DE202005016196U1

DE202005016196U1 - Kraftfahrzeugsteuersystem

Info

Publication number: DE202005016196U1
Application number: DE202005016196U
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2005-10-15
Filing date: 2005-10-15
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: US8145380B2; WO2007045307A3; US20080319607A1; WO2007045307A2

Abstract

Steuersystem eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Steuerelektronik (MS) zur Steuerung eines ersten Laststromes einer ersten Last (20) und mit einer zweiten Steuerelektronik (SL, SL') zur Steuerung eines zweiten Laststromes einer zweiten Last (21),
– bei dem die erste Steuerelektronik (MS) und die zweite Steuerelektronik (SL, SL') voneinander distanziert angeordnet und miteinander verbunden sind,
– bei dem zumindest die zweite Steuerelektronik (SL, SL') einen Schlaf-Modus und einen Betriebs-Modus aufweist, und
– bei dem ausschließlich die erste Steuerelektronik (MS) ausgebildet ist die zweite Steuerelektronik (SL, SL') aus dem Schlaf-Modus in den Betriebs-Modus zu schalten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem eines Kraftfahrzeugs.
In Kraftfahrzeugen werden Bussysteme und Subbussysteme verwendet, wobei Elektroniken des Kraftfahrzeugs einen Busknoten aufweisen und über Busverbindungen miteinander zur Steuerung oder zum Datenaustausch kommunizieren. Wird das Kraftfahrzeug nicht benutzt wird eine Vielzahl dieser Elektroniken in einen Schlaf-Modus geschalten um den Gesamtstromverbrauch des Kraftfahrzeugs und damit die Stromentnahme aus einer Kraftfahrzeugbatterie weitestgehend zu reduzieren.
Wird eine Funktion einer Elektronik angefordert, indem beispielsweise ein Taster der Elektronik betätigt wird, wird diese Elektronik von dem Schlaf-Modus in einen Betriebs-Modus geschalten, um die Funktion auszuführen. Hierzu weist die Elektronik einen Aufweck-Schaltkreis auf, der das Schalten aus dem Schlaf-Modus in einen Betriebs-Modus bewirkt. Ebenfalls kann diese Elektronik durch ein über das Bussystem von Busknoten zu Busknoten übertragenes Aufweck-Signal von einer anderen Elektronik des Kraftfahrzeugs aufgeweckt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Kraftfahrzeugsystem anzugeben, dass eine Steuerung von Lasten ermöglicht und ein Schalten zwischen einem Betriebs-Modus und einem Schlaf-Modus möglichst vereinfacht.
Die Erfindung wird durch ein Steuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Demzufolge ist ein Steuersystem mit einer ersten Steuerelektronik zur Steuerung eines ersten Laststromes einer ersten Last und mit einer zweiten Steuerelektronik zur Steuerung eines zweiten Laststromes einer zweiten Last vorgesehen. Die erste Steuerelektronik und/oder die zweite Steuerelektronik weisen vorzugsweise eine Recheneinheit, insbesondere einen Mikrocontroller, und einen Leistungsschalter, insbesondere einen Leistungshalbleiter oder ein Relais, zur Bestromung der ersten, beziehungsweise zweiten Last auf. Die Last ist beispielsweise ein Elektromotor.
Die erste Steuerelektronik und die zweite Steuerelektronik sind voneinander distanziert angeordnet und miteinander verbunden. Zwar können die erste Steuerelektronik und die zweite Steuerelektronik prinzipiell über eine optische Leitungsverbindung oder über eine Luftschnittstelle beispielsweise per Funk verbunden sein, bevorzugt sind die erste Steuerelektronik und die zweite Steuerelektronik jedoch über eine elektrische Leitung eines Kabelbaumes miteinander verbunden.
Zumindest die zweite Steuerelektronik weist einen Schlaf-Modus und einen Betriebs-Modus auf. Im Schlaf-Modus ist die Stromaufnahme gegenüber dem Betriebs-Modus signifikant reduziert. Steuerungsfunktionen kann die zweite Steuerelektronik ausschließlich im Betriebs-Modus ausführen. Ausschließlich die erste Steuerelektronik ist dazu ausgebildet die zweite Steuerelektronik aus dem Schlaf-Modus in den Betriebs-Modus zu schalten. Durch das Schalten aus dem Schlaf-Modus in den Betriebs-Modus wird in der zweiten Steuerelektronik ein Programmablauf zur Durchführung von Steuerfunktionen gestartet. Weiterhin erfolgt im Betriebs-Modus vorteilhafterweise eine Kommunikation zwischen den ersten Steuerelektronik und der zweiten Steuerelektronik.
