DE10000530A1 - Elektrische Schaltungsanordnung - Google Patents

Abstract

Es wird eine elektrische Schaltungsanordnung zur Steuerung eines in einem Kraftfahrzeug vorhandenen, elektromotorisch betriebenen Aggregates, wie z. B. ein Fenster- bzw. Schiebedachverstellsystem vorgeschlagen. DOLLAR A Bei einer solchen Schaltungsanordnung soll das technische Problem gelöst werden, sicherzustellen, daß bei einer z. B. durch Salzwasser hervorgerufenen Überbrückung von Schaltungsteilen - insbesondere eines Steuergeräts - noch ein Betrieb des Elektromotors insbesondere in einer bevorzugten, nämlich das Öffnen der betreffenden Fahrzeugöffnung bewirkenden Drehrichtung möglich ist. DOLLAR A Dies gelingt dadurch, daß ein dem Betrieb des Elektromotors in der ein Öffnen der betreffenden Fahrzeugöffnung bewirkenden Drehrichtung zugeordnetes Leistungsschaltelement unter Umgehung des Steuergeräts direkt über eine zugeordnete Schaltvorrichtung aktivierbar ist, während das der anderen Drehrichtung zugeordnete Leistungsschaltelement dadurch blockiert ist, daß seine beiden Eingänge über einen durchgeschalteten Transistor mit dem selben Pol der Bordspannungsquelle verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Steuerung eines in einem Kraftfahrzeug vorhandenen, elektromotorisch betriebenen Aggregates aus, wobei der ein Aggregateteil zwischen zwei Endpositionen verstellende Elektromotor über zwei durch ein von zwei manuell betätigbaren Schaltvorrichtungen zu beeinflussendes Steuergerät gesteuerte Leistungsschaltorgane in seiner einen oder anderen Drehrichtung betreibbar ist, und wobei in der Ausschaltstellung der beiden Leistungsschaltorgane die beiden Anschlüsse des Elektromotors über die zugehörigen Ausgänge der Leistungsschaltorgane an dem selben Pol (+/-) der Bordspannungsquelle liegen.

Derartige Schaltungsanordnungen sind dazu vorgesehen, ein in einem Kraftfahrzeug vorhandenes, elektrisch betriebenes Aggregat - wie z. B. ein Fenster- bzw. Schiebedachverstellsystem - in einer den Anforderungen bzw. den gesetzlichen Vorschriften entsprechenden Art und Weise zu beeinflussen.

Eine solche elektrische Schaltungsanordnung ist z. B. durch die DE 31 35 888 C2 bekannt geworden. Bei diesem vorbekannten Gegenstand besteht das Problem, daß bei einem in der Schaltungsanordnung auftretenden Fehler - wie z. B. bei einer elektrischen Überbrückung eines Schaltungsteils - eine sogenannte "Gefahrenöffnung" nicht möglich ist, und zwar, weil durch die dort vorgesehenen Komponenten ein weiterer Betrieb des Elektromotors unterbunden wird.

Diese Gefahrenöffnung ist insbesondere bei in Kraftfahrzeugen vorhandenen, elektromotorisch betriebenen Fenster- und Schiebedachverstellsystemen von besonderer Bedeutung z. B. dann, wenn ein Kraftfahrzeug durch Unachtsamkeit oder einen Unfall in ein Gewässer gerät, das so tief ist, daß ein Ausstieg der Insassen nur durch ein Fenster oder durch das Schiebedach möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, daß bei einer z. B. durch Salzwasser hervorgerufenen Überbrückung von Schaltungsteilen noch ein Betrieb des Elektromotors insbesondere in einer bevorzugten, nämlich das Öffnen der betreffenden Fahrzeugöffnung bewirkenden Drehrichtung möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das dem Betrieb des Elektromotors in der ein Öffnen der betreffenden Fahrzeugöffnung bewirkenden Drehrichtung zugeordnete Leistungsschaltelement unter Umgehung des Steuergeräts direkt über die zugeordnete Schaltvorrichtung aktivierbar ist, während das andere Leistungsschaltelement dadurch blockiert ist, daß seine beiden Eingänge über einen durchgeschalteten Transistor mit dem selben Pol der Bordspannungsquelle verbunden sind.

