WO2009152981A1 - Bremsanlage und verfahren zum steuern einer fahrzeugbremse - Google Patents

Bremsanlage und verfahren zum steuern einer fahrzeugbremse Download PDF

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WO2009152981A1
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signal
actuators
sensor
control unit
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Péter Széll
László GIANONE
Gergely SZABÓ
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Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a brake system and to a method for controlling a vehicle brake.
  • an electronic brake system for a vehicle with at least two brake circuits which has a brake request recording device with two autonomous braking request receiving means, one of which with a central control unit and the other with a self-sufficient, from the central electronic Control unit independent brake circuit control is connected.
  • the brake circuit controller in cooperation with the one brake request receiving means, assumes all control of the vehicle brakes.
  • the brake request receiving means are sensors integrated in a brake pedal unit. This creates a degree of redundancy.
  • DE 19815440 A1 proposes to combine a brake value transmitter and a part of an electronic control unit of a vehicle brake system to form a structural unit.
  • Object of the present invention is to improve the brake system and method of the type mentioned in that a higher reliability is ensured even in case of failure of the central electronic control unit.
  • the basic principle of the invention lies in using not only an "intelligent" central electronic control unit but also at least one intelligent sensor and intelligent actuators.
  • Intelligent in this sense means that sensor and actuators contain independent, independent of the central electronic control unit electronic processing units including software.
  • the intelligent sensor automatically calculates actuating signals for the actuators.
  • the actuators in turn check whether the control signal from the central electronic control unit is valid or not. If the control signal is valid, then the brake is applied, i. from the central electronic control unit, controlled. If, on the other hand, it is invalid, the control signal determined by the intelligent sensor is used to control the brake.
  • Both of these control signals from the central electronic control unit and from the intelligent sensor can be distributed over a network or two separate networks, wherein the brake pedal
  • the central electronic control unit and the actuators can communicate bidirectionally over the network.
  • the brake pedal unit and the actuators also communicate bidirectionally with each other, thus forming a redundant system to the central electronic control unit.
  • the brake pedal unit and the actuators can also read and process signals from other sensors, for example wheel speed sensors, pressure sensors, roll angle sensors, lateral acceleration sensors, axle load sensors, steering angle sensors, etc.
  • a third fallback level can additionally be realized by a purely pneumatic brake control.
  • the brake pedal unit contains conventional, purely pneumatic control valves, with the intelligent actuators automatically switching to purely pneumatic control in the event of the failure of the entire electronics.
  • the brake pedal unit has two sensors. One of these is preferably equipped with its own intelligence, while the other is a purely passive sensor, for example a potentiometer or another position sensor for the position of the brake pedal.
  • the signal of this non-intelligent sensor is fed to the (intelligent) central electronic control unit and processed from there to a control signal.
  • Figure 4 shows a first embodiment of a brake system according to the invention
  • Figure 5 shows a brake system after a second
  • FIG. 6 shows a functional diagram for explaining the mode of operation of a brake system according to FIG. 4 with a brake pedal unit according to FIG. 1;
  • FIG. 7 shows a functional diagram of a brake system according to FIG. 5 with a brake pedal unit according to FIG. 2.
  • FIG. 1 shows a brake pedal unit 2, which has a pneumatic control valve 3 and a sensor 4, which is coupled to a brake pedal 6 and scans its position or movement.
  • the sensor 4 is equipped with its own intelligence, ie it contains electronics which process output signals from sensor elements, as will be explained below. Electrical and pneumatic connections of the brake pedal unit 2 have been omitted for the sake of clarity.
  • Such a brake pedal unit is suitable For example, for a brake system according to the aforementioned DE 103 57 373 B4.
  • Figure 2 shows a brake pedal unit 2 with two redundant sensors 4 and 5, of which the sensor 4 in turn has its own intelligence in the form of an electronic circuit, while the sensor 5 does not have its own intelligence.
  • a brake pedal unit can be used for a "brake-by-wire" system.
  • the brake pedal unit 2 of FIG. 3 has two redundant sensors 4, each of which has its own intelligence and is also coupled to the brake pedal 6.
  • the brake pedal unit 2 thus has two electrical outputs which are independent of each other.
  • FIG. 4 shows a brake system according to a first exemplary embodiment of the invention, in which a brake pedal unit 2 according to FIG. 1 is used.
  • the brake system 1 of Figure 4 has a brake pedal unit 2 according to the embodiment of Figure 1 with the proviso that the brake pedal unit 2 has two pneumatic control valves 3.1 and 3.2 and has an intelligent sensor 4.
  • the control valves 3.1 and 3.2 are each connected via a pneumatic line 7.1 and 7.2 with separate pressure vessels 8.1 and 8.2.
  • the pneumatic control valve 3.1 is connected via a pneumatic line 7.1 with control valves 9.1 and 9.2 connected for brake actuators 10.1 and 10.2 of the wheels of the rear axle of the vehicle.
  • the control valve 3.2 is connected via a pneumatic line 7.2. connected to control valves 11.1 and 11.2 for brake actuators 12.1 and 12.2 of the brakes of the front axle of the vehicle.
