DE19832950A1 - Verfahren zur Behandlung von Fehlern in einem elektronischen Bremssystem und zugehörige Vorrichtung - Google Patents
Verfahren zur Behandlung von Fehlern in einem elektronischen Bremssystem und zugehörige VorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung
von Fehlern in einem elektronischen Bremssystem von
Fahrzeugen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur
Behandlung von Fehlern in einem elektronischen Bremssystem
von Fahrzeugen, das mindestens einen Zentralrechner zur
Ansteuerung der Radbremsen abhängig von dem Bremswunsch des
Fahrers und dem Betriebszustand des Bremssystems aufweist,
der einen Error Handling Code für die Fehlerbearbeitung
aufweist.
Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge werden immer komplexer. Das
Antiblockiersystem (ABS), die Traction Control und Fahrzeug
stabilisierungssysteme beispielsweise verlangen
individuelle Bremseingriffe für einzelne Räder. Der Fahrer
merkt dies beispielsweise durch das Pulsieren (Rubbeln) des
Bremspedals bei der ABS-Regelung, was vom Fahrer nicht immer
als angenehm empfunden wird und zu Fehlreaktionen führen
kann.
Abhilfe schafft eine mechanische Entkopplung von
Radbremsbetätigung und Bremspedal. Letzteres sorgt über
geeignete Sensoren nur noch für die Erfassung des Fahrer-
Bremswunsches, der elektrisch an die Bremsen weitergeleitet
wird. Systeme, die eine derartige Entkopplung aufweisen,
sind als "Brake-By-Wire-Systeme" bekannt geworden und sind
beispielsweise in der DE-Z "ATZ Automobiltechnische
Zeitschrift 98 (1996) 6, Seiten 328-333, in der US-
5,230,549 und in der EP O 467 112 B1 beschrieben. Die
unterste Ebene eines derartigen, typischerweise modular
aufgebauten Systems, bilden vier intelligente Radbrems-
Module. Sie regeln ein gefordertes Radbremsmoment
radindividuell ein und stellen für das Gesamtsystem
sozusagen universelle intelligente Aktuatoren dar. Sie
bestehen aus einem Microcontroller (Slave) für die Regelung,
einem Servoverstärker und der eigentlichen elektro
mechanischen Radbremse. Diese unterste Ebene bildet das
sogenannte Radbremsmanagement.
Die mittlere Ebene ist für das Bremsmanagement des Gesamt
fahrzeuges zuständig, beispielsweise für eine situations
spezifische Verteilung der Bremskräfte auf die einzelnen
Radbremsen. Die Hardware dieser mittleren Ebene des
Fahrzeugbremsenmanagements besteht aus einem zentralen
Rechner (Master), der typischerweise aus Gründen der
Ausfallsicherheit durch einen zusätzlichen Rechner für die
Systemkontrolle überwacht wird.
Die oberste Ebene eines derartigen Brake-by-wire-Systems
stellt die Schnittstelle zum Fahrer dar. Sie besteht
typischerweise aus der Nachbildung eines konventionellen
Bremspedales mit redundant ausgeführter Sensorik zur
Erfassung des Fahrer-Bremswunsches und zusätzlichen
Überwachungselementen, die verschiedene Fehlerzustände
dieses sogenannten Pedalmoduls anzeigen können. In dem
Pedalmodul erfolgt auch eine Vorverarbeitung der
Sensorsignale. Auch dieses Pedalmodul kann einen eigenen
Microcontroller aufweisen.
Die einzelnen Ebenen werden durch definierte logische
Schnittstellen und typischerweise über ein echtzeitfähiges
Bussystem, das vorzugsweise redundant ausgeführt ist,
datenmäßig miteinander verbunden und gewährleisten daher
eine optimale Modularität des Systems.
Beide Bussysteme (bzw. ggf. auch nur ein Bussystem) können
auch durch normale analoge Leitungen ersetzt werden.
Als weitere zentrale Komponente eines modular aufgebauten
Bremssystems ist das Powermanagement, die Energieversorgung,
zu nennen.
Das Brake-by-Wire-System stellt ein sicherheitskritisches
verteiltes Echtzeitsystem dar, an das hohe Anforderungen
bezüglich der Fehlererkennung und Fehlerbehandlung gestellt
werden.
Da der Fahrer keinen direkten Durchgriff auf die Bremse hat,
muß das Bremssystem in jedem Fehlerfall mindestens eine
Notfunktion aufrechterhalten, was in bekannter Weise durch
eine fehler-aktive, funktionelle Redundanz gewährleistet
wird. Weiterhin sollen die Systeme in bekannter Weise eine
leistungsfähige On-Line-Diagnose besitzen, die auftretende
Fehler auf jeden Fall erkennt, damit eine entsprechende
Notfunktion aktiviert und der Fahrer gewarnt werden kann.
Diese Forderungen haben entscheidende Auswirkungen auf die
Gestaltung der Energieversorgung, der zentralen
Bremsregelung und auch der Warnstrategie des elektronischen
Bremssystems.
