DE102006062300B4

DE102006062300B4 - Circuit for controlling an acceleration, braking and steering system of a vehicle

Info

Publication number: DE102006062300B4
Application number: DE102006062300A
Authority: DE
Inventors: Anton 70771 Weldin
Original assignee: Arnold Roland 72539
Current assignee: Schaeffler Paravan Technologie GmbH and Co KG
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2026-12-28
Also published as: DE102006062300A1

Abstract

Schaltung zur Steuerung eines Beschleunigungs-, Brems- und Lenksystems eines Fahrzeugs mit mindestens zwei separaten Motoren (13, 14) zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und mindestens zwei separaten Motoren (11, 12) zur Betätigung des Lenksystems, mit mindestens einer elektronischen Kontrolleinheit (17) zur Ansteuerung der mindestens zwei separaten Motoren (13, 14) zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und mindestens einer elektronischen Kontrolleinheit (16) zur Ansteuerung der mindestens zwei separaten Motoren (11, 12) zur Betätigung des Lenksystems, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kontrolleinheiten (16, 17) über getrennte Leitungen (20, 22) mit mindestens einer Spannungsversorgung (18, 19) verbunden sind und dass sie Strommesseinrichtungen (26a, b; 27a, b) aufweist, die den Stromfluss durch jeden der mindestens zwei separaten Motoren (11, 12; 13, 14) zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und des Lenksystems getrennt messen.Circuit for controlling an acceleration, braking and steering system of a vehicle with at least two separate motors (13, 14) for actuating the acceleration and braking system and at least two separate motors (11, 12) for actuating the steering system, with at least one electronic control unit (17) for controlling the at least two separate motors (13, 14) for actuating the acceleration and braking system and at least one electronic control unit (16) for controlling the at least two separate motors (11, 12) for actuating the steering system, characterized in that that all control units (16, 17) are connected to at least one voltage supply (18, 19) via separate lines (20, 22) and that they have current measuring devices (26a, b; 27a, b) that measure the current flow through each of the at least two Measure separate motors (11, 12; 13, 14) for actuating the acceleration and braking system and the steering system separately.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Steuerung eines Beschleunigungs-, Brems und Lenksystems eines Fahrzeugs mit mindestens zwei separaten Motoren zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und mindestens zwei separaten Motoren zur Betätigung des Lenksystems und mit mindestens einer elektronischen Kontrolleinheit zur Ansteuerung der mindestens zwei separaten Motoren zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und mindestens einer elektronischen Kontrolleinheit zur Ansteuerung der mindestens zwei separaten Motoren zur Betätigung des Lenksystems.The invention relates to a circuit for controlling an acceleration, braking and steering system of a vehicle having at least two separate motors for actuating the acceleration and braking system and at least two separate motors for actuating the steering system and having at least one electronic control unit for controlling the at least two separate motors for actuating the acceleration and braking system and at least one electronic control unit for controlling the at least two separate motors for actuating the steering system.

Lenksysteme mit jeweils zwei separaten Motoren zur Ansteuerung des Beschleunigungs- und Bremssystems und zur Betätigung des Lenksystems sind bereits aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2004 051 078 A1 des Anmelders bekannt. Außerdem ist im Handel unter der Bezeichnung AEVIT ein Beschleunigungs-, Brems- und Lenksystem bekannt, bei dem zur Ansteuerung des Brems- und Beschleunigungssystems sowie des Lenksystems jeweils Motoren mit zwei Wicklungen vorgesehen sind, wobei die beiden Wicklungen jedoch am Kollektor zusammengeführt werden, elektrisch also wie eine Wicklung wirken. Es liegt somit bei den Motoren keinerlei Redundanz vor. Beim AEVIT-System sind zur Ansteuerung der Motoren zwei getrennte Kontrolleinheiten vorgesehen, wobei die Spannungsversorgung einer der Kontrolleinheiten über die andere Kontrolleinheit geführt wird. Dies hat den großen Nachteil, dass bei Ausfall derjenigen Kontrolleinheit, über die die Spannungsversorgung zur zweiten Kontrolleinheit geführt wird, auch die zweite Kontrolleinheit ausfällt. Mit anderen Worten kann dies dazu führen, dass bei Ausfall der Kontrolleinheit für das Lenksystem auch kein Abbremsen oder Beschleunigen des Fahrzeugs mehr möglich ist oder bei Ausfall der Kontrolleinheit für das Beschleunigungs- und Bremssystem auch die Lenkung ausfällt.Steering systems with two separate motors for controlling the acceleration and braking system and for actuating the steering system are already known from the German patent application DE 10 2004 051 078 A1 known to the applicant. In addition, in the trade under the name AEVIT an acceleration, braking and steering system is known, in which for driving the braking and acceleration system and the steering system are each provided with two windings, the two windings are, however, brought together at the collector, ie electrically how a winding work. There is thus no redundancy in the engines. In the AEVIT system, two separate control units are provided for controlling the motors, with the power supply of one of the control units being routed via the other control unit. This has the great disadvantage that in case of failure of that control unit, via which the power supply is led to the second control unit, and the second control unit fails. In other words, this can lead to failure of the control unit for the steering system and no braking or acceleration of the vehicle is possible or failure of the control unit for the acceleration and braking system and the steering fails.