  • the brake system thus has two separate brake circuits for the brakes of the rear axle and the front axle.
  • the brake actuators are 10.1 and 10.2 pneumatically operated spring brakes.
  • the intelligent sensor 4 of the brake pedal unit 2 is connected via an electrical line 13 to a central electronic control unit 14, which is connected via electrical lines 15.1 to 15.4 with the control valves 9.1, 9.2, 11.1 and 11.2.
  • the electrical lines 13 and 15.1 to 15.4 form a network 16, which allows both communication between the intelligent sensor 4 and the central electronic control unit 14, as well as a direct communication between the intelligent sensor 4 and the control valves 9.1, 9.2, 11.1 and 11.2 and, of course, between the central electronic control unit 14 and the aforementioned control units 9.1, 9.2, 11.1 and 11.2.
  • the control valves 9.1, 9.2, 11.1 and 11.2 also have their own intelligence and can be actuated electrically pneumatically via the pneumatic lines 7.1 or 7.2 or the electrical lines 15.1 to 15.4.
  • the intelligent sensor 4 outputs the braking request signal, which is triggered by the driver by actuation of the brake pedal 6, to the network 16 via the electric line 13. This signal is transmitted both from the central electronic control unit 14 and from the
  • the brake actuators 10.1, 10.2 and 12.1, 12.2 are actuated in three different ways.
  • the intelligent sensor 4 detects the movement or position of the brake pedal 6, which is proportional to the braking request initiated by the driver. This signal is already preprocessed by the intelligent sensor 4 into a brake request signal on the basis of its own software and its own electronics in the intelligent sensor 4, taking into account further parameters of the vehicle and possibly further signals from other sensors, which are not shown here.
  • the smart sensor 4 calculates an actuation request based on predefined characteristics or characteristics communicated to it from the central electronic control unit 14. These may also be parameters that are automatically "learned" during one or more braking operations, whereby feedback signals from the control valves 9.1, 9.2, 11.1 and 11.2 can also be processed.
  • the intelligent control valves 9.1, 9.2, 11.1 and 11.2 are connected, which control the air supply and the pressure in the brake actuators 10.1, 10.2, 12.1 and 12.2.
  • the central electronic control unit 14 includes a computing unit which determines a brake actuation command for each of the control valves 9.1, 9.2, 11.1 and 11.2.
  • the intelligent control valves 9, 11 can read the actuating signal from the network and control a corresponding pneumatic pressure in the actuators 10.1, 10.2, 12.1 and 12.2.
  • the intelligent sensor 4 detects the movement of the brake pedal 6 whose movement or position is proportional to the brake request desired by the driver.
  • the smart sensor converts this signal into an electrical format and sends it via line 13 to the network 16.
  • the format of the signal may be a signal proportional to the brake request, or it may also be a brake actuation signal.
  • Control valves 9, 11 can interpret this signal and build the appropriate pressure.
  • the brake pedal unit 2 has the two pneumatic control valves 3.1 and 3.2, the air pressure proportional to the position of the brake pedal 6. This pressure is from the pneumatic control valves 3.1 and 3.2 via the lines 7.1 and 7.2 the control valves 9.1, 9.2, 11.1 and 11.2 for the brakes supplied to the front and rear axles. This pneumatic pressure then generates corresponding brake pressures in the actuators 10, 12. All three types of control described, namely via the central electronic control unit 14, the network 16 and the direct pneumatic control via the pneumatic control valves 3.1 and 3.2, run parallel in time, the brake system depending on the availability and condition of these three systems select one that is cheapest. This will be described in more detail in connection with FIG.
  • FIG. 6 describes the operation of the brake system of Figure 4 and the method according to the invention.
  • an analog brake request signal is generated by the sensors 4 in a step S1 by pressing the brake pedal 6, which is then converted by the intelligent sensor 4 into a digital brake request signal in a step S2.
  • a control signal for the brake actuators 9, 11 is precalculated in a step S3 in the intelligent sensor 4 and transmitted via the network 16 directly to the control valves 9.1, 9.2, 11.1 and 11.2.
  • the digital brake request signal of step S2 is also supplied to the central electronic control unit 14, which calculates a control signal in a step S4, which is then also fed to the control valves.
  • step S5 the actuating signals from the steps S3 and S4 are transmitted in parallel to the control valves 9, 11, where it is checked in a step S6 whether the coming from the central electronic control unit 14, calculated in step S4 actuating signal is valid or not.
  • This actuating signal originating from the central electronic control unit 14 has and, if valid, is implemented in step S7, whereby a brake operation is triggered, which is based on the control signal of the central electronic control unit 14. If, on the other hand, it is determined in step S6 that the control signal from step S4 is invalid, it is checked in a step S8 whether the control signal calculated by the intelligent sensor in step S3 is valid. If this is the case, then in step S9 a brake actuation is triggered, which is based on the control signal determined by the intelligent sensor 4 in step S3.
  • step S10 a purely pneumatic braking is initiated as a third fallback stage in step S10, on account of the pneumatic pressures which originate from the pneumatic control valves 3.1 and 3.2.
