DE10107949A1 - Kraftfahrzeugsteuersystem - Google Patents
KraftfahrzeugsteuersystemInfo
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Abstract
In einem Kraftfahrzeug befindet sich ein Kraftfahrzeugsteuersystem, das mehrere Kraftfahrzeugsteuergeräte aufweist, deren Einbauort von verschiedenen auch gegensätzlichen Anforderungen abhängt, insbesondere von ihrer Funktion, ihrer Richtungsabhängigkeit, den Umgebungsbedingungen und ihren Abmessungen. Aufgabe der Erfindung ist im Kraftfahrzeugsteuersystem die Kraftfahrzeugsteuergeräte so anzuordnen, dass sie ihren auch gegensätzlichen Anforderungen gerecht werden. DOLLAR A Um die Funktionsweise der Kraftfahrzeugsteuergeräte zu optimieren, werden die richtungsabhängigen Sensoren des einen Kraftfahrzeugsteuergeräts in einem anderen Kraftfahrzeugsteuergerät untergebracht, das aufgrund seiner Lage und Umgebungsbedingungen besser für den Betrieb der Sensoren geeignet ist. DOLLAR A Werden die richtungsabhängigen Sensoren eines Bremssteuergerätes im Airbag-Steuergerät untergebracht, so ergeben sich für das gesamte Kraftfahrzeugsteuersystem Vereinfachungen hinsichtlich der Sensor-Spezifikationen und der Montage.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugsteuersystem mit mindestens zwei unter
schiedlichen Steuergeräten, die über einen Datenbus miteinander verbunden sind,
wobei mindestens ein Steuergerät eine richtungsabhängige Sensorvorrichtung
benötigt.
Ein solches Kraftfahrzeugsteuersystem ist beispielsweise aus der Patentschrift
EP 0 613 428 B1 bekannt. Dieses weist diverse Steuergeräte, z. B. zum Steuern
eines Antiblockiersystems (ABS), einer Antischlupfregelung (ASR), des Verbren
nungsmotors (Motor Management/Emission Control), einer elektronischen Ge
triebesteuerung (Gear Control, Speed Control), eines Airbagsystems (Airbag) usw.
auf. Über den Datenbus werden Daten an die angeschlossenen Geräte gesendet
und von diesen empfangen. Jedes an den Bus angeschlossene Steuergerät weist
jeweils einen Microcontroller auf, durch den die gelieferten Daten verarbeitet
werden und der weitere Geräte - z. B. über den Bus - steuert.
Bei herkömmlichen Bremssteuergeräten ist entweder die Sensorkomponente im
Gerät integriert, oder aber die Sensorkomponente ist extern an einem anderen
Ort für sich alleine aufgebaut.
Bei dem integrierten Aufbau ist es nachteilig, dass, wenn sich das Bremssteuer
gerät im Motorraum befindet, zu hohe Temperaturen für die Sensorkomponente
herrschen. Aus diesem Grund müssen die Sensoren einen großen Betriebstempe
raturbereich aufweisen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, einen geeigne
ten Platz für die integrierte Version zu finden, so dass die Sensoren in alle Raum
richtungen exakt ausgerichtet werden können.
In Fig. 4 ist ein herkömmliches Bremssteuergerät 10 dargestellt, dessen Sen
sorkomponente 4, extern angebracht ist. Beim abgebildeten Bremssteuergerät
handelt es sich um ein kombiniertes Antiblockiersystem (ABS) mit einem integ
rierten elektronischen Stabilisierungsprogramm (ESP), das über einen CAN-Bus
12 bidirektional mit der Sensorkomponente 4 verbunden ist. Ferner weist die
Sensorkomponente 4 eine serielle Schnittstelle 13 auf. An dieser Schnittstelle 13
können optional die Signale eines Lenkwinkelsensors 14 in die Sensorkomponen
te 4 eingespeist werden.
Nachteilig bei der Ausgliederung der Sensorkomponente ist es, dass zusätzliche
Kabel benötigt werden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Signale, die
in der Sensorkomponente 4 erzeugt werden, so klein sind, dass sie zuerst ver
stärkt werden müssen und somit eine zusätzliche Verstärkervorrichtung benötigt
wird.
Aus der DE 34 20 581 A1 ist ein Kraftfahrzeugsteuersystem bekannt, bei dem die
Steuergeräte über einen Datenbus mit einer zentralen Steuereinheit in Verbin
dung stehen. Aus der DE 198 25 817 C1 ist ein Kraftfahrzeugsteuersystem be
kannt, bei dem zumindest zwei Steuergeräte, die mit einem Datenbus miteinander
verbunden sind, auf eine gemeinsame Recheneinheit zugreifen.
