DE10154575B4 - Vorrichtung zum Überlastschutz elektrischer Aggregate in Kraftfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung zum Überlastschutz elektrischer Aggregate in Kraftfahrzeugen Download PDF

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Abstract

Steuergerät innerhalb eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugbatterie (1), die mit einer Eingangsseite (15) des Steuergeräts (5) verbunden ist, wobei das Steuergerät (5) Low-Side-Schaltelemente (7, 7.1) umfasst, mit welchen durch Sicherungen abgesicherte elektrische Aggregate (8.1–8.4; 9.1–9.4) ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Sicherungselemente die elektrischen Aggregate (8.1–8.4; 9.1–9.4) versorgende High-Side-Schalter (6, 6.1, 6.2...6.n) vorgesehen sind, die innerhalb des Steuergeräts (5) angeordnet sind und softwaregesteuert als Kurzschluss-Überlast- und Leitungsschutz von Leitungen und der elektrischen Aggregate (8.1–8.4;.....8.n; 9.1–9.4,.....9.n), abhängig von der Anzahl der mittels Low-Side-Schaltern (7, 7.1) zugeschalteten elektrischen Aggregate (8.1 bis 8.4; 9.1 bis 9.4) schaltbar sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Der Überlastschutz elektrischer Komponenten in den Bordnetzen von Kraftfahrzeugen erfolgt heute noch vorwiegend über Schmelzsicherungen. Diese dienen dem Überlastschutz und unterbrechen die elektrische Verbindung zum nachgeschalteten Verbraucher, wenn die Schmelzsicherung infolge eines zu hohen elektrischen Stromes schmilzt. Die Schmelzsicherungen sind an einer oder mehreren zentralen Stelle(n) im Fahrzeug untergebracht, wo sie in Sicherungskästen zusammengefasst sind.
  • In Bordnetzen von Kraftfahrzeugen als Überlastschutz dienende Schmelzsicherungen sind in der Regel in einem oder mehreren Sicherungskästen aufgenommen. Die Sicherungskästen enthalten eine Anzahl durch farbliche Kennzeichnungen voneinander unterscheidbare Schmelzsicherungen, mit denen verschiedene elektrische Aggregate im Fahrzeug entweder einzeln oder gruppenweise abgesichert sind. Je nach Stärke des in der elektrischen Leitungsverbindung fließenden Stroms sind in Sicherungskästen verschiedene Schmelzsicherungen untergebracht. Deren Querschnitt ist jeweils auf die Stromstärke in der elektrischen Leitung bei Normalbetrieb des elektrischen Verbrauchers im Bordnetz abgestimmt. Bei auftretenden Kurzschlüssen und demzufolge stark ansteigendem Strom I schmelzen die Querschnitte der Schmelzsicherungen an den dafür vorgesehenen Sollbruchstellen, der elektrische Verbraucher wird mithin vom Bordnetz des Fahrzeugs getrennt.
  • Die Vielzahl elektrischer Verbraucher in heutigen Kraftfahrzeugen macht es erforderlich, durch eine entsprechend große Anzahl verschiedener Schmelzsicherungen, abgestimmt auf die Stromstärke bei Normalbetrieb der jeweiligen elektrischen Leitung, vorzuhalten. Die Schmelzsicherungen stellen einen Kostenfaktor dar, ferner benötigen die Sicherungskästen, in denen die Schmelzsicherungen untergebracht sind, Bauraum im Innenraum eines Fahrzeugs. DE 198 08 987 C1 bezieht sich auf eine verlustsymmetrierte Treiberschaltung aus MOS-Highside-/Lowside-Schaltern, bei der eine Last mit einem Highside- und einem Lowside-Schalter in Serie geschaltet ist. Ferner sind MOS-Transistoren zum Treiben einer Last vorgesehen sowie ein Temperaturbegrenzungsschaltkreis und ein Strombegrenzungsschaltkreis, der einem der beiden MOS-Transistoren zugeordnet ist. Zur Symmetrierung der Verlustleistung zwischen den MOS-Highside- und den MOS-Lowside-Schaltern wird vorgesehen, dass das Gate des MOS-Transistors ohne Strombegrenzungsschaltkreis über eine Zener-Diode auf Masse gelegt ist, deren Zenerspannung der maximalen Ansteuerspannung für diesen MOS-Transistor entspricht.
