在用于自动驾驶的冗余系统中用于解耦和防止补偿电流的设备技术方案

本发明专利技术涉及一种用于解耦和/或防止补偿电流的设备，用于在用于自动驾驶的冗余系统中由多个独立供电的控制器装置(1、2)共用至少一个电气执行器(5；15)的情况下使用。所述电气执行器(5；15)分别具有：一个共同的连接端，所述电气执行器经由该连接端与另外的电气执行器(5；15)的共同的连接端能耦联和能切换；以及至少一个专用的连接端，通过该专用的连接端能给所述至少一个电气执行器(5；15)单独通电。与所有电气执行器(5；15)的所述共同的连接端和专用的连接端的数量相对应的数量的开关装置(6；16、17)设置用于，切换式地将电流引入或者不引入到所述至少一个电气执行器(5；15)中。本发明专利技术规定至少一个电流截止装置(A，B；18、19；20；21)，该电流截止装置配置用于，禁止流向第一和第二控制器装置(1，2)的非活动的电子控制单元(11、12)的非预期的电流。12)的非预期的电流。12)的非预期的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在用于自动驾驶的冗余系统中用于解耦和防止补偿电流的设备


[0001]本专利技术基于按照权利要求1的前序部分所述的设备。

技术介绍

[0002]在高度自动化或者自动驾驶的车辆中(例如高度自动化或者自动驾驶的载货车)，驾驶员辅助系统代替驾驶员控制车辆并且还监控车辆的周围环境。根据SAE(机动车工程师协会)，将驾驶员辅助系统分为六级(0至5)。特别是在没有随时准备干预的驾驶员的情况下至少暂时地实施自动驾驶功能的车辆中(在从等级或者说级别3——该等级或者说级别涉及高度自动化行驶——起的辅助功能中，基础系统在特定的应用情况下接管纵向引导和横向引导、识别系统极限并且要求驾驶员以充分的时间余量接管。驾驶员无须再持续地监视车辆或者系统，但是潜在地能够接管控制)，即使在电气控制回路中发生故障的情况下，制动系统还能够操控执行器、例如压力控制阀(PCV，Pressure Control Valves)，以便即使在故障情况下还能够实施电控功能、例如ABS(防抱死制动系统)、ESP(电子稳定程序)、转向制动器和诸如此类。然而在故障情况下，例如在组件失灵的情况下可能出现驾驶员不再能够或者至少不再能够充分迅速地干预并且接管对车辆的控制。出于这个原因，必须立刻由备用控制器接管所述功能。因此，对于安全关键的电子系统进行冗余设计。
[0003]因此出于安全原因，对关键的电子系统进行冗余地设计。例如通过多个、例如两个独立的电压源确保供电冗余，所述电压源通常共享一个共同的接地线，或者在车辆中设置多个、例如两个独立的用于制动控制的电气控制回路，所述电气控制回路具有共同的接地线(车辆接地线)的。
[0004]在压缩空气制动系统中，这特别是涉及对制动系统的电子器件(即控制器)以及对电动气动式执行器(例如电磁阀或者压力控制阀)的操控。在已知的系统中通过两个单独的控制器将电子器件设计为冗余的，而在许多电动气动式的阀中将一个阀与两个冗余的制动系统控制器共同连接并且根据情况地由其中一个控制器或者另一个控制器实施对这样的阀进行操控就足够了。
[0005]图1示意性地和局部地示出具有两个制动控制器的系统的结构，其中第一制动控制器是主制动控制器，而第二制动控制器是备用制动控制器，它们共同动用电磁阀的线圈。所述线圈通过半导体驱动器或者半导体开关操控，所述半导体驱动器或者半导体开关全部通过一个共同的供电路径和接地路径供电。示意性地示出导线保护装置。
