WO2020200599A1 - Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung von zumindest einem aktuator eines aktuatorsystems - Google Patents

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control
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Michael BELLING
Christian Kaufmann
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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    • B60W2050/0292—Fail-safe or redundant systems, e.g. limp-home or backup systems

Definitions

  • the approach presented here relates to a method and a device for controlling at least one actuator of an actuator system according to the main claims.
  • redundancies In the course of automated or autonomous driving of all types of vehicles, it is often helpful to create redundancies. These redundancies must be designed so that the vehicle cannot enter a safety-critical or uncontrollable state. There is thus a move towards placing systems such as the EBS or ABS multiple times in the vehicle. Another possibility is to supplement a system with similar subsystems that can map the functionality. In the event of a fault, the faulty system is switched off and the second fault-free system then takes over the task and thus creates redundancy.
  • Pressure control valves are expensive and cannot be integrated into the vehicle due to the limited installation space and complex wiring.
  • a method for controlling at least one actuator is provided
  • the actuator system having at least a first and a second control device, wherein the first control device is designed to To control the actuator via a line and wherein the second control device is designed to control the actuator via the line.
  • the procedure consists of the following steps:
  • a control signal can also be designed as a so-called test pulse in order to diagnose the state of the actuator, but not to trigger any action.
  • this control signal is short in time to detect an inductance due to the structure of the solenoid valve, but not to actuate the armature or to apply a pressure.
  • a control device can be understood to mean a corresponding unit which outputs an electrical signal to the actuator as a control signal.
  • An actuator can be understood to mean, for example, an element which executes a mechanical movement in response to the control signal.
  • the actuator can be a pneumatic or a hydraulic element such as a pneumatic pressure valve of a brake system of a vehicle.
  • the control signal can be transmitted to the actuator via a line.
  • the approach proposed here is based on the knowledge that the actuator of the actuator system can be controlled safely and efficiently when
  • Control unit authorized this happens at the functional level. However, both control units should diagnose an error within a few milliseconds during runtime so that an intervention in the event of redundancy does not take place without effect
  • the second control device is designed so that it can monitor signal states on the line to the actuator and thereby recognize that the first control signal is present, which is output from the first control device to the actuator via the line.
  • the second control unit can suppress the output of the second control signal on the line.
  • the second control unit can furthermore be designed to determine a point in time at which no first control signal is present on the line and, in response, via the second control unit via the actuator to apply the second control signal to the line.
  • Such a control of the actuator by the first or second control signal ensures that the first control unit or the second control unit can reliably check a signal transmission to the actuator or a reaction of the actuator to the control signal in question and thereby a diagnostic capability of the first control unit as well as the second
  • Control unit can be optimized.
  • Control devices for example, a common pressure control valve for brake control can be used or controlled without any problems.
  • the problem with this dual use of a pressure control valve is the synchronization of the two electronic control devices with regard to their diagnostic capabilities.
  • a simultaneous control of the actuators or the actuator can be avoided.
  • One goal of the approach presented here can therefore be seen in the fact that a method for communication and / or synchronization of several electronic Control devices can be made possible via jointly used actuators or at least one jointly used actuator.
  • An embodiment of the approach proposed here is advantageous, in which in the step of determining the point in time as a predetermined period of time after a
  • Receipt of the first control signal is determined in the second control device and / or wherein in the step of determining the point in time is determined by receiving a predetermined one
  • Sequence is determined in the first control signal.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of a reliable determination of the point in time, so that a simple protocol for the use of the line to the actuator can be implemented with technically simple means.
  • an evaluation step is provided in which a response to the first and / or second
  • Control signal received response signal of the actuator in the first and / or second control device is evaluated in order to check a functional capability of the actuator and / or the first and / or second control device.
  • the functionality of a high-side switch and / or low-side switch in the first and / or second control device or in the actuator can be monitored.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of being able to check activation of the actuator or functionality of the actuator on the part of the first control device and / or the second control device in order to be able to obtain a diagnosis of the state or functionality of the actuator system .
  • the second control signal in the step of applying the actuator, can also be applied, which differs from the first control signal.
  • the second control signal can also be applied, which differs from the first control signal.
  • Control unit is controlled.
  • Such an embodiment of the approach proposed here offers the advantage of a clear distribution of roles of the first control device as the main control device in the error-free case and the second control device as
  • the second control signal is transmitted via the bus line to the actuator, in particular the bus line being formed by a CAN bus line, a LIN bus line, a MOST bus line or a pure Ethernet bus line.
  • the bus line being formed by a CAN bus line, a LIN bus line, a MOST bus line or a pure Ethernet bus line.
  • Control signal are transmitted to the actuator via the line reserved exclusively for the first and / or second control signal. This allows this
  • Access signal transmission which increases the robustness of the actuator system and the susceptibility to errors in the control of the actuator system can be reduced.
  • An embodiment of the approach proposed here is also advantageous, in which the steps of the method are carried out repeatedly, with a check being carried out in a repeatedly output step of outputting as to whether the second control signal is present on the line to the actuator and, when the second control signal on the line, the first control signal is not output and / or the first control signal being output to the actuator when the second control signal is not present.
  • Such an embodiment advantageously ensures that the first control device also does not output a (further) first control signal on the line to the actuator if a second control signal from the second control device is still present on this line. This also increases the robustness and
  • An embodiment of the approach proposed here can be used particularly advantageously, in which the first control signal is output to a pressure valve of a vehicle as an actuator in the output step and / or the second control signal is applied to a pressure valve of a vehicle as an actuator in the activation step. In this way, safety-critical control scenarios can be avoided, especially in vehicle systems.
  • the actuator system comprises at least one second actuator which is connected to the first and the second control device via a second line. Furthermore, in the output step, a third control signal is output from the first control unit via a second line to the second actuator, the third in the recognition step
  • Control signal on the second line is detected by the second control device and an output of a fourth control signal to the second actuator is suppressed by the second control device during the time in which the first control device outputs the third control signal on the second line.
  • the second control device determines a second point in time at which there is no third control signal on the second line and in the act of applying the second actuator is acted upon with the fourth control signal via the second line by the second control device, if no third Control signal is present on the second line.
  • the approach presented here also creates a device which is designed to implement the steps of a variant of a method presented here in a corresponding manner
  • a variant embodiment of the invention in the form of a device enables the object on which the invention is based to be achieved quickly and efficiently.
  • the device can have at least one processing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading in sensor signals from the sensor or for outputting data or data
  • the computing unit can be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the storage unit can be a flash memory, an EEPROM or a magnetic storage unit.
  • Communication interface can be designed to read in or output data wirelessly and / or wired, with a
  • Communication interface that feeds or can output wired data, feed this data, for example electrically or optically, from a corresponding data transmission line or into a corresponding one
  • a device can be understood to mean an electrical device that processes sensor signals and, as a function thereof, control and / or data signals issues.
  • the device can have an interface which can be designed in terms of hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device.
  • the interfaces are separate, integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk or an optical memory, and for performing, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the embodiments described above is also advantageous is used, especially when the program product or program is executed on a computer or device.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle with an actuator system in which an exemplary embodiment of the approach presented here
  • FIG. 2 shows a more detailed block diagram of a section of the actuator system from FIG.
  • FIG. 3 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method for
  • FIG. 4 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a device for
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a vehicle 100 with a
  • Actuator system 105 The vehicle 100 can be designed, for example, as a utility vehicle or truck in order to support goods and / or people on the road transport. Alternatively, however, the vehicle can also be a passenger car, an omnibus, an implement such as a tractor or a lifting platform or the like.
