DE10351968A1

DE10351968A1 - Schaltsystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10351968A1
Application number: DE10351968A
Authority: DE
Inventors: Seung Hoon Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2005-01-05
Also published as: US6996465B2; JP3857678B2; KR20040107620A; KR100507489B1; US20040249541A1; CN1572570A; CN1301377C; JP2004360892A

Abstract

Schaltsystem für ein Fahrzeug. Ein Schaltsystem ist vorgesehen, das ein Getriebe, eine Antriebs-Schnittstelle und ein Sperrschalter-Betätigungsmodul aufweist. Das Getriebe ist eingerichtet, eine Rotationskraft aufzunehmen und ein vorbestimmtes Schaltverhältnis zu realisieren, und es weist einen Sperrschalter auf. Das Antriebs-Schnittstellenmodul erzeugt ein Ziel-Schaltbereichs-Signal entsprechend einem durch einen Fahrer ausgewählten Schaltbereich. Das Sperrschalter-Betätigungsmodul ist über einen Echtzeit-Kommunikationsbus mit dem Antriebs-Schnittstellenmodul gekoppelt, und es betätigt den Sperrschalter basierend auf der aktuellen Sperrschalterstellung und dem vom Antriebs-Schnittstellenmodul eingegebenen Ziel-Schaltbereichs-Signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltsystem für ein Fahrzeug und insbesondere ein Schaltsystem, das in der Lage ist, eine Schaltoperation aufgrund eines elektrischen Signals zwischen einem Schalthebel und einem Getriebe anstelle aufgrund einer mechanischen Verbindung zwischen ihnen durchzuführen.
In letzter Zeit wurden By-Wire-Systeme für Fahrzeuge in weitem Umfang entwickelt. By-Wire-Systeme übertragen, um bestimmte Operationen durchzuführen, über ein Kabel elektrische Signale, anstatt mechanische Systeme zu nutzen, um mechanische Antriebsenergie direkt zu übertragen.
Solche ein By-Wire-System beinhaltet ein Brake-By-Wire-System, ein Steer-By-Wire-System und dergleichen.
In letzter Zeit befindet sich ein Shift-By-Wire-System in der Entwicklung, das einen Getriebe-Schaltvorgang aufgrund eines elektrischen Signals durchführt. Bei dem Shift-By-Wire-System wurden verschiedene Schaltverbindungen zum Verbinden eines Schalthebels mit einem Getriebe durch ein Kabel ersetzt, das ein elektrisches Signal überträgt, sodass eine effizientere Nutzung des Fahrgastinnenraums möglich ist und das Gewicht des Fahrzeugs wesentlich verringert werden kann.
Bei einem Shift-By-Wire-System gemäß dem Stand der Technik sind Schaltverbindungen eines Automatikgetriebes, wie beispielsweise ein Hebel, ein Sperrschalter (inhibitor switch) und ein Manuell-Ventil, entfernt, und ein elektronisches Magnetventil wird verwendet, um den Gang-Schaltvorgang durchzuführen.
Daher weist das Shift-By-Wire-System gemäß dem Stand der Technik einen Nachteil darin auf, dass der gesamte Aufbau eines Getriebes geändert werden muss.
Ferner bewältigt das Shift-By-Wire-System gemäß dem Stand der Technik eine Systemstörung in passiver Weise, d. h. es steht lediglich eine Störungs-Sicherungsfunktion bereit (beispielsweise eine Einschränkung hinsichtlich der Schalthebelstellung bei einem Schaltfehler). D. h. das Shift-By-Wire-System gemäß dem Stand der Technik weist nur wenig Strategien auf, um mit Systemstörungen zurechtzukommen.

Erfindungsgemäß wird ein Shift-By-Wire-Schaltsystem geschaffen, das einen einfachen Aufbau aufweist und effektiv mit verschiedenen Fehlern zurechtkommen kann.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Schaltsystem ein Getriebe, eine Antriebs-Schnittstelle und ein Sperrschalter-Betätigungsmodul auf. Das Getriebe ist eingerichtet, eine Rotationskraft aufzunehmen und ein vorbestimmtes Schaltverhältnis zu realisieren, und es weist einen Sperrschalter auf. Das Antriebs-Schnittstellenmodul erzeugt ein Ziel-Schaltbereichs-Signal entsprechend einem von einem Fahrer ausgewählten Schaltbereich. Das Sperrschalter-Betätigungsmodul ist mittels eines Echtzeit-Kommunikationsbusses mit dem Antriebs-Schnittstellenmodul gekoppelt, und es aktiviert den Sperrschalter basierend auf der aktuellen Sperrschalterstellung und dem vom Antriebs-Schnittstellenmodul eingegebenen Ziel-Schaltbereichs-Signal.