Ist die erste Steuerelektronik ebenfalls zwischen einem Betriebs-Modus und einem Schlaf-Modus schaltbar, ist die erste Steuerelektronik vorzugsweise ausgebildet ausschließlich in ihrem eigenen Betriebs-Modus die zweite Steuerelektronik aus dem Schlaf-Modus in den Betriebs-Modus zu schalten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen, die zur Abschaltung einer Energieversorgung der zweiten Steuerelektronik im Schlaf-Modus ausgebildet ist. Zur Abschaltung der Energieversorgung der zweiten Steu erelektronik ist diese durch die Schaltvorrichtung von einer Spannungsversorgung, beispielsweise der Batteriespannung oder von einem Masseanschluss trennbar. Mit der Abschaltung der Energieversorgung durch die Schaltvorrichtung kann somit kein Strom durch die zweite Steuerelektronik fließen. Die Schaltvorrichtung weist vorteilhafterweise einen Schalttransistor auf, der über eine Treiberstufe ansteuerbar ist.
Gemäß einer weiterführenden Ausgestaltung ist die erste Steuerelektronik mit der Schaltvorrichtung zur Einschaltung der Energieversorgung der zweiten Steuerelektronik für den Betriebs-Modus verbunden. Vorteilhafterweise weist die Steuerelektronik einen Steuerausgang auf, der mit einem Steuereingang der Schaltvorrichtung verbunden ist. Vorzugsweise ist über diese Verbindung lediglich ein Einschalten der Energieversorgung jedoch kein Ausschalten der Energieversorgung möglich.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist ausschließlich die zweite Steuerelektronik ausgebildet, sich in den Schlaf-Modus zu schalten. Dies ermöglicht eine sichere Abspeicherung von Daten, die zur Steuerung im nächst folgenden Betriebs-Modus benötigt werden. Voraussetzung ist, dass die zweite Steuerelektronik sich autark, und somit unabhängig von einer anderen Elektronik, in den Schlaf-Modus schalten kann.
In einer Weiterbildungsvariante ist die erste Steuerelektronik ausgebildet eine Lastleitung zur Energieversorgung der zweiten Last zu unterbrechen. Undefinierte Zustände der zweiten Steuerelektronik können somit während des Schaltens vom Betriebs-Modus zum Schlaf-Modus nicht zu einer unerwünschten Ansteuerung der zweiten Last führen, da diese aufgrund der Unterbrechung der Lastleitung nicht bestromt werden kann. Vorzugsweise weist die Schaltvorrichtung einen zur Unterbrechung ausgebildeten und mit der Lastleitung verbundenen Leistungsschalter, insbesondere ein Relais auf, dass von der ersten Steuerelektronik ansteuerbar ist.
Vorteilhafterweise weist die erste Steuerelektronik einen Busknoten auf. Über diesen Busknoten kann die erste Steuerelektronik mit einer Zentralelektronik im Kraftfahrzeug über eine Busverbindung, insbesondere über einen CAN-Bus, kommunizieren. Vorteilhafterweise sind über die Bus-Verbindung Daten, beispielsweise Steuerungsdaten der ersten Steuerelektronik und/oder der zweiten Steuerelektronik zwischen der Zentralelektronik und der ersten Steuerelektronik und/oder der zweiten Steuerelektronik übertragbar.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zweite Steuerelektronik von der Zentralelektronik über die Busverbindung und über die erste Steuerelektronik von dem Schlaf-Modus in den Betriebs-Modus schaltbar ist. Beispielsweise kann es für ein Schließen eines Faltdaches des Kraftfahrzeugs notwendig sein, dass ein durch die zweite Steuerelektronik steuerbarer Fensterheber in Richtung senken von der Zentralelektronik angesteuert wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist eine Anzahl von Funktionen der zweiten Last durch die erste Steuerelektronik über eine Schnittstelle zwischen der ersten Steuerelektronik und der zweiten Steuerelektronik steuerbar. Die Anzahl kann beispielsweise aus einer einzigen Funktion bestehen, indem die mit der zweiten Steuerelektronik verbundene zweite Last für eine definierte Zeitdauer betrieben wird. Beispielsweise ist die zweite Steuerelektronik ein Türsteuergerät einer hinteren Kraftfahrzeugtür, wobei eine Vielzahl von Funktionen von Funktionseinheiten der hinteren Fahrzeugtür durch ein mit der ersten Steuerelektronik verbundenes Bedienpult in der Fahrertür über die Schnittstelle fernsteuerbar ist. Ebenfalls ist es möglich, dass die Schnittstelle bidirektional ausgebildet ist, so dass auch eine oder mehrere Funktionen der mit der ersten Steuerelektronik verbundenen ersten Last über die zweite Steuerelektronik fernsteuerbar sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist während des Betriebs-Modus der Betriebs-Modus mittels einer logischen ODER-Verknüpfung durch die erste Steuerelektronik oder durch die zweite Steuerelektronik erhaltbar.
