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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Koppeln zumindest eines Aktuators mit einem Steuergerät, beispielsweise für ein Getriebe für ein Fahrzeug, auf ein Steuersystem für ein Fahrzeug und auf ein Verfahren zum Steuern für ein Fahrzeug.
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Bei Automatikgetrieben von Fahrzeugen werden Sensorcluster eingesetzt, die aus Anschlüssen für Aktuatoren und Getriebesensoren bestehen. Solche Sensorcluster werden in Verbindung mit Weg- und Anbausteuergeräten eingesetzt und sind ohne eigene Intelligenz ausgeführt. Die Aktuatortemperatur ist dabei nicht bekannt und kann beispielsweise nur über die Öltemperatur im Getriebe durch Modelle in der Software angenähert werden. Dies ist häufig ungenau.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum Koppeln zumindest eines Aktuators mit einem Steuergerät für ein Fahrzeug, ein verbessertes Steuersystem für ein Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Steuern für ein Fahrzeug gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Wenn eine physikalische Messgröße, beispielsweise die Temperatur, eines Aktuators bekannt ist, kann diese zum Steuern oder zum Überwachen des Aktuators verwendet werden. Von daher ist eine Erfassung der physikalische Messgröße des Aktuators vorteilhaft. Dieser Ansatz lässt sich vorteilhaft im Zusammenhang mit in Getrieben verbauten Aktuatoren einsetzen. Alternativ kann der beschriebene Ansatz jedoch auch im Zusammenhang mit anderen Anwendungsgebieten eingesetzt werden, bei der eine Kenntnis über eine physikalische Messgröße, beispielsweise die Temperatur, von Aktuatoren relevant ist.
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Eine Vorrichtung zum Koppeln zumindest eines Aktuators mit einem Steuergerät für ein Fahrzeug weist die folgenden Merkmale auf:
- eine Steuergeräteschnittstelle zum Verbinden der Vorrichtung mit dem Steuergerät;
- eine Aktuatorschnittstelle zum Verbinden der Vorrichtung mit einem Aktuator; und
- eine Verarbeitungseinrichtung, die ausgebildet ist, um ein Datensignal zur Übertragung an das Steuergerät an die Steuergeräteschnittstelle bereitzustellen, wobei das Datensignal eine Messinformation, z.B. eine Temperaturinformation umfasst, die eine physikalische Messgröße des Aktuators repräsentiert. Neben oder an Stelle einer Temperaturinformation können auch andere Messgrößen, wie beispielsweise Spannung oder Strom verwendet werden. Die Temperatur des Aktuators als physikalische Messgröße ist hier beispielhaft. Die Erfassung bzw. Verarbeitung bzw. Übertragung anderer Messgrößen wie Spannung, Strom, Druck sind ebenfalls möglich.
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Die Vorrichtung kann ein Modul sein, das lediglich beispielhaft in ein Getriebe eines Fahrzeugs integriert werden kann. Beispielsweise kann die Vorrichtung als ein sogenanntes Sensorcluster ausgeführt sein. Die Vorrichtung kann ein Bindeglied zwischen dem Steuergerät und dem oder den Aktuatoren darstellen. Zusätzlich kann die Vorrichtung ein Bindeglied zwischen dem Steuergerät und einem oder mehreren Sensoren darstellen. Das Steuergerät kann als ein im Fahrzeugbereich übliches Steuergerät, beispielsweise als ein Getriebesteuergerät, eine sogenannte TCU (englisch: Transmission Control Unit) ausgeführt sein. Das Steuergerät kann beispielsweise einen Gangwechsel bei einem Automatikgetriebe steuern. Ein Aktuator kann innerhalb des Getriebes verwendet werden, um ein Getriebeelement zu bewegen oder zu betätigen oder für ein anderes Anwendungsgebiet vorgesehen sein. Ein Aktuator kann beispielsweise ein Magnetventil sein, wie es in bekannten Automatikgetrieben verwendet wird. Die Steuergeräteschnittstelle kann eine zur analogen oder digitalen Signalübertragung geeignete Schnittstelle sein. Die Steuergeräteschnittstelle kann beispielsweise zur Signalübertragung geeignete Leitungen und/oder einen geeigneten Steckverbinder umfassen. Die Aktuatorschnittstelle kann eine zur Signalübertragung und/oder Energieübertragung geeignete Schnittstelle sein. Beispielsweise kann eine zum Betreiben oder Steuern des Aktuators erforderliche elektrische Energie über die Aktuatorschnittstelle übertragen werden. Die Aktuatorschnittstelle kann beispielsweise geeignete Leitungen und/oder einen geeigneten Steckverbinder umfassen. Die Verarbeitungseinrichtung kann eine zur Signalverarbeitung geeignete Logik umfassen. Die Verarbeitungseinrichtung kann eine elektrische Schaltung, beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung umfassen. Optional kann die Verarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zur Erfassung der physikalischen Messgröße, beispielsweise zur Temperaturerfassung, umfassen. Die Messinformation kann einen physikalischen Messwert darstellen oder beispielsweise anzeigen, dass sich die physikalische Messgröße, beispielsweise Temperatur des Aktuators innerhalb eines vorbestimmten Intervalls befindet. Das Datensignal kann ein digitales oder analoges elektrisches Signal darstellen, unter Verwendung dessen die Messinformation mittels eines geeigneten Übertragungsprotokoll übertragen werden kann.