Vorzugsweise weist das Sperrschalter-Betätigungsmodul mindestens einen Aktuator zum Betätigen des Sperrschalters auf.

Es ist bevorzugt, dass der Aktuator ein Motor ist.

Es ist bevorzugt, dass das Antriebs-Schnittstellenmodul aufweist: ein Schaltbereichs-Auswahlteil, eingerichtet, einen ausgewählten Schaltbereich aufzunehmen; eine Mehrzahl von Schaltbereichs-Sensoren zum Erfassen des mittels des Schaltbereichs-Auswahlteils ausgewählten Schaltbereichs und zum Erzeugen von Erfass-Schaltbereichs-Signalen, die den erfassten Schaltbereich darstellen; und eine erste fehlertolerante Einheit, die mindestens eine Fail-Silent-Einheit aufweist, die eingerichtet ist, ein Ziel-Schaltbereichs-Signal basierend auf den von den Schaltbereichs-Sensoren eingegebenen Erfass-Schaltbereichs-Signalen zu erzeugen, und wobei das Sperrschalter-Betätigungsmodul aufweist: eine Mehrzahl von Sperrschalterstellungs-Sensoren, die die aktuelle Stellung des Sperrschalters erfassen und entsprechende Sperrschalterstellungs-Signale erzeugen; eine zweite fehlertolerante Einheit, die mindestens eine Fail-Silent-Einheit aufweist, die eingerichtet ist, ein Sperrschalter-Betätigungssignal basierend auf dem von der ersten fehlertoleranten Einheit eingegebenen Ziel-Schaltbereichs-Signal und den von den Sperrschalterstellungs-Sensoren eingegebenen Sperrschalterstellungs-Signalen zu erzeugen; und mindestens einen Aktuator, der den Sperrschalter gemäß dem von der zweiten fehlertoleranten Einheit eingegebenen Sperrschalter-Betätigungssignal betätigt.

Es ist ferner bevorzugt, dass die erste fehlertolerante Einheit eine erste Haupt-Fail-Silent-Einheit und eine erste redundante Fail-Silent-Einheit aufweist, und dass die zweite fehlertolerante Einheit eine zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit und eine zweite redundante Fail-Silent-Einheit aufweist, wobei die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit, die erste redundante Fail-Silent-Einheit, die zweite Fail-Silent-Einheit und die zweite redundante Fail-Silent-Einheit miteinander mittels mindestens eines Echtzeit-Kommunikationsbusses gekoppelt sind.

Es ist ferner bevorzugt, dass jede, die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit und die erste redundante Fail-Silent-Einheit, aufweist: eine Mehrzahl von Mikrocontrollern, die ein Ziel-Schaltbereichs-Signal basierend auf der Mehrzahl von von der Mehrzahl von Schaltbereichs-Sensoren eingegebenen Erfass-Schaltbereichs-Signalen erzeugen und dieses ausgeben; und einen Kommunikations-Controller, der eine Übertragung des Ziel-Schaltbereichs-Signals von den Mikrocontrollern zur zweiten fehlertoleranten Einheit steuert.

Bevorzugt ist jede, die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit und die erste redundante Fail-Silent-Einheit, eingerichtet, ihr Signal nicht auszugeben, wenn sich die von der Mehrzahl von Mikrocontrollern erzeugten Ziel-Schaltbereichs-Signale voneinander unterscheiden.

Es ist bevorzugt, dass jede, die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit und die zweite redundante Fail-Silent-Einheit, aufweist: einen Kommunikations-Controller, der die Übertragung eines Signals von der ersten fehlertoleranten Einheit steuert; sowie eine Mehrzahl von Mikrocontrollern, die ein Sperrschalter-Betätigungssignal basierend auf den von der Mehrzahl der Sperrschalterstellungs-Sensoren eingegebenen Sperrschalterstellungs-Signalen und dem von der ersten fehlertoleranten Einheit eingegebenen Ziel-Schaltbereichs-Signal erzeugen.

Vorzugsweise ist jede, die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit und die zweite redundante Fail-Silent-Einheit, eingerichtet, das Sperrschalter-Betätigungssignal nicht auszugeben, wenn sich die von der Mehrzahl von Mikrocontrollern erzeugten Sperrschalter-Betätigungssignale voneinander unterscheiden.

Es ist bevorzugt, dass die erste fehlertolerante Einheit derart eingerichtet ist, dass die erste redundante Fail-Silent-Einheit das Ziel-Schaltbereichs-Signal erzeugt und dieses ausgibt, wenn die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit das Ziel-Schaltbereichs-Signal nicht ausgibt.

