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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Druckmessvorrichtung und ein Verfahren zum Parametrieren einer Druckmessvorrichtung.
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Im Automobilbereich wird in Kraftfahrzeugen bei Bremssystemen, insbesondere bei ESP-Systemen, zur Erfassung des Fahrerbremswunschs eine Druckinformation benötigt. Diese Druckinformation wird über einen Drucksensor zur Verfügung gestellt, der den Druck im Hauptzylinder eines Bremssystems misst. Dazu sind unterschiedliche Ausführungen bekannt, bei denen ein externer Drucksensor am sogenannten Hydroaggregat angeschraubt wird.
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Ebenfalls bekannt sind Sensoren, die in das Hydroaggregat oder ein Hydraulikgehäuse integriert, zumindest teilweise darin integriert sind. Ein derartiger Sensor wird in
WO 2004/043754 A1 vorgeschlagen. Durch die Integration des Drucksensors in das Ventil kann die Baugröße reduziert werden und auf zusätzliche aufwändige Bordnetzschutzmaßnahmen verzichtet werden. Gleichzeitig wird die Zuverlässigkeit der Druckmessung erhöht und die Kosten für die Herstellung des Drucksensorsystems verringert. Um Bauraumverkleinerungen zu erreichen, kann eine Integration des Drucksensors in das Ventil vorgesehen werden. Dies führt jedoch häufig zu Vergrößerungen des Ventildurchmessers.
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Um solche Vergrößerungen zu vermeiden, wird beispielsweise in
EP 1 093 428 B1 vorgeschlagen, den Drucksensor quer zur Aufnahmebohrung für die Ventile auszurichten. Aus der
EP 1 093 428 B1 ist ein Bremsdrucksteuerungsgerät bekannt, bei dem eine Drucksensoranschlussöffnung quer zu den Aufnahmebohrungen für Druckventile in das Gehäuse gerichtet sind. Damit soll der Nachteil von teilweise integrierten Drucksensoren vermieden werden, die zwischen den Elektromagneten angeordnet sind und zu einem großen Ventilabstand führen und somit zu einer nachteiligen Gehäusegröße für das Sensorgehäuse.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist den Vorteil auf, dass eine Sensiereinheit der Druckmessvorrichtung besonders klein aufgebaut werden kann. Dadurch wird ein minimaler Raumbedarf für die Sensiereinrichtung benötigt, so dass die Sensiereinheit vollständig in ein Ventil eines Bremssystems integriert werden kann, ohne dass der Ventildurchmesser vergrößert werden muss. Die Druckmessvorrichtung umfasst eine Sensiereinheit, die in ein Ventil integriert ist, und eine Auswerteeinheit. Die Sensiereinheit und die Auswerteeinheit sind räumlich getrennt. Beide sind über eine elektrische Steckverbindung miteinander verbunden. Es findet somit eine Trennung zwischen der Sensiereinheit im Ventil und der Auswertung der von der Sensiereinheit erzeugten Daten in einer Auswerteeinheit statt. Dies hat den Vorteil, dass die Sensiereinheit sehr klein, robust und preiswert ausgeführt werden kann. Die Sensiereinheit ist vollständig in das Ventil integriert, so dass es zuverlässig gegen Störungen geschützt ist und nur geringe Entstörmaßnahmen bzw. Schutzmaßnahmen getroffen werden müssen. Durch die räumliche Trennung zwischen Sensiereinheit und Auswerteeinheit kann die Auswerteeinheit an einem Ort positioniert werden, in dem genug Raum zur Verfügung steht oder an einem Ort, der beispielsweise in einer geschützten Umgebung liegt. Dadurch können die zu treffenden Schutzmaßnahmen reduziert bzw. die Störsicherheit erhöht werden.
