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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil und ein Verfahren zum Ansteuern eines elektrischen Bauteils.
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Unter einem elektrischen Bauteil wird dabei ein Bauteil verstanden, dass mindestens ein elektrisches Element aufweist und von einem Steuergerät angesteuert wird. Beispielsweise ist das elektrische Bauteil eine Beleuchtungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug. Ein weiteres Beispiel ist beispielsweise ein mechatronisches Bauteil wie ein semi-aktiver Dämpfer.
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Unter einem mechatronischen Bauteil wird allgemein ein Bauteil verstanden, das mindestens ein elektrisches Element enthält, wobei eine Ansteuerung des elektrischen Elements mindestens eine mechanische Wirkung entfaltet, beispielsweise eine Hub- oder Stellbewegung. Dabei können die mechatronischen Bauteile über aktive Elektronik verfügen oder aber passiv ausgebildet sein. In diesem Fall wird das mechatronische Bauteil von einem Steuergerät angesteuert und die elektrischen Elemente im mechatronischen Bauteil setzen diese Ansteuerbefehle um, d.h. das mechatronische Bauteil verfügt über keine eigene Ansteuerungs-Logik, was aber nicht ausschließt, dass aktive Bauelemente, wie beispielsweise Transistoren, im Bauteil verwendet werden.
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Insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik existiert eine Vielzahl von Kombinationen von Steuergeräten und elektrischen/mechatronischen Bauteilen. Dabei ist sicherzustellen, dass die verbaute Kombination von Steuergerät und elektrischem/mechatronischem Bauteil zulässig ist, wobei zusätzlich das Steuergerät seine Ansteuerung an das jeweils angeschlossene elektrische/mechatronische Bauteil anpassen muss.
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Mögliche Lösungen für dieses Problem sind entsprechende Aufkleber oder Farbpunkte auf dem Bauteil. Eine weitere Lösung besteht in der Verwendung von RFID-Tags. Nachteilig darin ist, dass hierzu eine entsprechende Ausleseelektronik benötigt wird.
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Aus der
DE 199 06 095 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur elektrischen Vernetzung von Sensoren und/oder Aktoren in einem Kraftfahrzeug mit elektronischen Modulen bekannt, die einzeln oder Gruppen von Sensoren oder Aktoren zugeordnet sind, wobei ein Steuergerät vorgesehen ist, das elektrisch mit den Modulen verbunden ist. Dabei dient das Steuergerät als Sender für von den Modulen umzusetzende Aktorbefehle und als Empfänger für über die Module weitergeleitete Sensorsignale, wobei sowohl Aktorbefehle als auch die Sensorsignale auf ein Spannungsversorgungssignal für die Sensoren/Aktoren aufmoduliert werden. Dabei ist neben einer Masse-Verbindung nur ein Draht zu jeder Sensor/Aktor-Modul-Kombination vorgesehen. Dabei werden also Aktorbefehle über eine Spannungsversorgungsleitung übermittelt.
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Aus der
US 6 012 153 A ist eine Batterieunterstützungseinheit bekannt, welche eine Batterie mit einem Speicher auf einen Fehlerzustand testet. Wenn die Batterieunterstützungseinheit einen Fehlerzustand bei der Batterie feststellt, überträgt sie Fehlerdaten an eine Mailbox, die sich im Speicher der Batterie befindet. Andere Batterieunterstützungseinheiten oder elektronische Geräte oder auch diese Batterieunterstützungseinheit zu einem späteren Zeitpunkt können die Fehlerdaten in der Mailbox lesen und eine entsprechende Maßnahme ergreifen.
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Aus der
DE 694 19 284 T2 ist ein System zur Identifikation und Steuerung einer Batterie bekannt, welches wenigstens einen mit einer Anwendung verbundenen elektrochemischen Generator umfasst. Das System ist mit einem, in die genannte Batterie eingesetzten, elektronischen Speicher ausgestattet, der einen nicht löschbaren ersten Teil, welcher Informationen enthält, die die Identifikation der genannten Batterie ermöglichen, und einen zweiten Teil, welcher modifiziert oder gelöscht werden kann und Informationen über den Betrieb und den Zustand der genannten Batterie enthält. Zusätzlich umfasst das System eine Vorrichtung zum Lesen aus dem Speicher und eine Vorrichtung zum Schreiben in den Speicher, die in die Anwendung eingesetzt sind, aufweist.