Vorteilhaft bei einem solchen Aufbau einer elektrischen Schaltungsanordnung ist, daß nur ein relativ geringer Aufwand zur Realisierung einer derartigen Sicherheitsfunktion erforderlich ist.

Weitere besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Wie aus der Darstellung ersichtlich, umfaßt die Schaltungsanordnung ein als Mikrocomputer ausgeführtes Steuergerät 4, dessen Eingänge 4.10 und 4.20 mit zwei Schaltvorrichtungen 2 und 3 verbunden sind. Die Ausgänge 4.11 und 4.21 sind mit jeweils einem Eingang 5' und 6' zweier beispielsweise als elektromechanische Relais ausgeführter Leistungsschaltorgane 5 und 6 verbunden, die mit ihrem jeweils anderen Eingang 5", 6" mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle und mit ihren Ausgängen 5*, 6* mit jeweils einem der Anschlüsse 1a und 1b des zur Verstellung z. B. eines Fahrzeugfensters oder -schiebedachs vorgesehenenen Elektromotors 1 verbunden sind. Zwei weitere Ausgänge 4.12 und 4.22 des Steuergeräts 4 sind mit dem Gate- 7.1 bzw. Basisanschluß 8.1 eines Feldeffekttransistors 7 bzw. eines pnp-Transistors 8 verbunden, deren Drain- 7.2 bzw. Kollektoranschlüsse 8.2 wiederum mit den zuvor erwähnten Ausgängen 4.11 und 4.21 und deren Source- 7.3 bzw. Emitteranschlüsse 8.3 mit den Eingängen 4.10 bzw. 4.20 des Steuergeräts 4 verbunden sind. Dabei sind die mit dem der ein Öffnen der betreffenden Fahrzeugöffnung bewirkenden Drehrichtung zugeordneten Leistungsschaltelement 5 sowie mit dem Feldeffekttransistor 7 verbundenen Ausgänge 4.11 und 4.12 des Steuergeräts 4 dem mit dem Schaltorgan 2 verbundenen Eingang 4.10 desselben zugeordnet, während die mit dem der ein Schließen der betreffenden Fahrzeugöffnung bewirkenden Drehrichtung zugeordneten Leistungsschaltelement 6 sowie mit dem pnp-Transistor 8 verbundenen Ausgänge 4.21 und 4.22 des Steuergeräts 4 dem mit dem Schaltorgan 3 verbundenen Eingang 4.20 desselben zugeordnet sind.

Eine Betätigung der einen Schaltvorrichtung 2 ruft somit ein Öffnen und eine Betätigung der anderen Schaltvorrichtung 3 ein Schließen der betreffenden Fahrzeugöffnung hervor, indem jeweils einer der in der Ausschalt-, d. h. der Ruhestellung der beiden Leistungsschaltorgane 5, 6 über deren Ausgänge 5*, 6* mit dem mit Masse verbundenen negativen Pol (-) der Bordspannungsquelle verbundenen Anschlüsse 1a, 1b des Motors 1 mit dem positiven Pol (+) verbunden wird.

Im Ausgangszustand der Schaltungsanordnung, d. h. nach dem Einschalten der Spannungsversorgung und bevor noch eine der Schaltvorrichtungen 2, 3 betätigt wurde, sind die mit den Leistungsschaltorganen 5, 6 verbundenen Ausgänge 4.11 und 4.21 hochohmig, während die mit dem Gate- 7.1 bzw. Basisanschluß 8.1 der Transistoren 7 bzw. 8 verbundenen Ausgänge 4.12 bzw. 4.22 steuergerätintern mit dem negativen Pol (-) der Bordspannungsquelle verbunden sind. Dadurch sind die Transistoren 7 und 8 durchgeschaltet, so daß die Anschlüsse 5' und 6' der Leistungsschaltorgane 5 und 6 über die Transistoren 7 und 8 sowie die mit diesen in Reihenschaltung verbundenen Schaltvorrichtungen 2 und 3 mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbunden sind.

