DE102004060656A1

DE102004060656A1 - Stromunterbrecherschaltung und elektrische Lenkradsperre

Info

Publication number: DE102004060656A1
Application number: DE200410060656
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Nagae; Kazuya Otani; Toru Maeda
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2024-12-17
Also published as: DE102004060656B4; JP2005185015A; US7365450B2; US20050132765A1; CN2779697Y; CN1629761A; CN100451907C

Abstract

Stromunterbrecherschaltung zum Verhindern des Überhitzens einer Last. Die Stromunterbrecherschaltung umfaßt einen FET (18), der mit einem Motorkreis (11) verbunden ist. Eine Relais-Fehlerdetektionsschaltung (14) ist mit dem Motorkreis verbunden, um ein Potential am Motorkreis zu detektieren. Eine CPU (10) sendet ein Steuersignal an ein Relais und stellt anhand des an das Relais gesendeten Steuersignals und der Detektion der Relais-Fehlerdetektionsschaltung (14) fest, ob im Relais ein Fehler aufgetreten ist. Wenn die CPU feststellt, daß im Relais ein Fehler aufgetreten ist, öffnet sie den FET, um einen offenen Stromkreis im Motorkreis zu bilden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromunterbrecherschaltung und eine elektrische Lenkradsperre, die ein Überhitzen einer Last verhindert.
Im Stand der Technik werden in Kraftfahrzeuge Lenkradsperren eingebaut, um einen Fahrzeugdiebstahl zu verhindern. Typisch ist eine elektrische Lenkradsperre 51, wie sie in 1 gezeigt ist. Die Lenkradsperre 51 umfaßt eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 52, ein Relais 53, das von der CPU 52 gesteuert wird, einen Motor 55, der mit dem Relais 53 verbunden ist, und einen Riegel 54, der in Eingriff mit einer nicht gezeigten Lenkwelle tritt und vom Motor 55 bewegt wird. Das Relais 53 umfaßt einen Schalter 56, der mit dem Pluspol des Motors 55 verbunden ist, und einen Schalter 56, der mit dem Minuspol des Motors 55 verbunden ist. Die Schalter 56 und 57 weisen jeweils einen Kontakt auf, der zwischen eine Batterieklemme 58a und eine Masseklemme 58b geschaltet ist.
Wie im Zustand von 1 gezeigt ist, fließt kein Strom zum Motor 55, und der Riegel 54 bewegt sich nicht, wenn die Kontakte der beiden Schalter 56 und 57 mit der Masseklemme 58b verbunden sind. Um die Lenkradsperre 51 in einen verriegelten Zustand zu versetzen, d.h. die Lenkwelle zu verriegeln, schaltet die CPU 52 den Kontakt des Schalters 56 an die Batterieklemme 58a. Dies erzeugt eine Vorwärtsdrehung des Motors 55 und bringt den Riegel 54 in Eingriff mit einer Nut, die in der Lenkwelle ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Lenkradsperre 51 in den verriegelten Zustand versetzt. Um die Lenkradsperre 51 vom ausgeschalteten Zustand gemäß 1 in einen unverriegelten Zustand zu bringen, schaltet die CPU 52 den Kontakt des Schalters 57 an die Batterieklemme 58a. Dies erzeugt eine Rückwärtsdrehung des Motors 55 und löst den Eingriff des Riegels 54 mit der Nut, die in der Lenkwelle ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Lenkradsperre 51 in den unverriegelten Zustand versetzt.
Bei einem Relais 53 dieser Art kann jedoch ein unvorhergesehener Überstrom durch den Motorkreis fließen. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, daß die Kontakte der Schalter 56 und 57 aufgrund von Lötfehlern in den Schaltern 56 und 57 verschmelzen. Beispielsweise kann der Kontakt des Schalters 56 mit der Batterieklemme 58a verschmelzen. In diesem Zustand kann der Kontakt des Schalters 56 nicht an die Masseklemme 58b geschaltet werden. Somit kann der Stromfluß zum Motor 55 nicht unterbrochen werden. In diesem Fall fließt ununterbrochen Strom zum Motor 55 und überhitzt ihn.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Stromunterbrecherschaltung und eine elektrische Lenkradsperre bereit, die ein Überhitzen einer Last verhindert.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Stromunterbrecherschaltung zur Verwendung in einer Laststeuerschaltung, um einen elektrischen Kreis, der eine Last aufweist, zu steuern. Die Laststeuerschaltung umfaßt eine Schalteinheit zum Schalten eines Betriebszustandes der Last. Die Stromunterbrecherschaltung umfaßt eine Schaltvorrichtung, die mit dem elektrischen Kreis verbunden ist. Eine erste, mit dem elektrischen Kreis verbundene Detektionsschaltung detektiert Strom oder Spannung des elektrischen Kreises. Eine Schaltersteuerschaltung, die mit der Schalteinheit, der Schaltvorrichtung und der ersten Detektionsschaltung verbunden ist, sendet ein Steuersignal an die Schalteinheit. Die Schaltersteuerschaltung stellt anhand des an die Schalteinheit gesendeten Steuersignals und der Detektion der ersten Detektionsschaltung fest, ob in der Schalteinheit ein Fehler aufgetreten ist, und öffnet die Schalteinheit, um einen offenen Stromkreis im elektrischen Kreis zu schaffen, wenn festgestellt wird, daß in der Schalteinheit ein Fehler aufgetreten ist.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Stromunterbrecherschaltung zur Verwendung bei einer Laststeuerschaltung zum Steuern einer Last. Die Laststeuerschaltung umfaßt eine Schalteinheit, welche die Last wahlweise einer ersten Spannungsquelle und einer zweiten Spannungsquelle zuschaltet. Die Stromunterbrecherschaltung umfaßt eine Schaltvorrichtung, die zwischen die Schalteinheit und die zweite Spannungsquelle geschaltet ist. Zwischen der Schalteinheit und der zweiten Spannungsquelle sind zwei Widerstände in Reihe geschaltet. Eine Schaltersteuerschaltung, die mit einem Knoten zwischen den beiden Widerständen sowie mit der Schalteinheit und der Schaltvorrichtung verbunden ist, steuert die Schalteinheit. Die Schaltersteuerschaltung öffnet die Schaltvorrichtung, falls sich das Potential am Knoten vom Potential an der zweiten Spannungsquelle unterscheidet, wenn versucht wird, die Last von der ersten Spannungsquelle und von der zweiten Spannungsquelle zu trennen.
Einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine elektrische Lenkradsperre zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einer Lenkwelle dar. Die elektrische Lenkradsperre umfaßt einen Kreis, der mit einer Antriebseinheit versehen ist. Eine mit der Antriebseinheit verbundene Schalteinheit schaltet einen Betriebszustand der Antriebseinheit. Ein von der Antriebseinheit angetriebener Riegel verriegelt die Lenkwelle. Mit dem elektrischen Kreis ist eine Schaltvorrichtung verbunden. Eine erste Detektionsschaltung, die mit dem elektrischen Kreis verbunden ist, detektiert Strom oder Spannung des elektrischen Kreises. Eine Schaltersteuerschaltung, die mit der Schalteinheit, der Schaltvorrichtung und der ersten Detektionsschaltung verbunden ist, sendet ein Steuersignal an die Schalteinheit. Die Schaltersteuerschaltung bestimmt anhand des an die Schalteinheit gesendeten Steuersignals und anhand der Detektion der ersten Detektionsschaltung, ob in der Schalteinheit ein Fehler aufgetreten ist, und öffnet die Schaltvorrichtung, um einen offenen Stromkreis im elektrischen Kreis herzustellen, wenn festgestellt wird, daß in der Schalteinheit ein Fehler aufgetreten ist.
Andere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, die beispielhalber die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist mit ihren Zielen und Vorteilen am besten anhand der nachfolgenden Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verständlich. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm, welches die elektrische Beschaltung einer Lenkradsperre gemäß dem Stand der Technik zeigt;
2 ein schematisches Diagramm, welches die elektrische Beschaltung einer Lenkradsperre gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt, und
3 ein schematisches Diagramm, das einen Zustand darstellt, in dem die Verdrahtung eines Motors mit der Masse kurzgeschlossen ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine elektrische Lenkradsperre 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der 2 und 3 beschrieben.
2 ist ein schematisches Diagramm, welches die elektrische Beschaltung der Lenkradsperre 1 zeigt. Die Lenkradsperre 1 ist in ein Kraftfahrzeug eingebaut, um die Drehung einer Lenkwelle 5 einzuschränken, z.B. wenn das Kraftfahrzeug geparkt ist. Die Lenkradsperre 1 umfaßt einen Riegel 2, einen Motor 3, der als Antriebswelle für den Riegel 2 fungiert, und ein Relais 4 zum Schalten des Betriebszustandes des Motors 3. Der Motor 3 bewegt den Riegel 2 in Richtung des Pfeils A in 2 (Bewegungsrichtung des Riegels 2 von der Lenkwelle 5 weg) und in Richtung des Pfeils B in 2 (Bewegungsrichtung des Riegels 2 zur Lenkwelle 5 hin).
Dabei dienen die Lenkradsperre 1 als Laststeuerschaltung, der Motor 3 als Last (Antriebseinheit) und das Relais 4 als Schalteinheit.
In der Umfangsfläche der Lenkwelle 5 ist eine Nut 5a gebildet. Wenn der Riegel 2 in Eingriff mit der Nut 5a steht, befindet sich die Lenkradsperre 1 in einem verriegelten Zustand, d.h. die Lenkwelle 5 ist verriegelt. Durch Lösen des Riegels 2 aus der Nut 5a wird die Lenkradsperre 1 in einen unverriegelten Zustand versetzt, d.h. die Lenkwelle 5 ist unverriegelt. Das Relais 4 umfaßt einen Schalter 6, der mit dem Pluspol des Motors 3 verbunden ist, und einen Schalter 7, der mit dem Minuspol des Motors 3 verbunden ist. Die Schalter 6 und 7 weisen jeweils einen Kontakt auf, der zwischen eine Batterieklemme 8, an der eine Batteriespannung Va einer Batterie (Stromversorgung) anliegt, und eine mit Masse verbundene Masseklemme 9 geschaltet ist.