  • DE 198 15 628 C1 bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ein Kraftstoff-Einspritzsystem. Die Steuereinrichtung für eine Leistungsendstufe, insbesondere für die Ansteuerung einer Leistungsendstufe einer Kraftstoffpumpe oder eines Kraftstoff-Einspritzventils einer Brennkraftmaschine umfasst eine zwischen den Polen einer der Steuereinrichtung zugeordneten Versorgungsspannungsquelle angeordnete Reihenschaltung eines aus einem bipolaren PNP-Transistors bestehenden Highside-Schalters, eines ersten Widerstandes und eines ersten Kondensators. Es ist ein Lowside-Schalter vorgesehen, wobei der Ausgang der Steuereinrichtung zwischen dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator liegt. Zwischen dem Highside-Schalter und dem Lowside-Schalter ist ein zweiter Kondensator angeordnet. Parallel zum zweiten Kondensator ist eine Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand, einem zweiten Widerstand und einem dritten Kondensator geschaltet. Ein weiterer Widerstand ist zwischen dem Versorgungsspannungsanschluss und dem Lowside-Schalter angeordnet.
  • DE 43 29 860 A1 bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung unterschiedlicher elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug. Mittels der Schaltungsanordnung werden unterschiedliche elektrische Verbraucher in einem Kraftfahrzeug gesteuert. Die Schaltungsanordnung ist eingangsseitig mit einer Spannungsquelle und mit Eingabeschaltern und ausgangsseitig mit den zu steuernden Verbrauchern verbunden. Jedem Verbraucher ist ein individuelles Halbleiterelement zugeordnet, welches bei Auftreten eines Kurzschlusses am Halbleiterelementausgang den zugeordneten Verbraucher von der Spannungsquelle abtrennt und dass bei der Beendigung des Kurzschlusses den zugeordneten Verbraucher wieder mit der Spannungsquelle verbindet. Auch für Verbraucher, die eine relativ hohe elektrische Leistung in dem Kraftfahrzeug umsetzen, wie beispielsweise einer Fahrgastraumheizung, ist ein Halbleiterelement zur Ansteuerung vorgesehen. Als Halbleiterbauelemente werden insbesondere MOSFET-Transistoren eingesetzt.
  • DE 100 15 647 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung zumindest eines elektromagnetischen Verbrauchers. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Magnetventil. Der elektrische Verbraucher ist aus einer Energieversorgungseinrichtung und einem elektrische Ladung speichernden Element versorgbar. Es wird der Ladezustand des Elementes erfasst und ausgewertet. Es ist vorgesehen, dass der Ladezustand des Elementes vor einer Betätigung, während und/oder nach dieser Betätigung des Verbrauchers erfasst und ausgewertet wird.
  • Darstellung der Erfindung
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung können elektrische Verbraucher in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen gegen Überlastung ohne den Einsatz von Schmelzsicherungen abgesichert werden. Dazu wird die Sicherungsfunktion in das Steuergerät verlagert, welches nunmehr High-Side-Schaltelemente umfasst, die als Leitungsschutzelemente für einzelne elektrische Aggregate oder in Funktionseinheiten zusammengefasste elektrische Aggregate dienen. Die Schaltfunktion für die einzelnen oder in Funktionsgruppen zusammengefassten elektrischen Aggregate werden mittels Low-Side-Schaltelementen einzeln und individuell geschaltet. Durch die gewählte Lösung kann ein Schmelzsicherungen enthaltender Sicherungskasten im Kraftfahrzeug entfallen.
  • Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung lassen sich elektrische Verbraucher bei abgeschaltetem Fahrzeug vom Fahrzeugbordnetz abtrennen. Neben dieser Abtrennfunktion können die High-Side-Schaltelemente auch die Relaisfunktion übernehmen. Durch den Einsatz von High-Side-Schaltelementen können die Kosten für Sicherungen, Relais, Sicherungs- und Relaiskästen sowie die Verkabelung zwischen diesen Baukomponenten erheblich reduziert werden. Durch die vorgeschlagene Lösung kann zusätzlich Bauraum durch Entfall des Sicherungskastens gewonnen werden.
