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Die Erfindung betrifft Türsteuergerät eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug.
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Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen (Pkw), weisen üblicherweise eine Anzahl an Türen auf, mittels derer eine Öffnung der Karosserie des Kraftfahrzeugs abgedeckt ist. Die Tür ist üblicherweise mittels eines Lagers an der Karosserie des Kraftfahrzeugs beweglich gelagert, sodass mittels Verstellens der Tür die Öffnung der Karosserie freigegeben werden kann. Sofern die Tür eine Seitentür ist, ist somit ein Einstieg in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs und/oder ein Beladen des Innenraums mit Gegenständen möglich. Falls die Tür eine Heckklappe ist, ist mittels dieser meist ein Kofferraum oder dergleichen verschließbar, der dem Transport von Gegenständen sind. Je nach Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs ist es jedoch möglich, über den Kofferraum oder zumindest den Heckbereich in das Kraftfahrzeug einzusteigen und zu einer Sitzmöglichkeit zu gelangen. Zur Erhöhung des Komforts sind die Türen meist mittels eines Elektromotors einer elektromotorischen Türverstellung, also einer elektromotorischen Verstellvorrichtung, angetrieben, der ebenfalls die Tür umfasst. Bei Betrieb des Elektromotors wird die Tür entlang eines Verstellwegs verbracht, der mittels des Lagers vorgegeben ist, mittels dessen die Tür an der Karosserie gelagert ist. Die Steuerung der elektromotorischen Türverstellung erfolgt üblicherweise mittels eines Türsteuergeräts, das in die Tür integriert ist. Mittels dessen werden an der Tür angebundene Schalter oder Taster überwacht, anhand deren Betätigung die elektromotorische Türverstellung aktiviert wird. Zudem ist
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Zudem ist üblicherweise in die Tür ein elektromotorischer Fensterheber integriert, der ebenfalls eine elektromotorische Verstellvorrichtung ist, und der in Abhängigkeit eines an der Tür befestigten Tasters betrieben wird. Auch die Steuerung des elektromotorischen Fensterhebers und die Überwachung des zugeordneten Tasters erfolgt meist mittels des Türsteuergeräts. Ferner werden sonstige, der Tür zugeordnete Funktionen, wie beispielsweise die Steuerung einer elektromotorischen Seitenspiegelverstellung, mittels des Türsteuergeräts übernommen. Üblicherweise wird zudem eine elektromotorische Sitzverstellung des Sitzes, der sich direkt neben der Tür im Innenraum des Kraftfahrzeugs befindet, mittels des Türsteuergeräts gesteuert.
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Die Durchführung der einzelnen Funktionen, also insbesondere das Steuern der elektromotorische Verstellvorrichtungen, wird mittels eines Mikrocontrollers des Türsteuergeräts übernommen. Das Türsteuergerät ist meist über ein Bussystem des Kraftfahrzeugs mit einem Bordcomputer verbunden, sodass aktuelle Zustandsdaten der mittels des Türsteuergeräts betriebenen Verstellvorrichtungen zu dem Bordcomputer übertragen werden können. Auch ist es möglich, die jeweiligen elektromotorischen Verstellvorrichtungen anhand von mittels des Bordcomputers erstellten Aufforderungen zu betreiben. So ist eine Betätigung der jeweiligen an der Tür angebunden Taster nicht erforderlich, sondern es ist beispielsweise möglich, einen Befehl zum Betätigen der jeweiligen elektromotorische Verstellvorrichtung entfernt hiervon zu erstellen, wobei der Befehl über das Bussystem zu dem Türsteuergerät übertragen wird. Auch ist es beispielsweise möglich, die elektromotorische Verstellvorrichtungen in Abhängigkeit von sonstigen Anforderungen unabhängig von einer manuellen Betätigung zu betreiben.
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Aufgrund einer begrenzten Übertragungsgeschwindigkeit ist es erforderlich, dass ein Abstand zwischen den elektromotorischen Verstellvorrichtungen und dem Mikrocontroller einen maximal Abstand nicht überschreitet. Daher ist üblicherweise jeder Tür ein entsprechendes Türsteuergerät zugeordnet. Dabei ist es erforderlich, dass der Abstand der Datenverbindung zwischen dem Mikrocontroller und sonstigen Chipsätzen vergleichsweise klein ist, weswegen diese auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet werden. Zum Vermieden eines unbefugten Eindringens in das Kraftfahrzeug oder eines sonstigen unbefugten Zugriffs sind Sicherheitsfunktionen vorgesehen, mittels derer insbesondere die von dem Mikrocontroller durchgeführten Operationen überwacht werden. Auch ist es erforderlich, den Mikrocontroller hinsichtlich funktionaler Sicherheit zu überwachen. Dies führt zu erhöhten Herstellungskosten des Türsteuergeräts.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Türsteuergerät eines Kraftfahrzeugs sowie ein besonders geeignetes Kraftfahrzeug anzugeben, wobei vorteilhafterweise Herstellungskosten reduziert sind.
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Hinsichtlich des Türsteuergeräts wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kraftfahrzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Das Türsteuergerät ist Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden und vorzugsweise mehrspurig ausgestaltet. Hierbei ist es geeigneterweise möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen frei zu positionieren, insbesondere auf einer entsprechenden Fahrbahn. Hierfür weist das Kraftfahrzeug zweckmäßigerweise entsprechende Räder auf. Zusammenfassend ist es bevorzugt möglich, das Kraftfahrzeug im Wesentlichen unabhängig von sonstigen Gegebenheiten an Land zu positionieren. Mit anderen Worten ist das Kraftfahrzeug geeigneterweise nicht schienengeführt. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw) oder ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder Bus.