Die Lenkradsperre 1 umfaßt eine CPU 10 (Steuer-ECU), die hauptsächlich die Sperre 1 steuert. Die CPU 10 schaltet die Kontakte der Schalter 6 und 7 im Relais 4, um die Lenkradsperre 1 zwischen dem verriegelten Zustand und dem unverriegelten Zustand umzuschalten. Ferner erkennt die CPU 10, ob ein Anlaßschalter, der nahe dem Lenkrad angeordnet ist, gedrückt wurde.
Beispielsweise ist die Lenkwelle 5 verriegelt, wenn das Kraftfahrzeug z.B. geparkt ist. Wenn der Fahrer den Motor mit einem Smart Key anläßt, wird eine ID des Smart Key mit einer ID des Kraftfahrzeuges verglichen. Stimmen die beiden ID überein und ist der Anlaßschalter gedrückt, so leitet die CPU 10 einen Entriegelungsvorgang der Lenkwelle 5 ein.
Wenn der Fahrer den Motor mit einem Zündschlüssel (z.B. einem drahtlosen Schlüssel) anläßt, steckt der Fahrer den Schlüssel in einen Schloßzylinder. Dies hat zur Folge, daß eine ID eines Transponders im Schlüssel mit der ID des Fahrzeuges verglichen wird. Wenn die beiden ID übereinstimmen und der Anlaßschalter gedrückt ist, leitet die CPU 10 den Entriegelungsvorgang für die Lenkwelle 5 ein.
Wenn sich die Lenkwelle 5 im verriegelten Zustand befindet, sind beide Schalter 6 und 7 mit der Masseklemme 9 verbunden. Zum Entriegeln der Lenkwelle 5 schaltet die CPU 10 den Kontakt des Schalters 6 an die Batterieklemme 8 und aktiviert das Relais 4. Dies hat zur Folge, daß durch einen Motorkreis 11 in Richtung des Pfeils C in 2 Strom fließt, um eine Vorwärtsdrehung des Motors 3 zu erzeugen. Der Motor 3 bewegt den Riegel 2 in Richtung des Pfeils A in 2 (Eingriffsfreigaberichtung) und löst den Riegel 2 aus der Nut 5a. Auf diese Weise wird die Lenkwelle 5 entriegelt. Der Motorkreis 11 dient als Stromkreis.
Die Lenkradsperre 1 umfaßt einen Verriegelungsschalter 12 und einen Entriegelungsschalter 13, die nahe dem Riegel 2 in dessen Bewegungsrichtung angeordnet sind. Der Verriegelungsschalter 12 ist ausgeschaltet, wenn die Verriegelungsstange 2 aus der Nut 5a gelöst ist. Der Entriegelungsschalter 13 ist eingeschaltet, wenn der Riegel 2 vollständig aus der Nut 5a gelöst ist. Wenn der Verriegelungsschalter 12 ausgeschaltet und der Entriegelungsschalter 13 eingeschaltet ist, schaltet die CPU 10 den Kontakt des Schalters 6 an die Masseklemme 9, um das Relais 4 auszuschalten und den Betrieb der Lenkradsperre 1 anzuhalten.
Wenn der Fahrer einen Smart Key verwendet, und die CPU 10 z.B. das Öffnen oder Schließen einer Tür feststellt, leitet die CPU 10 den Verriegelungsvorgang der Lenkwelle 5 ein. Verwendet der Fahrer einen Zündschlüssel (z.B. einen drahtlosen Schlüssel) und entfernt den Schlüssel aus dem Schloßzylinder, leitet die CPU 10 den Verriegelungsvorgang für die Lenkwelle 5 ein.
Wenn die Lenkwelle 5 entriegelt ist, sind die Schalter 6 und 7 mit der Masseklemme 9 verbunden. Zum Verriegeln der Lenkwelle 5 schaltet die CPU 10 den Kontakt des Schalters 7 an die Batterieklemme 8 und das Relais 4 ein. Dies führt dazu, daß in Richtung des Pfeils in 2 durch den Motorkreis 11 Strom fließt, um eine Rückwärtsdrehung mit dem Motor 3 zu erzeugen. Der Motor 3 bewegt den Riegel 2 in Richtung des Pfeils B in 2 (Eingriffsrichtung) und bringt ihn in Eingriff mit der Nut 5a. Auf diese Weise ist die Lenkwelle 5 verriegelt. Wenn der Riegel 2 in Eingriff mit der Nut 5 steht, ist der Verriegelungsschalter 12 ein- und der Entriegelungsschalter 13 ausgeschaltet. In diesem Zustand schaltet die CPU 10 den Kontakt des Schalters 7 an die Masseklemme 9, um das Relais 4 auszuschalten und den Betrieb der Lenkradsperre 1 zu unterbrechen.
