Mit der DSC3 führt BMW 09/96 das modernste Fahrdynamik-Regelsystem ein, das im Kraftfahrzeugsektor zur Verfügung steht.
Mit diesem Regelsystem kann Instabilität, z.B. ein schleuderndes Fahrzeug, noch wirkungsvoller vermieden werden.
Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, müssen neben den längsdynamischen auch die querdynamischen Fahrzustände genau erfaßt werden. Hierzu werden neben den vier Raddrehzahlsensoren und dem Lenkwinkelsensor noch weitere Sensoren benötigt:
Der Drehratensensor ist in der Lage, bereits geringe Abweichungen vom durch den Lenkwinkelsensor ermittelten Sollkurs zu melden.
Der Querbeschleunigungssensor erkennt ein querdriftendes Fahrzeug, das sich zwar nicht dreht, aber dennoch nicht auf Kurs ist.
Der Drucksensor mißt den vom Fahrer erzeugten Bremsvordruck.
Mit Hilfe dieser Informationen und der vier Raddrehzahlen, der Fahrzeuggeschwindigkeit und diverser Motor- und Getriebedaten kann das DSC3-Steuergerät kritische, nicht dem Fahrerwunsch (Lenkeinschlag) entsprechende Fahrzustände erfassen und Rückschlüsse auf die Straßenverhältnisse ziehen.
Aus diesen Daten errechnet das DSC3-Steuergerät innerhalb weniger Millisekunden das Über- oder Untersteuerverhalten des Fahrzeuges sowie Ort, Dauer und Stärke des notwendigen Bremseingriffes.
Das DSC3-Steuergerät wird über vier Leitungen mit Spannung versorgt:
Pin-Nr. |
Signal |
|---|---|
1 |
12 V-Versorgung (Klemme 87) |
51 |
12 V-Versorgung (Klemme 30) |
28, 29 |
Masse (Klemme 31) |
Hinweis
Die Plusversorgung an Pin-Nr. 1 wird über das DME-Hauptrelais bei "Zündung Ein" sofort eingeschaltet, aber erst ca. 5 Sekunden nach "Zündung Aus" ausgeschaltet (Ausschaltverzögerung durch DME-Steuergerät).
Das DSC3-Steuergerät ist über den CAN-Bus mit den Steuergeräten der DME, EML und AGS verbunden. Zusätzlich hängt an diesem Bus noch der Lenkwinkelsensor.
Diese Steuergeräte tauschen über den CAN-Bus permanent die unterschiedlichsten Daten in Form von Telegrammen aus:
Das AGS-Steuergerät sendet an das DSC3-Steuergerät für die Berechnung der Antriebsmomente den aktuell eingelegten Gang (Übersetzung).
Dadurch erkennt DSC3 niedrige Reibwerte und verhindert ein Zurückschalten, um so lästige Pendelschaltungen zu vermeiden.
Beim Anfahren mit niedrigen Reibwerten fordert das DSC3-Steuergerät das Getriebemanagement über den CAN-Bus auf, frühzeitig den 2. Gang einzulegen.
Das DSC3-Steuergerät ist eigendiagnosefähig. Auftretende Fehler werden in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und können zur Fehlersuche ausgelesen werden.
Es sind folgende Diagnosefunktionen realisiert:
Wichtig!
Das DSC3-Steuergerät verfügt über einen nichtflüchtigen Fehlerspeicher. Im Gewährleistungsfall Prüfcode ausdrucken und Fehlerspeicher nicht löschen!
Die DSC3 verfügt über zwei Kontrollampen. Es handelt sich hierbei um
Mit diesen beiden Kontrollampen werden dem Fahrer Systemzustände und Systemfehler der DSC3 in der Instrumentenkombination angezeigt.
Mit dem Einschalten der Zündung (Klemme 15) werden die beiden Kontrollampen aktiviert und auf ihre Funktion überprüft. Wurde beim Steuergeräte-Selbsttest kein Fehler erkannt, erlöschen die beiden Kontrollampen nach ca. zwei Sekunden.
Bei funktionsbereitem ABS ist die Sicherheitslampe aus. Wird vom Steuergerät ein Fehler im ABS-System erkannt, der zum Abschalten des ABS führt, leuchtet die ABS-Sicherheitslampe auf und signalisiert so den Ausfall des Systems.
Die Ansteuerung der Sicherheitslampe wurde gegenüber den bisherigen ABS-Systemen geändert:
Die ABS-Sicherheitslampe liegt über Klemme 15 an 12 Volt. Ist das ABS funktionsbereit, legt das Steuergerät auf Pin 32 einen High-Pegel. Dieser Zustand wird von der Elektronik im Kombiinstrument erkannt, die Sicherheitslampe erhält keine Masse.