Nachteilig bei allen Aufbauten ist jedoch, dass durch die Vielzahl von Steuergerä
ten bei dem stark begrenzten Raumangebot nicht alle Steuergeräte an den für sie
günstigsten Ort montiert werden können. Auch können unterschiedliche Anforde
rungen an die Messbedingungen hinsichtlich der Ausrichtung und Positionierung
im Fahrzeug an die Betriebsbedingungen hinsichtlich der Temperatur, Feuchte
und mechanischer Erschütterung entstehen, die nicht oder nur sehr aufwendig
vereint werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeugsteuersystem so im Kraftfahrzeug
anzuordnen, dass sie ihren auch gegensätzlichen Anforderungen gerecht werden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, dass die richtungsabhängige Sensor
vorrichtung, die die Richtungsabhängigkeit des Steuergerätes verursacht, in ei
nem anderen, günstig gelegenen Steuergerät untergebracht wird, das mit dem
richtungsabhängigen Steuergerät über einen Datenbus in Verbindung steht.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Hierbei
ist das eine Steuergerät ein Bremssteuergerät und das andere Steuergerät ein
Airbag-Steuergerät, wobei die Sensorvorrichtung des Brennsteuergerätes am oder
im Airbag-Steuergerät angebracht ist. Auch können mehrere Steuergeräte eine
gemeinsame Rechnereinheit und/oder eine gemeinsame Auswerteeinheit aufwei
sen.
Die Vorteile, die sich durch die Integration der Sensorvorrichtung des einen
Steuergeräts in das andere Steuergerät ergeben, bestehen darin, dass die Be
triebsbedingungen im Hinblick auf den Einsatztemperaturbereich und auf die Ein
baulage verbessert werden können. Insbesondere bei der Integration der Sensor
vorrichtung eines ESP-Steuergeräts im Airbag-Steuergerät können sich weitere
Vorteile ergeben. Das Airbag-Steuergerät sitzt an einem thermisch günstigen Ein
bauort mit einem Temperaturbereich von -40°C bis +85°C. Für einen solchen
Temperaturbereich können Standardsensoren für die ESP-Einrichtung gewählt
werden. Das Airbag-Steuergerät sitzt bereits definiert und mit hinreichender Ge
nauigkeit in Fahrtrichtung. Damit entfällt die exakte Anbringung der Sensorvor
richtung oder alternativ die notwendige genaue Ausrichtung eines anderen auf
nehmenden Steuergeräts. Durch ein solches Kraftfahrzeugsteuersystem lässt sich
der Montageaufwand der Steuergeräte im Kraftfahrzeug reduzieren. Auch ergeben
sich Kostenvorteile durch die Einsparung von Gehäuse und Hardware. Der freie
Einbauraum im Kraftfahrzeug wird vergrößert und der Verkabelungsaufwand redu
ziert. Ferner lässt sich die Erkennung von Sensorfehlern bei der Verwendung einer
gemeinsamen Auswerteeinheit verbessern.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren nä
her erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: Draufsicht auf ein Airbagsteuergerät mit integrierter Sensorvorrich
tung für ein Bremssteuergerät.
Fig. 2: Aufbau eines Airbagsteuergerätes mit integrierter Sensorvorrich
tung für ein Bremssteuergerät.
Fig. 3: schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugsteuersystems.
