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TECHNISCHES GEBIET
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Die folgende Beschreibung betrifft allgemein Sicherheitsverriegelungssysteme, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
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HINTERGRUND
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Bei vielen Kraftfahrzeugen ist ein Verriegelungssystem vorgesehen, um einen Zugriff auf gewisse elektrische Merkmale zu beschränken. Beispielsweise weisen viele Fahrzeuge ein elektrisches Hochspannungssystem zur Leistungsversorgung von Elektromotoren oder anderen Systemen auf.
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Verriegelungssysteme verhindern allgemein einen Zugriff auf Hochspannungs- oder andere Systeme, indem sie die Systeme herunterfahren bzw. ausschalten, wenn potentiell unsichere Bedingungen detektiert werden. Ein herkömmliches Verriegelungssystem detektiert eine potentiell unsichere Bedingung im Allgemeinen durch einen Schalter, der mit einer Zugriffsabdeckung oder einer Blende an einem Zugriffspunkt verbunden ist. Die Zugriffsabdeckung verhindert einen Zugriff auf eine Hochspannung oder dergleichen. Wenn die Abdeckung offen ist, öffnet sich der Schalter, um die Hochspannung oder eine andere elektrische Bedingung zu deaktivieren. Wenn sich die Zugriffsabdeckung an Ort und Stelle befindet, bleibt der Schalter geschlossen.
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Viele herkömmliche Verriegelungssysteme weisen mehr als einen Zugriffspunkt mit mehr als einer Verriegelung auf. Die Schalter bei jeder der Verriegelungen sind in einem Verriegelungskreis, der mit einem Controller verbunden ist, typischerweise in Reihe verbunden. Wenn alle Verriegelungen geschlossen sind, kann Strom durch den seriellen Verriegelungskreis fließen. Wenn alle Verriegelungen geschlossen sind, detektiert der Controller eine sichere Bedingung und aktiviert das System. Wenn eine beliebige oder mehrere der Verriegelungen offen sind, dann kann allgemein kein Strom durch den seriellen Verriegelungskreis fließen. Wenn eine offene Bedingung in dem Verriegelungskreis vorliegt, deaktiviert der Controller das System oder verändert dessen Status auf andere Weise, um einen Zugriff auf eine Hochspannung oder andere Bedingungen zu verhindern.
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Beim Durchführen einer Reparatur oder einer Analyse eines herkömmlichen Systems, das mehrere Zugriffspunkte mit mehreren Verriegelungen aufweist, zeigt der Controller typischerweise nur an, dass in dem seriellen Verriegelungskreis eine Unterbrechung vorliegt, ohne die Stelle der Unterbrechung anzuzeigen. Das heißt, dass der Controller bei einem herkömmlichen seriellen Verriegelungssystem nur einen Status detektiert, der dem Status entspricht, dass alle Verriegelungen geschlossen sind. Wartungspersonal wendet oft beträchtliche Zeit und Anstrengung auf, um die Unterbrechung in dem Verriegelungssystem zu analysieren und dann zu korrigieren, da man nur raten kann, welche der Verriegelungen unterbrochen sind, und wie viele Verriegelungen unterbrochen sind. Beispielsweise gibt es bei vier Verriegelungen in einem herkömmlichen seriellen Verriegelungskreis 24 Möglichkeiten oder 16 mögliche Stati des herkömmlichen seriellen Verriegelungskreises, was zu einer Anzahl möglicher Bedingungen führt, die von dem Techniker manuell diagnostiziert werden müssen. Zudem können bei herkömmlichen seriellen Verriegelungssystemen auch andere Bedingungen, wie etwa ein offener Verbinder oder ein gebrochener Draht in dem seriellen Verriegelungskreis als eine Stelle mit unterbrochener Verriegelung erscheinen, wodurch eine Diagnose eines „offenen“ Verriegelungssystems weiter verkompliziert wird.
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Eine herkömmliche Lösung für die Herausforderung der Diagnose von Verriegelungsunterbrechungsproblemen besteht darin, für jede Verriegelung einen separaten Verriegelungskreis zu betreiben, wodurch die Verriegelungen parallel statt in Reihe angeordnet werden. Diese Lösung weist Nachteile hinsichtlich zusätzlicher Kosten, zusätzlichem Platzbedarf, zusätzlichem Gewicht und zusätzlicher Installationszeit auf, da im Allgemeinen viele zusätzliche Drähte benötigt werden, um die Verriegelungen zu betreiben.
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Folglich ist es wünschenswert, ein serielles Verriegelungssystem mit der Fähigkeit bereitzustellen, einzelne unterbrochene Stellen zu identifizieren. Darüber hinaus ergeben sich weitere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften aus der nachfolgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund.
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Die Druckschrift
DE 25 28 764 A1 offenbart eine serielle Schaltungsanordnung zur Überwachung von Feuermeldern, die im Alarmfall einen Schalter öffnen und dadurch einen überbrückten Widerstand in der seriellen Schaltungsanordnung aktivieren. Anhand einer Strommessung kann festgestellt werden, ob Schalter geöffnet sind.
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In der Druckschrift
GB 2 082 358 A sind Detektorsysteme offenbart, die einen oder mehrere Kreise mit seriell verbundenen elektrischen Detektoren aufweisen, welche jeweils aus einem Widerstand parallel zu einem im Normalfall geschlossenen Schalter bestehen. Der Gesamtwiderstand eines Kreises wirkt sich auf die Impulsdauer einer monostabilen Schaltung aus, und diese Impulsdauer wird ausgewertet.
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Die Druckschrift
DE 29 39 494 B2 offenbart eine Schaltungsanordnung für Einbruch- oder Feuermeldanlagen, bei der mehrere Messeinrichtungen mit parallelen Widerständen und Schaltern an einer seriellen Leitung angeordnet sind. Der über die Leitung fließende Strom wird erfasst und mit Grenzwerten verglichen, so dass Stromänderungen aufgrund von Widerstandsänderungen durch Schalterbetätigungen detektiert werden können.
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In der Druckschrift
DE 10 2004 035 124 A1 ist eine Rufanlage zur Patientenbetreuung offenbart, die bei einer Unterbrechung zwischen einer Überwachungsanlage und einem Endgerät einen Widerstand in die Leitung zu einer Telekommunikationsanlage schaltet, der über eine Strommessung erkannt wird.
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Die Druckschrift
EP 0 090 399 A1 offenbart eine Gleichstrommeldeanlage mit Meldern, die einen in Reihe mit einer Meldelinie angeordneten Widerstand und ein parallel zur Meldelinie angeordnetes Schaltelement, das im Alarmfall geschlossen wird, aufweisen. Aus dem in einer Zentrale gemessenen Leitungsgesamtwiderstand kann ein betätigter Melder ermittelt werden.
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In der Druckschrift
DE 36 20 681 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Identifizierung von Gefahrenmeldern offenbart, die in einer Meldelinie parallel angeordnet sind und jeweils aus einem Schalter, einer Diode und einem Widerstand bestehen, die in Reihe angeordnet sind. Wenn im Alarmfall ein Schalter geöffnet wird, verringert sich der an einer Messeinheit erfasste Strom.
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Die Druckschrift
US 4 118 700 A offenbart die Übertragung mehrerer Schalteroperationen über einen Draht, wobei mehrere Schalter mit dazu parallelen Widerständen in Reihe geschaltet sind, an einem Ende der seriellen Schaltung mit einer Spannungsquelle gekoppelt sind und über einen Abschlußwiderstand einen Spannungsteiler bilden, dessen Wert von der Stellung der Schalter abhängt und von einem A/D-Wandler erfasst wird. Durch geschickte Wahl der Widerstandswerte der Widerstände ist eine präzise Zuordnung der vom A/D-Wandler ausgegebenen Werte zu den jeweils gedrückten Schalterkombinationen möglich.
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In der Druckschrift
EP 0 072 187 A1 ist eine Vorrichtung zum Erkennen der Stelle einer Zustandsänderung eines Teils einer elektrischen Schaltung offenbart, die in einer Ausführungsform einen Mikroprozessor und mehrere A/D-Wandler verwendet, um zu detektieren, welcher von mehreren seriell verbundenen Vibrationsdetektoren seinen Zustand verändert hat.
