EP4739565A1

EP4739565A1 - Steuergerät für ein kontrollsystem eines kraftfahrzeugs, kontrollsystem für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betrieb eines kontrollsystems

Info

Publication number: EP4739565A1
Application number: EP24736667.7A
Authority: EP
Inventors: Sergey Orlov; Hüseyin Demir; Olaf Husberg; Christian Iseke; Christoph WOSTMANN
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2023-07-06
Filing date: 2024-06-19
Publication date: 2026-05-13
Also published as: US20260125105A1; DE102023117791A1; WO2025008180A1; CN121399017A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuergerät (4) für ein Kontrollsystem (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Steuergerät (4) mindestens eine Recheneinheit (12, 14, 16) zur Auswertung von Ausgangssignalen mindestens eines Sensors (6, 8) des Kontrollsystems (2) und zur Ansteuerung einer Leistungselektronik (9) eines Aktors (10) des Kontrollsystems (2) mittels Ansteuersignalen in Abhängigkeit dieser Ausgangssignale aufweist, wobei das Steuergerät (4) drei Recheneinheiten (12, 14, 16) aufweist und derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Ausgangssignale des mindestens einen Sensors (6, 8) in allen Recheneinheiten (12, 14, 16) parallel auswertbar sind und die Leistungselektronik (9) des Aktors (10) mittels Ansteuersignalen jeder der Recheneinheiten (12, 14, 16) ansteuerbar ist, und wobei bei Übereinstimmung von mindestens zwei zueinander korrespondierenden Ansteuersignalen von zwei der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) die Leistungselektronik (9) des Aktors (10) mittels der Ansteuersignale von mindestens einer Recheneinheit (12, 14; 12, 16; 14, 16) dieser zwei Recheneinheiten ansteuerbar ist.

Description

Steuergerät für ein Kontrollsystem eines Kraftfahrzeugs, Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Kontrollsystems

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für ein Kontrollsystem eines Kraftfahrzeugs der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 7 genannten Art und ein Verfahren zum Betrieb eines Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug.

Derartige Steuergeräte für ein Kontrollsystem eines Kraftfahrzeugs, Kontrollsysteme für Kraftfahrzeuge und Verfahren zu deren Betrieb sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt.

Die bekannten Kontrollsysteme für Kraftfahrzeuge zur Kontrolle einer Funktion des Kraftfahrzeugs sind derart ausgebildet, dass mindestens ein Steuergerät des Kontrollsystems mindestens eine Recheneinheit zur Auswertung von Ausgangssignalen mindestens eines Sensors des Kontrollsystems und zur Ansteuerung einer Leistungselektronik eines Aktors des Kontrollsystems mittels Ansteuersignalen in Abhängigkeit dieser Ausgangssignale zur Ausführung dieser Funktion des Kraftfahrzeugs aufweist.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergerät für ein Kontrollsystem eines Kraftfahrzeugs zur Kontrolle einer Funktion des Kraftfahrzeugs, ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb eines Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Steuergerät drei Recheneinheiten aufweist, wobei das Steuergerät derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Ausgangssignale des mindestens einen Sensors in allen Recheneinheiten parallel auswertbar sind und die Leistungselektronik des Aktors mittels Ansteuersignalen jeder der Recheneinheiten ansteuerbar ist, und wobei bei Übereinstimmung von mindestens zwei zueinander korrespondierenden Ansteuersignalen von zwei der drei Recheneinheiten die Leistungselektronik des Aktors mittels der Ansteuersignale von mindestens einer Recheneinheit von diesen zwei Recheneinheiten ansteuerbar ist. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und ein Verfahren zum Betrieb eines Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass ein Steuergerät für ein Kontrollsystem eines Kraftfahrzeugs zur Kontrolle einer Funktion des Kraftfahrzeugs, ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betrieb eines Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug verbessert sind. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Steuergeräts, des Kontrollsystems und des Verfahrens zum Betrieb des Kontrollsystems ist beispielsweise eine ausreichende Redundanz für ein sogenanntes X-by-wire-System oder dergleichen auf einfache und damit kostengünstige Art und Weise realisierbar. Die Sicherstellung einer ausreichenden Redundanz ist bei derartigen Systemen und damit ausgestatteten Kraftfahrzeugen deshalb besonders wichtig, weil bei derartigen Kraftfahrzeugen die bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen existenten und für die Redundanzbetrachtung relevanten mechanischen Kopplungen wegfallen. Zum Beispiel ist dies am Beispiel der Lenkung eines Kraftfahrzeugs mit einem Steer-by-wire-System leicht nachvollziehbar, bei der anstelle der bekannten mechanischen Verbindung zwischen einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs und den zu lenkenden Rädern des Kraftfahrzeugs ein sogenanntes Steer-by-wire-System verwendet wird. Die vorgenannte mechanische Verbindung entfällt. Jedoch ist das Anwendungsfeld der Lenkung von Kraftfahrzeugen unter Verwendung von Steer-by-wire-Systemen hier lediglich rein exemplarisch angeführt. Die Erfindung ist auch bei anderen Funktionen von Kraftfahrzeugen vorteilhaft einsetzbar. Beispielsweise sei hier nur auf andere by-wire- Systeme hingewiesen, die allgemein als X-by-wire-Systeme benannt werden. Dem Fachmann ist die grundsätzliche Ausbildung derartiger X-by-wire-Systeme hinlänglich bekannt. Erfindungsgemäß ist es nicht erforderlich, eine Mehrzahl von Steuergeräten bereitzustellen, um beispielsweise die vorgenannte Redundanz zu erzielen.

