DE102022000322B3

DE102022000322B3 - Elektronisches Steuergerät für eine wärmeerzeugende elektrische Einrichtung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022000322B3
Application number: DE102022000322.8A
Authority: DE
Inventors: Dávid Szabolcs Simon
Original assignee: Gentherm GmbH
Current assignee: Gentherm GmbH
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2042-01-28
Also published as: US20230191877A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät (10) für eine wärmeerzeugende elektrische Einrichtung (102) eines Fahrzeugs, mit einem Mikrocontroller (20), welcher dazu eingerichtet ist, den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30) zu steuern, und einer elektronischen Thermoschutzschaltung (34), welche dazu eingerichtet ist, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) durch den Mikrocontroller (20) in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30) zumindest temporär zu unterbrechen.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuergerät für eine wärmeerzeugende elektrische Einrichtung eines Fahrzeugs, mit einem Mikrocontroller, welcher dazu eingerichtet ist, den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors zu steuern.
Ferner betrifft die Erfindung ein fahrzeuginternes Steuerungssystem mit einer fahrzeuginternen wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung und einem elektronischen Steuergerät für die fahrzeuginterne wärmeerzeugende elektrische Einrichtung.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern einer wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung eines Fahrzeugs mittels eines elektronischen Steuergeräts, mit dem Schritt: Steuern des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors durch einen Mikrocontroller des elektronischen Steuergeräts.
Bei der Steuerung von fahrzeuginternen wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtungen, beispielsweise Heizeinrichtungen, kommen in der Praxis elektronische Sicherheitseinrichtungen zum Einsatz, welche in der Lage sind, zu überprüfen, ob eine Steuerungs- oder Betriebssoftware ausgeführt wird. Derartige elektronische Sicherheitseinrichtungen werden auch als Dead-Man's-Switch oder Driver-Safety-Device (DSD) bezeichnet.
Sicherheitseinrichtungen sind beispielsweise aus den Druckschriften WO 2020 / 220 005 A1 und DE 198 28 052 A1 bekannt.
Defekte, Beschädigungen und Fehler, die keinen Einfluss auf die Ausführung der Software haben, können aber trotz der Verwendung entsprechender elektronischer Sicherheitseinrichtungen sicherheitsrelevante Funktionsbeeinträchtigungen hervorrufen, beispielsweise eine Überhitzung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung. Hierunter fallen beispielsweise Beschädigungen von Datenspeichern, auf denen ein Steuerungsalgorithmus hinterlegt ist. Ferner können versteckte Softwarefehler zu einer Fehlansteuerung führen, wodurch es beispielsweise zu sicherheitskritischen Überhitzungen kommen kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht also darin, elektronische Steuergeräte für wärmeerzeugende elektrische Einrichtungen eines Fahrzeugs mit einer möglichst einfachen und kostengünstigen Schutzfunktion auszustatten.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Steuergerät der eingangs genannten Art, wobei das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät zumindest eine elektronische Thermoschutzschaltung umfasst, welche dazu eingerichtet ist, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors zumindest temporär zu unterbrechen.
Durch die Verwendung einer elektronischen Thermoschutzschaltung wird eine kostengünstige und einfache Schutzfunktion in dem Steuergerät vorgesehen. Durch die Auslagerung der Schutzfunktion von dem Mikrocontroller auf die Thermoschutzschaltung können bei komplexen Anwendungen einfachere Mikrocontroller eingesetzt werden.
