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Steuergerät e engl ECU electronic control unit oder ECM electronic control module sind elektronische Module die überwieg

Steuergerät

Steuergeräte (engl. ECU = electronic control unit oder ECM = electronic control module) sind elektronische Module, die überwiegend an Orten eingebaut werden, an denen etwas gesteuert oder geregelt werden muss. Steuergeräte werden im Kfz-Bereich in allen erdenklichen elektronischen Bereichen eingesetzt, ebenso zur Steuerung von Maschinen, Anlagen und sonstigen technischen Prozessen. Sie zählen zu den eingebetteten Systemen.

Steuergerät

Grundlagen Bearbeiten

Zu Beginn der elektronischen Motorsteuerung wurden Steuergeräte 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.

Funktion Bearbeiten

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 der meisten heute verbauten Steuergeräte kann durch Verwendung umprogrammierbarer Flash-Speicher durch die Werkstatt aktualisiert werden.

Vernetzung Bearbeiten

In aktuellen Fahrzeugen werden Steuergeräte über verschiedene Systembusse (CAN, LIN, MOST, FlexRay, Ethernet) 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 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 in der AUTOSAR-Entwicklungspartnerschaft.

Inzwischen befinden sich in einem normalen KFZ mehr als zehn Steuergeräte über das gesamte Fahrzeug verteilt. Moderne Luxuslimousinen haben zum Teil mehr als 100 Steuergeräte eingebaut. Die Palette der eingesetzten Mikrocontroller reicht vom 8- bis zum 32-Bit-Rechner.

Entwicklung und Software Bearbeiten

Steuergeräte werden nur selten vom Automobilhersteller selbst entwickelt und gefertigt. Meistens werden diese von Automobilzulieferern im Auftrag des Automobilherstellers entwickelt.

Um die Interoperabilität der verschiedenen Steuergeräte in den verschiedenen Varianten verschiedener Fahrzeugmodelle sicherzustellen, schreibt der Automobilhersteller meist eine bestimmte Softwareausstattung vor, die der Zulieferer zu benutzen hat. Ziel dieser einheitlichen Softwareausstattung ist eine reibungslose Vernetzung und Integration aller Steuergeräte zu einem Gesamtsystem.

Diese Grund-Softwareausstattung wird im Allgemeinen als Standard-Core des jeweiligen Herstellers bezeichnet.

Ein Entwicklungsziel ist immer, auf voraussehbare Extremsituationen korrekt zu reagieren. Dazu zählen vor allem die Unterspannung, als Spezialfall davon der Startspannungsimpuls, sowie extreme Temperaturen in beiden Richtungen.

Literatur Bearbeiten

  • Karl-Heinz Dietsche, Thomas Jäger, Robert Bosch GmbH: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 25. Auflage, Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden, 2003, ISBN 3528238763 (28. Auflage 2014, ISBN 978-3658038007)
  • Kurt-Jürgen Berger, Michael Braunheim, Eckhard Brennecke: Technologie Kraftfahrzeugtechnik. 1. Auflage, Verlag Gehlen, Bad Homburg vor der Höhe, 2000, ISBN 3-441-92250-6
  • Robert Bosch (Hrsg.): Autoelektrik Autoelektronik. 5. vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage. Vieweg & Sohn Verlag, Wiesbaden 2007, ISBN 978-3-528-23872-8
  • Werner Zimmermann und Ralf Schmidgall: Bussysteme in der Fahrzeugtechnik – Protokolle, Standards und Softwarearchitektur. 4. Auflage, Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-8348-0907-0
  • Tomasz Betlejewski: Daten und Regeltechnische Anwendungsreparaturen von Steuergeräten der Automobilwirtschaft Steuergerät24 Reparatur. 1. Auflage, Skiron Verlag, 2009

