DE112014003026B4 - Control unit - Google Patents

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Abstract

Steuergerät (1) zur Steuerung eines Aktors (2), wobei das Steuergerät (1) mit einer externen Energieversorgung mittels einer ersten stromführenden Leitung (7) verbunden ist und parallel zu der ersten stromführenden Leitung (7) eine zweite stromführende Leitung (9) zwischen der externen Energieversorgung und dem Steuergerät (1) angeschlossen ist, welche bei einer Unterbrechung der ersten stromführenden Leitung (7) selbsttätig zuschaltbar oder automatisch nutzbar ist, wobei in der ersten stromführenden Leitung (7) eine erste Stromprüfeinheit (15, 20) angeordnet ist, mittels welcher die Unterbrechung der ersten stromführenden Leitung (7) detektierbar ist, wobei in der zweiten stromführenden Leitung (9) eine zweite Stromprüfeinheit (17, 21) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromprüfeinheit (15, 20; 17, 21) als Spannungsmesseinheit einen Shunt- Widerstand (15, 17) umfasst und wobei jede Stromprüfeinheit (15, 20; 17, 21) einen Komparator (20, 21) enthält, welcher die vor und nach der Spannungsmesseinheit (15, 17) auftretenden Spannungen vergleicht, und dessen Ausgang mit einem, den Aktor (2) ansteuernden Mikroprozessor (6) des Steuergerätes (1) verbunden ist.Control device (1) for controlling an actuator (2), the control device (1) being connected to an external power supply by means of a first current-carrying line (7) and a second current-carrying line (9) parallel to the first current-carrying line (7). the external power supply and the control device (1), which can be switched on or used automatically if the first live line (7) is interrupted, a first current testing unit (15, 20) being arranged in the first live line (7), by means of which the interruption of the first current-carrying line (7) can be detected, a second current testing unit (17, 21) being arranged in the second current-carrying line (9), characterized in that each current testing unit (15, 20; 17, 21) as Voltage measuring unit comprises a shunt resistor (15, 17) and each current testing unit (15, 20; 17, 21) contains a comparator (20, 21) which compares the voltages occurring before and after the voltage measuring unit (15, 17), and the output of which is connected to a microprocessor (6) of the control device (1) that controls the actuator (2).

Description

Die Erndung betrifft ein Steuergerät mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft also ein Steuergerät, welches mit einer externen Energieversorgung mittels einer ersten stromführenden Leitung verbunden ist und parallel zu der ersten stromführenden Leitung eine zweite stromführende Leitung zwischen der Energieversorgung und dem Steuergerät angeschlossen ist, welche bei einer Unterbrechung der ersten stromführenden Leitung selbsttätig zuschaltbar oder automatisch nutzbar ist. Ein derartiges Steuergerät kann beispielsweise in einem automatisierten Schaltgetriebe in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Bei dem automatisierten Schaltgetriebe kann es sich beispielsweise um ein Parallel-Schaltgetriebe (PSG) - auch als Doppelkupplungsgetriebe bezeichnet - mit zwei Teilantriebssträngen mit jeweils einem Teilgetriebe mit mehreren, von einem oder mehreren Getriebeaktoren schaltbaren Gängen handeln, wobei jedem Teilantriebsstrang eine Reibungskupplung zugeordnet ist, die von einem Kupplungsaktor betätigt wird. Die beteiligten Getriebeaktoren sowie Kupplungsaktoren werden von einem oder mehreren der erfindungsgemäßen Steuergeräte gesteuert.The invention relates to a control device with the features according to the preamble of claim 1. The invention therefore relates to a control device which is connected to an external energy supply by means of a first current-carrying line and, parallel to the first current-carrying line, a second current-carrying line between the energy supply and the Control device is connected, which can be switched on or used automatically if the first live line is interrupted. Such a control device can be used, for example, in an automated manual transmission in a motor vehicle. The automated manual transmission can be, for example, a parallel manual transmission (PSG) - also referred to as a dual clutch transmission - with two partial drive trains, each with a partial transmission with several gears that can be switched by one or more transmission actuators, with each partial drive train being assigned a friction clutch, which is actuated by a clutch actuator. The transmission actuators and clutch actuators involved are controlled by one or more of the control devices according to the invention.

