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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren einer Pedalbetätigung eines Fahrzeugpedals bei schlafendem CAN.
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Stand der Technik
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Clutch-by-Wire Systeme (CbW) zeichnen sich dadurch aus, dass es keine direkte mechanische, hydraulische oder pneumatische Verbindung zwischen einem Kupplungspedal und dem Betätigungsmechanismus der Kupplung gibt. Der Fahrerwunsch, der sich in einer Kupplungspedalstellung ausdrückt, wird mittels einer Sensorik am Kupplungspedal erfasst und an eine elektronische Steuereinheit, z.B. ein Motorsteuergerät, übermittelt. Die am Kupplungspedal angeordneten Sensoren sind beispielsweise Sensoren, welche eine Drehung des Kupplungspedals, einen Weg und dergleichen erfassen, sie können potentiometrisch, aber auch beispielsweise induktiv oder kapazitiv realisiert sein. Die Betätigung der Kupplung erfolgt mittels eines Aktors, der ebenfalls über eine Steuereinheit, gewöhnlich dieselbe Steuereinheit, angesteuert wird.
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Der Fahrer eines Kraftfahrzeugs erwartet nun ein Verhalten des Fahrzeugs, das dem eines Fahrzeugs mit konventioneller Handschaltung ähnlich ist. Dies bedeutet, dass die Kupplung jederzeit einer Vorgabe durch das Kupplungspedal folgen können muss. Damit nun die Kupplung der „Pedalvorgabe“ folgen kann, muss das gesamte System einsatzbereit sein, d.h. die elektronischen Geräte müssen aktiv sein. Problematisch hierbei ist, dass dieses Bereithalten im aktiven Zustand elektrische Leistung verbraucht.
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Um nun den Stromverbrauch insbesondere bei ausgeschaltem Verbrennungsmotor zu minimieren, werden einzelne Steuergeräte bei Bedarf abgeschaltet. Dies geschieht gewöhnlich, wenn keine Fahrbereitschaft gewünscht ist, d.h. der Zündschlüssel des Fahrzeugs auf „AUS“ steht oder vollständig abgezogen ist, Um jedoch dennoch einen gewissen Komfort zu bieten, z.B. um elektrische Fensterheber zu betätigen, sind nun viele Steuergeräte auch in diesem Zustand noch eine gewisse Zeit aktiv. Üblicherweise wird das Abschalten der Steuergeräte im Stand der Technik durch das sogenannte „Einschlafen“ des CAN (Controller Area Network) getriggert. Bei Fehlen einer Kommunikation bzw. bei Fehlen eines expliziten Befehls durch ein Master-Steuergerät gehen die CAN-Teilnehmer in einen Ruhezustand. Dieser Ruhezustand wird gewöhnlich auch als „Schlafen“ bezeichnet und es wird hier von „schlafendem CAN“ gesprochen. Eine Aktivierung der Steuergeräte erfolgt nun über ein „Wecken“ des CAN. In diesem Falle werden die Steuergeräte per Kommunikation auf dem CAN aktiv geschaltet. Das Signal, beispielsweise ein Trigger-Signal, um den CAN aufzuwecken, kann z.B. das Aufschließen des Fahrzeugs, das Öffnen der Tür oder Ähnliches sein. Die Sensorik eines Kupplungspedals wird dagegen üblicherweise von einer Steuereinheit, z.B. der Motorsteuerung, mit Spannung versorgt. Die Signalverbindung zwischen dem Pedal und dem Steuergerät enthält jedoch keine Elemente eines CAN-Netzwerks. Aus diesem Grunde kann eine Betätigung des Pedals bei „schlafendem“ CAN nicht detektiert werden, da die Steuereinheit ebenfalls inaktiv ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Detektieren einer Pedalbetätigung eines Fahrzeugpedals bei schlafendem CAN, welches ein am Pedal angeordnetes Schaltmittel umfasst, das mit einer Spannung versorgt wird, die permanent aktiv ist, und welches über mindestens ein Kontaktelement direkt mit einem Steuergerät verbunden ist, das eine Verbindung zum CAN aufweist, wobei ein Betätigen des Schaltmittels durch Pedalbetätigung zu einem Wecken des CAN durch das Steuergerät führt, ist es nun möglich, eine Pedalbetätigung auch im Ruhezustand des Systems zu erkennen und dadurch das Steuergerät zu wecken. Auf diese Weise kann das Kupplungssystem aktiviert werden und es können Aktoren des Kupplungssystems aktiviert werden. Erfindungsgemäß ist ein Schaltmittel vorgesehen, dass am Kupplungspedal angeordnet ist in einer Weise, dass eine Betätigung des Pedals erfasst und als logisches Signal an ein Steuergerät geleitet wird. Dieses Signal wird über einen Hardwareeingang eingelesen und zur Aktivierung des Steuergeräts verwendet. Mit