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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere ein Getriebesteuergerät, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Getriebesteuerung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, zu diagnostizieren, ob an den Ventilen einer Kraftfahrzeuggetriebesteuerung – insbesondere den Schaltventilen, welche regelmäßig durch Magnetventile gebildet sind – tatsächlich der Strom fließt, welcher gemäß einer Soll-Stromvorgabe einzustellen ist. Dies muss redundant im System ermittelt werden, i.e. der Getriebesteuerung.
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Zu Diagnosezwecken ist es wichtig, die Summe aller Ventilströme bzw. den Summenstrom zu messen. Im Stand der Technik wird der Summenstrom bzw. Mittelstrom über alle Ventile, über einen redundanten Messpfad 1’ ermittelt, s. 1. Hierzu werden neben einem Analog-Digital-Konverter ADC im Mikrocontroller zusätzlich noch ein Verstärker 2’ sowie ein Shunt 3’ benötigt, um den Mittelstrom, welcher sich aus dem Versorgungsstrom und Freilaufströmen zusammensetzt, zu messen. Der redundante Messpfad 1’ zweigt vor den Ventilen 4’ und nach einem redundanten High-Side-Treiber 5’ von einem Strompfadabschnitt 6’ zu den Ventilen 4’ ab. Freilaufdioden 7’ je Ventil 4’ sind hierbei vor der Messpfadabzweigung und nach dem High-Side-Treiber 5‘ an den Strompfadabschnitt 6’ geschaltet, um auch die Freilaufströme über die Ventile 4‘ und nicht lediglich den Versorgungsstrom zu den Ventilen 4’ zu erfassen. Durch diese Anordnung kann die Summe aller Ströme, welche in den Ventilen 4’ fließen, gemessen und zur Diagnose verwendet werden. Zur Diagnose addiert man alle Sollstromvorgaben der Ventile 4’ und vergleicht diese mit dem gemessenen Summenstromwert. Diese bekannte Getriebesteueranordnung ist jedoch aufwändig zu realisieren, insbesondere hinsichtlich des verwendeten Shunts 3’ und des kostspieligen Verstärkers 2’.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät sowie eine Getriebesteuerung anzugeben, welche diese Nachteile überwinden, und kostengünstig bereitzustellen sind.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Steuergeräts erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Getriebesteuerung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Steuergerät, insbesondere ein Getriebesteuergerät, weiterhin insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bevorzugt ein Automobil. Das Steuergerät ist zur Steuerung wenigstens eines ausgangsseitig bzw. an einem Ausgang angeschlossenen Ventils bereitgestellt bzw. ausgebildet. Bevorzugt ist eine Mehrzahl von Ventilen über das Steuergerät steuerbar, insbesondere je Magnetventile. Derartige Ventile sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt dazu vorgesehen, die Einnahme von Schaltstellungen eines Getriebes in Abhängigkeit ihrer Bestromung zu veranlassen, insbesondere durch Anfahren und Festbremsen von Schaltelementen des Getriebes.
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Erfindungsgemäß ist durch das Steuergerät für das wenigstens eine anzuschließende Ventil ein erster Strompfadabschnitt zur steuerbaren Bestromung desselben bzw. derselben gebildet, welcher von einem elektrischen Versorgungsanschlusspunkt über einen SenseFET-Treiber des Steuergeräts zu dem ersten Ausgangsanschlusspunkt, zum Beispiel einer Klemme, eines jeweiligen Ausgangs führt, i.e. bevorzugt ist ein einziger erster Strompfadabschnitt für eine Mehrzahl von Ventilen gebildet. Der erste Ausgangsanschlusspunkt kann hierbei erfindungsgemäß zur elektrischen Ankontaktierung einer Vielzahl von Ventilen vorgesehen sein, d.h. für eine Mehrzahl von Ausgängen einen Anschlusspunkt darstellen.
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Der Versorgungsanschlusspunkt ist bevorzugt von einer Batterie versorgt bzw. versorgbar, i.e. elektrisch. Der erste Strompfadabschnitt kann auf übliche Weise weiterhin mittels einer Leiterstruktur gebildet sein. Dem elektrischen Versorgungsanschlusspunkt in Richtung zum ersten Ausgangsanschlusspunkt nachfolgend kann ein Verpolschutz im ersten Strompfadabschnitt vorgesehen sein, i.e. stromaufwärts des SenseFET-Treibers.