Aus der US 5,086,870 ist ein Steuerungssystem für ein Fahrzeug bekannt, das eine Steuereinrichtung für die Lenkung und für das Beschleunigen und Bremsen aufweist. Bei diesem Steuerungssystem ist jedoch jeweils nur ein Motor als Antrieb für das Beschleunigungs- und Bremssystem und für das Lenksystem vorhanden, das heißt auch bei diesem System Liegt keine Redundanz bezüglich der Antriebsmotoren für die Lenkung und für das Beschleunigungs- und Bremssystem vor.From the US 5,086,870 For example, a control system for a vehicle is known, which has a control device for the steering and for accelerating and braking. In this control system, however, only one motor at a time for driving the acceleration and braking system and for the steering system is present, that is also in this system is no redundancy with respect to the drive motors for the steering and for the acceleration and braking system before.

Aus der EP 1 161 664 B1 ist ein Steuersystem für die Lenkung und das Bremssystem eines Fahrzeugs bekannt, das redundante Mikroprozessoren und redundante Verbindungsleitungen für die Kontrolleinheiten der Vorder- und Hinterradbremsen und der Lenkung aufweist.From the EP 1 161 664 B1 For example, there is known a control system for the steering and braking system of a vehicle having redundant microprocessors and redundant connection lines for the control units of the front and rear brakes and the steering.

Die DE 195 26 250 A1 offenbart ein Brems- und Lenksystem für ein Fahrzeug mit einer redundanten Energieversorgung.The DE 195 26 250 A1 discloses a brake and steering system for a vehicle having a redundant power supply.

In der DE 198 29 126 A1 ist ein Bremssystem mit einer redundanten Datenübertragungseinheit zwischen einem Zentralmodul und einem Bremsmodul beschrieben. Das Zentralmodul enthält redundante Rechner, die jeweils mit zwei Messkanälen verbunden sind. Es sind jedoch keine zwei Motoren zur Ansteuerung der Bremse vorgesehen.In the DE 198 29 126 A1 a braking system with a redundant data transmission unit between a central module and a brake module is described. The central module contains redundant computers which are each connected to two measuring channels. However, there are no two motors for controlling the brake.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zur Ansteuerung der bekannten Brems- und Lenksysteme zu schaffen, die eine höhere Sicherheit gegen Ausfall des Brems- und Beschleunigungssystems sowie des Lenksystems aufweist.The present invention has for its object to provide a circuit for controlling the known braking and steering systems, which has a higher security against failure of the brake and acceleration system and the steering system.

Die Aufgabe wird mit einer Schaltung zur Steuerung eines Beschleunigungs-, Brems- und Lenksystems eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a circuit for controlling an acceleration, braking and steering system of a vehicle having the features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung kommt es bei Ausfall einer Kontrolleinheit für eines der beiden Systeme – Bremsen und Beschleunigen oder Lenken -bzw. bei Unterbrechung der Leitungsführung zu dieser Kontrolleinheit nicht gleichzeitig auch zu einem Stillsetzen des jeweils nicht durch die ausgefallene Kontrolleinheit angesteuerten Systems. Fällt also beispielsweise das Beschleunigungs- und Bremssystem wegen Defekten in der zugehörigen Kontrolleinheit bzw. in den Spannungsversorgungsleitungen aus, so kann der Fahrer das Fahrzeug wenigstens noch lenken. Umgekehrt kann bei Ausfall des Lenksystems das Fahrzeug noch abgebremst werden. Die erfindungsgemäß vorgesehene separate Spannungsversorgung aller Kontrolleinheiten für die beiden getrennten Systeme führt also zu einem erheblichen Zuwachs an Sicherheit für den Fahrer des Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Schaltung und das Beschleunigungs-, Brems- und Lenksystem lassen sich dabei für unterschiedlichste Fahrzeuge zu Lande, in der Luft und auf dem Wasser einsetzen. Insbesondere bei Fahrzeugen für Behinderte und bei Flugzeugen ist eine hohe Sicherheitsstufe aller Komponenten, insbesondere der Ansteuerschaltung, unabdingbar.In the circuit according to the invention, it comes in case of failure of a control unit for one of the two systems - braking and accelerating or steering -bzw. at interruption of the wiring to this control unit not at the same time also to a shutdown of each not controlled by the failed control unit system. Thus, for example, if the acceleration and braking system fails because of defects in the associated control unit or in the power supply lines, the driver can at least steer the vehicle. Conversely, in case of failure of the steering system, the vehicle can still be braked. The inventively provided separate power supply of all control units for the two separate systems thus leads to a significant increase in safety for the driver of the vehicle. The inventive circuit and the acceleration, braking and steering system can be used for a variety of vehicles on land, in the air and on the water. Especially for vehicles for the disabled and for aircraft, a high level of security of all components, in particular the control circuit, is essential.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Schaltung jeweils eine Kontrolleinheit mit jeweils zwei identischen CPU-Kanälen mit jeweils zwei CPUs zur Ansteuerung der je mindestens zwei separaten Motoren zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und des Lenksystems aufweisen, wobei die zweiten CPU-Kanäle jeweils die Funktion der ersten CPU-Kanäle übernehmen, sofern die ersten CPU-Kanäle ausfallen, und/oder die zweite CPU jeweils die Funktion der ersten CPU übernimmt, sofern diese ausfällt. Die CPU-Kanäle stellen jeweils komplette Ansteuereinheiten dar, die alternativ ohne jeden Funktionsverlust eingesetzt werden können. Durch das Vorsehen redundanter CPUs, eine Maßnahme, die an sich bekannt ist, lässt sich die Zuverlässigkeit der Ansteuerung weiter erhöhen. Bei dieser Ausgestaltung kann außerdem vorzugsweise ein Sicherheitsprozessor oder Logikbaustein vorgesehen sein, der die Funktion der ersten CPU-Kanäle und/oder ersten CPUs überwacht und bei Funktionsstörung einer der ersten CPU-Kanäle und/oder ersten CPUs diese deaktiviert und stattdessen den zugehörigen zweiten Kanal und/oder die zugehörige zweite CPU aktiviert. Für jedes der Systeme – Beschleunigung und Bremsen sowie Lenken – ist also eine doppelte Ansteuerung vorgesehen, wobei eine der Ansteuerschaltungen lediglich bei Ausfall der anderen aktiviert wird und wobei ein zentraler Sicherheitsprozessor die Funktionskontrolle der Kanäle und/oder der CPUs übernimmt und bestimmt, welche der Kanäle bzw. der CPUs für die Ansteuerung aktuell eingesetzt wird.In a preferred embodiment, the circuit according to the invention each have a control unit each having two identical CPU channels, each with two CPUs for controlling the at least two separate motors for actuating the acceleration and braking system and the steering system, wherein the second CPU channels each Function of the first CPU channels take over, if the first CPU channels fail, and / or the second CPU in each case the function of the first CPU takes over, if this fails. The CPU channels each represent complete control units, which can alternatively be used without any loss of function. By providing redundant CPUs, a measure that is known per se, the reliability of the control can be further increased. In this embodiment, also preferably a security processor or logic device may be provided, which monitors the function of the first CPU channels and / or first CPUs and disabled in case of malfunction of one of the first CPU channels and / or first CPUs and instead the associated second channel and / or the associated second CPU activated. For each of the systems - acceleration and braking and steering - so a double drive is provided, one of the drive circuits is activated only in case of failure of the other and wherein a central security processor takes over the function control of the channels and / or the CPUs and determines which of the channels or the CPU is currently used for the control.

