WO2019185522A2 - Sensoranordnung für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2019185522A2
WO2019185522A2 PCT/EP2019/057398 EP2019057398W WO2019185522A2 WO 2019185522 A2 WO2019185522 A2 WO 2019185522A2 EP 2019057398 W EP2019057398 W EP 2019057398W WO 2019185522 A2 WO2019185522 A2 WO 2019185522A2
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sensor
current
wss
control unit
sensor arrangement
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PCT/EP2019/057398
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Inventor
Jens Wirth
Martin KOEGEL
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Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/489—Digital circuits therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/171—Detecting parameters used in the regulation; Measuring values used in the regulation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement for a vehicle according to the preamble of independent claim 1.
  • Sensor arrangements for vehicles are known from the prior art, each of which have a wheel sensor with at least one sensor element per driving wheel.
  • the individual wheel sensors are usually connected via a two-core twisted cable with a control unit forsselbremssys system, which, for example, ABS, ESP, ASR and / or Hillhold functions (ABS: Antilock Braking, ESP: Electronic Stability Program, ASR: traction control ).
  • ABS Antilock Braking
  • ESP Electronic Stability Program
  • ASR traction control
  • a first terminal of the at least one sensor element via the control unit with a power source is connected (high-side path)
  • a second terminal of the at least one sensor element is connected via the control unit to ground (low-side path).
  • a sensor current flowing through the at least one sensor element is modulated with information about the rotational speed and / or rotational speed of the corresponding vehicle wheel, wherein an evaluation and control unit of the control unit evaluates the sensor current detected between the at least one sensor element and mass.
  • the wheel sensor device comprises a first sensor element, by means of which at least one first sensor variable with respect to a rotational speed and / or a rotational speed of the wheel to at least one evaluation and / or control device of the driving can be provided, and an additional second sensor element, by means of wel chem at least a second sensor size with respect to the speed and / or the rotational speed of the same wheel to the at least one evaluation and / or control device is provided.
  • the sensor arrangement for a vehicle having the features of independent claim 1 has the advantage that a sensor current between a source of energy and a first terminal of a sensor element is detected and evaluated.
  • a second terminal of the sensor element is connected outside of the control unit to ground.
  • the second terminal of the Steue relement be connected, for example, at the installation site or via another control unit to ground to allow the sensor current flow through the sensor element.
  • the individual sensor elements can be connected to the control unit via a single-wire interface, so that the cabling can be simplified in an advantageous manner.
  • Embodiments of the present invention provide a sensor arrangement for a vehicle, with a sensor element per vehicle wheel and at least one control unit available, which unit has at least one evaluation and Steuerein and an energy source.
  • a first terminal of the respec gene sensor element is connected to the power source, and a second terminal of the respective sensor element is connected to ground.
  • a flowing through the respective sensor element sensor current is modu lated at least with information about the speed and / or rotational speed of the corresponding wheel, wherein a current processing detects the respective sensor current between the power source and the sensor element and provides as a measurement current of the evaluation and control unit available.
  • embodiments of the sensor arrangement according to the invention may comprise a plurality of sensor elements which are distributed in the vehicle at a respective measuring point.
  • embodiments of the present sensor arrangement may preferably be used in a vehicle brake system.
  • the measuring points can, for example each associated with a vehicle wheel, wherein a corresponding sensor element can detect at least one rotational speed and / or rotational speed of the parent to the vehicle wheel.
  • measurands such as temperature, pressure, etc. can be detected at such a measuring point.
  • an evaluation and control unit can be understood as meaning an electrical circuit which processes and / or evaluates detected sensor signals.
  • the evaluation and control unit can at least one interface alswei sen, which may be designed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the evaluation and control unit.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete construction elements.
  • the cut can be software modules that are present for example on a microcontroller in addition to other software modules.
  • Another advantage is a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or optical memory and is used to carry out the evaluation when the program is executed by the evaluation and control unit.
  • control device Under the control device can presently an electrical device, such as se brake control unit, be understood, which in conjunction with egg nem hydraulic brake system various brake functions, such as example ABS, ESP, ASR and / or Hillhold functions (ABS: Antilock braking , ESP: Electronic Stability Program, ASR: traction control).
  • various brake functions such as example ABS, ESP, ASR and / or Hillhold functions (ABS: Antilock braking , ESP: Electronic Stability Program, ASR: traction control).
  • a sensor element is understood to mean an electrical component which, in the region of an associated vehicle wheel, directly or indirectly detects a physical variable or a change in a physical variable and preferably converts it into an electrical sensor signal. This can, for example, via the transmission and / or reception of sound and / or elec romagnetician waves and / or a magnetic field or the change of a Magnetic field done.
  • Possible optical sensor elements which example, a photo plate and / or a fluorescent surface and / or a semi-conductor have, which detect the impact or the intensity, the wavelength, the frequency, the angle, etc.
  • an acoustic sensor element such as an ultrasonic sensor element and / or a Hochfrequenzsenso relement and / or a radar sensor element and / or a sensor element wel Ches responsive to a magnetic field, such as a Hall sensor element and / or a magnetoresistive sensor element and / or an inductive Senso relement, which registers the change of a magnetic field, for example via the voltage resulting from magnetic induction.
