DE4200302A1 - Verfahren zur ueberpruefung eines eine kontrolleinheit aufweisenden systems mit mindestens einer druckleitung - Google Patents
Verfahren zur ueberpruefung eines eine kontrolleinheit aufweisenden systems mit mindestens einer druckleitungInfo
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Description
Oftmals können an ein System mit einer Druckleitung
oder mehreren Druckleitungen über eine oder mehrere
dieser Druckleitungen weitere (Neben-)Systeme angekop
pelt werden; für viele - von einer Kontrolleinheit
durchgeführten - Überwachungsfunktionen, Steuerungs
zwecke oder Regelungsaufgaben ist die Information über
den Kopplungszustand des Systems wichtig, d. h. ob (und
ggf. wieviele) weitere Neben-Systeme an das Haupt-Sy
stem angekoppelt sind. Dies soll am Beispielfall eines
Lastkraftwagens mit einer Druckluft-Bremsanlage bzw.
mit einer elektro-pneumatischen Bremsanlage erläutert
werden: an das Zugfahrzeug (das Haupt-System) kann über
Steckverbindungen und über zwei Druckleitungen der
Bremsanlage (eine Leitung für den Steuerdruck und eine
Leitung für den Arbeitsdruck) ein Anhänger oder Auflie
ger (das Neben-System) angekoppelt werden; viele - von
einer Kontrolleinheit überwachten - Steuerkomponenten
des Zugfahrzeugs - beispielsweise die Motorsteuerung,
die Steuerung für die verschleißfreie Bremse
(Retarder), die Steuerung der Betriebsbremsanlage, die
Getriebesteuerung und diverse Diagnosesysteme - müssen
eine Information darüber erhalten, ob das Zugfahrzeug
solo fährt oder ob ein Anhänger oder Auflieger vorhan
den ist.
Die Information über den Kopplungszustand des Systems
kann einerseits manuell vorgegeben bzw. eingestellt
werden - beispielsweise über Schalter oder Knöpfe -,
was jedoch nicht besonders bedienerfreundlich bzw. oft
mals unpraktikabel ist. Andererseits können auch die
vom Haupt-System zum Neben-System vorgesehenen Steck
verbindungen überprüft werden - beim obigen Beispiel
fall des Lastkraftwagens beispielsweise Steckverbindun
gen für das elektrische Bordnetz oder für das ABS-Sy
stem; dieses Verfahren ist jedoch sehr fehleranfällig -
beispielsweise werden bei Leitungsbrüchen oder anders
weitigen Defekten fehlerhafte Informationen geliefert -
und außerdem sehr wartungsintensiv.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben,
mit dem der Kopplungszustand eines Systems sicher und
zuverlässig bestimmt werden kann und mit dem bei gekop
pelten Systemen weitere Informationen über die Systeme
ermittelt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Ver
fahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beim vorgestellten Verfahren wird bei jeder Aktivierung
der Kontrolleinheit des Systems ein Meßvorgang gestar
tet; der Meßvorgang kann darüber hinaus optional wäh
rend des aktiven Zustands der Kontrolleinheit zyklisch
wiederholt und/oder bei bestimmten Steuerbefehlen bzw.
Zuständen der Kontrolleinheit zusätzlich ausgelöst
und/oder bei signifikanten Druckänderungen in einer
Druckleitung zusätzlich durchgeführt werden. Beim Meß
vorgang wird der Druck an mindestens einer Meßstelle in
mindestens einer Druckleitung des Systems durch druck
erfassende Mittel gemessen und der zeitliche Verlauf
des Drucks während des Meßvorgangs durch Abfrage dieser
Druckwerte zu mehreren Zeitpunkten des Meßvorgangs mit
tels einer Auswerteeinheit ausgewertet. Aus dem zeitli
chen Verlauf des Drucks in der Druckleitung bzw. den
Druckleitungen des Systems während des Meßvorgangs kann
der Zustand des Systems bzw. der Druckleitungen ermit
telt werden.
Der Meßvorgang bei der - oftmals bei geringem Druck in
den Druckleitungen erfolgenden - Aktivierung der Kon
trolleinheit beinhaltet die Bestimmung und Auswertung
des zeitlichen Verlaufs des Druckanstiegs in der Druck
leitung bzw. den Druckleitungen während des Meßvor
gangs. Da der Druckanstieg stark vom Kopplungszustand
des Systems abhängig ist - durch die Kopplung mit ande
ren Systemen ändert sich das Volumen der Drucklei
tung(en) - kann der Kopplungszustand des Systems durch
die Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Druckan
stiegs eindeutig ermittelt werden. Beispielsweise wird
dazu beim Meßvorgang die Zeitdauer oder das Zeitinter
vall bis zum Erreichen des Enddrucks in der Drucklei
tung oder bis zum Erreichen eines vorgegebenen Druck
werts in der Druckleitung bestimmt und ausgewertet. Da
neben lassen sich weitere Parameter des Systems bzw.
der gekoppelten Systeme durch eine quantitative Auswer
tung des Druckanstiegs ermitteln - beispielsweise das
Volumen oder die Länge der Druckleitung(en) aus der
Zeitabhängigkeit des Druckanstiegs oder die Totzeit bis
zum Druckanstieg.
