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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechatronische Systemarchitektur basierend auf zwei Steuergerät-Einheiten zur redundanten und ausfallsicheren Gestaltung der Lenk- und Bremsfunktion eines Fahrzeugs. Fahrzeuge umfassen insbesondere Kraftfahrzeuge, z.B. Personenkraftfahrzeuge oder Nutzkraftfahrzeuge.
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Zukünftige Systemarchitekturen von Fahrzeugen müssen hohe Anforderungen an die Ausfallsicherheit erfüllen. Durch die Etablierung des autonomen Fahrens, wird der menschliche Fahrer als Rückfallebene immer mehr in den Hintergrund gerückt. Redundanz ist eine Möglichkeit die Ausfallsicherheit von sicherheitskritischen Fahrzeugfunktionen, wie insbesondere Lenkung und Bremse, zu gewährleisten. Hierbei soll gleichzeitig die Systemkomplexität der zugrunde liegenden Systemarchitektur möglichst geringgehalten werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Systemarchitektur für Fahrzeuge anzugeben, welche die Ausfallsicherheit der Lenkungs- und Bremsfunktionen erhöht und die Komplexität der Vorrichtung verringert.
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Dies wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 erreicht. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung erläutert.
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Die Systemarchitektur eines Fahrzeugs umfasst zwei Steuergerät-Einheiten, einen Lenkaktuator und einen Bremsaktuator, zur redundanten Ausgestaltung einer Lenk- und Bremsfunktion, wobei die erste Steuergerät-Einheit ausgebildet ist einen Lenkaktuator und einen Bremsaktuator anzusteuern, die zweite Steuergerät-Einheit ausgebildet ist einen Lenkaktuator und einen Bremsaktuator anzusteuern, die erste Steuergerät-Einheit eine Anbindung an ein erstes Datensystem aufweist, die zweite Steuereinheit eine Anbindung an ein zweites Datensystem aufweist, die erste Steuergerät-Einheit und die zweite Steuergerät-Einheit ausgebildet sind über eine Datenverbindung Daten untereinander auszutauschen und die erste Steuergerät-Einheit ein primäres Lenkungssteuergerät und ein sekundäres Bremssteuergerät bereitstellt und die zweite Steuergerät-Einheit ein primäres Bremssteuergerät und ein sekundäres Lenkungssteuergerät bereitstellt. Die Systemarchitektur beschreibt das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten eines Fahrzeugsystems. Eine Steuergerät-Einheit ist ein integrierter Schaltkreis, beispielsweise in Form eines Mikroprozessors, Mikrocontrollers oder System-on-a-Chip, welcher insbesondere Lenk- und Bremssignale ausgeben kann. Ein Bremsaktuator setzt ein Bremssignal in eine mechanische Bremsleistung um. Ein Lenkaktuator setzt ein Lenksignal in eine physische Lenkbewegung um. Durch die Ausgestaltung mit zwei Steuergerät-Einheiten, wobei beide Steuergerät-Einheiten an einen Lenk- und Bremsaktuator angebunden sind, ist eine Redundanz im Bereich der Steuergeräte ausgebildet. Fällt eines der beiden Steuergeräte aus, ist die Lenk- und Bremsfunktion des Fahrzeugs durch die jeweils andere Steuergeräteinheit voll gegeben. Weiter sind die Steuergerät-Einheiten jeweils an ein eigenes Datensystem angebunden. Ein Datensystem verbindet einzelne Komponenten der Fahrzeugarchitektur miteinander, um einen Datenaustausch zwischen den angebundenen Komponenten bereitzustellen. Das erste und das zweite Datensystem sind jeweils mit den gleichen Komponenten verbunden, um eine Redundanz herzustellen. Bei Ausfall eines der Datensysteme können hierdurch die Funktionen vollständig vom jeweils anderen Datensystem bereitgestellt werden. Weiterhin sind die beiden Steuergerät-Einheiten über eine Datenverbindung miteinander verbunden. Diese