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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein elektrisches System und insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein elektrisches System zum Einsatz in einem Fahrzeug. Erfindungsgemäße Aspekte betreffen ein elektrisches System, ein Verfahren und ein Fahrzeug.
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STAND DER TECHNIK
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Es ist bekannt, ein Fahrzeug mit verschiedenen Typen von Bremseinrichtungen zu versehen, um das Fahrzeug im Stillstand zu halten. Erstens ist eine Hand- oder Feststellbremse vorgesehen, um die Scheiben- oder Trommelbremsen eines Fahrzeugs zu betätigen. Traditionell wird eine solche Feststellbremse normalerweise dadurch betätigt, dass der Fahrer einen Hebel in der Fahrerkabine betätigt, wodurch die an den Bremsen befestigten Seile gespannt werden, wodurch die Bremsbeläge gegen die Trommeln gedrückt werden, um die Bremsen zu betätigen. Bei modernen Fahrzeugen wird die Feststellbremse über einen Drucktaster in der Fahrerkabine elektrisch betätigt, um zu bewirken, dass die Motoren die Bremsbeläge auf die Bremstrommeln drücken.
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Zweitens kann eine Getriebe- oder Parksperrklinke bereitgestellt werden, so dass sie in einer eingerasteten Stellung die Drehung einer Abtriebswelle eines Fahrzeuggetriebes verhindert und somit die Bewegung des Fahrzeugs verhindert. Die Sperrklinke kann die Form eines Stifts aufweisen, der in eine Reihe von Kerben auf der Abtriebswelle des Getriebes eingreift. Bei einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe kann die Getriebesperrklinke automatisch einrasten, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und ein Parkmodus des Getriebes gewählt wird, wobei der vom Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellte Hydraulikdruck genutzt wird. Traditionell sind die Getriebesperrklinken monostabil, was bedeutet, dass das kontinuierliche Anlegen von Hydraulikdruck erforderlich ist, um die Getriebesperrklinke im Eingriff zu halten.
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Bei Elektrofahrzeugen ohne konventionelles Getriebe steht möglicherweise kein Hydraulikdruck zur Verfügung, um eine oben beschriebene Getriebesperrklinke zu betätigen. Bei einigen Elektrofahrzeugen ist nur eine elektronische Feststellbremse bereitgestellt, d. h. das Fahrzeug kann bei einem elektrischen Ausfall nur durch Betätigung eines Fahrerfußpedals im Stillstand gehalten werden.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die mit dem Stand der Technik verbundenen Nachteile zu beheben.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches System zum Einsatz in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das elektrische System kann eine Steuerungsvorrichtung und eine elektrisch betätigbare Fahrzeugbremseinrichtung umfassen. Das elektrische System kann auch mindestens einen elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs umfassen, einschließlich einer Fahrzeugbremssteuerungseinrichtung, die dazu betätigbar ist, dass sie die Fahrzeugbremseinrichtung selektiv so steuert, dass sie sich zwischen einer betätigten Position, in der die Fahrzeugbremseinrichtung wirksam ist, um die Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, und einer gelösten Position, in der die Fahrzeugbremseinrichtung nicht wirksam ist, um die Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, bewegt. Das elektrische System kann eine erste und eine zweite Batterie zur Stromversorgung der Fahrzeugbremseinrichtung und des mindestens einen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeugs umfassen. Als Reaktion auf das Erkennen einer Störung im elektrischen System kann die Steuerungsvorrichtung dazu betätigbar sein, die zweite Batterie und die Fahrzeugbremseinrichtung von der ersten Batterie und dem mindestens einen elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs elektrisch zu trennen, und die Fahrzeugbremseinrichtung kann so konfiguriert sein, dass sie automatisch die betätigte Position einnimmt.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, dass das Fahrzeug im Fall einer vollständigen Abschaltung oder eines Ausfalls der elektrischen Fahrzeugsysteme, insbesondere der elektronischen Fahrzeug-Bremssysteme, noch immer zum Stillstand gebracht und im Stillstand gehalten werden kann, bis der Ausfall behoben ist. Spezifisch ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf einen Failsafe im Fall des Ausbaus oder Ausfalls einer Hauptbatterie des Fahrzeugs beschränkt ist, sondern dazu betätigbar ist, die Fahrzeugbremseinrichtung bei einer Störung zu betätigen oder zu aktivieren, die an beliebiger Stelle über das elektrische System hinweg auftritt.
