DE102016102248A1

DE102016102248A1 - Massebrucherkennung

Info

Publication number: DE102016102248A1
Application number: DE102016102248.9A
Authority: DE
Inventors: Nestor Mbogni; Stefan Walz; Panagiotis Kosioris
Original assignee: Robert Bosch Automotive Steering GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2017-08-10

Abstract

Die Beschreibung umfasst eine Vorrichtung zum Erkennen eines Massebruchs einer ersten Masseleitung (10) einer ersten Spannungsversorgung (1) eines Lenksystems eines Fahrzeugs, wobei die erste Spannungsversorgung (1) ein erstes Massepotenzial (13) aufweist, umfassend: ein erstes Mittel (R3) zur Messung eines Stroms (IGND1), wobei das Mittel (R3, R4) in der ersten Masseleitung (10) angeordnet ist, wobei das erste Mittel (R3) zur Überprüfung des Anschlusses des ersten Massepotenzials (13) an die erste Masseleitung (10) geeignet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erkennen eines Massebruchs einer ersten Masseleitung einer ersten Spannungsversorgung eines Lenksystems eines Fahrzeugs, ein Lenksystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Erkennen eines Massebruchs einer Steuerung eines Lenksystems eines Fahrzeugs.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik sind Spannungsversorgungen für Lenksysteme eines Fahrzeugs bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Insbesondere beim hochautonomen Fahren HAD (Fahrzeug fährt autonom, also ohne einen menschlichen Fahrer) ist bezüglich des Lenksystems eine redundante Ausführung vorzusehen. Aufgrund einer redundanten Ausführung kann bei Ausfall erster Lenkungselemente (Servomotor, Endstufe, Ansteuerung der Endstufe) ein zweites Lenkungselement eingesetzt werden, wodurch ein LOA (Loss of Assist), also ein Ausfall der Lenkunterstützung bzw. Lenkung vermieden werden kann. Die einzelnen Lenkungselemente werden von redundanten Spannungsversorgungen mit elektrischer Energie versorgt.
Ein „schlafender Fehler“ ist ein Fehler, der schwer feststellbar ist und daher zunächst unentdeckt bleiben kann. Wird beispielsweise die Masseverbindung eines Massepotenzials einer ersten Spannungsversorgung unterbrochen, kann sich ein „schlafender Fehler“ ergeben, falls die beiden Massen der zwei Spannungsversorgungen miteinander verbunden sind. Insbesondere falls die Unterbrechung zwischen Massepotenzial und Verbindung der beiden Massen der beiden Spannungsversorgungen ist, liegt ein schwer feststellbarer Fehler vor. Das betreffende Massepotenzial ist lose. Es können sich hohe Spannungen durch die erste Spannungsversorgung ergeben, die zu Beschädigungen der elektronischen Bauteile führen können. Aufgrund der Schwierigkeit des Erkennens eines derartigen Fehlers kann es vorkommen, dass mit einer defekten Spannungsversorgung das Lenksystem betrieben wird, statt diese Spannungsversorgung auszuschalten und die redundante Spannungsversorgung in Betrieb zu nehmen.
Eine Aufgabe ist daher, eine Möglichkeit zu schaffen, um ein loses Massepotenzial entdecken zu können.
Als erste Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Erkennen eines Massebruchs einer ersten Masseleitung einer ersten Spannungsversorgung eines Lenksystems eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, wobei die erste Spannungsversorgung ein erstes Massepotenzial aufweist, umfassend: ein erstes Mittel zur Messung eines Stroms, wobei das Mittel in der ersten Masseleitung angeordnet ist, wobei das erste Mittel zur Überprüfung des Anschlusses des ersten Massepotenzials an die erste Masseleitung geeignet ist.
Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, umfassend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
Als dritte Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Erkennen eines Massebruchs einer Steuerung eines Lenksystems eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt, wobei die Steuerung eine erste Spannungsversorgung mit einem ersten Massepotenzial und einer ersten Masseleitung und eine zweite Spannungsversorgung mit einem zweiten Massepotenzial und einer zweiten Masseleitung aufweist, wobei die erste Masseleitung mit der zweiten Masseleitung verbunden ist, wobei die erste Masseleitung zwischen dem ersten Massepotenzial und der Verbindung angeordnet ist und die zweite Masseleitung zwischen dem zweiten Massepotenzial und der Verbindung angeordnet ist, umfassend die Schritte: Beaufschlagen der ersten Masseleitung und/oder der zweiten Masseleitung mit einer Spannung und Messen des Stroms der ersten Masseleitung und/oder der zweiten Masseleitung.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei das erste Mittel ein Shuntwiderstand ist.