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Der SenseFET-Treiber ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung mittels eines SenseFET-Transistors und/oder zugehöriger Beschaltung gebildet, und dazu vorgesehen, für einen Fehlerfall aktiviert bzw. geschaltet werden zu können, d.h. eine redundante Sicherheitsfunktionalität bzw. Schaltfunktionalität im Strompfad, i.e. dem ersten Strompfadabschnitt, zu den jeweiligen Ventilen zu implementieren und weiterhin dazu, ein Summenstrom-Messsignal bereitzustellen. Als SenseFET ist hierbei auf übliche Weise ein Transistor bezeichnet, insbesondere bevorzugt ein Leistungs-MOSFET, welcher neben den üblichen Anschlüssen, zum Beispiel je einem Gate-, Source- und Drain-Anschluss über Strommess-Pins verfügt. Ein Messsignal kann hierbei mittels des SenseFET-Treibers und einem z.B. externen Beschaltungswiderstand Rs generiert werden.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung des SenseFET-Treibers, welcher bevorzugt als High-Side-bzw. HS-Treiber ausgebildet ist, ist es vorteilhaft ermöglicht, auf eingangs erwähnte kostspielige Bauelemente verzichten zu können.
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Erfindungsgemäß ist das Steuergerät weiterhin derart ausgebildet, dass ein jeweiliger zweiter Strompfadabschnitt von einem jeweiligen, i.e. je Ventil bereitgestellten, zweiten Ausgangsanschlusspunkt über je einen selektiv steuerbaren Treiber, i.e. je Ventil, zu einem weiteren Anschlusspunkt eines vom Versorgungsanschlusspunkt verschiedenen Potentials führt, insbesondere nach Masse bzw. GND.
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Wie im Falle des ersten Strompfadabschnitts kann ein jeweiliger zweiter Strompfadabschnitt mittels einer üblichen Leiterstruktur gebildet sein, wobei ein je in den zweiten Strompfadabschnitt geschalteter steuerbarer Treiber dazu vorgesehen ist, den zweiten Strompfadabschnitt selektiv unterbrechen und somit ein je am zugehörigen Ausgang angeschlossenes Ventil geeignet steuern zu können. Ein steuerbarer Treiber ist bevorzugt ein Low-Side- bzw. ein LS-Treiber, welcher insbesondere von einem Stromregler des Steuergerätes basierend auf Soll-Stromvorgaben geeignet ansteuerbar ist, zum Beispiel mittels eines PWM-Signals. Der steuerbare Treiber ist bevorzugt ebenfalls mittels eines Leistungstransistors und/oder zugehöriger Beschaltung gebildet, zum Beispiel mittels eines Leistungs-MOSFETs. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen einem jeweiligen zweiten Ausgangsanschlusspunkt und dem steuerbaren Treiber in dem zweiten Strompfadabschnitt je ein Messshunt angeordnet, welcher zur Strommessung eines Stroms über die ausgangsseitig angeschlossenen Ventile mit einem Messeingang, zum Beispiel des Stromreglers des Steuergeräts, verbunden ist.
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Erfindungsgemäß ist jedem Ausgang je eine Freilaufdiode für die Bildung eines Freilaufkreises zugeordnet, welche derart geschaltet ist, dass bei Anschaltung eines Ventils am Ausgang sowohl ein Ventilversorgungsstrom als auch ein Freilaufstrom über den SenseFET-Treiber, insbesondere den SenseFET, gezwungen wird. Durch diese Ausgestaltung des Steuergeräts, bei welcher der Sense-FET-Treiber in sämtliche bildbare Freilaufkreise geschaltet werden kann bzw. ist, wird eine einfache Erzeugung eines Summenstrom-Messsignals über die Vielzahl von Ventilen ermöglicht. Eine jeweilige Freilaufdiode kann bei einer bevorzugten Stromflussrichtung hierzu – in Sperrrichtung geschaltet – vor dem SenseFET-Treiber vom ersten Strompfadabschnitt abzweigend den zweiten Strompfadabschnitt vor dem steuerbaren Treiber kontaktierend angeordnet sein.
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Das erfindungsgemäß derart vorteilhaft ausgebildete Steuergerät ermöglicht eine vorteilhaft unaufwändige Messsignalerzeugung zur Ermittlung der Summenströme, wozu der SenseFET-Treiber elektrisch mit einem Analog-Digital-Wandler bzw. ADC des Steuergeräts zur Messsignalverarbeitung verbunden werden kann. Das mittels des SenseFET-Treibers erzeugte Messsignal kann zur Fehlererkennung an dem wenigstens einen Ventil mit einem Sollwert verglichen werden, insbesondere einem Summenstromsollwert. Für eine derartige Diagnose addiert das Steuergerät alle Sollstromvorgaben für die Ventile, welche z.B. mittels eines µControllers erzeugt werden, und vergleicht diese mit dem gemessenen Summenstromwert.
