.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung werden der digitale und der analoge Datenübertragungskanal Punkt-zu-Punkt zwischen der Handkontrolleinheit und der Steuerelektronik (ECU) verwendet. Der analoge und der digitale Datenübertragungskanal sind also vorzugsweise elektrisch voneinander unabhängig. Durch die Punkt-zu-Punkt Verbindung wird vorteilhafterweise vermieden, dass die digitale und die analoge Datenübertragung durch Störquellen beeinflusst wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Handkontrolleinheit weiterhin einen zweiten Taster aufweist und die digitale Schaltungsanordnung einen zweiten Schaltkontakt und die analoge Schaltungsanordnung einen zweiten redundanten Schaltkontakt aufweist. Der zweite Schaltkontakt und der zweite redundante Schaltkontakt sind durch den zweiten Taster betätigbar. Der zweite Taster ist zum Aktivieren einer Anhänger-Prüffunktion vorgesehen. Die Anhänger-Prüffunktion ist bevorzugt derart gestaltet, dass die Betriebsbremse des Anhängers bei eingelegter Feststellbremse während der Prüfung gelöst wird. Dadurch kann überprüft werden, ob die Feststellbremse des Zugfahrzeugs die gesamte Fahrzeugkombination, d.h. Zugfahrzeug mit Anhänger, sicher halten kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Taster und der zweite Taster jeweils elektrisch unabhängige Schaltkontakte aufweisen. Bevorzugt werden diese, bevorzugt parallel geführten unabhängigen Schaltkontakte zeitgleich betätigt. In einer bevorzugten Ausführungsform der erste Taster und der zweite Taster als Doppelwipptaster ausgebildet.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die analoge Schaltungsanordnung für eine Notfunktion bei erstem Fehler und für einen Wake-up der Steuerelektronik vorgesehen ist und die digitale Schaltungsanordnung für eine Hauptsignalübertragung vorgesehen ist. Die Notfunktion ist bevorzugt derart gestaltet, dass bei einer Fehlermeldung, die z.B. durch einen Ausfall der digitalen Hauptsignalübertragung ausgelöst wird, die Datenübertragung auf die analoge Datenübertragung umgestellt wird. Für die analoge Datenübertragung sind dann der jeweilige, durch den ersten und den zweiten Taster bestimmte, Schaltzustand des ersten und zweiten redundanten Schaltkontakts entscheidend. Die Aktivierung der Notfunktion erfolgt bevorzugt automatisch, insbesondere bei Ausfall der digitalen Hauptsignalübertragung.
Die digitale Hauptsignalübertragung umfasst typischerweise eine Datenübertragung zur Ansteuerung der Status-LED, eine Datenübertragung über den Status des ersten und zweiten Tasters, eine Datenübertragung zur Protokollabsicherung (wie z.B. Botschaftszähler, Prüfsumme) sowie die Übertagung von Daten in welchen Diagnoseinformationen kodiert sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die digitale Schaltungsanordnung ein Interface Modul aufweist, welches eine Information über einen Schaltzustand des ersten Schaltkontakts und/oder eine Information über einen Schaltzustand des zweiten Schaltkontakts über einen digitalen Datenübertragungskanal an die Steuerelektronik (ECU) übermittelt.
Das Interface Modul ist z. B. ein LIN oder CAN Interface und misst den Zustand des ersten Schaltkontakts und des zweiten Schaltkontakts der digitalen Schaltungsanordnung über einen digitalen Eingang des Interface Moduls. Die Information über den Schaltzustand des ersten Schaltkontakts und des zweiten Schaltkontakts der digitalen Schaltungsanordnung kann dann über einen bidirektionalen digitalen Datenübertragungskanal an die Steuerelektronik (ECU) übermittelt werden.
