DE10058899B4

DE10058899B4 - X-by-wire-System und Verfahren zu seinem Betrieb

Info

Publication number: DE10058899B4
Application number: DE2000158899
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Kreft Jörg; Dipl.-Inform. Semmler Carsten
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: DE10058899A1

Abstract

X-by-wire-System in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen Steuerrechner (3), mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Stellbewegung, mindestens einen von dem Steuerrechner anzusteuernden Aktuator und eine Spannungsversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerrechner (3) eine Einrichtung (6) zur Erkennung des Fahrtendes zugeordnet ist, die eingerichtet ist, die Zündstellung und die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auszuwerten, wobei die Spannungsversorgung über mindestens ein Schaltelement (9) mit dem Steuerrechner (3), dem Sensor (4) und dem Aktuator (5) verbunden ist, das eingerichtet ist, bei Erfassung des Fahrtendes durch die Einrichtung (6) zur Erkennung des Fahrtendes die Spannungsversorgung selbsttätig abzutrennen.

Description

Die Erfindung betrifft ein x-by-wire-System in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Systems.
Unter x-by-wire-Systemen werden allgemein Systeme verstanden, bei denen keine mechanische Wechselwirkung mehr zwischen einem Bedienelement und einem zugeordneten Aktuator besteht, sondern die Betätigung in ein der mechanischen Wirkung äquivalentes elektrisches Signal gewandelt wird, das dann an ein Steuergerät übertragen wird, was den Aktuator entsprechend der mechanischen Betätigung des Bedienelementes ansteuert. Beispiele für x-by-wire-Systeme sind insbesondere in einem Kraftfahrzeug steer-, brake- oder drive-by-wire-Systeme. Die beiden letzteren werden auch als elektromechanische Bremsanlage und elektrische Gaszuführung bzw. E-Gas bezeichnet.
Aus sicherheitstechnischen Gründen sind derartige x-by-wire-Systeme fehlertolerant ausgebildet. Hierzu sind beispielsweise einzelne Sensoren, Aktuatoren oder Steuerrechner sowie die dazugehörigen Datenleitungen redundant ausgebildet. Ebenso ist es bekannt, die Spannungsversorgung redundant auszubilden, so daß auch bei Ausfall der Bordnetzbatterie das x-by-wire-System funktionsfähig bleibt.
Aus der DE 41 41 586 C2 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Nachlaufs eines Steuergerätes in einem Kraftfahrzeug bekannt, mit einem dem Steuergerät zugeordneten Spannungsregler, dessen Eingang mit der batteriefernen Klemme des Zündschalters in Verbindung steht und der die Versorgunsspannung des Steuergeräts liefert, mit Mitteln zur steuerbaren Beendigung des Nachlaufs und Öffnen des Zündschalters, wobei diese Mittel das Potential an dem mit dem Zündschalter in Verbindung stehenden Eingang des Spannungsreglers beeinflussen und einen integrierten Schaltkreis umfassen, dem die Dauer des Nachlaufs festlegende Ansteuersignale des Steuergerätes zugeführt werden und der das Basispotential eines Transistors beeinflusst, wodurch auch das Potential am Eingang des Spannungsreglers verändert wird und dieses Potential mit einer Schwellenspannung verglichen wird und abhängig vom Vergleichsergebnis die Spannung abgeschaltet wird.
Aus der DE 198 28 057 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung der Spannungsversorgung einer insbesondere eine Dauerspannungsversorgung benötigende SRAM-Elemente umfassenden Kraftfahrzeug-Steuergeräteanordnung bekannt, mit einem Spannungsregler und einer Steuer- und Kontrolleinrichtung, die von dem Spannungsregler ein Zündschloss-Signal empfängt und die über ein Steuerleitungssignal an den Spannungsregler eine gesteuerte Selbstabschaltung des Steuergeräts bewirkt, wobei der Spannungsregler nach Auftreten einer Unterspannung oder eine Sicherheitseinrichtung nach Detektieren einer Funktionsstörungg der Steuer- und Kontrolleinrichtung eine Reset-Schaltung aktiviertund die Steuer- und Kontrolleinrichtung durch Abtasten des Zündschloss-Signals, eines Nachlaufphasensignals sowie des Steuerleitungssignals das Vorliegen einer Störung ermittelt.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein x-by-wire-System zu schaffen, das eine erhöhte Funktionssicherheit aufweist. Ein weiteres technisches Problem liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Betreiben eines derartigen x-by-wire-Systems.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu ist dem Steuerrechner eine Einrichtung zur Erkennung des Fahrtendes zugeordnet, die eingerichtet ist, die Zündstellung und die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auszuwerten, wobei die Spannungsversorgung über mindestens ein steuerbares Schaltelement mit dem Steuerrechner, dem Sensor und dem Aktuator verbunden ist, das eingerichtet ist, bei Erfassung des Fahrtendes durch die Einrichtung zur Erkennung des Fahrtendes die Spannungsversorgung selbsttätig abzutrennen. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß bei den bekannten x-by-wire-Systemen bei Abschaltung der Zündung und damit der Spannungsversorgung sicherheitskritische Zustände auftreten können. Schaltet beispielsweise der Kraftfahrzeugführer während einer Abfahrt die Zündung aus, um Kraftstoff zu sparen, so führt dies im Stand der Technik zwangsläufig zu einer Abschaltung der x-by-wire-Systeme, so daß entsprechend entweder die Lenkung und/oder die Bremse nicht mehr reagieren. Aufgrund der Anforderungen an einen geringen Ruhestrom bei abgestellter Zündung, um die Fahrzeugbatterien vor Entladung zu schützen, können die x-by-wire-Systeme auch nicht permanent mit der Spannungsversorgung verbunden bleiben. Erfindungsgemäß wird daher nach Sensierung der abgeschalteten Zündung zunächst die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges erfaßt. Hierzu kann auf die Signale vorhandener Sensoren zurückgegriffen werden. Nur bei Erfassung einer Eigengeschwindigkeit Null kann mit Sicherheit auf ein tatsächliches Fahrtende geschlossen werden. In diesem Fall schaltet sich dann das x-by-wire-System selbsttätig von der Spannungsversorgung ab, so daß das x-by-wire-System die Fahrzeugbatterie nicht belastet. Die Betätigung des Schalters kann dabei entweder durch die Einrichtung zur Erkennung des Fahrtendes oder durch den Steuerrechner erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt die Abschaltung jedoch durch den Steuerrechner. Zum einen läßt sich die Einrichtung zur Erkennung des Fahrtendes einfach im Steuerrechner integrieren und zum anderen werden vorzugsweise nach Erfassung des Fahrtendes noch Wartungs- und Diagnoseroutinen für das x-by-wire-System durchgeführt. Da deren Abschluß durch den Steuerrechner festgestellt wird, bietet sich ein direktes Ansteuern durch den Steuerrechner selbst an.
Die Erfassung der Eigengeschwindigkeit erfolgt vorzugsweise über einen Raddrehzahlsensor.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Steuerrechner über mindestens eine Spannungsversorgungsleitung mit dem Sensor und/oder dem Aktuator verbunden. Dabei wird ausgenutzt, daß wenn der Steuerrechner noch mit Spannung versorgt werden muß, auch der Sensor und der Aktuator noch mit Spannung versorgt werden müssen.
Weiter ist der Steuerrechner mit dem Sensor und dem Aktuator über jeweils mindestens eine Datenleitung verbunden. Vorzugsweise werden dann die Datenleitung und die Spannungsversorgungsleitung in einer gemeinsamen Steckverbindung angeordnet. Dadurch wird zum einen der Verkabelungsaufwand reduziert und zum anderen die Ausfallsicherheit erhöht. Das gemeinsame Kabel ist dabei vorzugsweise als mehradriges, abgeschirmtes Kabel ausgebildet.
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit sind die Spannungsversorgung und/oder der Steuerrechner und/oder der Sensor und/oder der Aktuator und/oder die Spannungsversorgungsleitung und/oder die Datenleitung redundant ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles naher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines x-by-wire-Systems.
Das x-by-wire-System 1 umfaßt eine Fahrzeugbatterie 2, einen Steuerrechner 3, einen Sensor 4, einen Aktuator 5, eine Einrichtung 6 zur Erfassung des Fahrtendes, einen Sensor 7 zur Erfassung der Zündstellung und einen Sensor 8 zur Erfassung der Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs. Zwischen der Fahrzeugbatterie 2 und dem Steuerrechner 3 ist ein Schaltelement 9 angeordnet. Das Schaltelement 9 ist vorzugsweise als Relais, insbesondere als Schließer ausgebildet und wird über den Steuerrechner 3 angesteuert. Zwischen dem Steuerrechner 3 und dem Sensor 4 und zwischen dem Steuerrechner 3 und dem Aktuator 5 ist jeweils eine Spannungsversorgungsleitung 10, 11 angeordnet, über die der Sensor 4 und Aktuator 5 mit der Fahrzeugbatterie 2 verbunden sind. Des weiteren sind der Sensor 4 und der Aktuator 5 über mindestens je eine Datenleitung 12, 13 mit dem Steuerrechner 3 verbunden. Die Spannungsversorgungsleitung 10, 11 und die zugehörige Datenleitung 12, 13 sind jeweils in einem gemeinsamen Kabel 14, 15 mit einer gemeinsamen Steckverbindung angeordnet. Dabei sei angemerkt, daß in der Darstellung aus Übersichtsgründen auf die Darstellung von Redundanzen verzichtet wurde.
Im Fahrtbetrieb ist das Schaltelement 9 geschlossen und wird durch den Steuerrechner 3 in dieser Stellung durch einen Steuerstrom gehalten. Erfaßt nun der Sensor 7 zur Erfassung der Zündstellung, daß die Zündung abgeschaltet wurde und der Sensor 8 eine Eigengeschwindigkeit von Null, so überträgt die Einrichtung 6 ein entsprechendes Signal an den Steuerrechner 3, daß ein Fahrtende vorliegt. In diesem Fall führt der Steuerrechner 3 noch Wartungs- und Diagnoseroutinen durch und schaltet dann den Steuerstrom für das Schaltelement 9 ab. Dadurch öffnet das Schaltelement 9, so daß der Steuerrechner 3, Sensor 4 und Aktuator 5 von der Fahrzeugbatterie 2 getrennt werden. Beim Neustart des Kraftfahrzeuges wird dann das Schaltelement 9 wieder geschlossen. Dies kann beispielsweise durch eine nicht dargestellte Steuerleitung vom Sensor 7 zum Schaltelement 9 realisiert werden. Anstelle eines Signals für die Zündstellung kann auch ausgewertet werden, ob der Zündschlüssel gesteckt ist oder nicht. Erfaßt hingegen der Sensor 7 zwar, daß die Zündung ausgeschaltet ist, der Sensor 8 jedoch eine Eigengeschwindigkeit von ungleich Null, so wird dies nicht als Fahrtende interpretiert und das Schaltelement 9 bleibt geschlossen, so daß die x-by-wire-Funktion voll erhalten bleibt.

