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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von dezentralen Aktuatorsystemen z.B. elektromechanischen Bremssystemen (EMBs) in Fahrzeugen. Durch den Einsatz einer Backup-Kontrollstrategie, die äquivalente Sensordaten von anderen dezentralen Aktuatorsystemen innerhalb desselben Fahrzeugs verwendet, überwindet die Erfindung Sensorausfälle und ermöglicht es den dezentralen Aktuatorsystemen, die Betriebsfunktionalität in einem gestörten Modus aufrechtzuerhalten. Dieser innovative Ansatz macht zusätzliche, redundante Sensoren überflüssig, was die Kosten und die Komplexität des Systems erheblich reduziert.
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Stand der Technik
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Bei den Bremssystemen für Kraftfahrzeuge ist der Markteintritt von elektromechanischen Bremssystemen in größerer Stückzahl erkennbar. In der Vergangenheit wurde der Standard bei Fahrzeugbremssystemen weitgehend von hydraulischen Systemen dominiert. Diese Systeme funktionieren in der Regel so, dass die Kraft des Bremspedals über eine mit Flüssigkeit gefüllte Leitung übertragen wird, die zur Aktivierung der Bremssättel führt. Hydraulische Bremssysteme sind zwar in ihrer Einfachheit und Zuverlässigkeit effektiv, haben aber auch gewisse Einschränkungen, insbesondere in Bezug auf die Modulation und die Reaktionszeit. Sie sind auf eine physische Verbindung zwischen dem Fahrer und dem Bremsmechanismus angewiesen, wodurch die Fähigkeit des Systems, schnell auf wechselnde Fahrbedingungen und Fahrereingaben zu reagieren, eingeschränkt werden kann.
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Ein wichtiges Merkmal von EMBs ist ihre Abhängigkeit von Sensoren. Diese Sensoren, darunter Kraft-/Bremsmomentsensoren, Hall- bzw. PositionsSensoren und Stromstärkesensoren, spielen eine entscheidende Rolle bei der Überwachung verschiedener Parameter wie Radgeschwindigkeit, Bremsbelagverschleiß und Aktuatorposition. Die von diesen Sensoren erfassten Daten ermöglichen es der EMB, unter verschiedenen Bedingungen eine optimale Bremsleistung zu erbringen.
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Diese starke Abhängigkeit von Sensordaten birgt jedoch auch eine erhebliche Schwachstelle. Sensorausfälle, sei es aufgrund von elektronischen Fehlfunktionen, mechanischem Verschleiß oder externen Faktoren wie Umweltbedingungen, können das Bremssystem beeinträchtigen. Da in vielen Fällen Aktuatoren die Bremsen an jedem Rad unabhängig voneinander steuern, kann ein Sensorausfall an einem Rad die Bremsleistung des Fahrzeugs unverhältnismäßig stark beeinträchtigen.
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Der herkömmliche Ansatz zur Behebung dieser Schwachstelle ist die Implementierung von redundanten Sensoren im EMB-System. Durch die Installation mehrerer Sensoren desselben Typs kann das System theoretisch auch dann weiter funktionieren, wenn ein Sensor ausfällt, da die Ersatzsensoren die erforderlichen Daten liefern. Diese Redundanz erhöht zwar die Zuverlässigkeit, hat aber auch erhebliche Nachteile.
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Die offensichtlichste Einschränkung bei diesem Ansatz sind die höheren Kosten. Redundante Sensoren erhöhen die Kosten nicht nur für die Sensoren selbst, sondern auch für die zusätzliche Verkabelung und die komplexeren Kontrollsysteme zur Verwaltung und Interpretation der zusätzlichen Daten. Diese erhöhte Komplexität erhöht auch das Potenzial für Systemstörungen und Wartungsanforderungen.
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Außerdem trägt die Installation redundanter Sensoren zu einem erhöhten Gewicht und Platzbedarf im Fahrzeug bei. In einer Zeit, in der Effizienz, insbesondere bei Elektro- und Hybridfahrzeugen, an erster Stelle steht, ist die zusätzliche Belastung durch redundante Sensoren ein großes Problem.