Datenverbindung erlaubt einen Datenaustausch zwischen den beiden Steuergerät-Einheiten. Dies ermöglicht beispielsweise der ersten Steuergerät-Einheit die zweite Steuergerät-Einheit mit Daten aus dem ersten Datensystem zu versorgen, falls das zweite Datensystem fehlerhaft ist. Weiter kann eine Steuergerät-Einheit für die jeweils andere Steuergerät-Einheit z.B. neben einfachen Informationen auch ganze Funktionen z.B. in Form von Rechenleistung bereitstellen. Im Normalfall ist eine der beiden Steuergerät-Einheiten primär für die Lenkungsfunktion zuständig und somit primäres Lenkungssteuergerät. Gleichzeitig umfasst diese Steuergerät-Einheit neben dem primären Lenkungssteuergerät ein sekundäres Bremssteuergerät, um als sekundäre Aufgabe die Bremsfunktionen bereitzustellen zu können. Die zweite Steuergerät-Einheit umfasst in umgekehrter Art und Weise ein primäres Bremssteuergerät und sekundäres Lenkungssteuergerät. Ziel dieser Ausgestaltung ist es, dass die Daten der sekundären Steuergeräte dazu herangezogen werden können, die primären Steuergeräte z.B. im Rahmen einer Fehlererkennung zu überwachen. Daneben ist es möglich im Falle einer Fehlfunktion des primären Steuergerätes dessen Funktionen durch das sekundäre Steuergerät bereitzustellen. Dies gilt sowohl für die Brems- als auch für Lenkungsfunktion. Die beiden Steuergerät-Einheiten bilden auf Hardwareebene eigenständige Einheiten. Auch wenn die Steuergerät-Einheiten getrennte Hardwareeinheiten darstellen, ist es möglich, dass diese in einem gemeinsamen Gehäuse kombiniert sind und somit eine maximale räumliche Nähe zueinander aufweisen. Hierdurch bleiben die Länge und Komplexität der Verkabelung zwischen den Steuergerät-Einheiten auf ein Minimum reduziert. Alternativ können die Steuergerät-Einheiten auch in getrennten Gehäusen untergebracht sein, wodurch sich diese an verschiedenen Orten im Fahrzeug anbringen lassen. Hierdurch wird z.B. die Robustheit des Gesamtsystems unter Berücksichtigung der Redundanz bei einem Unfall erhöht, da eine physische Beschädigung beider Steuergerät-Einheiten unwahrscheinlicher wird. Die Trennung in primäre und sekundäre Steuergeräte innerhalb der Steuergerät-Einheit kann auf Hard- und/oder Softwareebene realisiert sein. So ist es möglich, dass primäre und sekundäre Steuergeräte einen eigenen Chip darstellen oder als virtuelle Maschine lediglich auf Softwareebene getrennt sind und auf dem gleichen physischen Prozessor ausgeführt werden.
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Vorteilhafterweise ist ein erster Lenkaktuator und ein zweiter Lenkaktuator ausgebildet, wobei der erste Lenkaktuator von der ersten Steuergerät-Einheit angesteuert wird und der zweite Lenkaktuator von der zweiten Steuergerät-Einheit angesteuert wird.
Durch die Ausgestaltung mit zwei Lenkaktuatoren ist die Lenkungsfunktion des Fahrzeugs auch dann gewährleistet, wenn ein Lenkaktuator ausfällt. Dadurch, dass jede Steuergerät-Einheiten separat an einen eigenen Lenkaktuator angebunden ist, ist die Lenkfunktion auch dann gewährleistet, falls eine Steuergerät-Einheit und/oder die zugehörige Anbindung an den Lenkaktuator ausfällt. Die Lenkaktuatoren werden insbesondere mit elektronischen Lenksignalen, welche von den Steuergerät-Einheiten an diese übertragen werden, angesteuert. Die Lenkaktuatoren wandeln das elektronische Lenksignal in eine mechanische Lenkbewegung um. Die Lenkaktuatoren sind ausgebildet die mechanische Lenkbewegung an die Lenkung des Fahrzeugs zu übertragen.
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Bevorzugt weist die Systemarchitektur mehrere Bremsaktuatoren auf, wobei jeder der Bremsaktuatoren sowohl an die erste Steuergerät-Einheit als auch an die zweite Steuergerät-Einheit angebunden ist.
