專利名稱：汽車中的分散式電制動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種汽車中的分散式電制動(dòng)系統(tǒng)，特別是一種用于四輪汽車的分散式線控電制動(dòng)系統(tǒng)。
線控制動(dòng)系統(tǒng)，通常不配備一個(gè)機(jī)械的、液動(dòng)的或者氣動(dòng)的備用系統(tǒng)，在故障情況下也必須對(duì)其可用性，也就是說制動(dòng)功能提出一個(gè)特別的目標(biāo)。帶有中央制動(dòng)踏板模塊的線控制動(dòng)系統(tǒng)例如在公開發(fā)布的文件DE198 26 131A1，德國(guó)工程師協(xié)會(huì)論文編號(hào)為1641，2001年的由R.Isermann著的“Fehlertolerante Komponenten fürDrive-by-Wire-Systeme”一文中以及ISBN編號(hào)為3-18-342612-9的，德國(guó)工程師協(xié)會(huì)出版社于2000年發(fā)行的出版物中的由StefanStlzl著的“Fehlertolerante Pedaleinheit fürelektromechanisches Bremssystem”一文中公開了。
首先在帶有這種中央模塊的系統(tǒng)中，制動(dòng)踏板致動(dòng)的可靠檢測(cè)，駐車制動(dòng)器的觀測(cè)在這里不再得到重視，以及將制動(dòng)器致動(dòng)的信息發(fā)送到分散式智能車輪制動(dòng)模塊也是如此。在這樣一種系統(tǒng)中的可靠性一方面通過一個(gè)多樣化的和多個(gè)冗余的傳感器方案，參見附圖3中的制動(dòng)踏板傳感器S1到S3，另一方面通過一個(gè)冗余的處理器和通訊方案，參見在中央制動(dòng)踏板模塊15和四個(gè)車輪制動(dòng)模塊10之間的第一和第二通訊總線14、14′在一個(gè)多回路汽車電路的邊界條件下來保證，其中車輪制動(dòng)模塊10各控制一個(gè)車輪13。
此外對(duì)通訊裝置或者通訊系統(tǒng)上的確定性的性能提出了要求，從而直接導(dǎo)致定時(shí)控制的通訊系統(tǒng)如Flexray、TTCAN或者TTP的使用。其中制動(dòng)踏板模塊以及通訊系統(tǒng)必須具有一個(gè)故障-工作特性。為了能夠在單一故障的情況下遵守“故障-工作”特性的要求，該制動(dòng)踏板模塊必須具有最少三個(gè)冗余的處理器以及三個(gè)冗余的并且可能的話多樣化的傳感器用于腳制動(dòng)器。對(duì)于該通訊系統(tǒng)需要至少兩個(gè)冗余的通訊信道。
在公開的文件DE199 37 156A1中公開了一種機(jī)電式制動(dòng)系統(tǒng)，其具有一個(gè)制動(dòng)踏板致動(dòng)的分散檢測(cè)裝置。在此可以稱為一種分布式的分散式踏板模塊功能。
參考在附圖4中所示出的機(jī)電式制動(dòng)系統(tǒng)方案，在該系統(tǒng)中設(shè)置有四個(gè)多樣化的傳感器S1到S4用于檢測(cè)一個(gè)制動(dòng)器致動(dòng)裝置(沒有示出)的致動(dòng)，該傳感器例如各自采集踏板行程以及踏板角度。其中傳感器S1到S4中的每個(gè)傳感器正好與帶有一個(gè)用于確定制動(dòng)需要的裝置11的車輪模塊10連接。車輪模塊10通過一個(gè)系統(tǒng)總線14互相進(jìn)行通訊，并且交換所要求的傳感器信息或者數(shù)據(jù)，同時(shí)為此計(jì)算功能算法并以這種方式使得與一種協(xié)議一致，即在每個(gè)車輪模塊10存在相同的數(shù)據(jù)，也就是說傳感器實(shí)際值和傳感器/功能統(tǒng)計(jì)值，并達(dá)成相同的確定。
