DE102005030257A1

DE102005030257A1 - Vorrichtung mit Hallschalter in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005030257A1
Application number: DE200510030257
Authority: DE
Inventors: Richard Baur; Ingo Scherer; Manuel Kahmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-01-18

Abstract

Bei einer Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, in welcher zumindest ein Fahrzeugzustand dadurch bestimmbar ist, dass der Schaltzustand eines integrierten Hallschalters, welcher einen Hallsensor enthält, erfasst wird, indem die Stromaufnahme des integrierten Hallschalters gemessen und ausgewertet wird, ist zur Erkennung einer eventuellen Verpolung des integrierten Hallschalters eine Diode mit dem Hallsensor in Reihe geschaltet. Bei einem integrierten Hallschalter für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, welcher einen Hallsensor enthält und bei welchem der Schaltzustand des integrierten Hallschalters erfassbar ist, indem seine Stromaufnahme gemessen und ausgewertet wird, ist eine Diode mit dem Hallsensor in Reihe geschaltet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, in welcher zumindest ein Fahrzeugzustand dadurch bestimmbar ist, dass der Schaltzustand eines integrierten Hallschalters, welcher einen Hallsensor enthält, erfasst wird, indem die Stromaufnahme des integrierten Hallschalters gemessen und ausgewertet wird.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen integrierten Hallschalter für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, welcher einen Hallsensor enthält und bei welchem der Schaltzustand des integrierten Hallschalters erfassbar ist, indem seine Stromaufnahme gemessen und ausgewertet wird.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Zustände eines Kraftfahrzeugs durch den Einsatz von integrierten Hallschaltern zu bestimmen. Unter einem integrierten Hallschalter ist im Folgenden ein Schalter zu verstehen, welcher einen mit einer Stromquelle, einem Vorwiderstand und ggf. einem Kondensator in an sich bekannter Weise beschalteten Hallsensor enthält und dessen Schaltzustand erfassbar ist, indem seine Stromaufnahme gemessen und ausgewertet wird.

Typischerweise werden den einzelnen Schaltzuständen des integrierten Hallschalters sowie diversen Fehlerzuständen (z. B. Kurzschluss gegen Masse, Kurzschluss gegen Batteriespannung, Unterbrechung) jeweils Strombereiche zugeordnet, anhand derer der jeweilige Schalt- bzw. Fehlerzustand bei der Auswertung erkennbar ist.

Problematisch an bekannten integrierten Hallschaltern ist die Tatsache, dass eine Verpolung des Hallschalters beim Anschluss zu einer Stromaufnahme führt, deren Wert sich nicht oder nur unwesentlich von einem der Strombereiche der nicht fehlerhaften, d. h. gültigen, Schaltzustände unterscheidet. Eine Verpolung ist somit ohne erhöhten Aufwand nicht zuverlässig erkennbar. Da der eigentliche Zustand des integrierten Hallschalters im Verpolungsfall keine Auswirkung auf die Stromaufnahme hat, kann eine unerkannte Verpolung zu folgenschweren Fehlinterpretationen des jeweiligen Fahrzeugzustands führen.

Ein erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche eine einfache Erkennung einer Verpolung eines integrierten Hallschalters ermöglicht.

Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen integrierten Hallschalter mit anhand seiner Stromaufnahme erfassbarem Schaltzustand zu schaffen, welcher eine einfache Erkennung einer Verpolung ermöglicht.

Gelöst wird die erstgenannte Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Vorrichtung, bei welcher zur Erkennung einer eventuellen Verpolung des integrierten Hallschalters eine Diode mit dem in dem integrierten Hallschalter enthaltenen Hallsensor in Reihe geschaltet ist.

Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen integrierten Hallschalter, bei welchem eine Diode mit dem in dem integrierten Hallschalter enthaltenen Hallsensor in Reihe geschaltet ist.

Die erfindungsgemäße Einsatz einer Diode zur Verpolungserkennung ist nicht zu verwechseln mit dem Einsatz einer Diode zum Verpolschutz. Es ist nicht Ziel der Erfindung, Beschädigungen an der Vorrichtung oder einer Auswerteeinheit zu vermeiden. Vielmehr ist es Ziel der Erfindung die Stromaufnahme des integrierten Hallschalters im Fall der Verpolung so zu verändern, dass sie nicht in einem Strombereich liegt, welcher einem gültigen Schaltzustand zugeordnet wird. Vorzugsweise liegt die Stromaufnahme sogar deutlich außerhalb eines solchen Strombereichs.

Das prima facie möglicherweise als naheliegend erscheinende erfindungsgemäße Einfügen einer Diode ist im Automobilsektor im Zusammenhang mit Schaltern insbesondere deshalb völlig unüblich, da sämtliche anderen heutzutage gebräuchlichen Schaltertypen eine solch spezielle Maßnahme nicht erforderlich machen. Im Falle sämtlicher anderen gebräuchlichen Schaltertypen hat eine Verpolung entweder keine nachteiligen Folgen oder eine Verpolung führt zu leicht erkennbaren Fehlfunktionen oder gar einer Zerstörung einer Vorrichtung oder eines Teils derselben.

