EP4370389A1 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung und energieversorgung von komponenten in fahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur steuerung und energieversorgung von komponenten in fahrzeugen

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EP4370389A1
EP4370389A1 EP22757491.0A EP22757491A EP4370389A1 EP 4370389 A1 EP4370389 A1 EP 4370389A1 EP 22757491 A EP22757491 A EP 22757491A EP 4370389 A1 EP4370389 A1 EP 4370389A1
Authority
EP
European Patent Office
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actuator
carrier element
attached
designed
energy
Prior art date
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Pending
Application number
EP22757491.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Huba Nemeth
Oliver Jundt
Jens-Hauke MÜLLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP4370389A1 publication Critical patent/EP4370389A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B62D5/0403—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box
    • B62D5/0406—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box including housing for electronic control unit

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for controlling and supplying energy to components in vehicles, in particular commercial vehicles.
  • the invention relates to an optionally redundant energy supply and management system for consumer components in vehicles.
  • Such energy supply and management systems are relevant in particular in connection with automated or autonomous operation of vehicles (highly automated driving - HAD) or in connection with electrification of vehicle components, in particular actuators and/or the drive.
  • individual system components must be stored redundantly, for example to ensure the safety of further ferry operations in the event of a power failure or errors in the system, so that the vehicle can at least come to a safe stop.
  • Safety-critical components are thus provided in a redundant, multiple version, for example each as a main component and one or more sub-components or substitute components. The latter may have a lower level of performance, since they are typically only used in emergencies and/or only for a short time.
  • loads or components affected here relate in particular to the control or steering, the brakes and/or the drive of the vehicle, although other loads or components are also conceivable.
  • the loads or components can be actuators or actuator components that perform or implement the respective function, or computer/computer and/or sensor units.
  • Such consumers or components can energetically in different Way are supplied and operated, for example electrically and / or pneumatically (compressed air) and / or hydraulically.
  • the invention is therefore based on the object of overcoming the problems described above.
  • the object of the invention is therefore in particular to reduce the large number of carriers, holders or housings on or in which components of an energy supply and management system, in particular a redundant one, are accommodated.
  • additional components such as connections, lines, cables and the like, for the installation and connection of the carrier or housing and/or on or in it Housed components and (part) functional units and modules are reduced together.
  • this object is achieved by a device for controlling and supplying components in vehicles, in particular commercial vehicles, with energy according to claim 1 and by a corresponding method according to claim 15.
  • a device for controlling and supplying components in vehicles, in particular commercial vehicles, with energy which has the following features: at least one carrier element, which is assigned to at least one first actuator component; a first energy storage device attached to the at least one support member and configured to provide energy to the at least one first actuator component; wherein the at least one first actuator component and/or at least one first control device is/are attached to the at least one carrier element, wherein the at least one first control device is designed to at least partially actuate the at least one first actuator component.
  • the device according to the invention can also provide that at least one second control device is attached to the at least one carrier element, the at least one second control device being designed to at least partially control the at least one first actuator component and/or at least one second actuator component, the at least a carrier element is preferably not assigned to the at least one second actuator component.
  • At least one second energy storage device can also be attached to the at least one carrier element, which is designed to supply the at least one second actuator component with energy.
  • the first and second actuator components are consumer devices of the vehicle, in particular safety-relevant consumer devices that function safely and reliably, especially in automated or autonomous operation of vehicles or in connection with an electrification of vehicle components, in particular actuators and/or the drive must, for example, if associated energy supply devices or energy storage devices or control and / or regulating devices fail or are faulty.
  • actuator components or consumer devices are in particular devices for steering a vehicle, in particular steering actuators, devices for braking a vehicle, in particular brake actuators, or devices for driving a vehicle, in particular drive actuators, which are used in particular in HAD .
  • actuator components within the meaning of the application can also be understood to mean detection means, such as sensors (e.g. radar sensors or camera-based sensors), as well as computer and/or computing units and/or lighting devices.
  • sensors e.g. radar sensors or camera-based sensors
  • Other safety-critical actuator components or consumer devices are also conceivable.
  • a first actuator component can thus be a steering actuator, for example, and another or second actuator component can be a brake actuator, for example, or vice versa.
  • first and one or more second actuator components for example one or more steering actuators and one or more brake actuators.
  • brake actuators on each wheel of the vehicle, which means there can be at least four brake actuators.
  • the types or types of actuators or actuator components in a vehicle are not limited to two.
  • first and/or second actuator components is understood to be merely representative of any number or any number of different types or kinds of actuators or actuator components that can be continued as desired.
  • an actuator component can also be, for example, the entire actuator (e.g. steering or brake actuator) or just a part of it, such as a servomotor, a piston or a sensor of the actuator, or a sensible combination of such parts that are combined to form an assembly or a module.
  • Actuators or actuator components in a vehicle are typically connected to suitable energy supply devices and/or energy storage devices and/or open-loop and/or closed-loop control devices.
  • the device according to the invention can be designed, for example, such that the first and/or the second control device and/or the first and/or the second energy storage device are designed for this purpose, with at least one brake actuator and/or at least one steering actuator and/or at least one drive actuator or to communicate with an actuator for HAD.
  • the at least one carrier element is assigned to at least one steering actuator (first actuator); that the first energy storage device is attached to the at least one support element and configured to supply energy to the at least one steering actuator; and that the at least one first control device is attached to the at least one carrier element and is designed to control the at least one steering actuator.