Die Ausfallsicherheit der Energieversorgung wird in
bekannter Weise (durch vorgenannte DE-Z) durch Einführung
eines Tandembordnetzes gewährleistet. Bei Ausfall eines
Teilsystems bleibt die Funktionsfähigkeit der im
ausgefallenen Kreis gespeisten Komponenten bedingt erhalten.
Für einen sicheren Betrieb des Fahrzeugbremsenmanagemets
(Regel- und Kontrollfunktionen) muß ein auftretender Fehler
sowohl registriert als auch dessen Quelle erkannt werden.
Deshalb ist daher gemäß einer bekannten Strategie in jedem
Falle eine überwachende Einrichtung in dieser Ebene
erforderlich. Das Hinzuziehen von Plausibilitätskriterien
und geeigneten kontinuierlich ablaufenden Prüfroutinen
innerhalb der Software stellen Maßnahmen dar, mit deren
Hilfe Fehlerzustände lokalisiert und entsprechende
Notfunktionen aktiviert werden.
So ist es aus der zitierten DE-Z bekannt, die Überprüfung
der Rechner des Systems (Master und Slaves) mit Hilfe eines
Kontrollrechners durchzuführen. Dabei werden sämtliche
Rechner mit den wichtigsten Daten (Fahrerbremswunsch,
Fahrgeschwindigkeit, Bremsmomente, etc.) versorgt und können
durch Plausibilitätsbetrachtungen die Berechnungen der
anderen Rechner überprüfen.
Bei Fehlfunktion des Masters oder des Kontrollrechners
können die Slaves dies diagnostizieren und auf eine
Notfunktion der Bremsanlage ohne Beteiligung des Masters
umschalten.
Fehlfunktionen eines Slaves können vom Master und
Kontrollrechner erkannt werden. Der Slave kann dann
stillgelegt werden und die Notfunktion der restlichen
Radbremsen wird nicht beeinträchtigt.
Durch die DE 195 10 525 A1 sind ferner Maßnahmen bekannt
geworden, die die vorg. elektronischen Bremsanlagen mit
Blick auf mögliche Fehlerzustände im Bereich der
Bremswunscherfassung verbessern. Fehlersignale werden dabei
über das Fahrzeugbremsenmanagement dem Radbremsenmanagement
mitgeteilt, das radindividuelle Maßnahmen veranlaßt.
Die vorgenannten bekannten Maßnahmen gewährleisten jedoch
noch kein umfassendes optimiertes Sicherheitskonzept.
Für ein umfassendes Sicherheitskonzept in dem entsprechenden
Fehlerbehandlungs-System ist es notwendig, sämtliche Fehler
des elektronischen Bremssystem zu erfassen und ihre
Auswirkungen auf die jeweiligen Fahrsituationen zu
berücksichtigen. Bei Anwendung der bekannten Konzepte würde
dies dazu führen, eine Vielzahl von verschiedenen Zuständen
des Bremssystems in die Sicherheitsbetrachtungen
einschließen zu müssen, wodurch das System sehr komplex
würde. Je komplexer jedoch das System aufgebaut ist, desto
anfälliger wird es für Fehler, die dann zu Ausfällen von
Komponenten des elektronischen Bremssystems führen können.
Auch wird es schwierig, eine Rekonfiguration des
Bremssystems nach Auftreten eines Fehlers vorzunehmen.
Ferner ist im bekannten Fall keine systematische Strategie
in der Behandlung der Zustände beim Auftreten von
Mehrfachfehlern gegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs
bezeichnete Verfahren so zu führen bzw. die Vorrichtung so
auszubauen, daß die Anzahl der verschiedenen Zustände des
elektronischen Bremssystems, in denen sich das System bei
der Fehlererfassung und -behandlung befindet, so klein wie
möglich gehalten werden kann und die Zustände dabei genau
definiert sind.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung für
das Verfahren mit dem Schritten:
- - Festlegen und Definieren einer kleinen Anzahl von eindeutigen technischen Betriebszuständen des Bremssystems mit Vorgabe von bestimmten, definierten technischen Ereignissen, die allein einen Übergang von einem Betriebszustand in den nächsten Zustand bewirken,
- - Verknüpfen der technischen Betriebszustände mit zustandsspezifischen Steuer-/Regelmaßnahmen sowie Warnmaßnahmen für den Fahrer des Fahrzeuges, und
- - Erfassen von Fehlern im Bremssystem beim Start des Fahrzeuges durch einen Pre-Drive-Check und on-line beim Betrieb des Fahrzeuges und Durchführen einer entsprechend den Betriebszuständen fehlerzustandsabhängige Fehlerbehandlung.