  • Die im Steuergerät eingesetzten, zum Teil hochintegrierten Endstufen werden als Funktionsschalter für die elektrischen Aggregate eingesetzt, so dass deren Modifikation zur Integration eines Leitungsschutzes nicht erforderlich ist. Die den Leitungsschutz übernehmenden elektronischen Bauelemente ermöglichen die zerstörungsfreie Unterbrechung des Stromkreises bei auftretender Überlastung der elektrischen Aggregate bzw. Verbraucher sowie im Falle des Auftretens von Kurzschlüssen. Die High-Side-Bauelemente werden so eingebaut, dass ihre jeweilige Sicherungsschwelle auf die elektrischen Aggregate bzw. Verbraucher oder Funktionsgruppen elektrischer Aggregate, wie zum Beispiel eine der Zylinderzahl der Verbrennungskraftmaschine entsprechende Anzahl von Einspritzventilen oder Zündspulen, abgestimmt ist.
  • Nach einem aufgetretenen Fehlerfall im elektrischen Leitungssystem zu einem elektrischen Verbraucher bzw. einer Funktionsgruppe mehrerer elektrischer Verbraucher können die eingesetzten High-Side-Schalter mittels eines Rücksetz-Signals zurückgesetzt werden und im Steuergerät wieder die ihnen obliegende Sicherungsfunktion übernehmen.
  • Da der Strom über Eingänge am Steuergeräteprozessor erfasst wird, kann bei zu hohen auftretenden Strömen der Strom durch den am Prozessor vorgesehenen High-Side-Schalter abgeschaltet werden. Die solcherart verwirklichte Sicherungsfunktion ist sehr flexibel und kann intelligent an Aggregatedaten und Betriebszustände, wie zum Beispiel Einschaltzustände von Aggregaten, Anlaufströme von Motoren und drehzahlabhängige Lasten, wie beispielsweise Zündspulen, angepasst werden. Der Prozessor, der mit einer Anzahl von schaltbaren High-Side-Schaltelementen verbunden ist, kennt bei Auftreten eines Fehlers den High-Side-Schalter, der abgeschaltet worden ist, weil zum Beispiel zu hohe Ströme flossen oder ein Kurzschluss aufgetreten ist. Die Kenntnis des Ortes, an welchem der Fehler aufgetreten ist, kann zum Beispiel an den Bordcomputer eines Fahrzeugs übermittelt werden oder im Rahmen einer Werkstattdiagnose durch das Motorsteuergerät übermittelt und ausgelesen werden. Bei nur kurzzeitig auftretenden Kurzschlüssen (Wackelkontakte) kann der Fehler auf einfache Weise durch Wiederzuschalten des High-Side-Schaltelementes geheilt werden, wobei zur Fehlerbehebung der Einsatz einer Ersatzsicherung und damit der Zugang zu einem Sicherungskasten mit der erfindungsgemäßen Lösung nicht mehr erforderlich ist.
  • Zeichnung
  • Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
  • Es zeigt:
  • 1 ein Bordnetzkonzept, in welchem Zündspulen und Einspritzventile über diesen funktionseinheitenweise zugeordnete Leitungsschutzelemente versorgt werden und
  • 2 einen Schaltplanausschnitt zur Ansteuerung von Zündspulen und Einspritzventilen an Verbrennungskraftmaschinen.
  • Ausführungsvarianten
  • 1 zeigt ein Bordnetzkonzept, in welchem Zündspulen und Einspritzventile über diesen funktionseinheitenweise zugeordnete Leitungsschutzelemente versorgt werden.
  • Das Bordnetz eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, umfasst eine Fahrzeugbatterie 1, welche einen Pluspol 2 und einen Minuspol 3 enthält. Der Minuspol 3 der Fahrzeugbatterie 1 ist auf Masse 4 gelegt. Der Pluspol 2 der Fahrzeugbatterie 1 ist ungeschützt an eine Eingangsseite 15 eines Steuergeräts 5 des Kraftfahrzeugs gelegt, welches hier lediglich in seinem schematischen Aufbau wiedergegeben ist. Das Steuergerät 5 umfasst eine erste Schaltergruppe, welche als High-Side-Schalter ausgeführt sind. Ferner umfasst das Steuergerät 5 gemäß der Darstellung in 1 eine weitere Schaltergruppe 7, die als Low-Side-Endstufen ausgebildet sind und über separate Leitungen elektrische Aktuatoren, Verbraucher und Aggregate individuell ansteuern.