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Die Druckschrift
DE 101 32 952 A1 offenbart ein Verfahren zum Schutz eines Kraftfahrzeug-Bordnetzes mit 42 Volt beim Auftreten von seriellen Lichtbögen, bei dem eine über eine Versorgungsleitung an einer Steuereinheit anliegende Spannung überwacht wird und bei detektierten einem vorgegebenen Spannungsabfall der über die Versorgungsleitung fließende Strom zumindest reduziert wird.
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In der Druckschrift
US 7 084 361 B1 ist ein Hochspannungsverriegelungsschalter offenbart, der eine Abdeckung aufweist, die in einem geschlossenen Zustand elektrische Signale zwischen zwei Leitungen überträgt und einen Zugriff auf ein Befestigungselement verhindert. In einem offenen Zustand überträgt die Abdeckung keine Signale und gibt den Zugriff auf das Befestigungselement frei.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In Übereinstimmung mit verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen umfasst ein Verriegelungssystem einen seriellen Verriegelungskreis mit einer elektrischen Gesamteigenschaft. Der serielle Verriegelungskreis umfasst eine erste Sicherheitsverriegelung mit einem ersten Schalter, der zu einem ersten Impedanzwert parallel geschaltet ist. Eine zweite Sicherheitsverriegelung ist mit der ersten Sicherheitsverriegelung elektrisch in Reihe geschaltet. Die zweite Sicherheitsverriegelung umfasst einen zweiten Schalter, der zu einem zweiten Impedanzwert parallel geschaltet ist. Ein Steuerungsmodul steht mit einer Datentabelle mit Werten in Kommunikationskopplung und ist ausgestaltet, um eine Anzeige der elektrischen Gesamteigenschaft zu empfangen. Das Steuerungsmodul vergleicht die elektrische Gesamteigenschaft mit den Werten in der Datentabelle, um offene Sicherheitsverriegelungen zu identifizieren, und es umfasst eine Quelle, eine zwischen die Quelle und den seriellen Verriegelungskreis gekoppelte Quellenkomponente, einen Widerstand und einen Analog/Digital-Wandler, wobei der Widerstand mit dem seriellen Verriegelungskreis elektrisch in Reihe geschaltet ist und wobei der Analog/Digital-Wandler mit dem seriellen Verriegelungskreis elektrisch gekoppelt ist, um die elektrische Gesamteigenschaft zu messen und die elektrische Gesamteigenschaft in einen digitalen Wert umzuwandeln.
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Ein weiteres Beispiel eines seriellen Verriegelungssystems umfasst einen seriellen Verriegelungskreis mit einer ersten Sicherheitsverriegelung an einer ersten Stelle in dem seriellen Verriegelungskreis. Die erste Sicherheitsverriegelung umfasst eine erste offene Position und einen ersten Impedanzwert bei offener Verriegelung, welcher der ersten offenen Position entspricht. Der serielle Verriegelungskreis umfasst auch eine zweite Sicherheitsverriegelung an einer zweiten Stelle in dem seriellen Verriegelungskreis, die mit der ersten Sicherheitsverriegelung elektrisch in Reihe geschaltet ist. Die zweite Sicherheitsverriegelung umfasst eine zweite offene Position und einen zweiten Impedanzwert bei offener Verriegelung, welcher der zweiten offenen Position entspricht. Ein Erfassungsmodul umfasst eine Quelle, eine zwischen die Quelle und den seriellen Verriegelungskreis gekoppelte Quellenkomponente, einen Widerstand und einen Sensor, wobei der Widerstand mit dem seriellen Verriegelungskreis elektrisch in Reihe geschaltet ist und wobei der Sensor mit dem seriellen Verriegelungskreis elektrisch gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um eine elektrische Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises zu messen. Die elektrische Gesamteigenschaft weist einen ersten Gesamtimpedanzwert auf, der dem ersten Impedanzwert bei offener Verriegelung entspricht, wenn nur die erste Sicherheitsverriegelung unterbrochen ist. Die Gesamteigenschaft weist einen zweiten Gesamtimpedanzwert auf, der dem zweiten Impedanzwert bei offener Verriegelung entspricht, wenn nur die zweite Sicherheitsverriegelung unterbrochen ist. Der erste Gesamtimpedanzwert unterscheidet sich von dem zweiten Gesamtimpedanzwert.
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Eine weitere beispielhafte Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Implementieren eines Sicherheitsverriegelungssystems. Das Sicherheitsverriegelungssystem umfasst einen seriellen Verriegelungskreis mit mehreren Verriegelungen, die jeweils einen einzigartigen Impedanzwert umfassen. Das Sicherheitsverriegelungssystem umfasst auch eine Datentabelle, die Werte speichert, die einzigartigen Stati des seriellen Verriegelungskreises entsprechen, und eine elektrische Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises. Das Verfahren umfasst, dass ein numerischer Wert beschafft wird, der die elektrische Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises darstellt, und detektiert wird, ob ein Kurzschluss von einem Sensor zu einer Quelle vorliegt. Das Verfahren umfasst auch, dass eine unterbrochene Verriegelung identifiziert wird, indem der numerische Wert mit den Werten verglichen wird, die in der Datentabelle gespeichert sind. Das Verfahren umfasst auch, dass eine Ausgabe bereitgestellt wird, welche die unterbrochene Verriegelung anzeigt.
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Figurenliste
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Ein vollständigeres Verständnis des Gegenstands kann durch Bezugnahme auf die genaue Beschreibung und die Ansprüche abgeleitet werden, wenn sie in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und
- 1 eine Seitenansicht eines beispielhaften Fahrzeugs mit einem beispielhaften seriellen Verriegelungskreissystem ist;
- 2 ein Schaltplan eines beispielhaften seriellen Verriegelungssystems ist;
- 3 ein Blockdiagramm eines beispielhaften seriellen Verriegelungssystems ist;
- 4 eine Datentabelle, die in einem beispielhaften Verriegelungssystem verwendet wird, sowie ein beispielhafter Graph sind, der Beziehungen in der Datentabelle darstellt; und
- 5 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Implementieren eines Sicherheitsverriegelungssystems ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die folgende genaue Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungsmöglichkeiten der Erfindung einzuschränken. Darüber hinaus besteht nicht die Absicht, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem vorstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzzusammenfassung oder der folgenden genauen Beschreibung dargestellt ist.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Fahrzeug mit einem seriellen Verriegelungssystem mit mehreren Verriegelungen und einem Steuerungsmodul ausgestattet. Jede der mehreren Verriegelungen in der beispielhaften Ausführungsform weist einen Schalter und einen Widerstand parallel zu dem Schalter auf. Wenn eine einzelne Verriegelung geschlossen wird, was eine sichere Bedingung anzeigt, fließt Strom durch den Schalter, der Parallelwiderstand wird umgangen, und die einzelne Verriegelung weist einen geringen oder einen Null-Widerstandswert auf. Wenn die einzelne Verriegelung offen oder unterbrochen ist, fließt Strom durch einen Widerstand, der einen bekannten Widerstandswert aufweist. Wenn sich mehrere Verriegelungen in einem seriellen Verriegelungskreis befinden, kann jede einzelne Verriegelung einen anderen Widerstandswert aufweisen. Wenn nur eine der Verriegelungen unterbrochen ist, weist der gesamte Verriegelungskreis auf diese Weise einen Widerstandswert auf, der im Wesentlichen gleich dem Widerstandswert der einen unterbrochenen Verriegelung ist. Eine Datentabelle kann mit Werten erstellt werden, die den bekannten Widerstandswerten der einzelnen Verriegelungen entsprechen, um die spezielle Verriegelung zu identifizieren, die unterbrochen wurde.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform umfasst das Steuerungsmodul einen Sensor, etwa einen Analog/Digital-Wandler, um eine Spannung zu messen, die dem Widerstandswert oder einer anderen elektrischen Eigenschaft des seriellen Verriegelungskreises entspricht. Das Steuerungsmodul vergleicht die gemessene Spannung mit den Werten der Datentabelle, um zu bestimmen, welche der Verriegelungen unterbrochen sind. Auf diese Weise kann ein gemäß der beispielhaften Ausführungsform implementiertes serielles Verriegelungssystem ermitteln, welche von mehreren Verriegelungen unterbrochen ist, wodurch Zeit und Aufwand beim Analysieren von Verriegelungsunterbrechungen eingespart wird. Details mehrerer beispielhafter Ausführungsformen werden nun mit spezieller Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren dargestellt.