Eine Relais-Fehlerdetektionsschaltung 14 zum Erkennen eines Fehlers im Relais 4 ist zwischen die CPU 10 und die Motorschaltung 11 geschaltet. Die Relais-Fehlerdetektionsschaltung 14 umfaßt zwei in Reihe geschaltete Widerstände 15 und 16. Der Widerstand 15 weist einen mit der Masseklemme 9 verbundenen ersten Anschluß und einen mit einem ersten Anschluß des Widerstandes 16 verbundenen zweiten Anschluß auf. Ein zweiter Anschluß des Widerstandes 16 ist mit Masse verbunden. Ein Knoten 17 zwischen den Widerständen 15 und 16 ist mit der CPU 10 verbunden, die mit einem Relais-Überwachungspotential Vx am Knoten 17 versorgt wird. Die Relais-Fehlerdetektionsschaltung 14 fungiert als erste Detektionsschaltung.
Ein Feldeffekttransistor (FET) 18 ist parallel zu den Widerständen 15, 16 zwischen Masseklemme 9 des Relais 14 und Masse gelegt. Der FET 18 ist im Strompfad des Motorkreises 11 angeordnet und wird entsprechend einem Steuersignal von der CPU 10 geschaltet. Die CPU 10 liefert dem FET 18 ein EIN-Signal, wenn die Lenkradsperre 1 eingeschaltet wird (d.h. wenn die Lenkwelle 5 ver- oder entriegelt wird). Dadurch wird der FET 18 eingeschaltet und ein geschlossener Stromkreis im Motorkreis 11 erzeugt. Der FET 18 fungiert als Schaltvorrichtung.
Die CPU 10 führt ein Relais-Fehlerdetektionsverfahren durch. Während des Verfahrens überwacht die CPU 10 das Relais-Überwachungspotential Vx und schaltet den FET 18 anhand des Steuersignals für das Relais 4 und des Relais-Überwachungspotentials Vx. Insbesondere kann die CPU 10 ein Relais-Überwachungspotential Vx detektieren, das auch bei einem Versuch der CPU 10, das Relais 4 auszuschalten, größer als das Massepotential ist. In diesem Fall stellt die CPU 10 fest, daß der Kontakt des Relais (Kontakt des Schalters 6 oder 7) verschmolzen ist und der Strom zum Motor 3 nicht unterbrochen werden kann. Die CPU 10 führt dem FET 18 dann ein AUS-Signal zu, um ihn zu deaktivieren. Dadurch wird ein offener Stromkreis des Motorkreises 11 gebildet und der Strom, der durch den Motor 3 fließt, unterbrochen. Ferner ist eine FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 zum Erkennen eines Fehlers im FET 18 zwischen die CPU 10 und den Motorkreis 11 geschaltet. Die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 umfaßt einen Transistor 20, eine Diode 21 und mehrere Widerstände 22 bis 26. Der Transistor 20 weist einen Emitteranschluß, der mit einer (nicht gezeigten) Batterie mit einer Batteriespannung Vb (geringer als die Batteriespannung Va) verbunden ist, und einen Basisanschluß, der über den Widerstand 22 mit der CPU 10 verbunden ist, auf. Die CPU 10 schaltet den Transistor 20. Wenn der Transistor 20 eingeschaltet ist, fließt Strom von der Batterie mit der Batteriespannung Vb zum Emitteranschluß und zum Kollektoranschluß des Transistors 20. Die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 fungiert als zweite Detektionsschaltung.
Der Widerstand 23 ist zwischen den Emitteranschluß und den Basisanschluß des Transistors 20 geschaltet. Die Widerstände 24 und 25 sind zwischen dem Kollektoranschluß des Transistors 20 und Masse in Reihe geschaltet. Ein Knoten 27 zwischen den Widerständen 24 und 25 ist mit der CPU 10 verbunden. Die CPU 10 wird am Knoten 27 mit einem FET-Überwachungspotential Vy versorgt. Der Widerstand 26 und die Diode 21 sind zwischen dem Knoten 27 und einem Knoten 30 zwischen dem Relais 4 und dem FET 18 in Reihe geschaltet. Die Diode 21 umfaßt einen Anodenanschluß, der mit dem Widerstand 26 verbunden ist, und einen Kathodenanschluß, der mit dem Knoten 30 verbunden ist. Die CPU 10 ist mit einem Summer 28 verbunden, der nahe dem Fahrersitz angeordnet ist, und steuert den Summer 28, um damit einen Warnton zu erzeugen.
Strom fließt zum Transistor 20, wenn dieser eingeschaltet ist. Wenn der FET 18 in diesem Zustand eingeschaltet ist, fließt Strom nicht nur zum Widerstand 25, sondern auch über den Widerstand 26 und die Diode 21 zum FET 18. Ferner wird, wenn der Transistor 20 ein- und der FET 18 ausgeschaltet ist, ein offener Stromkreis im Motorkreis 11 gebildet. Dabei fließt kein Strom zum Widerstand 26, zur Diode 21 und zum FET 18. Daher unterscheidet sich das FET-Überwachungspotential Vy, das bei eingeschaltetem Transistor 20 erzeugt wird, bei den Betriebszuständen des FET 18. Insbesondere ist das FET-Überwachungs-potential Vy hoch, wenn der FET 18 ausgeschaltet ist, und niedrig, wenn der FET 18 eingeschaltet ist.