der Aktivierung wird der CAN geweckt und damit die Kupplungssteuerung und der Aktor, der die Kupplung betätigt. Das System kann nun den Vorgaben des Kupplungspedals folgen und die Kupplung öffnen. Dabei ist Voraussetzung, dass das Schaltmittel an eine dauerhafte Spannung angeschlossen ist, damit es unabhängig vom Fahrzustand und der Zündschlüsselstellung funktioniert. Es wird daher mit einer Spannung versorgt, die permanent aktiv ist. Bei einer nicht betätigten Kupplung ist das Signal des Schaltmittels inaktiv und die Steuergeräte können gegebenenfalls wieder in den Ruhezustand wechseln. Ein ganz wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Schaltmittel gegenüber einer permanenten Versorgung der Sensorik im inaktiven Zustand keinen Strom verbraucht.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich. So ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Steuergerät ein Motorsteuergerät eines Fahrzeugs oder ein mit dem Motorsteuergerät verbundenes weiteres Steuergerät ist. In diesem Falle werden die von dem Schaltmittel an dem Kupplungspedal ausgegebenen Signale direkt an das Motorsteuergerät oder aber an ein Steuergerät, welches direkt mit dem Steuergerät verbunden ist, ausgegeben, wodurch das Steuergerät aufgrund der Pedalbetätigung geweckt wird.
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Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass durch das Betätigen des Schaltmittels aufgrund einer Betätigung des Fahrzeugpedals die Versorgungsspannung des Schaltmittels an das Steuergerät geleitet wird und hierdurch das „Aufwecken“ des Steuergeräts geschieht. Rein prinzipiell können auf diese Weise Betätigungen unterschiedlicher Fahrzeugpedale erfasst werden und hierdurch ein Wecken des CAN bzw. des Steuergeräts erfolgen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Fahrzeugpedal ein Kupplungspedal ist. Bei einem handgeschalteten Fahrzeug ist das Kupplungspedal in den meisten Fällen das zuerst betätigte Pedal, so dass es sich anbietet, die Betätigung des Kupplungspedals zu erfassen.
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Was die Ausbildung des Schaltmittels angeht, so sind hier rein prinzipiell unterschiedliche Ausführungsformen denkbar. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Schaltmittel ein mechanischer Schalter ist. Durch einen solchen mechanischen Schalter wird im inaktiven Zustand kein Strom verbraucht.
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Eine andere Ausführungsform sieht als Schaltmittel einen REED-Kontakt vor, der bei unbetätigtem Pedal offen ist und ab einem bestimmten Betätigungsgrad durch einen an dem Pedal angeordneten Magneten geschlossen wird.
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Eine wiederum andere Ausführungsform sieht vor, dass das Schaltmittel ebenfalls ein REED-Kontakt ist, der bei betätigtem Pedal geschlossen ist und in der Ruheposition mittels eines Magneten geöffnet wird. Beide Varianten verbrauchen ebenfalls im inaktiven Zustand keinen Strom.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch ein elektrisches System eines Fahrzeugs umfassend CAN, Steuergerät, Aktoren und dergleichen;
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2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detektieren einer Pedalbetätigung eines Fahrzeugpedals;
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3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detektieren einer Pedalbetätigung eines Fahrzeugpedals und
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4 eine wiederum andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Detektieren einer Pedalbetätigung eines Fahrzeugpedals.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den Figuren erläutert. In 1 ist ein Controller Area Network (CAN) dargestellt, das in Fahrzeugen gewöhnlich Einsatz findet. Dieser CAN-Bus (im Folgenden kurz „CAN“) verbindet beispielsweise einen Aktor 100 mit einer Kupplungssteuerung 110 und einem Steuergerät 120. Im Fahrzeug ist des Weiteren ein Pedal, hier ein Kupplungspedal 130 vorgesehen, das mittels eines Schalters 131 mit einer Versorgungsspannung USupply verbindbar ist. Ein Kern der Erfindung ist dieses Schaltmittel 131, das direkt am Kupplungspedal 130 in einer Weise angeordnet ist, dass eine Betätigung des Pedals erfasst und als logisches Signal an das Steuergerät 120 