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1 zeigt ein Fahrzeug 5 mit einem beispielhaften seriellen Verriegelungssystem 100. Das serielle Verriegelungssystem 100 gemäß der beispielhaften Ausführungsform von 1 umfasst ein Steuerungsmodul 150, das mit einem seriellen Verriegelungskreis 180 elektrisch gekoppelt ist. Das Steuerungsmodul 150 kann ein Erfassungsmodul 151 umfassen, das mit einem Prozessor 160 und einer Datentabelle 170 gekoppelt ist. Der serielle Verriegelungskreis 180 kann eine beliebige Anzahl von Verriegelungen umfassen, wie etwa eine erste Sicherheitsverriegelung 110, eine zweite Sicherheitsverriegelung 120 und eine dritte Sicherheitsverriegelung 130, die in 1 gezeigt sind. Bei dem beispielhaften Fahrzeug sind die Verriegelungen an verschiedenen Stellen angeordnet, wobei sich die erste Sicherheitsverriegelung 110 an einer ersten Stelle 10 befindet, zum Beispiel an einem Zugriffspunkt für einen Motor. Die zweite Sicherheitsverriegelung 120 befindet sich an einer zweiten Stelle 20, zum Beispiel an einem Zugriffspunkt für eine Batterie. Die dritte Sicherheitsverriegelung befindet sich an einer dritten Stelle 30, zum Beispiel an einem Zugriffspunkt für ein Getriebe. Andere Ausführungsformen können eine beliebige Anzahl von Verriegelungen bereitstellen, die irgendwo in dem Fahrzeug 5 angeordnet sind und auf eine beliebige Weise verteilt sind.
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Jede der Sicherheitsverriegelungen (110, 120 oder 130) bei der beispielhaften Ausführungsform weist eine offene Position und eine geschlossene Position auf. Wenn sich eine der Sicherheitsverriegelungen in der geschlossenen Position befindet, wirkt die Verriegelung als Kurzschluss in dem seriellen Verriegelungskreis mit einem sehr niedrigen Impedanzwert. Wenn sich die Verriegelung jedoch in einer offenen Position befindet, kann die Verriegelung dennoch einen bekannten Impedanzwert aufweisen und kann damit fortfahren, einen Strom durch den beispielhaften seriellen Verriegelungskreis 180 zu leiten. Bei der beispielhaften Ausführungsform fließt ein Strom durch verschiedene Strecken in dem seriellen Verriegelungskreis 180 in Abhängigkeit von den offenen oder geschlossenen Positionen der Sicherheitsverriegelungen (110, 120 und 130). Da der Strom durch unterschiedliche Strecken fließt, kann der serielle Verriegelungskreis 180 unterschiedliche elektrische Gesamteigenschaften, zum Beispiel unterschiedliche Impedanzwerte, aufweisen. Die unterschiedlichen Impedanzwerte können von dem Steuerungsmodul 150 gemessen werden. Das Steuerungsmodul 150 ist ein beliebiges System, das entworfen ist, um eine elektrische Eigenschaft mit Bezug auf eine Verriegelung zu messen. Das Steuerungsmodul 150 kann auch eine Veränderung in einem System auf der Grundlage der gemessenen elektrischen Eigenschaft bewirken. Das Steuerungsmodul 150 kann eine beliebige Anzahl verschiedener Komponenten, Einrichtungen und/oder Module umfassen und kann unter Verwendung von Hardware und/oder Software implementiert sein. Beispielsweise kann das Steuerungsmodul 150 ein Erfassungsmodul 151, einen Prozessor 160 und eine Datentabelle 170 umfassen.
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Das Erfassungsmodul 151 ist eine beliebige Einrichtung, Schaltung oder Komponente, die entworfen ist, um eine elektrische Eigenschaft zu erfassen oder zu detektieren. Das Erfassungsmodul 151 kann entworfen sein, um eine resistive, kapazitive, induktive, magnetische oder andere elektrische Eigenschaft einer Schaltung zu erfassen, die mit dem Erfassungsmodul 151 gekoppelt ist. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 1 ist das Erfassungsmodul 151 ausgestaltet, um einen Gesamtwiderstandswert des seriellen Verriegelungskreises 180 zu messen. Das Erfassungsmodul 151 kann auch zum Übertragen eines Werts an den Prozessor 160 ausgestaltet sein. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das Erfassungsmodul 151 ein Analog/Digital-Wandlungsmerkmal, das mit Merkmalen in dem Steuerungsmodul 150 implementiert sein kann.
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Der Prozessor 160 ist eine beliebige Schaltung oder Schaltungskombination, die eine Logik auf der Grundlage eines Eingabewerts ausführt und ein Ergebnis als eine Ausgabe erzeugt. Der Prozessor 160 kann ein beliebiger Prozessor oder eine Prozessorkombination sein, wie etwa Analogprozessoren oder Analogcomputer, Digitalprozessoren, Mikroprozessoren und/oder Mikrocontroller. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 1 ist der Prozessor 160 ein Mikrocontroller. Bei anderen Ausführungsformen ist der Prozessor 160 ein Mikroprozessor, der von dem Steuerungsmodul 150 getrennt ist. Der Prozessor 160 kann mit der Datentabelle 170 in Kommunikationskopplung stehen.
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Die Datentabelle 170 ist eine beliebige Sammlung gespeicherter Werte, die auf das Verriegelungssystem 100 bezogen sind. Die Datentabelle 170 kann auf beliebige Weise gespeichert sein, wie etwa auf einem computerlesbaren Medium in einem digitalen Format. Die Datentabelle kann in einem Computerspeicher gespeichert sein, wie etwa einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff, einem Flashspeicher, einem Festwertspeicher, einem Trommelspeicher, einem Magnetkernspeicher, einem Blasenspeicher, einem Twistorspeicher und/oder anderen Typen eines magnetischen oder nicht magnetischen Speichers. Die Datentabelle 170 kann eine Sammlung digitaler oder analoger Werte sein, beispielsweise von Werten, die mit verschiedenen Impedanzwerten des seriellen Verriegelungskreises 180 in Beziehung stehen. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 1 ist die Datentabelle 170 Teil des Steuerungsmoduls 150. Bei anderen Ausführungsformen ist die Datentabelle 170 von dem Steuerungsmodul 150 getrennt und kann mit dem Prozessor 160 in Kommunikationskopplung stehen.
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Da in 1 jede der Sicherheitsverriegelungen (110, 120 und 130) bei der beispielhaften Ausführungsform einen Strom sowohl in dem offenen als auch dem geschlossenen Status leitet, ist das Steuerungsmodul 150 in der Lage, eine elektrische Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises 180 zu messen, die sich verändert, wenn unterschiedliche Kombinationen von Verriegelungen offen und/oder geschlossen sind. Beispielsweise kann das Steuerungsmodul 150 die elektrische Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises 180 messen und kann die elektrische Gesamteigenschaft als einen numerischen Wert an den Prozessor 160 weiterleiten. Der Prozessor 160 vergleicht den empfangenen numerischen Wert auf geeignete Weise mit Werten in der Datentabelle 170 oder dergleichen. Die Werte in der Datentabelle 170 können die möglichen Spannungen darstellen, die aus den verschiedenen Impedanzen der offenen oder geschlossenen Verriegelungen resultieren können. Durch Vergleichen der erfassten Spannung mit diesen bekannten Werten ermittelt das beispielhafte System, welche Kombination von offenen und/oder geschlossenen Verriegelungen in dem seriellen Verriegelungskreis 180 gegenwärtig vorhanden ist.
