-
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Steuern wenigstens eines elektrisch steuerbaren Steuerelements, mit wenigstens einem Steueranschluss zum elektrischen Verbinden mit dem wenigstens einen elektrisch steuerbaren Steuerelement, einer mit dem wenigstens einen Steueranschluss elektrisch verbundenen Treiberschaltung zum Bereitstellen eines Steuersignals am wenigstens einen Steueranschluss, wenigstens einem Sensoranschluss zum Anschließen an wenigstens ein Widerstandselement zum Erfassen eines elektrischen Stroms des wenigstens einen elektrisch steuerbaren Steuerelements, sowie einer Auswerteeinheit zum Auswerten des erfassten Stroms und zum Steuern der Treiberschaltung abhängig vom Auswerten. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuerschaltung zum Steuern eines an die Steuerschaltung anschließbaren elektrisch betätigbaren Aktuators eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem elektrisch steuerbaren Steuerelement zum Steuern des Aktuators, einer Steuereinrichtung zum Steuern des elektrisch steuerbaren Steuerelements, wobei wenigstens ein Steueranschluss der Steuereinrichtung mit dem wenigstens einen elektrisch steuerbaren Steuerelement elektrisch verbunden ist, sowie einem mit einem elektrischen Strom des Steuerelements beaufschlagbaren Widerstandselement, das mit der Steuereinrichtung elektrisch verbunden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Fahrzeugsteuerung mit einem elektrisch betätigbaren Aktuator und einer an den Aktuator angeschlossenen Steuerschaltung zum Steuern des Aktuators. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugsteuerung. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Herstellen einer Steuerschaltung zum Steuern eines an die Steuerschaltung anschließbaren elektrisch betätigbaren Aktuators eines Kraftfahrzeugs, wobei wenigstens ein elektrisch steuerbares Steuerelement zum Steuern des Aktuators auf einem Schaltungsträger angeordnet wird, eine Steuereinrichtung zum Steuern des wenigstens einen elektrisch steuerbaren Steuerelements auf dem Schaltungsträger angeordnet wird, wobei wenigstens ein Steueranschluss der Steuereinrichtung mit dem wenigstens einen elektrisch steuerbaren Steuerelement elektrisch verbunden wird, sowie ein mit einem elektrischen Strom des Steuerelements beaufschlagbares Widerstandselement mit wenigstens einem Sensoranschluss der Steuereinrichtung elektrisch verbunden wird.
-
Elektrisch betätigbare Aktuatoren sind, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, umfänglich bekannt. Sie dienen zum Beispiel dazu, Rückfahrspiegel einzustellen, Fenster, Türen, Sitze und/oder dergleichen einzustellen, Scheinwerfer hinsichtlich ihrer Leuchtweite einzustellen und/oder dergleichen. Häufig umfassen elektrisch betätigbare Aktuatoren wenigstens eine elektrische Maschine, die dazu dient, abhängig von einem gewünschten Einstellzustand mit elektrischer Energie beaufschlagt zu werden, sodass der gewünschte Einstellzustand eingenommen werden kann. Die elektrische Maschine kann als elektrische Linearmaschine oder auch als rotierende elektrische Maschine ausgebildet sein. Die elektrische Maschine kann unter Nutzung von einem Magnetfeld oder auch einem elektrischen Feld ausgebildet sein. Der elektrisch betätigbare Aktuator kann dem Grunde nach aber auch eine zu steuernde Funktionsschaltung, ein Sensor oder dergleichen sein.
-
Für die gewünschte Betätigung des elektrisch betätigbaren Aktuators ist es erforderlich, diesen in vorgebbarer Weise mit elektrischer Energie zu beaufschlagen. Diesem Zweck dient die Steuerschaltung, an die der elektrisch betätigbare Aktuator elektrisch angeschlossen ist. Der elektrisch betätigbare Aktuator sowie die Steuerschaltung sind in der Regel Bestandteil einer Fahrzeugsteuerung des Kraftfahrzeugs oder an solche angeschlossen. Damit die Steuerschaltung den elektrisch betätigbaren Aktuator in gewünschter Weise mit elektrischer Energie beaufschlagen kann, weißt die Steuerschaltung in der Regel wenigstens eine Steuereinrichtung sowie ein mit der Steuereinrichtung elektrisch verbundenes Steuerelement auf. Mittels des Steuerelements kann das Beaufschlagen des wenigstens einen elektrisch betätigbaren Aktuators in vorgebbarer Weise mit elektrischer Energie gesteuert werden. Das Steuerelement kann zum Beispiel ein elektromechanisches Steuerelement oder ein elektronisches Steuerelement sein.
-
Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise zumindest teilweise wenigstens als Hardwareschaltung oder als programmgesteuerte Rechnereinheit ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung braucht jedoch nicht auf das Steuern der Steuerelemente beschränkt zu sein. Sie kann gegebenenfalls auch weitere Aufgaben der Fahrzeugsteuerung bereitstellen.
-
Bei heutigen Kraftfahrzeugen ist es in der Regel üblich, die elektrisch betätigbaren Aktuatoren mittels jeweiliger spezifischer Steuergeräte zu steuern, die üblicherweise in einem Nahbereich des jeweiligen elektrisch betätigbaren Aktuators im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Aus Gründen der elektrischen Sicherheit ist es jedoch erforderlich, einen jeweiligen Stromkreis, an dem der wenigstens eine elektrisch betätigbare Aktuator angeschlossen ist, mittels eines separaten Sicherungselements zu schützen. Dies betrifft unter anderem zum Beispiel ein Brandereignis bei einem Kabelbaum des Kraftfahrzeugs oder des angeschlossenen Steuergeräts. Mittels des Sicherungselements kann zum Beispiel die elektrische Energiezufuhr im Falle eines Kurzschlusses in oder an einem angeschlossenen Steuergerät unterbrochen werden. Derartige Sicherungselemente sind bislang hauptsächlich als herkömmliche Schmelzsicherungen ausgebildet. Daneben sind auch sogenannte elektronische Sicherungen verfügbar, die beispielsweise mittels elektronischer Steuerelemente realisiert sind und integrierte Sicherheits- und Stromerfassungsfunktionen aufweisen können. Derartige elektronische Sicherungen können reversibel schalten und gegebenenfalls auch einen Stromverbrauch insgesamt aktiv überwachen, um zum Beispiel eine vorgegebene Dimensionierung des Kabelbaums realisieren zu können.
-
Derzeit ist es üblich, dass elektronische Sicherungen und Steuergeräte separat hardwaretechnisch ausgebildet sind. Beide benötigen ferner separate teure Strommesswiderstände, die als diskrete Präzisionsbauteile auf einer Leiterplatte bestückt werden müssen. Dies ist aufwändig und teuer und kann zudem unerwünschte funktionale Wechselwirkungen zur Folge haben.
-
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung, eine Steuerschaltung, eine Fahrzeugsteuerung, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, dass wenigstens der Aufwand für die Herstellung reduziert oder die Zuverlässigkeit verbessert werden kann.
-
Als Lösung werden mit der Erfindung eine Steuereinrichtung, eine Steuerschaltung, eine Fahrzeugsteuerung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
-
In Bezug auf eine gattungsgemäße Steuereinrichtung wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung eine programmierbare Speichereinheit zum Speichern von Widerstandsdaten zu wenigstens einem elektrischen Widerstandswert des Widerstandselements, wobei die Speichereinheit mit der Auswerteeinheit elektrisch verbunden ist, sowie wenigstens einen mit der Speichereinheit elektrisch verbundenen Programmieranschluss zum Speichern des wenigstens einen elektrischen Widerstandswerts in der Speichereinheit aufweist.