Fällt eine Steuergerät-Einheit aus, so kann die andere Steuergeräteinheit weiterhin alle Bremsaktuatoren ansteuern. Die Bremsaktuatoren setzten eine hydraulische oder elektrische Bremsleistung in eine mechanische Bremsleistung um, welche das Fahrzeug letztlich bremst und/oder stabilisiert. Im Fall von elektrischen Bremsaktuatoren kann die elektrische Bremsleistung direkt von einer der beiden Steuergerät-Einheiten bereitgestellt werden. Im Fall von hydraulischen Bremsaktuatoren wird die elektrische Bremsleistung der Steuergerät-Einheit mit Hilfe eines Hydraulikmoduls zunächst in hydraulische Bremsleistung umgewandelt. Hierzu kann die erste und die zweite Steuergerät-Einheit je ein Hydraulikmodul umfassen. Alternativ kann ein zentrales Hydraulikmodul ausgebildet sein, welches sowohl an die erste als auch and die zweite Steuergerät-Einheit angebunden ist. Die elektronische Anbindung des Hydraulikmoduls an die erste Steuergerät-Einheit und die zweite Steuergerät-Einheit erfolgt insbesondere über separate Verbindungen.
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Vorteilhafterweise ist die Datenverbindung zwischen der ersten Steuergerät-Einheit und der zweiten Steuergerät-Einheit dazu ausgebildet eine gegenseitige Fehlerüberwachung der beiden Steuergerät-Einheiten bereitzustellen, Daten zu übertragen und /oder Steuerbefehle zur Weiterleitung an einen Aktuator zu übertragen.
Fällt beispielsweise das erste Datensysteme aus so ist die an dieses Datensystem angebundene erste Steuergerät-Einheit zunächst von dessen Daten abgeschnitten. Zur Lösung dieses Problems können die identischen Daten des zweiten Datensystems über die zweite Steuergerät-Einheit und die Datenverbindung an die erste Steuergerät-Einheit übertragen werden. Hierdurch wird der Ausfall eines der beiden Datensysteme kompensiert. Weiter kann über die Datenverbindung das primäre Lenkungs- bzw. Bremssteuergerät vom sekundären Lenkungs- bzw. Bremssteuergerät überwacht werden. Hierzu werden vom jeweiligen primären und sekundären Steuergerät die gleichen Berechnungen durchgeführt. Kommt es zu einer Diskrepanz zwischen den Berechnungsergebnissen des primären und des sekundären Steuergeräts, wird die Berechnung beispielsweise wiederholt oder das primäre Steuergerät neu gestartet. Fällt das primäre Steuergerät in einer Steuergerät-Einheit komplett aus, so können die entsprechenden Berechnungen und Steuerbefehle durch das sekundäre Steuergerät in der jeweils anderen Steuergerät-Einheit ermittelt werden. Die ermittelten Steuerbefehle können dann über die Datenverbindung an die Steuergeräteinheit mit dem primären Steuergerät und von dieser an den Aktuator übertragen werden, wodurch der Ausfall eines primären Steuergeräts kompensiert wird.
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Bevorzugt ist das erste Datensystem ausgebildet, Daten zwischen der ersten Steuergerät-Einheit, einem Sensor, einer Mensch-Maschine-Schnittstelle und/oder Fahrassistenzsystemen auszutauschen.
Die erste Steuergerät-Einheit, ein Sensor, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle und/oder Fahrassistenzsysteme sind durch das erste Datensystem zum Zweck des Datenaustausch miteinander verbunden. Das erste Datensystem umfasst Datenleitungen zum Transport von Daten, beispielsweise in Form von einem Datenkabel. Ein Sensor stellt beispielsweise Sensordaten für die Fahrassistenzsystem und/oder die erste Steuergerät-Einheit bereit. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle ist ausgebildet, einen Datenaustausch zwischen einem Menschen und dem ersten Datensystem bereitzustellen. Die Fahrassistenzsysteme stellen beispielsweise Trajektorien-Daten für die erste Steuergerät-Einheit bereit. Das erste Datensystem kann als Bussystem ausgebildet sein, wobei jede angebundene Komponente an einer Datenverbindung angebunden ist, welche eine Komponente mit der nächsten verbindet. Alternativ kann das erste Datensystem eine Sterntopologie aufweisen, wobei jede Komponente über eine eigene Datenverbindung an die erste Steuergerät-Einheit angebunden ist und diese den zentralen Punkt bildet. Im Fall der Sterntopologie fungiert die erste Steuergerät-Einheit als Verteiler für die Daten im ersten Datensystem. Weiter sind auch Mischformen zwischen einer reinen Bustopologie und einer reinen Sterntopologie möglich. Das erste Datensystem ermöglicht jeder angebundenen Komponente Daten an jede andere angebundene Komponente zu senden oder von dieser zu empfangen. Das erste Datensystem funktioniert unabhängig vom zweiten Datensystem.