In dem Interface Modul kann auch ein handbetätigtes proportionales Gebersignal eingelesen werden. Von dem Interface Modul können z. B. Anzeigeelemente wie eine Funktionskontrollleuchte oder eine Fehlerkontrollleuchte, die z. B. in ein Bedienelement im Fahrzeug integriert sein können, angesteuert werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste redundante Schaltkontakt und/oder der zweite redundante Schaltkontakt der analogen Schaltungsanordnung doppelt vorgesehen sind Eine doppelte Ausführung der jeweiligen Schaltkontakte kann zu einer Erhöhung der Funktionssicherheit führen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Schaltkontakt und/oder der zweite Schaltkontakt der digitalen Schaltungsanordnung doppelt vorgesehen sind. Eine doppelte Ausführung der jeweiligen Schaltkontakte kann zu einer Erhöhung der Funktionssicherheit führen.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der digitale Datenübertragungskanal als LIN Bus oder als CAN Bus ausgebildet ist. Für den Fall, dass der digitale Datenübertragungskanal als LIN Bus ausgeführt ist, werden drei Leitungsadern zwischen der digitalen Schaltung und der Steuerelektronik (ECU) benötigt. Für den Fall, dass der digitale Datenübertragungskanal als CAN Bus ausgebildet ist, werden vier Leitungsadern zwischen der digitalen Schaltung und der Steuerelektronik (ECU) benötigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die digitale Schaltungsanordnung weiterhin einen Proportionalgeber aufweist, welcher ein proportionales Gebersignal an ein Interface Modul übermittelt.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Proportionalgeber mechanisch mit dem ersten Taster gekoppelt ist. Vorteilhafterweise kann durch die mechanische Kopplung des Proportionalgebers mit dem ersten Taster die Bedienung vereinfacht werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein elektro-pneumatisches Handbrems (EPH)-System gelöst, aufweisend wenigstens einen elektro-pneumatischen Feststellbremskreis mit wenigstens einem Federspeicherbremszylinder zum Lösen und Einlegen wenigstens einer Feststellbremse und eine Einrichtung ausgebildet zum Steuern und Regeln des elektro-pneumatische Feststellbremskreis. Die Einrichtung ist nach wenigstens einer der vorher genannten Ausführungsformen ausgebildet.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein Fahrzeug gelöst, welches ein gemäß dem zweiten Aspekt ausgebildetes elektro-pneumatisches Handbrems (EPH)-System aufweist.
Gemäß einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises zur Betätigung einer Feststellbremse aufweisend

- betätigen einer ersten Schaltungsanordnung und einer redundanten zweiten Schaltungsanordnung einer Handkontrolleinheit,
- übertragen von Steuersignalen wenigstens über eine erste Anschlussleitung von der ersten Schaltungsanordnung an eine Steuerelektronik (ECU), und
- übertragen von Steuersignalen wenigstens über eine zweite Anschlussleitung von der redundanten zweiten Schaltungsanordnung an die Steuerelektronik (ECU),

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

1 eine schematische Darstellung der Außenansicht einer bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises;
2 eine detaillierte Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der zweikreisigen Übertragungseinrichtung;
3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem elektro-pneumatischen Handbrems (EPH)-System.

1 zeigt schematisch die Außenansicht einer Einrichtung 50 zum Steuern und Regeln eines hier nicht gezeigten elektro-pneumatischen Feststellbremskreises. Die Einrichtung 50 umfasst eine Handkontrolleinheit (HCU) 10, die mittels digitalen Anschlussleitungen A1 und analogen Anschlussleitungen A2 mit der Steuerelektronik (ECU) 20 verbunden ist.
Die gezeigte Ausführungsform kann zum Beispiel zum Betätigen einer elektro-pneumatischen Feststellbremse dienen. In diesem Fall wäre die Steuerelektronik (ECU) 20 mit einer Anzahl von hier nicht gezeigten elektro-pneumatischen Ventilen eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises verbunden.
In der gezeigten Darstellung ermöglichen die digitalen Anschlussleitungen A1 eine bidirektionale Signalübertragung, sodass zum Beispiel der Status der Feststellbremse mittels einer Statusanzeige, z. B. einer Signallampe, angezeigt werden könnte, die in ein hier nicht gezeigtes Armaturenbrett eines Fahrzeugs integriert sein könnte.