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Die Aktuatortemperatur ist beispielsweise wichtig, um indirekt den Aktuatorstrom bestimmen zu können. Dies ermöglicht eine redundante Funktion, die häufig sicherheitsrelevant ist. Vorteilhafterweise kann die Temperatur des Aktuators direkt bestimmt werden. Dies ist gegenüber einer indirekten Bestimmung, beispielswiese unter Verwendung von Thermistoren (NTC oder PTC) zur Öltemperaturbestimmung vorteilhaft. Beispielsweise kann vermieden werden, das ein relevantes Temperatursignal durch erhöhte Übergangswiderstände an einem Stecker verfälscht werden kann. Somit können Scheinfehler vermieden werden.
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Auf diese Weise kann auch auf ein vollintegriertes Steuergerät, beispielsweise in Form eines Mechatronik-Moduls mit Sensoren und Aktoren verzichtet werden. Dies ist vorteilhaft, da somit keine hohe Verlustleistung abgeführt zu werden braucht, die sich durch einen Mikrocontroller, einen Stromregler oder einen Spannungsregler eines vollintegrierten Steuergeräts ergeben würde. Verlustleistung ist aufgrund der im Getriebebereich erreichbaren sehr hohen Umgebungstemperatur schwer abführbar und somit für Halbleiter in Bezug auf deren Lebensdauer nachteilig.
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Vorteilhaft kann eine als Basis für die Vorrichtung dienende Leiterplatte, beispielsweise in Form eines PCB (englisch Printed Circuit Board), kostengünstig hergestellt werden und es fällt kein großer Entwicklungsaufwand für ein thermisches Konzept an. Das Ausfallrisiko kann im Hinblick auf die sogenannte 10°C „Regel“ gering gehalten werden, da nur wenige elektrische Komponenten im Getriebe angeordnet werden. Die meisten elektrischen Komponenten können im Steuergerät verbleiben, das außerhalb des Getriebes angeordnet werden kann. Auch ist eine Anpassung an eine sich ändernde Mechanik des Getriebes mit geringem Aufwand möglich. Zudem ist die Herstellung der Vorrichtung einfach zu realisieren und die Vorrichtung kann mit einer geringen Größe ausgeführt werden, sodass Toleranzen problemlos eingehalten werden können, die durch die thermische Längenausdehnung entstehen können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um zum Bestimmen der Messinformation eine Messung an der Aktuatorschnittstelle durchzuführen. Dazu kann ein Sensor mit der Aktuatorschnittstelle gekoppelt sein oder in die Aktuatorschnittstelle integriert sein. Auf diese Weise ist kein extern zu der Vorrichtung angeordneter Sensor erforderlich und es ist somit auch keine signaltechnische Anbindung eines solchen externen Sensors an die Vorrichtung erforderlich. Im Falle der Temperatur als relevante Größe kann eine Temperaturmessung durchgeführt werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um zum Bestimmen der Messinformation ein Sensorsignal eines dem Aktuator zugeordneten Sensors auszuwerten. Dabei kann es sich um einen extern zu der Vorrichtung angeordneten Sensor handeln. Dadurch kann die physikalische Messgröße des Aktuators sehr genau erfasst werden. Im Falle der Temperatur als relevante Größe kann ein Temperatursensor eingesetzt werden.
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Beispielsweise kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um als das Sensorsignal ein physikalisches Messsignal, wie z.B. eine Temperatur, eine Spannung, einen Strom, einen Druck, ein E-Feld oder ein H-Feld über die Aktuatorschnittstelle einzulesen und/oder auszuwerten. Das E-Feld und das H-Feld als Sensorsignal bieten sich z.B. bei Anwendung von induktiver Sensorik an.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet sein, um das Sensorsignal über die Aktuatorschnittstelle einzulesen. Dies bietet sich beispielsweise an, wenn es sich bei dem Sensor um einen in den Aktuator integrierten Sensor handelt. Alternativ kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um das Sensorsignal über eine Sensorschnittstelle zum Verbinden der Vorrichtung mit dem Sensor einzulesen. Dies bietet sich beispielsweise an, wenn es sich bei dem Sensor um einen von dem Aktuator unabhängig ausgeführten Sensor handelt.
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Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, um die Temperatur des Aktuators indirekt über eine in der Vorrichtung integrierte Temperaturmessung zu bestimmen.