Liegt im ABS-System ein Fehler vor, der dieses deaktiviert, zieht das Steuergerät den High-Pegel auf Low.
Der nun erreichte Zustand bewirkt im Kombiinstrument, daß die Elektronik Masse zur Sicherheitslampe durchschaltet und die Lampe somit leuchtet.
Bei nicht aufgestecktem Steuergerät ergibt sich automatisch der gleiche Zustand wie bei einem ABS-Fehler.
Der Vorteil dieser neu realisierten Ansteuerung liegt im Entfall der Federkontakte im Stecker bzw. der aufwendigen Brückenschaltung über das Ventilrelais.
Bei funktionsbereiter DSC3 ist die Lampe aus, bei einer DSC- oder ASC-Regelung blinkt sie.
Wird ein Fehler im DSC3-System erkannt oder wird das System über den DSC-Passivtaster vorübergehend abgeschaltet, leuchtet die Lampe ständig.
Die Multifunktionslampe wird über Klemme 15 mit 12 Volt versorgt und enthält, je nach Funktion, vom Steuergerät getaktet oder dauerhaft Masse.
Um den Fahrer auch bei nicht angeschlossenem Steuergerät auf den Ausfall der DSC3 hinzuweisen, erhält die Multifunktionslampe Masse über einen Federkontakt im Stecker. Dieser Kontakt ist bei aufgestecktem Steuergerät geöffnet.
Hinweis
Während der Diagnose (= Kommunikation mit DIS) leuchten beide Kontrollampen, unabhängig davon, ob ein Systemfehler vorliegt oder nicht.
Eine Betätigung des Bremspedals wird dem DSC3-Steuergerät über den Bremslichtschalter mitgeteilt.
Während einer ASC-Regelung wird ein Bremseneingriff sofort abgebrochen, das Ansaugventil geschlossen und das Umschaltventil geöffnet.
Wird während einer ABS-Regelbremsung die Bremse losgelassen und somit der Bremslichtschalter geöffnet, so wird die ABS-Regelung ebenfalls sofort abgebrochen.
Nur bei DSC3 wird bei einem Defekt des Bremslichtschalters das gesamte System (ABS, ASC und DSC) abgeschaltet.
Eine angezogene Handbremse wird dem DSC3-Steuergerät über den Handbremsschalter mitgeteilt. Dies hat ein Anheben der Schlupfschwelle für die Motor-Schleppmoment-Regelung (MSR) um 20 km/h zur Folge.
Ab Zündschloßstellung 2 (Klemme 15) und erfolgreichem Steuergeräte-Selbsttest ist der Funktionsumfang ASC/DSC mit dem Passivtaster abschaltbar. Bei abgeschaltetem ASC/DSC-Umfang leuchtet die DSC-Multifunktionslampe im Kombiinstrument. Die ABS-Regelung ist weiterhin funktionsfähig.
Durch erneuten Tastendruck ist ASC/DSC wieder aktivierbar, solange die Differenz zwischen maximaler Hinterradgeschwindigkeit und minimaler Vorderradgeschwindigkeit kleiner 20 km/h ist.
In den Baureihen E38 und E39 sind generell aktive Drehzahlsensoren verbaut.
Die aktiven Drehzahlfühler arbeiten nach dem Hallprinzip, wo durch magnetische Feldstärkeänderungen Wechselspannungen erzeugt werden, deren Frequenz ein Maß für die Raddrehzahl ist. Im Gegensatz zu den passiven Drehzahlfühlern ist bei den aktiven Drehzahlfühlern das eigentliche Sensorelement und die Elektronik zur Signalaufbereitung im Drehzahlfühler integriert.
Vorteile der aktiven Sensoren gegenüber den früheren, passiven Sensoren:
Die Drehzahlsignale sind Rechtecksignale mit konstanter Amplitude (Low-Pegel = 0,75 V, High-Pegel = 2,5 V), für den Geschwindigkeitsbereich von 0 ... 250 km/h ergeben sich abhängig vom Reifenumfang Frequenzen im Bereich von 0 ... ca. 1700 Hz.
Die Spannungsversorgung der aktiven Sensoren (7,6 ... 8,4 V Gleichspannung) erfolgt durch das DSC3-Steuergerät.
Die Raddrehzahlen werden auch von anderen Steuergeräten, wie z.B. der Integrierten Kombi Elektronik (IKE) oder der Elektronischen Dämpfer Control (EDC), benötigt. Hierzu werden die Drehzahlsignale im DSC3-Steuergerät entsprechend aufbereitet.
