DE10052316C2

DE10052316C2 - Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Sicherungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE10052316C2
Application number: DE2000152316
Authority: DE
Inventors: Alexander Hock
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-10-21
Filing date: 2000-10-21
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2020-10-22
Also published as: DE10052316A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Sicherungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der WO 00/21805 sind bereits eine Steuervorrichtung für eine Zündung und eine Lenkungsverriegelung eines Kraftfahrzeugs bekannt. Um den sicheren Betrieb einer Steuervorrichtung für die Zündung und Lenkungsverriegelung eines Kraftfahrzeugs ohne die Notwendigkeit eines Zündschlüssels zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass ein Schaltelement nur dann in eine Stellung bringbar ist, in der der Motor ausgeschaltet und die Lenkung verriegelt ist, wenn zusätzlich zu einer Drehung eine Kraft in Richtung der Achse auf das Schaltelement ausgeübt wird.

Aus der nachveröffentlichten DE 100 10 450 A1 ist bereits eine Fahrzeugverriegelungs vorrichtung bekannt. Neben einer Steuerschaltung zur Betätigung eines Unterbrecherele ments ist ein von der Steuerschaltung unabhängiger Sicherheitspfad vorgesehen. In der Steuerschaltung ist ein erster Schalter vorgesehen, welcher von einem Prozessor betätigt wird und eine Leitung mit einer 12 V Spannungsquelle und eine Leitung mit Masse ver bindet. Der Prozessor wird über eine erste Datenleitung angesteuert und steuert seiner seits außer dem Schalter über die Leitung die Zündung und den Anlasser. Der Sicher heitspfad weist einen zweiten Prozessor oder eine Logik auf, welche Signale einer zwei ten Datenleitung und einer dritten Datenleitung verarbeiten. Die dritte Datenleitung über trägt vorzugsweise ein von dem Zustand der Leitung der Zündung abgeleitetes Signal.

Die FR 280 12 63 A1 betrifft eine Verriegelungsvorrichtung für eine Antriebswelle eines Kraftfahrzeugs. Hierzu steuert ein Elektromotor eine Verriegelungseinrichtung an. Die elektrische Versorgung der Verriegelungseinrichtung erfolgt über einen Ruhekontakt ei nes Versorgungsrelais. Das Versorgungsrelais ist in Serie geschaltet mit einem Unterbre cherkontakt, der über die Verriegelungseinrichtung betätigbar ist. Der Unterbrecherkon takt wird erst geschlossen, wenn sich die Verriegelung gelöst hat. Dadurch können ge fährliche Betriebszustände während der Fahrt verhindert werden.

Aus der EP 909 685 A2 ist eine Immobilisierungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug be kannt, welche einen elektrischen Verriegelungsmechanismus umfasst. Der elektrische Verriegelungsmechanismus wird für ein erstes Schaltmittel mit dem Versorgungspotenti al sowie über ein zweites Schaltmittel mit Massepotential versorgt. Die Schaltmittel wer den durch eine Steuereinrichtung abhängig von bestimmten Umgebungsbedingungen an gesteuert.

Aus der nachveröffentlichten DE 199 62 180 C1 ist eine Schaltungsanordnung zum Stromlosschalten einer Verriegelung und ein Verfahren zum Stromlosschalten einer Len kungsverriegelung eines Kraftfahrzeugs bekannt. Über zwei unabhängig voneinander be triebene Mikroprozessoren werden sowohl Pluspol als auch Masse der Spannungsversor gung einer Lenkungsverriegelung stromlos geschaltet, wenn der Zündschalter betätigt und die Klemme 15 eingeschaltet ist. Somit wird verhindert, das die Lenkung während der Fahrt ausversehen verriegelt werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Sicherheit der Anordnung auch bei Ausfall einer Steuereinrichtung zu gewährleisten. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Sicherungsein richtung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erste Steuereinrichtung, die abhängig von zumindest einem Eingangssignal ein Ansteuersignal für eine elektrische Sicherungsein heit erzeugt. Es ist zumindest eine zweite Steuereinrichtung vorgesehen, die in Abhän gigkeit von zumindest einem Ausgangssignal der ersten Steuervorrichtung zumindest ein die elektrische Energieversorgung der elektrischen Sicherungseinrichtung beeinflussen des Schaltmittel ansteuert. Die erste Steuereinrichtung erzeugt einen Steuerbefehl für die zweite Steuereinrichtung, wobei die zweite Steuereinrichtung das Schaltmittel in Abhän gigkeit von dem Steuerbefehl ansteuert. Zudem ist der zweiten Steuereinrichtung zumin dest ein Eingangssignal zugeführt, woraus die zweite Steuereinrichtung ermittelt, ob der Steuerbefehl der ersten Steuereinrichtung mit einem Plausibilitätssteuerbefehl überein stimmt, den die zweite Steuereinrichtung aus dem zumindest einen Eingangssignal er mittelt. Somit können sowohl die erste als auch die zweite Steuereinrichtung die Energie versorgung der elektrischen Sicherungseinrichtung beeinflussen. Sollte eine der beiden Steuereinrichtungen ausfallen, kann immer noch die andere Steuereinrichtung die elektri sche Sicherungseinrichtung in der Weise ansteuern, dass die Energieversorgung unter bunden ist. Damit ist gewährleistet, dass beispielsweise bei der Fahrt kein Einrasten der elektrischen Lenkungsverriegelung als Beispiel einer Sicherungseinrichtung im Fehlerfall erfolgt.