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Die Aktuatorschnittstelle kann beispielsweise zumindest eine Stiftleiste umfassen. Eine solche Stiftleiste, beispielsweise in Form einer Messerleiste, ermöglicht eine mechanische und elektrische Kopplung des Aktuators mit der Vorrichtung. Zudem weisen die Stifte der Stiftleiste eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, sodass durch eine Messung, beispielsweise eine Temperaturmessung, an zumindest einem der Stifte der Stiftleiste auf die physikalische Messgröße, beispielsweise die Temperatur des Aktuators geschlossen werden kann.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet sein, um das Datensignal in Form eines digitalen Signals an die Steuergeräteschnittstelle bereitzustellen. Dabei kann ein geeignetes Übertragungsprotokoll verwendet werden. Ein digitales Signal ist vorteilhaft, da sehr viele und unterschiedliche Informationen unter Verwendung eines Signals übertragen werden können. Damit kann die Zahl der notwendigen Leitungen gering gehalten werden. Zudem ist eine Fehlerüberwachung und gegebenenfalls eine Fehlerkorrektur möglich, so dass eine hohe Sicherheit bei der Datenübertragung gewährleistet werden kann.
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Die Aktuatorschnittstelle kann ausgebildet sein, um eine Versorgungsspannung zum Betreiben des Aktuators bereitzustellen. Auf diese Weise kann der Aktuator ausschließlich über die Vorrichtung angesteuert werden.
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Die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet sein, um einen über die Aktuatorschnittstelle an den Aktuator bereitgestellten Versorgungsstrom zu sensieren. Dazu kann die Verarbeitungseinrichtung eine geeignete Strommesseinrichtung, wie z.B. einen Stromsensor oder eine Shuntmessung aufweisen. Ferner kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um das Datensignal so bereitzustellen, das es eine den Versorgungsstrom repräsentierende Strominformation umfasst. Die Strominformation kann beispielsweise von dem Steuergerät verwendet werden, um eine aus der Messinformation, beispielsweise der Temperaturinformation und der Versorgungsspannung ermittelten Versorgungsstromwert zu überprüfen.
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Die Vorrichtung kann als ein Sensorcluster ausgeformt sein. Somit kann die Vorrichtung als Ersatz für bereits im Zusammenhang mit Automatikgetrieben eingesetzten Sensorclustern verwendet werden. Die Steuergeräteschnittstelle der Vorrichtung kann zum Verbinden der Vorrichtung mit einem Steuergerät, beispielsweise mit einem Getriebesteuergerät, ausgeführt sein. Auf diese Weise können die grundlegenden Steuerfunktionen zum Steuern des Getriebes in dem Getriebesteuergerät umgesetzt werden. Die in der Vorrichtung vorhandene Elektronik kann dadurch möglichst gering gehalten werden. Die Aktuatorschnittstelle kann zum Verbinden der Vorrichtung mit einem als Magnetventil, Elektromotor oder Elektromagneten ausgeformten Aktuator ausgeführt sein. Auf diese Weise können die typischerweise in Getrieben eingesetzten Aktuatoren über die Vorrichtung betrieben werden.
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Die Vorrichtung kann optional eine Sensorschnittstelle zum Verbinden der Vorrichtung mit zumindest einem Sensor umfassen. Bei einem solchen Sensor kann es sich beispielsweise um einen Drehzahlsensor, Positionssensor oder Schaltstellungssensor handeln. Die Verarbeitungseinrichtung kann ausgebildet sein, um das Datensignal so bereitzustellen, dass das Datensignal ferner eine über die Sensorschnittstelle empfangene Sensorinformation des zumindest einen Sensors repräsentiert. Auf diese Weise kann zusätzlich zu der Getriebeaktuatorik auch die Getriebesensorik über die Vorrichtung an das Steuergerät angebunden werden.
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Die Aktuatorschnittstelle kann zum Verbinden der Vorrichtung mit zumindest einem weiteren Aktuator ausgebildet sein. Dazu kann die Aktuatorschnittstelle beispielsweise einen ausreichend großen oder mehrere Steckverbinder umfassen. Beispielsweise können über die Aktuatorschnittstelle alle im Getriebe verbauten elektromechanischen Aktuatoren an die Vorrichtung angebunden werden. Entsprechend kann die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet sein, um das Datensignal so bereitzustellen, dass das Datensignal ferner eine weitere Messinformation umfasst, die eine physikalische Messgröße des zumindest einen weiteren Aktuators repräsentiert. Vorteilhafterweise können unter Verwendung der Vorrichtung die physikalische Messgrößen aller an die Vorrichtung angebundenen oder einer Mehrzahl der angebundenen Aktuatoren erfasst werden und die entsprechenden Messinformationen können an das Steuergerät übertragen werden. Dabei können unterschiedliche Möglichkeiten zur Erfassung der Messgröße, also beispielsweise zur Temperaturerfassungen, eingesetzt und auch miteinander kombiniert werden. Bei der weiteren Messinformation kann es sich beispielweise um eine weitere Temperaturinformation handeln, die eine Temperatur des weiteren Aktuators repräsentiert.
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Vorteilhafterweise können eine oder mehrere Steuerfunktionen des Steuergeräts in der Vorrichtung integriert sein.
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Ein entsprechendes Steuersystem für ein Fahrzeug weist die folgenden Merkmale auf:
- eine genannte Vorrichtung zum Koppeln zumindest eines Aktuators mit einem Steuergerät für das Getriebe; und
- den zumindest einen Aktuator, der mit der Aktuatorschnittstelle der Vorrichtung verbunden ist.
