-
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer Schalteinheit, einem Schaltelement und einer Steuereinheit.
-
In modernen Kraftfahrzeugen werden für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem Ausschalten der jeweiligen Zündung weiterhin elektrische Komponenten des Kraftfahrzeugs angesteuert, so z. B. Lüftungsbaueinheiten zur Kühlung des Motors oder der Heizungseinheiten. Viele elektrische Komponenten des Kraftfahrzeugs, so z. B. Steuergeräte, benötigen zum fehlerfreien Betrieb außerdem vor deren Ausschalten einen definierten Ausschaltzustand, der beispielsweise durch eine Ausführung einer vorgegebenen Exit-Funktion eines vorgegebenen Programms erreicht wird. Andere elektrische Komponenten erfordern die Speicherung vorgegebener Daten, die beispielsweise mittels eines Kommunikationsnetzwerkes noch vor dem Ausschalten des Kraftfahrzeugs zu übermitteln und empfangen sind. Derartige Vorgänge benötigen somit auch nach dem Ausschalten des Kraftfahrzeugs eine gesicherte Spannungsversorgung, damit ein erneuter fehlerfreier Start des Kraftfahrzeugs gewährleistet ist.
-
Die
DE 103 30 451 B3 offenbart eine Vorrichtung zum Wecken eines Steuergeräts in einem Verkehrsmittel mit einer Stromversorgungsschaltung für das Steuergerät, um dieses von einem Ruhezustand in einen Normalbetriebszustand zu versetzen, und mit einem Weckmittel, welches bei dessen Betätigung oder Ansteuerung die Stromversorgung durchschaltet, um das Steuergerät in den Normalbetriebszustand zu versetzen, wobei das Weckmittel in Serie zu einer Impulserzeugerstufe zwischen den Stromversorgungsleitungen bzw. Klemme 30 und Masse geschaltet ist. Die Vorrichtung weist eine Halteschaltung auf, die die Stromversorgung auch bei deaktiviertem Weckmittel aufrechterhält, bis sich das Steuergerät durch Deaktivieren der Selbsthalteschaltung selbst in den Ruhezustand versetzt. Dabei werden sämtliche Schaltungen der Vorrichtung aus der Batteriespannung des Verkehrsmittels versorgt.
-
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die eine zuverlässige Ansteuerung und Versorgung vorgegebener Komponenten des Kraftfahrzeugs auch bei einer Versorgungsspannung, die geringer als die Batteriespannung ist, gewährleistet.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
-
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Schaltungsanordnung mit einer Schalteinheit, einem Schaltelement und einer Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, abhängig von einer Schaltstellung des Schaltelementes zumindest ein erstes Versorgungssignal zur Verfügung zu stellen, wobei der Schalteinheit eingangsseitig ein Vorabsignal und das erste Versorgungssignal der Steuereinheit zugeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, abhängig von dem Vorabsignal vorgegebene Komponenten der Schalteinheit, die zur Ansteuerung des Schaltelementes ausgebildet sind, zu versorgen und anzusteuern und zwar derart, dass diese das Schaltelement einschalten, wobei die Schalteinheit ferner dazu ausgebildet ist, nach dem Einschalten des Schaltelements das anliegende erste Versorgungssignal zu detektieren und abhängig davon auf eine Versorgung der vorgegebenen Komponenten mittels des ersten Versorgungssignals umzuschalten, wobei die Schalteinheit eine Umschalteinheit aufweist, der das Vorabsignal, das erste Versorgungssignal sowie ein zweites Versorgungssignal zuführbar sind und die eine Erfassungseinheit aufweist, die bei Vorliegen des ersten Versorgungssignals das erste Versorgungssignal über einen Schalter als Komponentenversorgungssignal bereitstellt und bei Nicht-Vorliegen des ersten Versorgungssignals entweder das Vorabsignal oder das zweite Versorgungssignal über einen Schalter als Komponentenversorgungssignal bereitstellt.