  • Die High-Side-Schaltungsgruppe 6 umfasst einen ersten Schalter 6.1, der eine zerstörungsfreie Unterbrechung eines Stromkreises im Fehlerfall und dadurch den Entfall von Schmelzsicherungen ermöglicht. Mittels des ersten Schalters 6.1, der als ein schaltendes Halbleiterbauelement ausgebildet ist, werden über eine spannungsführende Leitung 14 einzelne elektrische Aggregate 9.1, 9.2, 9.3 sowie 9.4 einer ersten Funktionseinheit 9 mit Spannung versorgt. Im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen elektrischen Verbraucher bzw. Aggregate der ersten Funktionsgruppe 9 zum Beispiel als Einspritzventile ausgebildet, über welche den einzelnen Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine Kraftstoff zugeführt wird. Der High-Side-Schalter 6.1, der als Leitungsschutzelement bzw. Überlastschutzelement in der Versorgungsleitung 14 für die elektrischen Verbraucher 9.1 bis 9.4 der ersten Funktionseinheit 9 aufgenommen ist, schaltet die jeweiligen elektrischen Verbraucher 9.1 bzw. 9.4 beim Überschreiten seiner Nenndaten selbsttätig ab. Mittels einer Rückmeldung des aktuellen Stromwertes an einen Widerstand (vgl. Darstellung gemäß 2) kann die hier nicht näher dargestellte Software des Steuergeräts 5 entscheiden, ob Normalbetrieb vorliegt oder gegebenenfalls das High-Side-Schaltelement 6.1 öffnen.
  • Neben den High-Side-Schaltern 6.1 bzw. 6.2 können im Steuergerät 5 gemäß der Darstellung in 1 weitere High-Side-Schalter 6.n angeordnet sein, die einzelnen elektrischen Aggregaten 8.n hinsichtlich von deren Spannungsversorgung zugeordnet sein können. Mittels des Steuergeräts 5 können demnach nicht nur zu Funktionsgruppen 8 bzw. 9 zusammengefasste elektrische Verbraucher in Gestalt von Einspritzventilen oder Zündspulen, um ein weiteres Beispiel zu nennen, angesteuert werden, sondern auch einzelne elektrische Aggregate 8.n, die in das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs integriert sind.
  • Neben den angesprochenen High-Side-Schaltelementen 6.1, 6.2 sowie 6.n kann das Steuergerät 5 des Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs in einer Low-Side-Schaltgruppe 7 zusammengefasste Low-Side-Endstufen 7.1 enthalten. Die Low-Side-Schaltelemente 7, 7.1 können hochintegrierte Endstufen als Funktionsschalter aus Motorbesteuerungsantwendungen sein, mit denen die einzelnen elektrischen Aggregate bzw. Verbraucher 8.1 bis 8.4 bzw. 9.1 bis 9.4 des Bordnetzes individuell angesteuert werden. Die Schaltelemente 7.1 der Low-Side-Schaltgruppe 7 sind über individuelle Ansteuerungsleitungen 11 bzw. 12 mit den einzelnen elektrischen Verbrauchern, seien es in der 1 dargestellte Zündspulen 8.1, 8.2, 8.3 bzw. 8.4, die in der Funktionsgruppe 8 zusammengefasst sind, seien es Einspritzventile 9.1, 9.2, 9.3 bzw. 9.4, die in der zweiten Funktionsgruppe 9 zusammengefasst sind. An der Ausgangsseite 16 des Steuergeräts 5 sind die einzelnen elektrischen Aggregate bzw. Verbraucher 8.1 bis 8.4 und 9.1 bis 9.4 mit den Low-Side-Endstufen 7.1 des Steuergeräts 5 verbunden.
  • Gemäß des in 1 vorgestellten Bordnetzkonzeptes erfolgt die individuelle Schaltung elektrischer Verbraucher 8.1, 8.2, 8.3 bzw. 8.4 sowie 9.1, 9.2, 9.3 bzw. 9.4 über die in der Low-Side-Schaltgruppe 7 im Steuergerät 5 zusammengefassten, zum Teil hochintegrierten Endstufen. Über die Endstufen erfolgt die individuelle Ansteuerung der einzelnen elektrischen Verbraucher durch die Motorsteuerung, während die im Steuergerät 5 enthaltenen High-Side-Schaltelemente 6.1, 6.2 bzw. 6.n eine zerstörungsfreie Unterbrechung des Stromkreises im Fehlerfall ermöglichen. Dies erfolgt in der Regel dann, wenn ein Kurzschluss aufgetreten ist oder die elektrischen Verbraucher 8.n bzw. 9.n oder Verbraucher von Funktionsgruppen 8, 9 individuell überlastet sind.