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Die Vorrichtung und der zumindest eine Aktuator können so miteinander verbunden sein, dass sie als ein Modul innerhalb des Getriebes angeordnet werden können. Das Steuersystem kann ferner zumindest einen Sensor umfassen, der über eine Sensorschnittstelle der Vorrichtung mit der Vorrichtung verbunden sein kann. Ferner kann das Steuersystem das Steuergerät umfassen. Das Steuersystem kann zum Betreiben eines bekannten Getriebes, insbesondere eines Automatikgetriebes eines Fahrzeugs verwendet werden.
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Ein Verfahren zum Steuern für ein Fahrzeug umfasst die folgenden Schritte: Bestimmen einer Messinformation, die eine physikalische Messgröße eines Aktuators repräsentiert, der mit einer Aktuatorschnittstelle einer Vorrichtung zum Verbinden des Aktuators mit einem Steuergerät für ein Fahrzeug verbunden ist; und Übertragen eines Datensignals über eine Steuergeräteschnittstelle der Vorrichtung an das Steuergerät, wobei das Datensignal die Messinformation umfasst.
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Mit dem Verfahren kann beispielsweise ein Aktuator oder ein Getriebe eines Fahrzeugs oder eines anderen Geräts gesteuert werden.
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Das Verfahren kann vorteilhafterweise in einer genannten Vorrichtung umgesetzt werden. Eine Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Koppeln zumindest eines Aktuators mit einem Steuergerät für ein Getriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Steuersystem für ein Getriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern eines Getriebes für ein Fahrzeug.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einer Vorrichtung 102 zum Koppeln zumindest eines Aktuators 104 mit einem Steuergerät 106 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Lediglich beispielhaft handelt es sich bei dem Steuergerät 106 um ein Steuergerät für ein Getriebe 108 des Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 weist einen Motor 110 auf, der über das Getriebe 108 beispielhaft die Räder 112, 114 des Fahrzeugs 100 antreiben kann. Der Ansatz kann in entsprechender Weise für Allradfahrzeug oder andere Fahrzeuge eingesetzt werden. Bei dem Getriebe 108 kann es sich um ein Automatikgetriebe handeln. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Vorrichtung 102 optional zum Koppeln zumindest eines Sensors 116 mit dem Steuergerät 106 verwendet. Auch wenn das Fahrzeug 100 hier als Straßenfahrzeug gezeigt ist, kann der beschriebene Ansatz auch im Zusammenhang mit anderen Fahrzeugen, beispielsweise auch im Zusammenhang mit Wasserfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen, eingesetzt werden. Auch kann der Ansatz im Zusammenhang mit ein anderes Anwendungsgebiet in dem Fahrzeug 100 betreffenden Aktuatoren eingesetzt werden.
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Bei dem Getriebe 108 und dem Steuergerät 106 kann es sich um bekannte Elemente handeln, wie sie bereits in Fahrzeugen verbaut werden. Das Getriebe 108 kann unterschiedliche Gangstufen für die Vorwärtsfahrt und zumindest einen Gangstufe für die Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs 100 bereitstellen. Das Steuergerät 106 ist beispielsweise ausgebildet, um ein Steuersignal bereitzustellen, das geeignet ist, den zumindest einen Aktuator 104 so anzusteuern, dass eine geeignete Gangstufe eingestellt wird. Dazu kann das Steuergerät 106 Sensorinformationen verarbeiten, die von innerhalb und außerhalb des Getriebes 108 angeordneten Sensoreinrichtungen bereitgestellt werden.
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Die Vorrichtung 102 stellt ein Bindeglied zwischen dem Steuergerät 106 und dem zumindest einen Aktuator 104 sowie optional dem zumindest einen Sensor 116 dar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der zumindest eine Aktuator 104 unter Verwendung einer beispielhaft als Steckverbindung ausgeführten Aktuatorschnittstelle 109 an die Vorrichtung 102 angesteckt. Somit kann der zumindest eine Aktuator 104 sowohl elektrisch als auch mechanisch an die Vorrichtung 102 gekoppelt werden.
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Die Vorrichtung 102 wird auch als Sensorcluster bezeichnet. Bei dem Aktuator 104 kann es sich um ein typischerweise in Getriebeanordnungen verbautes elektromechanisches Bauteil handeln. Der Aktuator 104 kann zumindest eine Spule oder einen Elektromagneten umfassen. Beispielsweise kann der Aktuator 104 als ein Magnetventil oder Elektromotor ausgeformt sein. Bei dem Sensor 116 handelt es sich beispielsweise um einen Drehzahlsensor oder einen Positionssensor über den ein Betriebsparameter des Getriebes 108 erfasst werden kann.
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Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um eine sich auf den Aktuator 104 beziehende Messinformation zu bestimmen, zu erfassen oder einzulesen und ein die Messinformation umfassendes Datensignal 118 an das Steuergerät 106 bereitzustellen. Dazu weist die Vorrichtung 102 eine Steuergeräteschnittstelle 119 zum Verbinden der Vorrichtung mit dem Steuergerät 106 auf. Das Steuergerät 106 ist beispielsweise ausgebildet, um die Messinformation zum Bestimmen eines durch den Aktuator 104 fließenden elektrischen Strom zu verwenden. Lediglich beispielhaft handelt es sich bei der Messinformation um eine Temperaturinformation. Alternativ kann es sich um bei der Messinformation um eine Information über eine Spannung, einen Strom, einen Druck, ein E-Feld oder ein H-Feld handeln.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 102 innerhalb eines Gehäuses des Getriebes 108 angeordnet. Das Steuergerät 106 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel außerhalb des Gehäuses des Getriebes 108 angeordnet.