geleitet wird. Dieses Signal wird dabei über einen entsprechenden und geeigneten Hardwareeingang des Steuergeräts 120 eingelesen und zur Aktivierung des Steuergeräts verwendet. Mit der Aktivierung wird der CAN geweckt und damit die Kupplungssteuerung 110 und der Aktor 100, der die Kupplung betätigt. Das System kann nach „Aufwachen“ des CAN und des Steuergeräts 120 den Vorgaben des Kupplungspedals 130 folgen und die Kupplung öffnen. Voraussetzung ist hierbei, dass der Schalter 131 an eine dauerhafte Spannung, hier die Versorgungsspannung USupply angeschlossen ist, die in Fahrzeugen meistens der Klemme 30 zugewiesen ist, damit der Schalter unabhängig vom Fahrzustand oder der Zündschlüsselstellung funktioniert. Bei einer nicht betätigten Kupplung, also bei einem nicht betätigten Kupplungspedal 130 ist das Signal des Schalters 131 inaktiv und das Steuergerät 120 kann wieder in den Ruhezustand wechseln. Der Vorteil des Schalters 131 gegenüber einer permanenten Versorgung der Sensorik liegt darin, dass der Schalter 131 im inaktiven Zustand keinen Strom verbraucht. Das in 1 dargestellte Steuergerät 120 kann das Motorsteuergerät des Fahrzeugs sein. Alternativ kann der Schalter auch mit einem anderen Steuergerät verbunden sein, das gegebenenfalls das Wecken des CAN übernimmt. Der Schalter 131 ist über mindestens einen elektrischen Kontakt direkt mit dem Steuergerät 120 verbunden, das wiederum eine Verbindung zum CAN aufweist. Der Schalter ist so konzipiert, dass bei einer Betätigung des Kupplungspedals 130 die elektrische Spannung USupply direkt an das angeschlossene Steuergerät 120 geleitet wird und dieses damit aktiviert wird. Die Schwelle des Betätigungsgrads, der notwendig ist, um das Signal zu schalten, kann konstruktiv festgelegt werden. Dabei können unterschiedliche Realisierungen vorgenommen werden, die nachfolgend in Verbindung mit den 2 bis 4 erläutert werden.
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So kann das Schaltmittel oder der Schalter 131 beispielsweise ein rein mechanischer Kontakt sein, dargestellt in 2, der ab einem bestimmten Betätigungsgrad eine leitende elektrische Verbindung herstellt. Hierzu ist ein erster Kontakt 210 vorgesehen, der starr am Fahrzeug verbaut ist, und ein zweiter Kontakt 220, der am Pedal 130 angeordnet ist. Bei einer Drehung des Pedals 130 um eine Drehachse 135 entlang eines in 2 dargestellten Pfeils 136 tritt bei einem vorgegebenen Winkel eine Kontaktierung zwischen dem ersten Kontakt 210 und dem zweiten Kontakt 220 auf, was über einen Anschluss angeben wird.
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In einer anderen Ausführungsform, dargestellt in 3, wird der Schalter als magnetisch betätigtes Bauteil realisiert, z.B. als REED-Kontakt. Dabei kann es sich um einen REED-Kontakt handeln, der als sogenannter „Schließer“ ausgebildet ist. Das bedeutet, dass fahrzeugfest ein REED-Kontakt 310 vorgesehen ist und am beweglichen Pedal 130 ein Magnet 320 angeordnet ist, der bei einer entsprechenden Winkelstellung des Pedals 130 nach einer Drehung um die Achse 135 entlang des Pfeils 136 den REED-Kontakt schließt. Dieses Signal liegt an Anschluss X1 an.
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Eine wiederum andere Ausführungsform, dargestellt in 4, sieht ebenfalls einen REED-Kontakt vor, der jedoch hier als „Öffner“ ausgebildet ist. Hierzu ist fahrzeugfest der REED-Kontakt 410 vorgesehen, der so mit einem am Pedal 130 angeordneten Magneten 420 zusammenwirkt, dass der REED-Kontakt 410 bei betätigtem Pedal 130 geschlossen ist und nur in der Ruheposition durch den Magneten geöffnet wird. Die leitende Verbindung besteht also bei betätigtem Pedal 130. Bei nicht betätigtem Pedal 130 ist der REED-Kontakt 410 geöffnet. Umgekehrt ist bei der in 3 dargestellten Ausführungsform der REED-Kontakt 310 bei unbetätigtem Pedal offen und wird ab einem bestimmten Betätigungsgrad durch den Magneten 320 geschlossen und damit eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt, was wiederum an Anschluss X1 auslesbar ist.
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Alle Ausgestaltungen weisen den Vorteil auf, dass der Schalter im inaktiven Zustand keinen Strom verbraucht und trotzdem eine Aufweckfunktion des CAN bzw. des Steuergeräts durch ein Betätigen des Schalters aufgrund einer Betätigung des Pedals 130 realisierbar ist.