  • First priority has the central electronic control unit 14, the second priority is the intelligent sensor 4 and third priority has purely pneumatic braking.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the brake system according to the invention.
  • the brake pedal unit 2 is in this case formed according to the embodiment of Figure 2 and has two types of sensors, namely an intelligent sensor 4 and a sensor 5 without its own intelligence.
  • the sensor 5 is connected via a line 17 to the central electronic control unit 14, while the intelligent sensor 4 is connected to the network 19.
  • To the sensor 4 further tere sensors 23 may be connected, the vehicle-specific or driving dynamics specific measured variables the sensor 4 out.
  • the electrical lines of the network 19 are shown in dashed lines, while the electrical lines of the network 18 connected to the central controller 14 are shown in solid lines.
  • the brake actuators are actuated purely electrically and in turn equipped with its own intelligence.
  • the brake actuators 20.1 and 20.2 for the front axle and 21.1 and 21.2 for the rear axle are respectively connected to the two networks 18 and 19, ie ultimately to the central electronic control unit 14 and the intelligent sensor 4.
  • the intelligent brake actuators 20 decide and 21, whether they are from the control unit 14 via the Network 18 or from the intelligent sensor 4 via the network 19 commands execute, with the commands coming from the control unit 14 via the network 18 priority and the commands coming from the intelligent sensor 4 via the network 19 serve as a fallback level.
  • the brake pedal unit 2 here has the two sensors 4 and 5. As in the first embodiment, the steps S1, S2 and S3 are performed by the intelligent sensor 4, which are then fed via the network 19 to the brake actuators 20, 21. Parallel to this, the non-intelligent sensor 5 generates an electrical braking request signal in step S11, which if necessary is still converted as a digital signal in step S12, in which case the non-intelligent sensor 5 must directly produce a digital output signal.
  • the output signal of the non-intelligent sensor 5 is supplied via the line 17 of the central electronic control unit 14, which calculates a control signal for the brake actuators in step S4 in the same manner as in the first embodiment. Again, other input variables are taken into account in a conventional manner.
  • the control signal is supplied via the network 18 to the individual brake actuators 20, 21.
  • the signals present on the networks 18 and 19 are received in step S5, and in step S6 again checks whether the signal coming from the central electronic control unit 14 is valid. If this is the case, then in step S7 this actuating signal is fed to the actuators 20 and 21. On the other hand, if the signal originating from the central electronic control unit 14 is invalid, the signal coming from the intelligent sensor 4 via the network 19 is selected and supplied to the actuators in step S9.
  • the signal can of course be a plurality of signals, since the individual actuators different control signals can be supplied, for example, to take into account a brake force distribution according to the axle loads, vehicle dynamics control, stall protection, etc.
  • Figures 5 and 7 can also be modified to the effect that a brake pedal unit 2 can be used according to Figure 3 with two smart sensors. One sensor is then connected to the central electronic control unit 14 and the other to the network 19.

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Abstract

Die Bremsanlage für Kraftfahrzeuge hat eine Bremspedaleinheit (2) mit einem Sensor (4), der eine eigene Intelligenz in Form einer elektronischen Recheneinheit aufweist, die unmittelbar Stellsignale für Bremsaktuatoren (9, 11; 20, 21) errechnet. Weiter hat die Bremsanlage eine zentrale elektronische Steuereinheit (14), die aufgrund eines analogen oder digitalen Signals des genannten Sensors (4) oder eines weiteren Sensors (5) Stellsignale für die Aktuatoren ermittelt. Die Aktuatoren (9, 11; 20, 21) verfügen über eine eigene Intelligenz in Form einer elektronischen Recheneinheit, die überprüft, ob das von der zentralen elektronischen Steuereinheit (14) stammende Stellsignal gültig ist. Ist dies der Fall, so werden die Aktuatoren von diesem Signal gesteuert, andernfalls aufgrund des von dem Sensor (4) errechneten Stellsignals.

Description

Bremsanlage und Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugbremse
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage sowie auf ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugbremse.
Aus der DE 103 57 373 B4 ist ein elektronisches Brems- System für ein Fahrzeug mit mindestens zwei Bremskreisen bekannt, das ein Bremsanforderungsaufnahmegerät mit zwei autonomen Bremsanforderungsaufnahmemitteln aufweist, von denen das eine mit einer zentralen Steuereinheit und das andere mit einer autarken, von der zentralen elektronischen Steuereinheit unabhängigen Bremskreissteuerung verbunden ist. Bei Ausfall der zentralen elektronischen Steuereinheit übernimmt die Bremskreissteuerung im Zusammenwirken mit dem einen Bremsanforderungsaufnahmemittel alle Ansteuerungen der Fahrzeugbremsen. Die Bremsanforderungsaufnahmemittel sind in eine Bremspedaleinheit integrierte Sensoren. Damit ist eine gewisse Redundanz geschaffen.
