DE102021110316A1 - Redundante PLC-Signale Evaluation - Google Patents

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Michael Knosmann
Arne Michaelsen
Robert Otremba
Detlef Schmidt
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems (4) für ein Zugfahrzeug (2), das umfasst: Vorderachsbremsaktuatoren (20a, 20b) und Hinterachsbremsaktuatoren (18a-18d); ein Primärsystem (6) mit Primär-Steuereinheit (22) zum Ansteuern der Vorderachsbremsaktuatoren (20a, 20b) und Hinterachsbremsaktuatoren (18a-18d); ein Sekundärsystem (8) mit Sekundär-Steuereinheit (60) zum Ansteuern der Vorderachsbremsaktuatoren (20a, 20b) und Hinterachsbremsaktuatoren (18a-18d) für den Fall, dass im Primärsystem (6) ein Fehler ermittelt wird und die Steuerung des Bremssystems (4) durch das Sekundärsystem (8) erfolgt; ein Anhängersteuerventil (40) zum Bereitstellen eines Anhängerbremsdrucks (pBA) an einem Anhängerbremsdruckanschluss (46); und einen PLC-Anschluss (50) zum Empfangen von PLC-Signalen (SP) von einem Anhänger (3). Das Verfahren umfasst erfindungsgemäß: Bereitstellen von an dem PLC-Anschluss (50) empfangenen PLC-Signalen (SP) sowohl in dem Primärsystem (6) als auch in dem Sekundärsystem (8); und Verarbeiten der PLC-Signale (SP) sowohl in dem Primärsystem (6) als auch in dem Sekundärsystem (8).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems für ein Zugfahrzeug eines Fahrzeuggespanns, insbesondere Nutzfahrzeuggespanns. Das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem umfasst wenigstens erste und zweite Vorderachsbremsaktuatoren an einer Vorderachse des Zugfahrzeugs und wenigstens erste und zweite Hinterachsbremsaktuatoren an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs, sowie ein Primärsystem mit einer Primär-Steuereinheit wenigstens zum Ansteuern der ersten und zweiten Vorderachsbremsaktuatoren und ersten und zweiten Hinterachsbremsaktuatoren sowie ein Sekundärsystem mit einer Sekundär-Steuereinheit wenigstens zum Ansteuern der ersten und zweiten Vorderachsbremsaktuatoren und ersten und zweiten Hinterachsbremsaktuatoren für den Fall, dass im Primärsystem ein Fehler ermittelt wird und die Steuerung des elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems wenigstens teilweise durch das Sekundärsystem erfolgt. Zudem ist ein von der Primär-Steuereinheit ansteuerbares Anhängersteuerventil zum Bereitstellen eines Anhängerbremsdrucks an einem Anhängerbremsdruckanschluss des Anhängersteuerventils vorgesehen. Das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem umfasst ferner einen PLC-Anschluss zum Empfangen von PLC-Signalen von einem Anhänger des Fahrzeuggespanns. PLC steht hierbei für Power-Line Communication, vorzugsweise nach SAE-J2497, zum kombinierten Übertragen von Daten und Energie.
  • In Fahrzeug-Gespannen, insbesondere Nutzfahrzeug-Gespannen, bestehend aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger, bei denen im Zugfahrzeug ein elektronisch steuerbares pneumatisches Zugfahrzeug-Bremssystem und im Anhänger ein elektronisch steuerbares Anhänger-Bremssystem (TEBS) zum Einsatz kommen, können in Abhängigkeit von einem durch ein Fußbremsventil vorgegebenen Fahrerwunsch oder aber in Abhängigkeit von einer automatisiert vorgegebenen Fahrzeug-Soll-Beschleunigung oder Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit Bremsanforderungen sowohl im Zugfahrzeug als auch im Anhänger umgesetzt werden.
  • Dazu werden von einer zentralen Steuereinheit elektronisch Achsmodulatoren des Zugfahrzeuges in Abhängigkeit von dem Fahrerwunsch oder der automatisierten Vorgabe angesteuert, die dann pneumatisch einen Zugfahrzeug-Bremsdruck an die Zugfahrzeug-Betriebsbremsen im Zugfahrzeug-Bremssystem aussteuern. Gleichzeitig erfolgt über die zentrale Steuereinheit auch eine elektrische Ansteuerung des Anhänger-Bremssystems über eine Anhänger-Steckverbindung, so dass der Anhänger gleichzeitig mit dem Zugfahrzeug in Abhängigkeit von der Fahrervorgabe bzw. der automatisierten Vorgabe abgebremst wird. Dies erfolgt beispielsweise gemäß ISO11992.
  • Zusätzlich zu dieser rein elektronischen Ansteuerung des Anhängers kann ein Anhänger auch teilweise oder vollständig pneumatisch angesteuert werden.
  • Für einen regulären, druckgesteuerten Betrieb des Anhängers ist das Anhängersteuerventil vorgesehen, welches wenigstens den Anhängerbremsdruck bereitstellt, als Steuerdruck für eine Aussteuerung eines Anhängerbremsdrucks an Bremsaktuatoren des Anhängers. Neben dem Anhängerbremsdruck wird auch ein Anhängervorratsdruck übergeben, was ebenfalls durch das Anhängersteuerventil erfolgen kann, oder durch ein separates Ventil, wie insbesondere ein sogenanntes Anhängerschutzventil (tractor protection valve).
  • Ein Problem besteht insbesondere immer dann, wenn ein Fehler in dem Primärsystem erkannt wird und das Sekundärsystem übernehmen muss. Derartige Konfigurationen sind grundsätzlich bekannt. Ein Fehler im Primärsystem ist beispielsweise ein Fehler, der die Aussteuerung der Vorderachs- und/oder Hinterachsbremsdrucks teilweise oder vollständig verhindert, beispielsweise weil ein Steuergerät im Primärsystem ausgefallen ist, wie insbesondere die Primär-Steuereinheit, oder dergleichen. In diesem Fall ist es bekannt, dass das Sekundärsystem die Steuerung des Bremssystems und damit auch die Aussteuerung des Vorderachs- und Hinterachsbremsdrucks, dann vorzugsweise als redundant ausgesteuerte Vorderachs- und Hinterachsbremsdrücke, übernimmt. Sekundärsysteme, und auch Sekundär-Steuereinheiten, sind in der Regel mit einem geringeren Funktionsumfang ausgestattet und umfassen beispielsweise nur notwendige und sicherheitsrelevante Funktionen.
  • Ein Problem besteht auch insbesondere dann, wenn ein Anhänger an das Zugfahrzeug angekoppelt ist. Anhänger verfügen typischerweise auch über ein ABS-System, das für die Stabilität des Anhängers wichtig ist. Kann eine ABS-Funktion im Anhänger nicht oder nicht richtig umgesetzt werden, kann es zu Instabilitäten im Anhänger kommen, was sich wiederum auf das Zugfahrzeug auswirken kann und insgesamt zu einer Instabilität führen kann. Daher ist es wünschenswert, für den Fall, dass ein ABS-System im Anhänger nicht verfügbar ist, weil beispielsweise das ABS-System im Anhänger ausgefallen ist, oder weil aber das Sekundärsystem ein ABS-System im Anhänger nicht unterstützt, dennoch eine möglichst weitgehende Stabilisierung des Anhängers realisieren zu können, um so auch die Performance insgesamt zu verbessern. Dies betrifft nicht nur das Sekundärsystem. Vielmehr soll auch im Falle der Steuerung des elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems durch das Primärsystem und bei Ausfall oder Teilausfall des ABS-Systems im Anhänger eine Stabilisierung des Anhängers gelingen können.
  • In DE 10 2007 020 881 A 1 sowie US 6 512 452 B1 ist beschrieben, Anhänger-Steuersignale zum Ansteuern des Anhänger-Bremskreises über eine Anhänger-Steckverbindung, die eine CAN-Schnittstelle oder eine PLC-Schnittstelle (Power-Line Communication) aufweist, von der zentralen Steuereinheit auf den Anhänger zu übertragen, um vom Zugfahrzeug aus eine elektrisch gesteuerte Bremsung des Anhängers bewirken zu können.
  • Ferner ist aus WO 2018/041387 ein Verfahren zum elektronischen Steuern einer Bremsanlage bekannt, welche zwei Bremssysteme aufweist und in einem automatisiert steuerbaren Fahrzeuggespann vorgesehen ist. Das Verfahren umfasst die Schritte: Einlesen eines Anforderungs-Signals zum automatisierten elektronischen Ansteuern von Betriebsbremsen in einem Zugfahrzeug-Bremssystem eines Zugfahrzeuges und/oder eines Anhänger-Bremssystems eines Anhängers des Fahrzeuggespanns, wobei über das Anforderungs-Signal eine von den jeweiligen Betriebsbremsen auszusteuernde, automatisiert angeforderte Fahrzeug-Soll-Beschleunigung und/oder eine automatisiert angeforderte Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit übertragen werden; Überwachen und Plausibilisieren des Anforderungs-Signals zum Feststellen, ob die automatisiert angeforderte Fahrzeug-Soll-Beschleunigung und/oder die automatisiert angeforderte Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit von den jeweiligen Betriebsbremsen vollständig oder fehlerfrei ausgesteuert werden oder werden können; Ausgeben eines Anhänger-Redundanz-Steuersignals an das Anhänger-Bremssystem, falls eine Aussteuerung der automatisiert angeforderten Fahrzeug-Soll-Beschleunigung und/oder der automatisiert angeforderten Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit nicht vollständig oder fehlerfrei erfolgt ist oder erfolgen kann. Die Idee der in WO 2018/041387 beschriebenen Erfindung liegt insbesondere darin, in einem Fehlerfall einem Anhänger ein bestimmtes Signal bereitzustellen, um das Fahrzeuggespann über den Anhänger in einen sicheren Zustand abzubremsen. Eine redundante Bremsung im Anhänger selbst oder eine redundante Bremsung im Zugfahrzeug selbst ist hier nicht primär im Fokus, sondern insbesondere die redundante Bremsung des Zugfahrzeugs über den Anhänger. Die WO 2018/041387 beschäftigt sich ferner nicht mit der Verfügbarkeit von ABS-Systemen in einem Anhänger.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Bremssystem bereitzustellen, mittels derer die Sicherheit in einem Fahrzeuggespann, insbesondere die Stabilität des Fahrzeuggespanns, erhöht werden kann, sowie die Performance des Fahrzeuggespanns erhöht werden kann.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch, dass das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen von an dem PLC-Anschluss empfangenen PLC-Signalen sowohl in dem Primärsystem als auch in dem Sekundärsystem; und Verarbeiten der PLC-Signale sowohl in dem Primärsystem als auch in dem Sekundärsystem.
