DE3234637C2

DE3234637C2 -

Info

Publication number: DE3234637C2
Application number: DE3234637A
Authority: DE
Inventors: Hans-Wilhelm Dipl.-Ing. 6352 Ober-Moerlen De Bleckmann; Heinz Loreck; Helmut Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt De Fennel; Michael 6246 Glashuetten De Zydeck
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH
Priority date: 1982-09-18
Filing date: 1982-09-18
Publication date: 1990-10-18
Also published as: GB2127507B; FR2533183A1; GB2127507A; FR2533183B1; JPS59130768A; IT1166948B; IT8322902A1; US4546437A; GB8322355D0; DE3234637A1; IT8322902A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugbremsanlage der im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen Art.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 26 12 356 bekannt. Bei dieser Schaltung ist jedem geregelten Rad ein eigener Kanal mit einer Rechenschaltung und mit einer zur Rechenschaltung identischen Prüfschaltung zugeordnet. Die Ausgangssignale der Rechen- und der Prüfschaltungen verschiedener Kanäle werden jeweils paarweise Vergleichsgliedern zugeführt und mit diesen ständig auf Äquivalenz oder Antivalenz verglichen. Die Ausgänge der Vergleichsglieder werden wiederum in gleicher Weise verknüpft, bis lediglich noch zwei Ausgangssignale mit gleichsinnigem Wechselsignal einem letzten Vergleichsglied zuzuführen sind, durch dessen Ausgangssignal dann ein Fehler in einer Rechen- oder in einer Prüfschaltung zu erkennen ist und zur Abschaltung der Blockierschutzregelung führt.

Schaltungsanordnungen für blockiergeschützte Bremsanlagen unterliegen grundsätzlich der Forderung nach hoher Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit. Fehlreaktionen wären nämlich in aller Regel sehr gefährlich, weil die Wirkungsweise von Antiblockiersystemen prinzipiell auf dem zeitweisen Abbau von Bremsdruck zur Vermeidung blockierender Räder und somit auf dem kurzzeitigen Außerfunktionsetzen der Bremsanlage beruht.

Zur Vermeidung von gefährlichen Fahrzuständen bzw. zur Verringerung der Gefahren infolge von Fehlern in dem ABS muß daher beim Auftreten von Störungen oder Defekten die Regelung abgeschaltet werden, damit zumindest eine ungeregelte Abbremsung des Fahrzeugs möglich bleibt.

Es ist auch bereits bekannt, Sicherheits- und Überwachungsschaltungen zusätzlich in die Regelschaltung einzubauen, die bei Störungen das gesamte Antiblockiersystem abschalten (DE-OS 23 40 575), oder in die Regelkreise für die einzelnen Räder derart zu integrieren (DE-AS 25 34 904), daß jeweils nur der defekte Regelkreis ausgeschaltet wird. Durch Einfügung des einem Rad zugeordneten Überwachungsschaltkreises in den Regelkreis eines anderen Rades soll in dem letztgenannten Fall (DE-AS 25 34 904) der Aufwand an elektronischen Bauelementen verringert werden. Außerdem soll erreicht werden, daß auch bei Totalausfall eines Regelschaltkreis-Bausteines der Fehler angezeigt wird, nämlich über den Sicherheitsschaltkreis in dem intakten Regelkreis-Baustein.

Ferner ist es bereits bekannt, in einen wenigstens mit einem Microcomputer für die Regelung ausgestatteten Bremsschlupfregler einen weiteren Microcomputer für die Prüfung und Überwachung der Regelkanäle einzubauen, wobei der Prüfcomputer eine Einrichtung zum Erzeugen und Einspeichern von Prüfsignalen sowie eine Selbsttesteinrichtung aufweist, mit mehreren Warneinrichtungen verbunden ist und über eine Steuereinheit verfügt, die im Bremsfalle die Prüfung der Regelsignale und die Aktivierung der Selbsttesteinrichtung unterbricht (DE-OS 29 28 981).

Es wurde auch schon vorgeschlagen (DE-OS 31 26 102), ein Antiblockierregelsystem mit vier identisch aufgebauten Regelkanälen zusätzlich mit einer Sicherheitsschaltung zur Überwachung des Systems und mit Einrichtungen zur Prüfung der Funktionsfähigkeit des Systems auszurüsten. Hierzu wird bei Fahrzeughalt oder beim Anfahren des Fahrzeugs ein Prüfsignal in die Regelkanäle eingekoppelt. Es werden die Auswirkungen dieses Signals an sich entsprechenden Stellen des Regelsystems paarweise verglichen. Je einem Kanalpaar ist eine Sicherheitsschaltung mit Zeitgliedern zugeordnet. Beim Testzyklus werden die durch das Prüfsignal erzeugten Signalfolgen der beiden Kanalpaare durch wenigstens eine Überwachungsschaltung miteinander verglichen. Bei Nichtübereinstimmung wird ein Warn- oder Abschaltsignal erzeugt.