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Der beschriebene Ansatz kann auch im Zusammenhang mit anderen Anwendungsgebieten eingesetzt werden, bei denen ein oder eine Mehrzahl von Aktuatoren nicht direkt sondern über ein zwischengeschaltetes Element angesteuert werden.
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So ermöglicht der beschriebene Ansatz eine Diagnose in Produkten, bei denen Temperatur bzw. Strom bzw. Lage der Aktuatoren eine Rolle spielt. Dadurch kann die Sicherheit verbessert werden. Dies ergibt sich daraus, dass der durch einen Aktuator fließende Strom häufig nur genau bestimmt werden kann, wenn die physikalische Messgröße des Aktuators, also beispielsweise die Temperatur, bekannt ist. Dabei ist eine indirekte Bestimmung des Stroms über Spannung und Temperatur einfacher umzusetzen und günstiger als eine eigene, zusätzliche Strommessung. Wenn der Ansatz bei dem Getriebe 108 eingesetzt wird, besteht ein verringerte Komplexität des Produkts im Getriebeinneren, beispielsweise bei einem Austausch einer vollintegrierten Steuerung durch die Vorrichtung 102 und das Steuergerät 106, beispielsweise in Form eines vereinfachten Anbausteuergeräts. Dies kann auch zu Bauraumvorteilen führen.
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2 zeigt ein Steuersystem für ein Getriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Steuersystem umfasst eine Vorrichtung 102 und zumindest einen Aktuator 104, wie sie beispielsweise anhand von 1 beschrieben sind. Lediglich beispielhaft umfasst das Steuersystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner einen zweiten Aktuator 204 und einen dritten Aktuator 205 sowie zumindest einen Sensor 116. Je nach Ausführung des Getriebes kann eine geeignete Anzahl an Aktuatoren 104, 204, 205 und Sensoren 116 vorgesehen und mit der Vorrichtung 102 verbunden sein. Optional ist das Steuergerät 106 ebenfalls Bestandteil des Steuersystems.
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Zum Verbinden der Vorrichtung 102 mit den Aktuatoren 104, 204, 205 weist die Vorrichtung eine Aktuatorschnittstelle 109 auf, die einen oder mehrere Steckverbinder oder Federkontakte umfassen kann. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Aktuatorschnittstelle 109 für jeden der Aktuatoren 104, 105, 205 eine eigene, hier beispielhaft drei separate Stiftleisten 220, 222, 224. Die Stiftleisten 220, 222, 224 können als Messerleisten ausgeformt sein. Alternativ können andere geeignete Steckverbinder verwendet werden. Es können auch eine oder mehrere größerer Steckverbinder verwendet werden, sodass alle oder mehrere der Aktuatoren 104, 204, 205 über einen gemeinsamen Steckverbinder, beispielsweise in Form einer einzigen Messerleiste, mit der Vorrichtung 102 verbunden werden können. Auch kann zumindest einer der Aktuatoren 104, 204, 205 fest mit der Vorrichtung 102 verdrahtet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 102 ausgebildet, um die Aktuatoren 104, 204, 205 über die Steuergeräteschnittstelle mit einer für die Aktuatoren 104, 204, 205 geeigneten Versorgungsspannung zu versorgen. Dazu kann die Vorrichtung 102 eine geeignete Spannungsversorgungseinrichtung aufweisen.
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Zum Verbinden der Vorrichtung 102 mit dem Steuergerät 106 weist die Vorrichtung eine Steuergeräteschnittstelle 119 auf. Die Steuergeräteschnittstelle 119 ist beispielsweise in Form eines weiteren Steckverbinders realisiert. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um über die Steuergeräteschnittstelle 119 ein Steuersignal von dem Steuergerät 106 zu empfangen und ein Datensignal 118 an das Steuergerät 106 zu senden. Somit ist die Steuergeräteschnittstelle 119 als eine bidirektionale Schnittstelle ausgeführt. Die Steuergeräteschnittstelle 119 ist beispielsweise als eine zwei-, drei- oder mehradrige Schnittstelle ausgeführt.