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Bevorzugt ist das zweite Datensystem ausgebildet, Daten zwischen der zweiten Steuergerät-Einheit, einem Sensor, einer Mensch-Maschine-Schnittstelle und/oder Fahrassistenzsystemen auszutauschen.
Die zweite Steuergerät-Einheit, ein Sensor, eine Mensch-Maschine-Schnittstelle und/oder Fahrassistenzsysteme sind durch das zweite Datensystem zum Zweck des Datenaustausch miteinander verbunden. Das zweite Datensystem umfasst Datenleitungen zum Transport von Daten, beispielsweise in Form von einem Datenkabel. Ein Sensor stellt beispielsweise Sensordaten für die Fahrassistenzsystem und/oder die zweite Steuergerät-Einheit bereit. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle ist ausgebildet, einen Datenaustausch zwischen einem Menschen und dem zweiten Datensystem bereitzustellen. Die Fahrassistenzsysteme stellen beispielsweise Trajektorien-Daten für die zweite Steuergerät-Einheit bereit. Das zweite Datensystem kann als Bussystem ausgebildet sein, wobei jede angebundene Komponente an einer Datenverbindung angebunden ist, welche eine Komponente mit der nächsten verbindet. Alternativ kann das erste Datensystem eine Sterntopologie aufweisen, wobei jede Komponente über eine eigene Datenverbindung an die zweite Steuergerät-Einheit angebunden ist und diese den zentralen Punkt bildet. Im Fall der Sterntopologie fungiert die zweite Steuergerät-Einheit als Verteiler für die Daten im zweiten Datensystem. Weiter sind auch Mischformen zwischen einer reinen Bustopologie und einer reinen Sterntopologie möglich. Das zweite Datensystem ermöglicht jeder angebundenen Komponente Daten an jede andere angebundene Komponente zu senden oder von dieser zu empfangen. Das zweite Datensystem funktioniert unabhängig vom ersten Datensystem.
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Vorteilhafterweise ist eine elektrische Parkbremse ausgebildet, welche einen ersten elektrischen Parkbremsaktuator und einen zweiten elektrischen Parkbremsaktuator umfasst.
Die Parkbremse ist ausgebildet, ein Bewegen, z.B. ein Wegrollen, des stehenden Fahrzeugs zu verhindern. Hierzu setzt ein elektrischer Parkbremsaktuator eine elektrisches Parkbremssignal in eine mechanische Bremsleistung bzw. Bremskraft um. Bevorzugt setzt der erste Parkbremsaktuator die Bremskraft an einem anderen Ort als der zweite Parkbremsaktuator um. Beispielsweise setzt bei einem vierrädrigen Fahrzeug der erste Parkbremsaktuator seine Bremskraft am linken Hinterrad um und der zweite Parkbremsaktuator seine Bremskraft am rechten Hinterrad. Für eine ausreichende Parkbremsfunktion genügt einer der beiden Parkbremsaktuatoren, d.h. bei Ausfall eines der beiden Parkbremsaktuatoren funktioniert die Parkbremse weiterhin.
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Bevorzugt weist der erste elektrische Parkbremsaktuator eine Anbindung an die erste Steuergerät-Einheit auf und der zweite elektrische Parkbremsaktuator eine Anbindung an die zweite Steuergerät-Einheit auf.