Siehe auch Bearbeiten

Commons: Automobile computers – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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Veröffentlichungsdatum:
Steuergerate engl ECU electronic control unit oder ECM electronic control module sind elektronische Module die uberwiegend an Orten eingebaut werden an denen etwas gesteuert oder geregelt werden muss Steuergerate werden im Kfz Bereich in allen erdenklichen elektronischen Bereichen eingesetzt ebenso zur Steuerung von Maschinen Anlagen und sonstigen technischen Prozessen Sie zahlen zu den eingebetteten Systemen Steuergerat Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen 2 Funktion 3 Vernetzung 4 Entwicklung und Software 5 Literatur 6 Siehe auchGrundlagen BearbeitenZu Beginn der elektronischen Motorsteuerung wurden Steuergerate vornehmlich bei Zundungen eingesetzt seit 1987 werden sie auch zur elektronischen Regelung von Dieselmotoren verwendet Etwa seit Mitte der neunziger Jahre wurden mechanische Regelkonzepte bei Verbrennungsmotoren nahezu vollstandig durch elektronische Steuergerate verdrangt Fur den Benutzer sichtbare Steuergerate sind heute der Tachometer in seiner neuen Form als Kombiinstrument zusammen mit Drehzahlmesser und diversen anderen Anzeigen Sensoren wie Tankstandsmesser und Oldruckmesser sind heute mit eigenen Steuergeraten verbunden die u a eine Langzeituberwachung realisieren und auch beim Sensor selbst per Plausibilitatsprufung seiner Ausgabewerte standig seine Funktionsfahigkeit uberwachen Funktion BearbeitenSteuergerate arbeiten allgemein nach dem EVA Prinzip EVA steht fur Eingabe Verarbeitung Ausgabe Fur die Eingabe stehen Sensoren zur Verfugung Diese ermitteln eine physikalische Kenngrosse wie z B Drehzahl Druck Temperatur usw Dieser Wert wird mit einer im Steuergerat eingegebenen oder berechneten Sollgrosse verglichen Sollte der gemessene Wert mit dem eingespeicherten Wert nicht ubereinstimmen regelt das Steuergerat mittels Aktoren den physikalischen Prozess nach so dass die gemessenen Istwerte wieder mit den Sollgrossen ubereinstimmen Die Aktoren greifen also korrigierend in einen laufenden Prozess ein Wahrend elektronische Zundungen der fruhen Jahre noch aus diskreten analogen Elektronikschaltungen aufgebaut wurden sind heutige Steuergerate in der Regel mit Eigenintelligenz versehen d h sie bestehen aus einem eigenstandigen Computer in Form eines eingebetteten Systems Die Grosse dieses Computers variiert je nach Komplexitat seiner Aufgaben erheblich es reicht von einer Ein Chip Losung mit einem Mikrocontroller mit eingebautem RAM und ROM Speicher bis hin zu Mehrprozessorsystemen mit eigenem Grafikausgabesystem Die Programmierung der meisten heute verbauten Steuergerate kann durch Verwendung umprogrammierbarer Flash Speicher durch die Werkstatt aktualisiert werden Vernetzung BearbeitenIn aktuellen Fahrzeugen werden Steuergerate uber verschiedene Systembusse CAN LIN MOST FlexRay Ethernet miteinander verbunden Die Gerate tauschen daruber systemweit Informationen uber die Betriebszustande und weiteren relevanten Daten im Fahrzeug aus Ausserdem wird uber solche Busse und evtl die K Leitung die On Board Diagnose bzw ein Fahrzeugdiagnosesystem angeschlossen Daruber kann von aussen mit sogenannten Diagnosegeraten alternativ mit normalen Personal Computern plus einer passenden Schnittstelle mit den Steuergeraten kommuniziert werden Hierbei wird vor allem abgefragt ob das Steuergerat bei den standigen 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 haufig Diagnoseprotokolle wie KWP2000 oder UDS zum Einsatz Aufgrund der steigenden Komplexitat und Anforderungen an die Software und dem Kommunikationsbedarf zwischen den Steuergeraten hat sich in Deutschland OSEK OS als Echtzeitbetriebssystem und Kommunikationsstandard etabliert Eine weitere Massnahme ist die zunehmende Standardisierung der Steuergerate Architekturen wie zum Beispiel in der AUTOSAR Entwicklungspartnerschaft Inzwischen befinden sich in einem normalen KFZ mehr als zehn Steuergerate uber das gesamte Fahrzeug verteilt Moderne Luxuslimousinen haben zum Teil mehr als 100 Steuergerate eingebaut Die Palette der eingesetzten Mikrocontroller reicht vom 8 bis zum 32 Bit Rechner Entwicklung und Software BearbeitenSteuergerate werden nur selten vom Automobilhersteller selbst entwickelt und gefertigt Meistens werden diese von Automobilzulieferern im Auftrag des Automobilherstellers entwickelt Um die Interoperabilitat der verschiedenen Steuergerate in den verschiedenen Varianten verschiedener Fahrzeugmodelle sicherzustellen schreibt der Automobilhersteller meist eine bestimmte Softwareausstattung vor die der Zulieferer zu benutzen hat Ziel dieser einheitlichen Softwareausstattung ist eine reibungslose Vernetzung und Integration aller Steuergerate zu einem Gesamtsystem Diese Grund Softwareausstattung wird im Allgemeinen als Standard Core des jeweiligen Herstellers bezeichnet Ein Entwicklungsziel ist immer auf voraussehbare Extremsituationen korrekt zu reagieren Dazu zahlen vor allem die Unterspannung als Spezialfall davon der Startspannungsimpuls sowie extreme Temperaturen in beiden Richtungen Literatur BearbeitenKarl Heinz Dietsche Thomas Jager Robert Bosch GmbH Kraftfahrtechnisches Taschenbuch 25 Auflage Friedr Vieweg amp Sohn Verlag Wiesbaden 2003 ISBN 3528238763 28 Auflage 2014 ISBN 978 3658038007 Kurt Jurgen Berger Michael Braunheim Eckhard Brennecke Technologie Kraftfahrzeugtechnik 1 Auflage Verlag Gehlen Bad Homburg vor der Hohe 2000 ISBN 3 441 92250 6 Robert Bosch Hrsg Autoelektrik Autoelektronik 5 vollstandig uberarbeitete und erweiterte Auflage Vieweg amp Sohn Verlag Wiesbaden 2007 ISBN 978 3 528 23872 8 Werner Zimmermann und Ralf Schmidgall Bussysteme in der Fahrzeugtechnik Protokolle Standards und Softwarearchitektur 4 Auflage Vieweg Teubner Wiesbaden 2010 ISBN 978 3 8348 0907 0 Tomasz Betlejewski Daten und Regeltechnische Anwendungsreparaturen von Steuergeraten der Automobilwirtschaft Steuergerat24 Reparatur 1 Auflage Skiron Verlag 2009Siehe auch Bearbeiten nbsp Commons Automobile computers Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien AUTOSAR Offener Standard fur Software Architekturen von Steuergeraten in Kraftfahrzeugen Codegenerator Automatische Generierung von Steuergerate Code CAN Bussystem im Automotive Bereich FlexRay Bussystem fur hohere Sicherheitsanspruche X by Wire BroadR Reach physical Layer fur Ethernet im Fahrzeug Hardware in the Loop Entwicklung und Test von Steuergeraten LIN Bussystem im Automotive Bereich Low End MOST Bussystem im Automotive Bereich fur High End Mediadaten OSEK OS Betriebssystem des OSEK Gremiums im Automotive BereichNormdaten Sachbegriff GND 103238512X lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Steuergerat amp oldid 204906267