Anhand der Plausibilitätsüberprüfung erkennt die zweite Steuereinrichtung, ob die erste Steuereinrichtung ordnungsgemäß arbeitet. Ist dies der Fall, so wird der Steuerbefehl in entsprechender Weise umgesetzt, indem beispielsweise das Schaltmittel geschlossen wird, um die Energieversorgung der elektrischen Sicherungseinrichtung zu gewährleisten. Ist jedoch der Steuerbefehl der ersten Sicherungseinrichtung nicht plausibel und somit eventuell fehlerbehaftet, so wird trotz gegebenenfalls gegenteiligem Steuerbefehl das Schaltmittel im geöffneten Zustand beibehalten, um so die Energieversorgung für die elektrische Sicherungseinrichtung zu unterbinden. Somit kann kein kritischer Systemzustand auftreten, denn nur beide Steuereinrichtungen zusammen können die elektrische Sicherungseinrichtung verstellen. Fällt jedoch eine der Steuereinrichtungen aus, so kann die Sicherungseinrichtung nicht mehr verstellt werden, d. h. sie behält ihren aktuellen Zustand. Ist als elektrische Sicherungseinrichtung eine Lenkradverriegelung vorgesehen, so kann im Fehlerfall zumindest einer Steuereinrichtung eine verriegelte Lenkungsverriegelung nicht mehr entriegelt und das Fahrzeug damit nicht mehr in Betrieb genommen werden; für den Benutzer jedoch können keine gefährlichen Situationen auftreten. Befindet sich die Lenkungsverriegelung im entriegelten Zustand, so kann das Fahrzeug zwar nicht mehr gesichert werden, jedoch geht keine Gefahr für die Insassen oder andere Personen aus, da ein Verriegeln während der Fahrt ausgeschlossen werden kann. Bei allen möglichen Fehlerfällen der Steuereinrichtungen werden für den Benutzer unkritische Betriebszustände eingenommen. Dies erhöht die Sicherheit des elektrischen Sicherungssystems beträchtlich.

Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung ist ein zweites Schaltmittel vorgesehen, welches ebenfalls die Energieversorgung für die elektrische Sicherungseinrichtung unterbinden kann. Dieses zweite Schaltmittel wird vorzugsweise von der ersten Steuereinrichtung angesteuert. Im Fehlerfall der ersten Steuereinrichtung bleibt das zweite Schaltmittel geöffnet. Dadurch können kritische Betriebszustände ausgeschlossen werden.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Figur dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Sicherungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine elektrische Lenkungsverriegelung als Beispiel für eine elektrische Sicherungseinrichtung umfasst einen Elektromotor 14, der einen Sperrbolzen 12 bewegt. Der Elektromotor 14 wird von einer Ansteuereinheit 16 mit elektrischer Energie versorgt. Die Ansteuereinheit 16 wird von einem ersten Mikrocontroller 20 als erste Steuereinrichtung über eine Datenschnittstelle 18 angesteuert. In dem ersten Mikrocontroller 20 ist ein erstes Schaltmittel 22 angeordnet, welches im geschlossenen Zustand einen Pluspol 38 einer nicht dargestellten Fahrzeugbatterie mit der elektrischen Lenkungsverriegelung 10 verbindet. Befindet sich das erste Schaltmittel 22 im geöffneten Zustand, so ist die elektrische Verbindung zwischen dem Pluspol 38 und der elektrischen Lenkungsverriegelung 10 unterbrochen. Dem ersten Mikrocontroller 20 sind zwei erste Eingangssignale 26 sowie einige zweite Eingangssignale 28 zugeführt. Der erste Mikrocontroller 20 erzeugt einen Steuerbefehl 24, der einem zweiten Mikrocontroller 30 als Beispiel für eine zweite Steuereinrichtung zugeführt wird. Weiterhin erhält der zweite Mikrocontroller 30 auch die ersten Eingangssignale 26 sowie zumindest ein drittes Eingangssignal 34 als Eingangsgrößen. In dem zweiten Mikrocontroller 30 ist ein zweites Schaltmittel 32 angeordnet, welches im geöffneten Zustand sicherstellt, dass das Massepotential 36 nicht an die elektrische Lenkungsverriegelung 10 gelangt.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird als elektrische Sicherungseinrichtung eine elektrische Lenkungsverriegelung verwendet. Grundsätzlich sind jedoch beliebige Vorrichtungen denkbar, die elektrisch betrieben werden, um für den Betrieb des Kraftfahrzeugs notwendige Bedienelemente mechanisch zu blockieren. Die elektrische Lenkungsverriegelung 10 besteht aus einer Ansteuereinheit 16, beispielsweise ein elektronisches Schaltmittel wie ein Transistor. Diese Ansteuereinheit 16 beeinflusst die Bestromung des Elektromotors 14. Die Ansteuereinheit 16 erhält einen entsprechenden Ansteuerbefehl von dem ersten Mikrocontroller 20. Andererseits gelangen über die Datenschnittstelle 18 Rückmeldesignale der elektrischen Lenkungsverriegelung 10 an den ersten Mikrocontroller 20. Bei diesen Rückmeldesignalen kann es sich beispielsweise um die Position des Elektromotors 14 handeln, die Rückschlüsse zulässt, ob sich die elektrische Lenkungsverriegelung 10 im verriegelten oder entriegelten Zustand befindet. Der Elektromotor 14 betätigt den Sperrbolzen 12, der eine mechanische Ver- oder Entriegelung der Lenkung bewirkt. Wenn keine Betätigung der elektrischen Lenkungsverriegelung 10 erfolgen soll, so befinden sich sowohl das erste Schaltmittel 22 als auch das zweite Schaltmittel 32 im geöffneten Zustand. So ist die elektrische Lenkungsverriegelung 10 weder mit dem Pluspol 38 noch mit dem Massepotential 36 elektrisch leitend verbunden.

Für einen nachfolgend beschriebenen Betätigungsvorgang wird davon ausgegangen, dass sich das Kraftfahrzeug im abgestellten Zustand bei verriegelter Lenkung befindet. Der Benutzer gelangt in den Innenraum des Kraftfahrzeugs. Zur Entriegelung der Lenkung betätigt er einen Zündstartschalter in eine entsprechende Position. Das Ausgangssignal des Zündstartschalters, das dessen Position signalisiert, wird als erstes Eingangssignal 26 sowohl dem ersten als auch dem zweiten Mikrocontroller 20, 30 zugeführt. Der erste Mikrocontroller 20 erkennt anhand dieses ersten Eingangssignals 26, dass der Benutzer die elektrische Lenkungsverriegelung 10 vom verriegelten in den entriegelten Zustand überführen möchte. In einem ersten Schritt erzeugt der erste Mikrocontroller 20 einen Schließbefehl für das erste Schaltmittel 22. Zugleich generiert er einen Steuerbefehl 24, der den zweiten Mikrocontroller 30 veranlassen soll, das zweite Schaltmittel 32 zu schließen. Bevor jedoch der zweite Mikrocontroller 30 das zweite Schaltmittel 32 im Sinne eines Schließens ansteuert, führt er eine Plausibilitätsüberprüfung durch. Hierzu wertet der zweite Mikrocontroller 30 das erste Eingangssignal 26, welches im Ausführungsbeispiel vom Zündstartschalter beeinflusst wird, aus. Zeigt das erste Eingangssignal 26 in übereinstimmender Weise wie der Steuerbefehl 24 eine gewünschte Aktivierung der elektrischen Lenkungsverriegelung 10 an, so handelt es sich um einen plausiblen Steuerbefehl 24. Nur in diesem Fall erzeugt der zweite Mikrocontroller 30 einen Schließbefehl für das zweite Schaltmittel 32. Verläuft jedoch der Plausibilitätstest negativ, d. h. weichen der vom zweiten Mikrocontroller 30 anhand des ersten Eingangssignals 26 ermittelte erwartete Befehl von dem Steuerbefehl 24 des ersten Mikrocontrollers 20 ab, so verbleibt das zweite Schaltmittel 32 im geöffneten Zustand. Ein negativer Plausibilitätstest deutet auf einen Fehler des ersten Mikrocontrollers 20 hin. Die Energieversorgung der elektrischen Lenkungsverriegelung 10 bleibt im vermuteten Fehlerfall des ersten Mikrocontrollers 20 weiterhin unterbrochen, so dass kein Verstellvorgang des Elektromotors 14 erfolgen kann.

