DE10048293A1 - Elektrisches Steuergerät - Google Patents

Abstract

Es wird ein elektrisches Steuergerät mit einer Schaltungsanordnung zur Steuerung eines in einem Kraftfahrzeug vorhandenen, elektromotorisch betriebenen Aggregates, wie z. B. ein Fenster- bzw. Schiebedachverstellsystem vorgeschlagen. DOLLAR A Bei einem solchen Steuergerät ist ein für das Eintauchen in Wasser vorgesehene Notfunktion durch einen sich zwischen zwei in geringem Abstand im wesentlichen parallel zueinander ausgerichteten elektrisch leitfähigen Flächen ausbildenden Widerstand ausgelöst, wobei eine Auslösung dieser Notfunktion bei bloßer Betauung mit Feuchtigkeit verhindert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Steuergerät mit einer Schaltungsanordnung zur Steuerung eines in einem Kraftfahrzeug vorhandenen, elektromotorisch betriebenen Aggregates, wobei der ein Aggregateteil zwischen zwei Endpositionen verstellende Elektromotor über zwei durch einen von zwei manuell betätigbaren Schaltvorrichtungen zu beeinflussenden Mikrocontroller gesteuerte Leistungsschaltorgane in seiner einen oder anderen Drehrichtung betreibbar ist.

Derartige Steuergeräte bzw. insbesondere die in diesen vorhandenen 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.

Die deutsche Patentanmeldung DE 100 00 530.6 hat eine Weiterbildung einer solchen elektrischen Schaltungsanordnung zum Gegenstand, bei der 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, so daß bei einer durch Wasser hervorgerufenen Überbrückung von Schaltungsteilen noch ein Betrieb des Elektromotors möglich ist. Bei dieser Funktion nutzt man gezielt den sich im Wasser ausbildenden, endlichen Widerstand des Basis- bzw. Gateanschlusses des betreffenden Transistors gegen Masse aus.

Wie sich gezeigt hat, kann sich der beim Eintauchen der Leiterplatte ins Wasser erwünschte Effekt aber auch bereits bei bloßer Betauung derselben mit Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft einstellen, was in diesem Falle allerdings unerwünscht ist und eine Fehlfunktion hervorruft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Steuergerät der angesprochenen Art so zu gestalten, daß die für das Eintauchen in Wasser vorgesehene Notfunktion auch tatsächlich nur in diesem Falle ausgelöst wird und nicht etwa bereits bei bloßer Betauung.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster Schaltungsknotenpunkt sowie ein auf einem Bezugspotential befindlicher zweiter Schaltungsknotenpunkt jeweils mit einer für das Wasser frei zugänglichen elektrisch leitfähigen Fläche elektrisch leitend verbunden ist, welche Flächen in geringem Abstand im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind, wobei sich der für die Notfunktion genutzte, im Wasser entstehende Widerstand zwischen diesen beiden Flächen ausbildet.

Im Gegensatz zu zwei koplanar z. B. in der Leiterplattenebene angeordneten Flächen bildet sich bei diesen, im wesentlichen parallel zueinander, z. B. senkrecht zur Leiterplattenebene ausgerichteten Flächen im Wasser ein Widerstand aus, der vom Wasserstand zwischen den Flächen abhängig ist und insbesondere beim völligen Eintauchen deutlich geringer ist. Dies ermöglicht eine eindeutige Unterscheidung des tatsächlichen Eintauchens von dem Fall der bloßen Benetzung mit Feuchtigkeit.

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

Dabei zeigen

Fig. 1 Eine Schaltungsanordnung für eine erfindungsgemäßes elektrisches. Steuergerät

