DE102022211724A1

DE102022211724A1 - Ausgangstreiber für ein Steuergerät eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102022211724A1
Application number: DE102022211724.7A
Authority: DE
Inventors: Volodymyr Sotnikov; Ruediger Karner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-11-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2024-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ausgangstreiber (10) für ein Steuergerät (1) eines Fahrzeugs, mit mindestens einem Treiberelement (T) und mindestens einer Auswerte- und Steuereinheit (12), welche ausgeführt ist, über das mindestens eine Treiberelement (T) an einem Ausgangskontakt (3) eine Ausgangsspannung (UA) einzustellen, wobei mindestens ein Lastwiderstand (RL) über eine externe Ausgangsleitung (AL) mit dem Ausgangskontakt (3) verbindbar ist, wobei eine erste Messvorrichtung (14) die Ausgangsspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) kontinuierlich erfasst, wobei die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit (12) weiter ausgeführt ist, ein Messergebnis der ersten Messvorrichtung (14) auszuwerten und in Kombination mit mindestens einer weiteren Messvorrichtung (16), welche einen Laststrom (IL) durch das mindestens eine Treiberelement (T) erfasst, oder in Kombination mit einer Strombereitstellungsvorrichtung (20), welche einen Messstrom in den Ausgangskontakt einprägt, eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) oder einen Kurzschluss der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) zu einer Versorgungsspannung (UB) oder nach Masse zu erkennen, sowie ein Verfahren zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung (AL), welche an einem Ausgangskontakt (3) eines solchen Ausgangstreibers (10) angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausgangstreiber für ein Steuergerät eines Fahrzeugs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung, welche an einem Ausgangskontakt eines solchen Ausgangstreibers angeschlossen ist.
Ausgangstreiber für Steuergeräte innerhalb eines Fahrzeugs sollten laut Kundenanforderung in der Lage sein, einen externen Kurzschluss zu einer höheren Spannung oder nach Masse zu erkennen und einen korrespondierenden Fehler entsprechend zu behandeln bzw. anzuzeigen. Hierzu wird vorzugsweise eine Ausgangsspannung an einem Ausgangskontakt des Ausgangstreibers kontinuierlich gemessen bzw. erfasst und ausgewertet. Bei der Auswertung kann die gemessene bzw. erfasste Ausgangsspannung mit Hilfe eines einfachen Komparators mit einem Erwartungswert bzw. Schwellwert verglichen werden. Hierbei kann ein Kurzschluss zu einer Versorgungsspannung beispielsweise dadurch erkannt werden, dass die am Ausgangskontakt erfasste Ausgangsspannung stabil über dem Erwartungswert bzw. Schwellwert liegt. Ein Kurzschluss nach Masse kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass die am Ausgangskontakt erfasste Ausgangsspannung unter dem Erwartungswert bzw. Schwellwert liegt. Die Erkennung einer offenen Ausgangsleitung ist mit dieser Methode nicht eindeutig möglich.
Offenbarung der Erfindung
Der Ausgangstreiber für ein Steuergerät eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das Verfahren zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 7 haben jeweils den Vorteil, dass eine Erkennung einer Unterbrechung einer externen Ausgangsleitung, welche an einem Ausgangskontakt eines solchen Ausgangstreibers angeschlossen ist, eindeutig möglich ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Ausgangstreiber für ein Steuergerät eines Fahrzeugs, mit mindestens einem Treiberelement und mindestens einer Auswerte- und Steuereinheit zur Verfügung, welche ausgeführt ist, über das mindestens eine Treiberelement an einem Ausgangskontakt eine Ausgangsspannung einzustellen. Mindestens ein Lastwiderstand ist über eine externe Ausgangsleitung mit dem Ausgangskontakt verbindbar. Eine erste Messvorrichtung erfasst kontinuierlich die Ausgangsspannung am Ausgangskontakt. Die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit ist weiter ausgeführt, ein Messergebnis der ersten Messvorrichtung auszuwerten und in Kombination mit mindestens einer weiteren Messvorrichtung, welche einen Laststrom durch das mindestens eine Treiberelement erfasst, oder in Kombination mit einer Strombereitstellungsvorrichtung, welche einen Strom in den Ausgangskontakt einprägt, eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung oder einen Kurzschluss der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung zu einer Versorgungsspannung oder nach Masse zu erkennen.
Zudem wird ein Verfahren zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung vorgeschlagen, welche an einem Ausgangskontakt eines solchen Ausgangstreibers angeschlossen ist. Hierbei wird eine Ausgangsspannung am Ausgangskontakt kontinuierlich erfasst und ausgewertet. In einer Strommessung wird ein Laststrom durch mindestens ein Treiberelement im leitenden Zustand erfasst und ausgewertet. Alternativ wird im sperrenden Zustand des mindestens einen Treiberelements ein Messstrom in den Ausgangskontakt eingeprägt und in einer zweiten Spannungsmessung wird die resultierende Ausgangspannung am Ausgangskontakt erfasst und ausgewertet. Hierbei ist bei der Auswertung der Ausgangsspannung der ersten Spannungsmessung und des Laststroms der Strommessung oder bei der Auswertung der Ausgangsspannung der ersten Spannungsmessung und der zweiten Spannungsmessung eine Unterbrechung einer am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung oder ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung zu einer Versorgungsspannung oder nach Masse erkennbar.