Es ist ferner bevorzugt, dass die zweite fehlertolerante Einheit derart eingerichtet ist, dass die zweite redundante Fail-Silent-Einheit das Sperrschalter-Betätigungssignal erzeugt und dieses ausgibt, wenn die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit das Sperrschalter-Betätigungssignal nicht ausgibt.

Vorzugsweise ist die Anzahl der Schaltbereichs-Sensoren drei, und jede, die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit und die erste redundante Fail-Silent-Einheit, erzeugt das Ziel-Schaltbe reichs-Signal, wenn die Mehrzahl der drei von den Schaltbereichs-Sensoren eingegebenen Signale gleich ist.

Es ist bevorzugt, dass die Anzahl der Sperrschalterstellungs-Sensoren drei ist, und jede, die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit und die zweite redundante Fail-Silent-Einheit, erzeugt das Sperrschalter-Betätigungssignal, wenn die Mehrzahl der drei von den Sperrschalterstellungs-Sensoren eingegebenen Signale gleich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und wird im Weiteren näher erläutert.

Es zeigt

1 ein Diagramm, das schematisch ein Schaltsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, weist ein Schaltsystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Automatikgetriebe 11 auf. Das Automatikgetriebe 11 ist mittels einer Kupplungswelle 15 mit einer Antriebsquelle 13 gekuppelt, die Energie zum Antreiben eines Fahrzeugs erzeugt, und es ist eingerichtet, eine mittels der Kupplungswelle 15 eingegebene Rotationsgeschwindigkeit in eine Ziel-Ausgabegeschwindigkeit zu ändern.
Die Antriebsquelle 13 kann eine beliebige Vorrichtung sein, die bei einem Fahrzeug Anwendung finden kann. Beispielsweise kann die Antriebsquelle 13 ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor sein.
Das Automatikgetriebe 11 kann ein Automatikgetriebe des Standes der Technik sein, und es weist einen Sperrschalter 17 auf, der als Antwort auf einen durch Betätigung eines Schalt hebels ausgewählten Schaltbereich (beispielsweise eine Parkstellung P, einen Rückwärtsgang R, eine Leerlaufbereich N, einen Vorwärts-Antriebsbereich D, einen 3. Gang-Bereich 3, einen 2. Gang-Bereich 2 und einen Niedrigbereich L) operiert.
Wird der Sperrschalter 17 wirksam, wird ein Manuell-Ventil (nicht gezeigt) eines Hydraulik-Kreises des Automatikgetriebes 11 betätigt. Ein Hydraulikdruck wird gemäß dem Betrieb des Manuell-Ventils gesteuert, sodass Reibelemente des Automatikgetriebes 11 selektiv in Eingriff gebracht werden, um einen gewünschten Gang zu realisieren.
Der Sperrschalter 17 kann ein Sperrschalter des Standes der Technik sein. Bei dem Getriebe des Standes der Technik ist der Sperrschalter mit einem Schalthebel mechanisch gekuppelt, sodass er als Antwort auf die Betätigung des Schalthebels operiert. Andererseits wird der Sperrschalter 17 des Schaltsystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch Aktuatoren 19a und 19b betrieben.
Das Schaltsystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Antriebs-Schnittstellenmodul 21 und ein Sperrschalter-Betätigungsmodul 23 auf.
Das Antriebs-Schnittstellenmodul 21 ist derart eingerichtet, dass es in der Lage ist, ein Signal für einen gewünschten, von einem Fahrer ausgewählten Schaltbereich zu empfangen, und es erzeugt entsprechend dem eingegebenen Schaltbereichs-Signal ein Ziel-Schaltbereichs-Signal.
Das Antriebs-Schnittstellenmodul weist ein Schaltbereichs-Auswahlteil 25, mindestens einen von Schaltbereichs-Sensoren 27a, 27b und 27c und eine erste fehlertolerante Einheit 29 auf.
Das Schaltbereichs-Auswahlteil 25 kann eine beliebige Vorrichtung, wie beispielsweise ein Schalter, sein, um dem Fahrer ein Mittel bereitzustellen, einen gewünschten Schaltbereich auszuwählen. D. h. das Schaltbereichs-Auswahlteil 25 kann als eine beliebige Fahrer-Schnittstelle realisiert sein, die in der Lage ist, ein Mittel zur Auswahl eines gewünschten Schaltbereichs durch einen Fahrer bereitzustellen.
Die Schaltbereichs-Sensoren 27a, 27b und 27c sind eingerichtet, den mittels des Schaltbereichs-Auswahlteils 25 ausgewählten Schaltbereich zu erfassen und ein entsprechendes Signal (Erfass-Schaltbereichs-Signal) zu erzeugen.
Das Schaltsystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann, da es mit drei Schaltbereichs-Sensoren 27a, 27b und 27c versehen ist, fehlertolerant sein. Die Anzahl der Schaltbereichs-Sensoren ist nicht auf drei beschränkt.
