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WO2016188664A1 - Vorrichtung und verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs Download PDF

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Publication number
WO2016188664A1
WO2016188664A1 PCT/EP2016/057973 EP2016057973W WO2016188664A1 WO 2016188664 A1 WO2016188664 A1 WO 2016188664A1 EP 2016057973 W EP2016057973 W EP 2016057973W WO 2016188664 A1 WO2016188664 A1 WO 2016188664A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control device
speed
rotational speed
speed detection
motor vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/057973
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Rebholz-Goldmann
Peter Sautter
Berthold Fehrenbacher
Ruben Obenland
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to CN201680030006.0A priority Critical patent/CN107645997B/zh
Priority to JP2017561412A priority patent/JP6461376B2/ja
Priority to US15/576,378 priority patent/US20180148027A1/en
Priority to DE112016001801.0T priority patent/DE112016001801A5/de
Publication of WO2016188664A1 publication Critical patent/WO2016188664A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/88—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration with failure responsive means, i.e. means for detecting and indicating faulty operation of the speed responsive control means
    • B60T8/885—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration with failure responsive means, i.e. means for detecting and indicating faulty operation of the speed responsive control means using electrical circuitry
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/414—Power supply failure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/416—Wheel speed sensor failure

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for operating a motor vehicle.
  • Today's motor vehicles are usually equipped with one speed sensor per wheel. Signals from the speed sensors are evaluated in the brake control unit (ABS / ESP or similar control unit) and forwarded to other control units in the vehicle as required. Forwarding can be done either by bus or by dedicated line. In a part of possible errors of the brake control unit, the forwarding of the wheel speed information is not possible. In current motor vehicles, the driver must always be able to delay the motor vehicle by pressing the brake pedal.
  • a fallback level for example, using iBooster
  • iBooster In automated driving, in the event of failure of the primary brake control system (ESP), a fallback level (for example, using iBooster) must reduce vehicle deceleration take. This delay should be equipped with an anti-lock device. For this wheel speed information is necessary. To be independent of the brake control unit, additional wheel sensor signals are used.
  • the object is achieved with a device for
  • a second control device with a speed detection device for each speed sensor, wherein a signal of the speed detection means to the first control means and outputs of
  • each individual channel of a speed detection system can be designed to be redundant and woken up in this way.
  • wheel speeds can be advantageous for other, connectable to the outputs of the device control devices available, for example, for driving a secondary brake system.
  • This is achieved by the fact that the speed detection directions act as a kind of splitter, which distribute the speed signals to several users. This advantageously brings about independence and freedom from reaction of all
  • the object is achieved with a method for operating a motor vehicle with a device according to the invention, comprising the steps:
  • Speed detection device for each wheel of the motor vehicle; and supplying the read signals to the first controller and to outputs of the device.
  • each speed detection device has a ground connection. This is realized with an easy to implement technical measure independence and freedom from interference of the speed detection devices.
  • a further advantageous development of the device is characterized in that the second control device is functionally decoupled from the computer device. Even with this measure, the greatest possible redundancy and independence of the speed detection system is supported. In particular, it is possible that the computer device of the second
  • Control device in the presence of speed signals "woken up” or can be reactivated.
  • Control device provided electrical power supply are electrically supplied, wherein in case of failure of the first control device, the speed sensors are electrically supplied by means provided for the second control device electrical power supply. In this way can be made possible in case of failure of the main electrical supply, an electrical power supply of the speed sensors.
  • a further advantageous refinement of the device is characterized in that, per speed detection direction, a separate, independent ESD
  • a further advantageous development of the device is characterized in that the rotational speed signal detected by the rotational speed detection devices is fed without feedback and independently to both the control device and the external device. This facilitates a suitable technical implementation of a freedom from interference of the transmitted speed signal, wherein the speed signal for the external control device has the best possible freedom from interference.
  • FIG. 1 shows a conventional device for operating a
  • Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of a device for
  • 3 is a block diagram of a speed detection device; and 4 shows a basic sequence of an embodiment of the
  • a “functional decoupling” is to be understood below as meaning that a single fault in one part or element does not affect other parts or elements, for example, it can be understood that an electrical supply of one component does not depend on an electrical supply of another component depends.
  • Fig. 1 shows a conventional device 100 for operating a motor vehicle (not shown).
  • the apparatus 100 includes a computing device 10 (eg, a microcontroller, a microcomputer, etc.) and a first controller 20 (eg, an ASIC), the first one of the controllers
  • a computing device 10 eg, a microcontroller, a microcomputer, etc.
  • a first controller 20 eg, an ASIC
  • Control device 20 is connected to inputs Ea ... Ed, are connected to the built-in wheels 400a ... 400d of the motor vehicle speed sensors 300a ... 300d.
  • the rotational speed sensors 300a... 300d By means of the rotational speed sensors 300a... 300d, in each case one rotational speed of an associated wheel 400a... 400d of the motor vehicle can be read.