Durch die Erfindung wird erreicht, dass keine Gefahr besteht, dass die Stromaufnahme im Verpolungsfall bei der Auswertung irrtümlich als gültiger Schaltzustand interpretiert wird.

Besonders vorteilhaft ist eine erfindungsgemäße Beschattung eines integrierten Hallschalters insofern, als die Stromaufnahme im Verpolungsfall typischerweise im Strombereich eines bereits definierten Fehlerzustands, nämlich des Fehlerzustands „Kurzschluss gegen Batteriespannung" liegt. Da eine Erkennung dieses Fehlerzustands ohnehin eine Fehlersuche zur Folge hat, muss nicht notwendigerweise ein eigener Fehlerzustand für den Verpolungsfall vorgesehen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Diode als Schottky-Diode ausgeführt. Der Spannungsabfall an der Diode kann dadurch sehr gering gehalten werden. Das nachträgliche Einbringen einer Schottky-Diode in erfindungsgemäßer Art und Weise in eine bestehende Vorrichtung macht somit keine Veränderungen an der bisherigen Dimensionierung bzw. Auswertung des integrierten Hallschalters erforderlich.

Bevorzugt besitzt der integrierte Hallschalter ein Gehäuse oder ist als integrierte Schaltung ausgeführt und die Diode ist in das Gehäuse bzw. die integrierte Schaltung integriert. Schaltungstechnisch wird die Diode dabei vorzugsweise unmittelbar zwischen einen der beiden Außenanschlüsse des integrierten Hallschalters und dessen restliche Komponenten geschaltet. Alternativ kann eine Reihenschaltung aus der Diode und dem in dem integrierten Hallschalter enthaltenen Vorwiderstand zwischen einen der beiden Außenanschlüsse des integrierten Hallschalters und dessen restliche Komponenten geschaltet werden.

Bevorzugt findet die Erfindung Anwendung in Sicherheitseinrichtungen von Kraftfahrzeugen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist dann entweder selbst eine Sicherheitseinrichtung oder bildet einen Teil einer solchen. Insbesondere bei Sicherheitseinrichtungen von Kraftfahrzeugen kann eine unerkannte Verpolung eines integrierten Hallschalters schwere Folgen haben. Diese können lange unentdeckt bleiben, da die von einer Sicherheitseinrichtung bestimmten Fahrzeugzustände häufig erst im Falle eines Unfalls eine erkennbare Wirkung haben.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der integrierte Hallschalter zur Überwachung eines Gurtschlosses dient, insbesondere eines Gurtschlosses, welches Teil einer Sicherheitseinrichtung eines Kraftfahrzeugs ist. Beispielsweise bei der Auslösung von Rückhaltemitteln, etwa eines Airbags, kann der Zustand des Gurtschlosses von essenzieller Bedeutung sein. Die Erfindung stellt sicher, dass eine verpolungsbedingte Fehlfunktion eines Gurtschloss-Überwachungsschalters entdeckt und behoben werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der integrierte Hallschalter als Airbag-oft-Schalter dient. Die Erfindung stellt sicher, dass eine verpolungsbedingte Fehlfunktion des Airbag-off-Schalters entdeckt und behoben werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der integrierte Hallschalter zur Überwachung einer Sitzposition dient. Die Erfindung stellt sicher, dass eine Fehlfunktion einer Vorrichtung zur Sitzpositionserkennung, welche durch die Verpolung eines in der Vorrichtung enthaltenen integrierten Hallschalters bedingt ist, entdeckt und behoben werden kann.

Neben dem Einsatz der Erfindung in Sicherheitseinrichtungen von Kraftfahrzeugen ist der Einsatz in beliebigen Schaltelementen an oder in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft. Insbesondere ist die Erfindung vorteilhaft anwendbar auf Bedienelemente im Fahrzeuginnenraum, sofern diese als integrierte Hallschalter oder auf Basis eines solchen ausgeführt sind.