Die erfindungsgemäßen Steuergeräte sind auch zur ausfallsicheren Steuerung anderer elektrisch betriebener Aktoren vorgesehen, beispielsweise zur Steuerung von Kupplungs- und/oder Getriebeaktoren in automatisierten Kupplungssystemen, beispielsweise in EKM-Systemen (elektronisches Kupplungsmanagement), Clutch-by-wire-Systemen sowie allen Arten von automatisierten Schaltgetrieben (ASG, PSG). Weiterhin sind diese Steuergeräte zum ausfallsicheren Betreiben der Aktoren von Trennkupplungen in Hybrid-Fahrzeugen sowie zum Betreiben von Parkbremsen-Aktoren in Kraftfahrzeugen sowie zur Steuerung sonstiger Aktoren in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Aktoren zur Betätigung von Schaltelementen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs wie beispielsweise von Klauenkupplungen vorgesehen.The control devices according to the invention are also intended for fail-safe control of other electrically operated actuators, for example for controlling clutch and/or transmission actuators in automated clutch systems, for example in EKM systems (electronic clutch management), clutch-by-wire systems and all types of automated ones Manual transmissions (ASG, PSG). Furthermore, these control devices are intended for the fail-safe operation of the actuators of separating clutches in hybrid vehicles and for the operation of parking brake actuators in motor vehicles as well as for controlling other actuators in motor vehicles, such as actuators for actuating switching elements in the drive train of a vehicle, such as dog clutches.

DE 101 27 363 C1 offenbart eine Zündeinrichtung mit einer Zündspule und einer bidirektionalen Steuerleitung für eine Brennkraftmaschine. Die Zündspule ist mit der aus einem IGBT bestehenden Zündendstufe und einem Messwiderstand in Reihe zwischen Batteriespannung und Masse geschaltet, so dass die Zündspule mit dem Messwiderstand beim Durchschalten der Zündendstufe ein RL-Glied bildet. DE 101 27 363 C1 discloses an ignition device with an ignition coil and a bidirectional control line for an internal combustion engine. The ignition coil is connected in series between the battery voltage and ground with the ignition output stage consisting of an IGBT and a measuring resistor, so that the ignition coil forms a RL element with the measuring resistor when the ignition output stage is switched through.

Aus der DE 10 2008 050 289 A1 ist ein Parallel-Schaltgetriebe bekannt. Solche Parallel-Schaltgetriebe sind in Antriebsträngen von Kraftfahrzeugen eingesetzt und besitzen zwei Teilantriebstränge, denen jeweils eine Reibungskupplung zugeordnet ist. Die Reibungskupplungen werden dabei von einem Aktor unabhängig voneinander betätigt. Die Betätigung wird von einem Steuergerät mittels einer Steuer- und Treibereinheit gesteuert.From the DE 10 2008 050 289 A1 A parallel gearbox is known. Such parallel gearboxes are used in drive trains of motor vehicles and have two partial drive trains, each of which is assigned a friction clutch. The friction clutches are operated independently of each other by an actuator. The actuation is controlled by a control device using a control and driver unit.

Um zu verhindern, dass bei einem Leitungsbruch, einem Durchbrennen der Sicherung oder einem Abfallen des Steckers die Stromversorgung des Steuergerätes ausfällt, wird das Steuergerät von einer externen Energiequelle mittels einer ersten stromführenden Leitung mit elektrischer Energie versorgt. Zusätzlich ist parallel zur ersten stromführenden Leitung eine zweite stromführende Leitung vorhanden, die bei Unterbrechung der ersten Leitung automatisch zugeschaltet wird. Um dies zu realisieren, ist bei nicht unterbrochener erster Leitung die zweite stromführende Leitung mittels eines von einem Transistor aktiv geschalteten Relais unterbrochen. Zeigt ein Spannungsvergleich zwischen der ersten und der zweiten Leitung eine Unterbrechung der ersten Leitung an, führt der Mikroprozessor einen Interrupt aus, der zu einer Abschaltung des Relais führt.In order to prevent the power supply to the control device from failing in the event of a line break, a fuse blowing or a plug falling out, the control device is supplied with electrical energy from an external energy source using a first live line. In addition, there is a second live line parallel to the first live line, which is automatically switched on if the first line is interrupted. In order to realize this, if the first line is not interrupted, the second current-carrying line is interrupted by means of a relay activated by a transistor. If a voltage comparison between the first and second lines indicates an interruption in the first line, the microprocessor executes an interrupt, which results in the relay being switched off.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sichere Funktion des Steuergerätes bei Störungen in der Versorgungsspannung bereitstellt.The invention is based on the object of providing a reliable function of the control device in the event of disruptions in the supply voltage.

Diese Aufgabe wird durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is solved by a control device with the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe also durch ein Steuergerät zur Steuerung eines Aktors dadurch gelöst, dass das Steuergerät mit einer externen Energieversorgung mittels einer ersten stromführenden Leitung verbunden ist und parallel zu der ersten stromführenden Leitung eine zweite stromführende Leitung zwischen der externen Energieversorgung und dem Steuergerät angeschlossen ist, welche bei einer Unterbrechung der ersten stromführenden Leitung selbsttätig zuschaltbar oder automatisch nutzbar ist, wobei in der ersten stromführenden Leitung eine erste Stromprüfeinheit angeordnet ist, mittels welcher die Unterbrechung der ersten stromführenden Leitung detektierbar ist.According to the invention, the object is achieved by a control device for controlling an actuator in that the control device is connected to an external energy supply by means of a first current-carrying line and, parallel to the first current-carrying line, a second current-carrying line is connected between the external energy supply and the control device, which can be switched on or used automatically in the event of an interruption in the first current-carrying line, a first current testing unit being arranged in the first current-carrying line, by means of which the interruption in the first current-carrying line can be detected.