因此使用這種方法可以制備一種對(duì)稱的、分散的系統(tǒng)構(gòu)架，其中所要求的中央踏板模塊的“故障-工作”附件在此按照附圖3，也就是說按照附圖4，通過智能車輪模塊10、11的冗余構(gòu)造。然而此時(shí)如果在通訊系統(tǒng)14中出現(xiàn)一個(gè)共模故障，例如通過一個(gè)由于外部作用引起的在輪罩區(qū)域內(nèi)的電纜束的機(jī)械拆除，例如在越野行車的時(shí)候，這特別是對(duì)通訊系統(tǒng)14的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)肯定會(huì)導(dǎo)致通訊的完全損失。每個(gè)車輪模塊10在這種情況下只會(huì)返回一個(gè)傳感器值，然而其不夠用于合理化。因此在汽車不同的車輪13上可能產(chǎn)生不同的制動(dòng)力作用，這會(huì)引起一個(gè)橫擺力矩，從而造成汽車?yán)苿?dòng)器。不依賴于備用管理系統(tǒng)的策略，這已經(jīng)顯示出了在出現(xiàn)單一故障的時(shí)候就已經(jīng)損失巨大的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
具有權(quán)利要求1所述特征的分散式電制動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)于已有的解決途徑具有如下優(yōu)點(diǎn)，即車輪模塊的至少一部分在一個(gè)共模故障或者在出現(xiàn)兩個(gè)單一故障后通過與至少另一個(gè)傳感器值的比較還可以合理化傳感器值，并由此保證二次故障穩(wěn)定性。
由此可以保證提高腳制動(dòng)器在故障情況下可靠性和可用性的提高，其要求在沒有機(jī)械/液動(dòng)備用裝置的純線控制動(dòng)系統(tǒng)的情況下能夠安全的行駛進(jìn)入一個(gè)維修站中。
本發(fā)明的構(gòu)思主要是，車輪模塊的至少一部分在一個(gè)共模故障或者在出現(xiàn)兩個(gè)單一故障后通過與至少另一個(gè)傳感器值的比較還可以合理化傳感器值。
換句話說是提供一種分散式電制動(dòng)系統(tǒng)，帶有至少四個(gè)傳感器用于檢測(cè)制動(dòng)器致動(dòng)裝置的致動(dòng)；每個(gè)可制動(dòng)的汽車車輪各一個(gè)制動(dòng)模塊用于檢測(cè)傳感器數(shù)據(jù)并起動(dòng)相應(yīng)車輪的一個(gè)制動(dòng)裝置；至少一個(gè)第一通訊裝置，使用該通訊裝置所有的制動(dòng)模塊相互之間可交換數(shù)據(jù)的連接起來；以及一個(gè)電連接裝置，借助于該裝置各個(gè)傳感器至少與一個(gè)制動(dòng)模塊連接，其中該制動(dòng)系統(tǒng)具有至少另一個(gè)通訊裝置用于接收和/或者在至少兩個(gè)在汽車兩側(cè)相對(duì)布置的車輪模塊之間交換數(shù)據(jù)。
在從屬權(quán)利要求中給出了優(yōu)選的改進(jìn)方案以及對(duì)在權(quán)利要求1中所述的制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)方案。
按照一種優(yōu)選的改進(jìn)方案，第二通訊裝置與第一通訊裝置的構(gòu)造相同，并且每個(gè)傳感器與在汽車相對(duì)側(cè)的第二個(gè)車輪模塊相連接。通過這種方式即使在通訊系統(tǒng)中出現(xiàn)一個(gè)共模故障的時(shí)候，也就是說兩個(gè)通訊裝置或者線路都出現(xiàn)故障的時(shí)候，還可以通過兩個(gè)本地傳感器的附加的雙聯(lián)裝置對(duì)傳感器值進(jìn)行必要的和可靠的合理化。
按照另一種優(yōu)選的改進(jìn)方案，汽車一側(cè)的一個(gè)前輪模塊與汽車另一側(cè)的一個(gè)后輪模塊通過一個(gè)第二通訊裝置連接用于交換數(shù)據(jù)，而汽車另一側(cè)的一個(gè)前輪模塊與汽車這一側(cè)的一個(gè)后輪模塊通過一個(gè)第三通訊裝置連接用于交換數(shù)據(jù)。這隱藏著這樣的優(yōu)點(diǎn)，在出現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的、與通訊裝置相關(guān)的單一故障或者一個(gè)共模故障(例如通過在輪罩范圍內(nèi)的外部機(jī)械作用)后還總是能夠進(jìn)行通訊并由此對(duì)至少兩個(gè)在汽車相對(duì)側(cè)的車輪制動(dòng)模塊之間的傳感器值實(shí)現(xiàn)合理化。
按照另一種優(yōu)選的改進(jìn)方案，設(shè)置多于四個(gè)的傳感器用于檢測(cè)制動(dòng)器致動(dòng)裝置的致動(dòng)，其成對(duì)的分配給車輪模塊。在此有利的是以微小的花費(fèi)進(jìn)一步提高冗余度。