Der Vorteil der zusätzlichen Messung des Laststroms durch das mindestens eine Treiberelement besteht darin, dass die offene Verbindung der externen Ausgangsleitung während des normalen Betriebsmodus des Ausgangstreibers erkannt werden kann. Es ist keine gesonderte Messprozedur erforderlich, welche von einem angeschlossenen Empfänger missverstanden werden kann. Als nachteilig kann dabei angesehen werden, dass die Strommessung im Vergleich zu einer einfachen Spannungsmessung bzw. einem einfachen Spannungsvergleich aufwändiger ist.
Der Vorteil des eingeprägten Messstroms besteht darin, dass das korrespondierende Messverfahren durch eine einfachere Spannungsmessung umgesetzt werden kann. Zudem können ein Kurzschluss des Ausgangskontakts nach Masse, ein Kurzschluss des Ausgangskontakts zur Versorgungsspannung und eine Unterbrechung der externen Ausgangsleitung erkannt und unterschieden werden, welche an dem Ausgangskontakt des Ausgangstreibers angeschlossen ist. Der Messstrom weist einen Wert im Bereich von 10mA bis 100mA auf. Bei höheren Lastströmen kann der Messstrom auch einen höheren Wert aufweisen. Als nachteilig können dabei die mindestens eine zusätzliche Stromquelle angesehen werden.
Unter einem Ausgangstreiber für ein Steuergerät kann vorliegend eine elektrische Schaltung oder Baugruppe mit mindestens einem Treiberelement verstanden. Ein solcher Ausgangstreiber kann beispielsweise als Low-Side-Treiber ausgeführt sein, bei welchem das mindestens eine Treiberelement als Low-Side-Schalter ausgeführt ist. Das als Low-Side-Schalter ausgeführte mindestens eine Treiberelement kann im leitenden Zustand einen mit einer Versorgungsspannung verbundenen Lastwiderstand mit Masse verbinden. Alternativ kann ein solcher Ausgangstreiber beispielsweise als High-Side-Treiber ausgeführt sein, bei welchem das mindestens eine Treiberelement als High-Side-Schalter ausgeführt ist. Das als High-Side-Schalter ausgeführte mindestens eine Treiberelement kann im leitenden Zustand einen mit Masse verbundenen Lastwiderstand mit einer Versorgungsspannung verbinden. Zudem kann ein solcher Ausgangstreiber als Gegentaktendstufte ausgeführt sein, bei welchem ein erstes Treiberelement als Low-Side-Schalter ausgeführt ist, welcher im leitenden Zustand einen mit einer Versorgungsspannung verbundenen Lastwiderstand mit Masse verbindet, und ein zweites Treiberelement als High-Side-Schalter ausgeführt ist, welcher im leitenden Zustand einen mit Masse verbundenen Lastwiderstand mit der Versorgungsspannung verbindet.
Unter einer Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend eine elektrische Schaltung oder Baugruppe verstanden werden, welches erfasste Mess- und/oder Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Ausgangstreibers für ein Steuergerät eines Fahrzeugs und des im unabhängigen Patentanspruch 7 angegebenen Verfahrens zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung möglich.