  • the current processing may comprise at least for each ver affiliated sensor element in the current path looped current sensor, which branches off a fraction of the respective sensor current and forwards to the evaluation and control unit.
  • the sensor current which flows into the first connection of the associated sensor element is measured and an equivalent, but significantly smaller fraction of the sensor current is forwarded to the evaluation and control unit.
  • the power loss in the control unit can be reduced.
  • the evaluation and control unit can have at least one input circuit for each connected sensor element, which converts the fraction of the respective sensor current into a measurement signal which corresponds to the respective sensor current.
  • a measuring signal for example, a voltage can be generated, which represents the respective Sen sorstrom.
  • the input Beschal device may comprise, for example, an ohmic resistance with a higher resistance value, which generates a clamping voltage value from the reduced measuring current, which represents the sensor current. There are no Changes to the subsequent evaluation circuit or the subsequent evaluation required.
  • the power processing may comprise at least for each connected sensor element a power conditioning which is arranged between the respective current sensor and the first evaluation and control unit and converts the fraction of the respective sensor current into an associated measurement current which corresponds to the respective sensor current.
  • a power conditioning which is arranged between the respective current sensor and the first evaluation and control unit and converts the fraction of the respective sensor current into an associated measurement current which corresponds to the respective sensor current.
  • the Stromver processing a first auxiliary voltage generation with an energy storage to take hold, which outputs a first auxiliary voltage at a summing point, wel surface is lower than the supply voltage of the power source.
  • the summation point for charging the energy store between the respective switching device and the respective current sensor with the Sensorstrompfa can be connected to the connected sensor elements.
  • the first auxiliary voltage can, for example, be lower than the supply voltage of the energy source by approximately IV.
  • the summation point can be connected to the sensor current paths of the connected sensor elements via a regeneration protection diode and a current source.
  • the power processing may include a second auxiliary voltage generation, which may be implemented as a DC-DC converter and may convert the first auxiliary voltage into a significantly lower second auxiliary voltage.
  • This second auxiliary voltage can preferably supply the power conditioning.
  • the power conditioning acts as a reliable power source, which is powered by the first auxiliary power source.
  • this auxiliary voltage source has a voltage of approximately 2.5V to 3V.
  • the energy of this first auxiliary voltage source is generated from the voltage applied to the first input of the connected sensor elements Ver supply voltage from the energy source.
  • the individual nen power processing can be performed in each case as an ASIC module.
  • the individual NEN power processing can be integrated into the control unit.
  • the individual sensor elements can each be connected to the control unit via a single-wire line.
  • the individual power processing can be performed each unit as a separate construction.
  • the individual power processing can be connected via a two-wire line to the controller.
  • the individual power processing can be connected in this embodiment in each case via a single-wire line to the sensor element.
  • the individual power processing can each be arranged in a plug and / or a Ge housing of the associated sensor element.
  • a second connection of the respective sensor element in a second control device can be connected to ground.
  • the second control unit can evaluate the respective sensor current detected between the respective sensor element and ground.
  • Fig. 1 shows a schematic block diagram of a firstmittedsbei game of a sensor arrangement according to the invention for a vehicle.
  • Fig. 2 shows a schematic block diagram of a secondUEsbei game of a sensor arrangement according to the invention for a vehicle.
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of a first embodiment of a power processing of the sensor arrangement according to the invention for a vehicle from FIG. 1 or 2.
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of a second embodiment of the power processing of the sensor arrangement according to the invention for a vehicle from FIG. 1 or 2.
  • the illustrated embodiments of a sensor arrangement 1, 1A, 1B for a vehicle each include a sensor element WSS and at least one control unit ECU1, which has at least one evaluation and control unit 3 and a power source VB1.
  • a first terminal WSS1 of the sensor element WSS is connected to the power source VB1
  • a second terminal WSS2 of the sensor WSS is connected to ground.
  • a sensor current ls flowing through the sensor element WSS is modulated with information about a detected measured variable, with a current processing 10 detecting the sensor current IS between the energy source VB1 and the sensor element WSS and making it available to the evaluation and control unit 3 as the measurement current IM.
  • embodiments of the sensor arrangement 1, 1A, 1B according to the invention for a vehicle include a plurality of measuring points, each with a sol chen sensor element WSS. For reasons of clarity, only one of the sensor elements WSS is shown in FIGS. 1 and 2.
  • embodiments of the present sensor arrangement 1, 1A, 1B are preferably used in a vehicle brake system.
  • the measuring points can be assigned, for example, in each case to a vehicle wheel, where at least one rotational speed and / or rotational speed of the corresponding vehicle wheel are detected by the sensor elements WSS.
  • the sensor arrangement 1, 1A, 1B thus has four such sensor elements WSS.
  • other parameters such as temperature, pressure, etc. can be detected at such a measuring point.
  • the first terminals WSS1 of the sensor elements WSS can be connected directly or via intermediary components to the energy source VB1 and the second terminals WSS2 may be connected to ground directly or via interconnected components.