-
In Bezug auf eine gattungsgemäße Steuerschaltung wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist, wobei die Steuerschaltung Mittel zum Herstellen einer lösbaren elektrischen Verbindung mit einer schaltungsexternen Widerstandserfassungseinrichtung zum Erfassen eines Widerstandswerts des Widerstandselements und einen mit der Widerstandserfassungseinrichtung elektrisch koppelbaren Programmieranschluss aufweist, um dem erfassten Widerstandswert entsprechende Widerstandsdaten in einer mit dem Programmieranschluss elektrisch verbundenen Speichereinheit der Steuereinrichtung zu speichern.
-
In Bezug auf eine gattungsgemäße Fahrzeugsteuerung wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Steuerschaltung gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
-
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Fahrzeugsteuerung gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
-
In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass als Steuereinrichtung eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung eingesetzt wird, eine lösbare elektrische Verbindung mit einer schaltungsexternen Widerstandserfassungseinrichtung hergestellt und ein Widerstandswert des Widerstandselements erfasst wird, dem erfassten Widerstandswert entsprechende Widerstandsdaten mittels der Widerstandserfassungseinrichtung ermittelt werden, und die Widerstandsdaten durch die Widerstandserfassungseinrichtung in einer mit dem Programmieranschluss elektrisch verbundenen Speichereinheit der Steuereinrichtung gespeichert werden.
-
Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass der Aufwand in Bezug auf die Stromüberwachungsfunktion beziehungsweise eine Überlastfunktion reduziert werden kann, wobei durch die Erfindung zugleich die Möglichkeit geschaffen werden kann, kostspielige Präzisionswiderstandselemente einzusparen. Durch die Erfindung ist es nämlich möglich, zumindest während des Herstellprozesses der Steuerschaltung den Widerstandswert des Widerstandselements mittels der Widerstandserfassungseinrichtung präzise zu erfassen und den auf diese Weise zum erfassten Widerstandswert ermittelte Widerstandsdaten in der Speichereinheit der Steuereinrichtung zu speichern. Dadurch steht der genaue Widerstandswert in der Steuereinrichtung für die gewünschte Überwachungsfunktionalität zur Verfügung, ohne dass hier ein kostspieliges Präzisionsbauteil eingesetzt werden müsste. Die Widerstandserfassungseinrichtung kann von einer Funktionsprüfeinrichtung umfasst sein, mittels der in der Regel die Funktionalität der Steuereinrichtung am Ende des Herstellvorgangs geprüft wird. Die Erfindung ermöglicht es daher, standardisierte Steuerschaltungen für eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen beziehungsweise elektrisch betätigbaren Aktuatoren bereitzustellen, wobei die Steuerschaltungen auf einfache Weise an die verschiedenen Anwendungen angepasst werden können. Dies kann unter anderem durch spezifische Wahl und/oder spezifisches Einstellen des Widerstandselements erfolgen.
-
Das Widerstandselement ist vorzugsweise in Reihe zum jeweiligen wenigstens einen Steuerelement schaltbar, sodass ein elektrischer Strom, mit dem der elektrisch betätigbare Aktuator beaufschlagt wird, nicht nur durch das Steuerelement gesteuert werden kann, sondern zugleich auch mittels des Widerstandselements durch die Steuereinrichtung erfasst werden kann. Dadurch steht der aktuelle Strom in der Steuereinrichtung in signaltechnischer Form zur Verfügung und kann zum Steuern des wenigstens eine Steuerelements genutzt werden.
-
Das Steuerelement kann durch ein oder mehrere Halbleiterschaltelemente gebildet sein. Darüber hinaus kann das Steuerelement auch wenigstens ein elektromechanisches Schaltelement aufweisen, beispielsweise ein Relais, ein Schütz und/oder dergleichen. Dem Grunde nach kann das Halbleiterschaltelement auch durch ein elektromechanisches Schaltelement oder jedes beliebige andere geeignete Schaltelement gebildet sein.
-
Das Steuerelement kann insbesondere als Halbleiterschaltelement ausgebildet sein, beispielsweise durch einen Transistor, insbesondere einen Feldeffekttransistor, vorzugsweise einen Metalloxide-Field-Effect-Transistor (MOSFET), einen Insulated-Gate-Bipolar-Transistor (IGBT), aber auch durch Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO) und/oder dergleichen oder jeglicher anderer Art von Schaltelementen gebildet sein.
-
Zur Bereitstellung der gewünschten Schaltfunktionalität werden die Halbleiterschaltelemente im Schaltbetrieb betrieben. In Bezug auf ein Halbleiterschaltelement unter Nutzung eines Transistors bedeutet der Schaltbetrieb, dass in einem eingeschalteten Schaltzustand zwischen den eine Schaltstrecke bildenden Anschlüssen des Transistors ein sehr kleiner elektrischer Widerstand bereitgestellt wird, sodass ein hoher Stromfluss bei sehr kleiner Restspannung möglich ist. In einem ausgeschalteten Schaltzustand ist hingegen die Schaltstrecke des Transistors hochohmig, das heißt, sie stellt einen hohen elektrischen Widerstand bereit, sodass auch bei hoher, an der Schaltstrecke anliegender elektrischer Spannung im Wesentlichen kein oder nur ein sehr geringer, insbesondere vernachlässigbarer, Stromfluss vorliegt. Hiervon unterscheidet sich ein Linearbetrieb bei Transistoren, der aber bei Steuerelementen ebenfalls zum Einsatz kommen kann.
-
Die Erfindung erlaubt es daher, dass die Steuerschaltung eine spezifische Schaltungsstruktur aufweist, die für eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen im Wesentlichen gleich ausgebildet sein kann. Die Steuerschaltung braucht lediglich durch Anpassen des Widerstandselements für einen spezifischen, elektrisch betätigbaren Aktuator angepasst zu werden. Die Erfindung erlaubt es also Sicherungselemente jeglicher Art einzusparen, weil diese Funktion durch die Steuerschaltung selbst realisiert werden kann. Dadurch kann nicht nur der Aufwand insgesamt reduziert werden, sondern es kann auch erreicht werden, dass die Zuverlässigkeit verbessert werden kann, insbesondere auch weil im Stand der Technik auftretende Wechselwirkungen zwischen einem jeweiligen Sicherungselement, insbesondere einem elektronischen Sicherungselement, und dem Steuergerät vermieden werden können.
-
Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise als Hardwareschaltung ausgebildet sein, die auch eine programmgesteuerte Rechnereinheit aufweisen kann oder durch eine solche gebildet sein kann. Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise in einem Bauteil integriert, insbesondere als integrierte Schaltung wie beispielsweise einem ASIC oder dergleichen, ausgebildet, sodass sie auf einfache Weise bei der Herstellung der Steuerschaltung gehandhabt werden kann. Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise nach Art einer integrierten Schaltung, insbesondere als Halbleiter-Chip ausgebildet sein.
-
Die Steuerschaltung kann zum Steuern von einem einzigen steuerbaren Steuerelement ausgebildet sein. Vorzugsweise ist sie jedoch zum Steuern von mehreren elektrisch steuerbaren Steuerelementen ausgebildet, die auf einem Schaltungsträger der Steuerschaltung angeordnet sind. Die Steuereinrichtung weist eine Treiberschaltung auf, die mit dem wenigstens einen Steueranschluss für das wenigstens eine elektrisch steuerbare Steuerelement elektrisch verbunden ist. Die Treiberschaltung dient dazu, ein entsprechendes Steuersignal für das elektrisch steuerbare Steuerelement bereitzustellen, sodass die gewünschte Funktionalität mit dem elektrisch betätigbaren Aktuator erreicht werden kann. Handelt es sich bei dem elektrisch steuerbaren Steuerelement um ein Schaltelement, kann vorgesehen sein, dass das Steuersignal als Schaltsignal bereitgestellt wird, welches einen jeweiligen Schaltzustand des Steuerelements repräsentiert. Dadurch kann mittels des Steuersignals der jeweils gewünschte Schaltzustand durch das Schaltelement realisiert werden.