Besonders vorteilhaft ist, dass die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit weiter ausgeführt sein kann, einen erkannten Kurzschluss oder eine erkannte Unterbrechung der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung mittels einer Anzeigeeinheit optisch und/oder akustisch anzuzeigen. So kann ein erkannter Fehler beispielsweise als Textnachricht über einen Bildschirm und/oder als Sprachnachricht über ein Soundsystem und/oder durch Ansteuern einer Warnleuchte optisch und/oder akustisch angezeigt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Ausgangstreibers kann die mindestens eine weitere Messvorrichtung einen in einen Strompfad des mindestens einen Treiberelements eingeschleiften Messwiderstand und einen Differenzverstärker umfassen, welcher einen den Laststrom repräsentierenden Spannungsabfall über dem Messwiderstand erfasst. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Erfassung des Laststroms durch das mindestens eine Treiberelement. Hierbei kann die Funktion des Differenzverstärkers der mindestens einen weiteren Messvorrichtung in die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit integriert werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Ausgangstreibers kann bei einem als Gegentaktendstufte ausgeführten Ausgangstreiber eine zweite Messvorrichtung einen Laststrom durch ein als Low-Side-Schalter ausgeführtes erstes Treiberelement erfassen, welches zwischen dem Ausgangskontakt und Masse eingeschleift ist, und eine dritte Messvorrichtung kann einen Laststrom durch ein als High-Side-Schalter ausgeführtes zweites Treiberelement erfassen, welches zwischen der Versorgungsspannung und dem Ausgangskontakt eingeschleift ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Ausgangstreibers kann die Strombereitstellungsvorrichtung mindestens eine Stromquelle umfassen, welche elektrisch parallel zu dem mindestens einen Treiberelement angeordnet ist. Hierbei kann die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt sein, vor dem Einschalten des mindestens einen Treiberelements in Kombination mit der ersten Messvorrichtung die Ausgangsspannung am Ausgangskontakt zu erfassen und auszuwerten und die mindestens eine Stromquelle der Strombereitstellungsvorrichtung zu aktivieren, wenn keine Ausgangsspannung am Ausgangskontakt erfassbar ist, oder wenn die am Ausgangskontakt erfasste Ausgangsspannung einen Wert aufweist, welcher kleiner als ein vorgebbarer erster Spannungsschwellwert ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Ausgangstreibers kann bei einem als Gegentaktendstufte ausgeführten Ausgangstreiber die Strombereitstellungsvorrichtung zwei Stromquellen umfassen. Hierbei kann eine erste Stromquelle elektrisch parallel zu einem als Low-Side-Schalter ausgeführten ersten Treiberelement angeordnet sein, welches zwischen dem Ausgangskontakt und Masse eingeschleift ist, und eine zweite Stromquelle kann elektrisch parallel zu einem als High-Side-Schalter ausgeführten zweiten Treiberelement angeordnet sein, welches zwischen der Versorgungsspannung und dem Ausgangskontakt eingeschleift ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Spannungsmessung am Ausgangskontakt vor dem Einschalten des mindestens einen Treiberelements durchgeführt und ausgewertet werden. Hierbei kann ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung zur Versorgungsspannung erkannt werden, wenn die in der ersten Spannungsmessung am Ausgangskontakt erfasste Ausgangsspannung einen stabilen Wert aufweist, welcher größer als ein vorgebbarer erster Spannungsschwellwert ist. Der Kurzschluss der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung zur Versorgungsspannung kann durch eine einfache Spannungsmessung bei den verschiedenen Ausführungsformen des Ausgangstreibers als Low-Side-Treiber, High-Side-Treiber oder Gegentaktendstufe sicher erkannt werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann der Messstrom in den Ausgangskontakt eingeprägt und die zweite Spannungsmessung am Ausgangskontakt durchgeführt werden, wenn bei der ersten Spannungsmessung keine Ausgangsspannung am Ausgangskontakt erfasst wurde, oder wenn die in der ersten Spannungsmessung am Ausgangskontakt erfasste Ausgangsspannung einen Wert aufweist, welcher kleiner als der vorgebbare erste Spannungsschwellwert ist. Hierbei kann eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung erkannt werden, wenn die bei der zweiten Spannungsmessung erfasste Ausgangsspannung am Ausgangskontakt einen stabilen Wert aufweist, welcher größer als ein vorgebbarer zweiter Spannungsschwellwert ist. Alternativ kann ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung nach Masse erkannt werden, wenn auch bei der zweiten Spannungsmessung keine Ausgangsspannung am Ausgangskontakt erfasst wird, oder wenn die in der zweiten Spannungsmessung am Ausgangskontakt erfasste Ausgangsspannung einen Wert aufweist, welcher kleiner als der vorgebbare zweite Spannungsschwellwert ist. Durch das Einprägen des Messstroms kann die Unterbrechung der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung bei den verschiedenen Ausführungsformen des Ausgangstreibers als Low-Side-Treiber, High-Side-Treiber oder Gegentaktendstufe sicher erkannt und von dem Kurzschluss der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung nach Masse unterschieden werden.
In alternativer Ausgestaltung des Verfahrens kann zumindest ein zwischen der Versorgungsspannung und dem Ausgangskontakt eingeschleiftes Treiberelement leitend geschaltet und ein Laststrom durch das mindestens eine Treiberelement in der Strommessung erfasst werden, wenn bei der ersten Spannungsmessung keine Ausgangsspannung am Ausgangskontakt erfasst wurde, oder wenn die in der ersten Spannungsmessung am Ausgangskontakt erfasste Ausgangsspannung einen Wert aufweist, welcher kleiner als der vorgebbare erste Spannungsschwellwert ist. Hierbei kann ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung nach Masse erkannt werden, wenn der in der Strommessung erfasste Laststrom durch das mindestens eine Treiberelement über einem vorgebbaren Stromschwellwert liegt. Alternativ kann eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung erkannt werden, wenn in der Strommessung kein Laststrom durch das mindestens eine Treiberelement erfasst wird, , oder wenn der in der Strommessung erfasste Laststrom durch das mindestens eine Treiberelement unter dem vorgebbaren Stromschwellwert liegt. Durch die zusätzliche Erfassung des Laststroms durch das mindestens eine Treiberelement kann die Unterbrechung der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung zumindest bei dem als High-Side-Treiber oder Gegentaktendstufe ausgeführten Ausgangstreiber sicher erkannt und von dem Kurzschluss der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung nach Masse unterschieden werden. Durch die zusätzliche Erfassung des Laststroms durch das mindestens eine Treiberelement kann bei dem als Low-Side-Treiber ausgeführten Ausgangstreiber zwar ein Fehler erkannt werden, der Kurzschluss der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung nach Masse und die Unterbrechung der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung können jedoch nicht voneinander unterschieden werden, da in beiden Fällen kein Laststrom durch das mindestens eine Treiberelement erfasst werden kann.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann ein erkannter Kurzschluss oder eine erkannte Unterbrechung der am Ausgangskontakt angeschlossenen externen Ausgangsleitung optisch und/oder akustisch angezeigt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt eine schematisches Schaltungsdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgangstreibers für ein Steuergerät eines Fahrzeugs.
