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DE112013006196T5 - Unfallmanagementsystem und Verfahren in einem elektronischen Schloss einer Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung - Google Patents

Unfallmanagementsystem und Verfahren in einem elektronischen Schloss einer Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung Download PDF

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DE112013006196T5
DE112013006196T5 DE112013006196.1T DE112013006196T DE112013006196T5 DE 112013006196 T5 DE112013006196 T5 DE 112013006196T5 DE 112013006196 T DE112013006196 T DE 112013006196T DE 112013006196 T5 DE112013006196 T5 DE 112013006196T5
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DE
Germany
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emergency
electronic lock
control unit
motor vehicle
operating condition
Prior art date
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Pending
Application number
DE112013006196.1T
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English (en)
Inventor
Davide Dente
Antonio Frello
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magna Closures Inc
Original Assignee
Magna Closures Inc
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Publication date
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Priority claimed from IT001145A external-priority patent/ITTO20121145A1/it
Priority claimed from IT001144A external-priority patent/ITTO20121144A1/it
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Abstract

Elektronische Schlossanordnung (1) für eine Schließvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einer Betätigergruppe (6), die dazu betrieben werden kann, die Schließvorrichtung (2) zu betätigen, und mit einem Elektromotor (6d), der dazu gesteuert werden kann, die Betätigergruppe (6) anzutreiben, wobei die elektronische Schlossanordnung (1) eine Hilfsenergiequelle (20) aufweist und eine Steuereinheit (21), die den Elektromotor (6d) und die Hilfsenergiequelle (20) steuert, um während einer Notfall-Betriebsbedingung eine Hilfsversorgungsspannung (Vsc) bereitzustellen. Die Steuereinheit (21) ist dazu ausgelegt, in einen Notfallmodus zu treten, um beim Detektieren des Auftretens der Notfall-Betriebsbedingung ein Deaktivieren der Betätigung der Schließvorrichtung (2) zu bewirken und das Deaktivieren der Betätigung der Schließvorrichtung (2) während der Notfall-Betriebsbedingung aufrechtzuerhalten.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Unfallmanagementsystem und ein Verfahren in einem elektronischen Schloss (gemeinhin bekannt als e-Schloss) einer Kraftfahrzeug-Schließvorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und den Vorrang der Anmeldedaten der italienischen Patentanmeldung TO2012A001143 , der italienischen Patentanmeldung TO2012A001144 und der italienischen Patentanmeldung TO2012A001145 , die am 24. Dezember 2012 eingereicht wurden, und der US-Patentanmeldung 61/748,262, der US-Patentanmeldung 61/748,274 und der US-Patentanmeldung Nr. 61/748286, die am 02. Januar 2013 eingereicht wurden, und nimmt Bezug auf jede dieser Anmeldungen und nimmt durch Bezugnahme den vollständigen Inhalt jeder dieser Anmeldungen hierin auf.
  • In der folgenden Beschreibung und den begleitenden Ansprüchen wird der Ausdruck ”Schließvorrichtung” verwendet, um allgemein jedes Element zu bezeichnen, das zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegbar ist und einen Zugang zu einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs öffnet bzw. verschließt, und somit einen Gepäckraum, Rückklappen, Motorhaubenklappe oder andere geschlossene Räume, Fensterheber, Schiebedächer einschließt, zusätzlich zu den Seitentüren eines Kraftfahrzeugs, auf die die folgende Beschreibung rein beispielhaft explizit Bezug nehmen wird.
  • Es ist bekannt, dass in Kraftfahrzeugen elektronische Schlösser vorgesehen sind, bspw. zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Seitentüren.
  • Ein elektrisches Türschloss sieht in der Regel eine Drehfalle vor, die bezüglich eines an einem Türpfosten befestigten Schließbolzens selektiv rotierbar ist, um die Tür einzuklinken bzw. zu verriegeln und auszuklinken bzw. zu entriegeln. Das elektrische Türschloss weist eine Sperrklinke auf, die selektiv mit der Drehfalle eingreift, um die Drehfalle am Rotieren zu hindern. Das elektrische Türschloss weist einen Elektromotor auf, der mit einer Hauptstromversorgung des Fahrzeugs (bspw. der 12 V-Batterie desselben Fahrzeugs) elektrisch verbunden ist, um die Sperrklinke mittels eines elektrisch betriebenen Betätigungsglieds bzw. Stellantriebs direkt oder indirekt anzutreiben.
  • Wie bekannt ist, betrifft ein verbreitetes Problem von elektrischen Schlössern das Steuern des Öffnens und Schließens der Türen selbst im Falle von Notfallsituationen, wie im Falle eines das Fahrzeug betreffenden Zusammenstoßes oder Unfalls, wie es auch von Sicherheitsvorschriften vorgeschrieben ist.
  • Insbesondere müssen Fahrzeugtüren während eines Fahrzeugunfalls oder anderen Notfallsituationen unabhängig von Türgriffbetätigungen oder anderen Benutzer- oder externen Eingriffen geschlossen bleiben, so dass sich die elektrischen Schlösser in einem sogenannten ”Doppelschließ”-Status befinden sollten, während es nach dem Unfall möglich sein sollte, die Fahrzeugtüren zu öffnen, so dass die elektrischen Schlösser unverzüglich in den unverschlossenen bzw. entriegelten Status zurückgebracht werden sollten.
  • In herkömmlichen Systemen wird das Unfallmanagement von der Hauptverwaltungseinheit des Fahrzeugs ausgeführt (auch als ”Bordcomputer” bekannt), die dazu ausgelegt ist, eine Unfallsituation mittels Unfallsensoren zu detektieren, und die geeignete Steuersignale an die elektrischen Schlösser (insbesondere an deren Elektromotoren) ausgibt, um eine Doppelverriegelung während der Unfallsituation anzusteuern und dann das Entriegeln der elektrischen Schlösser nach dem Unfall zu bewirken.