Die Verwendung eines Shuntwiderstands stellt eine sehr kostengünstige Version zur Messung eines Stroms dar.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine zweite Spannungsversorgung mit einer zweiten Masseleitung und einem zweiten Massepotenzial, wobei eine Verbindung zwischen der ersten Masseleitung mit der zweiten Masseleitung besteht, wobei das erste Mittel zwischen Verbindung und erstem Massepotenzial angeordnet ist.
Durch eine erfindungsgemäße Anordnung kann das Abbrechen des Anschlusses an die entsprechende Masseleitung erkannt werden. Das Massepotenzial der Spannungsversorgung liegt in diesem Fall „in der Luft“. Der Fehler kann jedoch nicht eindeutig erkannt werden, da die Masseanschlüsse der betreffenden elektronischen Bauelemente über die Masseleitung einer zweiten Spannungsversorgung verbunden sind. Dennoch kann sich ein „floatendes“ Potenzial ergeben, das zu großen, für elektronische Bauteile gefährlichen, Spannungswerten führen kann.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung umfasst: eine zweite Spannungsversorgung mit einer zweiten Masseleitung und einem zweiten Massepotenzial, wobei eine Verbindung zwischen der ersten Masseleitung mit der zweiten Masseleitung besteht und ein zweites Mittel zur Messung eines Stroms, wobei das zweite Mittel zwischen Verbindung und zweitem Massepotenzial angeordnet ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte: falls der Strom kleiner als eine Schwelle ist, dann liegt ein Massebruch vor und falls der Strom größer oder gleich einer Schwelle ist, dann liegt kein Massebruch vor.
Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, eine zu überprüfende Masseleitung mit einem Sensorstrom/Prüfstrom zu versorgen. Solange der Sensorstrom fließt, kann von einer intakten Masseverbindung ausgegangen werden. Diese Vorgehensweise ist insbesondere bei einer Unterbrechung des Anschlusses eines Massepotenzials wirksam. Eine derartige Unterbrechung kann trotz eines Tests nicht erkannt werden, falls eine Masseverbindung der zu versorgenden Bauteile über eine zweite Spannungsversorgung und deren Massepotenzial erfolgt. Durch die Überprüfung des Stromflusses kann ein derartiger Fehler, die Unterbrechung des Anschlusses eines Massepotenzials sicher erkannt werden.
Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
1 eine Schaltung zur Detektion einer unterbrochenen Masseleitung und 2 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine erste und eine zweite Spannungsversorgung 1, 2 mit einem ersten Massepotenzial 13 und einem zweiten Massepotenzial 14. In Masseleitungen 10, 11 sind jeweils Shuntwiderstände R3, R4 angeordnet, die zur Überprüfung der Masseleitungen 10, 11 vorgesehen sind. Es wird an die Masseleitungen 10, 11 eine Spannung angelegt. Die sich ergebenden Ströme/Sensorströme/Prüfströme I_GND1, I_GND2 können anhand der Shuntwiderstände R3, R4 festgestellt werden. Zur Messung der Spannungen an den Shuntwiderständen R3, R4 können Spannungskomparatoren 3, 4 verwendet werden. Die Ergebnisse der Komparatoren 3, 4 werden an einen Mikroprozessor/Mikrocomputer 5 weitergeleitet. Können keine nennenswerten Ströme I_GND1, I_GND2 durch die Shuntwiderstände R3, R4 ermittelt werden, wird davon ausgegangen, dass die entsprechenden Masseleitungen 10, 11 unterbrochen, also defekt, sind. Ansonsten wird von intakten Masseleitungen 10, 11 ausgegangen. Zur Bewertung der Ströme I_GND1, I_GND2 können Grenzströme bzw. Schwellenströme definiert werden.
Wird die Masseleitung 10 unterbrochen, ist das Massepotenzial 13 der Spannungsversorgung 1 nicht mehr angeschlossen. Andererseits liegen alle zu versorgenden elektronischen Bauelemente an Masse, da durch den Verbindungsknoten 12 die Massepotenziale 13, 14 miteinander verbunden sind. Ist das Massepotenzial 13 unterbrochen, kann zum Massepotenzial 13 über die Masseleitung 10 kein Strom fließen. Die Spannung über dem Widerstand R3 ist in diesem Fall Null, was durch den Spannungskomparator 3 festgestellt werden kann. Die Masseleitung 10 zum Massepotenzial 13 ist unterbrochen. Es liegt ein Fehler vor. Der Spannungskomparator 3 kann die Detektion des Fehlers an den Mikroprozessor µC 5 weiterleiten, wodurch entsprechende Fehlerroutinen eingeleitet werden können. Statt einem Mikroprozessor µC 5 kann auch ein Mikrocomputer eingesetzt werden. Falls die Masseleitung 11 zum Massepotenzial 14 unterbrochen ist, wird analog verfahren.
2 zeigt ein Flussdiagramm mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem zunächst eine zu prüfende Masseleitung mit einer Spannung beaufschlagt wird 6. Kann durch die Masseleitung kein Strom/Sensorstrom/Prüfstrom festgestellt werden 7, wird davon ausgegangen, dass die betreffende Masseleitung defekt ist 9. Ergibt sich durch die zu prüfende Masseleitung ein relevanter Strom, so wird von einer intakten Masseleitung ausgegangen 8.
Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
Bezugszeichenliste

