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Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist auch ein korrespondierendes mehrkreisiges Bremssystem mit einer solchen Sensoranordnung.
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Für hochautomatisiertes bzw. autonomes Fahren und für teilautomatisierte bzw. teilautonome Fahrfunktionen werden typischerweise Redundanzen gefordert, damit die Verfügbarkeit von Sensoren und Funktionen auch in vielen Fehlerfällen gewährleistet ist. Daher kommt typischerweise ein Bremssystem mit einer primären und sekundären Stabilisierung des Fahrzeugs zum Einsatz. Konkret werden zum Bremsen typischerweise zwei unabhängige Bremsgeräte bzw. Bremsregelsysteme eingesetzt. Beide sollten idealerweise Drehzahlinformation von Drehzahlsensoren, welche jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet sind, mit einer hohen Verfügbarkeit bekommen. In heutigen Lösungen werden die Drehzahlsensoren direkt Punkt-zu-Punkt mit einem Primärsteuergerät verbunden. Bei einem Zwei-Box-Systemansatz, wie beispielsweise einem ESP-System als Primärsystem und einem elektromechanischen oder einem anderen elektrischen Bremskraftverstärker als Sekundärsystem bzw. einem integrierten Bremssystem (IPB) als Primärsystem und einem redundanten Bremssystem RBU (RBU: Redundant Brake Unit) als Sekundärsystem, werden die Sensorsignale der Drehzahlsensoren entweder durch das Primärsteuergerät zum Sekundärsteuergerät durchgeschleift, was einen Zusatzaufwand und Kosten erfordert und auch nicht alle Fehlerfälle abdeckt, oder die Drehzahlsensoren werden über eine Umschaltvorrichtung im Fehlerfall zwischen dem Primärsteuergerät und dem Sekundärsteuergerät umgeschaltet. Eine andere bekannte Lösung sieht acht Drehzahlsensoren vor, von denen jeweils vier mit dem Primärsteuergerät und jeweils vier mit dem Sekundärsteuergerät direkt verbunden sind. Durch diese Aufteilung werden an jedem Rad zwei Drehzahlsensoren verbaut, damit die Systeme redundant das Fahrzeug stabilisieren können. Dies bedeutet, dass in Summe acht Drehzahlsensoren pro Fahrzeug und die damit verbundenen doppelten Kosten für Sensoren und Verkabelung aufgewendet werden.
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Aus der
DE 10 2015 202 335 A1 ist beispielsweise ein mehrkreisiges Bremssystem für ein Fahrzeug, mit einem elektromechanischen Bremskraftverstärker, mindestens einer strombetriebenen Hydraulikkomponente, einem ersten Sensorelement, welches mindestens eine erste Sensorgröße bezüglich der Drehzahl und/oder der Drehgeschwindigkeit des Fahrzeugrads an mindestens eine Auswerte- und/oder Steuervorrichtung des Fahrzeugs bereitstellt, und einem zweiten Sensorelement bekannt, welches mindestens eine zweite Sensorgröße bezüglich der Drehzahl und/oder der Drehgeschwindigkeit des gleichen Fahrzeugrads an die mindestens eine Auswerte- und/oder Steuervorrichtung bereitstellt. Zudem ist das erste Sensorelement zusammen mit dem elektromechanischen Bremskraftverstärker an einem in dem Bremssystem zumindest teilweise ausgebildeten ersten Stromversorgungsnetz angebunden, und das zweite Sensorelement ist zusammen mit der mindestens einen strombetriebenen Hydraulikkomponente an einem in dem Bremssystem zumindest teilweise ausgebildeten zweiten Stromversorgungsnetz angebunden ist.