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Außerdem erhöht die Redundanz der Sensoren nicht immer proportional die Zuverlässigkeit des Systems. Mit zunehmender Anzahl der Komponenten im System steigt auch die Wahrscheinlichkeit eines Komponentenausfalls. Diese Tatsache kann zu häufigeren Wartungsarbeiten, einer reduzierten Fahrzeugverfügbarkeit und höheren langfristigen Betriebskosten führen.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass redundante Sensoren in EMB-Systemen zwar das Problem des Ausfalls einzelner Sensoren lösen, aber zu höheren Kosten, mehr Komplexität und einem höheren Wartungsaufwand führen, ohne dass die Zuverlässigkeit im gleichen Maße steigt. Dementsprechend besteht die Notwendigkeit, die Zuverlässigkeit von EMBs bei Sensorausfällen zu erhöhen, ohne die erheblichen Nachteile des derzeitigen Ansatzes der Sensorredundanz in Kauf zu nehmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein dezentralisiertes Aktuatorsystem, das unter anderem in einem Bremssystem zum Einsatz kommt.
Die hier vorgestellte Lösung kann jedoch auf jeden dezentralen Aktuator angewendet werden, vorzugsweise auf einen By-Wire-Aktuator.
Beispielsweise ein EMB (wie in dieser Beschreibung im Detail beschrieben), ein dezentrales Hydrauliksystem (z.B. mit einem Durchflusssensor anstelle eines Drucksensors), eine elektromagnetische/magnetische Induktionsbremse, ein Aktuator für eine Einzelradlenkung, etc.
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Die vorliegende Erfindung bietet eine neuartige Lösung für das Problem des Sensorausfalls in EMBs. Sie schlägt die Verwendung von gleichwertigen Sensoren aus anderen EMBs im selben Fahrzeug vor, um einen ausgefallenen Sensor zu kompensieren. Dieser Ansatz ermöglicht es, dass eine EMB weiterhin funktioniert, wenn auch in einem verschlechterten Modus, ohne dass zusätzliche, redundante Sensoren benötigt werden. Durch die Nutzung der Sensordaten von mehreren EMBs kann das System die Betriebsfunktionalität in weiten Teilen aufrechterhalten, selbst wenn ein Sensor ausfällt. Dadurch wird die Abhängigkeit von redundanten Sensoren verringert und somit Kosten und Komplexität gesenkt.
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Diese innovative Strategie erhöht die Zuverlässigkeit von EMBs erheblich, ohne die typischen Nachteile, die mit redundanten Sensoren verbunden sind, wie z.B. erhöhtes Gewicht, Kosten und Systemkomplexität. Die Lösung ist besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit Elektro- und Hybridfahrzeugen, wo Effizienz und Minimierung der Nachteile entscheidend sind. Die Fähigkeit, die EMB-Funktionalität durch gemeinsame Datennutzung und Verarbeitungsalgorithmen trotz Sensorausfällen aufrechtzuerhalten, verspricht eine verbesserte Sicherheit und betriebliche Widerstandsfähigkeit.
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Die vorliegende Erfindung umfasst eine Methode nach Anspruch 1, ein System nach Anspruch 6, ein Fahrzeug nach Anspruch 8, ein Computerprogramm nach Anspruch 9 und ein computerlesbares Speichermedium nach Anspruch 10.
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Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorteile der Erfindung
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit eines elektromechanischen Bremssystems, EMB-Systems, zur Verwendung in einem Fahrzeug, das mehrere EMBs umfasst, im Falle eines Sensorausfalls gemäß Anspruch 1. Das Verfahren umfasst: Erkennen eines Fehlers in einem Sensor der EMB; Identifizieren eines gleichwertigen Sensors in einer anderen EMB innerhalb desselben Fahrzeugs; Empfangen von Sensordaten von dem identifizierten gleichwertigen Sensor; und Verwenden der empfangenen Sensordaten, um die Betriebsfunktionalität der EMB mit dem ausgefallenen Sensor aufrechtzuerhalten. Diese Methode gewährleistet den kontinuierlichen Betrieb der EMB trotz Sensorausfall und erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Fahrzeugs durch die Verwendung gleichwertiger Sensoren von anderen EMBs im selben Fahrzeug.