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Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Datensignals 118 eine oder mehrere Messinformationen an das Steuergerät 106 zu übertragen. Beispielsweise ist die Vorrichtung 102 ausgebildet, um eine erste Messinformation, die eine physikalische Messgröße, beispielsweise eine Temperatur des Aktuators 104 repräsentiert und zusätzlich oder alternativ eine zweite Messinformation, die eine physikalische Messgröße, beispielsweise eine Temperatur des zweiten Aktuators 204 repräsentiert und zusätzlich oder alternativ eine dritte Messinformation, die eine physikalische Messgröße, beispielsweise eine Temperatur des dritten Aktuators 205 repräsentiert über das Datensignal 118 zu übertragen. Zum Bereitstellen des Datensignals 118 weist die Vorrichtung 102 eine Verarbeitungseinrichtung 230 auf. Die Verarbeitungseinrichtung 230 ist ausgebildet, um zumindest eine Messinformation zu erfassen, zu bestimmen oder einzulesen und das Datensignal 118 unter Verwendung der zumindest einen Messinformation zu bestimmen. Beispielsweise ist die Verarbeitungseinrichtung 230 ausgebildet, um das Datensignal 118 in Form eines digitalen Signals an die Steuergeräteschnittstelle 119 bereitzustellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 102 als Träger eine Leiterplatte und die Verarbeitungseinrichtung 230 umfasst zumindest einen auf der Leiterplatte angeordneten Logikbaustein, beispielsweise in Form einer integrierten Schaltung. Somit kann die Vorrichtung 102 aufgrund der Verarbeitungseinrichtung 230 einen intelligenten Sensorcluster „iSC“ ausformen.
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Die die Aktuatoren 104, 204, 205 betreffenden Messinformationen können auf geeignete Art und Weise ermittelt werden. Lediglich beispielhaft sind anhand von 2 drei unterschiedliche Möglichkeiten aufgeführt.
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Der Aktuator 104 weist einen integrierten Sensor 240, beispielsweise einen Temperatursensor auf. Der integrierte Sensor 240 ist beispielsweise innerhalb eines Gehäuses des Aktuators 104 angeordnet oder an dem Gehäuse platziert. Der integrierte Sensor 240 ist ausgebildet, um die physikalische Messgröße, beispielsweise die Temperatur des Aktuators 104 zu erfassen und ein die physikalische Messgröße repräsentierendes Signal bereitzustellen. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um das Sensorsignal des integrierten Sensors 240 über die Stiftleiste 220 einzulesen und an die Verarbeitungseinrichtung 230 zum Bestimmen der den Aktuator 104 betreffenden Messinformation weiterzuleiten. Andere geeignete Sensoren können hier und bei den anderen Ausführungsbeispielen beispielsweise eingesetzt werden, wenn es sich bei der physikalische Messgröße beispielsweise um einen Spannungswert, einen Stromwert, einen Druckwert oder eine Größe eines Magnetfelds oder eines elektrischen Felds handelt.
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Dem zweiten Aktuator 204 ist ein separater Sensor 242, beispielsweise ein separater Temperatursensor zugeordnet. Der separate Sensor 242 ist beispielsweise an ein Gehäuses des zweiten Aktuators 204 angebunden. Der separate Sensor 242 ist ausgebildet, um die physikalische Messgröße, beispielsweise die Temperatur des zweiten Aktuators 204 zu erfassen und ein die physikalische Messgröße repräsentierendes Signal bereitzustellen. Die Vorrichtung 102 ist ausgebildet, um das Sensorsignal des separaten Sensors 240 über die Stiftleiste 222 oder, wie in 2 gezeigt, über eine separate Sensorschnittstelle 244 einzulesen und an die Verarbeitungseinrichtung 230 zum Bestimmen der den zweiten Aktuator 204 betreffenden Messinformation weiterzuleiten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungseinrichtung 230 ausgebildet, um zum Bestimmen einer Messinformation eine Messung an der Aktuatorschnittstelle 109 durchzuführen. Beispielhaft ist in 2 ein Schnittstellen-sensor 246, beispielsweise ein Schnittstellen-Temperatursensor gezeigt, der in oder an der Stiftleiste 224 oder in der Vorrichtung 102 selbst angeordnet ist. Der Schnittstellen-Sensor 246 ist beispielsweise thermisch mit einer von der Stiftleiste 224 zu dem dritten Aktuator 205 führenden Leitung gekoppelt. Dabei kann es sich um eine Leitung zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung an den dritten Aktuator 205 oder um eine andere geeignete Leitung handeln. Wenn der dritte Aktuator 205 auf die Vorrichtung 102 aufgesteckt ist, kann der Schnittstellen-Sensor 246 auch so angeordnet sein, das der Schnittstellen-Sensor 246 ein Gehäuse des dritten Aktuators 205 kontaktiert. Auf diese Weise kann der Schnittstellen-Sensor 246 die physikalische Messgröße, beispielsweise die Temperatur des dritten Aktuators 205 erfassen und ein die physikalische Messgröße repräsentierendes Sensorsignal bereitstellen. Die Verarbeitungseinrichtung 230 ist ausgebildet, um das Sensorsignal des Schnittstellen-Sensor 246 zum Bestimmen der den dritten Aktuator 205 betreffenden Messinformation zu verwenden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Verarbeitungseinrichtung 230 ausgebildet, um einen Versorgungsstrom zu sensieren, der über die Aktuatorschnittstelle 109 an zumindest einen der Aktuatoren 104, 204, 205 bereitgestellt wird. Lediglich schematisch ist in 2 eine Stromsensoreinrichtung 250 gezeigt, die beispielsweise im Bereich der Stiftleiste 220 angeordnet ist und ausgebildet ist, um den an den Aktuator 104 bereitgestellten Versorgungsstrom zu erfassen und ein den Versorgungsstrom repräsentierendes Stromsignal bereitzustellen. Die Verarbeitungseinrichtung 230 ist ausgebildet, um eine den Versorgungsstrom repräsentierende Strominformation ebenfalls über das Datensignal 118 an das Steuergerät 106 bereitzustellen. Entsprechende Strominformationen können optional für alle oder für einige der Aktuatoren 104, 204, 205 bestimmt und an das Steuergerät 106 übertragen werden.
