DE60033865T2

DE60033865T2 - Bremssystem mit Stromversorgung, -verteilung und -redundanz

Info

Publication number: DE60033865T2
Application number: DE2000633865
Authority: DE
Inventors: Lawrence F. Troy Corio; Mihai Boonton Township Ralea; Robert L. Troy Brundrett; Rollin W. Brown
Original assignee: Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2020-07-15
Also published as: DE60015134T2; EP1484244B1; DE60033865D1; EP1198384A1; CA2378926A1; DE60015134D1; CA2378926C; EP1198384B1; EP1484244A1; WO2001005655A1

Description

Technisches Sachgebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Bremssysteme für Fahrzeuge.
Hintergrund der Erfindung
Verschiedene Typen von Bremssystemen sind bekannt. Zum Beispiel sind hydraulische, pneumatische und elektromechanische Bremssysteme für unterschiedliche Anwendungen entwickelt worden. In der Vergangenheit ist allerdings nicht gezeigt worden, diese zuverlässig, insbesondere in Bezug auf ein elektromechanisches Bremssystem in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Flugzeug, einzusetzen.
Ein Flugzeug stellt einen einzigartigen Satz von Betriebs- und Sicherheitsauflagen dar. Zum Beispiel kann ein ungewolltes Bremsen aufgrund eines Fehlers katastrophal für ein Flugzeug während des Startens sein. Andererseits ist es ähnlich notwendig, virtuell ein fehlerfreies Bremsen zu haben, das dann verfügbar ist, wenn es benötigt wird (z.B. während des Landens).
Falls ein Motor oder mehrere Motoren in einem Flugzeug ausfallen, ist es möglich, dass dabei ein vollständiger oder teilweiser Verlust von elektrischer Energie vorhanden ist. In dem Fall eines Bremssystems sind Auflagen, wie die Bremsen beim Notlanden betätigt werden müssen, vorhanden.
Im Hinblick auf solche Nachteile, die herkömmlichen Bremssystemen zugeordnet sind, ist ein starker Bedarf im Stand der Technik nach einem Bremssystem vorhanden, das zuverlässig gerade an einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Flugzeug, eingesetzt werden kann.
Die DE-A1-4227157 beschreibt ein automatisches Bremssteuersystem für ein Flugzeug. Das System umfasst redundante Steuercomputer, redundante Positionssensoren und redundante Stromversorgungen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ein Bremssystem Redundanz-Merkmale, um ein sicheres und zuverlässiges Bremsen zu erzielen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bremssystem so aufgebaut, um mit Strom zu arbeiten, der durch mehrere Stromquellen bereitgestellt wird. Unterschiedliche Moden eines Bremsens sind basierend darauf verfügbar, ob ein Fehler in einer oder mehreren Energiequellen aufgetreten ist. Zusätzlich dient die Systemredundanz für einen Ausfall einer oder mehrerer der primären Komponenten, ohne einen Gesamtverlust der Bremsfähigkeit. Ein proportionales Bremsen wird gerade in einem Notbremsmodus bereitgestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform schafft die vorliegende Erfindung eine Art und Weise, um die Bauteile und die Energieverbindungspunkte innerhalb des Aufbaus eines Bremssystems anzuordnen, um eine bessere Isolation der Strombusse beizubehalten und um dadurch die gesamte Integrität des Systems zu verbessern, während noch die Systemredundanz, die Funktion und die Sicherheitserfordernisse wie in der Vergangenheit erfüllt werden. Zusätzlich schafft die Erfindung eine Art und Weise, um die verfügbare Energie in Notbrems- und Parkmoden zu verbinden und effektiv zu verwenden.
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung wird ein Bremssystem geschaffen, das aufweist: eine Bremse, die eine Mehrzahl Bremsaktuatoren zum Erzielen eines Bremsdrehmoments an einem Rad eines Fahrzeugs umfasst; und eine Mehrzahl Bremssteuereinheiten, um Antriebssteuersignale zu den Bremsaktuatoren auf ein eingegebenes Bremsbefehlssignal hin bereitzustellen, um ein Bremsdrehmoment zu bewirken, wobei die Mehrzahl der Bremssteuereinheiten so aufgebaut ist, um redundant so zu arbeiten, um die Antriebssteuersignale bereitzustellen, um das Bremsdrehmoment gerade in dem Fall zu erreichen, dass eine der Mehrzahl der Bremssteuereinheiten ausfällt, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenze für die maximale Bremskraft, die durch einen verbleibenden Aktuator der Bremse aufgebracht wird, erhöht wird, um einen Aktuator der Bremse, der außer Betrieb gesetzt worden ist, zu kompensieren.
Um das Vorstehende und entsprechende Dinge zu erreichen, weist die Erfindung die Merkmale auf, die in den Ansprüchen definiert sind. Die nachfolgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen geben im Detail erläuternde Ausführungsformen der Erfindung an. Diese Ausführungsformen sind allerdings nur für ein paar der verschiedenen Ar ten und Weisen kennzeichnend, in denen die Prinzipien der Erfindung eingesetzt werden können. Andere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden anhand der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gesehen wird, ersichtlich werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Gesamtansicht eines elektromechanischen Bremssystems in einem Flugzeug gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein allgemeines Blockdiagramm des elektromechanischen Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm des elektromechanischen Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
4A zeigt ein Zeitabstimmungsdiagramm, das einen Betrieb des elektromechanischen Bremssystems in einem ersten, alternativen Bremsmodus darstellt, in dem eine primäre AC-Energiequelle ausgefallen ist;
4B zeigt ein Zeitabstimmungsdiagramm, das eine Betriebsweise des elektromechanischen Bremssystems in einem zweiten, alternativen Bremsmodus darstellt, in dem eine wesentliche, primäre AC-Energiequelle ausgefallen ist;
4C zeigt ein Zeitabstimmungsdiagramm, das eine Betriebsweise des elektromechanischen Bremssystems in einem Notbrems-Modus darstellt, in dem alle primären Energiequellen ausgefallen sind;
4D zeigt ein Zeitabstimmungsdiagramm, das eine Betriebsweise des elektromechanischen Bremssystems in einem Park-(End)-Bremsmodus darstellt, in dem alle primären Energiequellen nicht verfügbar sind;
5A zeigt ein Zeitabstimmungsdiagramm, das eine Betriebsweise des elektromechanischen Bremssystems während eines Ausfalls einer Bremssystem-Steuereinheit darstellt;
5B zeigt ein Zeitabstimmungsdiagramm, das eine Betriebsweise des elektromechanischen Bremssystems während eines Ausfalls einer elektromechanischen Aktuator-Steuereinheit darstellt;
6 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm einer besonderen Ausführungsform eines elektromechanischen Bremssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm einer besonderen Ausführungsform einer Bremssystem-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm einer besonderen Ausführungsform einer elektromechanischen Aktuator-Steuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm eines elektromechanischen Bremssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm eines elektromechanischen Bremssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
11 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm eines elektromechanischen Bremssystems gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei entsprechende Bezugsangaben dazu verwendet werden, entsprechende Elemente durchweg zu bezeichnen.