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Das Türsteuergerät dient insbesondere dem Steuern, insbesondere Regeln, eines oder mehrere elektromotorischer Verstellvorrichtungen des Kraftfahrzeugs. Jede elektromotorische Verstellvorrichtungen umfasst hierbei insbesondere einen Elektromotor, mittels dessen ein Verstellteil entlang eines Verstellwegs angetrieben ist, beispielsweise direkt oder vorzugsweise über weitere Bauteile, wie ein Getriebe, eine Seiltrommel und/oder ein längenveränderliches Bauteil. Das Getriebe ist insbesondere ein Schneckenradgetriebe und das längenveränderliche Bauteil eine Spindel. Der Elektromotor ist beispielsweise ein bürstenbehafteter Kommutatormotor oder bevorzugt ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC).
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Vorzugsweise wird mittels des Türsteuergeräts eine Bestromung des jeweiligen Elektromotors eingestellt. Hierfür werden insbesondere Steuersignale für eine Treiberschaltung und/oder einen Umrichter erstellt, mittels dessen die Bestromung des Elektromotors erfolgt.
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Eine derartige elektromotorische Verstellvorrichtungen ist beispielsweise eine elektromotorische Türverstellung, ein elektromotorischer Fensterheber oder eine elektromotorische Sitzverstellung. Alternativ oder in Kombination hierzu wird beispielsweise als elektromotorische Verstellvorrichtungen ein elektromotorisch betätigtes Schloss herangezogen. Zweckmäßigerweise werden mittels des Türsteuergeräts mehrere derartige elektromotorische Verstellvorrichtungen gesteuert, die beispielsweise zueinander baugleich oder unterschiedlich sind.
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Das Türsteuergerät weist mehrere zueinander separate Baueinheiten auf, die somit nicht aneinander befestigt und zweckmäßigerweise zueinander beabstandet sind. So weist das Türsteuergerät beispielsweise zwei, drei oder mehr derartige Baueinheiten auf. Insbesondere ist der Abstand der Baueinheiten zueinander größer als 10 cm, 20 cm oder 50 cm. Geeigneterweise weist jede Baueinheit ein Gehäuse auf, das zum Beispiel aus einem Kunststoff gefertigt ist. Innerhalb jedes Gehäuses sind zweckmäßigerweise die verbleibenden Bauteile der jeweiligen Baueinheit angeordnet. Mittels der einzelnen Baueinheiten werden zum Beispiel unterschiedliche Funktionen des Türsteuergeräts übernommen. Insbesondere ist jeder etwaigen elektromotorischen Verstellvorrichtungen eine derartige Baueinheit zugeordnet. Zum Beispiel sind einige der Baueinheiten zueinander baugleich, weswegen Herstellungskosten reduziert sind.
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Die einzelnen Baueinheiten sind mittels eines ersten Bussystems signaltechnisch miteinander verbunden. Somit ist ein Datenaustausch zwischen den einzelnen Baueinheiten ermöglicht. Als erste Bussystem wird in einer Alternative ein A2B-Bussystems (Automotive Audio Bus) verwendet. Hierbei handelt es sich um ein Bussystem für Infotainmentsysteme, das von Analog Devices entwickelt wurde. Alternativ hierzu wird ein E2B-Bussystem als erstes Bussystem verwendet. Hierbei handelt es sich um einen Ethernet to the Edge Bus (1OBASE-T1S), der von Analog Devices entwickelt wurde. Insbesondere ist das erste Bussystem somit ein Multidrop-Bussystem, bei dessen Architektur kein separater Phy pro Endpunkt erforderlich ist. Zur signaltechnischen Verbindung ist dabei physisch insbesondere lediglich ein Twisted Pair Kabel erforderlich. Hierbei ist auch eine gesonderte Schirmung nicht erforderlich.
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Aufgrund des ersten Bussystems ist somit ein Signalaustausch zwischen den einzelnen Baueinheiten möglich, wobei aufgrund des verwendeten ersten Bussystems eine Datenübertragungsgeschwindigkeit vergleichsweise hoch ist. Somit ist es möglich, mittels eines einzigen Türsteuergeräts mehrere elektromotorische Verstellvorrichtungen zu steuern, wobei diese jedoch ein vergleichsweise großen Abstand zueinander aufweisen können. Hierbei ist der Abstand jeder elektromotorischen Verstellvorrichtung zu der damit verbundenen Baueinheit vergleichsweise kurz, wobei mittels des ersten Bussystems Zustandsdaten und/oder Befehl auch zu einer entfernten Baueinheit in einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne übertragen werden können.
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Hierbei ist es nicht erforderlich, dass jeder der Baueinheiten sämtliche Funktionen des Türsteuergeräts zugeordnet sind, sondern es ist möglich, dass lediglich eine derartige Baueinheit eine bestimmte Funktion aufweist, die mittels der weiteren Baueinheiten genutzt wird, die signaltechnisch über das erste Bussystem damit verbunden sind. Dies ist aufgrund der vergleichsweise hohen Datenübertragungsgeschwindigkeit im Wesentlichen in Echtzeit möglich.