  • PLC (Power-Line Communication)-Signale sind Signale, die auf ein elektrisches Versorgungssignal zwischen Zugfahrzeug und Anhänger aufgeprägt sind. Das Zugfahrzeug versorgt den Anhänger über eine PLC-Leitung mit elektrischer Energie und auf derselben Leitung werden Signale aufgeprägt, die zwischen dem Anhänger und dem Zugfahrzeug ausgetauscht werden können. Erfindungsgemäß werden diese Signale nicht nur dem Primärsystem, sondern auch dem Sekundärsystem zur Verfügung gestellt. Erfindungsgemäß werden die PLC-Signale nicht nur im Primärsystem, sondern auch im Sekundärsystem ausgewertet und verarbeitet und sind somit im Sekundärsystem verfügbar. Auf diese Weise kann auch im Betrieb des Bremssystems durch das Sekundärsystem sichergestellt werden, dass die mittels des PLC-Signals bereitgestellten Informationen im Sekundärsystem verfügbar sind und von diesem genutzt werden können. Von primärem Interesse ist dabei die Information, ob ein ABS-System im Anhänger verfügbar und betriebsbereit ist oder nicht. Dies kann beispielsweise basierend auf einer ABS-Trailer-Flag in dem PLC-Signal ermittelt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es also möglich, auch in dem Fall, wenn das Sekundärsystem die Steuerung des Bremssystems teilweise oder vollständig übernimmt, in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit beispielsweise eines ABS-Systems im Anhänger diesen entsprechend anzusteuern, um auf diese Weise die Stabilität des Fahrzeugzugs zu erhöhen.
  • Genaue Details des elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems werden weiter unten mit Bezug auf den zweiten Aspekt der Erfindung betreffend das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem sowie auch in den Ausführungsbeispielen im Detail erläutert. Es soll verstanden werden, dass das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung in einem elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umgesetzt und durch dieses ausgeführt werden kann, sodass die nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile insoweit für beide Aspekte der Erfindung gleichermaßen gelten.
  • Mit Vorteil ist vorgesehen, dass der Schritt des Verarbeitens der PLC-Signale sowohl in dem Primärsystem als auch in dem Sekundärsystem umfasst: Verarbeiten der PLC-Signale in der Primär-Steuereinheit und Verarbeiten der PLC-Signale in der Sekundär-Steuereinheit. In dem elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystem dient die Primär-Steuereinheit vorzugsweise zur Steuerung des Primärsystems, das heißt zur Umsetzung von insbesondere Bremsanforderungssignalen, die beispielsweise von einer Einheit für autonomes Fahren oder einer anderen übergeordneten Einheit, wie insbesondere einer elektronischen aktiven Lenkeinrichtung, bereitgestellt werden, umzusetzen, um basierend darauf die Vorderachs- und Hinterachsbremsaktuatoren anzusteuern. Die Sekundär-Steuereinheit dient dazu, entsprechend das Sekundärsystem zu steuern. Primär- und Sekundärsystem können auf gleiche Elemente zugreifen wie insbesondere die Bremsaktuatoren an den Vorder- und Hinterachsen, die sowohl von dem Primär- als von dem Sekundärsystem angesteuert werden können. Ebenso ist es bevorzugt, dass beispielsweise Raddrehzahlsensoren, die an den Rädern der Vorder- und/oder Hinterachse vorgesehen sind, sowohl von dem Primär- als auch von dem Sekundärsystem verwendet werden und beispielsweise mit der Primär-Steuereinheit und der Sekundär-Steuereinheit über eine Y-Verkabelung verbunden sind. Auf diese Weise können sowohl die Primär-Steuereinheit als auch die Sekundär-Steuereinheit auf die Raddrehzahlsignale der entsprechenden Sensoren zurückgreifen. Sowohl die Primär- als auch die Sekundär-Steuereinheit sind vorzugsweise mit dem Fahrzeug-BUS verbunden, können aber von verschiedenen Spannungsquellen aus versorgt werden. Auch ist es bevorzugt, dass sowohl die Primär- als auch die Sekundär-Steuereinheit mit einem etwaigen Bremswertgeber, vorzugsweise einem Fußbremspedal, welches beispielsweise zwei elektrische und einen pneumatischen Anschluss aufweisen kann, verbunden sind. So ist es bevorzugt, dass beispielsweise ein erster elektrischer Kanal des Fußbremspedals mit der Primär-Steuereinheit verbunden ist und ein zweiter elektrischer Kanal des Fußbremspedals mit der Sekundär-Steuereinheit verbunden ist. Die Primär- und die Sekundär-Steuereinheit sind vorzugsweise untereinander über einen Daten-BUS verbunden, um Daten auszutauschen, sich gegenseitig zu überwachen oder andere Funktionen auszuüben.
  • Indem sowohl in der Primär-Steuereinheit als auch in der Sekundär-Steuereinheit die PLC-Signale, die an dem PLC-Anschluss bereitgestellt wurden, verarbeitet werden, sind diese unabhängig voneinander in beiden Steuereinheiten verfügbar. Zu diesem Zweck verfügen die Primär-Steuereinheit und die Sekundär-Steuereinheit vorzugsweise über einen eigenen PLC-Chip, der die PLC-Signale auslesen und verarbeiten kann. Der PLC-Chip ist vorzugsweise jeweils in die Primär-Steuereinheit und Sekundär-Steuereinheit integriert und insbesondere auf der Platine dieser vorgesehen.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren den Schritt: Abgleichen der in dem Primärsystem und Sekundärsystem empfangenen PLC-Signale. Dieser Schritt wird vorzugsweise dann ausgeführt, wenn das Primärsystem und vorzugsweise auch das Sekundärsystem in einem fehlerfreien Zustand sind. Ein fehlerfreier Zustand zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass eine Bremsanforderung sowohl in dem Primärsystem als auch vorzugsweise in dem Sekundärsystem vollständig und richtig umgesetzt werden kann. Ein Fehler kann im umgekehrten Fall vor allem dann vorliegen, wenn eine Bremsanforderung nicht oder nicht richtig umgesetzt werden kann. Dies kann dann der Fall sein, wenn beispielsweise die Primär-Steuereinheit ausgefallen ist, insbesondere stromlos ist. In diesem Fall wird vorzugsweise durch die Sekundär-Steuereinheit ein Timeout-Signal gesendet, das besagt, dass die Primär-Steuereinheit nicht mehr antwortet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Primär-Steuereinheit bei einem Fehler selber ein Fehler-Signal ausgibt.
  • Basierend auf dem Abgleich der PLC-Signale in dem Primärsystem und dem Sekundärsystem kann eine Plausibilisierung der PLC-Signale durchgeführt und die Datenintegrität kann auf diese Weise erhöht werden. Sollte sich hier eine Abweichung ergeben, kann auch dies auf einen Fehler in einer der beiden Primär- oder Sekundär-Steuereinheiten hindeuten und Maßnahmen können gegebenenfalls ergriffen werden. Das Abgleichen der PLC-Signale kann sowohl in der Primär-Steuereinheit als auch in der Sekundär-Steuereinheit durchgeführt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Abgleich in einer separat dafür vorgesehenen Steuereinheit durchgeführt wird. Auch können beide, die Primär- und die Sekundär-Steuereinheit, einen Abgleich durchführen und lediglich das Resultat des Abgleichs wird gegenseitig verglichen.
  • Vorzugsweise weist das Verfahren ferner den Schritt auf: Bereitstellen des Anhängerbremsdrucks an dem Anhängerbremsdruckanschluss durch das Primärsystem und/oder Sekundärsystem in Abhängigkeit von den empfangenen PLC-Signalen. Der Anhänger kann teilweise oder vollständig pneumatisch gesteuert werden, nämlich durch Bereitstellen eines Anhängerbremsdrucks durch das Anhängersteuerventil. Der Anhängerbremsdruck ist in der Regel ein Steuerdruck, der in dem Anhänger selbst volumenverstärkt wird und dann den mehreren Bremsaktuatoren an dem Anhänger bereitgestellt wird. In Abhängigkeit von dem empfangenen PLC-Signal kann der bereitgestellte Anhängerbremsdruck variiert werden. So ist beispielsweise denkbar und bevorzugt, dass für den Fall, dass das PLC-Signal angibt, dass ein ABS-System im Anhänger verfügbar ist, der Anhängersteuerdruck in üblicher Art und Weise bereitgestellt wird, und eine etwaig notwendige Pulsung in dem Anhänger selbst durch dort vorhandene ABS-Ventile umgesetzt wird. Ergibt allerdings die Verarbeitung des PLC-Signals, dass das ABS-System im Anhänger nicht verfügbar ist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Anhängerbremsdruck an dem Anhängerbremsdruckanschluss gepulst bereitgestellt wird. Die Pulsung des Anhängerbremsdrucks kann basierend auf Raddrehzahlsignalen des Zugfahrzeugs und/oder einem vorgegebenen Schema durchgeführt werden, beispielsweise abhängig von einer Anhängerlast, Geschwindigkeit, Trajektorie, etc.
  • Vorzugsweise wird demnach für den Fall, dass eine ABS-Funktion in dem Anhänger nicht verfügbar ist, in dem Primärsystem und/oder Sekundärsystem eine betriebssichere Modulation des Anhängerbremsdrucks durchgeführt und ein betriebssicher modulierter Anhängerbremsdruck an dem Anhängerbremsdruckanschluss bereitgestellt. Die betriebssichere Modulation des Anhängerbremsdrucks kann in dem Anhängersteuerventil selbst erfolgen durch ein vor- oder nachgeschaltetes separates ABS-Ventil, oder durch Bereitstellen eines bereits betriebssicher modulierten Drucks an das Anhängersteuerventil, der abgeleitet wurde von einem ABS-modulierten Druck an einer weiteren Achse, wie insbesondere der Vorder- oder Hinterachse des Zugfahrzeugs. Der betriebssicher modulierte Anhängerbremsdruck wird in diesem Fall vorzugsweise open-loop gesteuert, eine tatsächliche Regelung wird vorzugsweise nicht durchgeführt. Ist ein ABS-System im Anhänger nicht verfügbar erhält das Zugfahrzeug in der Regel auch keine Raddrehzahlsignale, sodass eine vollständige Schlupfregelung nicht möglich ist. Allerdings kann der effektive Bremsdruck etwas heruntergestuft werden, um ein Überbremsen des Anhängers zu vermeiden. Als effektiv hat sich eine gepulste Aussteuerung des Anhängerbremsdrucks erwiesen, um bei einem sehr leichten Anhänger, der andernfalls überbremst würde, wenigstens zeitweise Seitenführungskräfte aufbauen zu können, und so die Stabilität des Anhängers zu gewährleisten.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Schritt des Verarbeitens der PLC-Signale sowohl in dem Primärsystem als auch in dem Sekundärsystem umfasst: Empfangen von Fahrzeugdaten über einen Fahrzeug-BUS an dem Primärsystem und dem Sekundärsystem; und Kombinieren der empfangenen PLC-Signale mit den empfangenen Fahrzeugdaten. Solche Fahrzeugdaten können insbesondere Informationen über die Anzahl angekoppelter Anhänger, Fahrzeuggewicht, Fahrzeugmodell und dergleichen umfassen. Das Kombinieren der empfangenen PLC-Signale mit den empfangenen Fahrzeugdaten kann sowohl in der Primär-Steuereinheit als auch in der Sekundär-Steuereinheit oder in beiden durchgeführt werden. Bevorzugt ist aber auch eine separate Perception-Einheit, in der diese Kombination vorgenommen wird. Diese kann sowohl mit der Primär-Steuereinheit als auch mit der Sekundär-Steuereinheit verbunden sein und von diesen Daten empfangen und Daten an diese bereitstellen. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise über eine separate Daten-BUS-Leitung und/oder den Fahrzeug-BUS.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass für den Fall, dass das Primärsystem in einem fehlerfreien Zustand ist, der Anhängerbremsdruck durch sein Primärsystem an dem Anhängerbremsdruckanschluss bereitgestellt wird; und für den Fall, dass in dem Primärsystem ein Fehler ermittelt wird, der Anhängerbremsdruck als Anhängerredundanzbremsdruck durch das Sekundärsystem an dem Anhängerbremsruckanschluss bereitgestellt wird. Im Normalbetrieb, wenn das Primärsystem fehlerfrei funktioniert, stellt dieses den Anhängerbremsdruck bereit. Dies erfolgt vorzugsweise dadurch, dass das Primärsystem Bremsdrucksignale oder Schaltsignale an dem Anhängersteuerventil bereitstellt, die bewirken, dass ein oder mehrere elektromagnetische Ventile des Anhängersteuerventils geschaltet werden, sodass der Anhängerbremsdruck ausgesteuert wird. Das Anhängersteuerventil kann dazu mit einer eigenen elektronischen Steuereinheit (ECU) ausgestattet sein oder lediglich einen elektrischen Anschluss aufweisen, sodass die elektrischen Schaltsignale von einer übergeordneten Steuereinheit, wie beispielsweise der Primär-Steuereinheit, bereitgestellt werden, um die elektromagnetischen Ventile des Anhängersteuerventils zu schalten. In dem Anhängersteuerventil können zu diesem Zweck dann lediglich Endstufen integriert sein. Auf eine ebensolche Weise kann auch vorgesehen sein, dass das Sekundärsystem für den Fall, dass in einem Primärsystem ein Fehler ermittelt wird, die Aussteuerung des Anhängerbremsdrucks, bzw. in diesem Fall des Anhängerredundanzbremsdrucks, veranlasst. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Anhängerredundanzbremsdruck rein pneumatisch redundant ausgesteuert wird, indem eine Einheit des Sekundärsystems, wie beispielsweise die Sekundär-Steuereinheit, einen entsprechenden Anhängerredundanzsteuerdruck an dem Anhängersteuerventil bereitstellt, sodass der Anhängerredundanzbremsdruck dann pneumatisch ausgesteuert wird. Dies kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, dass der Anhängerredundanzsteuerdruck auf eine Steuerfläche eines Relaisventils des Anhängersteuerventils wirkt, welches dann den Anhängerredundanzsteuerdruck volumenverstärkt und als Anhängerredundanzbremsdruck am Anhängerbremsdruckanschluss aussteuert. Der Anhängerredundanzsteuerdruck kann aber auch ein Druck einer weiteren Achse, ein davon abgeleiteter Druck oder ein modulierter Druck sein.
  • Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass der durch das Primärsystem bereitgestellte Anhängerbremsdruck teilweise oder vollständig unabhängig von einem Vorderachsbremsdruck und/oder einem Hinterachsbremsdruck ist, und der durch das Sekundärsystem bereitgestellte Anhängerredundanzbremsdruck der Vorachs- oder Hinterachsbremsdruck oder ein davon abgeleiteter Druck ist. Während das Primärsystem demnach vorzugsweise das Anhängersteuerventil unabhängig von der Vorderachse und der Hinterachse, aber abhängig von einem Bremsanforderungssignal ansteuert, das heißt ein eigens für den Anhänger vorgesehener Anhängerbremsdruck am Anhängerbremsdruckanschluss ausgesteuert wird, wird der Anhänger im Sekundärsystembetrieb abhängig vom Zugfahrzeug gebremst. Der zuvor beschriebene Anhängerredundanzsteuerdruck kann in diesem Fall beispielsweise der Vorderachsbremsdruck sein, der durch die Redundanz-Steuereinheit veranlasst an der Vorderachse ausgesteuert wird. Es kann auch ein davon abgeleiteter Druck sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Anhängerredundanzsteuerdruck ein von einem Fußbremsventil ausgesteuerter pneumatischer Druck ist oder ein davon abgeleiteter Druck. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn das Fußbremsventil auch einen oder mehrere pneumatische Anschlüsse aufweist.
  • Für den Fall, dass auf Basis der PLC-Signale ermittelt wird, dass kein ABS-System im Anhänger verfügbar ist, kann auch vorgesehen sein, dass der Anhängerredundanzsteuerdruck bereits betriebssicher moduliert bzw. gepulst oder ABS-moduliert bereitgestellt wird. Dies kann dadurch bewirkt werden, dass dem Anhängersteuerventil, genauer gesagt dem Anschluss zum Empfangen des Anhängerredundanzsteuerdrucks, ein ABS-Ventil vorgeschaltet ist. Es kann aber auch dadurch bewirkt werden, dass der Anhängerredundanzsteuerdruck stromabwärts eines ABS-Ventils einer weiteren Achse, wie beispielsweise einer Vorderachse, abgenommen und entsprechend dem Anhängersteuerventil bereitgestellt wird. In diesem Fall wird dann der Anhänger in Abhängigkeit von der ABS-Funktion der Vorderachse gesteuert.
  • In einem zweiten Aspekt löst die Erfindung die eingangs genannte Aufgabe durch ein elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem für ein Zugfahrzeug eines Fahrzeuggespanns der eingangs genannten Art. Bei einem elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass dieses wenigstens erste und zweite Vorderachsbremsaktuatoren an einer Vorderachse des Zugfahrzeugs und wenigstens erste und zweite Hinterachsbremsaktuatoren an einer Hinterachse des Zugfahrzeugs umfasst, sowie ein Primärsystem mit einer Primär-Steuereinheit wenigstens zum Ansteuern der ersten und zweiten VorderachsBremsaktuatoren und ersten und zweiten Hinterachsbremsaktuatoren, sowie ein Sekundärsystem mit einer Sekundär-Steuereinheit wenigstens zum Ansteuern der ersten und zweiten Vorderachsbremsaktuatoren und ersten und zweiten Hinterachsbremsaktuatoren für den Fall, dass im Primärsystem ein Fehler ermittelt wird und die Steuerung des elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems wenigstens teilweise durch das Sekundärsystem erfolgt. Ferner ist ein von der Primär-Steuereinheit ansteuerbares Anhängersteuerventil zum Bereitstellen eines Anhängerbremsdrucks an einem Anhängerbremsdruckanschluss vorgesehen. Das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem umfasst auch einen PLC-Anschluss zum Empfangen von PLC-Signalen von einem Anhänger des Fahrzeuggespanns. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sowohl das Primärsystem als auch das Sekundärsystem dazu ausgebildet sind, an dem PLC-Anschluss bereitgestellte PLC-Signale zu empfangen und zu verarbeiten.
  • Es soll verstanden werden, dass das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung gleiche und ähnliche Unteraspekte aufweisen, wie sie insbesondere in den abhängigen Ansprüchen niedergelegt sind. Insofern wird auch für den zweiten Aspekt der Erfindung, deren Weiterbildung, Vorteile und Alternativen vollumfänglich auf die obige Beschreibung zum ersten Aspekt der Erfindung Bezug genommen.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems sind die Primär-Steuereinheit und die Sekundär-Steuereinheit unmittelbar oder mittelbar mit dem PLC-Anschluss verbunden, um von diesem PLC-Signale zu empfangen. Beispielsweise sind die Primär-Steuereinheit und die Sekundär-Steuereinheit durch eine Y-Verkabelung mit dem PLC-Anschluss verbunden. Eine Y-Verkabelung ist eine direkte Verkabelung der Primär- und Sekundärsteuereinheit mit dem PLC-Anschluss. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Primär- und Sekundär-Steuereinheiten nur mittelbar mit dem PLC-Anschluss verbunden sind. Beispielsweise könnte das PLC-Signal durch die Sekundär-Steuereinheit durchgeschleift zur Primär-Steuereinheit geführt werden oder umgekehrt. Beispielsweise ist auch denkbar, dass die PLC-Signale zunächst in einer eigenen Auswerteeinheit ausgewertet und in Daten-BUS-fähige Signale umgewandelt werden, die dann auf dem Fahrzeug-BUS bereitgestellt werden. Eine direkte Verkabelung ist allerdings robuster und führt zu einer unmittelbaren Bereitstellung der PLC-Signale, unabhängig von weiteren Einrichtungen, Verarbeitungen und dergleichen.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Primär-Steuereinheit einen Primär-PLC-Chip zum Verarbeiten der PLC-Signale und die Sekundär-Steuereinheit einen Sekundär-PLC-Chip zum Verarbeiten der PLC-Signale auf. Da PLC-Signale auf einer zur Energieübertragung vorgesehenen Leitung aufgeprägt sind, ist es erforderlich, dass die Primär- und Sekundär-Steuereinheiten dazu eingerichtet sind, die PLC-Signale zu isolieren, wenn diese direkt mit dem PLC-Anschluss verkabelt sind. Zu diesem Zweck weisen sie vorzugsweise den PLC-Chip auf, um die Isolation der Signale selbsttätig und unabhängig voneinander vornehmen zu können. Der Primär-PLC-Chip und der Sekundär-PLC-Chip können in separaten Einheiten innerhalb der jeweiligen Primär- und Sekundär-Steuereinheiten vorgesehen sein oder auf der Platine der Primär- und Sekundär-Steuereinheiten integriert sein.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung des elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems ist vorgesehen, dass die Primär-Steuereinheit und die Sekundär-Steuereinheit über einen Daten-BUS miteinander verbunden sind, zum Austausch von Informationen über eine Verarbeitung der PLC-Signale. Der Daten-BUS zwischen der Primär-Steuereinheit und der Sekundär-Steuereinheit verbindet diese vorzugsweise unmittelbar und nicht über den Fahrzeug-BUS. Das heißt, es ist eine direkte Datenverbindung zwischen der Primär- und der Sekundär-Steuereinheit geschaffen. Auf diesem Daten-BUS können die Primär- und die Sekundär-Steuereinheit Daten und Signale austauschen und insbesondere eine gegenseitige Überwachung durchführen. Wird beispielsweise durch die Sekundär-Steuereinheit ein Timeout der Primär-Steuereinheit festgestellt, weil diese beispielsweise einen Fehler hat, kann die Sekundär-Steuereinheit die Steuerung des Bremssystems übernehmen. Über diese direkte Daten-BUS-Verbindung tauschen die Primär- und die Sekundär-Steuereinheit vorzugsweise auch Informationen über die PLC-Signale aus, die sie empfangen und verarbeitet haben. Auf diese Weise kann eine Plausibilisierung der Verarbeitung der PLC-Signale und der PLC-Signale selbst in den Primär- und Sekundär-Steuereinheiten durchgeführt werden, wodurch die Datenintegrität erhöht wird.