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Optional weist die Vorrichtung 102 eine Sensorschnittstelle 252 zum Verbinden der Vorrichtung 106 mit zumindest einem Sensor 116 auf. Bei dem Sensor 116 kann es sich um einen weiteren Temperatursensor oder beispielsweise einen Drehzahlsensor oder Positionssensor handeln. Die Sensorschnittstelle 252 kann als ein weiterer Steckverbinder ausgeformt sein oder in die Aktuatorschnittstelle 109 integriert sein. Die Verarbeitungseinrichtung 230 ist ausgebildet, um ferner eine über die Sensorschnittstelle 252 empfangene Sensorinformation des zumindest einen Sensors 116 in das Datensignal 118 zu integrieren.
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Je nach Ausführungsform der Steuergeräteschnittstelle 119 ist die Verarbeitungseinrichtung 230 ausgebildet, um die über das Datensignal 118 zu übertragenden Informationen auf eine geeignete Art und Weise in das Datensignal 118 zu integrieren. Je nach verwendeten Übertragungsprotokoll können die Informationen beispielsweise zeitlich parallel oder zeitlich nacheinander übertragen werden. Das Datensignal 118 kann auch mehrere Einzelsignale umfassen, die über eine oder mehrere Leitungen der Steuergeräteschnittstelle 119 übertragen werden können. Dabei ist eine Nutzung eines für die automobile Anwendung geeigneten Ethernet-Standards möglich.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die beispielsweise als Sensorcluster ausgeführte Vorrichtung 102 ausgebildet, um die physikalische Messgröße, beispielsweise Temperatur, jedes der an die Aktuatorschnittstelle 109 angeschlossenen Aktuatoren 104, 204, 205 zu messen und diese physikalischen Messgrößen an das beispielsweise als Getriebesteuergerät ausgeführte Steuergerät 106 zu übermitteln. Dabei kann die Steuergeräteschnittstelle 119 als gemeinsame Schnittstelle zwischen dem Steuergerät 106 und der Vorrichtung 102 auf eine geeignete Weise ausgeführt sein, beispielsweise als eine Zweidrahtschnittstelle oder eine sogenannte SENT-Schnittstelle (Single End Nipple Transmission). Wenn ein digitales Signal als Datensignal 118 verwendet wird, kann beispielsweise der Einfluss eines Steckerübergangswiderstands oder eines Fahrzeugkabelbaumwiderstands vermieden werden.
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Optional werden auch weitere Signale, wie z.B. Signale einer Öltemperaturmessung oder von Lx-Positionssensoren mittels des von der Steuergeräteschnittstelle 119 verwendeten Protokolls übertragen. Auf der Vorrichtung 102 wird hierfür eine Signalverarbeitung in Form der Verarbeitungseinrichtung 230 vorgehalten, deren Funktionalität beispielsweise in einem ASIC oder diskret realisiert ist.
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Optional wird eine Stromsensierung pro Aktuator 104, 204, 205 und gegebenenfalls auch eine Summenstrommessung direkt in der Vorrichtung 102 inklusiv einer Signalverarbeitung durchgeführt.
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Für den Anwendungsfall eines Getriebes wird gemäß einem Ausführungsbeispiel auf die üblicherweise eingesetzte Öltemperaturmessung verzichtet und stattdessen die in den Aktuatoren 104, 204, 205 gemessene physikalische Messgröße, beispielsweise Temperatur, entsprechend verwendet, wodurch sich die Einsparung eines zusätzlichen Sensors, beispielsweise des Sensors 116 ergibt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Diagnosefähigkeit im Steuersystem weiter verbessert, wenn die Versorgungsspannung der Aktuatoren 104, 204, 205 in der Vorrichtung 102 nochmals unabhängig von dem Steuergerät 106 gemessen wird. Bei der Messung in der Vorrichtung 102 besteht kein Einfluss von Übergangswiderständen. Zum Messen der Versorgungsspannung eines, mehrerer oder aller Aktuatoren 104, 204, 205 weist die Vorrichtung 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel eine geeignete Spannungssensoreinrichtung auf. Lediglich beispielhaft ist in 2 eine Spannungssensoreinrichtung 254 benachbart zu der Stiftleiste 220 gezeigt, die beispielsweise verwendet wird, um eine über die Stiftleiste 220 an den Aktuator 104 bereitgestellte Versorgungsspannung zu sensieren. Die erfassten Spannungswerte werden beispielsweise von der Datenverarbeitungseinrichtung 230 verwendet, um die Spannungswerte repräsentierende Spannungsinformationen zu bestimmen und unter Verwendung des Datensignals 118 an das Steuergerät 106 zu übermitteln.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird in der Vorrichtung 102 die bereitgestellte Lowside-Spannung erfasst, die beispielsweise zum Ansteuern eines, mehrerer oder aller der Aktuatoren 104, 204, 205 verwendet wird. Eine die Lowside-Spannung repräsentierende Information wird in diesem Fall ebenfalls von der Datenverarbeitungseinrichtung 230 über das Datensignal 118 übermittelt.