2 zeigt eine schematisches Schaltungsdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgangstreibers für ein Steuergerät eines Fahrzeugs.
3 zeigt eine schematisches Schaltungsdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgangstreibers für ein Steuergerät eines Fahrzeugs.
4 zeigt eine schematisches Schaltungsdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgangstreibers für ein Steuergerät eines Fahrzeugs.
5 zeigt eine schematisches Schaltungsdiagramm eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgangstreibers für ein Steuergerät eines Fahrzeugs.
6 zeigt eine schematisches Schaltungsdiagramm eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ausgangstreibers für ein Steuergerät eines Fahrzeugs.
7 zeigt eine schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung.
8 zeigt eine schematisches Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung.

Ausführungsformen der Erfindung
Wie aus 1 bis 6 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ausgangstreibers 10 für ein Steuergerät 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F eines Fahrzeugs jeweils mindestens ein Treiberelement T und mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit 12, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F welche über das mindestens eine Treiberelement T an einem Ausgangskontakt 3 eine Ausgangsspannung UA einstellt. Mindestens ein Lastwiderstand RL ist über eine externe Ausgangsleitung AL mit dem Ausgangskontakt 3 verbunden. Eine erste Messvorrichtung 14 erfasst kontinuierlich die Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3. Hierbei wertet die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit 12, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F ein Messergebnis der ersten Messvorrichtung 14 aus und erkennt in Kombination mit mindestens einer weiteren Messvorrichtung 16, 16L, 16H, welche einen Laststrom IL, ILL, ILH durch das mindestens eine Treiberelement T erfasst, oder in Kombination mit einer Strombereitstellungsvorrichtung 20, 20A, 20B, 20C welche einen Messstrom IM in den Ausgangskontakt 3 einprägt, eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL oder einen Kurzschluss der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL zu einer Versorgungsspannung UB oder nach Masse.
Wie aus 1 bis 6 weiter ersichtlich ist, umfasst der Ausgangstreiber 10 in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils nur eine Auswerte- und Steuereinheit 12, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F. Diese zeigt einen erkannten Kurzschluss oder eine erkannte Unterbrechung der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL mittels einer nicht näher dargestellten Anzeigeeinheit optisch und/oder akustisch an.
Wie aus 1 bis 6 weiter ersichtlich ist, umfasst die ersten Messvorrichtung 14 in den dargestellten Ausführungsbeispielen des Ausgangstreibers 10 jeweils einen Komparator 15 und eine Spannungsquelle, welche eine Referenzspannung UR mit einem vorgebbaren Wert bereitstellt. Hierbei ist ein Eingang des Komparators 15 zur Erfassung der Ausgangsspannung UA mit dem Ausgangskontakt 3 verbunden. Ein zweiter Eingang des Komparators 15 ist mit der Spannungsquelle verbunden. Dadurch wird die Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 mit der Referenzspannung UR verglichen und das Vergleichsergebnis an die Auswerte- und Steuereinheit 12, 12A, 12B, 12C ausgegeben.
Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele des Ausgangstreibers 10 jeweils mindestens eine weitere Messvorrichtung 16, 16L, 16H. Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, umfassen die mindestens eine Messvorrichtungen 16 einen in einen Strompfad des korrespondierenden Treiberelements T eingeschleiften Messwiderstand RM und einen Differenzverstärker 18, welcher einen den Laststrom IL repräsentierenden Spannungsabfall über dem Messwiderstand RM erfasst und an die Auswerte- und Steuereinheit 12, 12A, 12B, 12C ausgibt.
Der in 1 dargestellte Ausgangstreiber 10 ist als Low-Side-Treiber 10A mit einem als Low-Side-Treiberelement TL ausgebildeten Treiberelement T ausgeführt, welches zwischen dem Ausgangskontakt 3 und Masse eingeschleift ist. Der Ausgangskontakt 3 ist über die externe Ausgangsleitung AL mit einem mit der Versorgungsspannung UB verbundenen Lastwiderstand RL verbunden. Hierbei erfasst eine zweite Messvorrichtung 16L den Laststrom ILL im leitenden Zustand durch das Low-Side-Treiberelement TL.
