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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Steuernetzwerke für Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersysteme in schweren Fahrzeugen.
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Hintergrund der Erfindung
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Pneumatische Fahrzeugdynamiksteuersysteme und Fahrsteuersysteme, wie Bremssysteme und Aufhängungssysteme, für schwere Fahrzeuge sind bekannt und werden seit vielen Jahren verwendet. Druckluft wurde nicht nur als Kraft zur Betätigung von Komponenten von solchen Systemen verwendet, sondern auch als Medium, um Steuerinformation an verschiedene Systemkomponenten zu befördern.
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In jüngerer Zeit wurde Steuerinformation an Dynamiksteuer- und Fahrsteuersystemkomponenten von schweren Fahrzeugen mittels elektrischer Signale übertragen. Typischerweise liefert ein einzelner Task-Prozessor oder elektrischer Schalter Steuerinformation an einen einzelnen Typ von Komponente. Die Steuerinformation wird gemäß einem Schema in Reaktion auf Sensorinput von Fahrzeugperformancefaktoren generiert. Jede Systemkomponente beinhaltet einen elektrischen Aktuator zum Empfang und zur Interpretation des Steuersignals, um die pneumatische Komponente zu bedienen.
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Ein Nachteil bekannter Systeme ist deren Komplexität hinsichtlich Gestaltung, Aufbau, Wartung und Erneuerung. Faktoren, die die Komplexität steigern, schließen eine große Anzahl von individuellen Komponenten, welche Druckluft sowohl für Steuerinformation und Anpressdruck verwenden, und Konflikte zwischen Steuerstrategien ein. Diese Nachteile werden durch die Zunahme verschiedener Typen von Steuerstrategien verschärft. Beispielsweise können inhärente Konflikte, die zwischen Antiblockierbremsung, Traktion, manuellen Eingaben/Beeinflussungen und anderen Fahrzeugdynamikschemata bestehen, zu „verlorenen“ oder zyklisch laufenden Bremssystemen führen, die eine Sicherheitsgefahr schaffen.
Aus
EP 1197 409 A2 ist ein Fahrdynamik-Regelsystem eines Kraftfahrzeuges bekannt.
DE 195 15 061 A1 offenbart ein System zur Fahrstabilitätsregelung. Diese Druckschriften offenbaren die Merkmale der Oberbegriffe der Ansprüche 1, 9 und 20 sowie eine Steuereinheit, die eine einzelne Bremskomponente eines Bremssystems steuert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung stellt ein elektrisches Steuernetzwerk bereit, das über ein oder mehrere Fahrzeugdynamiksteuer- und/ oder Fahrsteuersysteme eines schweren Fahrzeugs gelegt ist, welches Steuernetzwerk die Betätigung dessen Komponenten steuert. Die Erfindung bietet viele Vorteile, welche die Reduktion von Komponenten, vereinfachtes Design, vereinheitlichte Kommunikation für zahlreiche verschiedene Typen von Systemkomponenten, vereinfachte Auflösung von Konflikten zwischen konkurrierenden Steuerstrategien, Erweiterbarkeit auf zusätzliche Fahrzeugsysteme, und Flexibilität zur Aktualisierung für neue, verbesserte Fahrzeugsteuerschemata beinhalten.
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In einem speziellen Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Bremssystem für ein schweres Fahrzeug einen ersten Typ von Bremskomponente, einen zweiten Typ von Bremskomponente, zumindest einen Fahrzeugperformancesensor und einen Kontroller, der Sensorsignale von dem Sensor empfängt und in elektrischer Kommunikation mit den ersten und zweiten Typen von Bremskomponenten steht zur Betätigung. Ein erstes Steuerschema wird durch den Kontroller zur Generierung von Steuersignalen für den ersten Typ von Bremskomponente benutzt, während ein zweites Steuerschema durch den Kontroller zur Generierung von Steuersignalen für den zweiten Typ von Bremskomponente benutzt wird.
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Manuelle Eingaben können zur Beeinflussung von Steuersignalen für den ersten und/oder zweiten Typ von Bremskomponente vorgesehen werden. Vorzugsweise hindert der Kontroller den ersten und zweiten Typ von Bremskomponenten am zyklischen Laufen. Eine Quelle für Druckluft und/oder eine Quelle für elektrische Energie ist vorzugsweise vorgesehen zur Benutzung bei Betätigung von zumindest einem von dem ersten und zweiten Typ von Bremskomponenten.
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Zumindest eines von den ersten und zweiten Kontrollschemata kann konfiguriert sein in einer Form, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Hardware, Software, Firmware, einem steckbaren Modul und Kombinationen von diesen. Der Kontroller und zumindest eines der ersten und zweiten Kontrollschemata können mittels eines Datenbus oder eines Steuernetzwerks verbunden sein, der Kontroller und der Sensor können mittels eines Kommunikationsbus verbunden sein, und die ersten und zweiten Typen von Bremskomponente können in einem Anwendungsnetzwerk zusammen verbunden sein.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Bremssystem für schwere Fahrzeuge eine Bremskomponente, zumindest einen Fahrzeugperformancesensor und einen Kontroller, empfangend Sensorsignale von dem Sensor und in elektrischer Kommunikation mit der Bremskomponente zur Betätigung. Ein erstes Steuerschema wird durch den Kontroller zur Generierung erster Steuersignale für die Bremskomponente benutzt, während ein zweites Steuerschema durch den Kontroller zur Generierung von zweiten Steuersignalen für die Bremskomponente benutzt wird. Ein Konfliktauflösungsschema wird durch den Kontroller zur Auflösung von Konflikten zwischen den ersten und zweiten Steuersignalen genutzt.