Gemäß einer bevorzugten Anwendung ist die erste Steuerelektronik in einer vorderen Fahrzeugtür angeordnet und mit einem Fensterheber der vorderen Fahrzeugtür als erste Last verbunden. Die zweite Steuerelektronik ist in einer hinteren Fahrzeugtür angeordnet und mit einem Fensterheber der hinteren Fahrzeugtür als zweite Last verbunden. Darüber hinaus können durch die erste Steuerelektronik und/oder durch die zweite Steuerelektronik weitere Lasten, wie eine Spiegelverstellung oder eine Vorfeldleuchte gesteuert werden.
Im Folgenden wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen
1 eine vordere und eine hintere Fahrzeugtür mit jeweils einem Fensterheber und eine zugeordnete Steuerelektronik; und
2 einen Schaltplan einer Sklave-Steuerelektronik und einer Schaltvorrichtung.
In 1 sind zwei Fahrzeugtüren 1 und 2 eines Kraftfahrzeugs schematisch dargestellt. Eine vordere Kraftfahrzeugtür 1 weist einen ersten Fensterheber 10 mit einem ersten Antrieb 20 auf. Der Antrieb 20 weist wiederum einen Elektromotor und ein Getriebe auf. Der Elektromotor des Antriebs 20 wird durch eine Meister-Steuerelektronik MS gesteuert. Die Meister-Steuerelektronik MS weist hierzu Leistungsschalter in Form von Relais und einen mit den Leistungsschaltern verbundenen Mikrocontroller auf. Dieser Mikrocontroller ist zusätzlich zur Steuerung des Fensterheberantriebs 20 als Busknoten BK eines CAN-Busses eingerichtet. Alternativ zu einem CAN-Bus (CAN: Controller Area Network) kann auch ein MOST-Netzwerk (MOST: Media Oriented Systems Transport) oder ein LIN-Bus (LIN: Local Interconnect Network) verwendet werden. Die Bus-Anbindung ermög licht einen Austausch von Steuerungs- und Messdaten mit einem in 1 nicht dargestellten zentralen Steuergerät des Kraftfahrzeugs.
Weiterhin ist die Meister-Steuerelektronik MS weckfähig, so dass ein Ereignis, wie eine Betätigung eines, dem Fensterheber 10 zugeordneten Tasters die Meister-Steuerelektronik MS aus einem Schlaf-Modus in einen Betriebs-Modus aufweckt. Ebenfalls ist es möglich die Meister-Elektronik MS über die CAN-Bus-Anbindung aufzuwecken. Ist eine Anzahl von Zustandsbedingungen für den Schlaf-Modus erfüllt, versetzt sich die Meisterelektronik MS selbstständig in den Schlaf-Modus.
Die Anzahl der Zustandsbedingungen für den Schlaf-Modus kann genau die eine Zustandsbedingung aufweisen, dass die Meister-Steuerelektronik MS keine Funktionseinheit wie den Fensterheberantrieb 20 mehr steuert. Weitere mögliche Zustandsbedingungen sind eine Schalterstellung eines Schlüsselschalters, ein Betriebszustand eines Generators des Kraftfahrzeugs oder eine Abspeicherung von steuerungsrelevanten Daten. Auch kann eine kombinierte Auswertung mehrerer Zustandsbedingungen erfolgen.
Eine hintere Kraftfahrzeugtür 2 weist einen zweiten Fensterheber 11 mit einem zweiten Antrieb 21 auf. Der Elektromotor des zweiten Antriebs 21 ist mit einer Sklave-Steuerelektronik SL verbunden. Die Sklave-Steuerelektronik SL ist dabei nicht selbstständig weckfähig und kann ausschließlich durch die Meister-Steuerelektronik MS aus einem Schlaf-Modus in einen Betriebs-Modus geweckt werden. Es ist eine Schaltvorrichtung S vorgesehen, die im Schlaf-Modus die Sklave-Steuerelektronik SL von einem Versorgungsspannungsanschluss UB abschaltet.