Die DE 19815440 Al schlägt, vor einen Bremswertgeber und einen Teil einer Steuerelektronik einer Fahrzeugbremsanlage zu einer Baueinheit zusammenzufassen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Bremsanlage und Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine höhere Zuverlässigkeit auch bei Ausfall der zentralen elektronischen Steuereinheit gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin- düng sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Grundprinzip der Erfindung liegt darin, neben einer "intelligenten" zentralen elektronischen Steuereinheit auch mindestens einen intelligenten Sensor und intelligente Aktuatoren zu verwenden. Intelligent in diesem Sinne heißt, daß Sensor und Aktuatoren eigenständige, von der zentralen elektronischen Steuereinheit unabhängige elektronische Recheneinheiten einschließlich Software enthalten. Der intelligente Sen- sor errechnet selbstständig Stellsignale für die Aktuatoren. Die Aktuatoren ihrerseits überprüfen, ob das Stellsignal von der zentralen elektronischen Steuereinheit gültig ist oder nicht. Ist das Stellsignal gültig, so wird die Bremse durch diese, d.h. von der zentralen elektronischen Steuereinheit, gesteuert. Ist es dagegen ungültig, wird das von dem intelligenten Sensor ermittelte Stellsignal zur Steuerung der Bremse verwendet .
Beide genannten Stellsignale von der zentralen elektronischen Steuereinheit und von dem intelligenten Sensor können über ein Netzwerk oder zwei getrennte Netzwerke verteilt werden, wobei die Bremspedalein- heit, die zentrale elektronische Steuereinheit und die Aktuatoren über das Netzwerk bidirektional kommunizieren können.
Die Bremspedaleinheit und die Aktuatoren kommunizieren ebenfalls bidirektional miteinander und bilden damit ein zur zentralen elektronischen Steuereinheit redundantes System. Die Bremspedaleinheit und die Aktuatoren können selbstverständlich auch von weiteren Senso- ren Signale einlesen und verarbeiten, beispielsweise von Raddrehzahlsensoren, Drucksensoren, Wankwinkelsensoren, Querbeschleunigungssensoren, Achslastsensoren, Lenkwinkelsensoren usw.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann zusätzlich noch eine dritte Rückfallebene durch eine rein pneumatische Bremssteuerung realisiert werden. Dazu sind in der Bremspedaleinheit übliche, rein pneumatische Steuerventile enthalten, wobei die intelligenten Aktuato- ren bei Ausfall der gesamten Elektronik automatisch auf rein pneumatische Steuerung umschalten.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung hat die Bremspedaleinheit zwei Sensoren. Vorzugsweise ist ei- ner davon wiederum mit eigener Intelligenz ausgestattet, während der andere ein rein passiver Sensor ist, beispielsweise ein Potentiometer oder ein sonstiger Stellungssensor für die Stellung des Bremspedals. Das Signal dieses nicht intelligenten Sensors wird der (intelligenten) zentralen elektronischen Steuereinheit zugeführt und von dort zu einem Stellsignal verarbeitet. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 bis 3 verschiedene Ausführungsbeispiele von Pedaleinheiten der Bremsanlage;
Figur 4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bremsanlage nach der Erfindung;
Figur 5 eine Bremsanlage nach einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 6 ein Funktionsdiagramm zur Erläute- rung der Arbeitsweise einer Bremsanlage gemäß Figur 4 mit einer Bremspedaleinheit gemäß Figur 1; und
Figur 7 ein Funktionsdiagramm einer Bremsanlage gemäß Figur 5 mit einer Bremspedaleinheit gemäß Figur 2.
Figur 1 zeigt eine Bremspedaleinheit 2, die ein pneu- matisches Steuerventil 3 und einen Sensor 4 aufweist, der mit einem Bremspedal 6 gekoppelt ist und dessen Stellung oder Bewegung abtastet. Der Sensor 4 ist mit einer eigenen Intelligenz ausgestattet, d.h. er enthält eine Elektronik, die Ausgangssignale von Sensor- elementen verarbeitet, wie weiter unten noch erläutert wird. Elektrische und pneumatische Anschlüsse der Bremspedaleinheit 2 sind der Übersichtlichkeit halber fortgelassen. Eine solche Bremspedaleinheit eignet sich beispielsweise auch für eine Bremsanlage gemäß der eingangs genannten DE 103 57 373 B4.
Figur 2 zeigt eine Bremspedaleinheit 2 mit zwei redun- danten Sensoren 4 und 5, von denen der Sensor 4 wiederum eine eigene Intelligenz in Form einer elektronischen Schaltung hat, während der Sensor 5 über keine eigene Intelligenz verfügt. Eine solche Bremspedaleinheit kann für ein "brake-by-wire" System eingesetzt werden.
Die Bremspedaleinheit 2 der Figur 3 verfügt über zwei redundante Sensoren 4, die jeweils eine eigene Intelligenz haben und ebenfalls mit dem Bremspedal 6 gekop- pelt sind.
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 hat die Bremspedaleinheit 2 somit zwei elektrische Ausgänge, die voneinander unabhängig sind.
Figur 4 zeigt eine Bremsanlage nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der eine Bremspedaleinheit 2 gemäß Figur 1 zum Einsatz kommt.