  • Die Integration des Leitungsschutzes in das Steuergerät 5 und dessen ungeschützte Beschaltung vom Pluspol 2 der Fahrzeugbatterie 1 macht das Vorsehen von Schmelzsicherungen überflüssig, wodurch Bauraum am Kraftfahrzeug gewonnen werden kann. Die High-Side-Schaltelemente 6, 6.1, 6.2 sowie 6.n sind nach Auftreten eines Fehlers über ein Software-Rücksetz-Signal wieder in ihren Zustand vor Auftreten einer Überlastung des jeweils angeschlossenen elektrischen Aggregates 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 bzw. 9.1 bis 9.4 bzw. 8.n und 9.n überführbar, ohne dass es eines Auswechselns eines Leitungsschutzelements bedürfte.
  • 2 zeigt einen Schaltplanausschnitt zur Ansteuerung von Zündspulen an einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Aus dem elektrischen Schaltbild gemäß der Darstellung in 2 geht hervor, dass ein elektronischer Halbleiterbaustein 6.2, der als High-Side-Schaltelement fungiert, eingangsseitig über eine ununterbrochene Leitung zum Pluspol 2 mit der Fahrzeugbatterie 1 eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs verbunden ist. Der in der Darstellung gemäß 2 mit Bezugszeichen 20 bezeichnete High-Side-Schalter ist ferner an der Eingangsseite 21 mit einem zweiten Widerstand 27 beschaltet (100 Ohm). An der Ausgangsseite 22 ist der High-Side-Schalter mit einem elektrischen Aggregat 8.1 in Gestalt einer Zündspule einer Funktionsgruppe 8 verbunden, in welcher gemäß der Darstellung in 2 mehrere Zündspulen 8.1, 8.2, 8.3 bzw. 8.4 aufgenommen sein können.
  • Die Ansteuerung des als Leitungsschutz fungierenden High-Side-Schalters 20 erfolgt über einen Transistor T1, hier mit Bezugszeichen 23 gekennzeichnet. Dessen Transistorbasis 24 ist unter Parallelschaltung eines ersten Widerstandes 26 mit einer Eingangsspannung 24U UIN verbunden. Mit Hilfe des Transistors T1 und des Widerstandes 26 kann der Eingang 21 des High-Side-Schaltelementes 20 an die Signalpegel eines Rechnerportes angepasst werden. Der Rechnerport liefert im allgemeinen entweder ein 0-Volt oder ein 5-Volt-Pegelsignal, so dass der Eingang 21 des High-Side-Schaltelementes 20 vom UBatt über den zweiten Widerstand 27 nach Masse gezogen werden muss.
  • Wird hingegen ein High-Side-Schaltelement 20 eingesetzt, welches eine direkte Prozessorportansteuerung erlaubt, können der erste Widerstand 26, der zweite Widerstand 27 sowie der Transistor 23 entfallen, so dass weitere Schaltelementkosten eingespart werden können.
  • Ferner ist dem als Leitungsschutzelement dienenden High-Side-Schalter 20 ein dritter Widerstand 28 zugeordnet, über welchen der aktuelle Stromwert ermittelt werden kann. Tritt ein Kurzschluss hinter dem High-Side-Schaltelement 20 auf, schaltet dieser beim Überschreiten seiner Nenndaten selbsttätig ab. Durch eine Rückmeldung des aktuellen Stromwertes am dritten Widerstand 28 (Usense) kann die Software entscheiden, ob Normalbetrieb vorliegt oder gegebenenfalls den High-Side-Schalter 20 wieder öffnen.
  • Der High-Side-Schalter 20 kann von der Software gegebenenfalls auch vor Überschreiten der Nenndaten abgeschaltet werden. Damit kann die Sicherungsfunktion vom High-Side-Schaltelement 20 in die den Betrieb der am Prozessor angeschlossenen High-Side-Schaltelemente 20 koordinierende Software eingebettet werden. Die intelligente Sicherung, die in der Software implementiert sein kann, kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass erhöhte Einschaltströme von Motoren, Lampen, Kondensatoren und weiterer elektrischer Bauelemente durch kurzzeitiges Heraufsetzen der Stromschwelle zugelassen werden und nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitspanne die Sicherung durch Herabsetzen des zuvor heraufgesetzten Stromwertes wieder sensibel geschaltet werden kann. Die intelligente Sicherungsfunktion im Rahmen einer Software kann in dieser oft dadurch realisiert werden, dass die vom High-Side-Schaltelement 20 realisierte Sicherungsfunktion abhängig von der Anzahl der mittels Low-Side-Schaltern 7, 7.1 zugeschalteten Aggregate sensibel oder robust geschaltet wird. Mittels einer intelligent konfigurierten Software kann darüber hinaus im Wege der Stromerfassung auch der Kabelabfall an einem Aggregat erkannt werden.