  • the speed sensors 300a ... 300d are supplied with electrical energy.
  • the read-in wheel speed information is subsequently transmitted to the first control device 20.
  • the speed information is preprocessed and subsequently forwarded to the computer device 10, which the
  • the first device 100 may be designed as a control unit (eg an ESP / ABS control unit) of a primary brake system and the apparatus 200 as a control unit of a secondary brake system of the motor vehicle. If the device 100 fails, the speed information for the other control units are no longer disadvantageous available. Disadvantageously, therefore, it may be possible with this configuration that in the event of a failure of the device 100, rotational speed information for the control device 200 is not available, as a result of which a speed-based control of functionalities can be sustainably disturbed.
  • a control unit eg an ESP / ABS control unit
  • a second control means 30 e.g., an ASIC
  • the second control device 30 has four speed detection devices 31 a ... 31 d, which can read at the inputs Ea ... Ed speed information of the speed sensors 300a ... 300d. Furthermore, it is possible by means of the second control device 30, the read speed information of all wheels 400a ...
  • Fig. 3 shows a detailed block diagram of the rotational speed detection means 31 a. All speed detection devices 31 a ... 31 d are the same design and work in the same way.
  • the rotational speed sensor 300a is supplied with electrical voltage by a supply signal ASPa, which is derived from the supply voltage VB1.
  • the speed detection direction 31 a... 31 d comprises an electrical supply voltage decoupling device 32, which ensures that the
  • Speed sensor 300a in the event that the first control device 20 fails, is supplied electrically from the supply voltage VB2.
  • the decoupling device 32 can be realized for example by means of two appropriately connected diodes.
  • the speed detection direction 31 a ... 31 d comprises a logic device 33, which transmits a wake-up signal W to the first control device 20 and communicates with the computer device 10 via a communication line K. The wake-up signal W is then generated and transmitted when a speed signal is detected in the standby mode of the device 100, which is connected to the first
  • Control device 20 is transmitted, which then initiates further processing.
  • a signal evaluation device 34 is provided to transmit a sensor signal WSSa of the rotational speed sensor 300a to a first transmission device 35 and to a second transmission device 36.
  • the first transmission device 35 is provided to transmit the sensor signal WSSa internally to the first control device 20.
  • the second transmission device 36 is provided to the speed signal WSSa to the output Aa of
  • the Dehieresignal guided to the output Aa is preferably formed as a voltage level signal.
  • no coupling takes place to the other speed channels in this way.
  • a complete redundancy of each individual speed detection device 31 a ... 31 d is achieved, so that a fault in one of the speed channels does not affect the other speed channels.
  • each individual speed detection direction 31 a ... 31 d receives its own ground pin.
  • the lines through which the speed signals are distributed preferably provided with their own ESD protection against electrostatic discharge.
  • the wake-up capability can be used based on speed detection, for example, for an electric parking brake of the motor vehicle, for example, if it is determined that the vehicle is starting from a standstill, with all electronic control units are usually disabled. Due to the awakening ability of the speed detection devices
  • the speed signal can now be transmitted inside the device (device 100) to the first control device 20 or to the externally connectable control device (device 200).
  • the speed information thus provided, for example, a mechanical retightening of
  • associated secondary braking system which is controlled by the external device 200 can be realized either by means of user-specific semiconductor circuits or discretely constructed circuits.
  • Communication line K configurable. It is both a gaping
  • the configuration which can be changed in a faultless system, is maintained as long as an electrical supply voltage at the second Control device 30 is available.
  • a storage of the configuration in a non-volatile memory (not shown) is conceivable.
  • the rotational speed sensors 300a... 300d are electrically supplied via redundantly generated supply voltages, for example via the signals ASPa... ASPd, whereby a configuration or change of the configuration (FIG. Eg duration of monitoring of the wheels, which wheels are monitored, etc.) of the second control device 30 via a communication interface (eg SPI interface) is possible.
  • An output of the rotational speed signals of the rotational speed sensors 300a... 300d takes place for an internal use and one for an external use, the internal signals being decoupled from the external signals.
  • a signal path can be tested for errors in this case, for example when the device 100 starts up.
  • this scenario can be applied in a parking situation, whereby the electric parking brake is automatically tightened when the vehicle starts to roll away. An error in the device 100
  • Speed signals are decoupled for external use from the device's internal use. Although a forwarding of the internal speed signals may be present, but these are due to the defect of Computer device 10, the first control device 20, etc. may not be further processed.
  • Wake-up source for control devices can serve to prevent the vehicle from rolling away after it has stopped.
  • the electrical load of the vehicle battery in said control unit tracking can be advantageously reduced because only a permanent electrical supply to the speed sensors 300a ... 300d is required.
