DE112011100582B4

DE112011100582B4 - Smart Aktor,Verfahren und Steuerungssystem zur Betätigung einer Kupplung

Info

Publication number: DE112011100582B4
Application number: DE112011100582.2T
Authority: DE
Inventors: Martin Zimmermann; Martin Rapp
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2031-02-08
Also published as: JP2013519850A; JP5698270B2; DE112011100582A5; US8571775B2; US20120310500A1; WO2011100949A1; DE102011010512A1

Abstract

Smart Aktor (5; 15) zur Betätigung einer Kupplung aufweisend ein aktor-internes Steuergerät sowie eine Kommunikationsschnittstelle (20) zur Verbindung mit einem übergeordneten Steuergerät (10) und mindestens eine Datenleitung (6, 16; 21) zur Verbindung mit dem übergeordneten Steuergerät (10) und Mittel zum Ansteuern (7; 17), welche geeignet sind in einem erkannten Fehlerfall das gesteuerte System in einen sicheren Systemzustand zu überführen, wobei der Smart Aktor (5; 15) eingerichtet ist Fehler an dem übergeordneten Steuergerät (10) und / oder einem zugeordneten zweiten Smart Aktor (5; 15) zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, dass der Smart Aktor weiterhin Mittel zum verzögerten Abschalten (107; 117) aufweist, wenn die Kommunikation zum übergeordneten Steuergerät (10) fehlerhaft ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Passive Sicherheitsschaltung.
Sicherheitsschaltungen finden sich z.B. im Bereich von Kupplungsgetrieben, insbesondere Doppelkupplungs-Getrieben und noch spezieller bei Parallel-Schaltgetriebe (PSG).
Das PSG (Parallel-Schaltgetriebe) ist ein Doppelkupplungs-Getriebe. In einem Getriebegehäuse werden gerade und ungerade Gänge auf ineinander gelagerten Wellen separat gelagert. Diese beiden Wellen werden von zwei ebenfalls ineinander geschachtelten Kupplungen getrennt gekuppelt. Beim Gangwechsel wird zunächst der gewünschte Gang auf der Welle eingelegt, deren Kupplung offen ist. Danach wird diese Kupplung kontinuierlich geschlossen, während die andere Kupplung gleichzeitig kontinuierlich geöffnet wird. Die Betätigung erfolgt wahlweise mit Elektromotoren oder über eine elektrohydraulische Steuerung.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Sicherheitsschaltungen bekannt. Ein solches System ist beispielsweise in der DE 10 2008 061 564 A1 offenbart. Hier werden sogenannten Aktoren durch ein Steuergerät überwacht und im Falle eines erkannten Fehlers wird der betroffene Aktor, z.B. durch Abschalten der Endstufe, deaktiviert. Ein zweiter Aktor wird damit in die Lage versetzt einen sicheren Systemzustand wieder herzustellen, z.B. in dem er seine Kupplung öffnet.
Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass im Falle eines Fehlers im Steuergerät oder in einem Reset-Zustand oder bei einer fehlerhaften Verbindung des Steuergerätes zu den Aktoren die Überwachung nicht durchgeführt werden kann. Würden in diesem Fall beide Aktoren aber abgeschaltet werden, könnte ein sicher Systemzustand nicht erreicht werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung verbesserte Sicherheitsschaltung bereitzustellen, die einen oder mehrere Nachteil aus dem Stand der Technik vermeidet und so zu einer höheren Sicherheit des Systems beiträgt.
Die Aufgabe wird gelöst durch Smart Aktoren, welche ein aktor-internes Steuergerät mit erweiterter Logik, verglichen mit üblichen Aktoren, aufweisen.
Solche erfindungsgemäße Smart Aktoren zur Betätigung einer Kupplung weisen ein aktor-internes Steuergerät sowie eine Kommunikationsschnittstelle zur Verbindung mit einem übergeordneten Steuergerät und mindestens eine Datenleitung zur Verbindung mit dem übergeordneten Steuergerät auf. Weiterhin ist der Smart Aktor so eingerichtet, dass er einen Fehler an dem übergeordneten Steuergerät und / oder einem zugeordneten zweiten Smart Aktor erkennen kann, und Mittel zum Ansteuern aufweist, welche geeignet sind im erkannten Fehlerfall das gesteuerte System in einen sicheren Systemzustand zu überführen.