Die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung ist beispielsweise eine Heizeinrichtung, insbesondere eine Fahrzeugsitzheizeinrichtung, eine Batterieheizeinrichtung oder eine Motorheizeinrichtung. Der Mikrocontroller und die elektronische Thermoschutzschaltung stellen vorzugsweise einer Ansteuerungseinheit Steuerungssignale zur Verfügung, über welche die Steuerungseinheit dann die der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung zur Verfügung gestellte Spannung und/oder Stromstärke einstellt. Die Steuerungssignale der elektronischen Thermoschutzschaltung werden an der Ansteuerungseinheit für die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung, welche beispielsweise einen Gate-Treiber und/oder einen Leistungstransistor umfasst, priorisiert verarbeitet, sodass bei Vorliegen von Steuerungssignalen vom Mikrocontroller und von der elektronischen Thermoschutzschaltung die Einstellung der Spannung und/oder Stromstärke anhand der Steuerungssignale der elektronischen Thermoschutzschaltung erfolgt. Die Steuerungssignale des Mikrocontrollers werden durch Vorliegen von Steuerungssignalen der elektronischen Thermoschutzschaltung nicht bei der Ansteuerung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung berücksichtigt. Die Steuerungssignale der elektronischen Thermoschutzschaltung und die dadurch verursachte Ansteuerung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung kann vorzugsweise nicht übergangen oder überschrieben werden.
Das Temperatursignal, in dessen Abhängigkeit der Mikrocontroller den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung steuert, kann ein Spannungssignal sein. Das Temperatursignal, in dessen Abhängigkeit die elektronische Thermoschutzschaltung den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller zumindest temporär unterbricht, kann ein Spannungssignal sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Steuergeräts weist die elektronische Thermoschutzschaltung keinen eigenen Mikrocontroller auf und/oder ist dazu eingerichtet, ohne eine Betriebssoftware betrieben zu werden. Eine fehlerhafte Mikrocontroller-Steuerung bzw. ein fehlerhafter Betrieb des Mikrocontrollers wird somit effektiv vermieden, wodurch die elektronische Thermoschutzschaltung besonders zuverlässig arbeitet. Da kein eigener Mikrocontroller nötig und zum Betrieb der elektronischen Thermoschutzschaltung keine Betriebssoftware erforderlich ist, kann die elektronische Thermoschutzschaltung besonders aufwandsarm in bestehende Steuerungskonzepte integriert werden. Aufwendige anwendungsbezogene Anpassungen der Controller-Architektur und/oder der Betriebssoftware entfallen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das elektronische Steuergerät einen oder mehrere Temperatursensoren auf, welche jeweils thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelt sind und ein die Temperatur in einem Temperaturdetektionsbereich betreffendes Temperatursignal bereitstellen, wobei die Thermoschutzschaltung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, ein Temperatursignal eines Temperatursensors zur Unterbrechung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller zu überwachen, welches der Mikrocontroller zur Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung nutzt. Die Steuerung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller und die Umsetzung der Schutzfunktion durch die elektronische Thermoschutzschaltung erfolgen in diesem Fall also auf Grundlage eines Temperatursignals desselben Temperatursensors. Der eine oder die mehreren Temperatursensoren können als Thermistoren, beispielsweise als Heißleiter oder Kaltleiter, ausgebildet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Steuergeräts ist der Mikrocontroller dazu eingerichtet, den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung in Abhängigkeit eines Temperatursignals eines ersten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors zu steuern. Die elektronische Thermoschutzschaltung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller in Abhängigkeit eines Temperatursignals eines zweiten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors zumindest temporär zu unterbrechen. In diesem Fall werden also zumindest zwei Temperatursensoren eingesetzt, wobei einer der Temperatursensoren Temperatursignale für die Mikrocontroller-Steuerung liefert und die Signale des anderen Temperatursensors von der elektronischen Thermoschutzschaltung zur Umsetzung der Schutzfunktion überwacht werden. Der Mikrocontroller kann den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung zusätzlich auch in Abhängigkeit des Temperatursignals des zweiten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors steuern. Ferner kann die elektronische Thermoschutzschaltung die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller auch in Abhängigkeit des Temperatursignals des ersten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors zumindest temporär unterbrechen.