Nach dieser Offenlegungsschrift werden mit den Sicherheitsschaltungen zunächst die im Regler erzeugten Signale auf zu langes Andauern und gegebenenfalls auf andere Unmöglichkeiten überwacht. Nach Abschalten der Radsensoren wird in alle Kanäle ein gleiches Prüfsignal eingekoppelt. Die dabei auf den zusätzlichen Leitungssystemen auftretenden Digitalsignale werden nach Umsetzung in Datenwandlern wechselweise zwischen zwei Schaltungsblöcken übertragen und dabei mit Hilfe von zwei Überwachungsschaltungen übertragen und redundant auf Gleichheit untersucht.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Bremsanlage zu entwickeln, die sich gegenüber den bekannten Schaltungen durch eine noch höhere Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit und insbesondere durch eine schnelle Erkennung und Reaktion auf schaltungsinterne und schaltungsexterne Fehler unterschiedlicher Art auszeichnet. Ferner sollte sich die Schaltung mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellen lassen.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe in technisch fortschrittlicher Weise mit der in Anspruch 1 beschriebenen Schaltungsanordnung gelöst werden kann. Erfindungsgemäß werden aus den Sensorsignalen in zwei oder mehreren voneinander unabhängigen, synchronisiert betriebenen logischen Schaltungseinheiten, denen die Sensorsignale parallel zugeführt werden, Ventilsteuersignale erzeugt, wobei die Signale und der Signalverlauf am Ausgang, d. h. extern, und/oder an entsprechenden Stellen innerhalb der beiden Schaltungseinheiten, d. h. intern, verglichen und auf Übereinstimmung geprüft werden. Beim Auftreten von Abweichungen der internen oder der externen Signale bzw. des Signalverlaufs wird eine vollständige oder teilweise Abschaltung der Bremschlupfregelung ausgelöst oder vorbereitet. Als Schaltungseinheiten können zwei oder auch mehrere gleiche, nach gleichem Programm arbeitende "Microcontroller" bzw. 1-Chip-Microcomputer oder integrierte logische Schaltungen verwendet werden.

Grundgedanke der Erfindung ist also die redundante Verarbeitung der Signale im mehreren - im allgemeinen: zwei - vollständigen, voneinander unabhängigen Schaltungsblöcken bzw. -einheiten, die synchronisiert betrieben werden, so daß am Ausgang dieser Blöcke und an entsprechenden Stellen in den Schaltungen innerhalb vorgegebener Zeitintervalle gleiche Signale anstehen. Da den Blöcken die Sensorsignale parallel zugeleitet werden, führt jeder Fehler in den Schaltungsblöcken, einschließlich der in den Signalweg eingefügten Schaltungen, zu unterschiedlichem Signalverlauf, worauf die zugeordneten Vergleicher sofort mit einer vorübergehenden Stillegung oder mit einer Totalabschaltung - je nach Art des Fehlers und Ausführungsart der Schaltung - reagieren. Obwohl beide Schaltungseinheiten die gleichen Ventilsteuersignale erzeugen, wird nur dann eine Bremsschlupfregelung zugelassen bzw. das Abschalten oder Stillsetzen der Anlage verhindert, wenn beide Schaltungseinheiten intakt sind und in jedem Augenblick intern sowie extern die gleichen Signale produzieren. Dadurch wird die geforderte hohe Sicherheit gegen Fehlfunktionen erreicht.

Durch in den Unteransprüchen beschriebene Merkmale und Schaltungsmaßnahmen wird zusätzlich erreicht, daß auch schaltungsexterne Fehler, z. B. Sensorfehler, Über- oder Unterspannung usw., ermittelt und zur Abschaltung der Bremsschlupfregelung sowie zur Signalisierung von Fehlern führen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden die Sensorsignale vor der Zuführung zu den logischen Schaltungseinheiten aufbereitet, wozu für jeden Sensor eine selbstschwingende, synchronisierbare Trigger-Schaltung verwendet wird. Dadurch werden gleichzeitig die Sensoren und die Sensorzuleitungen auf Kurzschluß und auf Leitungsunterbrechung überwacht, weil in einem solchen Fehlerfalle die Eigenschwingung des Triggers aussetzt, was wiederum über den anschließenden "Microcontroller" erkannt wird und zur Abschaltung der Anlage führt.

Werden nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung die Ventilsteuersignale am Ausgang einer logischen Schaltungseinheit erst nach Verstärkung und Pegelanpassung als Schaltsignale der Bremsdruckregelventile zu dem oder den übrigen logischen Schaltungseinheiten zurückgeführt und mit den Ventilsteuersignalen dieser Schaltungseinheiten verglichen, sind auch diese in dem Signalweg liegenden Baustufen in den Prüfkreis eingeschlossen.

Des weiteren können erfindungsgemäß die aufbereiteten Sensorsignale in einer gesonderten Stufe oder vorzugsweise innerhalb der logischen Schaltungseinheiten verarbeitet werden. Hierzu ist besonderer Aufwand erforderlich, weil die schnelle Bereitstellung und Auswertung von Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsänderungen der einzelnen Räder Schwierigkeiten bereitet. Bei Verwendung von "Microcontrollern" als logische Schaltungseinheiten müssen zunächst Zahlenwerte erzeugt werden, die den von den Sensoren gelieferten Meßimpulsfolgen proportional sind. In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, die Verarbeitung der Sensorsignale von jeweils zwei der vier Radsensoren in einem "Microcontroller" vorzunehmen. Dadurch wird der erforderliche Aufwand geringer, ohne daß dies mit Nachteilen verbunden wäre.

Nach einer noch weiteren Ausführungsart der Erfindung ist jeder logischen Schaltungseinheit eine Überwachungsschaltung zugeordnet, die in Abhängigkeit von mehreren Kriterien die Stromversorgung des Reglers aufrechterhält bzw. abschaltet. Beispielsweise wird von der Überwachungsschaltung eine von der Schaltungseinheit bei ordnungsgemäßem Betrieb abgegebene Impulsfolge mit fester Frequenz und festem Impuls-Pausenverhältnis überprüft und bei Abweichungen in der Frequenz oder in der Impulsbreite die Abschaltung ausgelöst. Steigt die Batteriespannung über einen vorgegebenen Schwellwert, wird ebenfalls die Abschaltung des Reglers ausgelöst.