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So ist aus der
DE 10 2018 204 615 A1 beispielsweise eine gattungsgemäßes Sensoranordnung mit einem Sensorelement und mindestens zwei Steuergeräten bekannt, welche jeweils eine Auswerte- und Steuereinheit und eine Energiequelle aufweisen, wobei in einem ersten Steuergerät eine erste Auswerte- und Steuereinheit mit einer ersten Energiequelle und in einem zweiten Steuergerät eine zweite Auswerte- und Steuereinheit mit einer zweiten Energiequelle verbunden ist. Die mindestens zwei Steuergeräte und das Sensorelement sind über mindestens ein separates Verschaltungsmodul miteinander verschaltet, wobei das jeweilige Verschaltungsmodul einen ersten Anschluss des zugehörigen Sensorelements mit der ersten Energiequelle und/oder mit der zweiten Energiequelle verbindet. Ein zweiter Anschluss des Sensorelements ist mit Masse verbunden. Hierbei ist ein durch das Sensorelement fließender Sensorstrom zumindest mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert und wird von der ersten Auswerte und Steuereinheit und/oder der zweiten Auswerte- und Steuereinheit ausgewertet. Bei Ausfall der verbundenen Energiequelle verbindet das Verschaltungsmodul jeweils den ersten Anschluss des Sensorelements mit der anderen Energiequelle.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das mehrkreisiges Bremssystem, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug, mit einer solchen Sensoranordnung haben jeweils den Vorteil, dass ein redundantes Drehzahlsensorkonzept mit Standarddrehzahlsensoren ohne Verschaltungsvorrichtung umgesetzt werden kann. Hierbei stehen die Drehzahlinformationen zumindest dem Primärsteuergerät und mindestens einem weiteren Steuergerät in Echtzeit zur Verfügung. Dadurch ergibt sich bei Ausfall des Primärsteuergeräts keine Latenzzeit für die Übergabe der Drehzahlinformationen, da das Sekundärsteuergerät als weiteres Steuergerät ebenfalls direkt mit den radnahen Steuergeräten verbunden werden kann. Zusätzlich stehen die Drehzahlinformationen über ein zentrales Netzwerk auch weiteren Steuergeräten zur Verfügung, für welche eine längere Latenzzeit zur Übergabe der Drehzahlinformationen möglich ist.
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Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug ermöglichen in vorteilhafter Weise die Verwendung von Standarddrehzahlsensoren und von herkömmlichen Steuergeräten als Primärsteuergerät und als Sekundärsteuergerät ohne zusätzliche Umschaltvorrichtungen. Zudem können die Drehzahlinformationen der einzelnen Drehzahlsensoren auch anderen Steuergeräten im Fahrzeug, welche die Drehzahlinformationen ebenfalls in Echtzeit erfordern, über eine direkte Verbindung mit den radnahen Steuergeräten zur Verfügung gestellt werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoranordnung für ein Fahrzeug, mit jeweils einem Drehzahlsensor für jedes Fahrzeugrad, welche jeweils mindestens eine drehzahlabhängige und/oder drehgeschwindigkeitsabhängige physikalische Größe des korrespondierenden Fahrzeugrads erfassen, wobei aus der mindestens einen drehzahlabhängigen und/oder drehgeschwindigkeitsabhängigen physikalischen Größe Drehzahlinformationen des korrespondierenden Fahrzeugrads ermittelbar sind, einem Primärsteuergerät, welches zur Ausführung von ersten Bremsfunktionen des Fahrzeugs die ermittelten Drehzahlinformationen der einzelnen Fahrzeugräder auswertet, und einem Sekundärsteuergerät zur Verfügung, welches zur Ausführung von zweiten Bremsfunktionen des Fahrzeugs die ermittelten Drehzahlinformationen der einzelnen Fahrzeugräder auswertet. Hierbei ist im Bereich der Fahrzeugräder jeweils ein radnahes Steuergerät angeordnet, welches direkt mit dem zugeordneten Drehzahlsensor des korrespondierenden Fahrzeugrads verbunden ist und ein Sensorsignal des Drehzahlsensors empfängt und aus dem Sensorsignal die Drehzahlinformationen für das korrespondierende Fahrzeugrad ermittelt. Zumindest das Primärsteuergerät und mindestens ein weiteres Steuergerät erhalten die ermittelten Drehzahlinformationen zur Auswertung in Echtzeit, wobei die radnahen Steuergeräte die ermittelten Drehzahlinformationen als erste Sensordaten über einen Datenbus einem zentralen Netzwerk zur Verteilung im Fahrzeug zur Verfügung stellen.
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Zudem wird ein mehrkreisiges Bremssystem, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug, mit mehreren Radbremsen, welche jeweils an einem Fahrzeugrad angeordnet sind, einer solchen Sensoranordnung, welche mindestens eine drehzahlabhängige und/oder drehgeschwindigkeitsabhängige physikalische Größe der Fahrzeugräder erfasst, einem Primärsteuergerät, welches zur Ausführung von ersten Bremsfunktionen des Fahrzeugs die ermittelten Drehzahlinformationen der einzelnen Fahrzeugräder auswertet, und einem Sekundärsteuergerät vorgeschlagen, welches zur Ausführung von zweiten Bremsfunktionen des Fahrzeugs die ermittelten Drehzahlinformationen der einzelnen Fahrzeugräder auswertet.
