DE102014215263A1 - A method for maintaining a safe driving condition of a motor vehicle by an actuator and a control unit - Google Patents
A method for maintaining a safe driving condition of a motor vehicle by an actuator and a control unit Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beibehaltung eines sicheren Fahrzustandes eines Kraftfahrzeuges durch einen Aktor, welcher von einem Steuergerät (1) angesteuert wird, wobei das Steuergerät (1) über eine stromführende Versorgungsleitung (6) mit einer externen Energieversorgung verbunden ist und die Spannung auf der Versorgungsleitung (6) gemessen wird, wobei bei Feststellung einer Unterspannung auf der Versorgungsleitung (6) eine zweite stromführende Leitung (19) zur Versorgung des Steuergerätes (1) aktiviert wird. Bei einem Verfahren, bei welchem konstruktive und Kostenaufwendungen reduziert werden, wird als zweite stromführende Leitung zur Versorgung eines, in dem Steuergerät (1) enthaltenen Logikmoduls (5) eine im Kraftfahrzeug an sich vorhandene stromführende Leitung (19) verwendet, um einen Notlaufzustand des Kraftfahrzeuges dauerhaft aufrecht zu erhalten.The invention relates to a method for maintaining a safe driving condition of a motor vehicle by an actuator, which is controlled by a control unit (1), wherein the control unit (1) via a current-carrying supply line (6) is connected to an external power supply and the voltage on the Supply line (6) is measured, wherein upon detection of an undervoltage on the supply line (6), a second current-carrying line (19) for supplying the control unit (1) is activated. In a method in which constructive and cost expenditures are reduced, a current-carrying line (19) present in the motor vehicle is used as the second current-carrying line for supplying a logic module (5) contained in the control unit (1) to an emergency running state of the motor vehicle to sustain permanently.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beibehaltung eines sicheren Fahrzustandes eines Kraftfahrzeuges durch einen Aktor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff von Anspruch 4.The invention relates to a method for maintaining a safe driving state of a motor vehicle by an actuator according to the preamble of
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beibehaltung eines sicheren Fahrzustandes eines Kraftfahrzeuges durch einen Aktor, welcher von einem Steuergerät angesteuert wird, wobei das Steuergerät über eine stromführende Versorgungsleitung mit einer externen Energieversorgung verbunden ist und die Spannung auf der Versorgungsleitung gemessen wird, wobei bei Feststellung einer Unterspannung auf der Versorgungsleitung eine zweite stromführende Leitung zur Versorgung des Steuergerätes aktiviert wird, sowie ein Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for maintaining a safe driving condition of a motor vehicle by an actuator, which is controlled by a control unit, wherein the control unit is connected via a current-carrying supply line to an external power supply and the voltage is measured on the supply line, wherein upon detection of an undervoltage on the supply line, a second current-carrying line for supplying the control unit is activated, and a control device for carrying out the method.