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Die Sensiereinheit kann als elektrische Messzelle mit einer Messbrücke ausgeführt sein. Die Messzelle umfasst nur passive elektrische Bauelemente. Sie kann darüber hinaus mit einer Schutzbeschaltung versehen sein, um die Empfindlichkeit gegen Störungen, insbesondere gegen elektromagnetische Störungen zu reduzieren. Die Verbindung über eine elektrische Steckverbindung hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Steckverbindung lösbar und wieder verbindbar ist. So kann eine Komponente der Druckmessvorrichtung, also die Sensiereinheit oder die Auswerteeinheit, separat ausgetauscht werden. Dies ist dann sinnvoll, wenn beispielsweise nur eine der Komponenten defekt ist.
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Weiterhin umfasst die Druckmessvorrichtung ferner ein separates Steuergerät mit einem Speicher, in dem Parameter der Sensiereinheit abgespeichert sind, wobei die Auswerteeinheit über eine Schnittstelle mit dem Steuergerät verbunden ist. Die Kommunikation zwischen der Auswerteeinheit und dem Steuergerät kann über die Schnittstelle stattfinden. Die Schnittstelle kann als bidirektionale Schnittstelle ausgeführt sein. In dem Steuergerät können die spezifischen Parameter der Sensiereinheit in dem Speicher abgespeichert werden. Damit stehen die spezifischen Parameter der Sensiereinheit stets zur Verfügung. Vorteilhaft wird ein nichtflüchtiger Speicher verwendet, beispielsweise ein EEPROM. Die Parameter bleiben dann auch bei Ausschalten der Zündung des Kraftfahrzeugs erhalten.
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Darüber hinaus ist die Auswerteeinheit der Druckmessvorrichtung parametrierbar und umfasst ein Steuerregister, in das die Parameter der Sensiereinheit von dem Steuergerät übertragbar sind. Damit die Auswerteeinheit mit der Sensiereinheit einwandfrei und korrekt zusammenarbeiten kann, muss die Auswerteeinheit parametrierbar sein, so dass spezifische Parameter der Sensiereinheit in der Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt werden können. Die Parameter in der Auswerteeinheit stellen somit die Kalibrierdaten für die jeweilige Sensiereinheit dar. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass von der Auswerteeinheit korrekte Messwerte übertragen werden. Durch Verwendung der für eine Sensiereinheit spezifischen Parameter können unterschiedliche Sensiereinheiten an eine Auswerteeinheit angeschlossen werden bzw. unterschiedliche Auswerteeinheiten mit einer Sensiereinheit zusammenarbeiten. Die in dem Steuergerät im Speicher abgespeicherten Parameter können über die Schnittstelle der Auswerteeinheit an die Auswerteeinheit übertragen werden. Die Parameter der Sensiereinheit werden dann in das Steuerregister der Auswerteeinheit geschrieben. Damit liegen die spezifischen Parameter der Sensiereinheit und der Auswerteeinheit vor. Da die Parameter im Speicher des Steuergeräts abgespeichert sind, kann auf einen Speicher in der Auswerteeinheit verzichtet werden. Die Auswerteeinheit kann damit sehr kostengünstig hergestellt werden. Gleichzeitig führt der Verzicht des Speichers zu einer deutlichen Größenreduktion der Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit kann beispielsweise als ASIC ausgeführt sein, der aufgrund des fehlenden Speichers sehr preiswert ist. Da die Auswerteeinheit über keinen eigenen Speicher verfügt, müssen die Parameter der Sensiereinheit stets in das Steuerregister übertragen werden. Damit ist sichergestellt, dass immer aktuelle Parameter in der Sensiereinheit vorliegen.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung.