Hinsichtlich der Vorrichtung gelingt die Lösung der Aufgabe
ausgehend von der eingangs bezeichneten Vorrichtung dadurch,
daß
- - eine kleine Zahl von eindeutigen technischen Betriebszuständen des Bremssystems festgelegt und definiert ist, mit Vorgabe von bestimmten technischen Ereignissen, die allein einen Übergang von einem Betriebszustand in den nächsten Zustand bewirken,
- - er die technischen Betriebszustände zustandsspezifisch mit Steuer-/Regel-/ bzw. Warneinrichtungen für den Fahrer verbindet, und
- - der Error Handling Code eine Pre-Drive-Check- Routine zur Erfassung von Fehlern im Bremssystem beim Start des Fahrzeuges und on-line beim Betrieb des Fahrzeuges aufweist, die entsprechend den Betriebszuständen eine fehlerzustandsabhängige Fehlerbehandlung durchführt.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen befindet sich das
modular aufgebaute elektronische Bremssystem bei Auftreten
eines oder mehrerer Fehler immer in einem genau definierten
Zustand. Die Anzahl der verschiedenen Zustände ist dabei
sehr klein, wodurch das System mit Vorteil nicht zu komplex
wird und daher maßgebend weniger für Fehler anfällig wird,
die zu Ausfällen von Systemkomponenten führen könnten. Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist daher immer genau
bekannt, in welchem definierten Zustand sich das System
gerade befindet. Dadurch ist es ohne weiteres möglich, eine
Rekonfiguration des Bremssystems nach Auftreten eines
Fehlers vorzunehmen.
Vorzugsweise werden auch unbenutzte Speicherplätze bei den
Rechnern RAMs, ROMS, usw. auf einen definierten Wert
gesetzt, damit man auch insoweit zu jeder Zeit weiß, in
welchem Zustand sich das System, auch sein Speicherbereich,
sich befindet.
Bei der Erfindung erfolgt ferner der Übergang von einem
definierten Zustand in den nächsten definierten Zustand nur
durch Eintreten ganz bestimmter definierter Ereignisse, was
sich ebenfalls entscheidend auf die Fehlersicherheit des
Systems auswirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den definierten
Systemzuständen und den definierten Übergängen kann sowohl
(vorzugsweise) für elektromechanische Bremsanlagen, aber
auch generell für elektronisch unterstützte Bremssysteme
verwendet werden.
Die Erfindung gewährleistet somit eine fehlerzustands
abhängige Fehlerbehandlung in einem Brake-by-Wire-System.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird dieses
Verfahren zur Behandlung von Fehlern in einem modular
aufgebauten elektronischen Bremssystem mit nachfolgenden
Schritten durchgeführt:
- - Festlegen und Definieren einer kleinen Zahl von eindeutigen technischen Betriebszuständen des betreffenden Moduls mit Vorgabe von bestimmten, definierten technischen Ereignissen, die allein einen Übergang von einem Betriebszustand des Moduls in den nächsten Zustand bewirken,
- - Verknüpfen der technischen Betriebszustände des Moduls mit zustandsspezifischen Steuer-/Regel- /Melde- bzw. Warnmaßnahmen, und
- - Erfassen von Fehlern in dem jeweiligen Modul beim Start des Fahrzeuges durch einen Pre-Drive-Check und on-line beim Betrieb des Fahrzeuges und Durchführen einer entsprechend dem Modul- Betriebszuständen fehlerzustandsabhängige Fehlerbehandlung.
Bei der zugehörigen Vorrichtung, die neben dem
Zentralrechner an Modulen autarke Unterrechner mit Error
Handling Codes aufweist, sind die autarken Unterrechner so
organisiert, daß
- - eine kleine Zahl von eindeutigen technischen Betriebszuständen des jeweiligen Moduls festgelegt und definiert ist, mit Vorgabe von bestimmten technischen Ereignissen, die allein einen Übergang von einem Betriebszustand in den nächsten Zustand bewirken,
- - sie die technischen Betriebszustände zustandsspezifisch mit Steuer-/Regel-/ bzw. Warneinrichtungen für den Fahrer verbinden, und
- - der Error Handling Code eine Pre-Drive-Check- Routine zur Erfassung von Fehlern im Bremssystem beim Start des Fahrzeuges und on-line beim Betrieb des Fahrzeuges aufweist und entsprechend den Betriebszuständen eine fehlerzustandsabhängige Fehlerbehandlung durchführt.
Durch diese Weiterbildung der Erfindung wird somit an den
betreffenden Modulen eine Eigendiagnose' sozusagen eine
modulinterne Fehlerdiagnose, durchgeführt, was den
Zentralrechner des Bremssystems wesentlich entlastet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein grundlegendes Zustandsdiagramm für ein Brake
by-Wire-System mit definierten Übergängen,
Fig. 2 das Zustandsdiagramm des Brake-by-Wire mit
definierten Übergängen für das gesamte
Bremssystem,
Fig. 3 das Zustandsdiagramm des Bremspedalmoduls mit
definierten Übergängen,
Fig. 4 das Zustandsdiagramm jeweils eines Radmoduls mit
definierten Übergängen, und
Fig. 5 das Zustandsdiagramm der Energieversorgung mit
definierten Übergängen.
Die Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Zustandsdiagramm für
ein Brake-by-Wire-System mit ganz definierten, wenigen
technischen Systemzuständen und mit definierten technischen
Übergängen zwischen den einzelnen Systemzuständen.