  • Es ist bevorzugt, dass das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem aufweist: einen mit wenigstens einem ersten oder zweiten Druckluftvorrat verbundenen Hinterachsmodulator, der dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von durch die Primär-Steuereinheit bereitgestellten Hinterachsbremssignalen wenigstens einen Hinterachsbremsdruck an den ersten und zweiten Hinterachsbremsaktuatoren auszusteuern; und einen mit wenigstens dem ersten oder zweiten Druckluftvorrat verbundenen Vorderachsmodulator, der dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von durch die Primär-Steuereinheit bereitgestellten Vorderachsbremssignalen und/oder einem pneumatischen Vorderachssteuerdruck wenigstens einen Vorderachsbremsdruck an den ersten und zweiten Vorderachsbremsaktuatoren auszusteuern. Sowohl der Hinterachsmodulator als auch der Vorderachsmodulator können als Einkanal- oder Zweikanalmodulator ausgebildet sein und eine radgerechte oder achsengerechte Bremsung auslösen. In einer Variante ist der Hinterachsmodulator mit der Primär-Steuereinheit integriert ausgebildet. Der Vorderachsmodulator kann über eine eigene elektronische Steuereinheit verfügen, oder ohne eine solche Intelligenz ausgebildet sein.
  • Sowohl der Vorderachs- als auch der Hinterachsmodulator weisen vorzugsweise ein oder mehrere elektromagnetisch schaltbare Ventile auf, um aus dem ihnen bereitgestellten Vorratsdruck der ersten bzw. zweiten Druckluftvorräte den entsprechend vorgesehenen Vorderachs- bzw. Hinterachsbremsdruck zu modulieren. In einer Variante ist der Vorderachsmodulator mit dem zweiten Druckluftvorrat und der Hinterachsmodulator mit dem ersten Druckluftvorrat verbunden, wobei auf diese Weise ein Vorderachsbremskreis und ein Hinterachsbremskreis erzeugt werden. Vorzugsweise sind der Vorderachs- und der Hinterachsbremskreis vollständig kreisgetrennt ausgebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass linke und rechte Fahrzeugseiten in den einzelnen Bremskreisen zusammengefasst sind, sodass beispielsweise der erste Druckluftvorrat der linken Fahrzeugseite und der zweite Druckluftvorrat der rechten Fahrzeugseite zugeordnet ist. Auch diese Bremskreise können kreisgetrennt sein.
  • Für den Fall, dass das Nutzfahrzeug eine zweite Hinterachse, eine Zusatzachse, eine Liftachse oder dergleichen aufweist, kann diese beispielsweise von dem Hinterachsmodulator mitversorgt werden oder durch einen eigenen Achsmodulator, in dem Fall dann zweiter Hinterachsmodulator, Zusatzachsmodulator oder Liftachsmodulator, versorgt werden.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass für den Fall, dass in dem Primärsystem ein Fehler ermittelt wird, der bewirkt, dass eine Aussteuerung des Vorder- oder Hinterachsbremsdrucks veranlasst durch die Primär-Steuereinheit nicht oder nicht richtig ausgeführt werden kann, die Ansteuerung des Vorder- und/oder Hinterachsbremsdrucks redundant durch das Sekundärsystem erfolgt. Das Sekundärsystem bildet demnach eine redundante Rückfallebene, die vorzugsweise ebenfalls elektronisch ausgebildet ist. Zudem kann vorgesehen sein, dass das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem eine zweite Rückfallebene aufweist, die rein pneumatisch ausgebildet ist. Zu diesem Zweck kann ein Fußbremsventil vorgesehen sein, welches einen pneumatischen Ausgang hat, über den dann ein Steuerdruck bereitgestellt wird, der von dem Vorder- und Hinterachsmodulator entsprechend in Vorder- und Hinterachsbremsdrücke umgesetzt werden kann.
  • Bevorzugt ist das Anhängersteuerventil mit der Primär-Steuereinheit durch eine elektrische Signalleitung verbunden und empfängt von dieser Anhängerbremssignale und ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von den empfangenen Anhängerbremssignalen den Anhängerbremsdruck am Anhängerbremsdruckanschluss bereitzustellen. Das Anhängersteuerventil weist vorzugsweise einen Anhänger-Redundanzanschluss auf und ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einem am Anhänger-Redundanzanschluss bereitgestellten Anhänger-Redundanzsteuerdruck den Anhängerbremsdruck redundant auszusteuern. Der Anhänger-Redundanzsteuerdruck wird vorzugsweise von der Sekundär-Steuereinheit bereitgestellt oder einem Fußbremsventil, oder ist ein abgeleiteter Druck, der von einem von der Sekundär-Steuereinheit oder dem Fußbremsventil bereitgestellten Druck abgeleitet wird. Während also im Primärsystem die Aussteuerung des Anhängerbremsdrucks elektronisch durch das Anhängersteuerventil ausgeführt wird, findet im Sekundärsystem lediglich eine rein pneumatische Aussteuerung des Anhängerbremsdrucks, in diesem Fall Anhänger-Redundanzbremsdruck, rein pneumatisch statt, basierend auf dem empfangenen Anhänger-Redundanzsteuerdruck. Dieser kann einerseits durch die Sekundär-Steuereinheit ausgesteuert oder von einem Druck abgeleitet werden, der von der Sekundär-Steuereinheit ausgesteuert wird. Dieser Druck kann auch ein direkt durch ein Fußbremsventil bereitgestellter Druck sein oder von diesem Druck abgeleitet werden. In einer besonders einfachen Variante wird der an der Vorderachse ausgesteuerte Vorderachsbremsdruck als Anhänger-Redundanzsteuerdruck an dem Anhänger-Redundanzanschluss bereitgestellt. Der Vorderachsbremsdruck ist ein abgeleiteter Druck, der von einem durch die Sekundär-Steuereinheit veranlassten Druck abgeleitet wird. Die Sekundär-Steuereinheit veranlasst durch Bereitstellen von elektronischen Signalen den Vorderachsmodulator dazu, den Vorderachsbremsdruck redundant auszusteuern. Auch kann vorgesehen sein, dass die Sekundär-Steuereinheit unmittelbar einen Steuerdruck aussteuert, der dann pneumatisch und redundant von dem Vorderachsmodulator umgesetzt wird, um den Vorderachsbremsdruck redundant auszusteuern. In diesem Fall kann der von der Sekundär-Steuereinheit für die Vorderachse ausgesteuerte Druck ebenfalls an das Anhängersteuerventil übergeben werden, um den Anhängerbremsdruck redundant auszusteuern.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist dem Anhänger-Redundanzanschluss des Anhängersteuerventils ein Anhänger-ABS-Ventil vorgeschaltet, welches durch eine Anhänger-ABS-Signalleitung mit der Sekundär-Steuereinheit verbunden ist und von dieser Anhänger-ABS-Signale empfängt. Für den Fall, dass die Sekundär-Steuereinheit die Steuerung des Bremssystems übernehmen muss, weil die Primär-Steuereinheit teilweise oder vollständig ausgefallen ist, wird der Anhängerbremsdruck wie vorstehend beschrieben vorzugsweise pneumatisch ausgesteuert basierend auf dem Anhänger-Redundanzsteuerdruck. In diesem Fall ist dann typischerweise auch kein ABS-System mehr im Anhänger verfügbar, da keine entsprechenden Signale von der Primär-Steuereinheit empfangen, ausgewertet und umgesetzt werden können. Um dennoch eine Stabilitätsverbesserung des Anhängers bewirken zu können, ist vorzugsweise dem Anhänger-Redundanzanschluss das Anhänger-ABS-Ventil vorgeschaltet, um den Anhänger-Redundanzsteuerdruck einer ABS-Modulation zu unterziehen und einen ABS-modulierten bzw. betriebssicher modulierten Anhänger-Redundanzsteuerdruck am Anhänger-Redundanzanschluss bereitzustellen. Das Anhängersteuerventil setzt dann diesen bereits ABS-modulierten Anhänger-Redundanzsteuerdruck um und steuert den Anhängerbremsdruck in entsprechender Weise redundant und ABS-geregelt am Anhängerbremsdruckanschluss aus. Es ist auch denkbar, dass das Sekundärsystem nur teilweise die Steuerung des Bremssystems übernimmt, nämlich vorzugsweise nur die Steuerung des Anhängersteuerventils für den Fall, dass ein ABS-System im Anhänger ausgefallen ist. In diesem Fall würden sowohl die Vorderachse als auch die Hinterachse des Zugfahrzeugs weiterhin durch die Primär-Steuereinheit angesteuert werden, während das Anhängersteuerventil durch die Sekundär-Steuereinheit angesteuert wird.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Sekundär-Steuereinheit einen Hinterachs-Redundanzsteueranschluss aufweist, an welchem sie in Abhängigkeit von empfangenen Bremsanforderungssignalen einen Hinterachs-Redundanzsteuerdruck aussteuert. Sie weist vorzugsweise ferner einen Vorderachs-Redundanzsteueranschluss auf, an welchem sie in Abhängigkeit von empfangenen Bremsanforderungssignalen einen Vorderachs-Redundanzsteuerdruck aussteuert. Auf diese Weise kann die Sekundär-Steuereinheit einen Vorderachs- und einen Hinterachs-Redundanzsteuerdruck aussteuern, der dann zum redundanten und pneumatischen Ansteuern der Vorder- und Hinterachse genutzt werden kann. Für den Fall, dass eine zweite Hinterachse vorgesehen ist, kann diese ebenfalls mit Hinterachs-Redundanzsteuerdruck angesteuert werden. Der Hinterachsmodulator umfasst in diesem Fall vorzugsweise einen Hinterachs-Redundanzanschluss zum Empfangen des Hinterachs-Redundanzsteuerdrucks und ist dazu ausgebildet, den Hinterachsbremsdruck basierend auf dem empfangenen Hinterachs-Redundanzsteuerdruck redundant auszusteuern. In übereinstimmender Weise weist der Vorderachsmodulator vorzugsweise einen Vorderachs-Redundanzanschluss auf, zum Empfangen des Vorderachs-Redundanzsteuerdrucks und ist dazu ausgebildet, den Vorderachsbremsdruck basierend auf dem empfangenen Vorderachs-Redundanzsteuerdruck redundant auszusteuern. Beispielsweise kann der am Vorderachsmodulator ausge-steuerte Vorderachs-Redundanzsteuerdruck auf eine Steuerfläche eines Relaisventils im Vorderachsmodulator wirken, sodass der Vorderachsmodulator in der Folge den am Vorderachsmodulator ausgesteuerten Vorderachs-Redundanzsteuerdruck volumenverstärkt als redundant ausgesteuerten Vorderachsbremsdruck aussteuert.
  • Bevorzugt ist ferner, dass die Primär-Steuereinheit und die Sekundär-Steuereinheit einen Fahrzeug-BUS-Anschluss aufweisen, über den sie mit einer Einheit für autonomes Fahren und/oder einer aktiven elektronischen Lenkeinrichtung verbunden sind. Die Einheit für autonomes Fahren kann Trajektorien vorgeben, die dann von der Primär-Steuereinheit bzw. der Sekundär-Steuereinheit in Bremsanforderungssignale, oder unmittelbar Bremssignale, Schaltsignale oder dergleichen umgesetzt werden, um weitere Elemente des Bremssystems zu steuern. Auch eine aktive elektronische Lenkeinrichtung kann gegebenenfalls Trajektorien und/oder Lenksignale bereitstellen. Das Bremssystem kann auch solche Signale umsetzen, um insbesondere eine Steer-by-Brake-Funktion umzusetzen. Dies kann in kritischen Fahrsituationen oder in Redundanzfällen bzw. Fail-Operational-Fällen notwendig oder bevorzugt sein.