Hierdurch kann im Fehlerfall des übergeordneten Steuergerätes, z.B. wenn sich diese im Reset Mode befindet oder wenn durch Kabelbruch oder sonstige Einwirkung keine Kommunikation mehr mit den Smart Aktor möglich ist, das gesteuerte System in einen sicheren Systemzustand überführt werden kann.
Erfindungsgemäß weist der Smart Aktor weithin Mittel zum verzögerten Abschalten auf, wenn die Kommunikation zum übergeordneten Steuergerät fehlerhaft ist.
Durch diese Maßnahme kann vorteilhaft erreicht werden, dass im Falle eines erkannten Kabelbruches oder sonstiger Störung der Kommunikation zum Steuergerät, der Smart Aktor sich selbständig abschaltet und so die Sicherheit des gesteuerten Systems im Fehlerfall erhöht.
In noch einer weiteren Ausgestaltung sind die Mittel zum verzögerten Abschalten als RC-Glied ausgeführt.
Diese Ausgestaltung ist zum einen kostengünstig als auch besonders einfach an vorgegebene Randbedingungen anpassbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Zeit zum verzögerten Abschalten größer oder gerade gleich der Zeit ist, die nötig ist, um zwischen Fehlerauftritt und Abschaltung des überwachten zweiten Smart Aktors den ersten Smart Aktor in einen sicheren Zustand zu überführen.
Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass auch im Falle eines Kabelbruchs an einem zugeordneten Smart Aktor ein gesteuertes System in den sicheren Systemzustand überführt werden kann.
Weiterhin wird eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung vorgeschlagen, in der die Zeit zum verzögerten Abschalten größer als die Schaltzeiten einer aktiven von dem Steuergerät herbeigeführten Abschaltung ist.
Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine kurzfristige Kommunikationsstörung nicht zum sofortigen Abschalten führt.
In noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Zeit zum verzögerten Abschalten um 1 oder mehrere Größenordnungen größer als die Schaltzeit einer aktiven von einem Steuergerät herbeigeführten Abschaltung.
Weiterhin schlägt die Erfindung zur Lösung der aufgezeigten Nachteile auch ein Verfahren zur Steuerung vor. Bei diesem Verfahren zur Steuerung eines ersten erfindungsgemäßen Smart Aktors zur Betätigung einer Kupplung weist der Smart Aktor eine Kommunikationsschnittstelle zur Verbindung mit einem übergeordneten Steuergerät und mindestens eine Datenleitung zur Verbindung mit dem übergeordneten Steuergerät auf. Das Verfahren weist den Schritt des Erkennens eines Fehlers an dem übergeordneten Steuergerät und / oder einem zugeordneten zweiten erfindungsgemäßen Smart Aktor und den Schritt des Ansteuerns - Im erkannten Fehlerfall - der Kupplung auf, um das gesteuerte System in einen sicheren Systemzustand zu überführen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Verfahren den Schritt des Empfangens einer Nachricht, dass der zugeordnete zweite Smart Aktor fehlerhaft ist auf.
Weiterhin schlägt die Erfindung ein Steuerungssystem vor, welches ein Steuergerät und einen erfindungsgemäßen Smart Aktor aufweist, welche über mindestens eine Datenleitung und eine Kommunikationsschnittstelle verbunden sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Steuerungssystems stellt der Smart Aktor ein erfindungsgemäßes Verfahren bereit.
Die Erfindung wird nachfolgend eingehender anhand der Figuren erläutert. In diesen Figuren zeigt:

1 schematisch ein Steuerungssystem,
2a, eine Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen Smart Aktors während
2b zugehörige Spannungs-Zeit-Verläufe aufzeigt,
3a, zeigt eine Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen Smart Aktors bei einem Kommunikationsverlust während 3b zugehörige Spannungs-Zeit-Verläufe aufzeigt, und
4 eine Teilaspekt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Smart Aktors.

In 1 wird schematisch ein Steuerungssystem 1 gezeigt. Dieses Steuerungssystem 1 weist einen ersten Smart Aktor 5, z.B. zur Betätigung einer Kupplung, auf. Weiterhin weist das Steuerungssystem 1 ein übergeordnetes Steuergerät 10 auf.
Sowohl das übergeordnete Steuergerät 10 als auch der Smart Aktor 5 weisen eine Kommunikationsschnittstelle 20 zur Verbindung miteinander auf.
Die Kommunikationsschnittstelle 20 kann ein Fahrzeugbussystem sein, das zum Austausch von Steuerungs- und / oder Statusinformationen verwendet wird, z.B. ein CAN-Bus.