Claims

X-by-wire-System in einem Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen Steuerrechner (3), mindestens einen Sensor zur Erfassung einer Stellbewegung, mindestens einen von dem Steuerrechner anzusteuernden Aktuator und eine Spannungsversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerrechner (3) eine Einrichtung (6) zur Erkennung des Fahrtendes zugeordnet ist, die eingerichtet ist, die Zündstellung und die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges auszuwerten, wobei die Spannungsversorgung über mindestens ein Schaltelement (9) mit dem Steuerrechner (3), dem Sensor (4) und dem Aktuator (5) verbunden ist, das eingerichtet ist, bei Erfassung des Fahrtendes durch die Einrichtung (6) zur Erkennung des Fahrtendes die Spannungsversorgung selbsttätig abzutrennen.
X-by-wire-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (6) zur Erfassung des Fahrtendes mindestens ein Raddrehzahlsensor zugeordnet ist.
X-by-wire-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrechner (3) über mindestens eine Spannungsversorgungsleitung (10, 11) mit dem Sensor (4) und/oder dem Aktuator (5) verbunden ist.
X-by-wire-System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrechner (3) mit dem Sensor (4) und dem Aktuator (5) über jeweils mindestens eine Datenleitung (12, 13) miteinander verbunden ist.
X-by-wire-System nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenleitung (12, 13) und Spannungsversorgungsleitung (10, 11) in einer gemeinsamen Steckverbindung angeordnet sind.
X-by-wire-System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrechner (3) und der Sensor (4) und/oder der Aktuator (5) über einen CAN-Bus verbunden sind.
X-by-wire-System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung und/oder der Steuerrechner (3) und/oder der Sensor (4) und/oder der Aktuator (5) und/oder die Spannungsversorgungsleitung (10, 11) und/oder die Datenleitung (12, 13) redundant ausgebildet sind.
Verfahren zum Betreiben eines x-by-wire-Systems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) zur Erfassung des Fahrtendes bei abgeschalteter Zündung zunächst überprüft, ob die Eigengeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges Null ist und die Spannungsversorgung zum Steuerrechner (3), zum Sensor (4) und zum Aktuator (5) solange aufrechterhält, bis die Eigengeschwindigkeit Null ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerrechner (3) nach Erfassung der Eigengeschwindigkeit Null zunächst eine Wartungs- und Diagnoseroutine durchführt, bevor die Spannungsversorgung abgeschaltet wird.