Unter Bezugnahme zu Anfang auf 1 wird ein elektromechanisches Bremssystem 30 gemäß der vorliegenden Erfindung innerhalb eines Düsenflugzeugs 32 (angedeutet dargestellt) gezeigt. Wie in weiterem Detail nachfolgend erläutert werden wird, ist das System 30 als ein verdrahtetes Bremssystem, kompatibel mit den Funktions-, Sicherheits-, elektrischen und mechanischen -Schnittstellen, der Redundanz und anderen Erfordernissen in einem Flugzeug, wie beispielsweise einem kommerziellen Transport, ausgelegt. Das System 30 arbeitet basierend auf Energie, die von einer Mehrzahl von Energiequellen bereitgestellt wird. Energie wird innerhalb des Systems 30 so segregiert, dass das System 30 in der Lage ist, zufrieden stellend ein Bremsen sogar unter einem Ausfall von einer oder mehreren Energiequellen zu erreichen. Weiterhin besitzt das System 30 eine Redundanz eingebaut, die dem System 30 ermöglicht, fortzufahren, zufrieden stellend sogar in dem Fall eines Ausfalls von einem oder von mehreren Systemkomponente(n) zu arbeiten.
In der beispielhaften Ausführungsform umfassen die primären Systemkomponenten die vier elektromechanischen Bremsen 34. Das Flugzeug 32 in der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Paar Räder 36, befestigt an einem Landefahrwerk unter dem rechten Flügel des Flugzeugs. Jedes Rad 36 umfasst eine jeweilige Bremse 34, um eine Bremswirkung darauf aufzubringen.
Das System 30 umfasst weiterhin zwei redundante, digitale Bremssystem-Steuereinheiten (BSCUs) 40. Wie in weiterem Detail nachfolgend beschrieben werden wird, führen die BSCUs 40 die Bremssteuerung und die Antiblockier-Verarbeitungsfunktionen aus. Die BSCUs 40 sind in dem Elektronikschacht 42 des Flugzeugs 32 angeordnet und sind vorzugsweise in einem Gehäuse, mit einer Feuerwand dazwischen, angeordnet.
Das System 30 umfasst auch vier redundante, elektromechanische Aktuator-Steuereinheiten (EMACs) 44, die Bremsklemmkraftbefehle von den BSCUs 40 in Servomotor-Steuersignale umwandeln, die schließlich Aktuator-Bremskräfte liefern. Die EMACs 44 sind vorzugsweise ähnlich wie die BSCUs 40 verpackt, mit zwei EMACs 44 pro Gehäuse, angeordnet nahe der Oberseite der Fahrwerksbeine jedes jeweiligen Fahrwerks.
Ein Pilot des Flugzeugs 32 liefert Bremsbefehle zu dem Bremssystem 30 über ein Paar eines linken und rechten Bremspedalwandlers 46, die in dem Cockpit vorhanden sind. Die Wandler 46 liefern Bremsbefehlssignale zu den BSCUs 40, die proportional zu dem erwünschten Umfang eines Bremsens sind. Der Ausgang jedes Wandlers 46 wird zu den BSCUs 40 über ein Kabel 48 gekoppelt. Kommunikationen zwischen den BSCUs 40 und den EMACs 44 treten über einen Kommunikationsbus 50, der dazwischen verbunden ist, auf.
Jede der EMACs 44 ist so ausgelegt, um elektrische Energie zu den elektromechanischen Aktuatoren innerhalb der entsprechenden Bremsen 34 über ein jeweiliges Energieversorgungskabel 52 bereitzustellen. Zusätzlich besitzt jede Bremse 34 einen zugeordneten Drehmomentsensor und einen Radgeschwindigkeitssensor, wie dies nachfolgend beschrieben ist. Die Ausgänge der Sensoren werden zu den jeweiligen EMACs 44 über Kabel 54 zugeführt. Die EMACs 44 konditionieren die Signale und liefern sie zu den BSCUs 40 als Rückführsignale, um die Bremssteuerung und die Antiblockier-Verarbeitungsfunktionen auszuführen.
2 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm des Bremssystems 30, wie es innerhalb des Flugzeugs 32 eingesetzt ist. Die BSCUs 40 und die EMACs 44 sind zusammen als eine elektromechanische Bremssteuereinheit 60 dargestellt. Die Steuereinheit 60 nimmt als ihre primären Eingänge die Bremsbefehlssignale von den Wandlern 46, und die Ausgänge der Drehmoment- und Radgeschwindigkeitssensoren 62, enthalten als ein Teil der Bremse 34 an jedem Rad 36, auf.
Das Bremssystem 30 nimmt Energie von drei primären Energiebussen und einem sekundären Energiebus, installiert innerhalb des Flugzeugs 32, auf. Wie bekannt ist, wird ein Flugzeug 32 oftmals mehrere Energiebusse umfassen. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst das Flugzeug 32 primäre Energiebusse PWR1, PWR2 und PWRess. Jeder Energiebus ist vorzugsweise unabhängig von einem oder mehreren der anderen Energiebusse, um ein Niveau einer Redundanz zu erreichen. Zum Beispiel besteht der Energiebus PWR1 aus einer Wechselstrom-(AC)-Energiequelle AC1 und einer üblich erzeugten Gleichstrom-(DC)-Energiequelle DC1. Ähnlich besteht der Energiebus PWR2 aus einer AC-Energiequelle AC2 und einer üblich erzeugten DC-Energiequelle DC2; und der Energiebus PWRess besteht aus einer AC-Energiequelle ACess und einer üblich erzeugten DC-Energiequelle DCess.
Der Energiebus PWR1 (d.h. AC1 und DC1) kann von Energie, erzeugt durch den Motor an dem linken Flügel in dem Flugzeug 32, zum Beispiel, abgeleitet sein. Ähnlich kann der Energiebus PWR2 (d.h. AC2 und DC2) von Energie, erzeugt durch den Motor 34 des rechten Flügels, abgezweigt sein. Auf diese Art und Weise ist, falls der Motor des linken Flügels oder der Motor des rechten Flügels ausfällt, Energie noch bei dem System 30 über den Energiebus entsprechend zu dem anderen Motor verfügbar.
Der Energiebus PWRess (d.h. Acess und DCess) kann von Energie, erzeugt durch die parallele Kombination des Motors des linken Flügels und des Motors des rechten Flügels, abgeleitet werden. In einer solchen Art und Weise wird Energie von dem Energiebus PWRess noch sogar dann verfügbar sein, wenn einer der Motoren ausfällt.
Das Flugzeug 32 umfasst weiterhin einen Not-DC-Energiebus, dargestellt durch eine DChot Energiequelle. Die DChot Energiequelle ist eine Batterieversorgung an Bord des Flugzeugs 32. Die Batterie kann über Energie von einer der anderen Energiequellen geändert werden oder kann separat auf Masse aufgeladen sein.
Wie ersichtlich werden wird, entstehen verschiedene Umstände, bei denen Energie von einem oder von mehreren der Energiebus(se) nicht verfügbar sein wird. Zum Beispiel könnte der Motor des linken Flügels oder der Motor des rechten Flügels ausfallen, was bewirkt, dass die PWR1 (AC1/DC1) und PWR2 (AC2/DC2) Energiequellen jeweils zusammenbrechen. Alternativ könnte ein Energieerzeugungsgerät, wie beispielsweise ein Generator, ein Inverter oder eine andere Form eines Energiewandlers, an einem der jeweiligen Energiebusse ausfallen, was dazu führt, dass die AC1/DC1, AC2/DC2 und/oder ACess/DCess Energieversorgungsquellen nicht verfügbar werden. Zusätzlich kann ein Ausfall in der Verkabelung auftreten, die Energie von den jeweiligen Energiequellen zu dem System 30 zuführt, was demzufolge effektiv bewirkt, dass die jeweilige Energiequelle nicht länger verfügbar ist. Aus diesem Grund tritt ein Führen der Energiekabel von den unterschiedlichen Bussen vorzugsweise entlang unterschiedlicher Wege durch das Flugzeug hinweg auf, um einen katastrophalen Ausfall aller Energiebuskabel zu einem Zeitpunkt zu vermeiden.
