DE10062506A1 - X-by-wire-System - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein x-by-wire-System (1) in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine Betätigungseinrichtung (2), einen Sensor (3) zur Umsetzung einer mechanischen Eingangsgröße der Betätigungseinrichtung (2) in ein elektrisches Steuersignal und ein Steuergerät (4) zur Erzeugung von Stellsignalen mit einer analogen Schnittstelle (7) für die Steuersignale, wobei dem Steuergerät (4) ein Digital-Analog-Wandler (9) zugeordnet ist, mittels dessen digitale Bus-Signale in analoge Steuersignale umsetzbar sind, wobei der Eingang des Digital-Analog-Wandlers (9) mit einem Bussystem (5) und der Ausgang mit der analogen Schnittstelle (7) des Steuergerätes (4) verbunden ist und die digitalen oder digitalisierten Steuersignale des Sensors (3, 11) über das Bussystem (5) zum Digital-Analog-Wandler (9) übertragbar sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein x-by-wire-System gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
Unter x-by-wire-Systemen werden allgemein Systeme verstanden, bei denen keine
mechanische Wechselwirkung mehr zwischen einem Bedienelement und einem
zugeordneten Aktuator besteht, sondern die Betätigung in ein der mechanischen
Wirkung äquivalentes elektrisches Signal gewandelt wird, das dann an ein
Steuergerät übertragen wird, was den Aktuator entsprechend der mechanischen
Betätigung des Bedienelementes ansteuert. Beispiele für x-by-wire-Systeme sind
insbesondere in einem Kraftfahrzeug steer-, brake- oder drive-by-wire-Systeme.
Die beiden letzteren werden auch als elektromechanische Bremsanlage und
elektrische Gaszuführung bzw. E-Gas bezeichnet. Dabei sind üblicherweise die
Bedienelemente wie Lenkrad, Brems- oder Gaspedal wie die mechanischen
Systeme ausgebildet, sodass sich für den Nutzer hinsichtlich der Bedienung nicht
ändert.
Bei drive-by-wire-Systemen ist die Betätigungseinrichtung beispielsweise als Pedal
ausgebildet, die mit mindestens einem Potentiometer als Sensor gekoppelt ist, der
ein der Betätigung entsprechendes analoges Ausgangssignal erzeugt. Aus
Sicherheitsaspekten ist das Potentiometer vorzugsweise redundant ausgebildet.
Diese analogen Ausgangssignale werden dann über separate
Verbindungsleitungen einer analogen Schnittstelle eines Motorsteuergerätes
zugeführt. Das Motorsteuergerät setzt dann die analogen Sensorsignale in digitale
Stellsignale für die Drosselklappe und ähnliches um, die dann über ein Bussystem
übertragen werden. Nachteilig an den bekannten x-by-wire-Systemen ist, dass bei
räumlicher Trennung von Betätigungseinrichtung und Sensor zum Steuergerät die
separate Verbindungsleitung relativ aufwendig verlegt werden muss. Ein weiterer
Nachteil ist die mangelnde Flexibilität bei Verwendung unterschiedlicher Sensoren.
Andererseits ist die Bereitstellung unterschiedlicher Steuergeräte relativ
kostenintensiv.
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein x-by-wire-System
zu schaffen, das ohne Modifikation der Steuergeräte einen geringeren
Verkabelungsaufwand hat und sich flexibel anpassen lässt.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu ist dem Steuergerät ein Digital-Analog-Wandler zugeordnet, mittels dessen
digitale Bus-Signale in analoge Steuersignale umsetzbar sind, wobei der Eingang
des Digital-Analog-Wandlers mit einem Bussystem und der Ausgang mit der
analogen Schnittstelle des Steuergerätes verbunden ist und die digitalen oder
digitalisierten Steuersignale des Sensors über das Bussystem zum Digital-Analog-
Wandler übertragbar sind. Dadurch kann auf die separate Verbindungsleitung
gänzlich verzichtet werden und die gesamte Datenkommunikation über das
ohnehin vorhandene Bussystem geführt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor als Digital-Sensor
ausgebildet und direkt mit dem Bussystem verbunden. Dabei wird unter einem
Digital-Sensor ein Sensor verstanden, der ein digitales Ausgangssignal erzeugt. In
diesem Fall wird ausschließlich der Digital-Analog-Wandler am Steuergerät
benötigt. Ist der Sensor hingegen ein Analog-Sensor, so wird diesem ein Analog-
Digital-Wandler zugeordnet, der die Sensordaten für die Übertragung über das
Bussystem digitalisiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Bussystem als CAN-Bus
oder zeitgesteuertes Bussystem ausgebildet.
Vorzugsweise ist das x-by-wire-System als drive-by-wire-System ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die Figur zeigen:
Fig. 1 ein x-by-wire-System mit einem Analog-Sensor,
Fig. 2 ein x-by-wire-System mit einem Digital-Sensor und
Fig. 3 ein x-by-wire-System mit Analog-Sensor (Stand der Technik).
