WO2015071041A1 - Bedienhebel und verfahren zum betreiben eines bedienhebels - Google Patents

Bedienhebel und verfahren zum betreiben eines bedienhebels Download PDF

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WO2015071041A1
WO2015071041A1 PCT/EP2014/072071 EP2014072071W WO2015071041A1 WO 2015071041 A1 WO2015071041 A1 WO 2015071041A1 EP 2014072071 W EP2014072071 W EP 2014072071W WO 2015071041 A1 WO2015071041 A1 WO 2015071041A1
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WO
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connection unit
operating lever
output
inputs
unit
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PCT/EP2014/072071
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Pfeifer
Andreas Peukert
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
Lemförder Electronic GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/02—Selector apparatus
    • F16H59/08—Range selector apparatus
    • F16H59/10—Range selector apparatus comprising levers
    • F16H59/105—Range selector apparatus comprising levers consisting of electrical switches or sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/04—Speed or phase control by synchronisation signals
    • H04L7/06—Speed or phase control by synchronisation signals the synchronisation signals differing from the information signals in amplitude, polarity or frequency or length

Definitions

  • the present invention relates to an operating lever and a method for operating an operating lever and a method for evaluating an operating lever signal according to the main claims.
  • First intermediate stages have the transmission and the selector lever connected to its own wiring harness.
  • the wiring harness was nothing more than an electrical extension cable to separate functions spatially.
  • the downside was that the number of wires in the wiring harness depended on the features, and the wiring harness tended to get heavier, longer, and more expensive with the requirements.
  • the resulting amount of additional lines was only reduced by introducing a bus system in the vehicle (currently the dominant system is CAN). At the same time, the lines were no longer used individually for signals, but for the transport of messages. This means increased effort at the endpoints as messages must be coded, decoded and the transmission correct.
  • the selector lever can be placed freely in the working area of the driver.
  • a decoupling of mechanical vibrations (NVH) can be realized, since no holes in the passenger compartment for cables, no bending radii for cables or rigid kinematics are to be observed.
  • the approach presented here provides an operating lever for outputting an operating lever signal, which represents a selection of one of a plurality of possible positions of the operating lever, characterized in that the operating lever has a connecting unit with a plurality of inputs and at least one output for outputting the operating signal from the operating lever, in particular, wherein a number of inputs exceeds a number of outputs, wherein the connection unit is configured to connect a first one of the inputs to the at least one output at a first time, and a second one of the inputs to the at least one second time point subsequent to the first time to connect an output.
  • An operating lever can be understood as meaning a mechanical unit, via which a user can make a selection of different functions by manually setting a switch in one of several positions.
  • the operating lever may be part of a vehicle, in particular a gear unit, wherein a lever can be selected by the operating lever, for example a driver of the vehicle.
  • a shift of the transmission in a parking position or in an idle especially when the transmission is an automatic transmission.
  • a connection unit can be understood as meaning a mechanical, electrical or electronic component which represents a switch or a diverter, by means of which a signal can be received from one input of several Inputs can be redirected to an output.
  • connection unit can have a greater number of inputs than balanced. This makes possible the transmission of a larger number of available signal or information over a (smaller) number of available signal lines.
  • a first time can be understood as a time or a time interval which is earlier than the second time.
  • the approach presented here is based on the finding that a large number of different information or sensor signals can be transmitted very efficiently over a small number of signal lines using a connection unit.
  • This approach is advantageous in particular in that now no or only a very small preprocessing or coding of the information to be transmitted via the signal line or the signal lines is required. Rather, by the transmission of information or signals in different time slots, a technically very simple and thus cost-effective implementation of an information transfer of an operating lever by means of the operating lever signal.
  • connection unit has a multiplexer and / or a counter
  • at least one sensor for detecting the position of the operating lever may be provided as an operating lever signal.
  • the sensor can be connected to at least one of the inputs of the connection unit.
  • connection unit is designed to connect the first of the inputs to the at least one output at least at a third time after the second time, in particular wherein the connection unit is designed to connect the first Input to repeat with the at least one output or the second input with the at least one output cyclically.
  • connection unit is designed to connect the first Input to repeat with the at least one output or the second input with the at least one output cyclically.
  • connection unit in which the connection unit is designed to be very flexible, can be used to connect one of the inputs with at least one output in response to a clock signal generated in the control lever and / or in response to an externally supplied control or clock signal perform.
  • a clock signal generated in the operating lever offers the advantage of being able to save a signal line from an external control unit.
  • a clocking of the connection unit on the basis of externally added control or clock signal offers the advantage of synchronizing and thus very reliable evaluation of the control lever signal.
  • a reference signal providing unit coupled to at least the second input of the connection unit can be provided.
  • the reference signal providing unit may be designed to apply at least the second input of the connection unit with a predefined reference signal.
  • a reference signal providing unit may be understood to be a unit which provides a defined reference signal which, when the second input of the connection unit is connected to the output, provides this reference signal as an operating lever signal. If the reference signal is now recognized as an operating lever signal by an evaluation unit, it can be concluded from this that the connection unit has connected the output to the second input.
  • such a reference signal providing unit can be designed technically very simply as a resistance network, with a specific potential or a specific voltage being provided at the second input as the reference signal.
  • connection unit is adapted to connect one of the inputs of the second connection unit to at least one output of the second connection unit in response to a clock signal generated in the control lever and / or in response to an external control lever supplied control or clock signal.
  • At least one input of the second connection unit may be coupled to at least one input of the connection unit according to another embodiment of the present invention.
  • connection units can be used which have a very small number of inputs. On the one hand, this simplifies the control of the individual connection units and also makes it possible to use smaller and therefore more cost-effective connection units in the control lever.
  • an embodiment of the present invention as a method for evaluating an operating lever signal which is output from an operating lever according to a variant of an operating lever described here, the method comprising the following steps:
  • Such a device may be an electrical device that processes sensor or data signals and outputs control signals in response thereto.
  • the device may have one or more suitable interfaces, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of an integrated circuit in which functions of the device are implemented.
  • the interfaces may also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above if the program is installed on a computer or a device is also of advantage is performed.
  • connection unit 1 is a block diagram of an interconnection of a connection unit according to an embodiment of the present invention as a control lever.
  • connection unit 2A is a further block diagram of a connection, a connection unit according to an embodiment of the present invention as an operating lever.
  • connection 4 shows a further block diagram of a connection, a connection unit according to an exemplary embodiment of the present invention as an operating lever
  • 5 shows a further block diagram of a connection, a connection unit according to an exemplary embodiment of the present invention as an operating lever
  • FIG. 6 shows another block diagram of a connection, a connection unit according to an embodiment of the present invention as a control lever.
  • connection unit 7 shows a further block diagram of a connection, a connection unit according to an embodiment of the present invention as an operating lever
  • FIG. 9 is a flowchart of an embodiment of the present invention as a method for evaluating an operating lever signal.
  • At least one multiplexer is used as the connection unit.
  • a synchronous counter is used in the embodiments of the present invention presented here.
  • a synchronous counter has one input and n outputs. As soon as an edge change takes place at the input (eg logical 1 to logical 0), the synchronous counter increments by the value 1. At its n outputs then the next larger binary number is available.
  • a clock can cause counting up at the n outputs. The clock can also be from another source, but it does not have to be periodic.
  • a lamp is used in embodiments of the present invention.
  • a lamp is the output.
  • the lamp may have another output to read back current or voltage. This should make it possible to check the function of the lamp during operation.
  • Pushbuttons allow you to detect active pressing by a person.
  • the button can be made double.
  • the signal of the second button can be inverted.
  • the push button can switch via pull-up resistors between voltage levels that are identical neither to the supply voltage nor to ground.
  • sensors are elements that, for example, contact the position of a sensor without contact.
  • Nes mechanical component, in particular a selector or operating lever can recognize.
  • Sensors can be switched inductively, capacitively or optically or by the Hall effect.
  • Some sensor types can also capture a quantity analogously, eg. B. distance or angle.
  • sensors for detecting a specific position can be made double.
  • a microprocessor with suitable peripherals may well emulate the aforementioned components.
  • the approach described here is intended above all to propose low-cost components which manage with low development scopes for the functional safety according to ISO 26262.
  • the selector lever comes in the usual concepts with exactly one interface to other components of the vehicle, namely the gearbox. Direct communication with other components is only required in exceptional cases and can be covered by the gearbox control unit.
  • An SbW circuit requires, for example, electronically controlled transmissions, in so far as the approach presented here to the prior art can be used wherever previously SbW was possible.
  • the transmission already has all the necessary logic components, its upgrade will be reflected mainly in the software and will therefore be rather simple and inexpensive.
  • transmission controllers should perform numerous functions and are designed accordingly, there is a certain likelihood that performance or memory size of the ⁇ should be adjusted for the present invention.
  • the cable connection between the gearbox and selector lever is only a technically modest and direct line extension.
  • a very simple principle of the transmission technique of several connects the relevant components in the transmission and selector lever.
  • Relevant components of the selector lever according to an embodiment of the present invention in this context for example, sensors, lock / detent magnets, lighting (eg LED) for night lighting and display of the gear and / or switch for transmission functions (P button, manual mode) for controlling the driving dynamics and (optional) four-wheel drive.
  • lighting eg LED
  • P button manual mode
  • an operating lever 100 which represents, for example, an assembly which is provided as a selector lever for controlling a transmission of a vehicle, not shown in FIG. 1.
  • This operating lever 100 comprises a connection unit 1 10, which is formed for example as an n-multiplexer (n-Mux).
  • the connection unit 110 has six inputs 15a to 15f, which can supply signals to the connection unit 110 representing different functions 120 of the selection or operating lever 100.
  • An example of one of the functions 120 of the operating lever 100 may be, for example, that a switching element 130 is in a position that represents the parking position (P) of the transmission.
  • functions 120 of the operating lever 100 may be, for example, that the switching element 130 is in a position or position representing an idle (N) or a reverse gear (R) of the transmission.
  • the respective position of the switching element 130 can be detected by one or more sensors 135, which provide a corresponding signal, which then for example at one of the inputs 1 15 of the connection unit 1 10 abut o- are created there.
  • sensors 135 which provide a corresponding signal, which then for example at one of the inputs 1 15 of the connection unit 1 10 abut o- are created there.
  • SZ synchronous counter 145
  • T clock generator 155
  • the synchronous counter 145 in response to certain clock edges of the clock signal 150 continues, wherein at outputs 1 60 of the synchronous counter 145, a binary data word corresponding to the count of the synchronous counter 145 is output.
  • the outputs 160 of the synchronous counter 145 are used as control inputs of the connection unit 1 10, so that, for example, according to the count at the outputs 1 60 of the synchronous counter 145 one of the inputs 1 15a to 1 15f is electrically connected to the output 140 of the connection unit 1 10 , In this way, a signal at one of the inputs 1 15a to 1 15f as an operating lever signal 1 65 output at the output 140 of the connection unit 1 10 is technically very easy.
  • This operating lever signal 165 can then be processed and evaluated, for example, to a processing unit 170 such as a microprocessor or corresponding logic in a transmission control unit 175, wherein this transmission control unit 175 may now be arranged, for example, in a transmission which is removed from the operating lever 100 and arranged in the power transmission line of the vehicle is.