Die Drehzahlausgangssignale sind Rechtecksignale mit konstanter Amplitude (Low-Pegel < 1 V, High-Pegel > 11 V), die Frequenz ist abhängig von den Raddrehzahlen und liegt im Bereich zwischen 0 ... 1700 Hz (0 ... 250 km/h).
Der Lenkwinkelsensor ist am unteren Ende der Lenkspindel vor der Lenkungsgelenkscheibe verbaut.
Steckerbelegung:
Pin-Nr. |
Signal |
|---|---|
1 |
12 V-Versorgung (Klemme 30) |
2 |
12 V-Versorgung (Klemme 87) |
3 |
CAN (+) |
4 |
CAN (-) |
5 |
Masse (Klemme 31) |
Der Sensor liefert ein Gesamtlenkwinkelsignal mit einer Auflösung von ca. 0,7 O auf den CAN-Bus.
Weiterhin wird eine Statusvariable auf den CAN-Bus gesendet, die Auskunft über die Gültigkeit des Lenkwinkelsignals gibt.
Am Bandende oder nach Sensortausch muß bei möglichst exakter Geradeausstellung der Lenkung bzw. der Vorderräder mit dem Diagnosetester in der DSC3-Diagnose eine Initialisierung erfolgen. Dabei wird der elektrische Offset des Sensors abgeglichen und im Sensor dauerhaft (EEPROM) abgespeichert.
Zusätzlich wird im Sensor und im DSC3-Steuergerät eine Identifikationsnummer gesetzt, die vom Lenkwinkelsensor auf den CAN-Bus gesendet wird. Bei unterschiedlichen ID's erfolgt kein DSC3-Systemeinstieg und in der DSC3-Diagnose wird eine Lenkwinkelinitialisierung gefordert.
Damit soll vermieden werden, daß bei Einsatz eines fabrikneuen Lenkwinkelsensors oder bei Einbau eines bereits in einem anderen Fahrzeug verwendeten Sensors ein fehlerhafter Offsetwert zur Wirkung kommt.
Zusätzlich zum elektrischen Offset ermittelt die DSC3-Logik während der Fahrt kontinuierlich einen Offset für die Lenkungsmitte, der z.B. durch Spurverstellung entsteht. Das Lenkwinkelsignal wird von der DSC3-Logik auf Plausibilität geprüft (durch Vergleich mit den anderen Sensorsignalen).
Der Sensor besteht (wie der EDC-Lenkwinkelsensor) aus zwei um 90 O versetzten Feinpotentiometerschleifern, die jeweils Signalspannungen von 0 bis ca. 4,5 V liefern.
Die zusätzlich im Sensor untergebrachte Aufbereitungslogik (Mikrocontroller mit CAN-Baustein) berechnet aus den Einzelspannungen die aktuelle Lenkradumdrehung und den Gesamtlenkwinkel und überwacht diesen auf Plausibilität (90 O - Überwachung).
Bei Unterbrechung der Spannungsversorgung (z.B. infolge Batterieabklemmen) verliert die Sensorlogik die aktuelle Lenkradumdrehung. In diesem Sonderfall wird durch statistische Auswertung der Vorderradgeschwindigkeiten (Empfang über CAN) die aktuelle Lenkradumdrehung neu ermittelt.
Das Gesamtlenkwinkelsignal wird in der DSC3-Logik zum einen für die genaue Ermittlung der Fahrzeuggeschwindigkeit (bei Kurvenfahrt) verwendet.
Zum anderen dient es als Eingangssignal für den überlagerten Fahrzeugregler:
Die DSC3-Logik kalkuliert aus dem Lenkwinkelsignal den "Fahrzeug-Drehratenwunsch" des Fahrers.
Definition:
Das Drehratensignal entspricht der Fahrzeug-Drehgeschwindigkeit um die Hochachse.
Der Drehratensensor ist unter dem Fahrersitz montiert.
Steckerbelegung:
Pin-Nr. |
Signal |
|---|---|
1 |
Minusversorgung (0 V) |
2 |
Plusversorgung (12 V) |
3 |
Sensorsignal |
4 |
Referenzsignal (2,5 V) |
5 |
Testsignal |
Der Sensor liefert eine Signalspannung von 0,7 - 4,3 V. Die Differenz zwischen Signalspannung und Referenzspannung bewegt sich von -1,8 bis +1,8 V und entspricht einer Drehrate von -50 bis +50 O /s.
Der Sensor wird mit "Zündung Ein" hinsichtlich seiner zulässigen Offsetwerte überwacht.