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Das Konfliktauflösungsschema kann konfiguriert sein in einer Form, ausgewählt aus der Gruppe umfassend Hardware, Software, Firmware, ein steckbares Modul und Kombinationen von diesen, und/oder kann Teil von einem oder beiden der ersten und zweiten Kontrollschemata umfassen.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Bremssystem für ein schweres Fahrzeug einen ersten Typ von Bremskomponente, einen zweiten Typ von Bremskomponente, zumindest einen Fahrzeugperformancesensor, ein zentrales Steuernetzwerk zum Empfang von Sensorsignalen von dem Sensor und in elektrischer Kommunikation mit dem ersten und zweiten Typ von Bremskomponenten zum Senden von Steuersignalen dorthin, und ein zentrales Versorgungsnetz zur Zufuhr von Energie zu dem ersten und zweiten Typ von Bremskomponenten zur Betätigung des ersten und zweiten Typs von Bremskomponenten in Reaktion auf die von dem zentralen Steuernetzwerk empfangenen Steuersignale.
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Die mittels des zentralen Versorgungsnetzes zugeführte Energie kann zum Beispiel pneumatische Energie oder elektrische Energie umfassen.
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In einen noch anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Steuernetzwerk zur Steuerung von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen einen ersten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente, einen zweiten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente, zumindest einen Fahrzeugperformancesensor und einen Kontroller, empfangend Sensorsignale von dem Sensor und in elektrischer Kommunikation mit dem ersten und zweiten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponenten zur Betätigung. Ein erstes Steuerschema wird durch den Kontroller benutzt zur Erzeugung erster Steuersignale für den ersten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente, während ein zweites Steuerschema durch den Kontroller benutzt wird zur Erzeugung von Steuersignalen für den zweiten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente.
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Der Kontroller kann außerdem ein drittes Steuerschema benutzen zur Erzeugung von zweiten Steuersignalen für den ersten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente. In diesem Fall beinhaltet das Steuernetzwerk vorzugsweise außerdem ein Konfliktauflösungsschema zur Auflösung von Konflikten zwischen den ersten und zweiten Steuersignalen für den ersten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente. Die ersten und zweiten Typen von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponenten können zum Beispiel Bremssystemkomponenten, Aufhängungssystemkomponenten, Traktionssteuersystemkomponenten, Lenksystemkomponenten, Stabilitätssteuerungssystemkomponenten oder Kombinationen von diesen sein.
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In einem noch anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet ein Steuernetzwerk zur Steuerung von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen eine Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente, zumindest einen Fahrzeugperformancesensor und einen Kontroller, empfangend Sensorsignale von dem Sensor und in elektrischer Kommunikation mit der Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente zur Betätigung. Ein erstes Steuerschema wird durch den Kontroller benutzt zur Erzeugung von ersten Steuersignalen für die Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente, während ein zweites Steuerschema durch den Kontroller benutzt wird zur Erzeugung von zweiten Steuersignalen für die Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente. Ein Konfliktauflösungsschema wird durch den Kontroller zur Auflösung von Konflikten zwischen den ersten und zweiten Steuersignalen benutzt.
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In einem noch anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet ein System zum Betrieb von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen einen ersten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente, einen zweiten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponente, zumindest einen Fahrzeugperformancesensor, ein zentrales Steuernetzwerk zum Empfangen von Sensorsignalen von dem Sensor und in elektrischer Kommunikation mit dem ersten und zweiten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponenten zum Senden von Steuersignalen dorthin und ein zentrales Versorgungsnetz zum Zuführen von Energie zu dem ersten und zweiten Typ von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponenten zur Betätigung des ersten und zweiten Typs von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponenten in Reaktion auf die Steuersignale, empfangen von dem zentralen Steuernetzwerk.
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In einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Bremssystem für eine schweres Fahrzeug eine Mehrzahl von Bremskomponenten und zumindest einen Fahrzeugperformancesensor. Eine zentrale Steuereinheit empfängt Sensorsignale von dem zumindest einen Fahrzeugperformancesensor und generiert zentrale Steuersignale zur Steuerung der Mehrzahl von Bremskomponenten, basierend auf den empfangenen Sensorsignalen. Eine verteilte elektronische Steuereinheit empfängt Sensorsignale von dem zumindest einen Fahrzeugperformancesensor und generiert lokale Steuersignale zur Steuerung nur einiger der Mehrzahl von Bremskomponenten, basierend auf den empfangenen Sensorsignalen. Ein Konfliktauflösungsschema löst Konflikte zwischen den zentralen Steuersignalen und den lokalen Steuersignalen auf.
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In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet die zentrale Steuereinheit ein erstes Steuerschema, benutzt durch die zentrale Steuereinheit zur Generierung von ersten zentralen Steuersignalen, ein zweites Steuerschema, benutzt durch die zentrale Steuereinheit zur Generierung von zweiten zentralen Steuersignalen, und ein zentrale Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema, benutzt durch die zentrale Steuereinheit zur Auflösung von Konflikten zwischen den ersten und zweiten zentralen Steuersignalen. In bestimmten dieser Ausführungsbeispiele umfasst das zentrale Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema einen Teil von einem oder beiden des ersten und zweiten Steuerschemas.
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In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet die verteilte elektronische Steuereinheit ein erstes Steuerschema, benutzt durch die verteilte elektronische Steuereinheit zur Generierung von ersten lokalen Steuersignalen, ein zweites Steuerschema, benutzt durch die verteilte elektronische Steuereinheit zur Generierung von zweiten lokalen Steuersignalen, und ein verteilte elektronische Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema, benutzt durch die verteilte elektronische Steuereinheit zur Auflösung von Konflikten zwischen den ersten und zweiten lokalen Steuersignalen. In bestimmten dieser Ausführungsbeispiele umfasst das verteilte elektronische Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema einen Teil von einem oder beiden des ersten und zweiten Steuerschemas.