Die erste fehlertolerante Einheit 29 empfängt von den Schaltbereichs-Sensoren 27a, 27b und 27c das erfasste Schaltbereichs-Signal und erzeugt ein Signal (Ziel-Schaltbereichs-Signal) zum Betreiben des Sperrschalters 17, sodass dieser in eine Stellung entsprechend dem erfassten Schaltbereich gebracht wird.
Die erste fehlertolerante Einheit 29 weist eine Mehrzahl von Fail-Silent-Einheiten 31 und 33 auf, die jeweils mit jedem der Schaltbereichs-Sensoren 27a, 27b und 27c gekoppelt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die fehlertolerante Einheit zwei Fail-Silent-Einheiten auf.
Wie in der Zeichnung gezeigt, sind die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 und die erste redundante Fail-Silent-Einheit 33 jeweils mit jedem der drei Schaltbereichs-Sensoren 27a, 27b und 27c gekoppelt.
Die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 weist zwei Mikrocontroller 35a und 35b sowie einen Kommunikations-Controller 37 auf.
Ferner weist die Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 eine Eingabe-Schnittstelle, eine Ausgabe-Schnittstelle, einen Speicher und damit verbundene Hardware und Software auf, und sie ist programmiert, ein Signalverarbeitungsverfahren durchzuführen, das nachstehend erläutert wird.
Jeder der Mikrocontroller 35a und 35b ist mit den drei Schaltbereichs-Sensoren 27a, 27b und 27c gekoppelt, sodass jeder der Mikrocontroller 35a und 35b Signale von allen drei Schaltbereichs-Sensoren 27a, 27b und 27c empfangen kann.
Ferner sind die Mikrocontroller 35a und 35b miteinander gekoppelt, sodass jeder der Mikrocontroller 35a und 35b ein von dem jeweils anderen erzeugtes Signal erkennen kann.
Jeder Mikrocontroller 35a, 35b empfängt von den drei Schaltbereichs-Sensoren 27a, 27b und 27c Erfass-Schaltbereichs-Signale und erzeugt ein Ziel-Schaltbereichs-Signal basierend auf den empfangenen drei Erfass-Schaltbereichs-Signalen.
Zu diesem Zeitpunkt ermittelt jeder der Mikrocontroller 35a und 35b, ob die drei empfangenen Signale entweder zwei oder drei gleiche Signale aufweisen, und er betrachtet das entsprechende Signal nur dann als ein korrektes Signal, wenn die Ermittlung positiv verläuft. Stellen beispielsweise zwei der drei empfangenen Signale Signale für einen Vorwärts-Antriebsbereich D dar, und ist das andere ein Signal, das einen Rückwärtsgang R darstellt, ermitteln die Mikrocontroller 35a und 35b jeweils, dass der ausgewählte Schaltbereich der Vorwärts-Antriebsbereich D ist, und sie erzeugen daher ein entsprechendes Ziel-Schaltbereichs-Signal, das den Vorwärts-Antriebsbereich D als einen Ziel-Schaltbereich aufweist. Sind die drei empfangenen Signale identisch, ermitteln die Mikrocontroller 35a und 35b, dass ein durch die empfangenen Signale gekennzeichneter Schaltbereich ausgewählt ist, und erzeugen ein entsprechendes Ziel-Schaltbereichs-Signal. Unterscheiden sich jedoch die durch die drei empfangenen Schaltbereichs-Signale dargestellten Schaltbereiche voneinander, ermitteln die Mikrocontroller 35a und 35b, dass es einen Fehler gibt, und sie erzeugen kein Ziel-Schaltbereichs-Signal.
Zusätzlich ist jeder der Mikrocontroller 35a und 35b eingerichtet, sein Ziel-Schaltbereichs-Signal mit dem von dem jeweils anderen Mikrocontroller erzeugten Ziel-Schaltbereichs-Signal zu vergleichen. Ist ermittelt, dass die beiden Ziel-Schaltbereichs-Signale identisch sind, wird das Ziel-Schaltbereichs-Signal zum Kommunikations-Controller 37 ausgegeben. Wird andererseits ermittelt, dass sich die beiden Ziel-Schaltbereichs-Signale voneinander unterscheiden, geben die Mikrocontroller 35a und 35b keine Ziel-Schaltbereichs-Signale zum Kommunikations-Controller 37 aus (Fail-Silent).
Wie oben erläutert, erzeugt die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 ihr Signal in der Fail-Silent-Weise.
Die erste redundante Fail-Silent-Einheit 33 weist den gleichen inneren Aufbau wie die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 auf, und sie erzeugt das Ziel-Schaltbereichs-Signal in der gleichen Weise.
Die erste redundante Fail-Silent-Einheit 33 überwacht, ob das Ziel-Schaltbereichs-Signal von der ersten Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 ausgegeben wird oder nicht. Wird ermittelt, dass das Ziel-Schaltbereichs-Signal von der ersten Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 nicht ausgegeben wurde, erzeugt die erste redundante Fail-Silent-Einheit 33 ihr Ziel-Schaltbereichs-Signal und gibt dieses aus (fehlertolerant).