Die digitalen Anschlussleitungen A1 können zum Beispiel als CAN Bus oder als LIN Bus ausgebildet sein. Für den Fall, dass die digitalen Anschlussleitungen als LIN Bus ausgeführt sind, werden drei Datenübertragungskanäle zwischen einer Handkontrolleinheit (HCU) und einer Steuerelektronik (ECU) benötigt. Für den Fall, dass die digitalen Anschlussleitungen als CAN Bus ausgebildet sind, werden vier Datenübertragungskanäle zwischen einer Handkontrolleinheit (HCU) und einer Steuerelektronik (ECU) benötigt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind ein erster Taster T1 und ein zweiter Taster T2 vorgesehen. Der erste Taster T1 ist zum Einlegen und Lösen einer hier nicht gezeigten Feststellbremse vorgesehen. Der zweite Taster T2 ist zum Aktivieren einer Anhänger-Prüffunktion vorgesehen. In einer nicht gezeigten Darstellung sind ein erster Taster und ein zweiter Taster in das Armaturenbrett eines Fahrzeugs integriert.
Bei Betätigung des Tasters T1 oder des Tasters T2 wird ein entsprechendes Steuersignal über die digitalen Anschlussleitungen A1 und/oder die analogen Anschlussleitungen A2 an die Steuerelektronik (ECU) 20 übertragen und von der Steuerelektronik (ECU) 20 ausgewertet.
2 zeigt den inneren Aufbau, bzw. die Schaltung einer bevorzugten Einrichtung 50 zum Steuern und Regeln eines hier nicht gezeigten elektro-pneumatischen Feststellbremskreises. Wie in 1, ist eine Handkontrolleinheit (HCU) 10mittels digitaler A1a, A1b, A1c und analoger A2a, A2b Anschlussleitungen mit der Steuerelektronik (ECU) 20 verbunden. In der gezeigten Darstellung sind die digitalen A1a, A1b, A1c und analogen A2a, A2b Anschlussleitungen zwischen der Handkontrolleinheit (HCU) 10 und der Steuerelektronik (ECU) 20 Punkt-zu-Punkt verbunden.
In der gezeigten Darstellung umfasst die Handkontrolleinheit HCU die erste Schaltungsanordnung S1 und die zweite Schaltungsanordnung S2. Die erste Schaltungsanordnung S1 und die zweite Schaltungsanordnung S2 sind redundant und vorzugsweise zeitgleich betätigbar.
Die erste Schaltungsanordnung S1 ist eine digitale Schaltungsanordnung. Die digitalen Anschlussleitungen A1a, A1b, A1c sind digitale Datenübertragungskanäle, die eine bidirektionale digitale Datenübertragung zwischen der Handkontrolleinheit HCU und der Steuerelektronik ECU ermöglichen. Die zweite Schaltungsanordnung S2 ist eine analoge Schaltungsanordnung. Die Anschlussleitungen A2a, A2b sind analoge Datenübertragungskanäle, die eine analoge Datenübertragung von der Handkontrolleinheit HCU an die Steuerelektronik (ECU) ermöglichen.
Die digitale Schaltungsanordnung S1 umfasst einen ersten Schaltkontakt 21, der in Reihe mit einem Widerstand R21 geschaltet ist. Parallel geschaltet zu dem ersten Schaltkontakt 21 und dem Widerstand R21 (bevorzugt 10 kOhm) weist die digitale Schaltungsanordnung S1 einen zweiten Schaltkontakt 22 auf, der in Reihe mit einem Widerstand R22 (bevorzugt 10 kOhm) geschaltet ist. In einer hier nicht gezeigten Darstellung sind ein erster und ein zweiter Schaltkontakt doppelt vorgesehen, was zu einer Erhöhung der Funktionssicherheit führen kann. Über den digitalen Datenübertragungskanal A1c ist die digitale Schaltungsanordnung S1 mit der Eingangsspannung (UD) 65 verbunden.