Ein derartiges Steuergerät kann beispielsweise in einem automatisierten Schaltgetriebe in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Bei dem automatisierten Schaltgetriebe kann es sich beispielsweise um ein Parallel-Schaltgetriebe (PSG) – auch als Doppelkupplungsgetriebe bezeichnet – mit zwei Teilantriebssträngen mit jeweils einem Teilgetriebe mit mehreren, von einem oder mehreren Getriebeaktoren schaltbaren Gängen handeln, wobei jedem Teilantriebsstrang eine Reibungskupplung zugeordnet ist, die von einem Kupplungsaktor betätigt wird (
Die erfindungsgemäßen Steuergeräte sind auch zur ausfallsicheren Steuerung anderer elektrisch betriebener Aktoren vorgesehen, beispielsweise zur Steuerung von Kupplungs- und/oder Getriebeaktoren in automatisierten Kupplungssystemen, beispielsweise in EKM-Systemen (elektronisches Kupplungsmanagement), Clutch-by-wire-Systemen sowie allen Arten von automatisierten Schaltgetrieben (ASG, PSG). Weiterhin sind diese Steuergeräte zum ausfallsicheren Betreiben der Aktoren von Trennkupplungen in Hybrid-Fahrzeugen sowie zum Betreiben von Parkbremsen-Aktoren in Kraftfahrzeugen sowie zur Steuerung sonstiger Aktoren im Kraftfahrzeug, wie beispielsweise Aktoren zur Betätigung von Schaltelementen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie beispielsweise von Klauenkupplungen, vorgesehen. The control devices according to the invention are also provided for fail-safe control of other electrically operated actuators, for example for controlling clutch and / or transmission actuators in automated clutch systems, for example in EKM systems (electronic clutch management), clutch-by-wire systems and all types of automated Manual transmissions (ASG, PSG). Furthermore, these control units for fail-safe operation of the actuators of separating clutches in hybrid vehicles and for operating parking brake actuators in motor vehicles and for controlling other actuators in the motor vehicle, such as actuators for actuating switching elements in the drive train of a motor vehicle, such as claw couplings, provided ,
Das Steuergerät wird von einer externen Energiequelle mittels einer ersten stromführenden Leitung mit elektrischer Energie versorgt Um zu verhindern, dass bei einem Leitungsbruch, einem Durchbrennen der Sicherung oder einem Abfallen des Steckers die Stromversorgung des Steuergerätes ausfällt, ist zusätzlich parallel zur ersten stromführenden Leitung eine zweite stromführende Leitung vorzusehen, die bei Unterbrechung der ersten Leitung automatisch zugeschaltet wird. The control unit is supplied with electrical energy from an external energy source by means of a first current-carrying line. In order to prevent the power supply of the control unit from failing in the event of a line break, fuse blow-out or dropping of the plug, a second current-carrying lead is additionally present in parallel with the first current-carrying line Provide line that is automatically switched on when the first line is interrupted.
Darüber hinaus ist es bekannt, dass die erläuterten automatisierten Antriebssysteme beim Ausfall der Spannungsversorgung kurzfristig und dauerhaft in einen als Brake-Mode bezeichneten Notlaufzustand schalten müssen, bei welchem die im Steuergerät angeordneten Leistungstransistoren im Massepfad kurzgeschlossen und die im stromführenden Pfad angeschlossenen Leistungstransistoren hochohmig geschlossen werden müssen oder umgekehrt. Um diesen Brake-Mode dauerhaft aufrechterhalten zu können, ist ein Energiespeicher vorhanden. In addition, it is known that the described automated drive systems must switch temporarily and permanently in the failure of the power supply in a designated as brake mode emergency mode, in which the control unit arranged power transistors shorted in the ground path and the power transistors connected in the current path must be closed high resistance or the other way around. To sustain this brake mode permanently, an energy storage device is available.
Nachteilig dabei ist, dass der Brake-Mode nicht dauerhaft aufrechterhalten werden kann, da der Energiespeicher nur eine begrenzte Kapazität hat. Ein dauerhaftes Aufrechterhalten des Brake-Mode ist aber insbesondere dann von Bedeutung, wenn beispielsweise eine Kupplung gegen die Kupplungskraft auf einer bestimmten Position gehalten werden muss, um einen Fahrzustand des Kraftfahrzeuges aufrechtzuhalten und Unfälle zu vermeiden.The disadvantage here is that the brake mode can not be maintained permanently, since the energy storage has only a limited capacity. However, a permanent maintenance of the brake mode is particularly important if, for example, a clutch against the clutch force must be kept in a certain position in order to maintain a driving condition of the motor vehicle and to avoid accidents.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beibehaltung eines sicheren Fahrzustandes eines Kraftfahrzeuges durch einen Aktor anzugeben, bei welchem der Fahrzustand auch bei Unterbrechung einer stromführenden Versorgungsleitung mit einer externen Energieversorgung aufrechterhalten wird. The invention is thus based on the object of specifying a method for maintaining a safe driving state of a motor vehicle by an actuator, in which the driving state is maintained even with interruption of a power supply line with an external power supply.
Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass als zweite stromführende Leitung zur Versorgung eines, in dem Steuergerät enthaltenen Logikmoduls eine im Kraftfahrzeug an sich vorhandene stromführende Leitung verwendet wird, um den Notlaufzustand des Kraftfahrzeuges dauerhaft aufrecht zu halten. Durch die Verwendung einer an sich vorhandenen stromführenden Leitung entfällt die Montage einer zusätzlichen elektrischen stromführenden Versorgungsleitung. Dadurch wird der Aufbau des Steuergerätes vereinfacht und trotzdem eine dauerhafte Aufrechterhaltung des Fahrzustandes des Kraftfahrzeuges ermöglicht, da durch die an sich im Kraftfahrzeug vorhandene stromführende Leitung das Logikmodul, welches für die Ansteuerung des Aktors von besonderer Bedeutung ist, in einen solchen Zustand versetzt wird, dass der Fahrzustand des Kraftfahrzeuges unverändert bleibt und Gefahrensituationen unterbunden werden. Ein weiterer Vorteil eines solchen, auch bei einem Spannungsausfall aktiven Logikmoduls ist die einfache Diagnostizierbarkeit und die Möglichkeit, weiterhin mit anderen Steuergeräten zu kommunizieren, um dadurch gegebenenfalls Fahrzeugreaktionen, wie Motoreingriff oder Motorausschalten einzuleiten und/oder auch um den Fahrer zu warnen. According to the invention, the object is achieved in that as a second current-carrying line for supplying a, contained in the control unit logic module in the motor vehicle itself existing current-carrying line is used to keep the emergency condition of the motor vehicle permanently upright. By using a self-existing current-carrying line eliminates the installation of an additional electrical power supply line. As a result, the structure of the control unit is simplified and still allows sustained maintenance of the driving condition of the motor vehicle, since the logic module, which is of particular importance for the activation of the actuator, is put into such a state by the current-carrying line present in the motor vehicle the driving condition of the motor vehicle remains unchanged and dangerous situations are prevented. Another advantage of such, even in a power failure active logic module is the ease of diagnostics and the ability to continue with others Control devices to thereby initiate possibly vehicle reactions such as engine intervention or engine shutdown and / or to warn the driver.
Vorteilhafterweise wird als an sich im Kraftfahrzeug vorhandene stromführende Leitung eine an Batterie-Plus liegende Zündleitung oder eine Fahrzeugmasse verwendet, welche bei Ausfall der Steuergeräteversorgung die Versorgung des Logikmoduls verzögerungsfrei und dauerhaft ermöglichen. Advantageously, as an existing in the motor vehicle current-carrying line lying on battery plus ignition or vehicle ground is used, which allow the supply of the logic module delay and permanently in case of failure of the control unit supply.
In einer Ausgestaltung schaltet das Logikmodul nach der Detektion der Unterspannung an der stromführenden Versorgungsleitung das Kraftfahrzeug über einen Kupplungsaktor dauerhaft in einen Brake-Mode, bei welchem eine Kupplung des Kraftfahrzeuges auf einem Niveau gehalten wird, welches diese bei Feststellung der Unterspannung auf der stromführenden Versorgungsleitung des Steuergerätes eingenommen hat. Durch dieses einfache Verfahren wird ein Schließen der Kupplung gegen die Kupplungskraft unterbunden bzw. verlangsamt werden, wodurch Gefahrensituationen für das Kraftfahrzeug und dessen Insassen verhindert werden. Ein langsames Schließen der Kupplung kann hingenommen werden, wenn in der Zeit weitere zur Sicherheit dienende Fahrzeugreaktion, wie die Fahrerwarnung und ein Motoreingriff vorgenommen werden. Auf einen separaten Energiespeicher für das Logikmodul kann verzichtet werden.In one embodiment, the logic module switches after the detection of the undervoltage on the current-carrying supply line, the motor vehicle via a clutch actuator permanently in a brake mode in which a clutch of the motor vehicle is maintained at a level which this upon detection of undervoltage on the current-carrying supply line Control unit has taken. By this simple method, a closing of the clutch against the coupling force is prevented or slowed down, whereby dangerous situations for the motor vehicle and its occupants are prevented. Slow clutch closure can be tolerated if other safety-related vehicle responses, such as driver warning and engine intervention, are made over time. On a separate energy storage for the logic module can be omitted.
Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Steuerung eines Aktors, wobei das Steuergerät mit einer externen Energieversorgung mittels einer stromführenden Versorgungsleitung verbunden ist, und eine zweite stromführende Leitung vorhanden ist, welche bei Detektion einer Unterspannung an der stromführenden Versorgungsleitung zuschaltbar oder automatisch nutzbar ist. Bei einem Steuergerät, welches den Aktor bei Störung der Stromversorgung über die erste stromführende Versorgungsleitung in dem augenblicklichen Fahrzustand aufrecht erhält, wird als zweite stromführende Leitung zur Versorgung eines Logikmoduls eine im Kraftfahrzeug an sich vorhandene stromführende Leitung verwendet, um den Fahrzustand, vorzugsweise einen Notlaufzustand, des Kraftfahrzeuges dauerhaft aufrecht zu erhalten. Dabei handelt es sich um eine besonders kostengünstige und konstruktiv vorteilhafte Methode, da auf die Anordnung zusätzlicher redundanter stromführender Leitungen im bzw. am Steuergerät verzichtet werden kann. Das weiterhin aktive Logikmodul ist einfach, beispielsweise über den CAN-Bus des Kraftfahrzeuges, diagnostizierbar und es bleiben Möglichkeiten bestehen, dass das Steuergerät mit anderen Steuergeräten des Kraftfahrzeuges kommunizieren kann. Insbesondere können bei der Feststellung des Fehlers Fahrzeugreaktionen durch andere Steuergeräte ausgelöst werden, wie Motoreingriff oder Abschaltung des Motors bzw. die Warnung des Fahrers.A development of the invention relates to a control device for controlling an actuator, wherein the control device is connected to an external power supply by means of a current-carrying supply line, and a second current-carrying line is present, which is switchable or automatically usable upon detection of an undervoltage on the current-carrying supply line. In a control device, which maintains the actuator in case of failure of the power supply via the first current-carrying supply line in the current driving state, is used as a second current-carrying line for supplying a logic module in the motor vehicle itself existing live line to the driving condition, preferably an emergency condition, to maintain the motor vehicle permanently. This is a particularly cost-effective and structurally advantageous method, as can be dispensed with the arrangement of additional redundant current-carrying lines in or on the control unit. The still active logic module is easy to diagnose, for example via the CAN bus of the motor vehicle, and there remain possibilities that the control unit can communicate with other control units of the motor vehicle. In particular, when the fault is detected, vehicle reactions may be triggered by other control devices, such as engine intervention or engine shutdown, or driver warning.
Vorteilhafterweise ist das Logikmodul mit einer an Batterie-Plus liegenden Zündleitung oder einer Fahrzeugmasse verbunden. Da diese beiden Leitungen an sich im Kraftfahrzeug vorhanden sind, können diese einfach mit dem Steuergerät und in dem Steuergerät mit dem Logikmodul verbunden werden, um das Logikmodul im aktivierten Zustand beizubehalten. Advantageously, the logic module is connected to a lying on battery plus ignition or vehicle ground. Since these two lines are present per se in the motor vehicle, they can be easily connected to the controller and in the controller to the logic module to maintain the logic module in the activated state.