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Eine Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner die Anpassung der empfangenen Daten, um Unterschiede in der Positionierung und Ausrichtung des identifizierten Ersatzsensors relativ zum ausgefallenen Sensor zu kompensieren. Durch die Anpassung der empfangenen Daten an Unterschiede in der Positionierung und Ausrichtung werden die Genauigkeit und Relevanz der Daten des Ersatzsensors verbessert, was zu einem effektiveren und präziseren Betrieb des Bremssystems führt.
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In einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt der Identifizierung eines gleichwertigen Sensors die Berücksichtigung von Sensoren desselben Typs und derselben Funktionalität wie der ausgefallene Sensor. Die Berücksichtigung von Sensoren desselben Typs und derselben Funktionalität für den Ersatz stellt sicher, dass der Ersatzsensor Daten liefert, die denjenigen des ausgefallenen Sensors so nahe wie möglich kommen, so dass die Integrität des EMB-Betriebs gewahrt bleibt.
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Eine Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner: die Erkennung, dass die Fehlfunktion des Sensors beendet ist, und die Verwendung von Sensordaten von dem Sensor, der keine Fehlfunktion mehr aufweist, um die Betriebsfunktion des EMB aufrechtzuerhalten. Diese Funktion ermöglicht es dem System, auf die Daten des ursprünglichen Sensors zurückzugreifen, sobald dieser wieder funktioniert, um sicherzustellen, dass die direktesten und relevantesten Sensordaten für den Betrieb der EMB verwendet werden. Diese Funktion ist speziell auf intermittierende, bzw. transiente Fehlfunktionen des Sensors abgestimmt.
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In einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der Schritt des Identifizierens eines gleichwertigen Sensors in einer anderen EMB innerhalb desselben Fahrzeugs das Identifizieren einer Vielzahl gleichwertiger Sensoren in verschiedenen EMBs des Fahrzeugs; der Schritt des Empfangens von Sensordaten von dem identifizierten gleichwertigen Sensor umfasst das Empfangen von Sensordaten von der identifizierten Vielzahl gleichwertiger Sensoren; und der Schritt des Verwendens der empfangenen Sensordaten zur Aufrechterhaltung der Betriebsfunktionalität der EMB mit dem ausgefallenen Sensor umfasst das Verwenden der empfangenen Sensordaten von der Vielzahl identifizierter gleichwertiger Sensoren. Durch die Zusammenfassung der Daten von mehreren gleichwertigen Sensoren kann das System die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der für den EMB-Betrieb verwendeten Daten verbessern und so möglicherweise Anomalien oder Ungenauigkeiten eines einzelnen Sensors ausgleichen.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bremssystem (EMB-System) für ein Fahrzeug mit mehreren EMBs, das Folgendes umfasst: mindestens einen Sensor, der so konfiguriert ist, dass er Betriebsparameter der EMB misst; eine Steuereinheit (ECU), die so konfiguriert ist, dass sie einen Ausfall des mindestens einen Sensors erkennt und einen äquivalenten Sensor von einer anderen EMB innerhalb desselben Fahrzeugs identifiziert; eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen von Sensordaten von dem identifizierten äquivalenten Sensor; wobei die ECU ferner so konfiguriert ist, dass sie die empfangenen Sensordaten verwendet, um die Betriebsfunktionalität der EMB mit dem ausgefallenen Sensor aufrechtzuerhalten. Insbesondere kann diese Kommunikation indirekt/über andere Steuergeräte erfolgen. Beispielsweise kann jeder EMB-Aktuator mit einem eigenen Steuergerät ausgestattet sein (auch „intelligenter Aktuator“ genannt), aber die Aktuatoren sind nicht direkt miteinander verbunden, sondern nur indirekt über ein oder mehrere zentrale Steuergeräte. Diese Systemarchitektur bietet eine umfassende Lösung für Sensorausfälle in EMBs und erhöht die allgemeine Fahrzeugsicherheit durch kontinuierliche Überwachung und adaptive Nutzung von gleichwertigen Sensordaten.