Über eine Selbsthaltungsverbindung H ist die Schaltvorrichtung S mit der Sklave-Steuerelektronik SL verbunden. Über diese Verbindung H ist die Sklave-Steuerelektronik SL eingerichtet und ausgebildet sich selbst im Betriebs-Modus zu halten und kann sich daher auch selbst vom Betriebs-Modus in den Schlaf-Modus schalten. Die Sklave-Steuerelektronik SL kann über eine Aufweck-Verbindung W ausschließlich von der Meister-Steuerelektronik MS aufgeweckt werden. Hierzu legt die Meister-Steuerelektronik MS über die Verbindung W ein Steuerpotential an die Schaltvorrichtung S, die in Abhängigkeit von diesem Steuerpotential den Versorgungsspannungsanschluss UB mit der Sklave-Steuerelektronik SL verbindet. Nachfolgend kann zwischen der Meister-Steuerelektronik MS und der Sklave-Steuerelektronik SL eine Kommunikation über eine bidirektionale Schnittstelle SS erfolgen. Dabei können beispielsweise Parameter oder Steuerungsdaten über die bidirektionale Schnittstelle SS übertragen werden.
Eine Ausführungsvariante einer Sklave-Steuerelektronik SL' und einer Schaltvorrichtung S' sind in 2 als Schaltplan dargestellt. Im Unterschied zur 1 sind in der 2 sowohl die Sklave-Steuerelektronik SL' als auch die Schaltvorrichtung S' auf einem Schaltungsträger angeordnet. Ein integrierter Schaltkreis IC, der einen Mikrokontroller aufweist, steuert über die beiden Anschlüsse 11 und 13 zwei Relaisspulen eines Doppelrelais RL. Die Schaltkontakte des Doppelrelais RL sind mit Motorklemmen K1 und K2 verbunden und ermöglichen eine Bestromung des Antriebsmotors (in 2 nicht dargestellt) in beide Richtungen in Abhängigkeit von der gewünschten Verstellrichtung.
Die Relaisspulen sind über einen pnp-Bipolartransistor V3, eine Diode D9 und die Leistungsanschlüsse des Doppelrelais RL direkt mit einem Versorgungsspannungsanschluss +UB verbunden. Im ausgeschalteten Zustand ist der pnp-Bipolartransistor V3 gesperrt, so dass lediglich ein Leckstrom I_I von kleiner als 1 μA fließt. Ein Programmablauf des integrierten Schaltkreises IC steuert das Doppelrelais RL dabei in Abhängigkeit von einem oder mehreren Eingangssignalen an zumindest einem der Eingänge In1, In2, In3 oder In4, wobei ein Eingangssignal beispielsweise ein in der hinteren Fahrzeugtür 2 angeordneter Fensterhebertaster ist.
Eingang In4 dient zudem einem Aufwecken des integrierten Schaltkreises IC. Hierzu legt eine Meister-Steuerelektronik (MS) ein positives Potential an den Eingang In4 an, so dass ein Strom über eine Diode D11 und über eine Basis eines npn-Bipolartransistors V2 fließt. Der npn-Bipolartransistor V2 steuert den pnp- Bipolartransistor V1 und den pnp-Bipolartransistor V3 auf, so dass der integrierte Schaltkreis IC über eine Diode D10 und den pnp-Bipolartransistor V1 mit der Spannungsversorgung versorgt wird. In diesem Moment beginnt der Programmablauf im integrierten Schaltkreis IC, der den Betriebs-Modus initialisiert. Der integrierte Schaltkreis IC legt nachfolgend an den Ausgang 5 ein positives Potential an und erhält seinen Betriebs-Modus somit selbst.
Im Betriebsmodus ist ebenfalls der pnp-Bipolartransistor V3 aufgeschaltet, so dass ein Strom durch die Relaisspulen des Doppelrelais RL von dem integrierten Schaltkreis IC gesteuert werden kann. Während des Betriebsmodus kann der Eingang In4 als bidirektionale Schnittstelle zwischen der Meister-Steuerelektronik MS und der Sklave-Steuerelektronik SL genutzt werden.