Schließlich ist es erfindungsgemäß noch vorgesehen, zur Überwachung des Arbeitstaktes der beiden logischen Schaltungseinheiten in der Überwachungsschaltung einen Kondensator anzuordnen, der in Abhängigkeit von dieser Impulsfolge mit konstantem Strom geladen und entladen wird. Die Kondensatorspannung wird dabei mit drei vorgegebenen Spannungsschwellwerten verglichen. Wird der mittlere Schwellwert nicht erreicht oder der obere Schwellwert überschritten, führt dies zur Abschaltung des Reglers. Der untere Spannungsschwellwert stellt ein Flip-Flop innerhalb der Überwachungsschaltung zurück und beendet dadurch die Entladung des Kondensators.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den beigefügten Abbildungen näher beschrieben.

Es zeigt in schematischer Vereinfachung:

Fig. 1 im Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsart der Erfindung,

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 1 eine weitere Ausführungsart der Erfindung,

Fig. 3 mit weiteren Details, aufgeteilt in integrierte Schaltungen, die Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 1 oder Fig. 2,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung zur Aufbereitung der Sensorsignale für die Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 1 oder 2,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Ventiltreiber-Schaltung für die Ausführungsart nach Fig. 3,

Fig. 6 in Blockdarstellung eine umschaltbare Komparator- Schaltung mit Pegelanpassung der Ausführungsart nach Fig. 3,

Fig. 7 das Schaltbild eines Bestandteils der Schaltung nach Fig. 6,

Fig. 8 das Schaltbild eines weiteren Bestandteils der Schaltung nach Fig. 6 und

Fig. 9 die Überwachungsschaltung gemäß der Ausführungsart nach Fig. 3.

In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedes Kraftfahrzeugrad mit einem Sensor S₁ bis S₄ versehen. Es handelt sich hier um induktive Imulsgeber, deren Ausgangssignale in der Eingangsstufe 1, die u. a. für jeden Sensor einen Schmitt-Trigger enthält, aufbereitet werden, so daß eine vom Rad-Drehverhalten abhängige Impulsfolge entsteht.

Der wesentlichste Bestandteil der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 sind die beiden logischen Schaltungseinheiten 2 und 3, denen die Sensorsignale über eine Mehrfachleitung parallel zugeführt werden. Die Einheiten oder Blöcke 2 und 3 symbolisieren hier gleiche, nach gleichem Programm arbeitende 1-Chip-Mikrocomputer, die gemäß ihrer Funktion als "Microcontroller" bezeichnet werden. Die aufbereiteten Sensorsignale werden vor Einspeisung in die Mikrocomputer 2, 3 zunächst in der Schaltungsanordnung 4 in zur Frequenz der Meßimpulsfolgen, die von den einzelnen Sensoren S₁ bis S₄ aufgenommen und in der Stufe 1 aufbereitet wurden, proportionale Zahlenwerte umgewandelt.

Die beiden Mikrocomputer bzw. "Microcontroller" 2 und 3 sind mit eigenen Taktgebern 6, 7 ausgerüstet. Zwei gekreuzte Signalleitungen 8, 9 dienen zur ständigen gegenseitigen Synchronisierung der beiden Blöcke 2, 3. Die als Ergebnis der Signalverarbeitung erzeugten Ventilsteuersignale am Ausgang der Schaltungseinheiten 2 und 3 werden über die Bündelleitungen 10 und 11 einerseits dem eigenen Vergleicher 12 bzw. 13 und andererseits dem der anderen Schaltungseinheit zugeordneten Vergleicher 13 bzw. 12 zugeleitet. Um auch die von dem Schaltungsblock 2 angesteuerten Ventiltreiber 14, die die erforderliche Schaltleitung für die Bremsdruckregelventile 15 aufbringen, in den Prüfkreis einzuschließen, werden in der Ausführungsart nach Fig. 1 die Ventilsteuersignale des Blockes 2 vor Vergleich mit den Ausgangssignalen des Blockes 3 über die Ventiltreiber 14 und über eine Pegelanpassungsschaltung 16, die hier auch eine umschaltbare Komparator-Schaltung miteinschließt, zum Vergleicher 13 zurückgeführt. Für die im zweiten Schaltungsblock 3 entstehenden Ventilsteuersignale entfällt ein derartiger Umweg, weil diese nur zu Prüfzwecken erzeugt werden, nicht jedoch zur eigentlichen Bremsdruckregelung.

Ferner ist der Blockschaltung nach Fig. 1 zu entnehmen, daß den Vergleichern 12, 13 nicht nur die Ausgangssignale bzw. Ventilsteuersignale, sondern auch interne Signale, die z. B. Fahrzeug-Referenzgeschwindigkeit, die Radgeschwindigkeit, Radbeschleunigung usw. darstellen, zum Vergleich zugeführt werden. Sobald einer der beiden Vergleicher 12 oder 13 Abweichungen feststellt, wird über die zugehörigen Signalleitungen 17, 17′ und über das NOR-Gatter 18 ein Transistor 19 gesperrt, dadurch das Relais Rel₁ zum Abfall gebracht und über den Kontakt r₁, wie in Fig. 1 symbolisch dargestellt, die Stromversorgung für den gesamten Regler abgeschaltet.