  • Während der Notfallsituation kann jedoch ein Versagen bzw. Ausfall der Hauptenergieversorgung des Fahrzeugs oder Unterbrechungen oder ein Abbruch der elektrischen Verbindung zwischen der Hauptenergieversorgung und/oder der Hauptverwaltungseinheit des Fahrzeugs und den elektrischen Schlössern auftreten. Außerdem kann dieselbe Fahrzeugverwaltungseinheit während der Noffallsituation Beschädigungen ausgesetzt sein.
  • In diesem Falle könnte die Schlossmanagementprozedur scheitern, und deswegen könnte ein zuverlässiger und sicherer Betrieb der elektrischen Schlossanordnung nicht gewährleistet sein.
  • Mögliche Lösungen dieses Problems können eine komplexe Griffgestaltung in Betracht ziehen, um Beschleunigungsspitzen (oder andere gemessene Größen) herauszufiltern, die sich aus Trägheit oder Stößen während des Unfalls ergeben (eine als ”Trägheitsfalle” bekannte Lösung hindert die Tür an einem Entriegeln während hoher Stoßbelastungen).
  • Diese Lösung ist jedoch üblicherweise mit der Anwesenheit redundanter mechanischer Mechanismen mit höherer Flächenbelegung und höherem Gewicht und zusätzlichen Kosten verbunden und stellt auch eine weitere Einschränkung bei der Gestaltung von Fahrzeugtüren dar.
  • Andere Lösungen, wie sie bspw. in der US 2004/0124027 A1 und der US 2007/0199760 A1 offenbart sind, sehen die Verwendung einer Steuereinheit zum Verwaltung des Verriegelns/Entriegelns eine elektronischen Schlosseinrichtung für Fahrzeugtüren insbesondere während einer Unfallsituation vor. Die Steuereinheit ist in der Fahrzeugtür montiert und mit der elektronischen Schlosseinrichtung gekoppelt. Diese Lösungen sind jedoch nicht einfach umzusetzen und befassen sich in keiner Weise mit dem Problem eines möglichen Ausfalls der Hauptenergieversorgung des Fahrzeugs während des Unfalls.
  • Darüber hinaus betrifft die US 2011/0175376 A1 eine auf ein Handschuhfach des Fahrzeugs bezogene Lösung, die die Verwendung eines elektronisch gesteuerten Magneten vorsieht, um den magnetischen Schließwiderstand des Faches zu erhöhen und ein unbeabsichtigtes Öffnen des gleichen Faches während einer Kollision zu verhindern. Diese Lösung kann jedoch nicht auf Fahrzeugtüren und deren elektronische Schlösser angewendet werden und befasst sich gleichfalls in keiner Weise mit dem Problem eines möglichen Ausfalls der Hauptenergiequelle des Fahrzeugs während des Unfalls.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Es ist daher ein Ziel gewisser Aspekte der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Schloss bereitzustellen, das so ausgestaltet ist, dass es den voranstehend genannten Bedarf erfüllt.
  • Dieses Ziel kann durch ein elektronisches Schloss und ein zugehöriges Steuerungsverfahren, wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert sind, erreicht werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform bestimmter Aspekte der vorliegenden Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Schließvorrichtung und einer zugehörigen e-Schlossanordnung ist,
  • 2 ein ausführlicheres Blockschaltbild eines elektronischen Steuerschaltkreises der e-Schlossanordnung der 1 ist,
  • 3 ein Flussdiagramm ist, das eine Unfallmanagementprozedur betrifft, die in dem elektronischen Steuerschaltkreis der 2 implementiert ist,
  • 4 eine mögliche Ausgestaltung eines Unfallsignalerzeugungsmoduls in dem elektronischen Steuerschaltkreis der 2 zeigt und
  • 5 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer in der e-Schlossanordnung der 1 eingebetteten Hilfsenergiequelle ist.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Das Bezugszeichen 1 in den 1 und 2 bezeichnet als ein Ganzes eine elektronische Schlossanordnung (im folgenden e-Schlossanordnung 1), die mit einer Tür 2 eines Kraftfahrzeugs 3 verbunden ist (es ist jedoch erneut zu unterstreichen, dass die e-Schlossanordnung 1 in gleicher Weise mit jeglicher Art von Schließvorrichtung des Kraftfahrzeugs 3 verbunden sein kann).
  • Die e-Schlossanordnung 1 ist mit einer Hauptenergiequelle 4 des Kraftfahrzeugs 3, zum Beispiel einer eine Batteriespannung Vbatt von 12 V bereitstellenden Hauptbatterie, über ein elektrisches Verbindungselement 5, zum Beispiel ein Stromkabel, elektrisch verbunden (die Hauptenergiequelle 4 kann gleichermaßen eine andere Quelle elektrischer Energie in dem Kraftfahrzeug 3 umfassen, bspw. eine Lichtmaschine).
  • Die e-Schlossanordnung 1 umfasst eine Betätigungsgruppe 6 mit einem Elektromotor, der zum Steuern einer Betätigung der Tür 2 (oder allgemein der Fahrzeugschließvorrichtung) betreibbar ist.