Das Zustandsdiagramm nach Fig. 1 gilt dabei sowohl für das
Gesamtsystem als auch für entsprechende Unter-Systeme der
einzelnen Module des Brake-by-Wire-Systems, wenn dieses
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform so aufgebaut ist,
daß jedes Modul mit einem eigenen Untersystem ausgerüstet
ist, das eine Intelligenz aufweist, um autark auch die
Fehler in dem zugehörigen Modul zu erfassen und
darzustellen. Dadurch wird die zentrale Fehlerbehandlung
entlastet und braucht sozusagen nicht den einzelnen Fehler
in den Modulen "hinterherzugehen". Sie erhält vielmehr von
dem autarken Unter-System vollständige Statusmeldungen über
den Fehlerzustand des betreffenden Moduls. Die Fehler in den
einzelnen Modulen werden dabei mit bekannten Methoden on
line erfaßt.
Für das betrachtete Gesamtsystem, sowie die das Gesamtsystem
darstellende Unter-Systeme der Module sieht die Erfindung
vorzugsweise folgende, maximal fünf Zustände, die in Fig. 1
mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind, vor:
- 1. Pre-Drive-System-Check (PSC) bzw. Pre-Drive-Module- Check (PMC),
- 2. Bremssystem intakt,
- 3. Fehlerzustand 1,
- 4. Fehlerzustand 2 und
- 5. Fehlerzustand 3.
Die Übergänge zwischen den Zuständen 1 bis 5 sind mit den
Pfeilen gekennzeichnet. Das Eintreten eines Übergangs
erfolgt nur, wenn die Ereignisse an den Übergängen
eintreten, wie sie an den Pfeilen in Fig. 1 beschrieben
sind.
Der Pre-Drive-System-Check bzw. die Pre-Drive-Module-Checks
gemäß Zustand 1 beinhalten Testroutinen mittels eines Error-
Handling Codes in den jeweiligen System-Rechnern, die beim
Starten des Fahrzeuges (Zündung an) oder beim Betätigen des
Bremspedals (Bremslichtschalter) erfolgen. Nach einer
Diagnose entscheidet der Check, ob das Bremssystem und die
einzelnen Module intakt sind, oder ob ein bestimmter
Fehlerzustand vorhanden ist. Entsprechend dieser Diagnose
gehen die Module bzw. das gesamte Bremssystem gleich in den
entsprechenden Zustand 2 oder 3, 4, 5 über. Dieser Pre-
Drive-Check ist besonders bei einer Bremsanlage vom Brake-
by-Wire-Typ sinnvoll, da es sich hierbei um eine
Fremdkraftbremsanlage ohne mechanische Rückfallebene
handelt. Bei einem rein hydraulischen Bremssystem ist eine
aktive Überwachung und Diagnose nicht ohne weiteres zu
realisieren.
Bei dem Pre-Drive-System-Check können beispielsweise durch
einen Error Handling Code im Zentralrechner alle Bremsen
kurz angesteuert und überprüft werden, ob alle Sensorsignale
und entsprechende Statusmeldungen vorhanden sind. Als
Alternative werden vor allem Module des Bremssystems und
evt. von der Energieversorgung die Ergebnisse der
individuellen Pre-Drive-Module-Checks abgefragt bzw.
empfangen. Diese Funktionalität kann vorzugsweise im
Zentralrechner implementiert werden. Je nach dem Zustand des
gesamten Bremssystem hat der Zentralrechner sofort die
Möglichkeit entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Bei
Ausfall eines Radmoduls kann die Bremskraft z. B. sofort neu
auf die noch intakten Module verteilt werden. Insgesamt kann
die Funktionalität des Bremssystems entsprechend seinem
aktuellen Zustand konfiguriert werden.
Da die restlichen Module ebenfalls im bevorzugten Fall
mindestens einen Rechner besitzen, läuft auf diesen
Modulrechnern jeweils ein separater Error Handling Code. Die
gesamte Koordination dieser verschiedenen Error Handling
Codes erfolgt vorzugsweise durch den Zentralrechner bzw. in
dem Modul, in dem auch der Error Handling Code nach Fig. 1
abläuft. Als bevorzugte Ausführung hat jedes Modul einen
eigenen Pre-Drive-Modul-Check. Mit dieser jeweils separaten
Modul-Testroutine wird beim Starten des Fahrzeuges (Zündung
an) oder beim Betätigen des Bremspedals (Bremslichtschalter)
die Funktionsfähigkeit und der Zustand des Moduls überprüft.
Falls ein Modul keinen eigenen Rechner bzw. Elektronik hat,
der den Pre-Drive-Modul-Check durchführen kann, so kann
diese Testroutine von einem anderen Modul übernommen werden.
Befindet sich das Bremssystem in einem Fehlerzustand, so
wird dieser Zustand in einem Fehlerspeicher abgespeichert,
so daß das System beim nächsten Pre-Brake-Check sofort
wieder in diesen Zustand übergeht, sofern nicht noch ein
neuer Fehler aufgetreten ist, der dann das Bremssystem in
einen anderen Fehlerzustand übergehen läßt. Der Zustand
"Bremssystem intakt" wird dadurch nach Auftreten eines
Fehlers beispielsweise erst dann wieder eingenommen, wenn
das Bremssystem repariert worden ist.