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Unter dem Primärsteuergerät bzw. dem Sekundärsteuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Auswerte- und Steuereinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Vorliegend sind die Aktoren beispielsweise als Magnetventile oder als Druckerzeuger ausgeführt, welche vom Steuergerät entsprechend angesteuert werden können. Die mindestens eine Schnittstelle kann hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten Systemschaltkreises sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Ein solcher Systemschaltkreis ist vorzugsweise als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) ausgeführt. So kann beispielsweise die Auswerte- und Steuereinheit als ASIC ausgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird. Die beiden Steuergeräte können in Verbindung mit einer Primäraktuatorik bzw. mit einer Sekundäraktuatorik verschiedene Bremsfunktionen, wie beispielsweise ABS-, ESP-, ASR- und/oder Hillhold-Funktionen (ABS: Antiblockiersystem, ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm, ASR: Antriebsschlupfregelung) ausführen. Hierbei können die beiden Steuergeräte im Normalbetrieb verschiedene Bremsfunktionen ausführen. Bei einem Ausfall eines der beiden Steuergeräte kann vorgesehen werden, dass das andere Steuergerät die Bremsfunktionen des ausgefallenen Steuergeräts zumindest teilweise übernimmt, um eine entsprechende Rückfallebene auszubilden.
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Unter der Primäraktuatorik bzw. Sekundäraktuatorik kann vorliegend eine hydraulische und/oder elektromechanische Baugruppe verstanden werden, über welche im Bremssystem für den Druckaufbau bzw. Druckabbau in den Radbremsen entsprechende Steuer- und/oder Regelvorgänge für eine ABS-Funktion (ABS: Antiblockiersystem) oder eine ASR-Funktion (ASR: Antriebsschlupfregelung) oder ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) durchgeführt werden können.
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Zur Durchführung der Steuer- und/oder Regelvorgänge umfasst die Primäraktuatorik bzw. die Sekundäraktuatorik mindestens einen Bremsdruckerzeuger und eine Hydraulikventileinheit mit Magnetventilen, welche aufgrund der gegensätzlich wirkenden Kräfte „Magnetkraft“, „Federkraft“ und „Hydraulikkraft“ meist in eindeutigen Positionen gehalten werden können. Dementsprechend gibt es die Magnetventilarten „stromlos offen“ und „stromlos geschlossen“. Zudem werden auch bistabile Magnetventile eingesetzt, welche zwischen einem „stromlos offenen“ und einem „stromlos geschlossenen“ Zustand umgeschaltet werden können, wobei ein solches bistabiles Magnetventil dauerhaft bis zum nächsten Umschaltsignal im jeweiligen Betriebszustand verbleibt. Der Bremsdruckerzeuger ist insbesondere muskelkraft-, hilfskraft- und/oder fremdkraftbetätigbar. „Hilfskraft“ bedeutet eine Betätigung mit Muskelkraft unterstützt durch einen Bremskraftverstärker.
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Unter einem Drehzahlsensor wird vorliegend ein elektrisches Bauteil verstanden, welches im Bereich eines zugeordneten Fahrzeugrads eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandelt. Die Drehzahlinformation wird dabei vorzugsweise durch das Abtasten eines magnetischen Encoders oder eines ferromagnetischen Zahnrads ermittelt. Der magnetische Encoder ist beispielsweise als Messwertgeberring mit mehreren gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordneten Magnetelementen, insbesondere Permanentmagnete, ausgebildet, welche eine abwechselnde magnetische Orientierung aufweisen und ein Magnetpolpaar bilden. Mittels des Drehzahlsensors werden die Magnetfelder der Magnetelemente bei einer Rotation des Messwertgeberrings erfasst, wobei in Abhängigkeit des magnetischen Flusses des jeweiligen erfassten Magnetfelds einem Steuergerät ein Ausgabestrom mittels einer Stromschnittstelle zur weiteren Verwendung als Drehzahlinformation zur Verfügung gestellt wird. Die Drehzahlsensoren können beispielsweise ein Hall-, GMR-, AMR- oder TMR-Sensorelement umfassen (GMR: Giant Magnetoresistance oder Riesenmagnetowiderstand, AMR: Anisotrope Magnetoresistance oder anisotroper Magnetowiderstand, TMR: Tunnel Magnetoresistance oder magnetischer Tunnelwiderstand). Hierbei kann der jeweilige Drehzahlsensor seine Drehzahlinformation als Datenprotokoll, wie beispielsweise als AK-Protokoll oder I-Protokoll, über die Stromschnittstelle an das korrespondierende radnahe Steuergerät übertragen.
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Zur Ermittlung der Drehzahlinformationen erfassen die Drehzahlsensoren beispielsweise Magnetpolpaarnulldurchgänge, wobei bei jedem Magnetpolpaarnulldurchgang, d.h. einem Vorzeichenwechsel der erfassten Magnetfeldstärke, ein sogenannter „Speed-Puls“ erzeugt wird, welcher die eigentliche Drehzahlinformation repräsentiert. Das AK-Protokoll umfasst den „Speed-Puls“ als Drehzahlinformation und mindestens eine zusätzliche Drehzahlinformation als Datenwort mit mehrere Protokollbits. Die Protokollbits definieren den Dateninhalt der mindestens einen zusätzlichen Drehzahlinformation. Die mindestens eine zusätzliche Drehzahlinformation betrifft beispielsweise eine Drehrichtungsinformation, eine Luftspaltinformation, eine Temperaturinformation usw.