Das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass die elektronische Thermoschutzschaltung dazu eingerichtet ist, das Temperatursignal hinsichtlich einer Grenzwertüberschreitung zu Qlexqndru97° überwachen und den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung beim Erfassen einer Grenzwertüberschreitung zumindest temporär zu unterbrechen. Ferner kann die elektronische Thermoschutzschaltung auch dazu eingerichtet sein, die Unterbrechung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung bei Erfassen einer Grenzwertunterschreitung wieder aufzuheben, sodass die Steuerung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung wieder über den Mikrocontroller erfolgt. Der Grenzwert, dessen Überschreitung bzw. Unterschreitung durch die elektronische Thermoschutzschaltung überwacht wird, kann beispielsweise ein Spannungsgrenzwert sein.
Es ist ferner ein erfindungsgemäßes elektronisches Steuergerät vorteilhaft, bei welchem der Mikrocontroller dazu eingerichtet ist, zur Funktionsüberprüfung der elektronischen Thermoschutzschaltung an der elektronischen Thermoschutzschaltung eine Grenzwertüberschreitung des von der elektronischen Thermoschutzschaltung überwachten Temperatursignals zu fingieren. Das Fingieren der Grenzwertüberschreitung erfolgt beispielsweise im Rahmen einer Prüfroutine, welche beispielsweise in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen von dem Mikrocontroller zur Funktionsüberprüfung ausgeführt wird. Über die Fingierung der Grenzwertüberschreitung wird der elektronischen Thermoschutzschaltung beispielsweise eine Überhitzung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung vorgetäuscht, welche bei einem ordnungsgemäßen Betrieb zu einer Unterbrechung der Spannungsversorgung an der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung führen müsste. Wenn der Mikrocontroller die von der elektronischen Thermoschutzschaltung veranlasste Unterbrechung der Spannungsversorgung an der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung detektiert, ist die Funktionsüberprüfung fehlerfrei abgeschlossen, sodass von einem fehlerfreien Betrieb der elektronischen Thermoschutzschaltung ausgegangen werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Steuergeräts ist die Mikrocontroller dazu eingerichtet, den Betriebsstatus der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung unabhängig von der Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung zu überwachen. Hierzu ist der Mikrocontroller beispielsweise eine separate Prüfleitung mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung verbunden, sodass eine Betriebsstatusprüfung auch erfolgen kann, wenn die Steuerung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung über den Mikrocontroller durch die Thermoschutzschaltung verhindert wird. Auch wenn die Steuerung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller unterbrochen ist, kann der Mikrocontroller also weiterhin den Betriebsstatus der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung überwachen.
Es ist ferner ein erfindungsgemäßes elektronisches Steuergerät bevorzugt, bei welchem die elektronische Thermoschutzschaltung dazu eingerichtet ist, über denselben Energieversorgungspfad wie die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung mit elektrischer Energie versorgt zu werden. Der Energieversorgungspfad ist beispielsweise ein mit einer Batterie verbundener Versorgungspfad, welcher sowohl die elektronische Thermoschutzschaltung als auch die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung mit elektrischer Energie versorgt. Vorzugsweise wird der Mikrocontroller über einen anderen Energieversorgungspfad als die elektronische Thermoschutzschaltung und die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung mit elektrischer Energie versorgt. Dadurch, dass die elektronische Thermoschutzschaltung über denselben Energieversorgungspfad wie die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird und der Mikrocontroller über einen anderen Energieversorgungspfad als die elektronische Thermoschutzschaltung und die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird, wird bei einem externen Fehler in der Spannungsversorgung, beispielsweise bei ausbleibender oder zu geringer Spannung, bei zu hoher Spannung und/oder bei instabiler Spannung, ein gleichzeitiger Ausfall des Mikrocontrollers und der elektronischen Thermoschutzschaltung vermieden. Wenn beispielsweise ein Spannungsregler aufgrund eines Defekts 12 V statt 5 V liefert, würde dies alle an den Spannungsregler angeschlossenen