Die CPU 10 führt ein FET-Fehlerdetektionsverfahren durch. Bevor eine Relaisausteuerung zum Einschalten der Lenkradsperre 1 durchgeführt wird (d. h. Vorgänge zum Einschalten des Relais 4), führt die CPU 10 stets das FET-Fehlerdetektionsverfahren durch. Vor der Ansteuerung des Relais führt die CPU 10 dem FET 18 zuerst ein EIN-Signal zu, um ihn einzuschalten. Ferner führt die CPU 10 dem Transistor 20 ein EIN-Signal zu, so daß durch die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 Strom fließt. Dann führt die CPU 10 dem FET 18 ein AUS-Signal zu, um ihn auszuschalten. Dabei überwacht die CPU 10 Veränderungen des FET-Überwachungspotentials Vy.
Wenn das FET-Überwachungspotential Vy auf einen Schwellwert Vz oder einen höheren Wert ansteigt, stellt die CPU 10 fest, daß der Motorkreis 11, der den FET 18 umfaßt, normal ist. Dann schaltet die CPU 10 das Relais 4 ein und treibt den Motor 3 an, um die Lenkwelle 5 zu ver- oder entriegeln. Wenn das FET-Überwachungspotential Vy nicht ansteigt und unter dem Schwellwert Vz bleibt, wenn der eingeschaltete FET 18 ausgeschaltet wird, stellt die CPU 10 fest, daß im Motorkreis 11, der den FET 18 umfaßt, ein Fehler vorliegt. Somit schaltet die CPU 10 das Relais 4 nicht ein und meldet dem Fahrer mit dem Summer 28 den Fehler. Beispielsweise erzeugt der Summer 28 einen Warnton in der Fahrzeugkabine oder gibt außerhalb des Kraftfahrzeugs einen Warnton ab. Das Relais-Überwachungspotential Vx und das FET-Überwachungspotential Vy dienen als Spannungswert (und abhängiger Spannungswert) und als Detektionswert.
Nun wird der Betrieb der Lenkradsperre 1 erörtert.
Es wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die Lenkwelle 5 entriegelt ist. Wenn die ID eines Smart Key oder eines Transponders beim Vergleichen mit der Fahrzeug-ID authentifiziert ist, wird die Lenkradsperre 1 in einen zur Entriegelung bereiten Zustand versetzt. Wenn in diesem Zustand der Anlaßschalter gedrückt wird, beginnt die CPU 10, die Lenkwelle 5 zu entriegeln.
Die CPU 10 führt dann das FET-Fehlerdetektionsverfahren durch und schaltet den Transistor 20 ein, wenn sich der FET 18 in einem eingeschalteten Zustand befindet, so daß Strom durch die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 fließt.
Bei der Batteriespannung Vb fließt Strom von der Batterie zum FET 18. Dabei ist das FET-Überwachungspotential Vy kleiner als der Schwellwert Vz. Dann schaltet die CPU 10 den FET 18 aus, während der Transistor 20 eingeschaltet bleibt. Wenn der FET 18 bei normaler Funktionsweise ausgeschaltet wird, fließt kein Strom durch den FET 18. Damit erhöht sich das FET-Überwachungspotential Vy auf den Schwellwert Vz oder auf einen höheren Wert. Wenn die CPU 10 erkennt, daß das FET-Überwachungspotential Vy auf den Schwellwert Vz oder einen höheren Wert angestiegen ist, stellt sie fest, daß der FET 18 normal funktioniert. Die CPU 10 führt dann eine Kontaktansteuerung des Relais 4 durch, um eine Entriegelung zu bewirken.
Bei einem anderen Beispiel kann der FET 18 einen Fehler, wie z.B. einen Kurzschluß, aufweisen. In diesem Fall wird der FET 18 auch dann nicht ausgeschaltet, wenn die CPU 10 dem FET 18 ein AUS-Signal zuführt. Daher fließt weiterhin Strom durch den FET 18 (d.h. durch den Motorkreis 11). Dabei ist das FET-Überwachungspotential Vy niedriger als der Schwellwert Vz. Wenn die CPU 10 erkennt, daß das FET-Überwachungspotential Vy niedriger als der Schwellwert Vz ist, obwohl sie versuchte, den FET 18 auszuschalten, stellt sie daher fest, daß der FET 18 einen Fehler (Kurzschluß) aufweist. Dann gibt die CPU 10 über den Summer 28 eine Warnung aus, um den Fehler mitzuteilen, und schaltet das Relais 4 nicht ein.
Bei einem weiteren Beispiel kann eine Verdrahtung 3a des Motors 3 defekt und mit Masse kurzgeschlossen sein, wie dies in 3 gezeigt ist. Unter diesen Umständen, wenn die CPU 10 dem FET 18 während des FET-Fehlerdektionsverfahrens ein AUS-Signal zuführt, arbeitet der FET 18 normal und ist ausgeschaltet. Da jedoch die Verdrahtung 3a mit Masse kurzgeschlossen ist, fließt Strom durch den Motorkreis 11. Dies führt dazu, daß das FET-Überwachungspotential Vy geringer wird als der Schwellwert Vz. Daher kann die CPU 10 durch Überwachung der Veränderung des FET-Überwachungspotentials Vy erkennen, ob die Verdrahtung 3a mit Masse kurzgeschlossen ist. Die CPU 10 versorgt das Relais 4 nicht mit Strom und sie gibt über den Summer 28 eine Warnung aus, wenn die Verdrahtung 3a mit Masse kurzgeschlossen ist.