Die Anbindung von erster Steuergerät-Einheit mit erstem Parkbremsaktuator ist insbesondere unabhängig von der Anbindung von zweiter Steuergerät-Einheit mit zweitem Parkbremsaktuator. Beispielsweise sind die jeweiligen Anbindungen über separate Kabel gewährleistet. Bei Ausfall einer der Steuergerät-Einheiten bzw. deren Anbindung an den Parkbremsaktuator funktioniert der jeweils andere in redundanter Art und Weise weiter. Über die Anbindung überträgt die erste Steuergerät-Einheit ein Parkbremssignal an den ersten Parkbremsaktuator und die zweite Steuergerät-Einheit ein Parkbremssignal an die zweite Steuergeräteinheit. Das Parkbremssignal wird im elektrischen Parkbremsaktuator in eine mechanische Bremskraft umgewandelt. Bevorzugt wird über die Anbindung auch die elektrische Leistung mit dem Parkbremssignal zum Parkbremsaktuator übertragen.
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Vorteilhafterweise sind eine erste Spannungsquelle und eine von der ersten Spannungsquelle unabhängige zweite Spannungsquelle ausgebildet, wobei die erste Spannungsquelle an die erste Steuergerät-Einheit angebunden ist und die zweite Spannungsquelle an die zweite Steuergerät-Einheit angebunden ist.
Die erste Spannungsquelle ist von der zweiten Spannungsquelle unabhängig, d.h.
ein Ausfall einer der beiden Spannungsquellen hat nicht automatisch den Ausfall der anderen Spannungsquelle zur Folge. Hierdurch ist die Energieversorgung redundant ausgestaltet. Fällt eine der beiden Spannungsquellen aus, so fällt nur die jeweils angebundene Steuergerät-Einheit aus. Dies wird beispielsweise durch zwei getrennte elektrische Generatoren oder zwei getrennte Akkusysteme oder zwei getrennte Brennstoffzellen erreicht. In einer Ausführungsform könnten die genannten Typen von Spannungsquellen auch untereinander kombiniert werden. Zudem sind die beiden unabhängigen Spannungsquellen ausgebildet eine redundante Energieversorgung für weitere elektrische Komponenten des Fahrzeugs bereitzustellen, beispielsweise für die Fahrassistenzsysteme und/oder die Mensch-Maschine-Schnittstelle.
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Bevorzugt ist ein unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul ausgebildet, welches bei einer Störung einer Spannungsquelle für eine begrenzte Zeit eine Stromversorgung für eine Steuergerät-Einheit bereitstellt.
Das unterbrechungsfreie Stromversorgungsmodul kann Bestandteil der Steuergerät-Einheit sein, welche es mit Strom versorgen soll. Alternativ kann dieses auch außerhalb der Steuergerät-Einheit verortet sein. In einer Ausführungsform besitzt jede Steuergerät-Einheit ihr eigenes unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul. In einer weiteren Ausführungsform versorgt ein zentrales unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul mehrere Steuergerät-Einheiten. Das unterbrechungsfreie Stromversorgungsmodul stellt die Energie aus einem Akku und/oder Kondensatoren bereit. Fällt die Spannungsquelle von einer der beiden Steuergerät-Einheiten aus, so versorgt das unterbrechungsfreie Stromversorgungsmodul diese Steuergerät-Einheit so lange mit Energie, bis dessen Aufgaben von der jeweils anderen Steuergerät-Einheit übernommen werden. Fallen beide Spannungsquellen aus, so versorgt das unterbrechungsfreie Spannungsversorgungsmodul die Steuergerät-Einheiten so lange mit Energie bis ein sicherer Fahrzeugzustand, beispielsweise durch einen Nothalt, hergestellt wurde.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Merkmale werden in Form eines Ausführungsbeispiels und anhand einer Figur näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung der Systemarchitektur und
- 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der Systemarchitektur.