Bei der Realisierung der Schaltung werden zweckmäßigerweise die Schaltungsblöcke 2, 3 mit den Vergleichern 12 bzw. 13 jeweils in einer einzigen integrierten logischen Schaltungseinheit 20′ und 21′ vereinigt, was in Fig. 1 durch die gestrichelte Umrahmung angedeutet ist.

Die Ausführungsart nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß die Verarbeitung der aufbereiteten Sensorsignale in den Baustufen 4′, 4′′, d. h. die Erzeugung von in der Logik 2, 3 weiterverarbeitbaren Signal- oder Zahlenwert-Folgen in die Schaltungsblöcke 20′′, 21′′ einbezogen wurde. Dabei erwies es sich schaltungstechnisch als günstig, die Signalverarbeitung bzw. Vorverarbeitung für jeweils zwei Sensoren S₁ und S₂ bzw. S₃ und S₄ in je einer Schaltungseinheit 20′′ bzw. 21′′ unterzubringen. Da die Ergebnisse der Signalverarbeitung in den beiden Stufen 4′ und 4′′ zur Weiterverarbeitung in beiden logischen Schaltungen 2 bzw. 3 benötigt werden, sind in diesem Fall zusätzliche Bündelleitungen 5′, 5′′ erforderlich, über die jeweils die Ergebnisse der Verarbeitung in den Stufen 4′ bzw. 4′′ parallel in beide logischen Schaltungseinheiten 2 und 3 eingeleitet werden.

Die beiden Schaltungseinheiten 20, 21 in Fig. 3 entsprechen den logischen Schaltungseinheiten 20′′, 21′′ in Fig. 2 oder den Einheiten 20′, 21′ in Fig. 1 unter Einschluß der Schaltungseinheit 4.

Sensoren S₁ bis S₄ sind über RC-Glieder angeschaltet, was in Fig. 3 der Übersichtlichkeit halber nur für den Sensor S₁ gezeigt ist, jedoch für alle Sensoren gilt. Diese RC- Glieder bilden einen Tiefpaß zur Ausfilterung hochfrequenter Störsignale.

Die im "Microcontroller" 20 erzeugten Ventilsteuersignale werden über den Ausgang P _O zu Ventiltreibern 14 (vergl. Fig. 1 und Fig. 2) weitergeleitet, die hier aus einer Anpassungsschaltung 22 und aus einem Leistungstransistor 23 für jedes einzelne (hier nicht gezeigte) elektromagnetisch betätigte Druckregelventil bestehen; die Gesamtheit der Ventile ist in Fig. 1 und 2 mit 15 symbolisiert. Zur Steuerung des Bremsdruckmediums in einer Anlage, in der alle Räder individuell regelbar sind, werden z. B. für jedes Rad je ein Einlaß- und ein Auslaßventil und außerdem ein oder mehrere Hauptventile zur Steuerung der Einströmung von unter Druck stehendem Medium in den Gesamtkreis benötigt. In vorliegendem Fall ist der Anschluß von 3 Druckaufbau-, 3 Druckabbau- und von einem Hauptventil vorgesehen.

Von den parallelen Leistungstransistoren LT ist in Fig. 3 nur ein einziger, nämlich LT₂, dargestellt, während von den übrigen Stufen nur die Anschlüsse angedeutet sind. Der rückgeführte Schaltweg von dem Kollektor des Transistors 23 über den Widerstand R 23 zu dem Anschluß M der Anpassungsschaltung 22 wird, wie hier später anhand der Fig. 5 im einzelnen beschrieben wird, zur Begrenzung der Überspannung beim Abschalten der an den Kollektor des Transistors 23 angeschlossenen induktiven Last, nämlich der Magnetwicklung des Drucksteuerventils, benötigt. Für die Rückführung des dem Ausgangssignal des "Microcontrollers" 20 proportionalen Schaltsignals vom Transistor 23 zum Ausgang des "Microcontrollers" 21 ist eine Pegelanpassung erforderlich, die in der Baustufe 24 erfolgt.

Zur Überwachung der ordnungsgemäßen Arbeitsweise der Mikrocomputer bzw. "Microcontroller", zur Erzeugung eines START- Signals nach dem Einschalten der Anlage sowie zur Abschaltung des Reglers nach bestimmten Kriterien, sind die beiden Überwachungsschaltungen 25 und 26 vorgesehen. Nur bei ordnungsgemäßem Betrieb sind die beiden in Reihe geschalteten Transistoren T₁ und T₂ durchgesteuert und führen dadurch zur Erregung des an der Verbindungsstelle Rel. angeschlossenen Relais, das entsprechend dem Relais Rel₁ in Fig. 1 die Stromversorgung für den Regler einschaltet und aufrechterhält. Die Zenerdioden Z 1 und Z 2 dienen zur Begrenzung der induktiven Abschaltspannung.

Die Einschaltung der Überwachungskreise 25, 26, die Einschaltung des Relais Rel. und die Auslösung des START- Signals (restart- oder reset-Signal) erfolgt im vorliegenden Fall nach Einschaltung der Zündung über den Anschluß Zdg. Zum Schutz gegen Überspannungen und zur Strombegrenzung ist in der Zuleitung zu den Kreisen 25, 26 eine Schutzschaltung 27 eingefügt.

Schließlich ist in Fig. 3 noch ein Schalttransistor T₃ angedeutet, der als Warnlampentreiber dient und auf Fehlersignale anspricht, die von den "Microcontrollern" 20 oder 21 erzeugt und über die Basisdioden D 2 oder D 3 angelegt werden.