  • the method makes it possible to increase the availability of the wheel speed information without having to install additional speed sensors. Furthermore, the method is conventional with speed sensors
  • the detected loss of a single wheel speed is considered acceptable.
  • a return or interaction between the individual speed channels can be avoided.
  • a reading in of signals from rotational speed sensors 300a... 300d is carried out by means of a rotational speed detection device 31a... 31d for each wheel of the motor vehicle.
  • the read signals are sent to the first one
  • Control device 20 and at outputs Aa ... Ad of the device 100 supplied.
  • the invention advantageously allows a highly automated driving, in which even in case of failure of the ABS / ESP system, the wheel speed information can be fed to another controller, which then controls the braking.
  • the present invention proposes a device and a method for operating a motor vehicle, with which a high-availability speed detection including wake-up capability is provided. Due to the fact that the functionality of the speed detection devices is redundant and independent of a functionality of the device 100, in each case a wheel speed can also be transmitted to a further control unit and used by the latter. Due to the fact that the individual speed detection channels are redundant with each other and

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Abstract

Vorrichtung (100) zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, aufweisend: - einen Eingang (Ea...Ed) für jeweils einen externen Drehzahlsensor (300a...300d); - eine erste Steuereinrichtung (20); - eine zweite Steuereinrichtung (30) mit einer Drehzahlerfassungseinrichtung (31a...31d) für jeden Drehzahlsensor (300a...300d), wobei ein Drehzahlsignal der Drehzahlerfassungseinrichtungen (31a...31d) an die erste Steuereinrichtung (20) und an Ausgänge (Aa...Ad) der Vorrichtung (100) zuführbar sind; - eine Rechnereinrichtung (10), mittels der Raddrehzahlen ermittelbar sind; - wobei die Drehzahlerfassungsrichtungen (31a...31d) voneinander funktional entkoppelt sind; und - wobei die zweite Steuereinrichtung (30) von der ersten Steuereinrichtung (20) und von der Rechnereinrichtung (10) funktional entkoppelt ist.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
Stand der Technik
Heutige Kraftfahrzeuge sind in der Regel mit einem Drehzahlfühler pro Rad ausgestattet. Signale der Drehzahlfühler werden im Bremsensteuergerät (ABS/ESP oder ähnliches Steuergerät) ausgewertet und je nach Bedarf an andere Steuergeräte im Fahrzeug weitergeleitet. Die Weiterleitung kann entweder mittels Bus oder mittels dedizierter Leitung durchgeführt werden. Bei einem Teil von möglichen Fehlern des Bremsensteuergeräts ist die Weiterleitung der Raddrehzahlinformation nicht möglich. In aktuellen Kraftfahrzeugen muss der Fahrer jederzeit in der Lage sein, das Kraftfahrzeug durch Betätigung des Bremspedals zu verzögern.
In heutigen Kraftfahrzeugen mit automatischer Parkbremse kann es nach dem Zuspannen zu Klemmkraftverlust kommen (zum Beispiel durch Relaxation der Bremsbeläge). Daher wird erstens mit erhöhter Klemmkraft zugespannt und zweitens findet ein Steuergerätenachlauf statt, in welchem ein Nachspannen der Bremsbeläge durchgeführt wird. Im genannten Steuergerätenachlauf findet eine Wegrollerkennung durch Einlesen der Drehzahlfühler statt. Dieser zeitlich begrenzte Nachlauf belastet die Fahrzeugbatterie mit dem Steuergerätebetriebsstrom.
Beim automatisierten Fahren muss bei Ausfall des Primärbremsregelsystems (ESP) eine Rückfallebene (zu Beispiel mittels iBooster) die Fahrzeugverzögerung übernehmen. Diese Verzögerung soll mit einem Blockierverhinderer ausgestattet sein. Dafür sind Radgeschwindigkeitsinformationen notwendig. Um unabhängig vom Bremsensteuergerät zu sein, werden zusätzliche Radsensorsignale verwendet.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Betreiben eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einer Vorrichtung zum
Betreiben eines Kraftfahrzeugs, aufweisend:
einen Eingang für jeweils einen externen Drehzahlsensor;
eine erste Steuereinrichtung;
- eine zweite Steuereinrichtung mit einer Drehzahlerfassungseinrichtung für jeden Drehzahlsensor, wobei ein Signal der Drehzahlerfassungseinrichtungen an die erste Steuereinrichtung und an Ausgänge der
Vorrichtung zuführbar ist;
eine Rechnereinrichtung, mittels der Raddrehzahlen ermittelbar sind; - wobei die Drehzahlerfassungsrichtungen voneinander funktional
entkoppelt sind; und
wobei die zweite Steuereinrichtung von der ersten Steuereinrichtung und von der Rechnereinrichtung funktional entkoppelt ist. Vorteilhaft kann auf diese Weise jeder einzelne Kanal eines Drehzahlerfassungssystems redundant und weckfähig ausgebildet sein. Im Falle, dass die
Vorrichtung defekt ist, können Raddrehzahlen vorteilhaft noch für andere, an die Ausgänge der Vorrichtung anschließbare Steuergeräte zur Verfügung stehen, beispielsweise zum Ansteuern eines sekundäres Bremssystems. Erreicht wird dies dadurch, dass die Drehzahlerfassungsrichtungen als eine Art Splitter fungieren, die die Drehzahlsignale an mehrere Nutzer verteilen. Dies bewirkt vorteilhaft eine Unabhängigkeit und Rückwirkungsfreiheit sämtlicher
Drehzahlkanäle. Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, aufweisend die Schritte:
Einlesen von Signalen von Drehzahlsensoren mittels einer
Drehzahlerfassungseinrichtung für jedes Rad des Kraftfahrzeugs; und Zuführen der eingelesenen Signale an die erste Steuereinrichtung und an Ausgänge der Vorrichtung.