Stattdessen ist es möglich, lediglich ein einziges Steuergerät zur Ausführung der jeweiligen Funktion des Kraftfahrzeugs zu verwenden. Es wird also nur die Anzahl der Recheneinheiten verdreifacht; die Anzahl der übrigen Komponenten des Steuergeräts bleibt gleich.

Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Kontrollsystem für Kraftfahrzeuge mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät nach Art, Funktionsweise, Material und Dimensionierung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Siehe hierzu die Vielzahl von voneinander verschiedenen Funktionen bei modernen Kraftfahrzeugen, beispielsweise die obigen Ausführungen zu den Herausforderungen von X-by-wire- Systemen im Allgemeinen. Gleiches gilt für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuergeräts sieht vor, dass das Steuergerät derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass eine erste Recheneinheit der drei Recheneinheiten funktional mit einer ersten Spannungsquelle des Kontrollsystems zur Versorgung des Aktors mit einer elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors, eine zweite Recheneinheit der drei Recheneinheiten funktional mit einer zweiten Spannungsquelle des Kontrollsystems zur Versorgung des Aktors mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors und eine dritte Recheneinheit der drei Recheneinheiten funktional mit der ersten und/oder der zweiten Spannungsquelle zur Versorgung des Aktors mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors verbindbar ist. Hierdurch ist ein Betrieb des Aktors sowohl mit einer ersten und/oder einer zweiten Spannungsquelle des Kontrollsystems ermöglicht. Beispielsweise kann der Aktor eine Mehrzahl von elektrischen Spulen aufweisen, wobei ein Teil der elektrischen Spulen mit der ersten Spannungsquelle und ein Rest der elektrischen Spulen mit der zweiten Spannungsquelle stromleitend verbunden ist. Entsprechend stehen hierbei, auch bei Ausfall einer der drei Recheneinheiten, immer zwei Pfade für die Stromversorgung des Aktors zur Verfügung.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuergeräts sieht vor, dass das Steuergerät für alle drei Recheneinheiten lediglich eine einzige Signalschnittstelle zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten mit einem dem Steuergerät übergeordneten Bus-System des Kraftfahrzeugs aufweist, wobei mittels des Bus-Systems und dieser Signalschnittstelle Ausgangssignale mindestens eines des mindestens einen Sensors von diesem Sensor an die Recheneinheiten übertragbar sind. Auf diese Weise ist die sensorsignalübertragende Anbindung der drei Recheneinheiten an ein dem Steuergerät übergeordnetes Bus-System des Kraftfahrzeugs wesentlich vereinfacht. Zum Beispiel können mittels des Bus-Systems Ausgangssignale von mindestens einem mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs funktional zusammenwirkenden Sensor zur Erfassung einer Lenkbewegung des Lenkrads an die drei Recheneinheiten übertragen werden.

Analog zu der vorgenannten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuergeräts sieht eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuergeräts vor, dass das Steuergerät für alle drei Recheneinheiten lediglich eine einzige Signalschnittstelle zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten mit mindestens einem mit dem Aktor funktional zusammenwirkenden Sensor aufweist, wobei mittels dieser Signalschnittstelle Ausgangssignale von diesem Sensor an die Recheneinheiten übertragbar sind. Entsprechend ist auch die signalübertragende Anbindung der drei Recheneinheiten an den Aktor, nämlich an den mit dem Aktor funktional zusammenwirkenden mindestens einen Sensor, wesentlich vereinfacht. Zum Beispiel können, analog zu dem oben genannten Beispiel, mittels dieser Signalschnittstelle Ausgangssignale von mindestens einem induktiven und/oder mindestens einem magnetischen und/oder mindestens einem kapazitiven Sensor, die/der mit dem Aktor funktional zusammenwirken/zusammenwirkt, an die drei Recheneinheiten übertragen werden. Bei der Verwendung von auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien beruhenden Sensoren, also durch Technologiediversität bei den hierfür verwendeten Sensoren, ist die Ausfallsicherheit zusätzlich verbessert. Ferner ist zur Steigerung der Verfügbarkeit, analog zu der Anzahl der Recheneinheiten, auch eine Anzahl der hierfür verwendeten Sensoren je genutzter Technologie größer als eins, beispielsweise drei induktive Sensoren und drei magnetische Sensoren, denkbar.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuergeräts sieht vor, dass das Steuergerät für alle drei Recheneinheiten lediglich eine einzige Ansteuerungsschnittstelle zur ansteuersignalübertragenden Verbindung mindestens einer der drei Recheneinheiten mit der Leistungselektronik des Aktors aufweist, wobei mittels dieser Ansteuerungsschnittstelle Ansteuersignale bevorzugt derart an die Leistungselektronik des Aktors übertragbar sind, dass der Aktor mittels dieser Ansteuersignale mit mindestens einer Spannungsquelle des Kontrollsystems zur Versorgung des Aktors mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors verbindbar ist. Analog zu den beiden letztgenannten Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuergeräts ist hierdurch auch die Ansteuerungsseite der drei Recheneinheiten in Richtung des Aktors wesentlich vereinfacht.

