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Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung zum Betreiben eines Getriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeuggetriebes.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Steuerungsvorrichtungen für ein Getriebe bekannt. Üblicherweise weisen derartige Steuerungsvorrichtungen ein Steuergerät auf. Diese Steuergeräte werden anhand ihrer Einbausituation unterschieden. Beispielsweise sind Wegbau-Steuergeräte, Anbau-Steuergeräte und integrierte Steuergeräte bekannt. Je nach Einbausituation wirken unterschiedliche Umgebungsbedingungen wie beispielsweise eine Temperatur und/oder eine Vibration und es ergeben sich daraus unterschiedliche Anforderungen an eine elektronische Steuereinheit dieser Steuergeräte. Nach dem Stand der Technik unterscheidet man Steuergeräte mit integrierten Sensoren, Steuergeräte mit externen Sensoren und Steuergeräte mit teilweise intern und teilweise extern verbauten Sensoren. Allen gemein ist der zentrale Einsatz der wesentlichen Elektronikkomponenten in einem gemeinsamen Steuergerät, insbesondere von „intelligenten“ Baugruppen, welche als elektronische Steuereinheiten Sensorsignale unmittelbar auswerten, beispielsweise Mikrocontroller.
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Steuergeräte sind elektronische Module, welche zur Steuerung oder Regelung von Maschinen, Anlagen oder technischen Prozessen eingesetzt werden. Steuergeräte arbeiten allgemein nach dem EVA-Prinzip. EVA steht für Eingabe-Verarbeitung-Ausgabe. Dabei liefern Sensoren Datensignale für die Eingabe. Diese Sensoren ermitteln eine physikalische Kenngröße wie beispielsweise Drehzahl, Druck, Temperatur, usw. Diese Kenngröße wird mit einer im Steuergerät eingegebenen oder berechneten Sollgröße verglichen. Sollte die ermittelte Kenngröße mit der eingegebenen oder berechneten Sollgröße nicht übereinstimmen, regelt das Steuergerät mittels Aktoren den physikalischen Prozess nach, so dass die gemessenen Kenngrößen wieder mit den Sollgrößen übereinstimmen. Die Aktoren greifen also korrigierend in einen laufenden Prozess ein.
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Die
DE 10 2011 075 868 A1 beschreibt eine Anordnung mit einer Vielzahl von Steuergeräten für unterschiedliche Zwecke in einem Fahrzeug, insbesondere für Motorsteuerung, Getriebesteuerung, Insassenschutz, ABS, ESP, die eingerichtet sind, Sensordaten zu verarbeiten und abhängig davon Steuersignale für Aktuatoren auszugeben, und mit einem Auswertegerät, an dessen Eingänge eine Vielzahl von Sensoren angeschlossen sind und dessen Ausgänge mit den Steuergeräten verbunden sind. Das Auswertegerät ist ausschließlich dazu eingerichtet, die Daten der Sensoren zu empfangen und an den Ausgängen die Sensordaten oder davon abgeleitete Daten den Steuergeräten zur Weiterverarbeitung zur Verfügung zu stellen, sowie eine Diagnose der Sensoren vorzunehmen und die Information darüber zur Verfügung zu stellen. Dadurch soll die Informations- und Datenvielfalt im Fahrzeug gebündelt und optimiert werden. Die Verbindung der Steuergeräte kann dabei sowohl über Bus-Verbindungen als auch über Einzelverbindungen erfolgen. Dabei können die Einzelleitungen zwischen einem Ausgang des Auswertegerätes und einem Steuergerät sowohl eine serielle als auch eine parallele Datenübertragung ermöglichen, es ist also nur ein einzelnes Gerät an diesen Ausgang angeschlossen.