Eine weitere Maßnahme zur Erhöhung der Ausfallsicherheit der Ansteuerschaltung liegt darin, zwei Spannungsversorgungen vorzusehen und sämtliche Kontrolleinheiten mit beiden Spannungsversorgungen über getrennte Leitungen zu verbinden. Damit kann auch der Ausfall der Spannungsversorgung abgesichert und die erfindungsgemäße Unabhängigkeit aller Kontrolleinheiten von der Funktion anderer Kontrolleinheiten aufrechterhalten werden.Another measure to increase the reliability of the drive circuit is to provide two power supplies and connect all the control units with two power supplies via separate lines. Thus, the failure of the power supply can be secured and the inventive independence of all control units are maintained by the function of other control units.

Neben der Erhöhung der Ausfallsicherheit der Ansteuerschaltung durch das Vorsehen getrennter Verbindungen der Kontrolleinheiten zur Spannungsversorgung gewährleistet die Ansteuerschaltung auch dadurch eine höhere Ausfallsicherheit des Beschleunigungs-, Brems- und Lenksystems des Fahrzeugs, dass sie Strommesseinrichtungen aufweist, die den Stromfluss durch jeden der mindestens zwei separaten Motoren zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und des Lenksystems getrennt messen. Bei dem bekannten AEVIT-System zum Beschleunigen, Bremsen und Lenken eines Fahrzeugs findet konstruktionsbedingt keine getrennte Strommessung der beiden Wicklungen für das Beschleunigungs- und Bremssystem und für das Lenksystem statt. Die beiden Wicklungen der Motoren werden an einem Kollektor zusammengeführt. Die Strommessung findet vor dem Kollektor, also gemeinsam für beide Wicklungen statt. Wird bei der Strommessung bei dem bekannten System ein Kurzschluss festgestellt, so lässt sich nicht analysieren, welche der beiden Wicklungen kurzgeschlossen ist. Es kann damit nicht eine der Motorwicklungen gezielt deaktiviert und die andere weiter betrieben werden. Hierfür fehlen bei dem bekannten System auch die entsprechenden Hardware-Voraussetzungen und Einrichtungen bei der Steuerung. Falls eine Wicklung ausfällt, erfolgt der Antrieb des Beschleunigungs- und Bremssystems bzw. des Lenksystems nur noch mit der halben Leistung, der halben Kraft und der halben Geschwindigkeit. Wenn der noch funktionierende Motor zum Stehen kommt, kann er u. U. nicht mehr gestartet werden, da die Bürsten der noch funktionierenden Wicklung sich um 180° gegenüberstehen und somit der Anfangstotpunkt nicht überwunden werden kann.In addition to increasing the reliability of the drive circuit by providing separate connections of the control units to the power supply, the drive circuit also ensures a higher reliability of the acceleration, braking and steering system of the vehicle that it has current measuring devices, the current flow through each of the at least two separate motors measure separately to operate the acceleration and braking system and the steering system. In the known AEVIT system for accelerating, braking and steering a vehicle, there is no separate current measurement of the two windings for the acceleration and braking system and for the steering system due to the design. The two windings of the motors are brought together at a collector. The current measurement takes place in front of the collector, ie together for both windings. If a short circuit is detected in the current measurement in the known system, it can not be analyzed which of the two windings is short-circuited. It can not be targeted disabled one of the motor windings and the other continue to operate. For this lack in the known system, the corresponding hardware requirements and facilities in the control. If a winding fails, the drive of the acceleration and braking system or the steering system is only half the power, half the power and half the speed. If the still functioning engine comes to a halt, it may u. U. no longer be started because the brushes of the still functioning winding face each other by 180 ° and thus the Anfangsstotpunkt can not be overcome.