  • Gemäß einer möglichen Ausführungsform weist die Betätigungsgruppe 6 eine Drehfalle 6a auf, die wahlweise zum Eingriff eines Schließbolzens 6b (der an dem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs in einer nicht im Detail gezeigten Weise befestigt ist, zum Beispiel an der sogenannten ”A-Säule” oder der ”B-Säule”) rotierbar ist. Wenn die Drehfalle 6a in eine Einklinkstellung bezüglich des Schließbolzens 6b rotiert wird, ist die Tür 2 in einem geschlossenen Betriebszustand. Eine durch einen Elektromotor 6d zur Bewegung zwischen einer Eingriffsstellung und einer Nicht-Eingriffsstellung angetriebene Sperrklinke 6c greift wahlweise in die Drehfalle 6b ein, um sie am Rotieren zu hindern. Die e-Schlossanordnung 1 weist des weiteren einen elektronischen Steuerschaltkreis 10 auf, der zum Beispiel einen Mikrocontroller oder eine andere Recheneinheit aufweist, die gemäß einer möglichen Ausführungsform zweckmäßigerweise in einem gleichen Gehäuse oder Behälter 11 (schematisch dargestellt) zusammen mit der Betätigungsgruppe 6 der e-Schlossanordnung 1 eingebettet und angeordnet ist und dadurch eine integrierte kompakte und einfach zusammenzubauende Einheit bereitstellt.
  • Der elektronische Steuerschaltkreis 10 ist mit der Betätigungsgruppe 6 verbunden und stellt dem Elektromotor 6d geeignete Antriebssignale Sd bereit.
  • Der elektronische Steuerschaltkreis 10 ist über ein elektrisches Verbindungselement 14, bspw. einen Datenbus, elektrisch mit einer Fahrzeugverwaltungseinheit 12 verbunden, die dazu konfiguriert ist, einen allgemeinen Betrieb des Kraftfahrzeugs 3 zu steuern, um Signale, Daten, Befehle und/oder Informationen auszutauschen,.
  • Die Fahrzeugverwaltungseinheit 12 ist auch mit Unfallsensoren 13 verbunden, bspw. Beschleunigungsmesser oder Kraftsensoren, die Signale bereitstellen, bspw. Beschleunigungs- oder Kraftsignale, die die Anwesenheit einer Notfallsituation, wie bspw. eines Unfalls bzw. Zusammenstoßes, anzeigen.
  • Zweckmäßigerweise empfängt der elektronische Steuerschaltkreis 10 auch Feedback- bzw. Rückmeldeinformationen über die Schlossbetätigung durch Positionssensoren (nicht dargestellt), wie zum Beispiel Hall-Sensoren, die zum Detektieren der Betriebsstellung von zum Beispiel der Drehfalle 6b und/oder der Sperrklinke 6c konfiguriert sind, und empfängt auch (direkt und/oder indirekt über die Fahrzeugverwaltungseinheit 12) Informationen über die Betätigung der (externen und/oder internen) Fahrzeuggriffe 15 durch Griffsensoren 16, die eine Benutzerbetätigung der internen und/oder externen Griffe 15 der Türen 2 des Kraftfahrzeugs 3 detektieren.
  • Der elektronische Steuerschaltkreis 10 ist auch mit der Hauptstromquelle 4 des Kraftfahrzeugs 3 verbunden, um die Batteriespannung Vbatt zu empfangen; der elektronische Steuerschaltkreis 10 ist im Stande, zu überprüfen, ob der Wert der Batteriespannung Vbatt und unter einen vorbestimmten Schwellwert abfällt bzw. abnimmt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der elektronische Steuerschaltkreis 10 eine eingebettete und integrierte Hilfsenergiequelle 20 auf, die dazu konfiguriert ist, den elektrischen Schlossmotor 6d und denselben elektronischen Steuerschaltkreis 10 im Falle eines Fehlers bzw. Versagens oder einer Unterbrechung der Hauptenergiequelle 4 des Kraftfahrzeugs 3 mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Diese Hilfsenergiequelle 20 wird üblicherweise während des Normalbetriebs durch die Hauptenergiequelle 4 in einem geladenen Zustand gehalten, so dass sie sofort verfügbar ist, wenn es erforderlich ist, zum Beispiel im Falle eines Unfalls.
  • Genauer weist der elektronische Steuerschaltkreis 10 eine Steuereinheit 21 auf, die zum Beispiel mit einem Mikrocontroller, einem Mikroprozessor oder einem analogen Berechnungsmodul 21a ausgestattet ist und die mit der Hilfsenergiequelle 20 und der Betätigungsgruppe 6 der e-Schlossanordnung 1 (an die sie das Antriebssignal Sd bereitstellt) verbunden ist, um deren Betrieb zu steuern.
  • Die Steuereinheit 21 weist einen eingebauten bzw. eingebetteten Speicher 21b auf, zum Beispiel einen nicht flüchtigen Schreib-Lese-Speicher (Random Access Memory), der mit dem Berechnungsmodul 21a verbunden ist und geeignete Programme und Berechnungsanweisungen (zum Beispiel in Form einer Firmware) speichert. Es ist zu erkennen, dass die Steuereinheit 21 alternativ einen logischen Schaltkreis diskreter Komponenten umfassen kann, um die Funktionen des Berechnungsmoduls 21a und des Speichers 21b auszuführen.
  • In an sich bekannter Weise (und hier nicht ausführlich besprochen) ist die Steuereinheit 21 dazu konfiguriert, die e-Schlossanordnung 1 zu steuern, um eine Betätigung der Tür 2 zu steuern, basierend auf durch die Griffsensoren 16 detektierten Signalen, die zum Beispiel die Absicht des Benutzers anzeigen, die Tür 2 des Kraftfahrzeugs 3 zu öffnen, und basierend auf von der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 empfangenen Signalen, die zum Beispiel eine korrekte Authentifizierung des ein geeignetes Authentifizierungsmittel (wie bspw. einen Schlüsselanhänger) tragenden Benutzers anzeigen.
  • Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Lösung ist die Steuereinheit 21 auch dazu konfiguriert, eine Unfallsituation zu verwalten und einen geeigneten Steueralgorithmus zum Steuern der e-Schlossanordnung 1 ohne externen Eingriff durch die Fahrzeugverwaltungseinheit 12 lokal auf der e-Schlossanordnung 1 auszuführen.