Schaltkreise beschädigen. Wenn die elektronische Thermoschutzschaltung an die Batterie und der Mikrocontroller an die 5V-Stromversorgung angeschlossen ist, würde dieser Defekt nur den Mikrocontroller beschädigen und die elektronische Thermoschutzschaltung kann den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung weiterhin unterbrechen. Andererseits verursachen die Ausfälle im Zusammenhang mit der Batterie weder am Mikrocontroller noch an der elektronischen Thermoschutzschaltung eine sicherheitsrelevante Fehlfunktion. Wenn die elektronische Thermoschutzschaltung also über die Batterie gespeist wird, hat eine Fehlfunktion des internen 5V-Spannungsreglers keinen Einfluss auf den Betrieb der elektronischen Thermoschutzschaltung. Ein Spannungsregler ist für den Betrieb des Mikrocontrollers erforderlich, wobei die elektronische Thermoschutzschaltung auch problemlos mit einer höheren Spannung betrieben werden kann.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät eine erste elektronische Thermoschutzschaltung und eine zweite elektronische Thermoschutzschaltung auf. Die erste elektronische Thermoschutzschaltung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller in Abhängigkeit eines Temperatursignals eines ersten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors zumindest temporär zu unterbrechen. Die zweite elektronische Thermoschutzschaltung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller in Abhängigkeit eines Temperatursignals eines zweiten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors zumindest temporär zu unterbrechen. Der Mikrocontroller kann die Temperatursignale des ersten Temperatursensors und des zweiten Temperatursensors zur Steuerung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung verwenden, sofern die Mikrocontroller-Steuerung nicht durch die erste elektronische Thermoschutzschaltung und/oder die zweite elektronische Thermoschutzschaltung unterbrochen ist.
Das erfindungsgemäße elektronische Steuergerät wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass der Mikrocontroller und die elektronische Thermoschutzschaltung in einem gemeinsamen Gehäuse des Steuergeräts angeordnet sind. Das Gehäuse, in welchem der Mikrocontroller und die elektronische Thermoschutzschaltung angeordnet sind, kann beispielsweise ein Steuergeräte-Gehäuse sein. Alternativ oder zusätzlich können der Mikrocontroller und die elektronische Thermoschutzschaltung auf einer gemeinsamen Leiterplatte des Steuergeräts angeordnet sein. Der Mikrocontroller und die elektronische Thermoschutzschaltung können als oberflächenmontierte elektronische Bauelemente auf der Leiterplatte angeordnet sein.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein fahrzeuginternes Steuerungssystem der eingangs genannten Art gelöst, wobei das elektronische Steuergerät des erfindungsgemäßen fahrzeuginternen Steuerungssystems nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Steuerungssystems wird zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen elektronischen Steuergeräts verwiesen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen fahrzeuginternen Steuerungssystems ist die fahrzeuginterne wärmeerzeugende elektrische Einrichtung eine Heizeinrichtung, insbesondere eine Fahrzeugsitzheizeinrichtung, eine Batterieheizeinrichtung oder eine Motorheizeinrichtung. Das fahrzeuginterne Steuerungssystem kann also beispielsweise ein Steuerungssystem für eine Fahrzeugsitzeinrichtung, für eine Batterieheizeinrichtung oder für eine Motorheizeinrichtung sein.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung durch den Mikrocontroller über zumindest eine elektronische Thermoschutzschaltung in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung gekoppelten Temperatursensors zumindest temporär unterbrochen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mittels eines elektronischen Steuergeräts nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit auch auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen elektronischen Steuergeräts verwiesen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerungssystems in einer schematischen Darstellung;
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerungssystems in einer schematischen Darstellung;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerungssystems in einer schematischen Darstellung;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerungssystems in einer schematischen Darstellung; und
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerungssystems in einer schematischen Darstellung.

