WO2020108954A1 - Überprüfungseinheit für eine betätigungseinrichtung einer elektrischen vorrichtung - Google Patents

Überprüfungseinheit für eine betätigungseinrichtung einer elektrischen vorrichtung Download PDF

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WO2020108954A1
WO2020108954A1 PCT/EP2019/080664 EP2019080664W WO2020108954A1 WO 2020108954 A1 WO2020108954 A1 WO 2020108954A1 EP 2019080664 W EP2019080664 W EP 2019080664W WO 2020108954 A1 WO2020108954 A1 WO 2020108954A1
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brake
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signal lines
actuation
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PCT/EP2019/080664
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Daniel ZIERLE
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60T17/00Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/18Safety devices; Monitoring
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    • B60T2270/40Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/406Test-mode; Self-diagnosis

Definitions

  • the invention relates to a checking unit for a
  • Actuating device of an electrical device for example an electrically controllable parking brake.
  • Parking or parking brakes in vehicles are known, for example from DE 102 61 042 B3, which are designed as an electromechanical braking device with an electric brake motor for generating a parking brake force.
  • a brake piston is adjusted in the direction of a brake disc.
  • the parking brake is usually actuated by a
  • Actuator switch that is manually switched between a switch-on and
  • Switch-off position is adjustable.
  • a corresponding signal is forwarded to a control unit which is assigned to the electric brake motor.
  • the signal transmission, starting from the actuation switch, usually takes place via four to six signal lines.
  • the checking unit according to the invention is used to check the current switching state and to determine an error in one
  • Actuating device which is assigned to an electrical device and via which the electrical device can be switched on.
  • the Actuating device is, in particular, a manually adjustable actuating device, for example an actuating switch in a vehicle, via which an electrical device in the vehicle
  • an application to an electrically actuated parking brake is contemplated, in which an electric brake motor generates a braking force when the vehicle is at a standstill - and possibly also a braking force while the vehicle is driving.
  • the electrical device can advantageously also be switched off again via the actuating device. In an alternative embodiment, it is also possible for the electrical device to be switched off automatically.
  • the electric brake motor is automatically switched off after a defined parking brake force has been reached.
  • the switched-off state can be transferred back to the actuating device, whereupon the latter is optionally automatically switched to a switched-off state.
  • the actuating device has exactly three signal lines for actuating the electrical device.
  • the checking unit which is used to check the switching state of the actuating device, comprises a test circuit which can be connected to the three signal lines of the actuating device, a signal converter for analog-digital signal conversion of the voltage signals from the signal lines, and an evaluation unit for evaluating the digital signals of the signal converter .
  • the current switching state or status of the actuating device can be determined in the evaluation unit.
  • the checking unit thus serves not only to determine the current switching state, but also to determine a fault in the actuating device.
  • signal lines of the actuating device can be used to set the desired switching states via the actuating device and, on the other hand, these switching states and any errors in the actuating device can be determined with the aid of the checking unit.
  • the checking unit can be connected to the three signal lines of the actuating device and is able to determine the switch status and any errors.
  • the test circuit which is part of the checking unit, serves to lower the voltage in each of the three signal lines.
  • Voltage reduction results in a defined voltage pattern in the signal lines, some of which are interconnected.
  • the switching status or a possible error can be inferred from the sample.
  • control unit pins for additional functions of the control unit, or alternatively, control units with one
  • the actuator can be due to the reduced number
  • the checking unit either represents an independent control unit which is arranged between the actuating device and a control device for actuating and actuating the electrical device.
  • the checking unit it is also possible for the checking unit to be part of a control device for controlling or actuating an electrical device.
  • the actuating device is preferably connected in such a way that two signal lines are connected together in a first switching state and one of these signal lines is connected to the third signal line in a second switching state. In each switching state, exactly two signal lines are interconnected and the third signal line is deactivated. This makes it possible to generate a specific signal pattern if a via the checking unit in the test circuit
  • Voltage reduction is carried out in each signal line.
  • the signal pattern is compared with one or more reference patterns, from which the switching status or possibly an error can be concluded.
  • the signal converter converts the signal converter
  • Resistor assigned and also a signal detector is also available. When the electrical resistance is switched on, the voltage in the signal line connected to it can be reduced.
  • the switchable resistance is the
  • Signal line also under voltage, which can be determined in the signal detector. In this way it is possible to detect the change in the switching state of the actuating device, whereupon the control device is switched from rest to waking state.
  • Another aspect of the invention relates to a method for actuating the checking unit.
  • Signal conversion is available, compared with reference patterns. If the digital signals deviate from the reference patterns, an error signal is generated. This procedure makes it possible to determine various types of interconnections of the signal lines with the checking unit. It is only necessary to compare the signals with a reference pattern adapted to this signal line connection. On the other hand, it is not necessary to make adjustments on the hardware side.
  • the invention further relates to an actuation and control system with an actuation device as described above, with which an electrical device is actuated, and with a verification unit as described above.
  • a control device is also assigned to the electrical device, a part of which is advantageously in the idle state of the control device
  • Signal lines are connected to a voltage source, so that at least one signal line remains without connection to the voltage source.
  • the voltage source is e.g. around the vehicle battery in one
  • the signal lines without connection to the voltage source can be brought to a lowered voltage potential via the switchable electrical resistance of the checking unit.
  • the quiescent voltage is switched to the signal lines without connection to the voltage source, whereby a signal is detected with the checking unit in those signal lines that are not connected to the voltage source as soon as the switching state of the actuating device is changed.