按照另一種優(yōu)選的改進(jìn)方案，通訊裝置通過串行總線系統(tǒng)構(gòu)造。這以有利的方式允許公知的通訊平臺(tái)的使用。


本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出，并在下面的說明中進(jìn)行詳細(xì)的描述。
附圖示出圖1示出一個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的示意方框圖，用于描述本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。
圖2示出一個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的示意方框圖，用于描述本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。
圖3示出一種公知的制動(dòng)系統(tǒng)的示意方框圖，以及圖4示出另一種公知的制動(dòng)系統(tǒng)的示意方框圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的或者功能上相同的組件。
圖1中示意性地示出一個(gè)電制動(dòng)系統(tǒng)的方框圖，該系統(tǒng)具有四個(gè)傳感器S1、S2、S3和S4。該四個(gè)傳感器S1到S4采集一個(gè)制動(dòng)器致動(dòng)裝置(未示出)的致動(dòng)，例如一個(gè)制動(dòng)踏板，其由一個(gè)汽車使用者來控制。所有四個(gè)傳感器S1到S4探測(cè)相同的參數(shù)，例如踏板行程以及踏板角度。智能車輪制動(dòng)模塊10或者車輪模塊，其具有一個(gè)用于確定制動(dòng)需求或者制動(dòng)愿望(確定中斷需求)的裝置11，通過一個(gè)電線12各自與四個(gè)傳感器S1到S4中的一個(gè)相連。四個(gè)車輪13通過車輪模塊10或者與之相連的車輪制動(dòng)裝置(未示出)相連。
此外所有的車輪制動(dòng)模塊10通過一個(gè)通訊裝置14相互連接，該通訊裝置允許在智能車輪制動(dòng)模塊10之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。此外按照?qǐng)D1中的實(shí)施例還設(shè)置了一個(gè)第二和第三通訊裝置14′和14″，其中通訊裝置14′、14″分別將汽車一側(cè)R、L的一個(gè)車輪模塊10與汽車另一側(cè)L、R的一個(gè)車輪模塊10連接起來用于數(shù)據(jù)交換，優(yōu)選的是例如右前輪RV與左后輪LH接觸連接，反之亦然，這樣可以保證一種十字交叉型的連接方式。第一、第二以及第三通訊裝置14、14′和14″優(yōu)選是一種串行總線系統(tǒng)。
通訊裝置14使得所有四個(gè)車輪制動(dòng)模塊10并最好與其它控制裝置例如ABS或者VDM控制模塊之間的通訊成為可能。通過該通訊信道14四個(gè)車輪制動(dòng)模塊10的傳感器S1到S4的踏板傳感器值相互交換。另外通過兩個(gè)制動(dòng)回路數(shù)據(jù)總線14′和14″，附加的兩個(gè)所屬的車輪制動(dòng)模塊10VL、HR；VR、HL各自的踏板傳感器值相互交換。由此就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)通過第一通訊信道14發(fā)送的數(shù)據(jù)的監(jiān)控，即使通過兩個(gè)制動(dòng)回路數(shù)據(jù)總線14′、14″受到限制。
在出現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的，與通訊裝置14、14′、14″相關(guān)的單一故障或者一個(gè)共模故障之后，例如通過在輪罩區(qū)域內(nèi)的機(jī)械外部作用以及一個(gè)與之相連的與相應(yīng)的車輪的通訊總線連接的拆除，由此總是還有一個(gè)通訊裝置14′或者14″功能正常，并由此實(shí)現(xiàn)對(duì)至少兩個(gè)車輪制動(dòng)模塊10VR、HL或者VL、HR之間的傳感器S1到S4的踏板傳感器值的合理化。由此這種系統(tǒng)具有這種可能性，關(guān)閉車輪制動(dòng)模塊10，其不能再通過一個(gè)通訊系統(tǒng)14、14′、14″進(jìn)行通訊，以便避免不期望的或者不能確定的制動(dòng)力以及由此可能導(dǎo)致的汽車?yán)苿?dòng)器。這不僅在一個(gè)單一故障的情況下而且在兩個(gè)單一故障的情況下或者一個(gè)共模故障的情況下都會(huì)提高可靠性。