In 3 nun ist das Bremssystem 30 in weiterem Detail dargestellt. Wie in weiterem Detail nachfolgend erläutert werden wird, verwendet das System 30 eine Unterteilung eines Energiebusses entsprechend der vorliegenden Erfindung, um das Risiko einer Beeinträchtigung oder eines Ausfallens eines Energiebusses oder einer Versorgung als eine Folge eines System- oder Komponenten-Ausfalls zu verringern und/oder zu beseitigen. Zusätzlich schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden und effektiven Benutzen der verfügbaren Energie in dem System 30 in Park- und Not-Moden.
Das Bremssystem 30, wie es in 3 dargestellt ist, besitzt eine beispielhafte Architektur zum Erfüllen typischer Redundanz-, Funktions- und Sicherheitserfordernisse innerhalb eines Flugzeugs. Eine solche Architektur wird anhand eines Beispiels gezeigt, um den Zusammenhang darzustellen, in dem die Prinzipien der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können. Es wird allerdings ersichtlich werden, dass die vorliegende Erfindung ihre Nutzbarkeit auch mit anderen Architekturen besitzt und nicht auf die bestimmte Architektur, die dargestellt ist, beschränkt ist. Die Art und Weise, in der die vorliegende Erfindung den Energiebus zum Unterteilen und effizienten Bremsen in den Park- und Not-Moden einsetzt, kann ebenso bei anderen Architekturen angewandt werden.
Wie vorstehend angeführt ist, umfasst das System 30 zwei BSCUs 40, bezeichnet als BSCU1 und BSCU2, jeweils. BSCU1 und BSCU2 sind redundant und sind beide so aufgebaut, um eine Eingangs/Ausgangsschnittstelle zu den Elektroniken des Flugzeugs 32 innerhalb des Cockpits, zum Beispiel über einen Bus 70, zu erreichen. Zusätzlich enthalten BSCU1 und BSCU2 jeweils eine Schaltung, um Bremssteuerungs- und Antiblockier-Algorithmus-Verarbeitungsfunktionen auf einem hohen Niveau durchzuführen. BSCU1 und BSCU2 nehmen jeweils proportionale Bremsbefehlssignale von den Wandlern 46 über ein Kabel 48 auf.
BSCU1 und BSCU2 sind jeweils so ausgelegt, um die proportionalen Bremsbefehlssignale von den Wandlern 46 aufzunehmen und die Signale basierend auf den vorstehend erwähnten Bremssteuerung- und Antiblockier-Algorithmen zu verarbeiten, um ein Bremsbefehlssignal zu erzeugen, das zu den EMACs 44 zugeführt wird. Die besonderen Bremssteuer- und Antiblockier-Algorithmen, die durch die BSCUs 40 eingesetzt sind, können herkömmlich sein, und demzufolge werden weitere Details basierend darauf in größerem Umfang in der vorliegenden Beschreibung zum Zwecke der Kürze weggelassen.
BSCU1 und BSCU2 liefern jeweils Bremsbefehle und kommunizieren ansonsten mit den EMACs 44 über den vorstehend erwähnten Kommunikationsbus 50. Wie vorstehend angeführt ist, umfasst das System 30 vier redundante EMACs 44, jeweils bezeichnet mit EMAC Links1, EMAC Links2, EMAC Rechts1 und EMAC Rechts2. Wie in 3 dargestellt ist, ist jede EMAC 44 mit dem Kommunikationsbus 50 so verbunden, um in der Lage zu sein, Bremsbefehle von jeder der BSCUs 40 aufzunehmen, und die ansonsten mit den anderen Vorrichtungen, verbunden mit dem Bus 50, kommunizieren. Die EMACs 44 nehmen die linken und rechten Bremsbefehle von den BSCUs 40 auf und liefern Steuersignale zu Aktuator-Modulen innerhalb der Bremsen 34, wie dies nachfolgend diskutiert ist, um die Aktuator-Module zu deren anbefohlener Position oder Klemmkraft zu betätigen. In dieser Art und Weise kann ein gesteuertes Bremsen erreicht werden.
Jede Bremse 34, die in dem System 30 umfasst ist, umfasst vier separate Aktuator-Module (bezeichnet mit dem Bezugszeichen 1–4), obwohl eine unterschiedliche Anzahl eingesetzt werden kann, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Jedes Aktuator-Modul 1–4 umfasst einen elektrischen Motor und einen Aktuator (nicht dargestellt), die in Abhängigkeit von elektrischen Steuersignalen, geliefert durch eine jeweilige EMAC 44, angesteuert werden, um ein mechanisches Bremsdrehmoment auf ein jeweiliges Rad 36 auszuüben. Jede EMAC 44 steuert die Hälfte der Aktuator-Module 1–4 für die Räder 36 an entweder dem Fahrwerk des linken Flügels oder an dem Fahrwerk des rechten Flügels. Demzufolge nimmt die EMAC Links1 eine Steuerung in Bezug auf die Aktuator-Module 1 und 3 jeder der Räder 36 in dem Fahrwerk der linken Seite (das die linken Bremsen darstellt) über ein Kabel 52 vor. Ähnlich besitzt EMAC Links2 ihren Ausgang mit den verbleibenden Aktuator-Modulen 2 und 4 der Räder 36 in dem Fahrwerk der linken Seite über Kabel 52 verbunden. EMAC Rechts1 liefert ähnlich Energie zu den Aktuator-Modulen 1 und 3 für die Räder 36 in dem Fahrwerk der rechten Seite (das die rechten Bremsen dar stellt), und die EMAC Rechts2 liefert Energie zu den verbleibenden Aktuator-Modulen 2 und 4 in dem Fahrwerk der rechten Seite über ein anderes Kabel 52.
Demzufolge nimmt, wenn das System 30 vollständig in Betrieb ist (d.h. während eines normalen Betriebs), jede der EMACs 44 Bremsbefehle von der BSCU1 und der BSCU2 auf, die allgemein redundant sein werden. Allerdings können die EMACs 44 so aufgebaut werden, um Befehlen, geliefert durch die BSCU1, eine Priorität, oder vice versa, zu geben. In dem Fall, dass Befehle nicht von einer der BSCUs 40 empfangen werden, sind die EMACs 44 so ausgelegt, um zu der anderen BSCU 40 auszufallen. Während eines normalen Betriebs werden alle vier Aktuator-Module 1–4 Bremssteuersignale von deren jeweiliger EMAC 44 empfangen, um ein volles Bremsen zu erreichen.
Obwohl es nicht in 3 dargestellt ist, sind die Ausgänge der Radgeschwindigkeits- und Drehmomentsensoren 62 (falls verwendet) für jede Bremse 34 mit den jeweiligen EMACs 44 über die Kabel 54 (2) verbunden. Die EMACs 44 sind so aufgebaut, um die Signale zu konditionieren und die gemessene Radgeschwindigkeit und das Drehmoment zu den BSCUs 40 über den Kommunikationsbus 50 zu liefern. Die BSCUs 40 verwenden wiederum solche Informationen in einer herkömmlichen Art und Weise, um eine Bremssteuerungs- und Antiblockier-Verarbeitung vorzunehmen.