D. h., arbeitet die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 normal, gibt die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 ihr Ziel-Schaltbereichs-Signal aus. Andererseits gibt die erste redundante Fail-Silent-Einheit 33 ihr Ziel-Schaltbereichs-Signal aus, wenn die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 nicht normal arbeitet. Daher kann die erste fehlertolerante Einheit 29 normal arbeiten, selbst wenn die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit 31 defekt ist (fehlertolerant).
Das Sperrschalter-Betätigungsmodul 23 erzeugt ein Sperrschalter-Betätigungssignal basierend auf dem vom Antriebs-Schnittstellenmodul 21 eingegebenen Ziel-Schaltbereichs-Signal und einem Signal, das die aktuelle Stellung des Sperrschalters 17 darstellt.
D. h. das Sperrschalter-Betätigungsmodul 23 vergleicht die aktuelle Stellung des Sperrschalters 17 und die Ziel-Stellung des Sperrschalters 17 entsprechend dem Ziel-Schaltbereichssignal, und es erzeugt basierend auf dem Vergleichsergebnis das Sperrschalter-Betätigungssignal zum Betätigen des Sperrschalters 17, um ihn in die Ziel-Stellung zu bringen.
Das Sperrschalter-Betätigungsmodul 23 weist Sperrschalterstellungs-Sensoren 39a, 39b und 39c, eine zweite fehlertolerante Einheit 41 und mindestens einen der Aktuatoren 19a und 19b auf.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Sperrschalter-Betätigungsmodul 23 zwei Aktuatoren 19a und 19b zum Betätigen des Sperrschalters 17 auf, um mit dem Fall zurechtzukommen, wenn einer der Aktuatoren defekt ist. Es ist ebenso möglich, dass das Sperrschalter-Betätigungsmodul 23 mehr als zwei Akuatoren aufweist. Beispielsweise können die Aktuatoren 19a und 19b Motoren sein.
Es ist bevorzugt, dass, wenn beide der zwei Aktuatoren 19a und 19b normal arbeiten, jeder der Aktuatoren 19a und 19b derart angesteuert wird, dass er 50% der Gesamtenergie erzeugt, die nötig ist, um den Sperrschalter 17 zu betätigen, und dass, wenn einer der Aktuatoren 19a und 19b nicht normal arbeitet, der andere derart angesteuert wird, dass er die gesamte Energie erzeugt.
Die Sperrschalterstellungs-Sensoren 39a, 39b und 39c sind eingerichtet, die aktuelle Stellung des Sperrschalters 17 zu erfassen und ein Signal (Sperrschalterstellungs-Signal) zu erzeugen, das die aktuelle Stellung des Sperrschalters 17 darstellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei Sperrschalterstellungs-Sensoren 39a, 39b und 39c vorgesehen, um einen stabile ren Betrieb des Systems zu gewährleisten. Jedoch ist die Anzahl der Sperrschalterstellungs-Sensoren nicht auf drei beschränkt.
Die zweite fehlertolerante Einheit 41 empfängt das von der ersten fehlertoleranten Einheit 29 eingegeben Ziel-Schaltbereichs-Signal und das von den Sperrschalterstellungs-Sensoren 39a, 39b und 39c eingegebene Sperrschalterstellungs-Signal, und sie erzeugt basierend auf dem Ziel-Schaltbereichs-Signal und dem Sperrschalterstellungs-Signal ein Signal (Sperrschalter-Betätigungssignal) zum Betätigen der Aktuatoren 19a und 19b. Die Aktuatoren 19a und 19b betätigen den Sperrschalter 17 derart, dass er in eine Stellung entsprechend dem durch das Ziel-Schaltbereichs-Signal dargestellten Schaltbereich gebracht wird.
Die zweite fehlertolerante Einheit 41 weist eine Mehrzahl von Fail-Silent-Einheiten 45 und 47 auf, die jeweils mit jedem der Sperrschalterstellungs-Sensoren 39a, 39b und 39c gekoppelt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Fail-Silent-Einheiten vorgesehen.
Wie in der Zeichung dargestellt, sind eine zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 und eine zweite redundante Fail-Silent-Einheit 47 jeweils mit jedem der Sperrschalterstellungs-Sensoren 39a, 39b und 39c gekoppelt.
Ferner sind, wie in der Zeichnung dargestellt, die erste Haupt- und die redundante Fail-Silent-Einheit 31 und 33 sowie die zweite Haupt- und die redundante Fail-Silent-Einheit 45 und 47 zur Signalübertragung miteinander über Echtzeit-Kommunikationsbusse 49a und 49b gekoppelt. Zu diesem Zeitpunkt kann, da diese Einheiten über zwei Busse gekoppelt sind, das System normal arbeiten, selbst wenn einer der Busse defekt ist.
Die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 weist zwei Mikrocontroller 51a und 51b sowie einen Kommunikations-Controller 53 auf.
Ferner weist die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 eine Eingabe-Schnittstelle, eine Ausgabe-Schnittstelle, einen Speicher und damit verbundene Hardware und Software auf, und sie ist derart programmiert, dass sie ein Signalverarbeitungsverfahren durchführt, das nachstehend erläutert wird.