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Die beispielhafte Ausführungsform von 1 ist so gezeigt, dass jede Verriegelung einen Widerstand parallel zu einem Schalter aufweist. In Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen können andere Schaltungsanordnungen verwendet werden, sodass jede Verriegelung einen ersten Impedanzwert aufweist, wenn sie geschlossen ist, und einen zweiten Impedanzwert, wenn sie offen oder unterbrochen ist. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 1 ist die Impedanzeinrichtung als ein Widerstand gezeigt. Andere Einrichtungen mit messbaren Impedanzen, wie etwa Kondensatoren und/oder Spulen können bei anderen Ausführungsformen verwendet werden.
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1 ist als eine beispielhafte Ausführungsform mit drei Sicherheitsverriegelungen (110, 120 und 130) an drei Stellen gezeigt, die als Teil des seriellen Verriegelungskreises 180 in Reihe geschaltet sind. Bei anderen Ausführungsformen können mehr oder weniger Verriegelungen in dem seriellen Verriegelungskreis 180 an anderen geeigneten Stellen, die sich von den erörterten unterscheiden, vorhanden sein. Zum Beispiel zeigt 2 einen seriellen Verriegelungskreis 180 mit ersten, zweiten und dritten Sicherheitsverriegelungen (110, 120 und 130) sowie einer vierten Sicherheitsverriegelung 140. Die Ausführungsform von 2 benötigt die Sicherheitsverriegelungen nicht an irgendeiner speziellen Stelle, da sie an einer beliebigen geeigneten Stelle in einem Fahrzeug oder einem anderen System platziert sein können.
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Die Details und die Arbeitsweise der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform werden nun erörtert. Das Steuerungsmodul 150 kann ein Erfassungsmodul 151 umfassen, das mit dem Prozessor 160 in Kommunikationskopplung steht. Der Prozessor 160 kommuniziert bei der beispielhaften Ausführungsform mit einer Aktivierungsschaltung 190 und der Datentabelle 170. Die Aktivierungsschaltung 190 kann eine beliebige Schaltung zum Aktivieren oder Deaktivieren eines Systems sein, das beispielsweise ein Hochspannungssystem umfasst. Das Erfassungsmodul 151 weist bei der beispielhaften Ausführungsform eine Quelle 152, eine Verbindung mit elektrischer Masse oder einer anderen Referenz 15, einen Lesewiderstand 154 und einen Sensor 156 auf. Der Sensor 156 ist auf geeignete Weise angeschlossen, um eine elektrische Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises 180 zu messen. Das Erfassungsmodul 151 kann beispielsweise durch einen Verriegelungskreisverbinder 182 mit dem seriellen Verriegelungskreis 180 verbunden sein.
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Der Sensor 156 ist eine beliebige Einrichtung zum Messen einer elektrischen Eigenschaft. Der Sensor 156 kann die elektrische Eigenschaft auf beliebige Weise erfassen oder detektieren. Der Sensor 156 kann eine elektrische Eigenschaft beispielsweise kontinuierlich, synchron, asynchron und/oder auf andere Weisen messen. Der Sensor 156 kann eine Einrichtung, wie etwa ein Analog/Digital-Wandler, sein.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform misst der Sensor 156 eine Spannungsänderung über einem Lesewiderstand 154. Der Lesewiderstand 154 und der serielle Verriegelungskreis 180 können beispielsweise als eine Spannungsteilerschaltung angeordnet sein. Auf diese Weise ist der Sensor 156 angeschlossen, um die Spannungsänderung über dem Lesewiderstand 154 zu messen, wenn sich die Impedanz des seriellen Verriegelungskreises 180 ändert. Bei einer beispielhaften Ausführungsform nimmt die Spannung über dem Lesewiderstand 154 ab, wenn die Gesamtimpedanz in dem seriellen Verriegelungskreis 180 zunimmt. Bei der beispielhaften Ausführungsform weisen die Sicherheitsverriegelungen (110, 120, 130 und 140) Widerstände mit bekannten Widerstandswerten auf, was eine Korrelation der von dem Sensor 156 gemessenen Spannung mit einem erwarteten Ergebnis ermöglicht, welches von der offenen oder geschlossenen Position der Sicherheitsverriegelungen (110, 120, 130 und 140) abhängt. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der Sensor 156 so gewählt, dass er eine geeignete Auflösung aufweist, um den Unterschied zwischen Impedanzen zu detektieren, die aus Kombinationen von offenen und geschlossenen Verriegelungen resultieren.
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Beispielsweise kann die erste Sicherheitsverriegelung 110 einen ersten Widerstand 112 mit einer ersten Impedanz und einen ersten Schalter 114 aufweisen. Auf ähnliche Weise umfasst die zweite Sicherheitsverriegelung 120 bei der beispielhaften Ausführungsform einen zweiten Widerstand mit einer zweiten Impedanz und einen zweiten Schalter. Die dritte Sicherheitsverriegelung 130 kann auch auf geeignete Weise einen dritten Widerstand 132 mit einer dritten Impedanz und einen dritten Schalter 134 aufweisen. Bei der beispielhaften Ausführungsform umfasst die vierte Sicherheitsverriegelung einen vierten Widerstand 142 mit einer vierten Impedanz und einen vierten Schalter 144. Wie vorstehend erörtert, kann die Impedanz der beispielhaften Verriegelung, wenn die Verriegelung geschlossen ist, in etwa äquivalent zu einem Kurzschluss oder einer anderen Bedingung mit niedriger Impedanz sein. Wenn die Verriegelung bei der beispielhaften Ausführungsform offen ist, ändert sich die Impedanz, so dass sie der Impedanz des Widerstands entspricht. Wenn eine oder mehrere der Verriegelungen unterbrochen werden, ändert sich daher der Widerstandswert des seriellen Verriegelungskreises 180. Der Gesamtwiderstandswert der beispielhaften Schaltung, die den Lesewiderstand 154 umfasst, ändert sich ebenfalls, sodass eine Spannungsänderung über dem Lesewiderstand 154 von dem Sensor 156 gelesen wird. Andere Ausführungsformen können auf Wunsch modifiziert sein, indem beispielsweise der Stromfluss durch Vertauschen der Position der Quelle 152 und der Masse 15 umgedreht wird, und/oder, indem das Spannungspotential über dem seriellen Verriegelungskreis 180 statt über dem Lesewiderstand 154 gelesen wird.
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Ein Schalter ist eine beliebige Einrichtung, die Stati einer elektrischen Kopplung verändert. Bei der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform können die Schalter 114, 124, 134 und 144 Brückenschalter sein, die verbunden werden, um Kurzschlüsse über die Widerstände 112, 122, 132 bzw. 142 zu erzeugen. Die Schalter dieser beispielhaften Ausführungsform weisen zwei Stati auf, offen und geschlossen. Bei anderen Ausführungsformen können Verriegelungsschalter andere Schaltertypen sein, wie etwa einpolige Einschalter 114, 124 und 134, die in 1 gezeigt sind. Bei einer alternativen Ausführungsform können die Schalter 114, 124, 134 und 144 auch so arbeiten, dass sie mehr als zwei Stati aufweisen. Die Schalter 114, 124, 134 und 144 können beispielsweise Magnetschalter, Mikroschalter, Halbleiterschalter, Relais und/oder andere Schaltertypen sein.