  • the actuator system 105 can be a brake system 110, for example.
  • actuators 115a or 115b can be provided, which, for example, each as
  • Pneumatic pressure regulating valve or pressure control valve are designed and lead compressed air from a reservoir 120 to brake units 125a and 125b
  • Storage container 120 is refilled with compressed air after the compressed air has been released by an air compressor or compressor 132.
  • a control unit 135 is now provided, into which a brake request signal 140 is read when a driver of the vehicle 100 actuates a brake pedal 145, for example.
  • the brake request signal 140 can be output by a brake control unit 150, which is part of an autonomous vehicle guidance system, for example, if the vehicle 100 can drive autonomously.
  • a first control unit 155a and a second control unit 155b are provided in the control unit 135, which can be designed identically and both, for example, in parallel with the Brake request signal 140 are applied.
  • Each of the control units 155a and 155b can independently control the first actuator 115a, that is to say here the first pressure regulating valve or the second actuator 115b, that is to say the second pressure regulating valve here, in order to activate the brake units 125a and 125b. This can ensure that even if one of the control units 155a or 155b fails, the actuators 115a or 115b can still be controlled.
  • one of the control units 155a or 155b does not control both actuators 115a or 115b, but rather only one of the actuators 115a or 115b, depending on how hard the brakes are to be applied or which brake or braking unit 125a or 125b activated or how strongly should be activated.
  • a test cycle for example at the commissioning of the vehicle 100, it is possible to check whether the control of the first actuator 115a is possible both from the first control unit 155a and from the second control unit 155b.
  • the actuators 115 can be controlled by corresponding control signals 157 as test signals and
  • a reaction of the actuators 115 to the corresponding control signals 157 can be evaluated in the first control unit 155a or the second control unit 155b.
  • both control units 155 i.e. the first control unit 155a
  • first control device 155a by means of a third control signal 162a and the second control device 155b by means of a fourth control signal 162b simultaneously via a second line 160b to control the second actuator 115b is a corresponding monitoring of the communication or the occupancy of the (first) line 160a and / or the second line 160b with appropriate control signals required.
  • Such a monitoring of the communication or the occupancy of the line 160a and / or the second lines 160b can be carried out by, for example, the first control device 155a outputting the first control signal 157a on the line 160a.
  • the second control device 155b can be designed to recognize the first control signal 157a on the line 160a and, in this case, to suppress the output of the second control signal 157a on the line 160a.
  • a point in time can be determined in the second control device 155b at which there is no longer a first control signal 157a on the line 160a. This point in time can be determined, for example, by the lapse of a certain period of time after the first control signal 155a output by the first control device 155a on the line 160a has been recognized. For example, this
  • the determination method is based on the fact that the first control signal 155a is applied to the (first) line 160a for only a predetermined signal duration, so that the second control device 155b can assume that after this predetermined signal duration the (first) line 160a is "free" again. In this case, the second control device 155b could then impress the second control signal 157b on the line 160a.
  • the point in time can also be determined in that, for example, the first signal 157a is evaluated in such a way that a
  • FIG. 2 shows a block diagram of the actuator system 110 from FIG. 1, the control unit 135 with the first control device 155a and the second control device 155b now being shown here.
  • the first control device 155a is connected to the (first) actuator 115a by means of the line 160a for transmitting the first control signal 157a, which in the present case is designed as a pressure control valve, for example.
  • the first control device 155a for transmitting the third control signal 162a is connected to the second actuator 115b by means of the second line 160b, the second actuator 115b also again being designed as a pressure control valve.
  • the second control unit 155b is by means of the line 160a for transmitting the second
  • Control signal 157b connected to the (first) actuator 115a. Furthermore, the second control device 155b for transmitting the fourth control signal 162b is connected to the second actuator 115b by means of the second line 160b.
  • the actuators 115a or 115b comprise, for example, a resistor and / or an inductance in order to generate a magnetic field in response to activation by one of the control signals 157 or 162, by means of which a mechanical component such as a locking bolt can be moved to release a compressed air passage .
  • the control unit 155a and / or 155b comprises a high-side switch (HS) which can be opened or closed by a control command from a microcontroller in order to transmit a sufficiently high power to the actuator to be able to initiate the corresponding mechanical movement.
  • HS high-side switch
  • LS low-side switch
  • FIG. 2 the functional principle of a control of a pressure control valve, as an example of an actuator, with two electronic control units 155a and 155b, hereinafter also referred to synonymously as ECU1 and ECU2, is shown schematically.
  • ECU1 and ECU2 the functional principle of a control of a pressure control valve, as an example of an actuator, with two electronic control units 155a and 155b, hereinafter also referred to synonymously as ECU1 and ECU2
  • ECUs 1 and 2 two electronic control units 155a and 155b
  • the ECUs or control units 155a and 155b each have corresponding flight-side switches FIS and low-side switches LS and feedback lines to the microcontroller.
  • the control of the respective actuator 115 can vary in the number and design of the high-side and low-side switches and is shown for illustration purposes only.
  • a reverse supply from one ECU to the other should also be excluded.
  • the second ECU 155b advantageously represents a so-called fallback level (backup), which is only intended to switch to active operation in the event of a fault in the first ECU 155a. Nevertheless, it should be ensured that the second ECU 155b can ensure error-free operation in the backup case.
  • both control units 155a and 155b should expediently apply test signals as control signals to the respective actuator 115a or 115b at regular intervals and evaluate the result independently.
  • Data transmission bus for example CAN, LIN, MOST, Ethernet and many more. is connected to each other, a synchronization could be realized herewith. In most cases, however, the vehicle manufacturer wants to avoid lively data traffic. In addition to the pure data transfer, there is a basic delay due to the protocol used.
  • the approach presented here comprises the communication and synchronization of the two ECUs 155a and 155b by means of their transmitted test pulses and / or controls, i. H. Control signals that can also be used as test signals or test pulses, since this also triggers the relevant actuator as a test.
  • the ECU1 155a sends, for example, a test pulse or a first control signal 157a for fault diagnosis. This is read in simultaneously by ECU1 155a and ECU2 155b. While the ECU1 155a verifies its test pulse accordingly, the ECU2 155b uses this test pulse of the first
  • Control signal 157a as an interrupt source or request to start its own test pulse as a second control signal 157b with a certain dead time.
  • a so-called handshake signal now arises with which it is ensured that the ECU1 155a knows about the planned test pulse as the second control signal 157b of the ECU2 155b and can process this information.
  • test pulses or control signals 157a and 157b can be in the
  • the respective passive ECU can control the Record active ECU using your own feedback, interpret this as a sign of life and react accordingly with a suitable operating state.
  • test pulses can thus also be implemented accordingly for the synchronization of the transmission for all three actuators.
  • a special test pulse sequence can also be defined by the active ECU1 155a (master) to request the passive ECU2 155b (slave) to take over control for a defined time. During this time, the ECU2 155b is the master and would take over the active control of the actuators 115 in the event of a control request.
  • the control acceptance is passed back to the ECU 1155a.
  • CAN messages or messages on an alternative bus to a Flexray or Ethernet bus
  • the redistribution of the master and slave ECU is monitored redundantly and without increased bus load.
  • a system with four ECUs and two dual-use actuators could also be implemented. In principle, the number of actuators for multiple use is variable.
  • the number of ECUs 155 which communicate with one another via one or more actuators 115 is also variable. Actuators and loads with any impedance can be used.
