DE4200302A1 - Verfahren zur ueberpruefung eines eine kontrolleinheit aufweisenden systems mit mindestens einer druckleitung - Google Patents

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.