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Durch diese Geräteanordnung, bei der Sensoren nicht mehrfach vorkommen, können trotzdem alle Steuergeräte auf die erforderlichen Daten zugreifen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Steuerungsvorrichtung für ein Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, umfasst ein erstes Steuergerät mit einer ersten elektronischen Steuereinheit. Erfindungsgemäß ist ein zweites Steuergerät mit einer zweiten elektronischen Steuereinheit vorgesehen, wobei dem ersten Steuergerät eine Anzahl von Aktoren zugeordnet ist und wobei dem zweiten Steuergerät eine Anzahl von Sensoren zugeordnet ist, wobei die Anzahl von Aktoren sich von der Anzahl von Sensoren unterscheiden kann
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Aufgrund einer Aufteilung der Steuerungsvorrichtung in zwei separate Steuergeräte ist es möglich, eine Entwicklung der einzelnen Steuergeräte getrennt durchzuführen und eine gegenüber dem Stand der Technik größere Variantenvielfalt der Steuergeräte zu erstellen. Weiterhin wird durch die Anordnung des zweiten Steuergerätes beispielsweise in einem Bereich direkt an den Sensoren eine hardwarenahe Diagnose, eine Aufbereitung, eine Plausibilisierung, Vorverarbeitung und/oder Digitalisierung der Sensorsignale vor Ort ermöglicht. Hinsichtlich redundanter Sensorsignale, beispielsweise sicherheitskritischer Messgrößen, ist ein Zusammenfassen und/oder Abgleichen insbesondre anhand von Kalibrierdaten der Sensorsignale sensornah möglich.
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Je nach Einbausituation wirken unterschiedliche Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise eine Temperatur und/oder eine Vibration, auf eine Steuerungsvorrichtung und es ergeben sich daraus unterschiedliche Anforderungen an diese. Aufgrund der
erfindungsgemäßen Aufteilung der Steuerungsvorrichtung in zwei separate Steuergeräte ist es möglich, jedes Steuergerät mit einer aufgabenbezogenen Konfiguration auszubilden. So kann in vorteilhafter Weise auf die Einbausituation und verschiedene Umgebungsbedingungen separat Rücksicht genommen werden. Zusätzlich ergibt sich ein gegenüber dem Stand der Technik flexibler Bauraum.
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Aufgrund einer Zuordnung der Aktoren zum ersten Steuergerät ist es möglich, eine erste elektronische Steuereinheit zu implementieren, beispielsweise einen Mikrocontroller, welcher speziell dafür ausgelegt ist, elektrische Signale mittels Aktoren in mechanische Bewegungen oder andere physikalische Größen, beispielsweise Temperatur, umzusetzen. Wegen der Zuordnung der Sensoren zum zweiten Steuergerät ist es möglich, eine zweite elektronische Steuereinheit, welche sensorische Signale vorverarbeitet, zu implementieren. Somit ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise Kalibrierdaten der einzelnen Sensoren separat in jedem Steuergerät, dem diese Sensoren zugeordnet sind, gespeichert werden können, wodurch eine se- parate Kalibrierung mehrerer gleicher Steuergeräte ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß sind das erste und das zweite Steuergerät mit einer exklusiven Datenleitung, die entweder analog oder digital ausgeführt sein kann, miteinander verbunden. Durch die exklusive Verwendung des Datenbussystems sind ein hoher Datendurchsatz und eine ausreichend hohe Datensicherheit gegeben. Insbesondere werden so ein Datenaustausch, beispielsweise Daten das Getriebe betreffend, und eine Überwachung einer Funktion der Steuergeräte ermöglicht, wobei gegenüber dem Stand der Technik weniger Leitungen in einem Kabelbaum notwendig sind. Weiterhin ist aufgrund einer Vorortauswertung der Sensorsignale eine sichere Übertragung der Sensorsignale durch eine Erhöhung einer Störfestigkeit gegeben. Ferner ist durch die exklusive Verbindung beider Busteilnehmer ein gezieltes Frage- Antwortspiel zwischen den zwei getrennten Teilnehmern realisierbar, welches die korrekte Funktion beider Rechensysteme verifiziert. Eine Störung des Frage- Antwortmechanismus durch einen etwaigen dritten Busteilnehmer ist somit verhindert.