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Aus der
EP 0 448 755 B1 ist ein Batteriesystem bekannt. Das Batteriesystem erfasst Strom, der in Richtung des Ladestroms durch positive und negative Anschlüsse und Batteriezellen eines Batteriepacks fließt. Als Reaktion darauf überträgt ein Prozessor innerhalb des Batteriepacks Batterieparameterdaten an einen separaten Ausgangsanschluss des Batteriepacks. Die Batterieparameterdaten umfassen den Ladezustand der Batteriezellen, Temperaturdaten und den Typ des Batteriepacks. Der Prozessor antwortet auch auf spezifische Datenanforderungen, die in die Batterieanschlüsse übertragen werden, indem er die angeforderten Batterieparameterdaten überträgt. Wenn der Batteriesatz für eine vorbestimmte Zeitdauer weder geladen noch entladen wird, wird der Prozessor in einen Modus versetzt, in dem die Verlustleistung reduziert ist. Der Prozessor wird entweder durch einen Zeitgeber oder durch Lade- oder Entladeaktivität aus dem Lichtschlaf geweckt, um Batterieparameter zu überwachen.
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein elektrisches Bauteil zu schaffen, mittels dessen ein einfacher Abgleich mit einem Steuergerät möglich ist. Ein weiteres Problem ist das Zurverfügungstellen eines Verfahrens zum Ansteuern eines elektrischen Bauteils, mittels dessen der Abgleich vereinfacht ist.
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Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch ein elektrisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Hierzu umfasst das elektrische Bauteil mindestens einen Steuereingang und mindestens ein elektrisches Element, wobei das elektrische Element durch Steuersignale an mindestens einem Steuereingang ansteuerbar ist, wobei der Steuereingang derart ausgebildet ist, dass eine Ansteuerleitung angeschlossen werden kann. Dabei weist das elektrische Bauteil eine separate Elektronik-Einheit auf, wobei die Elektronik-Einheit mindestens Kenndaten des elektrischen Bauteils gespeichert hat, wobei die Elektronik-Einheit derart ausgebildet ist, dass diese die Kenndaten über die externe Ansteuerleitung übertragen kann. Dabei kann das elektrische Bauteil insbesondere ein mechatronisches Bauteil sein. Mittels der separaten Elektronik-Einheit, die hinsichtlich einer Kernfunktion des elektrischen Bauteils keine Funktion aufweist, kann das elektrische Bauteil Kenndaten über die ohnehin vorhandene Ansteuerleitung an das Steuergerät übertragen, das dann weiß, was für ein elektrisches Bauteil verbaut ist. Entsprechend kann dann das Steuergerät beispielsweise seine Ansteuerung anpassen oder eine Fehlermeldung ausgeben, wenn es sich um kein zugelassenes elektrisches Bauteil für dieses Steuergerät handelt. Anschaulich wird dabei die Funktionalität eines FRID-Tags in das elektrische Bauteil leitungsgebunden integriert, wobei die Auswertung durch das Steuergerät anhand von über die Ansteuerleitung übertragener Signale erfolgt. Die Signalübertragung kann dabei beispielsweise über Strom- oder Spannungsimpulse oder Modulationsverfahren erfolgen. Die Art der Signalübertragung ist dabei an das mindestens eine elektrische Element anzupassen, damit dieses in seiner Funktionalität nicht gestört wird, da die Einspeisung auf die Ansteuerleitung erfolgt. Wenn nicht durch schaltungstechnische Maßnahmen eine Rückkopplung auf das elektrische Element verhindert wird, ist die Signalübertragung daher derart zu wählen, dass die Amplituden vernachlässigbar klein sind oder die Frequenz z.B. so hoch ist, dass das elektrische Element zu träge ist.
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Zusätzlich ist das mindestens eine elektrische Element ein passives Element wie beispielsweise eine Spule oder ein Kondensator, das ausschließlich über die Ansteuersignale angesteuert wird, d.h. das elektrische Bauteil verfügt über keine eigene Spannungsversorgung.
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Weiterhin ist die Elektronik-Einheit derart ausgebildet, seine Versorgungsspannung aus den Ansteuersignalen zu erzeugen. Vorzugsweise weist dabei die Elektronik-Einheit eine Speichereinheit auf, die über die Ansteuersignale aufgeladen wird.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Elektronik-Einheit mindestens einen Sensor zur Erfassung eines Parameters des elektrischen Bauteils auf, wobei die Elektronik-Einheit derart ausgebildet ist, neben den Kenndaten auch Sensordaten über die Ansteuerleitung an das Steuergerät zu übertragen. Der Sensor kann beispielsweise als Temperatur-, Druck- oder Beschleunigungssensor ausgebildet sein. Somit erhält das Steuergerät zusätzlich Informationen über den Zustand bzw. die Belastung des elektrischen Bauteils. So kann beispielsweise abhängig von der erfassten Temperatur das Steuergerät seine Ansteuersignale anpassen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Elektronik-Einheit derart ausgebildet, dass aus den Ansteuersignalen für das mindestens eine elektrische Element Betriebs- und/oder Diagnosedaten abgeleitet und über die Ansteuerleitung übertragen werden. Dabei können zusätzlich auch die Sensordaten berücksichtigt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Elektronik-Einheit derart ausgebildet, dass die Elektronik-Einheit nach dem jeweiligen Einschalten Daten überträgt und/oder periodisch im Betrieb Daten überträgt. Auch eine ereignisgesteuerte Datenübertragung ist möglich, beispielsweise wenn eine erfasste Temperatur einen Schwellwert überschreitet.