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Die Steuerungsvorrichtung kann einen elektronischen Prozessor umfassen, der einen elektrischen Eingang zum Empfangen einer Anzeige, dass eine Störung erkannt wurde, aufweist. Das System kann eine elektronische Speichervorrichtung umfassen, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor gekoppelt ist und in der Anweisungen gespeichert sind. Der Prozessor kann dazu konfiguriert sein, auf die Speichervorrichtung zuzugreifen und die darin gespeicherten Anweisungen auszuführen, so dass er dazu betätigbar ist, die zweite Batterie und die Fahrzeugbremseinrichtung von der ersten Batterie und dem mindestens einen elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs basierend auf der empfangenen Anzeige einer Störung elektrisch zu trennen.
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Die Fahrzeugbremssteuerungseinrichtung kann einen elektronischen Prozessor umfassen, der einen elektrischen Eingang zum Empfangen eines Signals aufweist, das einen angeforderten Zustand der Fahrzeugbremseinrichtung anzeigt. Das System kann eine elektronische Speichervorrichtung umfassen, die elektrisch mit dem elektronischen Prozessor gekoppelt ist und in der Anweisungen gespeichert sind. Der Prozessor kann dazu konfiguriert sein, auf die Speichervorrichtung zuzugreifen und die darin gespeicherten Anweisungen auszuführen, so dass er dazu betätigbar ist, die Fahrzeugbremseinrichtung selektiv so zu steuern, dass sie sich zwischen einer betätigten Position, in der die Fahrzeugbremseinrichtung wirksam ist, um die Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, und einer gelösten Position, in der die Fahrzeugbremseinrichtung nicht wirksam ist, um die Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, bewegt.
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Das elektrische System kann einen elektronischen Schalter umfassen. Das elektrische System kann dazu betätigbar sein, den ersten Schalter aus einer geschlossenen Stellung in eine offene Stellung umzuschalten, um die zweite Batterie und die Fahrzeugbremseinrichtung von der ersten Batterie und dem mindestens einen elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs elektrisch zu trennen.
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Die Störung kann in Bezug auf eine Veränderung eines Messwerts der Spannung über das elektrische System hinweg erkannt werden.
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Die Störung kann erkannt werden, wenn die Veränderung des Messwerts der Spannung dazu führt, dass der Messwert unter einen vorgegebenen Spannungs-Messwert absinkt.
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Die Störung kann erkannt werden, wenn der Messwert einen vorgegebenen Spannungs-Messwert für mindestens einen vorgegebenen Zeitraum unterschreitet.
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Die Störung kann erkannt werden, wenn die erste Batterie aus dem elektrischen System ausgebaut wird.
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Die Störung kann erkannt werden, wenn die erste Batterie eine elektrische Ladung vom im Wesentlichen null aufweist.
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Die Störung kann erkannt werden, wenn ein Kurzschluss im elektrischen System erkannt wird.
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Die Störung kann erkannt werden, wenn in mindestens einem des mindestens einen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeugs ein Ausfall der Stromversorgung erkannt wird.
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Als Reaktion auf das Erkennen, dass die Störung im elektrischen System beseitigt wurde, kann die Steuerungsvorrichtung dazu betätigbar sein, die zweite Batterie und die Fahrzeugbremseinrichtung mit der ersten Batterie und dem mindestens einen elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs elektrisch zu verbinden, und die Fahrzeugbremseinrichtung kann dazu konfiguriert werden, in der betätigten Position zu bleiben.
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Die Fahrzeugbremseinrichtung kann in der betätigten und gelösten Position bistabil sein.
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Die erste Batterie kann parallel zur zweiten Batterie geschaltet sein.
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Die erste Batterie kann eine höhere Leistung als die zweite Batterie aufweisen.
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Die Fahrzeugbremseinrichtung kann eine Eingriffsvorrichtung umfassen, die dazu konfiguriert ist, in eine Abtriebswelle eines Fahrzeuggetriebes einzugreifen, wenn die Fahrzeugbremseinrichtung sich in der betätigten Position befindet, um die Drehung der Abtriebswelle zu verhindern.