Bei einem anderen Beispiel liegt im FET 18 kein Kurzschluß vor (oder die Verdrahtung 3a ist nicht mit Masse kurzgeschlossen), und die Lenkradsperre 1 beginnt normal mit dem Entriegelungsvorgang. Dabei überwacht die CPU 10 das Relais-Überwachungspotential Vx, um einen Relaisfehler zu erkennen. Wenn die CPU 10 erkennt, daß das Relais-Überwachungspotential Vx größer als das Massepotential ist, nachdem ein Steuersignal erzeugt wurde, um das Relais 4 vom eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand zu schalten, erkennt die CPU 10, daß die Kontakte der Schalter 6 und 7 verschmolzen sind, und führt dem FET 18 ein AUS-Signal zu. Somit wird ein offener Stromkreis im Motorkreis 11 gebildet und der Stromfluß zum Motorkreis 11 unterbrochen. Folglich wird verhindert, daß Strom über einen langen Zeitraum durch den Motor 3 fließt, so daß der Motor 3 und die Verdrahtung 3a nicht überhitzt werden.
Wie zuvor beschrieben, erkennt die CPU 10, wenn das Relais 4 einen Fehler, z.B. verschmolzene Kontakte, aufweist, den Fehler im Relais 4 mittels der Relais-Fehlerdetektionsschaltung 14, um den FET 18 auszuschalten und zwangsweise einen offenen Stromkreis im Motorkreis 11 zu bilden. Daher fließt kein Strom mehr durch den Motor 3, und es erfolgt keine Überhitzung des Motors 3, auch wenn der Kontakt des Relais 4 verschmolzen ist. Ferner erkennt die CPU 10 über die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19, daß im FET 18 ein Kurzschluß erfolgt ist, oder daß die Verdrahtung 3a mit Masse kurzgeschlossen ist. Wenn ein Fehler (Kurzschluß) aufgetreten ist, schaltet die CPU 10 das Relais 4 nicht ein und unterbricht den Betrieb der Lenkradsperre 1. Auf diese Weise unterbricht die Lenkradsperre 1 bei einem Fehler ihren Betrieb, wodurch die Zuverlässigkeit der Lenkradsperre 1 verbessert wird.
Als FET 18 wird ein bekannter FET zur Detektion von Überstrom (Überhitzung) eingesetzt. Der FET 18 erfaßt seine Temperatur und schaltet sich selbst aus, wenn diese einen vorbestimmten Wert erreicht. Wenn das Relais 4 eingeschaltet und sein Kontakt verschmolzen ist, arbeitet die CPU 10 möglicherweise fehlerhaft und kann den FET 18 nicht ausschalten. Unter diesen Umständen schaltet sich der FET 18 selbst aus, da seine Temperatur steigt, wenn der Motor 3 über einen langen Zeitraum aktiviert ist. Damit wird ein offener Stromkreis des Motorkreises 11 gebildet. Dies unterbricht zwangsläufig den Stromfluß zum Motor 3. Daher kommt es zu keiner Überhitzung des Motors 3 und der Verdrahtung 3a, auch wenn die CPU 10 fehlerhaft arbeitet.
Die Lenkradsperre 1 der bevorzugten Ausführungsform hat die nachfolgend beschriebenen Vorteile.

(1) Die Lenkradsperre 1 enthält die Relais-Fehlerdetektionsschaltung 14. Wenn die CPU 10 mittels der Relais-Fehlerdetektionsschaltung 14 verschmolzene Kontakte des Relais 4 erkennt, schaltet die CPU 10 den FET 18 aus und bildet zwangsweise einen offenen Stromkreis des Motorkreises 11. Daher fließt auch dann, wenn ein verschmolzener Kontakt im Relais 4 auftritt, Strom über keinen langen Zeitraum zum Motor 3. Dies verhindert ein Überhitzen des Motors 3 und der Verdrahtung 3a, wodurch die Zuverlässigkeit der elektrischen Lenkradsperre 1 verbessert wird.
(2) Die Lenkradsperre 1 umfaßt die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19. Wenn die CPU 10 durch die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 einen Kurzschluß im FET 18 erkennt oder feststellt, daß die Verdrahtung 3a mit Masse kurzgeschlossen ist, schaltet sie das Relais 4 nicht ein und unterbricht den Betrieb der Lenkradsperre 1. Wenn in der Lenkradsperre 1 ein Fehler vorliegt, wird der Ent- bzw. Verriegelungsvorgang daher nicht durchgeführt. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Lenkradsperre 1.
(3) Die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 umfaßt einen einzelnen Transistor 20. Wenn der Transistor 20 eingeschaltet ist, beginnt die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19, den FET 18 auf Fehler zu untersuchen. Daher entspricht der Einschaltzeitpunkt des Transistors 20 dem Startzeitpunkt der Diagnose des FET 18. Dadurch kann der Startzeitpunkt der Bestimmung von Fehlern beliebig eingestellt werden.