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Hinsichtlich der verfahrensgemäßen Ausbildung wird vollinhaltlich auf die vorangegangenen Ausführungen Bezug genommen.
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Die Erfindung wird vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug verwendet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Anordnung eines elektrischen Bauteils mit einem ansteuernden Steuergerät.
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In der 1 ist ein elektrisches Bauteil 1 dargestellt, das über eine Ansteuerleitung 11 mit einem Steuergerät 10 verbunden ist. Das elektrische Bauteil 1 weist mindestens ein elektrisches Element 2 und eine Elektronik-Einheit 3 auf, die in einem gemeinsamen Gehäuse 4 angeordnet sind. Die Elektronik-Einheit 3 weist einen Festwertspeicher 5 auf, in dem Kenndaten des elektrischen Bauteils 1 abgespeichert sind. Der Festwertspeicher 5 ist beispielsweise als ROM oder FPGA ausgebildet. Weiter weist die Elektronik-Einheit 3 mindestens einen Sensor 6 auf, der einen Parameter des elektrischen Bauteils 1 erfasst. Von einem Steuereingang 7 des elektrischen Bauteils 1 führt eine elektrische Verbindung 8 zu einem Abgriff 9, wobei hinter dem Abgriff 9 eine Teilverbindung 8.1 zu dem elektrischen Element 2 führt und eine andere Teilverbindung 8.2 zu der Elektronik-Einheit 3 führt. Wie durch die Pfeilrichtungen an den Teilverbindungen 8.1, 8.2 angedeutet, ist die Kommunikation zwischen Steuergerät 10 und elektrischem Element 2 unidirektional und zwischen Steuergerät 10 und Elektronik-Einheit 3 bidirektional. Über eine Diode D und einen Kondensator C wird eine Spannungsversorgung für die Elektronik-Einheit 3 zur Verfügung gestellt, die durch Ansteuersignale des Steuergeräts 10 gespeist wird.
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Das mit dem Bezugszeichen 2 versehene mindestens eine elektrische Element 2 kann mehrere elektrische und/oder mechanische Elemente aufweisen und führt die Kernfunktion des elektrischen Bauteils 1 aus. Beispielsweise steuert das elektrische Element 2 ein Ventil eines Dämpfers für ein Kraftfahrzeug an. Dabei umfasst das elektrische Element 2 selbst keine Ansteuerlogik, sondern weist ausschließlich passive Elemente wie beispielsweise Spulen auf.
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Wird nun das Steuergerät 10 eingeschaltet, so überträgt dieses Ansteuersignale über die Ansteuerleitung 11 an das elektrische Element 2, das dann z.B. das Ventil entsprechend steuert. Ein Teil der mit dem Ansteuersignal übertragenen elektrischen Leistung wird über die Diode D ausgekoppelt und lädt den Kondensator C auf. Die Elektronik-Einheit 3 kann dann einschalten und über den Abgriff 9 die im Festwertspeicher 5 abgelegten Kenndaten an das Steuergerät 10 übertragen. Auch können auf Anfrage des Steuergeräts 10 oder situativ Sensordaten des Sensors 6 an das Steuergerät 10 übertragen werden. Auch kann die Elektronik-Einheit 3 aus den Ansteuersignalen Betriebs- und/oder Diagnosedaten ableiten und abspeichern. Beispielsweise speichert die Elektronik-Einheit 3, wie oft und/oder wie lange das elektrische Element 2 angesteuert wird. Allerdings nimmt die Elektronik-Einheit 3 keinen direkten Einfluss auf die Kernfunktion des elektrischen Elements 2. Die Signalübertragung von der Elektronik-Einheit 3 zum Steuergerät 10 ist dabei derart gewählt, dass diese Signale keinen spürbaren Einfluss auf das elektrische Element 2 haben. Über die Kenndaten weiß das Steuergerät 10 dabei, was für ein elektrisches Bauteil 1 verbaut ist und kann sich entsprechend anpassen.