Entsprechend sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass die Leistungselektronik des Aktors mittels Ansteuersignalen derart angesteuert wird, dass der Aktor mittels dieser Ansteuersignale mit mindestens einer Spannungsquelle des Kontrollsystems zur Versorgung des Aktors mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors verbunden wird.

Ferner sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuergeräts vor, dass das Steuergerät als eine Baueinheit ausgebildet ist, bevorzugt, dass alle Recheneinheiten des Steuergeräts zueinander lediglich funktional im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Auf diese Weise ist das Steuergerät sehr kompakt und damit leichter handhabbar ausgebildet. Die bevorzugte Ausführungsform dieser Weiterbildung hat darüber hinaus den weiteren Vorteil, dass die Recheneinheiten beispielsweise von jeweils voneinander verschiedenen Herstellern bezogen werden können. Somit ist eine zusätzliche Diversifizierung bei den Recheneinheiten erreicht, mittels der eine verbesserte Funktionssicherheit des Steuergeräts erreichbar ist. Dies deshalb, weil die Recheneinheiten sich zwar funktional im Wesentlichen entsprechen aber hinsichtlich deren Aufbaus von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich sein können. Entsprechend ist ein Ausfall von zwei Recheneinheiten von voneinander verschiedenen Herstellern aufgrund des gleichen Fehlers praktisch sehr unwahrscheinlich.

Wie oben bereits ausgeführt ist das erfindungsgemäße Kontrollsystem in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kontrollsystems sieht vor, dass das Steuergerät als lediglich ein einziges Steuergerät ausgebildet ist. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Kontrollsystem wesentlich vereinfacht, da die erforderliche Redundanz nicht durch eine Mehrzahl von Steuergeräten, sondern lediglich durch eine Mehrzahl von in dem einzigen Steuergerät integrierten Recheneinheiten gewährleistet ist.

Wie in der Beschreibungseinleitung bereits ausgeführt, ist die Erfindung und damit das erfindungsgemäße Kontrollsystem sehr vorteilhaft bei Lenksystemen von Kraftfahrzeugen einsetzbar. Entsprechend sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kontrollsystems vor, dass das Kontrollsystem als ein Kontrollsystem für eine Lenkung mindestens eines Rades des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei die Leistungselektronik des Aktors zur Lenkbewegung des mindestens einen Rades in Abhängigkeit von Ausgangssignalen mindestens eines mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs funktional zusammenwirkenden Sensors des Kontrollsystems zur Ermittlung einer Lenkbewegung des Lenkrads und in Abhängigkeit von Ausgangssignalen mindestens eines mit dem Aktor des Kontrollsystems funktional zusammenwirkenden Sensors des Kontrollsystems zur Ermittlung einer Lenklage des Rades betreibbar ist, bevorzugt, dass das Kontrollsystem lediglich als ein Steer-by-Wire-Kontrollsystem ausgebildet ist. Mittels des Kontrollsystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Weiterbildung ist auch bei Lenksystemen von Kraftfahrzeugen, bei denen beispielsweise keinerlei mechanische Verbindung mehr zwischen dem Lenkrad auf der einen Seite und dem mindestens einen Rad auf der anderen Seite vorhanden ist, eine ausreichende Redundanz gewährleistet.

Entsprechend sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass der mit mindestens einem Rad des Kraftfahrzeugs kraftübertragend verbundene Aktor in Abhängigkeit von Ausgangssignalen mindestens eines mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs funktional zusammenwirkenden Sensors des Kontrollsystems zur Ermittlung einer Lenkbewegung des Lenkrads und in Abhängigkeit von Ausgangssignalen mindestens eines mit dem Aktor des Kontrollsystems funktional zusammenwirkenden Sensors des Kontrollsystems zur Ermittlung einer Lenklage des Rades betrieben wird, bevorzugt, dass das Kontrollsystem lediglich als ein Steer-by-Wire-Kontrollsystem betrieben wird.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kontrollsystems sieht vor, dass das Steuergerät mindestens zwei der folgenden Komponenten des Kontrollsystems, bevorzugt alle der folgenden Komponenten, besonders bevorzugt als eine Baueinheit, umfasst: die drei Recheneinheiten, eine Signalschnittstelle zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten mit einem dem Steuergerät übergeordneten Bus-System, eine Signalschnittstelle zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten mit mindestens einem mit dem Aktor zusammenwirkenden Sensor, eine Ansteuerungsschnittstelle zur ansteuersignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten mit der Leistungselektronik des Aktors, die Leistungselektronik für den Aktor, eine Spannungsquellenweiche zur mittels der Ansteuerungsschnittstelle gesteuerten Verbindung mindestens einer von mindestens zwei Spannungsquellen des Kontrollsystems mit dem Aktor zur Versorgung des Aktors mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors, den Aktor. Auf diese Weise ist ein hoher bis sehr hoher baulicher und schaltungstechnischer Integrationsgrad des erfindungsgemäßen Kontrollsystems ermöglicht. Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontrollsystems mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem teilweisen Verfahrensschaltbild.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontrollsystems mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens rein exemplarisch dargestellt.