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Das Steuergerät ist bevorzugt derart gebildet, dass die Differenz der elektrischen Potenziale am Versorgungsanschlusspunkt und dem weiteren Anschlusspunkt positiv ist. Der Versorgungsanschlusspunkt liegt zum Beispiel auf dem Potenzial des positiven Pols einer Versorgungsbatterie, der weitere Anschlusspunkt bevorzugt auf Masse, alternativ zum Beispiel auf einem relativ zum Versorgungsanschlusspunkt niedrigeren Potenzial.
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Vorgeschlagen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Getriebesteuerung mit wenigstens einem wie vorstehend beschriebenen Ventil, insbesondere einer Mehrzahl von Ventilen. Jedes Ventil ist hierbei je an einen Ausgang unter Bildung eines Freilaufkreises geschaltet, wobei sowohl ein Ventilversorgungsstrom als auch ein Freilaufstrom je über den SenseFET-Treiber, insbesondere dessen SenseFET, gezwungen wird, das heißt bevorzugt denselben und/oder auch einzigen SenseFET-Treiber des Steuergeräts zur Ventilbestromung.
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Mit anderen Worten bildet die Getriebesteuerung je Ventil einen Freilaufkreis, in welchem das Ventil über einen ersten und einen zweiten elektrischen Anschlusspunkt des Freilaufkreises bestrombar angeordnet ist, wobei der erste Anschlusspunkt mit einer Energieversorgung und der zweite Anschlusspunkt mit dem selektiv steuerbaren Treiber verbunden ist, wobei die Getriebesteuerung einen zweiten Treiber mit einem SenseFET aufweist, welcher derart in sämtliche Freilaufkreise geschaltet ist, dass sowohl der Versorgungsstrom zu den Ventilen als auch der Freilaufstrom über den SenseFET gezwungen ist.
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Dadurch, dass der SenseFET-Treiber derart in sämtliche Freilaufkreise geschaltet wird, dass sowohl der Versorgungsstrom, d.h. der seitens des Versorgungsanschlusspunkts zu den Ventilen fließende Strom, als auch der jeweilige Freilaufstrom über den SenseFET gezwungen werden, d.h. der gesamte Strom bzw. Summenstrom zu den Ventilen, kann mittels des SenseFET-Treibers auf einfache Weise ein den Summenstrom bzw. Mittelstrom repräsentierendes Messsignal erzeugt werden.
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Bevorzugt ist die Getriebesteuerung eine elektro-hydraulische bzw. mechatronische Getriebesteuerung, insbesondere die Mehrzahl von Ventilen aufweisend, welche, auf einer Hydraulikschaltplatte angeordnet sein können. Die insbesondere elektrisch betätigbaren Ventile sind bevorzugt Drucksteuerventile, alternativ und/oder zusätzlich zum Beispiel Schaltmagnetventile. Die Getriebesteuerung kann dazu ausgebildet sein bis zu acht oder mehr Ventile auf vorstehend beschriebene Weise zu steuern.
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Mittels der vorgeschlagenen Getriebesteuerung ist vorteilhaft ein Kraftfahrzeuggetriebe bildbar, insbesondere ein Automatikgetriebe.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figur der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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2 exemplarisch und schematisch, insbesondere stark vereinfacht, ein Getriebesteuergerät sowie eine damit gebildete Getriebesteuerung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Elemente, welche mit eingangs im Zusammenhang mit 1 erwähnten Elementen bzw. Funktionen im Stand der Technik korrespondieren, wurden mit korrespondierenden, jedoch ungestrichenen Bezugszeichen versehen.
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2 zeigt exemplarisch und schematisch ein Steuergerät 8, insbesondere ein Getriebesteuergerät, für ein Kraftfahrzeug bzw. Automobil. Weiterhin ist mittels des Steuergeräts 8 eine Getriebesteuervorrichtung bzw. Getriebesteuerung 9 gebildet, insbesondere als integrierte mechatronische bzw. elektro-hydraulische Getriebesteuerung.
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Das Getriebesteuergerät 8 ist – neben der Bereitstellung einer Vielzahl weiterer Steuerfunktionen – zur Steuerung ausgangsseitig angeschlossener Ventile 4 bzw. Magnetventile ausgebildet, i.e. wenigstens eines Ventils 4, wobei die Magnetventile 4 Drucksteuerventile sind, welche zur Einnahme von Schaltstellungen eines Getriebes über das Steuergerät 8 geeignet bestrombar sind. Die Ventile 4 sind in 2 je durch ihr Ersatzschaltbild veranschaulicht, i.e. als Reihenschaltung einer Induktivität L und eines ohmschen Widerstands R. Angemerkt sei, dass neben den gezeigten zwei Ventilen 4 selbstverständlich weitere mit dem Steuergerät 8 verbunden vorgesehen sein können.