-
Nach der Detektierung des zumindest ersten anliegenden Versorgungssignals können mittels der Umschaltung der Versorgung der vorgegebenen Komponenten mittels des anliegenden ersten Versorgungssignals die vorgegebenen Komponenten der Schalteinheit und somit die Steuereinheit zuverlässig versorgt werden.
-
Das Vorabsignal gewährleistet die Versorgung der vorgegebenen Komponenten der Schalteinheit, die zum Einschalten des Schaltelementes erforderlich sind. Bei eingeschaltetem Schaltelement wird mittels der Steuereinheit das zumindest erste Versorgungssignal erzeugt, das wiederum der Schalteinheit zugeführt ist, und zur weiteren Versorgung der vorgegebenen Komponenten dient. Somit ist auch bei einem kurzzeitigen Anliegen des Vorabsignals eine Versorgung der Steuereinheit mittels des ersten Versorgungssignals gewährleistet. Da mittels der Steuereinheit das erste Versorgungssignal erzeugt wird, kann die Steuereinheit ihre Versorgung und Ansteuerung selbsttätig kontrollieren.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Schalteinheit eine Kommunikationsschnittstelle. Dabei ist die Schalteinheit dazu ausgebildet, während der Versorgung mittels des ersten Versorgungssignals eine vorgegebene Nachricht von der Steuereinheit zu empfangen und abhängig davon, die vorgegebenen Komponenten der Schaltungsanordnung derart anzusteuern, dass das Schaltelement weiterhin eingeschaltet ist oder ausgeschaltet wird.
-
Abhängig von der übermittelten Nachricht kann die Steuereinheit ihre Versorgung und Ansteuerung eigenständig kontrollieren. Damit ist eine zuverlässige Versorgung der Steuereinheit auch bei ausgeschaltetem Vorabsignal gewährleistet. Mittels der vorgegebenen Nachricht kann die weitere Versorgung der Steuereinheit gewährleistet werden oder aber die Versorgung der Steuereinheit unterbrochen und ausgeschaltet werden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schalteinheit dazu ausgebildet, die vorgegebenen Komponenten der Schaltungsanordnung abhängig von einem vorgegebenen Steuersignal anzusteuern.
-
Eine Ansteuerung der vorgegebenen Komponenten zur Ansteuerung des Schaltelementes kann mittels des vorgegebenen Steuersignals vorgegeben werden. Somit kann im Fehlerfall und/oder im Überlastfall die Schalteinheit und die Steuereinheit zuverlässig ausgeschaltet werden und eine Schädigung der Schalteinheit und der Steuereinheit zuverlässig verhindert werden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schalteinheit dazu ausgebildet, während der Umschaltung auf die Versorgung mittels des ersten Versorgungssignals die vorgegebenen Komponenten unterbrechungsfrei zu versorgen.
-
Durch eine unterbrechungsfreie Versorgung der vorgegebenen Komponenten zur Ansteuerung des Schaltelementes kann die Steuereinheit zuverlässig betrieben werden, insbesondere wahrend des Umschaltens auf die Versorgung mittels des ersten Versorgungssignals.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Schaltungsanordnung mit einer Schalteinheit, einem Schaltelement und einer Steuereinheit,
-
2 eine detaillierte Darstellung der Schalteinheit,
-
3 eine Darstellung einer Umschalteinheit.