  • the current processing 10 in the exemplary embodiments illustrated in each case comprises a current sensor 20 and opti onal a power processing 30 shown in dashed lines.
  • the individual Stromver processing 10 are preferably each designed as an ASIC module.
  • the individual power processing 10 for the connected sensor elements WSS in the illustrated first embodiment for example, the sensor assembly 1A for a vehicle in the control unit ECU1 is arranged.
  • the individual sensor elements WSS are each connected via a wire line LI to the control unit ECU1 or the power processing 10 in the control unit.
  • the individual current processing 10 for the connected sensor elements WSS in the illustrated second exemplary embodiment of the sensor arrangement 1B for a vehicle are each designed as separate units. Therefore, the individual power processing 10 are each Weil connected via a two-wire line L2 to the control unit ECU1.
  • the individual sensor elements WSS are each connected to the associated power processing 10 via a single-wire line L3.
  • the individual power processing units 10 can each be arranged in a plug and / or a housing of the associated sensor element WSS. Alternatively, the power processing 10 can be installed in other suitable installation locations in the vehicle.
  • the current processing 10A, 10B each comprise a current sensor 20 looped into the current path, which branches off a fraction ls / n of the sensor current ls and forwards them to the evaluation and control unit 3.
  • the current sensor 20 directs the sensor current Is to the first terminal WSS1 of the associated sensor element WSS.
  • the current sensor 20 in the illustrated embodiment comprises two ohmic resistors RI, R2, an operational amplifier OPI and a transistor TI.
  • the said electrical components are interconnected as shown, so that the current sensor 20 in the high-side path of the control unit ECU1 unlike a simple Stromspie gelscrien causes a small voltage drop.
  • the sensor current ls which flows into the first terminal WSS + of the sensor element WSS, measured and an equivalent, but much smaller current ls / n is the evaluation and control unit 3 is supplied to the power loss in the first control unit ECU1 or in the Power processing 10 to reduce.
  • the additional fraction ls / n of the sensor current Is is branched off, it should be noted that the energy source VB1 is able to provide this additional fraction ls / n of the sensor current Is.
  • a total current (ls / n + ls) taken from the power source VB1 should not exceed a predetermined maximum value of, for example, 50mA.
  • the sensor current ls has values of
  • an input circuit which has the evaluation and control unit 3 at least for each connected sensor element WSS, can be adapted accordingly to the fraction ls / n of the respective sensor current ls to convert into a measurement signal which corresponds to the respective sensor current ls.
  • a measuring resistor R M of about 10 ohms by the factor n, which here corresponds to the value 50, to approx.
  • the current processing 10 in the illustrated embodiments includes a power conditioning 30, which inter mediate the current sensor 20 and the evaluation and control unit 3 is arranged is.
  • the power conditioning 30 is designed as a reliable energy source and converts the fraction ls / n of the respective sensor current ls into an associated measuring current IM, which corresponds to the respective sensor current ls.
  • the power processing 10 includes a first one
  • Auxiliary voltage generation 32 with an energy storage CH which outputs a first auxiliary voltage VH1 at a summing point SP.
  • the first auxiliary voltage VH1 voltage is about IV lower than the supply voltage of the power source VB1, which has, for example, a value of about 12V.
  • the summing point SP is connected to charge the energy accumulator CH with the sensor current paths of the connected sensor elements WSS.
  • the summation point SP is connected via a regenerative protection diode Dl and a current source IQ to the sensor current paths of the connected sensor elements WSS.
  • the power processing 10 includes a second auxiliary voltage generator 34, which is performed as a DC voltage converter DC / DC and converts the first auxiliary voltage VH1 into a significantly lower second auxiliary voltage VH2, for example 2.5V to 3V, to keep the total loss performance low.
  • the second auxiliary voltage generator 34 ver provides the power conditioning 30 with the second auxiliary voltage VH2.
  • the second terminal WSS2 of the respective sensor element WSS is connected to ground at the installation site.
  • the respective Sensorel elements WSS are connected in a second control device to ground. In this case, the second control device between the respective sensor element WSS and

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (1) mit einem Sensorelement (WSS) und mindestens einem Steuergerät (ECU1), welches mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit (3) und eine Energiequelle (VB1) aufweist, wobei ein erster Anschluss (WSS1) des Sensorelements (WSS) mit der Energiequelle (VB1) verbunden ist, und ein zweiter Anschluss (WSS2) des Sensorelements (WSS) mit Masse verbunden ist, wobei ein durch das Sensorelement (WSS) fließender Sensorstrom (ls) zumindest mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert ist, wobei eine Stromverarbeitung (10) den Sensorstrom (ls) zwischen der Energiequelle (VB1) und dem Sensorelement (WSS) erfasst und als Messstrom (IM) der Auswerte und Steuereinheit (3) zur Verfügung stellt.

