DE102006046092B4

DE102006046092B4 - Steuergerät

Info

Publication number: DE102006046092B4
Application number: DE102006046092.8A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Pahl
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2015-03-26
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: DE102006046092A1

Abstract

Steuergerät, umfassend einen Mikrocontroller, der mindestens einen Eingang für Signale und mindestens einen Eingang für einen Masseanschluss aufweist, wobei zwischen dem Eingang für Signale und dem Eingang für den Masseanschluss ein Blockkondensator angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Blockkondensator (C4) in Reihe zum ersten Blockkondensator (C1–C3) geschaltet ist, wobei der erste Blockkondensator (C1–C3) und der zweite Blockkondensator (C4) auf einer gemeinsamen Leiterplatte in unterschiedlicher Orientierung angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
In modernen Kraftfahrzeugen nimmt die Anzahl eingesetzter Steuergeräte stetig zu, wobei das Einsatzgebiet vielschichtig ist. Beispielsweise werden Steuergeräte für die Ansteuerung von Motoren zur Sitzverstellung, der Zentralverriegelung oder der Fensterverstellung verwendet.
Ein Problem beim Einsatz von Steuergeräten ist, dass diese robust gegenüber elektromagnetischer Störstrahlung sein müssen, d. h. durch diese Störstrahlung darf keine Fehlfunktion ausgelöst werden. Die Eingänge für Signale arbeiten daher häufig auf Gleichspannungsbasis, wobei die elektromagnetische Störstrahlung über einen Blockkondensator gegen Masse abgeleitet wird.
Aus der DE 696 30 861 T2 ist eine Steuerschaltung bekannt, die einen Mikroprozessor, mindestens einen Eingang für Signale und mindestens einen Eingang für einen Masseanschluss aufweist. Dabei ist zwischen dem Eingang für Signale und Masse ein Speicherkondensator angeordnet.
Aus der US 7,084,638 B1 , ist eine Detektorschaltung für eine Reihenschaltung von Kondensatoren für einen Hochspannungszwischenkreis bekannt, um einen Kurzschluss eines der Kondensatoren zu erfassen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, ein bekanntes Steuergerät gegen Fehlfunktionen aufgrund eines Kurzschlusses des Blockkondensators besser zu schützen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Hierzu umfasst das Steuergerät einen Mikrocontroller, der mindestens einen Eingang für Signale und mindesten einen Eingang für einen Masseanschluss aufweist, wobei zwischen dem Eingang für Signale und dem Eingang für den Masseanschluss ein Blockkondensator angeordnet ist, wobei mindestens ein zweiter Blockkondensator in Reihe zum ersten Blockkondensator geschaltet ist. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es insbesondere bei der Verwendung von SMD-Kondensatoren zu Langzeitproblemen kommen kann. Aufgrund von Biegestress, dem die Leiterplatten beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgesetzt sind, sowie der Bauteilepositionierung vorzugsweise am Platinenrand aus elektrotechnischen Gründen, können bei den SMD-Keramik-Kondensatoren feinste Haarrisse entstehen, die nur schwer messtechnisch erfassbar sind. Diese Haarrisse führen zu einer Verringerung des Serienwiderstandes des Kondensators, wobei dieser im Extremfall gegen Null gehen kann. Dies führt aber dazu, dass der Eingang für die Signale auch für Gleichspannung gegen Masse geschlossen wird, was eine Fehlfunktion auslösen kann. Durch die Aufspaltung auf mindestens zwei Kondensatoren wird dieses Risiko reduziert, da jeweils ein Einfachfehler vom anderen Kondensator aufgefangen wird. Dabei werden die beiden Kondensatoren auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet, wobei die Orientierung unterschiedlich ist, beispielsweise werden diese um 90° zueinander verdreht. Dadurch sind die auftretenden mechanischen Belastungen unterschiedlich, so dass die Gefahr eines Doppelfehlers reduziert wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Steuergerät mehrere Eingänge für Signale auf, wobei die Eingänge für die Signale jeweils einen ersten Blockkondensator und einen zweiten Blockkondensator in Reihe aufweisen, die mit dem Eingang des Masseanschlusses verbunden sind.
Alternativ oder ergänzend kann den jeweiligen Eingängen für die Signale ein gemeinsamer zweiter Blockkondensator zugeordnet werden, was insbesondere Bauteile spart.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Eingänge für die Signale über mindestens einen Widerstand mit einem Betriebsspannungsanschluss verbunden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild eines Steuergerätes und
2 ein schematisches Blockschaltbild eines Steuergerätes gemäß dem Stand der Technik.
In der 2 ist ein Steuergerät 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Das Steuergerät 1 umfasst einen Mikrocontroller 2, der mehrere Eingänge E1–E3 für die Signale aufweist. Des Weiteren weist der Mikrocontroller 2 einen Eingang VCC für eine Betriebsspannung und einen Eingang GND für einen Masseanschluss auf. Ferner weist der Mikrocontroller 2 mehrere Ausgänge A1–A3 auf, die beispielsweise mit Aktoren wie beispielsweise Stellmotoren verbunden sind. Die Eingänge E1–E3 sind über Widerstände R1–R3 mit dem Eingang VDD für die Betriebsspannung und über Blockkondensatoren C1–C3 mit dem Eingang GND für den Masseanschluss verbunden. Die Eingänge E1–E3 sind beispielsweise mit Schaltern S1–S3 verbunden, die wiederum mit der Fahrzeugmasse verbunden sind. Dabei sei angenommen, dass die Schalter im Ruhezustand offen sind. Wird dann näherungsweise ein unendlich hoher Eingangswiderstand des Mikrocontrollers 2 und ein unendlich hoher Gleichspannungswiderstand der Blockkondensatoren C1–C3 angenommen, so kann kein Gleichstromfließen und an den Eingängen E1–E3 liegt die Betriebsspannung an. Wird nun beispielsweise der Schalter S1 geschlossen, so wird der Eingang E1 auf Masse gezogen. Diese Spannungsänderung am Eingang E1 wird vom Mikrocontroller 2 erfasst, der dann über dem Ausgang A1 eine Funktion auslöst. Elektromagnetische Störstrahlung, die auf die Eingänge E1–E3 gekoppelt wird, wird über die Blockkondensatoren C1–C3 nach Masse abgeleitet. Ist nun beispielsweise der Blockkondensator C1 defekt, aufgrund dessen dieser einen Gleichspannungswiderstand gegen Null aufweist, so kann über diesen ein Gleichstrom fließen. Die Betriebsspannung fällt dann über R1 ab und der Eingang E1 wird auf Masse gezogen, was fälschlicherweise als geschlossener Schalter S1 vom Mikrocontroller 2 interpretiert wird, der dann über A1 eine Fehlfunktion auslöst.
Dies wird wirkungsvoll durch die Schaltung gemäß 1 verhindert. Sollte einer oder alle der Kondensatoren C1–C3 einen Kurzschluss aufweisen, so verhindert der zweite Blockkondensator C4, dass ein Gleichstrom fließen kann. Der zweite Blockkondensator C4 ist hier als gemeinsamer zweiter Blockkondensator C4 für alle Eingänge E1–E3 ausgebildet. Es ist jedoch auch denkbar, diesen zweiten Blockkondensator C4 auf jeden Eingang einzeln zu verteilen. Ebenso ist es denkbar, C4 durch eine weitere Reihenschaltung aufzuspalten, was die Redundanz und Fehlersicherheit erhöht.