  • FIG. 3 shows a flow diagram of an exemplary embodiment of a method 300 for controlling at least one actuator of an actuator system
  • Actuator system has at least a first and a second control device, wherein the first control device is designed to control an actuator via a line and wherein the second control device is designed to control the actuator via the line.
  • the method 300 comprises a step 310 of outputting a first control signal from the first control unit via the line to the actuator.
  • the method 300 further includes a step 320 of recognizing the first control signal on the line by the second control device and suppressing an output of a second control signal to the actuator by the second control device during the time in which the first control device outputs the first control signal on the line.
  • the method 300 further includes a step 330 of determining a point in time by the second control device at which no first control signal is present on the line.
  • the method 300 comprises a step 340 of applying a second control signal to the actuator via the line by the second control device if no first control signal is present on the line.
  • FIG. 4 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a device 400 for controlling at least one actuator of an actuator system
  • Actuator system has at least a first and a second control device, wherein the first control device is designed to control the at least one actuator via a line and wherein the second control unit is designed to control the actuator via the line.
  • the device 400 comprises a unit 410 for outputting a first control signal from the first control unit via the line to the actuator.
  • the device 400 further comprises a unit 420 for recognizing the first control signal on the line by the second control device and suppressing an output of a second control signal to the actuator by the second
  • the device 400 also includes a unit 430 for determining a point in time by the second control device at which no first control signal is present on the line. Finally, the device 400 comprises a unit 440 for applying a second control signal to the actuator via the line by the second control device if no first control signal is present on the line.
  • an exemplary embodiment includes an “and / or” link between a first feature and a second feature, this is to be read in such a way that the
  • Embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature and according to a further embodiment either only the first feature or only the second feature.

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Abstract

Der vorliegende Ansatz schafft ein Verfahren (300) zur Ansteuerung von zumindest einem Aktuator (115a, 115b) eines Aktuatorsystems (110), wobei das Aktuatorsystem (110) zumindest ein erstes (155a) und ein zweites (155b) Steuergerät aufweist, wobei das erste Steuergerät (155a) ausgebildet ist, um den zumindest einen Aktuator (115a, 115b) über eine Leitung (160a) anzusteuern und wobei das zweite Steuergerät (155b) ausgebildet ist, um den Aktuator (115a, 115b) über die Leitung (160a) anzusteuern. Das Verfahren (300) umfasst einen Schritt des Ausgebens (310) eines ersten Steuersignals (157a) von der ersten Steuereinheit (155a) über die Leitung (160a) an den Aktuator (115a). Ferner umfasst das Verfahren (300) einen Schritt des Erkennens (320) des ersten Steuersignals (157a) auf der Leitung (160a) durch das zweite Steuergerät (155b) und Unterdrücken einer Ausgabe eines zweiten Steuersignals (157b) an den Aktuator (115a) durch das zweite Steuergerät (155b) während der Zeit, in der das erste Steuergerät (155a) das erste Steuersignal (157a) auf die Leitung (160a) ausgibt. Auch umfasst das Verfahren (300) einen Schritt des Ermittelns (330) eines Zeitpunkts durch das zweite Steuergerät (157b), an dem auf der Leitung (160a) kein erstes Steuersignal (157a) anliegt. Schließlich umfasst das Verfahren (300) einen Schritt des Beaufschlagens (340) des Aktuators (115a) mit einem zweiten Steuersignal (157b) über die Leitung (160) durch das zweite Steuergerät (155b), wenn kein erstes Steuersignal (157a) an der Leitung (160a) anliegt.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung von zumindest einem Aktuator eines Aktuatorsystems
Der hier vorgestellte Ansatz betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung von zumindest einem Aktuator eines Aktuatorsystems gemäß den Hauptansprüchen.
Im Zuge des automatisierten oder autonomen Fahrens von Fahrzeugen aller Art ist es oftmals hilfreich Redundanzen zu schaffen. Diese Redundanzen sind so auszulegen, dass das Fahrzeug nicht in einen sicherheitskritischen oder unbeherrschbaren Zustand geraten kann. Es wird somit dazu übergegangen, Systeme, wie zum Beispiel das EBS oder ABS, mehrfach im Fahrzeug zu platzieren. Eine andere Möglichkeit ist, ein System mit ähnlichen Teilsystemen, welche die Funktionalität abbilden können, zu ergänzen. Im Fehlerfall wird das fehlerhafte System abgeschaltet und das zweite fehlerfreie System übernimmt dann die Aufgabe und stellt so die Redundanz her.
Um ein elektrisches Bremssystem in Nutzfahrzeugen redundant darstellen zu können würde sich somit die Anzahl der Drucksteuerventile an jeder Achse oder am jeweiligen Rad verdoppeln. Mehrfachsysteme, wie zum Beispiel die doppelte Anzahl von
Drucksteuerventilen, sind jedoch teuer und können aufgrund des begrenzten Bauraums und aufwendiger Verdrahtung nicht ins Fahrzeug integriert werden.
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Es wird ein Verfahren zur Ansteuerung von zumindest einem Aktuator eines
Aktuatorsystems vorgestellt, wobei das Aktuatorsystem zumindest ein erstes und ein zweites Steuergerät aufweist, wobei das erste Steuergerät ausgebildet ist, um den Aktuator über eine Leitung anzusteuern und wobei das zweite Steuergerät ausgebildet ist, um den Aktuator über die Leitung anzusteuern. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Ausgeben eines ersten Steuersignals von der ersten Steuereinheit über die Leitung an den Aktuator;
Erkennen des ersten Steuersignals auf der Leitung durch das zweite Steuergerät und Unterdrücken einer Ausgabe eines zweiten Steuersignals an den Aktuator durch das zweite Steuergerät während der Zeit, in der das erste Steuergerät das erste
Steuersignal auf die Leitung ausgibt;
Ermitteln eines Zeitpunkts durch das zweite Steuergerät, an dem auf der Leitung kein erstes Steuersignal anliegt; und
Beaufschlagen des Aktuators mit einem zweiten Steuersignal über die Leitung durch das zweite Steuergerät, wenn kein erstes Steuersignal an der Leitung anliegt.
Ein Steuersignal kann auch als sogenannter Testpuls ausgebildet sein um den Zustand des Aktuators zu diagnostizieren, dabei jedoch keine Aktion auszulösen. Bei einem Magnetventil beispielsweise ist dieses Steuersignal zeitlich kurz um eine, im Aufbau des Magnetventils geschuldeten, Induktivität zu detektieren, jedoch dabei nicht den Anker zu betätigen respektive einen Druck zu einzusteuern.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend entsprechende Einheit verstanden werden, die als Steuersignal ein elektrisches Signal an den Aktuator ausgibt. Unter einem Aktuator kann beispielsweise ein Element verstanden werden, welches ansprechend auf das Steuersignal eine mechanische Bewegung ausführt. Beispielsweise kann der Aktuator ein pneumatisches oder ein hydraulisches Element wie beispielsweise ein pneumatisches Druckventil einer Bremsanlage eines Fahrzeugs sein. Das Steuersignal kann hierbei über eine Leitung an den Aktuator übermittelt werden. Unter einer Leitung kann hierbei beispielsweise eine Busleitung oder eine Leitung zur exklusiven
Übertragung des Steuersignals verstanden werden.