Weiterhin weisen sowohl das übergeordnete Steuergerät 10 als auch der Smart Aktor 5 eine Datenleitung 6, 21 zur Verbindung miteinander auf.
Z.B. kann die Datenleitung 6 ein Nothaltsignal transportieren. Dieses Nothaltsignal kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass die Unterbrechung der Datenleitung 6 einem aktiven Signalisieren eines Nothaltes gleichsteht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Nothaltsignal durch Signalisierung eines niedrigen Spannungspegels signalisiert wird, während der Betriebsfall durch einen hohen Spannungspegel signalisiert wird.
Alternativ oder zusätzlich kann z.B. auch eine Enablement / Disablement Signal über eine Datenleitung 21 transportiert werden. Ein solches Enablement / Disablement Signal kann beispielsweise aus dem Starten eines Motors, der mit dem gesteuerten Getriebe verbunden ist, abgeleitet werden.
Auch dieses Signal kann wie zuvor das Nothaltsignal ausgestaltet sein, d.h., dass die Unterbrechung der Datenleitung 6 einem aktiven Signalisieren eines Nothaltes gleichsteht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Disablement Signal durch Signalisierung eines niedrigen Spannungspegels signalisiert wird, während der Betriebsfall, das Enablement Signal, durch einen hohen Spannungspegel signalisiert wird.
Weiterhin weist eine erfindungsgemäßer Smart Aktor 5 Mittel zum Ansteuern 7 auf, welche geeignet sind im erkannten Fehlerfall das gesteuerte System in einen sicheren Systemzustand zu überführen. Diese Mittel zum Ansteuern 7 können die gleichen Mittel sein, die auch sonst für Schaltvorgänge der Kupplung verwendet werden.
Darüber hinaus ist der Smart Aktor 5 so eingerichtet, dass er Fehler an dem übergeordneten Steuergerät 10 erkennen kann.
Ein solcher Fehler ist z.B. der Kommunikationsverlust über die Kommunikationsschnittstelle 20. Ein solcher Kommunikationsverlust kann auftreten, wenn das übergeordnete Steuergerät 10 im Reset Modus sich befindet oder die Kommunikationsschnittstelle des übergeordneten Steuergerätes defekt ist oder aber ein Steckerabfall die physikalische Verbindung der Kommunikationsschnittstelle 20 trennt.
In diesem Fall kann der Smart Aktor 5, z.B. durch einen Timeout eines korrespondierenden Zählers, erkennen, dass die Kommunikation gestört ist. Der Timeout orientiert sich dabei an der typischerweise zu erwartenden Zeit innerhalb derer mit Kommunikation mit dem übergeordneten Steuergerät zu rechnen ist.
Abhängig vom verwendeten System für die Kommunikationsschnittstelle 20 können unterschiedliche Modi vorgesehen sein, z.B. ein passives Überwachen oder ein aktives Überwachen in dem Heartbeat Nachrichten übertragen werden. In Falle von Heartbeat Nachrichten kann z.B. vorgesehen sein, dass nach einer bestimmten Anzahl von erfolglosen Heartbeat-Aufforderungen angenommen wird, dass die Kommunikation gestört ist.
Weiterhin kann in Systemen in denen dem ersten Smart Aktor ein ähnlicher oder gleichartiger Smart Aktor 15 zugeordnet ist der erste Smart Aktor 5 weiterhin so eingerichtet sein, dass er einen Fehler im zugeordneten zweiten Smart Aktor 15 erkennen kann. Ein solcher zweiter Smart Aktor 15 mit entsprechenden Datenleitungen 16 für Nothalt bzw. 21 für ein Enablement / Disablement Signal als auch eine Kommunikationsschnittstelle 20 ist ebenfalls in 1 dargestellt.
Ein solcher Fehler ist z.B. der Kommunikationsverlust über die Kommunikationsschnittstelle 20 vom Steuergerät 10 zum zweiten zugeordneten Smart Aktor 15. Ein solcher Kommunikationsverlust kann auftreten, wenn die Kommunikationsschnittstelle 20 des übergeordnete Steuergerätes zum Smart Aktor 15 defekt ist oder aber ein Steckerabfall die physikalische Verbindung der Kommunikationsschnittstelle 20 trennt.
