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CN111559366B - 用于车辆的制动系统的传感器组件和对应的制动系统 - Google Patents

用于车辆的制动系统的传感器组件和对应的制动系统 Download PDF

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CN111559366B CN202010088810.2A CN202010088810A CN111559366B CN 111559366 B CN111559366 B CN 111559366B CN 202010088810 A CN202010088810 A CN 202010088810A CN 111559366 B CN111559366 B CN 111559366B
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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的制动系统(1)的传感器组件以及用于车辆的对应的制动系统(1)，该传感器组件具有制动系统(1)的联接接口(3)、控制器(5)和至少一个传感器(10)，该传感器具有带有电气接触部位(18A、18B、18C、18D)的外部接口(22)，至少一个传感器(10)经由该电气接触部位与控制器(5)连接，该制动系统具有这种传感器组件，其中，控制器(5)与制动系统(1)的联接接口(3)连接，并且可通过联接接口(3)供能，并且通过联接接口(3)与上一级的单元交换数据(D1、D2)，其中，可通过电气接触部位(18A、18B、18C、18D)获取至少一个传感器(10)的电子电路(20)的至少一个电输出信号(SD1、SD2)，并且为至少一个传感器(10)供能。在此，第一接触部位(18A)提供有电子电路(20)的第一电输出信号(SD1)，并且可通过第一切换元件(7)与联接接口(3)连接，其中，第一接触部位(18A)在第一切换元件(7)的断电状态中与联接接口(3)连接，并且在第一切换元件(7)的通电状态中与联接接口(3)分开。

Description

用于车辆的制动系统的传感器组件和对应的制动系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的制动系统的传感器组件。本发明的对象还为用于车辆的对应的制动系统，其具有这种传感器组件。
背景技术
由现有技术已知用于车辆的制动系统，在其中至少一个传感器例如在车辆制动系统的各车轮制动器中的单独的制动压力调节期间用于确定压力。在这种单独的制动压力调节期间，例如可实现各种调节功能，例如防抱死调节ABS、驱动防滑调节ASR、行驶动力学调节ESP(ESP:Elektronisches
Figure GDA0003600638900000011
电子稳定程序)等等，以用于车辆的纵向和横向稳定。具有这种行驶动力学调节的车辆包括专门适配的制动系统，以用于在各车轮处执行自动的、针对各车轮的制动干预。这种制动系统通常包括具有多个电磁阀的液压单元、液压单元、控制器和至少一个传感器，该至少一个传感器探测在液压单元中的至少一个物理变量。液压单元的电磁阀由控制器操控，以便在手动的制动操作(用脚的制动操作)和自动的制动操作之间进行切换，并且调节在各车轮制动器处的制动压力。
至少一个传感器的探测到的物理变量(例如压力、温度等等或探测的传感器数据)可通过控制器查询，并且提供给上一级的单元，以进行车辆中的再处理。尤其在具有(半)自动驾驶功能的车辆中，所查询的传感器数据可用于识别制动踏板操作或自动的制动过程等等，以警告后面的车辆。为了输出传感器数据，在已知的制动系统中，控制器或制动系统必须激活，并且无缺陷地工作。如果制动系统未激活，则必须启动制动系统，并且只有在制动系统的启动程序结束之后才可查询传感器数据。因为必须启动整个制动系统，所以需要相对多的能量。因此，在已知的制动系统中，在制动系统切断的情况下或者在制动系统有故障情况下不可查询传感器数据。