Als Option bei dem Pre-Drive-System-Check bzw. dem Pre-
Drive-Module-Checks kann eine Reset-Funktion für den
Fehlerspeicher hinzugefügt werden. Falls während des
Betriebs des Bremssystems ein Fehler aufgetreten ist, so
wird dieser zunächst in dem Fehlerspeicher abgespeichert,
der entweder zentral oder ebenfalls modular in den einzelnen
Modulen realisiert werden kann. Beim nächsten Start des
Fahrzeuges (Zündung an) wird der (oder die) Fehlerspeicher
ausgelesen. Beinhaltet ein Fehlerspeicher den Fehlerzustand
2 bzw. Fehlerzustand 3 (Systemzustand 4 oder 5), so wird
zunächst dieser abgespeicherte Fehlerzustand nach den Checks
eingenommen. Liegt im Fehlerspeicher der Fehlerzustand 2 vor
und kommt ein weiterer Fehler bei den Pre-Drive-Checks
hinzu, wird Fehlerzustand 3 eingenommen. Hingegen kann bei
abgespeichertem Fehlerzustand 1 (Systemzustand 3) die Reset-
Funktion eingeführt werden. Das heißt, daß der
Fehlerspeicher bei Fehlerzustand 1 gelöscht werden kann,
wenn bei den Pre-Drive-Checks kein Fehler aufgetreten ist.
Falls der Fehlerzustand 1 die Ansteuerung einer zugehörigen
Warnlampe beinhaltet, so besteht hier die Möglichkeit, diese
Warnlampe nicht unnötig lang anzusteuern.
Als Erweiterung des Fehlerspeichers kann die Anzahl des
aufgetretenen 1. Fehlers mitgezählt werden. Wenn eine
gewisse, vorher definierte Mindestzahl dieser aufgetretenen
Fälle (1. Fehler während dem Betrieb und Reset bei den Pre-
Drive-Checks) vorliegt, so kann die zugehörige Warnlampe
angesteuert bleiben.
Die Fehlerzustände nach Fig. i sind vorzugsweise mit einer
festgelegten gestuften Warnstrategie verknüpft, d. h. mit
Warnstufen, die beim Erkennen verschiedener Fehler in dem
elektronischen Bremssystem greifen sollten, d. h. mit einer
bestimmten Ansteuerung verknüpft sind. In einem
elektronischen Bremssystem können Fehler unterschiedlicher
Kritikalität entstehen. Bei einem sich anbahnenden
Totalausfall muß beispielsweise der Fahrer "gezwungen
werden", das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit, z. B. 30
km/h, aus dem Gefahrenbereich zu bringen und das Fahrzeug
mit der Feststellbremse sicher abzustellen.
Es kennzeichnet der Fehlerzustand 1 (Systemzustand 3) das
Auftreten eines Fehlers, der nicht kritisch ist, weil er
keinen wesentlichen Einfluß auf das Grund-Fahrverhalten hat
und volle Grund-Bremssystemfunktion gewährleistet; ein
Beispiel dafür ist der Ausfall des ABS-Systems.
Diesem Fehlerzustand 1 kann ein spezifischer, für den Fahrer
bestimmtes Signal, zugeordnet werden, beispielsweise eine
gelbe Warnlampe.
Der Fehlerzustand 2 (Systemzustand 4) kennzeichnet das
Auftreten eines kritischen Fehlers, der einen, wenn auch
noch beherrschbaren, Einfluß auf die Fahrdynamik hat.
Beispiel: Ausfall eines Kreises (Batterie) bzw. einer
Bremse. Diesem Fehlerzustand wird ebenfalls ein spezifisches
Signal zugeordnet, beispielsweise eine rote Warnlampe.
Der Fehlerzustand 3 (Systemzustand 3) kennzeichnet das
Auftreten eines überkritischen Fehlers, der Einfluß auf die
Grundbremsfunktion hat, z. B. verringerte Leistungsfähigkeit
der Radbremse wegen geringem Spannkraftniveau bzw. eines
äußerst kritischen Fehlers, der auf einen baldigen
Totalausfall der Bremsanlage hindeutet. Beispiel: Ausfall
beider Batterien. Diesem Fehlerzustand wird ebenfalls ein
spezifisches Signal zugeordnet, beispielsweise die rote
Warnlampe gemäß dem Fehlerzustand 2 in Verbindung mit der
Erzeugung eines akkustischen Warnsignals und/oder
Reduzierung der maximalen Geschwindigkeit des Fahrzeuges auf
einen fest eingestellten Wert, z. B. 50 km/h. Diese
Geschwindigkeitsbegrenzung kann über eine Ansteuerung des E-
Gas (bzw. Eingriff ins Motormanagement) erfolgen. Ferner ist
es denkbar, daß eine Zeitmessung mit verwendet wird. Je
länger das System nicht repariert wird, desto mehr wird die
maximale Geschwindigkeit reduziert. Im einfachsten Fall kann
Fehlerzustand 2 mit Fehlerzustand 3 gleichgesetzt werden und
z. B. nur die rote Warnlampe ange-steuert werden, was
allerdings für die Warnlampenstrategie dem heutigen Stand
der Technik entsprechen würde.