  • In einem dritten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Nutzfahrzeug mit einem elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystem nach einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen eines elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, das vorzugsweise zum Durchführen des Verfahrens gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgelegt ist. Das Nutzfahrzeug weist eine Einheit für autonomes Fahren und/oder eine aktive elektronische Lenkeinrichtung auf.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese sollen die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr sind die Zeichnungen, wenn dies zur Erläuterung dienlich ist, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus den Zeichnungen unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Zeichnungen und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einem elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystem in einem ersten Ausführungsbeispiel; und in
    • 2 eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einem elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystem in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Ein Fahrzeuggespann 1, bestehend aus einem Zugfahrzeug 2 und einem Anhänger 3, umfasst ein elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem 4, welches im Zugfahrzeug 2 vorgesehen ist. Das Zugfahrzeug 2 hat eine Vorderachse VA, eine erste Hinterachse HA1 und eine zweite Hinterachse HA2, die gemeinsam als Hinterachse HA bezeichnet werden, da sie gleich angesteuert werden. Das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem 4 umfasst ein Primärsystem 6 und ein Sekundärsystem 8, welches dann eingreift, wenn im Primärsystem 6 ein Fehler festgestellt wird. Ein Fehler im Primärsystem 6 ist insbesondere ein solcher Fehler, der eine Aussteuerung eines Vorderachsbremsdrucks pBVA an der Vorderachse VA und/oder die Aussteuerung eines Hinterachsbremsdrucks pBHA an der Hinterachse HA teilweise oder vollständig verhindert. Insofern greift das Sekundärsystem 8 im Redundanzfall ein und kann als sogenannter Fail-Operational-Braking-Fall bezeichnet werden.
  • Das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem 4 umfasst ferner einen Hinterachsbremskreis 10 und einen Vorderachsbremskreis 12. Der Hinterachsbremskreis 10 wird durch einen ersten Druckluftvorrat 14 versorgt, während der Vorderachsbremskreis 12 durch einen zweiten Druckluftvorrat 16 versorgt wird. Sowohl der erste als auch der zweite Druckluftvorrat 14, 16 stellen einen Vorratsdruck pV bereit und werden beide von einer hier nicht dargestellten Luftaufbereitungseinheit versorgt. Eine solche Luftaufbereitungseinheit umfasst typischerweise ein Mehrkreisschutzventil sowie einen Lufttrockner. Auch wenn hier dargestellt ist, dass das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem 4 einen Hinterachsbremskreis 10 und einen Vorderachsbremskreis 12 umfasst, die vorzugsweise kreisgetrennt sind, kann ebenso eine andere Aufteilung vorgesehen sein, wie insbesondere eine seitenweise Aufteilung im Zugfahrzeug 2.
  • An der ersten Hinterachse HA1 sind erste und zweite Hinterachsbremsaktuatoren 18a, 18b vorgesehen, an der zweiten Hinterachse HA2 entsprechend dritte und vierte Hinterachsbremsaktuatoren 18c, 18d. Sofern nur eine Hinterachse, beispielsweise die Hinterachse HA1, vorgesehen ist, sind insgesamt nur erste und zweite Bremsaktuatoren 18a, 18b an der Hinterachse HA vorgesehen. Ebenso ist die Vorderachse VA mit ersten und zweiten Vorderachsbremsaktuatoren 20a, 20b ausgestattet. Sowohl das Primärsystem 6 als auch das Sekundärsystem 8 greifen auf die ersten und zweiten Druckluftvorräte 14, 16 zurück und steuern die ersten und zweiten sowie vorzugsweise dritten und vierten Hinterachsbremsaktuatoren 18a - 18d und ersten und zweiten Vorderachsbremsaktuatoren 20a, 20b an, sowohl im Normalbetriebsfall durch das Primärsystem 6 als auch im Redundanzfall durch das Sekundärsystem 8.
  • Zur Steuerung des Primärsystems 6 umfasst das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem 4 eine Primär-Steuereinheit 22. Die Primär-Steuereinheit 22 übernimmt die Aufgabe einer zentralen Steuereinheit, wie dies im Grunde in elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystemen bekannt ist. Die Primär-Steuereinheit 22 wird über eine erste Energieleitung 23 von einer ersten Spannungsquelle 24 versorgt. Darüber hinaus ist die Primär-Steuereinheit 22 mit einem Fahrzeug-BUS 25 verbunden, über den sie von einer Einheit für autonomes Fahren 26 Daten, wie beispielsweise eine Solltrajektorie TSoll, eine Sollverzögerung ZSoll oder andere Daten, wie insbesondere Fahrzeugdaten DF, empfangen kann. Die Primär-Steuereinheit 22 kann dann diese Daten umsetzen, wie später im Detail beschrieben. Die Primär-Steuereinheit 22 empfängt über den Fahrzeug-BUS 25 auch Signale einer aktiven elektronischen Lenkeinrichtung 27, wie insbesondere Lenksignale SL. Auch diese kann die Primär-Steuereinheit 22 umsetzen.
  • Konkret steuert die Primär-Steuereinheit 22 einen Hinterachsmodulator 28 an, der in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zusammen mit der Primär-Steuereinheit 22 in ein Modul integriert ist. Die Primär-Steuereinheit 22 steuert ferner einen Vorderachsmodulator 30 an. Zu diesem Zweck ist die Primär-Steuereinheit 22 über eine erste Bremssignalleitung 32 mit dem Vorderachsmodulator 30 verbunden. Sowohl der Hinterachsmodulator 28 als auch der Vorderachsmodulator 30 umfassen ein oder mehrere elektromagnetisch schaltbare Ventile und ein oder mehrere Relaisventile oder Proportionalventile. Der Hinterachsmodulator 28 bzw. konkret die Primär-Steuereinheit 22 empfängt Vorratsdruck pV von dem ersten Druckluftvorrat 14 und der Vorderachsmodulator 30 empfängt Vorratsdruck pV von dem zweiten Druckluftvorrat 16. Eine solche Gestaltung ist im Grunde bekannt und auch der genaue Aufbau von Vorderachs- und Hinterachsmodulatoren 30, 28 ist bekannt. Typischerweise umfassten sie beispielsweise eine elektropneumatische Vorsteuereinheit mit einem Einlass- und Auslassventil oder einem kombinierten Einlass-/Auslassventil sowie ein Relaisventil. Über die erste Bremssignalleitung 32 stellt die Primär-Steuereinheit 22 Vorderachsbremssignale SBVA an dem Vorderachsmodulator 30 bereit. Diese Vorderachsbremssignale SBVA können einerseits unmittelbar elektropneumatische Ventile im Vorderachsmodulator 30 schalten, der zu diesem Zweck dann nur Endstufen aufweisen kann. Die Vorderachsbremssignale SBVA können aber auch zunächst von einer im Vorderachsmodulator 30 vorgesehenen Intelligenz in Form einer elektronischen Steuereinheit umgesetzt und dann bereitgestellt werden an in diesem vorgesehen elektromagnetischen Ventilen. Basierend auf dem Empfang der Vorderachsbremssignale SBVA wird dann durch den Vorderachsmodulator 30 der Vorderachsbremsdruck pBVA ausgesteuert. In übereinstimmender Weise werden durch interne Signale in der Primär-Steuereinheit 22 elektromagnetische Ventile des Hinterachsmodulators 28 geschaltet, um auf diese Weise den Hinterachsbremsdruck pBHA auszusteuern. Auch wenn in der gezeigten Ausführungsform vier Anschlüsse für die vier Hinterachsbremsaktuatoren 18a - 18d gezeigt sind, soll verstanden werden, dass der Hinterachsmodulator 28 dennoch einkanalig oder zweikanalig aufgebaut sein kann. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Hinterachsmodulator 28 zweikanalig aufgebaut und steuert seitengerecht den Hinterachsbremsdruck pBHA und damit auch bereits ABS-moduliert aus. Zu diesem Zweck sind auch an den ersten und zweiten Hinterachsen HA1, HA2 erste bis vierte Hinterachsraddrehzahlsensoren 34a - 34d vorgesehen, die erste bis vierte Hinterachsraddrehzahlsignale SDHA1 - SDHA4 an der Primär-Steuereinheit 22 bereitstellen. Auch an der Vorderachse VA sind erste und zweite Vorderachsraddrehzahlsensoren 35a, 35b vorgesehen, die erste und zweite Vorderachsraddrehzahlsignale SDVA1, SDVA2 an der Primär-Steuereinheit 22 bereitstellen. An der Vorderachse VA sind zudem erste und zweite ABS-Ventile 36a, 36b vorgesehen, die mit der Primär-Steuereinheit 22 verbunden sind und von dieser geschaltet werden. Insofern ist der Vorderachsmodulator 30 hier als Einkanalmodulator ausgebildet und eine seitengerechte Aussteuerung des Vorderachsbremsdrucks pBVA wird durch die ersten und zweiten ABS-Ventile 36a, 36b realisiert. Die entsprechenden Schaltsignale für die ersten und zweiten ABS-Ventile 36a, 36b werden von der Primär-Steuereinheit 22 im Normalbetrieb bereitgestellt. Auf diese Weise kann das Zugfahrzeug 2 im Normalbetrieb vollständig autonom betrieben werden.
  • Zur Ansteuerung des Anhängers 3 ist ein Anhängersteuerventil 40 vorgesehen. Das Anhängersteuerventil 40 wird von der Primär-Steuereinheit 22 mit elektrischer Energie versorgt. In anderen hier nicht gezeigten Ausführungsformen kann das Anhängersteuerventil 40 aber auch direkt an die erste Spannungsquelle oder eine zweite Spannungsquelle 42 angeschlossen sein. Das Anhängersteuerventil 40 empfängt über eine zweite Bremssignalleitung 44, die vorzugsweise als LIN-BUS-Leitung ausgebildet sein kann, Anhängerbremssignale SBA von der Primär-Steuereinheit 22. Das Anhängersteuerventil 40 ist hier sowohl mit dem ersten Druckluftvorrat 14 als auch mit dem zweiten Druckluftvorrat 16 verbunden und stellt über einen Anhängervorratsdruckanschluss 45 Vorratsdruck pV bereit und über einen Anhängerbremsdruckanschluss 46 Anhängerbremsdruck pBA in Abhängigkeit von dem von der Primär-Steuereinheit 22 ausgesteuerten Anhängerbremssignal SBA bereit. Über den Anhängervorratsdruckanschluss 45 und den Anhängerbremsdruckanschluss 46 ist das Anhängersteuerventil 40 mit dem Anhänger 3 gekoppelt. Daneben umfasst das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem einen PLC-Anschluss (Power-Line Connection-Anschluss) 50, über den dem Anhänger 3 elektrische Energie sowie PLC-Signale SP bereitgestellt und von diesem empfangen werden können. Der PLC-Anschluss 50 ist über eine erste PLC-Leitung 52 ebenfalls mit der Primär-Steuereinheit 22 verbunden und stellt die empfangenen PLC-Signale SP an dieser bereit. Die Primär-Steuereinheit 22 weist zum Auswerten der PLC-Signale SP einen PLC-Chip 53 auf.