[0006]由于通过共用的电磁阀的触点进行连接，在所述两个电压源之间可能不利地出现补偿电流。这样的补偿电流的原因在于在各电压源之间的电压差或者接地偏移(通常GND1与GND2相等，然而在某些情况下可能出现接地偏移，亦即在各接地输入端之间的电压差)。于是，电流流经一个控制器中的已接通的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和另一个控制器中的MOSFET的反向二极管或者体二极管。
[0007]图2示例性地示出在具有共用的电磁阀而没有另外的保护措施的系统中出现补偿
电流。在图2中例如用实线示意性示出所期望的电流，而用虚线示出可能的补偿电流。
[0008]此外，在存在多个独立的用于制动控制的控制回路的情况下必须确保在各操控回路的一个操控回路中的故障情况不对其他操控回路产生不利影响。特别是不允许一个单独的故障导致所有、例如两个操控回路同时失灵。
[0009]在已知的设备中，压力控制阀例如在电气方面包括两个电磁阀，所述电磁阀具有一个共同的连接端和各一个自身的连接端。进行操控的电子控制单元具有如下开关，利用该开关能够接通所有电磁阀的共同的连接端，以及进行操控的电子控制单元分别具有用于电磁阀中的每一个电磁阀的专用的开关，以便能够对这些电磁阀单独通电。
[0010]所述开关可以构造为电子输出级，所述电子输出级由电子控制单元的逻辑单元控制。在此，在将电磁阀的馈电线与正电位(+)相连接的输出级(高压侧)和将电磁阀的返回导线与负电位(
‑
)或者接地电位相连接的输出级(低压侧)之间进行区分。将用于多个电磁阀的两个路径中的一个路径共同接通的输出级可以是高压侧输出级或者低压侧输出级(共地，Common Ground)。以下简化地假设为负极侧或者说低压侧连接端。必需存在两侧的关断可能性，以便即使在各馈电线中的一个馈电线相对于电源或者接地线短路的情况下，或者由于短路的(“熔合的(durchlegiert)”)、亦即在例如漏极与源极之间由于温度过热而短路的(具有短路故障的)和因此损坏的输出级也排除对电磁阀的非期望的通电。
[0011]为了及时识别出其他的故障，特别是在馈电线与返回导线之间的短路、在返回导线与电源之间的短路和在返回导线与接地线之间的短路以及电缆断裂，对电气值(在连接端上的电压、过大的电流)通常进行长期监控以及将测试脉冲不时地发射到磁体上并对其电气响应进行评估。
[0012]然而如果压力控制阀由两个或者更多个电子控制单元操控，当所述电子控制单元中的一个电子控制单元将测试脉冲发射到磁体上时，则在另一个电子控制单元中的长期监控将起作用并错误地识别出故障。此外，当两个电气回路具有一个共同的接地线(
‑
)时，在两个进行控制的电子控制单元之间的接地偏移导致所述电子控制单元中的一个或者两个损坏。此外，当有缺陷的电子控制单元例如由于故障与其供电电压断开时，所述有缺陷的电子控制单元可能被非期望地“反向”供电，或者当在有缺陷的电子控制单元中存在其电源对地短路时，从完好的电子控制单元流向电磁阀的电流可能短路，因为当所述第二电子控制单元接通电磁阀时，有缺陷的电子控制单元的高压侧输出级的寄生二极管允许电流从完好的电子控制单元通过。这可能导致非期望地且潜在危险地激活有缺陷的第一电子控制单元和/或阻止接通所涉及的压力控制阀的电磁阀，或者由于过高的电流还损坏第二电子控制单元并且由此消除必要的冗余。
[0013]如果在一个电子控制单元中用于对电磁阀单独通电的输出级短路，则仅这个电子控制单元将相应的反极性的共同的输出级关断是不够的，因为在这种情况下电流将流经另一个电子控制单元的反极性的共同的输出级并且非期望地激活电磁阀。

