DE102008029891A1

DE102008029891A1 - Kraftfahrzeug mit Shift-By-Wire-System

Info

Publication number: DE102008029891A1
Application number: DE200810029891
Authority: DE
Inventors: Peter Knysch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-06-25
Also published as: DE102008029891B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, mit einem Shift-By-Wire-System, mit einem Wählhebelsteuergerät, das einer einen Wählhebel aufweisenden Wählhebeleinheit zugeordnet ist, und mit einem Getriebesteuergerät, das einem Getriebe des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist, wobei sowohl das Wählhebelsteuergerät als auch das Getriebesteuergerät an ein Datennetzwerk des Fahrzeugs angschlossen sind, derart, dass das Wählhebelsteuergerät Signale über das Datennetzwerk dem Getriebesteuergerät übermittelt. Die Zuverlässigkeit des Systems wird erhöht, wenn zusätzlich eine Datenleitung vorgesehen ist, die das Wählhebelsteuergerät direkt mit dem Getriebesteuergerät zur Übermittlung von Signalen verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, das mit einem Shift-By-Wire-System ausgestattet ist.
Bei einem Shift-By-Wire-System erfolgt eine Wirkverbindung oder Kopplung zwischen einer Wählhebeleinheit, die einen Wählhebel zum Auswählen von Gängen oder Schaltstufen eines Getriebes aufweist, und dem Getriebe eines Kraftfahrzeugs nicht mechanisch, sondern elektronisch. Hierzu kommuniziert ein Wählhebelsteuergerät über entsprechende elektrische Leitungen mit einem Getriebesteuergerät.
Bei X-By-Wire-Systemen, wie z. B. Shift-By-Wire, Break-By-Wire und Steer-By-Wire, besteht der Wunsch nach einer möglichst hohen Ausfallsicherheit des jeweiligen Systems.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art eine verbesserten Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass das darin verwendete Shift-By-Wire-System eine erhöhte Ausfallsicherheit bzw. eine erhöhte Zuverlässigkeit besitzt.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Wählhebelsteuergerät und das Getriebesteuergerät einerseits über ein Datennetzwerk des Fahrzeugs miteinander kommunizierend zu verbinden und andererseits zusätzlich eine dazu redundante Datenleitung vorzusehen, welche das Wählhebelsteuergerät direkt mit dem Getriebesteuergerät kommunizierend verbindet. Durch die vorgeschlagene Bauweise werden zwei von einander unabhängig arbeitende Wege für die Signalübertragung zwischen Wählhebelsteuergerät und Getriebesteuergerät bereitgestellt, was die Zuverlässigkeit der Datenübertragung bzw. Signalübertragung erhöht. Gleichzeitig kann dadurch die Ausfallsicherheit des Shift-By-Wire-Systems erheblich verbessert werden. Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass zwei unterschiedliche Datenübertragungssysteme genutzt werden, so dass hier nicht nur eine einfache Verdopplung bekannter bzw. ohnehin vorhandener Datenübertragungsstrukturen verwendet wird. Einerseits wird ein Datennetzwerk des Fahrzeugs verwendet, das bei modernen Kraftfahrzeugen ohnehin vorhanden ist, um Schaltsignale vom Wählhebelsteuergerät zum Getriebesteuergerät zu übermitteln. Andererseits wird eine vergleichsweise einfache Datenleitung verwendet, die zusätzlich zum Leitungssystem des Datennetzwerks im Fahrzeug verlegt wird und die eine direkte Kopplung zwischen dem Wählhebelsteuergerät und dem Getriebesteuergerät realisiert, so dass die Signale des Wählhebelsteuergeräts direkt dem Getriebesteuergerät übermittelt werden können.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die zusätzliche Datenleitung auch so ausgestaltet sein, dass sie das Wählhebelsteuergerät zusätzlich auch direkt mit einem Instrumentensteuergerät des Fahrzeugs zur Übermittlung von Signalen verbindet. Das Instrumentensteuergerät ist dabei einem Anzeigeinstrument zugeordnet, das in einem Cockpit des Fahrzeugs angeordnet ist. An diesem Anzeigeinstrument können bspw. der aktuell mit Hilfe des Wählhebels ausgewählte Gang bzw. die mit dem Wählhebel aktuell ausgewählte Gangstufe des Getriebes für den Fahrer visualisiert werden. Die Kenntnis des aktuell eingelegten Gangs bzw. der aktuell eingelegten Gangstufe ist insbesondere bei einem Sportfahrzeug von erhöhter Bedeutung für den Fahrzeugführer und ist somit wichtig für die Fahrzeugsicherheit. Insbesondere für den Fall, dass das Instrumentensteuergerät auch an das Datennetzwerk des Fahrzeugs zur Übermittlung von Signalen des Wählhebelsteuergeräts angeschlossen ist, ergibt sich auch für die Versorgung des Instrumentensteuergeräts mit Signalen des Wählhebelsteuergeräts eine redundante Bauform, so dass die Zuverlässigkeit der Versorgung des Instrumentensteuergeräts mit korrekten Daten bzw. Signalen des Wählhebelsteuergeräts erhöht ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Shift-By-Wire-System.