  • the steering actuator first actuator
  • the steering actuator can also be attached to the carrier element.
  • This embodiment of the device according to the invention can also provide that a second control device is attached to the at least one carrier element, which is designed to control at least one brake actuator (second actuator or other actuator than the first actuator), and/or that on the at least a carrier element is attached to a second energy storage device, which is designed to supply the at least one brake actuator with energy.
  • the support element is therefore assigned to the steering actuator (first actuator), in particular functionally assigned, while the support element is not assigned to the brake actuator (second, different actuator), in particular functionally.
  • the brake actuator is not attached to the carrier element here.
  • the at least one carrier element is assigned to at least one brake actuator (first actuator); in that the first energy storage device is attached to the at least one carrier element and is configured to supply energy to the at least one brake actuator; and that the at least one first control device is attached to the at least one carrier element and is designed to control the at least one brake actuator.
  • the brake actuator first actuator
  • the brake actuator can also be attached to the carrier element.
  • This embodiment of the device according to the invention can also provide that a second control device is attached to the at least one carrier element, which is designed to control at least one steering actuator (second actuator or other actuator than the first actuator), and/or that on the at least a carrier element is attached to a second energy storage device, which is designed to supply the at least one steering actuator with energy.
  • the carrier element is therefore assigned to the brake actuator (first actuator), in particular functionally assigned, while the carrier element is not assigned to the steering actuator (second, different actuator), in particular functionally.
  • the steering actuator is not attached to the carrier element here.
  • the entire device can be spatially arranged or attached in the vicinity of at least one brake actuator and/or at least one steering actuator.
  • the brake actuator and/or steering actuator in question is then generally not attached or arranged on the support element, but is attached or arranged in the vicinity next to it, while other brake actuators and/or steering actuators can be attached to the support element.
  • the entire device can be arranged or attached spatially in the vicinity of at least one steering actuator and/or a front axle or a rear axle of a vehicle.
  • the steering actuator in question is then generally not attached to the carrier element, but attached or arranged in the vicinity next to it. In both of the cases described above, a spatially optimized, space-saving arrangement and design of the entire system in the vehicle is accomplished.
  • the carrier element comprises a housing, the first and/or second control device and/or the first and/or second energy storage device being fitted in or on the housing.
  • the respective control device and/or the respective energy storage device can thus be integrated into the housing.
  • control devices and/or the energy storage devices and/or further components can also be partly or completely mounted externally on the housing, ie some of the components and devices can be mounted inside the housing and other of the components and devices can be mounted externally on the housing.
  • the carrier element can also be a carrier plate or the like, on or on which the components and devices are mounted.
  • the consumers, actuators, detection means or other components of the vehicle can be supplied with energy and operated in different ways, for example electrically and/or pneumatically (compressed air) and/or hydraulically.
  • the first and/or the second energy storage device of the device according to the invention can thus supply the relevant first and/or second actuator component with electrical energy and/or pneumatic energy and/or hydraulic energy.
  • the invention also provides a method for controlling and supplying energy to components in vehicles, in particular commercial vehicles, the method using the device according to the invention described above.
  • the invention also provides a vehicle that uses the device according to the invention and/or the method according to the invention described above.
  • the vehicle according to the invention can in particular be a commercial vehicle, a truck, a trailer, a bus and/or a combination of a tractor and a trailer. Additionally or alternatively, the vehicle can be designed as an electric, hybrid or conventional vehicle with an internal combustion engine.
  • Figure 1 shows schematically, in a plan view from above, a vehicle using the device according to the invention.
  • the schematic vehicle shown in Fig. 1 has a direction of travel from right to left in the drawing.
  • the vehicle has a front axle VA and a rear axle HA.
  • At or near each of the four wheels of the vehicle is one Brake actuator BA arranged.
  • a steering actuator SA is arranged on or near the steerable front axle VA.
  • a carrier element 1, in particular comprising a housing, is arranged on or in the vicinity of the front axle VA.
  • a corresponding carrier element 2, in particular comprising a housing, is arranged on or in the vicinity of the rear axle HA.
  • An energy storage device ES1 and a control device ECU1 are arranged in or on the carrier element or housing 1 .
  • an energy storage device ES2 and a control device ECU2 are arranged in or on the carrier element or housing 2 .
  • the housings 1, 2 are initially housings for the energy stores ES1, ES2, in which the control devices ECU1, ECU2 are also housed.
  • the control devices ECU1 and ECU2 can in particular include electronic controls and corresponding additional components for the steering, the brakes and/or other consumer devices of the vehicle, e.g. (additional) drive devices or detection means.
  • Power lines that are not shown in the drawing for reasons of clarity can, for example, lead from the energy storage devices ES1, ES2 to the brake actuators BA and/or the steering actuator SA.
  • Control lines which are also not shown in the drawing, can lead from the control devices ECU1, ECU2, for example, to the brake actuators BA and/or the steering actuator SA.
  • data lines from detection means to the control devices ECU1 can, for example, lead from the energy storage devices ES1, ES2 to the brake actuators BA and/or the steering actuator SA.
  • the carrier element 1 shown in FIG. 1 can be assigned to the steering actuator SA, for example.
  • the first energy storage device ES1 is attached to the carrier element 1 and is designed to supply the steering actuator SA with energy, in particular electrical energy energy to supply.