Der hier vorgeschlagene Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass der Aktuator des Aktuatorsystems dann sicher und effizient angesteuert werden kann, wenn
sichergestellt ist, dass ein Steuersignal zur Ansteuerung des Aktuators lediglich von einem Steuergerät an den Aktuator ausgegeben wird, auch wenn aus
Redundanzgründen mehrere Steuergeräte vorgesehen sind, die prinzipiell den Aktuator ansteuern können. Zum Ansteuern sollte nämlich zu einem Zeitpunk nur ein
Steuergerät berechtig sein (das passiert auf Funktionsebene). Jedoch sollten beide Steuergeräte während der Laufzeit einen Fehler innerhalb weniger Millisekunden diagnostizieren, damit im Redundanzfall ein Eingriff nicht ohne Effekt geschieht
(unerkannter Fehler). Hierzu ist dann beispielsweise das zweite Steuergerät so ausgestaltet, dass es Signalzustände auf der Leitung an den Aktuator überwachen kann und hierdurch erkennen kann, dass das erste Steuersignal vorliegt, welches vom ersten Steuergerät über die Leitung an den Aktuator ausgegeben wird. In diesem Fall kann die Ausgabe des zweiten Steuersignals durch das zweite Steuergerät auf die Leitung unterdrückt werden. Um jedoch dennoch ein Ansteuern des Aktuator über die Leitung auch von dem zweiten Steuergerät zu ermöglichen, kann das zweite Steuergerät weiterhin ausgebildet sein, einen Zeitpunkt zu ermitteln, auf dem auf der Leitung kein erstes Steuersignal anliegt und hierauf ansprechend durch das zweite Steuergerät den Aktuator über die Leitung mit dem zweiten Steuersignal zu beaufschlagen. Auf diese Weise kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass der Aktuator nicht gleichzeitig zwei Steuersignale empfängt und somit die Funktion des Aktuators robust und zuverlässig sichergestellt werden kann. Auch durch eine solche Ansteuerung des Aktuators durch das erste oder zweite Steuersignal sichergestellt werden, dass das erste Steuergerät oder das zweite Steuergerät eine Signalübertragung zum Aktuator oder eine Reaktion des Aktuator auf das betreffende Steuersignal zuverlässig überprüfen kann und hierdurch eine Diagnosefähigkeit des ersten Steuergeräts als auch des zweiten
Steuergeräts optimiert werden kann.
Hierdurch kann es vorteilhaft ermöglicht werden, dass mehrere elektronische
Steuergeräte beispielsweise zur Bremssteuerung ein gemeinsames Drucksteuerventil problemlos verwendet oder angesteuert werden können. Das Problem an dieser Doppelnutzung eines Drucksteuerventils ist jedoch die Synchronisation der beiden elektronischen Steuergeräte hinsichtlich ihrer Diagnosefähigkeit. Außerdem kann eine gleichzeitige Ansteuerung der Aktuatoren bzw. des Aktuators vermieden werden. Ein Ziel des hier vorgestellten Ansatzes kann daher darin gesehen werden, dass ein Verfahren zur Kommunikation und / oder Synchronisation mehrerer elektronischer Steuergeräte über gemeinsam genutzte Aktuatoren bzw. zumindest einen gemeinsam genutzten Aktuator ermöglicht werden kann.
Von Vorteil ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ermitteln der Zeitpunkt als eine vorbestimmte Zeitdauer nach einem
Empfang des ersten Steuersignals im zweiten Steuergerät ermittelt wird und/oder wobei im Schritt des Ermittelns der Zeitpunkt durch den Empfang einer vorbestimmten
Sequenz im ersten Steuersignal ermittelt wird. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil einer zuverlässigen Bestimmung des Zeitpunktes, sodass mit technisch einfachen Mitteln ein einfaches Protokoll für die Nutzung der Leitung zum Aktuator realisiert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes ist ein Schritt des Auswertens vorgesehen, in dem ein auf das erste und / oder zweite
Steuerginal erhaltenes Antwortsignal des Aktuators in dem ersten und/oder zweiten Steuergerät ausgewertet wird, um eine Fuktionsfähigkeit des Aktuators und / oder des ersten und / oder zweiten Steuergeräts zu überprüfen. Insbesondere kann hierbei im Schritt des Auswertens eine Funktionsfähigkeit eines High-Side-Schalters und / oder Low-Side-Schalters im ersten und / oder zweiten Steuergerät oder im Aktuator überwacht werden. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil, seitens des ersten Steuergeräts und / oder des zweiten Steuergeräts eine Ansteuerung des Aktuators oder eine Funktionsfähigkeit des Aktuator überprüfen zu können, um hierdurch eine Diagnose über den Zustand bzw. der Funktionsfähigkeit des Aktuatorsystems erhalten zu können.
Auch kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes im Schritt des Beaufschlagens der Aktuator mit dem zweiten Steuersignal beaufschlagt werden, das sich vom ersten Steuersignal unterscheidet. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, unterschiedliche Funktionen des Aktuators mit den einzelnen
Steuersignalen überprüfen zu können oder in den einzelnen Steuergeräten sehr einfach die Ansteuerung des Aktuators durch das jeweils andere Steuergerät erkennen zu können. Denkbar ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der in einem Schritt des Ansteuerns der Aktuator in einem Normalbetriebsmodus von dem ersten Steuergerät angesteuert wird und in einem Fehlerbetriebsmodus, in dem ein Fehler des Betriebs des ersten Steuergeräts oder einer Verbindung des ersten Steuergeräts zu dem Aktuator erkannt wurde, der Aktuator von dem zweiten
Steuergerät angesteuert wird. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet den Vorteil einer klaren Verteilung von Rollen des ersten Steuergeräts als Flauptsteuergerät im fehlerfreien Fall und des zweiten Steuergeräts als
redundantem Steuergerät im Falle des Auftretens eines Fehlers. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass möglicherweise Fehler durch eine nicht eindeutige Zuordnung der Weisungsbefugnis für die Ansteuerung des Aktuators auftreten.
Technisch besonders einfach realisiert werden kann eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ausgebens das erste Steuersignal über eine Busleitung an den Aktuator übertragen wird und/der im Schritt des
Beaufschlagens das zweite Steuersignal über die Busleitung an den Aktuator übertragen wird, insbesondere wobei die Busleitung durch eine CAN-Bus-Leitung, eine LIN-Busleitung, eine MOST-Busleitung ode reine Ethernet-Busleitung gebildet wird. Alternativ kann im Schritt des Ausgebens das erste Steuersignal über eine
ausschließlich für das erste und/oder zweite Steuersignal reservierte Leitung an den Aktuator übertragen werden und/der im Schritt des Beaufschlagens das zweite
Steuersignal über die ausschließlich für das erste und/oder zweite Steuersignal reservierte Leitung an den Aktuator übertragen werden. Hierdurch kann diese
Ausführungsform vorteilhaft auf bereits ausgereifte Konzepte zur redundanten
Signalübertragung zurückgreifen, wodurch die Robustheit des Aktuatorsystems erhöht und eine Fehleranfälligkeit der Ansteuerung des Aktuatorssystems verringert werden kann.
Von Vorteil ist weiterhin eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der die Schritte des Verfahrens wiederholt ausgeführt werden, wobei in einem wiederholt ausgegebene Schritt des Ausgebens ein Überrpüfen erfolgt, ob auf der Leitung an den Aktuator das zweite Steuersignal anliegt und wobei bei einem Anliegen des zweiten Steuersignals an der Leitung das erste Steuersignal nicht ausgegeben wird und/oder wobei bei keinem Anliegen des zweiten Steuersignals das erste Steuersignal an den Aktuator ausgegeben wird. Eine solche Ausführungsform stellt vorteilhaft sicher, dass auch das erste Steuergerät kein (weiteres) erstes Steuersignal auf die Leitung an den Aktuator ausgibt, wenn noch auf dieser Leitung ein zweites Steuersignal von dem zweiten Steuergerät anliegt. Auch hierdurch wird ebenfalls die Robustheit und
Störungsfreiheit der Ansteuerung des Aktuatorsystems optimiert.