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In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet das System außerdem einen manuellen Eingang zur Beeinflussung der zentralen Steuersignale und der lokalen Steuersignale. In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet das System außerdem eine Druckluftquelle zur Verwendung bei der Betätigung der Bremskomponente und/oder eine elektrische Energiequelle zur Verwendung bei der Betätigung der Bremskomponente. In einigen Ausführungsbeispielen ist das Konfliktauflösungsschema in einer Form, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hardware, Software, Firmware, einem steckbaren Modul und Kombinationen von diesen, konfiguriert.
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In einem noch anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Bremssystem für ein schweres Fahrzeug eine erste Bremskomponente, umfassend einen ersten Typ von Bremskomponente, eine zweite Bremskomponente, umfassen einen zweiten Typ von Bremskomponente, und zumindest einen Fahrzeugperformancesensor. Eine zentrale Steuereinheit empfängt Steuersignale von dem zumindest einen Fahrzeugperformancesensor, ein erstes Steuerschema wird durch die zentrale Steuereinheit zur Generierung von zentralen Steuersignalen zur Steuerung der ersten Bremskomponente benutzt, und ein zweites Steuerschema wird durch die zentrale Steuereinheit zur Generierung von zentralen Steuersignalen zur Steuerung der zweiten Bremskomponente benutzt. Eine verteilte elektronische Steuereinheit empfängt Sensorsignale von dem zumindest einen Fahrzeugperformancesensor und generiert lokale Steuersignale zur Steuerung zumindest einer von den ersten und zweiten Bremskomponenten.
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In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet das System außerdem ein Konfliktauflösungsschema zur Auflösung von Konflikten zwischen den zentralen Steuersignalen und den lokalen Steuersignalen. In bestimmten dieser Ausführungsbeispiele umfasst das Konfliktauflösungsschema einen Teil von einem oder beiden des ersten und zweiten Steuerschemas. In bestimmten dieser Ausführungsbeispiele ist das Konfliktauflösungsschema in einer Form, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hardware, Software, Firmware, einem steckbaren Modul und Kombinationen von diesen, konfiguriert. In einigen Ausführungsbeispielen generiert die verteilte elektronische Steuereinheit lokale Steuersignale zur Steuerung von nur einer von den ersten und zweiten Bremskomponenten.
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In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet die verteilte elektronische Steuereinheit ein erstes Steuerschema, benutzt durch die verteilte elektronische Steuereinheit zur Generierung von ersten lokalen Steuersignalen, ein zweites Steuerschema, benutzt durch die verteilte elektronische Steuereinheit zur Generierung von zweiten lokalen Steuersignalen, und ein verteilte elektronische Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema, benutzt durch die verteilte elektronische Steuereinheit zur Auflösung von Konflikten zwischen den ersten und zweiten lokalen Steuersignalen. In bestimmten dieser Ausführungsbeispiele umfasst das verteilte elektronische Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema einen Teil von einem oder beiden des ersten und zweiten Steuerschemas.
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In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet das System außerdem einen manuellen Eingang zur Beeinflussung der zentralen Steuersignale und der lokalen Steuersignale. In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet das System außerdem eine Druckluftquelle zur Verwendung bei der Betätigung der Bremskomponente und/oder eine elektrische Energiequelle zur Verwendung bei der Betätigung der Bremskomponente. In einigen Ausführungsbeispielen ist zumindest eines von den ersten und zweiten Steuerschemata in einer Form, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hardware, Software, Firmware, einem steckbaren Modul und Kombinationen von diesen, konfiguriert.
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In einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Bremssystem für ein schweres Fahrzeug eine Mehrzahl von Bremskomponenten und zumindest einen Fahrzeugperformancesensor. Eine zentrale Steuereinheit empfängt Sensorsignale von dem zumindest einen Fahrzeugperformancesensor und generiert zentrale Steuersignale zur Steuerung der Mehrzahl von Bremskomponenten basierend auf den empfangenen Sensorsignalen. Eine verteilte elektronische Steuereinheit empfängt Sensorsignale von dem zumindest einen Fahrzeugperformancesensor und generiert lokale Steuersignale zur Steuerung von nur einigen der Mehrzahl von Bremskomponenten basierend auf den empfangenen Sensorsignalen. Ein zentrales Versorgungsnetz führt der Mehrzahl von Bremskomponenten Energie zu zur Betätigung der Mehrzahl von Bremskomponenten in Reaktion auf die zentralen und lokalen Steuersignale.
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In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet das System außerdem ein Konfliktauflösungsschema zur Auflösung von Konflikten zwischen den zentralen Steuersignalen und den lokalen Steuersignalen. In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet die zentrale Steuereinheit ein erstes Steuerschema, benutzt durch die zentrale Steuereinheit zur Generierung von ersten zentralen Steuersignalen, ein zweites Steuerschema, benutzt durch die zentrale Steuereinheit zur Generierung von zweiten zentralen Steuersignalen, und ein zentrale Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema, benutzt durch die zentrale Steuereinheit zur Auflösung von Konflikten zwischen den ersten und zweiten zentralen Steuersignalen. In bestimmten dieser Ausführungsbeispiele umfasst das zentrale Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema Teil von einem oder beiden der ersten und zweiten Steuerschemata.