在圖2中示出了一個(gè)按照本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的電制動(dòng)系統(tǒng)的示意方框圖。按照?qǐng)D2的實(shí)施例與按照?qǐng)D1的實(shí)施例的區(qū)別基本上在于車輪制動(dòng)模塊10之間的通訊或者連接結(jié)構(gòu)的改變。如第一個(gè)實(shí)施例，按照第二個(gè)實(shí)施例的制動(dòng)系統(tǒng)也具有一個(gè)通訊裝置14，優(yōu)選是一個(gè)串行數(shù)據(jù)總線，其將所有的車輪模塊10與可制動(dòng)的車輪13相互連接起來。除此之外，設(shè)置有一個(gè)對(duì)于第一通訊系統(tǒng)14冗余的第二通訊線路14′，其同樣將所有的車輪模塊10相互連接。除了電連接12，在圖2中，在用于檢測(cè)制動(dòng)器致動(dòng)裝置(未示出)的致動(dòng)的傳感器S1到S4和按照?qǐng)D1的車輪模塊10之間設(shè)置了其它的電連接12′。電連接12′從各個(gè)傳感器例如S2中引出，到一個(gè)車輪模塊10，其位于與連接傳感器例如S2的連接線12相連的車輪制動(dòng)模塊10的輪軸的另一邊。也就是說每個(gè)傳感器S1到S4分別與兩個(gè)車輪制動(dòng)模塊10通過連接12和連接12′電連接，這兩個(gè)車輪制動(dòng)模塊10位于同一根輪軸上。
因此按照第二個(gè)實(shí)施例的用于使用者-制動(dòng)愿望檢測(cè)的分散式系統(tǒng)方案在四個(gè)車輪模塊中的每個(gè)車輪模塊上都正好與四個(gè)傳感器S1到S4中的兩個(gè)相連接。在此作為替代方案也可以考慮這種方案，其中多于四個(gè)物理踏板傳感器S1、S2、…成對(duì)的分配給四個(gè)車輪模塊10。所提出的第二個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，即使在通訊系統(tǒng)14、14′中出現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的單一故障或者一個(gè)共模故障之后，車輪模塊10同樣也不再能夠相互通訊，還是能夠通過兩個(gè)本地傳感器S1到S4的附加的雙聯(lián)裝置對(duì)傳感器S1到S4的踏板傳感器值進(jìn)行必要和可靠的合理化。通過這種方式可以將不能再通過通訊系統(tǒng)14、14′進(jìn)行相互間通訊的車輪模塊進(jìn)行可靠的制動(dòng)，由此不僅在出現(xiàn)兩個(gè)單一故障而且在由出現(xiàn)一個(gè)共模故障引起通訊系統(tǒng)失效的時(shí)候也能夠提高可靠性。
盡管前面基于兩個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是其并不限于此，而是可以通過多樣的方式進(jìn)行修改。
盡管描述的是雙軸汽車的情況，本發(fā)明也可以用于多軸汽車，例如三軸載貨汽車。此外同樣可以想象得到，傳感器S1到S4之間的連接12、12′不僅是如附圖中箭頭所示的單向執(zhí)行，而且特別對(duì)于第二個(gè)實(shí)施例可以通過一個(gè)相應(yīng)的傳感器實(shí)現(xiàn)雙向的通訊，該傳感器在兩個(gè)與之相連接的車輪模塊10之間。在這種前提下，與所描述的對(duì)同一根輪軸上的車輪模塊10的連接相反，可以實(shí)現(xiàn)用車輪模塊10之間的連接裝置12、12′對(duì)車輪模塊10進(jìn)行一種十字連接。
權(quán)利要求