In diesem Fall kann der erste Smart Aktor 5 entweder über eine Nachricht über die Kommunikationsschnittstelle 20 seitens des übergeordneten Steuergerätes 10 informiert werden, dass ein solcher Kommunikationsverlust zum zugeordneten Smart Aktor 15 aufgetreten ist, oder aber der erste Smart Aktor 5 und der zugeordnete Smart Aktor 15 weisen eine weitere Datenleitung 22 auf, mit der der Kommunikationsverlust zum übergeordneten Steuergerät 10 direkt signalisiert werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung kann auch das Erkennen beider Signale, über die Kommunikationsschnittstelle 20 als auch die Datenleitung 22, benutzt werden, um eine höhere Sicherheit beim Erkennen eines Kommunikationsverlustes zu einem der Smart Aktoren bereitzustellen.
In dieser Ausgestaltung können die Signale z.B. durch eine logische UND-Funktion verknüpft sein, sodass nur im Falle des gleichzeitigen Auftretens der Signale die Überführung des gesteuerten Systems in den sicheren Systemzustand veranlasst wird.
Wird ein Fehler der vorbezeichneten Art festgestellt, so werden die Mittel zum Ansteuern 7 so angesteuert, dass das Getriebe in einen sicheren Systemzustand überführt wird, z.B. durch Öffnen einer Kupplung.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist ein erfindungsgemäßer Smart Aktor auch Mittel zum verzögerten Abschalten 107; 117 auf, wenn die Kommunikation zum übergeordneten Steuergerät 10 fehlerhaft ist.
2a, zeigt eine Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen Smart Aktors während 2b zugehörige Spannungs-Zeit-Verläufe aufzeigt.
In 2a wird vom übergeordneten Steuergerät 10 ein Signal z.B. über die Datenleitung 6 oder 21 an einen Smart Aktor 5 gegeben. Dieses wird am Ausgang als ÜSG_out bezeichnet und in entsprechender Weise in 2b als V(ÜSG_out) dargestellt. Das entsprechende vom Smart Aktor 5 über die Datenleitung 6 oder 21 empfangene Signal wird mit smartAktor_in in 2a und in entsprechender Weise mit V(smartAktor_in) in 2b bezeichnet. Das durch den Smart Aktor 5 ausgewertete Signal wird mit amplifier_disable in 2a und in entsprechender Weise mit V(amplifier_disable) in 2b bezeichnet.
Im vorgestellten Beispiel wird zum Zeitpunkt 2 s eine aktive Abschaltung eingeleitet, z.B. in dem das Nothaltsignal gegeben wird. Im gezeigten Beispiel wird das Nothaltsignal durch ein aktives Ziehen der Spannung V(ÜSG_out) auf ein niedriges Potential, hier beispielhaft 0 V, in der linken Hälfte von 2b gezeigt. Dieses Beispielhafte Ziehen führt nahezu unmittelbar zu einer Spannungsänderung an V(smartAktor_in), welche gleichfalls auf ein niedriges Potential, hier beispielhaft 0 V, gezogen wird. Nach einer endlichen aber kurzen Zeit von beispielhaft weniger als 1 ms wird das Ausgangssignal V(amplifier_disable) ebenfalls von einer höheren Spannung auf eine niedrige Spannung gezogen und somit wird durch das Ausgangssignal V(amplifier_disable) die Abschaltung des Smart Aktors bewirkt.
Wird zu einem späteren Zeitpunkt die Anschaltung wieder eingeleitet, so ergibt sich das Schaltverhalten, das auf der rechten Seite der 2b dargestellt ist.
Hier wird zum Zeitpunkt 1 s eine aktive Anschaltung eingeleitet, z.B. in dem das Nothaltsignal zurückgenommen wird. Im gezeigten Beispiel wird das Nothaltsignal durch ein aktives Ziehen der Spannung V(ÜSG_out) auf ein höheres Potential, hier beispielhafte 5 V, in der rechten Hälfte von 2b gezeigt. Dieses Beispielhafte Ziehen führt nahezu unmittelbar zu einer Spannungsänderung an V(smartAktor_in), welche gleichfalls hochgezogen wird. Nach einer endlichen aber kurzen Zeit von weniger als 2 ms wird das Ausgangssignal V(amplifier_disable) ebenfalls von einer niedrigen Spannung auf eine höhere Spannung gezogen und somit wird durch das Ausgangssignal V(amplifier_disable) die Anschaltung des Smart Aktors bewirkt.
Das zeitliche Verhalten beim aktiven Abschalten wird hierbei im Wesentlichen durch den Widerstand R3 und den Kondensator C1 bestimmt.