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In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet die verteilte elektronische Steuereinheit ein erstes Steuerschema, benutzt durch die verteilte elektronische Steuereinheit zur Generierung von ersten lokalen Steuersignalen, ein zweites Steuerschema, benutzt durch die verteilte elektronische Steuereinheit zur Generierung von zweiten lokalen Steuersignalen, und ein verteilte elektronische Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema, benutzt durch die verteilte elektronische Steuereinheit zur Auflösung von Konflikten zwischen den ersten und zweiten lokalen Steuersignalen. In bestimmten dieser Ausführungsbeispiele umfasst das verteilte elektronische Steuereinheit-Konfliktauflösungsschema Teil von einem oder beiden der ersten und zweiten Steuerschemata.
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In einigen Ausführungsbeispielen beinhaltet das System außerdem einen manuellen Eingang zur Beeinflussung der zentralen Steuersignale und der lokalen Steuersignale. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst das zentrale Versorgungsnetz eine Druckluftquelle und/oder eine elektrische Energiequelle.
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Die Erfindung und ihre besonderen Merkmale und Vorteile werden noch offensichtlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Betrachtung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Systems zum Betrieb von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
- 2 ist ein Flussdiagramm, das schematisch den Betrieb eines Ausführungsbeispiels des Systems zum Betrieb von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen nach 1 veranschaulicht;
- 3 ist eine isometrische, teilweise schematische Ansicht des Ausführungsbeispiels des Systems zum Betrieb von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen nach 1;
- 4 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Systems zum Betrieb von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; und
- 5 ist ein Flussdiagramm, das schematisch den Betrieb des Ausführungsbeispiels des Systems zum Betrieb von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen nach 4 veranschaulicht.
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Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung
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Mit Bezug zunächst auf die 1 und 2 ist ein System 110 zum Betrieb von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen gemäß bestimmter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Was mit „Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen“ gemeint ist, sind solche Systeme von Fahrzeugen, welche verantwortlich für die Steuerung der Bewegung des Fahrzeugs und seiner Interaktion mit der Straße sind. Beispiele für solche Systeme beinhalten das elektronische Bremssystem (EBS), das Antiblockierbremssystem (ABS), das Aufhängungssystem, das Traktionskontrollsystem, das Anti-Slip-Regulierungs-(ASR-)System, das Lenksystem, das Stabilitätskontrollsystem, das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP), das adaptive Geschwindigkeitskontrollsystem (ACC), verschiedene Komponenten des Diagnosesystems, die Anhängeranpassungsschaltung, die Transmission, das Luftmanagementsteuersystem, der kontinuierliche Bremsverzögerer, u.s.w. Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersysteme“ nicht das Triebwerk (d. h. den Motor und dessen verschiedenen Komponenten) beinhalten soll.
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Das System 110 beinhaltet eine Mehrzahl von Fahrzeugsensoren 210, welche detektieren und Sensorsignale 310 produzieren, die indikativ für einen oder mehr Betriebsparameter des Fahrzeugs sind. Beispiele solcher Fahrzeugsensoren 210 beinhalten Radgeschwindigkeitsensoren, Neigungssensoren, Fahrzeughöhensensoren, Fahrzeuggewichtsensoren und andere mögliche. Da die durch die Sensoren 210 produzierten Signale 310 eines aus einer Vielfalt von verschiedenen Formaten haben können, kann ein Messgrößenumformer oder Signalaufbereiter 212 zur Übersetzung des Formats des Signals in ein durch den Mikroprozessor 114 verwendbares Format vorgesehen sein. Außerdem kann, da eine Mehrzahl von Signalen 310 simultan durch Sensoren 210 gesendet werden kann, ein Sensorsignalmultiplexer vorgesehen sein zur Vermeidung von Konflikten zwischen Sensorsignalen 310. Die aufbereiteten und gemultiplexten Signale 310 werden an den Mikroprozessor 114 übertragen.
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Sobald der Mikroprozessor 114 Sensorsignale empfängt, fragt der Mikroprozessor 114 Aktuatorsteuermodule 116 ab, um zu bestimmen, welche Aktion, wenn überhaupt eine, durch jeden Fahrzeugaktuator 126 unternommen werden sollte. Zu diesem Zweck enthält jedes der Aktuatorsteuermodule 116 darauf ein Aktuatorsteuerschema 312, welches zumindest ein, vorzugsweise eine Mehrzahl von Regeln betreffend Betätigung von Aktuatoren 126 in Reaktion auf verschiedene Sensorsignale 310 umfasst. Aktuatorsteuermodule 116 können mit einem besonderen Typ von individuellem Aktuator 126 (z. B. Betriebsbremsen, Notbremsen, Anhängerhöhenabstimmung, u.s.w.), mit einem Typ von Fahrzeugsystem (z. B. Bremssystem, Aufhängungssystem, u.s.w.) oder mit einem Subsystem eines Fahrzeugssystems (z. B. Antiblockierbremssystem, Federungssystem, u.s.w.) in Zusammenhang stehen.
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Ein Sicherheits- und Kundenanpassungsmodul 120 kann vorgesehen sein, welches darauf ein Sicherheits- und/ oder Kundenanpassungsschema beinhaltet. Ein Sicherheitsschema 314 kann z. B. eine oder mehrere Regeln beinhalten, die auf von einem Regierungsorgan aufgestellte Sicherheitsanforderungen oder dergleichen gerichtet sind. Dies ermöglicht es, verbindliche Regeln in das umfassende Steuerschema einzubeziehen, ohne dass es notwendig ist, dass die Aktuatorsteuermodule 116 ihrerseits an verschiedene juristische Einflussbereiche angepasst werden. Wenn es z. B. gewünscht wäre, dass gleiche System 110 sowohl in Großbritannien, als auch in den Vereinigten Staaten zu benutzen (welche Staaten verschiedene Sicherheitsregeln haben), würde das System 110 nur erfordern, dass das Sicherheits- und Kundenanpassungsmodul 120 ersetzt wird, während es erlaubt, dass alle verbleibenden Module in beiden Ländern verwendet werden können. Das Kundenanpassungsschema 316 kann eine oder mehrere Regeln beinhalten, die auf besondere Kundenpräferenzen gerichtet sind. Dies ermöglicht es Präferenzen, in das umfassende Steuerschema einbezogen zu werden, ohne es zu erfordern, dass die Aktuatorsteuermodule 116 ihrerseits für verschiedene Anwender angepasst werden. Das Kundenanpassungsschema 316 kann in einem größeren Rahmen angepasst werden, z. B. für verschiedene Fahrzeughersteller, oder in einem kleineren Rahmen, z. B. für ein bestimmtes Unternehmen (z. B. United Parcel Service oder dergleichen).