  • Insbesondere ist die Steuereinheit 21 in der Lage, nach Empfang eines Notfallsignals Cs, das das Auftreten einer Notfallsituation (wie einen Unfall) anzeigt, von der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 eine Unfallverwaltungsprozedur intern in der e-Schlossanordnung 1 zu starten, um für eine voreingestellte Zeitspanne ein Öffnen der Türen 2 des Kraftfahrzeugs 3 zu verhindern (und dadurch ein Deaktivieren der Griffe 15 zu bewirken).
  • Die Unfallverwaltungsprozedur kann unabhängig von der Verfügbarkeit der Hauptenergiequelle 4 des Kraftfahrzeugs 3 und der Batteriespannung Vbatt ablaufen, dank der Anwesenheit der Hilfsenergiequelle 20 im Innern der e-Schlossanordnung 1 und unabhängig von jeglichem Fehler bzw. Versagen der elektrischen Verbindungen zwischen derselben e-Schlossanordnung 1 und der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 und/oder von Fehlern bzw. einem Versagen derselben Fahrzeugverwaltungseinheit 12.
  • Nach der voreingestellten Zeit (falls es kein andauerndes Notfallsignal Cs gibt) wird ein Aktivieren bzw. eine Freigabe der Griffe 15 durch die Steuereinheit 21 wieder festgestellt.
  • Genauer und wie in 3 gezeigt, sieht die durch die lokal in der e-Schlossanordnung 1 durch die Steuereinheit 21 ausgeführte Unfallverwaltungsprozedur einen ersten Schritt 30 vor, bei dem die Steuereinheit 21 auf das Auftreten einer Unfallsituation wartet, zum Beispiel durch Überwachen des von der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 empfangenen Notfallsignals Cs.
  • Das Notfallsignal Cs kann von der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 in jeder bekannten Art und Weise generiert werden, zum Beispiel basierend auf den von den Unfallsensoren 13 detektierten Signalen.
  • Vorteilhafterweise wird das Notfallsignal Cs an einem Unterbrechungs- bzw. Interrupt-Anschluss der Steuereinheit 21 empfangen, um so unverzüglich und sofort von derselben Steuereinheit 21 verarbeitet zu werden.
  • Nach dem Empfang des Notfallsignals Cs startet die Steuereinheit 21 die Unfallverwaltungsprozedur und begibt sich in einen Unfallmodus, der den Betrieb der (externen und/oder internen) Griffe 15 des Kraftfahrzeugs 3 oder generell das Öffnen der Türen 2 deaktiviert bzw. blockiert (Schritt 31).
  • Zum Beispiel wird die e-Schlossanordnung 1 gesteuert, um die Tür 2 in einem geschlossenen Betriebszustand zu halten, unabhängig von der durch die Griffsensoren 16 ermittelten Benutzerbetätigungen der Griffe 15. Hierfür ist die Steuereinheit 21 so konfiguriert, dass sie die Betätigung des Schließbolzens 6b der Tür 2 oder jedes anderen mit der Tür 2 gekoppelten mechanischen Schließelement durch die Steuereinheit 21 und/oder den Antrieb der Betätigungsgruppe 6 durch den Elektromotor 6d deaktiviert. Gemäß einer möglichen Lösung kann die Steuereinheit 21 die Griffsensoren 16 weiter ”lesen” und während des Unfallmodus jegliche Betätigungen des Elektromotors oder anderer Betätigungsmittel (die zur Freigabe oder Öffnung der Türen 2 dienen) vermeiden.
  • Mit den derart deaktivierten Griffen 15 kann jede ungewollte Freigabe (Öffnung) der Fahrzeugtüren 2 aufgrund von Trägheit oder Aufprällen/Zusammenstößen während eines Unfalls vermieden werden. Dadurch kann selbst bei einem Aktivieren der Griffe 15 oder zugehöriger Freigabeleistungsschalter während des Unfalls keine Freigabe der Türen 2 auftreten.
  • Aufgrund von Sicherheitsbestimmungen soll es nach einem Unfall möglich sein, zumindest eine Tür 2 auf einer nicht-unfallbeeinträchtigen Fahrzeugseite zu öffnen.
  • Daher ist die durch die Steuereinheit 21 ausgeführte Unfallverwaltungsprozedur dazu ausgelegt, den Unfallmodus zu verlassen, wenn eine der beiden folgenden alternativen Situationen eintritt:
    • – wie bei Schritt 32 überwacht: das Notfallsignal Cs (oder ein anderes über den Datenbus 14 von der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 empfangenes Signal, i. a. ”Ausstiegssignal”) signalisiert mit einem geeigneten Wert das Ende der Unfallbedingung an dem Kraftfahrzeug 3,
    • – wie bei Schritt 34 überwacht: eine Unfall-Auszeit, d. h. eine von der Steuereinheit 21 (mittels einer inneren Uhr) gemessene voreingestellte Zeitspanne, zum Beispiel in der Größenordnung einiger Sekunden, zum Beispiel 5 bis 20 Sekunden je nach der Art des Unfalls (niedrige Geschwindigkeit, Überschlag, usw.), läuft ab.
  • Insbesondere wird der Ausstieg aus dem Unfallmodus beim ersten Eintreten einer der beiden genannten Situationen festgestellt.
  • Die Unfall-Auszeit erlaubt einen Ausstieg aus dem Unfallmodus selbst in Fällen eines Versagens der elektrischen Verbindung zwischen der e-Schlossanordnung 1 und der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 und/oder einem Versagen derselben Fahrzeugverwaltungseinheit 12.