  • a first control device ECU1 is also attached to the carrier element 1 and is designed to control the steering actuator SA in order to actuate it.
  • a second control device ECU2 can also be attached to the carrier element 1, which is designed to activate at least one brake actuator BA. Additionally or alternatively, a second energy storage device ES2 can also be attached to the carrier element 1, which is designed to supply the at least one brake actuator BA with energy, in particular electrical energy.
  • the carrier element 1 shown in FIG. 1 can alternatively be assigned to at least one of the brake actuators BA (i.e. not to the steering actuator SA here, as mentioned in the previous example).
  • the first energy storage device ES1 is attached to the carrier element 1 and is designed to supply the at least one brake actuator BA with energy, in particular electrical energy.
  • a first control device ECU1 is also attached to the carrier element 1 and is designed to control the at least one brake actuator BA in order to actuate it.
  • a second control device ECU2 can also be attached to the carrier element 1, which is designed to control the or at least one steering actuator SA. Additionally or alternatively, a second energy storage device ES2 can also be attached to the carrier element 1, which is designed to supply the at least one steering actuator SA with energy, in particular electrical energy.
  • the entire device comprising the carrier element 1 and/or the carrier element 2 can be spatially arranged in the vicinity of at least one of the plurality of brake actuators BA and/or the steering actuator SA or to be appropriate. Additionally or alternatively, the entire device can be arranged or attached spatially in the vicinity of the steering actuator SA and/or the front axle VA and/or the rear axle HA of the vehicle.
  • the device comprising the carrier element 1 and/or the carrier element 2 is therefore designed to be compact and space-saving overall by accommodating components that would otherwise be arranged at other locations in the vehicle. Due to its compact shape and its arrangement within a vehicle (for example in the vicinity of an affected consumer unit, for example on the front axle VA and/or in the vicinity of the steering actuator SA), it thus contributes to lower space and volume consumption in the vehicle.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Steuern und Versorgen von Komponenten in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, mit Energie weist folgende Merkmale auf: mindestens ein Trägerelement (1, 2), das mindestens einer ersten Aktuatorkomponente (BA; SA) zugeordnet ist; eine erste Energiespeichervorrichtung (ES1, ES2), die an dem mindestens einen Trägerelement angebracht und dafür ausgebildet ist, die mindestens eine erste Aktuatorkomponente mit Energie zu versorgen; wobei die mindestens eine erste Aktuatorkomponente und/oder mindestens eine erste Steuereinrichtung (ECU1, ECU2) an dem mindestens einen Trägerelement angebracht ist, wobei die mindestens eine erste Steuereinrichtung dafür ausgebildet ist, die mindestens eine erste Aktuatorkomponente zumindest teilweise anzusteuern. Zusätzlich kann mindestens eine zweite Steuereinrichtung (ECU1, ECU2) an dem mindestens einen Trägerelement angebracht sein, wobei die mindestens eine zweite Steuereinrichtung dafür ausgebildet ist, mindestens eine zweite Aktuatorkomponente (BA; SA) zumindest teilweise anzusteuern, wobei das mindestens eine Trägerelement der mindestens einen zweiten Aktuatorkomponente nicht zugeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich zu der mindestens einen zweiten Steuereinrichtung kann an dem mindestens einen Trägerelement darüber hinaus eine zweite Energiespeichervorrichtung (ES1, ES2) angebracht sein, die dafür ausgebildet ist, die mindestens eine zweite Aktuatorkomponente mit Energie zu versorgen.

Description

BESCHREIBUNG
Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung und Energieversorgung von Komponenten in Fahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern und Versorgen von Komponenten in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, mit Energie. Insbesondere betrifft die Erfindung ein, ggfs redundantes, Energieversorgungs- und - management-System für Verbraucherkomponenten in Fahrzeugen.
Derartige Energieversorgungs- und -management-Systeme sind insbesondere im Zusammenhang mit einem automatisierten oder autonomen Betrieb von Fahrzeugen (hochautomatisiertes Fahren - HAD) oder im Zusammenhang mit einer Elektrifizierung von Fahrzeugkomponenten, insbesondere von Aktuatoren und/oder des Antriebs, relevant. Hierbei müssen einzelne Systemkomponenten redundant vorgehalten werden, um beispielsweise die Sicherheit des weiteren Fährbetriebs bei einem Ausfall einer Energieversorgung oder bei Fehlern im System zu gewährleisten, damit das Fahrzeug zumindest noch sicher zum Stehen kommen kann. Sicherheitskritische Komponenten werden somit in redundanter, mehrfacher Ausführung bereitgestellt, beispielsweise jeweils als eine Hauptkomponente und eine oder mehrere Unter- oder Ersatzkomponenten. Letztere können ggfs eine geringere Leistungsfähigkeit aufweisen, da sie typischerweise nur im Notfall und/oder nur kurzzeitig zum Einsatz kommen.