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In einer Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der mindestens eine Sensor ein Raddrehzahlsensor, ein Bremsdruck-, -momenten- oder -kraft-sensor oder ein Fahrzeugstabilitätssensor. Mit diesen Arten von Sensoren (Radgeschwindigkeit, Bremsdruck-, -momente- oder -kraft oder Fahrzeugstabilität) ist das System darauf zugeschnitten, kritische Betriebsparameter zu erhalten und die Reaktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit des EMB-Systems zu verbessern.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, das Anweisungen enthält, die, wenn das Programm von einem Computer eines Fahrzeugs mit mehreren elektromechanischen Bremssystemen, EMB, ausgeführt wird, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt auszuführen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Verfahren effizient in das Computersystem eines Fahrzeugs implementiert werden kann, was ein automatisiertes Sensormanagement in Echtzeit und die Anpassungsfähigkeit des Systems ermöglicht.
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Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein computerlesbares Speichermedium, das Anweisungen enthält, die, wenn sie von einem Computer eines Fahrzeugs mit mehreren elektromechanischen Bremsen, EMB, ausgeführt werden, den Computer veranlassen, die Schritte des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt auszuführen. Auf diese Weise können die für das EMB-Management erforderlichen Anweisungen zuverlässig gespeichert und ausgeführt werden, so dass das Bremssystem des Fahrzeugs in verschiedenen Betriebsszenarien funktionsfähig und reaktionsfähig bleibt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist ein Beispiel für die Architektur eines EMB nach dem Stand der Technik.
- 2 ist ein Beispiel für die Architektur eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist ein Schema einer Methode zur Backup-Kontrolle in elektromechanischen Bremssystemen unter Verwendung redundanter Sensordaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Die im folgenden Text ausführlich beschriebene Erfindung befasst sich speziell mit dem Problem des Sensorausfalls in elektromechanischen Bremssystemen und schlägt eine Lösung vor, die die Widerstandsfähigkeit und Zuverlässigkeit dieser Systeme verbessert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen, die auf den Einbau zusätzlicher redundanter Sensoren angewiesen sind, nutzt diese Erfindung geschickt die vorhandene Sensorinfrastruktur im Fahrzeug. Insbesondere werden gleichwertige Sensoren von anderen EMBs im selben Fahrzeug verwendet, um einen ausgefallenen Sensor zu kompensieren. Diese Strategie ermöglicht es der EMB, weiter zu funktionieren, wenn auch in einem degradierten Modus, wodurch die Notwendigkeit zusätzlicher, redundanter Sensoren entfällt und somit sowohl Kosten als auch Komplexität reduziert werden.
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Es gibt verschiedene Arten von Sensoren, die in EMBs verwendet werden können, nämlich Rotorpositionssensoren (RPS) wie Hall-Sensoren, Stromsensoren und Klemmkraft-, oder -drucksensoren bzw. Bremsmomentsensoren. Jeder von ihnen spielt eine entscheidende Rolle für die Funktionalität der EMB und überwacht verschiedene Aspekte des Bremsvorgangs. Die Rotorpositionssensoren ermöglichen die Bestimmung der Position des Rotors, die für eine genaue Bremsbetätigung verwendet wird. Stromsensoren überwachen die elektrischen Ströme im System, die für die Betätigung der Bremsen verwendet werden. Insbesondere kann eine Kombination aus Strom- und Postitionsmessung die Schätzung der Brems-Zuspannkraft ermöglichen. Alternativ können Spannkraft-, druck oder Bremsmomentsensoren hingegen die von den Bremsbelägen ausgeübte Kraft messen und stellen damit sicher, dass der richtige Druck für eine effektive Bremsung ausgeübt wird.