Als Mittel zur Druckerfassung in den Druckleitungen
können beispielsweise Drucksensoren eingesetzt werden -
durch diese wird der Absolutwert des Druckes bestimmt -
oder als Grenzwertschalter verwendete Druckschalter -
durch diese wird ein bestimmter Enddruck als Schwell
wert vorgegeben. Die Auswerteeinheit zur Auswertung des
gemessenen Drucks bzw. des zeitlichen Verlaufs des
Drucks in der Druckleitung kann beispielsweise eine
elektronische Recheneinheit sein - beispielweise ein
Mikroprozessor oder Mikrocontroller - die an das Haupt-
System angeschlossen oder beispielsweise in der Kon
trolleinheit des Haupt-Systems integriert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren vereinigt mehrere Vor
teile in sich:
- - Der Kopplungszustand des Systems kann eindeutig und ohne großen Aufwand ermittelt werden.
- - Die Druckleitung(en) des Systems bzw. der Systeme werden in regelmäßigem Abstand überprüft bzw. kon trolliert.
- - über das System bzw. ein angekoppeltes System las sen sich zusätzliche Informationen gewinnen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausfüh
rungsbeispiels näher erläutert. Bei diesem wird das
Druckleitungen aufweisende System durch das Zugfahrzeug
eines Lastkraftwagens mit elektro-pneumatischer Brems
anlage repräsentiert, wobei an das Zugfahrzeug als wei
teres System ein Anhänger angekoppelt werden kann.
In der Fig. 1 ist dazu das Blockschaltbild eines Teils
des Bremssystems, in der Fig. 2 sind die zeitlichen
Verläufe des Drucks in der Leitung für den Steuerdruck
(Fig. 2a) und in der Leitung für den Arbeitsdruck
(Fig. 2b) dargestellt.
Bei einer elektro-pneumatischen Bremsanlage werden die
Bremszylinder über die elektrische Ansteuerung einer
von einem Vorratsbehälter gespeisten Druckleitung betä
tigt.
Gemäß der Fig. 1 werden beim Zugfahrzeug 1 des Last
kraftwagens die beiden Steuerleitungen SL für den Steu
erdruck und die mit einem Druck-Vorratsbehälter verbun
dene Vorratsleitung VL für den Arbeitsdruck der Kon
trolleinheit KE zugeführt; von der Kontrolleinheit KE
führen die beiden Druckleitungen SL bzw. VL zu den bei
den Kupplungsköpfen KK1 (Steuerleitung SL) und KK2
(Vorratsleitung VL), wobei vom Kupplungskopf KK2 eine
Rückleitung RL zur Kontrolleinheit KE vorhanden ist. In
die Kontrolleinheit KE kann beispielsweise die Auswer
teeinheit zur Auswertung des zeitlichen Druckverlaufs -
beispielsweise ein Mikroprozessor oder ein Mikrocon
troller - integriert werden. An die Kupplungsköpfe KK1
bzw. KK2 werden im Bedarfsfall die entsprechenden
Brems-Druckleitungen SL bzw. VL des Anhängers 2 ange
schlossen. Beim Anhänger 2 bedient die Leitung SL für
den Steuerdruck das Servoventil des Anhängers 2, durch
das der Arbeitsdruck für die Bremsen des Anhängers 2
bereitgestellt wird; die Leitung für den Arbeitsdruck
des Anhängers ist - wie beim Zugfahrzeug 1 - mit einem
Druck-Vorratsbehälter verbunden.
Zur Erfassung des Drucks ist beim Zugfahrzeug - siehe
Fig. 1 - in der Leitung SL für den Steuerdruck vor
dem Kupplungskopf KK1 ("Bremse") ein Drucksensor DS1
angeordnet; daneben können in den Druckleitungen des
Zugfahrzeugs weitere Drucksensoren vorgesehen werden -
beispielsweise ist gemäß der Fig. 1 in der Leitung VL
für den Arbeitsdruck vor dem Kupplungskopf KK2
("Vorrat") ein Drucksensor DS2 und in der Rückleitung
RL nach dem Kupplungskopf KK2 ("Vorrat") ein Drucksen
sor DS3 angeordnet.