  • Nach dem Ablauf der voreingestellten Zeitspanne und falls es kein andauerndes Unfallsignal gibt und keine neuen Unfallbedingungen detektiert werden, kann die Steuereinheit 21 bei Schritt 36 automatisch die Griffe 15 aktiveren bzw. freigeben.
  • Gemäß einer möglichen Lösung wird die e-Schlossanordnung 1 in einem normalen Betriebszustand gesteuert, wodurch die Betätigung durch die Griffe 15 wieder freigegeben wird und entsprechende Aktionen in der e-Schlossanordnung 1 bewirkt werden.
  • Die in dem elektronischen Steuerschaltkreis der e-Schlossanordnung 1 eingebettete Hilfsenergiequelle 20 ermöglicht, dass der Unfallmodus vollständig unabhängig von jeglichem Fahrzeugteil außerhalb derselben e-Schlossanordnung 1 ist. Die Unfallprozedur muss nur von der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 ”gestartet” werden – danach ist die Steuereinheit 21 in der e-Schlossanordnung 1 in der Lage, den Unfallmodus autonom zu verwalten.
  • Während des Unfallmodus kann die Steuereinheit 21 auch dazu konfiguriert sein, in einen Niederstrommodus zu treten, um Hilfsenergie für den Fall des Verlusts einer Verbindung mit der Hauptstromquelle 4 oder eines Versagens derselben Hauptstromquelle 4 Hilfsenergie zu sparen. Zum Beispiel kann eine von den Griffsensoren 16 stammende Aufwachbedingung deaktiviert werden (d. h. die Unterbrechungsaktivierung aufgrund der von den Griffsensoren 16 kommenden Detektionssignale kann deaktiviert werden).
  • 4 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform eines Unfallsignalerzeugungsmoduls 41, das in der Steuereinheit 21 des elektronischen Steuerschaltkreises 10 der e-Schlossanordnung 1 implementiert ist und das keine wesentlichen bzw. relevanten Abänderungen der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 zum Erzeugen des Unfallsignals Cs benötigt.
  • Diese Lösung ist vorteilhaft, da sie das Montieren der verbesserten e-Schlossanordnung 1 (mit eingebetteter Steuereinheit 21) ermöglicht, ohne dass irgendeine andere Hardware-Änderung in dem Kraftfahrzeug 3 notwendig wäre.
  • Insbesondere umfasst das die Fahrzeugverwaltungseinheit 12 mit der e-Schlossanordnung 1 verbindende elektrische Verbindungselement 14, hier mit den Bezugszeichen 14a, 14b, 14c bezeichnete analoge Signalleitungen, die in dem Kraftfahrzeug 3 vorhanden sein können: zum Beispiel eine Verriegelungssignalleitung 14a, eine Entriegelungssignalleitung 14b und eine Doppelverriegelungssignalleitung 14c. In hier nicht weiter besprochener und an sich bekannter Art und Weise werden Signale in diesen Leitungen üblicherweise dazu verwendet, Verriegelungs-/Entriegelungs-Elektromotoren in konventionellen Schlossanordnungen anzutreiben.
  • Um das Vorliegen einer Unfallsituation zu signalisieren, kann die Fahrzeugverwaltungseinheit 12 dazu konfiguriert sein, alle analogen Signalleitungen 14a, 14b, 14c auf ”hoch” zu setzen (eine Bedingung, die während Normalbetrieb nie erfüllt ist), zum Beispiel auf die Batteriespannung Vbatt, so dass die Steuereinheit 21 in der Lage ist, für den Fall, dass bei Schritt 30 auf allen analogen Signalleitungen 14a, 14b, 14c ”hoch” detektiert wird, den Unfallmodus zu starten.
  • Wie in 4 dargestellt, kann das Unfallsignalerzeugungsmodul 41 ein logisches UND-Gatter 42 umfassen, um ausgehend von dem Wert der über die analogen Signalleitungen 14a, 14b, 14c empfangenen Signale das Unfallsignal Cs als ein an einem Unterbrechungs- bzw. Interrupt-Anschluss des Berechnungsmoduls 21a der Steuereinheit 21 zu empfangendes logisches Signal zu erzeugen.
  • Das logische UND-Gatter 42 weist drei Eingangsklemmen bzw. -anschlüsse auf, von denen eine jede mit einer entsprechenden analogen Signalleitung 14a, 14b, 14c verbunden ist, und eine Ausgangsklemme, die mit dem Unterbrechungsanschluss (oder generell mit einem hochprioritären Eingang) des Berechnungsmoduls 21a verbunden ist und das Unfallsignal Cs bereitstellt.
  • Sobald ein Hochniveau des Unfallsignals Cs empfangen wird, kann die Steuereinheit 21 in den Unfallmodus eintreten, die Hilfsenergiequelle 20 aktivieren, die Griffe 15 deaktivieren und mit der Messung der voreingestellten Zeit zum automatischem Ausstieg aus dem Unfallmodus nach Ablauf der Unfall-Auszeit starten.
  • Eine mögliche Ausführungsform der Hilfsenergiequelle 20 wird nun unter Bezugnahme auf die 5 besprochen.
  • Die Hilfsenergiequelle 20 umfasst eine Gruppe von Niederspannungs-Superkondensatoren 52 (im folgenden Superkondensatorengruppe 52) als eine Energieversorgungseinheit (oder Energiespeicher), um der e-Schlossanordnung 1 selbst in Fällen eines Stromausfalls der Hauptenergiequelle 4 eine Hilfs- bzw. Sicherungs- bzw. Backup-Energie bereitzustellen. Superkondensatoren können elektrolytische Doppelschichtkondensatoren, Pseudokondensatoren oder eine Kombination davon umfassen. Superkondensatoren stellen vorteilhafterweise eine hohe Energiedichte und eine hohe Ausgangsstromfähigkeit bereit und weisen keine Gedächtniseffekte auf. Darüber hinaus haben Superkondensatoren eine geringe Größe und sind einfach zu integrieren, sie haben einen erweiterten Temperaturbereich, eine lange Lebensdauer und können eine sehr hohe Anzahl von Ladezyklen aushalten. Superkondensatoren sind nicht giftig und ziehen keine Explosions- oder Feuerrisiken nach sich, wodurch sie sich für gefährliche Bedingungen eignen, wie bspw. für Fahrzeuganwendungen.