Description

Beschreibung
Titel
Sensoranordnung für ein Fahrzeug
Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Sensoranordnungen für Fahrzeuge bekannt, welche jeweils einen Radsensor mit mindestens einem Sensorelement je Fahr zeugrad aufweisen. Die einzelnen Radsensoren werden in der Regel über ein zweiadriges verdrilltes Kabel mit einem Steuergerät für ein Fahrzeugbremssys tem verbunden, welches beispielsweise ABS-, ESP-, ASR- und/oder Hillhold- Funktionen (ABS: Antiblockiersystem, ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm, ASR: Antriebsschlupfregelung) ausführt. Üblicherweise ist ein erster Anschluss des mindestens einen Sensorelements über das Steuergerät mit einer Energie quelle verbunden (High-Side-Pfad), und ein zweiter Anschluss des mindestens einen Sensorelements ist über das Steuergerät mit Masse verbunden (Low-Side- Pfad). Ein durch das mindestens eine Sensorelement fließender Sensorstrom ist mit Informationen über Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit des korrespon dierenden Fahrzeugrads moduliert, wobei eine Auswerte und Steuereinheit des Steuergeräts den zwischen dem mindestens einen Sensorelement und Masse erfassten Sensorstrom auswertet.
Aus der DE 10 2015 202 335 Al sind ein Sensorgehäuse für eine Radsensorvor richtung, eine Radsensorvorrichtung, eine Radlagervorrichtung und ein Verfahren zum Bilden einer zum Ermitteln einer Drehzahl und/oder einer Drehgeschwindig keit eines Rads eines Fahrzeugs geeigneten Sensorik bekannt. Die Radsensor vorrichtung umfasst ein erstes Sensorelement, mittels welchem mindestens eine erste Sensorgröße bezüglich einer Drehzahl und/oder einer Drehgeschwindigkeit des Rads an mindestens eine Auswerte- und/oder Steuervorrichtung des Fahr- zeugs bereitstellbar ist, und ein zusätzliches zweites Sensorelement, mittels wel chem mindestens eine zweite Sensorgröße bezüglich der Drehzahl und/oder der Drehgeschwindigkeit des gleichen Rads an die mindestens eine Auswerte- und/oder Steuervorrichtung bereitstellbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Sensoranordnung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Sensorstrom zwischen einer Ener giequelle und einem ersten Anschluss eines Sensorelements erfasst und ausge wertet wird. Ein zweiter Anschluss des Sensorelements ist dabei außerhalb des Steuergeräts mit Masse verbunden. So kann der zweite Anschluss des Steue relement beispielsweise am Einbauort oder über ein weiteres Steuergerät mit Masse verbunden werden, um den Sensorstromfluss durch das Sensorelement zu ermöglichen. Dadurch können die einzelnen Sensorelemente über eine Ein- Draht-Schnittstelle mit dem Steuergerät verbunden werden, so dass die Verkabe lung in vorteilhafter Weise vereinfacht werden kann.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoranordnung für ein Fahrzeug, mit einem Sensorelement je Fahrzeugrad und mindestens einem Steuergerät zur Verfügung, welches mindestens eine Auswerte- und Steuerein heit und eine Energiequelle aufweist. Hierbei ist ein erster Anschluss des jeweili gen Sensorelements mit der Energiequelle verbunden, und ein zweiter Anschluss des jeweiligen Sensorelements ist mit Masse verbunden. Ein durch das jeweilige Sensorelement fließender Sensorstrom ist zumindest mit Informationen über Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit des korrespondierenden Rads modu liert, wobei eine Stromverarbeitung den jeweiligen Sensorstrom zwischen der Energiequelle und dem Sensorelement erfasst und als Messstrom der Auswerte und Steuereinheit zur Verfügung stellt.
In der Regel können Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranord nung mehrere Sensorelemente umfassen, welche verteilt im Fahrzeug an jeweils einer Messstelle angeordnet sind. So können Ausführungsformen der vorliegen den Sensoranordnung vorzugsweise in einem Fahrzeugbremssystem eingesetzt werden. In einem solchen Bremssystem können die Messstellen beispielsweise jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet werden, wobei ein korrespondierendes Sensorelement zumindest eine Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit des zu geordneten Fahrzeugrads erfassen kann. Selbstverständlich können auch ande re Messgrößen, wie beispielsweise Temperatur, Druck usw. an einer solchen Messstelle erfasst werden.
Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend eine elektrische Schal tung verstanden werden, welche erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswer tet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufwei sen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hard waremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines so genannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bau elementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnitt stellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computer programmprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
Unter dem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielswei se ein Bremsensteuergerät, verstanden werden, welches in Verbindung mit ei nem hydraulischen Bremssystem verschiedene Bremsfunktionen, wie beispiels weise ABS-, ESP-, ASR- und/oder Hillhold-Funktionen (ABS: Antiblockiersystem, ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm, ASR: Antriebsschlupfregelung) aus führen kann.