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Verriegelungen in dem seriellen Verriegelungskreis 180 werden auf eine beliebige Weise hergestellt. Zum Beispiel können Verriegelungen so hergestellt werden, dass jede Verriegelung einen Widerstand mit einem anderen Wert aufweist. Alternativ kann eine Verriegelung mit mehreren Widerständen hergestellt werden und kann Schalter oder Brücken aufweisen, um die Widerstandskombination zu wählen, die bei einer speziellen Verriegelung an einer speziellen Stelle geeignet ist. Die in den beispielhaften Figuren gezeigten Verriegelungen liegen in numerischer Reihenfolge vor und weisen zu Erörterungszwecken Widerstände in aufsteigender Reihenfolge auf. Die Verriegelungen können jedoch in dem seriellen Verriegelungskreis 180 in einer beliebigen Reihenfolge platziert sein.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der serielle Verriegelungskreis 180 entworfen sein, um die Identifikation einer offenen Verriegelung zu erleichtern. Widerstandswerte in den Sicherheitsverriegelungen (110, 120, 130 und 140) können beispielsweise so gewählt sein, dass jeder Widerstand einen anderen Wert aufweist, wobei die speziellen Werte derart gewählt sind, dass jeder Status des seriellen Verriegelungskreises 180 einen einzigartigen Impedanzwert erzeugt. Beispielsweise können die Widerstandswerte in einer Beziehung mit geometrischer Progression stehen, wie etwa einer Verdoppelungsprogression oder dergleichen. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 2 sind die Widerstandswerte für die Widerstände (112, 122, 132 und 142) in den Sicherheitsverriegelungen (110, 120, 130 und 140) in einer geometrischen Progression gewählt. Speziell sind die Werte bei dieser beispielhaften Ausführungsform in einer Verdoppelungsprogression gewählt, wobei der zweite Widerstand 122 einen Wert aufweist, der doppelt so groß wie der erste Widerstand 112 ist, und der dritte Widerstand 132 einen Wert aufweist, der doppelt so groß wie der zweite Widerstand 122 ist, sowie der vierte Widerstand 142 einen Wert aufweist, der doppelt so groß wie der dritte Widerstand 132 ist. Durch das Wählen von Werten mit der beispielhaften geometrischen Progression sind alle Kombinationen von Widerstandswerten bei den vielfältigen Kombinationen von offenen und geschlossenen Positionen in dem seriellen Verriegelungskreis 180 einzigartig. Bei einer Ausführungsform ist der erste Widerstand 112 beispielsweise ein 10 Ω-Widerstand, der zweite Widerstand 122 ist ein 20 Ω-Widerstand, der dritte Widerstand 132 ist ein 40 Ω-Widerstand und der vierte Widerstand 142 ist ein 80 Ω-Widerstand. Andere Ausführungsformen können jedoch Werte aufweisen, die von dem Beispiel weit abweichen.
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Wie vorstehend erörtert kann der serielle Verriegelungskreis 180 mehr oder weniger Sicherheitsverriegelungen aufweisen. Die Verdoppelungsprogression kann bei diesem Beispiel fortgesetzt werden, wobei zusätzliche aufeinanderfolgende Verriegelungen einen Widerstand mit einem Wert aufweisen, der das Doppelte des Werts des vorherigen Widerstands ist. Bei anderen Ausführungsformen können andere Nennwiderstandswerte und Wertesequenzen gewählt sein. Faktoren zum Wählen von Nennimpedanzwerten können auch die Maximalabweichung des Komponentenwerts von dem Nennwert, den Betriebstemperaturbereich und andere spezielle Schaltungs- oder Umgebungsfaktoren umfassen.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform können der erste Widerstand 112, der zweite Widerstand 122, der dritte Widerstand 132 und der vierte Widerstand 142 alle mit einem Widerstand des gleichen Nennwerts implementiert sein. Obwohl das Implementieren von Widerständen mit dem gleichen Wert es einer Ausführungsform des Systems typischerweise nicht ermöglicht, zu detektieren, welche der Sicherheitsverriegelungen unterbrochen sind, würden die in Reihe geschalteten bekannten Werte die Ermittlung der Anzahl unterbrochener Verriegelungen ermöglichen, wodurch eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen seriellen Verriegelungssystemen bereitstellt wird.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform können Widerstandswerte mit verschiedenen Werten in einer anderen geometrischen Progression für jede Sicherheitsverriegelung gewählt sein. Eine geometrische Progression kann Werte derart aufweisen, dass jede der Verriegelungen einen einzigartigen Widerstandswert so aufweist, dass das Steuerungsmodul 150 ermitteln kann, welche Verriegelung unterbrochen ist, wenn nur eine Verriegelung unterbrochen ist. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform kann der serielle Verriegelungskreis 180 möglicherweise keine einzigartige elektrische Gesamteigenschaft für jede einzigartige Kombination von offenen und geschlossenen Verriegelungen aufweisen. Als Beispiel kann ein serieller Verriegelungskreis 180 fünf Verriegelungen mit fünf Widerständen mit Nennwerten von 1 Ω, 2 Ω, 3 Ω, 4 Ω und 5 Ω aufweisen. Die Anzahl möglicher Kombinationen offener und geschlossener Verriegelungen beträgt bei diesem Szenario 25 oder 32 mögliche Kombinationen. Mit den beispielhaften Widerständen kann der Verriegelungskreis in dem seriellen Verriegelungskreis 180 für unterschiedliche Kombinationen von offenen und geschlossenen Verriegelungen die gleiche elektrische Gesamteigenschaft aufweisen. Als Beispiel sind in einer ersten Situation die Verriegelungen 1 und 2 offen und der serielle Verriegelungskreis weist eine elektrische Gesamteigenschaft von 3 Ω auf. In einer zweiten Situation ist nur die Verriegelung 3 offen und wieder weist der serielle Verriegelungskreis eine elektrische Gesamteigenschaft von 3 Ω auf. Obwohl dieses beispielhafte System die exakte Kombination offener und geschlossener Verriegelungen bei allen 32 einzigartigen Situationen nicht detektieren kann, kann das System trotzdem zu der Feststellung in der Lage sein, dass ein kleiner Satz von Möglichkeiten für Verriegelungsunterbrechungsstellen existiert, wodurch eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen seriellen Verriegelungssystemen bereitgestellt wird.
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Der Sensor 156 misst, wie erörtert wurde, verschiedene Werte aufgrund von Veränderungen bei dem seriellen Verriegelungskreis 180. Der Sensor 156 kann auch in der Lage sein, eine offene Bedingung in dem seriellen Verriegelungskreis 180 zu detektieren. Offene Schaltungen können sich beispielsweise ergeben, wenn der Verriegelungskreisverbinder 182 von dem Erfassungsmodul 151 getrennt wird. Als eine zusätzliche Bedingung zu anderen bereits erörterten Bedingungen kann der Sensor 156 eine offene Schaltung detektieren und kann die Bedingung mit offener Schaltung als einen numerischen Wert an den Prozessor 160 weiterleiten. Wenn der Sensor 156 bei der beispielhaften Ausführungsform eine Spannung über dem Lesewiderstand 154 misst, kann eine offene Schaltung in dem seriellen Verriegelungskreis 180 als null Volt über dem Lesewiderstand 154 gemessen werden, obwohl bei anderen Ausführungsformen andere Werte formuliert sein können.
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Erfindungsgemäß ist eine Quellenkomponente 153 zwischen eine Quelle 152 und den seriellen Verriegelungskreis 180 gekoppelt. Die Quellenkomponente 153 kann ein Mittel zum Detektieren einer Kurzschlussbedingung von dem Sensor 156 zu der Quelle 152 bereitstellen. Bei der beispielhaften Ausführungsform wird der Sensor 156 nur die Spannung der Quelle 152 messen, wenn ein Kurzschluss zu der Quelle 152 existiert, und er wird andernfalls die Spannung der Quelle minus dem Spannungsabfall über der Quellenkomponente 153 messen, wenn alle Verriegelungen geschlossen sind. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 2 ist die Quellenkomponente ein Widerstand, der einen Spannungsabfall über den Widerstand bereitstellt. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Quellenkomponente 153 eine Diode mit einem konstanten Spannungsabfall über der Diode. Bei anderen Ausführungsformen kann der Sensor 156 andere Bedingungen detektieren.