Aufgrund der damit erreichten Weckfähigkeit und Redundanz müssen vorteilhaft keine zusätzlichen Drehzahlfühler im Kraftfahrzeug installiert werden, um unter allen Umständen gültige Drehzahlinformationen zu erhalten und weiterverarbeiten zu können.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Drehzahlerfassungseinrichtung einen Masseanschluss aufweist. Damit wird mit einer einfach zu realisieren technischen Maßnahme eine Unabhängigkeit und Störungsfreiheit der Drehzahlerfassungseinrichtungen realisiert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Steuereinrichtung von der Rechnereinrichtung funktional entkoppelt ist. Auch mit dieser Maßnahme ist eine größtmögliche Redundanz und Unabhängigkeit des Drehzahlerfassungssystems unterstützt. Insbesondere ist es dadurch möglich, dass die Rechnereinrichtung von der zweiten
Steuereinrichtung bei Vorliegen von Drehzahlsignalen„geweckt" bzw. wieder aktiviert werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Drehzahlsensoren mittels einer für die erste
Steuereinrichtung vorgesehenen elektrischen Spannungsversorgung elektrisch versorgbar sind, wobei bei einem Ausfall der ersten Steuereinrichtung die Drehzahlsensoren mittels einer für die zweite Steuereinrichtung vorgesehenen elektrischen Spannungsversorgung elektrisch versorgbar sind. Auf diese Weise kann bei einem Ausfall der elektrischen Hauptversorgung eine elektrische Spannungsversorgung der Drehzahlsensoren ermöglicht werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass pro Drehzahlerfassungsrichtung ein separater, unabhängiger ESD-
Schutz vorhanden ist. Dadurch wird ein gemeinsamer ESD Schutz vermieden, wodurch eine größtmögliche elektrostatische Störungsfreiheit der Vorrichtung unterstützt ist.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das von den Drehzahlerfassungseinrichtungen erfasste Drehzahlsignal rückwirkungsfrei und unabhängig sowohl der Steuereinrichtung als auch der externen Vorrichtung zugeführt wird. Dies erleichtert mit geeigneter technischer Umsetzung eine Störungsfreiheit des durchgereichten Drehzahlsignals, wobei das Drehzahlsignal für das externe Steuergerät eine bestmögliche Störungsfreiheit aufweist.
Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren im Detail beschrieben. Dabei bilden alle Merkmale unabhängig von ihrer Darstellung in der Beschreibung und in den Figuren, sowie unabhängig von ihrer Rückbeziehung in den Patentansprüchen den Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die Figuren sind besonders dazu gedacht die Erfindung wesentlichen Prinzipien zu verdeutlichen. Gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente haben gleiche Bezugsziffern.
In den Figuren zeigt:
Fig.1 eine herkömmliche Vorrichtung zum Betreiben eines
Kraftfahrzeugs;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum
Betreiben eines Kraftfahrzeugs;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Drehzahlerfassungseinrichtung; und Fig. 4 einen prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung von Ausführungsformen
Unter einer„funktionalen Entkopplung" ist nachfolgend zu verstehen, dass ein Einzelfehler in einem Teil bzw. Element nicht auf andere Teile bzw. Elemente rückwirkt. Zum Beispiel kann darunter verstanden werden, dass eine elektrische Versorgung einer Komponente nicht von einer elektrischen Versorgung einer anderen Komponente abhängt.
Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Vorrichtung 100 zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Die Vorrichtung 100 umfasst eine Rechnereinrichtung 10 (zum Beispiel einen Mikrocontroller, eine Mikrorechnereinrichtung, usw.) und eine erste Steuereinrichtung 20 (zum Beispiel ein ASIC), wobei die erste
Steuereinrichtung 20 mit Eingängen Ea...Ed verschaltet ist, an die in Rädern 400a...400d des Kraftfahrzeugs verbaute Drehzahlsensoren 300a...300d anschließbar sind. Mittels der Drehzahlsensoren 300a...300d kann jeweils eine Drehzahl eines zugeordneten Rades 400a... 400d des Kraftfahrzeugs eingelesen werden. Mittels elektrischer Versorgungsspannungen WSPa...WSPd bzw.