Unter einem Sensorelement wird vorliegend ein elektrisches Bauteil verstanden, welches im Bereich eines zugeordneten Fahrzeugrads eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandelt. Dies kann beispiels weise über das Aussenden und/oder das Empfangen von Schall- und/oder elekt romagnetischen Wellen und/oder über ein Magnetfeld bzw. die Änderung eines Magnetfelds erfolgen. Möglich sind optische Sensorelemente, welche beispiels weise eine Fotoplatte und/oder eine fluoreszierende Fläche und/oder einen Halb leiter aufweisen, welche das Auftreffen bzw. die Intensität, die Wellenlänge, die Frequenz, den Winkel usw. der empfangen Welle detektieren, wie beispielsweise Infrarotsensorelemente. Ebenso ist ein akustisches Sensorelement denkbar, wie beispielsweise ein Ultraschallsensorelement und/oder ein Hochfrequenzsenso relement und/oder ein Radarsensorelement und/oder ein Sensorelement, wel ches auf ein Magnetfeld reagiert, wie beispielsweise ein Hallsensorelement und/oder ein magnetoresistives Sensorelement und/oder ein induktives Senso relement, welches die Änderung eines Magnetfeldes beispielsweise über die durch magnetische Induktion entstehende Spannung registriert.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiter bildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentan spruch 1 angegebenen Sensoranordnung für ein Fahrzeug möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Stromverarbeitung zumindest für jedes ver bundene Sensorelement einen in den Strompfad eingeschleiften Stromsensor umfassen kann, welcher einen Bruchteil des jeweiligen Sensorstroms abzweigt und an die Auswerte- und Steuereinheit weiterleitet. Dadurch wird der Sensor strom, welcher in den ersten Anschluss des zugehörigen Sensorelements hinein fließt gemessen und ein äquivalenter, jedoch deutlich kleinerer Bruchteil des Sensorstroms an die Auswerte- und Steuereinheit weitergeleitet. Dadurch kann die Verlustleistung im Steuergerät reduziert werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann Auswerte- und Steuer einheit zumindest für jedes verbundene Sensorelement eine Eingangsbeschal tung aufweisen, welche den Bruchteil des jeweiligen Sensorstroms in ein Mess signal wandelt, welches den jeweiligen Sensorstrom entspricht. Als Messsignal kann beispielweise eine Spannung erzeugt werden, welche den jeweiligen Sen sorstrom repräsentiert. Bei dieser Ausführungsform kann die Eingangsbeschal tung beispielweise einen ohmschen Widerstand mit einem höheren Wider standswert umfassen, welcher aus dem reduzierten Messstrom einen Span nungswert erzeugt, welcher den Sensorstrom repräsentiert. Dadurch sind keine Änderungen der nachfolgenden Auswerteschaltung bzw. des nachfolgenden Auswerteverfahrens erforderlich.
Alternativ kann die Stromverarbeitung zumindest für jedes verbundene Sensorel ement eine Stromaufbereitung umfassen, welche zwischen dem jeweiligen Stromsensor und der ersten Auswerte und Steuereinheit angeordnet ist und den Bruchteil des jeweiligen Sensorstroms in einen zugehörigen Messstrom umwan delt, welcher dem jeweiligen Sensorstrom entspricht. Bei dieser Ausführungsform sind keine Änderungen an der ersten Auswerte- und Steuereinheit erforderlich.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann die Stromver arbeitung eine erste Hilfsspannungserzeugung mit einem Energiespeicher um fassen, welcher an einem Summenpunkt eine erste Hilfsspannung ausgibt, wel che niedriger als die Versorgungsspannung der Energiequelle ist. Zudem kann der Summenpunkt zum Laden des Energiespeichers zwischen der jeweiligen Umschaltvorrichtung und dem jeweiligen Stromsensor mit den Sensorstrompfa den der verbundenen Sensorelemente verbunden werden. Die erste Hilfsspan nung kann beispielsweise um ca. IV niedriger als die Versorgungsspannung der Energiequelle sein. Der Summenpunkt kann beispielsweise jeweils über eine Rückspeiseschutzdiode und eine Stromquelle mit den Sensorstrompfaden der verbundenen Sensorelemente verbunden werden. Des Weiteren kann die Stromverarbeitung eine zweite Hilfsspannungserzeugung umfassen, welche als Gleichspannungswandler ausgeführt werden kann und die erste Hilfsspannung in eine deutlich niedrigere zweite Hilfsspannung wandeln kann. Diese zweite Hilfs spannung kann vorzugsweise die Stromaufbereitung versorgen. Dadurch wirkt die Stromaufbereitung als belastbare Energiequelle, welche mittels der ersten Hilfsspannungsquelle gespeist wird. Um die Verlustleistung insgesamt gering zu halten, weist diese Hilfsspannungsquelle eine Spannung von ca. 2, 5V bis 3V auf. In vorteilhafter Weise wird die Energie dieser ersten Hilfsspannungsquelle aus den am ersten Eingang der verbundenen Sensorelemente anliegenden Ver sorgungsspannung aus der Energiequelle erzeugt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung können die einzel nen Stromverarbeitungen jeweils als ASIC-Baustein ausgeführt werden. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung können die einzel nen Stromverarbeitungen in das Steuergerät integriert werden. Hierbei können die einzelnen Sensorelemente jeweils über eine Eindrahtleitung mit dem Steuer gerät verbunden werden.