  • Daneben ist dem Schaltplanausschnitt gemäß der Darstellung in 2 ein Zündtransistor 29 zu entnehmen, welcher einem Low-Side-Schaltelement gemäß der Low-Side-Schaltgruppe 7 des Steuergeräts 5 gemäß der Darstellung in 1 entspricht. Die Zündspule 8.1 der ersten Funktionsgruppe 8 ist demnach hinsichtlich ihrer Versorgungsspannung über den High-Side-Schalter 20, der gemäß der Nomenklatur in 1 als erster Schalter bezeichnet ist, beschaltet und wird über den Zündtransistor 29, welcher im Steuergerät 5 der Low-Side-Schaltgruppe 7 zuzurechnen ist, geschaltet. Der Eingang B des Zündtransistors 29 wird mit einem Zündsignal 30 beaufschlagt, während der Eingang E des Zündtransistors 29 auf Masse gelegt ist. Die bei Ansteuerung der Zündspule 8.1 erzeugte Ausgangsspannung Uout, ist mit Bezugszeichen 31 bezeichnet und stellt die Hochspannung dar, welche an einer Zündkerze einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Lösung, die vorstehend anhand von Zündspulen bzw. Einspritzventilen als elektrische Lasten für die erste Funktionsgruppe 8 bzw. die zweite Funktionsgruppe 9 dargestellt wurde, lässt sich auf andere im Kraftfahrzeug übliche elektrische Lasten wie z. B. Relais, Stellmotoren, Spulen, Lüfter, Elektrokraftstoffpumpen, Startrelais, Steppermotoren, Drehzahlbegrenzung, Sekundärluftventile im Abgas- bzw. Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine, Lambdasondenvorheizungen, Lambdasonden sowie Tankentlüftungsventile anwenden. Diese elektrischen Lasten lassen sich ebenfalls in Funktionsgruppen wie oben dargestellt zusammenfassen und mittels des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Steuergerätes 5 durch Low-Side-Schaltelemente 7, 7.1 bzw. High-Side-Schaltelemente 6, 6.1, 6.2... bis 6n ansteuern.
  • 1
    Fahrzeugbatterie
    2
    Pluspol
    3
    Minuspol
    4
    Masse
    5
    Steuergerät
    6
    High-Side-Schaltgruppe
    6.1
    erster Schalter
    6.2
    zweiter Schalter
    7
    Low-Side-Schaltgruppe
    7.1
    Low-Side-Endstufen
    8
    Funktionsgruppe Zündspulen
    8.1
    erste Zündspule
    8.2
    zweite Zündspule
    8.3
    dritte Zündspule
    8.4
    vierte Zündspule
    9
    Funktionseinheit Einspritzventile
    9.1
    erstes Einspritzventil
    9.2
    zweites Einspritzventil
    9.3
    drittes Einspritzventil
    9.4
    viertes Einspritzventil
    10
    Masse
    11
    Ansteuerleitungen Funktionseinheit 8
    12
    Ansteuerleitungen Funktionseinheit 9
    13
    Spannungsversorgung Zündspulen
    14
    Spannungsversorgung Einspritzventile
    15
    Eingangsseite
    16
    Ausgangsseite
    20
    High-Side-Schaltelement
    21
    Eingang High-Side-Schalter
    22
    Ausgang High-Side-Schalter
    23
    Transistor T1
    24
    Transistorbasis
    25
    Eingangsspannung
    26
    erster Widerstand
    27
    zweiter Widerstand
    28
    dritter Widerstand
    29
    Zündtransistor (Low-Side-Schalter)
    30
    Eingang Zündtransistor
    31
    Ausgangsspannung Zündspule

Claims (10)

  1. Steuergerät innerhalb eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrzeugbatterie (1), die mit einer Eingangsseite (15) des Steuergeräts (5) verbunden ist, wobei das Steuergerät (5) Low-Side-Schaltelemente (7, 7.1) umfasst, mit welchen durch Sicherungen abgesicherte elektrische Aggregate (8.18.4; 9.19.4) ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass als Sicherungselemente die elektrischen Aggregate (8.18.4; 9.19.4) versorgende High-Side-Schalter (6, 6.1, 6.2...6.n) vorgesehen sind, die innerhalb des Steuergeräts (5) angeordnet sind und softwaregesteuert als Kurzschluss-Überlast- und Leitungsschutz von Leitungen und der elektrischen Aggregate (8.18.4;.....8.n; 9.19.4,.....9.n), abhängig von der Anzahl der mittels Low-Side-Schaltern (7, 7.1) zugeschalteten elektrischen Aggregate (8.1 bis 8.4; 9.1 bis 9.4) schaltbar sind.