Claims

Steuergerät, umfassend einen Mikrocontroller, der mindestens einen Eingang für Signale und mindestens einen Eingang für einen Masseanschluss aufweist, wobei zwischen dem Eingang für Signale und dem Eingang für den Masseanschluss ein Blockkondensator angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Blockkondensator (C4) in Reihe zum ersten Blockkondensator (C1–C3) geschaltet ist, wobei der erste Blockkondensator (C1–C3) und der zweite Blockkondensator (C4) auf einer gemeinsamen Leiterplatte in unterschiedlicher Orientierung angeordnet sind.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1) mehrere Eingänge (E1–E3) für Signale aufweist, wobei die Eingänge (E1–E3) für die Signale jeweils einen ersten Blockkondensator (C1–C3) und einen zweiten Blockkondensator (C4) in Reihe aufweisen, die mit dem Eingang (GND) des Masseanschlusses verbunden sind.
Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge jeweils über mindestens einen ersten Kondensator (C1–C3) und mindestens einen gemeinsamen zweiten Blockkondensator (C4) in Reihe mit dem Eingang (GND) des Masseanschlusses verbunden sind.
Steuergerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge (E1–E3) für Signale über mindestens einen Widerstand (R1–R3) mit einem Betriebsspannungsanschluss (VCC) verbunden sind.