Drive-by-Wire - Potentiometer geben Gas

Die Fahrzeugtechnik ist auf leistungsfähige Sensorik angewiesen, um den ständig steigenden Anforderungen gerecht zu werden. Das »eGas«-System beispielsweise ist eine wichtige Komponente für eine genaue Regelung der Motorcharakteristik, das nicht nur in modernen Kraftfahrzeugen, sondern auch zunehmend bei zwei- und dreirädrigen Fahrzeugen eingesetzt wird. Meist sind dabei Leitplastikpotentiometer mit von der Partie, zu denen es kaum sinnvolle Alternativen gibt.

Die Fahrzeugtechnik ist auf leistungsfähige Sensorik angewiesen, um den ständig steigenden Anforderungen gerecht zu werden. Das »eGas«-System beispielsweise ist eine wichtige Komponente für eine genaue Regelung der Motorcharakteristik, das nicht nur in modernen Kraftfahrzeugen, sondern auch zunehmend bei zwei- und dreirädrigen Fahrzeugen eingesetzt wird. Meist sind dabei Leitplastikpotentiometer mit von der Partie, zu denen es kaum sinnvolle Alternativen gibt.

Drive-by-Wire bedeutet den Ersatz mechanischer oder hydraulischer Kopplungen durch elektronische Kopplungslösungen. Eines dieser Systeme nennt sich »eGas«, welches die klassische Verbindung zwischen Gaspedal und Ansaugmodul durch eine »intelligente« Vernetzung ersetzt. Im Gaspedalmodul ermittelt eine entsprechende Sensorik die aktuelle Pedalstellung und übermittelt diese als elektrisches Signal an das Motorsteuergerät. Dieses wiederum setzt den Fahrerwunsch in eine der Situation entsprechende Ansteuerung des Motormanagements um. Dazu aktiviert diese den elektrischen Antrieb der Drosselklappe, um die zugeführte Luftmenge für den Motor zu regulieren. Durch diese Art der Regelung lassen sich auch weitere Anforderungen erfüllen, wie zum Beispiel optimierter Kraftstoffeinsatz, gleichmäßiges und ruhiges Standgas, die Regelung des Drehmomentes oder die Komfortfunktion des Tempomats. Die Stellung der Drosselklappe wird ebenfalls von einem Winkelsensor ermittelt und an das Motorsteuergerät zurückgemeldet. eGas verlangt also nach zwei Sensoren: einen für die Erfassung der Gaspedalstellung sowie einen, der die Stellung der Drosselklappe erkennt (Bild 1), wobei beide aus Sicherheitsgründen meist redundant ausgelegt sind.

Die für eGas infrage kommende Sensorik muss dabei hohe Anforderungen erfüllen. Robustheit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit sind in der Fahrzeugtechnik ebenso obligatorisch wie ein günstiges Preis/Leistungsverhältnis. Kein Wunder also, dass Leitplastikpotentiometer trotz ihres seit Langem bekannten Messprinzips noch immer im Trend liegen. Sie sind nicht nur robust, sondern auch günstig herzustellen und lassen sich in Baugröße und Form an den Einsatzfall anpassen. Ihre Ausgangssignale stehen ohne Schleppfehler in Echtzeit zur Verfügung. Außerdem lassen sich vergleichbare Messgeschwindigkeiten, Linearitätswerte, Auflösung, Hysteresewerte und Temperaturbereiche mit anderen Sensorprinzipien nur mit hohem technischen Aufwand  erreichen.

Leitplastikpotentiometer verkraften große Hitze ebenso wie klirrende Kälte, sind schock- und vibrationsunempfindlich und dank ihrer geringen Stromaufnahme für mobile Einsatzbereiche bestens geeignet. Die hohe Temperaturstabilität wird durch das Prinzip des Spannungsteilers und die richtige Auswerteschaltung erreicht. Dies garantiert einen stabilen Messwert über den gesamten Temperaturbereich. Ebenfalls einzigartig ist der Erhalt der Genauigkeit auch bei dauerhaften Einsatz in hohen Umgebungstemperaturen, wie sie typischerweise im Motorraum herrschen.

Maßgeschneidert

Außerdem lassen sich Leitplastikpotentiometer in praktisch jeden Bauraum integrieren, da sie nicht zwangsläufig in einem eigenen Gehäuse untergebracht sein müssen. Novotechnik hat bereits in den frühen neunziger Jahren entsprechende Lösungen zur Erfassung der Drosselklappen- und Gaspedalstellung entwickelt und seitdem stetig weiter optimiert (Bild 2). Trägerplatine, Widerstandsbahn und Schleifer lassen sich auf diese Weise sowohl mechanisch als auch elektrisch direkt in die Applikation integrieren, und auch die in diesem Einsatzbereich teilweise geforderte Redundanz lässt sich ohne großen Aufwand realisieren. Im praktischen Einsatz bewähren sich diese eGas-Lösungen mittlerweile in über 50 Millionen Fahrzeugen.

Nicht immer jedoch lohnt sich für den Anwender der Griff zur integrierten Potentiometerlösung, da der Umgang mit offenen Potentiometern einen erhöhten Aufwand bei der Handhabung und beim Schutz vor Verschmutzung erfordert. Bei Drosselklappen- und Gaspedalsensor gibt es daher einen wachsenden Bedarf an Komplettlösungen, bei denen ein robustes Gehäuse den Sensor schützt und dem Anwender die Möglichkeit der einfachen Montage gibt. Auf Anpassungsfähigkeit muss man dabei keineswegs verzichten, da die kompakten Leitplastikpotentiometer (Bild 3) ebenfalls Variabilität in der mechanischen Schnittstelle bieten. Eine spezielle Steckkupplung beispielsweise ermöglicht eine spielfreie Montage zur Kundenwelle. Für den elektrischen Anschluss sind Steckverbinder vorgesehen, kundenspezifische Anpassungen sind dabei ohne weiteres möglich. Ähnliches gilt auch für den Erfassungsbereich: Hier lassen sich beliebige Maximalwinkel zwischen 90° und 120° realisieren. Obendrein steht im gleichen Gehäuse auch ein magnetischer Sensor zur Verfügung, der sich ebenfalls für den Einsatz in Drive-by-Wire-Systemen eignet. Bei gleichen Abmessungen hat der Anwender damit die Wahl zwischen klassischer Potentiometertechnik und kontaktlos arbeitender Sensorik.

Autor
Ergun Can arbeitet im Vertrieb Automotive bei Novotechnik, Ellen-Christine Reiff schreibt für das Redaktionsbüro Stutensee

Novotechnik
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www.novotechnik.de

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