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Vorzugsweise ist die elektrische Steckverbindung zwischen der Sensiereinheit und der Auswerteeinheit als Koaxial-Stecker ausgeführt. Die Ausführung der Steckverbindung als Koaxial-Stecker hat den Vorteil, dass eine geschirmte und damit geschützte Verbindung zwischen der Sensiereinheit und der Auswerteeinheit hergestellt wird. Störeinflüsse von außen werden gedämpft und abgeschirmt, so dass die Kommunikation zwischen Sensiereinheit und Auswerteeinheit ungestört stattfinden kann. Die als Koaxial-Stecker ausgebildete Steckverbindung kann mehrpolig sein, so dass mehrere Leitungen gleichzeitig zwischen der Sensiereinheit und der Auswerteeinheit in einem Kabel bzw. in einer Verbindung geführt werden können. Da Koaxial-Stecker Standardkomponenten sind, ist die Ausführung nicht nur sehr robust, sondern auch recht preisgünstig. Der Koaxial-Stecker erlaubt die Verwendung von geschirmten Kabeln, so dass der Gesamtpfad zwischen Sensiereinheit und Auswerteeinheit elektromagnetisch geschützt ist.
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Da die Auswerteeinheit keinen Speicher und nur wenige elektronische Komponenten umfasst, benötigt sie nur einen minimalen Raumbedarf. Die Auswerteeinheit kann in einem ASIC integriert sein. Das Steuergerät selbst kann neben der Speicherung der Parameter der Sensiereinheit auch andere Funktionen übernehmen und nicht nur die Druckmessvorrichtung steuern oder regeln, sondern auch weitere Komponenten.
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Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Parametrieren einer Druckmessvorrichtung. Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass die im Steuergerät abgespeicherten Parameter direkt an die Auswerteeinheit übermittelt werden und anschließend durch erneutes Auslesen wieder überprüft werden. Damit wird sichergestellt, dass in der Auswerteeinheit die übertragenen spezifischen Parameter korrekt hinterlegt sind, so dass die Druckmessvorrichtung einwandfrei und zuverlässig arbeitet. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Parametrieren der Druckmessvorrichtung sieht mehrere Schritte vor, wobei die Druckmessvorrichtung eine Sensiereinheit und eine davon separate Auswerteeinheit mit einer Schnittstelle und einem Steuerregister umfasst. In einem ersten Schritt werden von einem Steuergerät Parameter der Sensiereinheit an die Schnittstelle der Auswerteeinheit der Druckmessvorrichtung gesendet. Die Parameter werden dann in dem Steuerregister der Auswerteeinheit abgelegt. Anschließend werden die übermittelten Parameter von dem Steuergerät aus dem Steuerregister der Auswerteeinheit ausgelesen und dann die Richtigkeit der Einstellung des Steuerregisters der Auswerteeinheit in dem Steuergerät überprüft. Da die Auswerteeinheit keinen eigenen Speicher umfasst, werden jeweils bei Aktivierung der Zündung eines Kraftfahrzeugs die Parameter der Sensiereinheit aus einem Speicher des Steuergeräts ausgelesen und an die Auswerteeinheit übermittelt. Damit wird sichergestellt, dass zum einen stets aktuelle Parameter der Sensiereinheit in der Auswerteeinheit vorliegen. Durch das erneute Auslesen der Parameter aus dem Steuerregister der Auswerteeinheit wird die Korrektheit der Übertragung überprüft, so dass sichergestellt ist, dass die Druckmessvorrichtung zuverlässig arbeitet. Das erneute Auslesen der Parameter aus dem Steuerregister und Übermitteln in das Steuergerät kann nicht nur einmalig, sondern vorzugsweise auch mehrfach ausgeführt werden, um die Korrektheit der abgelegten Parameter wiederholt zu prüfen. Diese Überprüfung kann sporadisch oder zu vorgegebenen diskreten Zeitpunkten geschehen.