Mittels der Stromprüfeinheit kann einfach festgestellt werden, ob die erste stromführende Leitung unterbrochen ist. D.h., wenn die erste stromführende Leitung durch einen Kabelbruch, einen Abfall des Steckers oder einen Defekt der Sicherung ausfällt, stellt die zweite stromführende Leitung verzögerungsfrei die Spannungsversorgung des Steuergerätes sicher. Durch die Stromprüfeinheit wird allein der an der ersten stromführenden Leitung fließende Strom detektiert, ein Vergleich mit der zweiten stromführenden Leitung entfällt.The current test unit can be used to easily determine whether the first live line is interrupted. This means that if the first live line fails due to a cable break, a plug drop or a defective fuse, the second live line ensures the power supply to the control unit without delay. The current testing unit only detects the current flowing on the first live line; there is no need for a comparison with the second live line.

Erfindungsgemäß ist in der zweiten stromführenden Leitung eine zweite Stromprüfeinheit angeordnet. Dadurch können sowohl die erste als auch die zweite stromführende Leitung unabhängig voneinander auf einen Defekt hin überwacht werden.According to the invention, there is a second current testing unit in the second current-carrying line arranged. This means that both the first and the second current-carrying line can be monitored independently of each other for a defect.

In einer Ausgestaltung sind die erste und die zweite stromführende Leitung mittels verschiedener Steckverbindungen mit dem Steuergerät verbunden. Durch die separaten Steckverbindungen, mit dem jede stromführende Leitung für sich mit dem Steuergerät verbunden ist, wird sichergestellt, dass bei einem Defekt bzw. Abfall einer Steckverbindung die andere stromführende Leitung immer noch ordnungsgemäß mit dem Steuergerät zu dessen Energieversorgung verbunden ist.In one embodiment, the first and second current-carrying lines are connected to the control unit by means of various plug connections. The separate plug connections, with which each live line is connected to the control unit, ensures that if one plug connection is defective or fails, the other live line is still properly connected to the control unit to supply its energy.

In einer Variante jede Stromprüfeinheit hinter einem Eingang des Steuergerätes angeordnet, in welchen die jeweilige Steckverbindung eingreift. Das Steuergerät muss zur sicheren Überwachung der Energieversorgung lediglich mit zwei bzw. vier (einschließlich der Überprüfung der Masseleitungen) Stromprüfeinheiten hinter dem Eingang des Steuergerätes nachgerüstet werden, was eine besonders kostengünstige Variante darstellt.In one variant, each current testing unit is arranged behind an input of the control device, into which the respective plug connection engages. To safely monitor the energy supply, the control unit only needs to be retrofitted with two or four (including checking the ground lines) current testing units behind the input of the control unit, which is a particularly cost-effective variant.

Erfindungsgemäß umfasst jede Stromprüfeinheit als Strommesseinheit einen Shunt- Widerstand. Ein solcher Shunt-Widerstand stellt ein sehr kostengünstiges Bauteil dar, welches sich einfach in das Steuergerät integrieren lässt.According to the invention, each current testing unit comprises a shunt resistor as a current measuring unit. Such a shunt resistor is a very cost-effective component that can be easily integrated into the control unit.

Alternativ umfasst jede Stromprüfeinheit als Strommesselement einen Verpolschutz. Dabei macht es sich zwar notwendig, einen an sich in dem Steuergerät vorhandenen Verpolschutz mehrfach auszuführen, so dass es sowohl in dem ersten als auch in den zweiten Energieversorgungspfad geschaltet ist, eine Spannungsunterbrechung ist aber auch in diesem Fall zuverlässig zu erkennen.Alternatively, each current testing unit includes reverse polarity protection as a current measuring element. Although it is necessary to implement polarity reversal protection, which is present in the control unit, several times so that it is connected in both the first and the second energy supply path, a voltage interruption can also be reliably detected in this case.