Die Bremsanlage 1 der Figur 4 hat eine Bremspedaleinheit 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 mit der Maßgabe, daß die Bremspedaleinheit 2 zwei pneumatische Steuerventile 3.1 und 3.2 aufweist und einen intelligenten Sensor 4 hat. Die Steuerventile 3.1 und 3.2 sind je über eine pneumatische Leitung 7.1 und 7.2 mit getrennten Druckbehältern 8.1 bzw. 8.2 verbunden. Das pneumatische Steuerventil 3.1 ist über eine pneumatische Leitung 7.1 mit Steuerventilen 9.1 und 9.2 für Bremsaktuatoren 10.1 und 10.2 der Räder der Hinterachse des Fahrzeuges verbunden. Das Steuerventil 3.2 ist über eine pneumatische Leitung 7.2. mit Steuerventilen 11.1 und 11.2 für Bremsaktuatoren 12.1 und 12.2 der Bremsen der Vorderachse des Fahrzeuges verbunden. Die Bremsanlage hat somit zwei getrennte Bremskreise für die Bremsen der Hinterachse und der Vorderachse.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bremsaktuatoren 10.1 und 10.2 pneumatisch betätigte Federspeicherbremsen .
Der intelligente Sensor 4 der Bremspedaleinheit 2 ist über eine elektrische Leitung 13 mit einer zentralen elektronischen Steuereinheit 14 verbunden, welche über elektrische Leitungen 15.1 bis 15.4 mit den Steuerventilen 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2 verbunden ist. Die elektrischen Leitungen 13 und 15.1 bis 15.4 bilden ein Netzwerk 16, das sowohl eine Kommunikation zwischen dem intelligenten Sensor 4 und der zentralen elektronischen Steuereinheit 14 gestattet, als auch eine direkte Kommunikation zwischen dem intelligenten Sensor 4 und den Steuerventilen 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2 sowie selbstverständlich auch zwischen der zentralen elektronischen Steuereinheit 14 und den genannten Steuereinheiten 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2.
Die Steuerventile 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2 verfügen e- benfalls über eine eigene Intelligenz und können sowohl pneumatisch über die pneumatischen Leitungen 7.1 bzw. 7.2 oder die elektrischen Leitungen 15.1 bis 15.4 elektrisch angesteuert werden. Der intelligente Sensor 4 gibt das vom Fahrer durch Betätigung des Bremspedals 6 ausgelöste Bremsanforde- rungssignal über die elektrische Leitung 13 auf das Netzwerk 16. Dieses Signal wird sowohl von der zentra- len elektronischen Steuereinheit 14 als auch von den
Steuerventilen 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2 empfangen. Weiter wird ein pneumatisches Signal von den beiden pneumatischen Steuerventilen 3.1 und 3.2 über die pneumatischen Leitungen 7.1 und 7.2 zu den Steuerventilen geleitet.
Wie näher im Zusammenhang mit Figur 6 erläutert wird, werden die Bremsaktuatoren 10.1, 10.2 und 12.1, 12.2 auf drei verschiedene Arten angesteuert.
Der intelligente Sensor 4 ermittelt die Bewegung oder Stellung des Bremspedals 6, was proportional der vom Fahrer eingeleiteten Bremsanforderung ist. Dieses Signal wird von dem intelligenten Sensor 4 bereits zu ei- nem Bremsanforderungssignal vorverarbeitet aufgrund einer eigenen Software und einer eigenen Elektronik in dem intelligenten Sensor 4 unter Berücksichtigung weiterer Parameter des Fahrzeuges und ggf. weiterer Signale von anderen Sensoren, die hier nicht dargestellt sind. Der intelligente Sensor 4 errechnet eine Betätigungsanforderung aufgrund vordefinierter Charakteristiken oder aufgrund von Charakteristiken, die ihm von der zentralen elektronischen Steuereinheit 14 übermittelt werden. Hierbei kann es sich auch um Parameter handeln, die während eines oder mehrerer Bremsvorgänge automatisch "gelernt" werden, wobei auch Rücksignale von den Steuerventilen 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2 verarbeitet werden können. An das Netzwerk 16 sind die intelligenten Steuerventile 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2 angeschlossen, die die Luftzufuhr und den Druck in den Bremsaktuatoren 10.1, 10.2, 12.1 und 12.2 steuern. Die zentrale elektroni- sehe Steuereinheit 14 enthält eine Recheneinheit, die einen Bremsbetätigungsbefehl für jedes der Steuerventile 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2 ermittelt. Die intelligenten Steuerventile 9, 11 können das Betätigungssignal von dem Netzwerk lesen und einen entsprechenden pneumatischen Druck in den Aktuatoren 10.1, 10.2, 12.1 und 12.2 einsteuern.
Der intelligente Sensor 4 erfaßt die Bewegung des Bremspedals 6, dessen Bewegung oder Stellung proporti- onal der vom Fahrer gewünschten Bremsanforderung ist. Der intelligente Sensor wandelt dieses Signal in ein elektrisches Format um und sendet es über die Leitung 13 zu dem Netzwerk 16. Das Format des Signals kann ein der Bremsanforderung proportionales Signal sein oder es kann auch ein Bremsbetätigungssignal sein. Die
Steuerventile 9, 11 können dieses Signal interpretieren und den entsprechenden Druck aufbauen.