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Bei anderen beispielhaften Ausführungsformen werden in dem seriellen Verriegelungskreis 180 Verbinder verwendet. Zum Beispiel ist in 3 eine beispielhafte Ausführungsform mit einer Kabelbaumverdrahtung 50 mit einem ersten Kabelbaumverbinder 52 und einem zweiten Kabelbaumverbinder 54 gezeigt. Wenn der erste oder der zweite Kabelbaumverbinder 52, 54 oder beide bei der beispielhaften Ausführungsform getrennt werden, wird der serielle Verriegelungskreis 180 keinen Strom durchleiten und eine offene Schaltung bilden. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 3 umfasst das Steuerungsmodul 150 eine Aktivierungseinrichtung, um ein System, wie etwa ein Hochspannungssystem, zu aktivieren/deaktivieren. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann ein (nicht gezeigtes) Schütz mit der Batterie 20 verbunden sein und mit der Aktivierungsschaltung 190 in dem Steuerungsmodul 150 in Kommunikationskopplung stehen. Wenn das Steuerungsmodul 150 ermittelt, dass eine Ausschaltbedingung existiert, kann die Aktivierungsschaltung 190 das Schütz so ansteuern, dass die Batterie 20 von einer Hochspannungsschaltung getrennt wird, sodass die Batterie 20 nicht länger eine Spannung an die Hochspannungsschaltung liefert. Andere Einrichtungen, die betrieben werden, wie sie von der Aktivierungsschaltung 190 oder von einem anderen Aktivierungssystem angesteuert werden, können an anderen Stellen verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen kann die Aktivierungsschaltung 190 von dem Steuerungsmodul 150 getrennt sein.
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3 zeigt ein beispielhaftes Verriegelungssystem 100. Eine erste Sicherheitsverriegelung 110 ist bei der beispielhaften Ausführungsform bei dem Steuerungsmodul 150 verbunden. Die erste Sicherheitsverriegelung 110 kann eine erste Zugangsabdeckung 116 aufweisen, die einen Zugang zu Verbindern für das Steuerungsmodul 150 verhindert. Andere Sicherheitsmerkmale bei der beispielhaften Ausführungsform können eine dritte Sicherheitsabdeckung 136 an einer dritten Stelle 30 und Batterieanschlussabdeckungen 32 umfassen, die mit einer zweiten Sicherheitsverriegelung 120 verbunden sind. Bei einigen Fahrzeugen (wie etwa Elektrofahrzeuge, die Hybridelektrofahrzeuge umfassen), kann eine Batterie oder eine Batteriebank eine Leistungsversorgung für einen oder mehrere Fahrzeugmotoren bereitstellen. Während die Batterien aufgeladen werden, kann an den Batterieanschlüssen eine Hochspannung und/oder ein hoher Strom vorhanden sein. Daher können die Batterieanschlussabdeckungen 32 mit der zweiten Sicherheitsverriegelung 120 verbunden sein, um einen Zugriff auf den Anschluss zu verhindern, während die Batterien aufgeladen werden.
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Bei einer Ausführungsform des Sicherheitsverriegelungssystems 100 wird eine Verriegelungsunterbrechung an einer Stelle anders behandelt als eine Unterbrechung an einer anderen Stelle. Das beispielhafte serielle Verriegelungssystem 100 umfasst eine Logik, die eine Reaktion auf eine Verriegelungsunterbrechung auf der Grundlage der Stelle der Unterbrechung sowie der gegenwärtigen Betriebsbedingungen bestimmt. Wenn der serielle Verriegelungskreis 180 beispielsweise in dem Fahrzeug 5 implementiert ist, können verschiedene Prioritätsniveaus zum Deaktivieren eines Systems in dem Fahrzeug 5 in Abhängigkeit von den gegenwärtigen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 5 und der Stelle der Sicherheitsverriegelungsunterbrechung existieren. Betriebsbedingungen von Fahrzeug 5 können eine gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs, einen Ladestatus der Batterie, einen gegenwärtigen Fahrgang, ob die Frontscheinwerfer in Verwendung sind, Straßenbedingungen, den Aufenthaltsort des Fahrzeugs, die Nähe des Fahrzeugs zu speziellen Orten, und/oder andere Betriebsbedingungen, sofern geeignet, umfassen. Der Prozessor 160 kann Daten von verschiedenen Sensoren empfangen, die vielfältige Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 5 anzeigen, wie etwa einen numerischen Wert von dem Sensor 156, der mit dem Status des seriellen Verriegelungskreises 180 in Beziehung steht, und numerische Werte von anderen Einrichtungen, die mit anderen gegenwärtigen Betriebsbedingungen in Beziehung stehen. Bei der beispielhaften Ausführungsform vergleicht der Prozessor 160 dann jeden der numerischen Werte mit der Datentabelle 170. Der Prozessor 160 kann eine Logik aufweisen, die geeignet programmiert ist, um eine Reaktion auf eine Verriegelungsunterbrechung an einer speziellen Stelle unter bestimmten Betriebsbedingungen zu bestimmen.
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Das Verriegelungssystem 100 kann eine Logik umfassen, welche die Datentabelle 170 verwendet, um eine Reaktion auf eine Verriegelungsunterbrechung zu bestimmen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Betriebsbedingung des Fahrzeugs 5, ob sich das Fahrzeug 5 gegenwärtig bewegt. Bei einem Beispiel kann ein Prozessor auf der Grundlage einer bestimmten Betriebsbedingung bestimmen, dass sich das Fahrzeug 5 bewegt und dass eine Verriegelung unterbrochen ist, die aus dem Inneren des Fahrzeugs 5 heraus nicht zugänglich ist. Bei diesem Beispiel kann das Verriegelungssystem 100 eine Logik aufweisen, um zu bestimmen, dass die korrekte Reaktion darin besteht, den Fahrer zu warnen, um zu einer Reparaturwerkstatt zu fahren statt einen Motor oder einen anderen Teil des Fahrzeugs 5 auszuschalten. Bei einer alternativen Ausführungsform bestimmt eine programmierte Logik, dass eine korrekte Reaktion auf die vorstehende Situation darin bestehen kann, dass das Fahrzeug 5 so gesteuert wird, dass ein kontrollierter Halt erreicht wird, bevor eines oder mehrere Systeme deaktiviert werden.
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Mehr Details werden nun bei einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf die in 4 gezeigte Datentabelle 170 erörtert. Wie vorstehend erörtert wurde, kann die Datentabelle 170 eine beliebige Sammlung gespeicherter Werte mit Bezug auf das Verriegelungssystem 100 sein. Die in 4 gezeigte Datentabelle 170 ist eine beispielhafte Ausführungsform einer Datentabelle, die bei einem Verriegelungssystem 100 verwendet werden kann, das vier Verriegelungen in dem seriellen Verriegelungskreis 180 aufweist. Die Werte und die Struktur der beispielhaften Datentabelle 170 sind mit der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform des Verriegelungssystems 100 korreliert. Bei anderen Ausführungsformen kann die Datentabelle 170 eine Struktur aufweisen, die mit anderen Ausführungsformen des Verriegelungssystems 100 korreliert ist. Die beispielhafte Datentabelle 170 in 4 weist zu Erörterungszwecken fünf Zeilen auf, die mit A-E beschriftet sind. Die Zeile A ist eine Referenzzeile, wobei die Zahlen 0-15 die sechzehn möglichen Stati des beispielhaften seriellen Verriegelungskreises mit vier Sicherheitsverriegelungen darstellen. Die Zeilen B-E stellen die möglichen Stati (offen oder geschlossen) der vier beispielhaften Sicherheitsverriegelungen dar. Die Spalte 0 stellt beispielsweise den Status des seriellen Verriegelungskreises 180 dar, wenn alle vier Sicherheitsverriegelungen geschlossen sind, was durch eine „0“ in den Zeilen B-E unter der Spalte 0 dargestellt ist. Die Spalte 15 stellt den Status des seriellen Verriegelungskreises 180 dar, wenn alle vier Verriegelungen in einer offenen Position sind, was durch eine „1“ in den Zeilen B-E unter der Spalte 15 dargestellt ist. Als ein drittes Beispiel stellt die Spalte 6 den Status des seriellen Verriegelungskreises 180 dar, wenn die erste Sicherheitsverriegelung geschlossen ist, was durch eine „0“ dargestellt ist, die zweite Sicherheitsverriegelung offen ist, was durch eine „1“ dargestellt ist, die dritte Sicherheitsverriegelung offen ist, was durch eine „1“ dargestellt ist und die vierte Sicherheitsverriegelung geschlossen ist, was durch eine „0“ dargestellt ist.