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Es wird betrachtet, dass des Mikroprozessors 114 Abfrage von Aktuatorsteuermodulen 116 und Sicherheits- und Kundenanpassungsmodul 120 (wenn vorgesehen) wiederstreitende Regeln von den verschiedenen Schemata, betreffend, wie auf die von den Sensoren 210 gemeldete Situation zu reagieren ist, ergeben kann. Diese Konflikte werden durch den Mikroprozessor 114 aufgelöst, basierend auf einem Konfliktsteuerschema 318, welches auf dem Konfliktsteuermodul 118 gespeichert ist, welches Konfliktsteuerschema 318 eine oder mehrere Regeln enthält, betreffend wie Konflikte zwischen anderen Regeln aufzulösen sind. Diese Konfliktsteuerregeln können absolut sein (z. B. „Sicherheitsschema-Regeln besitzen immer Priorität über Aktuatorsteuerschemaregeln.“) oder können von sensorisch ermittelten Bedingungen des Fahrzeugs (z. B. „Wenn Bedingung A sensorisch ermittelt wird, wird der im Aktuatorsteuerschema X enthaltenen Regel Priorität über die in Aktuatorsteuerschema Y enthaltene Regel gegeben.“). Natürlich können Konfliktsteuerregeln signifikant komplizierter sein, um potentielle Konflikte zwischen einer Anzahl von Aktuatorsteuerschemata, konfrontiert mit einer Anzahl von sensorisch ermittelten Bedingungen, aufzulösen. Obwohl es in einigen Ausführungsbeispielen für Konfliktsteuerschemata 318 bevorzugt ist, auf einem separaten Konfliktsteuermodul 118 gespeichert zu sein, sollte verstanden werden, dass dies keine Notwendigkeit ist. Vielmehr kann das Konfliktsteuerschema auf einem oder mehreren Aktuatorsteuermodulen 116, entweder im Ganzen auf einem einzelnen Modul oder aufgeteilt auf verschiedenen Modulen, gespeichert werden.
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Somit helfen Konfliktregeln, Konflikte auf der Steuerungsebene aufzulösen. Mit einem solchen System führen z. B. inhärente Konflikte, die zwischen Antiblockierbremsung, Traktion, manuellen Eingaben/Beeinflussungen, und verschiedenen Fahrzeugdynamikschemata existieren, nicht länger zu „verlorenen“ oder zyklisch laufenden Bremssystemen, die eine Sicherheitsgefahr erzeugen.
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Sobald irgendwelche Konflikte aufgelöst sind, generiert der Mikroprozessor 114 jegliche notwendigen Aktuatorsteuersignale 320 und sendet solche Signale 320 an Fahrzeugaktuatoren 126. Sowohl zum Gebrauch als auch zur Austauschbarkeit von Systemkomponenten können in bestimmten Ausführungsbeispielen Aktuatorsteuersignale 320, die durch den Mikroprozessor 114 generiert und gesendet werden, in einem Standardformat vorliegen. Wenn dies der Fall ist, kann jeder der Aktuatoren 126 einen Treiber 216 zur Umwandlung von standardisierten in spezifische Steuersignale (angezeigt durch das Bezugszeichen 322) einschließen. Dieses spezifische Steuersignal wird dann benutzt, um ein Betätigungssignal (angezeigt durch das Bezugszeichen 324) zu generieren, um Aktuatoren 126 zu veranlassen, die benötigte Funktion auszuführen.
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Die Aktuatoren 126 stehen mit verschiedenen Komponenten eines Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystems eines Fahrzeugs, wie dem Bremssystem, dem Aufhängungssystem, dem Traktionssteuersystem, dem Lenksystem, dem Stabilitätskontrollsystem u.s.w. in Zusammenhang. Aktuatoren 126 können mit verschiedenen Typen von Komponenten innerhalb des gleichen Systems oder mit Komponenten in verschiedenen Systemen in Zusammenhang stehen. Zum Beispiel können Aktuatoren 126 mit zwei verschiedenen Typen von Bremssystemkomponenten in Zusammenhang stehen oder können mit einer Bremssystemkomponente und einer Aufhängungssystemkomponente in Zusammenhang stehen. In einigen Ausführungsbeispielen wird nur ein Typ von Aktuator 126 gesteuert.
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Die Komponenten, mit welchen Aktuatoren 126 in Zusammenhang stehen, stehen in Kommunikation mit irgendeiner Art von Energiezufuhr 218 zur Zuführung von Antriebsleistung 220 zum Betrieb der Komponenten. Die Energiezufuhr 218 kann z. B. ein Druckluftreservoir oder eine Batterie umfassen, um Antriebsleistung 220 in Form von pneumatischer Antriebsleistung oder bzw. elektrischer Antriebsleistung zuzuführen. In bestimmten Ausführungsbeispielen führt die gleiche zentralisierte Energiezufuhr 218 allen Komponenten, zentral gesteuert durch das System 110, Antriebsleistung 220 zu. In anderen Ausführungsbeispielen kann verschiedenen Komponenten, die zentral durch System 110 gesteuert werden, durch verschiedene Energiezuführungen Antriebsleistung zugeführt werden.