-
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
In 1 ist eine Schaltungsanordnung mit einer Schalteinheit ASIC, einem Schaltelement REL und einer Steuereinheit CTRL dargestellt. Die Schalteinheit ASIC ist beispielsweise als applikationsspezifisches integriertes Bauelement ausgebildet. Eingangsseitig ist der Schalteinheit ASIC ein Vorabsignal S_PONX zugeordnet, das beispielsweise als Zündsignal S_KL15 einer Zündung eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und somit zumindest für eine vorgegebene Zeitdauer anliegt, nachdem die Zündung des Kraftfahrzeugs eingeschaltet ist. Alternativ kann das Vorabsignal S_PONX aber auch mittels einer Kommunikationsschnittstelle CAN vorgegeben werden, die beispielsweise als Controller-Area-Network Schnittstelle ausgebildet ist. Dem Zündsignal S_KL15 ist ein erster Anschluss einer ersten Diode D2 zugeordnet und der Kommunikationsschnittstelle CAN ist ein erster Anschluss einer zweite Diode D3 zugeordnet. Die Dioden D2 und D3 sind mit ihrem zweiten Anschluss einem ersten Verknüpfungspunkt VP1 zugeordnet, wobei die Dioden D2 und D3 derart angeordnet sind, dass sie in Richtung des ersten Verknüpfungspunktes VP1 in Durchlassrichtung geschaltet sind. Mittels der dem Zündsignal S_KL15 und der Kommunikationsschnittstelle CAN zugeordneten Dioden D2 und D3 können beide Signale verodert werden. Grundsätzlich kann aber auch nur ein Signal das Vorabsignal S_PONX vorgeben.
-
Des Weiteren ist dem ersten Verknüpfungspunkt VP1 ein erster Anschluss eines Widerstands R2 zugeordnet. Der zweite Anschluss des Widerstandes R2 ist einem zweiten Verknüpfungspunkt VP2 zugeordnet. Zwischen dem zweiten Verknüpfungspunkt VP2 und einem Bezugspotential GND ist ein weiterer Widerstand R3 angeordnet. Die Widerstände R2 und R3 sind dazu ausgebildet, im Fehlerfall, so z. B. während eines Kurzschlusses, einen dem Kurzschluss zugeordneten Strom zu begrenzen.
-
Das Bezugspotential GND ist beispielsweise als Masse des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
-
Zwischen dem zweiten Verknüpfungspunkt VP2 und dem Bezugspotential GND ist ferner eine Zener-Diode D1 angeordnet. Die Zener-Diode D1 ist zur Spannungsstabilisierung des Vorabsignals S_PONX vorgesehen.
-
Neben dem Vorabsignal S_PONX ist der Schalteinheit ASIC ein Steuersignal S_ENA eingangsseitig zugeordnet. Mittels eines Steuerschaltelements T1 wird das Steuersignal S_ENA erzeugt. Dazu ist das Steuerschaltelement T1 beispielsweise als n-Kanal Feldeffekttransistor ausgebildet und mit seinem Source-Anschluss dem Bezugspotential GND und mit seinem Drain-Anschluss der Schalteinheit ASIC zugeordnet. An dem Gate-Anschluss des Steuerschaltelements T1 liegt ein Schaltsignal S_SW an, mittels dessen eine Abschaltung der Schalteinheit ASIC erfolgen kann, so z. B. zu Diagnosezwecken.
-
Ausgangsseitig ist der Steuereinheit ASIC ein Ausgangssignal S_OUT zugeordnet, das dem Schaltelement REL zugeführt ist. Mittels des Ausgangssignals S_OUT kann das Schaltelement REL angesteuert werden. Das Schaltelement REL ist bevorzugt als Schaltrelais ausgebildet und umfasst neben einem Schalter T2 eine Spule L. Grundsätzlich sind aber auch andere einem Fachmann bekannte Ausführungsformen des Schaltelementes REL einsetzbar. Der Schalter T2 ist derart mit der Spule L gekoppelt, dass bei Stromfluss durch die Spule L eine eingeschaltete Schaltstellung des Schalters T2 vorgegeben wird, während bei stromloser Spule L eine ausgeschaltete Schaltstellung des Schalters T2 vorgegeben wird. Der Spule L und dem Schalter T2 sind an einem jeweils ersten Anschluss eine Spannungsversorgung V_BAT zugeordnet. Die Spannungsversorgung V_BAT ist beispielsweise eine Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs, die von der Batterie des Kraftfahrzeugs abgegriffen wird. Grundsätzlich kann die Spannungsversorgung V_BAT aber auch anders ausgebildet sein. An einem zweiten Anschluss ist der Spule L das Ausgangssignal S_OUT an einem dritten Verknüpfungspunkt VP3 zugeordnet. Abhängig vom Ausgangssignal S_OUT kann somit der Schalter T2 des Schaltelements REL mittels der Spule L entweder ein- oder ausgeschaltet werden. Zwischen dem dritten Verknüpfungspunkt VP3 und dem Bezugspotential GND ist ein Kondensator C angeordnet, der dazu ausgebildet ist, den zweiten Anschluss der Spule L vom Bezugspotential GND zu entkoppeln.