Eine Realisierungsmöglichkeit der Signalaufbereitungsstufen für die von den einzelnen Sensoren S₁ bis S₄ gelieferten Impulsfolgen zeigt Fig. 4. Das Ganze ist ein synchronisierbarer astabiler Multivibrator bzw. ein Schmitt- Trigger, der durch eine RC-Rückkopplung selbstschwingend wurde. Das von dem Sensor S₁ erzeugte Signal liegt nach dem Passieren eines Tiefpasses, siehe Fig. 3, am Eingang s 1 eines Differenzverstärkers T₄, T₅, dessen Arbeitspunkt über die Konstantstromquellen Q₁ und Q₂ eingestellt ist. Die Schaltung ist als ein Schmitt-Trigger mit Eigenfrequenz ausgebildet. Liegt das Potential am Eingang s 1 tief, ist T₄ leitend, T₈ und damit T₁₂ sind gesperrt. Das Ausgangssignal, nämlich die Kollektor-Emitterspannung über T₁₂, ist hoch (H).

Solange am Eingang s 1 ein Sensor eingeschaltet ist, weder ein Kurzschluß noch eine Leitungsunterbrechung vorliegt, jedoch - infolge Stillstands des Rades - kein Sensorimpuls erzeugt wird, schwingt der Schaltkreis gemäß Fig. 4, mit einer geringen Frequenz, die eine sehr geringe, für den Regelfall uninteressante Geschwindigkeit vortäuscht. Über den als Diode geschalteten Transistor T₁₃ und den Widerstand R₃ und die Stromspiegelung über den Transistor T₁₄ wird nämlich der Kondensator C₁ mit dem Strom i₁ geladen und, sobald T₁₅ sperrt, über T₁₇, T₁₈ mit 2×i₁ entladen. Die Spannung über C₁ wird über den Emitter-Folger 11 und den Widerstand R₄ auf die Basis des Transistors T₅ des Differenzverstärkers T₄/T₅ rückgekoppelt. Sobald ein ausreichendes Sensorsignal am Eingang s 1 anliegt, wird der Eigenfrequenz die wesentlich höhere Frequenz der Meßimpulsfolge überlagert. Setzt die Eigenschwingung des Trigger- Kreises aus, wird dies über den Mikrocomputer 20 oder 21 als Fehler ausgewertet und angezeigt.

Durch diese einfachen Maßnahmen, einen Trigger mit Eigenfrequenz zu verwenden, wird also ständig der Sensoranschluß auf Unterbrechung oder Kurzschluß überwacht.

Bei der Aufbereitungsschaltung 1 handelt es sich ebenso wie bei den Schaltblöcken 22, 24, 25 und 26 um integrierte Schaltkreise. 20 und 21 sind als Mikrocomputer oder "Microcontroller" ohnehin nur in hochintegrierter (LSI) Technik denkbar.

Einen Teil der Anpassungsschaltung 22 (Fig. 3) - vereinfacht und nur die für den Leistungstranssitor LT₂ erforderliche Schaltung - zeigt Fig. 5. V _CC ist die Versorgungsspannung für den integrierten Schaltkreis 22. Die Signalansteuerung ist mit L/H (Low/High) symbolisiert. Das Eingangssignal am Eingang L/H wird über den Spannungsteiler R₄, R₅ auf die Transistoren T₁₉, über R₆, R₇ auf T₂₀ und auf den Ausgang N übertragen. Bei durchgeschaltetem Transistor T₂₀ wird der Leistungstransistor LT₂ und damit die Spule L, die den Erregerkreis eines elektromagnetischen Bremsdruckregelventils symbolisiert, eingeschaltet.

Der Transistor T₂₁ innerhalb der Anpassungsschaltung 22, der zunächst infolge des Spannungsteilers R₂₄, R₂₃ gesperrt ist, tritt bei der Abschaltung des Transistors LT₂ in Funktion. Die in L gespeicherte Energie führt nämlich, sobald die Abschaltung von LT₂ einsetzt, zu einer Aussteuerung des Transistors T₂₁, die wiederum über R₈, die Schutzdiode D 3 und über T₂₁ solange einen den Transistor LT₂ aufsteuernden Basisstrom i _B hervorruft und damit den Leistungstransistor LT₂ leitfähig hält, bis die gespeicherte Energie abgebaut ist.

Der Komparator- und Regelanpassungskreis 24 enthält für jedes Drucksteuerventil bzw. für jeden Leistungstransistor LT - die erforderliche Ventilzahl hängt, wie zuvor bereits ausgeführt, von dem speziellen Aufbau der Bremsschlupfregelanlage ab - je einen Vergleicher bzw. Differenzverstärker sowie eine gemeinsame Bezugspegelschaltung. Die grundsätzliche Zusammenschaltung ist aus Fig. 6 erkennbar. Die Pegelschaltung ist mit 28, die einzelnen Verstärker mit 29-V₁ bis 29-V _n bezeichnet. Die Signalzuführung erfolgt über die Leitung H/L, der Bezugspunkt REF ist mit dem auf Masse liegenden Ventilgehäuse verbunden. TH symbolisiert den von der Pegelschaltung 28 erzeugten Schwellwert. Am Eingang der Differenzverstärker sind über die Anschlüsse VE₁ bis VE _n die Erregerspulen der Ventile bzw. die Kollektoren der Leistungstransistoren LT angeschlossen; die entsprechenden Ausgänge der Differenzverstärker V₁ bis V _n führen zurück zum Mikrocomputer 21.