-
Die Steuereinrichtung weist wenigstens einen Sensoranschluss zum Anschließen an das wenigstens eine Widerstandselement auf. Ein einziger Sensoranschluss kann ausreichen, wenn die Steuereinrichtung und das Widerstandselement zum Beispiel ein gemeinsames Bezugspotential nutzen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung für das Widerstandselement zwei Sensoranschlüsse aufweist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Widerstandselement nicht unmittelbar mit einem elektrischen Bezugspotential verbunden ist. Sind mehrere Widerstandselemente vorhanden, sind entsprechend mehrere Sensoranschlüsse vorhanden.
-
Die Steuereinrichtung weist ferner eine Auswerteeinheit zum Auswerten des erfassten Stroms und zum Steuern der Treiberschaltung abhängig vom Auswerten auf. Dadurch kann die Funktion der Treiberschaltung und infolgedessen auch die Funktion des wenigstens einen Steuerelements abhängig vom erfassten Strom gesteuert werden. Die Treiberschaltung kann natürlich darüber hinaus ein Betriebssignal von einer übergeordneten Steuerung wie der Fahrzeugsteuerung erhalten. Das Betriebssignal kann dazu dienen, die gewünschte Betätigung des elektrisch betätigbaren Aktuators auszulösen oder dergleichen. Auch hierbei kann es sich vorzugsweise um ein Schaltsignal handeln. Das Betriebssignal kann durch die Treiberschaltung entsprechend verarbeitet werden, sodass ein geeignetes Steuersignal am wenigstens einen Steueranschluss für das wenigstens eine Steuerelement bereitgestellt werden kann.
-
Erfindungsgemäß weist die Steuereinrichtung die programmierbare Speichereinheit auf, die dazu dient, Widerstandsdaten zum wenigstens einen elektrischen Widerstandswert des Widerstandselements zu speichern. Die Speichereinheit ist mit der Auswerteeinheit elektrisch verbunden, sodass der wenigstens eine jeweils gespeicherte elektrische Widerstandswert für die Treiberschaltung zur Signalverarbeitung bereitgestellt werden kann. Um den elektrischen Widerstandswert des Widerstandselements in der Speichereinheit zu speichern, weist die Steuereinrichtung den mit der Speichereinheit elektrisch verbundenen Programmieranschluss auf. Der Programmieranschluss kann mit einer schaltungsexternen Widerstandserfassungseinrichtung lösbar verbunden werden, sodass die entsprechenden Widerstandsdaten in der Speichereinheit gespeichert werden können. Die Widerstandserfassungseinrichtung ist also eine separate Einrichtung, die herstellungsseitig verfügbar ist und nur während der Herstellung der Steuerschaltung zur Verfügung steht, um den erfassten Widerstandswert entsprechend in Widerstandsdaten zu wandeln, die dann in der Speichereinheit der Steuereinrichtung gespeichert werden können.
-
Die Steuerschaltung ist eine elektronische Schaltungsanordnung, die dazu dient, an den wenigstens einen elektrisch betätigbaren Aktuator des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden zu können. Mittels der Steuerschaltung soll der bestimmungsgemäße Betrieb des elektrisch betätigbaren Aktuators gesteuert werden. Zu diesem Zweck weist die Steuerschaltung neben wenigstens einem elektrisch steuerbaren Steuerelement die erfindungsgemäße Steuereinrichtung auf, die mit dem wenigstens einen elektrisch steuerbaren Steuerelement elektrisch verbunden ist. Darüber hinaus umfasst die Steuerschaltung ein mit dem elektrischen Strom des Steuerelements beaufschlagbares Widerstandselement. Das Widerstandselement ist mit wenigstens einem Sensoranschluss der Steuereinrichtung durch die Steuerschaltung elektrisch verbunden. Dadurch kann mittels des wenigstens einen Sensoranschlusses der Steuereinrichtung der elektrische Strom erfasst werden.
-
Die Steuerschaltung ist natürlich nicht darauf begrenzt, lediglich ein einziges Steuerelement zu nutzen. Natürlich können mehrere Steuerelemente vorgesehen sein, die je nach gewünschter Funktionalität auch eine geeignete Schaltungsstruktur bereitstellen können. So kann vorgesehen sein, dass mittels der Steuerelemente Voll- oder Halbbrückenschaltungen realisiert sind, an denen einer oder mehrere elektrisch betätigbare Aktuatoren angeschlossen werden können. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass entsprechende Schaltungen mehrfach vorhanden sind, sodass mehrere elektrisch betätigbare Aktuatoren unabhängig voneinander betrieben werden können. Die Steuereinrichtung sowie das wenigstens eine elektrische Steuerelement und gegebenenfalls auch das Widerstandselement können als separate Bauteile auf einem Schaltungsträger angeordnet sein, der zum Beispiel nach Art einer Leiterplatte oder dergleichen ausgebildet sein kann.
-
Die Mittel zum Herstellen der lösbaren elektrischen Verbindung mit der schaltungsexternen Widerstandserfassungseinrichtung können beispielsweise entsprechende Kontaktflächen beziehungsweise Kontaktpads oder dergleichen sein. Diese können zum Beispiel im Rahmen der Herstellung mittels Kontaktfingern der Widerstandserfassungseinrichtung kontaktiert werden, um die lösbare elektrische Verbindung herzustellen. Natürlich können auch eine Vielzahl anderer lösbarer elektrischer Verbindungen vorgesehen sein, die die gewünschte Funktion zu realisieren vermögen. Das Gleiche gilt dem Grunde nach auch für den mit der Widerstandserfassungseinrichtung elektrisch koppelbaren Programmieranschluss der Steuereinrichtung. Auch hier kann die Steuerschaltung beziehungsweise der Schaltungsträger entsprechende Kontakteelemente bereitstellen. Dem Grunde nach besteht auch die Möglichkeit, dass der Programmieranschluss unmittelbar an der Steuereinrichtung selbst ausgebildet ist, indem beispielsweise entsprechende Kontaktelemente unmittelbar an einem Gehäuse der Steuereinrichtung angeordnet sind.
-
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, das die Steuereinrichtung zwei separate Sensoranschlüsse zum Anschließen an das wenigstens eine Widerstandselement aufweist. Für ein jeweiliges Widerstandselement kann also mehr als ein einziger Sensoranschluss an der Steuereinrichtung vorgesehen sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Widerstandselement nicht mit einem seiner Anschlüsse an einem elektrischen Bezugspotential oder Betriebspotential angeschlossen ist. Die Auswerteeinheit ist dann entsprechend ausgebildet, sodass in der Regel im Wesentlichen lediglich die elektrische Potentialdifferenz beziehungsweise die elektrische Spannung zwischen den zwei separaten beziehungsweise dem Paar von Sensoranschlüssen, an denen das jeweilige eine Widerstandselement angeschlossen ist, ausgewertet werden. Die Auswerteeinheit kann den aktuellen elektrischen Strom also im Wesentlichen unabhängig vom jeweiligen elektrischen Potential am Widerstandselement erfassen.