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Die Eingriffsvorrichtung kann eine Getriebesperrklinke umfassen, die dazu konfiguriert ist, in ein Zahnrad der Abtriebswelle einzugreifen, wenn sich die Fahrzeugbremseinrichtung in der betätigten Position befindet.
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Die Getriebesperrklinke kann dazu konfiguriert sein, sich in das Zahnrad einzuklinken, wenn sich die Fahrzeugbremseinrichtung in der betätigten Position befindet und eine Fahrzeuggeschwindigkeit größer ist als ein Geschwindigkeits-Schwellenwert.
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Die Getriebesperrklinke kann dazu konfiguriert sein, mit dem Zahnrad in Rasteingriff zu kommen, wenn sich die Fahrzeugbremseinrichtung in der betätigten Position befindet und eine Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist als ein Geschwindigkeits-Schwellenwert.
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Die Fahrzeugbremssteuerungseinrichtung kann durch einen Fahrer des Fahrzeugs betätigt werden.
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Der mindestens eine elektrische Verbraucher des Fahrzeugs kann eine weitere elektrisch betätigbare Fahrzeugbremseinrichtung umfassen. Die Fahrzeugbremssteuerungseinrichtung kann dazu betätigbar sein, die weitere Fahrzeugbremseinrichtung selektiv so zu steuern, dass sie sich zwischen einer betätigten Position, in der die weitere Fahrzeugbremseinrichtung wirksam ist, um die Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, und einer gelösten Position, in der die weitere Fahrzeugbremseinrichtung nicht wirksam ist, um die Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, bewegt.
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Die weitere Bremseinrichtung kann eine elektrische Feststellbremse sein.
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Die Fahrzeugbremssteuerungseinrichtung kann dazu konfiguriert sein, die Fahrzeugbremseinrichtung und die weitere Fahrzeugbremseinrichtung so zu steuern, dass sie ihre jeweiligen betätigten Positionen einnehmen, wenn ein Getriebe-Parkmodus vom Fahrer gewählt wird.
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Nach einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Verfahren zum Einsatz in einem elektrischen Fahrzeugsystem bereitgestellt. Das elektrische System kann eine Steuervorrichtung, eine elektrisch betätigbare Fahrzeugbremseinrichtung, mindestens einen elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs, der eine Fahrzeugbremssteuerungseinrichtung beinhaltet, die so betätigbar ist, dass sie die Fahrzeugbremseinrichtung selektiv so steuert, dass sie sich zwischen einer betätigten Position, in der die Fahrzeugbremseinrichtung wirksam ist, um die Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, und einer gelösten Position, in der die Fahrzeugbremseinrichtung nicht wirksam ist, um die Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern, bewegt, und eine erste und eine zweite Batterie zur Stromversorgung der Fahrzeugbremseinrichtung und des mindestens einen elektrischen Verbrauchers umfassen.
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Das Verfahren kann das Erkennen einer Störung im elektrischen System, und als Reaktion darauf das elektrische Trennen der zweiten Batterie und der Fahrzeugbremseinrichtung von der ersten Batterie und dem mindestens einen elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs, und das automatische Einnehmen der betätigten Position der Fahrzeugbremseinrichtung umfassen.
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Nach einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eines der vorstehend beschriebenen elektrischen Systeme umfasst, oder dazu konfiguriert ist, das vorstehend beschriebene Verfahren auszuführen.
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Nach noch einem anderen erfindungsgemäßen Aspekt wird ein nicht flüchtiges, computerlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die beim Ausführen durch einen oder mehrere Prozessoren bewirken, dass der eine oder die mehreren Prozessoren das vorstehend beschriebene Verfahren durchführen.
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Innerhalb des Umfangs dieser Anmeldung wird ausdrücklich beabsichtigt, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, die in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder in der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen dargestellt werden, und insbesondere deren individuelle Merkmale, unabhängig voneinander oder in einer beliebigen Kombination berücksichtigt werden können. Dies bedeutet, dass alle Ausführungsformen und/oder Merkmale einer beliebigen Ausführungsform auf beliebige Weise und/oder in einer beliebigen Kombination kombiniert werden können, sofern diese Merkmale nicht inkompatibel sind. Der Antragsteller behält sich das Recht vor, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu ändern oder jeden neuen Patentanspruch entsprechend einzureichen, einschließlich des Rechts, jeden beliebigen ursprünglich eingereichten Patentanspruch zu verändern, um von einem beliebigen Merkmal eines beliebigen anderen Anspruchs abzuhängen und/oder dieses zu integrieren, obwohl es auf diese Art und Weise zuvor nicht beansprucht wurde.