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System 110 kann Mikroprozessor 114 erlauben, den Betrieb von Sensoren 210 mittels eines Sensorabstimmungs- und Kalibriersignals 222 oder dergleichen zu steuern. Zum Beispiel. Unter gewissen Bedingungen kann es für Fahrzeugsensoren 210 wünschenswert sein, detailliertere Daten als typischerweise bereitgestellt werden, zu liefern, oder Daten mehr oder weniger oft als typisch zu liefern.
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Das System 110 kann die Fähigkeit einschließen, manuelle Eingabe und/oder Beeinflussungskommandos 224 von dem Fahrzeugbediener zur manuellen Steuerung von Fahrzeugaktuatoren 126 und/oder durch den Mikroprozessor 114 erzeugte Beeinflussungskommandos zu empfangen. Solche manuelle Eingabe und/oder Beeinflussungskommandos 224 können zu dem Mikroprozessor 114 geleitet werden zur Übertragung dadurch an Aktuatoren 126 (in welchem Fall solche Kommandos entweder oder auch nicht einer Konfliktprüfung unterzogen werden können), oder können direkt zu Aktuatoren 126 ohne Hindurchlaufen durch den Mikroprozessor geleitet werden.
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Der Mikroprozessor 114 und die verschiedenen Module können zum Beispiel mittels einem Datenbus oder durch ein Steuernetzwerk verbunden sein. Der Mikroprozessor 114 und Sensoren 210 können zum Beispiel mittels eines Kommunikationsbus verbunden sein, und die Bremskomponenten und/oder ihre Aktuatoren 126 können zum Beispiel in einem Anwendungsnetzwerk zusammen verbunden sein. Wenn der Mikroprozessor 114 und Aktuatoren 126 mittels eines Netzwerkes oder dergleichen verbunden sind, können Aktuatorsteuermodule 116 darauf zur Übertragung an den Mikroprozessor die Adresse 326 des Aktuators in dem Netzwerk gespeichert haben.
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Mit Bezug nun auf 3 wird ein besonderes exemplarisches Ausführungsbeispiel des Systems 110 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel werden verschiedene Komponenten von System 110 als Hardwarekomponenten gezeigt. Es versteht sich aber, dass dies nicht strikt erforderlich ist und die verschiedenen Komponenten Hardware, Software, Firmware, Kombinationen von diesen, umfassen könnten oder zahlreiche andere Formen annehmen könnten.
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In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel schließt das System 110 ein Gehäuse 112 ein, in dem verschiedene Komponenten dessen enthalten sind. Innerhalb des Gehäuses 112 befindet sich ein Mikroprozessor 114, welcher verschiedene Funktionen von System 110, wie nachfolgend detaillierter beschrieben, steuert. Ebenfalls in dem Gehäuse 112 befindet sich eine Vielfalt von Modulen, wie Aktuatorsteuermodule 116, Konfliktsteuermodul 118, und Sicherheits- und Kundenanpassungsmodul 120. Andere Typen von Modulen sind ebenfalls möglich.
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Eine Mehrzahl von Sockeln 122 sind innerhalb des Gehäuses 112 vorgesehen, jeder der Sockel 122 daran angepasst, ein Modul aufzunehmen und die Module in Kommunikation mit dem Mikroprozessor 114 zu plazieren. Aufgrund dieser Sockelanordnung ist jedes der Module einfach zu installieren, zu entfernen und austauschbar. Somit können, wenn Komponenten von System 110 hinzugefügt, entfernt oder ersetzt werden, das Modul oder die Module entsprechend dieser Komponente hinzugefügt, entfernt oder ersetzt werden. Darüber hinaus können Module einfach ersetzt werden, wenn Kontrollschemata, die auf den Modulen enthalten sind, modifiziert oder aktualisiert werden sollen. Vorzugsweise, wie in 3 gezeigt, ist die Anzahl von vorgesehenen Sockeln 122 größer als die Anzahl von ursprünglich vorgesehenen Modulen, um geeignete Expansion von System 110 zu ermöglichen, wenn neue Komponenten hinzugefügt werden.
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Das Gehäuse 112 schließt ebenfalls, vorzugsweise an einer äußeren Oberfläche dessen, eine Mehrzahl von Sensorinputports 124 und eine Mehrzahl von Aktuatorausgabeports (nicht dargestellt) ein. Aktuatorausgabeports sind vorgesehen, um die in dem Gehäuse 112 enthaltene Elektronik mit zumindest einer und vorzugsweise einer Mehrzahl von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemkomponenten zu verbinden, von welchen jede einen Aktuator einschließt zur Ausführung irgendeiner Aktion in Bezug auf ein oder mehrere Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersysteme eines Fahrzeugs. Die Sensorinputports 124 sind dazu vorgesehen, die innerhalb des Gehäuses 112 enthaltene Elektronik mit einer Mehrzahl von Fahrzeugsensoren zu verbinden, welche detektieren und ein Signal produzieren, welches indikativ für ein oder mehrere Betriebsparameter des Fahrzeugs ist. Beispiele von solchen Fahrzeugsensoren schließen Radgeschwindigkeitssensoren, Neigungssensoren, Fahrzeughöhensensoren, Fahrzeuggewichtssensoren und viele andere ein.