Entsprechend 1 umfasst ein nur teilweise dargestelltes Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich bevorzugt um einen Personenkraftwagen handeln kann, ein Shift-By-Wire-System 2 sowie ein Datennetzwerk 3. Das Shift-By-Wire-System 2 umfasst eine Wählhebeleinheit 4 mit einem Wählhebel 5 sowie ein betätigbares Getriebe 6. Mit Hilfe des Wählhebels 5 lassen sich Gänge bzw. Gangstufen des Getriebes 6 auswählen. Der Wählhebeleinheit 4 ist ein Wählhebelsteuergerät 7 zugeordnet und dem Getriebe 6 ist ein Getriebesteuergerät 8 zugeordnet.
Das Datennetzwerk 3 des Fahrzeugs 1 dient zur Signalübertragung bzw. zur Datenübertragung zwischen entsprechenden elektrischen bzw. elektronischen Komponenten des Fahrzeugs 1. Insbesondere sind an das Datennetzwerk 3 Steuergeräte für elektrische bzw. elektronische Einrichtungen des Fahrzeugs 1 angeschlossen. Das Datennetzwerk 3 umfasst bspw. wenigstens einen Datenbus. Vorzugsweise sind jedoch mehrere Datenbusse vorgesehen, die auf geeignete Weise miteinander gekoppelt sind.
Im Beispiel der 1 sind zwei derartige Datenbusse vorgesehen, nämlich ein Antriebsstrang-Datenbus 9 und ein MMI-Datenbus 10, wobei „MMI – für Mensch-Maschinen-Interface bzw. für „Multi-Media-Interface” steht. Die beiden Datenbusse 9, 10 können bspw. über ein so genanntes Gateway 11 miteinander gekoppelt sein. Das Wählhebelsteuergerät 7 und das Getriebesteuergerät 8 sind mit dem Antriebsstrangdatenbus 9 kommunizierend verbunden. Mit dem MMI-Datenbus 10 ist bspw. ein Instrumentensteuergerät 12 kommunizierend verbunden, das einem Anzeigeinstrument 13 des Fahrzeugs zugeordnet ist. Besagtes Anzeigeinstrument 13 kann dabei in einem Cockpit des Fahrzeugs 1 angeordnet sein. Beim Anzeigeinstrument 13 kann es sich insbesondere um ein Kombi-Anzeigeinstrument handeln, das insbesondere mehrere unterschiedliche Informationen visuell darstellen kann. Der elektrische Anschluss zwischen den Steuergeräten 7, 8, 12 und den jeweiligen Datenbus 9, 10 ist hier durch Doppelpfeile 14 symbolisch dargestellt. Die Wirkverbindungen zwischen den einzelnen Steuergeräten 7, 8, 12 und den zugehörigen elektrischen Komponenten 4, 6, 13 des Fahrzeugs 1 sind hier durch Doppelpfeile 15 angedeutet.
Das Fahrzeug 1 ist bei der erfindungsgemäßen Bauweise außerdem mit einer Datenleitung 16 ausgestattet, mit deren Hilfe das Wählhebelsteuergerät 7 direkt mit dem Getriebesteuergerät 8 verbunden ist. Durch diese kommunizierende Verbindung können Daten bzw. Signale vom Wählhebelsteuergerät 7 direkt an das Getriebesteuergerät 8 übermittelt werden. Darüber hinaus ist im gezeigten Beispiel die Datenleitung 16 über einen entsprechenden Zweig 17 direkt mit dem Instrumentensteuergerät 12 verbunden. Hierdurch kann das Wählhebelsteuergerät 7 Daten bzw. Signale auch direkt dem Instrumentensteuergerät 12 übermitteln.
Signale und Daten des Wählhebelsteuergeräts 7 können nun zum einen über das Datennetzwerk 3, nämlich über den Antriebsdatenbus 9 an das Getriebesteuergerät 8 und außerdem über das Gateway 11 und den MMI-Datenbus 10 an das Instrumentensteuergerät 12 übermittelt werden. Zum anderen können die Signale und Daten des Wählhebelsteuergeräts 7 außerdem über die Datenleitung 16 unmittelbar dem Getriebesteuergerät 8 und über den Leitungszweig 17 auch dem Instrumentensteuergerät 12 übermittelt werden. Insofern kann hier eine redundante Daten- bzw. Signalübertragung realisiert werden. Die Ausfallsicherheit des Shift-By-Wire-Systems 2 kann dadurch erhöht werden.