Fig. 2 Eine geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Steuergeräts

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, umfaßt die Schaltungsanordnung einen Mikrocontroller 4, dessen Eingänge mit zwei Schaltvorrichtungen 2 und 3 verbunden sind. Die Ausgänge des Mikrocontrollers 4 sind mit jeweils einem Eingang zweier beispielsweise als elektromechanische Relais ausgeführter Leistungsschaltorgane 5 und 6 verbunden, die mit ihrem jeweils anderen Eingang mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle und mit ihren Ausgängen mit jeweils einem der Anschlüsse eines zur Verstellung z. B. eines Fahrzeugfensters oder -schiebedachs vorgesehenenen Elektromotors 1 verbunden sind. Darüberhinaus sind die beiden Ausgänge des Mikrocontrollers 4 mit den Drain- bzw. Kollektoranschlüssen eines Feldeffekttransistors 7 bzw. eines pnp-Transistors 8 verbunden, deren Source- bzw. Emitteranschlüsse mit den Eingängen des Mikrocontrollers 4 verbunden sind. Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel können selbstverständlich auch zwei bipolare oder zwei Feldeffekt-Transistoren eingesetzt werden. Der mit dem der ein Öffnen der betreffenden Fahrzeugöffnung bewirkenden Drehrichtung zugeordneten Leistungsschaltelement 5 sowie mit dem Feldeffekttransistor 7 verbundene Ausgang des Mikrocontrollers 4 ist dem mit dem ersten Schaltorgan 2 verbundenen Eingang desselben zugeordnet, während der mit dem der ein Schließen der betreffenden Fahrzeugöffnung bewirkenden Drehrichtung zugeordneten Leistungsschaltelement 6 sowie mit dem pnp-Transistor 8 verbundene Ausgang des Mikrocontrollers 4 dem mit dem zweiten Schaltorgan 3 verbundenen Eingang desselben zugeordnet ist. Eine Betätigung der ersten Schaltvorrichtung 2 ruft somit ein Öffnen und eine Betätigung der zweiten 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 mit dem mit Masse verbundenen negativen Pol (-) der Bordspannungsquelle verbundenen Anschlüsse 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 hochohmig. Die Gate- bzw. Basisanschlüsse der Transistoren 7 bzw. 8 sind über Vorwiderstände mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbunden. Dadurch sind die Transistoren 7 und 8 im trockenen Ausgangszustand nicht durchgeschaltet.

Im Normalbetrieb erfolgt die Ansteuerung der Leistungsschaltorgane 5 oder 6 durch den Mikrocontroller 4, so daß die Befehle zum Öffnen oder Schließen des Fensters bzw. Schiebedachs nicht nur von den beiden der Schaltungsanordnung zugehörigen Schaltvorrichtungen 2, 3 sondern auch von entfernt angeordneten, etwa über ein Bussystem mit dem Mikrocontroller 4 verbundenen, weiteren Schaltvorrichtungen oder Steuergeräten übermittelt werden können.

Anders verhält es sich bei einem Notbetrieb, der z. B. dann erforderlich sein kann, wenn ein Fahrzeug etwa durch einen Unfall in ein Gewässer eintaucht, wodurch i. a. ein Versagen des Mikrocontrollers 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- bzw. Emitteranschlüsse bei unbetätigten Schaltvorrichtungen 2, 3 direkt mit dem positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle verbunden sind, während ihre Gate- bzw. Basisanschlüsse über die Vorwiderstände mit diesem verbunden sind. Die durch die Gate- bzw. Basisanschlüsse der Transistoren 7 und 8 definierten Schaltungsknotenpunkte sind andererseits, wie in Fig. 2 für den Basisanschluß des Transistors 8 schematisch dargestellt, jeweils mit einem Lötstift 12 verbunden, der - ebenso wie ein in geringem Abstand im wesentlichen parallel zu diesem angeordneter mit dem negativen Pol (-) der Bordnetzspannung verbundener zweiter Lötstift 12' - durch eine Wand eines die Schaltungsanordnung umgebenden Gehäuses 15 hindurchtaucht. Die Lötstifte 12 und 12' sind für das Wasser frei zugänglich, so daß sich zwischen ihren parallel zueinander stehenden Oberflächen ein je nach Leitfähigkeit des Wassers unterschiedlicher, jedoch in jedem Falle endlicher Widerstand 9 bzw. 10 ausbildet. Dadurch liegen die Gate- bzw. Basisanschlüsse der Transistoren 7 bzw. 8 auf einem niedrigeren Potential als ihre Source- bzw. Emitteranschlüsse, so daß die Transistoren 7 und 8 unabhängig von dem Mikrocontroller 4 durchgeschaltet, und die entsprechenden Anschlüsse der Leistungsschaltorgane 5 und 6 mit dem positiven Pol (+) der Spannungsquelle verbunden sind.