Die 1 zeigt ein fahrzeuginternes Steuerungssystem 100 mit einer als Heizeinrichtung ausgebildeten fahrzeuginternen wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 und einem elektronischen Steuergerät 10, mittels welchem die fahrzeuginterne wärmeerzeugende elektrische Einrichtung 102 gesteuert werden kann.
Die fahrzeuginterne wärmeerzeugende elektrische Einrichtung 102 ist eine Fahrzeugsitzheizeinrichtung. Das Steuergerät 10 kann jedoch auch zur Steuerung einer Batterieheizeinrichtung oder einer Motorheizeinrichtung eingesetzt werden.
Das Steuergerät 10 weist eine Ansteuerungseinheit 14 auf, welche über einen elektrischen Leiter 12a mit einer Energiequelle, beispielsweise einer Batterie, verbunden ist. Die Ansteuerungseinheit 14 stellt der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 eine spezifische Spannung und/oder eine spezifische Stromstärke zur Verfügung, sodass der beabsichtigte Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 umgesetzt wird. Die Ansteuerungseinheit 14 kann beispielsweise einen Gate-Treiber und/oder einen Leistungstransistor umfassen und ist über den elektrischen Leiter 12b mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 verbunden.
Die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung 102 ist über den elektrischen Leiter 16b und die Ansteuerungseinheit 18 masseseitig mit dem elektrischen Leiter 16a verbunden.
Das elektronische Steuergerät 10 umfasst einen Mikrocontroller 20, über welchen der Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 gesteuert werden kann. Der Mikrocontroller 20 ist über die signalleitenden Verbindungen 22a, 22b mit der Ansteuerungseinheit 14 und über die signalleitenden Verbindungen 24a, 24b mit der Ansteuerungseinheit 18 verbunden. Über die signalleitende Verbindung 22a kann der Mikrocontroller 20 dem Bestromungszustand der Ansteuerungseinheit 14 überwachen. Über die signalleitende Verbindung 22b kann der Mikrocontroller 20 der Ansteuerungseinheit 14 Steuerungssignale zur Verfügung stellen, sodass über die Ansteuerungseinheit 14 die der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 bereitgestellte Spannung und/oder Stromstärke entsprechend eingestellt werden kann. Die signalleitende Verbindung 24a nutzt der Mikrocontroller 20 zur Abfrage des Betriebsstatus der Ansteuerungseinheit 18. Über die signalleitende Verbindung 24b kann der Mikrocontroller 20 die Ansteuerungseinheit 18 ansteuern.
Über eine signalleitende Verbindung 28 und eine Schnittstellenschaltung 26 können dem Mikrocontroller 20 bedienerseitig Steuerungsvorgaben übermittelt werden.
Das elektronische Steuergerät 10 umfasst ferner zwei als Heißleiter ausgebildete Temperatursensoren 30a, 30b, welche thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 gekoppelt sind und ein die Temperatur in einem Temperaturdetektionsbereich betreffendes Temperatursignal bereitstellen. Die Temperatursignale sind Spannungssignale, welche dem Mikrocontroller 20 über die signalleitenden Verbindungen 32a, 32b bereitgestellt werden. Das Steuergerät 10 umfasst ferner eine 5 Volt-Versorgungsleitung 50, welche mit den Temperatursensoren 30a, 30b und dem Mikrocontroller 20 verbunden ist. Der Mikrocontroller 20 kann unter Berücksichtigung der Spannung auf der Versorgungsleitung 50 die von den Temperatursensoren 30a, 30b kommenden Spannungssignale interpretieren, um eine Temperaturermittlung durchzuführen. Der Mikrocontroller 20 steuert den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 in Abhängigkeit der Temperatursignale der thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 gekoppelten Temperatursensoren 30a, 30b.