  • a processing unit 170 such as a microprocessor or corresponding logic in a transmission control unit 175, wherein this transmission control unit 175 may now be arranged, for example, in a transmission which is removed from the operating lever 100 and arranged in the power transmission line of the vehicle is.
  • the synchronous counter 145 and the clock can be understood in another embodiment as subunits of the connection unit 1 10.
  • connection unit 1 10 may according to one embodiment consist of the following components or comprise these components:
  • a functional unit single LED, single sensor, key contact
  • At least one I / O port should be present in a transmission control unit 175 via which the output 140 of the Mux is permanently connected to a pin of the ⁇ 170 in the transmission or transmission control unit.
  • connection unit 1 10 At a third input of the connection unit 1 10 is a signal of a first lamp L1 (which may be an LED) to.
  • a fourth input of the connection unit 1 10 is a voltage signal as a reference signal to which is obtained by a connection via a resistor R4 to the second input.
  • a signal which corresponds to a sensor value of a sensor S1 which represents, for example, a position or position of the shift lever 130 from FIG.
  • the sixth input At the sixth input is a voltage signal as a reference signal, which is obtained by connecting the sixth input to the fourth input via a resistor R3.
  • a signal of a second lamp L2 (which may also be an LED) is on.
  • connection unit 1 10 At an eighth input of the connection unit 1 10 is a voltage level as a reference signal, which is obtained by a connection of the sixth input via a resistor R2. In this case, the eighth input of the connection unit 1 10 is further connected via a resistor R1 to a ground terminal.
  • the ninth input of the connection unit 1 10 is a signal of a second button T2.
  • unit 1 10 is required to then but very clearly the forwarding of an input of the connection unit 1 10 on the output 140 of the connection unit 1 10 to recognize a transmission control unit 175, not shown in FIG. 2A.
  • the synchronous counter 145 should divide the clock signal 150 in a ratio of 1 to 2e in order to cyclically the by switching the inputs 1 15 of the connection unit 1 10 on the (single) output 140 to accomplish.
  • the second, fourth, sixth and eighth input of the connection unit 110 can also be set to a uniform, ie. H. set the same potential level. In this way, although it can no longer be clearly distinguished in which position the connection unit 1100 is currently located, nevertheless a separation of two values, for example of the sensor and one of the lamps, can be clearly identified.
  • a connection unit 140 may be used, which requires significantly fewer inputs. Therefore, for example, at the inputs 1 15 of the connection unit 140, only the signals of the first button T1, the first lamp L1, the (first) sensor S1, the second lamp L2, the second button T2 and a reference signal, which using a resistor R1 to ground potential is obtained.
  • the output 140 of the connection unit 1 10 is connected to a first input 220a of a second connection unit 230.
  • the second input 220 p of the second connection unit 230 is connected to a ground potential via a resistor R 2.
  • the second connection unit 230 is designed as a 1-multiplexer, whereas the (first) connection unit 1 10 is designed as a multiplexer with e + 1 inputs 1 15.
  • the second connection unit 230 may then increase (or decrease) the clock signal 150 of the clock generator 155 by a clock processing unit 235 and drive the second connection unit 230 with it.
  • an operating lever signal can also be output on an output 240 of the second connection unit 230, which is now supplied by a reference signal on the second input 220b of the resistor R2 now serving as the reference signal providing unit 200.
  • the mux of connection unit 110 requires only e + 1 inputs for e payloads, because only one value is stored as a voltage level directly into the mux, for example, to mark the end of a (gating) cycle.
  • an end of a cycle need not be characterized by a voltage level corresponding to the resistor R 1, so that then the multiplexer of the connection unit 1 10 would only need x inputs.
  • the output 140 of the Mux is applied to an input 220a of a switch as a second connection unit 230, which alternately turns on the mux 110 and a fixed voltage level to the transmission.
  • the clock 155 of the switch 230 receives its clock from a divider 235, which divides the clock of the clock 155 in a fixed ratio.
  • the advantage of the variant shown in FIG. 2B lies in the following aspects:
  • the time ratio of the useful signal (from the mux) to the voltage level no longer has to be the same length (1: 1), but can be extended in favor of the useful signal (eg 3: 1).
  • a period of time in which a reference signal or reference level is switched from one of the inputs of the connection unit 1 10 or 230 to the relevant output 140 or 240 may be smaller than a time period in which another signal is switched from one of the inputs of the connection unit 1 10 reference 130 to the relevant output 140 and 240, respectively.
  • an LED can be energized as a lamp L1 or L2 longer and less prone to flicker.
  • a function or information about a position of the shift lever which is required more frequently, can be placed on more than one input 15 of a connection unit 110 or a second connection unit 230 or a mux.
  • each assembly of Fig. 2A and / or Fig. 2B then each requires a signal line to the gearbox control unit 175, but receives the entire system of selector lever 100 and transmission a further margin in the construction, so z.
  • functions can be handled one mux, while other uncritical functions are routed through another mux.
  • separation of the transmission of information and signals may take place with great importance via a first connection unit, while other information or signals of lower importance are transmitted via the second connection unit.
  • a component with high reliability can be used for the first connection unit, while a less expensive and simpler component can be used for the second connection unit.
  • a separate mux can also be used for each security request so that the failure of a mux blocks at most one security-related function.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of a further embodiment of the invention for interconnecting a connection unit 1 10.
  • the clock 150 is not from a clock 155 in the selector lever 100, but over another Signal line 300.
  • This clock signal 150 can be generated in particular by the transmission control unit and output to the operating lever 100, as shown in FIG. This results in the further possibility to change the external clock again and different to each mux 1 10 or 230 pass, z. B. by clock doubling or Taktraum ist.
  • a possibility of enabling a check of the connection quality (QoS) by means of a loopback loop is possible. If ever an input of both multiplexers Muxi and Mux 2 or 1 10 and 230 are connected by a feedback loop 400 (loop-back line), the transmission control unit 175 can check the contact resistance and at the same time recognize at which position both multiplexer or connection units. 1 10 or 230 since the last QoS check. A connection of the two loop-back pins (inputs of the respective connection units 1 10 and 230) via the control unit 175, for example, always at the same clock, when the number of e pins of Muxi and Mux 2 is different.
  • this clock can also be generated by a clock generator (together with the synchronous counter 145) in the operating lever 100 (as shown in FIG. 4) or externally (for example according to FIG. 3) of the connecting unit 1 or 10 230, for example, starting from the transmission control unit 175.
  • FIG. 5 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a connection structure of a connection unit 110 for an operating lever 100.
  • FIG. 5 shows a variant embodiment which is advantageous, for example (but not exclusively), when the multiplexers 1 10 or 230 have a diode function.
  • Clock 150 comes from the gearbox control unit 175, but can also be used in lever 100 are generated by itself.
  • Muxi and Mux 2 are selected with the same number of inputs 1 15 or 220 and clocked by the same synchronous counter 145 (SZ).
  • SZ synchronous counter 145
  • Inputs 1 to 3 from Muxi are not used in this example, but they can be used for other tasks, eg. B. the reading of not shown in FIG. 5 switches are used.
  • the input 4 connects the two multiplexers Muxi and Mux 2 with a reference voltage UR e f provided by the resistor network or the reference voltage supply unit 200 with the two resistors R1 and R2, so that the transmission control unit 175 via the input 220 of the second multiplexer currently connected to the output 240 230 or Mux 2 can recognize where it is in the processing of the inputs.
  • a signal from the transmission control unit 175, 500 may for example be applied to an input of the first multiplexer Muxi or 1 10, which in the through-connection of the first multiplexer Muxi 1 10 to the input 8 via the feedback loop 400 and the position of the second multiplexer Mux 2 or 230 can be read on the input 8 again via the output line 240 of the second multiplexer Mux 2 from the transmission control unit 175.
  • Line O is a loop (also referred to as loopback 400 or loopback) that allows the transmission controller 175 to test the connection quality and function of the two multiplexers of FIG.
  • sixteen-channel multiplexers are used as muxi and mux 2 , the inputs of the two multiplexers can be defined, for example, according to the following table:
  • FIG. 7 shows an embodiment of a connection unit 1 10, as shown in FIG. 2A is connected.
  • the connection unit 1 10 has a connected to the output 140 pointer 600 which is rotatably mounted in the middle of a star-shaped arrangement of the inputs 1 15.
  • the pointer 600 is switched further in the arrow direction, so that it cyclically inputs 1 15 of the connection unit 1 10 electrically conductive to the output 140 in the manner of a multiplexer combines.
  • Such an embodiment of the connection unit 1 10 offers the possibility of being able to arrange the connection unit 1 10 in the operating lever 100 without a large space requirement.
  • FIG. 6 thus shows an exemplary connection of a multiplexer with switches (T1, T2), sensors, for example from reed contacts (S1, S2), LEDs (L1, L2) and a resistance network (R1, ..., R4).
  • T1, T2 switches
  • sensors for example from reed contacts
  • LEDs L1, L2
  • R1 ..., R4 a resistance network
  • connection unit 1 10 or 230 may be configured according to the embodiment shown in FIG.
  • the approach presented here offers a very elegant possibility for implementation in different application scenarios.
  • the control lever 100 presented here can be used as a selector lever or gear selector switch for controlling a transmission in a vehicle.
  • the operating lever can also be used as a steering column lever, for example for operating a windshield wiper, a turn signal or a vehicle light or the like.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of the present invention as method 800 for operating an operating lever according to a variant presented here.
  • the method may include a step 810 of connecting a first of the inputs to the at least one output at a first time.
  • the method 800 includes a step 820 of coupling a second of the inputs to the at least one output at a second time following the first time.
  • the approach presented above is characterized essentially by the following advantages.
  • a simple and inexpensive construction of the operating lever can be implemented.
  • a marketing option is particularly advantageous together with a correspondingly adapted transmission or a correspondingly adapted transmission control, because here the system costs can be effectively reduced.
  • a development effort for functional safety in the selector or operating lever can be kept very low and also low in the transmission, since the transmission (which For example, for ASIL D) only one ASIL A and one ASIL B function needed to be added.
  • control lever in particular also selector lever for manual selection of a position with a plurality of latching steps, in which an operator of the operating lever different positions are offered for selection.
  • the control lever may be equipped with electrical components for detecting and providing a manual operation and configured to provide a signal to any external device, wherein the external device may be electrically connected to the control lever. This also opens up the possibility of connecting further elements such as buttons and light sources to the output or the transmission control element.
  • the operating lever may in particular have at least one connecting component such as the connecting unit 1 10 in the operating lever, which produces a switched electrical connection between components of the operating lever 100 and an external device (usually the transmission or the transmission control element).
  • Such a circuit of the inputs on the one or more outputs of the operating lever can take place alternately.
  • the approach presented here is particularly advantageous if the number of switched elements (lamps, sensors, buttons,...) In the operating lever 100 is greater (or at least equal) than the number of connecting lines that go to the external device 175.
  • at least one electrical element in the operating lever 100 may be provided, which is temporarily connected to the connection component 1 10 to the external device 175 / so that the external device 175 via the connection component 1 10 for a short time with a direct connection receives the electrical switching elements or components in the control lever 100 generally.
  • the electronic connection between the buttons, sensors or lamps in a connection unit 110 is carried out by at least one multiplexer or a device with the same effect in the operating lever 100.