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In vorteilhafter Weise weist das erfindungsgemäße Verfahren weitere Schritte auf, wonach ein Messsignal aus der Sensiereinheit der Druckmessvorrichtung an die Auswerteeinheit übertragen wird und im nächsten Schritt das Messsignal mit dem im Steuerregister abgelegten Parameter beaufschlagt wird. Im weiteren Schritt wird ein Messwert erzeugt, der Messwert von der Auswerteeinheit an das Steuergerät übertragen. Somit wird das von der Sensiereinheit übermittelte Signal mit den zur Sensiereinheit gehörenden Parametern beaufschlagt, um einen Messwert zu erzeugen. Das Beaufschlagen des Messsignals mit den Parametern geschieht beispielsweise dadurch, dass die Parameter eine Offsetspannung und eine Verstärkung repräsentieren und in der Auswerteeinheit mit diesen Parametern ein Verstärker parametriert wird. Somit wird das von der Sensiereinheit zur Verfügung gestellte Messsignal geeignet verstärkt und dann an das Steuergerät übermittelt. Hierdurch kann die Trennung von Sensiereinheit und Auswerteeinheit realisiert werden, wobei dem Steuergerät dann die bereits kalibrierten Messwerte zur Verfügung stehen. Die in der Auswerteeinheit eingesetzte Messtechnik und Auswertung des Messsignals kann beispielsweise über einen Autozeroing-Verstärker realisiert werden. Damit kann bekannte Messtechnik verwendet werden.
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In vorteilhafter Weise wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren regelmäßig ein Paritätscheck in der Auswerteeinheit durchgeführt, um die Korrektheit der im Steuerregister hinterlegten Parameter zu überprüfen. In einem weiteren Schritt wird eine Fehlermeldung über die Schnittstelle an das Steuergerät ausgegeben, wenn die Parameter nicht korrekt sind. Der Paritätscheck in der Auswerteeinheit kann alternativ oder zusätzlich zu dem Auslesen der Parameter aus dem Steuerregister der Auswerteeinheit durch das Steuergerät stattfinden. Somit kann auf einfache Weise die Korrektheit der in dem Steuerregister hinterlegten Parameter direkt von der Auswerteeinheit überprüft werden. Da die Kontrolle wenig aufwändig ist und die Bearbeitung der Messwerte nicht beeinflusst, kann die Kontrolle regelmäßig oder in sehr kurzen Zeitabschnitten durchgeführt werden. Dies trägt zur Sicherheit und Robustheit des gesamten Systems bei.
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Bevorzugterweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die weiteren Schritte: Übertragen der spezifischen Paramter der Sensiereinheit der Druckmessvorrichtung in das Steuergerät und Abspeichern der Parameter in dem Steuergerät. Beim ersten Zusammenbau des Gesamtsystems, das die Druckmessvorrichtung und das Steuergerät umfasst, müssen die Auswerteeinheit und die Sensiereinheit der Druckmessvorrichtung aufeinander abgestimmt werden. Die Auswerteeinheit bzw. das Steuergerät muss die für die verwendete Sensiereinheit spezifischen Parameter kennen bzw. abspeichern, damit die Druckmessvorrichtung einwandfrei arbeitet. Dazu müssen spezifische Informationen der Sensiereinheit, wie beispielsweise Offset oder Empfindlichkeit, als Parameter vorliegen und an das Steuergerät übertragen werden. Beispielsweise können die spezifischen Parameter in Form eines Barcodes oder in Form eines Aufklebers oder Anhängers an der Sensiereinheit angebracht sein. Durch Auslesen des Barcodes oder durch Eintippen bzw. Übertragen, was automatisch oder manuell geschehen kann, gelangen die Parameter dann in das Steuergerät.
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Nicht nur beim ersten Zusammenbau des Druckmesssystems müssen die für die Sensiereinheit spezifischen Parameter an die Auswerteeinheit übertragen werden. Auch wenn die Sensiereinheit oder die Auswerteeinheit bzw. das Steuergerät wegen einem Defekt oder aus anderen Gründen ausgetauscht werden, müssen die spezifischen Parameter der Sensiereinheit an die Auswerteeinheit bzw. das Steuergerät übertragen werden.