Fig. 4: schematische Darstellung eines herkömmlichen Bremssteuersys
tems.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Airbag-Steuergerät 1. Das Airbag-
Steuergerät 1 ist in einem Gehäusebecher 2 angeordnet. Im Innern des Gehäuses
2 befindet sich die Sensorkomponente 4 für das Bremssteuersystem. Hier befin
det sich auch die Airbag-Steuerelektronik, die jedoch in dieser Abbildung nicht
sichtbar ist. Jedoch ist der Autarkiekondensator 8 des Airbag-Steuergeräts 1 in
dieser Abbildung dargestellt, welcher gegebenenfalls die Zündpillen des Auslöse
gerätes mit der erforderlichen Energie versorgt. Die Sensorkomponente 4 im Ge
häusebecher 2 besteht aus einer ersten Sensorvorrichtung 5, beispielsweise ei
nem oder mehreren Beschleunigungssensoren und einer zweiten Sensorvorrich
tung 6, beispielsweise einem Drehratensensor. Die erste Sensorvorrichtung 5 ist
senkrecht zur zweiten Sensorvorrichtung 6 angeordnet. Die Sensorkomponente 4
ist über verschiedene Anschluss- und Befestigungsvorrichtungen mechanisch
und/oder elektrisch mit der Elektronik des Airbag-Steuergeräts 1 im Innern des
Gehäuses verbunden. Das Airbag-Steuergerät 1 sitzt an einem thermisch günsti
gen Einbauort mit einem Temperaturbereich von -40°C bis +85°C. Das Airbag-
Steuergerät sitzt bereits definiert und mit hinreichender Genauigkeit in Fahrtrich
tung. Dies unterstützt eine einfache und exakte Ausrichtung der Sensorkompo
nente 4 im Airbag-Steuergerät 1. Weiterhin ist das Airbag-Steuergerät 1 so positi
oniert, dass es frei von Eigenresonanzen (< 2000 Hz) ist. Die Befestigungsfläche
des Airbag-Steuergeräts 1 am Kraftfahrzeug ist eben. Damit ist auch zumindest
eine Sensorvorrichtung horizontal exakt ausgerichtet.
Die Sensorkomponente 4 weist mindestens einen Beschleunigungsaufnehmer als
erste Sensorvorrichtung 1 auf und mindestens einen Drehratensensor als zweite
Sensorvorrichtung 6 auf. Hierbei kann eine oder mehrere Sensorvorrichtungen 5,
6 sowohl für das Airbag-Steuergerät als auch für das Bremssteuergerät genutzt
werden oder aber, es können verschiedene Sensorvorrichtungen getrennt vonein
ander entweder für das Airbag-Steuergerät oder für das Bremssteuergerät ver
wendet werden. Die Daten, die von der Sensorkomponente erfasst werden, wer
den über eine Anschluss- und Befestigungsvorrichtung 7 an die im gleichen Ge
häuse angeordnete Elektronik weitergeleitet und dann im Airbag-Steuergerät be
arbeitet, eventuell mit anderen Werten verglichen und ausgewertet. Das Ergebnis
wird über eine Steckvorrichtung 11, z. B. über einen CAN-Bus an das Bremssteu
ergerät weitergeleitet, welches wiederum in Abhängigkeit vom empfangenen Sig
nal Ventile betätigt. Bei der Aufnahme der Sensorkomponente 4 für das Brems
steuergerät müssen im Airbag-Steuergerät 1 zusätzlich folgende Anforderungen
miterfüllt werden.
Es wird ein zusätzlicher Funktionstest an der Sensorkomponente für die Sensor
vorrichtungen, insbesondere für den oder die Beschleunigungsaufnehmer und den
oder die Drehratensensoren benötigt, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewähr
leisten. Weiter müssen die von den Sensorvorrichtungen erfassten Sensordaten
einem Analog-/Digital-Wandler (A/D-Wandler) zugeführt werden. Im A/D-Wandler
erfolgt die Umwandlung dieser Daten in das geforderte Format. Ferner muss eine
Speichervorrichtung vorhanden sein, die die Kalibrierdaten der Beschleunigungs
sensoren abspeichert. Auch muss das Bremssteuergerät über Fehler, die im Air
bag-Steuergerät auftreten und die Einfluss auf die Ansteuerung des Bremssteuer
geräts haben, benachrichtigt werden. Ferner muss das Airbag-Steuergerät, das
die Sensorik für das Bremssteuergerät beinhaltet, eine zusätzliche Schnittstelle
aufweisen, an der die Daten vom Lenkwinkelsensor in das Airbag-Steuergerät
übertragen werden können.
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Airbagsteuergerätes mit integrierter Sensorvor
richtung für ein Bremssteuergerät. Zu oberst befindet sich der Gehäusedeckel 9,
der in der Regel aus Kunststoff besteht. Darunter ist eine Leiterplatte 3 angeord
net. Diese Leiterplatte 3 trägt die Elektronik für die Airbagsteuerung, insbesonde
re die Recheneinheit, die Signalaufbereitung und die Zündendstufen. Der Gehäu
sedeckel 9 ist mit der Leiterplatte 3 verbunden. Darunter befindet sich die Sen
sorkomponente 4. Die Sensorkomponente 4 wiederum besteht aus einer ersten
Sensorvorrichtung 5, die aus einem oder mehreren Beschleunigungssensoren be
steht. Ferner weist die Sensorkomponente 4 eine zweite Sensorvorrichtung 6 auf,
die einen oder mehrere Drehratensensoren aufweist. Die erste Sensorvorrichtung
5 ist senkrecht zur zweiten Sensorvorrichtung 6 angeordnet. Die Sensorkompo
nente 4 ist über Anschluss- und/oder Befestigungsvorrichtungen mit der darüber
liegenden Leiterplatte und/oder mit einer darunter liegenden Leiterplatte verbun
den. Daneben oder darunter befindet sich der Autarkiekondensator 8 des Airbag-
Steuergerätes 1. Alle elektrischen und elektronischen Komponenten sind in ei
nem Gehäusebecher 2 angeordnet, der vom Gehäusedeckel 9 verschlossen wird.