  • at least one multiplexer may be included, which is controlled by a clock 155 so that the connection between the electrical switching elements and the external device 175 periodically comes about.
  • at least one multiplexer may be included in the control lever, which is clocked instead of an internal clock 155 by a line from an external device, in particular the transmission control unit 175, as shown by way of example in Fig. 3 pictorially.
  • the operating lever has at least one additionally connected electrical element in the operating lever 100, which supplies at least at one point in a cycle exactly one of one or more defined electrical levels via the switched connection to the external device 175, so that the external device the timely sequence of connections, the function of the selector lever or the synchronization of the timing can detect or check.
  • a method 900 for evaluating an operating lever signal may be provided, wherein the operating lever signal is output from a variant of an operating lever described above, the method 900 having a step 910 of examining time sections of the operating lever signal to a predetermined reference signal level and wherein the method 900 further comprises a step of outputting 920 an output information representing signal information included in a temporal portion of the control lever signal which does not have the predetermined reference signal level.
  • a quality of the line connection between the operating lever and the transmission control unit can be checked particularly well if the operating lever has a loop-like connection between a connection component such as the connection unit 110 in the control lever 100 and an additional line 400 or two connection components 110 or 230, as shown by way of example is shown in FIG. 4.
  • a combination of multiplexers can follow, in which one allows the switching of a component and the others are used for success monitoring / diagnosis (in particular reading back the successful circuit).
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature
  • this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.

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Abstract

Die hier vorgestellte Erfindung betrifft einen Bedienhebel (100) zur Ausgabe eines Bedienhebelsignals (165), das eine Auswahl einer von mehreren möglichen Stellungen des Bedienhebels (100) repräsentiert. Dabei weist der Bedienhebel (100) eine Verbindungseinheit (110) mit einer Mehrzahl von Eingängen (115) und zumindest einem Ausgang (140) zur Ausgabe des Bediensignals aus dem Bedienhebel (100) auf, insbesondere wobei eine Anzahl von Eingängen (115a-f) eine Anzahl von Ausgängen (140) übersteigt, wobei die Verbindungseinheit (110) ausgebildet ist, um zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten der Eingänge (115a) mit dem zumindest einen Ausgang (140) zu verbinden und zu einem dem ersten Zeitpunkt nachfolgenden zweiten Zeitpunkt einen zweiten der Eingänge (115b) mit dem zumindest einen Ausgang (140) zu verbinden.

Description

Bedienhebel und Verfahren zum Betreiben eines Bedienhebels
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bedienhebel und ein Verfahren zum Betreiben eines Bedienhebels und ein Verfahren zum Auswerten eines Bedienhebelsignals gemäß den Hauptansprüchen.
Bei rein manuellen Schaltgetrieben werden heute noch Seilzugschaltungen entwickelt und produziert. In den letzten Jahren geht der Trend zur elektronischen Übermittlung der Informationen zwischen Wählhebel und Getriebe.
Erste Zwischenstufen haben das Getriebe und den Wählhebel mit einem eigenen Kabelbaum verbunden. Der Kabelbaum war dabei nicht mehr als ein elektrisches Verlängerungskabel, um Funktionen räumlich trennen zu können. Der Nachteil war, dass die Anzahl der Leitungen im Kabelbaum von den Funktionen abhängig war und tendenziell der Kabelbaum mit den Anforderungen schwerer, länger und teurer wurde. Die dabei entstehende Menge zusätzlicher Leitungen wurde erst durch Einführung eins Bussystems im Fahrzeug (derzeit dominantes System ist CAN) reduziert werden. Gleichzeitig wurden die Leitungen nicht mehr einzeln für Signale, sondern für den Transport von Nachrichten benutzt. Dies bedeutet erhöhten Aufwand an den Endpunkten, da Nachrichten codiert, decodiert und die Korrektheit der Übertragung sichergestellt werden muss.
Einige der im Markt befindlichen Schaltungssysteme besitzen nur noch eine elektronische Anbindung an das Fahrzeug. Die Informationsübermittlung erfolgt dabei beispielsweise über das Tastverhältnis eines PWM-Signals oder über den CAN-Bus mit regulären CAN-Botschaften. Diese als„Shift-by-Wire" oder kurz SbW bezeichneten Schaltungen haben eine Reihe von Vorteilen gegenüber andere elektrischen wie mechanischen Schnittstellen, insbesondere:
Bei der Anbindung über den CAN-Bus reichen zwei Leitungen für den Bus plus Stromversorgung, um alle Informationen mit dem Getriebe und anderen Steuergeräten (z. B. Kombiinstrument) auszutauschen.
Der Wählhebel kann frei im Arbeitsbereich des Fahrers platziert werden. Es kann eine Abkopplung von mechanischen Schwingungen (NVH) realisiert werden, da keine Löcher in der Fahrgastzelle für Leitungen, keine Biegeradien für Seilzüge oder starre Kinematiken zu beachten sind.
Es kann eine einfache Übernahme in andere Plattformen / Baureihen erfolgen, da Anpassung über Konfiguration möglich ist.
Eine schnelle Montage bei der Produktion ist sichergestellt, da keine Verlegungsund Einstellarbeiten notwendig sind.
Eine freie Wahl bei der Art der Betätigung ist möglich, da Betätigungskräfte und - wege bzw. Betätigungssperren beliebig ausgestaltet werden können.
Zusatzfunktionen wie Force- Feedback, automatisches Ein- und Ausfahren des Wählhebels lassen sich leicht implementieren.
Als bekannte Nachteile im Stand der Technik lassen sich anführen:
Die Übertragung von Informationen in einem SbW-System erfordert auch entsprechenden Aufwand zur Aufbereitung, Codierung, Dekodierung und um die Integrität der Informationen wie auch der verarbeitenden Komponenten zu sichern. In der Regel erfordert dies eine komplette Logik, bestehend aus
zusätzlicher Hardware, insbesondere einen Microcontroller (μθ, CPU),
Komponenten für die Kommunikation (Transceiver) und besonders komplexe Komponenten bei CAN-Bus-Anbindung,
Software für Funktionen, Diagnose
Redundanzen der genannten Komponenten zur Absicherung
Überwachung der gesamten Entwicklung mit Methoden der Funktionalen Sicherheit
(insbesondere auf Basis von ISO 26262),
Bauraum für diese Komponenten, die besonders schlanke Wählhebel beschränken erhöhter Energieaufwand und damit auch
thermische Probleme in knapp bemessenem Bauraum
sowie höheres Gewicht.
Diese Anforderungen erhöhen vor allem die Entwicklungskosten durch mehr Spezialisten, mehr Tests, mehr Werkzeuge, die Stückkosten durch mehr Hardware, längere Taktzeiten und die Dauer der Entwicklung durch mehr Funktionen. Aus Erfahrung und statistisch begründet lässt sich außerdem erwarten, dass mehr Mitarbeiter bei der Entwicklung eines komplexeren Produktes auch mehr Fehler übersehen und damit höhere Folgekosten bzw. Rückstellungen für Gewährleistung erforderlich sind.
Vor diesem Hintergrund schafft der hier vorgestellte Ansatz einen verbesserten Bedienhebel, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines solchen Bedienhebels sowie ein Verfahren zum Auswerten eines Bedienhebelsignals gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft einen Bedienhebel zur Ausgabe eines Bedienhebelsignals, das eine Auswahl einer von mehreren möglichen Stellungen des Bedienhebels repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienhebel eine Verbindungseinheit mit einer Mehrzahl von Eingängen und zumindest einem Ausgang zur Ausgabe des Bediensignals aus dem Bedienhebel aufweist, insbesondere wobei eine Anzahl von Eingängen eine Anzahl von Ausgängen übersteigt, wobei die Verbindungseinheit ausgebildet ist, um zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten der Eingänge mit dem zumindest einen Ausgang zu verbinden und zu einem dem ersten Zeitpunkt nachfolgenden zweiten Zeitpunkt einen zweiten der Eingänge mit dem zumindest einen Ausgang zu verbinden.
Unter einem Bedienhebel kann eine mechanische Einheit verstanden werden, über welche ein Benutzer über eine manuelle Einstellung eines Schalters in eine von mehreren Stellungen eine Auswahl von unterschiedlichen Funktionen vornehmen kann. Beispielsweise kann der Bedienhebel Teil eines Fahrzeugs, insbesondere eine Getriebeeinheit sein, wobei durch den Bedienhebel beispielsweise ein Fahrer des Fahrzeugs eine Gangwahl vornehmen kann. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise auch über den Bedienhebel eine Schaltung des Getriebes in eine Parkposition oder in einen Leerlauf erfolgen, insbesondere wenn das Getriebe ein Automatikgetriebe ist. Unter einer Verbindungseinheit kann ein mechanisches, elektrisches oder elektronisches Bauelement verstanden werden, welches einen Schalter oder eine Weiche repräsentiert, mittels dem/der ein Signal von einem Eingang aus mehreren Eingängen auf einen Ausgang umgeleitet werden kann. Dabei kann beispielsweise eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den betreffenden Eingang und dem Ausgang hergestellt werden. Analog kann beispielsweise auch auf diese Weise eine elektrisch leitfähige Verbindung von dem Ausgang zu dem betreffenden Eingang einer solchen Verbindungseinheit hergestellt werden. Insbesondere kann dabei Verbindungseinheit eine größere Anzahl von Eingängen als ausgeglichen aufweisen. Hierdurch wird die Übermittlung von einer größeren Anzahl von verfügbaren Signal oder Informationen über eine (geringere) Anzahl von zur Verfügung stehenden Signalleitungen möglich. Unter einem ersten Zeitpunkt kann ein Zeitpunkt oder ein Zeitintervall verstanden werden, welches zeitlich vor dem zweiten Zeitpunkt liegt.
Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass eine große Anzahl von unterschiedlichen Informationen oder Sensorsignalen unter Verwendung einer Verbindungseinheit sehr effizient über eine geringe Anzahl von Signalleitungen übertragen werden kann. Vorteilhaft ist dieser Ansatz insbesondere dadurch, dass nun keine oder lediglich eine sehr geringe Vorverarbeitung oder Kodierung der über die Signalleitung oder die Signalleitungen zu übertragenen Informationen erforderlich ist. Vielmehr kann durch die Übertragung der Informationen oder Signalen in unterschiedlichen Zeitschlitzen eine technisch sehr einfache und somit kostengünstige Implementierung einer Informationsübertragung eines Bedienhebels mittels des Bedienhebelsignals erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Verbindungseinheit ausgebildet sein, um zum ersten Zeitpunkt den zweiten Eingang vom zumindest einen Ausgang zu trennen und/oder zum zweiten Zeitpunkt den ersten Eingang vom zumindest einen Ausgang zu trennen. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, mit sehr wenigen Signalleitungen dennoch einen eindeutigen und einfach zu identifizierenden Informationswert übertragen zu können.
Technisch besonders einfach umsetzen lässt sich eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Verbindungseinheit einen Multiplexer und/oder einen Zähler aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zumindest ein Sensor zur Erfassung der Stellung des Bedienhebels als Bedienhebelsignals vorgesehen sein. Dabei kann der Sensor mit zumindest einem der Eingänge der Verbindungseinheit verbunden sein. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, ein Sensorsignal sehr einfach als Bedienhebelsignal ausgeben zu können, ohne dass hierfür eine besondere Aufbereitung des Sensorsignals erforderlich wäre.