-
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung wenigstens einen Temperatursensoranschluss zum Anschließen eines eine Temperatur im Bereich des Widerstandselements erfassenden Temperatursensors aufweist. Dies ermöglicht es, das Ermitteln des Stroms weiter zu verbessern, indem nämlich eine Temperatur des Widerstandselements berücksichtigt werden kann. Durch diese Weiterbildung kann berücksichtigt werden, das das Widerstandselement seinen elektrischen Widerstandswert auch abhängig von der Temperatur ändern kann. Darüber hinaus können hierdurch natürlich auch thermische Beanspruchungszustände der Schaltungsanordnung insgesamt oder dergleichen erfasst werden und bei der Bereitstellung des wenigstens einen Steuersignals durch die Steuerschaltung berücksichtigt werden. Wird zum Beispiel eine Temperatur erfasst, die größer als eine Vergleichstemperatur ist, kann vorgesehen sein, dass mittels der Treiberschaltung der bestimmungsgemäße Betrieb reduziert oder sogar eingestellt wird.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung eine Testeinheit zum Testen des wenigstens einen elektrisch steuerbaren Steuerelements aufweist. Die Testeinheit kann ermöglichen, die Funktion des wenigstens einen elektrisch steuerbaren Steuerelements zu prüfen. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung von einer übergeordneten Steuerung ein entsprechendes Testaktivierungssignal erhält. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Testeinheit bei bestimmten Betriebszuständen, wie zum Beispiel einer Inbetriebnahme, einer Aktivierung oder Deaktivierung des bestimmungsgemäßen Betriebs, aber auch nach einer vorgegebenen Zeitdauer die Testeinheit aktiviert, um die Funktion des steuerbaren Steuerelements zu prüfen. Die Testeinheit kann hierzu ein entsprechendes Testsignal an die Treiberschaltung übermitteln, die anstelle des bestimmungsgemäßen Steuersignals das Testsignal am Steueranschluss ausgibt. Die Funktion des Steuerelements kann dann durch Erfassen des elektrischen Stroms des Widerstandselements geprüft werden. Zu diesem Zweck steht die Testeinheit in elektrischer Verbindung mit der Auswerteeinheit. Wird beim Testen eine fehlerlose Funktion des Steuerelements festgestellt, kann vorzugsweise automatisch zum bestimmungsgemäßen Betrieb übergewechselt werden. Die Testeinheit kann ein entsprechendes Signal an die Treiberschaltung übermitteln. Tritt dagegen ein Fehler auf, beispielsweise indem ein elektrischer Strom größer als ein vorgegebener Vergleichswert ist oder dergleichen, kann vorgesehen sein, dass die Testeinheit ein Deaktivieren der Treiberschaltung veranlasst. Die Treiberschaltung stellt in diesem Fall kein Steuersignal am Steueranschluss bereit, sodass das elektrisch steuerbare Steuerelement mittels dieses Signals deaktiviert wird. Ergänzend kann natürlich auch die mittels des Temperatursensors erfasste Temperatur im Bereich des Widerstandselements von der Testeinheit berücksichtigt werden.
-
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung eine Überspannungserfassungseinheit aufweist. Die Überspannungserfassungseinheit kann eine vorgegebene elektrisch Spannung, beispielswiese die Betriebsspannung, erfassen. Die Überspannungserfassungseinheit ist kommunikationstechnisch mit der Treiberschaltung verbunden. Die Treiberschaltung ist vorzugsweise ausgebildet, abhängig von der erfassten elektrischen Spannung das wenigstens eine Steuerelement mit einem Einschaltsignal als Steuersignal zu beaufschlagen, wenn die erfasste elektrische Spannung größer als ein vorgebbarer Spannungsvergleichswert ist. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Treiberschaltung das Einschaltsignal abhängig von in der Speichereinheit gespeicherten Überspannungsaktivitätsdaten abgibt. Zum Erfassen der Betriebsspannung kann die Steuereinrichtung neben einem Bezugspotentialanschluss einen Betriebspotentialanschluss aufweisen, der mit einem positiven elektrischen Potential oder einem negativen elektrischen Potential in Bezug auf das elektrische Bezugspotential beaufschlagt ist. Die Potentialdifferenz zwischen dem Betriebspotential und dem Bezugspotential kann der Betriebsspannung entsprechen beziehungsweise als Betriebsspannung dienen und dazu vorgesehen sein, nicht nur die Steuerschaltung sondern insbesondere auch den wenigstens einen elektrisch betätigbaren Aktuator mit elektrischer Energie zu versorgen.
-
In der Speichereinheit können bei der Herstellung der Steuereinrichtung beziehungsweise der Steuerschaltung die entsprechenden Überspannungsaktivitätsdaten gespeichert werden, und zwar vergleichsweise wie das Speichern der Widerstandsdaten. Die Treiberschaltung ist vorzugsweise ausgebildet, die elektrische Spannung zwischen dem Bezugspotentialanschluss und dem Betriebspotentialanschluss zu erfassen und mit einem Spannungsvergleichswert zu vergleichen, der zum Beispiel aus den in der Speichereinheit gespeicherten Überspannungsaktivitätsdaten ermittelt werden kann. Der Spannungsvergleichswert kann allerdings auch hardwareseitig in der Treiberschaltung bereitgestellt sein. Abhängig von den gespeicherten Überspannungsaktivitätsdaten kann die Treiberschaltung dann ein geeignetes Steuersignal ermitteln und am Steueranschluss abgeben. Es kann vorgesehen sein, dass mittels des so erzeugten Steuersignals das Steuerelement in einen aktivierten, insbesondere einen eingeschalteten Zustand, versetzt wird, um einen Stromfluss zu ermöglichen. Diese Ausgestaltung kann dazu dienen, elektrische Energie durch das wenigstens eine Steuerelement und den wenigstens einen elektrisch betätigbaren Aktuator aufzunehmen, wenn ein Überspannungsereignis vorliegt, bei dem die erfasste elektrische Spannung größer als der vorgegebene Vergleichswert ist. Dadurch kann erreicht werden, dass Überspannungsereignisse gedämpft werden können, sodass ein schädlicher Einfluss von Überspannungen reduziert oder sogar vermieden werden kann. Dem Grunde nach kann gleiches auch für einen Unterspannungsereignis vorgesehen werden, bei dem die erfasste elektrische Spannung kleiner als ein vorgebbarer unterer Spannungsvergleichswert ist. Ein solcher Betriebszustand ist besonders dann schädlich, wenn digitale Schaltungen hierdurch in einen unbestimmten Betriebszustand geraten könnten. In einem solchen Betriebszustand kann dann vorgesehen sein, dass die Treiberschaltung das steuerbare Steuerelement mittels eines geeigneten Steuersignals entsprechend deaktiviert, um die elektrische Belastung der Betriebsspannung zu reduzieren. Dadurch kann zum Beispiel ein Spannungseinbruch reduziert oder sogar vermieden werden.
-
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass als Widerstandselement ein Leitungsstück zwischen zwei Sensoranschlüssen der Steuereinrichtung genutzt wird. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass ein separates Widerstandselement als Bauteil nicht gehandhabt zu werden braucht. So kann beispielsweise ein Leitungsstück einer Leiterplatte genutzt werden, um das Widerstandselement bereitzustellen. Das Leitungsstück kann mit der Widerstandserfassungseinrichtung genau vermessen werden, sodass dessen elektrischer Widerstand erfasst, entsprechende Widerstandsdaten ermittelt und in der Steuereinrichtung gespeichert werden können. Diese Ausgestaltung hat den weiteren Vorteil, dass für jede Steuerschaltung der elektrische Widerstandswert individuell ermittelt werden kann, sodass eine hochgenaue Widerstandsmessung im bestimmungsgemäßen Betrieb erreicht werden kann. Gerade teure Präzisionswiderstände können deshalb vermieden werden. Ebenso können Probleme beim Kontaktieren von Widerstandselementen und Leitungsstücken, beispielsweise beim Bestücken auf einer Leiterplatte, beim Herstellen von Lötstellen oder dergleichen, vermieden werden. Insgesamt kann die Zuverlässigkeit verbessert werden.