  • the checking method is carried out with which the current switching state of the actuating device and possibly an error in the
  • Actuator is determined. As described above, the voltages in the three signal lines are successively reduced by the test circuit, the resulting analog signals are converted into digital signals, and the digital signals are compared with reference patterns. If there is agreement with a corresponding reference pattern, the switching status can be concluded. On the other hand, without a match - or with a match with an error reference pattern - there is an error.
  • the invention further relates to a parking brake
  • the parking brake comprising an electromechanical braking device with an electric brake motor.
  • the parking brake is also equipped with a control unit
  • Fig. 1 is a schematic representation of a hydraulic vehicle brake with a brake booster, wherein the wheel brake devices of the vehicle brake on the vehicle rear axle additionally one
  • Fig. 3 is a circuit diagram with an actuation and control system with an actuating device for actuating the electromechanical
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of an actuating device designed as a switch
  • FIG. 5 shows a diagram with the time course of switching states of a test circuit of the checking unit.
  • the hydraulic vehicle brake 1 shown in FIG. 1 for a vehicle comprises a front axle brake circuit 2 and a rear axle brake circuit 3 for supplying and controlling wheel brake devices 9 on each wheel of the vehicle with a brake fluid under hydraulic pressure.
  • the two brake circuits 2, 3 are connected to a common master brake cylinder 4
  • the master brake cylinder piston within the master brake cylinder 4 is actuated by the driver via the brake pedal 6, the pedal travel exerted by the driver is measured via a pedal travel sensor 7.
  • Brake pedal 6 and the master cylinder 4 is located
  • Brake booster 10 which comprises, for example, an electric motor, which preferably actuates the master brake cylinder 4 via a transmission.
  • the actuating movement of the brake pedal 6 measured by the pedal travel sensor 7 is transmitted as a sensor signal to a regulating or control device 11, in which actuating signals for controlling the brake booster 10 are generated.
  • the wheel brake devices 9 are supplied with brake fluid in each
  • Brake circuit 2, 3 via different switching valves, which together with other units are part of a brake hydraulic system 8.
  • the hydraulic brake 8 also includes a hydraulic pump, which is part of an electronic one
  • the wheel brake device 9 is part of the hydraulic vehicle brake 1 and is supplied with brake fluid 22 from the rear axle brake circuit.
  • the wheel brake device 9 also has an electromechanical braking device, which is preferably used as a parking brake for locking a vehicle at a standstill, but can also be used to brake the vehicle when the vehicle is moving, in particular at lower vehicle speeds below a speed limit.
  • the electromechanical braking device comprises a brake caliper 12 with pliers 19 which overlaps a brake disc 20.
  • the braking device has a direct current electric motor as a braking motor 13, the rotor shaft of which rotates a spindle 14, on which a spindle nut 15 is rotatably mounted.
  • Opposite side of the brake disc 20 is another brake pad 18, which is held stationary on the caliper 19.
  • the brake piston 16 is sealed on its outside by a sealing ring 23 pressure-tight against the receiving housing.
  • the spindle nut 15 can move axially forward in the direction of the spindle 14 when the spindle is rotated
  • Brake device mounted brake piston 16 is pressed with the brake pad 17 against the facing end face of the brake disc 20.
  • the hydraulic pressure of the brake fluid 22 from the hydraulic vehicle brake 1 acts on the brake piston 16.
  • the hydraulic pressure can also have a supporting effect when the electromechanical braking device is at a standstill, so that the total braking force is made up of the electromotive portion and the hydraulic component. While the vehicle is traveling, only the hydraulic vehicle brake is active or both
  • adjustable components of the hydraulic vehicle brake 1 and the electromechanical wheel brake device 9 are in the control or
  • Control unit 11 generates.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram with an actuation and control system 24, which comprises an actuation device 25 designed as a switch and a
  • Verification unit 26 includes.
  • the checking unit 26 can optionally
  • the actuating device 25 which is in the form of a switch and is activated by the driver to actuate the parking brake, is shown in detail in FIG. 4 and has three signal lines IN_0, IN_1 and IN_2, with over one
  • Switching element 27 the connection between the three signal lines is changed.
  • the switching element 27 is shown in an initial position
  • the checking unit 26 serves the current switching state of the
  • the checking unit 26 comprises a test circuit 28, a signal converter 29 and an evaluation unit 30.
  • the test circuit 28 is connected to the signal lines IN_0, IN_1 and IN_2 of the actuating device 25 and can bring about a voltage drop in the signal lines, possibly down to zero.
  • the signal lines I N_0, I N_1 and IN_2 are each connected to a voltage source, for example to a 5 volt voltage source.
  • test circuit 28 For testing purposes, those shown in FIG. 5 can be used in the test circuit 28
  • each signal line I N_0, I N_1 and IN_2 is subjected to a voltage drop in chronological order.
  • 5 corresponds to a voltage drop in one I N_0, IN_1, IN_2.
  • the signal lines IN_0, IN_1 and IN_2 are also connected to the signal converters 29_0, 29_1 and 29_2, in which analog voltage signals are converted into digital signals of each signal line, the digital signals IN_0c, at the outputs of the signal converters 29_0, 29_1 and 29_2.
  • IN_lc and IN_2c are also connected to the signal converters 29_0, 29_1 and 29_2, in which analog voltage signals are converted into digital signals of each signal line, the digital signals IN_0c, at the outputs of the signal converters 29_0, 29_1 and 29_2.
  • Actuator 25 can then the signals on the
  • the actuation and control system 24 can also be used to put the control device of the electric brake motor from a rest state into a waking state.
