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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugsteuersystem mit mindestens
zwei unterschiedlichen Steuergeräten,
die über
einen Datenbus miteinander verbunden sind, wobei mindestens ein
Steuergerät eine
richtungsabhängige
Sensorvorrichtung benötigt.
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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 Verbrennungsmotors (Motor Management / Emission Control),
einer elektronischen Getriebesteuerung (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.
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Bei
herkömmlichen
Bremssteuergeräten
ist entweder die Sensorkomonente im Gerät integriert, oder aber die
Sensorkomponente ist extern an einem anderen Ort für sich alleine
aufgebaut.
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Bei
dem integrierten Aufbau ist es nachteilig, dass, wenn sich das Bremssteuergerät im Motorraum
befindet, zu hohe Temperaturen für
die Sensorkomponente herrschen. Aus diesem Grund müssen die
Sensoren einen großen
Betriebstemperaturbereich aufweisen. Eine weitere Schwierigkeit
besteht darin, einen geeigneten Platz für die integrierte Version zu
finden, so dass die Sensoren in alle Raumrichtungen exakt ausgerichtet
werden können.
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In 4 ist ein herkömmliches
Bremssteuergerät 10 dargestellt,
dessen Sensorkomponente 4, extern angebracht ist. Beim
abgebildeten Bremssteuergerät
handelt es sich um ein kombiniertes Antiblockiersystem (ABS) mit
einem integrierten 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 Sensorkomponente 4 eingespeist
werden.
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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 verstärkt
werden müssen
und somit eine zusätzliche
Verstärkervorrichtung
benötigt
wird.
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Aus
der
DE 34 20 581 A1 ist
ein Kraftfahrzeugsteuersystem bekannt, bei dem die Steuergeräte über einen
Datenbus mit einer zentralen Steuereinheit in Verbindung stehen.
Aus der
DE 198 25
817 C1 ist ein Kraftfahrzeugsteuersystem bekannt, bei dem
zumindest zwei Steuergeräte,
die mit einem Datenbus miteinander verbunden sind, auf eine gemeinsame
Recheneinheit zugreifen.
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Nachteilig
bei allen Aufbauten ist jedoch, dass durch die Vielzahl von Steuergeräten bei
dem stark begrenzten Raumangebot nicht alle Steuergeräte an den
für sie
günstigsten
Ort montiert werden können.
Auch können
unterschiedliche Anforderungen 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.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeugsteuersystem so im Kraftfahrzeug
anzuordnen, dass sie ihren auch gegensätzlichen Anforderungen gerecht
werden.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt dadurch, dass die richtungsabhängige Sensorvorrichtung,
die die Richtungsabhängigkeit
des Steuergerätes
verursacht, in einem anderen, günstig
gelegenen Steuergerät
untergebracht wird, das mit dem richtungsabhängigen Steuergerät über einen
Datenbus in Verbindung steht.
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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 Bremssteuergerätes am oder im Airbag-Steuergerät angebracht
ist. Auch können
mehrere Steuergeräte
eine gemeinsame Rechnereinheit und/oder eine gemeinsame Auswerteeinheit
aufweisen.
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Die
Vorteile, die sich durch die Integration der Sensorvorrichtung des
einen Steuergeräts
in das andere Steuergerät
ergeben, bestehen darin, dass die Betriebsbedingungen im Hinblick
auf den Einsatztemperaturbereich und auf die Einbaulage verbessert
werden können.
Insbesondere bei der Integration der Sensorvorrichtung eines ESP-Steuergeräts im Airbag-Steuergerät können sich
weitere Vorteile ergeben. Das Airbag-Steuergerät sitzt an einem thermisch
günstigen
Einbauort 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 Genauigkeit in Fahrtrichtung.
Damit entfällt
die exakte Anbringung der Sensorvorrichtung oder alternativ die
notwendige genaue Ausrichtung eines anderen aufnehmenden 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 reduziert. Ferner lässt sich die Erkennung von
Sensorfehlern bei der Verwendung einer gemeinsamen Auswerteeinheit
verbessern.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1: Draufsicht auf ein Airbagsteuergerät mit integrierter
Sensorvorrichtung für
ein Bremssteuergerät.
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2: Aufbau eines Airbagsteuergerätes mit integrierter
Sensorvorrichtung für
ein Bremssteuergerät.