Das Kontrollsystem 2 eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Kontrolle einer Lenkfunktion des Kraftfahrzeugs ausgebildet, und umfasst ein Steuergerät 4, wobei das Steuergerät 4 des Kontrollsystems 2 mindestens eine Recheneinheit zur Auswertung von Ausgangssignalen mindestens eines Sensors 6, 8 des Kontrollsystems 2 und zur Ansteuerung einer Leistungselektronik 9 eines Aktors 10 des Kontrollsystems 2 mittels Ansteuersignalen in Abhängigkeit dieser Ausgangssignale zur Ausführung der Lenkfunktion des Kraftfahrzeugs aufweist. Das Steuergerät 4 umfasst erfindungsgemäß drei Recheneinheiten 12, 14, 16 zur Auswertung von Ausgangssignalen der Sensoren 6, 8 und zur Ansteuerung der Leistungselektronik 9 des Aktors 10 mittels Ansteuersignalen in Abhängigkeit dieser Ausgangssignale. Hierfür ist das Steuergerät 4 derart ausgebildet und eingerichtet, dass die Ausgangssignale der Sensoren 6, 8 in allen Recheneinheiten 12, 14, 16 parallel auswertbar sind und die Leistungselektronik 9 des Aktors 10 mittels Ansteuersignalen jeder der Recheneinheiten 12, 14, 16 ansteuerbar ist, wobei bei Übereinstimmung von mindestens zwei zueinander korrespondierenden Ansteuersignalen von zwei der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 die Leistungselektronik 9 des Aktors 10 mittels der Ansteuersignale von mindestens einer Recheneinheit von diesen zwei Recheneinheiten 12, 14, 16 ansteuerbar ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Leistungselektronik 9 des Aktors 10 in einem Regelbetrieb von zwei der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 angesteuert, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Bei den in der Fig. 1 dargestellten Sensoren 6, 8 handelt es sich zum einen um drei mit dem Aktor 10 funktional verbundene magnetische Sensoren 6 und zum anderen um drei mit dem Aktor 10 funktional verbundene induktive Sensoren 8. Entsprechend ergibt sich dadurch eine Verbesserung der Ausfallsicherheit einerseits durch die oben bereits erläuterte Technologiediversität der Sensoren 6, 8 und andererseits durch die vorgenannte Dreifachsensorik sowohl der Sensoren 6 wie auch der Sensoren 8. Zusätzlich dazu weist das Kontrollsystem 2 noch mindestens einen mit einem nicht dargestellten Lenkrad des Kraftfahrzeugs funktional zusammenwirkenden, ebenfalls nicht dargestellten Lenkradsensor auf.

Das Steuergerät 4 ist hier derart ausgebildet und eingerichtet, dass eine erste Recheneinheit 12 der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 funktional mit einer ersten Spannungsquelle 18 des Kontrollsystems 2 zur Versorgung des Aktors 10 mit einer elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors 10, eine zweite Recheneinheit 14 der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 funktional mit einer zweiten Spannungsquelle 20 des Kontrollsystems 2 zur Versorgung des Aktors 10 mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors 10 und eine dritte Recheneinheit 16 der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 funktional mit der ersten und der zweiten Spannungsquelle 18, 20 zur Versorgung des Aktors 10 mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors 10 verbindbar ist.

Ferner weist das Steuergerät 4 für alle drei Recheneinheiten 12, 14, 16 lediglich eine einzige Signalschnittstelle 22 zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 mit einem dem Steuergerät 4 übergeordneten Bus- System 24 des Kraftfahrzeugs auf, wobei mittels des Bus-Systems 24 und dieser Signalschnittstelle 22 Ausgangssignale des mindestens einen nicht dargestellten Sensors von diesem Sensor an die Recheneinheiten 12, 14, 16 übertragbar sind. Bei dem vorgenannten mindestens einen Sensor handelt es sich um den bereits oben genannten nicht dargestellten Lenkradsensor, der eine Lenkbewegung des ebenfalls nicht dargestellten Lenkrads des Kraftfahrzeugs erfasst. Der vorgenannte mindestens eine Lenkradsensor kann, analog zu den Sensoren 6, 8, einerseits technologiedivers und andererseits alternativ dazu oder zusätzlich dazu redundant ausgeführt sein.