Das elektronische Steuergerät 10 umfasst ferner eine elektronische Thermoschutzschaltung 34, welche dazu eingerichtet ist, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 durch den Mikrocontroller 20 in Abhängigkeit des Temperatursignals des Temperatursensors 30a zumindest temporär zu unterbrechen. Das Temperatursignal, welches die Thermoschutzschaltung 34 verarbeitet, ist ein Spannungssignal. Dieses wird über die signalleitende Verbindung 38 zwischen dem Temperatursensor 30a und der Thermoschutzschaltung 34 übertragen. Die elektronische Thermoschutzschaltung 34 weist keinen eigenen Mikrocontroller 20 auf und ist dazu eingerichtet, ohne eine Betriebssoftware betrieben zu werden. Über die signalleitende Verbindung 46 zwischen der Thermoschutzschaltung 34 und der Ansteuerungseinheit 14 kann die Thermoschutzschaltung 34 die Ansteuerungseinheit 14 deaktivieren oder derart ansteuern, sodass der Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 unterbrochen wird.
Die Thermoschutzschaltung 34 ist dazu eingerichtet, das Temperatursignal hinsichtlich einer Grenzwertüberschreitung zu überwachen und den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 bei Erfassen einer Grenzwertüberschreitung temporär zu unterbrechen. Die Thermoschutzschaltung 34 kann bei einer darauffolgenden Grenzwertunterschreitung die Unterbrechung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 wieder aufheben, sodass der Mikrocontroller 20 wieder die Steuerung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 übernimmt.
Der Mikrocontroller 20 ist über die signalleitende Verbindung 44 mit der Thermoschutzschaltung 34 verbunden. Über diese Verbindung 44 kann der Mikrocontroller 20 den Betriebsstatus der Ansteuerungseinheit 18 unabhängig von der Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 überwachen. Hierüber kann der Mikrocontroller 20 eine Funktionsüberprüfung der elektronischen Schutzschaltung 34 durchführen. Zur Funktionsüberprüfung der elektronischen Thermoschutzschaltung 24 fingiert der Mikrocontroller 20 eine Grenzwertüberschreitung des von der elektronischen Thermoschutzschaltung 34 überwachten Temperatursignals. Bei ordnungsgemäßem Betrieb der Thermoschutzschaltung 34 müsste die Ansteuerungseinheit 14 die Spannungsversorgung der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 unterbrechen. Dies kann der Mikrocontroller 20 über die signalleitende Verbindung 22a überprüfen.
Das Steuergerät 10 umfasst ferner einen mit dem Leiter 12a verbundenen Spannungsregler 40, wobei zwischen dem Leiter 12a und dem Spannungsregler 40 ein Gleichrichter samt Schmelzelement 42 angeordnet ist. Der Spannungsregler 40 beaufschlagt die Versorgungsleitung 50 mit einer Spannung von 5 Volt. Der Gleichrichter samt Schmelzelement 42 ist ferner über die Versorgungsleitung 36 mit der Thermoschutzschaltung 34 verbunden.
Die elektronische Thermoschutzschaltung 34 wird über denselben Energieversorgungspfad wie die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung 102 mit elektrischer Energie versorgt. Der Mikrocontroller 20 wird über einen anderen Energieversorgungspfad als die elektronische Thermoschutzschaltung 34 und die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung 102 mit elektrischer Energie versorgt.
Die 2 zeigt ein Steuerungssystem 100 mit einem Temperatursensor 30. Der Temperatursensor 30 stellt dem Mikrocontroller 20 über die signalleitende Verbindung 32 ein Temperatursignal zur Verfügung. Das Temperatursignal wird ferner der Thermoschutzschaltung 34 zur Verfügung gestellt, nämlich über die signalleitende Verbindung 38. Sofern die von dem Temperatursensor 30 erfasste Temperatur einen Temperaturgrenzwert nicht überschreitet, wird die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung 102 über den Mikrocontroller 20 gesteuert. Sobald der Temperaturgrenzwert überschritten wird, sorgt die Thermoschutzschaltung für eine Unterbrechung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102.