Günstig ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Verbindungseinheit ausgebildet ist, um nach dem zweiten Zeitpunkt zumindest zu einem dritten Zeitpunkt den ersten der Eingänge mit dem zumindest einen Ausgang zu verbinden, insbesondere wobei die Verbindungseinheit ausgebildet ist, um eine Verbindung des ersten Eingangs mit dem zumindest einen Ausgang oder des zweiten Eingangs mit dem zumindest einen Ausgang zyklisch zu wiederholen. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, durch ein alternierendes Umschalten einer Verbindung des Ausgangs zwischen dem ersten und dem zweiten Eingang eine Veränderung eines Wertes am ersten Eingang bzw. zweiten Einganges einer innerhalb eines vordefinierten Zeitintervalls erfassen zu können. Durch die Auswahl des vordefinierten Zeitintervalls kann somit ein zusätzlicher Freiheitsgrad bei der Übertragung der unterschiedlichen Werte an den Eingängen der Verbindungseinheit erfolgen.
Sehr flexibel ansteuern lässt sich eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Verbindungseinheit ausgebildet ist, um eine Verbindung eines der Eingänge mit zumindest einem Ausgang ansprechend auf ein im Bedienhebel generiertes Taktsignal und/oder ansprechend auf ein dem Bedienhebel von extern zugeführten Steuer- oder Taktsignals auszuführen. Die Verwendung eines im Bedienhebel generierten Taktsignals bietet dabei den Vorteil, eine Signalleitung von einer externen Steuereinheit einsparen zu können. Eine Taktung der Verbindungseinheit auf der Basis eines von extern zugefügten Steuer- oder Taktsignals bietet dagegen den Vorteil einer synchronisieren und somit sehr zuverlässigen Auswertung des Bedienhebelsignals. Um eine Stellung der Verbindungseinheit überwachen zu können, insbesondere um zu überprüfen, welche Eingang aktuell von der Verbindungseinheit mit dem Ausgang gekoppelt ist, kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine mit zumindest dem zweiten Eingang der Verbindungseinheit gekoppelte Referenzsignalbereitstellungseinheit vorgesehen sein. Dabei kann die Referenzsignalbereitstellungseinheit ausgebildet sein, um zumindest den zweiten Eingang der Verbindungseinheit mit einem vordefinierten Referenzsignal zu beaufschlagen. Unter einer Referenzsignalbereitstellungseinheit kann dabei eine Einheit verstanden werden, welche ein definiertes Referenzsignal bereitstellt, welches bei der Verknüpfung des zweiten Eingangs der Verbindungseinheit mit dem Ausgang dieses Referenzsignal als Bedienhebelsignal bereitstellt. Wird nun von einer Auswertungseinheit das Referenzsignal als Bedienhebelsignal erkannt, kann hieraus geschlossen werden, dass die Verbindungseinheit den Ausgang mit dem zweiten Eingang verbunden hat. Beispielsweise kann eine solche Referenzsignalbereitstellungeinheit technisch sehr einfach als Widerstandsnetzwerk ausgebildet sein, wobei als Referenzsignal ein bestimmtes Potenzial oder eine bestimmte Spannung am zweiten Eingang bereitgestellt wird.
Insbesondere bei einer größeren Anzahl von Eingängen der Verbindungseinheit ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, bei der die Referenzsignalbereitstellungseinheit mit einer Mehrzahl von Eingängen der Verbindungseinheit gekoppelt ist. Dabei kann die Referenzsignalbereitstellungseinheit ausgebildet sein, um jeden der mit der Referenzsignalbereitstellungseinheit gekoppelten Eingänge der Verbindungseinheit mit dem Referenzsignal oder mit sich je unterscheidenden Referenzsignalen zu beaufschlagen, insbesondere wobei zwischen mit der Referenzsignalbereitstellungseinheit gekoppelten Eingängen der Verbindungseinheit zumindest ein weiterer Eingang der Verbindungseinheit angeordnet ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass mit einer technisch sehr einfach zu realisierenden Referenzsignalbereitstellungseinheit eine schnelle und eindeutige Erfassung oder Überprüfung der Verknüpfung von Eingängen auf einen Ausgang der Verbindungseinheit möglich ist. Besonders vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine mit der Verbindungseinheit gekoppelte zweite Verbindungseinheit mit einer Mehrzahl von Eingängen und zumindest einem Ausgang zur Ausgabe des Bediensignals aus dem Bedienhebel und/oder zur Bereitstellung eines Eingangssignals für einen Eingang der Verbindungseinheit vorgesehen ist. Dabei kann die zweite Verbindungseinheit ausgebildet sein, um dem ersten Zeitpunkt einen ersten der Eingänge der zweiten Verbindungseinheit mit dem zumindest einen Ausgang der zweiten Verbindungseinheit zu verbinden und zu einem dem ersten Zeitpunkt nachfolgenden zweiten Zeitpunkt einen zweiten der Eingänge der zweiten Verbindungseinheit mit dem zumindest einen Ausgang der zweiten Verbindungseinheit zu verbinden. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, durch eine Ansteuerung von zwei Verbindungseinheiten beispielsweise technisch einfachere und somit kostengünstigere Verbindungseinheiten verwenden zu können. Weiterhin kann eine verbesserte Überprüfung der korrekten Funktion des Bedienhebels oder zumindest einer der Verbindungseinheiten mit einer solchen Ausführungsform vorteilhaft umgesetzt werden.
Günstig ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die zweite Verbindungseinheit ausgebildet ist, um eine Verbindung eines der Eingänge der zweiten Verbindungseinheit mit zumindest einem Ausgang der zweiten Verbindungseinheit ansprechend auf ein im Bedienhebel generiertes Taktsignal und/oder ansprechend auf ein dem Bedienhebel von extern zugeführten Steuer- oder Taktsignals auszuführen.
Um einen Fehler in einer Einheit des Bedienhebels oder einer der Verbindungseinheiten technisch sehr einfach erkennen zu können, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zumindest ein Eingang der zweiten Verbindungseinheit mit zumindest einem Eingang der Verbindungseinheit gekoppelt sein.
Denkbar ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der zumindest ein Eingang der zweiten Verbindungseinheit mit zumindest einem Ausgang der Verbindungseinheit gekoppelt und/oder verbunden ist. Eine solche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die gestaffelte Verschal- tung der beiden Verbindungseinheiten beispielsweise Verbindungseinheiten verwendet werden können, die eine sehr geringe Anzahl von Eingängen aufweisen. Dies vereinfacht einerseits die Ansteuerung der einzelnen Verbindungseinheiten und ermöglicht zudem den Einsatz von kleineren und somit kostengünstigeren Verbindungseinheiten in Bedienhebel.
Vorteilhaft ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Verfahren zum Betreiben eines Bedienhebels gemäß einer hier vorgestellten Variante, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Verbinden eines ersten der Eingänge mit dem zumindest einen Ausgang zu einem ersten Zeitpunkt; und
Koppeln eines zweiten der Eingänge mit dem zumindest einen Ausgang zu einem dem ersten Zeitpunkt nachfolgenden zweiten Zeitpunkt.
Auch mit einer solchen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lassen sich die Vorteile des hier vorgestellten Ansatzes sehr vorteilhaft implementieren.
Denkbar ist ferner eines Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Verfahren zur Auswertung eines Bedienhebelsignals, das aus einem Bedienhebel gemäß einer Variante eines hier beschriebenen Bedienhebels ausgegeben wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Untersuchen von zeitlichen Abschnitten des Bedienhebelsignals auf einen vorbestimmten Referenzsignalpegel hin; und
Ausgeben einer Ausgabeinformation, die eine Signalinformation repräsentiert, die in einem zeitlichen Abschnitt des Bedienhebelsignals enthalten ist, welcher nicht den vorbestimmten Referenzsignalpegel aufweist.
Vorteilhaft ist auch eine Vorrichtung zur Ansteuerung der Schritte des vorstehend genannten Verfahrens zum Betreiben eines Bedienhebels gemäß einer hier vorgestellten Variante. Eine solche Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das Sensor- oder Datensignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Aus- bildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Verschaltung einer Verbindungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Bedienhebel;
Fig. 2A ein weiteres Blockschaltbild einer Verschaltung eine Verbindungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Bedienhebel;
Fig. 2B ein weiteres Blockschaltbild einer Verschaltung eine Verbindungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Bedienhebel;
Fig. 3 ein weiteres Blockschaltbild einer Verschaltung eine Verbindungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Bedienhebel;
Fig. 4 ein weiteres Blockschaltbild einer Verschaltung eine Verbindungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Bedienhebel; Fig. 5 ein weiteres Blockschaltbild einer Verschaltung eine Verbindungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Bedienhebel;
Fig. 6 ein weiteres Blockschaltbild einer Verschaltung eine Verbindungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Bedienhebel;
Fig. 7 ein weiteres Blockschaltbild einer Verschaltung eine Verbindungseinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Bedienhebel;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Bedienhebels; und
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren zum Auswerten eines Bedienhebelsignals.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Für die folgende Beschreibung ist die Kenntnis einiger elektronischer Komponenten für einen Wähl- oder Bedienhebel erforderlich, die im Rahmen dieser Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung konkret angegeben wurden, aber grundsätzlich von anderen Bauteilen ähnlich bereitgestellt werden können.
Zunächst wird in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung zumindest ein Multiplexer als Verbindungseinheit verwendet. Ein Multiplexer (auch mit der Abkürzung„Mux" bezeichnet) verfügt über eine große Zahl von Eingängen, eine kleine Zahl von Steuereingängen und einen Ausgang. Bei n Steuereingängen verfügt ein Mux über e=2n Eingänge. Von den Eingängen wird genau einer auf den einzigen Ausgang durchgeschaltet. Welcher es ist, bestimmen die n Steuereingänge, die je eine logische 0 oder 1 erhalten. Die Werte an den Steuereingängen kann man als Binärzahl auffassen und schreiben. Diese Binärzahl gibt an, welcher Eingang gerade zum Ausgang verbunden wird. Eine gängige Größe für Multiplexer sind n=4 Steuereingänge und e=1 6 Eingänge.
Weiterhin wird in den hier vorgestellten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Synchronzähler verwendet. Ein Synchronzähler hat einen Eingang und n Ausgänge. Sobald am Eingang ein Flankenwechsel (z. B. logisch 1 auf logisch 0) stattfindet, zählt der Synchronzähler um den Wert 1 hoch. An seinen n Ausgängen steht dann die nächstgrößere Binärzahl an. Am Eingang kann beispielsweise ein Taktgeber das Hochzählen an den n Ausgängen bewirken. Der Takt kann aber auch von einer anderen Quelle sein uns muss nicht periodisch sein.
Auch wird in den hier vorgestellten Ausführungsbeispielen ein Taktgeber verwendet. Der Taktgeber hat nur einen Ausgang wechselt periodisch von 0 auf 1 und wieder zurück auf 0.