Ferner weist das Steuergerät 4 zum einen für alle drei Recheneinheiten 12, 14, 16 lediglich eine einzige Signalschnittstelle 26 zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 mit den mit dem Aktor 10 funktional zusammenwirkenden Sensoren 6, 8 auf, wobei mittels dieser Signalschnittstelle 26 Ausgangssignale der Sensoren 6, 8 an die Recheneinheiten 12, 14, 16 übertragbar sind. Zum anderen weist das Steuergerät 4 für alle drei Recheneinheiten 12, 14, 16 lediglich eine einzige Ansteuerungsschnittstelle 28 zur ansteuersignalübertragenden Verbindung mindestens einer der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 mit der Leistungselektronik 9 des Aktors 10 auf, wobei mittels dieser Ansteuerungsschnittstelle 28 Ansteuersignale derart an die Leistungselektronik 9 des Aktors 10 übertragbar sind, dass der Aktor 10 mittels dieser Ansteuersignale mit den beiden Spannungsquellen 18, 20 des Kontrollsystems 2 zur Versorgung des Aktors 10 mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors 10 verbindbar ist.

Darüber hinaus weist das Kontrollsystem 2 hier lediglich ein einziges Steuergerät 4 auf, wobei das Steuergerät 4 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Baueinheit ausgebildet ist. Die Recheneinheiten 12, 14, 16 des Steuergeräts 4 sind ferner zueinander funktional im Wesentlichen identisch ausgebildet.

Wie oben bereits angerissen ist das Kontrollsystem 2 als ein Kontrollsystem für eine Lenkung mindestens eines Rades 30 des Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei der Aktor 10 zur Lenkbewegung des mindestens einen Rades 30 in Abhängigkeit von Ausgangssignalen des mindestens einen mit dem nicht dargestellten Lenkrad des Kraftfahrzeugs funktional zusammenwirkenden Sensors des Kontrollsystems 2 zur Ermittlung einer Lenkbewegung des Lenkrads und in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der mit dem Aktor 10 des Kontrollsystems 2 funktional zusammenwirkenden Sensoren 6, 8 des Kontrollsystems 2 zur Ermittlung einer Lenklage des Rades 30 betreibbar ist. Bei dem nicht näher dargestellten Kraftfahrzeug ist das Kontrollsystem 2 lediglich als ein Steer-by-wire-Kontrollsystem ausgebildet. Wie in der Beschreibungseinleitung bereits erläutert, ist das Lenksystem bei einem Kraftfahrzeug mit Steer-by-wire ohne eine mechanische Verbindung zwischen dem nicht dargestellten Lenkrad des Kraftfahrzeugs einerseits und dem mindestens einen Rad des Kraftfahrzeugs andererseits, das mittels einer Lenkradbewegung des Lenkrads lenkbar ist, ausgeführt. Neben dem oben genannten und als Steer-by-wire-Kontrollsystem ausgebildeten Kontrollsystem 2 gibt es somit keine dazu funktional parallel geschaltete mechanische Verbindung zwischen dem Lenkrad und dem mindestens einen Rad 30.

Um den Integrationsgrad des Kontrollsystems 2 zusätzlich zu steigern, sind in dem Steuergerät 4 des Kontrollsystems 2 alle der folgenden Komponenten des Kontrollsystems 2 als eine einzige Baueinheit integriert: die drei Recheneinheiten 12, 14, 16, die Signalschnittstelle 22 zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 mit dem Bus-System 24, die Signalschnittstelle 26 zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 mit den mit dem Aktor 10 funktional zusammenwirkenden Sensoren 6, 8, die Ansteuerungsschnittstelle 28 zur ansteuersignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 mit der Leistungselektronik 9 des Aktors 10, die Leistungselektronik 9 für den Aktor 10, eine Spannungsquellenweiche 32 zur mittels der Ansteuerungsschnittstelle 28 gesteuerten Verbindung mindestens einer der zwei Spannungsquellen 18, 20 des Kontrollsystems 2 mit dem Aktor 10 zur Versorgung des Aktors 10 mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors 10 und der Aktor 10. In der Fig. 1 ist eine Systemgrenze des Steuergeräts 4 mit einer durchgehenden, dicken Linie dargestellt.

Im Nachfolgenden werden die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kontrollsystems mit dem erfindungsgemäßen Steuergerät und das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 näher erläutert.