Im Gehäusebecher 2 befinden sich alle anderen elektronischen Bauteile, die für
das Airbag-Steuergerät benötigt werden und die zusätzlich Teilaufgaben vom
Bremssteuergerät übernehmen. Diese Teilaufgaben bestehen insbesondere darin,
die von den Sensoren erfassten Werte abzuspeichern und auszuwerten. Der Ge
häusebecher 2 selbst besteht aus Plastik.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung des kombinierten Brems- und Airbag-
Steuergerätes. Das Bremssteuergerät 10, beispielsweise ein Antiblockiersystem
kombiniert mit einem elektronischen Stabilisierungsprogramm (ESP), ist über ei
nen CAN-Bus 12 mit dem Airbag-Steuergerät 1 verbunden. Der CAN-Bus 12
transportiert Daten bidirektional zwischen dem Bremssteuergerät 10 und dem
Airbag-Steuergerät 1. Das Airbag-Steuergerät 1 beinhaltet einen Microcontroller
und entsprechende Komponenten, die eine Rechnereinheit 15 und eine Auswer
teeinheit 16 darstellen. Ferner beinhaltet das Airbag-Steuergerät 1 eine Sensor
komponente 4. Diese Sensorkomponente 4 weist Sensorvorrichtungen auf, mit
denen das Bremssteuergerät 15 und das Airbag-Steuergerät 1 betrieben werden.
Hierbei können die Sensorvorrichtungen voneinander getrennt aufgebaut sein, d. h.,
dass jedes Steuergerät eigene Sensorvorrichtungen aufweist oder aber die
Sensorvorrichtungen sind so aufgebaut, dass ein und dieselbe Sensorvorrichtung
sowohl das Signal für das Airbag-Steuergerät 1 als auch für das Bremssteuergerät
10 liefert. Zusätzlich weist das Airbag-Steuergerät 1 eine serielle Schnittstelle 13
auf. An dieser seriellen Schnittstelle 13 werden die Signale eines Lenkwinkelsen
sors 14 eingespeist. Dieser Lenkwinkelsensor 14 kann optional zur Ansteuerung
des Bremssteuergeräts 15 über das Airbag-Steuergerät 1 genutzt werden.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante wird der günstige Aufbauort des Airbag-
Steuergeräts - im Insassenraum - genutzt. Auch ist keine weitere Kabelverbin
dung vonnöten, weil die Kraftfahrzeugsteuergeräte miteinander über einen CAN-
Bus verbunden sind.
Claims (4)
1. Kraftfahrzeugsteuersystem mit zumindest zwei unterschiedlichen Steuergerä
ten (1, 10), die über einen Datenbus (12) miteinander verbunden sind, wobei
mindestens ein Steuergerät eine Sensorkomponente (4) aufweist, die mindes
tens eine Sensorvorrichtung (5, 6) beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Sensorvorrichtung (5, 6) des einen Steuergerätes (10) an oder
in einem anderen Steuergerät (1) angebracht ist.
2. Kraftfahrzeugsteuersystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest zwei Steuergeräte (1, 10) eine gemeinsame Rechnereinheit
(15) aufweisen.
3. Kraftfahrzeugsteuersystem nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, dass zumindest zwei Steuergeräte eine gemeinsame Auswerteein
heit (16) aufweisen.
4. Kraftfahrzeugsteuersystem nach einem der vorangegangenen Patentansprü
che, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Steuergerät (10) ein Brems
steuergerät ist und das andere Steuergerät (1) ein Airbag-Steuergerät ist, wo
bei einzelnen Sensorvorrichtungen (5, 6) oder die gesamte Sensorkomponente
(4) des Bremssteuergerätes (10) am oder im Airbag-Steuergerät (1) angebracht
ist.
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