Alternativ können die einzelnen Stromverarbeitungen jeweils als separate Bau einheit ausgeführt werden. Hierbei können die einzelnen Stromverarbeitungen jeweils über eine Zweidrahtleitung mit dem Steuergerät verbunden werden. Die einzelnen Stromverarbeitungen können bei dieser Ausführungsform jeweils über eine Eindrahtleitung mit dem Sensorelement verbunden werden. Zudem können die einzelnen Stromverarbeitungen jeweils in einem Stecker und/oder einem Ge häuse des zugehörigen Sensorelements angeordnet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann ein zweiter Anschluss des jeweiligen Sensorelements in einem zweiten Steuergerät mit Masse verbunden werden. Hierbei kann das zweite Steuergerät den zwischen dem jeweiligen Sensorelement und Masse erfassten jeweiligen Sensorstrom auswerten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und wer den in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung be zeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbei spiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbei spiels einer Stromverarbeitung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug aus Fig. 1 oder 2. Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbei spiels der Stromverarbeitung der erfindungsgemäßen Sensoranordnung für ein Fahrzeug aus Fig. 1 oder 2.
Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbei spiele einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1, 1A, 1B für ein Fahrzeug jeweils ein Sensorelement WSS und mindestens ein Steuergerät ECU1, welches mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit 3 und eine Energiequelle VB1 aufweist. Hierbei ist ein erster Anschluss WSS1 des Sensorelements WSS mit der Energiequelle VB1 verbunden, und ein zweiter Anschluss WSS2 des Senso relements WSS ist mit Masse verbunden. Ein durch das Sensorelement WSS fließender Sensorstrom ls ist mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert, wobei eine Stromverarbeitung 10 den Sensorstrom IS zwischen der Energiequelle VB1 und dem Sensorelement WSS erfasst und als Messstrom IM der Auswerte und Steuereinheit 3 zur Verfügung stellt.
In der Regel umfassen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoran ordnung 1, 1A, 1B für ein Fahrzeug mehrere Messstellen mit jeweils einem sol chen Sensorelement WSS. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 1 und 2 jeweils nur eines der Sensorelemente WSS dargestellt. So werden Ausführungs formen der vorliegenden Sensoranordnung 1, 1A, 1B vorzugsweise in einem Fahrzeugbremssystem eingesetzt. In einem solchen Bremssystem können die Messstellen beispielsweise jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet werden, wo bei die Sensorelemente WSS zumindest eine Drehzahl und/oder Drehgeschwin digkeit des korrespondierenden Fahrzeugrads erfassen. Bei einem normalen Personenkraftwagen mit vier Rädern, weist die Sensoranordnung 1, 1A, 1B somit vier solche Sensorelemente WSS auf. Selbstverständlich können auch andere Messgrößen, wie beispielsweise Temperatur, Druck usw. an einer solchen Messstelle erfasst werden.
Hierbei können die ersten Anschlüsse WSS1 der Sensorelemente WSS direkt oder über zwischengeschaltete Bauteile mit der Energiequelle VB1 verbunden werden, und die zweiten Anschlüsse WSS2 können direkt oder über zwischen geschaltete Bauteile mit Masse verbunden werden.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Stromverarbeitung 10 in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils einen Stromsensor 20 und opti onal eine gestrichelt dargestellte Stromaufbereitung 30. Die einzelnen Stromver arbeitungen 10 werden vorzugsweise jeweils als ASIC-Baustein ausgeführt.
Wie aus Fig. 1 weiter ersichtlich ist, sind die einzelnen Stromverarbeitungen 10 für die verbundenen Sensorelemente WSS im dargestellten ersten Ausführungs beispiel der Sensoranordnung 1A für ein Fahrzeug im Steuergerät ECU1 ange ordnet. Dadurch sind die einzelnen Sensorelemente WSS jeweils über eine Ein drahtleitung LI mit dem Steuergerät ECU1 bzw. der Stromverarbeitung 10 im Steuergerät verbunden.
Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, sind die einzelnen Stromverarbeitungen 10 für die verbundenen Sensorelemente WSS im dargestellten zweiten Ausfüh rungsbeispiel der Sensoranordnung 1B für ein Fahrzeug jeweils als separate Baueinheiten ausgeführt. Daher sind die einzelnen Stromverarbeitungen 10 je weils über eine Zweidrahtleitung L2 mit dem Steuergerät ECU1 verbunden. Die einzelnen Sensorelemente WSS sind jeweils über eine Eindrahtleitung L3 mit der zugehörigen Stromverarbeitung 10 verbunden. Hierbei können die einzelnen Stromverarbeitungen 10 jeweils in einem Stecker und/oder einem Gehäuse des zugehörigen Sensorelements WSS angeordnet werden. Alternativ können die Stromverarbeitungen 10 auch an anderen geeigneten Einbauorten im Fahrzeug verbaut werden.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 verschiedene Ausfüh rungsbeispiele der Stromverarbeitung 10A, 10B für die in Fig. 1 und 2 dargestell ten Ausführungsbeispiele der Sensoranordnung 1 für ein Fahrzeug beschrieben. Wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, umfasst die Stromverarbeitung 10A, 10B je weils einen in den Strompfad eingeschleiften Stromsensor 20, welcher einen Bruchteil ls/n des Sensorstroms ls abzweigt und an die Auswerte- und Steuerein heit 3 weiterleitet. Zudem leitet der Stromsensor 20 den Sensorstrom ls zum ers ten Anschluss WSS1 des zugehörigen Sensorelements WSS. Wie aus Fig. 3 weiter ersichtlich ist, umfasst der Stromsensor 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei ohmsche Widerstände RI, R2, einen Operationsver stärker OPI und einen Transistor TI. Die genannten elektrischen Bauteile sind wie dargestellt miteinander verschaltet, so dass der Stromsensor 20 im High- Side-Pfad des Steuergeräts ECU1 im Gegensatz zu einer einfachen Stromspie gelschaltung einen geringen Spannungsabfall verursacht. Durch den
Stromsensor 20 wird der Sensorstrom ls, welcher in den ersten Anschluss WSS+ des Sensorelements WSS hineinfließt, gemessen und ein äquivalenter, jedoch deutlich kleinerer Strom ls/n wird der Auswerte- und Steuereinheit 3 zugeführt, um die Verlustleistung im ersten Steuergerät ECU1 bzw. in der Stromverarbei tung 10 zu reduzieren. Bei der Abzweigung des zusätzlichen Bruchteils ls/n des Sensorstroms ls ist zu beachten, dass die Energiequelle VB1 in der Lage ist, die sen zusätzlichen Bruchteil ls/n des Sensorstroms ls zur Verfügung zu stellen. So sollte ein Gesamtstrom (ls/n + ls), welcher aus der Energiequelle VB1 entnom men wird, einen vorgegebenen Maximalwert von beispielsweise 50mA nicht übersteigen. Bei einem v- Protokoll weist der Sensorstrom ls Werte von
7mA/14mA/28mA auf. Diese Werte können durch den Stromsensor 20 deutlich reduziert werden. So kann für n beispielweise ein Wert von 50 gewählt werden. Um der Auswerte- und Steuereinheit 3 für die Auswertung die entsprechenden Messsignale für das v-Protokoll zu erzeugen, kann eine Eingangsbeschaltung, welche die Auswerte und Steuereinheit 3 zumindest für jedes verbundene Sen sorelement WSS aufweist, entsprechend angepasst werden, um den Bruchteil ls/n des jeweiligen Sensorstroms ls in ein Messsignal zu wandeln, welches dem jeweiligen Sensorstrom ls entspricht. So kann beispielsweise ein Messwiderstand RM von ca. 10 Ohm um den Faktor n, der hier dem Wert 50 entspricht, auf ca.
500 Ohm erhöht werden, um den Bruchteil ls/n des jeweiligen Sensorstroms ls aus dem Stromsensor 20 direkt verarbeiten zu können. Dadurch kann der Ge samtaufwand zur Anpassung des Steuergeräts ECU1 erheblich reduziert, da ei ne nachfolgende Stromaufbereitung 30 zur Bereitstellung des ersten Messstroms IM, welche in Fig. 3 nur gestrichelt dargestellt ist, entfallen könnte.
Wie aus Fig. 3 und 4 weiter ersichtlich ist, umfasst die Stromverarbeitung 10 in den dargestellten Ausführungsbeispielen eine Stromaufbereitung 30, welche zwi schen dem Stromsensor 20 und der Auswerte und Steuereinheit 3 angeordnet ist. Die Stromaufbereitung 30 ist als belastbare Energiequelle ausgeführt und wandelt den Bruchteil ls/n des jeweiligen Sensorstroms ls in einen zugehörigen Messstrom IM um, welcher dem jeweiligen Sensorstrom ls entspricht. Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich ist, umfasst die Stromverarbeitung 10 eine erste
Hilfsspannungserzeugung 32 mit einem Energiespeicher CH, welcher an einem Summenpunkt SP eine erste Hilfsspannung VH1 ausgibt. Die erste Hilfsspan nung VH1 ist ca. IV niedriger als die Versorgungsspannung der Energiequelle VB1, welche beispielsweise einen Wert von ca. 12V aufweist. Der Summenpunkt SP ist zum Laden des Energiespeichers CH mit den Sensorstrompfaden der ver bunden Sensorelemente WSS verbunden. Bei den dargestellten Ausführungs beispielen ist der Summenpunkt SP jeweils über eine Rückspeiseschutzdiode Dl und eine Stromquelle IQ mit den Sensorstrompfaden der verbundenen Sensorel emente WSS verbunden. Zudem umfasst die Stromverarbeitung 10 eine zweite Hilfsspannungserzeugung 34, welche als Gleichspannungswandler DC/DC aus geführt ist und die erste Hilfsspannung VH1 in eine deutlich niedrigere zweite Hilfsspannung VH2 von beispielsweise 2,5V bis 3V wandelt, um die Verlustleis tung insgesamt gering zu halten. Die zweite Hilfsspannungserzeugung 34 ver sorgt die Stromaufbereitung 30 mit der zweiten Hilfsspannung VH2.