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Bei dem zentralen Netzwerk im Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein CAN-Bussystem oder ein Ethernet oder um ein Flexray handeln. Selbstverständlich können auch andere geeignete Netzwerke oder eine Kombination der genannten Netzwerke im Fahrzeug zur Verteilung der Drehzahlinformationen eingesetzt werden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensoranordnung für ein Fahrzeug möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die einzelnen Drehzahlsensoren jeweils über eine Zweidrahtleitung mit dem korrespondierenden radnahen Steuergerät elektrisch verbunden werden können. So kann ein durch den jeweiligen Drehzahlsensor fließender Sensorstrom mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert werden und von dem zugehörigen radnahen Steuergerät erfasst und in ein Spannungssignal umgewandelt werden, welches die korrespondierende Drehzahlinformation repräsentiert. Zudem können die radnahen Steuergeräte beispielsweise den die eigentliche Drehzahlinformation repräsentierenden „Speed-Puls“ als Spannungssignal jeweils über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung in Echtzeit zur Verfügung stellen. Die Punkt-zu-Punkt-Verbindung kann beispielsweise als Eindrahtleitung ausgeführt werden und das radnahe Steuergerät mit dem Primärsteuergerät oder dem mindestens einen weiteren Steuergerät elektrisch verbinden. Zudem können die einzelnen radnahen Steuergeräte zusätzliche Drehzahlinformationen, wie beispielsweise eine Drehrichtungsinformation, eine Luftspaltinformation, eine Temperaturinformation usw., über den Datenbus und das zentrale Netzwerk zur Verteilung im Fahrzeug zur Verfügung stellen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung können mindestens zwei der radnahen Steuergeräte zur Ausführung einer Parkbremsfunktion jeweils über eine elektrische Verbindung mit einem korrespondierenden Aktuator einer elektrischen Parkbremse elektrisch verbunden werden. Hierbei können die mindestens zwei der radnahen Steuergeräte jeweils Ansteuersignale erzeugen und über die korrespondierende elektrische Verbindung an den korrespondierenden Aktuator der elektrischen Parkbremse ausgeben. Die Ansteuerung der Aktuatoren der elektrischen Parkbremse durch die radnahen Steuergeräte ermöglicht im Vergleich zum Stand der Technik eine kürzere Ausführung der hochstromführenden elektrischen Verbindungskabel zwischen dem Steuergerät und dem zugeordneten Aktuator. Zudem können das Primärsteuergerät bzw. das Sekundärsteuergerät entlastet werden, welche bei bekannten Sensoranordnungen die Ansteuerung der Aktuatoren der elektrischen Parkbremse ansteuern. Des Weiteren ermöglicht die Aufteilung der Parkbremsfunktion auf mindestens zwei radnahe Steuergeräte eine verbesserte Redundanz der Parkbremsfunktion auch bei hochautonomen bzw. hochautomatisierten Fahrzeugen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann eine Aktivierung der Parkbremsfunkton in den mindestens zwei der radnahen Steuergeräte über zweite Sensordaten erfolgen, welche über das zentrale Netzwerk und den Datenbus an die mindestens zwei der radnahen Steuergeräte übertragbar sind. Hierbei kann ein manuelles Bedienelement der Parkbremsfunktion elektrisch mit dem Primärsteuergerät oder mit dem mindestens einen weiteren Steuergerät oder mit dem zentralen Netzwerk verbunden sein. Das bedeutet, dass die korrespondierende mit dem manuellen Bedienelement elektrisch verbundene Komponente eine Betätigung erkennen und ein entsprechendes Aktivierungssignal erzeugen und über den Datenbus an die radnahen Steuergeräte ausgeben kann. Des Weiteren kann bei hochautonomen bzw. hochautomatisierten Fahrzeugen, welche ohne Fahrereingriff ausgeführt sind, auf ein solches manuelles Bedienelement verzichtet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung können die mindestens zwei der radnahen Steuergeräte im Bereich der Fahrzeugräder einer gemeinsamen Fahrzeugachse, vorzugsweise einer Hinterachse, angeordnet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann das Primärsteuergerät und/oder das mindestens eine