  • the control device In the idle state of the control device, at least one of the signal lines IN_0, IN_1 or IN_2 is connected to the vehicle battery, which is shown in the checking unit 26 via the connection of the signal lines to a WAU (Wake Up Unit).
  • WAU Wood Up Unit
  • the signal lines are connected to operating voltage sources.
  • the voltage in at least one of the signal lines is lowered via electrical resistors 31_0, 31_1 and 31_2 and in a signal detector 32_0, 32_1 and 32_2 detects the signal generated by actuating the actuating device.
  • the signal detectors 32_0, 32_1 and 32_2 are, for example, edge detectors.
  • the signals from the signal detectors are then fed to a WAU evaluation module 33, in which the edge signals are evaluated.
  • Resistors 31_0, 31_1 and 31_2 are designed to be switchable, those resistors from the signal lines which are connected to the WAU voltage source being opened and only that resistor being closed which is not connected to the WAU voltage source
  • Actuating device 25 is actuated to control the electric brake motor and generate braking force, the switching state of the actuating device 25 changes accordingly, whereupon the signal line originally not connected to the voltage source is supplied with a voltage and via an associated, closed resistor 31_0, 31_1 or 31_2 a current flows.
  • a signal WAU_IN_0, WAU_IN_1 or WAU_IN_2 is generated in the assigned signal detector 32_0, 32_1 or 32_2 WAU evaluation module 33 is supplied. There the signal can be evaluated and it can be determined that the switching state of the
  • Actuating device 25 has been changed, whereupon the control device is brought from rest into the waking state and the electric brake motor is controlled via the control device.
  • a functional check of the actuating device 25 can optionally be carried out via the test circuit 28.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)

Abstract

Eine Uberprüfungseinheit für eine Betätigungseinrichtung (25) mit drei Signalleitungen (IN_0, IN_1, IN_2) umfasst eine an die Signalleitungen (IN_0, IN_1, IN_2) anschließbare Testschaltung (28) zur Spannungsabsenkung, einen Signalwandler (29_0, 29_1, 29_2) und eine Auswerteeinheit (30) zur Auswertung der Signale. Es kann der Schaltzustand und ein eventueller Fehler in der Betätigungseinrichtung (25) festgestellt werden.

Description

Beschreibung
Titel
Überprüfungseinheit für eine Betätigungseinrichtung einer elektrischen
Vorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Überprüfungseinheit für eine
Betätigungseinrichtung einer elektrischen Vorrichtung, beispielsweise einer elektrisch ansteuerbaren Feststellbremse.
Stand der Technik
Bekannt sind Feststell- bzw. Parkbremsen in Fahrzeugen, beispielsweise aus der DE 102 61 042 B3, die als elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor zum Erzeugen einer Feststellbremskraft ausgeführt sind. Bei einer Betätigung des Bremsmotors wird ein Bremskolben in Richtung auf eine Bremsscheibe verstellt.
Üblicherweise erfolgt die Betätigung der Parkbremse über einen
Betätigungsschalter, der manuell zwischen einer Einschalt- und
Ausschaltposition verstellbar ist. Mit dem Einschalten wird ein entsprechendes Signal an ein Steuergerät weitergeleitet, das dem elektrischen Bremsmotor zugeordnet ist. Die Signalübertragung, ausgehend vom Betätigungsschalter, erfolgt üblicherweise über vier bis sechs Signalleitungen.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Überprüfungseinheit dient zum Überprüfen des aktuellen Schaltzustandes und zum Feststellen eines Fehlers in einer
Betätigungseinrichtung, welche einer elektrischen Vorrichtung zugeordnet und über die die elektrische Vorrichtung einschaltbar ist. Bei der Betätigungseinrichtung handelt es sich insbesondere um eine manuell einstellbare Betätigungseinrichtung, beispielsweise einen Betätigungsschalter in einem Fahrzeug, über den eine elektrische Vorrichtung im Fahrzeug
eingeschaltet und ggf. auch wieder ausgeschaltet wird. Es kommt insbesondere eine Anwendung auf eine elektrisch betätigbare Feststellbremse in Betracht, bei der mithilfe eines elektrischen Bremsmotors eine Bremskraft im Stillstand des Fahrzeugs - und ggf. auch eine Bremskraft während des Fahrens des Fahrzeugs - erzeugt wird.
Über die Betätigungseinrichtung ist vorteilhafterweise die elektrische Vorrichtung auch wieder ausschaltbar. In einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, dass das Ausschalten der elektrischen Vorrichtung selbsttätig erfolgt.
Beispielsweise wird im Falle einer elektrisch betätigbaren Feststellbremse der elektrische Bremsmotor nach dem Erreichen einer definierten Feststellbremskraft selbsttätig ausgeschaltet. Der ausgeschaltete Zustand kann wieder auf die Betätigungseinrichtung übertragen werden, woraufhin diese gegebenenfalls selbsttätig in einen ausgeschalteten Zustand versetzt wird.
Die Betätigungseinrichtung weist genau drei Signalleitungen zum Betätigen der elektrischen Vorrichtung auf. Die Überprüfungseinheit, welche zum Überprüfen des Schaltzustands der Betätigungseinrichtung eingesetzt wird, umfasst eine Testschaltung, welche an die drei Signalleitungen der Betätigungseinrichtung anschließbar ist, einen Signalwandler zur analog-digitalen Signalumwandlung der Spannungssignale aus den Signalleitungen, sowie eine Auswerteeinheit zur Auswertung der digitalen Signale des Signalwandlers. In der Auswerteeinheit kann der aktuelle Schaltzustand bzw. -Status der Betätigungseinrichtung festgestellt werden.