In einer Ausgestaltung ist in der Zündleitung ein Verpolschutzelement angeordnet. Dieses Verpolschutzelement kann im einfachsten Fall als Diode ausgebildet sein. Durch eine weitere Diode kann verhindert werden, dass bei einem Ausfall der stromführenden Versorgungsleitung des Steuergerätes die mit dem Batterie-Plus verbundene Zündleitung überlastet wird. In einer einfachen Variante ist die weitere Diode als Germaniumdiode auszuführen und die Verpolschutzdiode an der stromführenden Versorgungsleitung eine Siliziumdiode, um aufgrund unterschiedlicher Spannungsabfälle über den beiden Dioden, im Normalbetrieb den Strom über der Zündung gegen Null gehen zu lassen.In one embodiment, a Verpolschutzelement is arranged in the ignition. This polarity reversal protection element can be formed in the simplest case as a diode. By a further diode can be prevented that in case of failure of the power supply line of the control unit, the ignition connected to the battery plus ignition line is overloaded. In a simple variant, the further diode is to be designed as a germanium diode and the polarity reversal protection diode on the current-carrying supply line is a silicon diode in order to allow the current across the ignition to approach zero due to different voltage drops across the two diodes.
In einer weiteren Variante ist in der Zündleitung ein Strombegrenzungselement, vorzugsweise ein Widerstand oder eine Transistorschaltung, angeordnet. Dies ist immer dann von Bedeutung, wenn die Strombegrenzung im Normalbetrieb, hervorgerufen durch die unterschiedlichen Dioden – da die weitere Diode einen niedrigeren Spannungsabfall als die Verpolschutzdiode hat – nicht ausreicht und zusätzliche Sicherheit geschaffen werden soll. In a further variant, a current limiting element, preferably a resistor or a transistor circuit, is arranged in the ignition line. This is always important if the current limit in normal operation, caused by the different diodes - because the other diode has a lower voltage drop than the polarity reversal diode - is not sufficient and additional security is to be created.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Logikmodul mit der Fahrzeugmasse über ein Gehäuse des Steuergerätes verbunden. Dies stellt eine Erweiterung dar, um auch bei Ausfall der zur Stromführenden Versorgungsleitung gehörenden Masseleitung (Klemme 31) eine zweite Masseversorgung für den Logikteil zu haben.In a further embodiment, the logic module is connected to the vehicle ground via a housing of the control unit. This is an extension to have a second ground supply for the logic part even in case of failure of belonging to the power supply line ground line (terminal 31).
Ferner sind in der Verbindung mit der Fahrzeugmasse ein weiteres Verpolschutzelement und/oder ein weiteres Strombegrenzungselement angeordnet. Der Verpolschutz vom Gehäuse ist notwendig, wenn auch das Gehäuse vor Verpolung geschützt werden soll. Ähnlich wie bei der Zündleitung kann auch die Anbindung an Fahrzeugmasse über das Steuergerätes-Chasis, strombegrenzt ausgeführt werden. Die Strombegrenzung sowohl auf Masse als auch auf der Versorgungsseite (Zündleitung) ist dabei so, dass bei maximalem Logikstrom ein maximaler Spannungsabfall nicht überschritten wird. Damit ist im Falle des Notbetriebes die Notversorgung über die Gehäusemasse durchaus zulässig. Furthermore, a further reverse polarity protection element and / or a further current limiting element are arranged in the connection with the vehicle ground. The polarity reversal protection of the housing is necessary if the housing is also to be protected against reverse polarity. Similar to the ignition cable and the connection to vehicle mass via the control unit Chasis, are running current limited. The current limit both on ground and on the supply side (ignition cable) is such that at maximum logic current a maximum voltage drop is not exceeded. Thus, in the case of emergency operation, the emergency supply via the housing ground is quite permissible.