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In einem Standard-Betriebsszenario funktioniert jede in einem Fahrzeug installierte EMB unabhängig und verlässt sich auf seine Reihe von Sensoren, um genaue und zeitnahe Daten für eine optimale Bremsleistung zu liefern. Das Steuergerät (ECU) jeder EMB verarbeitet diese Daten und ermöglicht so eine präzise Bremsung nach Bedarf. Die Innovation dieses Systems wird jedoch deutlich, wenn ein Sensor ausfällt.
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Beim Ausfall eines Sensors in einer EMB aktiviert das System einen Backup-Modus. Dieser Modus ist eine deutliche Abweichung von herkömmlichen redundanten Sensorsystemen. Anstatt sich auf einen Ersatzsensor innerhalb derselben EMB zu verlassen, kann das Steuergerät einen gleichwertigen Sensor aus einer anderen EMB innerhalb des Fahrzeugs identifizieren. Wenn zum Beispiel ein Stromsensor im vorderen rechten EMB ausfällt, kann das System die Daten des Stromsensors in der vorderen linken EMB verwenden. Auf diese Weise bleibt nicht nur die Betriebsfunktionalität erhalten, sondern es werden auch die Kosten und die Komplexität vermieden, die mit der Installation zusätzlicher Sensoren verbunden sind.
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Die Effizienz dieses Backup-Modus kann durch verschiedene ausgefeilte Verarbeitungstechniken weiter verbessert werden. Eine Möglichkeit ist die Vorab-Charakterisierung der Sensoren, auch bekannt als Systemidentifizierung. Dieser Prozess beinhaltet das Verstehen und Katalogisieren der spezifischen Eigenschaften und Reaktionsmuster jedes Sensors in den EMBs. Wenn zum Beispiel bekannt ist, dass eine bestimmte EMB für die gleiche Bremswirkung einen etwas höheren Strom benötigt als andere, wird diese Abweichung im System berücksichtigt. Der Strom kann zum Beispiel 10% höher sein. Wenn Sie sich auf die Sensordaten einer anderen EMB verlassen, passt das System die Daten automatisch an, um diese bekannten Eigenschaften widerzuspiegeln und eine genaue Bremswirkung zu gewährleisten. Zum Beispiel, indem es die Daten um 10% erhöht.
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Außerdem kann das System Faktoren wie Kabellänge und damit verbundene Leistungsverluste oder Latenzzeiten berücksichtigen. Dies ist von Vorteil, da die physische Platzierung der Sensoren und die Verlegung der Kabel das Timing und die Stärke der Signale beeinflussen können. In Fällen, in denen das Signal eines Sensors aufgrund größerer Kabellängen verzögert ist, kann das System so konfiguriert werden, dass es dies durch Anpassung des Timings seiner Reaktionen ausgleicht. So kann sichergestellt werden, dass die Bremswirkung trotz des indirekten Weges der Daten synchronisiert und effektiv ist.
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Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) ist ein weiterer vorteilhafter Aspekt. Diese Eigenschaften können sich darauf auswirken, wie die Sensordaten vom System interpretiert werden. Die Erfindung kann so konfiguriert werden, dass mögliche EMV-bedingte Schwankungen der Sensormesswerte berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass die für die Bremssteuerung verwendeten Daten sowohl genau als auch zuverlässig sind.
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Das System kann auch fortschrittliche Algorithmen zur Signalverarbeitung einsetzen. Dazu gehören Techniken zur Mittelwertbildung aus den Signalen verschiedener Sensoren (Mittelwertbildung) und Filterung zur Vermeidung von Rauschen. Indem Sensordaten von verschiedenen EMBs unterschiedlich gewichtet werden, kann das System die Genauigkeit, der für die Steuerung der Bremsen verwendeten Informationen optimieren. Außerdem können KI-Algorithmen zur intelligenten Verarbeitung und Kombination der verfügbaren Signale eingesetzt werden. Diese Algorithmen können so konzipiert werden, dass sie sich an wechselnde Bedingungen und Sensorausgaben anpassen und sicherstellen, dass das System auch unter unvorhersehbaren Umständen effektiv bleibt.