weitere Steuergerät als radnahes Steuergerät ausgeführt werden. Das bedeutet, dass das Primärsteuergerät beispielsweise direkt mit einem der Drehzahlsensoren verbunden ist und dessen Drehzahlinformation in Echtzeit den anderen Steuergeräten zur Verfügung stellt. Zusätzlich oder alternativ kann auch das Sekundärsteuergerät oder ein anderes Steuergerät direkt mit einem der Drehzahlsensoren verbunden werden und dessen Drehzahlinformation in Echtzeit den anderen Steuergeräten zur Verfügung stellen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung können die radnahen Steuergeräte jeweils mit mindestens einem Umfeldsensor elektrisch verbunden werden, welcher mindestens eine unfallrelevante physikalische Größe erfasst und ein entsprechendes Sensorsignal an das korrespondierende radnahe Steuergerät überträgt. Über diese Umfeldsensoren, welche beispielweise als Ultraschallsensoren, Radarsensoren usw. ausgeführt sind, kann vorzugsweise ein Abstand zu Objekten im Fahrzeugumfeld bestimmt werden. Diese Abstandsinformationen können beispielsweise in Fahrerassistenzsystemen, wie einem Einparkassistenten, einer Abstandswarnvorrichtung, einem Abstandsregelsystem usw. verwendet werden. Daher können die radnahen Steuergeräte die Sensorsignale der Umfeldsensoren als dritte Sensordaten über den Datenbus dem zentralen Netzwerk zur Verteilung im Fahrzeug zur Verfügung stellen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung können die Steuergeräte jeweils eine redundante Energieversorgung aufweisen. Dadurch kann die Übertragung der Drehzahlinformationen und die zugehörigen Fahrzeugfunktionen auch bei Ausfall einer der Energieversorgungen durchgeführt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann das mindestens eine weitere Steuergerät das Sekundärsteuergerät oder ein Antriebssteuergerät, welches einen Inverter eines elektrischen Antriebs des Fahrzeugs ansteuert, oder ein Zentralsteuergerät sein, welches Bewegungstrajektorien berechnet.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann das Primärsteuergerät ein ESP-System oder ein ESP-System mit einer vakuumunabhängigen elektrohydraulischen Bremskraftverstärkung ansteuern. Das Sekundärsteuergerät kann einen vakuumunabhängigen elektrohydraulischen Bremskraftverstärker oder eine redundante Bremseinheit ansteuern.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug.
- 2 zeigt eine schematisches Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10, 10A, 10B für ein Fahrzeug 1 jeweils einen Drehzahlsensor WSS1, WSS2, WSS3, WSS4 für jedes Fahrzeugrad R1, R2, R3, R4, welche jeweils mindestens eine drehzahlabhängige und/oder drehgeschwindigkeitsabhängige physikalische Größe des korrespondierenden Fahrzeugrads R1, R2, R3, R4 erfassen, wobei aus der mindestens einen drehzahlabhängigen und/oder drehgeschwindigkeitsabhängigen physikalischen Größe Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 des korrespondierenden Fahrzeugrads R1, R2, R3, R4 ermittelbar sind. Zudem umfasst die Sensoranordnung 10, 10A, 10B ein Primärsteuergerät PSG, welches zur Ausführung von ersten Bremsfunktionen des Fahrzeugs 1 die ermittelten Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 der einzelnen Fahrzeugräder R1, R2, R3, R4 auswertet, und ein Sekundärsteuergerät SSG, welches zur Ausführung von zweiten Bremsfunktionen des Fahrzeugs 1 die ermittelten Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 der einzelnen Fahrzeugräder R1, R2, R3, R4 auswertet. Hierbei ist im Bereich der Fahrzeugräder R1, R2, R3, R3 jeweils ein radnahes Steuergerät SG1, SG2, SG3, SG4 angeordnet, welches direkt mit dem zugeordneten Drehzahlsensor WSS1, WSS2, WSS3, WSS4 des korrespondierenden Fahrzeugrads R1, R2, R3, R4 verbunden ist und ein Sensorsignal des Drehzahlsensors WSS1, WSS2, WSS3, WSS4 empfängt und aus dem Sensorsignal die Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 für das korrespondierende Fahrzeugrad R1, R2, R3, R4 ermittelt. Zumindest das Primärsteuergerät PSG und mindestens ein weiteres Steuergerät erhalten die ermittelten Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 zur Auswertung jeweils in Echtzeit. Zudem stellen die radnahen Steuergeräte SG1, SG2, SG3, SG4 die ermittelten Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 als erste Sensordaten über einen Datenbus DB einem zentralen Netzwerk ZNW zur Verteilung im Fahrzeug 1 zur Verfügung.