由DE 10 2014 221 368 A1已知用于传感器的联接装置和相关的传感器。传感器包括保护套筒，在其中布置有：至少一个测量元件，其例如实施为压力测量单元；电路载体；和联接装置，其具有垂直于电路载体布置的印刷电路板和支撑单元。印刷电路板具有电子电路，其具有至少一个电子和/或电气构件。电路载体具有内部接口，其获取测量元件的至少一个电输出信号并且将该输出信号施加给电子电路。支撑单元构造有外部接口，其具有至少一个电气接触部位，经由该电气接触部位可获取电子电路的至少一个输出信号。由此可使传感器、更确切地说传感器的电子电路与外部电路或控制器连接。
发明内容
根据本发明的用于车辆的制动系统的传感器组件和根据本发明的用于车辆的对应的制动系统具有的优点是，至少一个传感器的输出信号或传感器数据可在控制器没有激活或启动的情况下进行查询，并且因此提供给上一级的单元，以在车辆中再处理。因此，输出信号或传感器数据还可在控制器有故障的情况下进行查询和再处理。因此，根据本发明的传感器组件适于使用在具有(半)自动驾驶功能的车辆中，其在控制器有故障的情况下可在紧急程序中使用输出信号或传感器数据，以便将车辆制动到静止状态中。此外，可在停下的车辆中有利地检查驾驶员是否在制动踏板上施加了足够的力，以便可无危险地启动车辆。这尤其在具有无钥匙的启动系统的车辆中令人感兴趣。在根据本发明的传感器组件的实施方式中，在这种车辆中，有利地不必在启动之前启动整个制动系统来获得信息。
本发明的实施方式提供了一种用于车辆的制动系统的传感器组件，该传感器组件具有制动系统的联接接口、控制器和至少一个传感器，该传感器具有带有电气接触部位的外部接口，至少一个传感器经由该电气接触部位与控制器连接。此外，控制器与联接接口连接，并且可通过联接接口供能。此外，控制器通过联接接口与上一级的单元交换数据。可通过电气接触部位获取至少一个传感器的电子电路的至少一个电输出信号，并且为至少一个传感器供能。在此，第一接触部位提供有电子电路的第一电输出信号，并且可通过第一切换元件与联接接口连接。第一接触部位在第一切换元件的断电状态中与联接接口连接，并且在第一切换元件的通电状态中与联接接口分开。
还提出了一种用于车辆的制动系统，其具有联接接口、液压单元、控制器、至少一个传感器和这种传感器组件，该至少一个传感器探测在液压单元中的至少一个物理变量。
因为至少一个传感器的第一接触部位在第一切换元件的断电状态中与制动系统的联接接口连接，所以至少一个传感器可在任何时间将期望的数据提供给车辆(必要时还冗余地通过使用多个传感器)，而不必使用控制器。
由此无需控制器的功耗或无需“启动”制动系统或控制器就可查询数据。
在此，控制器可理解成一种电气设备，其处理或评估探测的传感器信号。为此，控制器可具有用于处理信号或数据的至少一个计算单元、用于存储信号或数据的至少一个存储单元、连接到传感器或执行器以从传感器读取传感器信号或将控制信号输出给执行器的至少一个接口和/或用于读取或输出数据的至少一个通信接口，该通信接口嵌入到通信协议中。至少一个接口可用硬件和/或软件来设计。在基于硬件的构造方案中，接口例如可为所谓的ASIC系统的一部分，其含有控制器的各种功能。然而，同样可行的是，接口为自己的集成电路，或者至少部分地由离散的结构元件构成。在基于软件的构造方案中，接口可为软件模块，其例如与其他软件模块并存于微控制器中。计算单元例如可为信号处理器、微控制器等等，其中，存储单元可为闪存、EEPROM或磁存储单元。通信接口可构造成无线和/或有线地读取或输出数据，其中，可读取或输出有线数据的通信接口可例如电气地或光学地从相应的数据传输线路读取数据或将数据输出到对应的数据传输线路中。同样有利的是具有程序代码的计算机程序产品，其存储在机器可读的载体上，例如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器，并且当程序由评估和控制单元执行时用于执行评估。