  • Derartige PLC-Signale SP umfassen insbesondere Informationen über die Verfügbarkeit eines ABS-Systems im Anhänger 3 (hier nicht gezeigt) und können darüber weitere anhängerrelevante Informationen und Daten umfassen, wie insbesondere Signale SPABS, die den Anhänger-ABS-Status SABS repräsentieren. In Abhängigkeit von diesen PLC-Signalen SP kann die Primär-Steuereinheit 22 auch das Anhängerbremssignal SBA anpassen und variieren, um eine Bremsung des Anhängers 3 basierend auf den PLC-Signalen SP zu bewirken.
  • Das Sekundärsystem 8 umfasst eine Sekundär-Steuereinheit 60. Die Sekundär-Steuereinheit 60 ist über eine zweite Energieleitung 61 mit einer oder der zweiten Spannungsquelle 42 verbunden, die unabhängig von der ersten Spannungsquelle 24 ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass für den Fall, dass die erste Spannungsquelle 24 ausfällt, und damit die Primär-Steuereinheit 22 ausfällt, die Sekundär-Steuereinheit 60 immer noch betriebsfähig ist. Die Sekundär-Steuereinheit 60 hat einen Fahrzeug-BUS-Anschluss 65 und ist über diesen auch mit dem Fahrzeug-BUS 25 verbunden und empfängt über den Fahrzeug-BUS 25 von der Einheit für autonomes Fahren 26 und/oder der aktiven elektronischen Lenkeinrichtung 27 Lenksignale SL sowie Solltrajektorien TSoll und Sollverzögerungen ZSoll und weitere Fahrzeugdaten DF. Die Sekundär-Steuereinheit 60 ist in diesem Ausführungsbeispiel auch unmittelbar mit dem PLC-Anschluss 50 verbunden, über eine zweite PLC-Leitung 62. Die ersten und zweiten PLC-Leitungen 52, 62 sind Y-verkabelt mit dem PLC-Anschluss 50 verbunden, sodass die PLC-Signale SP sowohl an der Primär-Steuereinheit 22 als an der Sekundär-Steuereinheit 60 unmittelbar bereitgestellt werden. Die Sekundär-Steuereinheit 60 ist zudem über eine BUS-Verbindung 63, hier eine CAN-BUS-Verbindung, mit der Primär-Steuereinheit 22 verbunden, sodass die Primär-Steuereinheit 22 und die Sekundär-Steuereinheit 60 miteinander kommunizieren können. Über diese BUS-Verbindung 63 kann auch ein Abgleich der an der Primär-Steuereinheit 22 und der Sekundär-Steuereinheit 60 empfangenen PLC-Signale SP erfolgen sowie ein Abgleich der Verarbeitung der PLC-Signale SP in der Primär-Steuereinheit 22 und der Sekundär-Steuereinheit 60. Auch die Sekundär-Steuereinheit 60 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen zweiten PLC-Chip 64, um die PLC-Signale SP unmittelbar in der Sekundär-Steuereinheit 60 verarbeiten zu können.
  • Die Sekundär-Steuereinheit 60 übernimmt für den Fall, dass ein Fehler F vorliegt, die Steuerung des Bremssystems 4. Ein Fehler F kann beispielsweise Ein Fehler kann beispielsweise durch ein Fehlersignal SF der Primär-Steuereinheit 22 angezeigt werden, oder falls die Primär-Steuereinheit 22 stromlos ist, durch ein Timeout-Signal ST, welches die Sekundär-Steuereinheit 60 bereitstellt, wenn sie von der Primär-Steuereinheit 22 keine Signale oder Antworten mehr für einen bestimmten Zeitraum erhält.
  • Die Sekundär-Steuereinheit 60 ist hier mit dem zweiten Druckluftvorrat 16 verbunden, kann aber ebenso alternativ oder zusätzlich auch mit dem ersten Druckluftvorrat 14 verbunden sein, oder mit einem hier nicht gezeigten dritten Druckluftvorrat. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Sekundär-Steuereinheit 60 nicht elektrisch oder elektronisch mit dem Vorderachsmodulator 30 und auch nicht mit dem Hinterachsmodulator 28 verbunden. Zudem ist die Sekundär-Steuereinheit 60 auch nicht elektronisch mit dem Anhängersteuerventil 40 verbunden. Allerdings könnte auch vorgesehen sein, dass solche elektronischen Leitungen vorgesehen sind. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Redundanzebene, die durch das Sekundärsystem 8 und die Sekundär-Steuereinheit 60 gebildet wird, rein pneumatisch ausgebildet.
  • Im Detail hat die Sekundär-Steuereinheit 60 einen Hinterachs-Redundanzsteueranschluss 66, an dem die Sekundär-Steuereinheit 60 einen Hinterachs-Redundanzsteuerdruck pSRHA aussteuern kann. Dies tut sie in Abhängigkeit von den über den Fahrzeug-BUS empfangenen Signalen. Der Hinterachs-Redundanzsteuerdruck pSRHA wird dann über ein erstes Wechselventil 68, das als Select-High-Ventil ausgebildet ist, an der Primär-Steuereinheit 22 bereitgestellt, die in Abhängigkeit von dem empfangenen Hinterachs-Redundanzsteuerdruck pSRHA den Hinterachsbremsdruck pBHA redundant aussteuern kann, der dann auch als Hinterachs-Redundanzbremsdruck pRHA bezeichnet werden kann. Das heißt, für den Fall, dass das Sekundärsystem 8 die Steuerung übernimmt, wird der Hinterachsbremsdruck rein pneumatisch mittels der Primär-Steuereinheit 22 bzw. des darin integrierten Hinterachsmodulators 28 ausgesteuert.
  • Die Sekundär-Steuereinheit 60 ist auch über eine Y-Verkabelung mit den Hinterachsraddrehzahlsensoren 34a - 34d verbunden und kann so eine Schlupfregelung vornehmen. Der Hinterachs-Redundanzsteuerdruck pSRHA wird daher vorzugsweise schlupfgeregelt durch die Sekundär-Steuereinheit 60 bereitgestellt.
  • Zudem weist die Sekundär-Steuereinheit 60 einen Vorderachs-Redundanzsteueranschluss 69 auf, an dem die Sekundär-Steuereinheit 60 einen Vorderachs-Redundanzsteuerdruck pSRVA bereitstellen kann. Der Vorderachs-Redundanzsteuerdruck pSRVA wird über ein zweites Wechselventil 70, das als Select-High-Ventil ausgebildet ist, an dem Vorderachsmodulator 30, genauer gesagt an einem Vorderachs-Redundanzanschluss 72 bereitgestellt. Dort kann der Vorderachs-Redundanzsteuerdruck pSRVA beispielsweise auf eine Steuerfläche eines Relaisventils wirken, sodass der Vorderachsbremsdruck pBVA redundant ausgesteuert werden kann und auch als Vorderachs-Redundanzbremsdruck pRVA bezeichnet werden kann. Auch die ABS-Ventile 36a, 36b an der Vorderachse VA sind Y-verkabelt mit der Sekundär-Steuereinheit 60 verbunden, sodass diese auch im Redundanzfall, wenn die Sekundär-Steuereinheit 60 die Steuerung des Bremssystems 4 übernimmt, angesteuert werden können. Ebenso sind die ersten und zweiten Vorderachsraddrehzahlsensoren 35a, 35b Y-verkabelt mit der Sekundär-Steuereinheit 60 verbunden. Auch an der Vorderachse kann so im Redundanzfall eine schlupfgeregelte Aussteuerung des Vorderachsbremsdrucks pBVA bzw. Vorderachs-Redundanzbremsdrucks pRVA durchgeführt werden.
  • Um nun im Redundanzfall auch das Anhängersteuerventil 40 ansteuern zu können, weist das Anhängersteuerventil 40 einen Anhänger-Redundanzanschluss 74 auf und ist dazu ausgebildet, in Abhängigkeit von einem am Anhänger-Redundanzanschluss 74 bereitgestellten Anhänger-Redundanzsteuerdruck pSRA den Anhänger-Bremsdruck pBA bzw. einen redundanten Anhängerbremsdruck pBAR am Anhängerbremsdruckanschluss 46 auszusteuern. Auch der Anhänger-Redundanzsteuerdruck pSRA kann in dem Anhängersteuerventil 40 auf eine Steuerfläche eines Relaisventils wirken, um so die Aussteuerung des Anhängerbremsdrucks pBA bzw. Anhänger-Redundanzbremsdrucks pBAR zu bewirken.
  • In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht der Anhänger-Redundanzsteuerdruck pSRA dem Vorderachs-Redundanzsteuerdruck pSRVA, da eine Anhänger-Redundanzdruckleitung 76 stromabwärts des zweiten Wechselventils 70 von der Vorderachs-Redundanzdruckleitung 77 abzweigt. Es kann in anderen Ausführungsformen aber auch vorgesehen sein, dass die Sekundär-Steuereinheit 60 einen eigenen Anschluss zum Aussteuern des AnhängerRedundanzsteuerdrucks pSRA aufweist, um diesen anhängergerecht aussteuern zu können. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel allerdings ist vorgesehen, dass der Anhänger 3 in Übereinstimmung mit der Vorderachse VA angesteuert wird.
  • In 1 gezeigt ist auch ein Fußbremsventil 80, das einen ersten elektrischen Ausgang 81, einen zweiten elektrischen Ausgang 82 und einen pneumatischen Ausgang 83 aufweist. Das Fußbremsventil 80 ist somit als sogenanntes 1P2E-Fußbremsventil ausgebildet. Das Fußbremsventil 80 stellt am ersten und zweiten elektrischen Ausgang jeweils ein elektrisches Fußbremssignal SBF bereit. Der erste elektrische Ausgang 81 ist hier mit der Primär-Steuereinheit 22 verbunden, die dementsprechend das Fußbremssignal SBF empfängt. Der zweite elektrische Ausgang 82 des Fußbremsventils 80 ist mit der Sekundär-Steuereinheit 60 verbunden, sodass diese ebenfalls das Fußbremssignal SBF empfängt. Die Primär- und die Sekundär-Steuereinheit 22, 60 sind dazu ausgebildet, das Fußbremssignal SBF auszuwerten und basierend darauf in entsprechender Weise den Vorderachsbremsdruck pBVA, den Hinterachsbremsdruck pBHA und Anhängerbremsdruck pBA auszusteuern bzw. deren Aussteuerung anzufordern. Das heißt, für den Fall, dass ein autonomer Betrieb nicht möglich oder nicht gewünscht ist, und dementsprechend auch von der Einheit für autonomes Fahren 26 keine Bremsanforderungssignale, Solltrajektorien, Sollverzögerungen bereitgestellt werden, kann die Bremsung des Zugfahrzeugs 2 auch mittels des Fußbremsventils 80 realisiert werden. Über den pneumatischen Ausgang 83 des Fußbremsventils 80 ist zudem eine zweite Redundanzebene vorgesehen. An dem pneumatischen Ausgang 83 stellt das Fußbremsventil einen pneumatischen Fußbremsdruck pBF bereit, der in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl dem ersten als auch dem zweiten Wechselventil 68, 70 bereitgestellt wird. Übersteigt dieser Fußbremsdruck pBF den Hinterachs-Redundanzsteuerdruck pSRHA am ersten Wechselventil 68 bzw. Vorderachs-Redundanzsteuerdruck pSRVA am zweiten Wechselventil 70, wird der entsprechende Fußbremsdruck pBF durchgesteuert und folglich an der Primär-Steuereinheit 22 bzw. dem Hinterachsmodulator 28 und/oder dem Vorderachsmodulator 30 bereitgestellt und in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel auch über die Anhänger-Redundanzdruckleitung 46 dem Anhängersteuerventil 40. Sollte also neben der Primär-Steuereinheit 22 auch die Sekundär-Steuereinheit 60 ausfallen, kann über das Fußbremsventil 80 immer noch rein pneumatisch gebremst werden und auch eine rein pneumatische Bremsung des Anhängers 3 bewirkt werden.