Die Bezugspegelschaltung 28 enthält gemäß Fig. 7 am Signal- Eingang H/L einen Transistor T₂₂, der, wenn der Eingangspegel hoch liegt, über den Widerstand R₁₀ den Transistor T₂₃ leitfähig schaltet und dadurch den nachfolgenden Transistor T₂₄ sperrt. Die Bezugsschwelle TH liegt nunmehr nahezu auf dem Potential des Eingangs REF, und zwar über den als Emitter- Folger geschalteten Transistor T₂₅ und über die Diode D 4. Wird dagegen die Spannung am Eingang H/L tief (L) werden die Transistoren T₂₂ und T₂₃ gesperrt, so daß die Spannung am Bezugspunkt TH nunmehr nahezu auf dem Niveau der Versorgungsspannung U _B, liegt nur reduziert um die Kollektor-Emitterspannung des durchgeschalteten Transistors T₂₄ und um die Durchlaßspannung der beiden Dioden D 5 und D 6. Der Anschluß REF führt zu einem externen Spannungsteiler mit den gestrichelt eingezeichneten Widerständen R _{E 1}, R _{E 2} und ist über R _{E 2} mit dem auf "Masse" liegenden Ventilgehäuse VG verbunden.

Im Gegensatz zu der Schaltung nach Fig. 7, die nur einmal vorhanden ist, wird für die Rückkopplung des Schaltsignals von jedem Ventil je eine Vergleichsschaltung 29 gemäß Fig. 8 benötigt. Die Spannung an den einzelnen Ventilen wird durch die Differenzverstärker bzw. die Vergleichsstufen 29, die im wesentlichen aus den Transistoren T₂₆ bis T₃₁ bestehen, überwacht. Hierzu wird die Spannung an der Basis des Transistors T₂₉ mit der Spannung an der Basis T₃₀ verglichen, die von dem Spannungsteiler R₂₄, R₂₃ (vergl. hierzu auch Fig. 3) und von der Schaltstellung des jeweiligen Leistungstransistors LT bzw. des von dem Leistungstransistor gesteuerten Magnetventils bestimmt wird. Fällt die Basisspannung an T₃₀ unter den Wert der Bezugsspannung TH, wird der Kollektorstrom des Transistors T₃₁ über die Transistor T₃₀ zu den Transistoren T₂₇ und T₂₈ geleitet. Der Ausgangstransistor T₂₆ wird dadurch gesperrt, so daß am Ausgang V₁, vergl. Fig. 6, die Spannung durch einen externen Widerstand angehoben werden kann.

Übersteigt dagegen die Ventiltreiber-Spannung am Eingang VE₁ und an der angeschlossenen Basis des Transistors T₃₀ den Bezugswert TH, wird der Kollektorstrom des Transistors T₃₁ über T₂₉ zur Basis des Transistors T₂₆ geleitet, wodurch T₂₆ durchgeschaltet und der Ausgangspegel V₁ auf Masse gelegt wird. Der in Fig. 7 wiedergegebene Schaltungsteil, der im wesentlichen aus den Transistoren T₃₂, T₃₃, den Dioden D 7 bis D 8 sowie den Spannungsteilerwiderständen R₁₅ und R₁₅, besteht, stellt in Verbindung mit dem Transistor T₃₁ eine Stromspiegelschaltung dar und dient als Konstantstromquelle für die durch die Transistorpaare T₂₉, T₃₀ gebildeten Vergleicherstufen.

Die prinzipielle Wirkungsweise des Überwachungsschaltkreises 25, vergl. hierzu auch Fig. 3, ist der Fig. 9 zu entnehmen. Der zweite Überwachungsschaltkreis 26 besitzt den gleichen Aufbau. Wie bereits erläutert wurde, sind zwei Verstärkerstufen T₁, T₂ in Reihe geschaltet, so daß das Relais Rel - im Gegensatz zur Darstellung in Fig. 9 - nur dann ansprechen kann, wenn beide Transistoren T₁, T₂ durchgeschaltet sind.

Nach dem Einschalten der Zündung Zgd wird positive Spannung an den Eingang 3 angelegt, wodurch über den Widerstand R₁₆ und über die Dioden D 10, D 11 der Transistor T₃₄ aufgesteuert wird. Der am Ausgang 4 angeschlossene Transistor T₁ schaltet das Relais Rel ein.

Über einen nicht gezeigten Relaiskontakt wird nun als nächstes die Versorgungsspannung V _CC für die gezeigte Elektronik eingeschaltet. Auch diese Spannung ist positiv. Da zunächst der Thyristor Th₁ und damit auch der Transistor T₃₅ gesperrt sind, verursacht die eingeschaltete Spannung V _CC über R₁₇ ein Reset-Signal oder START-Signal, das über den Ausgang 5 zum zugehörigen Mikrocomputer 20 geleitet wird.

An dem Signaleingang 2 wird nun eine dem Arbeitszyklus des Mikrocomputers 20 entsprechende Impulsfolge mit konstanter Frequenz und mit konstantem Impulspausenverhältnis angelegt, was eine periodische Ladung und Entladung des Kondensators C₂ bewirkt.

Der Kondensator C₂ wird zunächst über die Stromquelle Q 3 geladen. Die LadespannungU _{c 2} wird über den Impedanzwandler T₃₆ abgegriffen und mit Hilfe der Differenzverstärker T₃₇, T₃₈ und T₃₉ mit drei verschiedenen Spannungsschwellen verglichen. Die Vergleichsspannungen werden über den Spannungsteiler R₁₈, R₁₉, R₂₀ und R₂₁ aus der Versorgungsspannung V _CC abgeleitet. Sobald die Spannung den mittleren Schwellwert an dem Verstärker T₃₈ erreicht hat, wird der Thyristor Th₁ eingeschaltet, wodurch der Basisstrom über die Dioden D 10, D 11 unterbrochen wird. Der Transistor T₃₄ bleibt jedoch weiterhin leitend, weil er über den Widerstand R₂₁ und die Diode D 12 offengehalten wird.