特别有利的是，第一接触部位可在第一切换元件的通电状态中与控制器的计算单元连接。因此，可通过第一切换元件的例如可由控制器执行的通电或操控，使至少一个传感器的第一接触部位与控制器的计算单元连接，计算单元此时接收、评估和再处理第一输出信号。然后，第一输出信号可由上一级的单元通过联接接口从控制器进行查询，或者由控制器通过联接接口传输给上一级的单元。由此可如此切换第一接触部位，使得在限定的情况下(例如制动系统未激活或在故障情况下)第一输出信号可“换向导引“到制动系统的联接接口。
在传感器组件的有利的设计方案中，第二接触部位可提供有传感器的电子电路的第二电输出信号，并且与控制器的计算单元直接连接。因此可行的是，上一级的单元通过第一接触部位并且计算单元或控制器通过第二接触部位可彼此独立地接收至少一个传感器的输出信号。在此，传感器的第一输出信号和第二输出信号可相同。替代地，传感器的两个输出信号可彼此不同。
在传感器组件的另一有利的设计方案中，至少一个电输出信号可对应于模拟测量变量或数字测量数据，其通过电子电路由模拟测量变量确定出来。附加地或替代地，至少一个电输出信号可对应于数字状态数据，其通过电子电路由模拟测量变量或数字测量数据生成。通过经由联接接口提供至少一个传感器的数字输出信号，可提高车辆的行车安全性，因为数字数据可由在车辆中的各种其他的控制器用于实施(半)自动驾驶功能。除了可直接提供的测量变量之外，例如制动压力、温度等等，传感器的电子电路还可由测量变量生成附加信息，并且将该附加信息提供给传感器的外部接口的接触部位并且因此提供给制动系统的联接接口。附加的信息例如可为状态数据，其例如可显示出是否操纵了制动踏板，制动压力是大于还是小于预定值等等。由此例如可简单地实现制动灯开关的功能，其在传统的制动系统中由于在制动踏板处安装附加的机械开关而与附加的成本和高的故障率相关联。此外，在传统的制动系统中，需要附加的逻辑，以便在没有操纵制动踏板的情况下通过制动灯指示出制动系统的自主或自动的制动过程。
在传感器组件的另一有利的设计方案中，第三接触部位可通过第二切换元件与控制器的第一供能部或通过联接接口与第二供能部连接。此外，第四接触部位可与控制器的接地部直接连接。因此，第三接触部位例如可在第二切换元件的断电状态中通过联接接口与第二供能部连接，并且在第二切换元件的通电状态中与第一供能部连接。由此可通过与控制器或控制器的供能部独立的能量来源供给至少一个传感器。因为不必为传感器的供给而激活控制器，所以用于供给传感器的对应电流非常小，更确切地说明显小于用于供给控制器的电流。
在传感器组件的另一有利的设计方案中，第一切换元件、第二切换元件可布置在控制器中。通过这样布置切换元件，无需附加的结构空间和附加的布线花费。显然，还可将切换元件布置在控制器之外。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例，并且在下文的说明中对其进行详细阐述。在附图中，相同的附图标记表示实施相同或相似功能的零件或原件。其中，
图1示出了根据本发明的用于车辆的制动系统的实施例的示意性的框图，其具有根据本发明的传感器组件的实施例。
图2示出了用于根据本发明的传感器组件的压力传感器的实施例的示意性的立体图示和图1的根据本发明的用于车辆的制动系统。
具体实施方式
如从图1中可见的那样，根据本发明的用于车辆的制动系统1的示出的实施例包括联接接口3、液压单元2、控制器5、至少一个传感器10和根据本发明的传感器组件，该传感器探测在液压单元2中的至少一个物理变量。