Die Bremspedaleinheit 2 hat die zwei pneumatischen Steuerventile 3.1 und 3.2, die einen Luftdruck proportional der Stellung des Bremspedals 6. Dieser Druck wird von den pneumatischen Steuerventilen 3.1 und 3.2 über die Leitungen 7.1 und 7.2 den Steuerventilen 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2 für die Bremsen der Vorder- und der Hinterachse zugeführt. Dieser pneumatische Druck erzeugt dann entsprechende Bremsdrücke in den Aktuatoren 10, 12. Alle drei beschriebenen Arten der Steuerung, nämlich über die zentrale elektronische Steuereinheit 14, das Netzwerk 16 und die direkte pneumatische Steuerung ü- ber die pneumatischen Steuerventile 3.1 und 3.2, lau- fen zeitlich parallel, wobei die Bremsanlage je nach Verfügbarkeit und Zustand dieser drei Systeme eines auswählt, das am günstigsten ist. Dies wird im Zusammenhang mit Figur 6 ausführlicher beschrieben.
Figur 6 beschreibt die Arbeitsweise der Bremsanlage der Figur 4 bzw. das Verfahren nach der Erfindung. In der Bremspedaleinheit 2 wird in einem Schritt Sl durch Drücken des Bremspedals 6 ein analoges Bremsanforde- rungssignal von den Sensoren 4 erzeugt, das dann in einem Schritt S2 von dem intelligenten Sensor 4 in ein digitales Bremsanforderungssignal umgewandelt wird. Aus diesem digitalen Signal wird in einem Schritt S3 in dem intelligenten Sensor 4 ein Stellsignal für die Bremsaktuatoren 9, 11 vorausberechnet und über das Netzwerk 16 direkt an die Steuerventile 9.1, 9.2, 11.1 und 11.2 übermittelt. Parallel dazu wird das digitale Bremsanforderungssignal des Schrittes S2 auch an die zentrale elektronische Steuereinheit 14 geliefert, das in einem Schritt S4 ein Stellsignal errechnet, welches dann ebenfalls den Steuerventilen zugeleitet wird.
In einem Schritt S5 werden die Stellsignale aus den Schritten S3 und S4 parallel an die Steuerventile 9, 11 übertragen, wo in einem Schritt S6 überprüft wird, ob das von der zentralen elektronischen Steuereinheit 14 kommende, im Schritt S4 errechnete Stellsignal gültig ist oder nicht. Dieses vom zentralen elektronischen Steuereinheit 14 stammende Stellsignal hat Vor- rang und wird, falls es gültig ist, im Schritt S7 umgesetzt, wodurch eine Bremsbetätigung ausgelöst wird, die auf dem Stellsignal der zentralen elektronischen Steuereinheit 14 basiert. Wird dagegen im Schritt S6 festgestellt, daß das Stellsignal aus dem Schritt S4 ungültig ist, so wird in einem Schritt S8 überprüft, ob das von dem intelligenten Sensor im Schritt S3 errechnete Stellsignal gültig ist. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S9 eine Bremsbetätigung ausgelöst, die auf dem von dem intelligenten Sensor 4 im Schritt S3 ermittelten Stellsignal basiert.
Ist auch dieses Stellsignal ungültig, so wird als dritte Rückfallebene im Schritt SlO eine rein pneuma- tische Bremsung eingeleitet, aufgrund der pneumatischen Drücke, die von den pneumatischen Steuerventilen 3.1 und 3.2 stammen.
Es ist also eine dreistufige Hierarchie vorgesehen. Erste Priorität hat die zentrale elektronische Steuereinheit 14, zweite Priorität hat der intelligente Sensor 4 und dritte Priorität hat die rein pneumatische Bremsung.
Bei der Vorausberechnung des Stellsignals im Schritt S3 und auch bei der Berechnung des Stellsignals im Schritt S4 können selbstverständlich diverse Einflußgrößen berücksichtigt werden, die entweder fahrzeugspezifisch vorgegeben und in der Software gespeichert sind oder die von nicht dargestellten Sensoren ermittelt und über das Netzwerk 16 an die intelligenten Einheiten 4, 14, 9 und 11 geleitet werden. Beispielsweise können Einflußgrößen, wie Achslastvertei- lung, Blockiergefahr, Koppelkraft zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger und sonstige die Stabilität eines Fahrzeuges beeinflussende Größen berücksichtigt werden.
Figur 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Bremsanlage nach der Erfindung. Die Bremspedaleinheit 2 ist hierbei gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 ausgebildet und hat zwei Arten von Sensoren, nämlich einen intelligenten Sensor 4 und einen Sensor 5 ohne eigene Intelligenz. Der Sensor 5 ist über eine Leitung 17 mit der zentralen elektronischen Steuereinheit 14 verbunden, während der intelligente Sensor 4 mit dem Netzwerk 19 verbunden ist. An den Sensor 4 können wei- tere Sensoren 23 angeschlossen sein, die fahrzeugspezifische oder fahrdynamikspezifische Meßgrößen den Sensor 4 zuführen. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die elektrischen Leitungen des Netzwerkes 19 in gestrichelten Linien dargestellt, während die e- lektrischen Leitungen des mit der zentralen Steuerung 14 verbundenen Netzwerkes 18 in durchgezogenen Linien dargestellt sind.