Es ergibt sich für den Fachmann ohne weiteres, dass das vorgezeigte Verhalten auch mit anderen Signalen, z.B. dem Enablement / Disablement Signal über eine Datenleitung 21 erreicht werden kann.
3a, zeigt eine Ausführungsform eines Teils eines erfindungsgemäßen Smart Aktors bei einem Kommunikationsverlust während 3b zugehörige Spannungs-Zeit-Verläufe aufzeigt.
Im Unterschied zur Darstellung in 2a weist nun die Schaltung eine Unterbrechung - gekennzeichnet durch einen Pfeil - der exemplarischen Datenleitung 6 auf. In 3a wird vom übergeordneten Steuergerät 10 ein Signal z.B. über die Datenleitung 6 oder 21 an einen Smart Aktor 5 gegeben. Da in der Folge nur das Signal nach dem Kabelbruch von Interesse ist, wird dieses mit kabelbruch bezeichnet und in entsprechender Weise in 3b als V(kabelbruch) dargestellt. Das entsprechende vom Smart Aktor 5 über die Datenleitung 6 oder 21 empfangene Signal wird mit smartAktor_in in 3a und in entsprechender Weise mit V(smartAktor_in) in 3b bezeichnet. Das durch den Smart Aktor 5 ausgewertete Signal wird mit amplifier_disable in 3a und in entsprechender Weise mit V(amplifier_disable) in 3b bezeichnet.
Im vorgestellten Beispiel tritt zum Zeitpunkt 1.5 s eine Unterbrechung der Kommunikation, z.B. durch einen Kabelbruch oder Abfall des Steckers oder ähnlichem, auf. Nun wird eine passive Abschaltung eingeleitet. Im gezeigten Beispiel wird das Signal durch ein passives Ziehen der Spannung V(kabelbruch) auf ein niedriges Potential, hier beispielhaft 0 V, in der linken Hälfte von 2b gezeigt. Dieses Beispielhafte Ziehen führt zu einer Spannungsänderung an V(smartAktor_in), welche gleichfalls aber mit Verzögerung auf eine niedrigere Spannung gezogen wird. Nach einer endlichen Zeit von beispielhaften 400 ms wird das Ausgangssignal V(amplifier_disable) ebenfalls von einer höheren Spannung auf eine niedrige Spannung gezogen und somit wird durch das Ausgangssignal V(amplifier_disable) die Abschaltung des Smart Aktors bewirkt.
Um dieses Verhalten zu erreichen verfügt der Smart Aktor über Mittel zum verzögerten Abschalten 107, 117.
Da hier eine verzögerte Abschaltung ermöglicht wird, wird der Smart Aktor 5, 15 in die Lage versetzt den eigenen Kabelbruch zu erkennen und diesen über andere Datenleitungen bzw. über eine Kommunikationsschnittstelle anderen, zugeordneten Smart Aktoren 5, 15 und / oder dem übergeordneten Steuergerät 10 als Eingangssignal zur Verfügung stellen. Hierdurch können diese in die Lage versetzt werden das gesteuerte System in einen sicheren Zustand zu überführen, beispielsweise durch öffnen einer Kupplung.
In einer beispielhaften Ausführung sind die Mittel zum verzögerten Abschalten 107, 117 als RC-Glied ausgeführt. Dabei bestimmt die Größe des Widerstandes R4 als auch des Kondensators C1 in 3a das Schaltverhalten. In vorteilhafter Weise, sollte die Zeit zum verzögerten Abschalten größer oder gerade gleich der Zeit ist, die nötig ist, um zwischen Fehlerauftritt und Abschaltung des überwachten Smart Aktors 5, 15 diesen Smart Aktor 5; 15 in einen sicheren Zustand zu überführen.
In alternativen Ausführungsformen können auch andere Verzögerungselemente zum Einsatz kommen. Diese können auch komplexere Schaltungen auf Basis spezieller Überwachungsbausteine sein oder aber eine Abschaltung kann softwareseitig verzögert sein. Geeignete Schaltungen sind dem Fachmann ohne weiteres offenbar oder aber aus der einschlägigen Literatur, z.B. Tietze Schenck, Halbleiter-Schaltungstechnik bekannt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist die Zeit zum verzögerten Abschalten größer als die Schaltzeit einer aktiven, von dem Steuergerät 10 herbeigeführten, Abschaltung.