In elektrischen Systemen können beispielsweise Energiespeicher in Form von elektrischen Batterien leer laufen, oder es können Fehler in der elektronischen Steuerung und/oder Sensorik des Fahrzeugs auftreten. Die hierbei betroffenen Verbraucher oder Komponenten beziehen sich insbesondere auf die Steuerung bzw. Lenkung, die Bremsen und/oder den Antrieb des Fahrzeugs, wobei aber auch andere Verbraucher oder Komponenten denkbar sind. Die Verbraucher oder Komponenten können Aktuatoren oder Aktuatorkomponenten sein, die die jeweilige Funktion ausführen oder umsetzen, oderauch Computer-/Rechner- und/oder Sensoreinheiten. Derartige Verbraucher oder Komponenten können energetisch in unterschiedlicher Weise versorgt und betrieben werden, beispielsweise elektrisch und/oder pneumatisch (Druckluft) und/oder hydraulisch.
In bekannten derartigen Energieversorgungs- und -management-Systemen sind bisher einzelne Komponenten, beispielsweise solche der Energieversorgung, der Energiespeicherung oder der elektronischen Steuerung sowie die Verbraucher als solche oder deren Aktuatoren, an unterschiedlichen Stellen und ggfs räumlich voneinander getrennt in dem Fahrzeug angeordnet oder eingebaut. In der Regel sind einzelne, funktionell an sich zusammen gehörende Teil-Funktionseinheiten wiederum an unterschiedlichen Stellen und/oder räumlich voneinander getrennt im bzw. am Fahrzeug angeordnet. Typischerweise ist jede dieser Komponenten oder Teil- Funktionseinheiten auf einem eigenen Träger oder in einem eigenen Gehäuse an- oder untergebracht.
Dieses bedingt, dass es bei den bekannten Energieversorgungs- und -management- Systemen eine Vielzahl von Trägern, Haltern oder Gehäusen mit ihren jeweiligen daran oder darin angebrachten Komponenten gibt. Für ein funktionelles Zusammenwirken dieser Komponenten sind darüber hinaus eine Vielzahl von Zusatzkomponenten, wie Anschlüsse, Leitungen, Kabel und dergleichen notwendig, die sich entsprechend durch das Fahrzeug erstrecken. Dieses bedingt wiederum einen hohen Aufwand für den Einbau dieser Komponenten und Zubehörteile in das Fahrzeug sowie jeweils einen hohen Platzbedarf, den diese Komponenten und Teile in Anspruch nehmen. Nicht zuletzt führt dieses zu erhöhten Kosten für die Herstellung bzw. Installation, den Betrieb und die Instandhaltung dieser Komponenten und Teile und damit des jeweiligen Fahrzeugs insgesamt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden. Aufgabe der Erfindung ist es daher insbesondere, die Vielzahl von Trägern, Haltern oder Gehäusen zu reduzieren, an oder in denen Komponenten eines, insbesondere redundanten, Energieversorgungs- und - management-Systems untergebracht sind. Auf diese Weise soll auch die Vielzahl von Zusatzkomponenten, wie Anschlüssen, Leitungen, Kabeln und dergleichen, zur Installation und Verbindung der Träger bzw. Gehäuse und/oder der daran bzw. darin untergebrachten Komponenten und (Teil-)Funktionseinheiten und Module miteinander reduziert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Steuern und Versorgen von Komponenten in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, mit Energie gemäß Anspruch 1 sowie durch ein entsprechendes Verfahren gemäß Anspruch 15.
Erfindungsgemäß wird somit eine Vorrichtung zum Steuern und Versorgen von Komponenten in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, mit Energie geschaffen, die folgende Merkmale aufweist: mindestens ein Trägerelement, das mindestens einer ersten Aktuatorkomponente zugeordnet ist; eine erste Energiespeichervorrichtung, die an dem mindestens einen Trägerelement angebracht und dafür ausgebildet ist, die mindestens eine erste Aktuatorkomponente mit Energie zu versorgen; wobei die mindestens eine erste Aktuatorkomponente und/oder mindestens eine erste Steuereinrichtung an dem mindestens einen Trägerelement angebracht sind/ist, wobei die mindestens eine erste Steuereinrichtung dafür ausgebildet ist, die mindestens eine erste Aktuatorkomponente zumindest teilweise anzusteuern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann darüber hinaus vorsehen, dass mindestens eine zweite Steuereinrichtung an dem mindestens einen Trägerelement angebracht ist, wobei die mindestens eine zweite Steuereinrichtung dafür ausgebildet ist, die mindestens eine erste Aktuatorkomponenete und/oder mindestens eine zweite Aktuatorkomponente zumindest teilweise anzusteuern, wobei das mindestens eine Trägerelement vorzugsweise der mindestens einen zweiten Aktuatorkomponente nicht zugeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich zu der mindestens einen zweiten Steuereinrichtung kann an dem mindestens einen Trägerelement darüber hinaus mindestens eine zweite Energiespeichervorrichtung angebracht sein, die dafür ausgebildet ist, die mindestens eine zweite Aktuatorkomponente mit Energie zu versorgen. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Aktuatorkomponenten jeweils Verbrauchereinrichtungen des Fahrzeugs, insbesondere sicherheitsrelevante Verbrauchereinrichtungen, die vor allem auch bei einem automatisierten oder autonomen Betrieb von Fahrzeugen oder im Zusammenhang mit einer Elektrifizierung von Fahrzeugkomponenten, insbesondere von Aktuatoren und/oder des Antriebs, sicher und zuverlässig funktionieren müssen, beispielsweise wenn zugehörige Energieversorgungseinrichtungen oder Energiespeichereinrichtungen oder Steuer- und/oder Regeleinrichtungen ausfallen oder fehlerbehaftet sind.