Die digitale Schaltungsanordnung S1 weist weiterhin ein Interface Modul 30 auf. Diese ist über einen bidirektionalen digitalen Datenübertragungskanal A1b mit der Steuerelektronik (ECU) 20 verbunden. In der gezeigten Darstellung übermittelt das Interface Modul 30 die Information über den Schaltzustand des ersten Schaltkontakts 21 oder die Information über den Schaltzustand des zweiten Schaltkontakts 22 oder beide über den digitalen Datenübertragungskanal A1b an die Steuerelektronik (ECU) 20.
In dem Interface Modul kann auch ein handbetätigtes proportionales Gebersignal eingelesen werden, das in der gezeigten Darstellung von dem Proportionalgeber P1 an das Interface Modul übertragen wird. Dadurch, dass der digitale Datenübertragungskanal A1b für eine bidirektionale Datenübertragung vorgesehen ist, kann über die Funktionskontrollleuchte 40 der Status einer hier nicht gezeigten Feststellbremse angezeigt werden. In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Funktionskontrollleuchte oder auch Fehlerkontrollleuchte in ein Bedienelement im Fahrzeug integriert.
Die zweite Schaltungsanordnung S2 ist eine analoge Schaltungsanordnung, die einen ersten redundanten Schaltkontakt 11 umfasst, der in Reihe mit einem Widerstand R11 (bevorzugt 10 kOhm) geschaltet ist. Parallel zu dem ersten redundanten Schaltkontakt 11 und dem Widerstand R11 geschaltet weist die analoge Schaltungsanordnung S2 einen zweiten redundanten Schalter 12 auf, der in Reihe mit einem Widerstand R12 (bevorzugt 10 kOhm) geschaltet ist. In einer hier nicht-gezeigten Darstellung können ein erster redundanter und ein zweiter redundanter Schaltkontakt auch doppelt vorgesehen sein. Wiederum parallel geschaltet zu dem zweiten redundanten Schalter 12 und dem Widerstand R12 weist die analoge Schaltungsanordnung S2 einen Kondensator C1, bevorzugt mit einer Kapazität von 100 nF, auf. Der Kondensator C1 dient weiterhin dazu, sich beim Schließen der Schaltkontakte 11 und/oder 12 über diese zu entladen und hierdurch eine Kontaktreinigung zu erzielen.
Die Handkontrolleinheit (HCU) 10 weist einen ersten Taster T1 auf. Mittels des ersten Tasters T1 sind der erste Schaltkontakt 21 der digitalen Schaltungsanordnung S1 und der erste redundante Schaltkontakt 11 die analoge Schaltungsanordnung S2 betätigbar. Insbesondere sind der erste Schaltkontakt 21 und der erste redundante Schaltkontakt 11 gemeinsam betätigbar. In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein erster Taster für die Aktivierung oder Deaktivierung einer Feststellbremse vorgesehen.
Die Handkontrolleinheit (HCU) 10 weist weiterhin einen zweiten Taster T2 auf. Mittels des zweiten Tasters T2 sind der zweite Schaltkontakt 22 der digitalen Schaltungsanordnung S1 und der zweite redundante Schaltkontakt 12 die analoge Schaltungsanordnung S2 redundant betätigbar. Insbesondere sind der zweite Schaltkontakt 22 und der zweite redundante Schaltkontakt 12 gemeinsam, d.h. zeitgleich, betätigbar. In einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Taster zum Aktivieren einer Anhänger-Prüffunktion vorgesehen.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel fließt kein Ruhestrom. Erst bei Betätigung des ersten Tasters T1 oder des zweiten Tasters T2 wird der Betriebsstrom der Steuerelektronik (ECU) 20 eingeschaltet. Vorteilhafterweise kann so die Standzeit einer hier nicht gezeigten Fahrzeugbatterie verlängert werden.