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1 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung der Systemarchitektur für ein vierrädriges Kraftfahrzeug in einer schematischen Darstellung. Zentraler Bestandteil der Systemarchitektur sind eine erste Steuergerät-Einheit 1 und eine zweite Steuergerät-Einheit 2, welche den Ausgangspunkt für eine redundante Ausgestaltung der Lenkungs- und Bremsfunktion eines Fahrzeugs darstellen. Die erste Steuergerät-Einheit 1 und die zweite Steuergerät-Einheit 2 umfassen Mikroprozessoren zur Datenverarbeitung. Die erste Steuergerät-Einheit 1 umfasst ein primäres Lenkungssteuergerät PLS und ein sekundäres Bremssteuergerät SBS. Die zweite Steuergerät-Einheit 2 umfasst ein primäres Bremssteuergerät PBS und ein sekundäres Lenkungssteuergerät SLS. Primäre und sekundärer Steuergeräte sind beispielsweise durch getrennte Recheneinheiten innerhalb der Steuergerät-Einheit bereitgestellt oder durch getrennte virtuelle Maschinen auf einer gemeinsamen physischen Recheneinheit einer Steuergerät-Einheit bereitgestellt. Die erste Steuergerät-Einheit 1 und die zweite Steuergerät-Einheit 2 sind ausgebildet, Daten zu empfangen, Daten zu bearbeiten, Daten auszugeben und Steuersignale auszugeben. Die Systemarchitektur umfasst einen ersten elektrischen Lenkaktuator 3 und einen zweiten elektrischen Lenkaktuator 4, welche ausgebildet sind elektronische Signale in mechanische Lenkbewegungen umzuwandeln. Die Systemarchitektur umfasst elektronische Verbindungen 12, welche ausgebildet sind elektronische Signale zu übertragen. Der erste elektrische Lenkaktuator ist über eine elektronische Verbindung 12 an die erste Steuergerät-Einheit 1 angebunden. Der zweite elektronische Lenkaktuator ist über eine elektronische Verbindung 12 an die zweite Steuergerät-Einheit 2 angebunden. Weiter umfasst die Systemarchitektur 4 hydraulische Bremsaktuatoren 5, welche ausgebildet sind, an den Rädern des Fahrzeugs mittels hydraulischen Druckes eine mechanische Bremskraft bereitzustellen. Weiter umfasst die Systemarchitektur ein Hydraulikmodul 10, welches ausgebildet ist, einen hydraulischen Druck bereitzustellen. Daneben umfasst die Systemarchitektur hydraulische Verbindungen 11, welche ausgebildet sind einen hydraulischen Druck zu übertragen. Die hydraulischen Bremsaktuatoren 5 sind über hydraulische Verbindungen 11 an das Hydraulikmodul 10 angebunden. Das Hydraulikmodul 10 ist über elektronische Verbindungen 12 mit der ersten Steuergerät-Einheit 1 und der zweiten Steuergerät-Einheit verbunden. Weiter umfasst die Systemarchitektur zwei elektronische Parkbremsaktuatoren, welche an zwei unterschiedlichen Rädern des Fahrzeugs angebracht sind. Die elektronischen Parkbremsaktuatoren EPB1 und EPB2 sind ausgebildet, aus einem elektrischen Signal eine mechanische Feststellkraft an den entsprechenden Rädern des Fahrzeugs bereitzustellen. Der erste elektronische Parkbremsaktuator EPB1 ist über eine elektronische Verbindung 12 mit der ersten Steuergerät-Einheit 1 verbunden. Der zweite elektronische Parkbremsaktuator EPB2 ist über eine elektronische Verbindung mit der zweiten Steuergerät-Einheit verbunden. Weiter umfasst die Systemarchitektur Fahrassistenzsysteme FAS. Die Fahrassistenzsysteme FAS stellen Steuerdaten für die Kontrolle des Fahrzeugs bereit. Daneben umfasst die Systemarchitektur eine Mensch-Maschine-Schnittstelle MMS. Die MMS stellt einem Menschen ein Mittel zur Dateneingabe in die Systemarchitektur bereit. Zudem stellt die MMS ein Mittel bereit, Daten an Menschen, z.B. den Fahrer, auszugeben. Weiterer Bestandteil der Systemarchitektur sind Sensoren 9, insbesondere Lenkwinkelsensoren, Beschleunigungssensoren, Lagesensoren, Pedalstellungssensoren und/oder Raddrehzahlsensoren, welche Sensordaten bereitstellen. Weiter umfasst die Systemarchitektur ein erstes Datensystem 6, welches einen ersten Datenbus über eine erste Datenleitung bereitstellt und ein zweites Datensystem 7, welches einen zweiten Datenbus über eine zweite Datenleitung bereitstellt. An das erste Datensystem 6 sind die erste Steuergerät-Einheit 1, die FAS, die MMS und die Sensoren 9 angebunden, um Daten untereinander auszutauschen. An das zweite Datensystem sind die zweite Steuergerät-Einheit 2, die FAS, die MMS und die Sensoren 9 angebunden, um Daten untereinander auszutauschen. Weiter umfasst die Systemarchitektur zwei unabhängige Spannungsquellen SQ1 und SQ2, welche eine Energieversorgung bereitstellen, wobei ein Ausfall von SQ1 nicht automatisch einen Ausfall von SQ2 zu Folge hat und umgekehrt. SQ1 ist zur Energieversorgung an die erste Steuergerät-Einheit 1 angebunden. SQ2 ist zur Energieversorgung an die zweite Steuergerät-Einheit 2 angebunden. Ein Ausfall einer der beiden Spannungsquellen führt somit nur zum Ausfall einer der beiden Steuergerät-Einheiten. Zudem sind weitere Komponenten der Systemarchitektur, wie die FAS und die MMS, zur Energieversorgung redundant sowohl an SQ1 als auch an SQ2 angebunden. Ein weiterer Bestandteil der Systemarchitektur ist eine Notstromversorgung USV, welche an die erste Steuergerät-Einheit 1 und an die zweite Steuergerät-Einheit angebunden ist und ausgebildet ist einen Ausfall der Energieversorgung für eine begrenzte Zeit, z.B. zwei Minuten, zu kompensieren, indem die USV eine Energieversorgung bereitstellt.