Des Weiteren ist es mithilfe der Überprüfungseinheit möglich, einen eventuell vorhandenen Fehler in der Betätigungseinrichtung festzustellen. Somit dient die Überprüfungseinheit nicht nur zum Feststellen des aktuellen Schaltzustandes, sondern auch zum Feststellen eines Fehlers in der Betätigungseinrichtung.
Vorteilhaft ist es bei dieser Ausführung, dass mithilfe der Überprüfungseinheit Betätigungseinrichtungen überprüft werden können, die nur genau drei Signalleitungen aufweisen, über die die elektrische Vorrichtung betätigt wird.
Trotz dieser im Vergleich zum Stand der Technik geringen Anzahl an
Signalleitungen der Betätigungseinrichtung sind zum einen die gewünschten Schaltzustände über die Betätigungseinrichtung einstellbar und können zum anderen mithilfe der Überprüfungseinheit diese Schaltzustände und eventuelle Fehler in der Betätigungseinrichtung festgestellt werden. Die Überprüfungseinheit ist an die drei Signalleitungen der Betätigungseinrichtung anschließbar und ist in der Lage, den Schalterzustand und eventuelle Fehler festzustellen.
Die Testschaltung, welche Bestandteil der Überprüfungseinheit ist, dient zur Spannungsabsenkung in jeder der drei Signalleitungen. Durch die
Spannungsabsenkung ergibt sich ein definiertes Spannungsmuster in den Signalleitungen, die teilweise miteinander verschaltet sind. Aus dem Muster kann auf den Schaltzustand bzw. auf einen eventuellen Fehler geschlossen werden.
Dies erfolgt dadurch, dass die analogen Signale, welche von der Testschaltung nach der Spannungsabsenkung geliefert werden, zunächst im Signalwandler der Überprüfungseinheit in ein digitales Signal umgewandelt und schließlich die digitalen Signale in der Auswerteeinheit der Überprüfungseinheit ausgewertet werden. In der Auswerteeinheit wird die Übereinstimmung der digitalen Signale als Folge der Spannungsabsenkung mit einem Referenzmuster verglichen. Liegt eine entsprechende Übereinstimmung vor, kann aus dem Referenzmuster auf den Schalterzustand geschlossen werden. Falls keine Übereinstimmung mit einem Referenzmuster erkennbar ist, das einem bestimmtem Schaltzustand entspricht, muss von einem Fehler ausgegangen werden; in diesem Fall kann ein Fehlersignal erzeugt werden.
Durch die Reduzierung auf drei Signalleitungen der Betätigungseinrichtung lassen sich Kabelbäume, beispielsweise in Fahrzeugen, reduzieren. Ebenso wird die Anzahl an erforderlichen Steckerpins für die Betätigungseinrichtung an einem Steuergerät reduziert. Dies eröffnet die Möglichkeit, die eingesparten
Steuergerätepins für zusätzliche Funktionen des Steuergeräts verwenden zu können, oder aber, in alternativer Ausführung, Steuergeräte mit einer
entsprechend reduzierten Anzahl an Steuergerätepins zu verwenden. Die Betätigungseinrichtung kann aufgrund der reduzierten Anzahl an
Signalleitungen mit einem entsprechend reduzierten Verdrahtungsaufwand und geringeren Kosten hergestellt werden. Schließlich lässt sich auch eine
Auswertungsschaltung aus dem Steuergerät für die Betätigungseinrichtung mit nur drei Signalleitungen einfacher realisieren.
Vorteilhaft ist es außerdem, dass die Überprüfungseinheit in bestehende
Systeme eingeschleift werden kann. Die Überprüfungseinheit stellt entweder eine eigenständige Steuereinheit dar, die zwischen der Betätigungseinrichtung und einem Steuergerät zur Ansteuerung und Betätigung der elektrischen Vorrichtung angeordnet wird. Alternativ ist es auch möglich, dass die Überprüfungseinheit Teil eines Steuergerätes zur Ansteuerung bzw. Betätigung einer elektrischen Vorrichtung ist.
Die Betätigungseinrichtung ist vorzugsweise in der Weise verschaltet, dass in einem ersten Schaltzustand zwei Signalleitungen zusammengeschaltet sind und in einem zweiten Schaltzustand eine dieser Signalleitungen mit der dritten Signalleitung zusammengeschaltet ist. In jedem Schaltzustand sind genau zwei Signalleitungen zusammengeschaltet und ist die jeweils dritte Signalleitung außer Funktion gesetzt. Dies erlaubt es, ein bestimmtes Signalmuster zu erzeugen, wenn über die Überprüfungseinheit in der Testschaltung eine
Spannungsabsenkung in jeder Signalleitung durchgeführt wird. Das Signalmuster wird mit einem oder mehreren Referenzmustern verglichen, woraus auf den Schaltzustand oder ggf. auf einen Fehler geschlossen werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist im Signalwandler der
Überprüfungseinheit jeder Signalleitung ein zuschaltbarer elektrischer
Widerstand zugeordnet und darüber hinaus auch jeweils ein Signaldetektierer vorhanden. Mit der Zuschaltung des elektrischen Widerstandes kann eine Spannungsabsenkung in der daran angeschlossenen Signalleitung erfolgen.
