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Dokumentenidentifikation DE19518306B4 19.04.2007
Titel Vorrichtung zur Steuerung einer Anzahl von untereinander kommunizierenden Aktuatoren eines Systems
Anmelder Volkswagen AG, 38440 Wolfsburg, DE
Erfinder Burnus, Oliver, Dipl.-Ing., 29393 Groß Oesingen, DE
DE-Anmeldedatum 18.05.1995
DE-Aktenzeichen 19518306
Offenlegungstag 30.11.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.04.2007
IPC-Hauptklasse G05B 24/02(2006.01)A, F, I, 20060817, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G05B 15/02(2006.01)A, L, I, 20060817, B, H, DE   E05B 65/36(2006.01)A, L, I, 20060817, B, H, DE   B60R 16/023(2006.01)A, L, I, 20060817, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung einer Anzahl von untereinander über eine Multiplexverbindung miteinander kommunizierender Aktuatoren eines Systems mit mindestens einem Signalgeber zur Erzeugung von Datensignalen in Abhängigkeit eines Zustandes mindestestens eines der Aktuatoren und mindestens einer Steuereinheit, welcher die Datensignale der Signalgebereinheiten zugeführt werden und die aus den Datensignalen Steuersignale erzeugt, mit denen Stellelemente der Aktuatoren gesteuert werden.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 19 212 A1 ist ein Zentralverriegelungssystem für Kraftfahrzeuge mit einer Anzahl von Aktuatoren, die jeweils eine Signalgebereinheit mit mehreren Sensoren und eine eigene Steuereinheit aufweisen, bekannt. Die Signalgebereinheit sendet in Abhängigkeit von aktuellen Zustandsparametern einer von ihr überwachten Öffnung des Kraftfahrzeuges oder in Abhängigkeit von extern eingegebenen Befehlssignalen Datensignale an die Steuereinheit, welche aus diesen Datensignalen Steuersignale ermittelt, mit denen Stellelemente des Zentralverriegelungssystems angesteuert werden, die die Ver- und Entriegelung der Öffnungen des Kraftfahrzeuges bewirken. Neben den Datensignalen der Signalgebereinheit ihres Aktuators werden jeder Steuereinheit auch ausgewählte Datensignale der Signalgebereinheiten der übrigen Aktuatoren des Zentralverriegelungssystems, beispielsweise seriell im Zeitmultiplexverfahren über ein Bussystem, zugeführt. Aufgrund einer über das Bussystem gesendeten Zustandsinformation berechnen die Steuereinheiten Steuersignale für die dem jeweiligen Aktuator zugeordneten Motoren. Somit werden aufgrund einer an die Steuereinheiten der Aktuatoren gesendeten ausgewählten Zustandsinformation alle Motoren der Zentralverriegelung gleichzeitig angesteuert und beispielsweise die Türen des Fahrzeuges geöffnet oder geschlossen, wodurch es zu einem hohen Summenstrom im System, insbesondere in der Anlaßphase als auch nach Erreichen der anzufahrenden Position kommen kann, der bei der Auslegung der Leitungsverbindungen und elektronischen Einheiten berücksichtigt werden muß.

Aus der DE 24 17 982 A1 ist eine Vorrichtung zum Betreiben bzw. Steuern mehrerer Elektromotoren durch Speisung derselben mit elektrischem Strom auf Zeitteilerbasis bekannt, gekennzeichnet durch eine Stromquelle, mehrere durch Zufuhr von elektrischem Strom von der Stromquelle betätigbare Gruppen von Motoren, eine zwischen die Stromquelle und die Motorgruppen eingeschaltete Schaltereinrichtung mit Kontakten, welche den Motorgruppen entsprechen, und eine Einrichtung zur Belieferung der Schaltereinrichtung mit einem Befehlssignal zur Steuerung der Stromzufuhr zur betreffenden Motorgruppe auf Zeitteilerbasis.