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Zusammenfassend weisen somit nicht sämtliche Baueinheiten jeweils die gleichen Funktionen/Funktionalitäten auf, sondern diese werden insbesondere untereinander geteilt bzw. sind lediglich einer der Baueinheiten zugeordnet, und werden von den verbleibenden Baueinheiten ebenfalls genutzt. Somit sind Herstellungskosten ebenfalls weiter verringert. Aufgrund der vereinfachten Verkabelung ist dabei eine Montage vereinfacht und Herstellungskosten reduziert. Zudem ist ein Gewicht des Türsteuergeräts vergleichsweise gering. Die Funktionen des Türsteuergeräts, die beispielsweise jeweils mittels einer, mehreren oder unterschiedlichen der Baueinheiten übernommen werden, umfasst zum Beispiel die Bildverarbeitung für Kameraaußenspiegel, die Ansteuerung von Lautsprechern und/oder eine Funktion zur Geräuschunterdrückung, insbesondere „active noise cancelling“.
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Auch ist es möglich, die Baugröße der einzelnen Baueinheiten vergleichsweise klein zu wählen, sodass eine Integration in das Kraftfahrzeug vereinfacht ist. Ferner ist es bei einer Beschädigung einer der Baueinheiten möglich, lediglich diese auszutauschen, wohingegen der Rest des Türsteuergeräts weiterverwendet wird, die insbesondere nicht ausgebaut werden. Somit sind Wartungs- und Instandhaltungskosten des Türsteuergeräts reduziert.
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Besonders bevorzugt ist einer ersten der Baueinheiten ein Mikrocontroller zugeordnet. Zweckmäßigerweise weist dabei lediglich die erste Baueinheit den Mikrocontroller auf. Mittels des Mikrocontrollers werden hierbei bei Betrieb insbesondere bestimmte Funktionen/Funktionalitäten des Türsteuergeräts bereitgestellt. Vorzugsweise ist der Mikrocontroller programmierbar ausgestaltet, und beispielsweise ist der ersten Baueinheit ein Speicher zugeordnet, sodass die erste Baueinheit den Speicher aufweist. In dem Speicher ist insbesondere ein Programm abgespeichert, das mehrere Befehle umfasst, die mittels des Mikrocontrollers bei Betrieb ausgeführt werden. Alternativ hierzu ist der Speicher einer anderen der Baueinheiten zugeordnet und bei Betrieb des Türsteuergeräts wird das Programm über das erste Bussystem zu dem Mikrocontroller übertragen. Somit ist eine Baugröße der einzelnen Baueinheiten verringert.
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Insbesondere ist den anderen Baueinheiten des Türsteuergeräts kein Mikrocontroller zugeordnet, und das Türsteuergerät weist somit lediglich einen einzigen Mikrocontroller auf. Folglich sind Herstellungskosten reduziert. Hierbei ist es dennoch möglich, die den anderen Baueinheiten zugeordnete Funktionen aufgrund des erste Bussystems mittels des Mikrocontrollers zeitkritisch abzuarbeiten, weswegen im Wesentlichen kein Leistungseinbußen vorhanden sind.
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In einer Alternative hierzu ist der ersten Baueinheit ein erster Teil des Mikrocontrollers und einer zweiten der Baueinheiten ein zweiter Teil des Mikrocontrollers zugeordnet, sodass diese den jeweiligen Teil jeweils aufweisen. Insbesondere weist der Mikrocontroller lediglich die beiden Teile auf, oder der Mikrocontroller umfasst noch weitere Teile. Zweckmäßigerweise sind die weiteren Teile einer anderen der Baueinheiten oder jeweils einer anderen der Baueinheiten zugeordnet, sodass diesem die weiteren Teile aufweisen. Mittels des ersten Bussystems werden bei Betrieb etwaige Befehle oder sonstige Betriebsdaten zwischen den einzelnen Teilen des Mikrocontrollers übertragen, sodass ein dezentraler Mikrocontroller bereitgestellt ist, und mittels der einzelnen Teile einzelne Funktionen des Mikrocontrollers übernommen werden. Dabei ist es möglich, jeden Teile vergleichsweise klein und kostengünstig auszugestalten, weswegen Herstellungskosten reduziert sind. Dabei ist auch eine entstehende Verlustwärme auf die unterschiedlichen Baueinheiten aufgeteilt und somit vergleichmäßigt. Folglich ist eine Kühlung des Türsteuergeräts vereinfacht.
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Insbesondere wird hierbei das als erstes Bussystem das E2B-Bussystem verwendet. Alternativ hierzu wird das A2B-Bussystem verwendet, insbesondere in der Version 2.0. Zum Beispiel ist ein weiteres erste Bussystem vorhanden, wobei mittels eines in der Bussysteme die erste und zweite sowie die etwaigen sonstigen Baueinheiten, die Teile des Mikrocontrollers aufweisen, miteinander signaltechnisch verbunden sind. Mittels des anderen ersten Bussystems sind die verbleibenden Baueinheiten sowie zumindest eine der Baueinheiten, die einen Teil des Mikrocontrollers aufweist, miteinander signaltechnisch verbundenen, und mittels dieses erste Bussystems erfolgt insbesondere eine Übertragung von Daten zu dem Mikrocontroller. Somit ist insbesondere ein ungestörter Betrieb des Mikrocontrollers ermöglicht.