Die analoge Schaltungsanordnung S2 dient der Redundanz und ist für eine Notfunktion bei erstem Fehler und für einen Wake-up der Steuerelektronik (ECU) 20 vorgesehen. Der analoge Datenübertragungskanal A2b ist unter anderem über einen Widerstand R31 mit der Batteriespannung (UB) 60 verbunden. Die Batteriespannung (UB) 60 wird geschaltet und kann zur Aufdeckung von Verkabelungsfehlern (UT) 66 ausgewertet werden. Zum Beispiel ergeben sich bei Kurzschlüssen nach der Batteriespannung oder der Masse Spannungspegel, die von den Spannungspegeln bei offenem oder geschlossenem Schalter abweichen. Ein solches Abweichen kann durch Auswerten der Batteriespannung aufgedeckt werden.
Weiterhin kann es notwendig sein, die Datenübertragungskanälen A2a und A2b wegen eines fehlenden Ruhestroms mittels einer Testschaltung 70 sporadisch zu prüfen. Bei intakten Datenübertragungskanälen A2a und A2b ergibt sich durch die Entladung des Kondensators C1 über die inneren Widerstände der Datenübertragungskanälen A2a und A2b sowie der Testschaltung 70 ein charakteristischer abfallender Spannungsverlauf der Eingangsspannung UD, welcher mittels der Steuerelektronik (ECU) 20 ausgewertet werden kann.
Der analoge Datenübertragungskanal A2a ist zur Erhöhung der Kurzschlussfestigkeit im Eingangskreis der Steuerelektronik (ECU) 20 mit einem Überstromschutz T31 zum Massepotential (URef) 67 hin verbunden. Des Weiteren dient der analoge Datenübertragungskanal A2a für den wake-up 68 der Steuerelektronik (ECU) 20.
Für den Fall, dass ein hier nicht gezeigtes Fahrzeug nicht in Betrieb ist und z. B. durch Drehen eines Zündschlüssels gestartet wird, kann eine Steuerelektronik (ECU) mittels einer wake-up Funktion eingeschaltet werden. Die Steuerelektronik (ECU) könnte dann empfangene Datensignale auswerten und entsprechend ein Einlegen oder ein Lösen einer hier nicht gezeigten Feststellbremse steuern.
3 zeigt ein Fahrzeug 1000 mit Rädern 140, wobei das Fahrzeug 1000 ein elektro-pneumatisches Handbrems (EPH)-System 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aufweist. Das elektro-pneumatische Handbrems (EPH)-System 100 umfasst eine Einrichtung 50 zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises 110. In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform umfasst eine Einrichtung und zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises eine Handkontrolleinheit (HCU), welche mittels einer zweikreisigen Übertragungseinrichtung mit einer Steuerelektronik (ECU) verbunden ist. Eine entsprechende Einrichtung kann in einem hier nicht gezeigten Ausführungsbeispiel zum Beispiel wie in 2 gezeigt ausgebildet sein.
Das elektro-pneumatische Handbrems (EPH)-System 100, weist weiterhin einen elektro-pneumatischen Feststellbremskreis 110 auf, mit welchem wenigstens ein Federspeicherbremszylinder 120 be- oder entlüftet werden kann. Entsprechend dem Be- oder Entlüftungszustand des wenigstens einen Federspeicherbremszylinders 120 kann eine Feststellbremse 130 gelöst oder eingelegt werden. Der elektro-pneumatische Feststellbremskreis 110 wird in der gezeigten Darstellung mittels einer Einrichtung 50 gesteuert.