  • In einer möglichen Ausführungsform kann die Superkondensatorgruppe 52 zwei in Reihe geschaltete Superkondensatorzellen aufweisen, die in geladenem Zustand jeweils ein Spannungsniveau von zum Beispiel 2,5 V bis 2,7 V bereitstellt, um gemeinsam in Notfallsituationen eine Superkondensatorspannung Vsc in einer Größenordnung von zum Beispiel 3 V bis 5 V bereitzustellen, wenn die Energie aus der Hauptstromquelle 4 des Kraftfahrzeugs 3 nicht verfügbar ist. Die Superkondensatorzellen sind deshalb vom Niederspannungstyp und weisen auch eine hohe Kapazität auf, zum Beispiel in der Größenordnung von 16 F bis 20 F, zum Beispiel 18 F.
  • Die Hilfsenergiequelle 20 weist des weiteren ein Lademodul 54, ein Ausgleichsmodul 55 und ein Verstärkungsmodul 56 auf.
  • Das Lademodul 24 ist mit der Superkondensatorgruppe 52 elektrisch verbunden und dazu konfiguriert, ausgehend von der Batteriespannung Vbatt, die Superkondensatorgruppe 52 kontinuierlich neu zu laden, wenn Strom von der Hauptenergiequelle 4 verfügbar ist, so dass die Superkondensatorgruppe 52 für Notfallsituationen einen vollen Energiespeicher anbieten kann und jegliche Verlustströme kompensiert werden.
  • Das Ausgleichsmodul 55 ist mit der Superkondensatorgruppe 22 elektrisch verbunden und dazu konfiguriert, sicherzustellen, dass beide Superkondensatorzellen einen gewünschten Zellenspannungswert aufweisen, insbesondere einen gleichen Zellenspannungswert während des Betriebs (um eine ausgeglichene Betriebsbedingung zu erzielen). Das Ausgleichsmodul 55 verhindert auch, dass die Superkondensatorzellen eine über einem maximal gewünschten Zellenspannungsniveau liegende Zellenspannung aufweisen, was die Superkondensatoren gegen ein Überladen schützt.
  • Das Verstärkungsmodul 56 empfängt an seinem Eingang die durch die Superkondensatorgruppe 52 erzeugte Superkondensatorspannung Vsc und ist dazu konfiguriert, ihren Wert auf Standardfahrzeugspannungen (zum Beispiel 9 V bis 16 V) zu verstärken, d. h. zu erhöhen, und genug Ausgangsstromleistungsfähigkeit zum Antreiben von Standardfahrzeugelektromotoren (wie bspw. des Elektromotors 6d der e-Schlossanordnung 1) bereitzustellen.
  • Tatsächlich kann die Superkondensatorspannung Vsc zu gering sein, um eine effiziente Hilfsenergiequelle zum Antreiben des Elektromotors 6d in Notfallsituationen, wie bei verlorener oder unzureichender Energieversorgung von der Hauptenergiequelle 4 des Kraftfahrzeugs 3, bereitzustellen. Das Verstärkungsmodul 56 stellt deshalb an seinem Ausgang (der auch der Ausgang der Hilfsenergiequelle 20 ist) eine verstärkte Spannung Vboost als eine Funktion der Superkondensatorspannung Vsc bereit.
  • Die verstärkte Spannung Vboost wird dann von einem nicht dargestellten Ausgabemodul des elektronischen Steuerschaltkreises 10 empfangen, das zum Beispiel eine integrierte H-Brücke umfasst, deren Ausgabe den Elektromotor 6d der e-Schlossanordnung 1 antreibt.
  • Die Hilfsenergiequelle 20 weist des weiteren ein Diagnosemodul 58 auf, das mit der Superkondensatorgruppe 52 wirkverbunden und dazu ausgelegt ist, den Lebenszustand der Superkondensatoren während des Ladevorgangs durch Messen ihrer Temperaturen, Spannungswerte, Kapazitätswerte und/oder internen Äquivalenzwiderstände (DCR – Gleichstromwiderstand) zu überwachen.
  • Das Diagnosemodul 58 ist auch mit der Steuereinheit 21 verbunden, um dieser die Diagnoseinformation bereitzustellen, zum Beispiel einschließlich des Werts der Superkondensatorspannung Vsc. In einer nicht dargestellten möglichen Ausführungsform kann das Diagnosemodul 58 als eine Diagnoseroutine in der Steuereinheit 21 implementiert sein, die durch den Mikroprozessor oder Mikrocontroller der Steuereinheit 21 ausgeführt wird.
  • Die Vorteile der besprochenen Lösung ergeben sich eindeutig aus der vorangegangenen Beschreibung.
  • Insbesondere kann eine Erhöhung der Sicherheit bei der Unfallverwaltung während und nach dem Unfall oder bei jeglicher anderer Art von Notfallsituation das Kraftfahrzeug 3 betreffend erreicht werden.
  • Tatsächlich kann die Steuereinheit 21 in dem elektronischen Steuerschaltkreis 10 der e-Schlossanordnung 1 in der Lage sein, den Unfallmodus unabhängig von der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 oder jeglichem anderen Fahrzeugteil außerhalb derselben e-Schlossanordnung 1 zu verwalten.