Im Ausführungsbeispiel der Figur 5 sind die Bremsaktu- atoren rein elektrisch betätigt und wiederum mit einer eigenen Intelligenz ausgestattet. Die Bremsaktuatoren 20.1 und 20.2 für die Vorderachse und 21.1 und 21.2 für die Hinterachse sind jeweils an die beiden Netzwerke 18 und 19 angeschlossen, also letztlich an die zentrale elektronische Steuereinheit 14 und den intelligenten Sensor 4. Analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel entscheiden die intelligenten Bremsaktuatoren 20 und 21, ob sie von der Steuereinheit 14 über das Netzwerk 18 oder vom intelligenten Sensor 4 über das Netzwerk 19 kommende Befehle ausführen, wobei auch hier die von der Steuereinheit 14 über das Netzwerk 18 kommenden Befehle Vorrang haben und die von dem intel- ligenten Sensor 4 über das Netzwerk 19 kommenden Befehle als Rückfallebene dienen.
Dies wird im Zusammenhang mit Figur 7 ausführlicher erläutert, auf die jetzt Bezug genommen wird.
Die Bremspedaleinheit 2 hat hier die zwei Sensoren 4 und 5. Wie im ersten Ausführungsbeispiel werden von dem intelligenten Sensor 4 die Schritte Sl, S2 und S3 durchgeführt, die dann über das Netzwerk 19 den Brem- saktuatoren 20, 21 zugeführt werden. Parallel dazu erzeugt der nicht intelligente Sensor 5 im Schritt Sil ein elektrisches Bremsanforderungssignal, das ggf. im Schritt S12 noch als digitales Signal umgewandelt wird, wobei in diesem Fall der nicht intelligente Sen- sor 5 unmittelbar ein digitales Ausgangssignal produzieren muß.
Das Ausgangssignal des nicht intelligenten Sensors 5 wird über die Leitung 17 der zentralen elektronischen Steuereinheit 14 zugeführt, die im Schritt S4 in gleicher Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Stellsignal für die Bremsaktuatoren errechnet. Auch hier werden weitere Eingangsgrößen in an sich bekannter Weise berücksichtigt. Nach dem Schritt S4 wird das Stellsignal über das Netzwerk 18 den einzelnen Bremsaktuatoren 20, 21 zugeführt. Dort werden im Schritt S5 die auf den Netzwerken 18 und 19 anliegenden Signale empfangen und im Schritt S6 wird wiederum über- prüft, ob das von der zentralen elektronischen Steuereinheit 14 kommende Signal gültig ist. Ist dies der Fall, so wird im Schritt S7 dieses Stellsignal den Ak- tuatoren 20 und 21 zugeführt. Ist das von der zentra- len elektronischen Steuereinheit 14 stammende Signal dagegen ungültig, so wird das von dem intelligenten Sensor 4 über das Netzwerk 19 kommende Signal ausgewählt und im Schritt S9 den Aktuatoren zugeführt.
Wenn in diesem Zusammenhang von "das Signal" gesprochen wird, so kann es sich hierbei selbstverständlich um mehrere Signale handeln, da den einzelnen Aktuatoren unterschiedliche Stellsignale zugeführt werden können, beispielsweise zur Berücksichtigung einer Bremskraftaufteilung gemäß den Achslasten, Fahrdynamikregelung, Blockierschutz etc.
Dem Fachmann ist klar, daß die Ausführungsbeispiele der Figuren 5 und 7 auch dahingehend modifiziert wer- den können, daß eine Bremspedaleinheit 2 gemäß Figur 3 mit zwei intelligenten Sensoren verwendet werden kann. Der eine Sensor wird dann mit der zentralen elektronischen Steuereinheit 14 und der andere mit dem Netzwerk 19 verbunden.

Claims

Patentansprüche
Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Bremspedaleinheit, die mindestens einen Sensor aufweist, der ein der Stellung eines Bremspedals entsprechendes elektrisches Bremsanforderungssignal erzeugt, mit einer zentralen elektronischen Steuereinheit (14), die aus dem Bremsanforderungssignal ein erstes Stellsignal für Bremsaktuatoren erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Sensor (4) eine eigene Intelligenz in Form einer elektronischen Recheneinheit aufweist, die aufgrund des elektrischen Bremsanforderungssignals ein zweites elektrisches Stellsignal für die Bremsaktuatoren (10, 11; 20, 21) erzeugt, welches über ein Netzwerk (16, 19) unmittelbar den Bremsaktuatoren (10, 11; 20, 21) zugeführt wird,
daß die Bremsaktuatoren (10, 11; 20, 21) eine eigene Intelligenz in Form einer elektronischen Re- cheneinheit aufweisen, und
daß die Recheneinheiten der Bremsaktuatoren (10, 11; 20, 21) Mittel aufweisen, die überprüfen, ob das erste Stellsignal von der zentralen elektro- nischen Steuereinheit (14) gültig ist und in Abhängigkeit von dieser Überprüfung das erste Stellsignal von der zentralen elektronischen Steuereinheit (14) oder das zweite Stellsignal von dem mindestens einen Sensor (4) zur Ansteue- rung der Bremsaktuatoren (10, 11; 20, 21) auswählen, wobei das erste Stellsignal Vorrang vor dem zweiten Stellsignal hat.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4) die (14) und die Aktuato- ren (10, 11; 20, 21) gemeinsam an ein bidirektionales Netzwerk (16) angeschlossen sind.