1.分散式電制動(dòng)系統(tǒng)，帶有至少四個(gè)傳感器(S1到S4)用于檢測(cè)制動(dòng)器致動(dòng)裝置的致動(dòng)；每個(gè)可制動(dòng)的汽車車輪(13)各一個(gè)制動(dòng)模塊(10)用于檢測(cè)傳感器數(shù)據(jù)并起動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的車輪(13)的制動(dòng)裝置；至少一個(gè)第一通訊裝置(14)，借助于該第一通訊裝置所有的制動(dòng)模塊(10)相互連接用于交換數(shù)據(jù)；以及一個(gè)電連接裝置(12、12′)，借助于該電連接裝置使各個(gè)傳感器(S1到S4)至少與一個(gè)制動(dòng)模塊(10)相連接，其特征為，該制動(dòng)系統(tǒng)具有至少一個(gè)另外的通訊裝置(14′、14″)用于在至少兩個(gè)位于汽車不同側(cè)(R、L)的車輪模塊(10)之間接收和/或者交換數(shù)據(jù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征為，所述第二個(gè)通訊裝置(14′)構(gòu)造上與第一個(gè)通訊裝置(14)一致，每個(gè)傳感器(S1到S4)與位于同一根輪軸上的汽車相對(duì)側(cè)(R、L)的第二個(gè)車輪模塊(10)相連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征為，汽車一側(cè)(R)的一個(gè)前輪模塊(10)與汽車另一側(cè)(L)的一個(gè)后輪模塊(10)通過第二個(gè)通訊裝置(14′)相互連接用于交換數(shù)據(jù)，而汽車另一側(cè)(L)的一個(gè)前輪模塊(10)與汽車這一側(cè)(R)的一個(gè)后輪模塊(10)通過第三個(gè)通訊裝置(14″)相互連接用于交換數(shù)據(jù)。
4.按照權(quán)利要求1或者2所述的制動(dòng)器，其特征為，設(shè)置有多于四個(gè)的傳感器(S1到S4)用于檢測(cè)制動(dòng)器致動(dòng)裝置的致動(dòng)，這些傳感器成對(duì)的分配給車輪模塊(10)。
5.按照前述權(quán)利要求之一所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征為，所述通訊裝置(14、14′、14″)由串行總線系統(tǒng)構(gòu)成。
6.按照前述權(quán)利要求之一所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征為，可以通過所述通訊裝置(14、14′、14″)交換的數(shù)據(jù)具有傳感器(S1到S4)的傳感器數(shù)據(jù)。
7.按照前述權(quán)利要求之一所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征為，所述制動(dòng)模塊(10)各具有一個(gè)用于確定制動(dòng)器致動(dòng)裝置致動(dòng)強(qiáng)度的裝置(11)。
8.按照前述權(quán)利要求之一所述的制動(dòng)系統(tǒng)，其特征為，該制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)帶有四個(gè)可制動(dòng)車輪(13)的轎車制動(dòng)系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種分散式電制動(dòng)系統(tǒng)，帶有至少四個(gè)傳感器(S1到S4)用于檢測(cè)一個(gè)制動(dòng)器致動(dòng)裝置的致動(dòng)；每個(gè)可制動(dòng)的汽車車輪(13)各一個(gè)制動(dòng)模塊(10)用于檢測(cè)傳感器數(shù)據(jù)并起動(dòng)一個(gè)相應(yīng)的車輪(13)的制動(dòng)裝置；至少一個(gè)第一通訊裝置(14)，借助于它所有的制動(dòng)模塊(10)相互連接用于交換數(shù)據(jù)；以及一個(gè)電連接裝置(12、12′)，借助于其使各個(gè)傳感器(S1到S4)至少與一個(gè)制動(dòng)模塊(10)相連接，其特征為，該制動(dòng)系統(tǒng)具有至少一個(gè)另外的通訊裝置(14′、14″)用于在至少兩個(gè)位于汽車不同側(cè)(R、L)的車輪模塊(10)之間接收和/或者交換數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)B60T17/22GK1771156SQ200480009606
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月10日
發(fā)明者R·魏伯勒, U·克格爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司