-
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass Abmessungen des Leitungsstücks verändert werden, damit der Widerstandswert des Leitungsstücks einen vorgegebenen Bereich erreicht. Diese Weiterbildung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass eine Geometrie von Abmessungen des Leitungsstücks verändert werden können, damit der Widerstandswert des Leitungsstücks den vorgegebenen Bereich für den elektrischen Widerstand erreicht. Dadurch kann erreicht werden, dass Fertigungstoleranzen beim Herstellen eines Leitungsstücks kompensiert werden können. Beispielsweise können Abweichungen beim erfassten Widerstandswert, die einem Widerstandswert größer als ein vorgegebener maximaler Widerstandswert oder kleiner als ein vorgegebener minimaler Widerstandswert entsprechen, kompensiert werden. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel das Leitungsstück mittels eines Lasers entsprechend bearbeitet werden. Durch Einstellen einer Geometrie des Leitungsstücks besteht die Möglichkeit, auf den Widerstandswert einwirken zu können. Dies kann ebenfalls beim Herstellen der Steuerschaltung durchgeführt werden. Dadurch wird vermieden, dass der Widerstandswert des Leitungsstücks so klein werden kann, dass die Steuereinrichtung den das Widerstandselement passierenden elektrischen Strom nicht mehr zuverlässig und hinreichend genau erfassen kann. Zugleich kann aber auch erreicht werden, dass das Leitungsstück als Widerstandselement keinen zu großen Widerstandswert aufweist, der zu erhöhten Verlusten in der Schaltungsanordnung führen kann, die unter Umständen zum Beispiel thermisch nachteilig sein können.
-
Die für das erfindungsgemäße Verfahren angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen auch für die erfindungsgemäße Steuereinrichtung, die erfindungsgemäße Steuerschaltung, die erfindungsgemäße Fahrzeugsteuerung sowie das mit der erfindungsgemäßen Fahrzeugsteuerung ausgerüstete Kraftfahrzeug und umgekehrt. Insofern können Verfahrensmerkmale auch als Vorrichtungsmerkmale und umgekehrt formuliert sein.
-
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
-
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeugsteuerung sowie elektrisch betätigbaren Aktuatoren, die an eine Steuerschaltung angeschlossen sind;
- 2 in einer schematischen vereinfachten Schaltbilddarstellung eine erste Ausgestaltung einer Steuerschaltung für das Kraftfahrzeug gemäß 1,
- 3 in einer schematischen vereinfachten Schaltbilddarstellung eine zweite Ausgestaltung einer Steuerschaltung für das Kraftfahrzeug gemäß 1, und
- 4 in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung eine Steuereinrichtung für die Steuerschaltung gemäß 2 oder 3.
-
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
-
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug 30, welches vorliegend ein Personenkraftwagen ist. Das Kraftfahrzeug 30 weist Außenhaut mit Karosserieanbauteilen, eine Antriebseinheit zum Betreiben des Kraftfahrzeugs in einem bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb und eine Fahrzeugsteuerung 32 auf, die unter anderem zum Steuern der Antriebseinheit ausgebildet ist. Ferner weist das Kraftfahrzeug 30 elektrisch betätigbare Aktuatoren, von denen einer, und zwar ein elektrischer Fensterheber 36, beispielhaft dargestellt ist. Der elektrische Fensterheber 36 ist an eine Steuerschaltung 38 angeschlossen. Die Steuerschaltung 38 ist ihrerseits an die Fahrzeugsteuerung 32 angeschlossen und erhält von dieser entsprechende Betriebssignale, die unter anderem dem Steuern des elektrischen Fensterhebers 36 dienen. Darüber hinaus sind weitere Steuerschaltungen vorgesehen wie zum Beispiel eine Spiegelsteuerung 34 zum Steuern eines nicht dargestellten Aktuators zum Einstellen eines Außenspiegels 94 an einer Fahrertür 96 sowie eine Scheinwerfersteuerung 40 zum Einstellen einer Leuchtweite von Frontscheinwerfern 98 des Kraftfahrzeugs 30. Weitere Aktuatoren und Steuerschaltungen hierfür sind vorgesehen. Das Prinzip der Erfindung kann jedoch auf nahezu jede derartige Steuerung angewendet werden, wie sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen für den Fachmann ergibt.
-
2 zeigt in einer vereinfachten schematischen Schaltbilddarstellung eine erste Ausgestaltung einer Steuerschaltung 38 für das Kraftfahrzeug 30 gemäß 1. Die Steuerschaltung 38 dient zum Steuern des Fensterhebers 36. Zu diesem Zweck umfasst der Fensterheber 36 eine rotierende elektrische Maschine 86, die in 2 schematisch angedeutet ist. Bei der elektrischen Maschine 86 handelt es sich vorliegend um eine Gleichstrommaschine.
-
Die Steuerschaltung 38 weist ferner im Schaltbetrieb betriebene Transistoren 16, 18, 20, 22 als Steuerelemente auf, die vorliegend durch n-Kanal-Metall-Oxid-Semiconductor-Field-Effect-Transistor (n-MOSFET) gebildet sind. Alternativ kann dem Grunde nach auch eine duale Schaltungsstruktur basierend auf p-Kanal-Metall-Oxid-Semiconductor-Field-Effect-Transistoren (p-MOSFET) eingesetzt werden. Die Transistoren 16 bis 22 sind vorliegend nach Art einer Vollbrückenschaltung auf einem als Leiterplatte 82 ausgebildeten Schaltungsträger angeordnet. Die Vollbrückenschaltung besteht in der Regel aus zwei parallelgeschalteten Halbbrückenschaltungen. Jede der Halbbrückenschaltungen weist zwei in Reihe geschaltete Transistoren auf, hier einerseits die Transistoren 16, 18 und andererseits die Transistoren 20, 22. An jeweiligen Mittelanschlüssen dieser Halbbrückenschaltungen ist die elektrische Maschine 86 angeschlossen.
-
Die Steuerschaltung 38 ist insgesamt durch eine Batterie 88 mit elektrischer Energie versorgt, die schematisch in 2 dargestellt ist, jedoch nicht zur Schaltungsanordnung 38 gehört. Die Steuerschaltung 38 hat lediglich entsprechende Anschlusskontakte, die zum elektrischen Anschließen an die Batterie 88 beziehungsweise ein die Batterie 88 umfassendes Bordnetz des Kraftfahrzeugs 30 dienen. Entsprechendes gilt auch für die elektrische Maschine 86 und deren Anschluss an die Steuerschaltung 38. Die entsprechenden Anschlusskontakte sind in 2 nicht dargestellt.
-
In der vorliegenden Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass die Steuerschaltung 38 eine Steuereinrichtung 10 zum Steuern der Transistoren 16 bis 22 aufweist. Die Steuereinrichtung 10 ist vorliegend als integrierte Schaltung in einem standardisierten Gehäuse ausgebiIdet, welches nach Art eines Bauteils auf der Leiterplatte 82 bestückt werden kann. Die Leiterplatte 82 stellt die elektrischen Verbindungen zwischen den auf ihr bestückten Bauteilen bereit. Vorliegend ist vorgesehen, dass jeweilige nicht bezeichnete Steueranschlüsse der Transistoren 16 bis 22, die vorliegend Gate-Anschlüsse sind, mit jeweiligen Steueranschlüssen 42, 44, 46, 48 der Steuereinrichtung 10 elektrisch verbunden sind. Die Steuereinrichtung 10 stellt an diesen Steueranschlüssen 42 bis 48 jeweilige Steuersignale für die Transistoren 16 bis 22 bereit, sodass beispielsweise unter Nutzung eines Pulsweitenmodulationsprinzips die elektrische Maschine in gewünschter Weise betrieben werden kann. Je nach Bedarf kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine betrieben wird, um ein Fenster der Tür 96 zu heben oder zu senken oder auch in seiner Position zu halten. Die entsprechenden Steuersignale sind dem Fachmann bekannt, weshalb von weiteren detaillierten Erläuterungen hierzu abgesehen wird.
-
Die Batterie 88 stellt der Steuerschaltung 38 ein elektrisches Bezugspotential 92 bereit, welches in der Regel einer Fahrzeugmasse des Kraftfahrzeugs 30 entspricht. Darüber hinaus wird ein weiteres elektrisches Betriebspotential 90 zugeführt. Eine elektrische Potentialdifferenz zwischen dem elektrischen Betriebspotential 90 und dem elektrischen Bezugspotential 92 entspricht einer elektrischen Betriebsspannung, die der Steuerschaltung 38 zugeführt wird, um elektrische Energie für deren bestimmungsgemäßen Betrieb zur Verfügung zu stellen.