Es wurde bereits dargestellt, daß zweckmäßig jeder Modul ein
eigenes Rechnersystem besitzt, in dem jeweils eine
zugeordnete Fehlerroutine implementiert ist. Die Zustands
diagramme der einzelnen Module sind gleichartig zu dem des
Systems nach Fig. 1 in den Fig. 2 bis 6 dargestellt und
zeigen die einzelnen Zustände und die zugehörigen Übergänge.
Die Fig. 2 zeigt das Zustandsdiagramm für das gesamte
Bremssystem. Der Pre-Braking-Check des Zustandes kann hier
mit dem Pre-System-Check des Zustandes 1 in Fig. 1 gleich
gesetzt werden. Die verschiedenen Zustände und Übergänge in
Fig. 2, die denen der Fig. 1 entsprechen, werden vorzugs
weise im Zentralrechner des elektronischen Bremssystems
implementiert. Diese Funktionalität wird als "Error-Handling
Code Zentral-rechner" bezeichnet.
Das Zustandsdiagramm für den Bremspedalmodul ist in Fig. 3
dargestellt.
Bei dem Bremspedalmodul beinhaltet der Pre-Pedal-Check des
Zustandes 1 mindestens eine Überprüfung der Pedalsensorik
und soweit möglich, einen Funktionstest der
Auswerteelektronik für die Fahrerwunschgenerierung der
Pedal-Elektronik und den Busanschlüssen.
Im übrigen entspricht das Zustandsdiagramm demjenigen nach
Fig. 1.
Das Zustandsdiagramm für jedes Radmodul ist in Fig. 4
dargestellt. Jedes Radmodul überprüft bei seinem eigenen
Pre-Radmodul-Check (Zustand 1), ob z. B. im Fall einer
elektronischen Bremse der Elektromotor angesteuert werden
kann, die Bremsbeläge bewegt werden können und die
Radmodulsensorik eine plausible Reaktion auf die Anregungen
des Pre-Modul-Checks geben. Prinzipiell wird die Elektronik,
Mechanik und Sensorik des Radmoduls so umfangreich wie
möglich auf die Funktions-tüchtigkeit hin überprüft werden.
Das Zustandsdiagramm für das Radmodul enthält, wie die Fig.
4 erkennen läßt, nicht den Fehlerzustand 2 und den
Fehlerzustand 3, da auch bei Auftreten von mindestens zwei
Fehlern innerhalb eines Radmoduls nur die gelbe Warnlampe
angesteuert wird, wenn kein weiterer Fehler innerhalb des
gesamten Bremssystems auftritt.
Das Zustandsdiagramm für das Bussystem ist in Fig. 5 dar
gestellt.
Beim Bussystem wird als eine bevorzugte Ausführungform davon
ausgegangen, daß das Bussystem redundant aufgebaut ist und
zwei Bussysteme beinhaltet. Bei Ausfall eines Bussystems
würde der Ausfall des zweiten Bussystems zu einem
Totalausfall des gesamten Bremssystems führen. Deshalb muß
dann sofort in den Fehlerzustand 1 (Zustand 3) übergegangen
werden.
Der Zustand 4 entfällt daher bei der Fehlerstrategie für das
Bussystem.
Der Pre-Bus-Check (Zustand 1) beinhaltet im wesentlichen
eine Überprüfung, ob über das redundante Bussystem alle
Teilnehmer angesprochen werden können und diese ein
"Lebenszeichen" in Form einer Antwortnachricht geben.
Dieser Pre-Bus-Check kann auch von einem anderen Modul
durchgeführt werden. d. h. es wird dann kein eigener
Mikrocontroller für das Bussystem benötigt.
Das Zustandsdiagramm für die Energieversorgung des
Bremssystems gemäß Fig. 6 nimmt eine gesonderte Stellung
ein, da die Energieversorgung Bestandteil des Bremssystems
ist. Eine redundant aufgebaute Energieversorgung kann
beispielsweise im Fahrzeug generell den elektrische
Fahrzeugaggregaten und somit auch dem Bremssystem zur
Verfügung stehen. Das heißt, die Schnittstelle zwischen der
Energieversorgung und dem Bremssystem kann beispielsweise
durch zwei separate Versorgungsleitungen realisiert sein.
Der Pre-Power-Check (Zustand 1 in Fig. 6) könnte sich dann
beispielsweise auf eine Überprüfung der für das Bremssystem
notwendigen Batterie-spannungsversorgung beschränken. In
einer erweiterten Form werden zusätzlich die Ladezustände
der Batterien überprüft, ob diese noch ausreichend für das
Bremssystem sind.