Bei solchen Aktuatorkomponenten oder Verbrauchereinrichtungen handelt es sich dabei insbesondere um Einrichtungen für das Lenken eines Fahrzeugs, insbesondere Lenkungsaktuatoren, um Einrichtungen für das Bremsen eines Fahrzeugs, insbesondere Bremsaktuatoren, oder um Einrichtungen für den Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere Antriebsaktuatoren, die insbesondere bei HAD Anwendung finden. Weiter können unter Aktuatorkomponenten im Sinne der Anmeldung auch Erfassungsmittel, wie Sensoren (z.B. Radarsensoren oder kamerabasierte Sensoren), sowie Computer- und/oder Rechnereinheiten und/oder Beleuchtungseinrichtungen verstanden werden. Weitere sicherheitskritische Aktuatorkomponenten oder Verbrauchereinrichtungen sind ebenfalls denkbar.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung können eine erste Aktuatorkomponente somit beispielsweise ein Lenkungsaktuator und eine andere oder zweite Aktuatorkomponente beispielsweise ein Bremsaktuator sein, oder umgekehrt. In einem Fahrzeug kann es dabei typischerweise eine oder mehrere erste und eine oder mehrere zweite Aktuatorkomponenten geben, also beispielsweise einen oder mehrere Lenkungsaktuatoren und einen oder mehrere Bremsaktuatoren. In einem Fahrzeug kann es somit beispielsweise einen Bremsaktuator an jedem Rad des Fahrzeugs, mithin also mindestens vier Bremsaktuatoren geben. An lenkbaren Achsen, also z.B. an der Vorderachse und/oder der Hinterachse und/oder an Nachlauf- und/oder Vorlaufachsen eines (Nutz-)Fahrzeugs kann es beispielsweise einen oder mehrere Lenkungsaktuatoren geben. Die Typen oder Arten von Aktuatoren oder Aktuatorkomponenten in einem Fahrzeug sind dabei nicht auf zwei beschränkt. Vielmehr kann es beliebige weitere Typen oder Arten von Aktuatoren oder Aktuatorkomponenten geben. Insofern versteht sich die vorliegende Angabe von ersten und/oder zweiten Aktuatorkomponenten lediglich stellvertretend für eine beliebige Anzahl bzw. eine beliebig fortsetzbare Reihe verschiedener Typen oder Arten von Aktuatoren oder Aktuatorkomponenten.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine Aktuatorkomponente des Weiteren beispielsweise der ganze Aktuator (z.B. Lenk- oder Bremsaktuator) sein oder auch nur ein Teil davon, wie z.B. ein Stellmotor, ein Kolben oder ein Sensor des Aktuators, oder eine sinnvolle Kombination solcher Teile, die zu einer Baugruppe oder einem Modul zusammengefasst sind.
Aktuatoren oder Aktuatorkomponenten in einem Fahrzeug sind typischerweise mit geeigneten Energieversorgungseinrichtungen und/oder Energiespeichereinrichtungen und/oder Steuer- und/oder Regeleinrichtungen verbunden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei beispielsweise so ausgebildet sein, dass die erste und/oder die zweite Steuereinrichtung und/oder die erste und/oder die zweite Energiespeichervorrichtung dafür ausgebildet sind, mit mindestens einem Bremsaktuator und/oder mindestens einem Lenkungsaktuator und/oder mindestens einem Antriebsaktuator oder einem Aktuator für HAD zu kommunizieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Trägerelement mindestens einem Lenkungsaktuator (erster Aktuator) zugeordnet ist; dass die erste Energiespeichervorrichtung an dem mindestens einen Trägerelement angebracht und dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Lenkungsaktuator mit Energie zu versorgen; und dass die mindestens eine erste Steuereinrichtung an dem mindestens einen Trägerelement angebracht und dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Lenkungsaktuator anzusteuern. Wahlweise kann auch der Lenkungsaktuator (erster Aktuator) an dem Trägerelement angebracht sein. Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann darüber hinaus vorsehen, dass an dem mindestens einen Trägerelement eine zweite Steuereinrichtung angebracht ist, die dafür ausgebildet ist, mindestens einen Bremsaktuator (zweiter Aktuator bzw. anderer Aktuator als erster Aktuator) anzusteuern, und/oder dass an dem mindestens einen Trägerelement eine zweite Energiespeichervorrichtung angebracht ist, die dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Bremsaktuator mit Energie zu versorgen. Im Sinne der Erfindung ist bei dieser Ausführungsform das Trägerelement somit dem Lenkungsaktuator (erster Aktuator) zugeordnet, insbesondere funktionell zugeordnet, während das Trägerelement dem Bremsaktuator (zweiter, anderer Aktuator), insbesondere funktionell, nicht zugeordnet ist. Insbesondere ist der Bremsaktuator hier nicht an dem Trägerelement angebracht.
In einer entsprechenden, aber anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Trägerelement mindestens einem Bremsaktuator (erster Aktuator) zugeordnet ist; dass die erste Energiespeichervorrichtung an dem mindestens einen Trägerelement angebracht und dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Bremsaktuator mit Energie zu versorgen; und dass die mindestens eine erste Steuereinrichtung an dem mindestens einen Trägerelement angebracht und dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Bremsaktuator anzusteuern. Wahlweise kann auch der Bremsaktuator (erster Aktuator) an dem Trägerelement angebracht sein.
Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann darüber hinaus vorsehen, dass an dem mindestens einen Trägerelement eine zweite Steuereinrichtung angebracht ist, die dafür ausgebildet ist, mindestens einen Lenkungsaktuator (zweiter Aktuator bzw. anderer Aktuator als erster Aktuator) anzusteuern, und/oder dass an dem mindestens einen Trägerelement eine zweite Energiespeichervorrichtung angebracht ist, die dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Lenkungsaktuator mit Energie zu versorgen. Im Sinne der Erfindung ist bei dieser Ausführungsform das Trägerelement somit dem Bremsaktuator (erster Aktuator) zugeordnet, insbesondere funktionell zugeordnet, während das Trägerelement dem Lenkungsaktuator (zweiter, anderer Aktuator), insbesondere funktionell, nicht zugeordnet ist. Insbesondere ist der Lenkungsaktuator hier nicht an dem Trägerelement angebracht. Bei den beiden vorstehend beschriebenen alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann die gesamte Vorrichtung räumlich in der Nähe mindestens eines Bremsaktuators und/oder mindestens eines Lenkungsaktuators angeordnet oder angebracht sein. Der betreffende Bremsaktuator und/oder Lenkungsaktuator ist hier dann in der Regel nicht an, aber in der Nähe neben dem Trägerelement angebracht bzw. angeordnet, während andere Bremsaktuatoren und/oder Lenkungsaktuatoren an dem Trägerelement angebracht sein können.
Zusätzlich oder alternativ kann die gesamte Vorrichtung räumlich in der Nähe mindestens eines Lenkungsaktuators und/oder einer Vorderachse oder einer Hinterachse eines Fahrzeugs angeordnet oder angebracht sein. Der betreffende Lenkungsaktuator ist hier dann in der Regel wiederum nicht an, aber in der Nähe neben dem Trägerelement angebracht bzw. angeordnet. In beiden vorstehend beschriebenen Fällen wird eine räumlich optimierte, platzsparende Anordnung und Ausführung des gesamten Systems in dem Fahrzeug bewerkstelligt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst das Trägerelement ein Gehäuse, wobei die erste und/oder zweite Steuereinrichtung und/oder die erste und/oder zweite Energiespeichervorrichtung in oder an dem Gehäuse angebracht ist. Die jeweilige Steuereinrichtung und/oder die jeweilige Energiespeichervorrichtung können somit in das Gehäuse integriert sein.
In dem Gehäuse können daneben auch andere Komponenten untergebracht sein. Die Steuereinrichtungen und/oder die Energiespeichervorrichtungen und/oder weitere Komponenten können außerdem teilweise oder vollständig auch außen an dem Gehäuse montiert sein, d.h. einige der Komponenten und Einrichtungen können innen in dem Gehäuse und andere der Komponenten und Einrichtungen können außen an dem Gehäuse angebracht sein. Das Trägerelement kann alternativ auch eine Trägerplatte oder dergleichen sein, an oder auf der die Komponenten und Einrichtungen montiert sind. Wie eingangs schon erwähnt wurde, können die Verbraucher, Aktuatoren, Erfassungsmittel oder sonstige Komponenten des Fahrzeugs energetisch in unterschiedlicher Weise versorgt und betrieben werden, beispielsweise elektrisch und/oder pneumatisch (Druckluft) und/oder hydraulisch. Die erste und/oder die zweite Energiespeichervorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die betreffende erste und/oder zweite Aktuatorkomponente somit mit elektrischer Energie und/oder pneumatischer Energie und/oder hydraulischer Energie versorgen.
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Steuern und Versorgen von Komponenten in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, mit Energie, wobei das Verfahren die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet.
Die Erfindung schafft außerdem auch ein Fahrzeug, das die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren verwendet.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann insbesondere ein Nutzfahrzeug sein, ein Lastkraftwagen, ein Anhänger, ein Bus und/oder eine Kombination aus einer Zugmaschine und einem Anhänger. Zusätzlich oder alternativ kann das Fahrzeug als elektrisches, hybrides oder herkömmliches Fahrzeug mit Verbrennungsmotor ausgestaltet sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.
Fig. 1 zeigt schematisch in einer Draufsicht von oben ein Fahrzeug, das die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet.
Das in Fig. 1 gezeigte schematische Fahrzeug hat eine Fahrrichtung in der Zeichnung von rechts nach links. Das Fahrzeug hat eine Vorderachse VA und eine Hinterachse HA. An jedem oder in der Nähe jedes der vier Räder des Fahrzeugs (je zwei Räder sind schematisch gezeigt an der Vorderachse VA und an der Hinterachse HA) ist jeweils ein Bremsaktuator BA angeordnet. An oder in der Nähe der lenkbaren Vorderachse VA ist ein Lenkungsaktuator SA angeordnet.
An oder in der Nähe der Vorderachse VA ist ein Trägerelement 1 , insbesondere umfassend ein Gehäuse, angeordnet. Ein entsprechendes Trägerelement 2, insbesondere umfassend ein Gehäuse, ist an oder in der Nähe der Hinterachse HA angeordnet.
In oder an dem Trägerelement bzw. Gehäuse 1 sind eine Energiespeichervorrichtung ES1 und eine Steuereinrichtung ECU1 angeordnet. In entsprechenderWeise sind in oder an dem Trägerelement bzw. Gehäuse 2 eine Energiespeichervorrichtung ES2 und eine Steuereinrichtung ECU2 angeordnet. Insbesondere sind die Gehäuse 1, 2 zunächst Gehäuse für die Energiespeicher ES1, ES2, in denen zusätzlich auch die Steuereinrichtungen ECU1, ECU 2 untergebracht sind.
