[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明基于按照权利要求1的前序部分所述的设备。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。