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Das Gehäuse 112 schließt ebenfalls, vorzugsweise an einer äußeren Oberfläche dessen, zumindest einen manuellen Eingang oder Beeinflussungsport ein, welcher den Anschluss einer Eingabevorrichtung ermöglicht, welche, wenn von dem Fahrzeugbediener gewünscht, dazu benutzt werden kann, um die Steuerung des Mikroprozessors 114 der Aktuatoren 126 zu beeinflussen, wie nachfolgend ausführlicher diskutiert wird. Eine Abdeckung (nicht dargestellt) ist vorzugsweise vorgesehen, um das Gehäuse 112 so zu schließen, dass die darin enthaltene Elektronik geschützt wird.
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Mit Bezug nun auf die 4 und 5 wird schematisch ein System 410 zum Betrieb von Fahrzeugdynamik- und Fahrsteuersystemen in schweren Fahrzeugen gemäß bestimmten anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein zentraler Kontrollerbereich von System 410 arbeitet in bestimmter Hinsicht wie das in den 1 und 2 veranschaulichte System 110. Allerdings schließt das System 410 in Ergänzung zu einem zentralen Kontroller 412 außerdem verteilte elektronische Steuereinheiten 414 ein, welche nur einen Fahrzeugaktuator 126 oder eine Untergruppe von Fahrzeugaktuatoren 126 (z. B. ein Paar von Aktuatoren auf einer einzelnen Fahrzeugachse) steuern, anstatt alle Fahrzeugaktuatoren 126 zu steuern. Dies erlaubt es bestimmten Funktionen von Fahrzeugaktuatoren 126, welche nicht den Betrieb von anderen Fahrzeugaktuatoren 126 beeinflussen, lokal mittels verteilter elektronischer Steuereinheiten 414 gesteuert zu werden, während Steuerung durch den zentralen Kontroller 412 nur für solche Umstände, wo Koordination von mehreren Fahrzeugaktuatoren 126 erforderlich ist, reserviert ist. Solche ortsgebundene, verteilte Steuerung liefert mehrere Vorteile gegenüber einer vollständig zentralisierten Steuerung, einschließlich schnellerer Reaktionszeiten (zum Beispiel aufgrund kürzeren elektrischen Signaltransports und verringerter Verarbeitung durch den zentralen Kontroller) und zuverlässigerem Systembetrieb (zum Beispiel aufgrund von Systemredundanz).
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System 410 schließt eine Mehrzahl von Fahrzeugsensoren 210 ein, welche detektieren und Sensorsignale 310 produzieren, die indikativ für einen oder mehrere Betriebsparameter des Fahrzeugs sind. Beispiele von solchen Fahrzeugsensoren 210 schließen Radgeschwindigkeitssensoren, Neigungssensoren, Fahrzeughöhensensoren, Fahrzeuggewichtssensoren und viele andere ein. Sensorsignale 310 werden im zentralen Kontroller 412 verarbeitet, wie oben in Verbindung mit den 1 und 2 beschrieben, um Steuersignale 510 zu generieren.
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Sensorsignale werden ebenfalls an verteilte elektronische Steuereinheiten 414 gesendet. Da die durch die Sensoren 210 produzierten Signale 310 eines unter einer Vielfalt verschiedener Formate haben können, beinhalten verteilte elektronische Steuereinheiten 414 einen Messgrößenumformer oder Signalaufbereiter 416 zur Übersetzung des Formats der Signale in ein Format, das durch den Mikroprozessor 418 verteilter elektronischer Steuereinheiten 414 benutzbar ist. Außerdem können verteilte elektronische Steuereinheiten 414, da eine Mehrzahl von Signalen 310 simultan durch Sensoren 210 gesendet werden kann, einen Sensorsignalmultiplexer 420 einschließen, um Konflikte zwischen Sensorsignalen 310 zu vermeiden. Die aufbereiteten und multiplexten Signale 512 werden zu dem Mikroprozessor 418 von verteilten elektronischen Steuereinheiten 414 übertragen.
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Sobald der Mikroprozessor 418 die Sensorsignale 512 empfängt, fragt der Mikroprozessor 418 ein Aktuatorsteuermodul 422 ab, um zu bestimmen, welche Aktion, wenn überhaupt eine, durch jeden Fahrzeugaktuator 126 unternommen werden soll. Zu diesem Zweck enthält das Aktuatorsteuermodul 422 darauf ein Aktuatorsteuerschema 514, welches zumindest eine und vorzugsweise eine Mehrzahl von Regeln umfasst, betreffend Betätigung von Aktuatoren 126 in Reaktion auf verschiedene Sensorsignale 510. Das Aktuatorsteuermodul 422 kann in Zusammenhang mit einem besonderen Typ von individuellem Aktuator 126 (zum Beispiel Betriebsbremsen, Notbremsen, Anhängerhöhenabstimmung u.s.w.), mit einem Typ von Fahrzeugsystem (zum Beispiel Bremssystem, Aufhängungssystem u.s.w.) oder mit einem Subsystem eines Fahrzeugsystems (z. B. Antiblockierbremssystem, Federungssystem u.s.w.) stehen.
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Ein Sicherheits- und Kundenanpassungsmodul 516 kann vorgesehen sein, welches darauf ein Sicherheits- und/oder Kundenanpassungsschema beinhaltet. Ein Sicherheitsschema 518 kann zum Beispiel eine oder mehrere Regeln beinhalten, welche auf durch ein Regierungsorgan aufgestellte Sicherheitsanforderungen oder dergleichen gerichtet sind. Dies ermöglicht es verbindlichen Regeln, in das umfassende Steuerschema einbezogen zu werden ohne das Erfordernis, dass das Aktuatorsteuermodul 422 selbst für verschiedene juristische Einflussbereiche angepasst wird. Wenn zum Beispiel das gleiche System 410 sowohl in Großbritannien als auch in den Vereinigten Staaten (welche Länder verschiedene Sicherheitsvorschriften haben) verwendet werden soll, würde das System 410 nur erfordern, dass das Sicherheits- und Kundenanpassungsmodul 422 ersetzt wird, während es allen verbleibenden Modulen ermöglicht, in beiden Ländern benutzt zu werden. Das Kundenanpassungsschema 520 kann eine oder mehrere Regeln beinhalten, welche auf eine besondere Benutzerpräferenz gerichtet sind. Dies ermöglicht es Präferenzen, in das umfassende Steuerschema einbezogen zu werden ohne das Erfordernis, dass das Aktuatorsteuermodul 422 selbst für verschiedene Benutzer angepasst wird. Das Kundenanpassungsschema 520 kann in einem größeren Rahmen angepasst werden, zum Beispiel für verschiedene Fahrzeughersteller, oder in einem kleineren Rahmen, zum Beispiel für ein bestimmtes Unternehmen (z. B. United Parcel Service oder dergleichen).