Darüberhinaus erfolgt im Fahrbetrieb ein ständiger Abgleich bezüglich plausibler Werte durch Vergleich mit den folgenden Signalinformationen:
Mit "Zündung Ein" wird kontinuierlich alle 20 ms das Nutzsignal gemessen.
Zur Überprüfung der elektrischen Funktion des Sensors wird dem Nutzsignal bei jedem zweiten Zyklus ein elektrischer Offset überlagert. Diese Offset-Beaufschlagung wird über die Testleitung gesteuert. Im DSC3-Steuergerät wird die Konstanz dieses Offsets überprüft.
Schwingender Zylinder, der über verschiedene Piezoelemente zu einer Schwingfrequenz von 14 kHz angeregt wird.
Durch die Einwirkung einer Querkraft, ausgelöst durch die Querbeschleunigung im Fahrbetrieb bei einer Kurvenfahrt, erfolgt eine Auslenkung des Zylinders.
Über einen elektronischen Regelkreis wird die Auslenkung des Zylinders wieder auf Null geregelt; dieser Wert, der ein Maß für die jeweilige Drehrate darstellt, wird anschließend in eine analoge Spannung - lineare Kennlinie - umgewandelt.
Die gemessene Drehgeschwindigkeit wird mit der Fahrerwunsch-Drehgeschwindigkeit (aus der Lenkwinkelinformation) und der fahrbaren Grenzdrehgeschwindigkeit (aus der Querbeschleunigungsinformation) verglichen.
Bei Bedarf korrigiert der Fahrzeugregler die Fahrzeugdrehgeschwindigkeit durch gezielte Bremseneingriffe an den einzelnen Rädern.
Damit soll bei allen Fahrbedingungen (Bremsen, Vortrieb und Freirollen) immer ein stabiler Fahrzustand sichergestellt werden.
Der Querbeschleunigungssensor wird neben dem Fahrersitz am Türschweller ca. 5 cm vor der B-Säule horizontal verbaut.
Steckerbelegung:
Pin-Nr. |
Signal |
|---|---|
1 |
Sensorsignal |
2 |
Minusversorgung (0 V) |
3 |
Plusversorgung (5 V) |
Der Sensor liefert eine Analogspannung von 0,5 - 4,5 V, die einem Meßbereich von -1,5 bis +3,5 g entspricht.
Der Offsetwert beträgt 1,7 V (bei Fahrzeug-Stillstand auf waagrechter Fläche).
Nach Initialisierung wird das Querbeschleunigungssignal vom DSC3-Steuergerät im Fahrzeugstillstand und während der Fahrt abgeglichen und durch Vergleich mit den anderen Sensorsignalen kontinuierlich auf Plausibilität überprüft.
Der Querbeschleunigungssensor ist ein kapazitiver Sensor.
Unter Beschleunigung wird im Sensor eine bewegliche Kondensatorplatte von einer fixierten Kondensatorplatte abgehoben. Die dabei auftretende Signalspannung entspricht der eingeleiteten Beschleunigung.
Das Querbeschleunigungssignal wird in der DSC3-Logik als Eingangssignal für den überlagerten Fahrzeugregler verwendet. Anhand der gemessenen Querbeschleunigung wird eine Solldrehrate kalkuliert. Diese Solldrehrate entspricht bei Erreichen der Kurvengrenzgeschwindigkeit noch einer stabilen Kurvenfahrt bei den vorliegenden Fahrbedingungen.
Der Drucksensor ist an der Ladekolbeneinheit im Ausgang zum Vorderachskreis montiert.
Steckerbelegung:
Pin-Nr. |
Signal |
|---|---|
1 |
Minusversorgung (0 V) |
2 |
Plusversorgung (5 V) |
3 |
Sensorsignal |
Der Sensor liefert ein Analogsignal mit einem Meßbereich von 0 bis 250 bar.
Der Abgleich des Nullpunktes erfolgt ständig nach der Initialisierung des Systems mit "Zündung Ein" und ist nach 100 ms abgeschlossen, soweit der Bremslichtschalter nicht betätigt ist.
Stahlmembran mit piezoresitivem Meßverfahren über die Verformung der Membran mit nachfolgender Umwandlung in eine lineare Kennlinie von 0 bis 5 V.
Überwachung auf plausible Signalwerte durch das DSC3-Steuergerät in einem Zeitfenster von 100 ms bezüglich folgender Zustände:
Folgende Zustände werden von der Elektronik überwacht:
Im abgeglichenen Zustand (Nullpunktabgleich) darf der Systemdruck über einen gewissen Zeitraum nicht größer als 5 bar sein, falls der BLS nicht betätigt ist.