Aus der DE 31 09 092 A1 ist ein Stromverteilungssystem bekannt, mit zwei Speiseleitungen, eine mit diesen verbundene Vielzahl von Verbraucheranschlüssen zum Anschluss einer entsprechenden Vielzahl von elektrischen Verbrauchern an das Verteilersystem, einer Steuereinheit, die über eine Steuerleitungsanordnung mit jedem Verbraucheranschluss verbunden und derart ausgebildet ist, dass diese bei Anschluss eines Verbrauchers an einen Verbraucheranschluss die Leistungszunahme misst, die von dem Verteilersystem zur Speisung dieses Verbrauchers erbracht werden muss, wobei diese Messung ohne eine merkliche Überlastung des Verteilersystems erfolgt, das Ergebnis dieser Messung mit der durch das Verteilersystem verfügbaren zusätzlichen Leistungen vergleicht und ein das Ergebnis dieses Vergleichs kennzeichnendes Signal erzeugt. In jedem Verbraucheranschluss ist eine Schalteranordnung mit zwei Betriebszuständen, wobei in dem ersten Betriebszustand der Anschluss eines Verbrauchers an den Verbraucheranschluss die Steuereinheit veranlasst, den Vergleich über die Verbindung des Verbrauchers mit der Steuerleitungsanordnung und einer der Speiseleitungen durchzuführen, während in dem zweiten Betriebszustand die Schalteranordnung den Verbraucher parallel zu den beiden Speiseleitungen schaltet, und wobei der Übergang von dem ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand nur dann auftritt, wenn das von der Steuereinheit ausgesandte, das Vergleichsergebnis kennzeichnende Signal anzeigt, dass die für den Betrieb des Verbrauchers erforderliche Leistung nicht dazu führt, dass die von dem Verteilersystem maximal aufbringbare Leistung überschritten wird.

Aus der DE 43 39 016 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Netzteils zur Versorgung einer elektronischen Steuerung mit mehreren elektrischen Verbrauchern bekannt, deren Einschaltstrom erheblich über deren normalem Betriebsstrom liegt, wobei nach dem Einschalten eines Verbrauchers ein weiterer erst nach dem Absinken des Stromes des zuvor eingeschalteten Verbrauchers auf dessen Betriebsstrom eingeschaltet wird.

Aus der DE 43 22 249 A1 ist ein Bussystem bekannt, bestehend aus wenigstens einem Bus zur Übertragung von Signalen zwischen über den Bus verbundenen Sensormodulen und einem Schalt- und/oder Steuergerät, das als Busmaster-Gerät für den Bus zur Steuerung der Signalübertragung ausgebildet ist, und einem übergeordneten Hauptbus zur Übertragung von Signalen zwischen weiteren Schalt- und/oder Steuergeräten, wobei der Bus über das Busmaster-Gerät mit dem Hauptbus gekoppelt ist, wobei binäre Schaltsignale von dem Sensormodul erfasst und/oder verarbeitet werden, wobei das Sensormodul eine integrierte Buslogik zur Umsetzung binärer Schaltsignale in Bussignale bzw. Bussignale in binäre Schaltsignale enthält, wobei die Sensormodule über eine einzige gemeinsame Datenleitung zur seriellen Datenübertragung im Bus miteinander verbunden sind und die Datenleitung von dem vom Hauptbus unabhängigen Busmaster-Gerät angesteuert wird.