Eine bevorzugte Realisierungsform der Energieversorgung hat
nach Auftreten eines ersten Fehlers (z. B. Ausfall des
Generators) den Übergang in Fehlerzustand 1 (Zustand 3) und
Ansteuerung der gelben Warnlampe zur Folge. In diesem
Zustand muß der Batterieladezustand beider Batterien ständig
überwacht werden. Wenn ein gewisser Mindestenergiegehalt
einer Batterie unterschritten wird, ist in den Fehlerzustand
3 zu wechseln.
Die in den Fig. 2 bis 6 dargestellten Zustandsdiagramme
sind bevorzugte Ausführungsbeispiele.
Prinzipiell kann ein einziges Modul die Funktionalität und
Koordination aller Module übernehmen. Dann ist dieses Modul
vorzugsweise fehlertolerant aufgebaut, damit eine Mehrheits
entscheidung im Fehlerfall möglich ist. Somit können in
einer vereinfachten Ausführungsform alle Pre-Module-Checks
und der Pre-System-Check in einem einzigen Modul erfolgen,
beispielsweise dem des Zentralrechner. Fehlertolerant heißt,
daß bei Auftreten eines Einfachfehlers in einem redundanten
System der fehlerhafte Zweig durch eine Mehrheits-
Entscheidungs-Logik erkannt wird, so daß der weiterhin
funktionsfähige Zweig die Systemfähigkeit aufrechterhält,
wodurch der erkannte Einfachfehler "toleriert" werden kann.
Für die Koordination der Übergänge zwischen den einzelnen
Zuständen gibt es folgende bevorzugte Ausführungsform:
Jedes Modul macht seine eigene Koordination. Mindestens ein
Modul macht die Koordination für das gesamte System.
Die Ansteuerung der Warneinrichtungen kann auf folgende
Arten erfolgen:
- 1. Ein fehlertolerantes Modul übernimmt diese Aufgabe, das heißt, auch bei Eintreten eines Fehlers innerhalb des fehlertoleranten Moduls ist das Modul selbst weiterhin in der Lage, die Warnlampen anzusteuern und, falls vorhanden, ebenso die akkustischen Warneinrichtung und Geschwindig-keitsbeschränkung.
- 2. Mindestens zwei Module, die nicht fehlertolerant aufgebaut sein müssen, steuern die Warneinrichtungen an. Bei Ausfall eines dieser Module kann das andere Modul die Aufgabe der Ansteuerung der Warneinrichtungen übernehmen.
- 3. Die Warneinrichtungen besitzen eine eigene Einrichtung, beispielsweise in Form einer elektronischen Auswerte elektronik, die feststellen kann, welche Module des Systems ausgefallen sind. Dadurch können sich die Warneinrichtungen selbst an steuern.
- 4. Alle Module haben die Funktionalität, die Warnlampen anzusteuern und kennen den Zustand der Warneinrichtungen und der anderen Module. Das heißt, daß alle Module den Zustand des Bremssystems kennen.
Die Ansteuerung der Warneinrichtungen erfolgt dann
durch eine ODER-Verknüpfung. Das heißt, beispielsweise
nach Ansteurung der gelben Warnlampe kann ein beliebig
anderes Modul des Bremssystems bei einem weiteren
(Modul-)Ausfall die rote Warnlampe ansteuern.
Eine mögliche Inkonsistenz bzgl. der Ausfallschwere und
dementsprechend bei der Ansteuerung der Warnlampen wird
dabei bewußt in Kauf genommen. Beispielsweise ergeben zwei
Radmodul-Ausfälle die Ansteuerung der roten Warnlampe,
hingegen kann bei Verlust einer Energieversorgung (ein
Ausfall) ein Kreis (zwei Radmodule) als Folgeerscheinung
ausfallen. Dies wird prinzipiell mit einer gelben Warnlampe
bewertet werden. Hier soll auf jeden Fall ein zweiter
unabhängig auftretender Fehler höher bewertet werden, als
ein Einfachfehler, auch wenn es dadurch zu einer höheren
Funktionsdegradation kommt, um das System nicht unnötig
komplex und dadurch möglicherweise insgesamt
fehleranfälliger werden zu lassen.