Wie aus Fig. 1 und 2 weiter ersichtlich ist, ist der zweite Anschluss WSS2 des jeweiligen Sensorelements WSS am Einbauort mit Masse verbunden. Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die jeweiligen Sensorel emente WSS in einem zweiten Steuergerät mit Masse verbunden. Hierbei kann das zweite Steuergerät den zwischen dem jeweiligen Sensorelement WSS und
Masse erfassten Sensorstrom ls auswerten.

Claims

Ansprüche
1. Sensoranordnung (1) mit einem Sensorelement (WSS) und mindestens einem Steuergerät (ECU1), welches mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit (3) und eine Energiequelle (VB1) aufweist, wobei ein ers ter Anschluss (WSS1) des Sensorelements (WSS) mit der Energiequelle (VB1) verbunden ist, und ein zweiter Anschluss (WSS2) des Sensorele ments (WSS) mit Masse verbunden ist, wobei ein durch das Sensorele ment (WSS) fließender Sensorstrom (ls) zumindest mit Informationen über eine erfasste Messgröße moduliert ist, wobei eine Stromverarbei tung (10) den jeweiligen Sensorstrom (ls) zwischen der Energiequelle (VB1) und dem Sensorelement (WSS) erfasst und als Messstrom (IM) der Auswerte und Steuereinheit (3) zur Verfügung stellt.
2. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensorelemente (WSS) vorgesehen sind, welche jeweils an ei ner Messstelle angeordnet sind.
3. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstellen jeweils einem Fahrzeugrad zugeordnet sind, wobei das zugehörige Sensorelement (WSS) zumindest eine Drehzahl und/oder Drehgeschwindigkeit des korrespondierenden Fahrzeugrads erfasst.
4. Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass die Stromverarbeitung (10) zumindest für jedes ver bundene Sensorelement (WSS) einen in den Strompfad eingeschleiften Stromsensor (20) umfasst, welcher einen Bruchteil (ls/n) des jeweiligen Sensorstroms (ls) abzweigt und an die Auswerte- und Steuereinheit (3) weiterleitet.
5. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (3) zumindest für jedes verbundene Sensorelement (WSS) eine Eingangsbeschaltung (RM) aufweist, welche den Bruchteil (ls/n) des jeweiligen Sensorstroms (ls) in ein Messsignal wandelt, welches den jeweiligen Sensorstrom (ls) entspricht.
6. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverarbeitung (10) zumindest für jedes verbundene Sensorele ment (WSS) eine Stromaufbereitung (30) umfasst, welche zwischen dem jeweiligen Stromsensor (20) und der Auswerte und Steuereinheit (3) an geordnet ist und den Bruchteil (ls/n) des jeweiligen Sensorstroms (ls) in einen zugehörigen Messstrom (IM) umwandelt, welcher dem jeweiligen Sensorstrom (ls) entspricht.
7. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverarbeitung (10B) eine erste Hilfsspannungserzeugung (32) mit einem Energiespeicher (CH) umfasst, welcher an einem Summen punkt (SP) eine erste Hilfsspannung (VH1) ausgibt, welche niedriger als die Versorgungsspannung der Energiequelle (VB1) ist, wobei der Sum menpunkt (SP) zum Laden des Energiespeichers (CH) mit den Sensors trompfaden der verbunden Sensorelemente (WSS) verbunden ist.
8. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Summenpunkt (SP) über eine Rückspeiseschutzdiode (Dl) und eine Stromquelle (IQ) am Eingang des jeweiligen Stromsensors (20) mit den Sensorstrompfaden der verbundenen Sensorelemente (WSS) verbun den ist.
9. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverarbeitung (10B) eine zweite Hilfsspannungserzeugung (34) umfasst, welche als Gleichspannungswandler (DC/DC) ausgeführt ist und die erste Hilfsspannung (VH1) in eine deutlich niedrigere zweite Hilfsspannung (VH2) wandelt.
10. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hilfsspannung (VH2) die Stromaufbereitung (30) versorgt.
11. Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die einzelnen Stromverarbeitungen (10) jeweils als ASIC-Baustein ausgeführt sind.
12. Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die einzelnen Stromverarbeitungen (10) in das Steuergerät (ECU1) integriert sind.
13. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Sensorelemente (WSS) jeweils über eine Eindrahtleitung (LI) mit dem Steuergerät (ECU1) verbunden sind.
14. Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, dass die einzelnen Stromverarbeitungen (10) jeweils als separate Baueinheit ausgeführt sind.
15. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (ECU1) über eine Zweidrahtleitung (L2) mit den einzel nen Stromverarbeitungen (10) verbunden ist.
16. Sensoranordnung (1) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich net, dass die einzelnen Stromverarbeitungen (10) jeweils in einem Ste cker und/oder einem Gehäuse des zugehörigen Sensorelements (WSS) angeordnet sind.
17. Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, dass ein zweiter Anschluss (WSS2) des jeweiligen Senso relements (WSS) in einem zweiten Steuergerät mit Masse verbunden ist, wobei das zweite Steuergerät den zwischen dem jeweiligen Sensorele ment (WSS) und Masse erfassten jeweiligen Sensorstrom (ls) auswertet.
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