技术实现思路

[0014]基于上述问题，本专利技术的目的在于，在具有电磁阀、共用的冗余的控制器的压缩空气制动系统中在即使没有电隔离且在遵守安全要求的情况下通过所述控制器防止在电压源之间的补偿电流。此外，本专利技术在压缩空气制动系统中应该确保在一个操控回路中的故
障情况不对另一个操控回路产生影响。
[0015]按照本专利技术，该目的通过权利要求1的特征得以实现。
[0016]本专利技术的总体构思在于，在用于自动驾驶的冗余系统中当两个独立供电的控制器共用电气执行器时用于解耦和防止补偿电流的设备。在模块化的方案中，本专利技术包含电路模块(A和B)，所述电路模块能够对常规的控制器进行补充，并且所述电路模块与控制器相组合地在共用的情况下提供防止补偿电流和反向耦合的保护。
[0017]用于解耦和防止补偿电流的设备包含两个模块(半导体电路模块)和/或二极管或者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于解耦和/或用于防止补偿电流的设备，所述设备用于在用于自动驾驶的冗余系统中由多个独立供电的控制器装置(1、2)共用至少一个电气执行器(5；15)的情况下使用，其中所述至少一个电气执行器(5；15)分别具有：一个共同的连接端，所述至少一个电气执行器经由所述共同的连接端与另外的电气执行器(5；15)的共同的连接端能耦联和能切换；以及至少一个专用的连接端，通过所述专用的连接端能给所述至少一个电气执行器(5；15)单独通电；多个控制器装置(1、2)，具有：至少一个第一控制器装置(1)，所述第一控制器装置具有第一电子控制单元(11)以及与所有电气执行器(5；15)的所述共同的连接端相对应和各专用的连接端的数量相对应的第一数量的开关装置(6；16、17)；和至少一个第二控制器装置(2)，所述第二控制器装置具有第二电子控制单元(12)以及与所有电气执行器(5；15)的所述共同的连接端相对应和各专用的连接端的数量相对应的第二数量的开关装置(6；16、17)，并且所述至少一个第一和第二控制器装置(1、2)设置用于，通过开关装置(6；16、17)切换式地将电流引入或者不引入到所述至少一个电气执行器(5；15)中，其特征在于：至少一个电流截止装置(A、B；18、19；20；21)，所述电流截止装置配置用于，当第一和第二控制器装置(1、2)中的一个控制器装置切换式地将电流引入到所述至少一个电气执行器(5；15)中时，禁止由该引入产生的电流流向所述第一和第二控制器装置(1、2)中的另一个控制器装置的电子控制单元(11、12)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一和第二控制器装置(1、2)包括具有第一电子控制单元(11)的主制动控制器(1)和具有第二电子控制单元(12)的备用制动控制器(2)，并且所述至少一个电气执行器(5；15)包括电磁阀(5)或者包含电磁阀的压力控制模块(15)，所述第一和第二控制器装置(1、2)设置用于共同动用电磁阀(5)和压力控制模块(15)的线圈，所述线圈配置用于通过开关装置(6；16、17)操控，并且所述开关装置(6；16、17)包含半导体开关，所述半导体开关配置用于通过一个共同的供电和接地路径供电。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述开关装置(6；16、17)配置为电子输出级，所述电子输出级设置用于由第一或者第二电子控制单元(11、12)的逻辑单元控制，输出级分别是将电气执行器的馈电线与正电位相连接的输出级，或者是将电气执行器的返回导线与负电位或者接地电位相连接的输出级。4.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述电流截止装置(A、B)构成为第一补偿电流保护模块(A)和第二补偿电流保护模块(B)，所述第一补偿电流保护模块和第二补偿电流保护模块分别配置为进行切换的半导体电路模块并且配置用于连接到正路径和接地路径中并且通过控制器装置(1、2)防止在各电压源之间的补偿电流。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一补偿电流保护模块(A)具有：输入端(EIN)；用于操控在所述模块中提供的进行切换的MOSFET的MOSFET栅极操控部中的内部控制开关(STRG_1，STRG_2，STRG_3)的三个单独的控制输入端；完全受保护的输出端(AUS_fp)；提供反极性保护的输出端(AUS_rp)；接地连接端(GND)；以及电荷泵(7)，其中，为了防止由于MOSFET的个别短路故障导致的失灵，栅极操控导线构成为相互解耦的。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第二补偿电流保护模块(B)具有：输入端(EIN)；用于操控在所述模块中提供的进行切换的MOSFET的MOSFET栅极操控部中的内部控制开关(STRG_1，STRG_2，STRG_3)的三个单独的输入端；完全受保护的输出端(AUS_fp)；提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：克诺尔商用车制动系统有限公司，
类型：发明
国别省市：