Wie in 3 dargestellt ist, unterscheiden sich EMAC Links2 und EMAC Rechts2 von den verbleibenden EMACs dahingehend, dass sie auch linke und rechte, proportionale Bremsbefehle direkt von den Wandlern 46 über ein gesondertes Kabel 72 (nicht in 1 dargestellt) aufnehmen. Wie in weiterem Detail nachfolgend diskutiert ist, wird eine solche direkte Eingabe der Bremsbefehle von den Wandlern 46 während Notbremsvorgängen verwendet. Auch nehmen EMAC Links2 und EMAC Rechts2 ein Park-Bremssteuersignal von einem Schalter, angeordnet in dem Cockpit, über das Kabel 72 zum Ausführen eines Park-Bremsvorgangs, wie dies nachfolgend beschrieben ist, auf.
Wie weiterhin 3 zeigt, sind sowohl die BSCU1 als auch die BSCU2 so ausgelegt, um mit Gleichstrom zu arbeiten. Allerdings ist die BSCU1 mit der DC1 Energiequelle verbunden, und die BSCU2 ist mit einer unterschiedlichen Energiequelle verbunden, nämlich der DC2 Energiequelle. Demzufolge werden unterschiedliche Energie-Busse (z.B. PWR1 und PWR2) verwendet, um Betriebsenergie zu den jeweiligen BSCUs 40 zuzuführen. Ähnlich sind EMAC Links1 und EMAC Rechts1 so ausgelegt, um mit Energie von unterschiedlichen Energiebussen PWR1 und PWR2 jeweils zu arbeiten. Genauer gesagt nimmt EMAC Links1 eine Wechselstrom-Betriebsenergie von der AC1 Quelle und eine Gleichstrom-Betriebsenergie von der DC1 Quelle auf. EMAC Rechts1 nimmt Wechselstrom-Betriebsenergie von der AC2 Quelle und Gleichstrom-Betriebsenergie von der DC2 Quelle auf.
EMAC Links2 und EMAC Rechts2 sind so ausgelegt, um mit Energie von dem PWRess Energiebus zu arbeiten. Genauer gesagt nehmen sowohl EMAC Links2 als auch EMAC Rechts2 AC-Wechselstrom-Betriebsenergie von der ACess Quelle und Gleichstrom-Betriebsenergie von der DCess Quelle auf. Zusätzlich sind EMAC Links2 und EMAC Rechts2 so ausgelegt, um in einem Not-Modus, basierend auf Energie, geliefert durch den DChot Bus, wie dies nachfolgend diskutiert ist, zu arbeiten.
Das System 30 ist so ausgelegt, um ein eingebautes Testen unter den EMACs 44 auszuführen, um den Energieverlust von irgendeinem der primären Energiebusse PWR1, PWR2 und PWRess zu erfassen. Ein solches eingebautes Testen kann durch Auslegen der EMACs 44 so durchgeführt werden, um sich gegeneinander über den Kommunikationsbus 50, zum Beispiel, abzustimmen bzw. zu befragen. Falls, zum Beispiel, eine EMAC 44 nicht auf ein Befragen durch eine andere anspricht, kann angenommen werden, dass Energie von den bestimmten Energiebus, der die EMAC 44 versorgt, nicht verfügbar ist, oder dass die EMAC 44 selbst ausgefallen ist. Die befragenden EMACs 44 kommunizieren dann solche Informationen zu den BSCUs 40 über den Bus 40. Die BSCUs 40 wiederum weisen die funktionierenden EMACs 44 an, zu einem alternativen Modus eines Bremsens zurückzukehren. Andere Techniken zum Erfassen des Energieverlusts an einem der Energiebusse oder des Ausfalls einer der Komponenten kann verwendet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie ersichtlich werden wird.
Zum Beispiel können die BSCUs 40 anstelle davon so aufgebaut werden, um jede EMAC 44 über den Kommunikationsbus 50 zu befragen. Falls eine EMAC 44 nicht anspricht, erkennen die BSCU(s) 40 die Problem-EMAC 44 und weisen wiederum die funktionierenden EMACs 44 an, zu einem alternativen Modus eines Bremsens zurückzukehren.
Brems-Moden:
Das Bremssystem 30 umfasst fünf primäre Betriebsmoden zu Zwecken der vorliegenden Erfindung, einschließlich eines normalen Modus, eines alternativen Modus 1, eines alternativen Modus 2, eines Not-Modus und eines Park-(End)-Modus. In jedem Modus ist ein Bremsen ungeachtet eines Ausfalls eines Energiebusses, usw., verfügbar, wie nun unter Bezugnahme auf die 4A–4D und 5A–5B erläutert werden wird.
Die 4A–4D und 5A–5B stellen den Zustand von jeweiligen Energiebussen und Komponenten innerhalb des Systems 30 in Bezug auf die Zeit während unterschiedlicher Fehler-Moden dar. Ein Linien-Niveau "A" in den Figuren zeigt an, dass der Energiebus oder eine Komponente verfügbar ist und arbeitet. Ein Linien-Niveau "IN" zeigt an, dass der Energiebus oder eine Komponente inaktiv ist oder nicht verfügbar ist. Ein Linien-Niveau zwischen "A" und "IN" zeigt an, dass die Bremsen oder Komponenten teilweise verfügbar oder betriebsbereit sind, wie nachfolgend weiter beschrieben werden wird.
Normaler Modus:
Ein normaler Betriebs-Modus ist als ein Betrieb definiert, während dem Energie von allen primären Energiebussen PWR1, PWR2 und PWRess verfügbar ist, und die BSCUs 40 und die EMACs 44 arbeiten. Zunächst ist in 4A ein normaler Betriebs-Modus zu einem Zeitpunkt vor einer Ausfallzeit tf dargestellt. Wie dargestellt ist, sind alle Energiebusse verfügbar, wobei die BSCUs 40 und EMACs 44 Energie aufnehmen und arbeiten. Weiterhin wird jedes der Aktuator-Module 1–4 in den linken Bremsen und rechten Bremsen mit Energie versorgt und arbeitet.
Alternativer Modus 1:
Ein alternativer Modus 1 ist als ein Betriebs-Modus definiert, während dem der Energiebus PWR1 oder PWR2 nicht aufgrund eines Ausfalls, zum Beispiel, verfügbar ist, sondern der Energiebus PWRess verfügbar verbleibt.
4A stellt ein besonderes Beispiel dar, bei dem, zu einer Ausfallzeit tf, der Energiebus PWR1 (AC1/DC1) ausfällt. Wie vorstehend angemerkt ist, kann ein solcher Ausfall aufgrund eines Motorausfalls, eines Ausfalls eines Energiewandlers, eines gebrochenen Energieversorgungskabels, usw., auftreten. Da BSCU1 durch den Energiebus PWR1 mit Energie versorgt wird, wird die BSCU1 aufhören, zu der Zeit tf zu arbeiten, wie dies in 4A dargestellt ist. Allerdings können, da BSCU1 und BSCU2 redundant sind und BSCU2 noch Betriebsenergie von dem Energiebus PWR2 (AC2/DC2) aufnimmt, ein Bremssteuervorgang und eine Antiblockier-Verarbeitung noch ausgeführt werden.