Das den Arbeitszyklus des Mikrocomputers 20 überwachende Signal am Eingang 2 liegt zunächst logisch hoch und wird von Impulsen bestimmter Dauer unterbrochen. Nach Inversion des Impulses wird das Flip-Flop F 1 gesetzt. Der Ausgang des Flip-Flops ist über das UND-Gatter G 1 mit dem Transistor T₄₁ verbunden, der im durchgesteuerten Zustand den Kondensator entlädt.

Da der Kondensator C₂ mit konstantem Strom geladen und entladen wird, entsteht eine Sägezahnspannung U _{c 2}, deren Amplitude von der Ladedauer bzw. Entladedauer abhängt. Über die Inversionsstufe T₄₀, das Flip-Flop F 1, UND-Gatter G 1, UND-Gatter G 2, ODER-Gatter G 3, UND-Gatter G 4 ist das Signal am Eingang 2 mit den Spannungsschwellen verknüpft.

Zurückgesetzt wird das Flip-Flop F 1 über den Vergleicher T₃₉, also beim Absinken der Spannung unter die niedrigste Spannungsschwelle.

Wird das Flip-Flop F 1 gesetzt und ist das Signal am Eingang 2 wieder hoch (H), wird der Kondensator C₂ so lange entladen, bis der von dem Verstärker T₃₉ abhängige unterste Schwellwert erreicht und dadurch das Reset-Signal für das Flip- Flop F 1 ausgelöst wird. Die Kondensatorspannung U _{c 2} wächst nunmehr wiederum linear an.

Unter folgenden Fehlerbedingungen wird das Relais Rel durch Zünden des Thyristors Th₂ abgeschaltet:

a) Ist die Impulsdauer, während der am Signaleingang 2 logisch L ansteht, zu kurz, wird der mittlere Spannungs- Schwellwert, auf den der Verstärker T₃₈ eingestellt ist, nicht erreicht. Der Thyristor Th₁ und der Transistor T₃₅ sind durchgesteuert, so daß über G 2, G 3, G 4 der Thyristor Th₂ eingeschaltet wird. Dadurch wird der Stromfluß über D 12 unterbunden, T₃₄ und extern T₁ gesperrt und dadurch das Relais abgeschaltet.
b) Sind die Impulse dagegen zu lang, steigt die Kondensatorspannung U _{c 2} über den oberen Schwellwert, so daß T₃₇ anspricht. Hierdurch wird wiederum der Thyristor Th₂ gezündet und dadurch das Relais zum Abfall gebracht.
c) Liegt an dem Eingang 3 eine zu hohe Spannung, wird der Thyristor Th₂ über den Spannungsteiler R₂₂, R₂₅ gezündet, weil in diesem Fall die Spannung der Zenerdiode Z₃ überschritten und diese dadurch stromführend wird.

Durch die Einschaltung des Thyristors Th₂ wird jedesmal auch der Transistor T₃₆ durchgesteuert und T₃₅ gesperrt. Dadurch wird ein Reset-Signal über den Ausgang 5 an den "Microcontroller" 20 bzw. 21 angelegt und über diesen Weg der Regler bzw. die Ventiltreiber (vorübergehend) gesperrt. Sollte z. B. das Relais Rel. hängen oder aus anderen Gründen nicht rechtzeitig abfallen, ist dennoch sichergestellt, daß die Regelung außer Funktion gesetzt wird.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung und Überwachung einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage,

- mit Drehzahlfühlern und Schaltungen zur Aufbereitung der Drehzahlsignale,
- mit Rechenschaltungen zur Erzeugung von Ventilsteuersignalen, mit denen der Bremsdruck an den Rädern abhängig vom Radverhalten anpaßbar ist,
- mit Prüfschaltungen zur Überwachung der Blockierschutzregelung, die beim Auftreten von Fehlfunktionen diese abschalten,
- die Prüfschaltung identisch der Rechenschaltung aufgebaut und parallel zu ihr angeordnet ist,
- der Eingang der Rechenschaltung parallel angeordneten Prüfschaltung ebenfalls das aufbereitete Drehzahlsignal erhält,

dadurch gekennzeichnet, daß

- als Rechen- und Prüfschaltung mindestens zwei voneinander unabhängige, miteinander synchronisiert betriebene logische Schaltungseinheiten (2, 3; 20, 21) dienen,
- sowohl der Rechen- als auch der Prüfschaltung ein Vergleicher (12 bzw. 13) nachgeschaltet ist,
- der Vergleicher (12 bzw. 13) seine innerhalb der logischen Schaltungseinheit abgegriffenen, internen Signalverlauf und/oder die an deren Ausgang extern auftretenden Ventilsteuersignale mit denen der anderen Schaltungseinheit auf Übereinstimmung vergleicht,
- jeder einzelne der beiden Vergleicher (12, 13) die Regelung bei Nichtübereinstimmung vollständig oder teilweise abschaltet oder dazu vorbereitet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltungseinheiten (2, 3; 20, 21) integrierte logische Schaltungen vorgesehen sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als logische Schaltungseinheiten (2, 3; 20, 21) nach gleichem Programm arbeitende, sogenannte "Microcontroller" bzw. Ein-Chip-Microcomputer vorgesehen sind und daß diese die Vergleicher (12, 13) einschließen.