-
Die Steuereinrichtung 10 ist hinsichtlich ihres funktionalen Aufbaus in einer schematischen Blockschaltbilddarstellung in 4 gezeigt. Die Steuereinrichtung 10 dient insbesondere zum Steuern der Transistoren 16 bis 22. Zu diesem Zweck sind die Steueranschlüsse 42 bis 48 elektrisch intern mit einer Treiberschaltung 66 der Steuereinrichtung 10 verbunden. Die Treiberschaltung 66 stellt die entsprechenden Steuersignale an den jeweiligen Steueranschlüssen 42 bis 48 bereit. Die Steuereinrichtung 10 wird vorliegend über die Steuerschaltung 38 ebenfalls mit der Betriebsspannung für ihren bestimmungsgemäßen Betrieb versorgt.
-
Ferner weist die Steuereinrichtung 10 einen Schnittstellenanschluss 68 auf, über den die Steuereinrichtung 10 gegebenenfalls über entsprechende Leitungsführungen der Steuerschaltung 38 mit der Fahrzeugsteuerung 32 kommunikationstechnisch gekoppelt ist. Von der Fahrzeugsteuerung 32 erhält die Steuereinrichtung 10 über den Schnittstellenanschluss 68 und somit auch die Treiberschaltung 66 entsprechende Betriebssignale zum Betreiben der elektrischen Maschine 86. Die Treiberschaltung 66 wertet die Betriebssignale aus und stellt entsprechende Steuersignale an den Steueranschlüssen 42 bis 48 bereit.
-
Zwischen den Mittelanschlüssen der Halbbrückenschaltungen ist in Reihe zur elektrischen Maschine 86 ein Leitungsstück 28 als Widerstandselement ausgebildet, welches mit dem elektrischen Strom der vorliegend im Schaltbetrieb betriebenen Transistoren 16 bis 18 beziehungsweise der elektrischen Maschine 86 beaufschlagt ist. Die Steuereinrichtung 10 weist entsprechende Sensoranschlüsse 58, 60 auf, die im Wesentlichen unmittelbar an das Leitungsstück 28 angeschlossen sind. Innerhalb der Steuereinrichtung 10 sind die Sensoranschlüsse 58, 60 an eine Auswerteeinheit 70 der Steuereinrichtung 10 angeschlossen. Die Auswerteeinheit 70 dient zum Auswerten der elektrischen Potentiale, um den Strom zu ermitteln. Somit ist das Leitungsstück 28 kommunikationstechnisch mit der Treiberschaltung 66 gekoppelt, sodass die Treiberschaltung 66 abhängig von einem Ergebnis des Auswertens der Auswerteeinheit 70 von dieser gesteuert beziehungsweise betrieben werden kann (4). Dadurch ist es möglich, für das Steuern der elektrischen Maschine 86 den Strom angemessen zu berücksichtigen. Insbesondere ist es natürlich möglich, dass die Auswerteeinheit 70 eine Vergleichsfunktion bereitstellt, bei der ein Wert des erfassten Stroms mit einem vorgegebenen Stromvergleichswert verglichen werden kann, um festzustellen, ob eine Störung vorliegt, die einen Überstrom hervorrufen kann, der größer als ein zulässiger Betriebsstrom ist. Dadurch kann mittels der Steuereinrichtung 10 zugleich auch eine Schutzfunktion realisiert werden.
-
Da für die Strommessung in der Regel der Wert des elektrischen Widerstrands des Widerstandselements, hier das Leitungsstück 28, möglichst genau bekannt sein soll, ist vorliegend vorgesehen, dass beim Herstellen der Steuerschaltung 38, das heißt, beim Bestücken und Prüfen der auf diese Weise hergestellten Baugruppe, mittels einer schaltungsexternen Widerstandserfassungseinrichtung der tatsächlich genaue Wert des elektrischen Widerstands des Widerstandselements, hier des Leitungsstücks 28, erfasst wird. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die nicht dargestellte Widerstandserfassungseinrichtung elektrische Kontaktstifte aufweist, die jeweilige Enden des Leitungsstücks 28 lösbar kontaktieren können, um entsprechend den Widerstandswert des Leitungsstücks 28 genau erfassen zu können. Die schaltungsexterne Widerstandserfassungseinrichtung kann ferner mit einem Programmieranschluss 74 der Steuereinrichtung lösbar elektrisch gekoppelt werden, über den die Widerstandserfassungseinrichtung dem erfassten Widerstandswert entsprechende Widerstandsdaten zuführen kann.
-
Die Steuereinrichtung 10 weist eine programmierbare Speichereinheit 72 zum Speichern der Widerstandsdaten auf (vergleiche 4). Die Speichereinheit 72 ist mit der Auswerteeinheit 70 elektrisch verbunden und stellt die darin gespeicherten Widerstandsdaten für die Auswerteeinheit 70 auslesbar bereit. Dadurch kann die Auswerteeinheit 70 anhand der Widerstandsdaten den Stromvergleichswert für die zuvor beschriebene Vergleichsfunktionalität in Bezug auf den erfassten elektrischen Strom ermitteln. In der Steuereinrichtung 10 steht also der tatsächliche genaue Wert des Widerstandselements beziehungsweise Leitungsstücks 28 zur Verfügung. Dadurch kann ohne ein teures Präzisions-Widerstandselement eine genaue Strommessung erreicht werden.
-
Nachdem die Widerstandsdaten in der Speichereinheit 72 gespeichert worden sind, kann die Widerstandserfassungseinrichtung entfernt werden, und die Steuerschaltung 38 kann der weiteren Verarbeitung im Kraftfahrzeug 30 zugeführt werden. In der Steuereinrichtung 10 beziehungsweise in deren Speichereinheit 72 ist also ein individueller aktueller genauer Wert des elektrischen Widerstands des jeweiligen Widerstandselements, hier des Leitungsstücks 28, gespeichert.
-
Die Widerstandserfassungseinrichtung ist also kein Element der Steuerschaltung 38 beziehungsweise der Steuereinrichtung 10 und auch nicht des Kraftfahrzeugs 30 und seiner Fahrzeugsteuerung 32. Es handelt sich hier um eine Fertigungseinrichtung, die beim Herstellen der Steuerschaltung 38 genutzt wird.
-
Wie aus 4 Ferner ersichtlich ist, weist die Steuereinrichtung 10 eine Überspannungserfassungseinheit 78 auf, mittels der die Betriebsspannung überwacht werden kann. Die Überspannungserfassungseinheit 78 ist an die Treiberschaltung 66 angeschlossen. Die Treiberschaltung 66 kann abhängig vom Erfassen der elektrischen Spannung, die größer als ein vorgegebener Spannungsvergleichswert ist, und abhängig von in der Speichereinheit 72 gespeicherten Überspannungsaktivitätsdaten die Transistoren 16 bis 22 mit einem Einschaltsignal als Steuersignal beaufschlagen. Dabei sind die Einschaltsignale so gewählt, dass in der jeweiligen Halbbrücke kein elektrischer Kurzschluss erzeugt wird. Alternativ oder ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass mittels eines geeigneten Steuersignals die Transistoren 16 bis 22 in einem Linearbetrieb aktiviert werden, um für die Betriebsspannung eine elektrische Belastung bereitzustellen, damit die Überspannung gedämpft werden kann. Der Linearbetrieb kann beispielsweise für eine jeweilige der Halbbrückenschaltungen vorgesehen sein. Dadurch besteht die Möglichkeit, mit der Steuerschaltung 38 zugleich auch eine Schutzfunktion in Bezug auf Überspannung im Bordnetz zu verbessern oder zu ermöglichen.