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Die erste Steuergerät-Einheit 1 verarbeitet im Betrieb insbesondere Eingangsdaten in Ausgangssignale, insbesondere Lenk- und Bremssignale. Die Eingangsdaten für die erste Steuergerät-Einheit 6, werden im Normalfall über das erste Datensystem 6, z.B. von den FAS, der MMS oder den Sensoren 9 bereitgestellt. Alternativ können die Eingangsdaten für die erste Steuergeräteinheit 1 aus Gründen der Redundanz auch über die Datenverbindung 8 von der zweiten Steuergerät-Einheit 2 bereitgestellt werden. Die Eingangsdaten für die zweite Steuergerät-Einheit 2 werden im Normalfall über das zweite Datensystem 7, z.B. von den FAS, der MMS oder den Sensoren 9 bereitgestellt. Alternativ können die Eingangsdaten für die zweite Steuergerät-Einheit 2 auch über die Datenverbindung 8 von der ersten Steuergerät-Einheit 1 bereitgestellt werden. Fällt das erste Datensystem 6 aus, können der ersten Steuergerät-Einheit 1 über die Datenverbindung 8 die Daten aus dem zweiten Datensystem 7 bereitgestellt werden. Fällt das zweite Datensystem 7 aus, können der zweiten Steuergerät-Einheit 2 über die Datenverbindung 8 die Daten aus dem ersten Datensystem 6 zur Verfügung gestellt werden.
Die erste Steuergerät-Einheit 1 gibt elektrische Lenksignale über eine elektrische Anbindung 12 an einen ersten elektrischen Lenkaktuator 3 aus, welcher diese in eine mechanische Lenkbewegung umwandelt. Die zweite Steuergerät-Einheit 2 gibt elektrische Lenksignale über eine elektrische Anbindung 12 an einen zweiten elektrischen Lenkaktuator 4 aus, welcher diese in eine mechanische Lenkbewegung umwandelt. Die erste Steuergeräteinheit 1 aktiviert den ersten Parkbremsaktuator EPB1, indem sie ein elektronisches Parkbremssignal über die elektronische Verbindung 12 an den ersten Parkbremsaktuator EPB1 sendet, welcher dieses in eine Feststellkraft an einem Rad des Fahrzeugs umwandelt. Die zweite Steuergerät-Einheit 2 aktiviert den zweiten Parkbremsaktuator EPB2, indem sie ein elektronisches Parkbremssignal über die elektronische Verbindung 12 an den zweiten Parkbremsaktuator EPB2 sendet, welcher dieses in eine Feststellkraft an einem Rad des Fahrzeugs umwandelt. Die erste Steuergerät-Einheit 1 und/oder die zweite Steuergerät-Einheit 2 senden ein elektronisches Bremssignal über elektronische Verbindungen 12 an das Hydraulikmodul 10. Das Hydraulikmodul 10 wandelt die elektronischen Bremssignale in entsprechenden Hydraulischen Druck um. Der Hydraulische Druck wird über die entsprechenden hydraulischen Verbindungen 11 an die entsprechenden hydraulischen Bremsaktuatoren 5 übertragen. Die hydraulischen Bremsaktuatoren 5 wandeln diesen hydraulischen Druck in eine mechanische Bremskraft an den Rädern des Fahrzeugs um.