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Die Datentabelle 170 kann bei einer beispielhaften Ausführungsform andere Daten umfassen, die in 4 nicht gezeigt sind, wie etwa die spezielle Stelle der ersten bis vierten Verriegelung (110, 120, 130 und 140), Spannungen, die mit den sechzehn verschiedenen möglichen Stati des beispielhaften seriellen Verriegelungskreises korreliert sind, numerische Werte, die mit digitalen Auslesewerten aus dem Sensor 156 bei den sechzehn verschiedenen Stati der beispielhaften Ausführungsform korreliert sind, und/oder andere Daten mit Bezug auf das Verriegelungssystem 100.
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Wie vorstehend erörtert wurde, können die Werte der Widerstände in dem seriellen Verriegelungskreis 180 so gewählt sein, dass sie einzigartige elektrische Gesamteigenschaften für die unterschiedlichen Stati des seriellen Verriegelungskreises 180 bereitstellen. Der Lesewiderstand 154 kann auch mit einem Wert gewählt sein, um eine Messung jeder einzigartigen elektrischen Gesamteigenschaft zu ermöglichen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist der Lesewiderstand 154 in einer Spannungsteilerschaltung verwendet und die elektrische Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises 180 wird als eine Spannung über dem Lesewiderstand 154 gemessen. Die Größe des Lesewiderstands 154 kann den Spannungsbereich festlegen, der über dem Lesewiderstand 154 gemessen wird, und kann zusammen mit dem Sensor 156 so gewählt sein, dass jede der angenommenen Spannungsänderungen über dem Lesewiderstand 154 aufgrund einer Veränderung in dem seriellen Verriegelungskreis 180 von dem Sensor 156 detektiert werden kann.
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Die Datentabelle 170 und der Graph 400, die in 4 gezeigt sind, beruhen auf einer beispielhaften Ausführungsform des in 2 gezeigten Verriegelungssystems 100 in diesem Beispiel ohne die Quellenkomponente 153. Die nachstehende Erörterung bezieht sich daher auf 2 sowie auf 4. Bei einer beispielhaften Ausführungsform von 2 misst der Sensor 156 eine Spannung über dem Lesewiderstand 154 als einen 80 Ω-Widerstand, wobei die Quelle 152 eine Spannung von 12 Volt bereitstellt. Bei der beispielhaften Ausführungsform sind der erste, der zweite, der dritte und der vierte Widerstand (112, 122, 132 und 142) als 10 Ω, 20 Ω, 40 Ω bzw. 80 Ω-Widerstände gewählt. Der Graph 400 von 4 zeigt die Beziehung zwischen der über dem Lesewiderstand 154 gemessenen Spannung und den sechzehn Stati des seriellen Verriegelungskreises 180, wie mit Bezug auf die Datentabelle 170 erörtert wurde. Wenn der serielle Verriegelungskreis 180 mit dem Lesewiderstand 154 in Reihe geschaltet ist, wird sich beispielsweise die Spannung verändern, die über dem Lesewiderstand 154 gemessen wird, wenn sich die elektrische Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises 180 verändert. Wenn alle vier Verriegelungen geschlossen sind, wird die elektrische Gesamteigenschaft des beispielhaften seriellen Verriegelungskreises 180 beispielsweise etwa 0 Ω als Impedanzwert betragen. Nahezu die gesamte Spannung von der Quelle 152 wird dann über dem Lesewiderstand 154 gemessen und der Sensor 156 kann etwa 12 Volt messen. Wenn als weiteres Beispiel die vierte Sicherheitsverriegelung 140 die einzige offene Verriegelung ist, während die anderen drei geschlossen sind, wird der beispielhafte serielle Verriegelungskreis 180 eine elektrische Gesamteigenschaft von 80 Ω oder den Wert des vierten Widerstands 142 aufweisen. Bei diesem Beispiel ist die Impedanz des seriellen Verriegelungskreises 180 in etwa gleich der Impedanz des 80 Ω-Lesewiderstands 154, sodass die Hälfte der Spannung (oder 6 Volt) an dem Lesewiderstand 154 abfallen wird, was bei dem Graph 400 als Status 8 dargestellt ist. Wie in Graph 400 gezeigt ist, weist jeder der sechzehn Stati bei der beispielhaften Ausführungsform eine einzigartige gemessene Spannung auf, die einer einzigartigen elektrischen Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises 180 entspricht. Dies ermöglicht es dem Prozessor 160, einen numerischen Wert, der die gemessene Spannung darstellt, mit einem speziellen Status des seriellen Verriegelungskreises 180 zu korrelieren und zu ermitteln, welche der Sicherheitsverriegelungen unterbrochen sind.
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Nachdem verschiedene Ausführungsformen und Verfahren zum Implementieren beispielhafter Verriegelungssysteme 100 allgemein beschrieben wurden, wird in 5 ein allgemeines Verfahren zum Implementieren eines Sicherheitsverriegelungssystems gezeigt und nachstehend beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren 500 zum Implementieren eines beispielhaften Sicherheitsverriegelungssystems auf eine Weise, welche die Verwendung eines seriellen Verriegelungskreises ermöglicht und welche die Bestimmung unterbrochener Verriegelungen ermöglicht.
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Allgemein betrachtet umfasst das Verfahren 500 die groben Schritte des Erfassens einer elektrischen Gesamteigenschaft eines seriellen Verriegelungskreises (Schritt 504), des Umwandelns der elektrischen Eigenschaft in einen numerischen Wert (Schritt 506), des Vergleichens des numerischen Werts mit einer Datentabelle (Schritt 508), der Rückgabe einer Identifikation einer unterbrochenen Verriegelung (Schritt 512), der Beschaffung einer Betriebsbedingung des Systems (514) und des Vergleichens unterbrochener Verriegelungen mit der Betriebsbedingung (Schritt 516). Bei einer praktischen Ausführungsform können einige oder alle diese Schritte weggelassen, modifiziert oder ergänzt sein.
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Das Verfahren 500 kann Schritte umfassen, die nützlich sind, wenn ein System mit Sicherheitsverriegelungen betrieben wird (Schritt 502), wie etwa ein Fahrzeug mit einem Hochspannungsverriegelungssystem. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das System einen seriellen Verriegelungskreis 180 mit mehreren Verriegelungen (110, 120, 130 und 140), die jeweils einen einzigartigen Impedanzwert umfassen, wie vorstehend genauer beschrieben ist. Die beispielhafte Ausführungsform weist auch eine Datentabelle 170 auf, welche Werte speichert, die einzigartigen Stati des seriellen Verriegelungskreises 180 entsprechen. Das Verfahren 500 kann auf andere Systeme mit Sicherheitsverriegelungen anwendbar sein. Die folgende Erörterung des Verfahrens 500 wird jedoch auf das vorstehend vorgestellte beispielhafte Verfahren Bezug nehmen.
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Mit Schritt 502 beginnend, umfasst ein Betreiben des Systems, dass ermöglicht wird, dass Leistung in einem Verriegelungssystem 100 vorhanden ist. Leistung kann beispielsweise bereitgestellt werden, indem eine Verbindung zwischen dem Verriegelungssystem und einer Leistungsquelle aktiviert wird. Das Betreiben des Systems kann sich auch auf ein Starten eines Systems beziehen, zum Beispiel das Starten des Fahrzeugs 5 mit dem Verriegelungssystem 100. Bei einer beispielhaften Ausführungsform werden die Schritte des Verfahrens 500 vor einem Aktivieren von Leistung für das überwachte System ausgeführt. Ein Fahrzeug 5 kann zum Beispiel ein Hochspannungsleistungssystem und ein Verriegelungssystem 100 aufweisen. Das beispielhafte Fahrzeug 5 ermittelt, ob irgendwelche Verriegelungen unterbrochen sind (Schritt 510), bevor ein Zündungssystem aktiviert wird. Wenn das Verriegelungssystem 100 bei diesem Beispiel ermittelt, dass eine Sicherheitsverriegelung unterbrochen ist, wird das Zündungssystem typischerweise nicht aktiviert.