Der Meßvorgang zur Bestimmung des zeitlichen Druckver
laufs in den Druckleitungen SL, VL bzw. RL wird bei je
der Aktivierung der Kontrolleinheit (beim Einschalten
der Bremsanlage) ausgelöst, wobei der zeitliche Verlauf
des Druckanstiegs während des Meßvorgangs ausgewertet
wird - beim Einschalten der Bremsanlage muß sich in den
Druckleitungen erst der benötigte Druck des Bremssy
stems aufbauen. Neben der Bestimmung und Auswertung des
zeitlichen Verlaufs des Druckanstiegs bei der Aktivie
rung der Kontrolleinheit kann zu Kontrollzwecken der
Druckverlauf in den Druckleitungen bei aktivierter Kon
trolleinheit in bestimmten zeitlichen Abständen bzw.
zyklisch überprüft werden - beispielsweise mit einer
von der Auswerteeinheit vorgegebenen Periode. Daneben
kann bei jeder signifikanten Änderung des Druckverlaufs
- beispielsweise beim Bremsvorgang der Druck in der
Steuerleitung - ein entsprechender Meßvorgang durch die
Kontrolleinheit ausgelöst werden.
Die Druckwerte werden von den Drucksensoren in den
Druckleitungen permanent gemessen und von der Auswerte
einheit während des Meßvorgangs zu bestimmten Zeitpunk
ten abgefragt.
In der Fig. 2 sind die bei der Aktivierung des Brems
systems auftretenden Druckanstiege in der Steuerleitung
SL (Fig. 2a) und in der Vorratsleitung VL (Fig. 2b) ei
nes Lastkraftwagens mit elektro-pneumatischer Bremsan
lage schematisch dargestellt.
Folgende Aussagen lassen sich durch die Auswertung die
ser Druckanstiege treffen:
- a) "Anhänger angeschlossen oder nicht vorhanden": Bei abgekoppeltem Anhänger 2 sind die Ventile der Druckleitungen SL und VL an den Kupplungsköpfen KK1 und KK2 geschlossen, der Vorratsbehälter des Anhängers 2 ist nicht angeschlossen. Bei angekop peltem Anhänger 2 sind dagegen die Ventile der Druckleitungen SL und VL offen, der Vorratsbehäl ter des Anhängers ist an die Druckleitung VL ange schlossen; wegen des größeren zu füllenden Volu mens der Druckleitungen SL und VL dauert es in diesem Falle signifikant länger, bis ein bestimm ter Druckwert oder bis der volle Arbeitsdruck er reicht ist.
Beispielsweise wird gemäß Fig. 2a in der Leitung
SL für den Steuerdruck (Drucksensor DS1) bei einem
Zugfahrzeug 1 ohne Anhänger 2 nach ca. 100-200 ms
der Druckwert 6 bar und nach ca. 200-400 ms der
volle Arbeitsdruck (beispielsweise 8 bar) er
reicht - bei einem Zugfahrzeug 1 mit angekoppeltem
Anhänger 2 wird dagegen erst nach ca. 400-800 ms
der Druckwert 6 bar und der volle Arbeitsdruck
entsprechend später erreicht. In der Leitung VL
für den Arbeitsdruck (Drucksensor DS2) bzw. in der
Rückleitung RL (Drucksensor DS3) wird gemäß Fig.
2b der volle Arbeitsdruck (beispielsweise 8 bar)
bei einem Zugfahrzeug 1 ohne Anhänger 2 beispiels
weise nach ca. 30-250 s erreicht - bei einem Zug
fahrzeug 1 mit angekoppeltem Anhänger 2 erst nach
10 Minuten.
- b) "Länge der Steuerleitung": durch die Auswertung der Zeitabhängigkeit des Druckanstiegs (Δp/Δt) kann das Volumen der Steuer leitung SL bestimmt werden und bei bekanntem Durchmesser der Druckleitung daraus die Länge der Steuerleitung SL berechnet werden - die Länge der Steuerleitung ist eine wichtige Größe für viele Regelalgorithmen.
- c) "Größe des Anhängers": Die Größe des Vorratsbehälters des Anhängers ist i. a. proportional zur Größe des Anhängers; da der Druckanstieg in der Leitung für den Arbeitsdruck umso länger dauert, je größer der Vorratsbehälter ist, kann bei angekoppeltem Anhänger aus der Zeit abhängigkeit des Druckanstiegs in der Leitung für den Arbeitsdruck auf die Größe des Anhängers ge schlossen werden.