Claims (17)
1. Verfahren zur Behandlung von Fehlern in einem
elektronischen Bremssystem von Fahrzeugen, mit den
Schritten:
- - Festlegen und Definieren einer kleiner Anzahl von eindeutigen technischen Betriebszuständen des Bremssystems mit Vorgabe von bestimmten, definierten technischen Ereignissen, die allein einen Übergang von einem Betriebszustand in den nächsten Zustand bewirken,
- - Verknüpfen der technischen Betriebszustände mit zustandsspezifischen Steuer-/Regelmaßnahmen sowie Warnmaßnahmen für den Fahrer des Fahrzeuges, und
- - Erfassen von Fehlern im Bremssystem beim Start des Fahrzeuges durch einen Pre-Check und on-line beim Betrieb des Fahrzeuges und Durchführen einer entsprechend den Betriebszuständen fehlerzustandsabhängige Fehlerbehandlung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, zur Behandlung von Fehlern
in einem modular aufgebauten elektronischen Bremssystem
mit intelligenten Modulen, mit den Schritten:
- - Festlegen und Definieren einer kleinen Zahl von eindeutigen technischen Betriebszuständen des betreffenden Moduls mit Vorgabe von bestimmten, definierten technischen Ereignissen, die allein einen Übergang von einem Betriebszustand des Moduls in den nächsten Zustand bewirken,
- - verknüpfen der technischen Betriebszustände des Moduls mit zustandsspezifischen Steuer-/Regel- /Melde- bzw. Warnmaßnahmen, und
- - Erfassen von Fehlern in dem jeweiligen Modul beim Start des Fahrzeuges durch einen Pre-Check und on line beim Betrieb des Fahrzeuges und Durchführen einer entsprechend dem Modul-Betriebszuständen fehlerzustandsabhängige Fehlerbehandlung.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß fünf technische Betriebzustände
des Systems oder des Modules festgelegt sind, mit den
Zuständen
- - Pre-Check
- - System oder Modul intakt
- - Fehlerzustand 1
- - Fehlerzustand 2
- - Fehlerzustand 3,
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Fehlerzustand 1 ein unkritischer Fehler, dem
Fehlerzustand 2 ein kritischer Fehler und dem
Fehlerzustand 3 ein sicherheitskritischer Fehler, mit
entsprechend spezifischen Steuer-/Regel-Warnmaßnahmen
zugeordnet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß ein festgestellter Fehler nach dem
Abstellen des Fahrzeuges gespeichert wird und die
Fehlerbehandlung nach dem nächsten Pre-Check von dessen
Ergebnis abhängig gemacht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die betriebszustandsspezifischen
Steuer-/Regel-/Melde- sowie Warnmaßnahmen abhängig von
der Zahl des Auftretens eines bestimmten Fehlers
durchgeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuermaßnahme in einer
Geschwindigkeitsreduzierung besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Geschwindigkeitsreduzierung zeitgesteuert erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Modul von einem
anderen Modul mit fehlerbehandelt wird, das
vorzugsweise fehlertolerant aufgebaut ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9 mit einem
Bremspedal-Modul, das über ein Bussystem oder
Signalleitungen mit einen Zentralrechner des Systems
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pre-
Check des Pedalmoduls die Überprüfung der
Pedalsensorik, der Elektronik, der Leistungsversorgung
und der Busanschlüsse bzw. Signalverbindungen umfaßt.
11. Vorrichtung zur Behandlung von Fehlern in einem
elektronischen Bremssystem von Fahrzeugen, das
mindestens einen Zentralrechner zur Ansteuerung der
Radbremsen abhängig von dem Bremswunsch des Fahrers und
dem Betriebszustand des Bremssystems aufweist, der
einen Error Handlung Code für die Fehlerbearbeitung
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner so
organisiert ist, daß
- - eine kleine Zahl von eindeutigen technischen Betriebszuständen des Bremssystems festgelegt und definiert ist, mit Vorgabe von bestimmten technischen Ereignissen, die allein einen Übergang von einem Betriebszustand in den nächsten Zustand bewirken,
- - er die technischen Betriebszustände zustandsspezifisch mit Steuer-/Regel-/ bzw. Warneinrichtungen für den Fahrer verbindet, und
- - der Error Handling Code eine Pre-Check-Routine zur Erfassung von Fehlern im Bremssystem beim Start des Fahrzeuges und on-line beim Betrieb des Fahrzeuges aufweist, die entsprechend den Betriebszuständen eine fehlerzustandsabhängige Fehlerbehandlung durchführt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 mit einem modular
aufgebauten Bremssystem, die neben dem Zentralrechner
an Modulen autarke Unterrechner mit Error Handling
Codes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
autarken Unterrechner so organisiert sind, daß
- - eine kleine Zahl von eindeutigen technischen Betriebszuständen des jeweiligen Moduls festgelegt und definiert ist, mit Vorgabe von bestimmten technischen Ereignissen, die allein einen Übergang von einem Betriebszustand in den nächsten Zustand bewirken,
- - sie die technischen Betriebszustände zustandsspezifisch mit Steuer-/Regel-/ bzw. Warneinrichtungen für den Fahrer verbinden, und
- - der Error Handling Code eine Pre-Check-Rountine zur Erfassung von Fehlern im Bremssystem beim Start des Fahrzeuges und on-line beim Betrieb des Fahrzeuges aufweist und entsprechend den Betriebszuständen eine fehlerzustandsabhängige Fehlerbehandlung durchführt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Rechner jeweils so organisiert
ist, daß fünf technische Betriebszustände des Systems
oder des Moduls festgelegt sind, mit den Zuständen
- - Pre-Check
- - System oder Modul intakt
- - Fehlerzustand 1
- - Fehlerzustand 2
- - Fehlerzustand 3,
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß auf die Kritikalität des Fehlers
spezifisch abgestellte Warneinrichtungen vorgesehen
sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Fehlerspeicher vorgesehen ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Fehlerzähler vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterrechner für
mehrere Module vorgesehen und fehlertolerant aufgebaut
ist.
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