Erfindungsgemäß enthält jede Spannungsprüfeinheit einen Komparator, welcher die vor und nach dem Strommesselement auftretenden Spannungen vergleicht und dessen Ausgang mit einem, den Aktor ansteuernden Mikroprozessor des Steuergerätes verbunden ist. Auf diese Art und Weise erhält der Mikroprozessor eine Information darüber, an welcher der stromführenden Leitungen evtl. eine Unterbrechung vorliegt. Eine Unterbrechung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Komparator ein Differenzsignal detektiert, welches bei einem Defekt kleiner ist als bei einer korrekten Spannungszuführung. Liegt an der stromführenden Leitung ein Defekt vor, gibt der Komparator ein Schaltsignal an den Mikroprozessor aus.According to the invention, each voltage test unit contains a comparator which compares the voltages occurring before and after the current measuring element and whose output is connected to a microprocessor of the control device that controls the actuator. In this way, the microprocessor receives information about which of the current-carrying lines may have an interruption. An interruption is characterized by the comparator detecting a difference signal that is smaller in the event of a defect than in the case of a correct voltage supply. If there is a defect in the live line, the comparator outputs a switching signal to the microprocessor.

Vorteilhafterweise wird bei einem Betrieb des Steuergerätes mittels der zweiten stromführenden Leitung, im Falle, dass das Steuergerät einen oder mehrere Aktoren eines automatisierten Schaltgetriebes insbesondere eines Parallel-Schaltgetriebes steuert, das Schaltgetriebe in einem Notlauf betrieben. Eine entsprechende Steuerroutine kann beispielsweise eine eingeschränkte Gangauswahl und im Falle eines Parallelschaltgetriebes Schaltungen mit Zugkraftunterbrechung, und allgemein eine Begrenzung der Dynamik des Aktors, eine Begrenzung des Stroms des Aktors und/oder dergleichen vorsehen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Fahrer gewarnt wird, indem beispielsweise ein Wartungshinweis optisch und/oder akustisch und/oder haptisch ausgegeben wird. Auch kann ein entsprechend eingeleiteter Notfahrmodus über ein Informationsnetzwerk, beispielsweise einen CAN-Bus, anderen Steuergeräten mitgeteilt werden, so dass auch diese gegebenenfalls auf den Notfahrmodus reagieren, indem beispielsweise ein Momenteneingriff in die Brennkraftmaschine zur Begrenzung des Momentes vorgenommen wird.Advantageously, when the control device is operated by means of the second current-carrying line, in the event that the control device controls one or more actuators of an automated manual transmission, in particular a parallel manual transmission, the manual transmission is operated in emergency mode. A corresponding control routine can, for example, provide a limited gear selection and, in the case of a parallel transmission, circuits with interruption of traction, and generally a limitation of the dynamics of the actuator, a limitation of the current of the actuator and/or the like. Furthermore, it can be provided that the driver is warned, for example by issuing a maintenance notice visually and/or acoustically and/or haptically. A correspondingly initiated emergency driving mode can also be communicated to other control devices via an information network, for example a CAN bus, so that they can also react to the emergency driving mode if necessary, for example by making a torque intervention in the internal combustion engine to limit the torque.

Bei einem Betrieb des Steuergerätes in einem Notfahrmodus - auch als Notlauf bezeichnet - wird veranlasst, dass der Aktor vom Steuergerät derart gesteuert wird, dass die Leistungsaufnahme des Aktors beispielsweise durch Begrenzung der zur Verfügung gestellten elektrischen Leistung für den Aktor begrenzt ist, sodass ein Leitungsausfall der zweiten stromführenden Leitung sehr unwahrscheinlich wird. Darüber hinaus kann im Notbetrieb vorgesehen sein, dass das Steuergerät auch keine sicherheitskritischen Maßnahmen wie beispielsweise Überschneidungsschaltungen im Fall eines Doppelkupplungsgetriebes veranlasst.When the control unit is operated in an emergency driving mode - also referred to as emergency mode - the actuator is controlled by the control unit in such a way that the power consumption of the actuator is limited, for example by limiting the electrical power made available to the actuator, so that a line failure of the second live line is very unlikely. In addition, in emergency mode it can be provided that the control unit does not initiate any safety-critical measures such as overlapping shifts in the case of a dual clutch transmission.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden. Es zeigt:

  • 1: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuergerätes mit einer redundanten Stromversorgung beispielhaft in einem Parallel-Schaltgetriebe.
The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail using the figure shown in the drawing. It shows:
  • 1 : an exemplary embodiment of a control device according to the invention with a redundant power supply, for example in a parallel gearbox.

Gemäß 1 betreibt das Steuergerät 1 einen Aktor 2 mit zwei Elektromotoren 3 zur Betätigung einer, zwei Reibungskupplungen enthaltenden Doppelkupplung eines Parallel-Schaltgetriebes. Der Aktor 2 ist dabei aus zwei einzelnen, jeweils einen Elektromotor 3 umfassenden Bauteilen gebildet. Die Bauelemente und Leitungen zur Steuerung und Stromversorgung des Aktors 2 sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Lediglich ein Treiber 4 und eine Endstufe 5 sind schematisch dargestellt. Ein Mikroprozessor 6, der an der Klemme GND auf Masse liegt, übernimmt die Steuer- und Rechenvorgänge des Steuergerätes 1.According to 1 the control unit 1 operates an actuator 2 with two electric motors 3 for actuating a double clutch containing two friction clutches of a parallel manual transmission. The actuator 2 is formed from two individual components, each comprising an electric motor 3. The components and lines for controlling and powering the actuator 2 have been omitted for the sake of clarity. Only a driver 4 and an output stage 5 are shown schematically. A microprocessor 6, which is connected to ground at the GND terminal, takes over the control and calculation processes of the control device 1.