  • In 1 nicht gezeigt ist ein Feststellbremskreis, der in dem Zugfahrzeug 2 typischerweise auch vorgesehen ist. An den ersten und zweiten Hinterachsen HA1, HA2 sind zu diesem Zweck neben den ersten bis vierten Betriebsbremsaktuatoren 18a - 18d auch erste bis vierte Feststellbremsaktuatoren 84a - 84d vorgesehen, die insbesondere als Federspeicherbremszylinder ausgebildet sind und mittels einer Federkraft zuspannen. Diese Feststellbremsaktuatoren 84a - 84d sind entlüftet zugespannt und belüftet geöffnet. Ein hier nicht gezeigtes Parkbremsmodul ist zum Belüften und Entlüften der Feststellbremsaktuatoren 84a - 84d vorgesehen und kann ebenfalls mit dem Fahrzeug-BUS 25 verbunden sein.
  • Das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel basiert auf dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel und gleiche und ähnliche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Insofern wird vollumfänglich auf die obige Beschreibung Bezug genommen und im Folgenden werden insbesondere die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel (1) beschrieben.
  • Ein erster wesentlicher Unterschied im zweiten Ausführungsbeispiel (2) liegt darin, dass dem Anhänger-Redundanzanschluss 74 ein Anhänger-ABS-Ventil 86 vorgeschaltet ist. Das Anhänger-ABS-Ventil 86 dient dazu, auch im Falle der pneumatischen Steuerung des Anhängers 3 mittels des AnhängerRedundanzsteuerdrucks pSRA, der von der Sekundär-Steuereinheit 60 ausgesteuert wird bzw. dessen Aussteuerung durch die Sekundär-Steuereinheit 60 veranlasst wird, zu ermöglichen. Das Anhänger-ABS-Ventil 86 ist über eine Anhänger-ABS-Leitung 87 mit der Sekundär-Steuereinheit 60 verbunden und wird von dieser gesteuert. Die Sekundär-Steuereinheit 60 kann aus den PLC-Daten SP die Verfügbarkeit eines ABS-Systems im Anhänger 3 ermitteln. Die Sekundär-Steuereinheit 60 ist vorzugsweise auch dazu ausgebildet, aus den PLC-Daten SP die Verfügbarkeit des Anhänger-ABS-Systems des Anhängers 3 auszulesen und in entsprechender Weise das Anhänger-ABS-Ventil 86 mittels Anhänger-ABS-Signalen SABSS so zu steuern, dass der Anhänger-Redundanzsteuerdruck pSRA wenn nötig gepulst an dem Anhängersteuerventil 40 bereitgestellt wird, um die Betriebsbremsaktuatoren im Anhänger 3 gepulst zu betätigen.
  • Ein weiterer Unterschied in dem in 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass auch an den ersten und zweiten Hinterachsen erste und zweite Hinterachs-ABS-Ventile 88a, 88b vorgesehen sind. Diese dienen insbesondere dazu, im Redundanzbetrieb, das heißt, wenn das Sekundärsystem 8 mit der Sekundär-Steuereinheit 60 die Steuerung übernimmt, die Hinterachsen HA1, HA2 schlupfgeregelt zu bremsen. Im Normalbetrieb ist die Primär-Steuereinheit 22 vorzugsweise dazu ausgebildet, seitengerecht und auch schlupfgeregelt den Hinterachsbremsdruck pBHA auszusteuern. Insofern können ABS-Ventile und ABS-Endstufen in die Primär-Steuereinheit 22 integriert sein. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind in der Primär-Steuereinheit 22 vorzugsweise keine ABS-Ventile vorgesehen. Diese sind vielmehr extern von der Primär-Steuereinheit 22 durch die ersten und zweiten Hinterachs-ABS-Ventile 88a, 88b gebildet, sodass die Hinterachs-ABS-Ventile 88a, 88b unabhängig sowohl von der Primär-Steuereinheit 22 als auch von der Sekundär-Steuereinheit 60 angesteuert werden können. So ist auch im Redundanzbetrieb durch das Sekundärsystem 6 eine schlupfgeregelte Ansteuerung der Hinterachsen HA1, HA2 möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeuggespann
    2
    Zugfahrzeug
    3
    Anhänger
    4
    elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem
    6
    Primärsystem
    8
    Sekundärsystem
    10
    Hinterachsbremskreis
    12
    Vorderachsbremskreis
    14
    erster Druckluftvorrat
    16
    zweiter Druckluftvorrat
    18a
    erster Hinterachsbremsaktuator
    18b
    zweiter Hinterachsbremsaktuator
    18c
    dritter Hinterachsbremsaktuator
    18d
    vierter Hinterachsbremsaktuator
    20a
    erster Vorderachsbremsaktuator
    20b
    zweiter Vorderachsbremsaktuator
    22
    Primär-Steuereinheit
    23
    erste Energieleitung
    24
    erste Spannungsquelle
    25
    Fahrzeug-BUS
    26
    Einheit für autonomes Fahren
    27
    aktive elektronische Lenkeinrichtung
    28
    Hinterachsmodulator
    30
    Vorderachsmodulator
    32
    erste Bremssignalleitung
    34a
    erster Hinterachsraddrezahlsensor
    34b
    zweiter Hinterachsraddrezahlsensor
    34c
    dritter Hinterachsraddrezahlsensor
    34d
    vierter Hinterachsraddrezahlsensor
    35a
    erster Vorderachsraddrezahlsensor
    35b
    zweiter Vorderachsraddrezahlsensor
    36a
    erstes ABS-Ventil
    36b
    zweites ABS-Ventil
    40
    Anhängersteuerventil
    42
    zweite Spannungsquelle
    44
    zweite Bremssignalleitung
    45
    Anhängervorratsdruckanschluss
    46
    Anhängerbremsdruckanschluss
    50
    PLC-Anschluss
    52
    erste PLC-Leitung
    53
    erster PLC-Chip
    60
    Sekundär-Steuereinheit
    61
    zweite Energieleitung
    62
    zweite PLC-Leitung
    63
    BUS-Verbindung
    64
    zweiter PLC-Chip
    65
    Fahrzeug-BUS-Anschluss der Sekundär-Steuereinheit
    66
    Hinterachs-Redundanzsteueranschluss
    68
    erstes Wechselventil
    69
    Vorderachs-Redundanzsteueranschluss
    70
    zweites Wechselventil
    72
    Vorderachs-Redundanzanschluss
    74
    Anhänger-Redundanzanschluss
    76
    Anhänger-Redundanzdruckleitung
    77
    Vorderachs-Redundanzdruckleitung
    80
    Fußbremsventil
    81
    erster elektrischer Ausgang
    82
    zweiter elektrischer Ausgang
    83
    pneumatischer Ausgang
    84a
    erster Feststellbremsaktuator
    84b
    zweiter Feststellbremsaktuator
    84c
    dritter Feststellbremsaktuator
    84d
    vierter Feststellbremsaktuator
    86
    Anhänger-ABS-Ventil
    87
    Anhänger-ABS-Leitung
    88a
    erstes Hinterachs-ABS-Ventil
    88b
    zweites Hinterachs-ABS-Ventil
    DF
    Fahrzeugdaten
    F
    Fehler
    HA1
    erste Hinterachse
    HA2
    zweite Hinterachse
    ISP
    Informationen über eine Verarbeitung der PLC-Signale
    pBA
    Anhängerbremsdruck
    pBF
    Fußbremsdruck
    pBHA
    Hinterachsbremsdruck
    pBVA
    Vorderachsbremsdruck
    pRHA
    Hinterachs-Redundanzbremsdruck
    pRVA
    Vorderachs-Redundanzbremsdruck
    pRHA
    Hinterachs-Redundanzbremsdruck
    pSRA
    Anhänger-Redundanzsteuerdruck
    pSRHA
    Hinterachs-Redundanzsteuerdruck
    pSRVA
    Vorderachs-Redundanzsteuerdruck
    pV
    Vorratsdruck
    SABS
    Anhänger-ABS-Status
    SABSS
    Anhänger-ABS-Signale
    SBA
    Anhängerbremssignale
    SBHA
    Hinterachsbremssignale
    SBVA
    Vorderachsbremssignale
    SDHA1
    erstes Hinterachsraddrehzahlsignal
    SDHA2
    zweites Hinterachsraddrehzahlsignal
    SDHA3
    drittes Hinterachsraddrehzahlsignal
    SDHA4
    viertes Hinterachsraddrehzahlsignale
    SDVA1
    erstes Vorderachsraddrehzahlsignal
    SDVA2
    zweites Vorderachsraddrehzahlsignal
    SF
    Fehlersignal
    SL
    Lenksignale
    SP
    PLC-Signale
    SPABS
    Signale einen Anhänger-ABS-Status anzeigend
    TS
    Timeout-Signal
    TSoll
    Solltrajektorie
    VA
    Vorderachse
    ZSoll
    Sollverzögerung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007020881 A [0008]
    • US 6512452 B1 [0008]
    • WO 2018/041387 [0009]

Claims (21)

  1. Verfahren zum Steuern eines elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems (4) für ein Zugfahrzeug (2) eines Fahrzeuggespanns (3), wobei das elektronisch steuerbare pneumatische Bremssystem (4) umfasst: wenigstens ein erster Vorderachsbremsaktuator (20a) und ein zweiter Vorderachsbremsaktuator (20b) an einer Vorderachse (VA) des Zugfahrzeugs (2) und wenigstens ein erster Hinterachsbremsaktuator (18a) und ein zweiter Hinterachsbremsaktuator (18b) an einer Hinterachse (HA1, HA2) des Zugfahrzeugs (2); ein Primärsystem (6) mit einer Primär-Steuereinheit (22) wenigstens zum Ansteuern des ersten Vorderachsbremsaktuators (20a), des zweiten Vorderachsbremsaktuators (20b), ersten Hinterachsbremsaktuators (18a) und des zweiten Hinterachsbremsaktuators (18b); ein Sekundärsystem (8) mit einer Sekundär-Steuereinheit (60) wenigstens zum Ansteuern des ersten Vorderachsbremsaktuators (20a), des zweiten Vorderachsbremsaktuators (20b), des ersten Hinterachsbremsaktuators (18a) und des zweiten Hinterachsbremsaktuators (18b) für den Fall, dass im Primärsystem (6) ein Fehler (F) ermittelt wird und die Steuerung des elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems (4) wenigstens teilweise durch das Sekundärsystem (8) erfolgt; ein von der Primär-Steuereinheit (22) ansteuerbares Anhängersteuerventil (40) zum Bereitstellen eines Anhängerbremsdrucks (pBA) an einem Anhängerbremsdruckanschluss (46); und einen PLC-Anschluss (50) zum Empfangen von PLC-Signalen (SP) von einem Anhänger (3) des Fahrzeuggespanns (1); wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bereitstellen von an dem PLC-Anschluss (50) empfangenen PLC-Signalen (SP) sowohl in dem Primärsystem (6) als auch in dem Sekundärsystem (8); und Verarbeiten der PLC-Signale (SP) sowohl in dem Primärsystem (6) als auch in dem Sekundärsystem (8).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Verarbeitens der PLC-Signale (SP) sowohl in dem Primärsystem (6) als auch in dem Sekundärsystem (8) umfasst: Verarbeiten der PLC-Signale (SP) in der Primär-Steuereinheit (22); und Verarbeiten der PLC-Signale (SP) in der Sekundär-Steuereinheit (60).