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Zweckmäßigerweise ist mittels der ersten Baueinheit ein Master-Steuergerät des ersten Bussystems gebildet. Insbesondere sind sämtliche verbleibenden Baueinheiten des Türsteuergeräts jeweils als Slave-Steuergerät ausgebildet, das auch als Client-Steuergerät bezeichnet wird. Somit wird insbesondere mittels des Mikrocontrollers oder zumindest eines Teils des Mikrocontrollers die Kommunikation auf dem erste Bussystem zumindest teilweise eingestellt/vorgegeben, oder zum Beispiel ist der erste Baueinheit ein weiteres Steuergerät zugeordnet, mittels dessen diese Funktion bereitgestellt wird. Somit ist eine Modularisierung weiter verbessert.
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Insbesondere ist der ersten Baueinheit ein Anschluss an ein Kraftfahrzeugbussystem zugeordnet. Mit anderen Worten weist die erste Baueinheit insbesondere den Anschluss auf. Zweckmäßigerweise erfolgt über den Anschluss hierbei die signaltechnische Kopplung des Türsteuergeräts mit dem Kraftfahrzeugbussystem. Geeigneterweise sind die verbleibenden Baueinheiten nicht signaltechnisch direkt mit dem Kraftfahrzeugbussystem verbunden, sodass Herstellungskosten reduziert sind. Jedoch ist eine signaltechnische Verbindung zu dem Kraftfahrzeugbussystem über das erste Bussystem möglich. Vorzugsweise übernimmt das Türsteuergerät, vorzugsweise die erste Baueinheit, die Funktion eines Slave-Steuergeräts/ Client- Steuergeräts des Kraftfahrzeugbussystems. Somit ist eine Integration des Türsteuergeräts in das Kraftfahrzeug erleichtert. Das Kraftfahrzeugbussystem ist vorzugsweise gemäß einem bestimmten Standard betrieben und folglich auch der Anschluss und daher auch die erste Baueinheit. Geeigneterweise ist der Standard ein CAN-Bussystem-Standard oder ein Flexray-Bussystem-Standard.
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Geeigneterweise ist der ersten Baueinheit zumindest eine Sicherheitsfunktion zugeordnet. Vorzugsweise wird mittels der Sicherheitsfunktion bei Betrieb überwacht, dass eine Sicherheit der erste Baueinheit und somit des Türsteuergeräts vorhanden ist, und/oder dass das Türsteuergerät sicher betrieben werden kann. Geeigneterweise ist die Sicherheitsfunktion auf den Mikrocontroller hin optimiert, oder mittels der Sicherheitsfunktion wird insbesondere der Mikrocontroller überwacht. Geeigneterweise ist die Sicherheitsfunktion eine Autosar-Funktion und/oder dient der Bereitstellung von funktionaler Sicherheit. Mittels dieser wird insbesondere bei einem Fehler/Fehlverhalten das Türsteuergerät und/oder die damit betriebenen Bauteile, wie die elektromotorische Verstellvorrichtungen, in einen sicheren Zustand überführt. Alternativ oder in Kombination hierzu ist die Sicherheitsfunktion eine Cyber Security-Funktion, die insbesondere dem Vermeiden von einem unbefugten Zugriff dient. Beispielsweise übernimmt die Sicherheitsfunktion mehrere Aufgaben, oder der erste Baueinheit sind zweckmäßigerweise mehrere derartige Sicherheitsfunktionen zugeordnet.
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Insbesondere ist einer weiteren der Baueinheiten, also insbesondere nicht der ersten Baueinheit, ein Anschluss für einen Sensor zugeordnet. Insbesondere ist der Anschluss für den Sensor mit einem Sensor signaltechnisch verbunden, wofür zum Beispiel einen Stecker des Sensors in den Anschluss eingesteckt ist. Vorzugsweise ist der Sensor ein Bestandteil der weiteren Baueinheit oder zumindest signaltechnisch mit dieser verbunden. Aufgrund des ersten Bussystems ist dabei ein vergleichsweise großer Abstand zwischen dem Sensor und der ersten Baueinheit, insbesondere dem Mikrocontroller, möglich, wobei dennoch die Verarbeitung der mittels des Sensors erstellten Messdaten innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeitdauer mittels der ersten Baueinheit durchgeführt kann. Zum Beispiel weist die erste Baueinheit keinen Anschluss für einen entsprechenden Sensor auf, oder auch die erste Baueinheit weist einen entsprechenden Anschluss für den oder einen Sensor auf.
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Alternativ oder in Kombination hierzu ist der weiteren Baueinheit der Anschluss für einen Aktor zugeordnet. Insbesondere ist der Anschluss für den Aktor signaltechnisch mit einem Aktor verbunden, und insbesondere ist ein Stecker des Aktors in den Anschluss eingesteckt. Zum Beispiel ist der Aktor ein Bestandteil der weiteren Baueinheit oder der Aktor ist hierzu separat und somit kein Bestandteil des Türsteuergeräts. Zumindest jedoch ist der Anschluss für die signaltechnische Verbindung mit dem Aktor geeignet und vorzugsweise hierfür vorgesehen und eingerichtet.