Da BSCU2 Betriebsenergie von dem Energiebus PWR2 aufnimmt und deshalb nicht Energie von dem Energiebus PWR1 mit Energie versorgt wird, wird die BSCU1 aufhören, zu der Zeit tf zu arbeiten, wie dies in 4A dargestellt ist. Allerdings können, da BSCU1 und BSCU2 redundant sind und BSCU2 noch Betriebsenergie von dem Energiebus PWR2 (AC2/DC2) aufnimmt, ein Bremssteuervorgang und ein Antiblockier-Verarbeitung noch ausgeführt werden.
Da BSCU2 Betriebsenergie von dem Energiebus PWR2 aufnimmt und deshalb nicht Energie von dem Energiebus PWR1 erfordert, wird die BSCU2 von dem Energiebus PWR1 ebenso wie von der BSCU1 isoliert. Demzufolge wird ein Ausfall des Energiebusses PWR1 und/oder der BSCU1 keinen daraus folgenden Ausfall des Energiebusses PWR2 hervorrufen. Zum Beispiel wird ein Kurzschluss oder ein Zusammenbruch des Energiebusses PWR1 und/oder der BSCU1 nicht zu einem katastrophalen Ausfall des Energiebusses PWR2 führen. Natürlich gilt dasselbe in Bezug auf die umgekehrte Situation, falls die BSCU2 und/oder der PWR2 einem Fehler unterliegen. Der Energiebus PWR1 würde für die BSCU1 verfügbar sein, da er innerhalb des Bremssystems 30 gegenüber der fehlerhaften BSCU2 und/oder dem Energiebus PWR isoliert ist.
Da EMAC Links1 Energie von dem Energiebus PWR1 aufnimmt, wird sie auch zu der Zeit tf nicht verfügbar. Da EMCA Links1 nicht verfügbar wird, werden die Aktuator-Module 1 und 3, gesteuert durch die EMAC in den linken Bremsen, gesperrt. Allerdings verbleibt jede der verbleibenden EMACs 44 in Betrieb. Dementsprechend verbleiben zwei der vier Aktuator-Module (d.h. 2 und 4) zum Bremsen, gesteuert durch die EMAC Links2, verfügbar. Gewöhnlich würde dies zu einem Verlust von 50% der gesamten, verfügbaren Bremskraft an den linken Rädern 36 führen. Allerdings sind die EMACs 44 so ausgelegt, um die obere Kraftgrenze, ausgeübt durch die jeweiligen Aktuator-Module 1–4, in dem alternativen Modus zu erhöhen.
Zum Beispiel wird die Grenze der maximalen Bremskraft, aufgebracht durch jeden der verbleibenden zwei Aktuatoren 2 und 4, durch die EMAC Links2 um 60% erhöht. Demzufolge kann die gesamte Bremskraft für die linken Bremsen 80% der normalen Bremsfähigkeit erreichen. In einem anderen Beispiel kann die Grenze der maximalen Bremskraft mit einem bestimmten anderen Betrag eingestellt werden.
Der vorstehend erwähnte, eingebaute Testvorgang erfasst den Verlust des Energiebusses PWR1. Dies führt dazu, dass die BSCU2 die EMAC Links2 informiert, um die Bremskraftgrenze zu erhöhen. Sogar bei Nichtvorhandensein einer solchen Kompensation ist 50% des Bremsvermögens noch verfügbar. Demzufolge ist, wie in 4A dargestellt ist, ein Teilbremsen für die linken Bremsen sogar nach der Zeit tf verfügbar.
Das Risiko, dass der Energiebus PWR2 als eine Folge des Ausfalls des Energiebusses PWR1 (oder des Ausfalls der EMAC Links1 selbst) gesperrt wird, wird gemäß der vorliegenden Erfindung vermieden. Die verbleibenden EMACs 44 und die Energie, die dorthin zugeführt ist, werden innerhalb des Systems 30 von dem Energiebus PW1 isoliert.
Ein ähnlicher Vorgang zu demjenigen, der in 4A dargestellt ist, würde dann auftreten, falls der Energiebus PWR2 (AC2/DC2) im Gegensatz zu dem Energiebus PWR1 ausfällt. In einem solchen Fall würde allerdings die BSCU1 in Betrieb bleiben und die BSCU2 würde ausfallen. In ähnlicher Weise würde die EMAC Rechts1 ausfallen und die verbleibenden EMACs 44 würden mit ihrem Betrieb fortfahren. Die Aktuator-Module 1 und 3 in den rechten Bremsen würden gesperrt werden, allerdings würde die EMAC Rechts2 die maximale Kraftgrenze der Aktuator-Module 2 und 4, ähnlich zu demjenigen, was zuvor beschrieben ist, erhöhen.
Alternativer Modus 2:
Ein alternativer Modus 2 ist als eine Operation definiert, während der der Energiebus PWRess nicht aufgrund eines Ausfalls, zum Beispiel, verfügbar ist, allerdings die Energiebusse PWR1 und PWR2 verfügbar verbleiben.
Zum Beispiel stellt 4B dar, wie der Energiebus PWRess zu der Zeit tf ausfällt, während die Energiebusse PWR1 und PWR2 aktiv verbleiben. In einem solchen Fall werden EMAC Links2 und EMAC Rechts2 als nicht durch das System 3 verfügbar angesehen, wie dies dargestellt ist. Obwohl die EMAC Links2 und die EMAC Rechts2 Energie von dem DChot Bus aufnehmen, wird eine solche Energie nur in dem Notfall-Modus, der nachfolgend diskutiert ist, verwendet.
Da EMAC Links2 und EMAC Rechts2 nicht in Betrieb sind, sind die Aktuator-Module 2 und 4 für jede der Bremsen 34 für das linke und das rechte Rad 36 gesperrt. In diesem Fall sind nur 50% der Aktuator-Module 1–4 für jede der Bremsen 34 aktiv. Allerdings wird ein Ausfall des PWRess erfasst und die BSCUs 40 weisen die verbleibenden EMAC Links 1 und EMAC Rechts1 an, die Kraftgrenzen für die aktiven Aktuator-Module 1 und 3 zu erhöhen, um so einen höheren Prozentsatz der normalen Bremskraft bereitzustellen. Wiederum verringert dies die Bremsfunktion in der linken und rechten Bremse, wie dies in 4B wiedergegeben ist.
Es wird wiederum ersichtlich werden, dass, gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Ausfall des Energiebusses PWRess und/oder EMAC Links2 oder EMAC Rechts2 nicht zu einem darauffolgenden Ausfall des Energiebusses PWR1 oder PWR2 oder der verbleibenden EMACs führen wird, da die Energie von dem Energiebus PWRess getrennt zu der EMAC Links2 und der EMAC Rechts2 zugeführt wird. Die Energie zu dem EMACs Links1 und Rechts1 wird getrennt durch die anderen Energiebusse geliefert, und demzufolge vermeidet dies einen entsprechenden Ausfall. Wiederum trifft das umgekehrte auch zu.
Notfall-Modus:
Der Notfall-Modus ist als der Ausfall aller primären Energiequellen PWR1, PWR2 und PWRess definiert. Nur die DChot Energiequelle verbleibt verfügbar.
4C stellt den Notfall-Modus dar, bei dem die primären Energiequellen PWR1, PWR2 und PWRess zu oder vor der Zeit tf ausfallen. In einem solchen Fall werden beide BSCUs 40 gesperrt, wie dies EMAC Links1 und EMAC Rechts1 vornehmen. Nur EMAC Links2 und EMAC Rechts2 verbleiben auf einer begrenzten Basis aufgrund der DChot Energiequelle aktiv. Die EMAC Links2 und die EMAC Rechts2 sind so aufgebaut, um einen solchen Zustand zu erkennen, und sind so ausgelegt, um unter einem Zustand auf den Bremsbefehlen, die geliefert werden, gerichtet dazu von den Wandlern 46 über ein Kabel 72 hin, zu arbeiten.