1: Spannungsversorgung/Batteriespannung 1
2: Spannungsversorgung/Batteriespannung 2
3: Messvorrichtung 1
4: Messvorrichtung 2
5: Mikrocomputer/Mikroprozessor
6: Beaufschlagen einer Spannung auf einer Masseleitung
7: Fließt ein Strom?
8: Masseleitung ist intakt
9: Masseleitung ist defekt
10: zu prüfende Masseleitung
11: zu prüfende Masseleitung
12: Verbindung des Massepotenzials der Spannungsversorgung 1 mit dem Massepotenzial der Spannungsversorgung 2
13: Massepotenzial der Spannungsversorgung 1
14: Massepotenzial der Spannungsversorgung 2
ADC: Analog-/Digitalconverter
I_GND1: Prüfstrom
I_GND2: Prüfstrom
R: Widerstand
R1: Widerstand
R2: Widerstand
R3: Shuntwiderstand
R4: Shuntwiderstand

Claims

Vorrichtung zum Erkennen eines Massebruchs einer ersten Masseleitung (10) einer ersten Spannungsversorgung (1) eines Lenksystems eines Fahrzeugs, wobei die erste Spannungsversorgung (1) ein erstes Massepotenzial (13) aufweist, umfassend: ein erstes Mittel (R3) zur Messung eines Stroms (I_GND1), dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (R3, R4) in der ersten Masseleitung (10) angeordnet ist, wobei das erste Mittel (R3) zur Überprüfung des Anschlusses des ersten Massepotenzials (13) an die erste Masseleitung (10) geeignet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel (R3) ein Shuntwiderstand ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: eine zweite Spannungsversorgung (2) mit einer zweiten Masseleitung (11) und einem zweiten Massepotenzial (14), wobei eine Verbindung (15) zwischen der ersten Masseleitung (10) mit der zweiten Masseleitung (11) besteht, wobei das erste Mittel (R3) zwischen Verbindung (12) und erstem Massepotenzial (13) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst: eine zweite Spannungsversorgung (2) mit einer zweiten Masseleitung (11) und einem zweiten Massepotenzial (14), wobei eine Verbindung (15) zwischen der ersten Masseleitung (10) mit der zweiten Masseleitung (11) besteht und ein zweites Mittel (R4) zur Messung eines Stroms (I_GND2), wobei das zweite Mittel (R4) zwischen Verbindung (12) und zweitem Massepotenzial (13) angeordnet ist.
Lenksystem für ein Fahrzeug umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Erkennen eines Massebruchs einer Steuerung eines Lenksystems eines Fahrzeugs, wobei die Steuerung eine erste Spannungsversorgung mit einem ersten Massepotenzial und einer ersten Masseleitung und eine zweite Spannungsversorgung mit einem zweiten Massepotenzial und einer zweiten Masseleitung aufweist, wobei die erste Masseleitung mit der zweiten Masseleitung verbunden ist, wobei die erste Masseleitung zwischen dem ersten Massepotenzial und der Verbindung angeordnet ist und die zweite Masseleitung zwischen dem zweiten Massepotenzial und der Verbindung angeordnet ist, umfassend die Schritte: Beaufschlagen der ersten Masseleitung und/oder der zweiten Masseleitung mit einer Spannung (6) und Messen des Stroms der ersten Masseleitung und/oder zweiten Masseleitung (7).
Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Schritte: falls der Strom kleiner als eine Schwelle ist, dann liegt ein Massebruch vor (9) und falls der Strom größer oder gleich einer Schwelle ist, dann liegt kein Massebruch vor (8).