  2. Steuergerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von den High-Side-Schaltern (6, 6.1,6.2) mit einer Versorgungsspannung beaufschlagten elektrischen Aggregate (8.18.4; 9.19.4) jeweils zu Funktionsgruppen (8, 9) zusammengefasst sind.
  3. Steuergerät gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass weitere High-Side-Schalter (6, 6.1, 6.2...6.n) vorgesehen sind, die weitere elektrische Aggregate (8.n9.n) mit einer Versorgungsspannung beaufschlagen.
  4. Steuergerät gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsseite (15) des Steuergeräts (5) mit dem Pluspol (2) der Fahrzeugbatterie (1) ungeschützt verbunden ist.
  5. Steuergerät gemäss der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die High-Side-Schalter (6, 6.1, 6.2....6.n) als schaltende Halbleiterbausteine ausgebildet sind.
  6. Steuergerät gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Aggregate (8.1 bis 8.4) der ersten Funktionsgruppe (8) Zündspulen sind, denen jeweils ein Zündtransistor (29) als Low-Side-Schaltelement zugeordnet ist.
  7. Steuergerät gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Aggregate (9.19.4) einer zweiten Funktionsgruppe (9) Einspritzventile sind.
  8. Steuergerät gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Aggregate (8.18.4) der ersten Funktionsgruppe (8) und die elektrischen Aggregate (9.19.4) der zweiten Funktionsgruppe (9) im Kraftfahrzeug vorhandene elektrische Lasten aus der Gruppe der Relais, Motoren, Spulen, Lüfter, Elektrokraftstoffpumpen, Startrelais, Steppermotoren, Drehzahlbegrenzungen, Sekundärluftventile, Lambdasonden oder Tankentlüftungsventile sind.
  9. Steuergerät gemäss einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von den High-Side-Schaltern (6, 6.1, 6.2...6.n) realisierte Sicherungsfunktion, abhängig von der Anzahl der mittels Low-Side-Schaltelemente (7, 7.1) zugeschalteten Aggregate, sensibel oder robust schaltbar ist.
  10. Steuergerät gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ort des Fehlers vermittels des im Fehlerfall am Fehlerort abgeschalteten High-Side-Schalters (6, 6.1, 6.2...6.n) feststellbar ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4329860A1 (de) * 1993-09-03 1995-03-09 Hotzenblitz Mobile Gmbh Co Kg Schaltungsanordnung zur Steuerung unterschiedlicher elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug
DE19815628C1 (de) * 1998-04-07 1999-09-23 Siemens Ag Steuereinrichtung für ein Kraftstoff-Einspritzsystem
DE19808987C1 (de) * 1998-03-03 1999-11-11 Siemens Ag Verlustsymmetrierte Treiberschaltung aus MOS-Highside-/Lowside-Schaltern
DE10015647A1 (de) * 2000-03-29 2001-10-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung zumindest eines elektromagnetischen Verbrauchers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4329860A1 (de) * 1993-09-03 1995-03-09 Hotzenblitz Mobile Gmbh Co Kg Schaltungsanordnung zur Steuerung unterschiedlicher elektrischer Verbraucher in einem Kraftfahrzeug
DE19808987C1 (de) * 1998-03-03 1999-11-11 Siemens Ag Verlustsymmetrierte Treiberschaltung aus MOS-Highside-/Lowside-Schaltern
DE19815628C1 (de) * 1998-04-07 1999-09-23 Siemens Ag Steuereinrichtung für ein Kraftstoff-Einspritzsystem
DE10015647A1 (de) * 2000-03-29 2001-10-04 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung zumindest eines elektromagnetischen Verbrauchers

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