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Vorzugsweise wird die Übertragung der Parameter an das Steuergerät über ein Diagnosetestgerät vorgenommen. Dabei wird ein für die Diagnose zur Verfügung stehendes Testgerät zusätzlich benutzt, um die Parameter der Sensiereinheit, die beispielsweise außen auf der Sensiereinheit in Form eines Barcodes oder in Form von anderen Medien angebracht sind, an das Steuergerät zu übertragen. Das Steuergerät speichert die Parameter dann in seinem Speicher ab und überträgt sie an die Auswerteeinheit, so dass die Parameter im Steuerregister der Auswerteeinheit vorliegen. Die Parameter werden in dem als EEPROM ausgeführten Speicher abgespeichert. Das Steuergerät sendet die Parameter an die Auswerteeinheit, sobald das Signal „Zündung ein” vorliegt, also die Zündung des Kraftfahrzeugs eingeschaltet worden ist.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren die weiteren Schritte: Senden eines Startbefehls vom Steuergerät an die Schnittstelle der Auswerteeinheit, Erzeugen eines Testimpulses in der Auswerteeinheit durch eine definierte Stromeinspeisung in die Sensiereinheit der Druckmessvorrichtung, wodurch eine gewollte Beeinflussung der Sensiereinheit hervorgerufen wird, Senden eines Antwortsignals auf den Testimpuls an das Steuergerät und Auswerten des Antwortsignals im Steuergerät zur Überprüfung der Druckmessvorrichtung. Der Startbefehl zum Testen und Überprüfen der Sensiereinheit wird vom Steuergerät an die Schnittstelle der Auswerteeinheit übertragen. Die Schnittstelle kann daraufhin eine in der Auswerteeinheit angeordnete Stromquelle steuern, so dass ein Testimpuls durch eine definierte Stromeinspeisung erzeugt wird. Beispielsweise kann der Testimpuls über eine Verstimmung der Bondabrisserkennung erzeugt werden. Dadurch wird eine gewollte Verstimmung der Sensiereinheit vorgenommen, so dass die in der Sensiereinheit vorhandene Messbrücke nicht mehr abgestimmt ist. Gleichzeitig kann der Testimpuls von dem in der Auswerteeinheit vorgesehenen Verstärker direkt an das Steuergerät quasi als Messwert übertragen werden. Im Steuergerät kann dann in einer Diagnoseroutine der vom Testimpuls erzeugte Messwert ausgewertet und analysiert werden. Ebenso wird das von der verstimmten Messbrücke zurückgelieferte Signal über den Verstärker der Auswerteeinheit an das Steuergerät gesendet. Dieser Wert kann zur Analyse und Überprüfung der Druckmessvorrichtung verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung wird in einem Bremssystem eines Fahrzeugs verwendet, insbesondere in einem Hydroaggregat.
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Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Detail beschrieben. In der einzigen Zeichnung ist:
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1 ein Prinzipbild der Druckmessvorrichtung mit Sensiereinheit und Auswerteeinheit und des Steuergeräts.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 der Aufbau der erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung für ein Bremssystem eines Fahrzeugs beschrieben. Die Druckmessvorrichtung in 1 umfasst eine Sensiereinheit 1, die als Messzelle mit einer Beschaltung ausgeführt ist, und eine Auswerteeinheit 2. Die Sensiereinheit 1 und die Auswerteeinheit 2 sind über eine Steckverbindung 3 miteinander verbunden. Die Steckverbindung 3 ist als Koaxial-Stecker ausgebildet, so dass der Koaxial-Stecker getrennt und wieder geschlossen werden kann. Damit sind die Sensiereinheit 1 und die Auswerteeinheit 2 elektrisch miteinander verbunden, obwohl sie räumlich getrennt sind. Die Sensiereinheit 1 ist im Ventil eines Hydroaggregats angeordnet, die Auswerteeinheit 2 außerhalb des Hydroaggregats.