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, sind in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils vier radnahe Steuergeräte SG1, SG2, SG3, SG4 jeweils in einem Eckbereich des Fahrzeug 1 angeordnet. Hierbei sind im Bereich eines ersten Fahrzeugrads R1, welches einem an einer linken Fahrzeugseite angeordneten Vorderrad entspricht, ein erster Drehzahlsensor WSS1 und ein erstes radnahes Steuergerät SG1 angeordnet. Im Bereich eines zweiten Fahrzeugrads R2, welches einem an einer rechten Fahrzeugseite angeordneten Vorderrad entspricht, sind ein zweiter Drehzahlsensor WSS2 und ein zweites radnahes Steuergerät SG2 angeordnet. Im Bereich eines dritten Fahrzeugrads R3, welches einem an einer linken Fahrzeugseite angeordneten Hinterrad entspricht, sind ein dritter Drehzahlsensor WSS3 und ein drittes radnahes Steuergerät SG3 angeordnet. Im Bereich eines vierten Fahrzeugrads R4, welches einem an einer rechten Fahrzeugseite angeordneten Hinterrad entspricht, sind ein vierter Drehzahlsensor WSS4 und ein viertes radnahes Steuergerät SG4 angeordnet. Die einzelnen Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 werden im dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Abtasten eines nicht näher dargestellten magnetischen Encoders ermittelt, welcher beispielsweise als Messwertgeberring mit mehreren gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordneten Magnetelementen, insbesondere Permanentmagnete, ausgebildet ist. Mittels der einzelnen Drehzahlsensoren WSS1, WSS2, WSS3, WSS4 werden die Magnetfelder der Magnetelemente bei einer Rotation des Messwertgeberrings erfasst, wobei in Abhängigkeit des magnetischen Flusses des jeweiligen erfassten Magnetfelds dem entsprechenden radnahen Steuergerät SG1, SG2, SG3, SG4 ein Ausgabestrom mittels einer Stromschnittstelle zur weiteren Verwendung als Drehzahlinformation WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 zur Verfügung gestellt wird. Zur Ermittlung der Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 erfassen die Drehzahlsensoren Magnetpolpaarnulldurchgänge, wobei bei jedem Magnetpolpaarnulldurchgang, d.h. einem Vorzeichenwechsel der erfassten Magnetfeldstärke, ein sogenannter „Speed-Puls“ erzeugt wird, welcher die eigentliche Drehzahlinformation WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 repräsentiert. Zudem können über das verwendete AK-Protokoll zusätzliche Drehzahlinformationen, wie beispielsweise eine Drehrichtungsinformation, eine Luftspaltinformation, eine Temperaturinformation usw. als Datenwort mit mehrere Protokollbits an das korrespondierende radnahe Steuergerät SG1, SG2, SG3, SG4 übertragen werden.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, sind die einzelnen Drehzahlsensoren WSS1, WSS2, WSS3, WSS4 jeweils über eine Zweidrahtleitung mit dem korrespondierenden radnahen Steuergerät SG1, SG2, SG3, SG4 elektrisch verbunden. Die einzelnen radnahen Steuergeräte SG1, SG2, SG3, SG4 sind jeweils über eine Eindrahtleitung mit dem Primärsteuergerät PSG und dem mindestens einen weiteren Steuergerät elektrisch verbunden, welches in den dargestellten Ausführungsbeispielen das Sekundärsteuergerät SSG ist. Daher erhalten in den dargestellten Ausführungsbeispielen das Primärsteuergerät PSG und das Sekundärsteuergerät SSG jeweils die Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 in Echtzeit zur weiteren Auswertung und zur Ausführung der der ersten und zweiten Bremsfunktionen bzw. zur Ausführung der primären Stabilisierung des Fahrzeugs oder der sekundären Stabilisierung des Fahrzeugs im Notfall, wenn die primäre Stabilisierung ausgefallen ist. Zur Ausführung der ersten Bremsfunktionen und der primären Stabilisierung des Fahrzeugs steuert das Primärsteuergerät PSG eine entsprechende nicht näher dargestellte an sich bekannte Primäraktuatorik an, über welche im Bremssystem ein Druckaufbau bzw.