Sind dagegen zwei wirklich auch elektrisch voneinander getrennte Motoren vorgesehen und findet eine Strommessung für beide Motoren getrennt statt, so findet bei Kurzschluss eines der Motoren keine Reduktion der Kraft im Endpunkt der Bewegung statt. Der noch funktionierende Motor übernimmt vollständig die Aufgabe, die bisher beide Motoren gemeinsam geleistet und über ein gemeinsames Getriebe auf das Beschleunigungs- und Bremssystem bzw. das Lenksystem abgegeben haben.If, on the other hand, two motors are provided that are actually electrically isolated from each other and a current measurement is carried out separately for both motors, there will be no reduction of the force in the end point of the movement in the event of a short circuit of one of the motors. The still functioning engine takes over completely the task that both engines have previously done together and delivered via a common gear on the acceleration and braking system or the steering system.

Weiter ist es von Vorteil, wenn die Schaltung Relais zum Aktivieren und Deaktivieren jedes der Motoren zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und des Lenksystems aufweist. Damit kann gezielt jeder der Motoren zu- oder abgeschaltet werden.Further, it is advantageous if the circuit has relays for activating and deactivating each of the motors for actuating the acceleration and braking system and the steering system. This can be targeted each of the motors on or off.

Um ein schnelles Ansprechen des Beschleunigungs-, Brems- und Lenksystems des Fahrzeugs zu gewährleisten und damit insbesondere eine direkte und spielfreie Lenkung zu ermöglichen, können hochdynamische Servomotoren mit geringer Induktivität verwendet werden, die zum Antrieb hohe Stromstärken, vorzugsweise von 36 A, benötigen. Beim Einsatz dieser Motoren ist es von Vorteil, wenn die Schaltung Drosselspulen zur Ansteuerung der Motoren zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und des Lenksystems aufweist.In order to ensure a rapid response of the acceleration, braking and steering system of the vehicle and thus in particular to enable a direct and backlash-free steering, high-dynamic servomotors with low inductance can be used, which require high currents, preferably of 36 A to drive. When using these motors, it is advantageous if the circuit has inductors for controlling the motors for actuating the acceleration and braking system and the steering system.

Weitere Vorteile hinsichtlich einer höheren Ausfallsicherheit der Schaltung lassen sich erzielen, wenn der Kontroll- und Ansteuerteil der Schaltung störentkoppelt vom Leistungsteil der Schaltung angeordnet ist. Hierzu kann die Schaltung beispielsweise auf mindestens einem Board mit acht Verdrahtungsebenen angeordnet sein. Die einzelnen Verdrahtungsebenen sind gut gegeneinander isoliert und EMV-technisch abgeschirmt, so dass für den Kontroll- und Ansteuerteil andere Verdrahtungsebenen genutzt werden können als für den Leistungsteil.Further advantages in terms of a higher reliability of the circuit can be achieved if the control and drive part of the circuit is arranged Störentkoppelt from the power section of the circuit. For this purpose, the circuit may be arranged, for example, on at least one board with eight wiring levels. The individual wiring levels are well insulated from each other and EMC-shielded, so that different levels of wiring can be used for the control and control part as for the power unit.

Auch die elektronischen Kontrolleinheiten können speziell auf Störstrahlsicherheit EMV (elektromagnetische Verträglichkeit) und energiesparende und damit kühle Stromversorgung der redundanten Elektronik ausgelegt sein, um die Störanfälligkeit und die thermischen Belastungen des Systems zu minimieren.The electronic control units can also be specially designed for interference radiation safety EMC (electromagnetic compatibility) and energy-saving and thus cool power supply of the redundant electronics in order to minimize the susceptibility to interference and the thermal loads of the system.