Um Signale oder Zustände anzuzeigen, wird in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine Lampe verwendet. Eine Lampe dient der Ausgabe. In diesem Zusammenhang soll eine Lampe nach einem kurzen Stromimpuls für eine gewisse Zeit nachleuchten. Zum Zweck der Diagnose kann die Lampe einen weiteren Ausgang besitzen, um Strom oder Spannung zurückzulesen. Damit soll es möglich sein, die Funktion der Lampe im Betrieb zu überprüfen.
Als anderes Element, welches in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Taster oder Schalter zu nennen. Taster erlauben es, aktives Drücken durch eine Person zu erkennen. Zum Zweck der Diagnose kann der Taster doppelt ausgeführt sein. Zur weiter optimierten Diagnose kann das Signal des zweiten Tasters invertiert sein. Als weiter verbesserte Diagnose kann der Taster über Pull-Up Widerstände zwischen Spannungspegeln schalten, die weder mit der Versorgungsspannung noch mit Masse identisch sind.
Schließlich werden in Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung für einen Wählhebel oder Bedienhebel noch Sensoren als elektronische Komponenten verwendet. Sensoren sind Elemente, die beispielsweise berührungslos die Position ei- nes mechanischen Bauelements, insbesondere eines Wähl- oder Bedienhebels erkennen können. Sensoren können induktiv, kapazitiv oder optisch geschaltet werden oder aber durch den Hall-Effekt. Manche Sensortypen können auch analog eine Größe erfassen, z. B. Entfernung oder Winkel. Zum Zweck der Diagnose können Sensoren zur Erkennung einer bestimmten Position doppelt ausgeführt sein.
Ein Mikroprozessor mit geeigneter Peripherie kann die vorstehend genannten Bauteile durchaus emulieren. Allerdings sollen mit dem hier beschriebenen Ansatz vor allem kostengünstige Komponenten vorgeschlagen werden, die mit geringen Entwick- lungsumfängen für die Funktionale Sicherheit nach ISO 26262 auskommen.
Das hier vorgestellte Konzept soll die Vorteile in der Funktion des
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SbW-Systems mit einfachen elektrischen Systemen verbinden, und gleichzeitig die Komplexität und Kosten senken. Kernpunkt bei der Überlegung ist folgender: Der Wählhebel kommt in den üblichen Konzepten mit genau einer Schnittstelle zu anderen Komponenten des Fahrzeugs aus, nämlich der zum Getriebe. Die direkte Kommunikation mit anderen Komponenten ist nur in Ausnahmefällen erforderlich, kann durch das Getriebesteuergerät übernommen werden.
Eine SbW-Schaltung setzt beispielsweise elektronisch gesteuerte Getriebe voraus, in sofern kann der hier vorgestellte Ansatz zum Stand der Technik überall dort eingesetzt werden, wo bisher SbW möglich war. Das Getriebe verfügt bereits über alle notwendigen Logikkomponenten, seine Aufrüstung wird sich vor allem in der Software widerspiegeln und wird daher eher einfach und kostengünstig sein. Obwohl Getriebesteuergeräte zahlreiche Funktionen ausführen sollten und entsprechend ausgelegt sind, besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass Performance oder der Speichergröße des μθ für die hier vorgestellte Erfindung angepasst werden sollten. Statt der Übertragung von Botschaften/Informationen ist die Kabelverbindung zwischen Getriebe und Wählhebel nur eine technisch anspruchslose und direkte Leitungsverlängerung.
Um die Nachteile eines umfangreichen Kabelbaumes zu vermeiden, wird für den hier vorgestellten Ansatz ein sehr einfaches Prinzip der Übertragungstechnik von mehre- ren Signalen über wenige Leitungen verwendet: Eine einfache Vermittlungsstelle im Wählhebel verbindet die relevanten Komponenten in Getriebe und Wählhebel. Relevante Komponenten des Wählhebels gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind in diesem Zusammenhang beispielsweise Sensoren, Sperren / Sperrmagnete, Leuchtmittel (beispielsweise LED) für Nachtbeleuchtung und Anzeige der Fahrstufe und/oder Schalter für Getriebefunktionen (P-Taste, manueller Modus) zur Steuerung der Fahrdynamik und (optional) des Allradantriebes. Eine vorteilhafte Fortbildung des hier prinzipiell vorgeschlagenen Ansatzes kann in einer zyklischen Schaltung der Verbindungen, insbesondere durch Multiplexer gesehen werden.
Im Folgenden soll der hier vorgestellte Ansatz am Beispiel der folgenden Komponenten anhand des Blockschaltbildes aus Fig. 1 detaillierter dargestellt werden.
In der Fig. 1 ist dabei ein Bedienhebel 100 dargestellt, der beispielsweise eine Baugruppe repräsentiert, die als Wählhebel zur Steuerung eines Getriebes eines in der Fig. 1 nicht dargestellten Fahrzeugs vorgesehen ist. Dieser Bedienhebel 100 umfasst eine Verbindungseinheit 1 10, die beispielsweise als n-Multiplexer (n-Mux) ausgebildet ist. Die Verbindungseinheit 1 10 weist sechs Eingänge 1 15a bis 1 15f auf, welche Signale der Verbindungseinheit 1 10 zuführen können, die unterschiedliche Funktionen 120 des Wähl- oder Bedienhebels 100 repräsentieren. Ein Beispiel für eine der Funktionen 120 des Bedienhebels 100 können beispielsweise sein, dass ein Schaltelement 130 in einer Stellung oder Position ist, die die Parkposition (P) des Getriebes repräsentiert. Andere Beispiele für Funktionen 120 des Bedienhebels 100 können beispielsweise sein, dass das Schaltelement 130 in einer Stellung oder Position ist, die einen Leerlauf (N) oder einen Rückwärtsgang (R) des Getriebes repräsentiert. Die jeweilige Stellung des Schaltelements 130 kann dabei durch einen oder mehrere Sensoren 135 erfasst werden, die ein entsprechendes Signal liefern, welches dann beispielsweise an einem der Eingänge 1 15 der Verbindungseinheit 1 10 anliegen o- der dort angelegt werden. Aus der nachfolgenden Beschreibung wird ersichtlich, dass noch weitere Möglichkeiten für Signale oder Funktionen 120 des Bedienhebels 100 denkbar sind. Um nun die einzelnen Eingänge 1 15a bis 1 15f auf den (hier einzigen) Ausgang 140 der Verbindungseinheit 1 10 schalten zu können, wird ein Synchronzähler 145 (SZ) verwendet, der mit einem Takt 150 eines Taktgenerators 155 (T) beaufschlagt wird. Dabei zählt der Synchronzähler 145, ansprechend auf bestimmte Taktflanken des Taktsignals 150 fort, wobei an Ausgängen 1 60 des Synchronzählers 145 ein binäres Datenwort entsprechend dem Zählerstand des Synchronzählers 145 ausgegeben wird. Die Ausgänge 160 des Synchronzählers 145 werden dabei als Steuereingänge der Verbindungseinheit 1 10 verwendet, so dass beispielsweise entsprechend dem Zählerstand an den Ausgängen 1 60 des Synchronzählers 145 einer der Eingänge 1 15a bis 1 15f elektrisch leitfähig mit dem Ausgang 140 der Verbindungseinheit 1 10 verbunden wird. Auf diese Weise lässt sich technisch sehr einfach ein Signal an einem der Eingänge 1 15a bis 1 15f als Bedienhebelsignal 1 65 am Ausgang 140 der Verbindungseinheit 1 10 ausgeben. Dieses Bedienhebelsignal 165 kann dann beispielsweise an eine Verarbeitungseinheit 170 wie einem Mikroprozessor oder einer entsprechenden Logik in einem Getriebesteuergerät 175 verarbeitet und ausgewertet werden, wobei dieses Getriebesteuergerät 175 nun beispielsweise in einem Getriebe angeordnet sein kann, das vom Bedienhebel 100 entfernt und im Kraftübertragungsstrang des Fahrzeugs angeordnet ist.
Die Verbindungseinheit 100 kann dabei wie in der Fig. 1 exemplarisch dargestellt ein oder mehrere n-Multiplexer (Mux, n-Mux) mit e=2n Eingängen, n Steuereingängen und einen Ausgang, einen Synchronzähler 145 (SZ) mit n Ausgängen, die den n-Mux steuern und einem CJK-Eingang für einen Taktgeber 155 (T). Der Synchronzähler 145 und der Taktgeber können in einem anderen Ausführungsbeispiel auch als Untereinheiten der Verbindungseinheit 1 10 verstanden werden.
Der Aufbau der Verbindungseinheit 1 10 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel aus folgenden Komponenten bestehen oder diese Komponenten umfassen:
1 ) mindestens einen (beispielsweise analogen) Multiplexer (Mux) im Wählhebel 100, gesteuert durch einen Taktgeber 155 (T), wodurch der Mux a) in gleichmäßigen Zeitschritten und in einer fest definierten Reihenfolge b) jeden Eingang seiner Eingänge zu seinem Ausgang verbindet, c) wobei jeder Eingang des Mux seinerseits mit einer Funktionseinheit (einzelne LED, einzelner Sensor, Tastenkontakt) verbunden ist, oder alternativ d) mit einem bekannten und festen Spannungspegel als Bezugsgröße, sodass am Ausgang ohne Kenntnis des Taktes erkennbar ist, welche Funktionseinheit als letzte/nächste ausgelesen wurde/wird, sodass für einen kurzen Augenblick abwechselnd je eine Funktionseinheit im Wählhebel 100 oder ein Spannungspegel über den Ausgang des Mux an das Getriebe verbunden wird; und
2) zumindest ein Widerstandsnetzwerk als Referenzsignalbereitstellungseinheit, welches verschiedene Spannungspegel liefert.
Auf der Getriebeseite sollte in einem Getriebesteuergerät 175 mindestens ein l/O- Port vorhanden sein, über den der Ausgang 140 des Mux mit einem Pin des μθ 170 im Getriebe bzw. Getriebesteuergerät permanent verbunden wird.
Nach DIN 44300 ist ein Multiplexer (kurz: Mux) eine Funktionseinheit, die Nachrichten von Kanälen einer Anzahl n an Kanäle einer anderen Anzahl m übergibt.
Ganz allgemein kann dabei gesagt werden, dass ein Multiplexer oder noch allgemeiner eine Verbindungseinheit, in der Lage ist, zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten der Eingänge der Verbindungseinheit mit dem Ausgang zu verbinden und zu einem zweiten Zeitpunkt einen zweiten der Eingänge der Verbindungseinheit mit dem Ausgang zu verwenden. Dabei kann der erste Zeitpunkt zeitlich dem zweiten Zeitpunkt nachgelagert sein.
Nachfolgend sollen einige besondere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, insbesondere einer hierzu verwendbaren Verbindungseinheit 1 10 näher erläutert werden. Um in einer marktfähigen Konstruktion möglichst einfache Komponenten zu verwenden, zeigen die Teilfiguren 2A und 2B der Fig. 2 zwei Varianten einer Verbindungseinheit 1 10 zur Verwendung in einem Bedienhebel 100.