ASPa...ASPd werden die Drehzahlsensoren 300a...300d mit elektrischer Energie versorgt. Die eingelesenen Raddrehzahlinformationen werden in weiterer Folge an die erste Steuereinrichtung 20 übermittelt. Mittels der ersten Steuereinrichtung 20 werden die Drehzahlinformationen vorverarbeitet und in weiterer Folge an die Rechnereinrichtung 10 weitergeleitet, die die
Raddrehzahlen der Räder 400a...400d ermittelt und diese gegebenenfalls an andere Steuergeräte (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs weiterleitet (z.B. per CAN-Bus). Gegebenenfalls werden die Drehzahlinformationen auch noch an eine weitere
Vorrichtung 200 übermittelt. Beispielsweise kann die erste Vorrichtung 100 als ein Steuergerät (z.B. ein ESP/ABS-Steuergerät) eines primären Bremssystems und die Vorrichtung 200 als ein Steuergerät eines sekundären Bremssystems des Kraftfahrzeugs ausgebildet sein. Wenn die Vorrichtung 100 ausfällt, sind die Drehzahlinformationen auch für die weiteren Steuergeräte nachteilig nicht mehr vorhanden. Nachteilig kann es daher bei dieser Konfiguration möglich sein, dass bei einem Ausfall der Vorrichtung 100 Drehzahlinformationen für das Steuergerät 200 nicht zur Verfügung stehen, wodurch eine drehzahlbasierte Steuerung von Funktionalitäten nachhaltig gestört sein kann.
Vorgeschlagen wird deshalb, das System der Erfassung der Raddrehzahlen möglichst redundant auszubilden. Zu diesem Zweck ist, wie in Fig. 2 erkennbar, vorgesehen, eine zweite Steuereinrichtung 30 (z.B. ein ASIC) vorzusehen, die mit den Drehzahlsensoren 300a...300d verschaltbar ist. Im Falle, dass die zweite Steuereinrichtung 30 nicht mehr über die erste Steuereinrichtung 20 elektrisch versorgt wird, wird eine unabhängige Versorgungsspannung VB2 aktiviert, um damit die zweite Steuereinrichtung 30 bzw. die Drehzahlsensoren 300a...300d elektrisch zu versorgen. Die zweite Steuereinrichtung 30 weist vier Drehzahlerfassungseinrichtungen 31 a...31 d auf, die an den Eingängen Ea...Ed Drehzahlinformationen der Drehzahlsensoren 300a...300d einlesen können. Ferner ist es mittels der zweiten Steuereinrichtung 30 möglich, die eingelesenen Drehzahlinformationen aller Räder 400a...400d an Ausgänge Aa... Ad der Vorrichtung 100 zu führen. Damit ist es möglich, die Drehzahlinformationen auch dann an das externe Steuergerät 200, das an Anschlüssen Aa...Ad anzuschließen ist, bereitzustellen, wenn z.B. die erste Steuereinrichtung 20 und/oder die Rechnereinrichtung 10 ausfallen.
Fig. 3 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der Drehzahlerfassungseinrichtung 31 a. Sämtliche Drehzahlerfassungseinrichtungen 31 a...31 d sind gleich ausgebildet und funktionieren in gleicher weise. Im Normalbetrieb wird der Drehzahlsensor 300a von einem Versorgungssignal ASPa, welches von der Versorgungspannung VB1 abgeleitet ist, mit elektrischer Spannung versorgt. Die Drehzahlerfassungsrichtung 31 a...31 d umfasst eine Entkopplungseinrichtung 32 für eine elektrische Versorgungsspannung, die dafür sorgt, dass der
Drehzahlsensor 300a im Falle, dass die erste Steuereinrichtung 20 ausfällt, von der Versorgungsspannung VB2 elektrisch versorgt wird. Die Entkopplungseinrichtung 32 kann beispielsweise mittels zweier geeignet verschalteter Dioden realisiert werden. Ferner umfasst die Drehzahlerfassungsrichtung 31 a...31 d eine Logikeinrichtung 33, die ein Wecksignal W an die erste Steuereinrichtung 20 übermittelt und mit der Rechnereinrichtung 10 über eine Kommunikationsleitung K kommuniziert. Das Wecksignal W wird dann generiert und übermittelt, wenn im Standbybetrieb der Vorrichtung 100 ein Drehzahlsignal erfasst wird, welches an die erste
Steuerungseinrichtung 20 übermittelt wird, die dann eine Weiterverarbeitung initiiert.