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Druckabbau in den Radbremsen durchgeführt und entsprechende Steuer- und/oder Regelvorgänge ausgeführt werden können. Zur Ausführung der zweiten Bremsfunktionen und der sekundären Stabilisierung des Fahrzeugs steuert das Sekundärsteuergerät SSG eine entsprechende nicht näher dargestellte an sich bekannte Sekundäraktuatorik an, über welche im Bremssystem ein Druckaufbau bzw. Druckabbau in den Radbremsen durchgeführt und entsprechende Steuer- und/oder Regelvorgänge ausgeführt werden können. Die zusätzlichen Drehzahlinformationen der einzelnen Drehzahlsensoren WSS1, WSS2, WSS3, WSS4 stellen die radnahen Steuergeräte SG1, SG2, SG3, SG4 jeweils mit den ermittelten Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 als erste Sensordaten über den Datenbus DB dem zentralen Netzwerk ZNW zur Verteilung im Fahrzeug 1 zur Verfügung.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 10B zusätzlich zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 10A eine Parkbremsfunktion. Zur Ausführung der Parkbremsfunktion sind mindestens zwei der radnahen Steuergeräte SG1, SG2, SG3, SG4über eine elektrische Verbindung mit einem korrespondierenden nicht näher dargestellten Aktuator einer elektrischen Parkbremse EPB1, EBP2 elektrisch verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind das radnahe dritte Steuergeräte SG3, welche im Bereich des dritten Fahrzeugrads R3, welches dem an der linken Fahrzeugseite angeordneten Hinterrad entspricht, und das im Bereich des vierten Fahrzeugrads R4, welches dem an der rechten Fahrzeugseite angeordneten Hinterrad entspricht, angeordnete vierte radnahe Steuergerät SG4 jeweils elektrisch mit dem Aktuator der korrespondierenden elektrischen Parkbremse verbunden. Hierbei erzeugt das dritte radnahe Steuergerät SG3 Ansteuersignale für eine am dritten Fahrzeugrad R3 angeordnete erste elektrischen Parkbremse EPB1. Das vierte radnahe Steuergerät SG3 erzeugt Ansteuersignale für eine am vierten Fahrzeugrad R4 angeordnete zweite elektrischen Parkbremse EBP2. Die erzeugten Ansteuersignale werden dann über die korrespondierenden elektrischen Verbindungen an die korrespondierenden Aktuatoren ausgeben. Eine Aktivierung der Parkbremsfunkton in den beiden radnahen Steuergeräten SG3, SG4 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel über zweite Sensordaten, welche über das zentrale Netzwerk ZNW an die beiden radnahen Steuergeräte SG3, SG4 übertragen werden. Selbstverständlich können in einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den radnahen Steuergeräten SG3, SG4 an einer Hinterachse auch die radnahen Steuergeräte SG1, SG2 an einer Vorderachse zur Ausführung der Parkbremsfunktion ausgeführt werden.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 10B ein manuelles Bedienelement MBE der Parkbremsfunktion, welches mit dem zentralen Netzwerk ZNW elektrisch verbunden ist. Das bedeutet, dass das zentrale Netzwerk ZNW eine Betätigung des manuellen Bedienelements MBE erkennt und ein entsprechendes Aktivierungssignal erzeugt und über den Datenbus DB an die radnahen Steuergeräte SG3, SG4 ausgibt. Wie die gestrichelten Linien andeuten, kann das manuelle Bedienelement MBE zusätzlich oder alternativ auch mit dem Primärsteuergerät PSG oder mit dem mindestens einen weiteren Steuergerät, hier dem Sekundärsteuergerät SSG elektrisch verbunden sein. Des Weiteren kann bei hochautonomen bzw. hochautomatisierten Fahrzeugen 1, welche ohne Fahrereingriff ausgeführt sind, auf das manuelle Bedienelement MBE verzichtet werden, da dort eine Aktivierung der Parkbremsfunktion automatisch erfolgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Aktivierung der Parkbremsfunkton in den beiden radnahen Steuergeräten SG3, SG4 über zweite Sensordaten, welche über das zentrale Netzwerk ZNW und den Datenbus DB an die beiden radnahen Steuergeräte SG3, SG4 übertragen werden.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, sind die radnahen Steuergeräte SG1, SG2, SG3, SG4 in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils mit mindestens einem Umfeldsensor UFS1, UFS2, UFS3, UFS4 elektrisch verbunden, welcher mindestens eine unfallrelevante physikalische Größe erfasst und ein entsprechendes Sensorsignal an das korrespondierende radnahe Steuergerät SG1, SG2, SG3, SG4 überträgt. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist das erste radnahe Steuergerät SG1 mit einem ersten Umfeldsensor UFS1 verbunden, welcher ein linkes vorderes Fahrzeugumfeld überwacht. Das zweite radnahe Steuergerät SG2 ist mit einem zweiten Umfeldsensor UFS2 verbunden, welcher ein rechtes vorderes Fahrzeugumfeld überwacht. Das dritte radnahe Steuergerät SG3 ist mit einem dritten Umfeldsensor UFS3 verbunden, welcher ein linkes hinteres Fahrzeugumfeld überwacht. Das vierte radnahe Steuergerät SG4 ist mit einem vierten Umfeldsensor UFS4 verbunden, welcher ein rechtes hinteres Fahrzeugumfeld überwacht. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Umfeldsensoren UFS1, UFS2, UFS3, UFS4 als Ultraschallsensoren ausgeführt. Alternativ können die Umfeldsensoren UFS1, UFS2, UFS3, UFS4 auch als Radarsensoren, optische Sensoren usw. ausgeführt werden. Über die Umfeldsensoren UFS1, UFS2, UFS3, UFS4 können entsprechende Fahrzeugsicherheitssystem einen Abstand des Fahrzeugs 1 zu Objekten im Fahrzeugumfeld bestimmen. Diese Abstandsinformationen können beispielsweise in Fahrerassistenzsystemen, wie einem Einparkassistenten, einer Abstandswarnvorrichtung, einem Abstandsregelsystem usw. verwendet werden. Die radnahen Steuergeräte SG1, SG2, SG3, SG4 stellen die Sensorsignale der Umfeldsensoren UFS1, UFS2, UFS3, UFS4 als dritte Sensordaten über den Datenbus DB dem zentralen Netzwerk ZNW zur Verteilung im Fahrzeug 1 zur Verfügung. Zur redundanten Energieversorgung sind die radnahen Steuergeräte SG1, SG2, SG3, SG4 jeweils mit einer nicht näher dargestellten ersten Energieversorgung des Fahrzeugs 1 und mit einer von der ersten Energieversorgung unabhängigen nicht näher dargestellten zweiten Energieversorgung EV2 des Fahrzeugs 1 elektrisch verbunden.
