CM

  • CM = Steuergerät

    1 Allgemein


    Zu Beginn der elektronischen Motorsteuerung wurden sie vornehmlich bei Zündungen eingesetzt, seit 1987 werden sie auch zur elektronischen Regelung von Dieselmotoren verwendet. Etwa seit Mitte der neunziger Jahre wurden mechanische Regelkonzepte bei Verbrennungsmotoren nahezu vollständig durch elektronische Steuergeräte verdrängt.


    Für den Benutzer sichtbare Steuergeräte sind heute der Tachometer in seiner neuen Form als Kombiinstrument zusammen mit Drehzahlmesser und diversen anderen Anzeigen. Sensoren wie Tankstandsmesser und Öldruckmesser sind heute mit eigenen Steuergeräten verbunden, die u. a. eine Langzeitüberwachung realisieren und auch beim Sensor selbst per Plausibilitätsprüfung seiner Ausgabewerte ständig seine Funktionsfähigkeit überwachen.


    2 Funktion


    Steuergeräte arbeiten allgemein nach dem EVA-Prinzip. EVA steht für Eingabe–Verarbeitung–Ausgabe. Für die Eingabe stehen Sensoren zur Verfügung. Diese ermitteln eine physikalische Kenngröße wie z. B. Drehzahl, Druck, Temperatur, usw. Dieser Wert wird mit einer im Steuergerät eingegebenen oder berechneten Sollgröße verglichen. Sollte der gemessene Wert mit dem eingespeicherten Wert nicht übereinstimmen, regelt das Steuergerät mittels Aktoren den physikalischen Prozess nach, so dass die gemessenen Istwerte wieder mit den Sollgrößen übereinstimmen. Die Aktoren greifen also korrigierend in einen laufenden Prozess ein.


    Während „elektronische Zündungen“ der frühen Jahre noch aus diskreten, analogen Elektronikschaltungen aufgebaut wurden, sind heutige Steuergeräte in der Regel mit „Eigenintelligenz“ versehen, d. h. sie bestehen aus einem eigenständigen Computer in Form eines eingebetteten Systems. Die Größe dieses Computers variiert je nach Komplexität seiner Aufgaben erheblich, es reicht von einer Ein-Chip-Lösung mit einem Mikrocontroller (mit eingebautem RAM- und ROM-Speicher) bis hin zu Mehrprozessorsystemen mit eigenem Grafikausgabesystem. Die Programmierung ist in der Regel durch Verwendung von ROM-Speicher fix, manche Systeme erlauben aber durch Verwendung umprogrammierbarer Flash-Speicher eine Aktualisierung der Software durch die Werkstatt.


    3 Vernetzung


    In aktuellen Fahrzeugen werden Steuergeräte über verschiedene Systembusse (CAN, LIN, MOST, FlexRay) miteinander verbunden. Die Geräte tauschen darüber systemweit Informationen über die Betriebszustände und weiteren relevanten Daten im Fahrzeug aus. Außerdem wird über solche Busse (und evtl. die K-Leitung) die On-Board-Diagnose bzw. ein Fahrzeugdiagnosesystem angeschlossen. Darüber kann von außen mit sogenannten Diagnosegeräten (alternativ mit normalen Personal Computern oder Notebooks plus einer passenden Schnittstelle) mit den Steuergeräten kommuniziert werden. Hierbei wird vor allem abgefragt, ob das Steuergerät bei den ständigen Selbsttests irgendwelche Fehler bei sich selbst oder bei den an ihn angeschlossenen Sensoren festgestellt und registriert hat. So kann einer Werkstatt mit einer Meldung wie beispielsweise „Masseschluss beim Tankgeber“ sehr viel Untersuchungsarbeit erspart werden. Dabei kommen häufig Diagnoseprotokolle wie KWP2000 oder UDS zum Einsatz.


    Aufgrund der steigenden Komplexität und Anforderungen an die Software und dem Kommunikationsbedarf zwischen den Steuergeräten hat sich in Deutschland OSEK-OS als Echtzeitbetriebssystem und Kommunikationsstandard etabliert. Eine weitere Maßnahme ist die zunehmende Standardisierung der Steuergeräte-Architekturen, wie zum Beispiel im AUTOSAR-Konsortium.


    Inzwischen befinden sich in einem normalen KFZ mehr als zehn Steuergeräte über das gesamte Fahrzeug verteilt. Moderne Luxuslimousinen haben zum Teil mehr als 70 Steuergeräte eingebaut. Die Palette der eingesetzten Mikrocontroller reicht vom 8- bis zum 32-Bit-Rechner.

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