Wird das nicht dargestellte Lenkrad des Kraftfahrzeugs beispielsweise manuell gedreht, so wird diese Lenkbewegung des Lenkrads mittels des mindestens einen mit dem Lenkrad funktional verbundenen Sensors, nämlich des nicht dargestellten mindestens einen Lenkradsensors, auf an sich bekannte Art und Weise erfasst und als Ausgangssignale dieses mindestens einen Sensors mittels des Bus-Systems 24 an das Steuergerät 4 des Kontrollsystems 2 weitergeleitet. Diese Ausgangssignale werden dabei mittels der Signalschnittstelle 22 des Steuergeräts 4 parallel allen drei Recheneinheiten 12, 14, 16 zur Auswertung zugeführt. Um die Leistungselektronik 9 des Aktors 10 des Steuergeräts 4 ordnungsgemäß ansteuern zu können, ist es zusätzlich erforderlich, dass die aktuelle Lenklage des mindestens einen Rads 30 des Kraftfahrzeugs bekannt ist. Diese aktuelle Lenklage wird mittels der mit dem Aktor 10 funktional zusammenwirkenden Sensoren 6, 8 des Steuergeräts 4 ebenfalls auf dem Fachmann an sich bekannte Art und Weise erfasst und in Form von Ausgangssignalen der Sensoren 6, 8 mittels der Signalschnittstelle 26 des Steuergeräts 2, analog zu den oben genannten Ausgangssignalen, parallel an die drei Recheneinheiten 12, 14, 16 zwecks Auswertung weitergeleitet. Nach der parallelen Auswertung aller Ausgangssignale in allen drei Recheneinheiten 12, 14, 16 erzeugt jede der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 ein zu diesen Ausgangssignalen korrelierendes Ansteuersignal, mit dem die Leistungselektronik 9 des Aktors 10 ansteuerbar ist. In der Ansteuerungsschnittstelle 28 liegen also insgesamt drei zueinander korrespondierende Ansteuersignale parallel an. Bei ordnungsgemäßer Funktion aller drei Recheneinheiten 12, 14, 16 müssten die vorgenannten Ansteuersignale identisch gleich sein.

Bei Übereinstimmung von mindestens zwei zueinander korrespondierenden Ansteuersignalen von zwei der drei Recheneinheiten 12, 14, 16 wird der Aktor 10 mittels der Ansteuersignale von mindestens einer Recheneinheit von diesen zwei Recheneinheiten angesteuert. Sofern alle drei Recheneinheiten 12, 14, 16 ordnungsgemäß funktionieren, wird die Spannungsquellenweiche 32 des Steuergeräts 2 mittels der ersten und der zweiten Recheneinheit 12, 14 derart angesteuert, dass für einen Regelbetrieb des Aktors 10 vorgesehene drei elektrische Spulen des Aktors 10 mittels der ersten Recheneinheit 12 durch die erste Spannungsquelle 18 und für den vorgenannten Regelbetrieb des Aktors 10 vorgesehene weitere drei elektrische Spulen des Aktors 10 mittels der zweiten Recheneinheit 14 durch die zweite Spannungsquelle 20 bestromt werden.

Sollte eine der beiden Recheneinheiten 12, 14 nicht ordnungsgemäß funktionieren, also das vorgenannte Ansteuersignal der fehlerhaften Recheneinheit 12 oder 14 von dem Ansteuersignal der ordnungsgemäß funktionierenden Recheneinheit 14 oder 12 abweichen, liegt in der Ansteuerungsschnittstelle 28 parallel dazu das zu dem Ansteuersignal der ordnungsgemäß funktionierenden Recheneinheit 14 oder 12 korrespondierende, ordnungsgemäße Ansteuersignal der ebenfalls ordnungsgemäß funktionierenden dritten Recheneinheit 16 vor. Entsprechend wird der Aktor 10 mittels dieses Ansteuersignals der dritten Recheneinheit 16 derart angesteuert, dass die zu der fehlerhaften Recheneinheit 12 oder 14 korrespondierende Spannungsquelle 18 oder 20 mittels der dritten Recheneinheit 16 mit den dazu korrespondierenden drei elektrischen Spulen des Aktors 10 stromleitend verbunden wird. Somit kann der oben erläuterte Regelbetrieb des Aktors 10 auch bei einer fehlerhaften Recheneinheit 12, 14, 16 des Steuergeräts 4 mittels der vorgenannten Zwei-aus-drei-Ansteuerung immer durch zwei ordnungsgemäß funktionierende Recheneinheiten, nämlich 12, 14 oder 12, 16 oder 14, 16, aufrechterhalten werden.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Steuergeräts 4, des Kontrollsystems 2 und des Verfahrens zum Betrieb des Kontrollsystems 2 ist somit eine ausreichende Redundanz für ein Kraftfahrzeug oder dergleichen mit X-by-wire auf einfache und damit kostengünstige Art und Weise realisierbar. Zum Beispiel ist dies anhand des vorliegenden Ausführungsbeispiels, nämlich der Lenkung des Kraftfahrzeugs, leicht nachvollziehbar. Bei dem Kraftfahrzeug des Ausführungsbeispiels wird anstelle der bekannten mechanischen Verbindung zwischen dem Lenkrad des Kraftfahrzeugs und dem mindestens einen zu lenkenden Rad des Kraftfahrzeugs lediglich das sogenannte Steer-by-wire-System verwendet, bei dem die vorgenannte mechanische Verbindung entfällt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich, eine Mehrzahl von Steuergeräten bereitzustellen, um beispielsweise die vorgenannte Redundanz zu erzielen.

Stattdessen wird lediglich das Steuergerät 4 als das einzige Steuergerät zur Ausführung der Lenkfunktion des Kraftfahrzeugs verwendet. Es wird also nur die Anzahl der Recheneinheiten verdreifacht; die Anzahl der übrigen Komponenten des Steuergeräts 4 bleibt gleich.