Der in 2 dargestellte Ausgangstreiber 10 ist als High-Side-Treiber 10B mit einem als High-Side-Treiberelement TH ausgebildeten Treiberelement T ausgeführt, welches zwischen der Versorgungsspannung UB und dem Ausgangskontakt 3 eingeschleift ist. Der Ausgangskontakt 3 ist über die externe Ausgangsleitung AL mit einem mit Masse verbundenen Lastwiderstand RL verbunden. Hierbei erfasst eine dritte Messvorrichtung 16H den Laststrom ILH im leitenden Zustand durch das High-Side-Treiberelement TH.
Der in 3 dargestellte Ausgangstreiber 10 ist als Gegentaktendstufte 10C ausgeführt und umfasst sowohl ein als Low-Side-Schalter TL ausgeführtes erstes Treiberelement T als auch ein als High-Side-Schalter TH ausgeführtes zweites Treiberelement TH. Der Ausgangskontakt 3 ist über die externe Ausgangsleitung AL mit einem mit der Versorgungsspannung UB verbundenen ersten Lastwiderstand RLA und mit einem mit Masse verbundenen zweiten Lastwiderstand RLB verbunden. Hierbei erfasst die zweite Messvorrichtung 16L den Laststrom ILL im leitenden Zustand durch das Low-Side-Treiberelement TL und die dritte Messvorrichtung 16H erfasst einen Laststrom ILH im leitenden Zustand durch das High-Side-Treiberelement TH.
Wie aus 4 bis 6 weiter ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele des Ausgangstreibers 10 jeweils eine Strombereitstellungsvorrichtung 20, 20A, 20B, 20C mit mindestens einer Stromquelle 22, 22A, 22B, welche elektrisch parallel zu dem mindestens einen Treiberelement T angeordnet ist. Die Auswerte- und Steuereinheit 12, 12D, 12E, 12F erfasst vor dem Einschalten des mindestens einen Treiberelements T in Kombination mit der ersten Messvorrichtung 14 die Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 und wertet diese aus. Die Auswerte- und Steuereinheit 12, 12D, 12E, 12F aktiviert die mindestens eine Stromquelle 22, 22A, 22B der Strombereitstellungsvorrichtung 20, 20A, 20B, 20C wenn keine Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 erfassbar ist, oder wenn die am Ausgangskontakt 3 erfasste Ausgangsspannung UA einen Wert aufweist, welcher kleiner als ein vorgebbarer erster Spannungsschwellwert ist.
Der in 4 dargestellte Ausgangstreiber 10 ist als Low-Side-Treiber 10D mit einem als Low-Side-Treiberelement TL ausgebildeten Treiberelement T ausgeführt, welches zwischen dem Ausgangskontakt 3 und Masse eingeschleift ist. Der Ausgangskontakt 3 ist über die externe Ausgangsleitung AL mit einem mit der Versorgungsspannung UB verbundenen Lastwiderstand RL verbunden. Hierbei umfasst die Strombereitstellungsvorrichtung 20A eine erste Stromquelle 22A, welche zwischen dem Ausgangskontakt 3 und Masse eingeschleift ist.
Der in 5 dargestellte Ausgangstreiber 10 ist als High-Side-Treiber 10E mit einem als High-Side-Treiberelement TH ausgebildeten Treiberelement T ausgeführt, welches zwischen dem Ausgangskontakt 3 und der Versorgungsspannung UB eingeschleift ist. Der Ausgangskontakt 3 ist über die externe Ausgangsleitung AL mit einem mit Masse verbundenen Lastwiderstand RL verbunden. Hierbei umfasst die Strombereitstellungsvorrichtung 20B eine zweite Stromquelle 22B, welche zwischen dem Ausgangskontakt 3 und der Versorgungsspannung UB eingeschleift ist.
Der in 6 dargestellte Ausgangstreiber 10 ist als Gegentaktendstufte 10F ausgeführt und umfasst sowohl ein als Low-Side-Schalter TL ausgeführtes erstes Treiberelement T als auch ein als High-Side-Schalter TH ausgeführtes zweites Treiberelement TH. Der Ausgangskontakt 3 ist über die externe Ausgangsleitung AL mit einem mit der Versorgungsspannung UB verbundenen ersten Lastwiderstand RLA und mit einem mit Masse verbundenen zweiten Lastwiderstand RLB verbunden. Die Strombereitstellungsvorrichtung 20C umfasst zwei Stromquellen 22. Hierbei ist eine erste Stromquelle 22A elektrisch parallel zu dem als Low-Side-Schalter TL ausgeführten ersten Treiberelement T angeordnet, und eine zweite Stromquelle 22B ist elektrisch parallel zu dem als High-Side-Schalter TH ausgeführten zweiten Treiberelement T angeordnet.