Unter einem solchen Zustand verbleiben nur Aktuator-Module 2 und 4 in jeder Bremse 34 aktiv. EMAC Links2 und EMAC Rechts2 sind so ausgelegt, um die Pedal-Eingabebefehle, empfangen direkt von den Wandlern 46, zu verwenden, um eine proportionale Bremskraftaufbringung unter Verwendung der Aktuator-Module 2 und 4 in jeder Bremse 34 zu erreichen. Solche Pedal-Eingabebefehle können Energie von der DChot Quelle über die Verbindungskabel 72 und 48 ableiten und das System 30 ist vorzugsweise so ausgelegt, um den direktesten, elektrischen Pfad zwischen den Wandlern 46 und den Bremsen 34 bereitzustellen, um die Zahl von Zwischenkomponenten zu minimieren und um demzufolge die Möglichkeit eines Komponentenausfalls in diesem Pfad zu verringern.
Da nur Aktuator-Module 2 und 4 in jeder Bremse aktiv verbleiben, ist es bevorzugt, dass EMAC Links2 und EMAC Rechts2 so ausgelegt sind, um die obere Kraftgrenze jedes Aktuator-Moduls unter einem solchen Zustand zu steuern, um ein Bremsen zu optimieren, während eine Radblockierung vermieden wird, da ein Antiblockierschutz nicht verfügbar ist. Zusätzlich zu der Steuerung der oberen Kraftgrenze, oder in der Alternativen, können die EMACs 44 so ausgelegt werden, um die Aktuator-Module in einem Impulsmodus zu betreiben, um eine Radblockierung zu vermeiden. Es ist anzumerken, dass, in dem Not fall-Modus, beide BSCUs 40 gesperrt sind, und dass demzufolge ein Antiblockierschutz nicht verfügbar ist.
Park-(End)-Modus:
In dem Park-(End)-Modus ist nur Energie von der DChot Quelle verfügbar, wie dies in 4D dargestellt ist. Dies kann bewirken, dass sich das Flugzeug 32 auf dem Boden befindet, wobei die verbleibenden Energiesysteme abgeschaltet sind. Alternativ können alle primären Energiebusse PWR1, PWR2 und PWRess ähnlich zu dem Notfall-Modus, der vorstehend diskutiert ist, ausgefallen sein.
Aus denselben Gründen, wie sie vorstehend in Bezug auf 4C und dem Notfall-Modus diskutiert sind, verbleiben nur EMAC Links2 und EMAC Rechts2 in dem Park-(End)-Modus aktiv. Weiterhin sind diese bestimmten EMACs nur teilweise in dem Sinne aktiv, dass sie basierend auf Energie von der DChot Quelle arbeiten. Eine Betriebsweise unterscheidet sich von dem Notfall-Modus in den folgenden Aspekten.
Wie vorstehend erwähnt ist, umfasst das Cockpit einen Park-Bremsschalter, der wahlweise durch den Piloten aktiviert wird. Der Park-Bremsschalter ist mit EMAC Links2 und EMAC Rechts2 über die Kabel 48 und 72, zum Beispiel, verbunden. EMAC Links2 und EMAC Rechts2 sind beide so ausgelegt, um eine vorbestimmte, festgelegte Bremskraft über die freigegebenen Aktuator-Module 2 und 4 in jeder der Bremsen 34 unter Schließen des Park-Bremsschalters zu erzielen. Energie von der DChot Quelle wird nur dazu verwendet, die Aktuator-Module 2 und 4 in ihrer Position zu betätigen. Danach hält eine mechanische Haltevorrichtung innerhalb des Aktuator-Moduls den Aktuator-Mechanismus an Ort und Stelle, um so nicht länger Energie von der DChot Quelle zu fordern. Auf diese Art und Weise verwendet der Park-Modus Energie nur während einer Aktivierung oder wenn die Park-Bremse freigegeben ist, um eine aufbewahrte Energie in der Batterie des Flugzeugs freizugeben.
Eine Freigabe der Park-Bremse wird durch Wegnehmen der Bremsklemmkraft als eine Folge der EMAC Links2 und der EMAC Rechts2, die die mechanische Haltevorrichtung sperren, und Ansteuern jedes der Aktuator-Module 2 und 4 zu der Fahrfreigabeposition durchgeführt. Genauer gesagt bewirkt, wenn der Park-Bremsschalter in dem Cockpit zu der Freigabeposition bewegt wird, dies, dass EMAC Links2 und EMAC Rechts2 die Parkbremse freigeben.
In dem Fall, dass der Energiebus PWRess verfügbar ist, kann das System so ausgelegt werden, um mit Energie von DCess zu arbeiten, um nicht die Batterie des Flugzeugs, die als die DChot Quelle dient, zu entladen.
Der Park-(End)-Modus wird dahingehend angesehen, dass er die Endmaßnahme ist, um ein Bremsen in einer Notsituation des Flugzeugs, um das Flugzeug anzuhalten, vorzunehmen. Die EMACs sind vorzugsweise so ausgelegt, dass der Park-Modus irgendwelche normalen Bremsbefehle überläuft, ohne dass das Moment-Niveau des normalen Bremsbefehls höher als das Park-Moment-Niveau ist. Falls der Rest des Systems 30 aufgrund eines Ausfalls der BSCUs 40 oder der Hauptenergiebusse PWR1, PWR2 und PWRess, zum Beispiel, ausfällt, sollte angemerkt werden, dass die Betriebsweise des Park-(End)-Modus weder verhindert noch verzögert wird.
In 5A nun ist ein Fall, bei dem eine der BSCUs 40 ausfällt, dargestellt. Zum Beispiel stellt 5A dar, wie BSCU1 zur Zeit tf aufgrund eines Komponenten-Ausfalls ausfallen kann. Da BSCU1 und BSCU2 redundant sind, werden die EMACs 44 damit fortfahren, Bremsbefehle von der BSCU2 aufzunehmen. Demzufolge wird das System 30 fortfahren, in einem normalen Modus zu arbeiten. Obwohl es nicht dargestellt ist, sind, falls BSCU2 auch aus einem bestimmten Grund ausgefallen ist (z.B. Bauteil-Ausfall), die EMACs so konfiguriert, um zu einem Not-Modus-Betrieb zurückzukehren. Genauer gesagt sind, beim Nichtvorhandensein der Befehle von den BSCUs 40, EMAC Links2 und EMAC Rechts2 so ausgelegt, um proportional in dem Notfall-Modus basierend auf direkten Eingaben von den Bremspedalwandlern 46, wie dies vorstehend beschrieben ist, zu arbeiten.
Der Ausfall der BSCU1 kann einen Kurzschluss oder einen anderen, nachteiligen Zustand hervorrufen, die bewirken könnten, dass der Energiebus PWR1 aufgrund seiner Verbindung mit der BSCU1 ausfällt. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind allerdings BSCU2 und der Energiebus PWR2 innerhalb des Bremssystems 30 isoliert. Demzufolge wird ein Ausfall der BSCU1 und/oder des Energiebusses PWR1 nicht zu einem darauf folgenden Ausfall des Energiebusses PWR2 führen. Dieselben Prinzipien gelten dann, falls die BSCU2 anstelle davon ausfällt.