Anhand der einzigen beigefügten Zeichnung wird die Erfindung weiter erläutert. Dabei zeigt
1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, welche einen erfindungsgemäßen integrierten Hallschalter 1 und eine Auswerteeinheit 2 umfasst. Die Vorrichtung dient zur Bestimmung eines Fahrzeugzustands in einem Kraftfahrzeug. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei dem zu bestimmenden Fahrzeugzustand um den Aktivierungszustand eines Airbag-off-Schalters.
Der integrierte Hallschalter 1 weist zwei Außenanschlüsse 3 und 4 auf. Der in dem integrierten Hallschalter 1 enthaltene Hallsensor 7 ist in an sich bekannter Weise mit einem Vorwiderstand 6, einer Stromquelle 8 und einer Kapazität 9 beschaltet. Ferner ist erfindungsgemäß eine Diode 5, hier eine Schottky-Diode, in das Gehäuse des integrierten Hallschalters 1 integriert. Schaltungstechnisch ist die Diode 5 unmittelbar zwischen den Außenanschluss 3 des integrierten Hallschalters 1 und dessen restliche Komponenten geschaltet. Die Diode 5 ist unmittelbar in Reihe mit dem Vorwiderstand 6 geschaltet. Eine Vertauschung der Reihenfolge der Diode 5 und des Vorwiderstands 6 ist selbstverständlich problemlos möglich.
Im Fall der Aktivierung des Schalters bei korrektem, d. h. nicht verpoltem, Anschluss besitzt der integrierte Hallschalter 1 eine Stromaufnahme zwischen 12 und 19 mA. Im Fall der Deaktivierung des Schalters, ebenfalls bei korrektem Anschluss, besitzt der integrierte Hallschalter 1 eine Stromaufnahme zwischen 1,9 und 6 mA. Ein Kurzschluss gegen Masse führt zu einer Stromaufnahme von mehr als 19 mA. Ein Kurzschluss gegen Batteriespannung führt zu einer Stromaufnahme von weniger als 1,9 mA.
Die Auswerteeinheit 2 misst die Stromaufnahme des integrierten Hallschalters 1 und bestimmt daraus den interessierenden Fahrzeugzustand, hier den Aktivierungszustand des Airbag-off-Schalters. Eine Stromaufnahme zwischen 12 und 19 mA wird als Aktivierung des Schalters interpretiert. Eine Stromaufnahme zwischen 1,9 und 6 mA wird als Deaktivierung des Schalters verstanden. Eine Stromaufnahme von mehr als 19 mA wird als Kurzschluss gegen Masse, eine Stromaufnahme von weniger als 1,9 mA als Kurzschluss gegen Batteriespannung interpretiert. Die obigen Strombereiche umfassen nicht den Strombereich zwischen 6 und 12 mA.
Im Fall eines verpolten Anschlusses des integrierten Hallschalters 1 an die Auswerteeinheit 2, also im Fall einer Vertauschung der Anschlüsse 3 und 4, ergibt sich eine Stromaufnahme von weniger als 1 mA. Gemäß den obigen Regeln der Auswerteeinheit 2 wird eine solche Stromaufnahme als Kurzschluss gegen Batteriespannung interpretiert. Dies hat die Aktivierung einer Warnleuchte zur Folge. Somit ist der fehlerhafte Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung erkennbar. Die Verpolung kann behoben werden.
Alternativ zur oben beschriebenen „Mehrfachbelegung" eines bereits vorhandenen Fehlerzustands kann selbstverständlich ein eigener Strombereich und ein eigener Fehlerzustand für die erfindungsgemäß erkannte Verpolung definiert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1 unterscheidet sich von einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik im Wesentlichen durch die Diode 5. Ohne die Diode 5, d. h. wenn diese durch einen Kurzschluss ersetzt würde, ergäbe sich unabhängig vom Aktivierungszustand des Airbag-off-Schalters eine Stromaufnahme des integrierten Hallschalters zwischen 10 und 15 mA. In dem somit möglichen Fall, dass die Stromaufnahme größer als 12 mA ist, würde die Auswerteeinheit 2 auf eine Aktivierung des Airbag-off-Schalters schließen. Der Verpolungsfehler bliebe somit ohne die Erfindung unbemerkt.
Eine Stromaufnahme zwischen 10 und 12 mA, die gemäß der obigen Beschreibung im Verpolungsfall ebenso auftreten kann, liegt nicht in dem Strombereich, welcher der Aktivierung des Schalters zugeordnet ist, sondern knapp außerhalb desselben, und ist somit theoretisch durch die Auswerteeinheit 2 erkennbar. Eine zuverlässige Erkennung einer solch feinen Abweichung setzt jedoch eine hochgenaue messtechnische Auswertung der Stromaufnahme und somit die Verfügbarkeit einer kostspieligen Auswerteeinheit voraus. Zudem würde eine tolerante Systemauslegung auf diese Weise erschwert. Durch die Erfindung ist eine Verpolung durch eine gebräuchliche Auswerteeinheit 2 erkennbar, an welche keine erhöhten Genauigkeitsanforderungen zu stellen sind.

Claims

Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, in welcher zumindest ein Fahrzeugzustand dadurch bestimmbar ist, dass der Schaltzustand eines integrierten Hallschalters, welcher einen Hallsensor enthält, erfasst wird, indem die Stromaufnahme des integrierten Hallschalters gemessen und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung einer eventuellen Verpolung des integrierten Hallschalters eine Diode mit dem Hallsensor in Reihe geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diode eine Schottky-Diode ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Hallschalter ein Gehäuse besitzt oder als integrierte Schaltung ausgeführt ist und dass die Diode in das Gehäuse bzw. die integrierte Schaltung integriert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Sicherheitseinrichtung oder ein Teil einer solchen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Hallschalter zur Überwachung eines Gurtschlosses dient.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Hallschalter zur Überwachung eines Airbag-off-Schalters dient.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Hallschalter zur Überwachung einer Sitzposition dient.
Integrierter Hallschalter für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, welcher einen Hallsensor enthält und bei welchem der Schaltzustand des integrierten Hallschalters erfassbar ist, indem seine Stromaufnahme gemessen und ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diode mit dem Hallsensor in Reihe geschaltet ist.