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Wenn es sich bei den Aktuatoren 104, 204, 205 um Ventile handelt, bietet die Vorrichtung 102 den Vorteil, dass die jeweilige Ventiltemperatur bekannt ist. Dadurch wird eine Plausibilisierung des durch die Aktuatoren 104, 204, 205 fließenden Aktuatorstroms verbessert. Eventuell reicht dabei eine einfache Dutycycle-Plausibilisierung, also beispielsweise eine Plausibilisierung des Tastgrads. Durch eine von der Datenverarbeitungseinrichtung 230 durchgeführten Signalverarbeitung ist eine Steuergeräteschnittstelle 119 mit einer geringen Anzahl von Leitungen zwischen dem Steuergerät 106 und der Vorrichtung 102 ausreichend. Somit kann eine Mehrzahl von Sensoren 116 ins Getriebe eingebracht werden, da aufgrund der verwendeten Steuergeräteschnittstelle 119 mehr freie Pins zur Verfügung stehen. Dabei erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel die Signalverarbeitung, beispielsweise der Eingänge der Aktuatorschnittstelle 109 und der Sensorschnittstelle 252 in der Vorrichtung 102. Die restliche Strategie verbleibt im Steuergerät 106, das somit als Hauptsteuergerät oder Getriebesteuergerät fungiert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Funktion der externen Getriebesteuerung nicht in einem Getriebesteuergerät realisiert sondern in ein anderes Steuergerät (ECU) 106 ausgelagert. Somit kann es sich bei dem Steuergerät 106 um ein beliebiges Fahrzeugsteuergerät, beispielsweise ein Motorsteuergerät oder eine Signalverarbeitungseinheit in einer Leistungselektronik handeln. Somit kann der beschriebenen Ansatz auch im Zusammenhang mit einem Leistungselektronik-Steuergerät eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine Einsparung und Reduzierung von Steuergeräten im Fahrzeug. Durch die Signalverarbeitung in der Datenverarbeitungseinrichtung 230 wirken sich elektrische Eigenschaften, beispielsweise der Übergangswiderstand des Fahrzeugkabelbaums, nicht negativ auf die Diagnosefähigkeit aus. Zudem ist eine Anpassungen an eine geänderte Mechanik des Getriebes relativ einfach möglich, beispielsweise durch die Verteilung einzelner Funktionen auf eigene Komponenten der Vorrichtung 102, beispielsweise auf sogenannte Satelliten-Sensorcluster.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern, lediglich beispielhaft eines Getriebes für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann beispielsweise unter Verwendung einer Vorrichtung zum Verbinden zumindest eines Aktuators mit einem Steuergerät ausgeführt werden, wie sie anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist.
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In einem Schritt 301 wird eine Messinformation bestimmt, die eine physikalische Messgröße, beispielsweise Temperatur des zumindest einen Aktuators repräsentiert, der mit der Aktuatorschnittstelle der Vorrichtung verbunden ist. Bei der Messinformation kann es sich somit um eine Temperaturinformation handeln. Der Schritt 301 kann mehrfach ausgeführt werden, wenn gleiche oder unterschiedliche Messinformationen bezüglich mehrerer Aktuatoren bestimmt werden. Optional wird in einem Schritt 303 eine Sensorinformation zumindest eines mit der Vorrichtung verbundenen Sensors bestimmt. In einem Schritt 305 wird ein Datensignal über eine Steuergeräteschnittstelle der Vorrichtung an das Steuergerät übertragen. Dabei umfasst das Datensignal die eine Messinformation oder mehrere Messinformationen und optional die die Sensorinformation und gegebenenfalls weitere von der Vorrichtung an das Steuergerät zu übermittelnde Informationen.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Fahrzeug
- 102
- Vorrichtung
- 104
- Aktuator
- 106
- Steuergerät
- 108
- Getriebe
- 109
- Aktuatorschnittstelle
- 110
- Motor
- 112
- Rad
- 114
- Rad
- 116
- Sensor
- 118
- Datensignal
- 119
- Steuergeräteschnittstelle
- 204
- zweiter Aktuator
- 205
- dritter Aktuator
- 220
- Stiftleiste
- 222
- Stiftleiste
- 224
- Stiftleiste
- 230
- Verarbeitungseinrichtung
- 240
- integrierter Sensor
- 242
- separater Sensor
- 244
- Sensorschnittstelle
- 246
- Schnittstellen-Sensor
- 250
- Stromsensoreinrichtung
- 252
- Sensorschnittstelle
- 254
- Spannungssensoreinrichtung
- 301
- Bestimmen einer Messinformation
- 303
- Bestimmen einer Sensorinformation
- 305
- Übertragen eines Datensignals