Hier benötigt der Mux für x Nutzsignale zusätzlich x feste Spannungspegel, damit beim Wechsel zu einem neuen Nutzsignal immer für eine bestimmte Zeit ein Spannungspegel anliegt, an dem das Getriebesteuergerät den Wechsel des Nutzsignals erkennen kann. Der Mux benötigt also e=2-x Eingänge. Diese festen Spannungspegel können als Referenzspannung beispielsweise durch ein Widerstandsnetzwerk 200 bereitgestellt werden, welches dann als Referenzspannungsbereitstel- lungseinheit 200 wirkt. In der Teilfigur 2A der Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Ver- schaltung der Verbindungseinheit 1 10 mit einer solchen Referenzspannungsbereit- stellungseinheit 200 abgebildet. Dabei liegt an einem ersten Eingang 1 der Verbindungseinheit 1 10 das Signal eines Tasters T1 an. Ab weiten Eingang der Verbindungseinheit 1 10 liegt ein Potenzial an, welches von einer Spannungsquelle gegen Masse geliefert wird. An einem dritten Eingang der Verbindungseinheit 1 10 liegt ein Signal einer ersten Lampe L1 (die auch eine LED sein kann) an. An einem vierten Eingang der Verbindungseinheit 1 10 liegt ein Spannungssignal als Referenzsignal an das durch eine Verbindung über einen Widerstand R4 auf den zweiten Eingang erhalten wird. An dem fünften Eingang der Verbindungseinheit 1 10 lieg ein Signal an, welches einem Sensorwert eines Sensors S1 entspricht, welcher beispielsweise eine Stellung oder Position des Schalthebels 130 aus Fig. 1 repräsentiert. An dem sechsten Eingang liegt ein Spannungssignal als Referenzsignal an, welches durch eine Verbindung des sechsten Eingangs mit dem vierten Eingang über einen Widerstand R3 erhalten wird. An dem siebten Eingang der Verbindungseinheit 1 10 liegt ein Signal einer zweiten Lampe L2 (die ebenfalls eine LED sein kann) an. An einem achten Eingang der Verbindungseinheit 1 10 liegt ein Spannungspegel als Referenzsignal an, welches durch eine Verbindung des sechsten Eingangs über einen Widerstand R2 erhalten wird. Dabei ist der achte Eingang der Verbindungseinheit 1 10 ferner über einen Widerstand R1 mit einem Masseanschluss verbunden. An dem neunten Eingang der Verbindungseinheit 1 10 liegt ein Signal eines zweiten Tasters T2 an. Somit wird durch die Zwischenschaltung von entsprechenden Referenzspannungspegeln oder -Signalen eine hohe Anzahl von 2e Eingängen der Verbindungsein- heit 1 10 benötigt, um dann jedoch sehr eindeutig die Weiterschaltung eines Einganges der Verbindungseinheit 1 10 auf den Ausgang 140 der Verbindungseinheit 1 10 an einem in der Fig. 2A nicht dargestellten Getriebesteuergerät 175 erkennen zu können. Der Synchronzähler 145 sollte dabei das Taktsignal 150 in einem Verhältnis von 1 zu 2e teilen, um zyklisch die durch Schaltung der Eingänge 1 15 der Verbindungseinheit 1 10 auf den (einzigen) Ausgang 140 zu bewerkstelligen.
Dabei kann durch die Spannungsteilerschaltung als Widerstandsnetzwerk zum Beaufschlagen des zweiten, vierten, sechsten und achten Eingangs der Verbindungseinheit 1 10 eine Referenzspannungsbereitstellungseinheit 200 gebildet sein. An den einzelnen Eingängen kann dabei ein definierter Spannungspegel als Referenzspannung angelegt werden, der beim zyklischen Durchschalten der Eingänge auf den Ausgang eine eindeutige Unterscheidung oder Abgrenzung der Signalwerte von unterschiedlichen Sensoren, Lampen oder Tastern ermöglicht. Dabei kann an jedem der Eingänge der Verbindungseinheit 1 10 eine unterschiedliche Spannungspegel angelegt werden, so dass auch eindeutig durch die Auswertung und das erkennen des jeweiligen Spannungspegel die aktuelle Verbindungsschaltung der Verbindungseinheit 1 10 identifiziert werden kann. Wird der zweite Eingang nicht mit einem bestimmten Referenzpotenzial oder einem bestimmten Spannungspegel verbunden, lässt sich durch das Widerstandsnetzwerk auch der zweite, vierte, sechste und achte Eingang der Verbindungseinheit 1 10 auf einen einheitlichen, d. h. gleichen Potenzialpegel legen. Auf diese Weise kann dann zwar nicht mehr eindeutig unterschieden werden, in welcher Stellung die Verbindungseinheit 1 1 0 sich aktuell befindet, dennoch kann eine Trennung von zwei Werten, beispielsweise des Sensors und einer der Lampen, eindeutig identifiziert werden.
In Abwandlung von der Schaltungsstruktur aus Fig. 2A kann in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2B eine Verbindungseinheit 140 eingesetzt werden, die deutlich weniger Eingänge 1 15 erfordert. Daher liegen beispielsweise an den Eingängen 1 15 der Verbindungseinheit 140 lediglich die Signale des ersten Tasters T1 , der ersten Lampe L1 , des (ersten) Sensors S1 , der zweiten Lampe L2, des zweiten Tasters T2 sowie eines Referenzsignals an, welches unter Verwendung eines Widerstands R1 gegen Massepotenzial erhalten wird. Der Ausgang 140 der Verbindungseinheit 1 10 ist mit einem ersten Eingang 220a einer zweiten Verbindungseinheit 230 verbunden. Der zweite Eingang 220 p der zweiten Verbindungseinheit 230 ist über einen Widerstand R 2 eine Massepotenzial verbunden. Auf diese Weise ist die zweite Verbindungseinheit 230 als 1 -Multiplexer ausgestaltet, wogegen die (erste) Verbindungseinheit 1 10 als Multiplexer mit e + 1 Eingängen 1 15 ausgestaltet ist. Die zweite Verbindungseinheit 230 kann dann somit durch eine Taktverarbeitungseinheit 235 das Taktsignal 150 des Taktgenerators 155 erhöhen (oder erniedrigen) und die zweite Verbindungseinheit 230 damit ansteuern. Auf diese Weise kann auch auf einem Ausgang 240 der zweiten Verbindungseinheit 230 ein Bedienhebel Signal ausgegeben werden, welches nun durch ein Referenzsignal auf dem zweiten Eingang 220b des nun als Referenzsignalbereitstellungseinheit 200 dienenden Widerstands R2 geliefert wird.
Auf diese Weise benötigt der Mux der Verbindungseinheit 1 10 für e Nutzsignale nur e+1 Eingänge, denn nur ein Wert wird als Spannungspegel direkt in den Mux gespeichert, beispielsweise um das Ende eines (Durchschaltungs-) Zyklus zu markieren. Alternativ braucht ein solches Ende eines Zyklus auch nicht durch einen Spannungspegel entsprechend dem Widerstand R 1 gekennzeichnet werden, so dass dann der Multiplexer der Verbindungseinheit 1 10 lediglich x Eingänge benötigen würde. Der Ausgang 140 des Mux geht auf einen Eingang 220a eines Switches als zweiter Verbindungseinheit 230, der abwechselnd den Mux 1 10 und einen festen Spannungspegel zum Getriebe durchschaltet. Der Taktgeber 155 des Switches 230 bezieht seinen Takt aus einem Teiler 235, der den Takt des Taktgebers 155 in einem festen Verhältnis teilt.
Der Vorteil der in Fig. 2B gezeigten Variante liegt in folgenden Aspekten: Die Anzahl der Eingänge für den Mux kann von e=2-x auf e=x+1 (fast) halbiert werden, sodass ein günstigerer Mux 1 10 eingesetzt werden kann. Das Zeitverhältnis von Nutzsignal (aus dem Mux) zu Spannungspegel muss nicht mehr gleich lang (1 :1 ) sein, sondern kann zu Gunsten des Nutzsignals verlängert werden (z. B. 3:1 ). Beispielsweise kann eine Zeitdauer, in der ein Referenzsignal bzw. Referenzpegel von einem der Eingänge der Verbindungseinheit 1 10 bzw. 230 auf den betreffenden Ausgang 140 bzw. 240 geschaltet wird, kleiner sein, als eine Zeitdauer, in der ein anderes Signal von einem der Eingänge der Verbindungseinheit 1 10 Bezug 130 auf den betreffenden Ausgang 140 bzw. 240 geschaltet wird. Damit kann beispielsweise eine LED als Lampe L1 oder L2 länger bestromt werden und neigt weniger zum Flackern.
Die vorstehend bereits beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich vorteilhaft modifizieren. Beispielsweise kann eine Funktion oder Informationen über eine Stellung des Schalthebel, die häufiger benötigt wird, auf mehr als einen Eingang 1 15 einer Verbindungseinheit 1 10 oder einer zweiten Verbindungseinheit 230 oder eines Mux gelegt werden.
Ferner lässt sich eine Verschaltungsstruktur entsprechend dem Schaltbild aus Fig. 2A oder dem Schaltbild aus Fig. 2B oder einer Kombination von beiden
Schaltstrukturen mehrfach im Wählhebel einbauen. Jede Baugruppe aus Fig. 2A und/oder Fig. 2B erfordert dann je eine Signalleitung zum Getriebesteuergerät 175, dafür erhält das Gesamtsystem aus Wählhebel 100 und Getriebe einen weiteren Spielraum bei der Konstruktion, so können z. B. Funktionen über einen Mux abgewickelt werden, während andere unkritische Funktionen über einen anderen Mux geleitet werden. Insofern kann beispielsweise eine Trennung der Übertragung von Informationen und Signalen mit hoher Wichtigkeit über eine erste Verbindungseinheit erfolgen, während andere Informationen oder Signale mit einer niedrigeren Wichtigkeit über die zweite Verbindungseinheit übertragen werden. In diesem Fall kann beispielsweise für die erste Verbindungseinheit eine Komponente mit hoher Ausfallsicherheit verwendet werden, während für die zweite Verbindungseinheit eine preisgünstigere und einfachere Komponente verwendet werden kann.
Soweit sich Sicherheitsanforderungen trennen lassen, kann auch für jede Sicherheitsanforderung ein eigener Mux verwendet werden, sodass der Ausfall eines Mux höchstens eine sicherheitsrelevante Funktion blockiert.
Auch können Diagnosefunktionen über einen eigenen Mux angesprochen werden und Taktfrequenzen je nach Mux von eigenen, unterschiedlich schnellen Taktgebern erzeugt werden. Fig. 3 zeigt ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung zur Verschaltung einer Verbindungseinheit 1 10. Im Gegensatz zu den in den Figuren 1 und 2A bzw. 2B gezeigten Ausführungsbeispielen wird der Takt 150 nicht von einem Taktgeber 155 im Wählhebel 100, sondern über eine weitere Signalleitung 300. Dieses Taktsignal 150 kann dabei insbesondere vom Getriebesteuergerät generiert und an den Bedienhebel 100 ausgegeben werden, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist. Dabei ergibt sich die weitere Möglichkeit, den externen Takt noch einmal zu verändern und unterschiedlich an jeden Mux 1 10 bzw. 230 weiterzugeben, z. B. durch Taktverdoppelung oder Takthalbierung.