Über die signalleitende Verbindung 48 kann der Mikrocontroller 20 den Betriebsstatus der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 überprüfen. Insofern kann über die signalleitende Verbindung 44 eine Funktionsüberprüfung der elektronischen Thermoschutzschaltung 34 erfolgen, bei welcher der Mikrocontroller 20 der elektronischen Thermoschutzschaltung 34 eine Grenzwertüberschreitung der Temperatur vortäuscht und über die Verbindung 48 dann den Betriebsstatus der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 überprüft.
Die 3 zeigt ein Steuerungssystem 100, bei welchem der Mikrocontroller 20 über die signalleitende Verbindung 32 mit dem Temperatursensor 30b verbunden ist. Die Thermoschutzschaltung 34 ist über die signalleitende Verbindung 38 mit dem Temperatursensor 30a verbunden. Die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 über den Mikrocontroller 20 erfolgt also auf Grundlage der Temperaturwerte des Temperatursensors 30b. Die Unterbrechung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102 mittels der Thermoschutzschaltung 34 erfolgt auf Grundlage des Signals des Temperatursensors 30a. Insofern nutzen Mikrocontroller 20 und Thermoschutzschaltung 34 unterschiedliche Temperatursignale.
Bei dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Steuerungssystems 100 berücksichtigt der Mikrocontroller 20 das Temperatursignal beider Temperatursensoren 30a, 30b. Hierzu ist der Mikrocontroller 20 über die signalleitende Verbindung 32a mit dem Temperatursensor 30a und über die signalleitende Verbindung 32b mit dem Temperatursensor 30b verbunden.
Die Thermoschutzschaltung 34 berücksichtigt lediglich das Temperatursignal des Temperatursensors 30a.
Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Steuerungssystems 100, bei welchem das Steuergerät 10 zwei Thermoschutzschaltungen 34a, 34b aufweist. Zur Funktionsüberprüfung der elektronischen Thermoschutzschaltungen 34a, 34b dienen nun die signalleitenden Verbindungen 44a, 44b zwischen dem Mikrocontroller 20 und den Thermoschutzschaltungen 34a, 34b sowie die signalleitenden Verbindungen 48a, 48b zwischen dem Mikrocontroller 20 und der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung 102.
Die Thermoschutzschaltung 34a ist über die signalleitende Verbindung 38a mit dem Temperatursensor 30a verbunden und berücksichtigt nur das Temperatursignal des Temperatursensors 30a. Die Thermoschutzschaltung 34b ist über die signalleitende Verbindung 38b mit dem Temperatursensor 30b und berücksichtigt nur das Temperatursignals des Temperatursensors 30b. Der Mikrocontroller 20 ist über die signalleitenden Verbindung 32a, 32b mit beiden Temperatursensoren 30b, 30b verbunden, sodass der Mikrocontroller 20 bei der Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung die Temperatursignale beider Temperatursensoren 30a, 30b berücksichtigen kann.
Bezugszeichenliste

10: Steuergerät
12a, 12b: Leiter
14: Ansteuerungseinheit
16a, 16b: Leiter
18: Ansteuerungseinheit
20: Mikrocontroller
22a, 22b: signalleitende Verbindungen
24a, 24b: signalleitende Verbindungen
26: Schnittstellenschaltung
28: signalleitende Verbindung
30, 30a, 30b: Temperatursensoren
32, 32a, 32b: signalleitende Verbindungen
34, 34a, 34b: Thermoschutzschaltungen
36: Versorgungsleitung
38, 38a, 38b: signalleitende Verbindungen
40: Spannungsregler
42: Gleichrichter & Schmelzelement
44, 44a, 44b: signalleitende Verbindungen
46: signalleitende Verbindungen
48, 48a, 48b: signalleitende Verbindungen
50: Versorgungsleitung
100: Steuerungssystem
102: wärmeerzeugende elektrische Einrichtung

Claims

Elektronisches Steuergerät (10) für eine wärmeerzeugende elektrische Einrichtung (102) eines Fahrzeugs, mit - einem Mikrocontroller (20), welcher dazu eingerichtet ist, den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30, 30a, 30b) zu steuern; gekennzeichnet durch zumindest eine elektronische Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b), welche dazu eingerichtet ist, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) durch den Mikrocontroller (20) in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30, 30a, 30b) zumindest temporär zu unterbrechen.