Der Kondensator C28 dient der Pufferung der Versorgungsspannung für kurzzeitige Spannungseinbrüche. Die anderen Kondensatoren C29 bis C36 dienen der Entprellung oder Entstörung. Im Betriebs-Modus legt der integrierte Schaltkreis IC an seinem Anschluss 4 ein positives Potential an, so dass ein Strom über eine Diode D12 und über die Basis des npn-Bipolartransistors V2 fließt. Das Haltesignal für den Betriebs-Modus der Sklave-Elektronik SL' und der Meister-Elektronik (MS) sind daher verODERt. Stellt der integrierte Schaltkreis IC fest, dass keine Anforderung an eine Funktion der Sklave-Einheit SL' mehr besteht, legt er an seinem Anschluss 4 ein Null-Potential an, schaltet seine eigene Spannungsversorgung dadurch ab und ist dann im Schlaf-Modus. Aus diesem Schlaf-Modus kann die Sklave-Steuerelektronik SL' wiederum ausschließlich durch die Meister-Steuerelektronik (MS) wieder geweckt werden.

1: Vordertür
2: Hintertür
10, 11: Fensterheber
20, 21: Antrieb mit Motor und Getriebe
MS: Meister-Steuerelektronik
BK: Bus-Knoten
CAN: Busanbindung
SL, SL': Sklave-Steuerelektronik
S, S': Schaltvorrichtung
UB: Versorgungsspannungsanschluss, Batterie
W: Aufweck-Verbindung
H: Selbsthaltungs-Verbindung
SS: Schnittstelle, bidirektional
GND: Masse
K1, K2: Motoranschluss
In1, In2, In3, In4: Steuer-/Messeingang
C28 bis C36: Kondensator
R25 bis R35: Widerstand
D9, D10, D11, D12: Diode
V1, V3: pnp-Bipolartransistor
V2: npn-Bipolartransistor
RL: Relais
IC: integrierter Schaltkreis, Mikrocontroller

Claims

Steuersystem eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten Steuerelektronik (MS) zur Steuerung eines ersten Laststromes einer ersten Last (20) und mit einer zweiten Steuerelektronik (SL, SL') zur Steuerung eines zweiten Laststromes einer zweiten Last (21), – bei dem die erste Steuerelektronik (MS) und die zweite Steuerelektronik (SL, SL') voneinander distanziert angeordnet und miteinander verbunden sind, – bei dem zumindest die zweite Steuerelektronik (SL, SL') einen Schlaf-Modus und einen Betriebs-Modus aufweist, und – bei dem ausschließlich die erste Steuerelektronik (MS) ausgebildet ist die zweite Steuerelektronik (SL, SL') aus dem Schlaf-Modus in den Betriebs-Modus zu schalten.
Steuersystem nach Anspruch 1, mit einer Schaltvorrichtung (S, S'), die zur Abschaltung einer Energieversorgung (UB, GND) der zweiten Steuerelektronik (SL, SL') im Schlaf-Modus ausgebildet ist.
Steuersystem nach Anspruch 2, bei dem die erste Steuerelektronik (MS) mit der Schaltvorrichtung (S, S') zur Einschaltung der Energieversorgung (UB, GND) der zweiten Steuerelektronik (SL, SL') für den Betriebs-Modus verbunden ist.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ausschließlich die zweite Steuerelektronik (SL, SL') ausgebildet ist, sich in den Schlaf-Modus zu schalten.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Steuerelektronik (MS) ausgebildet ist eine Lastleitung zur Energieversorgung der zweiten Last (21) zu unterbrechen.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Steuerelektronik (MS) einen Busknoten (BK) aufweist und bei dem die erste Steuerelektronik (MS) mit einer Zentralelektronik über eine Busverbindung (CAN) kommuniziert.
Steuersystem nach Anspruch 6, bei dem die zweite Steuerelektronik (SL, SL') von der Zentralelektronik über die Busverbindung (CAN) und über die erste Steuerelektronik (MS) von dem Schlaf-Modus in den Betriebs-Modus schaltbar ist.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Anzahl von Funktionen der zweiten Last (21) durch die erste Steuerelektronik (MS) über eine insbesondere bidirektionale Schnittstelle (SS) zwischen der ersten Steuerelektronik (MS) und der zweiten Steuerelektronik (SL, SL') steuerbar ist.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem während des Betriebs-Modus der Betriebs-Modus mittels einer logischen ODER-Verknüpfung (D11, D12, V2) durch die erste Steuerelektronik (MS) oder durch die zweite Steuerelektronik (LS, LS') erhaltbar ist.
Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, – bei dem die erste Steuerelektronik (MS) in einer vorderen Fahrzeugtür (1) angeordnet und mit einem Fensterheber (20) der vorderen Fahrzeugtür (1) als erste Last verbunden ist, und – bei dem die zweite Steuerelektronik (SL, SL') in einer hinteren Fahrzeugtür (2) angeordnet und mit einem Fensterheber (21) der hinteren Fahrzeugtür (2) als zweite Last verbunden ist.