(4) Wenn der FET 18 einen Kurzschlußfehler aufweist, oder wenn die Verdrahtung 3a mit Masse kurzgeschlossen ist, benachrichtigt der Summer 28 den Fahrer über diesen Fehler. Dadurch erlangt der Fahrer Kenntnis über den Fehler in der Lenkradsperre 1.
(5) Die CPU 10 führt eine Diagnose des FET 18 durch, wenn die Lenkradsperre 1 betätigt wird. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Lenkradsperre 1.

Für den Fachmann sollte ersichtlich sein, daß die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgebildet sein kann, ohne vom Gedanken oder Umfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere versteht sich, daß die Erfindung in den folgenden Formen ausgeführt werden kann.
Die Schalteinheit muß kein Relais 4 sein, sondern kann eine Vorrichtung anderer Art, wie z.B. ein FET oder ein Transistor, sein. Die Antriebseinheit ist nicht auf einen Motor 3 beschränkt und kann eine Antriebsquelle anderer Art, wie z.B. ein Elektromagnet, sein.
Bei der bevorzugten Ausführungsform führt die CPU 10 sowohl eine Fehlerdetektion am Relais 4 als auch eine Fehlerdetektion am FET 18 durch (wenn die Verdrahtung 3a mit Masse kurzgeschlossen ist). Stattdessen kann eine Lenkradsperre auch die Relais-Fehlerdetektion nur mit der Relais-Fehlerdetektionsschaltung 14 und dem FET 18 durchführen. Alternativ kann eine Lenkradsperre die FET-Fehlerdetektion nur mit dem FET 18 und der FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 durchführen.
Der Summer 28 muß nicht unbedingt dazu verwendet werden, eine Warnung auszugeben, wenn ein Kurzschluß im FET 18 erfolgt oder wenn die Verdrahtung 3a mit Masse kurzgeschlossen ist. Beispielsweise kann eine Warnung ausgegeben werden, indem eine Nachricht auf dem Armaturenbrett angezeigt oder die Warnlampe eingeschaltet wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 den Transistor 20, die Diode 21 und die Widerstände 22 bis 26. Die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 muß den Transistor 20 jedoch nicht unbedingt umfassen. Ferner kann durch die FET-Fehlerdetektionsschaltung 19 Strom fließen, wenn eine ID als authentisch bestätigt wird.
Bei der bevorzugten Ausführungsform stellt die CPU 10, wenn eine Fehlerdetektion im Relais 4 oder eine Fehlerdetektion im FET 18 durchgeführt wird, fest, ob ein Fehler vorliegt, indem sie Potentiale überprüft (Relais-Prüfpotential Vx und FET-Prüfpotential Vy). Alternativ kann die CPU 10 auch durch Überprüfung eines Stromes feststellen, ob ein Fehler vorliegt.
Die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Lenkradsperre 1 beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung bei anderen Vorrichtungen angewandt werden, wie z.B. einem Türschloß oder einem Kofferraumschloß. Ferner ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf Kraftfahrzeuge beschränkt und kann bei einem Schloß für Gebäude, wie z.B. ein Haus, eingesetzt werden.
Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind als veranschaulichend, nicht aber als einschränkend zu verstehen, und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern kann innerhalb des unmittelbaren oder äquivalenten Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche modifiziert werden.

Claims

Unterbrecherschaltung zur Verwendung bei einer Laststeuerschaltung (1), um einen elektrischen Kreis, der eine Last (3) aufweist, zu steuern, wobei die Laststeuerschaltung eine Schalteinheit (4) zum Schalten eines Betriebszustandes der Last umfaßt und die Stromunterbrecherschaltung gekennzeichnet ist durch: eine Schaltvorrichtung (18), die mit dem elektrischen Kreis verbunden ist, eine erste, mit dem elektrischen Kreis verbundene Detektionsschaltung (14), die Strom oder Spannung des elektrischen Kreises detektiert, und eine Schaltsteuerschaltung (10), die mit der Schalteinheit, der Schaltvorrichtung und der ersten Detektionsschaltung verbunden ist, zum Senden eines Steuersignals an die Schalteinheit, wobei die Schaltsteuerschaltung anhand des an die Schalteinheit gesendeten Steuersignals und der Detektion der ersten Detektionsschaltung feststellt, ob in der Schalteinheit ein Fehler aufgetreten ist, und die Schalteinheit öffnet, um einen offenen Stromkreis im Kreis zu bilden, wenn festgestellt wird, daß in der Schalteinheit ein Fehler aufgetreten ist.
Stromunterbrecherschaltung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine zweite Detektionsschaltung (19), die zwischen die Schaltersteuerschaltung und den elektrische Kreis geschaltet ist, um anhand des Betriebszustandes des elektrischen Kreises Strom und Spannung zu detektieren, wobei die Schaltersteuerschaltung ein Betriebssteuersignal an die Schaltvorrichtung sendet, anhand des an die Schaltvorrichtung gesendeten Betriebssteuersignals und der Detektion der zweiten Detektionsschaltung feststellt, ob in Schaltelement und/oder elektrischem Kreis ein Fehler vorliegt, und den Betrieb der Schalteinheit unterbindet, wenn ein Fehler vorliegt.
Stromunterbrecherschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Detektionsschaltung einen Transistor (20), der durch die Schaltersteuerschaltung schaltgesteuert wird, und eine Diode (21) umfaßt, die mit dem Transistor verbunden ist, um einen umgekehrten Stromfluß im elektrischen Kreis zu verhindern, wobei die zweite Detektionsschaltung der Schaltersteuerschaltung ein Potential an einem Knoten (27) zwischen dem Transistor und der Diode zuführt und die Schaltersteuerschaltung zuerst die Schaltvorrichtung und den Transistor einschaltet, so daß Strom durch das Schaltelement fließt, die Schaltvorrichtung ausschaltet, während sie den Transistor eingeschaltet läßt, und anhand des Potentials am Knoten bei ausgeschalteter Schaltvorrichtung feststellt, ob in Schaltvorrichtung und/oder elektrischen Kreis ein Fehler aufgetreten ist.
Stromunterbrecherschaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltersteuerschaltung vor Inbetriebnahme der Last feststellt, ob in Schaltvorrichtung und/oder elektrischem Kreis ein Fehler vorliegt.
Stromunterbrecherschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltersteuerschaltung bei jeder Inbetriebnahme der Last feststellt, ob in Schaltvorrichtung und/oder elektrischem Kreis ein Fehler vorliegt
Stromunterbrecherschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner gekennzeichnet ist durch eine Warneinheit (28), die mit der Schaltersteuerschaltung verbunden ist, wobei die Schaltersteuerschaltung mit der Warneinheit eine Fehlerwarnung ausgibt, wenn festgestellt wird, daß in Schaltvorrichtung und/oder elektrischem Kreis ein Fehler vorliegt.
Stromunterbrecherschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Detektionsschaltung zwei zwischen der elektrischen Schaltung und Masse in Reihe geschaltete Widerstände (15, 16) umfaßt.
Stromunterbrecherschaltung zur Verwendung bei einer Laststeuerschaltung (1) zum Steuern einer Last (3), wobei die Laststeuerschaltung eine Schalteinheit (4) zum wahlweisen Verbinden der Last mit einer ersten Spannungsquelle und einer zweiten Spannungsquelle umfaßt und die Stromunterbrecherschaltung gekennzeichnet ist durch eine zwischen die Schalteinheit und die zweite Spannungsquelle geschaltete Schaltvorrichtung (18), zwei zwischen der Schalteinheit und der zweiten Spannungsquelle in Reihe geschaltete Widerstände (15, 16) und eine Schaltersteuerschaltung (10), die mit einem Knoten (17) zwischen den beiden Widerständen, der Schalteinheit und der Schaltvorrichtung verbunden ist, um die Schalteinheit zu steuern, wobei die Schaltersteuerschaltung die Schaltvorrichtung öffnet, wenn sich das Potential am Knoten vom Potential an der zweiten Spannungsquelle unterscheidet, während versucht wird, die Last von der ersten Spannungsquelle und der zweiten Spannungsquelle zu trennen.
Elektrische Lenkradsperre (1) zur Verwendung in einem Fahrzeug mit einer Lenkwelle (5), wobei die elektrische Lenkradsperre einen elektrischen Kreis (11) mit einer Antriebseinheit (3), einer Schalteinheit (4), die mit der Antriebseinheit verbunden ist, um einen Betriebszustand der Antriebseinheit zu schalten, und einen Riegel (2) umfaßt, der von der Antriebseinheit angetrieben wird, um die Lenkwelle zu verriegeln, wobei die elektrische Lenkradsperre gekennzeichnet ist durch eine Schaltvorrichtung (18), die mit dem elektrischen Kreis verbunden ist, eine erste, mit dem elektrischen Kreis verbundene Detektionsschaltung (14), die Strom oder Spannung des elektrischen Kreises detektiert, und eine Schaltsteuerschaltung (10), die mit der Schalteinheit, der Schaltvorrichtung und der ersten Detektionsschaltung verbunden ist, zum Senden eines Steuersignals an die Schalteinheit, wobei die Schaltsteuerschaltung anhand des an die Schalteinheit gesendeten Steuersignals und der Detektion der ersten Detektionsschaltung feststellt, ob in der Schalteinheit ein Fehler aufgetreten ist, und die Schalteinheit öffnet, um einen offenen Stromkreis im Kreis zu schaffen, wenn festgestellt wird, daß in der Schalteinheit ein Fehler aufgetreten ist.
Elektrische Lenkradsperre (1) nach Anspruch 9, ferner gekennzeichnet durch eine zweite Detektionsschaltung (19), die zwischen die Schaltersteuerschaltung und den elektrischen Kreis geschaltet ist, um anhand des Betriebszustandes des elektrischen Kreises Strom und Spannung zu detektieren, wobei die Schaltersteuerschaltung ein Betriebssteuersignal an die Schaltvorrichtung sendet, anhand des an die Schaltvorrichtung gesendeten Betriebssteuersignals und der Detektion der zweiten Detektionsschaltung feststellt, ob in Schaltelement und/oder elektrischem Kreis ein Fehler vorliegt, und den Betrieb der Schalteinheit unterbindet, wenn ein Fehler vorliegt.