Dieser Funktionsaufbau soll eine größtmögliche Fehlertoleranz der Systemarchitektur bewirken. Fällt beispielsweise eine der Steuergerät-Einheiten aus, so ist die volle Funktionalität des Systems auch über die jeweils andere Steuergerät-Einheit sichergestellt. Fällt eines der Datensysteme 6 oder 7 aus, so ist eine vollständige Datenversorgung beider Steuergerät-Einheiten 1 und 2 über die Datenverbindung 8 sichergestellt. Fällt einer der Lenkaktuatoren 3 oder 4 aus, bleibt durch diese redundante Ausgestaltung die Lenkungsfunktion des Fahrzeugs erhalten. Fällt eine der elektronischen Parkbremsaktuatoren EPB1 oder EPB2 aus, bleibt die Funktion der Parkbremse erhalten.
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2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Systemarchitektur insbesondere mit einer allgemeineren Anbindung der Bremsaktuatoren 5a. Die bereitgestellte Funktion der dargestellten Systemarchitektur ist analog zu der in 1 dargestellten Ausgestaltung gewährleistet. Alternativ sind in der nun dargestellten Ausgestaltung die unterbrechungsfreien Spannungsversorgungsmodule USV in die Steuergerät-Einheiten 1 und 2 integriert. Somit weist jede der Steuergerät-Einheiten 1 und 2 je eine dedizierte USV auf. Die zur Verfügung gestellten Funktionen der USV sind darüber hinaus analog zu denen in 1 gegeben. Weiter sind die Bremsaktuatoren 5a über eine Steuerverbindung 13 mit den Steuergeräteinheiten 1 und 2 verbunden. Jeder der Bremsaktuatoren 5a ist sowohl mit der ersten Steuergerät-Einheit 1 als auch mit der zweiten Steuergerät-Einheit 2 verbunden. Somit kann jede der beiden Steuergerät-Einheiten 1 oder 2 jeden der Bremsaktuatoren 5a über die Steuerverbindung 13 ansteuern, um eine Bremsfunktion über diese bereitzustellen. Die Bremsaktuatoren 5a können insbesondere elektrisch und/oder hydraulisch ausgestaltet sein. Die Steuerverbindung 13 ist insbesondere ausgestaltet, ein elektrisches und/oder hydraulisches Steuersignal zu übertragen. Daneben kann die Steuerverbindung 13 eine Funktion bereitstellen, um ein elektrisches Steuersignal in ein hydraulisches Steuersignal umzuwandeln. Die Anbindung der Bremsaktuatoren 5a an die Steuergerät-Einheiten 1 und 2 in 2 beinhaltet als Spezialfall insbesondere die Anbindung der hydraulischen Bremsaktuatoren 5 an die Steuergerät-Einheiten 1 und 2 wie sie in 1 dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erste Steuergerät-Einheit
- 2
- Zweite Steuergeräteinheit
- 3
- Erster elektrischer Lenkungsaktuator
- 4
- Zweiter elektrischer Lenkungsaktuator
- 5
- hydraulische Bremsaktuatoren
- 5a
- Bremsaktuatoren
- 6
- Erstes Datensystem
- 7
- Zweites Datensystem
- 8
- Datenverbindung
- 9
- Sensoren
- 10
- Hydraulikmodul
- 11
- Hydraulikverbindung
- 12
- elektronische Verbindung
- 13
- Steuerverbindung für Bremsaktuatoren
- PLS
- Primäres Lenkungssteuergerät
- SLS
- Sekundäres Lenkungssteuergerät
- PBS
- Primäres Bremssteuergerät
- SBS
- Sekundäres Bremssteuergerät
- USV
- Unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul
- SQ1
- Erste Spannungsquelle
- SQ2
- Zweite Spannungsquelle
- FAS
- Fahrassistenzsysteme
- MMS
- Mensch-Maschine-Schnittstelle
- EPB1
- Erster elektrischer Parkbremsaktuator
- EPB2
- Zweiter elektrischer Parkbremsaktuator
