DE19735015A1 - Verfahren und Vorrichtung für Sicherheitsstrategien in Kraftfahrzeugen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung für Sicherheitsstrategien in KraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung für Sicherheitsstrategien in
Kraftfahrzeugen.
Trotz zunehmender Zuverlässigkeit einzelner Komponenten für ein Kraftfahrzeug werden
aufgrund gestiegener Komfort- und Leistungsanforderungen an ein Kraftfahrzeug diese
zu zunehmend komplexeren Systemen, so daß die Fehleranfälligkeit insgesamt zunimmt.
Ein Beispiel für gehobene Leistungsanforderungen sind x-by-wire-Systeme, bei denen ein
meist mechanisches Stellsignal in ein elektrisches Stellsignal gewandelt und einem
Steuergerät zugeführt wird, das zugeordnete Systemkomponenten rein elektrisch
ansteuert.
Aus der DE 195 37 348 ist ein brake-by-wire-System für ein hydraulisches Bremssystem
mit einem Aktuator bekannt, der durch ein elektrisches Signal eines pedalbetätigten
Wandlers betätigbar ist und der die Zufuhr von Hydraulikfluid zu einer Fahrzeugbremse
steuert.
Weiter ist ein drive-by-wire-System bekannt, bei dem die Betätigung eines Fahrpedals
mittels eines Potentiometers in ein elektrisches Signal gewandelt und einem Steuergerät
zugeführt wird, das dann beispielsweise die Einspritzmenge von Kraftstoff in die Zylinder
steuert. Bekannt ist ferner ein steer-by-wire-System, bei dem mittels eines
Positionsaufnehmens die Lenkbewegungen des Lenkrades in ein elektrisches Signal zur
Auslenkung der Räder umgewandelt wird. Der Vorteil dieser x-by-wire-Systeme ist, daß
mittels elektrischer Signale die Systemkomponenten sehr genau ansteuerbar sind.
Die Tendenz, immer mehr sicherheitsrelevante Systemkomponenten elektronisch
auszubilden, führt dazu, daß in zunehmendem Maße bei Ausfall einer elektronischen
Komponente es zu sicherheitsrelevanten Störungen kommen kann, die der
Kraftfahrzeugführer nicht mehr oder nur unzureichend beherrschen kann. Beispielhaft sei
hier nur ein Defekt im Bremssystem während einer Bergabfahrt genannt. Mittels
redundant aufgebauter Systeme läßt sich zuvor die Ausfallwahrscheinlichkeit reduzieren,
aber nicht gänzlich ausschließen.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung für Sicherheitsstrategien in Kraftfahrzeugen zu schaffen, mittels derer
sicherheitsgefährdende Zustände vermieden werden.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Merkmale der
Patentansprüche 1 und 4. Durch die Verbindung der einzelnen x-by-wire-Systeme
miteinander können diese sich untereinander auf Funktionsfähigkeit überprüfen und bei
Feststellung eines Defektes eines x-by-wire-Systems durch kombinatorischen Einsatz
der verbleibenden x-by-wire-Systeme das Kraftfahrzeug wieder in einen sicheren
Systemzustand überführen, so daß auch in Situationen, in denen der Kraftfahrzeugführer
überfordert wäre, keine sicherheitsrelevante Gefährdung auftritt. Weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild der Vorrichtung für Sicherheits
strategien in Kraftfahrzeugen.
Die Vorrichtung für Sicherheitsstrategien in Kraftfahrzeugen umfaßt beispielsweise ein
clutch-by-wire, oder shift-by-wire oder automatische Getriebe, ein brake-by-wire, ein
drive-by-wire-System und ein steer-by-wire-System. Das clutch-by-wire-System umfaßt
ein Kupplungspedal 1, ein Steuergerät 2 und die Kupplung 3. Dabei wird bei Betätigung
des Kupplungspedals 1 mittels eines Potentiometers, Drucksensors oder Wegaufnehmers
die Betätigung in ein elektrisches Signal umgewandelt und dem Steuergerät 2 zugeführt,
das daraus ein elektrisches Stellsignal für die Kupplung 3 erzeugt. Entsprechend umfaßt
das brake-by-wire-System ein Bremspedal 4, ein Steuergerät 5 und die Bremsanlage 6,
wobei das vom Steuergerät 5 erzeugte Stellsignal beispielsweise an den Rädern
angeordnete Elektromotoren oder eine Hydraulikpumpe ansteuert. Das drive-by-wire-System
umfaßt ein Gaspedal 7, ein Steuergerät 8 und einen Motor 9, wobei das
Stellsignal das Steuergerät 8 bei einem Dieselmotor beispielsweise über die
Einspritzpumpe die Einspritzmenge oder bei einem Ottomotor die Drosselklappe
ansteuert. Das steer-by-wire-System umfaßt ein Lenkrad 10, ein Steuergerät 11 und eine
Lenkungsanlage 12, wobei beispielsweise eine Bewegung des Lenkrades 10 mittels eines
Positionsaufnehmers in ein elektrisches Signal gewandelt und dem Steuergerät 11
zugeführt wird. Vom Steuergerät 11 erzeugte Stellsignale steuern dann beispielsweise
einen elektrischen Stell-Motor an. Alle Steuergeräte 2, 5, 8, 11 der x-by-wire-Systeme
sind über einen bidirektionalen Bus 13 mit einer Zentraleinheit 14 verbunden. Die
Zentraleinheit 14 kontrolliert einerseits den Datenverkehr auf dem bidirektionalen Bus 10
und dient andererseits als Programmspeicher, in dem verschiedene Ablaufpläne abgelegt
sind, was passieren soll, wenn bei einem der x-by-wire-Systeme ein Defekt auftritt. Diese
Zentraleinheit kann aus Kostengründen auch rein virtuell ausgeführt sein, d. h. die
"Zentrale" Programmteile sind auf die einzelnen Steuergeräte verteilt.