-
Gemäß einer Weiterbildung kann die Steuereinrichtung 10 ferner einen Temperatursensoranschluss 102 aufweisen, der zum Anschließen eines nicht dargestellten Temperatursensors dient, um eine Temperatur, vorzugsweise im Bereich des Widerstandselements, hier des Leitungsstücks 28, zu erfassen. In alternativen Ausgestaltungen kann die Temperatur alternativ oder ergänzend auch im Bereich von wenigstens einem der Transistoren 12 bis 22 erfasst werden. Der Temperatursensoranschluss 102 ist an die Auswerteeinheit 70 angeschlossen, die eine entsprechende Auswertung vornimmt. Die Auswerteeinheit 70 kann zum Beispiel die erfasste Temperatur bei dem Ermitteln des Vergleichswerts für die Vergleichsfunktionalität in Bezug auf den erfassten Strom berücksichtigen. Dadurch können temperaturabhängige Widerstandsänderungen des Widerstandselements, hier des Leitungsstücks 28, berücksichtigt werden. Die Strommessung und deren Genauigkeit kann dadurch verbessert werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung 10 eine Testeinheit 76 zum Testen der Transistoren 16 bis 22 aufweist. Beispielsweise kann mit der Testeinheit 76, die mit der Treiberschaltung 66 in Kommunikationsverbindung steht, ein vorgebbares Aktivieren beziehungsweise Deaktivieren der Transistoren 16 bis 22 realisiert werden, um zu prüfen, ob diese funktionstüchtig sind oder eine sonstige Störung vorliegt. Dies kann unter ergänzender Nutzung einer Strommessung erfolgen. Die Testeinheit 76 kann dies auswerten. Liegt eine Störung bei einem der Transistoren 16 bis 22 vor, kann ein Deaktivierungssignal dazu dienen, die Treiberschaltung 66 hinsichtlich der Abgabe von Steuersignalen zu deaktivieren. Dadurch kann eine zusätzliche Schutzfunktion erreicht werden. Das Testen kann zu vorgebbaren Zeitpunkten oder Betriebszuständen erfolgen. Es kann auch wiederholt erfolgen, beispielsweise im Rahmen einer Wartung des Kraftfahrzeugs 30, nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne oder dergleichen.
-
Die vorgenannten Ausgestaltungen für die Steuereinrichtung 10 können natürlich auch nahezu beliebig miteinander kombiniert werden.
-
Im Rahmen der Herstellung der Steuerschaltung 38 kann vorgesehen sein, dass die schaltungsexterne Widerstandserfassungseinrichtung prüft, ob der erfasste elektrische Widerstand des Widerstandselements, hier des Leitungsstücks 28, in einem vorgegebenen Bereich für den elektrischen Widerstand ist. Weicht der erfasst Wert des elektrischen Widerstands derart ab, dass der Wert des erfassten Widerstands außerhalb dieses Bereichs ist, insbesondere größer ist, kann vorgesehen sein, dass mittels einer Kalibriervorrichtung das Leitungsstück 28 so bearbeitet wird, dass der erfasste elektrische Widerstand in den vorgegebenen Bereich für den Wert des elektrischen Widerstands fällt. Dadurch können auch größere Fertigungstoleranzen in Bezug auf das Widerstandselement, insbesondere bei der Nutzung von Leitungsstücken als Widerstandselement, ausgeglichen werden. Beispielsweise kann bei einem zu kleinen Widerstandswert vorgesehen sein, dass ein Leitungsquerschnitt des Leitungsstücks 28 reduziert wird. Umgekehrt kann vorgesehen sein, dass bei einem Leitungsstück mit einem zu großen elektrischen Widerstandswert eine ergänzende Metallisierung auf das Leitungsstück 28 aufgebracht wird, um einen Querschnitt des Leitungsstücks 28 zu vergrößern und damit seinen Widerstand zu reduzieren, sodass er in den gewünschten Bereich fällt. Natürlich können auch weitere Maßnahmen zum Kalibrieren des Werts des elektrischen Widerstands genutzt werden.
-
3 zeigt nun eine weitere Ausgestaltung für eine Steuerschaltung 100, die auf der Nutzung der Steuereinrichtung 10 gemäß 4 basiert. Die entsprechenden obigen Ausführungen gelten gleichermaßen auch für die Steuerschaltung 100.
-
Aus 4 ist ersichtlich, dass die Steuereinrichtung 10 ergänzend Steueranschlüsse 24, 26 sowie Sensoranschlüsse 50, 52, 54, 56 aufweist. Die Funktion der Steuereinrichtung 10 entspricht im Wesentlichen der, wie sie bereits zuvor anhand von 2 erläutert wurde, weshalb auf die entsprechenden Ausführungen diesbezüglich verwiesen wird.
-
Die Steuerschaltung 100 dient vorliegend dazu, ein Leuchtmittel 80, beispielsweise ein Leuchtmittel des Scheinwerfers 98, zu steuern. Darüber hinaus soll eine Funktionsschaltung 84 aktiviert und deaktiviert werden können. Zu diesem Zweck weist die Steuerschaltung 100 Transistoren 12, 14 auf, die ebenfalls als MOSFET ausgebildet sind. Der Transistor 12 ist hinsichtlich seiner Steuerstrecke in Reihe zum Leuchtmittel 80 und einem Leitungsstück 62, welches als Widerstandselement dient, zwischen dem elektrischen Bezugspotential 92 und dem Betriebspotential 90 angeschlossen. Ein Steueranschluss, hier der Gate-Anschluss des Transistors 12, ist am Steueranschluss 24 der Steuereinrichtung 10 angeschlossen. Sensoranschlüsse 50, 52 der Steuereinrichtung 10 sind an das Leitungsstück 62 angeschlossen. Damit kann sowohl ein Stromfluss durch den Transistor 12 als auch durch das Leuchtmittel 80 überwacht werden. Gesteuert wird der Transistor 12 über ein Steuersignal am Steueranschluss 24. In der vorliegenden Schaltung ist vorgesehen, dass einer der beiden elektrischen Anschlüsse des Leitungsstücks 62 mit dem elektrischen Bezugspotential 90 verbunden ist. In Bezug auf das Bezugspotential 92 ist das Leitungsstück 62 somit nicht potentialfrei. Durch eine entsprechende geeignete Auswerteschaltung 70 ist es jedoch möglich, die elektrische Potentialdifferenz am Leitungsstück 62 zu erfassen und auszuwerten, sodass der elektrische Strom ermittelt werden kann.
-
Die Steuerschaltung 100 umfasst ferner den Transistor 14, dessen Steuerstrecke in Reihe mit der Funktionsschaltung 84 und einem weiteren Leitungsstück 64 als Widerstandselement geschaltet ist. Das Leitungsstück 64 ist mit einem seiner Anschlüsse mit dem elektrischen Bezugspotential 92 verbunden. Das Leitungsstück 64 ist über elektrische Leitungen an die Steueranschlüsse 54, 56 der Steuereinrichtung 10 angeschlossen. Der Steueranschluss 26 ist mit dem Steueranschluss des Transistors 14, hier ebenfalls ein Gate-Anschluss, elektrisch verbunden. Dadurch kann mit der Steuereinrichtung 10 nicht nur die Funktion des Leuchtmittels 80 gesteuert werden, beispielsweise die Intensität der Lichtabgabe oder dergleichen, sondern zugleich auch die Funktion der Funktionsschaltung 84 aktiviert beziehungsweise deaktiviert werden, indem der Transistor 14 entsprechend im Schaltbetrieb betrieben wird. Die Funktion in Bezug auf das Steuern der Transistoren 12, 14 sowie das Auswerten durch die Auswerteeinheit 70 entspricht dem, was bereits zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel anhand von 2 erläutert wurde, weshalb auf die entsprechenden diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Lediglich der Form halber wird ergänzend angemerkt, dass der Sensoranschluss 56 dem Grunde nach auch entfallen könnte, zumal die Steuereinrichtung 10 zwecks Energieversorgung ohnehin mit dem elektrischen Bezugspotential 92 elektrisch verbunden ist.