-
Ein zweiter Anschluss des Schalters T2 ist der Steuereinheit CTRL eingangsseitig zugeordnet. Die Steuereinheit CTRL kann beispielsweise als Steuergerät des Kraftfahrzeugs, so z. B. als Motorsteuergerät, ausgebildet sein. Bei eingeschaltetem Schalter T2 liegt an der Steuereinheit CTRL die Versorgungsspannung V_BAT an. Somit wird abhängig von dem Ausgangssignal S_OUT der Schalteinheit ASIC die Steuereinheit CTRL angesteuert und mit der Versorgungsspannung V_BAT versorgt. Beim Anliegen der Versorgungsspannung V_BAT arbeitet die Steuereinheit CTRL bevorzugt ein Startup-Programm mittels zumindest einer der Steuereinheit CTRL zugeordneten Rechnereinheiten ab und erzeugt ausgangsseitig ein erstes Versorgungssignal S_VDD und ein zweites Versorgungssignal S_VBAT. Das erste und zweite Versorgungssignal S_VDD und S_VBAT sind wiederum eingangsseitig der Schalteinheit ASIC zugeführt.
-
Anhand der 2 wird die Schalteinheit ASIC näher beschrieben. Die Schalteinheit ASIC umfasst eine Umschalteinheit SU, der eingangsseitig das Vorabsignal S_PONX und das erste und zweite Versorgungssignal S_VDD und S_VBAT zugeführt ist. Die Umschalteinheit SU ist dazu ausgebildet, abhängig von dem eingangsseitig anliegenden Vorabsignal S_PONX und dem ersten und zweiten Versorgungssignal S_VDD und S_VBAT ein Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY zu erzeugen, das beispielsweise als Spannungssignal ausgebildet. Mittels des Komponentenversorgungssignals S_SUPPLY werden vorgegebene Komponenten der Schalteinheit ASIC versorgt. Ferner ist das Vorabsignal S_PONX eingangsseitig einer ersten Funktionseinheit FCT_1 zugeordnet. Neben dem Vorabsignal S_PONX ist der ersten Funktionseinheit FCT_1 eingangsseitig eine Kommunikationsschnittstelle IF zugeordnet, die beispielsweise als serielle Peripherie-Schnittstelle (SPI-Schnittstelle) ausgebildet ist. Aber auch andere Ausbildungen der Kommunikationsschnittstelle IF sind einsetzbar, so z. B. eine CAN-Schnittstelle. Die erste Funktionseinheit FCT_1 ist beispielsweise als ODER-Bauelement ausgebildet und des Weiteren dazu ausgebildet, das eingangsseitig anliegende Vorabsignal S_PONX und die eingangsseitig anliegende Kommunikationsschnittstelle IF mittels einer ODER-Verknüpfung zu kombinieren und ausgangsseitig das Resultat der ODER-Verknüpfung einer zweiten Funktionseinheit FCT_2 zur Verfügung zu stellen.