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Beispielsweise wird bei Betrieb der Aktor mittels der etwaigen ersten Baueinheit, insbesondere des Mikrocontrollers, gesteuert, vorzugsweise in Abhängigkeit von mittels des Sensors erstellten Messdaten, die mittels des Mikrocontrollers ausgewertet werden. Aufgrund des ersten Bussystems ist dabei auch ein vergleichsweise großer Abstand zwischen den beiden Baueinheiten möglich, wobei dennoch ein sicherer Betrieb des Aktors in Abhängigkeit der mittels des Sensors erstellten Messdaten möglich ist. Auch ist es hierbei insbesondere möglich, anhand der Messdaten sicherzustellen, dass aufgrund des Betriebs des Aktors keine Gefährdung einer Person oder Objekte, wie des Kraftfahrzeugs erfolgt. Insbesondere ist der Aktor ein Bestandteil der etwaigen elektromotorischen Verstellvorrichtung oder bildet diese.
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In einer Alternative hierzu ist beispielsweise in einer der weiteren Baueinheiten der Sensor und einer anderen der weiteren Baueinheiten der Aktor zugeordnet, sodass insbesondere jeder weiteren Baueinheit jeweils lediglich ein einziger Anschluss zugeordnet ist.
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Besonders bevorzugt weist das Türsteuergerät mehrere derartige weitere Baueinheiten auf, wobei insbesondere jeder elektromotorischen Verstellvorrichtung jeweils zumindest eine der weiteren Baueinheiten zugeordnet ist. Somit ist eine Montage vereinfacht.
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Beispielsweise weist die etwaige erste Baueinheit ebenfalls einen oder mehrere entsprechende Anschlüsse auf, oder die erste Baueinheit ist zum Beispiel frei von derartigen Anschlüssen, und mittels dieser wird insbesondere lediglich der Mikrocontroller oder ein Teil hiervon bereitgestellt. Somit ist es insbesondere möglich, die erste und/oder zweite Baueinheit im Wesentlichen unabhängig von der oder den elektromotorischen Verstellvorrichtungen zu positionieren, wohingegen die weiteren Baueinheiten vergleichsweise nahe an der jeweils zugeordneten elektromotorischen Verstellvorrichtungen angeordnet sind. Somit ist eine Flexibilität bei der Montage des Türsteuergeräts weiter vergrößert.
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Insbesondere ist mittels der weiteren Baueinheit ein Slave-Steuergerät des ersten Bussystems gebildet. Insbesondere weist das Türsteuergerät mehrere derartige Slave-Steuergeräte, die auch als Client-Steuergerät bezeichnet werden, auf, vorzugsweise genauso viele, wie elektromotorische Verstellvorrichtungen vorhanden sind. Da die weiteren Baueinheiten als Slave-Steuergerät ausgestaltet sind, ist eine Skalierbarkeit gegeben, und das Türsteuergerät kann bei unterschiedlichen Kraftfahrzeugtypen verwendet werden, wobei sich insbesondere die Anzahl der weiteren Baueinheiten unterscheidet.
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Das Kraftfahrzeug ist insbesondere landgebunden und beispielsweise ein Nutzkraftwagen, wie ein Lastkraftwagen (Lkw) oder Bus. Alternativ hierzu ist das Kraftfahrzeug beispielsweise eine Baumaschine oder eine Landmaschine. Besonders bevorzugt jedoch ist das Kraftfahrzeug ein Personenkraftwagen (Pkw). Das Kraftfahrzeug weist ein Türsteuergerät auf, das mehrere zueinander separate Baueinheiten umfasst, die mittels eines ersten Bussystems signaltechnisch verbunden sind. Hierbei ist das erste Bussystem ein A2B-oder E2B-Bussystem.
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Das Kraftfahrzeug weist zudem mehrere Türen auf, die beispielsweise oder ein Teil hiervon als Seitentüren ausgestaltet sind, die zum Beispiel schwenkbar an einer Karosserie des Kraftfahrzeugs gelagert sind. Hierbei handelt es sich insbesondere meine Fahrer- oder Beifahrertür. In einer Weiterbildung ist zumindest eine der Türen zumindest teilweise längsverschieblich an der Karosserie gelagert, und hierbei handelt es sich insbesondere um eine Schiebetür. In einer weiteren Alternative ist eine der Türen eine Heckklappe oder ein sogenannter „Frunk“.
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Zumindest einige der Baueinheiten sind unterschiedlichen Türen zugeordnet. Beispielsweise sind lediglich zwei derartige Baueinheiten vorhanden, und diese sind unterschiedlichen Türen zugeordnet. Alternativ hierzu sind beispielsweise mehrere Baueinheiten vorhanden, wobei einer der Türen mehrere der Baueinheiten zugeordnet sind. Besonders bevorzugt jedoch ist jeder der Türen jeweils eine der Baueinheiten zugeordnet. Beispielsweise weist das Kraftfahrzeug lediglich ein einziges Türsteuergerät auf, unabhängig von der Anzahl der jeweiligen Türen. Insbesondere sind die Baueinheiten an der jeweiligen Tür montiert. Die an der jeweiligen Tür montierten Baueinheiten sind insbesondere mit den der jeweiligen Tür zugeordneten Aktoren und/oder Sensoren signaltechnisch verbunden, vorzugsweise direkt. Die Aktoren und/oder Sensoren sind vorzugsweise jeweils ein Bestandteil einer elektromotorischen Verstellvorrichtung. Zusammenfassend weist das Kraftfahrzeug somit weniger Türsteuergeräte als Türen auf, wobei dennoch keine Funktionseinbußen vorhanden sind. Somit sind Herstellungskosten reduziert und eine Montage vereinfacht.