Aus der DE 37 35 160 A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Anzahl von zur gemeinsamen Ansteuerung untereinander kommunizierender Aktuatoren eines Systems mit mindestens einem Signalgeber zur Erzeugung von Datensignalen in Abhängigkeit eines Zustandes mindestens eines der Aktuatoren und mindestens einer Steuereinheit bekannt, welcher die Datensignale des Signalgebers zugeführt werden und die aus den Datensignalen Steuersignale erzeugt, mit denen Stellelemente der Aktuatoren gesteuert werden, wobei die Datensignale der Signalgeber den Steuereinheiten und/oder die Steuersignale den Aktuatoren zeitlich versetzt zugeführt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, eine Vorrichtung zur Steuerung einer Anzahl von untereinander kommunizierender Aktuatoren eines Systems zu schaffen, die eine Reduzierung des Gesamtsummenstroms gewährleistet und damit einer Auslegung der elektrischen Bauelemente und Verbindungen für niedrigere Ströme ermöglicht und vom Nutzer kaum wahrgenommen wird.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs durch die kennzeichnenden Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Erfindungsgemäß werden die Datensignale der Signalgebereinheiten an die Steuereinheiten und/oder die Steuersignale den Aktuatoren zeitlich versetzt zugeführt, wodurch eine zeitlich versetzte Ansteuerung der Stellelemente realisiert wird. Um eine zeitlich begrenzte Versetzung der Ansteuerung zu erreichen, ist dabei vorgesehen, die Steuer- und/oder Datensignale zeitlich überlappend an die jeweiligen Aktuatoren oder Steuereinheiten zu übertragen.

Dabei ist vorgesehen, die Übertragung der Daten- und/oder Steuersignale in einem Zeitfenster durchzuführen, dessen Länge vorteilhafterweise der Betätigungszeit der Aktuatoren entspricht.

Die Festlegung der zeitlichen Abfolge der Übertragung kann dabei über einen Zufallsgenerator erfolgen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist mindestens einer der Aktuatoren eine ihm zugeordnete Steuereinheit auf, welcher die Datensignale des Signalgebers ihres Aktuators und/oder ausgewählte Steuer- oder Zustandssignale der Signalgeber anderer Aktuatoren des Systems zugeführt werden. Durch diese dezentrale Berechnung der Steuersignale aus den von den Signalgebern abgegebenen Zustandssignalen wird eine drastische Reduktion der zu übertragenden Signalinformation erreicht.

Ein wesentlicher Vorteil für ein Multiplexsystem kann erlangt werden, wenn nicht nur Zustandsänderungen zwischen den Aktuatoren übertragen werden, sondern neben diesen auch für eine Zeitdauer konstante Zustände, wodurch jederzeit eine Abbildung des Zustandes des Systems abgreifbar ist. Insbesondere bei Ausfällen oder Abschaltungen einzelner Aktuatoren und ihrer Steuereinheiten erkennt die Steuereinheit bei erneuter Zuschaltung den aktuellen Zustand des Systems und ist sofort einsatzfähig, gegebenenfalls. können diese Zustände für den Benutzer zur Anzeige gebracht werden. Die Übertragung der Signale zwischen den Aktuatoren und ihren Steuergeräten kann konventionell über eine Mehrdrahtverbindung, als auch seriell über ein Bussystem oder eine Ein-Draht-Multiplexverbindung erfolgen.

Insbesondere vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Komfortsteuersystem eines Kraftfahrzeuges mit Zentralverriegelungsfunktionen für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das auch die Steuerung der Fensterheber, die Innenraumbeleuchtung oder das Alarmsystem beinhalten kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die zugehörigen Zeichungen zeigen:

1 das Blockschaltbild eines Komfortsteuerungssystems für ein Kraftfahrzeug,

2 ein Blockschaltbild einer Zentralverriegelungseinrichtung und

3 ein Strom-Zeit-Diagramm am Beispiel der zeitlichen versetzten Ansteuerung der Aktuatoren der Zentralverriegelung.