  • Entsprechend beeinträchtigt kein die Fahrzeugverwaltungseinheit 12 und/oder die Hauptenergiequelle 4 des Kraftfahrzeugs 3 beeinträchtigender Fehler die ordentliche Verwaltung der Fahrzeugschließvorrichtungen (bspw. der Tür 2) selbst während Notfallsituationen.
  • Die Verwendung von Superkondensatoren kann es ermöglichen, hohe Energiedichten, hohe Kapazitäten und hohe Ausgangsstromfähigkeiten zu erreichen und Gedächtniseffekte zu vermeiden und Verbrauch und Ladezeit zu minimieren. Die Lebenszeit der Superkondensatorgruppe ist ebenfalls sehr hoch und ermöglicht daher deren Verwendung als eine zuverlässige Hilfsenergiequelle, ohne dass zusätzliche Hilfsenergiequellen benötigt würden. Die Verwendung von Niederspannungs-Superkondensatoren, zum Beispiel des üblicherweise im Markt erhältlichen Typs, kann es ebenso ermöglichen, die Kosten des Systems zu reduzieren und seine Wartbarkeit zu verbessern.
  • Die Verwendung von Superkondensatoren kann es auch ermöglichen, die Hilfsenergiequelle in einem preiswerten, leichten und kleinen Paket bereitzustellen. Die resultierenden Größen- und Formfaktoren der Hilfsenergiequelle sind derart, dass sie eine Integration in demselben Gehäuse wie die e-Schlossanordnung zusammen mit einer entsprechenden Steuereinheit, die zum Verwalten der Notfallsituationen ausgelegt ist, ermöglichen.
  • Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Beschreibung dürfen keine Abänderung bzw. Modifizierung der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 oder jeglicher anderer Fahrzeugteile außerhalb der e-Schlossanordnung 1 nach sich ziehen; lediglich eine Software-Modifizierung in der Fahrzeugverwaltungseinheit 12 kann für eine geeignete Erzeugung des zum Starten der Unfallverwaltungsprozedur ausgelegten Unfallsignals Cs notwendig sein.
  • Die besprochene Lösung kann ermöglichen, eine einfachere und preisgünstigere Konstruktion bzw. Gestaltung der Türen 2 des Kraftfahrzeugs 1, insbesondere hinsichtlich deren Griffe 15, zu erzielen.
  • Insbesondere die Anordnung der Steuereinheit und der Hilfsenergiequelle innerhalb des elektronischen Schlosses führt zu einer kompakten und leicht zu integrierenden Lösung, die auch ein einfaches Nachrüsten existierender Fahrzeuge ermöglichen kann.
  • Offensichtlich können Änderungen an dem, was hierin beschrieben und dargestellt ist, vorgenommen werden, ohne jedoch von dem durch die angefügten Ansprüche definierten Umfang abzuweichen.
  • Insbesondere wird erneut unterstrichen, dass die e-Schlossanordnung jede andere Art von Schließvorrichtung in dem Kraftfahrzeug 3 als dessen Türen 2 betreiben kann.
  • Das Bewirken der Deaktivierung des Betriebs der (externen und/oder internen) Griffe des Kraftfahrzeugs 3 oder generell des Öffnens der Türen 2 kann während der Notfallsituation auch durch die Steuereinheit 21 durch Steuern jedes geeigneten physi(kali)schen Deaktivierungsmittels, das mit den Türen 2 und/oder den Griffen 15 und/oder der Betätigungsgruppe 6 davon verbunden ist, ausgeführt werden (wobei die Deaktivierungsmittel dazu konfiguriert sind, ein Öffnen derselben Türen 2 mechanisch zu verhindern).

Claims (18)

  1. Elektronische Schlossanordnung (1) für eine Schließvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit einer Steuereinheit (21) und einer Hilfsenergiequelle (20), die dazu ausgelegt ist, während einer Notfall-Betriebsbedingung eine Hilfsversorgungsspannung (Vsc) bereitzustellen, wobei die Steuereinheit (21) dazu ausgelegt ist, in einen Notfallmodus zu treten, um beim Detektieren des Auftretens der Notfall-Betriebsbedingung ein Deaktivieren der Betätigung der Schließvorrichtung (2) zu bewirken und das Deaktivieren der Betätigung der Schließvorrichtung (2) während der Notfall-Betriebsbedingung aufrechtzuerhalten, wobei die Hilfsenergiequelle (20) und die Steuereinheit (21) im Inneren der elektronischen Schlossanordnung (1) angeordnet sind.
  2. Elektronisches Schloss nach Anspruch 1, bei der die Steuereinheit (21) dazu ausgelegt ist, den Notfallmodus während der Notfall-Betriebsbedingung lokal an der elektronischen Schlossanordnung (1) unabhängig von einer externen Hauptverwaltungseinheit (12) des Kraftfahrzeugs (3) und unabhängig von der Verfügbarkeit einer Hauptenergiequelle (4) des Kraftfahrzeugs (3) autonom zu verwalten.
  3. Elektronisches Schloss nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die elektronische Schlossanordnung (1) ein Gehäuse (11) aufweist und bei der die Hilfsenergiequelle (20) und die Steuereinheit (21) innerhalb des Gehäuses (11) angeordnet sind.
  4. Elektronisches Schloss nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Hilfsenergiequelle (20) eine Superkondensatorgruppe (22) aufweist, die dazu ausgelegt ist, während einer normalen Betriebsbedingung Energie zu speichern, wobei die elektronische Schlossanordnung (1) so gestaltet ist, dass sie von einer eine Hauptversorgungsspannung bereitstellenden Hauptenergiequelle (4) des Kraftfahrzeugs (3) mit einer Hauptenergiequelle (4) versorgt wird, und während der Notfall-Betriebsbedingung die Hilfsversorgungsspannung (Vsc) bereitzustellen, um die elektronische Schlossanordnung (1) zu versorgen.