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Figurenliste
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Eine oder mehrere erfindungsgemäße Ausführungsformen werden nun nur beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs, das ein elektrisches System aus elektrischen Komponenten des Fahrzeugs nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform aufweist, in dem die beiden elektronischen Schalter des elektrischen Systems geschlossen sind;
- 2 das elektrische System von 1, und in dem ein Kurzschluss über einen Batteriepol des elektrischen Systems aufgetreten ist;
- 3 das elektrische System von 2, die zusätzlich mögliche Stellen zeigt, an denen eine Sicherung im elektrischen System in Abhängigkeit von der Kurzschlussstelle durchbrennen kann, und in dem einer der elektronischen Schalter offen ist;
- 4 das elektrische System von 3, die zusätzlich einen Teilbereich des elektrischen Systems zeigt, der vom übrigen Teil des elektrischen Systems elektrisch getrennt ist, da einer der elektronischen Schalter offen ist; und,
- 5 die Steuerungsschritte eines Verfahrens, das vom elektrischen System von 1 ausgeführt wird;
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt eine schematische Übersicht eines elektrischen Systems 12 eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 ist ein Elektrofahrzeug. Das elektrische System 12 beinhaltet eine Stromversorgungs-Verteilungsplatine (PSDB) 14 mit einem externen Steuerungsmodul (ECM) oder einer Steuerungsvorrichtung 16, die dazu betätigbar ist, einen ersten elektronischen Schalter 18 und einen zweiten elektronischen Schalter 20 zu steuern, um entweder eine geschlossene Stellung (zum Schließen eines elektronischen Schaltkreises) oder eine offene Stellung (zum Unterbrechen eines elektronischen Schaltkreises) einzunehmen. Die Schalter 18, 20 sind Hochleistungs-Feldeffekttransistoren (FETs). Das ECM 16 steuert die Schalter 18, 20 über eine Local Interconnect Network(LIN)-Schnittstelle 22 und ein elektronisches Steuerlogikmodul 24 der in der Technik bekannten Ausführung.
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Das elektrische System 12 beinhaltet eine Haupt(erste)-Fahrzeugbatterie 26. Das Elektrofahrzeug 10 weist eine separate Hochvolt-Elektrofahrzeug-Batterie (nicht abgebildet) auf, um das Fahrzeug mit Antriebsenergie zu versorgen; allerdings ist die Haupt-Fahrzeugbatterie 26 eine standardmäßige Blei-Säure-Autobatterie, die auch als Start-, Beleuchtungs- und Zündungs- (SLI) Batterie bezeichnet wird, die nominal 12 Volt Gleichstrom liefert, um einen oder mehrere Verbraucher des Fahrzeugs 28 mit Strom zu versorgen, wie nachstehend behandelt. Die Haupt-Fahrzeugbatterie 26 weist eine Kapazität von ca. 40 Amperestunden elektrischer Ladung auf. Andere Werte können ebenfalls zweckmäßig sein.
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Das elektrische System 12 beinhaltet ebenfalls den einen oder die mehreren Verbraucher des Fahrzeugs 28. Die Verbraucher des Fahrzeugs 28 umfassen alle elektronischen Steuereinheiten (ECUs) zum Steuern der elektrischen Systeme oder Komponenten in dem Fahrzeug 10, die von der Haupt-Fahrzeugbatterie 26 mit Strom versorgt werden. Die ECUs können ein oder mehrere von einem Motormanagementsystem, einer elektrischer Servolenkungs-Steuereinheit, einem Batteriemanagementsystem, einer Drehzahl-Steuereinheit, einem Antriebsstrang-Steuerungsmodul usw. beinhalten. Die elektrischen Systeme oder Komponenten können beispielsweise Außenleuchten des Fahrzeugs, Scheibenwischer, elektrische Lenkunterstützung, elektrische Fensterheber usw. beinhalten.