Eine Signalauswerteeinrichtung 34 ist vorgesehen, um ein Sensorsignal WSSa des Drehzahlsensors 300a an eine erste Übermittlungseinrichtung 35 und an eine zweite Übermittlungseinrichtung 36 zu übermitteln. Die erste Übermittlungseinrichtung 35 ist vorgesehen, das Sensorsignal WSSa intern an die erste Steuereinrichtung 20 zu übermitteln. Die zweite Übermittlungseinrichtung 36 ist dafür vorgesehen, das Drehzahlsignal WSSa an den Ausgang Aa der
Vorrichtung 100 zu leiten. Das an den Ausgang Aa geführte Dehzahlsignal ist vorzugsweise als ein Spannungspegelsignal ausgebildet. Bei einem Fehler in einem der Drehzahlkanäle erfolgt auf diese Weise keinerlei Kopplung auf die anderen Drehzahlkanäle. Erreicht wird somit eine vollständige Redundanz jeder einzelnen Drehzahlerfassungseinrichtung 31 a...31 d, sodass sich eine Störung in einem der Drehzahlkanäle nicht auf die anderen Drehzahlkanäle auswirkt. Eine
Rückwirkungsfreiheit der einzelnen Drehzahlkanäle ist auf diese Weise vorteilhaft unterstützt.
Vorzugweise erhält jede einzelne Drehzahlerfassungsrichtung 31 a...31 d einen eigenen Massepin. Ferner werden die Leitungen, über die die Drehzahlsignale verteilt werden, vorzugsweise mit einem jeweils eigenen ESD-Schutz gegen elektrostatische Entladung versehen.
Auf diese Weise kann eine hochverfügbare Raddrehzahlinformation durch eine Entkopplung der vier vorhandenen Drehzahlsignale bereitgestellt werden. Dabei können sowohl mögliche Fehlerquellen in der Spannungsversorgung als auch Fehlerquellen in der ersten Steuereinrichtung 20 berücksichtigt werden, die eine Rückwirkung auf die anderen Kanäle haben können. Weiterhin ist auf diese Weise eine Erkennung von Einzelfehlern zum Zwecke einer Fahrerwarnung und zu einer Systemdegradierung möglich. Vorteilhaft kann die Weckfähigkeit basierend auf Drehzahlerfassung beispielsweise für eine elektrische Feststellbremse des Kraftfahrzeugs benutzt werden, wenn zum Beispiel festgestellt wird, dass das Fahrzeug aus dem Stillstand losrollt, wobei sämtliche elektronischen Steuergeräte üblicherweise deaktiviert sind. Aufgrund der Weckfähigkeit der Drehzahlerfassungseinrichtungen
31 a...31 d kann nunmehr das Drehzahlsignal vorrichtungsintern (Vorrichtung 100) an die erste Steuereinrichtung 20 bzw. an das extern anschließbare Steuergerät (Vorrichtung 200) übermittelt werden. Mittels der so bereitgestellten Drehzahlinformation kann beispielsweise ein mechanisches Nachspannen der
elektrischen Feststellbremse initiiert werden. Dies kann eine bedeutende
Verbesserung gegenüber herkömmlichen Feststellstrategien bedeuten, die ein zeitbasiertes und eventuell auf einer Steigung eines Stellplatzes basiertes Nachspannen der Feststellbremse vorsehen.
Die Entkopplung des primären Bremssystems (ABS/ESP) von einem
zugeordneten sekundären Bremssystem, das mittels der externen Vorrichtung 200 gesteuert wird, kann entweder mittels anwenderspezifischer Halbleiterschaltungen oder mittels diskret aufgebauter Schaltungen realisiert werden.
Die Weckfähigkeit sowie die Raddrehzahltypauswahl sind mittels einer
Kommunikationsleitung K konfigurierbar. Dabei ist sowohl eine lückende
Überwachung möglich, die vorteilhaft eine reduzierte Stromaufnahme der Drehzahlsensoren 300a...300d bewirkt, als auch eine dauerhafte Überwachung einzelner Drehzahlfühlerkanäle. Es sind folgende Ausprägungen möglich: a) permanente Überwachung einer definierten Anzahl von Drehzahlsensoren 300a...300d
b) Rotierende Überwachung mehrerer Drehzahlsensoren 300a...300d
c) Lückende Überwachung einer definierten Anzahl von Drehzahlsensoren 300a...300d
d) Kombination aus b) und c).
Die Konfiguration, die in einem fehlerfreien System geändert werden kann, bleibt erhalten, solange eine elektrische Versorgungsspannung an der zweiten Steuereinrichtung 30 verfügbar ist. Auch eine Speicherung der Konfiguration in einem nichtflüchtigen Speicher (nicht dargestellt) ist denkbar.