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Die im Zusammenhang mit dem Türsteuergerät erläuterten Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das Kraftfahrzeug zu übertragen und umgekehrt.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 schematisch in einer Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einem mehrere zueinander separate Baueinheiten aufweisenden Türsteuergerät,
- 2 schematisch das Türsteuergerät, und
- 3 eine alternative Ausführungsform des Türsteuergeräts.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 in Form eines Personenkraftwagens (Pkw) dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 weist mehrere Räder 4 auf, die mittels eines nicht näher dargestellten Antriebs angetrieben sind, und die im bestimmungsgemäßen Zustand auf einer nicht gezeigten Fahrbahn aufstehen. Die Räder 4 sind über ein nicht dargestelltes Fahrwerk an einer Karosserie 6 des Kraftfahrzeugs 2 angebunden.
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Die Karosserie 6 weist mehrere Öffnungen 8 auf, die jeweils mittels einer Tür 10 abgedeckt sind. Die Türen 10 sind beweglich an der Karosserie 6 mittels nicht dargestellter Lager beweglich gelagert. Bei zwei der Türen 10 handelt es sich in dem dargestellten Beispiel um Seitentüren und eine andere der Türen 10 ist eine Heckklappe. In die Türen 10, die als Seitentüren ausgebildet sind, ist jeweils eine elektromotorische Verstellvorrichtung 12 in Form eines elektromotorischen Fensterhebers eingebracht. Jede elektromotorische Verstellrichtung 12 weist einen Elektromotor 14 auf, mittels dessen ein Verstellteil 16, in diesem Fall eine Fensterscheibe, entlang eines Verstellwegs angetrieben ist. Hierfür ist zwischen dem Elektromotor 14 und dem Verstellteil 16 jeweils ein Getriebe sowie eine Seiltrommel mechanisch angeordnet. Der Elektromotor 14 bildet einen Aktor der elektromotorischen Verstellvorrichtungen 12, die zudem einen Sensor 18 aufweist, mittels dessen Betriebsdaten des Elektromotors 14 gemessen werden können. Hierbei handelt es sich beispielsweise um den mittels des Elektromotors 14 geführten elektrischen Strom und/oder eine Drehzahl des Elektromotors 14. Beispielsweise ist der Sensor 18 mittels einer einzigen Einheit gebildet, oder der Sensor 18 weist mehrere Sensoreinheiten auf, mittels derer unterschiedliche Betriebsdaten des Elektromotors 14 gemessen werden können.
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Auch der als Heckklappe ausgebildeten Tür 10 ist eine derartige elektromotorische Verstellvorrichtung 12 zugeordnet, die den Elektromotor 14 sowie den Sensor 18 aufweist. Als Verstellteil 16 wird jedoch die Tür 10 verwendet, sodass die Heckklappe elektromotorisch verschwenkt werden kann.
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Das Kraftfahrzeug 2 weist ferner ein Türsteuergerät 20 auf, mittels derer die drei elektromotorischen Verstellvorrichtungen 12 gesteuert und somit betrieben werden. Das Türsteuergerät 20 weist eine erste Baueinheit 22 auf, die an einer der Türen 10 des Kraftfahrzeugs 2, nämlich in dem dargestellten Beispiel an der in Fahrtrichtung vorderen Seitentüre, befestigt ist. An der verbleibenden Seitentüre ist eine weitere Baueinheit 24 befestigt, und auch der als Heckklappe ausgestellten Tür 10 ist eine derartige weitere Baueinheit 24 zugeordnet. Diese weitere Baueinheit 24 ist jedoch karosserieseitig 6 festgehalten und somit kein Bestandteil der Tür 10. Zusammenfassend sind zumindest einige der Baueinheiten 22, 24, nämlich alle, unterschiedlichen der Türen 10 zugeordnet.
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Die Baueinheiten 22, 24 des Türsteuergeräts 20 sind mittels eines ersten Bussystems 26 signaltechnisch miteinander verbunden. Hierbei bilden die weiteren Baueinheiten 24 jeweils Slave-Steuergeräte des ersten Bussystems 26, wohingegen mittels der ersten Baueinheit 22 ein Mastersteuergerät des ersten Bussystems 26 gebildet ist. Folglich wird mittels der ersten Baueinheit 22 die Kommunikation über das erste Bussystem 26 geregelt. Die erste Baueinheit 22 ist ferner über ein Kraftfahrzeugbussystem 28 signaltechnisch mit einem Bordcomputer 30 des Kraftfahrzeugs verbunden. Von dem Türsteuergerät 20 ist hierbei lediglich die erste Baueinheit 22 signaltechnisch direkt mit dem Kraftfahrzeugbussystem 28 verbunden, und die erste Baueinheit 22 und somit auch das Türsteuergerät 20 bildet eine Slave-Steuergerät das Kraftfahrzeugbussystem 28, das als Flexray-Bussystem ausgestaltet ist.