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Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung sieht vor, dass das erste Steuergerät eine verpolgeschützte und eine auf elektromagnetische Verträglichkeit ausgelegte Einrichtung zur Versorgungsspannungsaufbereitung umfasst. Somit ist eine durch äußere Einflüsse störfreie Erhöhung oder Verringerung einer elektrischen Spannung, insbesondere einer Bordspannung, möglich, wodurch ein besonders sicherer Betrieb der Steuerungsvorrichtung ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß sind das erste Steuergerät und das zweite Steuergerät elektrisch miteinander verbunden, wobei das zweite Steuergerät von dem ersten Steuergerät elektrisch versorgbar ist. Somit kann eine Verlustleistung, die durch Bereitstellung der Versorgungsspannung für das zweite Steuergerät im zweiten Steuergerät entsteht, deutlich reduziert werden und auf das erste Steuergerät verlagert werden, was besonders von Vorteil ist, wenn das zweite Steuergerät im Innern eines Getriebes betrieben wird, wobei beispielsweise sehr niedrige Umgebungstemperaturen vorliegen. Eine vom ersten Steuergerät unabhängige elektrische Versorgung des zweiten Steuergerätes ist damit nicht notwendig und dadurch eine Kosten-, Bauteil- und Gewichtsersparnis realisierbar.
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In einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung weist die elektrische Verbindung eine lösbare Verbindung auf. Die lösbare Verbindung ist beispielsweise als ein Kontaktstecker ausgebildet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass im Falle einer Instandhaltung eines der Steuergeräte getrennt von dem anderen Steuergerät wechselbar ist, wobei für eine vollständige Funktion der Steuerungsvorrichtung beide Steuergeräte notwendig sind.
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Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung sieht vor, dass die exklusive Datenleitung eine lösbare Verbindung aufweist. Die lösbare Verbindung ist beispielsweise als ein Steckverbinder ausgebildet. Dadurch ist vorteilhafterweise im Falle eines Austausches eines der Steuergeräte dieses getrennt von dem anderen Steuergerät wechselbar, wobei für eine vollständige Funktion der Steuerungsvorrichtung beide Steuergeräte notwendig sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung und
- 2 schematisch ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung 1. Ein erstes Steuergerät 2, umfassend eine Einrichtung 3 zur Versorgungsspannungsaufbereitung einer von einem Bordnetz für das erste Steuergerät 2 zur Verfügung gestellten Spannung, eine erste elektronische Steuereinheit 4 zur Verarbeitung elektrischer Signale und eine Anzahl von Aktoren 5. Bei dem Aktor 5 handelt es sich um eine Hydraulikpumpe zur Erzeugung eines Drucks für einen Hydraulikzylinder. Weiterhin dargestellt ist ein zweites Steuergerät 6, umfassend eine zweite elektronische Steuereinheit 7 und eine Anzahl von Sensoren 8.1 bis 8.3., wobei die Anzahl von Aktoren sich von der Anzahl von Sensoren unterscheiden kann. Mittels einer elektrischen Verbindung 10 sind die Steuergeräte 2, 6 miteinander elektrisch verbunden und mittels einer einzigen, exklusiven Datenleitung 9sind die Steuergeräte 2, 6 untereinander und hier mit einem übergeordneten dritten Steuergerät 11 eines Antriebsstrangs verbunden, um ausschließlich Datensignale auszutauschen. Die für eine Getriebesteuerung benötigten Sensoren 8.1 bis 8.3,
beispielsweise ein Drehzahlsensor für eine Getriebeeingangsdrehzahl, sind hierbei in dem zweiten Steuergerät 6, ein oder mehrere Sensorcluster bildend, angeordnet und an dieses angeschlossen.