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In Szenarien mit intermittierenden Sensorproblemen, mit den vorgeschlagenen losen Verbindungen, zeigt das System eine bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit. Es bietet eine flexible Umschaltung zwischen den Betriebsmodi und einen reibungslosen Übergang zwischen Normal- und Backup-Betrieb, um eine gleichbleibende Bremsleistung zu gewährleisten. Dazu gehören Methoden wie das Umschalten von Ein- und Ausgängen und die Einführung einer höheren Latenzzeit bei der Fehlererkennung, um vorübergehende Fehler auszugleichen
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1 ist ein Beispiel für die Architektur eines EMB nach dem Stand der Technik.
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Ein EMB-Aktuator 1 besteht in der Regel aus einem Elektromotor 2, der, wenn er eingeschaltet wird, ein Drehmoment erzeugt. Dieses Drehmoment wird dann über ein Getriebe 3 in eine translatorische Bewegung umgewandelt. Die Translationsbewegung wird wiederum genutzt, um einen Bremssattel 4 zu betätigen, der mit Bremsklötzen oder Bremsbelägen 5 ausgestattet ist, um die zum Abbremsen des Fahrzeugs erforderliche Bremskraft zu erzeugen. Die präzise Steuerung des EMB-Aktuators wird durch eine Reihe von Sensoren, wie z.B. Hall-Sensoren und einen Strom-/Stärkesensor, erreicht, die in die Regelung des Aktuators integriert sind. Die Hallsensoren werden in der Regel verwendet, um die Position des Motors zu bestimmen, die für die Steuerung der von den Bremsbelägen aufgebrachten Kraft entscheidend ist. Der Strom-/Stärkesensor hingegen misst den elektrischen Strom im Motor und liefert so eine Rückmeldung über die Leistung des Aktuators und ermöglicht bei Bedarf Anpassungen für optimales Bremsen. Der EMB-Aktuator nach dem Stand der Technik ist so konzipiert, dass er innerhalb einer komplexen Systemarchitektur funktioniert. Diese Architektur kann mehrere elektronische Steuergeräte (ECUs), Wechselrichter und andere elektronische Komponenten umfassen, die über 3-Phasen-Kabel miteinander verbunden sind. Diese Komponenten arbeiten zusammen, um sicherzustellen, dass die Bremskraft als Reaktion auf die Eingaben des Fahrers und die dynamischen Bedingungen des Fahrzeugs präzise und effizient eingesetzt wird.
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2 ist ein Beispiel für die Architektur eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Architektur eines Fahrzeugs 10 vier EMBs 1 umfassen. In diesem Fall ist jedes Rad des Fahrzeugs mit einer eigenen EMB ausgestattet, sodass ein System entsteht, in dem jede EMB unabhängig arbeitet, die EMBs aber für eine verbesserte Funktionalität miteinander verbunden werden können.
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Jede EMB kann aus Komponenten wie einem elektromechanischen Aktuator, einem oder einer Reihe von Sensoren 8 (einschließlich Rotorpositionssensoren, Stromsensoren und Klemmkraftsensoren), wie oben beschrieben, und einer speziellen elektronischen Steuereinheit (ECU) 6 bestehen, mit der es über einen Inverter 7 verbunden ist. In einigen möglichen Ausführungsformen können eine oder mehrere gemeinsame ECUs 6 verwendet werden, die zwei oder vier EMBs gruppieren. Die Aktuatoren in jeder EMB sind dafür verantwortlich, elektrische Signale in mechanische Kraft umzuwandeln und die Bremsbeläge auf die Bremsscheibe oder -trommel zu drücken, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu kontrollieren. Die Sensoren können so konfiguriert werden, dass sie verschiedene Parameter wie Radgeschwindigkeit, Aktuatorposition und Bremskraft kontinuierlich überwachen und so Echtzeitdaten für eine optimale Bremssteuerung liefern.