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Hierbei ist es mittels des Kraftfahrzeugbussystem 28 möglich, von dem Bordcomputer 30 bereitgestellte Befehle zu dem Türsteuergerät 20 zu leiten, sodass die den jeweiligen Baueinheiten 22, 24 zugeordneten elektromotorischen Verstellvorrichtungen 12 betrieben werden. Folglich ist eine direkte manuelle Aktivierung der elektromotorischen Verstellvorrichtungen 12 nicht erforderlich.
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In 2 ist das Türsteuergerät 20 schematisch vereinfacht dargestellt, das die erste Baueinheit 22 sowie die beiden weiteren Baueinheiten 24 umfasst. Die Baueinheiten 22, 24 sind mittels des erstem Bussystems 26 signaltechnisch verbunden, das entweder als A2B- oder E2B-Bussystem ausgestaltet ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem ersten Bussystem 26 um ein Multidrop-Bussystem. Zur physischen Verbindung der Baueinheiten 22, 24 dient eine Leitung 32, die als Twisted Pair-Kabel ausgestaltet ist, das nicht abgeschirmt ist. Die Leitung 32 ist in jeweils einen Busanschluss 34 der jeweiligen Baueinheit 20, 24 eingesteckt.
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Die weiteren Baueinheiten 24 sind zueinander baugleich ausgestaltet und weisen jeweils einen Anschluss 36 für einen Aktor auf, in den im Montagezustand ein Stecker des Elektromotors 14 eingesteckt ist, der somit den Aktor bildet. Zudem weist jede weitere Baueinheit 24 einen Anschluss 38 für einen Sensor 18 auf, in den im Montagezustand ein Stecker des jeweils zugeordneten Sensors 18 eingesteckt ist. Zusammenfassend ist jeder weiteren Baueinheiten somit der Anschluss 38 für den Sensor 18 sowie der Anschluss 36 für den Aktor zugeordnet.
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Die Anschlüsse 36, 38 sowie der Busanschluss 34 sind an einer gemeinsamen Leiterplatte befestigt, an der auch ein Einheit für die Kommunikation über das erste Bussystem 26 befestigt ist, die hier nicht näher dargestellt ist. Mittels dieser Einheit wird die Slave-Funktion der jeweiligen weiteren Baueinheit 24 bereitgestellt, sodass die weiteren Baueinheiten 24 jeweils als Slave-Steuergerät ausgebildet sind. Die beiden Anschlüsse 36,38 sind hierbei über die Einheit mit dem Busanschluss 34 signaltechnisch verbunden.
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Auch der erstem Baueinheit 22 ist der Anschluss 36 für den Aktor und der Anschluss 38 für den Sensor 18 zugeordnet, die an einer Leiterplatte der ersten Baueinheit 22 befestigt sind. Die erste Baueinheit 22 umfasst ferner einen Mikrocontroller 40, der an der Leiterplatte befestigt ist, und der den einzigen Mikrocontroller des Türsteuergeräts dargestellt. Mittels des Mikrokontrollers 40 werden sämtliche an den jeweiligen Anschlüssen 38 für den Sensor 38 angeschlossen Sensoren 18 aller Baueinheiten 20, 24 abgefragt und die damit jeweils bereitgestellten Messdaten erfasst sowie gegebenenfalls bearbeitet. Auch erfolgt mittels des Mikrokontrollers 40 die Betrieb der an den Anschluss für den Aktor 36 sämtlicher Baueinheiten 22, 24 angeschlossenen Aktoren der elektromotorischen Verstellvorrichtungen 12.
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Ferner erfolgt mittels des Mikrokontrollers 40 eine Bearbeitung der über einen Anschluss 42 an das Kraftfahrzeugbussystem 28 empfangenen, über das Kraftfahrzeugbussystem 28 empfangenen Nachrichten sowie eine Bereitstellen von Nachrichten an den Anschluss 42 an das Kraftfahrzeugbussystem 28, in den ein entsprechender Stecker des Kraftfahrzeugsystems 28 eingesteckt ist. Für diese Aufgaben ist der Mikrocontroller 40 signaltechnisch mit den Anschlüssen 36, 38 der ersten Baueinheit 22, dem Busanschluss 34 der ersten Baueinheit 22 sowie dem Anschluss 42 an das Kraftfahrzeugbussystem 28 verbunden. Auch wird mittels des Mikrokontrollers 40 zumindest teilweise die Kommunikation über das erste Bussystem 26 eingestellt, sodass mittels des Mikrokontrollers 40 die Master-Funktion des Master Steuergeräts realisiert ist.
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Ferner ist der ersten Baueinheit 22 eine Sicherheitsfunktion 44 zugeordnet, mittels derer der Mikrocontroller 40 überwacht wird. Die Sicherheitsfunktion 44 ist dabei zumindest teilweise mittels eines physischen Bauteils gebildet, das an der Leiterplatte der ersten Baueinheit 20 befestigt ist. In einer Weiterbildung ist die Sicherheitsfunktion 44 zumindest teilweise in den Mikrocontroller 40 integriert. Mittels der Sicherheitsfunktion 44 wird sichergestellt, dass mittels des Mikrocontrollers 40 keine eingeschleuste Schadsoftware ausgeführt wird, weswegen ein unbefugter Zutritt zu dem Kraftfahrzeug 2 unterbunden ist. Auch wird mittels der Sicherheitsfunktion 44 sichergestellt, dass bei einer Fehlfunktion eines Bestandteils einer der elektromotorischen Verstellvorrichtungen 12 oder des Türsteuergeräts 20 die elektromotorischen Verstellvorrichtungen 12 in einen sicheren Zustand überführt werden.