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Zusätzlich oder alternativ können ein Antriebssteuergerät, welches einen Inverter eines elektrischen Antriebs des Fahrzeugs 1 ansteuert, und/oder ein Zentralsteuergerät, welches Bewegungstrajektorien berechnet, als das mindestens eine weitere Steuergerät jeweils über eine direkte Leitungsverbindung mit den radnahen Steuergeräten SG1, SG2, SG3, SG4 elektrisch verbunden werden und die Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 in Echtzeit empfangen und auswerten.
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Da sich die bevorzugte Einbaulage des Primärsteuergeräts PSG im linken vorderen Randbereich des Fahrzeugs 1 befindet, ist das Primärsteuergerät PSG in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 als radnahes erstes Steuergerät SG1 ausgeführt und direkt mit dem ersten Drehzahlsensor WSS1 verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt das Primärsteuergerät PSG die erste Drehzahlinformation WSO1 dem mindestens einen anderen Steuergerät über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung in Echtzeit zur Verfügung. Zudem stellt das Primärsteuergerät PSG die erste Drehzahlinformation WSO1 und die zusätzlichen Drehzahlinformationen des ersten Drehzahlsensors WSS1 über den Datenbus DB dem zentralen Netzwerk ZNW zur Verteilung im Fahrzeug 1 zur Verfügung. Da sich die bevorzugte Einbaulage des Sekundärsteuergeräts SSG im rechten vorderen Randbereich des Fahrzeugs 1 befindet, ist das Sekundärsteuergerät SSG in diesem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel als radnahes zweites Steuergerät SG2 ausgeführt und direkt mit dem zweiten Drehzahlsensor WSS2 verbunden. Daher stellt das Sekundärsteuergerät SSG die zweite Drehzahlinformation WSO2 zumindest dem Primärsteuergerät PSG und bei Bedarf mindestens einem weiteren Steuergerät über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung in Echtzeit zur Verfügung. Zudem stellt das Sekundärsteuergerät SSG die zweite Drehzahlinformation WSO2 und die zusätzlichen Drehzahlinformationen des zweiten Drehzahlsensors WSS2 über den Datenbus DB dem zentralen Netzwerk ZNW zur Verteilung im Fahrzeug 1 zur Verfügung.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 für ein Fahrzeug 1, welche mindestens eine drehzahlabhängige und/oder drehgeschwindigkeitsabhängige physikalische Größe der Fahrzeugräder R1, R2, R3, R4 erfasst, wird vorzugsweise in einem mehrkreisigen Bremssystem, insbesondere für ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug 1 eingesetzt. Ein solches mehrkreisiges Bremssystem umfasst mehrere Radbremsen, welche jeweils an einem Fahrzeugrad R1, R2, R3, R4 angeordnet sind, ein Primärsteuergerät PSG, welches zur Ausführung von ersten Bremsfunktionen des Fahrzeugs 1 die ermittelten Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 der einzelnen Fahrzeugräder R1, R2, R3, R4 auswertet, und ein Sekundärsteuergerät SSG, welches zur Ausführung von zweiten Bremsfunktionen des Fahrzeugs 1 die ermittelten Drehzahlinformationen WSO1, WSO2, WSO3, WSO4 der einzelnen Fahrzeugräder R1, R2, R3, R4 auswertet.
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Hierbei kann das Primärsteuergerät PSG ein ESP-System oder ein ESP-System mit einer vakuumunabhängigen elektrohydraulischen Bremskraftverstärkung oder ein integriertes Bremssystem (IPB) ansteuern. Das Sekundärsteuergerät SSG kann einen vakuumunabhängigen elektrohydraulischen Bremskraftverstärker oder eine redundante Bremseinheit ansteuern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015202335 A1 [0003]
- DE 102018204615 A1 [0004]