Zweckmäßig ist nun eine Ausführungsform, bei welcher das Getriebesteuergerät 8 so ausgestaltet bzw. so programmiert ist, dass es die Signale des Wählhebelsteuergeräts 7, die über das Datennetzwerk 3, also hier über den Antriebsdatenbus 9 übermittelt werden, priorisiert. Das heißt, wenn das Getriebesteuergerät 8 die Signale des Wählhebelsteuergeräts 7 sowohl über das Datennetzwerk 3 als auch über die Datenleitung 13 erhält, berücksichtigt es nur die über das Datennetzwerk 3 empfangenen Signale. Für den Fall, dass das Datennetzwerk 3 insbesondere der Antriebsdatenbus 9 deaktiviert ist oder defekt ist, berücksichtigt das Getriebesteuergerät 8 die Signale des Wählhebelsteuergeräts 7, die es über die Datenleitung 16 erhält. Somit ist das Shift-By-Wire-System 2 auch dann noch voll funktionsfähig, wenn der Antriebsdatenbus 9 ausfällt.
Das Fahrzeug 1 kann außerdem in üblicher Weise ein Zündschloss 18 aufweisen, das ebenfalls ein Steuergerät, nämlich ein Zündschlosssteuergerät 19 besitzt und das mit einem Zündschlüssel 20 betätigbar ist. Das Zündschlosssteuergerät 19 ist ebenfalls in das Datennetzwerk 3 eingebunden. Beispielsweise ist es hierzu entsprechend einem Doppelpfeil 14 an den Antriebsdatenbus 9 angeschlossen. Grundsätzlich kann das Zündschloss 18 auch an einen anderen Datenbus des Datennetzwerks 3 angeschlossen sein.
Das Wählhebelsteuergerät 7 kann entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform nun so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass es bei in das Zündschloss 18 eingestecktem Zündschlüssel 20 und bei unbetätigter Zündung, also insbesondere bei nicht aktivierter Brennkraftmaschine des Fahrzeugs 1 aktiv ist und Signale über die Datenleitung 16 zumindest dem Getriebesteuergerät 8 und optional auch dem Instrumentensteuergerät 12 übermittelt. Das Getriebesteuergerät 8 kann nun zweckmäßig so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass es inaktiv ist, solange das Zündschloss 18 bzw. die Zündung unbetätigt ist. Beispielsweise ist somit das Getriebesteuergerät 8 bei in das Zündschloss 18 eingesteckten Zündschlüssel 20 und bei unbetätigter Zündung inaktiv. Erst bei betätigter Zündung wird das Getriebesteuergerät 8 aktiv. Das inaktive Getriebesteuergerät 8 kann die Signale des Wählhebelsteuergeräts 7 nicht empfangen, unabhängig davon, ob sie über die Datenleitung 16 oder über das Datennetzwerk 3 übermittelt werden.
Im Unterschied dazu ist das Instrumentensteuergerät 12 zweckmäßig so ausgestaltet bzw. programmiert, dass es bei in das Zündschloss 18 eingestecktem Zündschlüssel 20 und bei unbetätigter Zündung bereits aktiv ist und die über die Datenleitung 17 übermittelten Signale des Wählhebelsteuergeräts 7 empfangen und auswerten kann. Insbesondere kann das Instrumentensteuergerät 12 in diesem Zustand den eingelegten Gang am Anzeigeinstrument 13 zur Anzeige bringen. Bei unbetätigter Zündung ist das Datennetzwerk 3 insgesamt noch inaktiv. Insbesondere ist das Gateway 11 deaktiviert, so dass über das Datennetzwerk 3 die vom Wählhebelsteuergerät 7 erzeugten Signale nicht bis zum Instrumentensteuergerät 12 gelangen.
Entsprechend einer Weiterbildung kann nun das Instrumentensteuergerät 12 außerdem so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass es bei betätigter Zündung nunmehr auch die über das Datennetzwerk 3 übermittelten Signale des Wählhebelsteuergeräts 7 empfangen und auswerten kann. Dabei ist auch hier zweckmäßig vorgesehen, dass das Instrumentensteuergerät 12 die über das Datennetzwerk 3 empfangenen Signale des Wählhebelsteuergeräts 7 gegenüber den über die Datenleitung 16 bzw. über den Leitungszweig 17 übermittelten Signalen priorisiert.
Die zusätzliche Datenleitung 16 und gegebenenfalls ihr Leitungszweig 17 können zweckmäßig als serielle Leitung ausgestaltet sein. Diese kann insbesondere eine serielle Schnittstelle bilden. Ebenfalls ist zweckmäßig, dass das Wählhebelsteuergerät 7 identische Signale synchron über das Datennetzwerk 3 und die Datenleitung 16 an das Getriebesteuergerät 8 sowie optional über den Leitungszweig 17 an das Instrumentensteuergerät 12 übermittelt.