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Wenn ein Sensor in einer EMB 1 ausfällt, verlässt sich das System bei dieser Architektur nicht auf einen redundanten Sensor innerhalb derselben EMB. Stattdessen ist es so konfiguriert, dass es gleichwertige Sensordaten aus den anderen EMBs des Fahrzeugs verwendet. Wenn beispielsweise ein Stromsensor in der EMB des rechten Vorderrads ausfällt, kann das System die aktuellen Sensordaten aus der EMB vorne links, hinten rechts oder hinten links übernehmen und verwenden.
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Diese Interkonnektivität wird durch den Einsatz eines ausgeklügelten Netzwerks ermöglicht, das die Steuergeräte aller vier EMBs miteinander verbindet. Dieses Netzwerk ermöglicht eine nahtlose Kommunikation und den Austausch von Daten zwischen den EMBs, so dass das System eventuelle Sensorausfälle effektiv kompensieren kann. Die zentrale Steuerlogik, die in den Zentralrechner des Fahrzeugs integriert oder auf die Steuergeräte der EMBs verteilt sein kann, steuert diesen Prozess. Im Rahmen der Erfindung überwacht das System kontinuierlich den Zustand aller Sensoren und aktiviert bei Bedarf die Backup-Strategie, um sicherzustellen, dass die Bremsleistung des Fahrzeugs auch bei Ausfall einzelner Sensoren optimal und konsistent bleibt.
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3 ist ein Schema einer Methode zur Backup-Kontrolle in elektromechanischen Bremssystemen unter Verwendung redundanter Sensordaten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Im Folgenden wird eine Methode 100 zur Aufrechterhaltung der Funktionalität einer EMB 1 in einem Fahrzeug 10 mit mehreren EMBs 1 im Falle eines Sensorausfalls erörtert.
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In einem Schritt 101 wird ein Fehler in einem Sensor 8 der EMB 1 erkannt. Diese Erkennung kann von einer Einheit oder einem Modul der EMB 1 durchgeführt werden. Alternativ kann ein Sensor 8 seine eigene Fehlfunktion erkennen und eine entsprechende Information an die EMB 1 oder an die ECU 6 der von ihm überwachten EMB 1 senden. Alternativ kann die ECU 6 der von dem Sensor 8 überwachten EMB 1 so konfiguriert werden, dass sie feststellt, dass der Sensor 8 eine Fehlfunktion aufweist. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Erkennung mit einer Schalterkennung erfolgen, die sowohl den Beginn einer Fehlfunktion als auch das Ende der Fehlfunktion bestimmt.
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In einem Schritt 102 wird ein gleichwertiger Sensor 8 in einer anderen EMB 1 innerhalb desselben Fahrzeugs 10 identifiziert. Die Identifizierung kann von der ECU 6 der EMB 1 durchgeführt werden, deren Sensor 8 eine Fehlfunktion aufweist. Alternativ kann die Bestimmung auch durch die EMB 1 selbst erfolgen. Alternativ können die entsprechenden Sensoren 8 so vordefiniert werden, dass zum Zeitpunkt der Erkennung der Fehlfunktion keine Bestimmung durchgeführt werden muss. In einer vorteilhaften Ausführungsform gibt es einen Schritt, in dem festgestellt wird, dass der entsprechende Sensor keine Fehlfunktion aufweist.
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In einem Schritt 103 werden Sensordaten von dem identifizierten gleichwertigen Sensor 8 empfangen. Der Empfang kann auf der Ebene der ECU 6 der EMB 1 erfolgen, deren Sensor eine Fehlfunktion aufweist.