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Es wird betrachtet, dass die Abfrage des Mikroprozessors 418 von Aktuatorsteuermodul 422 und Sicherheits- und Kundenanpassungsmodul 516 (wenn vorhanden) wiederstreitende Regeln von den verschiedenen Schemata, betreffend, wie auf die durch Sensoren 210 gemeldete Situation zu reagieren ist, ergeben. Diese Konflikte werden durch Mikroprozessor 418 aufgelöst, basierend auf einem Konfliktsteuerschema 522, welches auf einem Konfliktsteuermodul 424 gespeichert ist, welches Konfliktsteuerschema 522 ein oder mehrere Regeln enthält, betreffend wie Konflikte aufzulösen sind zwischen verschiedenen Regeln auf ähnliche Weise zu der oben in Verbindung mit Konfliktsteuerschema 318 beschriebenen. Sobald irgendwelche Konflikte aufgelöst sind, erzeugt der Mikroprozessor 418 jegliche erforderlichen Betätigungssignale 524 und sendet solche Signale 524 an Fahrzeugaktuatoren 126.
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Durch Bereitstellung verteilter elektronischer Steuereinheiten 414 mit deren eigenen Mikroprozessoren 418 wird es bestimmten Funktionen von Fahrzeugaktuatoren 126, welche den Betrieb von anderen Fahrzeugaktuatoren 126 nicht beeinflussen, erlaubt, lokal durch verteilte elektronische Steuereinheiten 414 gesteuert zu werden, während Steuerung durch den zentralen Kontroller 412 nur für solche Umstände, wo eine Koordination von mehreren Fahrzeugaktuatoren 126 benötigt wird, reserviert wird. Somit kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, dass besondere Funktionen von Aktuatoren 126 vollständig lokal gesteuert werden, in welchen Fällen Betätigungssignale 524 allein auf Sensorsignalen 512 basieren. In anderen Fällen kann es wünschenswert sein, dass besondere Funktionen von Aktuatoren 126 allein durch den zentralen Kontroller 412 gesteuert werden, in welchen Fällen Betätigungssignale 524 allein auf Steuersignalen 510, die von dem zentralen Kontroller 412 empfangen werden, basieren. In noch anderen Fällen kann es wünschenswert sein, dass besondere Funktionen von Aktuatoren 126 sowohl durch verteilte elektronische Steuereinheiten 414 als auch den zentralen Kontroller 412 gesteuert werden. In diesen Fällen basieren Betätigungssignale 524 sowohl auf von dem zentralen Kontroller 412 empfangenem Steuersignal 510 als auch auf Sensorsignalen 512. Jegliche Konflikte zwischen von dem zentralen Kontroller 412 empfangenem Steuersignal 510 und durch den Mikroprozessor 418 generierten Steuersignalen kann gemäß dem Konfliktsteuerschema 522 aufgelöst werden.
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System 410 kann Mikroprozessor 418 ermöglichen, den Betrieb von Sensoren 210 mittels eines Sensorabstimmungs- und Kalibriersignals 426 oder dergleichen zu steuern. Zum Beispiel. Unter gewissen Bedingungen kann es für Fahrzeugsensoren 210 wünschenswert sein, detailliertere Daten als typischerweise bereitgestellt bereitzustellen oder Daten öfter oder seltener als typisch bereitzustellen.
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System 410 kann die Fähigkeit zum Empfang von manueller Eingabe und/oder Beeinflussungskommandos 224 von dem Fahrzeugbediener zur manuellen Steuerung von Fahrzeugaktuatoren 126 und/oder durch den Mikroprozessor 418 ausgegebener Beeinflussungskommandos beinhalten. Solche manuelle Eingabe- und/ oder Beeinflussungskommandos 224 können dem Mikroprozessor 114 zur Übertragung dadurch an Aktuatoren 126 (in welchem Fall solche Kommandos entweder oder auch nicht einer Konfliktüberprüfung unterzogen werden können) zugeleitet werden, oder können direkt an Aktuatoren 126 ohne Durchlaufen durch Mikroprozessor 418 geleitet werden.
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Mikroprozessor 418 und die verschiedenen Module können zum Beispiel mittels eines Datenbus oder mittels eines Steuernetzwerks verbunden sein. Mikroprozessor 418 und Sensoren 210 können zum Beispiel mittels eines Kommunikationsbus verbunden sein.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine besondere Anordnung von Teilen, Merkmalen und dergleichen beschrieben wurde beabsichtigen diese nicht, alle möglichen Anordnungen von Merkmalen auszuschöpfen, und tatsächlich werden viele andere Modifikationen und Variationen für Fachleute festzustellen sein. Anmerkung: In vorliegendem Zusammenhang kann der in der englischsprachigen Originalfassung verwendete Begriff „control“ nicht nur Bedeutung im Sinne von „steuern“, sondern auch Bedeutung im Sinne von „regeln“ haben.