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Ein jeweiliges Ventil 4 ist, wie in 2 dargestellt, mit dem Steuergerät 8 über einen hierfür vorgesehenen Ausgang 10a, b, ... des Steuergeräts 8 verbindbar bzw. verbunden. Ein jeweiliger Ausgang 10a, b, ... ist mittels eines ersten 11 und je eines weiteren 12a, b, ... Ausgangsanschlusspunkts, gebildet durch je eine Anschlussklemme, bereitgestellt.
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Um ein jeweiliges Ventil 4 wie vorgesehen bestromen zu können, ist am Steuergerät 8 ein erster Strompfadabschnitt 6 zur steuerbaren Bestromung der Ventile 4 gebildet. An den ersten Strompfadabschnitt 6 ist die Vielzahl von Ventilen 4 gemeinsam elektrisch ankontaktiert i.e. über die Anschlussklemme 11, alternativ z.B. über eine Mehrzahl von Anschlussklemmen 11.
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Der erste Strompfadabschnitt 6 führt von einem Versorgungsanschlusspunkt 13 des Steuergeräts 8, welcher durch eine Versorgungsbatterie, VBatt, elektrisch gespeist bzw. versorgt ist, über einen Leiter 14, zu dem ersten Ausgangsanschlusspunkt 11 der jeweiligen Ausgänge 10a, b, .... Hierbei ist der erste Strompfadabschnitt 6 ersichtlich über einen SenseFET-Treiber 15 des Steuergeräts 8, insbesondere dessen SenseFET, geführt.
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Ein weiterer Strompfadabschnitt 16a, b, ... für ein jeweiliges angeschlossenes Ventil 4, führt jeweils von dem zweiten Ausgangsanschlusspunkt 12a, b, c ... für das Ventil 4 über je einen selektiv steuerbaren Treiber 17, von welchen lediglich einer beispielhaft dargestellt ist, zu einem weiteren Anschlusspunkt 18. Jeder weitere bzw. zweite Strompfadabschnitt 16a, b, ... ist wiederum mittels eines Leiters 19 gebildet, welcher sich von dem jeweiligen zweiten Ausgangsanschlusspunkt 12a, b, c ... hin zu dem jeweiligen selektiv steuerbaren Treiber 17 erstreckt. Ersichtlich ist hierbei in dem zweiten Strompfadabschnitt 16a, b, ... ein Messwiderstand 20 bzw. Shunt zur Strommessung angeordnet, dessen Messsignal über einen Messpfad 21 dem Eingang eines Stromreglers 22 zur weiteren Verarbeitung zugeführt wird. Über den Stromregler 22 wird jeder steuerbare Treiber 17 weiterhin gesteuert, wozu der Stromregler 22 ein PWM-Signal für den jeweiligen Treiber 17 bereitstellt, d.h. je Ansteuerperiode.
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Mittels des steuerbaren Treibers 17 eines jeweiligen zweiten Strompfadabschnitts 16a, b, ... , welcher mittels eines Leistungstransistors und zugehöriger Beschaltung gebildet ist, insbesondere als Low-Side-Treiber LS, kann der zweite Strompfadabschnitt 16a bzw. 16b, ... selektiv unterbrochen werden, d.h. in Abhängigkeit des Steuer- bzw. PWM-Signals vom Stromregler 22. Als jeweiliger weiterer Anschlusspunkt 18 kann eine Masseklemme vorgesehen sein, allgemein z.B. ein Anschlusspunkt 18 eines vom Versorgungsanschlusspunkt 13 verschiedenen Potenzials. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Differenz der elektrischen Potenziale zwischen Versorgungsanschlusspunkt 13 und dem jeweiligen Anschlusspunkt 18 je positiv.
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Jedem wie vorstehend beschrieben gebildeten Ausgang 10a, b,... ist je eine Freilaufdiode 7, von welchen lediglich eine beispielhaft gezeigt ist, für die Bildung eines Freilaufkreises 23 zugeordnet, welcher über das jeweilige Ventil 4, den Shunt 20, die Freilaufdiode 7 und den SenseFET-Treiber 15 führt. Der jeweilige Freilaufkreis 23 verhindert potenziell schädliche Überspannungen für den Fall eines Umschaltens von einem Durchschaltzustand des Transistors des jeweiligen Treibers 17 in einen hochohmigen, nicht durchgeschalteten Zustand. Überspannungen könnten ansonsten durch das Abschalten der induktiven Last des Magnetventils 4 entstehen.