  5. Elektronisches Schloss nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Notfall-Betriebsbedingung einen das Kraftfahrzeug (3) betreffenden Zusammenstoß oder Unfall umfasst.
  6. Elektronisches Schloss nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit einer Betätigergruppe (6), die dazu betrieben werden kann, eine Betätigung der Schließvorrichtung (2) zu steuern, und mit einem Elektromotor (6d), der dazu gesteuert werden kann, die Betätigergruppe (6) anzutreiben, wobei die Steuereinheit (21) im Notfallmodus dazu konfiguriert ist, entweder eine Steuerung der Betätigung der Schließvorrichtung (2) durch die Betätigergruppe (6) oder ein Antreiben der Betätigergruppe (6) durch den Elektromotor (6d) oder sowohl die Betätigergruppe (6) als auch den Elektromotor (6d) zu deaktivieren.
  7. Elektronisches Schloss nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit (21) dazu ausgelegt ist, ein Notfallsignal (Cs) von einer externen Hauptverwaltungseinheit (12) des Kraftfahrzeugs (3) über eine Kommunikationsleitung (14) zu empfangen, wobei das Notfallsignal (Cs) die Notfall-Betriebsbedingung anzeigt, und bei Empfang des Notfallsignals (Cs) in den Notfallmodus zu treten.
  8. Elektronisches Schloss nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit (21) mit einer externen Hauptverwaltungseinheit (12) des Kraftfahrzeugs (3) über eine Kommunikationsleitung (14) gekoppelt ist, die mindestens eine erste und eine zweite Signalleitung (14a, 14b), aufweist, und dazu ausgelegt ist, das Auftreten der Notfall-Betriebsbedingung zu detektieren und beim Erfassen eines Hochspannungsniveaus sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten Signalleitung (14a, 14b) in den Notfallmodus zu treten.
  9. Elektronisches Schloss nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Steuereinheit (21) dazu ausgelegt ist, den Notfallmodus zu verlassen, um eine Betätigung der Schließvorrichtung (2) beim ersten Eintreten einer der folgenden Bedingungen zu ermöglichen: Empfang eines Ausstiegssignals von der externen Hauptverwaltungseinheit (12) des Kraftfahrzeugs (3) über die Kommunikationsleitung (14), wobei das Ausstiegssignal das Ende der Notfall-Betriebsbedingung anzeigt, und Ablauf einer voreingestellten Zeitspanne ab dem Beginn des Notfallmodus.
  10. Elektronisches Schloss nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit (21) dazu konfiguriert ist, den Notfallmodus zu verlassen, um eine Betätigung der Schließvorrichtung (2) beim Ablauf einer voreingestellten Zeitspanne ab dem Beginn des Notfallmodus zu ermöglichen.
  11. Elektronisches Schloss nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit (21) dazu ausgelegt ist, während des Notfallmodus einen stromreduzierten Betrieb auszuführen, um Energie der Hilfsenergiequelle (20) zu sparen.
  12. Elektronisches Schloss nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der die Steuereinheit (21) im Notfallmodus dazu konfiguriert ist, die Deaktivierung der Betätigung der Schließvorrichtung (2) unabhängig von einem Benutzer- oder externen Eingriff auf die Schließvorrichtung (2) oder Teilen (15) davon aufrechtzuerhalten.
  13. Kraftfahrzeug (3) mit einer Schließvorrichtung (2) und einer mit der Schließvorrichtung (2) gekoppelten elektronischen Schlossanordnung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
  14. Verfahren zum Steuern einer elektronischen Schlossanordnung (1) für eine Schließvorrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs (3), mit, in einer Steuereinheit (21), die im Inneren der elektronischen Schlossanordnung (1) angeordnet ist, in der auch eine Hilfsenergiequelle (20) angeordnet ist, den Schritten des: Detektierens des Auftretens einer Notfall-Betriebsbedingung, Eintretens in einen Notfallmodus, um die Betätigung der Schließvorrichtung (2) beim Detektieren des Auftretens der Notfall-Betriebsbedingung zu deaktivieren, und Aufrechterhaltens der Abschaltung der Betätigung der Schließvorrichtung (2) während der Notfall-Betriebsbedingung.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Schritte des Eintretens und Aufrechterhaltens durch die Steuereinheit (21) lokal an der elektronischen Schlossanordnung (1) unabhängig von einer externen Hauptverwaltungseinheit (12) des Kraftfahrzeugs (3) und unabhängig von der Verfügbarkeit einer Hauptenergiequelle (4) des Kraftfahrzeugs (3) ausgeführt werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das Detektieren des Auftretens der Notfall-Betriebsbedingung das Empfangen eines Notfallsignals (Cs) von einer externen Hauptverwaltungseinheit (12) des Kraftfahrzeugs (3) an der Steuereinheit (21) über eine Kommunikationsleitung (14) umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, mit dem Schritt des Verlassens des Notfallmodus, um eine Betätigung der Schließvorrichtung beim ersten Eintreten einer der folgenden Bedingungen zu ermöglichen: Empfang eines Ausstiegssignals von der externen Hauptverwaltungseinheit (12) des Kraftfahrzeugs (3) über die Kommunikationsleitung (14), das das Ende der Notfall-Betriebsbedingung anzeigt, und Ablauf einer voreingestellten Zeitspanne ab dem Beginn des Notfallmodus.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, mit dem Schritt des Verlassens des Notfallmodus, um eine Betätigung der Schließvorrichtung (2) beim Ablauf einer voreingestellten Zeitspanne ab dem Beginn des Notfallmodus zu ermöglichen.
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