Es versteht sich, dass auch eine Ansteuerung nur eines der Systeme – Beschleunigungs- und Bremssystem oder Lenksystem – vorgesehen sein kann und die jeweils andere Funktion von den im Fahrzeug vorgesehenen Standard-Antriebseinrichtungen vorgenommen wird. Beim Umbau von Behindertenfahrzeugen ist es – abhängig von der Art der Behinderung – oft ausreichend, entweder nur die Lenkung oder das Gas- und Bremssystem durch Joysticks oder dergleichen bedienbar zu machen, während die andere Funktion weiterhin über das Gas- und Bremspedal bzw. über das unveränderte Lenkrad aktiviert werden kann. In diesem Fall müssen lediglich für eines der Systeme zwei redundante Motoren vorgesehen werden, die über eine Kontrolleinheit mit zwei identischen CPU-Kanälen angesteuert werden. Die CPU-Kanäle können zwei identische CPUs aufweisen und somit komplette redundante Ansteuerungen und Überwachungseinrichtungen für die beiden Motoren sein. Alle Merkmale und Vorteile, die im Zusammenhang mit der Ansteuerung beider Systeme – Beschleunigungs- und Bremssystem und Lenksystem – beschrieben werden, gelten auch, wenn die Schaltung die Ansteuerung nur eines der Systeme enthält. It is understood that a control of only one of the systems - acceleration and braking system or steering system - can be provided and the other function is performed by the standard drive means provided in the vehicle. When remodeling handicapped vehicles, it is often sufficient, depending on the type of disability, to make either the steering or the gas and brake system operable by joysticks or the like, while the other function continues to operate via the accelerator pedal and the brake pedal unchanged steering wheel can be activated. In this case, only one of the systems must have two redundant motors, which are controlled by a control unit with two identical CPU channels. The CPU channels can have two identical CPUs and thus be complete redundant drives and monitoring devices for the two motors. All the features and benefits described in the context of driving both systems - Acceleration and Brake System and Steering System - also apply when the circuit contains only one of the systems.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Steuerung eines Beschleunigungs- und Bremssystems und eines Lenksystems eines Fahrzeugs mit mindestens zwei separaten Motoren zur Betätigung des Beschleunigungs- und Bremssystems und mindestens zwei separaten Motoren zur Betätigung des Lenksystems, bei dem von mindestens einer elektronischen Kontrolleinheit Signale von Bedienelementen im Fahrzeug für das Beschleunigungs- und Bremssystem empfangen und ausgewertet werden und die mindestens zwei separaten Motoren des Beschleunigungs- und Bremssystems entsprechend angesteuert werden und von mindestens einer weiteren elektronischen Kontrolleinheit Signale von Bedienelementen im Fahrzeug für das Lenksystem empfangen und ausgewertet und die mindestens zwei separaten Motoren des Lenksystems angesteuert werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Spannungsversorgung jeder Kontrolleinheit getrennt zugeführt wird, die Spannungsversorgung jeder Kontrolleinheit getrennt überwacht und bei Ausfall einer Spannungsversorgung auf eine zweite Spannungsversorgung umgeschaltet wird und dass der Stromfluss durch jeden der mindestens zwei separaten Motoren des Beschleunigungs- und Bremssystems und des Lenksystems gemessen wird.The invention also relates to a method for controlling an acceleration and braking system and a steering system of a vehicle having at least two separate motors for actuating the acceleration and braking system and at least two separate motors for actuating the steering system, in which signals from operating elements of at least one electronic control unit be received and evaluated in the vehicle for the acceleration and braking system and the at least two separate motors of the acceleration and braking system are controlled accordingly and received from at least one other electronic control unit signals from controls in the vehicle for the steering system and evaluated and the at least two separate engines are controlled by the steering system, which is characterized in that the power supply to each control unit is supplied separately, the power supply of each control unit separately monitored and at Failure of a power supply is switched to a second power supply and that the current flow through each of the at least two separate motors of the acceleration and braking system and the steering system is measured.

Die Überwachung der Spannungsversorgung kann durch CPUs in der Kontrolleinheit, mittels eines Sicherheitsprozessors oder eines Logikbausteins durchgeführt werden.The monitoring of the power supply can be performed by CPUs in the control unit, by means of a safety processor or a logic module.

Weitere Vorteile hinsichtlich der Redundanz und damit der Ausfallsicherheit ergeben sich, wenn zur Ansteuerung der mindestens zwei separaten Motoren des Brems- und Beschleunigungssystems sowie des Lenksystems jeweils zwei identische CPU-Kanäle mit jeweils zwei CPUs vorgesehen sind, die Funktion der ersten Kanäle und/oder der ersten CPUs überwacht und bei Funktionsstörungen der ersten Kanäle und/oder der ersten CPUs die weitere Ansteuerung der Motoren des Brems- und Beschleunigungssystems und/oder des Lenksystems auf die zweiten Kanäle und/oder zweiten CPUs umgeschaltet wird. Die Überwachung der Funktion der ersten Kanäle und/oder CPUs sowie das Umschalten auf die zweiten Kanäle und/oder CPUs kann ebenfalls durch den Sicherheitsprozessor oder einen Logikbaustein durchgeführt werden.Other advantages in terms of redundancy and thus the reliability arise when for driving the at least two separate motors of the brake and acceleration system and the steering system each two identical CPU channels are provided with two CPUs, the function of the first channels and / or the monitored in case of malfunctions of the first channels and / or the first CPUs, the further control of the motors of the brake and acceleration system and / or the steering system to the second channels and / or second CPUs. The monitoring of the function of the first channels and / or CPUs and the switching to the second channels and / or CPUs can also be performed by the security processor or a logic device.

Weitere Vorteile für das erfindungsgemäße Verfahren können dadurch erzielt werden, dass bei Feststellung eines Kurzschlusses in einem der Motoren dieser abgeschaltet wird. Durch den jeweils anderen, noch funktionierenden Motor bleibt die Antriebskraft für das Brems- und Beschleunigungssystem bzw. das Lenksystem weiterhin voll erhalten. Lediglich die Drehzahl verringert sich. Durch die separate Strommessung für jeden der Motoren kann auch exakt festgestellt werden, welcher Motor gerade ausgefallen ist, so dass sich dieser gezielt ausschalten lässt.Further advantages for the method according to the invention can be achieved by turning off a short circuit in one of the motors when it is detected. By the other, still functioning engine, the driving force for the braking and acceleration system or the steering system remains fully maintained. Only the speed is reduced. Thanks to the separate current measurement for each of the motors, it is also possible to determine exactly which motor has just failed so that it can be switched off in a targeted manner.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung anhand der Zeichnung näher beschrieben.Hereinafter, a preferred embodiment of a circuit according to the invention will be described in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 ein Prinzip-Blockschaltbild einer Ansteuerschaltung nach dem Stand der Technik; 1 a principle block diagram of a drive circuit according to the prior art;

2 ein Prinzip-Blockschaltbild einer Ansteuerschaltung gemäß der Erfindung; 2 a principle block diagram of a drive circuit according to the invention;

3 ein Blockschaltbild einer Kontrolleinheit der Ansteuerschaltung aus 2. 3 a block diagram of a control unit of the drive circuit 2 ,