Ferner bietet sich eine Möglichkeit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Überprüfung der Verbindungsqualität (QoS) durch eine Rückführungsschleife (Loop-Back) zu ermöglichen, wie es in dem Blockschaltbild aus der Fig. 4 dargestellt ist. Wenn je ein Eingang beider Multiplexer Muxi und Mux2 bzw. 1 10 und 230 durch eine Rückführungsschleife 400 (Loop-Back-Leitung) verbunden sind, kann das Getriebesteuergerät 175 den Durchgangswiderstand prüfen und gleichzeitig erkennen, an welcher Position beide Multiplexer bzw. Verbindungseinheiten 1 10 bzw. 230 seit der letzten QoS-Prüfung stehen. Ein Verbinden der beiden Loop-Back-Pins (Eingänge der betreffenden Verbindungseinheiten 1 10 und 230) über das Steuergerät 175 erfolgt beispielsweise bei gleichem Takt immer, wenn die Anzahl der e Pins von Muxi und Mux2 unterschiedlich ist. Die Verbindung wird dann entsprechend dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen kgV(eMuxi ;eMux2) Takt hergestellt. Dabei kann dieser Takt auch durch einen Taktgeber (zusammen mit dem Synchronzähler 145) in dem Bedienhebel 100 generiert werden (wie dies in der Fig. 4 dargestellt ist) oder auch extern (beispielsweise entsprechend der Fig. 3) der /den Verbindungseinheiten 1 10 bzw. 230 zugeführt werden, beispielsweise ausgehend vom Getriebesteuergerät 175.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Verschaltungsstruk- tur einer Verbindungseinheit 1 10 für einen Bedienhebel 100. Dabei ist in der Fig. 5 eine Ausführungsvariante dargestellt, die beispielsweise (aber nicht ausschließlich) dann vorteilhaft ist, wenn die Multiplexer 1 10 bzw. 230 eine Diodenfunktion haben. Der Takt 150 kommt hier vom Getriebesteuergerät 175, kann aber auch im Bedien- hebel 100 selbst erzeugt werden. In diesem Falle werden Muxi und Mux2 mit gleicher Anzahl von Eingängen 1 15 bzw. 220 gewählt und vom gleichen Synchronzähler 145 (SZ) getaktet. Im Beispiel aus Fig. 5 werden die Eingänge 1 bis 3 des Mux2 genutzt, um die Sensoren für die Wählhebelstellung (P= Parkposition, N = Neutralstellung, Leerlauf, D = Drive = Fahrposition) auszulesen. Die Eingänge 1 bis 3 von Muxi sind in diesem Beispiel nicht belegt, können aber für andere Aufgaben, z. B. dem Auslesen von in der Fig. 5 nicht dargestellten Schaltern verwendet werden. Der Eingang 4 verbindet beide Multiplexer Muxi und Mux2 mit einer aus dem Widerstandsnetzwerk bzw. der Referenzspannungsbereitstellungseinheit 200 mit den beiden Widerständen R1 und R2 bereitgestellten Referenzspannung URef, damit das Getriebesteuergerät 175 über den aktuell auf den Ausgang 240 geschalteten Eingang 220 des zweiten Multiplexers 230 bzw. Mux2 erkennen kann, wo es in der Abarbeitung der Eingänge steht. Hierzu kann beispielsweise von dem Getriebesteuereinheit 175 ein Signal 500 an einen Eingang des ersten Multiplexers Muxi bzw. 1 10 gegeben werden, der bei der Durchschaltung des ersten Multiplexers Muxi 1 10 auf den Eingang 8 über die Rückführungsschleife 400 und die Stellung des zweiten Multiplexers Mux2 bzw. 230 auf den Eingang 8 wieder über die Ausgangsleitung 240 des zweiten Multiplexers Mux2 vom Getriebesteuergerät 175 eingelesen werden kann.
Die Eingänge 5 bis 7 in Muxi schalten die Leuchten L1 bis L3 und über die Diagnose-Eingänge D1 bis D3 können die entsprechenden Ausgänge an Muxi über Mux2 zurückgelesen werden. Die Leitung O ist eine Schleife (auch als Rückführungsschleife 400 oder Loop-Back bezeichnet), mit dem das Getriebesteuergerät 175 die Verbindungsqualität und die Funktion der beiden Multiplexer aus der Fig. 5 prüfen kann.
Werden beispielsweise in einem anderen Ausführungsbeispiel bei einer Verschaltung gemäß der Darstellung aus Fig. 5 1 6-kanalige Multiplexer als Muxi und Mux2 verwendet, können die Eingänge der beiden Multiplexer beispielsweise entsprechend der folgenden Tabelle festgelegt werden:
Figure imgf000024_0001
Der hier vorgestellte Ansatz kann durch technisch sehr einfach ausgestaltete Verbindungseinheiten implementiert werden. Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eine Verbindungseinheit 1 10, wie sie gemäß der Fig. 2A verschaltet ist. Dabei weist die Verbindungseinheit 1 10 einen mit dem Ausgang 140 verbundenen Zeiger 600 auf, der in der Mitte einer sternförmigen Anordnung der Eingänge 1 15 drehbar gelagert ist. Durch die Ansteuerung des Synchronzählers 145, der in der Fig. 6 wiedergegebenen Darstellung nicht abgebildet ist, wird der Zeiger 600 in Pfeilrichtung weiter geschaltet, sodass er in der Art eines Multiplexer zyklisch die Eingänge 1 15 der Verbindungseinheit 1 10 elektrisch leitfähig mit dem Ausgang 140 verbindet. Eine solche Ausführungsform der Verbindungseinheit 1 10 bietet die Möglichkeit, die Verbindungseinheit 1 10 ohne großes Bauraumerfordernis im Bedienhebel 100 anordnen zu können. Die Fig. 6 zeigt somit eine beispielhafte Beschaltung eines Multiplexers mit Schaltern (T1 , T2), Sensoren, beispielsweise aus Reed-Kontakten (S1 , S2), LEDs (L1 , L2) und einem Widerstandsnetzwerk (R1 ,..., R4).
Fig. 7 zeigt eine beispielhafte für Schaltung, wie die Verbindungseinheiten 1 10 bzw. 230, beispielsweise entsprechend dem Schaltbild aus Fig. 5 mit einer Rückführungsschleife 400 verkoppelt werden können, um durch die Getriebesteuereinheit 175 beispielsweise eine Leitungsqualität einfach erkennen zu können. Dabei können beispielsweise die Verbindungseinheit 1 10 bzw. 230 gemäß dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgestaltet sein. Der hier vorgestellte Ansatz bietet eine sehr elegante Möglichkeit zur Implementierung in unterschiedlichen Einsatzszenarien. Beispielsweise kann der hier vorgestellte Bedienhebel 100 als Wählhebel oder Gangwahlschalter zur Steuerung eines Getriebes in einem Fahrzeug eingesetzt werden. Alternativ oder zusätzlich lässt sich der Bedienhebel auch als Lenkstockhebel beispielsweise zur Bedienung eines Scheibenwischers, eines Blinkers oder eines Fahrzeuglichtes oder ähnliches verwenden. Als Zielapplikation kommen mehrere Fahrzeugtypen in Betracht, wie beispielsweise kostengünstigere kleine Elektrofahrzeuge, bei denen derzeit keine manuellen Schaltgetriebe vorgesehen sind, so dass einem solchen Fahrzeugtypen eine hundertprozentige Ausstattung mit Wählhebel zu erwarten ist. Ferner sind auch kostensensible Fahrzeugtypen, insbesondere im Bereich der Kleinstwagen als mögliche Zielapplikation des hier vorgestellten Bedienhebels denkbar. Insbesondere dann, wenn bei Fahrzeugen bereits ein Steuergerät vorgesehen ist, kann dieses durch einfache Um- programmierung und die Vereinfachung oder den Entfall von Kommunikationsleitungen zwischen den Bedienhebel und dem Getriebesteuergerät deutlich kostengünstiger und dennoch Störung sicher ausgestaltet werden.
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Verfahren 800 zum Betreiben eines Bedienhebels gemäß einer hier vorgestellten Variante. Dabei kann das Verfahren einen Schritt 810 des Verbindens eines ersten der Eingänge mit dem zumindest einen Ausgang zu einem ersten Zeitpunkt. Ferner umfasst das Verfahren 800 einen Schritt 820 des Koppeins eines zweiten der Eingänge mit dem zumindest einen Ausgang zu einem dem ersten Zeitpunkt nachfolgenden zweiten Zeitpunkt.
Zusammenfassend ist anzumerken, dass sich der vorstehend vorgestellte Ansatz im Wesentlichen durch die folgenden Vorteile auszeichnet. Erstens kann ein einfacher und kostengünstiger Aufbau des Bedienhebels implementiert werden. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Vermarktungsmöglichkeit zusammen mit einem entsprechend angepassten Getriebe oder einer entsprechend angepassten Getriebesteuerung, weil hier die Systemkosten effektiv reduziert werden können. Auch kann ein Entwicklungsaufwand für funktionale Sicherheit im Wähl- bzw. Bedienhebel sehr gering und im Getriebe ebenfalls gering gehalten werden, da dem Getriebe (welches beispielsweise für ASIL D entwickelt wurde) nur eine ASIL A und eine ASIL-B- Funktion hinzugefügt werden brauchte.
Denkbar ist auch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Bedienhebel, insbesondere auch Wählhebel zur manuellen Auswahl einer Position mit mehreren Raststufen, bei dem einem Bediener des Bedienhebels verschiedene Positionen zur Auswahl angeboten werden. Der Bedienhebel kann mit elektrischen Komponenten zur Erfassung und Bereitstellung einer manuellen Betätigung ausgerüstet sein und zur Bereitstellung eines Signals für ein beliebiges externes Gerät ausgestaltet werden wobei das externe Gerät elektrisch mit den Bedienhebels verbunden werden kann. Auch kann hierdurch eine Möglichkeit eröffnet werden, auch weitere Elemente wie Taster und Lichtquellen mit dem Ausgang bzw. dem Getriebesteuerelement zu verbinden. Der Bedienhebel kann insbesondere mindestens eine Verbindungskomponente wie der Verbindungseinheit 1 10 im Bedienhebel aufweisen, die eine geschaltete elektrische Verbindung zwischen Komponenten des Bedienhebels 100 und einem externen Gerät (in der Regel dem Getriebe oder dem Getriebesteuerelement) herstellt. Eine solche Schaltung der Eingänge auf den oder die Ausgänge des Bedienhebels kann abwechselnd erfolgen. Günstig ist der hier vorgestellte Ansatz insbesondere dann, wenn die Anzahl der geschalteten Elemente (Lampen, Sensoren, Taster, ...) im Bedienhebel 100 größer (oder wenigstens gleich) der Anzahl der Verbindungsleitungen ist, die zum externen Gerät 175 abgehen. In einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel kann auch mindestens ein elektrisches Element im Bedienhebel 100 vorgesehen sein, welches zeitweise mit der Verbindungskomponente 1 10 zum externen Gerät 175 verbunden wird/sind, sodass über die Verbindungskomponente 1 10 das externe Gerät 175 für eine kurze Zeit eine Direktverbindung mit den elektrischen Schaltelementen oder allgemein Komponenten im Bedienhebel 100 erhält.