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Die Verbraucher des Fahrzeugs 28 beinhalten ein Steuerungsmodul oder eine Steuerungseinrichtung zur Befehlsgabe der Betätigung einer elektrischen Feststellbremse (EPB) vom vorstehend beschriebenen Typ. In der vorliegenden Ausführungsform wird die EPB dadurch betätigt, dass der Fahrer einen Parkmodus des Fahrzeuggetriebes anwählt. Insbesondere steuert das EPB-Steuerungsmodul selektiv Elektromotoren, die von der Haupt-Fahrzeugbatterie 26 mit Strom versorgt werden, um Bremsbeläge an die Bremsen der Hinterräder des Fahrzeugs anzulegen, um das Fahrzeug im Stillstand zu halten. Das EPB Steuerungsmodul gibt Befehle an die Elektromotoren, bei weiterer Betätigung des Drucktasters durch den Fahrer die Bremsbeläge von den Hinterradbremsen zu lösen. Das EPB-Steuerungsmodul kann ebenfalls Befehle an die Elektromotoren ausgeben, die Bremsbeläge zu lösen, nachdem der Fahrer ein Fahrpedal des Fahrzeugs 10 betätigt hat, oder im Rahmen eines Berganfahrassistenten, um beim Anfahren aus dem Stillstand an einer Steigung Zurückrollen des Fahrzeugs zu verhindern.
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Im elektrischen System 12 ist ein Pol 30 der Haupt-Fahrzeugbatterie 26 mit einer Klemme 32 des Verbrauchers des Fahrzeugs 28 über den ersten elektronischen Schalter 18 verbunden.
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Wenn der erste Schalter 18 geschlossen ist, liefert die Haupt-Fahrzeugbatterie 26 Spannung zur Betätigung der Verbraucher des Fahrzeugs 28.
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1 zeigt, dass - getrennt im elektrischen System 12 von den Verbrauchern des Fahrzeugs 28 - das elektrische System 12 eine elektrisch betätigbare Getriebe-Parksperre oder einen Stellantrieb 34 des Fahrzeugs 10 beinhaltet. Die Getriebe-Parksperre beinhaltet eine Eingriffsvorrichtung in Form einer Getriebesperrklinke oder eines Stifts, die in ein an der Abtriebswelle des Fahrzeuggetriebes angeordnetes Zahnrad eingreifen kann. Das Zahnrad beinhaltet eine Reihe von Kerben um den äußeren Umfang des Rades, und so um den äußeren Umfang des Rades.
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In einer betätigten Position greift die Sperrklinke oder der Stift in eine der Kerben des Zahnrads ein. Dadurch wird eine Drehbewegung der Getriebe-Abtriebswelle verhindert. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um den Antrieb einer Hinterachse des Fahrzeugs 10, der gesperrt ist. Da die Drehung der Getriebe-Abtriebswelle die Drehung der Antriebsräder des Fahrzeugs antreibt, verhindert das Verhindern der Drehbewegung der Getriebe-Abtriebswelle die Bewegung des Fahrzeugs, d. h. sie hält das Fahrzeug im Stillstand. Dagegen beeinträchtigt oder verhindert die Sperrklinke in einer gelösten Position nicht die Drehung der Getriebe-Abtriebswelle und verhindert somit nicht die Drehung der angetriebenen Räder des Fahrzeugs. Weiterhin sind die Kerben so angeordnet, dass, wenn die Abtriebswelle mit einer Drehzahl oberhalb eines bestimmten Wertes dreht und wenn die Parksperre von der gelösten in die eingelegte Position gebracht wird, die Sperrklinke sich zwischen den Kerben des Zahnrads einklinkt. Durch dieses Einklinken nimmt die Drehzahl der Abtriebswelle und damit die Fahrzeuggeschwindigkeit ab.
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Die Sperrklinke und das Zahnrad sind so angeordnet, dass die Sperrklinke nach dem durch die Einklinkbewegung verursachten Absinken der Abtriebswellen-Drehzahl unter einen Schwellenwert mit einer der Kerben in Rasteingriff kommt und somit die Abtriebswelle (und das Fahrzeug) im Stillstand hält. Der Abtriebswellen-Drehzahlschwellenwert ist so niedrig, dass das Einrasten der Sperrklinke die Parksperre nicht beschädigt: Beschädigung ist möglich, wenn die vom Zahnrad auf die Sperrklinke ausgeübte Kraft, die durch die Drehbewegung der Abtriebswelle verursacht wird, ausreichend groß ist. Der Abtriebswellen-Drehzahlschwellenwert entspricht einem Fahrzeuggeschwindigkeits-Schwellenwert, der eine beliebige geeignete Geschwindigkeit sein kann, aber etwa 5 Kilometer pro Stunde beträgt.