Besonders vorteilhaft einsetzbar ist eine Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes, bei der im Schritt des Ausgebens das erste Steuersignal an ein Druckventil eines Fahrzeugs als Aktuator ausgegeben wird und/oder im Schritt des Beaufschalgens das zweite Steuersignal an ein Druckventil eines Fahrzeugs als Aktuator beaufschlagt wird. Hierdurch lassen sich insbesondere in Fahrzeugssystemen sicherheitskritische Ansteuerungsszenarien vermeiden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes umfasst das Aktuatorsystem zumindest einen zweiten Aktuator, der über eine zweite Leitung mit dem ersten und dem zweiten Steuergerät verbunden ist. Weiterhin wird im Schritt des Ausgeben ein drittes Steuersignal von der ersten Steuereinheit über eine zweite Leitung an den zweiten Aktuator ausgegeben, wobei im Schritt des Erkennens das dritte
Steuersignal auf der zweiten Leitung durch das zweite Steuergerät erkannt wird und eine Ausgabe eines vierten Steuersignals an den zweiten Aktuator durch das zweite Steuergerät während der Zeit unterdrückt wird, in der das erste Steuergerät das dritte Steuersignal auf die zweiten Leitung ausgibt. Im Schritt des Ermittelns wird ein zweiter Zeitpunkts durch das zweite Steuergerät ermittelt, an dem auf der zweiten Leitung kein drittes Steuersignal anliegt und im Schritt des Beaufschlagens wird der zweiten Aktuator mit dem vierten Steuersignal über die zweiten Leitung durch das zweite Steuergerät beaufschlagt, wenn kein drittes Steuersignal an der zweiten Leitung anliegt. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet den Vorteil, dass nicht nur die Ansteuerung eines (ersten) Aktuator vorteilhaft ausgestaltet werden kann, sondern dass das hier vorgestellte Konzept auch für mir die Ansteuerung mehr als einem Aktuator durch zumindest zwei Steuergeräte verwendet werden kann. Auf diese Weise lässt sich der hier vorgestellte Ansatz nochmals allgemeiner verwenden, da beispielsweise lediglich zwei Steuergeräte für eine redundante Ansteuerung von mehreren Aktuatoren verwendet werden können. Der hier vorgestellte Ansatz kann auch für mehr als zwei Steuergeräte verwendet werden, wobei die entsprechende Überwachung der
Signalszustände auf den Leitungen für den Fachmann aus dem zuvor Beschriebenen einfach ableitbar ist.
Diese Verfahren können beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät
implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden
Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese
Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder
Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die
Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und / oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine
Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einiesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einiesen oder in eine entsprechende
Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Günstige Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Aktuatorsystem, in dem ein Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes
implementiert ist;
Fig. 2 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Ausschnitts des Aktuatorsystems aus
Fig. 1 ;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur
Ansteuerung von zumindest einem Aktuator eines Aktuatorsystems; und Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur
Ansteuerung von zumindest einem Aktuator eines Aktuatorsystems.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 mit einem
Aktuatorsystem 105. Das Fahrzeug 100 kann beispielsweise als Nutzfahrzeug oder Lastkraftwagen ausgebildet sein, um Güter und / oder Personen fahrbahngestützt zu transportieren. Alternativ kann das Fahrzeug jedoch auch ein Personenkraftwagen, ein Omnibus, ein Arbeitsgerät wie ein Traktor oder eine Hebebühne oder dergleichen sein. Das Aktorsystem 105 kann beispielsweise eine Bremsanlage 110 sein. Hierzu können Aktuatoren 115a oder 115b vorgesehen sein, die beispielsweise jeweils als
pneumatisches Druckregelventil oder Drucksteuerventil ausgestaltet sind und Druckluft aus einem Vorratsbehälter 120 auf Bremseinheiten 125a bzw. 125b leiten, um
beispielsweise Räder 130a und 130b des Fahrzeugs 100 zu bremsen. Der
Vorratsbehälter 120 wird hierbei nach der Druckluftabgabe durch einen Luftpresser oder Kompressor 132 wieder mit Druckluft aufgefüllt. Um nun die Bremseinheiten 125a und 125b mittels der Aktuatoren 115a bzw. 115b zu aktivieren, ist nun eine Steuereinheit 135 vorgesehen, in welcher ein Bremsanforderungssignal 140 eingelesen wird, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs 100 beispielsweise ein Bremspedal 145 betätigt. Alternativ kann das Bremsanforderungssignal 140 von einer Bremssteuereinheit 150 ausgegeben werden, die beispielsweise Teil eines autonomen Fahrzeugführungssystems ist, wenn das Fahrzeug 100 autonom fahren kann. Um nun sicherzustellen, dass ansprechend das Bremsanforderungssignal 140 auch tatsächlich ein Aktivieren der Bremseinheiten 125a bzw. 125b erfolgt, ist in der Steuereinheit 135 ein erstes Steuergerät 155a und ein zweites Steuergerät 155b vorgesehen, die beispielsweise identisch ausgeführt sein können und die beide beispielsweise parallel mit dem Bremsanforderungssignal 140 beaufschlagt werden. Jedes der Steuergeräte 155a bzw. 155b kann unabhängig voneinander den ersten Aktuator 115a, das heißt hier das erste Druckregelventil bzw. den zweiten Aktuator 115b, das heißt hier das zweite Druckregelventil ansteuern, um die Bremseinheiten 125a bzw. 125b zu aktivieren. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass auch bei Ausfall eines der Steuergeräte 155a bzw. 155b noch immer eine Ansteuerung der Aktuatoren 115a bzw. 115b möglich ist. Denkbar ist jedoch auch, dass durch eines der Steuergeräte 155a bzw. 155b nicht beide Aktuatoren 115a bzw. 115b angesteuert werden, sondern lediglich einer der Aktuatoren 115a bzw. 115b, je nachdem wie stark gebremst werden soll oder welche Bremse bzw. Bremseinheit 125a bzw. 125b aktiviert bzw. wie stark aktiviert werden soll.
Damit die zuverlässig Ansteuerungsmöglichkeit sowohl des ersten Steuergerätes 155a als auch des zweiten Steuergerätes 155b für den ersten Aktuator 115a bzw. den zweiten Aktuator 115b sichergestellt ist, sollte in einem Testzyklus, beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Fahrzeugs 100, überprüft werden, ob die Ansteuerung des ersten Aktuator 115a sowohl vom ersten Steuergerät 155a als auch vom zweiten Steuergerät 155b möglich ist. Analog dazu sollte auch sichergestellt werden, dass die Ansteuerung des zweiten Aktuator 115b sowohl vom ersten Steuergerät 155a als auch vom zweiten Steuergerät 155b möglich ist. Hierzu können die Aktuatoren 115 durch entsprechende Steuersignale 157 als Testsignale angesteuert werden und
beispielsweise eine Reaktion der Aktuatoren 115 auf die entsprechenden Steuersignale 157 im ersten Steuergerät 155a oder zweiten Steuergerät 155b ausgewertet werden.