Dies wird benötigt, um in dem Signaldetektierer ein sogenanntes Aufwecksignal für den Fall zu erzeugen, dass sich das Steuergerät in einem Ruhezustand befindet und ein Teil der Signalleitungen an eine Spannungsquelle mit
Ruhespannung angeschlossen ist. Der zuschaltbare Widerstand ist der
Signalleitung ohne Ruhespannung zugeordnet. Sobald über eine Betätigung der Betätigungseinrichtung der Schaltzustand geändert wird, gelangt die außer Funktion gesetzte Signalleitung ohne Anschluss an die Ruhespannung bei einem Zusammenschalten mit einer weiteren, unter Ruhespannung stehenden
Signalleitung ebenfalls unter Spannung, was in dem Signaldetektierer festgestellt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Änderung des Schaltzustandes der Betätigungseinrichtung zu detektieren, woraufhin das Steuergerät vom Ruhe in den Wachzustand versetzt wird.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betätigung der Überprüfungseinheit. Hierbei werden die Spannungen in den drei
Signalleitungen der Betätigungseinrichtung von der Testschaltung nacheinander abgesenkt und die entsprechenden digitalen Signale, die nach der
Signalumwandlung vorliegen, mit Referenzmustern verglichen. Im Fall einer Abweichung der digitalen Signale von den Referenzmustern wird ein Fehlersignal erzeugt. Diese Vorgehensweise ermöglicht es, verschiedenartige Verschaltungen der Signalleitungen mit der Überprüfungseinheit feststellen zu können. Es ist lediglich erforderlich, die Signale mit einem an diese Signalleitungsverschaltung angepassten Referenzmuster zu vergleichen. Dagegen ist es nicht erforderlich, auf der Hardwareseite Anpassungen vorzunehmen.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Betätigungs- und Kontrollsystem mit einer vorbeschriebenen Betätigungseinrichtung, mit der eine elektrische Vorrichtung betätigt wird, und mit einer vorbeschriebenen Überprüfungseinheit. Der elektrischen Vorrichtung ist außerdem ein Steuergerät zugeordnet, wobei vorteilhafterweise im Ruhezustand des Steuergerätes ein Teil der
Signalleitungen an eine Spannungsquelle angeschlossen ist, so dass mindestens eine Signalleitung ohne Anschluss an die Spannungsquelle bleibt. Bei der Spannungsquelle handelt es sich z.B. um die Fahrzeugbatterie in einem
Fahrzeug. Die Signalleitungen ohne Anschluss an die Spannungsquelle können über den zuschaltbaren elektrischen Widerstand der Überprüfungseinheit auf ein abgesenktes Spannungspotential gebracht werden. Mit dem Ändern des
Schaltzustandes der Betätigungseinrichtung wird die Ruhespannung auf die Signalleitungen ohne Anschluss an die Spannungsquelle geschaltet, wodurch mit der Überprüfungseinheit in denjenigen Signalleitungen ein Signal detektiert werden kann, die nicht an die Spannungsquelle angeschlossen sind, sobald der Schaltzustand der Betätigungseinrichtung geändert wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird nach dem Aufwecken des Steuergerätes das Überprüfungsverfahren durchgeführt, mit dem der aktuelle Schaltzustand der Betätigungseinrichtung und ggf. ein Fehler in der
Betätigungseinrichtung festgestellt wird. Hierbei werden, wie vorbeschrieben, die Spannungen in den drei Signalleitungen nacheinander von der Testschaltung abgesenkt, die entstehenden analogen Signale in digitale Signale umgewandelt und die digitalen Signale mit Referenzmustern verglichen. Bei Übereinstimmung mit einem entsprechenden Referenzmuster kann auf den Schaltzustand geschlossen werden. Ohne Übereinstimmung - oder bei Übereinstimmung mit einem Fehlerreferenzmuster - liegt dagegen ein Fehler vor.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Feststellbremse zum
Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand, wobei die Feststellbremse eine elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor umfasst. Die Feststellbremse ist außerdem mit einem Steuergerät zur
Ansteuerung der einstellbaren Komponenten der Feststellbremse sowie mit einem vorbeschriebenen Betätigungs- und Kontrollsystem zum Ein- und
Ausschalten der Feststellbremse und zum Überprüfen der
Betätigungseinrichtung ausgestattet.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen.
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Fahrzeugbremse mit einem Bremskraftverstärker, wobei die Radbremseinrichtungen der Fahrzeugbremse an der Fahrzeughinterachse zusätzlich eine
elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen
Bremsmotor aufweisen,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor, Fig. 3 ein Schaltbild mit einem Betätigungs- und Kontrollsystem mit einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen der elektromechanischen
Bremsvorrichtung und mit einer Überprüfungseinheit zum Kontrollieren der Betätigungseinrichtung,
Fig. 4 ein Schaltbild einer als Schalter ausgebildeten Betätigungseinrichtung, Fig. 5 ein Schaubild mit dem zeitlichen Verlauf von Schaltzuständen einer Testschaltung der Überprüfungseinheit.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 dargestellte hydraulische Fahrzeugbremse 1 für ein Fahrzeug umfasst einen Vorderachs- Bremskreis 2 und einen Hinterachs- Bremskreis 3 zur Versorgung und Ansteuerung von Radbremseinrichtungen 9 an jedem Rad des Fahrzeugs mit einem unter Hydraulikdruck stehenden Bremsfluid. Die beiden Bremskreise 2, 3 sind an einen gemeinsamen Hauptbremszylinder 4
angeschlossen, der über einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit Bremsfluid versorgt wird. Der Hauptbremszylinderkolben innerhalb des Hauptbremszylinders 4 wird vom Fahrer über das Bremspedal 6 betätigt, der vom Fahrer ausgeübte Pedalweg wird über einen Pedalwegsensor 7 gemessen. Zwischen dem
Bremspedal 6 und dem Hauptbremszylinder 4 befindet sich ein
Bremskraftverstärker 10, der beispielsweise einen Elektromotor umfasst, welcher bevorzugt über ein Getriebe den Hauptbremszylinder 4 betätigt.