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Das elektrische System 12 beinhaltet ebenfalls eine Zusatz(zweite)-Fahrzeugbatterie 36. Wie die Haupt-Fahrzeugbatterie 26 liefert die Zusatzbatterie 36 nominal 12 Volt Gleichstrom. In der vorliegenden Ausführungsform hat die Zusatzbatterie 36 eine niedrigere Kapazität als die Hauptbatterie 26, wobei die Zusatzbatterie 36 ca. 14 Amperestunden elektrische Ladung aufweist. Andere Werte können ebenfalls zweckmäßig sein.
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Die Verbraucher des Fahrzeugs 28 beinhalten ein Parksperren-Steuerungsmodul oder eine - Steuerungseinrichtung zum Steuern einer Bewegung des Stellantriebs 34 der Getriebe-Parksperre zwischen der eingelegten und der gelösten Position. Dieser Befehl oder dieses Steuersignal ist durch den Pfeil 38 in 1 angegeben. Insbesondere gibt das Parksperren-Steuerungsmodul Befehle an einen oder mehrere Elektromotoren, die von der Zusatzbatterie 36 mit Strom versorgt werden, um die Getriebesperrklinke in Eingriff mit dem Zahnrad zu bringen oder zu lösen. Beispielsweise kann die Parksperren-Steuerungseinrichtung einen Befehl an die Parksperre geben, in die eingelegte Position zu gehen, nachdem der Fahrer den EPB-Drucktaster zum Betätigen der EPB gedrückt hat. Bei den EPB- Parksperren-Steuerungsmodulen kann es sich tatsächlich um ein einziges Modul handeln. Die Zusatzbatterie 36 versorgt den Parksperren-Stellantrieb 34 mit Strom, gleich ob die Schalter 18, 20 offen oder geschlossen sind. Das bedeutet, dass die Zusatzbatterie 36 eine ständige Spannungsversorgung für den Parksperren-Stellantrieb 34 liefert.
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1 zeigt, dass die Hauptbatterie 26 und die Zusatzbatterie 36 parallel angeordnet sind. 1 zeigt weiterhin, dass das elektrische System 12 einen Gleichstrom/Gleichstrom - Wandler 40 umfasst, der mit den beiden Batterien 26, 36 verbunden ist, wenn die Schalter 18, 20 geschlossen sind. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Haupt- und die Zusatzbatterie 26, 36 dieselbe Spannung auf, und somit kann das gesamte in 1 gezeigte elektrische System 12 als ein einziger Kreis betrachtet werden. Wenn also die beiden Schalter 18, 20 geschlossen sind, liefern die beiden Batterien 26, 36 Spannung sowohl für die Verbraucher des Fahrzeugs 28 als auch den Parksperren-Stellantrieb 34.
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In Bezug auf 3 sind im Normalbetrieb des elektrischen Systems 12 die beiden Schalter 18, 20 geschlossen. Bei einem Kurzschluss im elektrischen System 12, wie er z. B. durch den Kurzschluss 42 angegeben ist, würde der Stromkreis unterbrochen und die Batterien 26, 36 wären nicht in der Lage, die Verbraucher des Fahrzeugs 28 mit Strom zu versorgen, d. h. Leistung geht an die Verbraucherklemme 32 verloren. Dies bedeutet insbesondere, dass das Parksperren-Steuerungsmodul der Verbraucher des Fahrzeugs 28 nicht betätigt werden könnte, um den Parksperren-Stellantrieb 34, d. h. Pfeil 38 in 1, zu steuern. In einem derartigen Fall würde die Stromversorgung im gesamten System 12 ausfallen und keines der elektrischen Fahrzeugsysteme könnte arbeiten. Das bedeutet, dass weder die EPB noch die Getriebe-Parksperre aktiviert werden könnten, um das Fahrzeug in einem solchen Fall im Stillstand zu halten.