Jeder der Mikrocontroller 51a und 51b ist über den Kommunikations-Controller 53 mit den Echtzeit-Kommunikationsbussen 49a und 49b gekoppelt, sodass die Mikrocontroller 51a und 51b das Ziel-Schaltbereichs-Signal von der ersten fehlertoleranten Einheit 29 mittels Echtzeit-Kommunikation empfangen.
Jeder der Mikrocontroller 51a und 51b ist mit den drei Sperrschalterstellungs-Sensoren 39a, 39b und 39c gekoppelt, sodass die Mikrocontroller 51a und 51b die Sperrschalterstellungs-Signale empfangen.
Jeder der Mikrocontroller 51a und 51b erzeugt das Sperrschalter-Betätigungssignal basierend auf den Sperrschalterstellungs-Signalen und dem Ziel-Schaltbereichs-Signal.
Zu diesem Zeitpunkt ermittelt jeder der Mikrocontroller 51a und 51b, ob die drei empfangenen Sperrschalterstellungs-Signale entweder zwei oder drei gleiche Signale aufweisen, und sie betrachten das entsprechende Signal als ein korrektes Signal nur dann, wenn die Ermittlung positiv verläuft. Die Mikrocontroller 51a und 51b erzeugen dann das Sperrschalter-Betätigungssignal basierend auf dem ermittelten korrekten Sperrschalterstellungs-Signal. D. h. die Mikrocontroller 51a und 51b arbeiten in der gleichen Weise wie die Mikrocontroller 35a und 35b der ersten fehlertoleranten Einheit 29.
Nach dem Erzeugen des Sperrschalter-Betätigungssignals basierend auf dem Sperrschalterstellungs-Signal und dem Ziel-Schaltbereichs-Signal ermittelt jeder der Mikrocontroller 51a und 51b, ob sein Sperrschalter-Betätigungssignal mit dem jeweils anderen identisch ist. Wird ermittelt, dass die beiden Sperrschalter-Betätigungssignale identisch sind, wird das Sperrschalter-Betätigungssignal zu den Aktuatoren 19a und 19b ausgegeben. Wird andererseits ermittelt, dass sich die beiden Sperrschalter-Betätigungssignale voneinander unterscheiden, geben die Mikrocontroller 51a und 51b keine Sperrschalter-Betätigungssignale zu den Aktuatoren 19a und 19b aus (Fail-Silent).
Wie oben erläutert, erzeugt die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 ihr Signal in einer Fail-Silent-Weise.
Die zweite redundante Fail-Silent 47 weist den gleichen inneren Aufbau wie die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 auf, und sie erzeugt das Sperrschalter-Betätigungssignal in der gleichen Weise.
Die zweite redundante Fail-Silent-Einheit 47 überwacht, ob das Sperrschalter-Betätigungssignal von der zweiten Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 ausgegeben wird oder nicht. Wird ermittelt, dass das Sperrschalter-Betätigungssignal von der zweiten Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 nicht ausgegeben wurde, erzeugt die zweite redundante Fail-Silent-Einheit 47 ihr Sperrschalter-Betätigungssignal und gibt dieses aus (fehlertolerant).
D. h. die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 gibt ihr Sperrschalter-Betätigungssignal aus, wenn sie normal arbeitet. Andererseits gibt die zweite redundante Fail-Silent-Einheit 47 ihr Sperrschalter-Betätigungssignal aus, wenn die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 nicht normal arbeitet. Daher kann die zweite fehlertolerante Einheit 41 normal arbeiten, selbst wenn die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit 45 defekt ist (fehlertolerant).
Wie oben erläutert, führen die erste fehlertolerante Einheit 29 und die zweite fehlertolerante Einheit 41 über die Echtzeit-Kommunikationsbusse 49a und 49b eine Echtzeit-Datenübertragung durch. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Kommunikationsprotokoll vorzugsweise ein zeitgesteuertes Protokoll sein, wie beispielsweise TTP/C (Time Triggered Protocol class C) und F1exRay.
Ferner sind die erste fehlertolerante Einheit 29 und die zweite fehlertolerante Einheit 41 über einen CAN-Bus (Controller Area Network Bus) 55 mit einer Motor-Steuereinheit (ECU) 57 und einer Getriebe-Steuereinheit (TCU) 59 gekoppelt, um erforderliche Signale zu übertragen.
Wie oben dargelegt, ist das erfindungsgemäße Schaltsystem ein Shift-By-Wire-System, bei dem der Sperrschalter mittels Echtzeit-Kommunikation betätigt wird.
Ferner weist das Schaltsystem fehlertolerante Einheiten auf, sodass das System normal arbeiten kann, selbst wenn das System einige Mängel aufweist.
Ferner ist die fehlertolerante Einheit in einer Fail-Silent-Weise enthalten, sodass das System mit Störungen zurechtkommen kann.
Ferner verwaltet das Schaltsystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung den Sperrschalter, sodass der Gesamtaufbau des Getriebes nicht geändert werden muss.