Hierdurch kann erreicht werden, dass kurzfristige Kommunikationsstörungen nicht zu einer verfrühten Abschaltung führen.
Dies kann insbesondere dann erreicht werden wenn die Zeit zum verzögerten Abschalten um 1 oder mehrere Größenordnungen größer als die Schaltzeit einer aktiven von einem Steuergerät 10 herbeigeführten Abschaltung ist.
Die Ausschaltverzögerung orientiert sich an der Zeit die nötig ist um zwischen Fehlerauftritt und Abschaltung des Aktors ein Kupplungssystem in einen sicheren Zustand zu überführen.
In der Regel ist die Ausschaltverzögerung größer als die Schaltzeiten einer aktiven von einem Steuergerät herbeigeführten Abschaltung.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Ausschaltverzögerung der Auswertung um 1 oder mehrere Größenordnungen größer als die Schaltzeit einer aktiven von einem Steuergerät herbeigeführten Abschaltung.
In einer noch weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Ausschaltverzögerung der Auswertung um 3 oder mehrere Größenordnungen größer als die Schaltzeit einer aktiven von einem Steuergerät herbeigeführten Abschaltung.
Weiterhin kann die passive Sicherheitsschaltung Mittel zum Signalisieren aufweisen, so dass der erkannte Fehler ausgewertet und / oder anderen Komponenten als Schalt- oder Informationssignal zur Verfügung gestellt werden kann.

In allgemeiner Form kann nun innerhalb des Steuerungssystems Schaltzuständen gemäß nachfolgender Tabelle 1 beispielhaft erkannt werden. Tabelle 1

	Daten-austausch	Smart Aktor 1	Smart Aktor 2	Smart Aktor 1 Fehler	Smart Aktor 2 Fehler
	Kommunikationsschnittstelle 20	Datenleitung 6	Datenleitung 16	Reaktion	Reaktion
Initialisierung Smart	Initialisierung	ON	ON	Kupplung öffnen	Kupplung öffnen
Fahr- Mode Smart	definierter Datenaustausch	ON	ON	Normalbetrieb	Normalbetrieb
Nachlauf Smart	Vorbereitung zum Abschalten	ON	ON	Kupplung in Endposition	Kupplung in Endposition
Nachlauf Smart	Nach Quittierung	OFF	OFF	Endstufe OFF	Endstufe OFF
Fehler Smart Aktor 1	Info: Error Aktor 1	OFF	ON	Endstufe OFF	Kupplung öffnen
Fehler Smart Aktor 2	Info: Error Aktor 2	ON	OFF	Kupplung öffnen	Endstufe OFF
Fehler oder Reset ÜSG	Kein Datenaustausch	ON	ON	Kupplung öffnen	Kupplung öffnen
Steckerabfall ÜSG	Kein Datenaustausch	OFF (zeitlich verzögert)	OFF (zeitlich verzögert)	Kupplung öffnen bevor Endstufe OFF	Kupplung öffnen bevor Endstufe OFF
Kabelbruch Smart 1 Datenleitung 6	Info: Kabelbruch Aktor 1	OFF (zeitlich verzögert)	ON	Endstufe OFF	Kupplung öffnen
Kabelbruch Smart 2 Datenleitung 16	Info: Kabelbruch Aktor 2	ON	OFF (zeitlich verzögert)	Kupplung öffnen	Endstufe OFF

In Tabelle 1 bezeichnet die erste Spalte eine mögliche Situation, die weiteren Spalten bezeichnen ob ein Datenaustausch stattfindet und welcher Inhalt dieser Datenaustausch aufweist, sowie die Zustände der Datenleitung 6 alternativ oder zusätzlich der Datenleitung 21 bezogen auf einen ersten Smart Aktor 5 als auch die Zustände der Datenleitung 16 alternativ oder zusätzlich der Datenleitung 21 bezogen auf einen zweiten Smart Aktor 15. In den letzten zwei Spalten wird die Reaktion der jeweiligen Smart Aktoren auf das Fehlerereignis gezeigt. In der Tabelle ist das übergeordnete Steuergerät 10 mit ÜSG abgekürzt.
Für die Erfindung sind von wesentlichem Interesse die letzten 6 Zeilen dieser Tabelle.
Tritt ein Fehler am ersten Smart Aktor 5 auf, so kann dieser von Smart Aktor 5 über die Kommunikationsschnittstelle 20 an das übergeordnete Steuergerät 10 als auch an weitere Smart Akoren, z.B. einen zugeordneten zweiten Smart Aktor 15 signalisiert werden als „Info: Error Aktor 1“.