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Da lediglich ein einziger Mikrocontroller 40 vorhanden ist, ist auch lediglich eine einzige Sicherheitsfunktion 44 erforderlich, weswegen Herstellungskosten reduziert sind. Aufgrund des ersten Bussystems 26 ist jedoch eine vergleichsweise schnelle Datenübertragung möglich, sodass auch die elektromotorischen Verstellvorrichtungen 12, die vergleichsweise weit von dem Mikrocontroller 40 angeordnet sind, im Wesentlichen in Echtzeit gesteuert werden können.
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In 3 ist eine Abwandlung des Türsteuergeräts 20 dargestellt, wobei die der als Heckklappe ausgestaltet Tür 10 zugeordnete weitere Baueinheit 24 nicht abgeändert ist, und diese auch weiterhin die beiden Anschlüsse 36, 38 aufweist, die über die Einheit zur Kommunikation über das erste Bussystem 26 mit dem Busanschluss 34 verbunden ist, in den die Leitung 32 des ersten Bussystem 26 eingesteckt ist. Das erste Bussystem 24 ist in dieser Ausführungsform ein A2B-Bussystem.
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Die Leitung 32 ist in einen Busanschluss 34 einer zweiten Baueinheit 45 des Türsteuergeräts 20 eingesteckt, mittels derer die verbleibende der weiteren Baueinheiten 24 ersetzt ist. Auch die zweite Baueinheit 45 weist den Anschluss 36 für den Aktor sowie den Anschluss 38 für den Sensor 18 auf, die mit der der hinteren Seitentüre zugeordneten elektromotorischen Verstellvorrichtung 12 signaltechnisch jeweils verbunden sind. Die zweite Baueinheit 45 weist einen zweiten Teil 46 des Mikrocontrollers 40 auf, der signaltechnisch mit dem Busanschluss 34 sowie einem weiteren Busanschluss 48 signaltechnisch verbunden ist.
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Über den weiteren Busanschluss 48 ist mittels eines weiteren ersten Bussystems 26 die zweite Baueinheit 45 signaltechnisch mit der ersten Baueinheit 22 verbunden, wofür ein Stecker dieses ersten Bussystems 26 mit dem Busanschluss 34 der ersten Baueinheit 22 verbunden ist. Dieses erste Bussystem 26 ist ein E2B-Bussystem, bei dem eine Datenübertragungsgeschwindigkeit im Vergleich zu dem anderen ersten Bussystem 26 erhöht ist. Die beiden ersten Bussysteme 26 des Türsteuergeräts 20 sind zueinander separat, wobei mittels der ersten Baueinheit 22 der Master des einen ersten Bussystems 26 und mittels der zweiten Baueinheit 45 der Master des anderen ersten Bussystem 26 gebildet.
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Die erste Baueinheit 22 weist nicht mehr den vollständigen Mikrocontroller 40, sondern lediglich einen ersten Teil 50 des Mikrocontrollers 40 auf, wobei über das erste Bussystems 26, mittels dessen die erste und zweite Baueinheit 22, 45 signaltechnisch verbunden sind, die einzelnen Zustandsdaten und/oder Befehle des Mikrokontrollers 40 zwischen den beiden Teilen 46, 50 übertragen werden. Mit anderen Worten ist der Mikrokontroller 40 dezentral aufgebaut und auf die erste und zweite Baueinheit 22, 45 aufgeteilt.
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Auch in dieser Variante weist die erste Baueinheit 22 den Anschluss 36 für den Aktor sowie den Anschluss 38 für den Sensor 18 auf. Ferner weist die erste Baueinheit 22 den Anschluss 42 für das Kraftfahrzeugbussystem 28 und auch die Sicherheitsfunktion 44 auf, die jedoch dahingehend angepasst ist, dass nunmehr mittels der ersten und der zweiten Baueinheit 22, 45 gemeinsam der Mikrokontroller 40 gebildet ist. Zusammenfassend ist der ersten Baueinheit 22 der erste Teil 50 des Mikrokontrollers 40 und der zweiten Baueinheit 44 der zweite Teil 46 des Mikrokontrollers 40 zugeordnet. Somit ist eine Baugröße der beiden Baueinheiten 22, 45 verringert. Auch sind deren Herstellungskosten reduziert, und die bei Betrieb des Türsteuergeräts 20 entstehende Verlustwärme vergleichmäßigt.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Rad
- 6
- Karosserie
- 8
- Öffnung
- 10
- Tür
- 12
- elektromotorische Verstellvorrichtung
- 14
- Elektromotor
- 16
- Verstellteil
- 18
- Sensor
- 20
- Türsteuergerät
- 22
- erste Baueinheit
- 24
- weitere Baueinheit
- 26
- erstes Bussystem
- 28
- Kraftfahrzeugbussystem
- 30
- Bordcomputer
- 32
- Leitung
- 34
- Busanschluss
- 36
- Anschluss für einen Aktor
- 38
- Anschluss für einen Sensor
- 40
- Mikrocontroller
- 42
- Anschluss an ein Kraftfahrzeugbussystem
- 44
- Sicherheitsfunktion
- 45
- zweite Baueinheit
- 46
- zweiter Teil
- 48
- weiterer Busanschluss