Bezugszeichenliste

10: Handkontrolleinheit (HCU)
20: Steuerelektronik (ECU)
21: erster Schaltkontakt
22: zweiter Schaltkontakt
11: erster redundanter Schaltkontakt
12: zweiter redundanter Schaltkontakt
30: Interface Modul
40: Funktionskontrollleuchte
50: Einrichtung
60: Batteriespannung (UB)
65: Eingangsspannung (UD)
66: Aufdeckung von Verkabelungsfehlern (UT)
67: Massepotential (URef)
68: wake-up Funktion
70: Testschaltung
100: elektro-pneumatisches Handbrems (EPH)-System
110: elektro-pneumatischer Feststellbremskreis
120: Federspeicherbremszylinder
130: Feststellbremse
140: Räder
1000: Fahrzeug
A1(a,b,c): digitale Übertragungskanäle
A2(a,b): analoge Übertragungskanäle
C1: Kondensator
P1: Proportionalgeber
R11, R12: Widerstände
R21, R22: Widerstände
R31: Widerstand
S1: digitale Schaltungsanordnung
S2: analoge Schaltungsanordnung
T1: erster Taster
T2: zweiter Taster
T31: Überstromschutz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1504975 B1 [0003]
EP 1966016 B1 [0005]

Claims

Einrichtung (50) ausgebildet zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises (110), die aufweist: - eine Handkontrolleinheit (HCU) zur Betätigung einer Feststellbremse (130) mittels des elektro-pneumatischen Feststellbremskreises (110), - eine mit der Handkontrolleinheit (HCU) elektrisch verbundene Steuerelektronik (ECU), wobei - die Handkontrolleinheit (HCU) eine erste Schaltungsanordnung (S1) und eine zweite Schaltungsanordnung (S2) aufweist, wobei - die erste Schaltungsanordnung (S1) wenigstens über eine erste Anschlussleitung (A1) mit der Steuerelektronik (ECU) verbunden ist, und - die zweite Schaltungsanordnung (S2) wenigstens über eine zweite Anschlussleitung (A2) mit der Steuerelektronik (ECU) verbunden ist, wobei die zweite Schaltungsanordnung eine analoge Schaltungsanordnung ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Schaltungsanordnung (S1) eine digitale, vorzugsweise bidirektionale, Schaltungsanordnung ist, und die wenigstens erste Anschlussleitung (A1) ein digitaler Datenübertragungskanal ist, der ausgebildet ist eine digitale Datenübertragung zwischen der digitalen Schaltungsanordnung und der Steuerelektronik (ECU) zu ermöglichen, und - die zweite Schaltungsanordnung (S2) die analoge Schaltungsanordnung ist, und die wenigstens zweite Anschlussleitung (A2) ein analoger Datenübertragungskanal ist, der ausgebildet ist eine analoge Datenübertragung von der analogen Schaltungsanordnung an die Steuerelektronik (ECU) zu ermöglichen, wobei - die digitale Schaltungsanordnung (S1) und die analoge Schaltungsanordnung (S2) redundant, vorzugsweise zeitgleich, betätigbar sind.
Einrichtung (50) nach Anspruch 1, wobei die Handkontrolleinheit (HCU) einen ersten Taster (T1) aufweist und die digitale Schaltungsanordnung (S1) einen ersten Schaltkontakt (21) und die analoge Schaltungsanordnung (S2) einen ersten redundanten Schaltkontakt (11) aufweist, wobei der erste Schaltkontakt (21) und der erste redundante Schaltkontakt (11) durch den ersten Taster (T1) betätigbar sind, wobei der erste Taster (T1) für die Aktivierung oder Deaktivierung wenigstens einer Feststellbremse (130) vorgesehen ist.
Einrichtung (50) zum Steuern und Regeln nach Anspruch 2, wobei die Handkontrolleinheit (HCU) weiterhin einen zweiten Taster (T2) aufweist und die digitale Schaltungsanordnung (S1) einen zweiten Schaltkontakt (22) und die analoge Schaltungsanordnung (S2) einen zweiten redundanten Schaltkontakt (12) aufweist, wobei der zweite Schaltkontakt (22) und der zweite redundante Schaltkontakt (12) durch den zweiten Taster (T2) betätigbar sind, wobei der zweite Taster (T2) zum Aktivieren einer Anhänger-Prüffunktion vorgesehen ist.
Einrichtung (50) zum Steuern und Regeln nach Anspruch 3, wobei der erste Taster (T1) und der zweite Taster (T2) jeweils parallel geführte elektrisch unabhängige Schaltkontakte aufweisen, wobei die parallel geführten unabhängigen Schaltkontakte zeitgleich betätigbar sind.