Das Steuergerät 1 ist mittels einer ersten stromführenden Leitung 7 an das Bordnetz des Kraftfahrzeuges, insbesondere die sogenannte „Klemme 30“ (Eingang Batterie Plus), angeschlossen. Die zur ersten Leitung 7 gehörende Masseleitung 8 ist an die sogenannte „Klemme 31“ (Rückleitung ab Batterie Minus oder Masse) angeschlossen. Mittels dieser Leitungen 7, 8 wird das Steuergerät 1 mit Energie versorgt. Die Leitung 7 ist mittels einer Sicherung F1 abgesichert. Vor der Sicherung F1 zweigt eine zweite stromführende Leitung 9 ab, die mittels einer Sicherung F2 abgesichert ist. Eine zweite Masseleitung 10 ist mit „Klemme 31“ verbunden.The control unit 1 is connected to the vehicle electrical system by means of a first live line 7, in particular the so-called “clamp 30” (battery plus input), connected. The ground line 8 belonging to the first line 7 is connected to the so-called “terminal 31” (return line from battery negative or ground). The control device 1 is supplied with energy by means of these lines 7, 8. The line 7 is protected by a fuse F1. A second live line 9 branches off in front of the fuse F1 and is protected by a fuse F2. A second ground line 10 is connected to “terminal 31”.

Die erste und die zweite stromführende Leitung 7 und 9 bzw. die Masseleitungen 8 und 10 sind dabei über nicht weiter dargestellte separate Steckverbindungen mit dem Steuergerät 1 verbunden. Hinter dem jeweiligen Eingang 11, 12, 13, 14 des Steuergerätes 1 ist für jede Leitung 7, 8, 9, 10 jeweils ein Shunt-Widerstand 15, 16, 17, 18 vorgesehen. Beim vorliegenden Beispiel führen die Ausgänge der Shunt-Widerstände 15, 17 der ersten und der zweiten stromführenden Leitungen 7, 9 auf einen Verpolschutz 19, während die Masseleitungen 8, 10 hinter dem Shunt-Widerstand 16, 18 auf Masse geführt sind. In jeder der Leitungen 7, 8, 9, 10 ist der jeweilige Shunt-Widerstand 15, 17, 16, 18 von jeweils einem Komparator 20, 21, 22, 23 überbrückt. So misst beispielsweise der Komparator 20 die Spannung, welche vor dem Shunt-Widerstand 15 und welche nach dem Shunt-Widerstand 15 in der ersten stromführenden Leitung 7 anliegt. Liegt keine Unterbrechung in der ersten Leitung 7 vor, so wird der Komparator 20 eine Differenz > 0 in den Spannungen vor und nach dem Shunt- Widerstand 15 erkennen. Ist aber ein Leitungsbruch, ein Ausfall der Sicherung F1 oder ein Steckerausfall aufgetreten, so wird der Komparator 20 keine Spannungsdifferenz aus den Spannungen vor und nach dem Shunt-Widerstand 15 detektieren.The first and second current-carrying lines 7 and 9 and the ground lines 8 and 10 are connected to the control unit 1 via separate plug connections (not shown). Behind the respective input 11, 12, 13, 14 of the control device 1, a shunt resistor 15, 16, 17, 18 is provided for each line 7, 8, 9, 10. In the present example, the outputs of the shunt resistors 15, 17 of the first and second current-carrying lines 7, 9 lead to a reverse polarity protection 19, while the ground lines 8, 10 are connected to ground behind the shunt resistor 16, 18. In each of the lines 7, 8, 9, 10, the respective shunt resistor 15, 17, 16, 18 is bridged by a comparator 20, 21, 22, 23. For example, the comparator 20 measures the voltage which is present in front of the shunt resistor 15 and which is present after the shunt resistor 15 in the first current-carrying line 7. If there is no interruption in the first line 7, the comparator 20 will detect a difference > 0 in the voltages before and after the shunt resistor 15. However, if a line break, a failure of the fuse F1 or a plug failure has occurred, the comparator 20 will not detect any voltage difference from the voltages before and after the shunt resistor 15.