- d) "Restdruck im Vorratsbehälter": die Totzeit beim Druckanstieg ist bei angekoppel tem vom Restdruck im Vorratsbehälter abhängig; dieser kann somit durch Auswertung der Totzeit er mittelt werden.
Claims (19)
1. Verfahren zur Überprüfung eines eine Kontrolleinheit
(KE) aufweisenden Systems (1) mit mindestens einer
Druckleitung (SL, VL, RL), wobei an mindestens eine
Kopplungsstelle (KK1, KK2) der Druckleitung(en)
(SL, VL) mindestens ein weiteres (Neben-) System (2)
angekoppelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß
abhängig vom Druck in der Druckleitung bzw. den Druck
leitungen (SL, VL, RL) und vom Zustand der Kontrollein
heit (KE) durch die Kontrolleinheit (KE) oder eine Aus
werteeinheit ein Meßvorgang ausgelöst wird, daß zu
mehreren Zeitpunkten des Meßvorgangs der durch
druckerfassende Mittel (DS1, DS2, DS3) an mindestens
einer Meßstelle in mindestens einer Druckleitung
(SL, VL, RL) des Systems (1) gemessene Druck ausgewer
tet wird, und daß aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks
in der Druckleitung bzw. den Druckleitungen
(SL, VL, RL) während des Meßvorgangs der Zustand des
Systems (1) bzw. der Druckleitungen (SL, VL, RL) be
stimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei jeder Aktivierung der Kontrolleinheit (KE) ein
Meßvorgang ausgelöst wird, bei dem der zeitliche Ver
lauf des Druckanstiegs in mindestens einer der Druck
leitungen (SL, VL, RL) während des Meßvorgangs ausge
wertet wird, und daß durch die Auswertung des zeitli
chen Verlaufs des Druckanstiegs der Kopplungszustand
des Systems (1) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Meßvorgang die Zeitdauer bis zum Erreichen ei
nes bestimmten Druckwerts in der Druckleitung bzw. den
Druckleitungen (SL, VL, RL) des Systems (1) ausgewertet
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Meßvorgang die Zeitabhängigkeit
des Druckanstiegs in der Druckleitung bzw. den Druck
leitungen (SL, VL, RL) des Systems (1) ausgewertet
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß bei gekoppelten Systemen (1, 2) durch die Auswer
tung der Zeitabhängigkeit des Druckanstiegs in den
Druckleitungen (SL, VL) das gesamte Volumen dem Druck
leitungen (SL, VL, RL) und daraus die Größe des
(Neben-)Systems (2) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Meßvorgang die Totzeit bis zum
Beginn des Druckanstiegs in der Druckleitung bzw. den
Druckleitungen (SL, VL, RL) des Systems (1) ausgewertet
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei aktivierter Kontrolleinheit (KE) in bestimmten
zeitlichen Abständen zu Kontrollzwecken ein Meßvorgang
ausgelöst werden kann.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei jeder signifikanten Änderung des
Druckes in den Druckleitungen (SL, VL, RL) ein Meßvor
gang ausgelöst werden kann.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der zeitliche Druckverlauf in den
Druckleitungen (SL, VL, RL) durch eine elektronische
Auswerteeinheit ausgewertet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteeinheit in die Kontrolleinheit (KE) in
tegriert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Druck
leitung bzw. den Druckleitungen (SL, VL, RL) des Sy
stems durch die druckerfassenden Mittel (DS1, DS2, DS3)
an den oder zumindest in der Nähe der Kopplungs
stelle(n) (KK1, KK2) der Druckleitung(en) (SL, VL) be
stimmt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß durch Drucksensoren (DS1
DS2, DS3) in der Druckleitung bzw. den Druckleitungen
(SL, VL, RL) des Systems (1) Absolutwerte des Druck be
stimmt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß durch Druckschalter in der
Druckleitung bzw. den Druckleitungen (SL, VL, RL) des
Systems (1) ein Schwellwert bzw. Schwellwerte des
Drucks bestimmt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß durch die druckerfassenden
Mittel (DS1) der Druck in der Leitung (SL) für den
Steuerdruck des Systems (1) gemessen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß durch die druckerfassenden
Mittel (DS2) der Druck in der Leitung (VL) für den Ar
beitsdruck des Systems (1) gemessen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß durch die druckerfassenden
Mittel (DS3) der Druck in der Rückleitung (RL) für den
Arbeitsdruck des Systems gemessen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur
Überwachung eines Zugfahrzeugs mit einer Druckluft-
Bremsanlage.
18 Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kopplungszustand eines Lastkraftwagens mit
elektro-pneumatischem Bremssystem bestimmt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kopplungszustand einer Lokomotive mit Druck
luft-Bremsanlage bestimmt wird.
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