1 zeigt als Blockschaltbild die Ansteuerschaltung für das im Handel erhältliche AEVIT-Beschleunigungs-, Brems- und Lenksystem. Vom Beschleunigungs- und Bremssystem ist ein Motor 10' dargestellt, der zwei Wicklungen aufweist, wodurch vier Bürsten 11' und 12' vorhanden sind, wobei sich die Bürsten 11', 12' einer Wicklung jeweils um 180° gegenüberliegen. In analoger Weise wird das Beschleunigungs- und Bremssystem ebenfalls durch einen Motor 13' mit zwei Wicklungen angetrieben, was durch die vier Bürsten 14' und 15' angedeutet ist. Von der eigentlichen Ansteuerschaltung sind zwei Kontrolleinheiten 16', 17' dargestellt, wobei die Einheit 16' für die Lenkung und die Einheit 17' für das Beschleunigungs- und Bremssystem zuständig sind. Jede der Kontrolleinheiten 16', 17' enthält hier nicht explizit dargestellte CPUs, und zwar jede Einheit 16', 17' mindestens zwei identische CPUs. Weiter sind von der Schaltung eine Hauptspannungsversorgung 18' und eine Ersatzspannungsversorgung 19' dargestellt. Wie 1 klar zeigt, wird nur die Kontrolleinheit 16' direkt von den Spannungsversorgungen 18' und 19' versorgt. Hierzu sind jeweils Versorgungsleitungen 20' und 21' vorgesehen. Die Kontrolleinheit 17' erhält ihre Spannungsversorgung über die Kontrolleinheit 16' über Versorgungsleitungen 22' und 23'. Dies bedeutet, dass bei einem Ausfall der Kontrolleinheit 16' und dort insbesondere der Spannungsversorgung der CPUs auch die Kontrolleinheit 17' nicht mehr mit Spannung versorgt wird, also ebenfalls ausfällt. In einem solchen Fall funktionieren also simultan sowohl das Beschleunigungs- und Bremssystem als auch das Lenksystem nicht mehr. Das Fahrzeug wird vollständig manövrierunfähig. 1 shows a block diagram of the drive circuit for the commercially available AEVIT acceleration, braking and steering system. From the acceleration and braking system is a motor 10 ' shown having two windings, whereby four brushes 11 ' and 12 ' are present, with the brushes 11 ' . 12 ' one winding each opposite by 180 °. Analogously, the acceleration and braking system is also powered by a motor 13 ' powered by two windings, resulting in the four brushes 14 ' and 15 ' is indicated. From the actual drive circuit are two control units 16 ' . 17 ' shown, where the unit 16 ' for the steering and the unit 17 ' responsible for the acceleration and braking system. Each of the control units 16 ' . 17 ' contains not explicitly shown CPUs, each unit 16 ' . 17 ' at least two identical CPUs. Further, the circuit is a main power supply 18 ' and a backup power supply 19 ' shown. As 1 clearly shows, only the control unit 16 ' directly from the power supplies 18 ' and 19 ' provided. These are each supply lines 20 ' and 21 ' intended. The control unit 17 ' receives its power supply via the control unit 16 ' via supply lines 22 ' and 23 ' , This means that in the event of a failure of the control unit 16 ' and there in particular the power supply of the CPUs and the control unit 17 ' is no longer supplied with voltage, so also fails. In such a case, both the acceleration and braking system and the steering system will no longer function simultaneously. The vehicle becomes completely unable to maneuver.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltung liegt darin, dass die beiden Wicklungen der Motoren 10' und 13' derart miteinander verschaltet sind, dass sie vollständig voneinander abhängig sind. Dies ist durch Verbindungsleitungen 24', 25' zwischen den Bürsten 11' und 12' bzw. 14', 15' angedeutet. Folglich wird bei der bekannten Schaltung über eine Strommesseinrichtung 26', 27' in den Kontrolleinheiten 16', 17' jeweils nur der Strom, der durch beide Wicklungen der Motoren 10', 13' fließt, gemessen. Es kann bei einem Kurzschluss also nicht festgestellt werden, welche der Wicklungen ausgefallen ist. Da die Kontrolleinheiten 16', 17' konstruktionsbedingt keinerlei Möglichkeiten besitzen, diesen Fall zu behandeln, führt dieser Betriebszustand zum Totalausfall des Lenk- bzw. Beschleunigungs- und Bremssystems.Another disadvantage of the known circuit is that the two windings of the motors 10 ' and 13 ' are interconnected so that they are completely interdependent. This is through connection lines 24 ' . 25 ' between the brushes 11 ' and 12 ' respectively. 14 ' . 15 ' indicated. Consequently, in the known circuit via a current measuring device 26 ' . 27 ' in the control units 16 ' . 17 ' only the current passing through both windings of the motors 10 ' . 13 ' flows, measured. It can not be determined in a short circuit, which of the windings has failed. Because the control units 16 ' . 17 ' Due to their design, they have no possibilities to handle this case, this operating state leads to total failure of the steering or acceleration and braking system.