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3 zeigt mögliche Stellen 44a, 44b, 44c, an denen eine Sicherung bei einem Kurzschluss 42 durchbrennen könnte. Jede Kombination dieser Sicherungen 44a, 44b, 44c kann durchbrennen, unter anderem je nachdem, wo genau der Kurzschluss 42 sich befindet. Als Reaktion auf einen derartigen Kurzschluss 42 und/oder des Durchbrennens einer Kombination der Sicherungen 44a, 44b, 44c über das elektrische System 12 hinweg kann das ECM 16 dazu betätigbar sein, den zweiten Schalter 20 anzusteuern, damit er öffnet. Dadurch werden die Parksperre 34 und die Zusatzbatterie 36 vom Rest des elektrischen Systems 12 elektrisch getrennt, insbesondere wie durch die schematische Isolationsdose 46 in 4 dargestellt. Das bedeutet, dass - obwohl die Spannung über die Verbraucherklemme 32 nicht ausreicht, um die Verbraucher des Fahrzeugs 28 mit Strom zu versorgen - die Spannung über einen Pol 48 der Zusatzbatterie 36 ausreichend bleibt, z. B. nominal 12 Volt, um den Parksperren-Stellantrieb 34 mit Strom zu versorgen. Allerdings ist, wie vorstehend aufgeführt, das Parksperren-Steuerungsmodul zur Befehlsgabe für die Betätigung der Parksperre 34 Bestandteil der Verbraucher des Fahrzeugs 28 und somit ist - da ein Ausfall der Stromversorgung der Verbraucher des Fahrzeugs 28 erfolgt - das Parksperren-Steuerungsmodul nicht in der Lage, ein Steuersignal zu senden, um die Parksperre 34 zu betätigen. Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform, wenn die ECU 16 dem zweiten Schalter 20 den Befehl zum Öffnen gibt, der Parksperren-Stellantrieb 34 dazu betätigbar sein, automatisch die betätigte Position anzunehmen. Das bedeutet, dass bei Ausfall der Stromversorgung von der Hauptbatterie 26 zum Parksperren-Stellantrieb 34 der Parksperren-Stellantrieb 34 mit der Leistung der Zusatzbatterie 36 betätigt werden kann, um die Getriebesperrklinke automatisch in Eingriff mit dem Zahnrad zu bewegen.
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Die 3 und 4 zeigen, wie der Schalter 18 gesteuert wird, um bei einem Kurzschluss oder Durchbrennen einer Sicherung zu öffnen; allerdings wird der Schalter 18 allgemeiner dazu gesteuert, zu öffnen, wenn eine Störung im elektrischen System 12 erkannt wird.
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Beispielsweise kann die Störung darin bestehen, dass die Hauptbatterie 26 ausgebaut oder vom System 12 gelöst wurde, oder dass die Ladung der Hauptbatterie 26 auf null abgesunken ist, d. h. die Batterie 26 leer ist. Die Störung kann ein Ausfall der Stromversorgung sein, der in mindestens einem der elektrischen Verbraucher des Fahrzeugs 28 erkannt wird.
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Das System 12 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, indem der Spannungspegel im System 12 überwacht wird. Insbesondere, wenn ein Messwert der Spannung im System 12 für einen vorgegebenen Zeitraum unter einen Schwellenwert absinkt, so wird bestimmt, dass eine Störung aufgetreten ist. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Spannungswert 8 Volt und der vorgegebene Zeitraum eine Millisekunde.
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Auf dieselbe Weise, in der es die Störung erkennt, wenn das elektrische System 12 überprüft, dass die Störung beseitigt wurde, steuert das ECM 16 den zweiten Schalter 20 dazu, das elektrische System 12 auf seine „normale“ Konfiguration zurückzustellen, wie in 1 dargestellt. Das bedeutet, dass der Parksperren-Stellantrieb 34 wieder Strom von der Haupt- und der Zusatzbatterie 26, 36 erhält. Allerdings bewegt sich der Parksperren-Stellantrieb 34 nicht automatisch in die gelöste Position, nachdem er wieder durch die beiden Batterien 26, 36 versorgt wird. Statt dessen bleibt die Parksperre 34 in der eingelegten Position, um die Bewegung des Fahrzeugs 10 zu verhindern, bis das Steuersignal 38 vom Parksperren-Steuerungsmodul gesendet wird, um die Parksperre 34 zu lösen. Alternativ kann der Parksperren-Stellantrieb 34 manuell gelöst werden, indem ein mechanisches mit dem Stellantrieb 34 verbundenes Notfall-Parklösekabel gezogen wird. Beispielsweise kann das Notfall-Parklösekabel unter einer Haube des Fahrzeugs 10 angeordnet sein.