Alternativ kann die Überwachung nur dann durchgeführt werden, wenn die Endstufe 5 der Elektromotoren 3 bestromt ist, um damit die Erkennungsschwelle so einzustellen, dass mögliche Messtoleranzen keinen entscheidenden Einfluss auf die Erkennung haben. Da der Komparator 20 mit seinem Ausgang an einen Eingang Ana_In0 des Mikroprozessors 6 führt, kann der Mikroprozessor 6 feststellen, ob ein Defekt der ersten Leitung 7 vorliegt.Alternatively, monitoring can only be carried out when the output stage 5 of the electric motors 3 is energized in order to set the detection threshold so that possible measurement tolerances do not have a decisive influence on the detection. Since the comparator 20 leads with its output to an input Ana_In0 of the microprocessor 6, the microprocessor 6 can determine whether there is a defect in the first line 7.

Die Komparatoren 21, 22, 23 in den Leitungen 8, 9, 10 arbeiten analog. Jeder der Komparatoren 21, 22, 23 liegt an einem separaten Eingang Ana_ln1 bis Ana_In3 des Mikroprozessors 6 an, was den Mikroprozessor 6 bei der Unterscheidung der einzelnen Leitungen 7, 8, 9, 10 unterstützt.The comparators 21, 22, 23 in lines 8, 9, 10 work analogously. Each of the comparators 21, 22, 23 is connected to a separate input Ana_In1 to Ana_In3 of the microprocessor 6, which supports the microprocessor 6 in distinguishing between the individual lines 7, 8, 9, 10.

Die mittels der Sicherung F3 abgesicherte Leitung 24 ist eine von der Stellung des Zündschalters abhängige stromführende Leitung, die das Steuergerät 1 bei eingeschalteter Zündung aktiviert. Arbeitet das Steuergerät 1 nach „Zündung ein“ im Normalbetrieb, so ist das Steuergerät 1 über zwei Versorgungsleitungen 7, 9 und dazugehörige zwei Masseleitungen 8, 10 mit der Batterieversorgung verbunden. Im Fehlerfall, wenn beispielsweise die Sicherung F1 der ersten Leitung 7 durchbrennt, die Zuleitung bricht oder die Steckverbindung der Zuleitung abfällt, fällt auch die Spannung über dem Shunt-Widerstand 15 ab. Der Mikroprozessor 6 kann an seinen Eingängen Ana_In0 - 3 diagnostizieren, welcher Versorgungseingang des Steuergerätes 1 ausgefallen ist und sperrt die Endstufe 5 oder reduziert zumindest den Strom, so dass das Steuergerät 1 nicht überlastet wird. Dies hat die Folge, dass keiner bzw. nur ein reduzierter Stromfluss zu den Elektromotoren 3 erfolgt. Aufgrund der zweiten stromführenden Versorgungsleitung 9 kann, nachdem das Steuergerät 1 einen Defekt detektiert hat, die Versorgung des Steuergerätes 1 verzögerungsfrei vorgenommen werden. Damit besteht die Möglichkeit, sicherheitskritische Zustände zu vermeiden. Darüber hinaus kann das System in einen Zustand gebracht werden, um auch ohne redundante Versorgungsleitung dem Fahrer ein Fahren in einem Limp home Modus zu ermöglichen, um auch in diesem Fall sein Ziel zu erreichen. Dies kann erreicht werden, wenn beispielsweise beide Kupplungen des Doppelkupplungsgetriebes sequentiell betätigt werden, was einem Schalten mit Zugkraftunterbrechung entspricht. Bei einem Betrieb des Steuergerätes mittels der zweiten stromführenden Leitung 9 in einem Notlauf wird veranlasst, dass der Aktor vom Steuergerät derart gesteuert wird, dass die Leistungsaufnahme des Aktors durch Begrenzung der zur Verfügung gestellten elektrischen Leistung für den Aktor begrenzt ist, sodass ein Leitungsausfall der zweiten stromführenden Leitung 9 sehr unwahrscheinlich wird. Darüber hinaus kann im Notbetrieb vorgesehen sein, dass das Steuergerät auch keine sicherheitskritischen Maßnahmen wie beispielsweise Überschneidungsschaltungen im Fall eines Doppelkupplungsgetriebes veranlasst.The line 24, which is protected by the fuse F3, is a live line which is dependent on the position of the ignition switch and which activates the control unit 1 when the ignition is switched on. If the control unit 1 works in normal operation after "ignition on", the control unit 1 is connected to the battery supply via two supply lines 7, 9 and the associated two ground lines 8, 10. In the event of a fault, for example if the fuse F1 of the first line 7 blows, the supply line breaks or the plug connection of the supply line fails, the voltage across the shunt resistor 15 also drops. The microprocessor 6 can use its inputs Ana_In0 - 3 to diagnose which supply input of the control device 1 has failed and blocks the output stage 5 or at least reduces the current so that the control device 1 is not overloaded. The result of this is that there is no or only a reduced current flow to the electric motors 3. Due to the second current-carrying supply line 9, after the control device 1 has detected a defect, the control device 1 can be supplied without delay. This makes it possible to avoid safety-critical conditions. In addition, the system can be brought into a state to enable the driver to drive in a limp home mode even without a redundant supply line in order to reach his destination in this case too. This can be achieved if, for example, both clutches of the dual clutch transmission are actuated sequentially, which corresponds to shifting with interruption of traction. When the control device is operated by means of the second current-carrying line 9 in an emergency mode, the actuator is controlled by the control device in such a way that the power consumption of the actuator is limited by limiting the electrical power made available to the actuator, so that a line failure of the second current-carrying line 9 is very unlikely. In addition, in emergency mode it can be provided that the control unit does not initiate any safety-critical measures such as overlapping shifts in the case of a dual clutch transmission.