如从图1和图2中进一步可见的那样，根据本发明的用于车辆的制动系统1的传感器组件在示出的实施例中包括制动系统1的联接接口3d、控制器5和至少一个传感器10。至少一个传感器具有带有电气接触部位18A、18B、18C、18D的外部接口22，至少一个传感器10经由该电气接触部位与控制器5连接。控制器5与制动系统1的联接接口3连接，并且可通过联接接口3供能。此外，控制器5通过联接接口3与车辆的上一级的单元交换数据D1、D2。可经由电气接触部位18A、18B、18C、18D获取至少一个传感器10的电子电路20的至少一个电输出信号SD1、SD2，并且为至少一个传感器10供能。在此，第一接触部位18A提供有电子电路20的第一电输出信号SD1，并且可通过第一切换元件7与联接接口3连接。第一接触部位18A在第一切换元件7的示出的断电状态中与联接接口3连接，并且在第一切换元件7的通电状态中与联接接口3分开。
如从图1中进一步可见的那样，在示出的实施例中，第二接触部位18B提供有传感器10的电子电路20的第二电输出信号SD2，并且与控制器5的计算单元6直接连接。如从图1中进一步可见的那样，控制器的计算单元6代替第一接触部位18A在第一切换元件7的通电状态中与联接接口3连接，并且将相应的第一数据D1输出给未示出的上一级的单元。此外，控制器5的计算单元6将第二数据D2通过联接接口3输出给上一级的单元，或者通过联接接口3从上一级的单元接收第二数据D2。在示出的实施例中，两个电输出信号SD1、SD2相同，并且包括数字测量数据和数字状态数据，它们根据预定的通信协议输出给控制器5的计算单元6和/或联接接口3。因此，可行的是，上一级的单元可通过第一接触部位18A并且控制器5的计算单元6可通过第二接触部位18B彼此独立地接收传感器10的输出信号SD1、SD2。
在传感器组件的替代的未示出的实施例中，仅仅第一接触部位18A或仅仅第二接触部位18B提供有电子电路20的电输出信号SD1、SD2，并且可通过第一切换元件7与控制器5的计算单元6或与联接接口3连接。由此可如此切换第一接触部位18A，使得第一输出信号SD1可在需要时“换向导引”到制动系统的联接接口3。
如从图2中进一步可见的那样，传感器10的示出的实施例包括透视性地示出的保护套筒11，在其中布置有测量元件14、电路载体27、印刷电路板24和接触单元16，该印刷电路板具有电子电路20，其具有至少一个电子和/或电气构件28和至少一个ASIC-模块26(ASIC:Anwendungsspezifische integrierte Schaltung，专用集成电路)。通过接触单元16可建立在印刷电路板40上的电子电路20和传感器10的外部接口22的电气接触部位18A、18B、18C、18D之间的至少一个导电连接，它们布置在接触单元16的基体的向外指向的端面处。在此，电子电路20由通过测量元件14探测的模拟测量变量生成对应的数字测量数据。此外，电子电路20由模拟测量变量和/或数字测量数据生成状态数据。
如从图2中进一步可见的那样，在示出的实施例中，传感器10实施为压力传感器，并且测量元件14实施为压力测量单元，其尤其探测在液压单元2中的受电磁阀控制的流体的液压压力。印刷电路板20基本上垂直于电路载体27的端面和接触单元16的基体的内端面来布置，并且实施成可在两侧进行组装。电子电路20执行信号放大和/或测量元件14的模拟原始信号的处理。测量元件16将液压压力转换成至少一个模拟测量信号，其通过电路载体27的内部接口21来获取，并且施加给电子电路20。为此目的，测量元件14具有未进一步说明的多个联接点，通过它们获取测量元件14的至少一个模拟测量信号，并且通过在电路载体27处和在印刷电路板24上的相应的接触部位传输给电子电路20。如从图2中进一步可见的那样，内部接口21构造在保护套筒11的下端，并且外部接口22构造在保护套筒11的上端。保护套筒11防止传感器10的内部结构受到过度的机械负荷的影响。
如从图2中进一步可见的那样，在示出的实施例中，保护套筒11实施为空心圆柱体，并且在下端与传感器载体13接合在一起，该传感器载体具有未进一步说明的固定法兰和测量接头12，其实施为自锁紧联接。传感器10可经由固定法兰与液压单元2的未示出的流体块锁牢。