Jedoch ist das Anwendungsfeld der Lenkung von Kraftfahrzeugen unter Verwendung von Steer-by-wire-Systemen hier lediglich rein exemplarisch angeführt. Die Erfindung ist auch bei anderen Funktionen von Kraftfahrzeugen vorteilhaft einsetzbar. Beispielsweise sei hier nur auf andere by-wire-Systeme hingewiesen, die allgemein auch als X-by-wire-Systeme benannt werden. Entsprechend ist die Erfindung nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Siehe hierzu beispielsweise die diesbezüglichen Ausführungen in der Beschreibungseinleitung sowie in der Beschreibung des konkreten Ausführungsbeispiels. Dem Fachmann ist die grundsätzliche Ausbildung derartiger X-by-wire-Systeme hinlänglich bekannt.

Bezugszeichenliste

2 Kontrollsystem

4 Steuergerät

6 Magnetische Sensoren

8 Induktive Sensoren

9 Leistungselektronik

10 Aktor

12 Erste Recheneinheit

14 Zweite Recheneinheit

16 Dritte Recheneinheit

18 Erste Spannungsquelle

20 Zweite Spannungsquelle

22 Signalschnittstelle

24 Bus-System

26 Signalschnittstelle

28 Ansteuerungsschnittstelle

30 Rad

32 Stromquellenweiche

Claims

Patentansprüche

1 . Steuergerät (4) für ein Kontrollsystem (2) eines Kraftfahrzeugs zur Kontrolle einer Funktion des Kraftfahrzeugs, wobei das Steuergerät (4) mindestens eine Recheneinheit (12, 14, 16) zur Auswertung von Ausgangssignalen mindestens eines Sensors (6, 8) des Kontrollsystems (2) und zur Ansteuerung einer Leistungselektronik (9) eines Aktors (10) des Kontrollsystems (2) mittels Ansteuersignalen in Abhängigkeit dieser Ausgangssignale zur Ausführung dieser Funktion des Kraftfahrzeugs aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) drei Recheneinheiten (12, 14, 16) aufweist, wobei das Steuergerät (4) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Ausgangssignale des mindestens einen Sensors (6, 8) in allen Recheneinheiten (12, 14, 16) parallel auswertbar sind und die Leistungselektronik (9) des Aktors (10) mittels Ansteuersignalen jeder der Recheneinheiten (12, 14, 16) ansteuerbar ist, und wobei bei Übereinstimmung von mindestens zwei zueinander korrespondierenden Ansteuersignalen von zwei der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) die Leistungselektronik (9) des Aktors (10) mittels der Ansteuersignale von mindestens einer Recheneinheit (12, 14; 12, 16; 14, 16) von diesen zwei Recheneinheiten (12, 14; 12, 16; 14, 16) ansteuerbar ist.

2. Steuergerät (4) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) derart ausgebildet und eingerichtet ist, dass eine erste Recheneinheit (12) der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) funktional mit einer ersten Spannungsquelle (18) des Kontrollsystems (2) zur Versorgung des Aktors (10) mit einer elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors (10), eine zweite Recheneinheit (14) der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) funktional mit einer zweiten Spannungsquelle (20) des Kontrollsystems (2) zur Versorgung des Aktors (10) mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors (10) und eine dritte Recheneinheit (16) der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) funktional mit der ersten und/oder der zweiten Spannungsquelle (18, 20) zur Versorgung des Aktors (10) mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors (10) verbindbar ist.

3. Steuergerät (4) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) für alle drei Recheneinheiten (12, 14, 16) lediglich eine einzige Signalschnittstelle (22) zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) mit einem dem Steuergerät (4) übergeordneten Bus-System (24) des Kraftfahrzeugs aufweist, wobei mittels des Bus-Systems (24) und dieser Signalschnittstelle (22) Ausgangssignale mindestens eines des mindestens einen Sensors von diesem Sensor an die Recheneinheiten (12, 14, 16) übertragbar sind.

4. Steuergerät (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) für alle drei Recheneinheiten (12, 14, 16) lediglich eine einzige Signalschnittstelle (26) zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) mit mindestens einem mit dem Aktor (10) funktional zusammenwirkenden Sensor (6, 8) aufweist, wobei mittels dieser Signalschnittstelle (26) Ausgangssignale von diesem Sensor (6, 8) an die Recheneinheiten (12, 14, 16) übertragbar sind.

5. Steuergerät (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) für alle drei Recheneinheiten (12, 14, 16) lediglich eine einzige Ansteuerungsschnittstelle (28) zur ansteuersignalübertragenden Verbindung mindestens einer der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) mit der Leistungselektronik (9) des Aktors (10) aufweist, wobei mittels dieser Ansteuerungsschnittstelle (28) Ansteuersignale bevorzugt derart an die Leistungselektronik (9) des Aktors (10) übertragbar sind, dass der Aktor (10) mittels dieser Ansteuersignale mit mindestens einer Spannungsquelle (18, 20) des Kontrollsystems (2) zur Versorgung des Aktors (10) mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors (10) verbindbar ist.