Obwohl es nicht dargestellt ist, sind, falls die BSCU2 auch aus einem bestimmten Grund ausfällt (z.B. Komponenten-Ausfall), die EMACs 44 so ausgelegt, um zu dem Notfall-Modus-Betrieb zurückzukehren. Genauer gesagt sind, bei dem Nichtvorhandensein von Befehlen von den BSCUs 40, die EMAC Links2 und die EMAC Rechts2 so ausgelegt, um proportional in dem Notfall-Modus, basierend auf den direkten Eingängen von den Bremspedalwandlern 46, zu arbeiten, wie dies vorstehend beschrieben ist.
5B stellt dar, wie, falls die EMAC Rechts1 zu dem Zeitpunkt tf1 aufgrund eines Komponenten-Ausfalls, zum Beispiel, ausfällt, die verbleibenden EMACs 44 fortfahren zu arbeiten, so dass die rechten Bremsen fortfahren, zumindest ein teilweises Bremsen zu erreichen. Falls die EMAC Links1 zu der Zeit tf2, zum Beispiel, ausfallen würde, wäre ein teilweises Bremsen noch in den linken Bremsen verfügbar. Demzufolge schafft die vorliegende Erfindung einen Schutz gegen einen Komponenten-Ausfall weitgehendst in derselben Art und Weise wie einen Schutz gegen einen Ausfall der Energieversorgungssysteme.
Wie in dem Fall einer ausgefallenen BSCU könnte der Ausfall einer der EMACs potenziell einen Kurzschluss oder einen anderen, nachteiligen Zustand hervorrufen, der bewirken könnte, dass deren jeweiliger Energiebus, der damit verbunden ist, ausfällt. Gemäß der vorliegenden Erfindung neigen allerdings die verbleibenden EMACs zusätzlich dazu, dass sie eine Redundanz bilden, wobei sie Energie von einem Energiebus aufnehmen, der gegenüber dem ausgefallenen Energiebus, innerhalb des Bremssystems 30, isoliert ist. Demzufolge wird ein darauf folgender Ausfall des verbleibenden Energiebusses (der verbleibenden Energiebusse) vermieden.
6 stellt im Detail den bestimmten Aufbau des Bremssystems 30 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung dar. 7 stellt eine beispielhafte Architektur für die BSCUs 40 dar. Allerdings wird ersichtlich werden, dass jede BSCU 40 eine Vielfalt von Anordnungen haben kann, die noch die Aufgaben der Erfindung erfüllen. 8 stellt ein beispielhaftes Design einer EMAC 44 und eines Aktuators 34 zum Ausführen der vorstehend beschriebenen Funktionen dar. Wiederum ist allerdings das bestimmte Design, das in 8 dargestellt ist, nicht dazu vorgesehen, den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken. Zum Beispiel kann der Aktuator 34 Kraftsensoren anstelle von Positionssensoren verwenden.
Unter Bezugnahme nun auf die 9–11 werden alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diskutiert. Wie zunächst 9 zeigt, ist ein elektromechanisches Bremssystem, das redundante, zentralisierte Steuereinheiten mit Energieansteuerschaltungen einsetzt, mit 80 bezeichnet. In der beispielhaften Ausführungsform umfasst das System 80 zwei identische, zentralisierte Steuereinheiten 82a und 82b. Jede Steuereinheit 82a und 82b umfasst eine BSCU-Steuereinheit, wie dies vorstehend diskutiert ist, kombiniert mit Energieansteuerschaltungen (EMACs) für jeden Brems-Aktuator, um durch die BSCU Steuereinheit angesteuert zu werden. Demzufolge sind, in der Ausführungsform der 9, die BSCU 40 und die EMACs 44 in einer zentralisierten Steuereinheit 82 kombiniert.
Wie in 9 dargestellt ist, sind die Steuereinheiten 82a und 82b dahingehend redundant, dass sie jeweils Bremsbefehle von den Wandlern 46 über ein Kabel 48 aufnehmen. Der Ausgang jeder Steuereinheit 82a und 82b ist mit den Brems-Aktuator-Modulen 1 und 2 für jedes Rad 36 in sowohl den linken Radbremsen als auch den rechten Radbremsen verbunden. Die Ausgänge von den Drehmoment- und Radgeschwindigkeitssensoren 62 für jedes der Räder 36 sind mit beiden Steuereinheiten 82a und 82b verbunden.
Jede Steuereinheit 82a und 82b verarbeitet die Bremsbefehle, aufgenommen über ein Kabel 48, und gibt Brems-Aktuator-Ansteuersignale zu den Aktuator-Modulen 1 und 2 für jedes Rad aus, was demzufolge eine grundsätzliche Art einer Redundanz erzielt. Falls die BSCU in einer der Steuereinheiten (z.B. 82a) ausgefallen wäre, würde die BSCU in der anderen Steuereinheit (z.B. 82b) noch so funktionieren, um die vollständigen Bremsfähigkeiten zu erreichen. Falls eine gegebene EMAC innerhalb einer der Steuereinheiten 82 ausgefallen wäre, würde die entsprechende EMAC in der anderen Steuereinheit noch verfügbar sein, um die notwendigen Ansteuersignale zu dem jeweiligen Brems-Aktuator-Modul zuzuführen.
Die Steuereinheiten 82a und 82b sind vorzugsweise in deren eigenen, jeweiligen Gehäusen innerhalb des Flugzeugs enthalten. Energie wird zu den jeweiligen Steuereinheiten 82a und 82b über unterschiedliche Energiebusse wie in der vorherigen Ausführungsform, oder über denselben Energiebus, zugeführt. Der Vorteil eines Zuführens von Energie über unterschiedliche Energiebusse ist derjenige, dass dann, wenn ein Energiebus ausgefallen ist, die Steuereinheit 82, angesteuert durch den anderen Energiebus, aktiv verbleiben würde.
10 stellt ein elektromechanisches Bremssystem 84 dar, das redundante BSCUs 40 wie in der Ausführungsform der 3 verwendet. Zusätzlich umfassen die linken Bremsen und die rechten Bremsen jeweils redundante EMACs 44. In dieser Ausführungsform sind allerdings die EMACs 44 innerhalb des Fahrwerks, benachbart zu den Aktuato ren 34, angeordnet. Weiterhin wird Energie von einem zentralisierten Energie-Wandler, angeordnet innerhalb des Ansatzpunktes des Flügels des Flugzeugs, vorgesehen.
Genauer gesagt nehmen die redundanten BSCUs 1 und 2 Bremsbefehlssignale von dem Wandler 46 über ein Kabel 48, wie in den vorherigen Ausführungsformen, auf. Die BSCUs 1 und 2 liefern Bremssteuersignale zu jeder einer Mehrzahl von redundanten EMACs 44, enthalten für jede der linken Radbremsen und der rechten Radbremsen. In der beispielhaften Ausführungsform werden die linken Radbremsen durch zwei EMACs, nämlich EMAC1 und EMAC2, gesteuert. Die rechten Radbremsen werden durch zwei EMACs, nämlich die EMAC3 und EMAC4, gesteuert. EMAC1 und EMAC2 nehmen jeweils Bremssteuersignale von beiden BSCUs 1 und 2 auf und liefern redundante Ansteuersignale zu jedem der Aktuatoren 1 und 2 für beide linken Räder 36. Ähnlich nehmen EMAC3 und EMAC4 jeweils Bremssteuersignale von beiden BSCUs auf, und liefern redundante Ansteuersignale zu jedem der Aktuatoren 1 und 2 in beiden rechten Rädern 36.