Die vom Pedalwegsensor 7 gemessene Stellbewegung des Bremspedals 6 wird als Sensorsignal an ein Regel- bzw. Steuergerät 11 übermittelt, in welchem Stellsignale zur Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 10 erzeugt werden. Die Versorgung der Radbremseinrichtungen 9 mit Bremsfluid erfolgt in jedem
Bremskreis 2, 3 über verschiedene Schaltventile, die gemeinsam mit weiteren Aggregaten Teil einer Bremshydraulik 8 sind. Zur Bremshydraulik 8 gehört des Weiteren eine Hydraulikpumpe, die Bestandteil eines elektronischen
Stabilitätsprogramms (ESP) ist.
In Fig. 2 ist die Radbremseinrichtung 9, die an einem Rad an der Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist, im Detail dargestellt. Die Radbremseinrichtung 9 ist Teil der hydraulischen Fahrzeugbremse 1 und wird aus dem Hinterachs- Bremskreis mit Bremsfluid 22 versorgt. Die Radbremseinrichtung 9 weist außerdem eine elektromechanische Bremsvorrichtung auf, die bevorzugt als Feststellbremse zum Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand eingesetzt wird, jedoch auch bei einer Bewegung des Fahrzeugs, insbesondere bei kleineren Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb eines Geschwindigkeits-Grenzwerts zum Abbremsen des Fahrzeugs eingesetzt werden kann.
Die elektromechanische Bremsvorrichtung umfasst einen Bremssattel 12 mit einer Zange 19, welche eine Bremsscheibe 20 übergreift. Als Stellglied weist die Bremsvorrichtung einen Gleichstrom-Elektromotor als Bremsmotor 13 auf, dessen Rotorwelle eine Spindel 14 rotierend antreibt, auf der eine Spindelmutter 15 rotationsfest gelagert ist. Bei einer Rotation der Spindel 14 wird die
Spindelmutter 15 axial verstellt. Die Spindelmutter 15 bewegt sich innerhalb eines Bremskolbens 16, der Träger eines Bremsbelags 17 ist, welcher von dem Bremskolben 16 gegen die Bremsscheibe 20 gedrückt wird. Auf der
gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 20 befindet sich ein weiterer Bremsbelag 18, der ortsfest an der Zange 19 gehalten ist. Der Bremskolben 16 ist auf seiner Außenseite über einen umgreifenden Dichtring 23 druckdicht gegenüber dem aufnehmenden Gehäuse abgedichtet.
Innerhalb des Bremskolbens 16 kann sich die Spindelmutter 15 bei einer Drehbewegung der Spindel 14 axial nach vorne in Richtung auf die
Bremsscheibe 20 zu bzw. bei einer entgegengesetzten Drehbewegung der Spindel 14 axial nach hinten bis zum Erreichen eines Anschlags 21 bewegen. Zum Erzeugen einer Klemmkraft beaufschlagt die Spindelmutter 15 die innere Stirnseite des Bremskolbens 16, wodurch der axial verschieblich in der
Bremsvorrichtung gelagerte Bremskolben 16 mit dem Bremsbelag 17 gegen die zugewandte Stirnfläche der Bremsscheibe 20 gedrückt wird.
Für die hydraulische Bremskraft wirkt auf den Bremskolben 16 der hydraulische Druck des Bremsfluids 22 aus der hydraulischen Fahrzeugbremse 1. Der hydraulische Druck kann auch im Fahrzeugstillstand bei Betätigung der elektromechanischen Bremsvorrichtung unterstützend wirksam sein, so dass sich die Gesamt-Bremskraft aus dem elektromotorisch gestellten Anteil und dem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Während der Fahrt des Fahrzeugs ist entweder nur die hydraulische Fahrzeugbremse aktiv oder sowohl die
hydraulische Fahrzeugbremse als auch die elektromechanische
Bremsvorrichtung oder nur die elektromechanische Bremsvorrichtung, um Bremskraft zu erzeugen. Die Stellsignale zur Ansteuerung sowohl der
einstellbaren Komponenten der hydraulischen Fahrzeugbremse 1 als auch der elektromechanischen Radbremseinrichtung 9 werden in dem Regel- bzw.
Steuergerät 11 erzeugt.
In Fig. 3 ist ein Schaltbild mit einem Betätigungs- und Kontrollsystem 24 gezeigt, das eine als Schalter ausgebildete Betätigungseinrichtung 25 und eine
Überprüfungseinheit 26 umfasst. Die Überprüfungseinheit 26 kann ggf.
Bestandteil des Steuergerätes sein, über das der elektrische Bremsmotor der Feststellbremse angesteuert wird.
Die Betätigungseinrichtung 25, die als Schalter ausgebildet ist und vom Fahrer zum Betätigen der Feststellbremse aktiviert wird, ist detailliert in Fig. 4 dargestellt und weist drei Signalleitungen IN_0, I N_1 und IN_2 auf, wobei über ein
Schaltglied 27 die Verschaltung zwischen den drei Signalleitungen geändert wird. In Fig. 4 ist das Schaltglied 27 in einer Ausgangsposition gezeigt, die
beispielsweise dem ausgeschalteten Zustand entspricht und in der über das Schaltglied 27 die erste und die dritte Signalleitung IN_0, IN_2
zusammengeschaltet sind, wohingegen die zweite Signalleitung I N_1
ausgeschaltet ist. Mit Betätigung der Betätigungseinrichtung 25 wird der
Schaltzustand geändert und das Schaltglied 27 so verstellt, dass die beiden Signalleitungen IN_0 und I N_1 zusammengeschaltet sind und die dritte
Signalleitung IN_2 ausgeschaltet ist.