Im Weiteren wird davon ausgegangen, dass es sich um einen plausiblen Steuerbefehl 24 gehandelt hat, d. h. dass der erste Mikrocontroller 20 ordnungsgemäß funktioniert. In diesem Fall erzeugt der zweite Mikrocontroller 30 einen Schließbefehl für das zweite Schaltmittel 32. Im sich daran anschließenden zweiten Schritt wird die elektrische Lenkungsverriegelung 10 verstellt, indem über die Datenschnittstelle 18 ein Entriegelungsbefehl des ersten Mikrocontrollers 20 an die Ansteuereinheit 16 gelangt. In entsprechender Weise wird der Elektromotor 14 so bestromt, dass der Sperrbolzen 12 in eine dem entriegelten Zustand entsprechende Position gebracht wird. Die elektrische Lenkungsverriegelung 10 gibt über die Datenschnittstelle 18 an den ersten Mikrocontroller 20 eine Rückmeldeinformation, die das Erreichen der Entriegelungsposition signalisiert. Wenn diese Information bei dem ersten Mikrocontroller 20 eintrifft, so veranlasst er in einem dritten Schritt das Öffnen der beiden Schaltmittel 22, 32. Ein entsprechend veränderter Steuerbefehl 24 gelangt an den zweiten Mikrocontroller 30, der daraufhin das zweite Schaltmittel im Sinne eines Öffnens ansteuert. Ein das Öffnen des zweiten Schaltmittels 32 bewirkender Steuerbefehl 24 wird jedoch nicht einem Plausibiltätstest unterzogen. Auch das erste Schaltmittel 22 wird vom ersten Mikrocontroller 20 wieder zum Öffnen veranlasst. Damit ist ausgeschlossen, dass durch einen Fehler einer der Mikrocontroller 20, 30 die elektrische Lenkungsverriegelung 10 im Sinne eines Verriegelns während der Fahrt angesteuert wird.

Im Fehlerfall einer der Mikrocontroller 20, 30 verbleiben die entsprechenden Schaltmittel 22, 32 im geöffneten Zustand.

Möchte der Benutzer die Lenkung des Kraftfahrzeugs wieder in den verriegelten Zustand bringen, so betätigt er beispielsweise einen Zündstartschalter in einer entsprechenden Art und Weise. Neben diesem die Stellung des Zündstartschalters anzeigenden ersten Eingangssignal wertet der erste Mikrocontroller 20 noch die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder die Motordrehzahl aus, die über die zweiten Eingangssignale 28 an den ersten Mikrocontroller 20 gelangen. Erst wenn die zweiten Eingangssignale signalisieren, dass das Kraftfahrzeug steht bzw. der Motor abgestellt ist, wird bei einem einen Verriegelungswunsch anzeigenden ersten Eingangssignal 26 die elektrische Lenkungsverriegelung 10 im Sinne einer Verriegelung aktiviert. Sind die genannten Bedingungen erfüllt, so steuert der erste Mikrocontroller 20 das erste Schaltmittel 22 im Sinne eines Schließens an. Außerdem soll der Steuerbefehl 24 den zweiten Mikrocontroller 30 veranlassen, das zweite Schaltmittel 32 zu schließen. Der zweite Mikrocontroller 30 führt jedoch - wie bereits beschrieben - einen Plausibilitätstest durch anhand des ersten Eingangssignals 26, das die Stellung des Zündstartschalters anzeigt. Sofern dieses erste Signal 26 auf eine gewünschte Betätigung der elektrischen Lenkungsverriegelung in Übereinstimmung mit dem Steuerbefehl 24 schließen lässt, so wird auch das zweite Schaltmittel 32 im Sinne eines Schließens angesteuert. Im zweiten Schritt sendet der erste Mikrocontroller 20 über die Datenschnittstelle 18 einen entsprechenden Verriegelungsbefehl an die Ansteuereinheit 16, die den Elektromotor 14 so ansteuert, dass der Sperrbolzen 12 die Verriegelung der Lenkung herbeiführt. Befindet sich die elektrische Lenkungsverriegelung 10 im verriegelten Zustand, so meldet sie dies dem ersten Mikrocontroller 20 zurück. Dieser steuert daraufhin die ersten Schaltmittel 22 unmittelbar und das zweite Schaltmittel 32 über den zweiten Mikrocontroller 30 im Sinne eines Öffnens an.