Besonders günstig ist es, wenn die elektronische Verbindung zwischen den Tastern, Sensoren oder Lampen in einer Verbindungseinheit 1 10 durch mindestens einen Multiplexer oder ein wirkungsgleiches Gerät im Bedienhebel 100 vorgenommen wird. Auch ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung denkbar, bei dem mindestens ein Multiplexer enthalten sein kann, der durch einen Taktgeber 155 so gesteuert wird, dass die Verbindung zwischen den elektrischen Schaltelementen und dem externen Gerät 175 periodisch zu Stande kommt. Auch kann mindestens ein Multiplexer im Bedienhebel enthalten sein, der statt einem internen Taktgeber 155 durch eine Leitung von einem externen Gerät, insbesondere dem Getriebesteuergerät 175, getaktet wird wie dies exemplarisch in der Fig. 3 bildlich dargestellt ist.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Bedienhebel wenigstens ein zusätzlich verbundenes elektrisches Element im Bedienhebel 100 auf, welches mindestens zu einem Zeitpunkt in einem Zyklus genau einen von einem oder mehreren definierten elektrischen Pegeln über die geschaltete Verbindung an das externe Gerät 175 liefert, damit das externe Gerät die zeitlich richtige Abfolge der Verbindungen, die Funktion des Wählhebels oder die Synchronisation der Taktung erkennen oder prüfen kann.
Hierzu kann ein Verfahren 900 zur Auswertung eines Bedienhebelsignals gemäß dem Ablaufdiagramm aus Fig. 9 vorgesehen sein wobei das Bedienhebelsignal aus Variante eines vorstehend beschriebenen Bedienhebels ausgegeben wird, wobei das Verfahren 900 einen Schritt 910 des Untersuchens von zeitlichen Abschnitten des Bedienhebelsignals auf einen vorbestimmten Referenzsignalpegel hin aufweist, und wobei das Verfahren 900 ferner einen Schritt des Ausgebens 920 einer Ausgabeinformation aufweist, die eine Signalinformation repräsentiert, die in einem zeitlichen Abschnitt des Bedienhebelsignals enthalten ist, welcher nicht den vorbestimmten Referenzsignalpegel aufweist.
Besonders gut überprüfen lässt sich eine Qualität der Leitungsverbindung zwischen dem Bedienhebel und dem Getriebesteuergerät, wenn der Bedienhebel eine schleifenartige Verbindung zwischen einer Verbindungskomponente wie der Verbindungseinheit 1 10 im Bedienhebel 100 und einer zusätzlichen Leitung 400 oder zwei Verbindungskomponenten 1 10 bzw. 230, wie dies exemplarisch in der Fig. 4 dargestellt ist.
Auch kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Kombination von Multi- plexern verfolgen, bei denen einer das Schalten einer Komponente erlaubt und der andere zur Erfolgsüberwachung/Diagnose (insbesondere Rücklesen der erfolgreichen Schaltung) verwendet wird.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Bezuqszeichen
100 Bedienhebel
1 10 Verbindungseinheit, Multiplexer
Mux Verbindungseinheit, Multiplexer
1 15a-f Eingänge der Verbindungseinheit
120 Funktionen des Bedien- oder Wählhebels, Stellung P, Stellung N, Stellung D, Stellung R, ...
130 Schaltelement
135 Sensor zur Erfassung der Stellung des Schaltelementes, S1
140 Ausgang der Verbindungseinheit
145 Synchronzähler SZ
150 Taktsignal
155 Taktgeber, Taktgenerator T
160 Ausgänge des Synchronzählers, Datenwort
165 Bedienhebelsignal
170 Mikroprozessor
175 Getriebesteuereinheit
200 Referenzspannungsbereitstellungseinheit, Widerstandsnetzwert mit den
Widerständen R1 , R2, R3, R4, ...
S1 Sensor
T1 erster Taster
T2 zweiter Taster
L1 erste Lampe
L2 zweite Lampe
220 Eingänge der zweiten Verbindungseinheit
230 zweite Verbindungseinheit
235 Taktverarbeitungseinheit
240 Ausgang der zweiten Verbindungseinheit
400 Rückführschleife 500 Steuereingang der ersten Verbindungseinheit von der Getriebesteuer¬ einheit
600 Zeiger der Verbindungseinheit
800 Verfahren zum Betreiben eines Bedienhebels
810 Schritt des Verbindens
820 Schritt des Koppeins
900 Verfahren zur Auswertung eines Bedienhebelsignals
910 Schritt des Untersuchens
920 Schritt des Ausgebens

Claims

Patentansprüche
1 . Bedienhebel (100) zur Ausgabe eines Bedienhebelsignals (1 65), das eine Auswahl einer von mehreren möglichen Stellungen des Bedienhebels (100) repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienhebel (100) eine Verbindungseinheit (1 10) mit einer Mehrzahl von Eingängen (1 15a-f) und zumindest einem Ausgang (140) zur Ausgabe des Bediensignals aus dem Bedienhebel (100) aufweist, insbesondere wobei eine Anzahl von Eingängen (1 15a-f) eine Anzahl von Ausgängen (140) übersteigt, wobei die Verbindungseinheit (1 10) ausgebildet ist, um zu einem ersten Zeitpunkt einen ersten der Eingänge (1 15a) mit dem zumindest einen Ausgang (140) zu verbinden und zu einem dem ersten Zeitpunkt nachfolgenden zweiten Zeitpunkt einen zweiten der Eingänge (1 15b) mit dem zumindest einen Ausgang (140) zu verbinden.
2. Bedienhebel (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit (1 10) ausgebildet ist, um zum ersten Zeitpunkt den zweiten Eingang (1 15b) vom zumindest einen Ausgang (140) zu trennen und/oder zum zweiten Zeitpunkt den ersten Eingang (1 15a) vom zumindest einen Ausgang (140) zu trennen.
3. Bedienhebel (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit (1 10) einen Multiplexer (Mux) und/oder einen Zähler (145, SZ, T) aufweist.
4. Bedienhebel (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch zumindest einen Sensor (S, 135) zur Erfassung der Stellung des Bedienhebels (100) als Bedienhebelsignals (1 65), wobei der Sensor mit zumindest einem der Eingänge(1 15) der Verbindungseinheit (1 10) verbunden ist.
5. Bedienhebel (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit (1 10) ausgebildet ist, um nach dem zweiten Zeitpunkt zumindest zu einem dritten Zeitpunkt den ersten der Eingänge (1 15a) mit dem zumindest einen Ausgang (140) zu verbinden, insbesondere wobei die Ver- bindungseinheit (1 10) ausgebildet ist, um eine Verbindung des ersten Eingangs (1 15a) mit dem zumindest einen Ausgang (140) oder des zweiten Eingangs (1 15b) mit dem zumindest einen Ausgang (140) zyklisch zu wiederholen.
6. Bedienhebel (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinheit (1 10) ausgebildet ist, um eine Verbindung eines der Eingänge (1 15) mit zumindest einem Ausgang (140) ansprechend auf ein im Bedienhebel (100) generiertes Taktsignal (150) und/oder ansprechend auf ein dem Bedienhebel (100) von extern zugeführten Steuer- oder Taktsignals auszuführen.
7. Bedienhebel (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine mit zumindest dem zweiten Eingang(1 15b) der Verbindungseinheit (1 10) gekoppelte Referenzsignalbereitstellungseinheit (200), wobei die Referenzsignalbereitstellungseinheit (200) ausgebildet ist, um zumindest den zweiten Eingang (1 15b) der Verbindungseinheit (1 10) mit einem vordefinierten Referenzsignal (R4, URef) zu beaufschlagen.
8. Bedienhebel (100) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzsignalbereitstellungseinheit (200) mit einer Mehrzahl von Eingängen (1 15a-f) der Verbindungseinheit (1 10) gekoppelt ist, insbesondere wobei die Referenzsignalbereitstellungseinheit (200) ausgebildet ist, um jeden der mit der Referenzsignalbereitstellungseinheit (200) gekoppelten Eingänge (1 15b, 1 15d, 1 15f, 1 15h) der Verbindungseinheit (1 10) mit dem Referenzsignal (URef, R4, R3, R2, R1 ) oder mit sich je unterscheidenden Referenzsignalen zu beaufschlagen, insbesondere wobei zwischen mit der Referenzsignalbereitstellungseinheit (200) gekoppelten Eingängen (1 15b, 1 15d) der Verbindungseinheit (1 10) zumindest ein weiterer Eingang (1 15c) der Verbindungseinheit (1 10) angeordnet ist.
9. Bedienhebel (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet, durch eine mit der Verbindungseinheit (1 10) gekoppelte zweite Verbindungseinheit (230) mit einer Mehrzahl von Eingängen (220a-b) und zumindest einem Ausgang (240) zur Ausgabe des Bedienhebelsignals aus dem Bedienhebel (100), wobei die zweite Verbindungseinheit (1 10) ausgebildet ist, um zum ersten Zeitpunkt einen ersten der Eingänge der zweiten Verbindungseinheit (1 1 0) mit dem zumindest einen Ausgang (140) der zweiten Verbindungseinheit (1 10) zu verbinden und zu einem dem ersten Zeitpunkt nachfolgenden zweiten Zeitpunkt einen zweiten der Eingänge der zweiten Verbindungseinheit (1 10) mit dem zumindest einen Ausgang (140) der zweiten Verbindungseinheit (1 10) zu verbinden.
10. Bedienhebel (100) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungseinheit (1 10) ausgebildet ist, um eine Verbindung eines der Eingänge der zweiten Verbindungseinheit (1 10) mit zumindest einem Ausgang (140) der zweiten Verbindungseinheit (1 10) ansprechend auf ein im Bedienhebel (100) generiertes Taktsignal und/oder ansprechend auf ein dem Bedienhebel (100) von extern zugeführten Steuer- oder Taktsignals auszuführen.
1 1 . Bedienhebel (100) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Eingang der zweiten Verbindungseinheit (1 10) mit zumindest einem Eingang der Verbindungseinheit (1 10) gekoppelt ist.
12. Bedienhebel (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Eingang der zweiten Verbindungseinheit (1 10) mit zumindest einem Ausgang (140) der Verbindungseinheit (1 10) gekoppelt und/oder verbunden ist.
13. Verfahren (800) zum Betreiben eines Bedienhebels (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (800) die folgenden Schritte aufweist:
Verbinden (810) eines ersten der Eingänge mit dem zumindest einen Ausgang (140) zu einem ersten Zeitpunkt; und
Koppeln (820) eines zweiten der Eingänge mit dem zumindest einen Ausgang (140) zu einem dem ersten Zeitpunkt nachfolgenden zweiten Zeitpunkt.
14. Verfahren (900) zur Auswertung eines Bedienhebelsignals, das aus einem Bedienhebel (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgegeben wird, wobei das Verfahren (900) folgende Schritte aufweist:
Untersuchen (910) von zeitlichen Abschnitten des Bedienhebelsignals auf einen vorbestimmten Referenzsignalpegel; und
Ausgeben (920) einer Ausgabeinformation, die eine Signalinformation repräsentiert, die in einem zeitlichen Abschnitt des Bedienhebelsignals enthalten ist, welcher nicht den vorbestimmten Referenzsignalpegel aufweist.
15. Computerprogramm-Produkt zur Durchführung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens gemäß Anspruch 13 oder 14, wenn das Computerprogramm- Produkt auf einem Computer und/oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
PCT/EP2014/072071 2013-11-15 2014-10-15 Bedienhebel und verfahren zum betreiben eines bedienhebels WO2015071041A1 (de)

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