Wie 2 zeigt, weist die erfindungsgemäße Schaltung dagegen die Möglichkeit auf, zwei wirklich separate Motoren 11, 12 für das Lenksystem und 13, 14 für das Beschleunigungs- und Bremssystem anzusteuern. Die Motoren 11, 12 und 13, 14 sind jeweils parallel zueinander geschaltet und treiben jeweils eine gemeinsame Welle des zugehörigen Systems an. Auch die erfindungsgemäße Schaltung weist zwei Kontrolleinheiten 16, 17 für das Lenksystem einerseits und das Beschleunigungs- und Bremssystem andererseits auf. Die Kontrolleinheiten 16, 17 sind auch hier mit zwei identischen, redundanten CPUs versehen, die aus 3 ersichtlich sind. Im Gegensatz zu den Kontrolleinheiten 16', 17' der Schaltung nach dem Stand der Technik werden hier die Kontrolleinheiten 16, 17 und damit auch die in ihnen enthaltenen CPUs über separate Versorgungsleitungen 20, 21 bzw. 22, 23 mit der Hauptspannungsversorgung 18 und einer Reservespannungsversorgung 19 verbunden. Tritt eine Störung in einer der Kontrolleinheit 16, 17 oder in der Spannungsversorgung dieser Einheiten auf, so bleibt die jeweils andere Kontrolleinheit 16, 17 weiterhin betriebsbereit. Es kann also höchstens jeweils eines der Systeme „Beschleunigen und Bremsen” oder „Lenken” ausfallen. Das Fahrzeug lässt sich dann also entweder noch lenken oder noch abbremsen, wodurch die Unfallgefahr erheblich reduziert ist.As 2 shows, however, the circuit according to the invention, on the other hand, the possibility of two really separate engines 11 . 12 for the steering system and 13 . 14 to control for the acceleration and braking system. The motors 11 . 12 and 13 . 14 are each connected in parallel to each other and each drive a common wave of the associated system. The circuit according to the invention also has two control units 16 . 17 for the steering system on the one hand and the acceleration and braking system on the other. The control units 16 . 17 are also provided here with two identical, redundant CPUs, the 3 can be seen. Unlike the control units 16 ' . 17 ' the circuit of the prior art are here the control units 16 . 17 and thus also the CPUs contained in them via separate supply lines 20 . 21 respectively. 22 . 23 with the main power supply 18 and a backup power supply 19 connected. If a fault occurs in one of the control unit 16 . 17 or in the power supply of these units, so the other control unit remains 16 . 17 still operational. Thus, at most one of the systems "acceleration and braking" or "steering" can fail. The vehicle can then either steer or slow down, which considerably reduces the risk of accidents.

Weiterhin weisen die Kontrolleinheiten 16, 17 der erfindungsgemäßen Schaltung separate Strommesseinrichtungen 26a, b und 27a, b für die Motoren 11, 12 und 13, 14 auf. Damit lässt sich präzise analysieren, welcher der Motoren 11, 12 bzw. 13, 14 ausgefallen ist. Dieser Motor kann dann über Relais 28, 29 abgeschaltet werden. Der andere bleibt aktiv und übernimmt die Antriebsfunktion allein.Furthermore, the control units 16 . 17 the circuit according to the invention separate current measuring devices 26a , Federation 27a , b for the engines 11 . 12 and 13 . 14 on. This allows precise analysis of which of the engines 11 . 12 respectively. 13 . 14 has failed. This motor can then be relayed 28 . 29 be switched off. The other remains active and takes over the drive function alone.

3 verdeutlicht den inneren Aufbau der Kontrolleinheit 16 aus 2 zur Ansteuerung der Motoren 11, 12 für das Beschleunigungs- und Bremssystem. Die Kontrolleinheit 17 ist analog aufgebaut. 3 clarifies the internal structure of the control unit 16 out 2 for controlling the motors 11 . 12 for the acceleration and braking system. The control unit 17 is constructed analogously.

Es sind im dargestellten Beispiel zwei Kanäle 1 und 2 vorgesehen, die jeweils zwei identische CPUs 100, 200 aufweisen. Jedem Kanal ist eine Einheit 300, 400 zugeordnet, die die Spannung, die Temperaturen und den Stromfluss durch die Motoren 11, 12 überwachen und gleichzeitig Leistungstreiber für die Motoren 11, 12 sind. Die Einheiten 300, 400 sind dabei identisch aufgebaut. Die Bewegung der Motoren 11, 12 bzw. der durch sie angetriebenen gemeinsamen Welle 30 werden durch zwei Potentiometer 31, 32 sowie einen digitalen Encoder 33 erfasst und durch die CPUs 100, 200 ausgewertet. Im Betrieb ist jeweils nur einer der Kanäle 1, 2 aktiv. Wird durch einen Sicherheitsprozessor oder einen Logikbaustein 34 eine Störung in dem gerade aktiven Kanal festgestellt, wobei diese Störung in den CPUs 100, 200, in den Eingabegeräten oder in den Einheiten 300, 400 sein kann, so wird auf den parallelen anderen Kanal umgeschaltet, der die weitere Steuerung übernimmt.There are two channels 1 and 2 are provided in the example shown, each two identical CPUs 100 . 200 exhibit. Each channel is a unit 300 . 400 assigned to the voltage, temperatures and current flow through the motors 11 . 12 monitor and at the same time power drivers for the engines 11 . 12 are. The units 300 . 400 are identical in structure. The movement of the engines 11 . 12 or the common shaft driven by them 30 be through two potentiometers 31 . 32 as well as a digital encoder 33 captured and by the CPUs 100 . 200 evaluated. In operation, only one of the channels 1, 2 is active at a time. Is by a security processor or a logic device 34 detected a fault in the currently active channel, this fault in the CPUs 100 . 200 , in the input devices or in the units 300 . 400 can be switched to the parallel other channel, which takes over the further control.