Bei Betätigung z. B. der dem Schließvorgang zugeordneten Schaltvorrichtung 3 wird deren Schaltkontaktteil 3.4 mit dem Festkontaktteil 3.2 kontaktiert, wodurch der zugehörige Eingang 4.20 des Steuergeräts 4 mit dem negativen Pol (-) der Bordspannungsquelle verbunden wird. Dies bewirkt, daß zunächst der diesem Eingang zugeordnete und mit dem Basisanschluß 8.1 des Transistors 8 verbundene Ausgang 4.22 vom negativen Pol (-) der Spannungsquelle getrennt und hochohmig geschaltet wird, wodurch der Transistor gesperrt ist. Dann wird der ebenfalls dem Eingang 4.20 zugeordnete und mit dem einen Eingang 6' des ebenfalls zugeordneten Leistungsschaltorgans 6 verbundene, bis dahin hochohmige Ausgang 4.21 durch das Steuergerät mit dem negativen Pol (-) der Bordspannungsquelle verbunden. Dieses Leistungsschaltorgan 6 wird dadurch mit Strom beaufschlagt, so daß dessen Ausgang 6* umschaltet und den Anschluß 1b des Elektromotors 1 mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbindet, worauf sich der Motor zu drehen beginnt und das Fenster bzw. Schiebedach in Schließrichtung bewegt. Der Zustand der Ausgänge 4.21 und 4.22 des Steuergeräts 4 und somit die Motoraktivierung wird dabei entweder solange aufrecht erhalten, wie die Schaltvorrichtung 3 betätigt wird, oder über eine im Steuergerät 4 implementierte Automatikfunktion bis zur vollständigen Schließung. Die Aktivierung der Automatikfunktion erfolgt dabei z. B. über einen, durch höhere Kraftbeaufschlagung der Schaltvorrichtung 3 kontaktierbaren, ebenfalls mit einem Eingang des Steuergeräts 4 verbundenen, weiteren Festkontakt 3.3, oder über eine innerhalb des Steuergeräts 4 durchgeführte, zeitliche Auswertung der Dauer der Betätigung der Schaltvorrichtung 3.

Der Öffnungsvorgang des Fensters bzw. Schiebedachs erfolgt bei Betätigung der einen Schaltvorrichtung 2 in analoger Weise zu dem gerade beschriebenen Schließvorgang, wobei sich die bisher beschriebene Funktionalität auf den Normalbetrieb bezieht.

In diesem Normalbetrieb können die Befehle zum Öffnen oder Schließen des Fensters bzw. Schiebedachs statt von den beiden Schaltvorrichtungen 2, 3 z. B. auch von entfernt angeordneten, etwa über ein Bussystem mit dem Steuergerät 4 verbundenen, weiteren Schaltvorrichtungen oder Steuergeräten übermittelt werden.

Anders verhält es sich bei einem Notbetrieb, der z. B. dann erforderlich sein kann, wenn ein Fahrzeug etwa durch einen Unfall in ein salzhaltiges . Gewässer eintaucht, wodurch i. a. ein sofortiges Versagen des Steuergeräts 4 verursacht ist. Zunächst muß in diesem Falle sichergestellt sein, daß keine ungewollte Aktivierung eines der Leistungsschaltorgane 5 oder 6 erfolgt. Dies geschieht durch die Transistoren 7 und 8, deren Source- 7.3 bzw. Emitteranschlüsse 8.3 bei unbetätigten Schaltvorrichtungen 2, 3 direkt mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbunden sind, während ihre Gate- 7.1 bzw. Basisanschlüsse 8.1 über Widerstände 9 bzw. 10 mit diesem verbunden sind. Dadurch liegen im Wasser die Gate- 7.1 bzw. Basisanschlüsse 8.1 auf einem niedrigeren Potential als die Source- 7.3 bzw. Emitteranschlüsse 8.3, so daß die Transistoren 7 und 8 auch unabhängig von dem Steuergerät 4 weiterhin durchgeschaltet, und die Anschlüsse 5' und 6' der Leistungsschaltorgane 5 und 6 mit dem positiven Pol (+) der Spannungsquelle verbunden bleiben.