Über den bidirektionalen Bus 13 übermittelt jedes x-by-wire-System zyklisch seinen
Funktionszustand an die Zentraleinheit 14, in der beispielsweise durch Vergleich von
Test-Pattern überprüft wird, ob alle Systemkomponenten des x-by-Wire-Systems
einwandfrei arbeiten. Anhand des Vergleichs kann auf Art und Schwere des Defekts
geschlossen und ein zum Defekt zugehöriger Ablaufplan als Sicherheitsstrategie von der
Zentraleinheit aktiviert werden. Wird beispielsweise ein Defekt im steer-by-wire-System
erfaßt, der eine Einschränkung des Lenkverhaltens zur Folge hat, so kann die
Zentraleinheit in einem ersten Schritt durch Beeinflussung der Steuergeräte 5, 8 des
brake-by-wire-Systems und/oder des drive-by-wire-Systems das Kraftfahrzeug in einen
Geschwindigkeitsbereich überführen, in dem die Einschränkung der Lenkbarkeit
vertretbar ist. Dazu kann gegebenenfalls über das clutch-by-wire-System oder shift-by-wire
oder Automatikgetriebe ein niedrigerer Gang eingelegt werden. Diesen Maßnahmen
entgegenwirkende Handlungen des Kraftfahrzeugführers wie beisielsweise Betätigung
des Gaspedals 7 werden vom Steuergerät 8 ignoriert. Bei schweren Defekten kann der
Ablauf vorsehen, das Kraftfahrzeug so schnell als möglich außer Betrieb zu setzen. Dazu
kann z. B. mittels einer zugeordneten Videokamera die Umgebung nach einem
geeigneten Abstellplatz abgesucht und durch Eingriff in das steer-by-wire-System auf
diesen gelenkt werden.
Claims (4)
1. Vorrichtung für Sicherheitsstrategien in Kraftfahrzeugen, umfassend mindestens
zwei x-by-wire-Systeme, deren Steuergeräte (2, 5, 8, 11) direkt oder über eine
Busstruktur (13) miteinander verbunden sind, wobei über die Verbindung der
Zustand eines x-by-wire-Systems von den anderen x-by-wire-Systemen abrufbar
ist und die x-by-wire-Systeme bei Defekt oder Ausfall eines oder mehrerer
x-by-wire-Systeme in vordefinierte Zustände überführbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen
Steuergeräten (2, 5, 8, 11) eine bidirektional verbundene Zentraleinheit (14)
zugeordnet ist, mittels derer in Abhängigkeit von den Zuständen der einzelnen x-by-wire-Systeme
diese in vom Kraftfahrzeugführer nur noch bedingt beeinflußbare
Zustände überführbar sind.
3. Verfahren für Sicherheitsstrategien in Kraftfahrzeugen mittels mindestens zweier
x-by-wire-Systeme, die miteinander verbunden sind, umfassend folgende
Verfahrensschritte:
- a) regelmäßige Abfrage des Zustandes jedes x-by-wire-Systems durch ein oder mehrere andere x-by-wire-Systeme und
- b) bei Feststellung eines Defekts eines x-by-wire-Systems Überführung des Kraftfahrzeuges in einen unkritischen Gesamtzustand durch vordefinierten, kombinatorischen Einsatz der verbleibenden x-by-wire-Systeme.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zentraleinheit
(14) für die feststellbare Defekte der einzelnen x-by-wire-Systeme Proceduren
abgelegt sind, in welcher Form die verbleibenden x-by-wire-Systeme angesteuert
werden.
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