Die Steuereinrichtungen ECU1 und ECU2 können insbesondere elektronische Steuerungen und entsprechende Zusatzkomponenten für die Lenkung, die Bremse und/oder weitere Verbrauchereinrichtungen des Fahrzeugs, z.B. (Zusatz-) Antriebseinrichtungen oder Erfassungsmittel, umfassen.
In der Zeichnung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellte Stromleitungen können z.B. von den Energiespeichervorrichtungen ES1, ES2 zu den Bremsaktuatoren BA und/oder dem Lenkungsaktuator SA führen. In der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellte Steuerleitungen können von den Steuereinrichtungen ECU1, ECU2 z.B. zu den Bremsaktuatoren BA und/oder dem Lenkungsaktuator SA führen. Des weiteren können Datenleitungen von Erfassungsmitteln zu den Steuereinrichtungen ECU1,
ECU2 sowie Stromleitungen von den Energiespeichervorrichtungen ES1, ES2 zu den Erfassungsmitteln führen.
Das in Fig. 1 gezeigte Trägerelement 1 (Entsprechendes gilt in analoger Weise für das Trägerelement 2) kann beispielsweise dem Lenkungsaktuator SA zugeordnet sein. Die erste Energiespeichervorrichtung ES1 ist an dem Trägerelement 1 angebracht und dafür ausgebildet, den Lenkungsaktuator SA mit Energie, insbesondere elektrischer Energie, zu versorgen. An dem Trägerelement 1 ist außerdem eine erste Steuereinrichtung ECU1 angebracht, die dafür ausgebildet ist, den Lenkungsaktuator SA anzusteuern, um ihn zu betätigen.
Wie in Fig. 1 nicht explizit dargestellt ist, kann an dem Trägerelement 1 zusätzlich eine zweite Steuereinrichtung ECU2 angebracht sein, die dafür ausgebildet ist, mindestens einen Bremsaktuator BA anzusteuern. Zusätzlich oder alternativ kann an dem Trägerelement 1 auch eine zweite Energiespeichervorrichtung ES2 angebracht sein, die dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Bremsaktuator BA mit Energie, insbesondere elektrischer Energie, zu versorgen.
In entsprechender Art und Weise kann alternativ das in Fig. 1 gezeigte Trägerelement 1 beispielsweise mindestens einem der Bremsaktuatoren BA zugeordnet sein (d.h. hier jetzt nicht dem Lenkungsaktuator SA, wie in dem vorhergehenden Beispiel genannt).
Die erste Energiespeichervorrichtung ES1 ist an dem Trägerelement 1 angebracht und dafür ausgebildet, den mindestens einen Bremsaktuator BA mit Energie, insbesondere elektrischer Energie, zu versorgen. An dem Trägerelement 1 ist außerdem eine erste Steuereinrichtung ECU1 angebracht, die dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Bremsaktuator BA anzusteuern, um ihn zu betätigen.
Wie in Fig. 1 nicht explizit dargestellt ist, kann an dem Trägerelement 1 zusätzlich eine zweite Steuereinrichtung ECU2 angebracht sein, die dafür ausgebildet ist, den bzw. mindestens einen Lenkungsaktuator SA anzusteuern. Zusätzlich oder alternativ kann an dem Trägerelement 1 auch eine zweite Energiespeichervorrichtung ES2 angebracht sein, die dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Lenkungsaktuator SA mit Energie, insbesondere elektrischer Energie, zu versorgen.
Das zuvor in Bezug auf das Trägerelement 1 Gesagte gilt sinngemäß auch für das in Fig. 1 dargestellte Trägerelement 2.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann die gesamte, das Trägerelement 1 und/oder das Trägerelement 2 umfassende Vorrichtung räumlich in der Nähe mindestens eines der mehreren Bremsaktuatoren BA und/oder des Lenkungsaktuators SA angeordnet oder angebracht sein. Zusätzlich oder alternativ kann die gesamte Vorrichtung räumlich in der Nähe des Lenkungsaktuators SA und/oder der Vorderachse VA und/oder der Hinterachse HA des Fahrzeugs angeordnet oder angebracht sein. Die das Trägerelement 1 und/oder das Trägerelement 2 umfassende Vorrichtung ist somit insgesamt kompakt und platzsparend ausgeführt, indem sie Komponenten aufnimmt, die ansonsten an anderen Stellen in dem Fahrzeug angeordnet wären. Durch ihre kompakte Form und durch ihre Anordnung innerhalb eines Fahrzeugs (z.B. in der Nähe einer betroffenen Verbrauchereinheit, z.B. an der Vorderachse VA und/oder in der Nähe des Lenkungsaktuators SA) trägt sie somit zu einem geringeren Platz- und Volumenverbrauch in dem Fahrzeug bei.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Trägerelement, Gehäuse 2 Trägerelement, Gehäuse
ES1 Energiespeichervorrichtung ES2 Energiespeichervorrichtung ECU1 Steuereinrichtung ECU2 Steuereinrichtung SA Lenkungsaktuator BA Bremsaktuator

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Steuern und Versorgen von Komponenten in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, mit Energie, folgende Merkmale aufweisend:
- mindestens ein Trägerelement (1 , 2), das mindestens einer ersten Aktuatorkomponente (BA; SA) zugeordnet ist;