Alternativ kann diese Nachricht auch über eine separate Datenleitung 22 alternativ oder zusätzlich zwischen den zugeordneten Smart Aktoren ausgetauscht werden.
Tritt ein Fehler am zweiten Smart Aktor 15 auf, so kann dieser von Smart Aktor 15 über die Kommunikationsschnittstelle 20 an das übergeordnete Steuergerät 10 als auch an weitere Smart Akoren, z.B. einen zugeordneten ersten Smart Aktor 5 signalisiert werden als „Info: Error Aktor 2“.
Alternativ kann diese Nachricht auch über eine separate Datenleitung 22 alternativ oder zusätzlich zwischen den zugeordneten Smart Aktoren ausgetauscht werden.
Der jeweilige andere Smart Aktor wird nun in die Lage versetzt die Kupplung zu öffnen während der jeweilige fehlerhafte Smart Aktor aktiv abgeschaltet wird.
Im Falle eines Fehlers oder eines Resets am übergeordneten Steuergerät 10 (ÜSG) findet kein Datenaustausch auf der Kommunikationsschnittstelle statt. In diesem Fall erkennen die zugeordneten erfindungsgemäßen Smart Aktoren selbständig anhand der Fehlenden Kommunikation, dass eine Überwachung seitens der übergeordneten Steuerung 10 nicht möglich ist und überführen das gesteuerte System in einen sicheren Zustand z.B. durch öffnen einer jeweiligen Kupplung.
Ist vom Kommunikationsausfall eine Datenleitung betroffen, so wird dies seitens des betroffenen Smart Aktors als Kabelbruch interpretiert.
Tritt ein Fehler an einer Datenleitung zum ersten Smart Aktor 5 auf, z.B. Datenleitung 6 oder 21, so kann dieser von Smart Aktor 5 über die Kommunikationsschnittstelle 20 an das übergeordnete Steuergerät 10 als auch an weitere Smart Akoren, z.B. einen zugeordneten zweiten Smart Aktor 15 signalisiert werden als „Info: Kabelbruch Aktor 1“.
Alternativ kann diese Nachricht auch über eine separate Datenleitung 22 alternativ oder zusätzlich zwischen den zugeordneten Smart Aktoren ausgetauscht werden.
Tritt ein Fehler an einer Datenleitung zum zweiten Smart Aktor 15 auf, z.B. Datenleitung 16 oder 21, so kann dieser von Smart Aktor 15 über die Kommunikationsschnittstelle 20 an das übergeordnete Steuergerät 10 als auch an weitere Smart Akoren, z.B. einen zugeordneten ersten Smart Aktor 5 signalisiert werden als „Info: Kabelbruch Aktor 2“.
Alternativ kann diese Nachricht auch über eine separate Datenleitung 22 alternativ oder zusätzlich zwischen den zugeordneten Smart Aktoren ausgetauscht werden.
Der jeweilige andere Smart Aktor wird nun in die Lage versetzt die Kupplung zu öffnen während der jeweilige fehlerhafte Smart Aktor aktiv abgeschaltet wird.
Tritt sowohl ein Fehler der Kommunikationsschnittstelle 20 als auch von Datenleitungen 6, 16 oder 21 auf, wird das als Steckerabfall oder Ausfall des übergeordneten Steuergerät interpretiert.
In diesem Fall greifen beide Mechanismen ineinander, nämlich es wird das System in einen sicheren Zustand überführt, z.B. durch Öffnen einer zugeordneten Kupplung, und anschließend wird durch die verzögerte Abschaltung die Abschaltung der Smart Aktoren 5, 15 bewirkt.
Soweit die Tabelle 1 aufführt, dass eine Endstufe auf OFF geschaltet wird bedeutet dies, dass die zugeordnete Kupplung dann nicht mehr ansteuerbar ist. Je nach Konfiguration befindet sich die Endstufe dann im Tri-State oder Bremsmodus.
4 zeigt einen Teilaspekt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Smart Aktors 5, 15. Ein Smart Aktor 5, 15 kann in einer weiteren Ausführungsform auch Mittel zum Überwachen einer Datenleitung 108, 118 aufweisen. Z.B. können diese Mittel zum Überwachen einer Datenleitung 108, 118 die Spannung auf der Datenleitung 6, 16, 21 überwachen, so dass der Smart Aktor 5, 15 auch ohne weitere Kommunikation den Bruch einer überwachten Datenleitung 6, 16, 21 erkennen kann.