Um jetzt eine Notöffnung z. B. des Fensters vornehmen zu können, ist die eine Schaltvorrichtung 2 über eine bei Betätigung dieser Schaltvorrichtung in Durchlaßrichtung betriebene Bypass-Diode 7* direkt mit dem einen Eingang 5' des dieser zugeordneten Leistungsschaltorgans 5 verbunden, das somit bestromt werden kann und durch Umschalten seines Ausgangs 5* und des mit diesem verbundenen Motoranschlusses 1a vom negativen Pol (-) zum positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle den Motor für die Öffnungsbewegung in Gang setzt. In dem hier dargestellten Fall des Einsatzes eines Feldeffekttransistors 7 ist die Bypass-Diode 7* als direkt im Bauteil integrierte, sogenannte Substrat-Diode realisiert. Selbstverständlich ist die gleiche Funktionalität auch durch die Parallelschaltung eines bipolaren (pnp-) Transistors mit einer separaten Diode zu erreichen.

Über den pnp-Transistor 8 und die Schaltvorrichtung 3 ist, wie bereits zuvor beschrieben der Eingang 6' des der Schließbewegung zugeordneten Leistungsschaltorgans 6 mit dem mit seinem anderen Eingang 6" fest verbundenen positiven Pol (+) verbunden, so daß ein Ansprechen des die Schließbewegung bewirkenden anderen Leistungsschaltorgans 6 wirksam verhindert ist. Auch der Transistor 8 muß nicht zwingend als bipolarer Transistor ausgeführt sein, es kann hier auch ein Feldeffekttransistor verwendet werden, was jedoch in diesem Falle durch die integrierte Substrat- Diode Funktionseinschränkungen hinsichtlich einer ggf. vorgesehenen Einklemmschutzvorrichtung bewirken könnte.

Claims (11)

1. Elektrische Schaltungsanordnung zur Steuerung eines in einem Kraftfahrzeug vorhandenen, elektromotorisch betriebenen Aggregates, wobei der ein Aggregateteil zwischen zwei Endpositionen verstellende Elektromotor (1) über zwei eingangsseitig einerseits mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbundene und andererseits durch ein elektronisches, von zwei manuell betätigbaren Schaltvorrichtungen (2, 3) zu beeinflussendes Steuergerät (4) über dessen Ausgänge (4.11, 4.21) mit dem negativen Pol (-) zu verbindende, sowie ausgangsseitig an den beiden Anschlüssen (1a, 1b) des Elektromotors liegende Leistungsschaltorgane (5, 6) in seiner einen oder anderen Drehrichtung betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingang (5') des mit seinem Ausgang (5*) dem einen der beiden Anschlüsse (1a) des Elektromotors (1) zugeordneten einen Leistungsschaltorgans (5) über eine Bypass-Diode (7*) mit der diesem einen Leistungsschaltorgan (5) zugeordneten einen Schaltvorrichtung (2) verbunden ist, und daß der eine Eingang (6') des mit seinem Ausgang (6*) dem anderen der beiden Anschlüsse (1b) des Elektromotors (1) zugeordneten anderen Leistungsschaltorgans (6) über einen Transistor (8) mit der diesem anderen Leistungsschaltorgan (6) zugeordneten anderen Schaltvorrichtung (3) verbunden ist, wobei bei unbetätigter Schaltvorrichtung (3) der Transistor (8) durchgeschaltet ist, so daß das andere Leistungsschaltorgan (6) mit seinen beiden Eingängen (6') und (6") mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbunden ist.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingang (5') des einen Leistungsschaltorgans (5) über die Bypass-Diode (7*) mit dem Schaltkontaktteil (2.4) der einen Schaltvorrichtung (2) verbunden ist, und daß der eine Eingang (6') des anderen Leistungsschaltorgans (6) über den Transistor (8) mit dem Schaltkontaktteil (3.4) anderen Schaltvorrichtung (3) verbunden ist, wobei bei unbetätigter Schaltvorrichtung (3) das Schaltkontaktteil (3.4) mit dem mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbundenen Festkontaktteil (3.1) der anderen Schaltvorrichtung (3) kontaktiert ist.