In der Fig. 3 ist ein x-by-wire-System 1 gemäß dem Stand der Technik schematisch
dargestellt. Das x-by-wire-System 1 umfasst eine Betätigungseinrichtung 2, einen
Analog-Sensor 3, ein Steuergerät 4 und ein Bussystem 5. Die
Betätigungseinrichtung 2 ist mechanisch mit dem Analog-Sensor 3 gekoppelt, der
eine mechanische Stellbewegung in ein äquivalentes analoges elektrisches
Steuersignal umsetzt. Die Betätigungseinichtung 2 ist beispielsweise als Pedal
und der Analog-Sensor 3 als Potentiometer ausgebildet. Der Analog-Sensor 3 ist
über eine Verbindungsleitung 6 mit einer analogen Schnittstelle 7 des
Steuergerätes 4 verbunden. Über eine digitale Schnittstelle 8 ist das Steuergerät 4
mit dem Bussystem 5 verbunden. In dem Steuergerät 4 werden die analogen
Steuersignale des Analog-Sensors 3 in elektrische Steilsignale für Aktuatoren
umgesetzt und über die digitale Schnittstelle 8 und das Bussystem 5 an diese
übertragen.
In der Fig. 1 ist das erfindungsgemäße x-by-wire-System 1 mit einem Analog-
Sensor 3 dargestellt. Dabei ist dem Steuergerät 4 ein Digital-Analog-Wandler 9
zugeordnet, dessen digitaler Eingang mit dem Bussystem 5 und dessen analoger
Ausgang mit der analogen Schnittstelle 7 des Steuergerätes 4 verbunden ist. Des
weiteren ist dem Analog-Sensor 3 ein Analog-Digital-Wandler 10 zugeordnet,
dessen analoger Eingang mit dem Analog-Sensor 3 und dessen digitaler Ausgang
mit dem Bussystem 5 verbunden ist. Der Analog-Digital-Wandler 10 digitalisiert die
analogen elektrischen Steuersignale des Analog-Sensors 3 und setzt diese in ein
entsprechendes Datenformat des Bus-Systems 5 um. Entsprechend extrahiert der
Digital-Analog-Wandler 9 die digitalen Daten aus einem empfangenen Bussignal
und setzt diese digitalen Daten in ein Analogsignal um. Aufgrund dieses Aufbaus
kann die separate Verbindungsleitung 6 aus dem Stand der Technik eingespart
werden, ohne dass das Steuergerät 4 modifiziert werden muss. Die
Datenübertragung findet dabei ausschließlich über das ohnehin vorhandene
Bussystem 5 statt. Ebenso erlaubt dieses Schaltungskonzept die Verwendung von
Digital-Sensoren 11 anstelle von Analog-Sensoren, ohne dass das Steuergerät 4
modifiziert werden muss, was in Fig. 2 dargestellt ist. Der Digital-Sensor 11 kann
dabei beispielsweise als Drucksensor ausgebildet sein. Somit lassen sich auch
kostengünstig Klein-Serien fertigen, da jeweils das gleiche Steuergerät 4
Verwendung finden kann.
Claims (6)
1. X-by-wire-System in einem Kraftfahrzeug, umfassend eine
Betätigungseinrichtung, mindestens einen Sensor zur Umsetzung einer
mechanischen Eingangsgröße der Betätigungseinrichtung in ein elektrisches
Steuersignal und ein Steuergerät zur Erzeugung von Stellsignalen mit einer
analogen Schnittstelle für das Steuersignal,
dadurch gekennzeichnet, dass
dem Steuergerät (4) ein Digital-Analog-Wandler (9) zugeordnet ist, mittels
dessen digitale Bus-Signale in analoge Steuersignale umsetzbar sind, wobei
der Eingang des Digital-Analog-Wandlers (9) mit einem Bussystem (5) und der
Ausgang mit der analogen Schnittstelle (7) des Steuergerätes (4) verbunden
ist und die digitalen oder digitalisierten Steuersignale des Sensors (3, 11) über
das Bussystem (5) zum Digital-Analog-Wandler (9) übertragbar sind.
2. X-by-wire-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor
als Digital-Sensor (11) ausgebildet und direkt mit dem Bussystem (5)
verbunden ist.
3. X-by-wire-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sensor als Analog-Sensor (3) ausgebildet ist, dessen Ausgang mit dem
Eingang eines Analog-Digital-Wandlers (10) verbunden ist, dessen
Ausgang mit dem Bussystem (5) verbunden ist.
4. X-by-wire-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Analog-Sensor (3) als mindestens ein Potentiometer ausgebildet ist.
5. X-by-wire-System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Bussystem (5) als CAN-Bus ausgebildet ist.
6. X-by-wire-System nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das x-by-wire-System (1) als drive-by-wire-System
ausgebildet ist.
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DE10062506B4 (de) | 2011-07-28 |
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