Falls eine der BSCUs (z.B. BSCU1) in der Ausführungsform der 10 ausgefallen wäre, wäre noch eine vollständige Bremsensteuerung aufgrund der anderen BSCU (z.B. BSCU2) verfügbar. Falls eine der EMACs (z.B. EMAC3) ausgefallen wäre, wäre noch die andere EMAC (z.B. EMAC4) verfügbar, um die geeigneten Ansteuersignale zu den Aktuatoren zu liefern.
Energie wird zu den BSCUs über unterschiedliche Energiebusse, wie in der Ausführungsform der 3, oder denselben Energiebus, wie dies vorstehend diskutiert ist, zugeführt. In der beispielhaften Ausführungsform wird Energie zu den EMACs über einen Energiewandler 88, angeordnet in dem Ansatzpunkt des Flügels des Flugzeugs, zugeführt. Der Wandler 88 nimmt AC- und DC-Energie von einem oder mehreren der Energiebus(se) auf und wandelt die Energie in eine Betriebsleitungsspannung Vemac um, die zu den EMACs 1 bis 4 zugeführt wird. Vorzugsweise ist der Wandler 88 so ausgelegt, um Energie von zwei oder mehr unterschiedlichen Energiebussen aufzunehmen, um eine Redundanz in dem Fall zu erreichen, wenn einer der Energiebusse ausgefallen ist.
11 stellt eine andere Ausführungsform eines elektromechanischen Bremssystems dar, das mit 90 bezeichnet ist. Ähnlich zu der Ausführungsform der 10 umfasst das System 90 redundante BSCUs 1 und 2 zum Verarbeiten von Bremsbefehlen, aufgenommen von den Pedalwandlern über das Kabel 48. Die EMACs 44 sind wiederum in dem Fahrwerk angrenzend an die Brems-Aktuator-Module angeordnet, die, in diesem Beispiel, aus drei Aktuator-Modulen 1–3 pro Rad 36 bestehen. Die EMAC1 nimmt Bremssteuersignale von sowohl der BSCU1 als auch der BSCU2 auf, und steuert wiederum Aktuatoren 1 bis 3 für die linken Räder an. Die EMAC2 nimmt auch Bremssteuersignale sowohl von der BSCU1 als auch der BSCU2 auf, und steuert anstelle davon Aktuatoren 1 bis 3 in Verbindung mit den rechten Rädern an. In diesem Beispiel sind die EMACs an dem unteren Teil des Fahrwerks, näher zu den jeweiligen Aktuator-Modulen 1–3, angeordnet. Dies ermöglicht, dass die Länge der Energieversorgungskabel zwischen den EMACs und den Aktuator-Modulen minimiert werden kann.
Die verschiedenen Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, erreichen unterschiedliche Niveaus einer Redundanz in dem Fall eines Ausfalls eines Ausrüstungsteils, eines Energieausfalls, oder von beiden. In vielen Fällen ist eine bestimmte Anzahl von redundanten BSCUs, EMACs, usw., beschrieben. Allerdings wird ersichtlich werden, dass unterschiedliche Anzahlen einer Redundanz in BSCUs, EMACs, usw., in Abhängigkeit von der Anzahl der Räder, der Bremsen, der Aktuatoren, usw., möglich sind. Die vorliegende Erfindung ist dahingehend vorgesehen, irgendwelche und alle solche möglichen Anzahlen zu umfassen.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf bestimmte, bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden ist, wird ersichtlich werden, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern vielmehr in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Zum Beispiel kann, obwohl die vorliegende Erfindung einen deutlichen Nutzen in Verbindung mit einem Flugzeug besitzt, das Bremssystem, das hier beschrieben ist, auch bei anderen Typen von Fahrzeugen verwendet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Auch wird, obwohl die Erfindung primär im Zusammenhang mit einem elektromechanischen Bremssystem beschrieben ist, ersichtlich werden, dass die Erfindung ihre Anwendung auch bei anderen Systemen, wie beispielsweise hydraulischen oder pneumatischen Systemen, usw., findet. Die vorliegende Erfindung umfasst alle diese Äquivalenten und Modifikationen.

Claims

Bremssystem (30), das aufweist: eine Bremse (34), die eine Mehrzahl Bremsaktuatoren (1–4) umfasst, um ein Bremsdrehmoment an einem Rad eines Fahrzeugs (32) zu bewirken; und eine Mehrzahl Bremssteuereinrichtungen (40, 44, 82a, 82b), um Antriebssteuersignale zu den Bremsaktuatoren auf ein eingegebenes Bremsbefehlssignal hin bereitzustellen, um das Bremsdrehmoment zu bewirken, wobei die Mehrzahl der Bremssteuereinrichtungen so aufgebaut ist, um redundant derart zu arbeiten, um die Antriebssteuersignale bereitzustellen, um das Bremsdrehmoment auch in dem Fall zu bewirken, in dem eine der Mehrzahl der Bremssteuereinrichtungen ausfällt, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenze für die maximale Bremskraft, die durch einen verbleibenden Aktuator der Bremse aufgebracht wird, erhöht wird, um einen Aktuator der Bremse, der außer Betrieb gesetzt worden ist, zu kompensieren.
Bremssystem nach Anspruch 1, wobei jede Bremssteuereinrichtung eine Bremssteuereinheit (BSCU) und mindestens eine Aktuator-Steuereinheit (EMAC) in einem gemeinsamen Gehäuse aufweist, wobei die BSCU (40) das eingegebene Bremsbefehlssignal in ein Bremsklemmkraft-Befehlssignal umwandelt, das zu der mindestens einen EMAC (44) zugeführt wird, und die mindestens eine EMAC die Antriebssteuersignale zu dem mindestens einen Bremsaktuator (1–4) auf das Bremsklemmkraft-Befehlssignal hin liefert.
Bremssystem nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug ein Flugzeug ist.
Bremssystem nach Anspruch 1, wobei das eingegebene Bremsbefehlssignal proportional ist.
Bremssystem nach Anspruch 1, wobei die Bremssteuereinrichtungen (40, 44, 82a, 82b) jeweils Antiblockiervorgänge in Bezug auf das eingegebene Bremsbefehlssignal durchführen.
Bremssystem nach Anspruch 1, wobei ein volles Bremsen gerade in dem Fall verfügbar ist, dass eine der Mehrzahl der Bremssteuereinrichtungen (40, 44, 82a, 82b) ausfällt.
Bremssystem nach Anspruch 1, wobei im Wesentlichen das volle Bremsdrehmoment durch ein zeitweiliges Übersteuern einzelner Aktuatormotoren in dem Fall, dass eine der Mehrzahl der Bremssteuereinrichtungen ausfällt, beibehalten wird.
Bremssystem nach Anspruch 1, wobei in dem Fall, dass eine der Bremssteuereinrichtungen (40, 44, 82a, 82b) ausfällt, ein maximales Bremsdrehmoment, das durch eine der Bremsaktuatoren (1–4) aufgebracht wird, über andere der Bremssteuereinrichtungen erhöht wird.
Bremssystem nach Anspruch 1, wobei die Bremssteuereinrichtungen so aufgebaut sind, um mit Strom zu arbeiten, der von sowohl einem AC-Strombus als auch einem DC-Strombus aufgenommen wird.