6. Steuergerät (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) als eine Baueinheit ausgebildet ist, bevorzugt, dass alle Recheneinheiten (12, 14, 16) des Steuergeräts (4) zueinander lediglich funktional im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.

7. Kontrollsystem (2) eines Kraftfahrzeugs zur Kontrolle einer Funktion des Kraftfahrzeugs, mit mindestens einem Steuergerät (4), wobei das Steuergerät (4) mindestens eine Recheneinheit (12, 14, 16) zur Auswertung von Ausgangssignalen mindestens eines Sensors (6, 8) des Kontrollsystems (2) und zur Ansteuerung einer Leistungselektronik (9) eines Aktors (10) des Kontrollsystems (2) mittels Ansteuersignalen in Abhängigkeit dieser Ausgangssignale zur Ausführung dieser Funktion des Kraftfahrzeugs aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) als ein Steuergerät (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.

8. Kontrollsystem (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) als lediglich ein einziges Steuergerät (4) ausgebildet ist.

9. Kontrollsystem (2) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem (2) als ein Kontrollsystem (2) für eine Lenkung mindestens eines Rades (30) des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, wobei der Aktor (10) zur Lenkbewegung des mindestens einen Rades (30) in Abhängigkeit von Ausgangssignalen mindestens eines mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs funktional zusammenwirkenden Sensors des Kontrollsystems (2) zur Ermittlung einer Lenkbewegung des Lenkrads und in Abhängigkeit von Ausgangssignalen mindestens eines mit dem Aktor (10) des Kontrollsystems (2) funktional zusammenwirkenden Sensors (6, 8) des Kontrollsystems (2) zur Ermittlung einer Lenklage des Rades (30) betreibbar ist, bevorzugt, dass das Kontrollsystem (2) lediglich als ein Steer-by-Wire- Kontrollsystem ausgebildet ist.

10. Kontrollsystem (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (4) mindestens zwei der folgenden Komponenten des Kontrollsystems (2), bevorzugt alle der folgenden Komponenten, besonders bevorzugt als eine Baueinheit, umfasst: die drei Recheneinheiten (12, 14, 16), eine Signalschnittstelle (22) zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) mit einem dem Steuergerät (4) übergeordneten Bus-System (24), eine Signalschnittstelle (26) zur sensorsignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) mit mindestens einem mit dem Aktor (10) funktional zusammenwirkenden Sensor (6, 8), eine Ansteuerungsschnittstelle (28) zur ansteuersignalübertragenden Verbindung der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) mit der Leistungselektronik (9) des Aktors (10), die Leistungselektronik (9) für den Aktor (10), eine Spannungsquellenweiche (32) zur mittels der Ansteuerungsschnittstelle (28) gesteuerten Verbindung mindestens einer von mindestens zwei Spannungsquellen (18, 20) des Kontrollsystems (2) mit dem Aktor (10) zur Versorgung des Aktors (10) mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors (10), den Aktor (10).

11 . Verfahren zum Betrieb eines Kontrollsystems (2) eines Kraftfahrzeugs nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wonach die Ausgangssignale des mindestens einen Sensors (6, 8) in allen Recheneinheiten (12, 14, 16) parallel ausgewertet werden und die Leistungselektronik (9) des Aktors (10) mittels Ansteuersignalen jeder der Recheneinheiten (12, 14, 16) ansteuerbar ist, wobei bei Übereinstimmung von mindestens zwei zueinander korrespondierenden Ansteuersignalen von zwei der drei Recheneinheiten (12, 14, 16) die Leistungselektronik (9) des Aktors (10) mittels der Ansteuersignale von mindestens einer Recheneinheit (12, 14; 12, 16; 14, 16) von diesen zwei Recheneinheiten (12, 14; 12, 16; 14, 16) angesteuert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungselektronik (9) des Aktors (10) mittels Ansteuersignalen derart angesteuert wird, dass der Aktor (10) mittels dieser Ansteuersignale mit mindestens einer Spannungsquelle (18, 20) des Kontrollsystems (2) zur Versorgung des Aktors (10) mit der elektrischen Leistung zum Betrieb des Aktors (10) verbunden wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mit mindestens einem Rad (30) des Kraftfahrzeugs kraftübertragend verbundene Aktor (10) in Abhängigkeit von Ausgangssignalen mindestens eines mit einem Lenkrad des Kraftfahrzeugs funktional zusammenwirkenden Sensors des Kontrollsystems (2) zur Ermittlung einer Lenkbewegung des Lenkrads und in Abhängigkeit von Ausgangssignalen mindestens eines mit dem Aktor (10) des Kontrollsystems (2) funktional zusammenwirkenden Sensors (6, 8) des Kontrollsystems (2) zur Ermittlung einer Lenklage des Rades (30) betrieben wird, bevorzugt, dass das Kontrollsystem (2) lediglich als ein Steer-by-Wire-Kontrollsystem betrieben wird.