In einer Ausgestaltung ist zum Anschluss der Zündleitung und/oder der Fahrzeugmasse eine Steckverbindung ausgebildet. In one embodiment, a plug connection is formed for connecting the ignition line and / or the vehicle ground.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Steuerung eines Aktors, wobei das Steuergerät mit einer externen Energieversorgung mittels einer stromführenden Versorgungsleitung und einer der stromführenden Leitung zugeordneten Masseleitung verbunden ist und eine zweite Masseleitung vorhanden ist, welche bei Störung der, der stromführenden Leitung zugeordneten Masseleitung zuschaltbar oder automatisch nutzbar ist. Bei einem Steuergerät, welches den Aktor bei Störung der Stromversorgung über die Masseleitung in dem augenblicklichen Fahrzustand aufrecht erhält wird als zweite Masseleitung zur Versorgung eines Logikmoduls eine, im Kraftfahrzeug an sich vorhandene Masse, vorzugsweise die Gehäusemasse des Steuergerätes verwendet, um den Fahrzustand, vorzugsweise einem Notlaufzustand, des Kraftfahrzeuges dauerhaft aufrecht zu erhalten. Dabei handelt es sich um eine besonders kostengünstige und konstruktiv vorteilhafte Methode, da auf die Anordnung zusätzlicher redundanter stromführender Leitungen im bzw. am Steuergerät verzichtet werden kann.A further development of the invention relates to a control device for controlling an actuator, wherein the control device is connected to an external power supply by means of a current-carrying supply line and the power line associated ground line and a second ground line is present, which in case of disturbance of, the current-carrying line associated ground line switchable or automatically usable. In a control device which maintains the actuator in case of failure of the power supply via the ground line in the instantaneous driving state is used as a second ground line to power a logic module, in the motor vehicle inherent mass, preferably the housing ground of the controller to the driving condition, preferably one Run-flat state, to maintain the motor vehicle permanently. This is a particularly cost-effective and structurally advantageous method, as can be dispensed with the arrangement of additional redundant current-carrying lines in or on the control unit.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figures shown in the drawing.
Es zeigt:It shows:
Gemäß
Das Steuergerät
In der Leitung
Die stromführende Leitung
Das als Mikroprozessor ausgebildete Logikmodul
Im Normalzustand wird das Steuergerät
Alternativ ist aber auch vorstellbar, dass anstatt an dem Shunt-Widerstand
Bei Ausfall der Versorgungsleitung
Da das Steuergerät
Sobald der Mikroprozessor
In einer anderen Variante wird im Fehlerfall das als Mikroprozessor ausgebildete Logikmodul
In einer weiteren Variante sind die Leistungstransistoren der Endstufe
Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Fehlerfall und das anschließende Einstellen von einem sicheren Zustand, ein Brake-Mode, simuliert werden. Dabei wird über den Schalter DIAG1 des Mikroprozessors
Über den Schalter DIAG2 wird der Fehlerfall in der Masseleitung
Die erläuterte Lösung hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen externen Versorgungsleitungen notwendig sind, sondern die bereits vorhandenen Versorgungsleitungen (Zündleitung und Gehäusemasseleitung) genutzt werden.The explained solution has the advantage that no additional external supply lines are necessary, but the already existing supply lines (ignition line and housing ground line) are used.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Steuergerät control unit
- 22
- Aktor actuator
- 33
- Treiber driver
- 44
- Endstufe final stage
- 55
- Logikmodul logic module
- 66
- Stromführende Leitung Power line
- 77
- Masseleitung ground line
- 88th
- Eingang des Steuergerätes Input of the control unit
- 99
- Eingang des Steuergerätes Input of the control unit
- 1010
- Shunt-Widerstand Shunt resistor
- 1111
- Shunt-Widerstand Shunt resistor
- 1212
- Komparator comparator
- 1313
- Verpolschutz Reverse polarity protection
- 1414
- Komparator comparator
- 1515
- Gehäusemasse Frame ground
- 1616
- Shunt-Widerstand Shunt resistor
- 17 17
- Verpolschutzelement Verpolschutzelement
- 1818
- Logikversorgung logic supply
- 1919
- Zündleitung Ignition
- 2020
- Verpolschutz Reverse polarity protection
- 2121
- Strombegrenzungselement Current limiting element
- 2222
- Überwachungsschaltung monitoring circuit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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