Das in 1 gezeigte Komfortsteuerungssystem für ein Kraftfahrzeug beinhaltet neben der Zentralverriegelungssteuerung der Türen VL, VR, HL, HR und der Heckklappe HK die Steuerung der Fensterheber FL, FR, des rechten und linken Außenspiegels AL, AR, des Locks/Unlockschalters S an der Fahrertür VL, die Innenraumbeleuchtung LI sowie ein Gesamtdiagnosesystem. Jede der Systemkomponenten weist einen eigenen, nicht dargestellten Aktuator auf, dessen Stellelement entweder von einer eigenen Steuereinheit E1 bis E4 oder direkt von dem zentralen Steuergerät ZSG gesteuert wird, wobei der Lock/Unlock-Schalter S hier ebenfalls über die Steuereinheit E1 gesteuert wird. Der Datenaustausch zwischen den Steuereinheiten E1 bis E4 und dem zentralen Steuergerät ZSG erfolgt beim Ausführungsbeispiel über eine Ein-Draht-Multiplexverbindung D, wobei jede Steuereinheit unter seiner spezifischen Kennung Informationen an das zentrale Steuergerät sendet. Dieses wiederum übermittelt seine Daten in, den einzelnen Aktuatoren zugeordneten Telegrammen. Jedes dieser Telegramme besteht aus einem Byte Informationen und einem Byte für die Diagnose.

Im weiteren wird das System am Beispiel der Steuerung der Zentralverriegelung der einzelnen Türen dargestellt (2). Jede der Türen VL, VR, HL, HR ist mit einem als Türschloß ausgebildeten elektrisch oder pneumatisch angetriebenen Aktuator 1 bis 4 und mit den zentralen Steuereinheiten E1 bis E4 ausgestattet, die miteinander und mit dem zentralen Steuergerät ZSG verbunden sind. Jedes der Türschlösser 1 bis 4 weist je nach Einsatzort eine unterschiedliche Anzahl von Signalgebern 5 auf. Die Signalgeber 5a und 5b senden jeweils ein Zustandssignal, das angibt, ob die Tür offen bzw. geschlossen ist. Ein weiterer Signalgeber 5c und 5d dient zur Steuerung der Zentralverriegelung durch den Benutzer des Kraftfahrzeuges und ein Signalgeber 5e sendet ein Signal, das angibt, ob die Diebstahlsicherung aktiviert ist. Die Türen HL und HR weisen keine vom Benutzer aktivierbaren Türschlösser 3 und 4 auf. Aus diesem Grund fehlen hier die entsprechenden Signalgeber 5c und 5d. Alle Signalgeber sind als Hallsensoren oder Microschalter ausgeführt. Jede des Steuereinheiten E1 bis E4 der Türschlösser 1 bis 4 erhält kontinuierlich die Zustandsinformationen In ihrer eigenen Signalgeber 5 als auch die Zustandsinformationen der anderen Türschlösser über deren Steuereinheiten und berechnet aus diesen die Steuersignale Tn zur Ansteuerung des ihm zugeordneten Motors M1 bis M4 der Türschlösser E1 bis E4. Zusätzlich werden alle Zustandsinformationen In auch dem zentralen Steuergerät ZSG zugeführt, das weitere nicht dargestellte Funktionseinheiten steuert und mit einer Zustandsanzeige 6 verbunden ist. Die Übertragung der Zustandssignale zwischen den Steuereinheiten E1 bis E4 und dem zentralen Steuergerät ZSG erfolgt im Zeitmultiplex-Verfahren wobei das Zentralsteuergerät den Datenverkehr auf der Ein-Draht-Multiplexverbindung steuert. Der Datenverkehr zwischen den einzelnen dezentralen Steuereinheiten erfolgt dabei derart, daß die gleiche Zustandsinformation In an die Steuereinheiten zeitlich versetzt innerhalb eines Zeitfensters von 300 ms gesendet wird, wodurch diese die Motoren M1 bis M4 zeitlich unterschiedlich ansteuern, damit sowohl der Anlaufsummen- als auch der Blocksummenstrom im System reduziert werden kann, was wiederum eine Auslegung des gesamten Systems für niedrigere Ströme zuläßt.