3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4) Mittel zum Einlesen von Daten von den Aktuatoren (10, 11; 20, 21) aufweist .
4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremspedaleinheit (2) zusätzlich pneumatische Steuerventile (3.1, 3.2) aufweist, die in Abhängigkeit von der Stellung eines Bremspedals (6) Druckluft zu den Aktu- atoren (9, 11) leiten, und
daß die Recheneinheiten der Bremsaktuatoren (9, 11) Bremszylinder (10, 12) rein pneumatisch ansteuern, wenn das erste Stellsignal von der zent- ralen elektronischen Steuereinheit (14) und das zweite Stellsignal von dem Sensor (4) ungültig sind.
5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- durch gekennzeichnet, daß die Bremspedaleinheit zwei Sensoren (4, 5) aufweist, von denen der eine Sensor (4) eine eigene Intelligenz in Form einer elektronischen Recheneinheit aufweist und der an- dere Sensor (5) ein passiver Sensor ist, dessen elektrisches Ausgangssignal der zentralen elektronischen Steuereinheit (14) zuführbar ist, während der erste Sensor (4) über ein eigenes Netz- werk (19) unmittelbar mit den Aktuatoren (20, 21) verbunden ist und der Ausgang der zentralen Steuerung (14) über ein weiteres Netzwerk (18) mit den Aktuatoren (20, 21) verbunden ist, wobei die Bremsaktuatoren (20, 21) Stellsignale auf dem zweiten Netzwerk (18) vorrangig ausführen und Stellsignale auf dem ersten Netzwerk (19) nur dann ausführen, wenn die Stellsignale auf dem zweiten Netzwerk (18) ungültig sind.
6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4) Mittel zum Einlesen von Daten von weiteren Sensoren (23) aufweist.
7. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen eines elektrischen Signals in einem Sen- sor, das einer Stellung eines Bremspedals entspricht,
Digitalisieren des elektrischen Signals in dem Sensor;
Ermitteln eines Stellsignals für Bremsaktuatoren aufgrund des digitalisierten Signals in dem Sensor und gleichzeitig Weiterleiten des digitali- sierten Signals an eine zentrale elektronische Steuereinheit ;
Errechnen von Stellsignalen für Bremsaktuatoren in der zentralen elektronischen Steuereinheit;
Einlesen der Stellsignale von der zentralen elektronischen Steuereinheit und von dem Sensor in Bremsaktuatoren;
Überprüfen in den Bremsaktuatoren, ob das von der zentralen elektronischen Steuereinheit empfangene Stellsignal gültig ist;
Auswählen des von der zentralen elektronischen Steuereinheit stammenden Stellsignals durch die Bremsaktuatoren, im Falle, daß dieses gültig ist und Steuern der Bremsaktuatoren mit diesem Signal;
Auswählen des von dem Sensor stammenden Stellsignals durch die Bremsaktuatoren im Falle, daß das von der zentralen elektronischen Steuereinheit stammende Stellsignal ungültig ist und Steuern der Bremsaktuatoren aufgrund des Stellsignals von dem Sensor.
8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgende zusätzliche Schritte:
Erzeugen eines rein pneumatischen Stellsignals durch eine Pedaleinheit in Abhängigkeit von der Stellung des Bremspedals; Leiten dieses rein pneumatischen Stellsignals zu den Bremsaktuatoren;
Auswählen des rein pneumatischen Steuersignals zur Ansteuerung der Bremsaktuatoren, wenn das erste und das zweite Stellsignal ungültig sind.
9. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erzeugen von zwei unabhängigen elektrischen Signalen in Abhängigkeit von der Stellung eines Bremspedals durch zwei getrennte Sensoren in ei- ner Bremspedaleinheit;
Digitalisieren des ersten elektrischen Signals des ersten Sensors und Vorausberechnen eines Stellsignals für Bremsaktuatoren aus dem digita- lisierten Signal in dem ersten Sensor und Leiten dieses Stellsignals zu Aktuatoren;
Leiten des zweiten elektrischen Signals des zweiten Sensors an eine zentrale Steuerung;
Ermitteln eines Stellsignals für Bremsaktuatoren in der zentralen elektronischen Steuereinheit und Weiterleiten dieses Stellsignals an die Aktuatoren;
Auswählen des von der zentralen elektronischen Steuereinheit stammenden Stellsignals in den Aktuatoren, wenn dieses gültig ist und Auswählen des von dem ersten Sensor stammenden Stellsignals, wenn das von der zentralen elektronischen Steuereinheit stammende Stellsignal ungültig ist und Steuern der Aktuatoren durch das ausgewählte Stellsignal.
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