Die Überprüfungseinheit 26 dient dazu, den aktuellen Schaltzustand der
Betätigungseinrichtung 25 oder einen eventuellen Fehler in der
Betätigungseinrichtung 25 festzustellen. Hierzu werden die Signalausgänge in den Signalleitungen IN_0, I N_1 und IN_2 in der Überprüfungseinheit 26 einer Kontrollfunktion unterzogen. Die Überprüfungseinheit 26 umfasst eine Testschaltung 28, einen Signalwandler 29 und eine Auswerteeinheit 30. Die Testschaltung 28 ist mit den Signalleitungen IN_0, I N_1 und IN_2 der Betätigungseinrichtung 25 verbunden und kann in den Signalleitungen eine Spannungsabsenkung, ggf. bis auf null bewirken. Die Signalleitungen I N_0, I N_1 und IN_2 sind jeweils an eine Spannungsquelle angeschlossen, beispielsweise an eine 5-Volt-Spannungsquelle.
Zum Testen können in der Testschaltung 28 die in Fig. 5 dargestellten
Schaltzustände erzeugt werden. Hierbei wird in zeitlich aufeinanderfolgender Reihenfolge jede Signalleitung I N_0, I N_1 und IN_2 einer Spannungsabsenkung unterworfen. Jeder rechteckförmigen Anhebung im Verlauf gemäß Fig. 5 entspricht einer Spannungsabsenkung in jeweils einer I N_0, IN_1, IN_2.
Die Signalleitungen IN_0, I N_1 und IN_2 sind außerdem mit den Signalwandlern 29_0, 29_1 und 29_2 verbunden, in welchem eine Umwandlung von analogen Spannungssignalen in digitale Signale jeder Signalleitung erfolgt, wobei an den Ausgängen der Signalwandler 29_0, 29_1 und 29_2 die digitalen Signale IN_0c, IN_lc und IN_2c anliegen.
Diese digitalen Signale IN_0c, IN_lc und IN_2c werden als Eingangssignale der Auswerteeinheit 30 zugeführt, in welcher das Signalmuster mit Referenzmustern verglichen wird. Je nach aktuellem Schaltzustand der Betätigungseinrichtung 25 sind unterschiedliche Signalleitungen I N_0, IN_1 und IN_2 miteinander verknüpft, wobei über die Spannungsabsenkung in der Testschaltung 28 gemäß der Schaltreihenfolge wie in Fig. 5 dargestellt, sich ein entsprechendes Schaltmuster einstellen muss, sofern kein Fehler in der Betätigungseinrichtung 25 vorliegt. Durch den Vergleich des tatsächlichen Schaltmusters mit dem Referenzmuster kann der aktuelle Schaltzustand der Betätigungseinrichtung 25 oder ggf. ein vorliegender Fehler festgestellt werden. Bei funktionstüchtiger
Betätigungseinrichtung 25 können anschließend die Signale über die
Signalleitungen im Steuergerät des elektrischen Bremsmotors weiterverarbeitet werden und der elektrische Bremsmotor entsprechend angesteuert werden.
Falls ein Fehler vorliegt, kann ein Fehlersignal ausgegeben werden. Das Betätigungs- und Kontrollsystem 24 kann außerdem dazu genutzt werden, das Steuergerät des elektrischen Bremsmotors aus einem Ruhezustand in einen Wachzustand zu versetzen. Im Ruhezustand des Steuergerätes ist mindestens eine der Signalleitungen IN_0, I N_1 oder I N_2 an die Fahrzeugbatterie angeschlossen, was in der Überprüfungseinheit 26 über die Verbindung der Signalleitungen zu einer WAU (Wake Up Unit) dargestellt ist. Im Wachzustand sind dagegen die Signalleitungen an Betriebsspannungsquellen angeschlossen.
Um während des Ruhezustandes des Steuergerätes eine Betätigung der Betätigungseinrichtung 25 feststellen zu können und das Steuergerät vom Ruhe in den Wachzustand zu versetzen, wird über elektrische Widerstände 31_0, 31_1 und 31_2 die Spannung in mindestens einer der Signalleitungen abgesenkt und in einem Signaldetektierer 32_0, 32_1 und 32_2 das durch Betätigung der Betätigungseinrichtung entstehende Signal detektiert. Bei den Signaldetektierern 32_0, 32_1 und 32_2 handelt es sich beispielsweise um Flankendetektierer. Die Signale aus den Signaldetektierern werden anschließend einem WAU- Auswertemodul 33 zugeführt, in welchem eine Auswertung der Flankensignale erfolgt.
Im Ruhezustand des Steuergerätes sind höchstens zwei der drei Signalleitungen IN_0, I N_l, I N_2 mit einer WAU-Spannungsquelle verbunden. Die drei
Widerstände 31_0, 31_1 und 31_2 sind zuschaltbar ausgebildet, wobei diejenigen Widerstände aus den Signalleitungen, die mit der WAU- Spannungsquelle verbunden sind, geöffnet sind und nur derjenige Widerstand geschlossen ist, welcher der nicht an die WAU-Spannungsquelle
angeschlossenen Signalleitung zugeordnet ist.