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Bei einer Anwendung der Steuervorrichtung 1 beschleunigt ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Kraftfahrzeuggetriebe, in einem dritten Gang, wobei mittels des zweiten Steuergerätes 6 eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt wird. Mittels des Sensors 8.3, welcher ein magnetoresistiver Sensor zur Ermittlung einer Raddrehzahl ist, wird die Raddrehzahl erfasst und mittels der zweiten elektronischen Steuereinheit 7, einem zweiten Mikrocontroller, verarbeitet. Die verarbeiteten Daten werden mittels der exklusiven Datenleitung 9 an das erste Steuergerät 2 und hier an das übergeordnete dritte Steuergerät 11, in diesem Fall ein Motorsteuergerät, übermittelt. Die im ersten Steuergerät 2 eingehenden Daten des zweiten Steuergerätes 6 werden von der ersten elektronischen Steuereinheit 4, einem ersten Mikrocontroller, ausgewertet. Sobald die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen voreingestellten Wert überschreitet, übermittelt die erste elektronische Steuereinheit 4 elektrische Signale zu einer Anzahl von Aktoren 5, welche die elektrischen Signale in mechanische Bewegungen, beispielsweise ein Öffnen eines Hydraulikventils, umzusetzen. Aufgrund verschiedener für eine Getriebesteuerung notwendigen Sensorwerte, verschiedener Aktorbewegungen und der Datenübermittlung der beiden Steuergeräte 2, 6 wird ein Schaltvorgang des Kraftfahrzeuggetriebes in einen vierten Gang ausgeführt.
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Die elektrische Verbindung 10 ist lösbar, hier mittels eines Kontaktsteckers, mit den Steuergeräten 2, 6 verbunden, um so bei einer Reparatur oder einem einzelnen Redesign, einen Austausch der Steuergeräte 2, 6 getrennt voneinander zu ermöglichen.
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Die exklusive, hier digitale Datenleitung 9 ist lösbar, insbesondre mittels eines Verbindungssteckers, mit den Steuergeräten 2, 6 verbunden, um so einen Austausch der Steuergeräte 2, 6 getrennt voneinander zu ermöglichen.
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2 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung 1. Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind weitere Sensoren 8.4 bis 8.6, hier Temperatursensoren, zusätzlich in dem ersten Steuergerät 2 angeordnet und an diesem angeschlossen.
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In einem weiteren Anwendungsfall der Steuervorrichtung 1 sind beispielsweise die Sensoren 8.4 bis 8.6 für eine Temperaturermittlung im Bereich der ersten elektronischen Steuereinheit 4 in dem ersten Steuergerät 2 verbaut. Mittels der Sensoren 8.4 bis 8.6 ist eine Überwachung der Temperatur, zum Beispiel der Leistungselektronik, in dem ersten Steuergerät 2 möglich, was in vorteilhafter Weise ein Mögliches
Überhitzen des ersten Steuergerätes 2 erfasst.
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In einem alternativen oder zusätzlichen Anwendungsfall ist einer der weiteren Sensoren 8.4 bis 8.6 an einem Wählhebel des Kraftfahrzeuggetriebes angeordnet, um eine Wählhebelstellung des Wählhebels zu ermitteln. So werden beispielsweise dem ersten Steuergerät 2 direkt Daten der Wählhebelstellung, hier steht der Wahlhebel auf einer Stufe 3, wobei ein Gangwechsel bei herkömmlicher Benennung der Gänge nur zwischen einem 1. Gang und einem 3. Gang möglich ist, übermittelt und eine Begrenzung von Gangwechseln bewirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steuerungsvorrichtung
- 2
- erstes Steuergerät
- 3
- Einrichtung zur Versorgungsspannungsaufbereitung
- 4
- erste elektronische Steuereinheit
- 5
- Aktor
- 6
- zweites Steuergerät
- 7
- zweite elektronische Steuereinheit
- 8.1
- erster Sensor
- 8.2
- zweiter Sensor
- 8.3
- dritter Sensor
- 8.4
- vierter Sensor
- 8.5
- fünfter Sensor
- 8.6
- sechster Sensor
- 9
- digitale Datenleitung
- 10
- elektrische Verbindung
- 11
- drittes Steuergerät