Mittels der vorgeschlagenen Lösung werden Zustände eliminiert, in denen das Steuergerät 1 ungewollt stromlos wird. Ein aktives Steuergerät kann über die Funktionssoftware eine kritische Situation erkennen und durch geeignete Maßnahmen auflösen oder verhindern.The proposed solution eliminates states in which the control device 1 unintentionally loses power. An active control unit can recognize a critical situation via the functional software and resolve or prevent it by taking appropriate measures.

Ein derartiges erfindungsgemäßes Steuergerät kann nicht nur vorteilhaft in Parallel-Schaltgetriebe (PSG) sondern auch in anderen automatisierten Schaltgetrieben (ASG) und/oder automatisierten Kupplungssystemen (EKM, Clutch-by-wire, Anfahrkupplungen) mit durch das Steuergerät gesteuerten Getriebeaktoren und/oder Kupplungsaktoren in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden.Such a control device according to the invention can not only be used advantageously in parallel manual transmissions (PSG) but also in other automated manual transmissions (ASG) and/or automated clutch systems (EKM, clutch-by-wire, starting clutches) with transmission actuators and/or clutch actuators controlled by the control unit be used in a motor vehicle.

Weiterhin können die erfindungsgemäßen Steuergeräte vorteilhaft zum ausfallsicheren Betreiben der Aktoren von Trennkupplungen in Hybrid-Fahrzeugen zur Trennung von Verbrennungsmotor und E-Motor, sowie zum Betreiben von Parkbremsen-Aktoren in Kraftfahrzeugen, sowie zur Steuerung sonstiger Aktoren in Kraftfahrzeugen, die möglichst ausfallsicher betrieben werden sollen, wie beispielsweise Aktoren zur Betätigung von anderen Schaltelementen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs wie beispielsweise von Klauenkupplungen eingesetzt werden.Furthermore, the control devices according to the invention can advantageously be used for fail-safe operation of the actuators of separating clutches in hybrid vehicles for separating the internal combustion engine and electric motor, as well as for operating parking brake actuators in motor vehicles, as well as for controlling other actuators in motor vehicles that should be operated as fail-safe as possible , for example, actuators are used to operate other switching elements in the drive train of a vehicle, such as dog clutches.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
SteuergerätControl unit
22
AktorActor
33
ElektromotorElectric motor
44
Treiberdriver
55
Endstufefinal stage
66
Mikroprozessormicroprocessor
77
Stromführende LeitungCurrent-carrying line
88th
MasseleitungGround line
99
Stromführende LeitungCurrent-carrying line
1010
MasseleitungGround line
1111
Eingang des SteuergerätesInput of the control unit
1212
Eingang des SteuergerätesInput of the control unit
1313
Eingang des SteuergerätesInput of the control unit
1414
Eingang des SteuergerätesInput of the control unit
1515
Shunt-WiderstandShunt resistance
1616
Shunt-WiderstandShunt resistance
1717
Shunt-WiderstandShunt resistance
1818
Shunt-WiderstandShunt resistance
1919
VerpolschutzReverse polarity protection
2020
Komparatorcomparator
2121
Komparatorcomparator
2222
Komparatorcomparator
2323
Komparatorcomparator
2424
LeitungLine
F1F1
SicherungBackup
F2F2
SicherungBackup
F3F3
SicherungBackup
Ana-In0Ana-In0
Eingang des MikroprozessorsMicroprocessor input
Ana-In1Ana-In1
Eingang des MikroprozessorsMicroprocessor input
Ana-In2Ana-In2
Eingang des MikroprozessorsMicroprocessor input
Ana-In3Ana-In3
Eingang des MikroprozessorsMicroprocessor input

Claims (6)