Ein kritischer Systemzustand kann nun nicht mehr auftreten, denn nur beide Mikrocontroller 20, 30 zusammen können die elektrische Lenkungsverriegelung 10 in ihrem Zustand verändern. Fällt ein Mikrocontroller 20, 30 aus, so kann die elektrische Lenkungsverriegelung 10 nicht mehr verstellt werden. Damit behält diese ihren aktuellen Zustand. Dies ist somit unkritisch, da eine verriegelte elektrische Lenkungsverriegelung 10 zwar nicht mehr entriegelt und das Kraftfahrzeug damit nicht mehr in Betrieb genommen werden kann, sich das System aber in einem für den Benutzer unkritischen Zustand befindet. Eine entriegelte elektrische Lenkungsverriegelung 10 kann nicht mehr verriegelt und das Kraftfahrzeug damit nicht mehr gesichert werden. Hiervon geht jedoch keine Gefahr für die Insassen oder andere Personen aus.

Die ersten und/oder zweiten Eingangssignale 26, 28 könnten beispielsweise auch über ein Bussystem zugeführt werden. Ebenso könnte vorgesehen sein, dass auch die zweiten Eingangssignale 28 in gleicher Weise an den zweiten Mikrocontroller 30 gelangen. Zwar erhöhen sich hierbei die Anforderungen für den zweiten Mikrocontroller 30. Jedoch kann der Plausibilitätstest optimiert werden. Unter Umständen könnte das erste Schaltmittel 22 entfallen, sofern die Ansteuereinheit 16 bei einem defekten Zustand des ersten Mikrocontrollers 20 die Energieversorgung des Elektromotors 14 zuverlässig unterbricht. Im Ausführungsbeispiel sind zwar die Schaltmittel 22, 32 in den jeweiligen Microcontrollern 20, 30 integriert, sie können jedoch genauso als separate Bauelemente räumlich entfernt angeordnet werden. Ebenfalls könnten beide Schaltmittel 22, 32 entweder im Pluspolpfad oder im Massepfad gleichermaßen angeordnet sein.

Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Ansteuerung einer elektrischen Lenkungsverriegelung eines Kraftfahrzeugs. Sie ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.

Claims

1. Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrischen Sicherungseinrichtung für ein Kraft fahrzeug, mit einer ersten Steuereinrichtung (20), die abhängig von zumindest einem Eingangssignal (26, 28) ein Ansteuersignal für eine elektrische Sicherungseinrich tung (10, 12, 14) erzeugt, wobei zumindest eine zweite Steuereinrichtung (30) vor gesehen ist, die in Abhängigkeit von zumindest einem Ausgangssignal (24) der ers ten Steuervorrichtung (20) zumindest ein die Energieversorgung (36, 38) der elektri schen Sicherungseinrichtung (10, 12, 14) beeinflussendes Schaltmittel (32) ansteu ert, wobei die erste Steuereinrichtung (20) als Ausgangssignal einen Steuerbefehl (24) für die zweite Steuereinrichtung (30) erzeugt, wobei die zweite Steuereinrich tung (30) das Schaltmittel (32) in Abhängigkeit von dem Steuerbefehl (24) ansteuert und der zweiten Steuereinrichtung (30) zumindest ein Eingangssignal (26, 34) zuge führt ist, woraus die zweite Steuereinheit ermittelt, ob der Steuerbefehl (24) oder das Ausgangssignal mit einem Plausibilitätssteuerbefehl übereinstimmt, den die zweite Steuereinheit (30) aus dem zumindest einen Eingangssignal (26, 34) ermittelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiteres Schaltmittel (22) vorgesehen ist zur Beeinflussung der elektrischen Energieversor gung (36, 38) der elektrischen Sicherungseinrichtung (10, 12, 14).

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Schaltmittel (22) von der ersten Steuereinrichtung (20) angesteuert ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung des Steuerbefehls (24) oder des Ausgangssignals von dem Plausibilitätssteuerbefehl die zweite Steuereinrichtung (30) das Schaltmittel (32) so ansteuert, dass die elektrische Sicherungseinrichtung (10, 12, 14) nicht mit elektri scher Energie versorgt ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangssignal (26, 28) ein Ausgangssignal eines Zündstartschalters und/oder eines Türkontaktschalters und/oder eines Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitssensors verwendet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der elektrischen Sicherungseinheit um eine elektrische Lenkradverriege lung (10, 12, 14) handelt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (32) in der ersten oder zweiten Steuereinrichtung (20, 30) integriert ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (32) die elektrische Energieversorgung der elektrischen Sicherungs einrichtung (10, 12, 14) unterbricht bei einem Fehlerfall der zweiten Steuereinheit (30).