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für den Fall, dass das Primärsystem (6) in einem fehlerfreien Zustand ist, der Schritt durchgeführt wird: Abgleichen der in dem Primärsystem (6) und Sekundärsystem (8) empfangenen PLC-Signale (SP).
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: Bereitstellen des Anhängerbremsdrucks (pBA) an dem Anhängerbremsdruckanschluss (46) durch das Primärsystem (6) und/oder Sekundärsystem (8) in Abhängigkeit von den empfangenen PLC-Signalen (SP).
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die PLC-Signale (SP) wenigstens Signale (SPABS) umfassen, die einen Anhänger-ABS-Status (SABS) repräsentieren.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei für den Fall, dass eine ABS-Funktion in dem Anhänger (3) nicht verfügbar ist, in dem Primärsystem (6) und/oder Sekundärsystem (8) eine betriebssichere Modulation des Anhängerbremsdrucks (pBA) durchgeführt wird und ein betriebssicher modulierter Anhängerbremsdruck (pBABS) an dem Anhängerbremsdruckanschluss (46) bereitgestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Verarbeitens der PLC-Signale (SP) sowohl in dem Primärsystem (6) als auch in dem Sekundärsystem (8) umfasst: Empfangen von Fahrzeugdaten (DF) über einen Fahrzeug-BUS (25) an dem Primärsystem (6) und dem Sekundärsystem (8); und Kombinieren der empfangenen PLC-Signale (SP) mit den empfangenen Fahrzeugdaten (DF).
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für den Fall, dass das Primärsystem (6) in einem fehlerfreien Zustand ist, der Anhängerbremsdruck (pBA) durch das Primärsystem (6) an dem Anhängerbremsdruckanschluss (46) bereitgestellt wird; und für den Fall, dass in dem Primärsystem (6) ein Fehler (F) ermittelt wird, der Anhängerbremsdruck (pBA) als Anhängerredundanzbremsdruck (pBAR) durch das Sekundärsystem (8) an dem Anhängerbremsdruckanschluss (46) bereitgestellt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der durch das Primärsystem (6) bereitgestellte Anhängerbremsdruck (pBA) teilweise oder vollständig unabhängig von einem Vorderachsbremsdruck (pBVA) und einem Hinterachsbremsdruck (pBHA) ist; und der durch das Sekundärsystem (8) bereitgestellte Anhängerredundanzbremsdruck (pBAR) der Vorderachs- oder Hinterachsbremsdruck (pBVA, pBHA) oder ein davon abgeleiteter Druck ist.
  10. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) für ein Zugfahrzeug (2) eines Fahrzeuggespanns (1), umfassend: wenigstens einen ersten Vorderachsbremsaktuator (20a) und einen zweiten Vorderachsbremsaktuator (20b) an einer Vorderachse (VA) des Zugfahrzeugs (2) und wenigstens einen ersten Hinterachsbremsaktuator (18a) und einen zweiten Hinterachsbremsaktuator (18b) an einer Hinterachse (HA1, HA2) des Zugfahrzeugs (2); ein Primärsystem (6) mit einer Primär-Steuereinheit (22) wenigstens zum Ansteuern des ersten Vorderachsbremsaktuators (20a), des zweiten Vorderachsbremsaktuator (20b), des ersten Hinterachsbremsaktuators (18a) und des zweiten Hinterachsbremsaktuators (18b); ein Sekundärsystem (8) mit einer Sekundär-Steuereinheit (60) wenigstens zum Ansteuern des ersten Vorderachsbremsaktuator (20a), des zweiten Vorderachsbremsaktuatoren (20a), des ersten Hinterachsbremsaktuators (18a) und des zweiten Hinterachsbremsaktuators (18b) für den Fall, dass im Primärsystem (6) ein Fehler (F) ermittelt wird und die Steuerung des elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystems (4) wenigstens teilweise durch das Sekundärsystem (8) erfolgt; ein von der Primär-Steuereinheit (22) ansteuerbares Anhängersteuerventil (40) zum Bereitstellen eines Anhängerbremsdrucks (pBA) an einem Anhängerbremsdruckanschluss (46); und einen PLC-Anschluss (50) zum Empfangen von PLC-Signalen (SP) von einem Anhänger (3) des Fahrzeuggespanns (1); wobei sowohl das Primärsystem (6) als auch das Sekundärsystem (8) dazu ausgebildet sind, an dem PLC-Anschluss (50) bereitgestellte PLC-Signale (SP) zu empfangen und zu verarbeiten.
  11. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach Anspruch 10, wobei die Primärsteuereinheit (6) und die Sekundärsteuereinheit (8) unmittelbar oder mittelbar mit dem PLC-Anschluss (50) verbunden sind, um von diesem PLC-Signale (SP) zu empfangen.
  12. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach Anspruch 11, wobei die Primärsteuereinheit (22) und die Sekundärsteuereinheit (60) durch eine Y-Verkabelung (52, 62) mit dem PLC-Anschluss (50) verbunden sind.
  13. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Primärsteuereinheit (22) einen Primär-PLC-Chip (53) zum Verarbeiten der PLC-Signale (SP) und die Sekundärsteuereinheit (60) einen Sekundär-PLC-Chip (64) zum Verarbeiten der PLC-Signale (SP) aufweist.
  14. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Primärsteuereinheit (22) und die Sekundär-steuereinheit (60) über einen Daten-BUS (63) miteinander verbunden sind zum Austauschen von Informationen (ISP) über eine Verarbeitung der PLC-Signale (SP).
  15. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, aufweisend einen mit wenigstens einem ersten Druckluftvorrat (14) oder einem zweiten Druckluftvorrat (16) verbundenen Hinterachsmodulator (28), der dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von durch die Primärsteuereinheit (22) bereitgestellten Hinterachsbremssignalen (SBHA) wenigstens einen Hinterachsbremsdruck (pBHA) an den ersten und zweiten Hinterachsbremsaktuatoren (18a-18d) auszusteuern; und einen mit wenigstens dem ersten oder zweiten Druckluftvorrat (14, 16) verbundenen Vorderachsmodulator (30), der dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von durch die Primärsteuereinheit (22) bereitgestellten Vorderachsbremssignalen (SBVA) und/oder einem pneumatischen Vorderachssteuerdruck (pBF) wenigstens einen Vorderachsbremsdruck (pBVA) an dem ersten Vorderachsbremsaktuator (20a) und dem zweiten Vorderachsbremsaktuator (20a) auszusteuern.
  16. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach Anspruch 15, wobei für den Fall, dass in dem Primärsystem (6) ein Fehler (F) ermittelt wird, der bewirkt, dass eine Aussteuerung des Vorder- oder Hinterachsbremsdrucks (pBVA, pBHA) veranlasst durch die Primärsteuereinheit (22) nicht oder nicht richtig ausgeführt werden kann, die Aussteuerung des Vorder- und/oder Hinterachsbremsdrucks (pBVA, pBHA) redundant durch das Sekundärsystem (8) erfolgt.
  17. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach Anspruch 16, wobei das Anhängersteuerventil (40) mit der Primär-Steuereinheit (22) durch eine elektrische Signalleitung (44) verbunden ist und von dieser Anhängerbremssignale (SBA) empfängt und dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den empfangenen Anhängerbremssignalen (SBA) den Anhängerbremsdruck (pBA) am Anhängerbremsdruckanschluss (46) bereitzustellen; und das Anhängersteuerventil (40) einen Anhänger-Redundanzanschluss (74) aufweist und dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem am Anhänger-Redundanzanschluss (74) bereitgestellten Anhänger-Redundanzsteuerdruck (pSRA) den Anhängerbremsdruck (pBA) redundant auszusteuern; wobei der Anhänger-Redundanzsteuerdruck (pSRA) von der Sekundär-Steuereinheit (60) bereitgestellt oder einem Fußbremsventil (80) bereitgestellt wird, oder ein von der Sekundär-Steuereinheit (60) bereitgestellt oder dem Fußbremsventil (80) bereitgestellten Druck (pBF) abgeleiteter Druck ist.
  18. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach Anspruch 17, wobei dem Anhänger-Redundanzanschluss (74) des Anhängersteuerventils (40) ein Anhänger-ABS-Ventil (86) vorgeschaltet ist, welches durch eine Anhänger-ABS-Signalleitung (87) mit der Sekundär-Steuereinheit (60) verbunden ist und von dieser Anhänger-ABS-Signale (SABSS) empfängt.
  19. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Sekundärsteuereinheit (60) einen Hinterachs-Redundanzsteueranschluss (66) aufweist, an welchem sie in Abhängigkeit von empfangenen Bremsanforderungssignalen (ZSoll, TSoll) einen Hinterachs-Redundanzsteuerdruck (pSRHA) aussteuert, und einen Vorderachs-Redundanzsteueranschluss (69) aufweist, an welchem sie in Abhängigkeit von empfangenen Bremsanforderungssignalen (ZSoll, TSoll) einen Vorderachs-Redundanzsteuerdruck (pSRVA) aussteuert; der Hinterachsmodulator (28) einen Hinterachs-Redundanzanschluss aufweist zum Empfangen des Hinterachs-Redundanzsteuerdrucks (pSRHA) und dazu ausgebildet ist, den Hinterachsbremsdruck (pBHA) basierend auf dem empfangenen Hinterachs-Redundanzsteuerdruck (pSRHA) redundant auszusteuern; und der Vorderachsmodulator (30) einen Vorderachs-Redundanzanschluss (72) aufweist zum Empfangen des Vorderachs-Redundanzsteuerdrucks (pSRVA) und dazu ausgebildet ist, den Vorderachsbremsdruck (pBVA) basierend auf dem empfangenen Vorderachs-Redundanzsteuerdruck (pSRVA) redundant auszusteuern.
  20. Elektronisch steuerbares pneumatisches Bremssystem (4) nach einem der Ansprüche 11 bis 20, wobei die Primärsteuereinheit (22) und die Sekundär-steuereinheit (60) einen Fahrzeug-BUS-Anschluss (65) aufweisen, über den sie mit einer Einheit für autonomes Fahren (26) und/oder einer aktiven elektronischen Lenkeinrichtung (27) verbunden sind.
  21. Nutzfahrzeug mit einem elektronisch steuerbaren pneumatischen Bremssystem (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 20, das zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgelegt ist, wobei das Nutzfahrzeug (2) eine Einheit für autonomes Fahren (26) und/oder eine aktive elektronische Lenkeinrichtung (27) aufweist.
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