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Schritt 504 beginnt den Prozess des Ermittelns, ob in dem Verriegelungssystem 100 eine Unterbrechung vorliegt. Der Schritt 504 des Erfassens einer elektrischen Gesamteigenschaft eines seriellen Verriegelungskreises wird auf beliebige Weise ausgeführt. Wie vorstehend erörtert wurde, wird bei einer beispielhaften Ausführungsform die elektrische Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises 180 unter Verwendung der gemessenen Spannung über dem Lesewiderstand 154 erfasst.
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Die gemessene Spannung kann in einen numerischen Wert umgewandelt werden, wie bei Schritt 506 gezeigt ist. Der numerische Wert kann auf eine beliebige Weise umgewandelt werden. Zum Beispiel kann ein Analog/Digital-Wandler verwendet werden, um die analoge Spannung zu empfangen (zum Beispiel wie bei Schritt 504) und um die analoge Spannung, die über dem Lesewiderstand 154 gemessen wird, in einen digitalen Wert umzuwandeln. Der digitale Wert kann empfangen und zumindest temporär von einem Computer, wie etwa dem Prozessor 160, gespeichert werden.
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Mit einem gespeicherten numerischen Wert führt der Prozessor 160 bei der beispielhaften Ausführungsform den Schritt des Vergleichens des numerischen Werts mit einem oder mehreren Werten aus, die in einer Datentabelle oder einer anderen Struktur gespeichert sind (Schritt 508). Der numerische Wert kann verwendet werden, um zu ermitteln, ob irgendwelche Verriegelungen unterbrochen sind (Schritt 510). Wie vorstehend bei einer beispielhaften Ausführungsform erörtert wurde, weist der serielle Verriegelungskreis 180 mehrere einzigartige Stati auf, wobei jeder Status eine einzigartige elektrische Gesamteigenschaft aufweist. Ein Status weist eine einzigartige elektrische Gesamteigenschaft auf, die einer Bedingung zugeordnet ist, bei der keine Verriegelungen unterbrochen sind. Durch ein Vergleichen des numerischen Werts mit den in der Datentabelle 170 gespeicherten Werten kann der Prozessor bei der beispielhaften Ausführungsform ermitteln, welche der einzigartigen Stati des seriellen Verriegelungskreises 180 gegenwärtig existieren, und ob irgendwelche Verriegelungen unterbrochen sind. Wenn keine Verriegelungen unterbrochen sind, kann der Prozessor mit dem Vergleichen neu aktualisierter numerischer Werte fortfahren, da der Sensor 156 mit dem Erfassen der elektrischen Gesamteigenschaft des seriellen Verriegelungskreises 180 fortfährt.
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Wenn der Prozessor 160 bei der beispielhaften Ausführungsform in Schritt 510 ermittelt, dass mindestens eine Verriegelung unterbrochen ist, werden ein oder mehrere Werte von der Datentabelle 170 zurückgegeben, welche die unterbrochenen Verriegelungen darstellen (Schritt 512). Bei der beispielhaften Ausführungsform kann der Prozessor ferner eine Betriebsbedingung des Systems beschaffen (Schritt 514). Eine Betriebsbedingung des Systems kann eine beliebige Betriebsbedingung sein, die für eine Ermittlung relevant ist, ob das System ausgeschaltet oder sein Status anderweitig geändert werden soll. Wie vorstehend erörtert wurde, kann zum Beispiel eine Betriebsbedingung die gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs 5 sein. Bei der beispielhaften Ausführungsform können mehrere Betriebsbedingungen beschafft und von dem Prozessor 160 gespeichert werden.
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Wenn eine Verriegelung unterbrochen und eine Betriebsbedingung gespeichert ist, kann der Prozessor 160 die unterbrochenen Verriegelungen mit der Betriebsbedingung vergleichen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist der Prozessor eine programmierte Logik auf, um zu ermitteln, wann eine Ausschalt- oder eine andere Gegenmaßnahmenbedingung existiert. Die beispielhafte programmierte Logik ermittelt auf der Grundlage der unterbrochenen Verriegelungen und der Betriebsbedingung, ob eine Gegenmaßnahmenbedingung existiert (Schritt 518).
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Wenn der Prozessor 160 bei der beispielhaften Ausführungsform ermittelt, dass eine Ausschaltbedingung existiert und dass eine oder mehrere unterbrochene Verriegelungen vorliegen, kommuniziert der Prozessor mit der Aktivierungsschaltung 190, um das System auszuschalten (Schritt 520). Wenn der Prozessor 160 ermittelt, dass keine Ausschaltbedingung vorliegt, aber dass eine oder mehrere Verriegelungen unterbrochen wurden, kann der Prozessor 160 Werte ausgeben, die den unterbrochenen Verriegelungen entsprechen (Schritt 522), oder eine andere Benachrichtigung bereitstellen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform kommuniziert der Prozessor 160 mit einer elektrischen Hochspannungsaktivierungs-/Deaktivierungsschaltung auf der Grundlage der programmierten Logik, der unterbrochenen Verriegelungen und der gegenwärtigen Betriebsbedingungen. Bei anderen Ausführungsformen können mehr oder weniger Bedingungen existieren, um zu ermitteln, ob ein System ausgeschaltet wird. Zusätzlich zu Gegenmaßnahmen, wie etwa einem Ausschalten eines Systems, kann die Ausgabe beispielsweise eine Anzeige sein, die für einen Fahrer des Fahrzeugs 5 sichtbar ist. Bei anderen Ausführungsformen kann die Ausgabe ein Signal sein, das mit der Verwendung von zusätzlicher Ausrüstung für einen Wartungstechniker verfügbar ist.
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens 500 fährt der Prozessor 160 bei Schritt 510 damit fort, zu ermitteln, ob zusätzliche Verriegelungen unterbrochen sind, nachdem ermittelt wurde, dass eine der Verriegelungen unterbrochen ist. Der Prozessor 160 kann nach einer anfänglichen Ermittlung, dass keine Ausschaltbedingung bei Schritt 518 existiert, auch fortfahren, zu ermitteln, ob eine Ausschaltbedingung existiert.
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Das Verfahren 500 kann in einem Computer ausgeführt werden, wie etwa einem Motorsteuerungsmodul, einem Fahrzeugcontroller und/oder anderen Computern. Die programmierte Logik kann durch einen Quell- und/oder Objectcode dargestellt sein und kann in einer beliebigen Programmiersprache oder Maschinensprache vorhanden sein. Die Logik kann in einem beliebigen computerlesbaren Medium gespeichert sein, wie etwa Festplatten, Firmware, Flashspeicher, Compact Disk, RAM und/oder anderen Typen eines magnetischen und/oder nicht magnetischen computerlesbaren Mediums. Die Logik kann durch einen beliebigen Prozessor, wie etwa einen analogen Computerprozessor, einen digitalen Computerprozessor, einen Mikroprozessor, einen virtuellen Prozessor, einen Mikrocontroller und/oder andere Typen von Prozessoren ausgeführt werden. Die Ausgabe von Schritt 522 kann auf einer Anzeige sichtbar sein, zum Beispiel als ein Text und/oder ein Bild. Die Ausgabe kann zur zukünftigen Betrachtung oder weiteren Verarbeitung gespeichert werden.
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Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf Elemente oder Knoten oder Merkmale, die miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ bzw. „geschaltet“ sind. Bei der Verwendung hierin bedeutet „verbunden“, sofern es nicht ausdrücklich anderweitig angegeben ist, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem weiteren Element, Knoten oder einem weiteren Merkmal in einem mechanischen, logischen, elektrischen oder einem anderen geeigneten Sinn direkt verbunden ist (oder direkt damit kommuniziert). Gleichermaßen bedeutet „gekoppelt“ bzw. „geschaltet“, sofern es nicht ausdrücklich anderweitig angegeben ist, dass ein Element/Knoten/Merkmal mit einem weiteren Element/Knoten/Merkmal in einem mechanischen, logischen, elektrischen oder einem anderen geeigneten Sinn entweder direkt oder indirekt verbunden ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert). Der Begriff „beispielhaft“ wird in dem Sinn von „Beispiel“ verwendet statt in dem Sinn von „Modell“.