Bei Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100, 100A, 100B zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung AL, welche an einem Ausgangskontakt 3 eines oben beschriebenen Ausgangstreibers 10 angeschlossen ist, wird in einer ersten Spannungsmessung eine Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 kontinuierlich erfasst und ausgewertet. Zusätzlich wird in einer Strommessung ein Laststrom IL durch mindestens ein Treiberelement T im leitenden Zustand erfasst und ausgewertet. Alternativ wird im sperrenden Zustand des mindestens einen Treiberelements T ein Messstrom IM in den Ausgangskontakt 3 eingeprägt und in einer zweiten Spannungsmessung wird die resultierende Ausgangspannung UA am Ausgangskontakt 3 erfasst und ausgewertet. Bei der Auswertung der Ausgangsspannung UA der ersten Spannungsmessung und des Laststroms IL der Strommessung oder bei der Auswertung der Ausgangsspannung UA der ersten Spannungsmessung und der zweiten Spannungsmessung ist eine Unterbrechung einer am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL oder ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL zu einer Versorgungsspannung UB oder nach Masse erkennbar ist.
Wie aus 7 und 8 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens 100, 100A, 100B zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung AL, welche an einem Ausgangskontakt 3 eines oben beschriebenen Ausgangstreibers 10 angeschlossen ist, jeweils einen Schritt S100, in welchem in einer ersten Spannungsmessung eine Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 kontinuierlich erfasst wird. Die erste Spannungsmessung am Ausgangskontakt 3 wird vor dem Einschalten des mindestens einen Treiberelements T durchgeführt. In einem Schritt S110 wird die erfasste Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 ausgewertet. Hierbei wird die Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 in einem Schritt S120 mit einem vorgebbaren ersten Spannungsschwellwert verglichen. Weist die in der ersten Spannungsmessung am Ausgangskontakt 3 erfasste Ausgangsspannung UA einen stabilen Wert auf, welcher größer als der vorgebbare erste Spannungsschwellwert ist, dann wird im Schritt S120 ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL zur Versorgungsspannung UB erkannt und das Verfahren mit einem Schritt S130 fortgesetzt. Im Schritt S130 wird der erkannte Kurzschluss der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL zur Versorgungsspannung UB als entsprechende Fehlermeldung optisch und/oder akustisch ausgegeben.
Das in 7 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100A zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung AL wird mit dem Schritt S140 fortgesetzt, wenn der Vergleich im Schritt S120 ergibt, dass die im Schritt S100 am Ausgangskontakt 3 erfasste Ausgangsspannung UA einen Wert aufweist, welcher kleiner als der vorgebbare erste Spannungsschwellwert ist. Dies ist auch der Fall, wenn in der ersten Spannungsmessung im Schritt S100 keine Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 erfasst wurde. Im Schritt S140 wird der Messstrom IM in den Ausgangskontakt 3 eingeprägt und im Schritt S150 wird die zweite Spannungsmessung durchgeführt und die resultierende Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 erfasst und im Schritt S160 ausgewertet. In einem Schritt S170 wird die bei der zweiten Spannungsmessung im Schritt S150 erfasste Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 mit einem vorgebbaren zweiten Spannungsschwellwert verglichen. Weist die im Schritt S150 in der zweiten Spannungsmessung am Ausgangskontakt 3 erfasste Ausgangsspannung UA einen stabilen Wert auf, welcher größer als der vorgebbare zweite Spannungsschwellwert ist, dann wird im Schritt S170 eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL erkannt und das Verfahren 100A wird mit einem Schritt S180 fortgesetzt. Im Schritt S180 wird die erkannte Unterbrechung der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL als entsprechende Fehlermeldung optisch und/oder akustisch ausgegeben. Weist die im Schritt S150 in der zweiten Spannungsmessung am Ausgangskontakt 3 erfasste Ausgangsspannung UA einen Wert auf, welcher kleiner als der vorgebbare zweite Spannungsschwellwert ist, dann wird im Schritt S170 ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL nach Masse erkannt und das Verfahren 100A wird mit einem Schritt S190 fortgesetzt. Dies ist auch der Fall, wenn in der zweiten Spannungsmessung im Schritt S150 keine Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 erfasst wurde. Im Schritt S190 wird der erkannte Kurzschluss der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL nach Masse als entsprechende Fehlermeldung optisch und/oder akustisch ausgegeben.