-
Auch hier ist vorgesehen, dass beim Herstellen der Steuerschaltung 100 mittels der Widerstandserfassungseinrichtung die elektrischen Widerstände der Leitungsstücke 62, 64 erfasst werden und entsprechende Widerstandsdaten über die Programmierschnittstelle 74 in der Speichereinheit 72 der Steuereinheit 10 gespeichert werden. Dadurch ist auch hier keine Nutzung von teuren Präzisionswiderständen erforderlich. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die obigen Ausführungen verwiesen.
-
Die Steuereinrichtung 10 der vorhergehenden Ausführungsbeispiele kann für die Realisierung dieser Ausführungsbeispiele ausgebildet sein, sodass lediglich eine einzige Konstruktion für die Steuereinrichtung 10 erforderlich ist, die sämtliche Ausführungsarten, wie zuvor beschrieben, realisieren kann. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass spezifische Steuereinrichtungen 10 für die jeweiligen Anwendungen in den Steuerschaltungen 38, 100 als Bauteil realisiert werden.
-
Auch wenn in der vorliegenden Ausgestaltung vorgesehen ist, dass die Widerstandselemente durch Leitungsstücke 28, 62, 64 bereitgestellt sind, kann vorgesehen sein, dass anstelle eines Leitungsstücks auch ein entsprechender elektrischer Widerstand, beispielsweise nach Art eines Shunts oder dergleichen, als Bauelement bestückt wird. Die Erfindung erlaubt es jedoch, auf ein preisgünstiges Widerstandsbauteil zurückzugreifen, weil die im Stand der Technik übliche hohe Präzision des Widerstandswerts bei der Erfindung nicht erforderlich ist. Auch in diesem Fall kann die Erfindung entsprechend eingesetzt werden, indem der tatsächliche genaue Widerstandswert nach dem Bestücken auf der Leiterplatte 82 mittels der Widerstandserfassungseinrichtung erfasst wird und in der Speichereinheit 70 der Steuereinrichtung 10 gespeichert wird.
-
Mit der Erfindung können die folgenden Vorteile erreicht werden:
- - Es kann eine Integration von einer Mehrzahl von bislang separaten Steuergeräten wie zum Beispiel einem Türsteuergerät oder einem Sitzsteuergerät oder dergleichen, in einem oder sehr wenigen Zonensteuergeräten erreicht werden, die direkt die jeweiligen elektrisch betätigbaren Aktuatoren anzusteuern vermögen.
- - Die für die Strommessung im Stand der Technik erforderlichen teuren Präzisionswiderstände können eingespart werden. Über die Kalibrierfunktion der Steuereinrichtung 10, die als integrierte Schaltung ausgebildet sein kann, kann ein kostengünstiger elektrischer Widerstand oder sogar ein Leitungsstück als Widerstandselement genutzt werden, wobei dessen genauer Widerstandswert als Daten in der Speichereinheit gespeichert werden kann.
- - Durch die Erfindung kann ein Einsatzzweck als Sicherung, als Vollbrückenschaltung oder auch redundante Versorgung, als serielle Sicherung oder als Freilauf erreicht werden, und zwar für unterschiedlichste Anwendungen, wobei die Möglichkeit besteht, beispielsweise für viele Anwendungsfälle die gleiche Leiterplatte, insbesondere die gleiche Steuereinrichtung einsetzen zu können. Lediglich durch Konfigurierung von bestückbaren Leitungsbrücken kann eine entsprechende Konfigurierung erreicht werden. Dadurch können auch teure und aufwändige Qualifikationen reduziert werden, weil dem Grunde nach das gleiche Steuergerät aufgrund seiner hohen Konfigurierbarkeit für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt werden kann. Eine Variantenvielfalt kann dadurch reduziert werden. Ebenso können Entwicklungsaufwand reduziert und eine Markteinführung vereinfacht werden.
- - Besonders bei Bordnetzen im Niedervoltbereich, insbesondere bei Betriebsspannungen von zum Beispiel 48 V, 12 V oder dergleichen, kann eine einfache Realisierung als Zonensteuergerät erreicht werden.
-
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, herkömmliche Sicherungselemente, insbesondere Schmelzsicherungen sowie separate elektronische Sicherungen einzusparen. Diese Funktion kann durch die erfindungsgemäße Steuerschaltung 38, 100 ebenso realisiert werden.
-
Dem Grunde nach besteht natürlich auch die Möglichkeit, die Betriebsspannung in Bezug auf eine Unterspannung zu überwachen. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die Auswerteeinheit 70 die Betriebsspannung erfasst und mit einem unteren Spannungsvergleichswert vergleicht. Dieser kann ebenfalls als Daten in der Speichereinheit 72 gespeichert sein. Sobald eine Unterspannung detektiert wird, kann vorgesehen sein, dass die Steuersignale deaktiviert werden, sodass die angeschlossenen Steuerelemente, in den vorliegenden Ausführungsbeispielen in der Regel Transistoren, den ausgeschalteten Schaltzustand einnehmen. Dadurch kann die Belastung reduziert werden und das Bordnetz entlastet werden.
-
Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass durch geeignetes Steuern der Steuerelemente ein Diagnosestrom zum Beaufschlagen eines jeweiligen Aktuators bereitgestellt werden, um zum Beispiel einen Fehler in einer Verkabelung oder dem angeschlossenen Aktuator selbst detektieren zu können.
-
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass mittels der Steuereinrichtung 10 ein Ruhezustand detektiert werden kann, der dazu genutzt werden kann, eine Spannungsversorgung an einer angeschlossenen Funktionsschaltung, wie der Funktionsschaltung 84, zu reduzieren. Dadurch können zum Beispiel ineffiziente Step-down-Wandler deaktiviert werden, um Energie zu sparen.
-
Die Erfindung ermöglicht es auch, für die angeschlossenen Steuerelemente im bestimmungsgemäßen Betrieb ein Grenzlastintegral zu berücksichtigen oder eine Alterungsbeziehungsweise Fehlfunktionsüberwachung zu ermöglichen.
-
Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Steuereinrichtung
- 12
- Steuerelement/MOSFET
- 14
- Steuerelement/MOSFET
- 16
- Steuerelement/MOSFET
- 18
- Steuerelement/MOSFET
- 20
- Steuerelement/MOSFET
- 22
- Steuerelement/MOSFET
- 24
- Steueranschluss
- 26
- Steueranschluss
- 28
- Leitungsstück, Widerstandselement
- 30
- Kraftfahrzeug
- 32
- Fahrzeugsteuerung
- 34
- Spiegelsteuerung
- 36
- Aktuaktor
- 38
- Steuerschaltung
- 40
- Scheinwerfersteuerung
- 42
- Steueranschluss
- 44
- Steueranschluss
- 46
- Steueranschluss
- 48
- Steueranschluss
- 50
- Sensoranschluss
- 52
- Sensoranschluss
- 54
- Sensoranschluss
- 56
- Sensoranschluss
- 58
- Sensoranschluss
- 60
- Sensoranschluss
- 62
- Leitungsstück, Widerstandselement
- 64
- Leitungsstück, Widerstandselement
- 66
- Treiberschaltung
- 68
- Schnittstellenanschluss
- 70
- Auswerteeinheit
- 72
- Speichereinheit
- 74
- Programmieranschluss
- 76
- Testeinheit
- 78
- Überspannungserfassungseinheit
- 80
- Leuchtmittel
- 82
- Schaltungsträger
- 84
- Funktionsschaltung
- 86
- elektrische Maschine
- 88
- Batterie/Bordnetz
- 90
- elektrisches Betriebspotential
- 92
- elektrisches Bezugspotential
- 94
- Außenspiegel
- 96
- Fahrertür
- 98
- Frontscheinwerfer
- 100
- Steuerschaltung
- 102
- Temperatursensoranschluss