Die Kontrolleinheit 16 weist außerdem zwei dreikanalige Eingänge auf, wobei einer der Eingänge für Signale einer zweiten Steuereinrichtung, beispielsweise einer Fernsteuerung oder einer durch einen zweiten Fahrer, der insbesondere ein Fahrlehrer sein kann, betätigten Steuereinrichtung gedacht ist. Der andere Eingang führt Signale von Bedienungselementen für das Beschleunigungs- und Bremssystem zu. Weiter sind in 3 die Verbindungsleitungen 20, 21 zu den Spannungsversorgungen 18, 19 (2) sowie Verbindungsleitungen 35, 36 zu zwei getrennten CAN-Bussystemen eingezeichnet. Über das zweikanalige, redundante CAN-Bussystem können Funktionen wie WLAN-Steuern mit Umgebungssensorik, Fahrkamera-Daten, GPS-Positionsdaten und Steuerbefehle geführt werden.The control unit 16 also has two three-channel inputs, one of the inputs being intended for signals of a second control device, for example a remote control or a control device operated by a second driver, who may in particular be a driving instructor. The other input provides signals from controls for the acceleration and braking system. Next are in 3 the connecting lines 20 . 21 to the power supplies 18 . 19 ( 2 ) as well as connecting lines 35 . 36 drawn to two separate CAN bus systems. The two-channel, redundant CAN bus system allows functions such as WLAN control with ambient sensors, driving camera data, GPS position data and control commands to be guided.

Claims

Circuit for controlling an acceleration, braking and steering system of a vehicle with at least two separate motors ( 13 . 14 ) for actuating the acceleration and braking system and at least two separate engines ( 11 . 12 ) for operating the steering system, with at least one electronic control unit ( 17 ) for controlling the at least two separate motors ( 13 . 14 ) for actuating the acceleration and braking system and at least one electronic control unit ( 16 ) for controlling the at least two separate motors ( 11 . 12 ) for operating the steering system, characterized in that all control units ( 16 . 17 ) via separate lines ( 20 . 22 ) with at least one power supply ( 18 . 19 ) and that they are current measuring devices ( 26a , b; 27a , b), which controls the flow of current through each of the at least two separate motors ( 11 . 12 ; 13 . 14 ) to operate the acceleration and braking system and the steering system separately.

Circuit according to Claim 1, characterized in that in each case two identical CPU channels each having two CPUs for controlling the at least two separate motors ( 13 . 14 ; 11 . 12 ) are provided for operating the acceleration and braking system and the steering system, wherein the second CPU channels each take over the function of the first CPU channels, if the first CPU channels fail, and / or the second CPUs respectively the function of the first CPUs if the first CPUs fail.

A circuit according to claim 2, characterized in that a security processor or logic device is provided which monitors the function of the first CPU channels and / or the first CPUs and in case of malfunction of the first CPU channels and / or the first CPUs, the first CPU channel and / or the first CPU is deactivated and the associated second channel and / or the associated second CPU activated.

Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one reserve voltage supply ( 18 . 19 ) and all the control units ( 16 . 17 ) with all power supplies ( 18 . 19 ) via separate lines ( 20 . 21 . 22 . 23 ) are connected.

Circuit according to one of Claims 1 to 4, characterized in that it comprises relays ( 28 . 29 ) for activating and deactivating each of the motors ( 11 . 12 ; 13 . 14 ) for actuating the acceleration and braking system and the steering system.

Circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that the drive and control part of the circuit is arranged Störentkoppelt from the power section of the circuit.

Circuit according to one of claims 1 to 6, characterized in that it choke coils for controlling high dynamic servomotors ( 11 . 12 . 13 . 14 ) for actuating the acceleration and braking system and the steering system.

Circuit according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is arranged on at least one board with eight wiring levels.

Circuit according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the control units ( 16 . 17 ) each have two three-channel inputs, one of which has signals from controls of the acceleration and braking system or the steering system and the other input signals of a second control device, in particular a remote control or an operable by a passenger or driving instructor controllable control device.

Circuit according to one of Claims 1 to 9, characterized in that it has connections ( 35 . 36 ) to two separate, dual-channel CAN bus systems.

Method for controlling an acceleration and braking system and a steering system of a vehicle with at least two separate motors ( 13 . 14 ) for actuating the acceleration and braking system and at least two separate engines ( 11 . 12 ) for actuating the steering system, in which at least one electronic control unit ( 17 ) Signals are received and evaluated by control elements in the vehicle for the acceleration and braking system and the at least two separate motors ( 13 . 14 ) of the acceleration and braking system are controlled accordingly and by at least one further electronic control unit ( 16 ) Received and evaluated signals from controls in the vehicle for the steering system and the at least two separate engines ( 11 . 12 ) of the steering system, characterized in that the power supply of each of the control units ( 16 . 17 ) and the power supply of the control units ( 16 . 17 ) and in the event of a power failure ( 18 . 19 ) to a second power supply ( 18 . 19 ) and that the current flow through each of the at least two separate motors ( 11 . 12 . 13 . 14 ) of the acceleration and braking system and the steering system is measured.

Method according to claim 11, characterized in that the monitoring of the power supply ( 18 . 19 ) by CPUs of the control units ( 16 . 17 ) by means of a security processor or a logic device ( 34 ) is carried out.

A method according to claim 11 or 12, characterized in that for controlling the at least two separate motors ( 13 . 14 ) of the acceleration and braking system and the steering system are each provided two identical CPU channels, each with two identical CPUs, the function of the first CPU channels and / or the first CPUs monitors and in case of malfunction of the first channels and / or CPUs further control the motors of the acceleration and braking system and / or the steering system is switched to the second channels and / or second CPUs.

Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that upon detection of a short circuit in an engine ( 11 . 12 . 13 . 14 ) this is turned off.