Das in 8 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100B zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung AL wird mit einem Schritt S200 fortgesetzt, wenn der Vergleich im Schritt S120 ergibt, dass die im Schritt S100 am Ausgangskontakt 3 erfasste Ausgangsspannung UA einen Wert aufweist, welcher kleiner als der vorgebbare erste Spannungsschwellwert ist. Dies ist auch der Fall, wenn in der ersten Spannungsmessung im Schritt S100 keine Ausgangsspannung UA am Ausgangskontakt 3 erfasst wurde. Im Schritt S200 wird zumindest ein zwischen der Versorgungsspannung UB und dem Ausgangskontakt 3 eingeschleiftes Treiberelement T, welches einem High-Side-Schalter TH entspricht, leitend geschaltet und der Laststrom IL durch das mindestens eine Treiberelement T wird in einem Schritt S210 in der Strommessung erfasst und im Schritt S220 ausgewertet. In einem Schritt S230 wird der bei der Strommessung im Schritt S210 erfasste Laststrom IL durch das mindestens eine Treiberelement T mit einem vorgebbaren Stromschwellwert verglichen. Liegt der im Schritt S210 in der Strommessung erfasste Laststrom IL durch das mindestens eine Treiberelement T über einem vorgebbaren Stromschwellwert, dann wird im Schritt S230 ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL nach Masse erkannt und das Verfahren 100B wird mit einem Schritt S240 fortgesetzt. Im Schritt S240 wird der erkannte Kurzschluss der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL nach Masse als entsprechende Fehlermeldung optisch und/oder akustisch ausgegeben. Weist der im Schritt S210 in der Strommessung erfasste Laststrom IL durch das mindestens eine Treiberelement T einen Wert auf, welcher kleiner als der vorgebbare Stromschwellwert ist, dann wird im Schritt S230 eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL erkannt und das Verfahren 100B wird mit einem Schritt S250 fortgesetzt. Dies ist auch der Fall, wenn in der Strommessung im Schritt S210 kein Laststrom IL durch das mindestens eine Treiberelement T erfasst wurde. Im Schritt S250 wird die erkannte Unterbrechung der am Ausgangskontakt 3 angeschlossenen externen Ausgangsleitung AL als entsprechende Fehlermeldung optisch und/oder akustisch ausgegeben.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens 100, 100A, 100B zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung AL können, beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, vorzugsweise in der Auswerte- und Steuereinheit 12 implementiert sein.

Claims

Ausgangstreiber (10) für ein Steuergerät (1) eines Fahrzeugs, mit mindestens einem Treiberelement (T) und mindestens einer Auswerte- und Steuereinheit (12), welche ausgeführt ist, über das mindestens eine Treiberelement (T) an einem Ausgangskontakt (3) eine Ausgangsspannung (UA) einzustellen, wobei mindestens ein Lastwiderstand (RL) über eine externe Ausgangsleitung (AL) mit dem Ausgangskontakt (3) verbindbar ist, wobei eine erste Messvorrichtung (14) die Ausgangsspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) kontinuierlich erfasst, wobei die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit (12) weiter ausgeführt ist, ein Messergebnis der ersten Messvorrichtung (14) auszuwerten und in Kombination mit mindestens einer weiteren Messvorrichtung (16), welche einen Laststrom (IL) durch das mindestens eine Treiberelement (T) erfasst, oder in Kombination mit einer Strombereitstellungsvorrichtung (20), welche einen Messstrom (IM) in den Ausgangskontakt (3) einprägt, eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) oder einen Kurzschluss der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) zu einer Versorgungsspannung (UB) oder nach Masse zu erkennen.
Ausgangstreiber (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit (12) weiter ausgeführt ist, einen erkannten Kurzschluss oder eine erkannte Unterbrechung der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) mittels einer Anzeigeeinheit optisch und/oder akustisch anzuzeigen.
Ausgangstreiber (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Messvorrichtung (16) einen in einen Strompfad des mindestens einen Treiberelements (T) eingeschleiften Messwiderstand (RM) und einen Differenzverstärker (18) umfasst, welcher einen den Laststrom (IL) repräsentierenden Spannungsabfall über dem Messwiderstand (RM) erfasst.
Ausgangstreiber (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Gegentaktendstufte (10C, 10F) ausgeführten Ausgangstreiber (10) eine zweite Messvorrichtung (16L) einen Laststrom (ILL) durch ein als Low-Side-Schalter (TL) ausgeführtes erstes Treiberelement (TL) erfasst, welches zwischen dem Ausgangskontakt (3) und Masse eingeschleift ist, und eine dritte Messvorrichtung (16H) einen Laststrom (ILH) durch ein als High-Side-Schalter (TH) ausgeführtes zweites Treiberelement (TH) erfasst, welches zwischen der Versorgungsspannung (UB) und dem Ausgangskontakt (3) eingeschleift ist.
Ausgangstreiber (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombereitstellungsvorrichtung (20) mindestens eine Stromquelle (22) umfasst, welche elektrisch parallel zu dem mindestens einen Treiberelement (T) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Auswerte- und Steuereinheit (12) ausgeführt ist, vor dem Einschalten des mindestens einen Treiberelements (T) in Kombination mit der ersten Messvorrichtung (14) die Ausgangsspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) zu erfassen und auszuwerten und die mindestens eine Stromquelle (22) der Strombereitstellungsvorrichtung (20) zu aktivieren, wenn keine Ausgangsspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) erfassbar ist, oder wenn die am Ausgangskontakt (3) erfasste Ausgangsspannung (UA) einen Wert aufweist, welcher kleiner als ein vorgebbarer erster Spannungsschwellwert ist.