Steuergerät (1) zur Steuerung eines Aktors (2), wobei das Steuergerät (1) mit einer externen Energieversorgung mittels einer ersten stromführenden Leitung (7) verbunden ist und parallel zu der ersten stromführenden Leitung (7) eine zweite stromführende Leitung (9) zwischen der externen Energieversorgung und dem Steuergerät (1) angeschlossen ist, welche bei einer Unterbrechung der ersten stromführenden Leitung (7) selbsttätig zuschaltbar oder automatisch nutzbar ist, wobei in der ersten stromführenden Leitung (7) eine erste Stromprüfeinheit (15, 20) angeordnet ist, mittels welcher die Unterbrechung der ersten stromführenden Leitung (7) detektierbar ist, wobei in der zweiten stromführenden Leitung (9) eine zweite Stromprüfeinheit (17, 21) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromprüfeinheit (15, 20; 17, 21) als Spannungsmesseinheit einen Shunt- Widerstand (15, 17) umfasst und wobei jede Stromprüfeinheit (15, 20; 17, 21) einen Komparator (20, 21) enthält, welcher die vor und nach der Spannungsmesseinheit (15, 17) auftretenden Spannungen vergleicht, und dessen Ausgang mit einem, den Aktor (2) ansteuernden Mikroprozessor (6) des Steuergerätes (1) verbunden ist.Control device (1) for controlling an actuator (2), the control device (1) being connected to an external power supply by means of a first current-carrying line (7) and a second current-carrying line (9) parallel to the first current-carrying line (7). the external power supply and the control device (1), which can be switched on or used automatically if the first live line (7) is interrupted, a first current testing unit (15, 20) being arranged in the first live line (7), by means of which the interruption of the first current-carrying line (7) can be detected, a second current testing unit (17, 21) being arranged in the second current-carrying line (9), characterized in that each current testing unit (15, 20; 17, 21) as Voltage measuring unit comprises a shunt resistor (15, 17) and each current testing unit (15, 20; 17, 21) contains a comparator (20, 21) which compares the voltages occurring before and after the voltage measuring unit (15, 17), and the output of which is connected to a microprocessor (6) of the control device (1) that controls the actuator (2). Steuergerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite stromführende Leitung (7, 9) mittels verschiedener Steckverbindungen mit dem Steuergerät (1) verbunden sind.Control unit (1). Claim 1 , characterized in that the first and second current-carrying lines (7, 9) are connected to the control unit (1) by means of various plug connections. Steuergerät (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromprüfeinheit (15, 20; 17, 21) hinter einem Eingang (11, 12, 13, 14) des Steuergerätes (1) angeordnet ist, in welche die jeweilige Steckverbindung eingreift.Control unit (1). Claim 2 , characterized in that each current testing unit (15, 20; 17, 21) is arranged behind an input (11, 12, 13, 14) of the control device (1), into which the respective plug connection engages. Steuergerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Stromprüfeinheit (15, 20; 17, 21) als Strommesselement einen Verpolschutz (19) umfasst.Control device (1) according to one of the preceding Claims 1 until 3 , characterized in that each current testing unit (15, 20; 17, 21) comprises a polarity reversal protection (19) as a current measuring element. Steuergerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1) sowie der Aktor (2) in einem automatisierten Kupplungssystem und/oder in einem automatisierten Schaltgetriebe angeordnet sind und/oder der Aktor (2) als Getriebeaktor und/oder als Kupplungsaktor ausgeführt ist und/oder Steuergerät (1) sowie Aktor (2) in einem Hybrid-Fahrzeug zur Betätigung einer Trennkupplung zur Trennung eines Verbrennungsmotors von einem E-Motor angeordnet sind und/oder Steuergerät (1) sowie Aktor (2) zum Betätigung einer Parkbremse in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind, und/oder Steuergerät (1) sowie Aktor (2) zur Betätigung von anderen Schaltelementen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs wie beispielsweise einer Klauenkupplung im Antriebsstrang angeordnet sind.Control device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the control device (1) and the actuator (2) are arranged in an automated clutch system and/or in an automated manual transmission and/or the actuator (2) is used as a transmission actuator and/or or is designed as a clutch actuator and / or control device (1) and actuator (2) are arranged in a hybrid vehicle for actuating a separating clutch for separating an internal combustion engine from an electric motor and / or control device (1) and actuator (2) for Actuation of a parking brake are arranged in a motor vehicle, and / or control device (1) and actuator (2) are arranged for actuating other switching elements in a drive train of a vehicle, such as a dog clutch in the drive train. Steuergerät (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Notlauf eine Begrenzung der Dynamik des Aktors (2) und/oder eine Begrenzung des Stroms des Aktors (2) beinhaltet, wobei der Notlauf in einem automatisierten Schaltgetriebe eine eingeschränkte Gangauswahl vorsieht und/oder wobei der Notlauf in einem Parallel-Schaltgetriebe eine eingeschränkte Gangauswahl mit Schaltungen mit Zugkraftunterbrechung vorsieht.Control unit (1). Claim 5 , characterized in that emergency operation includes a limitation of the dynamics of the actuator (2) and/or a limitation of the current of the actuator (2), wherein the emergency operation in an automated manual transmission provides a limited gear selection and/or where the emergency operation in a parallel -Manual transmission provides a limited gear selection with shifts with interruption of traction.
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