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 des dieser zugeordneten Leistungsschaltorgans 5 verbunden, das somit bestromt werden kann und durch Umschalten seines Ausgangs und des mit diesem verbundenen Motoranschlusses vom negativen Pol (-) zum positiven Pol (+) der Bordspannungsquelle den Motor 1 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 Parallellschaltung eines bipolaren (pnp-) Transistors mit einer separaten Diode zu erreichen.

Über den pnp-Transistor 8 und die Schaltvorrichtung 3 ist im Wasser, wie bereits zuvor beschrieben, der eine Eingang des der Schließbewegung zugeordneten Leistungsschaltorgans 6 mit dem mit seinem anderen Eingang fest verbundenen positiven Pol (+) verbunden, so daß ein Ansprechen dieses die Schließbewegung bewirkenden Leistungsschaltorgans 6 wirksam verhindert ist.

Um eine mechanische Beschädigung der in den Außenraum des Gehäuses 15 ragenden Abschnitte der Lötstifte 12 und 12' zu verhindern, sind diese, wie aus Fig. 2 zu ersehen von einer an der Wand des Gehäuses 15 angeformten offenen Käfigstruktur 16 umgeben, die das Eindringen des Wassers ohne weiteres ermöglicht, ein Umbiegen oder Abbrechen der Lötstifte 12, 12' jedoch verhindert. Dadurch ist insbesondere sichergestellt, daß diese nicht aus ihrer funktionsnotwendigen, im wesentlichen parallelen Ausrichtung gebracht werden.

Claims (5)

1. Elektrisches Steuergerät mit einer Schaltungsanordnung zur Steuerung eines in einem Kraftfahrzeug vorhandenen, elektromotorisch betriebenen Aggregates, wobei der ein Aggregateteil zwischen zwei Endpositionen verstellende Elektromotor (1) über zwei durch einen von zwei manuell betätigbaren Schaltvorrichtungen (2, 3) zu beeinflussenden Mikrocontroller (4) gesteuerte Leistungsschaltorgane (5, 6) in seiner einen oder anderen Drehrichtung betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eintauchen des Steuergeräts in Wasser eine durch eine durch zumindest einen sich im Wasser ausbildenden Widerstand (9, 10) bewirkte Änderung des elektrischen Potentials eines ersten Schaltungsknotenpunkts gegenüber einem Bezugspotential ausgelöste Notlauffunktion vorgesehen ist, bei der das das Betreiben des Motors (1) in der einen Drehrichtung bewirkende Leistungsschaltorgan (5) direkt durch die diesem zugeordnete manuell betätigbare Schaltvorrichtung (2) ansteuerbar ist, wobei der erste Schaltungsknotenpunkt sowie ein auf dem Bezugspotential befindlicher zweiter Schaltungsknotenpunkt jeweils mit einer für das Wasser frei zugänglichen elektrisch leitfähigen Fläche elektrisch leitend verbunden ist, welche Flächen in geringem Abstand im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet angeordnet sind.

2. Elektrisches Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung auf einer gedruckten elektrischen Leiterplatte (11) realisiert ist, und daß die elektrisch leitfähigen Flächen durch zumindest Teile der Oberflächen senkrecht auf der Leiterplatte (11) angeordneter Lötstifte (12, 12') gebildet sind.

3. Elektrisches Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung bis auf die elektrisch leitfähigen Flächen mit einer eine Benetzung ihrer elektrischen Leiterbahnen (13) sowie ihrer sonstigen Komponenten (14) mit Feuchtigkeit zumindest verringernden Schutzschicht versehen ist.

4. Elektrisches Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Flächen im Außenraum eines die übrige Schaltungsanordnung umgebenden Gehäuses (15) angeordnet und mit den ihnen zugeordneten Schaltungsknotenpunkten mittels durch eine Wand des Gehäuses (15) hindurchgeführter Leitungen verbunden sind.

5. Elektrisches Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Flächen zum Schutz vor mechanischer Beschädigung durch eine an der Wand des Gehäuses (15) angeformte offene Käfigstruktur umgeben sind.