Um für den Benutzer des Kraftfahrzeuges keine bemerkbar zeitlich versetzten Betätigungsgeräusche zu erzeugen, werden die Zustandsinformationen zeitlich überlappend gesendet, so daß die Steuereinheit E1 bis E4 die Steuersignale Tn versetzt berechnen, die Motoren M1 bis M4 zu unterschiedlichen Zeiten angesteuert werden und die zeitliche Verschiebung für die benutzende Person nicht bemerkbar ist, jedoch der Gesamtsummenstrom insbesondere in der Anlaßphase tanl und der Kurzschlußsummenstrom nach Erreichen der anzufahrenden Position tpos minimiert werden kann. (3).

Neben dem eigentlichen Türschloß kann das dezentrale Steuergerät E1 bis E4 auch externe Aktuatoren steuern. So ist in 2 an der Fahrertür VL ein Lock/Unlock-Schalter S vorgesehen, dessen Steuerung über zusätzliche elektrische Verbindungen L1 und L2 vom Steuergerät E1 übernommen wird.

VL, VR, HL, HR
Türen
HK
Heckklappe
FL, FR,
Fensterheber
AL, AR,
Außenspiegel
S
Lock/Unlockschalter
LI
Innenraumbeleuchtung
ZSG
Zentrales Steuergerät
E1 bis E4
Steuereinheit
D
Ein-Draht-Multiplex-Verbindung
1 bis 4
Aktuator (Türschloß)
5
Signalgeber
In
Zustandsinformation oder Datensignale
Tn
Steuersignal
M1 bis M4
Motor
6
Anzeige
L1, L2
Verbindungen
tanlas
Anlaßphase
tpos
Zeitpunkt beim Erreichen der anzufahrenden Position


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Steuerung einer Anzahl von zur gemeinsamen Ansteuerung untereinander kommunizierender Aktuatoren (1 bis 4) eines Systems mit mindestens einem Signalgeber (5a5e) zur Erzeugung von Datensignalen (In) in Abhängigkeit eines Zustandes mindestens eines der Aktuatoren (1 bis 4) und mindestens einer Steuereinheit (E1 bis E4), welcher die Datensignale (In) des Signalgebers (5a5e) zugeführt werden und die aus den Datensignalen (In) Steuersignale (E1 bis E4) erzeugt, mit denen Stellelemente der Aktuatoren (1 bis 4) gesteuert werden, wobei die Datensignale (In) der Signalgeber (5a5e) den Steuereinheiten (E1 bis E4) und/oder die Steuersignale (Tn) den Aktuatoren (1 bis 4) zeitlich versetzt zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensignale (In) und/oder die Steuersignale (Tn) den Aktuatoren (1 bis 4) zeitlich überlappend zugeführt werden und die Übertragung der Datensignale (In) und/oder der Steuersignale (Tn) in einem Zeitfenster erfolgt. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitfenster die Länge der Betätigungszeit des jeweiligen Aktuators (1 bis 4) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Abfolge der Übertragung der Datensignale (In) und/oder der Steuersignale (Tn) über einen Zufallsgenerator erfolgt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Aktuatoren (1 bis 4) eine ihm zugeordnete dezentrale Steuereinheit (E1 bis E4) aufweist, welcher die Datensignale (In) der Signalgeber (5) ihres Aktuators und/oder Zustandsinformationen (In) oder Steuersignale (Tn) der Signalgeber (5) anderer Aktuatoren zugeführt werden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensignale (In) oder die Steuersignale (Tn) zwischen den Aktuatoren (1 bis 4) seriell über ein Bussystem gesendet werden. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Datensignale (In) oder die Steuersignale (Tn) zwischen den Aktuatoren und/oder einem zentralen Steuergerät (ZSG) über eine Ein-Draht-Multiplexverbindung erfolgt. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Signalgeber (5) mindestens eines Aktuators (1 bis 4) auf ein externes Eingabesignal anspricht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nur die von den Signalgebern (5) erfassten Datensignale (In) zwischen den Steuereinheiten (E1 bis E4) und/oder dem zentralen Steuergerät (ZSG) übertragen werden. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Datensignale (In) kontinuierlich übertragen werden. Komfortsteuerungssystem mit einer Zentralverriegelungsfunktion für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung nach den Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist.






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