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Die jeweilige Freilaufdiode 7 ist derart geschaltet, dass bei Anschaltung eines Ventils 4 am Ausgang 10a bzw. 10b ... sowohl ein Ventilversorgungsstrom, i.e. vom Versorgungsanschlusspunkt 13 zu den Ventilen 4, als auch ein Freilaufstrom, d.h. über das Ventil 4, über den SenseFET-Treiber 15, insbesondere den SenseFET des SenseFET-Treibers 15, gezwungen wird. Bei der gezeigten Ausführungsform verbindet eine jeweilige Freilaufdiode 7 den zweiten 16a bzw. 16b ... und den ersten Strompfadabschnitt 6, wobei deren Durchlassrichtung vom zweiten 16a bzw. 16b ... zum ersten Strompfadabschnitt 6 gerichtet ist. Die Ankontaktierung der jeweiligen Freilaufdiode 7 an den Strompfadabschnitten 6 bzw. 16a, b, ... erfolgt hierbei in Stromflussrichtung über die Strompfadabschnitte 6 bzw. 16a, b, ... je vor dem zugehörigen Treiber 15 bzw. 17, bzw. dessen Schaltstrecke.
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Durch diese Ausbildung des Steuergeräts 8 als auch der Getriebesteuerung 9, bei welcher der SenseFET-Treiber 15 in sämtliche Freilaufkreise 23 geschaltet ist, kann vorteilhaft einfach ein jeweiliger Summen- bzw. Mittelwert der Summe aller Ventilströme mittels des SenseFET-Treibers 15, über welchen sämtliche derartigen Ströme fließen, erfasst werden. Somit kann auf einfache Weise eine redundante Messfunktionalität kostengünstig bereitgestellt werden.
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Um das Messsignal in beabsichtigter Weise abgreifen zu können, ist ein Messausgang 15a des SenseFET-Treibers 15 mit einem Widerstand 24 beschaltet. Dies ermöglicht den Abgriff einer Messspannung als Messsignal, welches einen Summenstrom über die Ventile 4 repräsentiert. Das Messsignal kann einem Analog-Digital-Wandler ADC des Steuergeräts 8 zugeführt werden, welcher zur Messsignalverarbeitung ausgebildet und mit dem Messausgang 15a elektrisch verbunden ist. Der durch das digitalisierte Messsignal repräsentierte Summenstromwert kann durch das Steuergerät 8 zu Diagnosezwecken nachfolgend mit einem Sollwert verglichen werden, insbesondere einem Summenstromsollwert. Darauf basierend kann bei Überschreitung eines Schwellwerts und/oder einer Toleranz auf Fehler oder ordnungsgemäße Funktion der Ventile 4 bzw. der Getriebesteuerung 9 erkannt werden.
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Im Fehlerfall kann z.B. der SenseFET-Treiber 15, welcher einen redundanten Schalter neben dem jeweiligen selektiv steuerbaren Treiber 17 bildet, dazu vorgesehen werden, den ersten Strompfadabschnitt 6 und somit die Versorgung der Ventile 4 zu unterbrechen. Für den Fall, dass ein Fehler erkannt wurde, können weiterhin Notlaufmaßnahmen durch das Steuergerät 8 veranlasst werden, alternativ z.B. eine Warn- oder Fehlermeldung ausgegeben werden oder eine Abschaltung von zumindest Systemteilen erfolgen.
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Ein Verpolschutz 25 kann weiterhin im ersten Strompfadabschnitt 6 nach dem Versorgungsanschlusspunkt 13 vorgesehen sein, um die Energieversorgung vor unbeabsichtigter Schädigung zu schützen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1’
- Messpfad
- 2’
- Verstärker
- 3’
- Shunt
- 4, 4’
- Ventil
- 5
- HS-Treiber
- 6, 6’
- erster Strompfadabschnitt
- 7, 7’
- Freilaufdiode
- 8
- Steuergerät
- 9
- Getriebesteuerung
- 10a, ...
- Ausgang
- 11
- erster Ausgangsanschlusspunkt
- 12a, ...
- zweiter Ausgangsanschlusspunkt
- 13
- Versorgungsanschlusspunkt
- 14
- Leiter
- 15
- SenseFET-Treiber
- 15a
- Ausgang
- 16a, ...
- zweiter Strompfadabschnitt
- 17
- steuerbarer Treiber LS
- 18
- weiterer Anschlusspunkt
- 19
- Leiter
- 20
- Shunt
- 21
- Messpfad
- 22
- Stromregler
- 23
- Freilaufkreis
- 24
- Widerstand
- 25
- Verpolschutz