Claims

Schaltsystem, aufweisend: ein Getriebe (11), eingerichtet, eine Rotationskraft aufzunehmen und ein vorbestimmtes Schaltverhältnis zu realisieren, wobei der Antriebsstrang (15) einen Sperrschalter (17) aufweist; ein Antriebs-Schnittstellenmodul (21) zum Erzeugen eines Ziel-Schaltbereichs-Signals entsprechend einem durch einen Fahrer ausgewählten Schaltbereich; ein Sperrschalter-Betätigungsmodul (23), das mittels eines Echtzeit-Kommunikationsbusses (49a, 49b) mit dem Antriebs-Schnittstellenmodul (21) gekoppelt ist, wobei das Sperrschalter-Betätigungsmodul (23) den Sperrschalter (17) basierend auf einer aktuellen Sperrschalterstellung und dem vom Antriebs-Schnittstellenmodul (21) eingegebenen Ziel-Schaltbereichs-Signal betätigt.
Schaltsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Sperrschalter-Betätigungsmodul (23) mindestens einen Aktuator (19a, 19b) zum Betätigen des Sperrschalters (17) aufweist.
Schaltsystem gemäß Anspruch 2, wobei der Aktuator (19a, 19b) ein Motor ist.
Schaltsystem gemäß Anspruch 1, wobei das Antriebs-Schnittstellenmodul (21) aufweist: ein Schaltbereichs-Auswahlteil (25), eingerichtet, einen ausgewählten Schaltbereich aufzunehmen; eine Mehrzahl von Schaltbereichs-Sensoren (27a, 27b, 27c) zum Erfassen des ausgewählten Schaltbereichs vom Schaltbereichs-Auswahlteil (25) und zum Erzeugen von Erfass-Schaltbereichs-Signalen, die den erfassten Schaltbereich darstellen; und eine erste fehlertolerante Einheit (29), aufweisend mindestens eine Fail-Silent-Einheit (31, 33), die eingerichtet ist, ein Ziel-Schaltbereichs-Signal basierend auf den von den Schaltbereichs-Sensoren (27a, 27b, 27c) eingegebenen Erfass-Schaltbereichs-Signalen zu erzeugen, und wobei das Sperrschalter-Betätigungsmodul (23) aufweist: eine Mehrzahl von Sperrschalterstellungs-Sensoren (39a, 39b, 39c), die die aktuelle Stellung des Sperrschalters (17) erfassen und entsprechende Sperrschalterstellungs-Signale erzeugen; eine zweite fehlertolerante Einheit (41), aufweisend mindestens eine Fail-Silent-Einheit (45, 47), die eingerichtet ist, ein Sperrschalter-Betätigungssignal basierend auf dem von der ersten fehlertoleranten Einheit (29) eingegebenen Ziel-Schaltbereichs-Signal und den von den Sperrschalterstellungs-Sensoren (39a, 39b, 39c) eingegebenen Sperrschalterstellungs-Signalen zu erzeugen; und mindestens einen Aktuator (19a, 19b), der den Sperrschalter (17) gemäß dem von der zweiten fehlertoleranten Einheit (41) eingegebenen Sperrschalter-Betätigungssignal betätigt.
Schaltsystem gemäß Anspruch 4, wobei die erste fehlertolerante Einheit (29) eine erste Haupt-Fail-Silent-Einheit (31) und eine erste redundante Fail-Silent-Einheit (33) aufweist, und wobei die zweite fehlertolerante Einheit (41) eine zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit (45) und eine zweite redundante Fail-Silent-Einheit (47) aufweist, und wobei die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit (31), die erste redundante Fail-Silent-Einheit (33), die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit (45) und die zweite redundante Fail-Silent-Einheit (47) über mindestens einen Echtzeit-Kommunikationsbus (49a, 49b) miteinander gekoppelt sind.