Ausgangstreiber (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem als Gegentaktendstufte (10C, 10F) ausgeführten Ausgangstreiber (10) die Strombereitstellungsvorrichtung (20) zwei Stromquellen (22) umfasst, wobei eine erste Stromquelle (22A) elektrisch parallel zu einem als Low-Side-Schalter (TL) ausgeführten ersten Treiberelement (T) angeordnet ist, welches zwischen dem Ausgangskontakt (3) und Masse eingeschleift ist, und eine zweite Stromquelle (22B) elektrisch parallel zu einem als High-Side-Schalter (TH) ausgeführten zweiten Treiberelement (T) angeordnet ist, welches zwischen der Versorgungsspannung (UB) und dem Ausgangskontakt (3) eingeschleift ist.
Verfahren (100) zur Überwachung einer externen Ausgangsleitung (AL), welche an einem Ausgangskontakt (3) eines Ausgangstreibers (10) angeschlossen ist, welcher nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgeführt ist, wobei in einer ersten Spannungsmessung eine Ausgangsspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) kontinuierlich erfasst und ausgewertet wird, wobei in einer Strommessung ein Laststrom (IL) durch mindestens ein Treiberelement (T) im leitenden Zustand erfasst und ausgewertet wird, oder im sperrenden Zustand des mindestens einen Treiberelements (T) ein Messstrom (IM) in den Ausgangskontakt (3) eingeprägt und in einer zweiten Spannungsmessung die resultierende Ausgangspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) erfasst und ausgewertet wird, wobei bei der Auswertung der Ausgangsspannung (UA) der ersten Spannungsmessung und des Laststroms (IL) der Strommessung oder bei der Auswertung der Ausgangsspannung (UA) der ersten Spannungsmessung und der zweiten Spannungsmessung eine Unterbrechung einer am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) oder ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) zu einer Versorgungsspannung (UB) oder nach Masse erkennbar ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannungsmessung am Ausgangskontakt (3) vor dem Einschalten des mindestens einen Treiberelements (T) durchgeführt und ausgewertet wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) zur Versorgungsspannung (UB) erkannt wird, wenn die in der ersten Spannungsmessung am Ausgangskontakt (3) erfasste Ausgangsspannung (UA) einen stabilen Wert aufweist, welcher größer als ein vorgebbarer erster Spannungsschwellwert ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstrom (IM) in den Ausgangskontakt (3) eingeprägt und die zweite Spannungsmessung am Ausgangskontakt (3) durchgeführt wird, wenn bei der ersten Spannungsmessung keine Ausgangsspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) erfasst wurde, oder wenn die in der ersten Spannungsmessung am Ausgangskontakt (3) erfasste Ausgangsspannung (UA) einen Wert aufweist, welcher kleiner als der vorgebbare erste Spannungsschwellwert ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) erkannt wird, wenn die bei der zweiten Spannungsmessung erfasste Ausgangsspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) einen stabilen Wert aufweist, welcher größer als ein vorgebbarer zweiter Spannungsschwellwert ist, oder ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) nach Masse erkannt wird, wenn auch bei der zweiten Spannungsmessung keine Ausgangsspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) erfasst wird, oder wenn die in der zweiten Spannungsmessung am Ausgangskontakt (3) erfasste Ausgangsspannung (UA) einen Wert aufweist, welcher kleiner als der vorgebbare zweite Spannungsschwellwert ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zwischen der Versorgungsspannung (UB) und dem Ausgangskontakt (3) eingeschleiftes Treiberelement (T) leitend geschaltet und der Laststrom (IL) durch das mindestens eine Treiberelement (T) in der Strommessung erfasst wird, wenn bei der ersten Spannungsmessung keine Ausgangsspannung (UA) am Ausgangskontakt (3) erfasst wurde, oder wenn die in der ersten Spannungsmessung am Ausgangskontakt (3) erfasste Ausgangsspannung (UA) einen Wert aufweist, welcher kleiner als der vorgebbare erste Spannungsschwellwert ist.
Verfahren (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kurzschluss der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) nach Masse erkannt wird, wenn der in der Strommessung erfasste Laststrom (IL) durch das mindestens eine Treiberelement (T) in der Strommessung über einem vorgebbaren Stromschwellwert liegt, oder eine Unterbrechung der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) erkannt wird, wenn in der Strommessung kein Laststrom (IL) durch das mindestens eine Treiberelement (T) erfasst wird, oder wenn der in der Strommessung erfasste Laststrom (IL) durch das mindestens eine Treiberelement (T) unter dem vorgebbaren Stromschwellwert liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein erkannter Kurzschluss oder eine erkannte Unterbrechung der am Ausgangskontakt (3) angeschlossenen externen Ausgangsleitung (AL) optisch und/oder akustisch angezeigt wird.