Die Signalformation des BLS und des Drucksensors werden im System zusammengefaßt und bilden in der Summe ein redundantes BLS-Signal, das wiederum bezüglich logischer Zustände von der Elektronik überwacht wird.
Die Hydraulikeinheit befindet sich zwischen Ladekolbeneinheit und Radbremszylinder.
Sie moduliert den Bremsdruck während einer ABS-Regelbremsung und steuert bzw. regelt den Bremsdruck bei einer ASC- oder DSC-Regelung.
Grundsätzlich entsprechen Aufbau und Funktion der Hydraulikeinheit der beim ABS/ASC5.
Aufgrund des eventuellen Bremseneingriffes an der Vorderachse während einer DSC-Regelung mußte ein zusätzliches Umschaltventil und ein Vorladeventil ergänzt werden.
Im Gehäuse sind somit integriert:
Alle Ventile liegen bei eingeschalteter Klemme 15 auf 12 Volt und werden im Falle einer Regelung vom Steuergerät auf Masse geschaltet.
Stromlos sind die 4 Einlaßmagnetventile und die 2 Umschaltventile offen, die 4 Auslaßventile und die 2 Vorlaufventile geschlossen.
Die Rückförderpumpe wird über einen Elektromotor angetrieben, der im Regelfall über das ABS-Motorrelais mit Spannung versorgt wird.
Während eines ABS-Regelablaufs fördert die Pumpe die in der Druckabbauphase abgelassene Bremsflüssigkeit in den Hauptbremszylinder zurück.
Bei einer ASC- oder DSC-Regelung mit Bremseneingriff erzeugt sie den erforderlichen Bremsdruck.
Die Rückförderpumpe hat nur eine Drehrichtung, sowohl bei einer ABS- als auch bei einer ASC/DSC-Regelung.
Soll die Pumpe während einer ASC/DSC-Regelung Bremsdruck erzeugen, muß das Umschaltventil geschlossen und das Vorladeventil geöffnet werden.
Über das geöffnete Vorladeventil saugt die Pumpe die Bremsflüssigkeit an und fördert sie dann zu dem Radbremszylinder, in dem der erforderliche Bremsdruck aufgebaut werden soll. Über das geschlossene Umschaltventil wird der Systemdruckaufbau sichergestellt.
Ein jeweils in den beiden Umschaltventilen integriertes, hydraulisch betätigtes Druckbegrenzungsventil verhindert, daß bei einer ASC/DSC-Regelung der Förderdruck der Pumpe über 161 (+/-25) bar ansteigt.
Die Vorladepumpe der Einheit wird bei einer ASC/DSC-Regelung direkt vom Steuergerät mit Plus und Minus angesteuert.
Mit dem Anlaufen der Pumpe fördert sie Bremsflüssigkeit aus dem Ausgleichsbehälter des Tandemhauptbremszylinders in einen Raum zwischen zwei Kolben der Ladekolbeneinheit.
Aus diesem Raum führt eine zweite Leitung zurück zum Ausgleichsbehälter. Die in der Rückleitung verbaute Drosseldüse ermöglicht den erforderlichen Druckaufbau (Staudruckprinzip).
Ein Druckbegrenzungsventil (DBV) in der Pumpe verhindert ein Ansteigen des Pumpendruckes auf mehr als 15 bar. Wird der am DBV eingestellte Druck überschritten, öffnet das Ventil hydraulisch und in der Pumpe entsteht ein Kurzschluß. Somit ist ein weiterer Anstieg des Vordruckes nicht möglich.
Das ABS-Motorrelais wird in bestimmten Phasen während der ABS-, ASC- oder DSC-Regelvorgänge vom DSC3-Steuergerät angesteuert.
Das ABS-Motorrelais schaltet die Rückförderpumpe ein bzw. aus.
Die Rückförderpumpe fördert Bremsflüssigkeit, die sich im Speicher gesammelt hat, in den Bremskreis zwischen geschlossenem Einlaßventil und Hauptbremszylinder zurück (Druckabbauphase während ABS-Regelbremsung) bzw. fördert die unter Druck stehende Bremsflüssigkeit durch das geöffnete Einlaßventil in den jeweiligen Radbremszylinder (Druckaufbauphase während ASC- und DSC-Regelbremsung).
Das ABS-Ventilrelais wird vom DSC3-Steuergerät ab Klemme 15 angesteuert.
Das ABS-Ventilrelais schaltet die 12 V-Versorgungsspannung für alle Magnetventile in der Hydraulikeinheit ein bzw. aus.