Einrichtung (50) zum Steuern und Regeln nach Anspruch 4, wobei der erste Taster (T1) und der zweite Taster (T2) als Doppelwipptaster ausgebildet sind.
Einrichtung (50) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die analoge Schaltungsanordnung (S2) für eine Notfunktion bei erstem Fehler und für einen Wake-up der Steuerelektronik (ECU) vorgesehen ist und die digitale Schaltungsanordnung (S1) für eine Hauptsignalübertragung vorgesehen ist.
Einrichtung (50) nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die digitale Schaltungsanordnung (S1) ein Interface Modul (30) aufweist, welches eine Information über einen Schaltzustand des ersten Schaltkontakts (21) und/oder eine Information über einen Schaltzustand des zweiten Schaltkontakts (22) über einen digitalen Datenübertragungskanal an die Steuerelektronik (ECU) übermittelt.
Einrichtung (50) nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der erste redundante Schaltkontakt (11) und/oder der zweite redundante Schaltkontakt (12) der analogen Schaltungsanordnung (S2) doppelt vorgesehen sind und /oder der erste Schaltkontakt (21) und/oder der zweite Schaltkontakt (22) der digitalen Schaltungsanordnung (S1) doppelt vorgesehen sind.
Einrichtung (50) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei der digitale Datenübertragungskanal als LIN Bus, insbesondere mit drei Leitungsadern, oder als CAN Bus, insbesondere mir vier Leitungsadern, ausgebildet ist.
Einrichtung (50) nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, wobei die digitale Schaltungsanordnung (S1) weiterhin einen Proportionalgeber (P1) aufweist, welcher ein proportionales Gebersignal an das Interface Modul (30) übermittelt.
Einrichtung (50) nach Anspruch 10, wobei der Proportionalgeber (P1) mechanisch mit dem ersten Taster (T1) gekoppelt ist.
Elektro-pneumatisches Handbrems (EPH)-System (100), aufweisend wenigstens einen elektro-pneumatischen Feststellbremskreis (110) mit wenigstens einem Federspeicherbremszylinder (120) zum Lösen und Einlegen wenigstens einer Feststellbremse (130) und eine Einrichtung (50) ausgebildet zum Steuern und Regeln des elektro-pneumatische Feststellbremskreis (110), wobei die Einrichtung (50) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
Fahrzeug (1000) mit einem nach Anspruch 12 ausgebildeten elektro-pneumatischen Handbrems (EPH)-System (100).
Verfahren zum Steuern und Regeln eines elektro-pneumatischen Feststellbremskreises (110) zur Betätigung einer Feststellbremse (130) aufweisend - Betätigen einer ersten Schaltungsanordnung (S1) und einer zweiten Schaltungsanordnung (S2) einer Handkontrolleinheit (HCU), - Übertragen von Steuersignalen wenigstens über eine erste Anschlussleitung (A1) von der ersten Schaltungsanordnung (S1) an eine Steuerelektronik (ECU), und - Übertragen von Steuersignalen wenigstens über eine zweite Anschlussleitung (A2) von der redundanten zweiten Schaltungsanordnung (S2) an die Steuerelektronik (ECU), wobei - die erste Schaltungsanordnung (S1) und die zweite Schaltungsanordnung (S2) redundant, vorzugsweise zeitgleich, betätigt werden, und - die erste Schaltungsanordnung (S1) eine digitale Schaltungsanordnung ist, und die wenigstens erste Anschlussleitung (A1) ein digitaler Datenübertragungskanal ist, mittels dem eine digitale Datenübertragung zwischen der digitalen Schaltungsanordnung der Handkontrolleinheit (HCU) und der Steuerelektronik (ECU) ermöglicht wird und die redundante zweite Schaltungsanordnung (S2) eine analoge Schaltungsanordnung ist, und die wenigstens zweite Anschlussleitung (A2) ein analoger Datenübertragungskanal ist, mittels dem eine analoge Datenübertragung von der analogen Schaltungsanordnung der Handkontrolleinheit (HCU) an die Steuerelektronik (ECU) ermöglicht wird.