如从图1中进一步可见的那样，传感器10通过第二切换元件8由还为控制器供能的第一供能部UV1或者与第一供能部UV1无关的第二供能部UV2供能。因此，第三接触部位18C可通过第二切换元件8与控制器5的第一供能部UV1或者通过联接接口3与第二供能部UV2连接。在第二切换元件8的示出的断电状态中，第三接触部位18A通过联接接口3与第二供能部UV2连接。在第二切换元件8的未示出的通电状态中，第三接触部位18A与第一供能部UV1连接。通过这种布线，传感器10可独立于控制器5由第二供能部UV2供能，并且在最短的时间内提供输出信号SD1、SD2。此外，第四接触部位18D与控制器5的接地部直接连接。
如从图1中进一步可见的那样，第一切换元件7和第二切换元件8在示出的实施例中布置在控制器5中。

Claims (9)

1.一种用于车辆的制动系统(1)的传感器组件，该传感器组件具有所述制动系统(1)的联接接口(3)、控制器(5)和至少一个传感器(10)，所述至少一个传感器具有带有电气接触部位(18A、18B、18C、18D)的外部接口(22)，所述至少一个传感器(10)通过所述电气接触部位与所述控制器(5)连接，其中，所述控制器(5)与所述制动系统(1)的联接接口(3)连接，并且能通过所述联接接口(3)供能，并且通过所述联接接口(3)与上一级的单元交换数据(D1、D2)，其中，能通过所述电气接触部位(18A、18B、18C、18D)获取所述至少一个传感器(10)的电子电路(20)的至少一个电输出信号(SD1、SD2)，并且能为所述至少一个传感器(10)供能，其中，第一接触部位(18A)提供所述电子电路(20)的第一电输出信号(SD1)，并且能通过第一切换元件(7)与所述联接接口(3)连接，并且其中，所述第一接触部位(18A)在所述第一切换元件(7)的断电状态中与所述联接接口(3)连接，并且在所述第一切换元件(7)的通电状态中与所述联接接口(3)分开，在所述第一切换元件(7)的通电状态中所述控制器(5)的计算单元(6)与所述联接接口(3)连接。
2.根据权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，第二接触部位(18B)提供所述电子电路(20)的第二电输出信号(SD2)，并且与所述控制器(5)的计算单元(6)直接连接。
3.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，至少一个电输出信号(SD1、SD2)对应于至少一个模拟测量变量或数字测量数据，所述电子电路(20)由所述至少一个模拟测量变量求得所述数字测量数据。
4.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，至少一个电输出信号(SD1、SD2)对应于所述电子电路(20)由至少一个模拟测量变量或由数字测量数据生成的数字状态数据。
5.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，第三接触部位(18C)能通过第二切换元件(8)与所述控制器(5)的第一供能部(UV1)连接，或者能通过所述联接接口(3)与第二供能部(UV2)连接。
6.根据权利要求5所述的传感器组件，其特征在于，所述第三接触部位(18C)在所述第二切换元件(8)的断电状态中通过所述联接接口(3)与所述第二供能部(UV2)连接，并且在所述第二切换元件(8)的通电状态中与所述第一供能部(UV1)连接。
7.根据权利要求5所述的传感器组件，其特征在于，所述第一切换元件(7)和/或所述第二切换元件(8)布置在所述控制器(5)内部。
8.根据权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，第四接触部位(18D)与所述控制器(5)的接地部直接连接。
9.一种用于车辆的制动系统(1)，其具有联接接口(3)、液压单元(2)、控制器(5)和至少一个传感器(10)，所述至少一个传感器探测在所述液压单元(2)中的至少一个物理变量，其特征在于，设有根据权利要求1至8中任一项所述的传感器组件。
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