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3: schematische Darstellung
eines Kraftfahrzeugsteuersystems.
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4: schematische Darstellung
eines herkömmlichen
Bremssteuersystems.
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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
befindet 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 Auslösegerätes mit
der erforderlichen Energie versorgt. Die Sensorkomponente 4 im
Gehäusebecher 2 besteht
aus einer ersten Sensorvorrichtung 5, beispielsweise einem
oder mehreren Beschleunigungssensoren und einer zweiten Sensorvorrichtung 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 günstigen
Einbauort mit einem Temperaturbereich von –40 °C bis +85 °C. Das Airbag-Steuergerät sitzt
bereits definiert und mit hinreichender Genauigkeit in Fahrtrichtung.
Dies unterstützt
eine einfache und exakte Ausrichtung der Sensorkomponente 4 im Airbag-Steuergerät 1.
Weiterhin ist das Airbag-Steuergerät 1 so positioniert,
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.
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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 voneinander entweder für das Airbag-Steuergerät oder für das Bremssteuergerät verwendet
werden. Die Daten, die von der Sensorkomponente erfasst werden,
werden über
eine Anschluss- und Befestigungsvorrichtung 7 an die im
gleichen Gehäuse
angeordnete Elektronik weitergeleitet und dann im Airbag-Steuergerät bearbeitet,
eventuell mit anderen Werten verglichen und ausgewertet. Das Ergebnis wird über eine
Steckvorrichtung 11, z. B. über einen CAN-Bus an das Bremssteuergerät weitergeleitet, welches
wiederum in Abhängigkeit
vom empfangenen Signal Ventile betätigt. Bei der Aufnahme der Sensorkomponente 4 für das Bremssteuergerät müssen im
Airbag-Steuergerät 1 zusätzlich folgende
Anforderungen miterfüllt
werden.
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Es
wird ein zusätzlicher
Funktionstest an der Sensorkomponente für die Sensorvorrichtungen,
insbesondere für
den oder die Beschleunigungsaufnehmer und den oder die Drehratensensoren
benötigt, um
einen zuverlässigen
Betrieb zu gewährleisten. 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 Beschleunigungssensoren abspeichert.
Auch muss das Bremssteuergerät über Fehler,
die im Airbag-Steuergerät auftreten
und die Einfluss auf die Ansteuerung des Bremssteuergeräts 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.
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2 zeigt den Aufbau eines
Airbagsteuergerätes
mit integrierter Sensorvorrichtung für ein Bremssteuergerät. Zu oberst
befindet sich der Gehäusedeckel 9,
der in der Regel aus Kunststoff besteht. Darunter ist eine Leiterplatte 3 angeordnet. Diese
Leiterplatte 3 trägt
die Elektronik für
die Airbagsteuerung, insbesondere die Recheneinheit, die Signalaufbereitung
und die Zündendstufen.
Der Gehäusedeckel 9 ist
mit der Leiterplatte 3 verbunden. Darunter befindet sich
die Sensorkomponente 4. Die Sensorkomponente 4 wiederum
besteht aus einer ersten Sensorvorrichtung 5, die aus einem
oder mehreren Beschleunigungssensoren besteht. 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 Sensorkomponente 4 ist über Anschluss- und/oder
Befestigungsvorrichtungen mit der darüber liegenden Leiterplatte
und/oder mit einer darunter liegenden Leiterplatte verbunden. Daneben
oder darunter befindet sich der Autarkiekondensator 8 des Airbag-Steuergerätes 1.
Alle elektrischen und elektronischen Komponenten sind in einem 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 Gehäusebecher 2 selbst
besteht aus Plastik.
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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
einen 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 Auswerteeinheit 16 darstellen. Ferner beinhaltet das
Airbag-Steuergerät 1 eine
Sensorkomponente 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 Lenkwinkelsensors 14 eingespeist. Dieser
Lenkwinkelsensor 14 kann optional zur Ansteuerung des Bremssteuergeräts 15 über das
Airbag-Steuergerät 1 genutzt
werden.
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Bei
der in 3 dargestellten
Variante wird der günstige
Aufbauort des Airbag-Steuergeräts – im Insassenraum – genutzt.
Auch ist keine weitere Kabelverbindung vonnöten, weil die Kraftfahrzeugsteuergeräte miteinander über einen
CAN-Bus verbunden
sind.