Für die zweite Steuereinrichtung 30 sind folgende Zustände denkbar:
Normalbetrieb der Vorrichtung 100 (z.B. in einem automatisierten Fahrbetrieb) In diesem Fall erfolgt eine elektrische Versorgung der Drehzahlsensoren 300a...300d über redundant generierte Versorgungsspannungen, zum Beispiel über die Signale ASPa...ASPd, wobei eine Konfiguration bzw. Änderung der Konfiguration (z.B. Dauer einer Überwachung der Räder, welche Räder werden überwacht, usw.) der zweiten Steuereinrichtung 30 über eine Kommunikationsschnittstelle (z.B. SPI-Schnittstelle) möglich ist. Eine Ausgabe der Drehzahlsignale der Drehzahlsensoren 300a...300d erfolgt dabei für eine interne und eine für eine externe Verwendung, wobei die internen Signale von den externen Signalen entkoppelt sind. Ein Signalpfad ist in diesem Fall auf Fehler testbar, zum Beispiel beim Hochlauf der Vorrichtung 100.
Vorrichtung 100 im Standbv-Betrieb
In diesem Fall erfolgt auch eine elektrische Versorgung der Drehzahlsensoren 300a...300d über die unabhängige elektrische Versorgungsspannung VB2, wobei die Rechnereinrichtung 10 und die erste Steuereinrichtung 20 in diesem Fall deaktiviert sind. Abhängig von einer Konfiguration erfolgte eine
Überwachung der Drehzahlsensoren 300a...300d auf Drehzahl zur Generierung eines Weckimpulses. Falls eine Raddrehzahl erkannt wird, erfolgt eine
Aktivierung der Ausgänge, wobei mittels des Wecksignals W die Vorrichtung 100 wieder aktiviert wird. Vorteilhaft kann dieses Szenario in einer Parksituation angewendet werden, wodurch bei einem beginnenden Wegrollen des Fahrzeugs die elektrische Feststellbremse automatisch nachgezogen wird. Ein Fehler in der Vorrichtung 100
Eine elektrische Versorgung der Drehzahlsensoren 300a...300d erfolgt auch in diesem Fall über die Versorgungsspannung VB2. Eine Ausgabe der
Drehzahlsignale ist für die externe Verwendung entkoppelt von der Vorrichtungsinternen Verwendung. Eine Weiterleitung der internen Drehzahlsignale kann zwar vorhanden sein, diese werden aber aufgrund des Defekts der Rechnereinrichtung 10, der ersten Steuereinrichtung 20 usw. unter Umständen nicht weiterverarbeitet.
Defekt im Drehzahlsensor 300a...300d
In diesem Fall wird in einem Defekt der Raddrehzahlsensorik die anderen Drehzahlsensoren nicht beeinflusst und die Entdeckung des Fehlers erfolgt in der Vorrichtung 100. Schon heute muss ein derartiges Drehzahlerfassungssystem auch mit nur drei operativen Drehzahlkanälen eine geeignete Strategie realisieren können.
Vorteilhaft ist es mit der Erfindung möglich, eine Verfügbarkeit der Raddrehzahlinformation im Fahrzeug zu erhöhen, wobei eine Raddrehzahl auch als
Weckquelle für Steuergeräte dienen kann, um ein Wegrollen des Fahrzeugs nach dessen Abstellen zu verhindern. Dadurch kann zum Beispiel auch die elektrische Belastung der Fahrzeugbatterie im genannten Steuergerätenachlauf vorteilhaft reduziert werden, weil lediglich eine dauerhafte elektrische Versorgung der Drehzahlsensoren 300a...300d erforderlich ist.
Vorteilhaft ermöglicht es das Verfahren, eine Verfügbarkeit der Raddrehzahlinformation zu erhöhen, ohne dass zusätzliche Drehzahlfühler verbaut werden müssen. Ferner ist das Verfahren mit herkömmlichen Drehzahlfühlern
realisierbar.
Der erkannte Verlust einer einzelnen Raddrehzahl wird als akzeptabel angenommen. Vorteilhaft kann eine Rück- bzw. Wechselwirkung zwischen den einzelnen Drehzahlkanälen vermieden werden.
Fig. 4 zeigt einen prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In einem Schritt 500 wird ein Einlesen von Signalen von Drehzahlsensoren 300a...300d mittels einer Drehzahlerfassungseinrichtung 31 a...31 d für jedes Rad des Kraftfahrzeugs durchgeführt. In einem Schritt 510 werden die eingelesenen Signale an die erste
Steuereinrichtung 20 und an Ausgänge Aa... Ad der Vorrichtung 100 zugeführt.
In einer Weiterbildung des Verfahrens und der Vorrichtung wäre auch denkbar, die Erkennung von redundanten Geschwindigkeitssignalen aus anderen Signalen bereitzustellen, zum Beispiel aus Kamerasignalen und/oder aus Signalen von Beschleunigungssensoren des Kraftfahrzeugs.
In einer Weiterbildung wäre auch denkbar, die beschriebene Weckfähigkeit des Drehzahlerfassungssystems, die mittels der zweiten Steuereinrichtung 30 bereitgestellt wird, mittels der Drehzahlsensoren 300a...300d bereitzustellen.