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Ein Steuergerät 4 ist mit der Auswerteeinheit 2 verbunden. Das Steuergerät 4 und die Auswerteeinheit 2 können sich in einem Gehäuse befinden; optional kann die Auswerteeinheit 2 im Gehäuse des Steuergeräts 4 integriert sein.
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Die Sensiereinheit 1 umfasst eine Messbrücke 5, die aus vier Messwiderständen 6 gebildet wird. Die Messbrücke 5 ist mit dem Koaxial-Stecker verbunden. Gleichzeitig sind ein ESD-Varistor 7 sowie zwei Längswiderstände 8 als Schutzbeschaltung für die Messbrücke 5 vorgesehen. Weitere Bauteile sind für die Sensiereinheit 1 nicht notwendig. Insbesondere sind kein Speicher, keine Auswertelogik oder andere Komponenten in der Sensiereinheit 1 angeordnet. Die beiden Längswiderstände 8 sind in den Signalleitungen 9 angeordnet, über die ein von der Messbrücke 5 aufgenommenes Messsignal über den Koaxial-Stecker an die Auswerteeinheit 2 übertragen wird.
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Die Auswerteeinheit 2 umfasst eine Schnittstelle 10, über die die spezifischen Parameter der Sensiereinheit 1 aus dem Steuergerät 4 an die Auswerteeinheit 2 übertragen werden können. Die über die Schnittstelle 10 an die Auswerteeinheit 2 übertragenen Parameter werden dann in ein Steuerregister 11 geschrieben. Gleichzeitig können aus dem Steuerregister 11 die Parameter der Sensiereinheit 1 über die Schnittstelle 10 in das Steuergerät 4 ausgelesen werden.
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Die Auswerteeinheit 2 umfasst weiter eine Stromquelle 12, die ebenfalls mit der Schnittstelle 10 verbunden ist. So kann über die Schnittstelle 10 vom Steuergerät 4 ein Startsignal übermittelt werden, das die Stromquelle 12 veranlasst, einen Testimpuls zu erzeugen und über die Signalleitungen 9 an die Messbrücke 5 zu senden, so dass die Messbrücke verstimmt wird, also nicht mehr abgestimmt ist. Ein Verstärker 13 ist als Autozeroing-Verstärker ausgebildet. Über das Steuerregister 11 werden dem Verstärker 13 die Parameterwerte der Sensiereinheit 1 zur Verfügung gestellt. Die Parameter sind dabei insbesondere ein Offset und eine Verstärkung, mit der der Verstärker 13 von der Messbrücke 5 übertragene Messsignale verstärkt und somit einen Messwert erzeugt. Der Messwert wird dann über eine sogenannte Clamp 14 an einen Tiefpass 15 weitergeleitet.
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Der Tiefpass 15 kann zusätzlich mit weiteren Diagnoseelementen und/oder einem (hier nicht dargestellten) A-D-Wandler kombiniert werden, so dass der analoge Messwert in einen digitalen Messwert umgewandelt wird, bevor der Messwert an das Steuergerät 4 übertragen wird (Pfeil A). Somit ist es möglich nicht nur analoge Werte, sondern auch digitale Werte direkt an das Steuergerät 4 zu übertragen.
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Das Steuergerät 4 umfasst einen Speicher 16 und einen Micro-Controller 17 zur Verarbeitung der Messwerte und zur Steuerung der Auswerteeinheit 2. Der Micro-Controller 17 kann dabei noch weitere Funktionen anderer Bauteile übernehmen, so dass das Steuergerät 4 nicht nur zur Steuerung der Druckmessvorrichtung eingesetzt werden kann. Auch kann das Steuergerät 4 darüber hinaus weitere Komponenten enthalten.
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Der Speicher 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel als EEPROM ausgebildet. Es lassen sich jedoch auch andere im Stand der Technik bekannte Speicher einsetzen, wobei die Speicher als nicht-flüchtige Speicher ausgeführt sein müssen.