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In einem Schritt 104 werden die empfangenen Sensordaten des gleichwertigen Sensors 8 verwendet, um die Steuerung der EMB 1 durchzuführen, dessen Sensor 8 eine Fehlfunktion aufweist. Auf diese Weise können die Sensordaten einer äquivalenten EMB 1 verwendet werden, um die Betriebsfunktionalität der EMB 1 mit dem ausgefallenen Sensor aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten: Die empfangenen Sensordaten des gleichwertigen Sensors 8 können verwendet werden, um das Signal des defekten Sensors 8 zu schätzen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform werden die Sensordaten von mehreren gleichwertigen Sensoren empfangen. In einer noch vorteilhafteren Ausführungsform können bei der Verwendung von Sensordaten von mehreren gleichwertigen Sensoren die Sensordaten der verschiedenen Sensoren gewichtet werden. So können beispielsweise die Sensordaten des gleichwertigen Sensors, der sich auf der gleichen Seite des Fahrzeugs befindet, höher gewichtet werden als die Sensordaten der anderen Sensoren. Wenn z.B. die EMB am rechten Vorderrad von einer Sensorfehlfunktion betroffen ist, können die Sensordaten der entsprechenden EMB am linken Vorderrad stärker gewichtet werden als die anderen Sensordaten.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Schritt der Fehlererkennung die Analyse von Sensordaten, um Unstimmigkeiten oder Abweichungen von erwarteten Betriebsparametern zu erkennen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Schritt der Identifizierung eines gleichwertigen Sensors die Identifizierung von Sensoren desselben Typs und/oder derselben Funktionalität wie der ausgefallene Sensor umfassen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform können die empfangenen Sensordaten angepasst werden, um Unterschiede in der Positionierung und Ausrichtung des identifizierten äquivalenten Sensors relativ zum ausgefallenen Sensor und/oder Unterschiede in der Positionierung und Ausrichtung der EMB mit identifiziertem äquivalentem Sensor und seiner relativen Position zur EMB mit dem ausgefallenen Sensor auszugleichen.
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In der vorteilhaften Ausführungsform mit der Schalterkennung einer Fehlfunktion kann das Verfahren außerdem einen Schritt 105 der Erkennung umfassen, dass die Fehlfunktion des Sensors beendet ist. Wenn erkannt wird, dass die Fehlfunktion beendet ist, werden die Sensordaten des Sensors 8, bei dem keine Fehlfunktion mehr vorliegt, wieder verwendet. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Erkennung kontinuierlich durchgeführt werden, so dass das Verfahren auch im Falle einer intermittierenden Fehlfunktion des Sensors angewendet werden kann.
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In einer Ausführungsform können die Sensordaten direkt von dem entsprechenden Sensor durch den gestörten Sensor 8 oder dessen EMB 1 abgerufen werden.
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In einer speziellen Implementierung kann der Fehler dadurch erkannt werden, dass sich das Signal (Strom/Position usw.) zu sehr von dem/den ‚anderen‘ Signal(en) unterscheidet. Insbesondere könnten nur ähnliche Redundanzen berücksichtigt werden. Beispielsweise kann dieses Monitoring post-priori stattfinden, d. h.: Zuerst wird die Kontrolle/Regelung durchgeführt, und erst einige Zyklen später werden die Messwerte der anderen EMBs empfangen, so dass eine problematische Abweichung erkannt werden kann. Eine solche Diagnose ist besonders effektiv, wenn die Sensoren zu Beginn der Fahrt oder regelmäßig oder bei einer ersten Abweichung kalibriert werden. Dieser Ansatz ist besonders vorteilhaft, wenn mindestens eine EMB eine dissimilare Sensorredundanz aufweist. Die dissimilare Redundanz kann darin bestehen, dass für denselben Wert ein anderes Messprinzip verwendet wird oder dass andere elektronische Bauteile mit demselben Messprinzip verwendet werden. Dadurch werden Ursache-Wirkungs- und Modusfehler reduziert. Beispielsweise tritt ein Ereignis ein, bei dem alle Stromsensoren des Typs A (an der Vorderachse angebracht) gleichzeitig ausfallen; da aber auch Stromsensoren des Typs B (an der Hinterachse angebracht) installiert sind, kann auf diese zurückgegriffen werden.
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In einer Ausführungsform können KI-Algorithmen wie oben beschrieben verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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