3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem einen Eingang (6') des anderen Leistungsschaltorgans (6) und dem Schaltkontaktteil (3.4) der diesem zugeordneten anderen Schaltvorrichtung (3) angeordnete Transistor (8) als pnp-Transistor ausgeführt ist, dessen Basisanschluß (8.1) mit einem zusätzlichen, der anderen Schaltvorrichtung (3) zugeordneten Ausgang (4.22) des Steuergeräts (4) verbunden ist, der bei unbetätigter anderer Schaltvorrichtung (3) mit dem negativen Pol (-) der Spannungsquelle verbunden ist.

4. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Eingang (5') des mit seinem Ausgang (5*) dem einen der beiden Anschlüsse (1a) des Elektromotors (1) zugeordneten einen Leistungsschaltorgans (5) über einen in Parallelschaltung zu der Bypass-Diode (7*) angeordneten Transistor (7) mit dem Schaltkontaktteil (2.4) der diesem Leistungsschaltorgan (5) zugeordneten einen Schaltvorrichtung (2) verbunden ist, wobei bei unbetätigter einer Schaltvorrichtung (2) der Transistor (7) durchgeschaltet, und das Schaltkontaktteil (2.4) mit dem mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbundenen Festkontaktteil (2.1) der einen Schaltvorrichtung (2) kontaktiert ist, so daß das eine Leistungsschaltorgan (5) mit seinen beiden Eingängen (5') und (5") mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbunden ist.

5. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem einen Eingang (5') des einen Leistungsschaltorgans (5) und dem Schaltkontaktteil (2.4) der diesem zugeordneten einen Schaltvorrichtung (2) angeordnete Transistor (7) als Feldeffekttransistor ausgeführt ist, dessen Gateanschluß (7.1) mit einem zusätzlichen, der einen Schaltvorrichtung (2) zugeordneten Ausgang (4.12) des Steuergeräts (4) verbunden ist, der bei unbetätigter einer Schaltvorrichtung (2) mit dem negativen Pol (-) der Spannungsquelle verbunden ist, wobei die Bypass-Diode (7*) als Substrat-Diode ein integraler Bestandteil dieses Feldeffekttransistors ist.

6. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausschaltstellung der beiden Leistungsschaltorgane (5, 6) die beiden Anschlüsse (1a, 1b) des Elektromotors (1) über die zugehörigen Ausgänge (5*, 6*) der Leistungsschaltorgane mit dem negativen Pol (-) der Bordspannungsquelle verbunden sind.

7. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schaltvorrichtungen (2, 3) jeweils zumindest zwei Festkontaktteile (2.1, 2.2, 3.1, 3.2) sowie Schaltkontaktteile (2.4, 3.4) aufweisen, wobei in der zumindest einen einer jeden Schaltvorrichtung (2, 3) zugeordneten Einschaltstellung die Schaltkontaktteile (2.4, 3.4) mit dem zugeordneten, am negativen Pol (-) der Bordspannungsquelle angeschlossenen Festkontaktteil (2.2, 3.2) kontaktiert sind.

8. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der beiden Schaltvorrichtungen (2, 3) ein weiteres, mit einem weiteren Eingang des Steuergeräts (4) verbundenes Festkontaktteil (2.3, 3.3) aufweist, das einer zweiten Einschaltstellung zugeordnet ist, die mit einer höheren als der zum Erreichen der ersten Einschaltstellung erforderlichen Betätigungskraft erreichbar ist.

9. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leistungsschaltorgane (5, 6) als elektromagnetische Relais ausgeführt sind, die jeweils als Ausgang (5*, 6*) ein mit zwei Festkontaktteilen kooperierendes Schaltkontaktteil aufweisen, wobei die jeweils beiden Festkontaktteile einerseits am positiven Pol (+) und andererseits am negativen Pol (-) der Bordspannungsquelle liegen.

10. Elektrische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (4) als Mikrocomputer ausgeführt ist, der mit seinen Versorgungseingängen einerseits am positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle und andererseits an dem auf Masse liegenden negativen Pol (-) der Bordspannungsquelle angeschlossen ist.

11. Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für motorisch betriebene Fenster- bzw. Schiebedach- Verstellsysteme in einem Kraftfahrzeug.