Schaltsystem gemäß Anspruch 5, wobei jede, die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit (31) und die erste redundante Fail-Silent-Einheit (33), aufweist: eine Mehrzahl von Mikrocontrollern (35a, 35b), die ein Ziel-Schaltbereichs-Signal basierend auf der Mehrzahl der von der Mehrzahl von Schaltbereichs-Sensoren (27a, 27b, 27c) eingegebenen Erfass-Schaltbereichs-Signalen erzeugen und dieses ausgeben; und einen Kommunikations-Controller (37), der die Übertragung des Ziel-Schaltbereichs-Signals von den Mikrocontrollern (35a, 35b) zur zweiten fehlertoleranten Einheit (41) steuert.
Schaltsystem gemäß Anspruch 6, wobei jede, die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit (31) und die erste redundante Fail-Silent-Einheit (33), eingerichtet ist, ihr Signal nicht auszugeben, wenn sich die von der Mehrzahl von Mikrocontrollern (35a, 35b) erzeugten Ziel-Schaltbereichs-Signale voneinander unterscheiden.
Schaltsystem gemäß Anspruch 5, wobei jede, die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit (45) und die zweite redundante Fail-Silent-Einheit (47), aufweist: einen Kommunikations-Controller (53), der die Signalübertragung von der ersten fehlertoleranten Einheit (29) steuert; und eine Mehrzahl von Mikrocontrollern (51a, 51b), die ein Sperrschalter-Betätigungssignal basierend auf den von der Mehrzahl von Sperrschalterstellungs-Sensoren (39a, 39b, 39c) eingegebenen Sperrschalterstellungs-Signalen und dem von der ersten fehlertoleranten Einheit (29) eingegebenen Ziel-Schaltbereichs-Signal erzeugen.
Schaltsystem gemäß Anspruch 8, wobei jede, die zweite Fail-Silent-Einheit (45) und die zweite redundante Fail-Silent-Einheit (47), eingerichtet ist, das Sperrschalter-Betätigungssignal nicht auszugeben, wenn sich die von der Mehrzahl von Mikrocontrollern (51a, 51b) erzeugten Sperrschalter-Betätigungssignale voneinander unterscheiden.
Schaltsystem gemäß Anspruch 5, wobei die erste fehlertolerante Einheit (29) derart eingerichtet ist, dass die erste redundante Fail-Silent-Einheit (33) das Ziel-Schaltbereichs-Signal erzeugt und dieses ausgibt, wenn die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit (31) das Ziel-Schaltbereichs-Signal nicht ausgibt.
Schaltsystem gemäß Anspruch 5, wobei die zweite fehlertolerante Einheit (41) derart eingerichtet ist, dass die zweite redundante Fail-Silent-Einheit (47) das Sperrschalter-Betätigungssignal erzeugt und dieses ausgibt, wenn die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit (45) das Sperrschalter-Betätigungssignal nicht ausgibt.
Schaltsystem gemäß Anspruch 6, wobei die Anzahl der Schaltbereichs-Sensoren (27a, 27b, 27c) drei ist, und wobei jede, die erste Haupt-Fail-Silent-Einheit (31) und die erste redundante Fail-Silent-Einheit (33), das Ziel-Schaltbereichs-Signal erzeugt, wenn die Mehrzahl der von den Schaltbereichs-Sensoren (27a, 27b, 27c) eingegebenen drei Signale gleich ist.
Schaltsystem gemäß Anspruch 8, wobei die Anzahl der Sperrschalterstellungs-Sensoren (39a, 39b, 39c) drei ist, und wobei jede, die zweite Haupt-Fail-Silent-Einheit (45) und die zweite redundante Fail-Silent-Einheit (47), das Sperrschalter-Betätigungssignal erzeugt, wenn die Mehrzahl der von den Sperrschalterstellungs-Sensoren (39a, 39b, 39c) eingegebenen drei Signale gleich ist.