4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Verstärkung und Anpassung aus den Ventilsteuersignalen am Ausgang einer Schaltungseinheit (2, 20) gewonnenen Schaltsignale nach Pegelanpassung zu der oder den übrigen Schaltungseinheiten (3, 21) zurückführbar und mit den Ventilsteuersignalen am Ausgang dieser Schaltungseinheiten vergleichbar sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten von Störungen bzw. von Abweichungen im Signalverlauf an den externen und/oder internen Vergleichsstellen der Schaltungseinheiten (2, 3; 20, 21) die Blockierschutzregelung selbsttätig abschaltbar ist.

6. Schaltungsanordnung nach nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltung um eine vorgegebene Zeitspanne verzögerbar ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten von Störungen bzw. Abweichungen im Signalverlauf der Schaltungseinheiten (2, 3, 20, 21) die Betätigung der Blockierschutzregelung nur für die Dauer der Störung bzw. der Abweichungen sperrbar ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 (nach einem oder mehreren der Ansprüche 5-7), dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicher (12, 13) bei Abweichungen im externen oder internen Signalverlauf der logischen Schaltungseinheiten (2, 3; 20, 21) mit Hilfe eines Relais die Stromversorgung für die Blockierschutzregelung abschalten.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicher (12, 13) bei Abweichungen im externen oder internen Signalverlauf der logischen Schaltungseinheiten (2, 3; 20, 21) Ventiltreiber (14, 22, 23) vorübergehend, d. h. solange Abweichungen vorhanden sind, sperren.

10. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung der aufbereiteten Sensorsignale, d. h. die Erzeugung von Signalfolgen oder Zahlenwerten, die der Frequenz der von den Radsensoren (S₁-S₂) gelieferten, aufbereiteten Meßimpulsfolgen proportional sind, innerhalb der logischen Schaltungseinheiten (20′′, 21′′) erfolgt.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung der Sensorsignale bzw. die Erzeugung der der Frequenz der Meßimpulsfolge proportionalen Signalfolgen oder Zahlenwerte jeweils für zwei Sensoren (S₁, S₁ bzw. S₃, S₄) in einer logischen Schaltungseinheiten (20′′ bzw. 21′′) erfolgt.

12. Schaltungsanordnung nach oder mehreren der Ansprüche 3-11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Hilfe des von zwei Microcontrollern (20) und der zugehörigen Ventiltreiber (14, 22, 23) erzeugten Ventil-Schaltsignale über eine Pegel-Anpassungsschaltung (16, 24) zu dem Vergleicher (13) des zweiten "Microcontrollers" (21) zurückführbar sind.

13. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vergleicher (12, 13) unabhängig von den übrigen Vergleichern bei Ungleichheit der Signale bzw. des Signalverlaufs die Abschaltung der Regelung oder die vorläufige Sperrung der Ventiltreiber (14, 22, 23) bewirkt.

14. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-13, dadurch gekennzeichnet, daß die Microcontroller jeweils mit einem eigenen, externen Taktgeber (6, 7) versehen sind und sich gegenseitig ständig synchronisieren.

15. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbereitung der Sensorsignale je Sensor (S₁-S₄) ein synchronisierbarer astabiler Multivibrator (1) vorgesehen ist, der bei angeschaltetem Sensor und Radstillstand mit einer im Vergleich zur Meßimpulsfolgefrequenz niedrigen Eigenfrequenz schwingt und dessen Eigenschwingung bei Kurzschluß am Eingang (s 1-s 4) und/oder bei offenem Eingang aussetzt.

16. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltungseinheit (20, 21) eine Überwachungsschaltung (25, 26) zugeordnet ist, die in Abhängigkeit von einer von der zugehörigen Schaltungseinheit bei ordnungsgemäßem, fehlerfreiem Betrieb abgegebenen Signalfolge die Stromversorgung der Regelschaltung aufrechterhält bzw. bei Abweichung der Impulsfolgefrequenz und/oder des Impuls-Pausenverhältnisses die Stromversorgung unterbricht.

17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der einzelnen elektronischen Baugruppen über ein oder mehrere Relais erfolgt, die über in Reihe geschaltete, durch die Ausgangssignale der Überwachungsschaltungen (25, 26) betätigbare elektronische Schaltelemente (19), z. B. Schalttransistoren (T₁, T₂) erregbar sind.

18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltungen (25, 26) die Stromversorgung des Reglers in Abhängigkeit von der Batteriespannung (U _B) des Kraftfahrzeuges einschalten und bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Batteriespannung (U _B) abschalten.

19. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltungen (25, 26) nach Einschaltung der Stromversorgung ein Startsignal (reset) an die zugehörigen logischen Schaltungseinheiten (21, 23) abgeben.

20. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 16-19, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung (25, 26) einen Kondensator (C₂) enthält, der im Arbeitstakt der zugeordneten logischen Schaltungseinheit (2, 3, 20, 21) mit konstantem Strom geladen und entladen wird, und daß die Kondensatorspannung (U _{C 2}) mit drei Spannungsschwellwerten vergleichbar ist, wobei bei Erreichen des unteren Spannungsschwellwertes ein Flip-Flop (F 1) rückgesetzt und dadurch die Entladung des Kondensators (C₂) beendbar ist und wobei, wenn der mittlere Spannungsschwellwert nicht erreicht oder der obere Schwellwert überschritten wird, eine Abschaltung der Stromversorgung des Reglers und/oder eine Sperrung der Ventilschaltsignale erfolgt.