Um nun doch sicherzustellen, dass nicht beide Steuergeräte 155, also das erste Steuergerät 155a mittels eines ersten Steuersignal 157a und das zweite Steuergerät 155b mittels eines zweiten Steuersignal 157b zeitgleich über eine (erste) Leitung 160a den (ersten) Aktuator 115a ansteuern und / oder das erste Steuergerät 155a mittels eines dritten Steuersignals 162a und das zweite Steuergerät 155b mittels eines vierten Steuersignals 162b zeitgleich über eine zweite Leitung 160b den zweiten Aktuator 115b ansteuern, ist eine entsprechende Überwachung der Kommunikation bzw. der Belegung der (ersten) Leitung 160a und/oder der zweiten Leitung 160b mit entsprechenden Steuersignalen erforderlich.
Eine solche Überwachung der Kommunikation bzw. der Belegung der Leitung 160a und / oder der zweiten Leitungen 160b kann durchgeführt werden, indem beispielsweise das erste Steuergerät 155a das erste Steuersignal 157a auf die Leitung 160a ausgegeben wird. Das zweite Steuergerät 155b kann ausgebildet sein, um das erste Steuersignal 157a auf der Leitung 160a zu erkennen und in diesem Fall die Ausgabe des zweiten Steuersignal 157a auf die Leitung 160a zu unterdrücken. Nachfolgend kann im zweiten Steuergerät 155b ein Zeitpunkt ermittelt werden, zu dem auf der Leitung 160a kein erstes Steuersignal 157a mehr anliegt. Dieser Zeitpunkt kann beispielsweise durch Ablauf einer bestimmten Zeitdauer nach einem erstmaligen Erkennen des durch das erste Steuergerät 155a auf die Leitung 160a ausgegebenen ersten Steuersignal 155a ermittelt werden. Beispielsweise kann diesem
Ermittlungsverfahren zugrundegelegt werden, dass das erste Steuersignal 155a lediglich eine vorbestimmte Signaldauer lang der (ersten) Leitung 160a beaufschlagt wird, sodass das zweite Steuergerät 155b davon ausgehen kann, dass nach dieser vorbestimmten Signaldauer die (erste) Leitung 160a wieder„frei“ ist. In diesem Fall könnte dann das zweite Steuergerät 155b das zweite Steuersignal 157b der Leitung 160a einprägen. Alternativ kann der Zeitpunkt auch dadurch ermittelt werden, dass beispielsweise das erste Signal 157a derart ausgewertet wird, dass eine
Schlusssequenz im ersten Signal 157a erkannt wird, die signalisiert, dass das erste Signal 157a in Kürze beendet ist und somit die Leitung 160a wieder zur Ausgabe des zweiten Steuersignal 157b frei ist.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Aktuatorsystems 110 aus Fig. 1 , wobei hier nun die Steuereinheit 135 mit dem ersten Steuergerät 155a und dem zweiten Steuergerät 155b dargestellt ist. Das erste Steuergerät 155a ist mittels der Leitung 160a zur Übertragung des ersten Steuersignals 157a mit dem (ersten) Aktuator 115a verbunden, der vorliegend beispeilsweise als ein Drucksteuerventil ausgebildet ist. Weiterhin ist das erste Steuergerät 155a zur Übertragung des dritten Steuersignals 162a mit dem zweiten Aktuator 115b mittels der zweiten Leitung 160b verbunden, wobei der zweite Aktuator 115b ebenfalls wieder als ein Drucksteuerventil ausgebildet ist. Das zweite Steuergerät 155b ist mittels der Leitung 160a zur Übertragung des zweiten
Steuersignals 157b mit dem (ersten) Aktuator 115a verbunden. Weiterhin ist das zweite Steuergerät 155b zur Übertragung des vierten Steuersignals 162b mit dem zweiten Aktuator 115b mittels der zweiten Leitung 160b verbunden. Die Aktuatoren 115a bzw. 115b umfassen beispielsweise einen Widerstand und / oder eine Induktivität, um ansprechend auf eine Ansteuerung durch eines der Steuersignale 157 oder 162 ein magnetisches Feld zu erzeugen, mittels dessen eine mechanische Komponenten wie beispielsweise ein Sperrriegel zur Freigabe eines Druckluftdurchgangs bewegt werden kann. Das Steuergerät 155a und / oder 155b umfasst einen High-Side-Schalter (HS), der durch einen Steuerbefehl eines Mikorcontrollers geöffent oder geschlossen werden kann, um eine ausreichend hohe Leistung an den Aktuator zu übertragen, um die entsprechende mechanische Bewegung initiieren zu können. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuergerät 155a und / oder 155b einen Low-Side-Schalter (LS) aufweisen, der ebenfalls durch einen Steuerbefehl eines Mikorcontrollers geöffnet oder
geschlossen werden kann. In der Fig. 2 ist das Funktionsprinzip einer Ansteuerung eines Drucksteuerventils, als Beispiel eines Aktuators, mit zwei elektronischen Steuergeräten 155a und 155b, im Folgenden auch synonym ECU1 bzw. ECU2 genannt, schematisch dargestellt. Hier wird im Wesentlichen gezeigt dass ein Aktuator mit zwei Steuergeräten 155a bzw. 155b (d. h. den ECUs 1 und 2) verbunden ist und somit von beiden ECUs 155a und 155b angesteuert werden kann. Die ECUs bzw. Steuergeräte 155a bzw. 155b verfügen jeweils über entsprechende Fligh-Side-Schalter FIS sowie Low-Side-Schalter LS und Rückmelde-Leitungen zum Mikrocontroller. Die Ansteuerung des jeweiligen Aktuators 115 kann in der Anzahl und Ausführung der High-Side- und Low-Side-Schalter variieren und ist nur zur Veranschaulichung abgebildet.
Bei der Nutzung eines Aktuators wie den Aktuatoren 115 durch zwei oder mehrere Steuergeräte 155 (ECUs) sollte die gleichzeitige Ansteuerung durch beide Steuergeräte 155a und 155b vermieden werden. Eine gleichzeitige Ansteuerung eines Aktuators 115 ist aufgrund dessen eigen- und systemdynamischen Verhaltens sehr ungünstig. Es könnte zu einem unkontrollierbaren Regel- / Steuerverhalten kommen, da die erste ECU 155a, durch ihre Ansteuerung die Regelung / Steuerung der zweiten ECU 155b behindert.
Des Weiteren sollte eine Rückwärtsversorgung von der einen ECU zur anderen ECU ebenfalls ausgeschlossen werden.
Außerdem stellt die zweite ECU 155b günstigerweise eine sogenannte Rückfallebene (Backup) dar, welche nur im Fehlerfall der ersten ECU 155a in den aktiven Betrieb umschalten soll. Dennoch sollte sichergestellt werden, dass die zweite ECU 155b im Backup-Fall einen fehlerfreieren Betrieb gewährleisten kann. Hierzu sollten beide Steuergeräte 155a und 155b günstigerweise in regelmäßigen Abständen den jeweiligen Aktuator 115a bzw. 115b mit Testsignalen als Steuersignalen beaufschlagen und das Ergebnis eigenständig bewerten. Die Schwierigkeit liegt nun in der Bewertung der eigenen Testsignale der ECU1 155a und die Beeinflussung durch Testsignale der ECU2 155b, denn Testpulse, welche von der ECU1 155a ausgeführt worden sind, wirken sich auf die Testpulse und dessen Rückmeldungen der ECU2 155b und umgekehrt aus. Es ist daher naheliegend die beiden ECUs 155a und 155b zu Synchronisieren. Da die ECUs 155a und 155b in der Regel über einen
Datenübertragungsbus, zum Beispiel CAN, LIN, MOST, Ethernet u.v.m. miteinander verbunden ist, könnte eine Synchronisation hiermit realisiert werden. In den meisten Fällen möchte der Fahrzeughersteller jedoch regen Datenverkehr vermeiden. Weiterhin kommt zu dem reinen Datentransfer eine, dem verwendeten Protokoll geschuldete Grundverzögerung.