Elektronisches Steuergerät (10) nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b) keinen eigenen Mikrocontroller aufweist und/oder dazu eingerichtet ist, ohne eine Betriebssoftware betrieben zu werden.
Elektronisches Steuergerät (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Temperatursensoren (30, 30a, 30b), welche jeweils thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelt sind und ein die Temperatur in einem Temperaturdetektionsbereich betreffendes Temperatursignal bereitstellen.
Elektronisches Steuergerät (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (20) dazu eingerichtet ist, den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) in Abhängigkeit eines Temperatursignals eines ersten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30a) zu steuern, und die elektronische Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b) dazu eingerichtet ist, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) durch den Mikrocontroller (20) in Abhängigkeit eines Temperatursignals eines zweiten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30b) zumindest temporär zu unterbrechen.
Elektronisches Steuergerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b) dazu eingerichtet ist, das Temperatursignal hinsichtlich einer Grenzwertüberschreitung zu überwachen und den Betrieb der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) beim Erfassen einer Grenzwertüberschreitung zumindest temporär zu unterbrechen.
Elektronisches Steuergerät (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (20) dazu eingerichtet ist, zur Funktionsüberprüfung der elektronischen Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b) an der elektronischen Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b) eine Grenzwertüberschreitung des von der elektronischen Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b) überwachten Temperatursignals zu fingieren.
Elektronisches Steuergerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (20) dazu eingerichtet ist, den Betriebsstatus der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) unabhängig von der Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) zu überwachen.
Elektronisches Steuergerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b) dazu eingerichtet ist, über denselben Energieversorgungspfad wie die wärmeerzeugende elektrische Einrichtung (102) mit elektrischer Energie versorgt zu werden.
Elektronisches Steuergerät (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch - eine erste elektronische Thermoschutzschaltung (34a), welche dazu eingerichtet ist, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) durch den Mikrocontroller (20) in Abhängigkeit eines Temperatursignals eines ersten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30a) zumindest temporär zu unterbrechen; - eine zweite elektronische Thermoschutzschaltung (34b), welche dazu eingerichtet ist, die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) durch den Mikrocontroller (20) in Abhängigkeit eines Temperatursignals eines zweiten thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30b) zumindest temporär zu unterbrechen.
Elektronisches Steuergerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller (20) und die elektronische Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b) in einem gemeinsamen Gehäuse des Steuergeräts (10) und/oder auf einer gemeinsamen Leiterplatte des Steuergeräts (10) angeordnet sind.
Fahrzeuginternes Steuerungssystem (100), mit - einer fahrzeuginternen wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102); und - einem elektronischen Steuergerät (10) für die fahrzeuginterne wärmeerzeugende elektrische Einrichtung (102); dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Fahrzeuginternes Steuerungssystem (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die fahrzeuginterne wärmeerzeugende elektrische Einrichtung (102) eine Heizeinrichtung, insbesondere eine Fahrzeugsitzheizeinrichtung, eine Batterieheizeinrichtung oder eine Motorheizeinrichtung ist.
Verfahren zum Steuern einer wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) eines Fahrzeugs mittels eines elektronischen Steuergeräts (10), insbesondere mittels eines elektronisches Steuergeräts (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit dem Schritt: - Steuern des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30, 30a, 30b) durch einen Mikrocontroller (20) des elektronischen Steuergeräts (10); dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Betriebs der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) durch den Mikrocontroller (20) über zumindest eine elektronische Thermoschutzschaltung (34, 34a, 34b) in Abhängigkeit eines Temperatursignals zumindest eines thermisch mit der wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtung (102) gekoppelten Temperatursensors (30, 30a, 30b) zumindest temporär unterbrochen wird.