In entsprechender Weise kann der Smart Aktor 5,15 dann diesen erkannten Fehler an das übergeordnete Steuergerät 10 z.B. über die Kommunikationsschnittstelle 20 melden. Weiterhin kann der erkannte Fehler auch einem zugeordneten zweiten Smart Aktor 5,15 gemeldet werden, z.B. direkt über eine Datenleitung 22 oder indirekt über das übergeordnete Steuergerät 10. Nun kann wie zuvor beschrieben der erste Aktor zeitlich verzögert abgeschaltet werden während der zugeordnete zweite Smart Aktor auf Basis der Information das System in den sicheren Zustand überführen kann.
Bezugszeichenliste

1: Steuerungssystem
5: Smart Aktor
6: Datenleitung
7: Mittel zum Ansteuern
10: Steuergerät
15: Smart Aktor
16: Datenleitung
17: Mittel zum Ansteuern
20: Kommunikationsschnittstelle
21: Datenleitung
22: Datenleitung
107: Mittel zum verzögerten Abschalten
108: Mittel zum Überwachen einer Datenleitung
117: Mittel zum verzögerten Abschalten
118: Mittel zum Überwachen einer Datenleitung

Claims

Smart Aktor (5; 15) zur Betätigung einer Kupplung aufweisend ein aktor-internes Steuergerät sowie eine Kommunikationsschnittstelle (20) zur Verbindung mit einem übergeordneten Steuergerät (10) und mindestens eine Datenleitung (6, 16; 21) zur Verbindung mit dem übergeordneten Steuergerät (10) und Mittel zum Ansteuern (7; 17), welche geeignet sind in einem erkannten Fehlerfall das gesteuerte System in einen sicheren Systemzustand zu überführen, wobei der Smart Aktor (5; 15) eingerichtet ist Fehler an dem übergeordneten Steuergerät (10) und / oder einem zugeordneten zweiten Smart Aktor (5; 15) zu erkennen, dadurch gekennzeichnet, dass der Smart Aktor weiterhin Mittel zum verzögerten Abschalten (107; 117) aufweist, wenn die Kommunikation zum übergeordneten Steuergerät (10) fehlerhaft ist.
Smart Aktor (5; 15) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum verzögerten Abschalten (107; 117) als RC-Glied ausgeführt sind.
Smart Aktor (5; 15) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zum verzögerten Abschalten größer oder gerade gleich der Zeit ist, die nötig ist, um zwischen Fehlerauftritt und Abschaltung des überwachten zweiten Smart Aktors (5; 15) das gesteuerte System in einen sicheren Zustand zu überführen.
Smart Aktor (5; 15) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zum verzögerten Abschalten größer als die Schaltzeiten einer aktiven von dem Steuergerät (10) herbeigeführten Abschaltung ist.
Smart Aktor (5; 15) nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zum verzögerten Abschalten um 1 oder mehrere Größenordnungen größer als die Schaltzeit einer aktiven von einem Steuergerät (10) herbeigeführten Abschaltung ist.
Verfahren zur Steuerung eines ersten Smart Aktors (5; 15) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Betätigung einer Kupplung, wobei der Smart Aktor (5; 15) ein aktor-internes Steuergerät sowie eine Kommunikationsschnittstelle (20) zur Verbindung mit einem übergeordneten Steuergerät (10) und mindestens eine Datenleitung (6, 16; 21) zur Verbindung mit dem übergeordneten Steuergerät(10) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte: • Erkennen eines Fehlers an dem übergeordneten Steuergerät (10) und / oder einem zugeordneten zweiten Smart Aktor (5; 15) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, und • Im erkannten Fehlerfall Ansteuern der Kupplung um das gesteuerte System in einen sicheren Systemzustand zu überführen.
Verfahren nach Anspruch 6, aufweisend den Schritt: • Empfangen einer Nachricht, dass der zugeordnete zweite Smart Aktor (5;15) fehlerhaft ist.
Steuerungssystem (1) aufweisend ein übergeordnetes Steuergerät (10), und einen Smart Aktor (5;15) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, welche über mindestens eine Datenleitung (6, 16; 21) und eine Kommunikationsschnittstelle (20) verbunden sind.
Steuerungssystem (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Smart Aktor (5; 15) ein Verfahren nach Anspruch 6 bereitstellt.