Der hier vorgestellte Ansatz umfasst die Kommunikation und Synchronisation der beiden ECUs 155a und 155b mittels dessen ausgesendeten Testimpulse und / oder Ansteuerungen, d. h. Steuersignalen, die auch als Testsignale oder Testimpulse verwendet werden können, da hierdurch auch testweise der betreffende Aktuator angesteuert wird. Die ECU1 155a sendet beispielsweise einen Testimpuls bzw. ein erstes Steuersignal 157a zur Fehlerdiagnose aus. Diese wird gleichzeitig von der ECU1 155a sowie von der ECU2 155b eingelesen. Während die ECU1 155a ihren Testimpuls entsprechend verifiziert, nutzt die ECU2 155b diesen Testimpuls des ersten
Steuersignals 157a als Interrupt-Quelle oder Aufforderung seinen eigenen Testimpuls als zweitem Steuersignal 157b mit einer bestimmten Totzeit zu starten. Es entsteht nun ein so genanntes Handshake-Signal mit der sichergestellt wird, dass die ECU1 155a vom geplanten Testpuls als zweitem Steuersignal 157b der ECU2 155b weiß und kann diese Information verarbeiten.
Die Testimpulse respektive Steuersignale 157a bzw. 157b können in den
entsprechenden Frequenzen variieren und somit ein Protokoll abbilden mit dem beide ECUs 155a bzw. 155b miteinander kommunizieren können.
Im Zuge der funktionalen Sicherheit, bei welcher ebenfalls mehrstufige
Kommunikationsleitungen oder Bussysteme benötigt werden, kann auf diese Weise ein redundanter BUS über die Testimpulse bzw. Steuersignale 157a bzw. 157b der ECUs 155a bzw. 155b realisiert werden. Dieses führt zu einer erheblichen Kosteneinsparung.
Da ebenfalls eine mehrfache Ansteuerung des Aktuators vermieden werden sollte (siehe vorstehende Beschreibung) kann die jeweilige passive ECU die Ansteuerung der aktiven ECU mittels der eigenen Rückmeldungen erfassen, dieses als Lebenszeichen interpretieren und dementsprechend mit einem geeigneten Betriebszustand reagieren.
Der hier vorgestellte Ansatz lässt sich ebenfalls noch erweitern. Beispielsweise kann mit diesem Ansatz ein System mit zwei ECUs entsprechend den Steuergeräten 155 und drei doppelgenutzten Aktuatoren entsprechend den Aktuatoren 115a bzw. 115b aufgebaut werden, wobei eine zusätzliche Kommunikation über eine CAN-Bus- Verbindung erfolgen kann. Testpulse können somit auch zur Synchronisation der Übertragung für alle drei Aktuatoren entsprechend implementiert werden. Auch kann eine spezielle Testimpulsfolge von der aktiven ECU1 155a (Master) zur Aufforderung der passiven ECU2 155b (Slave) zur Regelungsübernahme für definierte Zeit definiert werden. In dieser Zeit ist dann die ECU2 155b der Master und würde im Falle eine Regelanforderung die aktive Regelung der Aktuatoren 115 übernehmen. Nach dem Zeitintervall bzw. der Zeitdauer wird die Regelungsübernahme wieder an die ECU 1 155a übergeben. Mittels CAN-Nachrichten (oder Nachrichten auf einem alternativen Bus die einem Flexray- oder Ethernet-Bus) wird die Neuverteilung der Master- und Slave-ECU redundant und ohne erhöhte Busauslastung überwacht. Ebenso könnte auch ein System mit vier ECUs und zwei doppelgenutzten Aktuatoren implementiert werden. Grundsätzlich ist die Anzahl der Aktuatoren zur Mehrfachnutzung variabel.
Auch die Anzahl der ECUs 155, welche über einem oder mehreren Aktuatoren 115 miteinander kommunizieren, ist variabel. Es kommen Aktuatoren und Lasten mit beliebigen Impedanzen in Frage.
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zur Ansteuerung von zumindest einem Aktuator eines Aktuatorsystems, wobei das
Aktuatorsystem zumindest ein erstes und ein zweites Steuergerät aufweist, wobei das erste Steuergerät ausgebildet ist, um einen Aktuator über eine Leitung anzusteuern und wobei das zweite Steuergerät ausgebildet ist, um den Aktuator über die Leitung anzusteuern. Das Verfahren 300 umfasst einen Schrit 310 des Ausgebens eines ersten Steuersignals von der ersten Steuereinheit über die Leitung an den Aktuator. Ferner umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 320 des Erkennens des ersten Steuersignals auf der Leitung durch das zweite Steuergerät und Unterdrücken einer Ausgabe eines zweiten Steuersignals an den Aktuator durch das zweite Steuergerät während der Zeit, in der das erste Steuergerät das erste Steuersignal auf die Leitung ausgibt. Weiterhin umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 330 des Ermittelns eines Zeitpunkts durch das zweite Steuergerät, an dem auf der Leitung kein erstes Steuersignal anliegt. Schließlich umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 340 des Beaufschlagens des Aktuators mit einem zweiten Steuersignal über die Leitung durch das zweite Steuergerät, wenn kein erstes Steuersignal an der Leitung anliegt.
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausfühungsbeispiels einer Vorrichtung 400 zur Ansteuerung von zumindest einem Aktuator eines Aktuatorsystems, wobei das
Aktuatorsystem zumindest ein erstes und ein zweites Steuergerät aufweist, wobei das erste Steuergerät ausgebildet ist, um den zumindest einen Aktuator über eine Leitung anzusteuern und wobei das zweite Steuergerät ausgebildet ist, um den Aktuator über die Leitung anzusteuern. Die Vorrichtung 400 umfasst einen Einheit 410 zum Ausgeben eines ersten Steuersignals von der ersten Steuereinheit über die Leitung an den Aktuator. Ferner umfasst die Vorrichtung 400 eine Einheit 420 zum Erkennen des ersten Steuersignals auf der Leitung durch das zweite Steuergerät und Unterdrücken einer Ausgabe eines zweiten Steuersignals an den Aktuator durch das zweite
Steuergerät während der Zeit, in der das erste Steuergerät das erste Steuersignal auf die Leitung ausgibt. Auch umfast die Vorrichtung 400 eine Einheit 430 zum Ermitteln eines Zeitpunkts durch das zweite Steuergerät, an dem auf der Leitung kein erstes Steuersignal anliegt. Schließlich umfasst die Vorrichtung 400 eine Einheit 440 zum Beaufschlagen des Aktuators mit einem zweiten Steuersignal über die Leitung durch das zweite Steuergerät, wenn kein erstes Steuersignal an der Leitung anliegt.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und / oder“ -Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das
Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. BEZUGSZEICHENLISTE
100 Fahrzeug
105 Aktuatorsystem
110 Bremsanlage
115a (erster) Aktuator
115b zweiter Aktuator
120 Vorratsbehälter
125a erste Bremseinheit
125b zweite Bremseinheit
130a erstes Rad
130b zweites Rad
132 Kompressor
135 Steuereinheit
140 Bremsanforderungssignal
145 Bremspedal
150 Bremssteuereinheit
155a erstes Steuergerät
155b zweites Steuergerät
157a erstes Steuersignal
157b zweites Steuersignal
160a (erste) Leitung
160b zweite Leitung
162a drittes Steuersignal
162b viertes Steuersignal
L Induktivität
R Widerstand
300 Verfahren zur Ansteuerung von zumindest einem Aktuator eines
Aktuatorsystems
310 Schritt des Ausgebens
320 Schritt des Erkennens Schritt des Ermittelns
Schritt des Beaufschlagens
Vorrichtung zur Ansteuerung von zumindest einem Aktuator eines
Aktuatorsystems
Einheit zum Ausgeben
Einheit zum Erkennen
Einheit zum Ermitteln
Einheit zum Beaufschlagen

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren (300) zur Ansteuerung von zumindest einem Aktuator (115a, 115b) eines Aktuatorsystems (110), wobei das Aktuatorsystem (110) zumindest ein erstes (155a) und ein zweites (155b) Steuergerät aufweist, wobei das erste Steuergerät (155a) ausgebildet ist, um den zumindest den Aktuator (115a) über eine Leitung (160a) anzusteuern und wobei das zweite Steuergerät (155b) ausgebildet ist, um den Aktuator (115a) über die Leitung (160a) anzusteuern, wobei das Verfahren (300) die folgenden Schritte umfasst:
Ausgeben (310) eines ersten Steuersignals (157a) von der ersten Steuereinheit (155a) über die Leitung (160a) an den Aktuator (115a);
Erkennen (320) des ersten Steuersignals (157a) auf der Leitung (160a) durch das zweite Steuergerät (155b) und Unterdrücken einer Ausgabe eines zweiten
Steuersignals (157b) an den Aktuator (115a) durch das zweite Steuergerät (155b) während einer Zeit, in der das erste Steuergerät (155a) das erste Steuersignal (157a) auf die Leitung (160a) ausgibt;
Ermitteln (330) eines Zeitpunkts durch das zweite Steuergerät (157b), an dem auf der Leitung (160a) kein erstes Steuersignal (157a) anliegt; und
Beaufschlagen (340) des Aktuators (115a) mit einem zweiten Steuersignal (157b) über die Leitung (160) durch das zweite Steuergerät (155b), wenn kein erstes
Steuersignal (157a) an der Leitung (160a) anliegt.
2. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Schritt des Ermitteln (330) der Zeitpunkt als eine vorbestimmte Zeitdauer nach einem Empfang des ersten Steuersignals (157a) im zweiten Steuergerät (155b) ermittelt wird und / oder wobei im Schritt des Ermittelns (330) der Zeitpunkt durch den Empfang einer vorbestimmten Sequenz im ersten Steuersignal (157a) ermittelt wird.
3. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet durch
einen Schritt des Auswertens, in dem ein auf das erste (157a) und/oder zweite (157b) Steuerginal erhaltenes Antwortsignal des Aktuators (115a) in dem ersten (155a) und / oder zweiten (155b) Steuergerät ausgewertet wird, um eine Fuktionsfähigkeit des Aktuators (115a) und / oder des ersten (155a) und / oder zweiten (155b) Steuergeräts zu überprüfen, insbesondere wobei im Schritt des Auswertens eine Funktionsfähigkeit eines Fligh-Side-Schalters (FIS) und / oder Low-Side-Schalters (LS) im ersten (155a) und / oder zweiten (155b) Steuergerät oder im Aktuator (115a) überwacht wird.
4. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Schritt (340) des Beaufschlagens der Aktuator (115a) mit dem zweiten Steuersignal (157b) beaufschlagt wird, das sich vom ersten Steuersignal (157a) unterscheidet.
5. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
gekennzeichnet durch
einen Schritt des Ansteuerns der Aktuator (115a) in einem Normalbetriebsmodus von dem ersten Steuergerät (157a) angesteuert wird und in einem Fehlerbetriebsmodus, in dem ein Fehler des Betriebs des ersten Steuergeräts (155a) oder einer Verbindung des ersten Steuergeräts (155a) zu dem Aktuator (115a) erkannt wurde, der Aktuator (115a) von dem zweiten Steuergerät (155b) angesteuert wird.
6. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Schritt des Ausgebens (310) das erste Steuersignal (157a) über eine Busleitung (160a) an den Aktuator (115a) übertragen wird und/oder im Schritt (340) des
Beaufschlagens das zweite Steuersignal (157b) über die Busleitung (160a) an den Aktuator (115a) übertragen wird, insbesondere wobei die Busleitung (160a) durch eine CAN-Bus-Leitung, eine LIN-Busleitung, eine MOST-Busleitung oder eine Ethernet- Busleitung gebildet wird
und / oder
wobei im Schritt (310) des Ausgebens das erste Steuersignal (157a) über eine ausschließlich für das erste (157a) oder zweite (157b) Steuersignal reservierte Leitung (160a) an den Aktuator (115a) übertragen wird und / der im Schritt (340) des
Beaufschlagens das zweite Steuersignal (157b) über die ausschließlich für das erste (157a) oder zweite (157b) Steuersignal reservierte Leitung (160a) an den Aktuator (115a) übertragen wird.
7. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schritte des Verfahrens (300) wiederholt ausgeführt werden, wobei in einem wiederholt ausgegebene Schritt (310) des Ausgebens ein Überrpüfen erfolgt, ob auf der Leitung (160a) an den Aktuator (115a) das zweite Steuersignal (157b) anliegt und wobei bei einem Anliegen des zweiten Steuersignals (157b) an der Leitung (160a) das erste Steuersignal (157a) nicht ausgegeben wird und / oder wobei bei keinem Anliegen des zweiten Steuersignals (157b) das erste Steuersignal (158a) an den Aktuator (115a) ausgegeben wird.
8. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Schritt (310) des Ausgebens das erste Steuersignal (157a) an ein Druckventil des Fahrzeugs (110) als Aktuator (115a) ausgegeben wird und / oder im Schritt (340) des Beaufschlagens das zweite Steuersignal (157b) einem Druckventil des Fahrzeugs (100) als Aktuator (115a) beaufschlagt wird.
9. Verfahren (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das
Aktuatorsystem (110) zumindest einen zweiten Aktuator (115b) aufweist, der über eine zweite Leitung (160b) mit dem ersten (155a) und dem zweiten (155b) Steuergerät verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Schritt (310) des Ausgeben ein drittes Steuersignal (162a) von dem ersten
Steuergerät (155a) über die zweite Leitung (160b) an den zweiten Aktuator (115b) ausgegeben wird, wobei im Schritt (320) des Erkennens das dritte Steuersignal (162a) auf der zweiten Leitung (160b) durch das zweite Steuergerät (155b) erkannt wird und eine Ausgabe eines vierten Steuersignals (162b) an den zweiten Aktuator (115b) durch das zweite Steuergerät (155b) während der Zeit unterdrückt wird, in der das erste Steuergerät (155a) das dritte Steuersignal (162a) auf die zweiten Leitung (160b) ausgibt und wobei im Schritt (330) des Ermittelns ein zweiter Zeitpunkt durch das zweite Steuergerät (155b) ermittelt wird, an dem auf der zweiten Leitung (160b) kein drittes Steuersignal (162a) anliegt und wobei im Schritt (340) des Beaufschlagens der zweiten Aktuator (115b) mit dem vierten Steuersignal (162b) über die zweiten Leitung (160b) durch das zweite Steuergerät (155b) beaufschlagt wird, wenn kein drittes Steuersignal (162a) an der zweiten Leitung (160b) anliegt.
10. Vorrichtung (135, 400), die eingerichtet ist, um die Schritte des Verfahrens (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche in entsprechenden Einheiten (410, 420, 430, 440) auszuführen und / oder anzusteuern.
11. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte des Verfahrens (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen und / oder anzusteuern.
12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
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