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Der Parksperren-Stellantrieb 34 ist bistabil. Das bedeutet, dass die Parksperre 34 sowohl in eingelegter als auch in gelöster Position der Sperrklinke und des Zahnrads stabil ist. Das bedeutet, dass der Parksperren-Stellantrieb 34 in seiner zuvor durch Befehl vorgegebenen Position bleiben wird, d. h. die Parksperre kehrt nicht automatisch in die gelöste Position zurück, nachdem sie dazu gesteuert wurde, in die eingelegte Position zu gehen, oder umgekehrt. Dies ist insofern vorteilhaft, als es dazu führt, dass ein System weniger Energie verbraucht: ein Elektrofahrzeug mit verminderten Energiebedarf hat eine größere Fahrzeugreichweite, d. h. das Fahrzeug kann weiter fahren, bevor Nachladen erforderlich ist. Wenn der Parksperren-Stellantrieb 34 beispielsweise monostabil wäre, müsste nach dem Öffnen des Schalters 20 ein Dauerbefehl (und somit Dauerspannung) gesendet werden, um die Parksperre 34 zuerst zu bewegen und dann in der eingelegten Position zu halten. Da der Parksperren-Stellantrieb 34 bistabil ist, braucht die Zusatzbatterie 36 nur den Stellantrieb 34 nach dem Öffnen des Schalters 20 in die betätigte Position zu treiben, und der Stellantrieb 34 bleibt in dieser Position, bis er einen anderslautenden Befehl erhält. Es ist zu beachten, dass das EPB in der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls bistabil ist.
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Die vorstehend beschriebenen, vom System 12 ausgeführten Steuerungsschritte des Verfahrens 50 sind im Flussdiagramm von 5 zusammengefasst. In Schritt 52 erkennt das System 12, ob eine elektrische Störung im Kreis vorliegt, wie vorstehend beschrieben, z. B. ein Spannungsabfall über den gesamten Kreis. Wenn keine Störung erkannt wird, wird in Schritt 54 nichts unternommen, wobei der zweite Schalter 20 in geschlossener Stellung gehalten wird, so dass sowohl die Haupt- als auch die Zusatzbatterie den Parksperren-Stellantrieb 34 mit Strom versorgen. Wenn eine Störung erkannt wird, sendet in Schritt 56 das ECM 16 ein Steuersignal zum Öffnen des zweiten Schalters 20, um die Parksperre 34 von der Hauptbatterie 26 und den Hauptverbrauchern des Fahrzeugs 28 elektrisch zu trennen. Das bedeutet, dass die Hauptbatterie 26 den Parksperren-Stellantrieb 34 nicht mit Strom versorgt. Nach dem Öffnen des zweiten Schalters 20 ist der Parksperren-Stellantrieb 34 dazu konfiguriert, die Parksperre mit Strom von der Zusatzbatterie 36 automatisch von der gelösten Position in die eingelegte Position zu bringen. Das System 12 prüft in Schritt 60, ob die elektrische Störung beseitigt wurde, z. B. die Spannung auf „normale“ Pegel zurückkehrt. Während im System 12 eine Störung weiter besteht, wird der zweite Schalter 20 in Schritt 62 in der offenen Position gehalten. Wenn das System 12 erkennt, dass die Störung beseitigt wurde, sendet die ECU 16 ein Steuersignal, um den zweiten Schalter 20 zu schließen und so die Hauptbatterie 26 und die Verbraucher des Fahrzeugs 28 mit dem Parksperren-Stellantrieb 34 elektrisch zu verbinden. Die Parksperre wird allerdings in eingelegter Position gehalten, bis ein weiterer Befehl empfangen wird, um sie zu lösen. Dies kann durch das Signal 38 vom Parksperren-Steuerungsmodul geschehen, dass Bestandteil der Verbraucher des Fahrzeugs 28 ist.
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Viele Änderungen können an den vorhergehenden Beispielen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung nach der Definition in den beigefügten Patentansprüchen abzuweichen.