Bei den hier verwendeten Datenbussen 9, 10 kann es sich insbesondere um CAN-Busse oder um LIN-Busse handeln.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist zusätzlich eine mechanische Wirkverbindung 21 vorgesehen, welche die Wählhebeleinheit 4 mit dem Getriebe 6 koppelt. Diese Wirkverbindung 21, die hier durch eine unterbrochene Linie angedeutet ist, kann z. B. durch einen Seilzug, wie z. B. ein Bowdenzug, gebildet sein und ermöglicht eine fremdenergiefreie Betätigung einer Getriebeparksperre des Getriebes 6 durch eine entsprechende Betätigung des Wählhebels 5.

Claims

Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftwagen, – mit einem Shift-By-Wire-System (2), – mit einem Wählhebelsteuergerät (7), das einer einen Wählhebel (5) aufweisenden Wählhebeleinheit (4) zugeordnet ist, – mit einem Getriebesteuergerät (8), das einem Getriebe (6) des Kraftfahrzeugs (1) zugeordnet ist, – wobei sowohl das Wählhebelsteuergerät (7) als auch das Getriebesteuergerät (8) an ein Datennetzwerk (3) des Fahrzeugs (1) angeschlossen sind, derart, dass das Wählhebelsteuergerät (7) Signale über das Datennetzwerk (3) dem Getriebesteuergerät (8) übermittelt, – wobei zusätzlich eine Datenleitung (16) vorgesehen ist, die das Wählhebelsteuergerät (7) direkt mit dem Getriebesteuergerät (8) zur Übermittlung von Signalen verbindet.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Datenleitung (16, 17) das Wählhebelsteuergerät (7) auch direkt mit einem Instrumentensteuergerät (12) des Fahrzeugs (1) zur Übermittlung von Signalen verbindet, das einem im Cockpit im Fahrzeugs (1) angeordneten Anzeigeinstrument (13) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumentensteuergerät (12) auch an das Datennetzwerk (3) zur Übermittlung von Signalen des Wählhebelsteuergeräts (7) angeschlossen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Datenleitung (16, 17) als serielle Leitung ausgestaltet ist, und insbesondere eine serielle Schnittstelle bildet.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wählhebelsteuergerät (7) identische Signale synchron über das Datennetzwerk (3) und die Datenleitung (16, 17) an das Getriebesteuergerät (8) und/oder an das Instrumentensteuergerät (12) übermittelt.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesteuergerät (8) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass es die Signale des Wählhebelsteuergeräts (7), die über das Datennetzwerk (9) übermittelt werden, priorisiert und nur dann die Signale des Wählhebelsteuergeräts (7), die über die Datenleitung (16) übermittelt werden, verwendet, wenn das Datennetzwerk (9) deaktiviert ist oder defekt ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wählhebelsteuergerät (7) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass es bei in ein Zündschloss (18) des Fahrzeugs (1) eingestecktem Zündschlüssel (20) und bei unbetätigter Zündung aktiv ist und Signale über die Datenleitung (16, 17) übermittelt.
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 7 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumentensteuergerät (12) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass es bei in das Zündschloss (18) eingestecktem Zündschlüssel (20) und bei unbetätigter Zündung aktiv ist und über die Datenleitung (16, 17) übermittelte Signale des Wählhebelsteuergeräts (7) empfängt und auswertet.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Instrumentensteuergerät (12) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass es bei betätigter Zündung die über das Datennetzwerk (3) übermittelten Signale des Wählhebelsteuergeräts (7) empfängt und auswertet.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesteuergerät (8) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass es bei in das Zündschloss (18) eingestecktem Zündschlüssel (20) und bei unbetätigter Zündung inaktiv ist und erst bei betätigter Zündung aktiv ist und die über das Datennetzwerk (3) übermittelten Signale des Wählhebelsteuergeräts (7) empfängt und auswertet.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Datennetzwerk (3) einen Antriebsstrangdatenbus (9), insbesondere einen CAN-Bus oder einen LIN-Bus, aufweist, an dem das Wählhebelsteuergerät (7) und das Getriebesteuergerät (8) angeschlossen sind.
Kraftfahrzeug nach den Ansprüchen 11 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Datennetzwerk (3) außerdem einen MMI-Datenbus, insbesondere einen CAN-Bus oder einen LIN-Bus, aufweist, an dem das Instrumentensteuergerät (12) angeschlossen ist und der über ein Gateway (11) an den Antriebsstrangdatenbus (9) angeschlossen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wählhebeleinheit (4) über eine mit dem Wählhebel (5) betätigbare mechanische Wirkverbindung (21), insbesondere ein Seilzug, mit dem Getriebe (6) verbunden ist, mit deren Hilfe eine Getriebeparksperre betätigbar ist.