In einer Weiterbildung wäre auch denkbar, die Weckfähigkeit des Drehzahlerfassungssystems mittels einer magnetischen Induktion von passiven Raddrehzahlsensoren bereitzustellen.
In einer Weiterbildung wäre auch denkbar, die Drehzahlinforation nicht mittels kanalindividueller Leitungen sondern mittels Datenbus an die Vorrichtung 200 weiterzugeben.
Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft ein hochautomatisiertes Fahren, bei dem auch bei Ausfall des ABS/ESP-Systems die Raddrehzahlinformationen einem weiteren Steuergerät zugeführt werden können, welches dann die Bremsvorgänge steuert.
Zusammenfassend werden mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, mit dem eine hochverfügbare Drehzahlerfassung inklusive Weckfähigkeit bereitgestellt wird. Aufgrund der Tatsache, dass die Funktionalität der Drehzahlerfassungseinrichtungen redundant und unabhängig von einer Funktionalität der Vorrichtung 100 ist, kann in jedem Fall eine Raddrehzahl auch an ein weiteres Steuergerät übermittelt und von diesem genutzt werden. Aufgrund der Tatsache, dass die einzelnen Drehzahlerfassungskanäle untereinander redundant und
rückwirkungsfrei sind, kann eine maximale Funktionalität auch bei einer reduzierten Anzahl der Drehzahlerfassungseinrichtungen bereitgestellt werden. Obwohl die Erfindung vorgehend anhand von konkreten Ausführungsbeispielen geschrieben wurde, ist sie keineswegs darauf beschränkt. Der Fachmann wird somit auch vorgehend nicht oder nur teiiweise offenbarte Ausführungsformen realisieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung (100) zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, aufweisend:
einen Eingang (Ea... Ed) für jeweils einen externen Drehzahlsensor (300a...300d);
eine erste Steuereinrichtung (20);
eine zweite Steuereinrichtung (30) mit einer Drehzahlerfassungseinrichtung (31 a...31 d) für jeden Drehzahlsensor (300a...300d), wobei ein Drehzahlsignal der Drehzahlerfassungseinrichtungen (31 a...31 d) an die erste Steuereinrichtung (20) und an Ausgänge (Aa...Ad) der
Vorrichtung (100) zuführbar sind;
eine Rechnereinrichtung (10), mittels der Raddrehzahlen ermittelbar sind; wobei die Drehzahlerfassungsrichtungen (31 a...31 d) voneinander funktional entkoppelt sind; und
wobei die zweite Steuereinrichtung (30) von der ersten Steuereinrichtung (20) und von der Rechnereinrichtung (10) funktional entkoppelt ist.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede
Drehzahlerfassungseinrichtung (31 a...31 d) einen Masseanschluss aufweist.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuereinrichtung (30) von der Rechnereinrichtung (10) funktional entkoppelt ist.
4. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Drehzahlsensoren (300a...300d) mittels einer für die erste Steuereinrichtung (20) vorgesehenen elektrischen
Spannungsversorgung (VB1 ) elektrisch versorgbar sind, wobei bei einem Ausfall der ersten Steuereinrichtung (20) die Drehzahlsensoren (300a...300d) mittels einer für die zweite Steuereinrichtung (30) vorgesehenen elektrischen Spannungsversorgung (VB2 elektrisch versorgbar sind.
5. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Drehzahlerfassungsrichtung (31 a...31 d) ein separater, unabhängiger ESD-Schutz vorgesehen ist.
6. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das von den Drehzahlerfassungseinrichtungen erfasste Drehzahlsignal rückwirkungsfrei und unabhängig sowohl der Steuereinrichtung (20) als auch der externen Vorrichtung (200) zugeführt wird.
7. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mittels einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend die Schritte:
Einlesen von Signalen von Drehzahlsensoren (300a...300d) mittels einer Drehzahlerfassungseinrichtung (31 a...31 d) für jedes Rad des
Kraftfahrzeugs; und
Zuführen der eingelesenen Signale an die erste Steuereinrichtung (20) und an Ausgänge (Aa...Ad) der Vorrichtung (100).
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei bei einem Ausfall einer elektrischen
Versorgungsspannung (VB1 ) eine Spannungsversorgung der
Drehzahlsensoren (300a...300d) von einer redundant generierten
elektrischen Spannungsversorgung (VB2) übernommen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei bei deaktivierter erster
Steuereinrichtung (20) bei einem Einlesen eines Drehzahlsignals von der zweiten Steuereinrichtung (30) ein Wecksignal (W) an die erste
Steuereinrichtung (20) abgegeben wird.
10. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wenn es auf einer
Rechnereinrichtung (10) abläuft oder auf einem computerlesbaren
Datenträger gespeichert ist.
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