Sobald während des Ruhezustandes des Steuergerätes die
Betätigungseinrichtung 25 betätigt wird, um den elektrischen Bremsmotor anzusteuern und Bremskraft zu erzeugen, ändert sich entsprechend der Schaltzustand der Betätigungseinrichtung 25, woraufhin die ursprünglich nicht an die Spannungsquelle angeschlossene Signalleitung mit einer Spannung belegt wird und über einen zugeordneten, geschlossenen Widerstand 31_0, 31_1 oder 31_2 ein Strom fließt. In dem zugeordneten Signaldetektierer 32_0, 32_1 bzw. 32_2 wird ein Signal WAU_IN_0, WAU_IN_1 bzw. WAU_IN_2 erzeugt, das dem WAU-Auswertemodul 33 zugeführt wird. Dort kann das Signal ausgewertet werden und festgestellt werden, dass der Schaltzustand der
Betätigungseinrichtung 25 geändert wurde, woraufhin das Steuergerät von Ruhe in den Wachzustand überführt und der elektrische Bremsmotor über das Steuergerät angesteuert wird.
Nach dem Aufwecken des Steuergerätes kann ggf. eine Funktionsüberprüfung der Betätigungseinrichtung 25 über die Testschaltung 28 durchgeführt werden.

Claims

Ansprüche
1. Überprüfungseinheit für eine Betätigungseinrichtung (25) einer elektrischen Vorrichtung, insbesondere einer elektrisch ansteuerbaren Feststellbremse, wobei die Betätigungseinrichtung (25) genau drei Signalleitungen (IN_0,
IN _ 1 , IN_2) zum Betätigen der elektrischen Vorrichtung aufweist, mit einer an die drei Signalleitungen (IN_0, IN_1 , IN_2) anschließbaren Testschaltung (28) zur Spannungsabsenkung in jeder Signalleitung (IN_0, IN_1 , IN_2), mit einem Signalwandler (29_0, 29_1 , 29_2) zur analog-digitalen
Signalumwandlung der Spannungssignale aus den Signalleitungen (IN_0,
IN _ 1 , IN_2) und mit einer Auswerteeinheit (30) zur Auswertung der digitalen
Signale des Signalwandlers (29_0, 29_1 , 29_2) zum Feststellen des Schaltzustands und eines eventuellen Fehlers in der Betätigungseinrichtung (25).
2. Überprüfungseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Signalwandler (29_0, 29_1 , 29_2) jeder Signalleitung (IN_0, IN_1 , IN_2) ein zuschaltbarer elektrischer Widerstand (31_0, 31 _ 1 , 31_2) und ein
Signaldetektierer (32_0, 32_1 , 32_2) zugeordnet sind.
3. Verfahren zur Betätigung der Überprüfungseinheit nach einem der
Ansprüche 1 bis 2, wobei die Spannungen in den drei Signalleitungen (IN_0,
IN _ 1 , IN_2) der Betätigungseinrichtung (25) nacheinander von der
Testschaltung (28) abgesenkt und die entsprechenden digitalen Signale mit einem Referenzmuster verglichen werden, wobei im Fall einer Abweichung der digitalen Signale vom Referenzmuster ein Fehlersignal erzeugt wird.
4. Betätigungs- und Kontrollsystem mit einer Betätigungseinrichtung (25) mit genau drei Signalleitungen (IN_0, IN_1 , IN_2) zum Betätigen der
elektrischen Vorrichtung und mit einer Überprüfungseinheit (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 2.
5. Betätigungs- und Kontrollsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Ruhezustand eines Steuergeräts (11 ) der elektrischen Vorrichtung ein Teil der Signalleitungen (IN_0, IN_1 , IN_2) an eine Spannungsquelle, beispielsweise eine Fahrzeugbatterie eines Fahrzeugs angeschlossen ist.
6. Betätigungs- und Kontrollsystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, dass in einem ersten Schaltzustand der
Betätigungseinrichtung (25) die erste Signalleitung (IN_0) nur mit der zweiten Signalleitung (I N_1 ) zusammengeschaltet ist und in einem zweiten Schaltzustand der Betätigungseinrichtung (25) die erste Signalleitung (IN_0) nur mit der dritten Signalleitung (I N_2) zusammengeschaltet ist.
7. Verfahren zur Betätigung des Betätigungs- und Kontrollsystems nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei im Ruhezustand eines Steuergeräts (11 ) der elektrischen Vorrichtung elektrische Widerstände (31 _0 , 31 _ 1 , 31_2), die jeder Signalleitung (IN_0, IN_1 , IN_2) zugeordnet sind, jeweils in eine leitende Position geschaltet sind, wobei über einen Signaldetektierer (32_0, 32_1 , 32_2) eine Änderung des Schaltzustands der Betätigungseinrichtung (25) festgestellt wird, woraufhin das Steuergerät (11 ) in den Wachzustand versetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem
Aufwecken des Steuergeräts (11 ) das Verfahren nach Anspruch 3 durchgeführt wird.
9. Feststellbremse zum Festsetzen eines Fahrzeugs im Stillstand, mit einer elektromechanischen Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor (13), der einen Bremskolben (16) in Richtung auf eine Bremsscheibe (20) verstellt, mit einem Steuergerät (11 ) zur Ansteuerung der einstellbaren Komponenten der Feststellbremse und mit einem Betätigungs- und
Kontrollsystem (24) nach einem der Ansprüche 4 bis 6 zum Ein- und
Ausschalten der Feststellbremse und zum Überprüfen der
Betätigungseinrichtung (25).
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