- eine erste Energiespeichervorrichtung (ES1, ES2), die an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) angebracht und dafür ausgebildet ist, die mindestens eine erste Aktuatorkomponente (BA; SA) mit Energie zu versorgen; dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Aktuatorkomponente (BA; SA) und/oder mindestens eine erste Steuereinrichtung (ECU1, ECU2) an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) angebracht sind/ist, wobei die mindestens eine erste Steuereinrichtung (ECU1, ECU2) dafür ausgebildet ist, die mindestens eine erste Aktuatorkomponente (BA; SA) zumindest teilweise anzusteuern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine zweite Steuereinrichtung (ECU1, ECU2) an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) angebracht ist, wobei die mindestens eine zweite Steuereinrichtung (ECU1 , ECU2) dafür ausgebildet ist, die mindestens eine erste Aktuatorkomponenete (BA, SA) und/oder mindestens eine zweite Aktuatorkomponente (BA; SA) zumindest teilweise anzusteuern, wobei das mindestens eine Trägerelement (1, 2) vorzugsweise der mindestens einen zweiten Aktuatorkomponente (BA; SA) nicht zugeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) eine zweite Energiespeichervorrichtung (ES1, ES2) angebracht ist, die dafür ausgebildet ist, die mindestens eine zweite Aktuatorkomponente (BA; SA) mit Energie zu versorgen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine erste Aktuatorkomponente (BA; SA) und/oder die mindestens eine zweite Aktuatorkomponente (BA; SA) Verbrauchereinrichtungen des Fahrzeugs umfassen, insbesondere sicherheitsrelevante Verbrauchereinrichtungen, insbesondere einen Lenkungsaktuator, einen Bremsaktuator und/oder einen Aktuator und/oder eine Sensoreinheit und/oder eine Rechnereinheit für hochautomatisiertes Fahren und/oder eine Beleuchtungseinheit.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die erste und/oder die zweite Steuereinrichtung (ECU1, ECU2) und/oder die erste und/oder die zweite Energiespeichervorrichtung (ES1, ES2) dafür ausgebildet sind, mit mindestens einem Bremsaktuator (BA) und/oder mindestens einem Lenkungsaktuator (SA) und/oder mindestens einem Aktuator für hochautomatisiertes Fahren zu kommunizieren.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei
- das mindestens eine Trägerelement (1 , 2) mindestens einem Lenkungsaktuator (SA) zugeordnet ist;
- die erste Energiespeichervorrichtung (ES1) an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) angebracht und dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Lenkungsaktuator (SA) mit Energie zu versorgen;
- die mindestens eine erste Steuereinrichtung (ECU1) an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) angebracht und dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Lenkungsaktuator (SA) anzusteuern.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei
- an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) eine zweite Steuereinrichtung (ECU2) angebracht ist, die dafür ausgebildet ist, mindestens einen Bremsaktuator (BA) anzusteuern, und/oder
- an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) eine zweite Energiespeichervorrichtung (ES2) angebracht ist, die dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Bremsaktuator (BA) mit Energie zu versorgen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei
- das mindestens eine Trägerelement (1 , 2) mindestens einem Bremsaktuator (BA) zugeordnet ist; - die erste Energiespeichervorrichtung (ES1) an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) angebracht und dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Bremsaktuator (BA) mit Energie zu versorgen;
- die mindestens eine erste Steuereinrichtung (ECU1) an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) angebracht und dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Bremsaktuator (BA) anzusteuern.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei
- an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) eine zweite Steuereinrichtung (ECU2) angebracht ist, die dafür ausgebildet ist, mindestens einen Lenkungsaktuator (SA) anzusteuern, und/oder
- an dem mindestens einen Trägerelement (1, 2) eine zweite Energiespeichervorrichtung (ES2) angebracht ist, die dafür ausgebildet ist, den mindestens einen Lenkungsaktuator (SA) mit Energie zu versorgen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei mindestens ein Lenkungsaktuator (SA) und/oder mindestens ein Bremsaktuator (BA) an dem Trägerelement (1, 2) angebracht sind/ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, räumlich in der Nähe mindestens eines Bremsaktuators (BA) und/oder mindestens eines Lenkungsaktuators (SA) angebracht zu werden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, räumlich in der Nähe mindestens eines Lenkungsaktuators (SA) und/oder einer Vorder- oder Hinterachse (VA, HA) eines Fahrzeugs angebracht zu werden.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägerelement (1, 2) ein Gehäuse umfasst, wobei die erste und/oder zweite Steuereinrichtung (ECU1, ECU2) und/oder die erste und/oder zweite Energiespeichervorrichtung (ES1, ES2) in oder an dem Gehäuse angebracht sind/ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und/oder zweite Energiespeichervorrichtung (ES1, ES2) die betreffende erste und/oder zweite Aktuatorkomponente (BA, SA) mit elektrischer Energie und/oder pneumatischer Energie und/oder hydraulischer Energie versorgt.
15. Verfahren zum Steuern und Versorgen von Komponenten in Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, mit Energie, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14 verwendet.
16. Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es eine
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14 und/oder ein Verfahren nach Anspruch 15 verwendet.
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