-
Das Steuersignal S_ENA ist eingangsseitig einer vierten Funktionseinheit FCT_4 zugeführt. Die vierte Funktionseinheit FCT_4 ist bevorzugt als Komparator ausgebildet. Dem Steuersignal S_ENA ist ein Pull-Up-Widerstand R4 zugeordnet, der an seinem ersten Ende mit dem Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY gekoppelt ist und mit seinem zweiten Ende dem Steuersignal S_ENA. Die als Komparator ausgebildete vierte Funktionseinheit FCT_4 vergleicht einen Spannungswert des eingangsseitig anliegenden Steuersignals S_ENA mit einer vorgegebenen eingangsseitig anliegenden Vergleichsspannung V_OFF, die beispielsweise einen Spannungswert von 0,5 V aufweist. Ist der Spannungswert des Steuersignals S_ENA beispielsweise betragsmäßig größer als die Vergleichsspannung V_OFF, so erzeugt die vierte Funktionseinheit FCT_4 ausgangsseitig einen High-Pegel. Ist der Spannungswert des Steuersignals S_ENA beispielsweise betragsmäßig kleiner als die Vergleichsspannung V_OFF, so erzeugt die vierte Funktionseinheit FCT_4 ausgangsseitig einen Low-Pegel.
-
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass beispielweise ein High-Pegel eine logische 1 und ein Low-Pegel eine logische 0 repräsentiert.
-
Der Ausgang der als Komparator ausgebildeten vierten Funktionseinheit FCT_4 ist ebenfalls der zweiten Funktionseinheit FCT_2 eingangsseitig zugeordnet. Die zweite Funktionseinheit FCT_2 ist bevorzugt als UND-Bauelement ausgebildet und des Weiteren dazu ausgebildet, das eingangsseitig anliegende Ausgangssignal der vierten Funktionseinheit FCT_4 und das eingangsseitig anliegende Ausgangssignal der ersten Funktionseinheit FCT_1 mittels einer UND-Verknüpfung zu kombinieren und ausgangsseitig das Resultat der UND-Verknüpfung einer dritten Funktionseinheit FCT_3 zur Verfügung zu stellen.
-
Die dritte Funktionseinheit FCT_3 ist analog zur zweiten Funktionseinheit FCT_1 als UND-Bauelement ausgebildet. Der dritten Funktionseinheit FCT_3 ist eingangsseitig neben dem Ausgang der zweiten Funktionseinheit FCT_2 ein Ausgang einer Überwachungseinheit PU zugeordnet. Die Überwachungseinheit PU überwacht beispielsweise Umgebungsparameter der Schalteinheit ASIC, so z. B. eine Betriebstemperatur, Spannungswerte und/oder Stromwerte der Schalteinheit ASIC und/oder der Steuereinheit CTRL. Ausgangsseitig ist die dritte Funktionseinheit FCT_3 einem Ansteuerschaltelement T3 zugeordnet, das beispielsweise als n-Kanal Feldeffekttransistor ausgebildet ist. Der Ausgang der dritten Funktionseinheit FCT_3 ist mit dem Gate-Anschluss des Ansteuerschaltelements T3 gekoppelt. Das Ansteuerschaltelement T3 ist mit seinem Source-Anschluss einem Widerstand R3 zugeordnet, wobei der Widerstand R3 mit seinem dem Ansteuerschaltelement T3 abgewandten Ende dem Bezugspotential GND zugeordnet ist. Mit seinem Drain-Anschluss ist das Ansteuerschaltelement T3 dem Schaltelement REL zugeordnet und repräsentiert somit am Drain-Anschluss das Ausgangssignal S_OUT.
-
Zu einem Startzeitpunkt des Kraftfahrzeugs liegt das Vorabsignal S_PONX eingangsseitig an der Umschalteinheit SU der Schalteinheit S_SUPPLY an. Zu diesem Zeitpunkt liegen das erste und zweite Versorgungssignal S_VDD und S_VBAT typischerweise noch nicht an. Abhängig von dem Vorabsignal S_PONX erzeugt die Umschalteinheit SU ausgangsseitig das Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY. Das Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY stellt allen Komponenten der Schalteinheit ASIC, die zur Ansteuerung des Schaltelementes REL benötigt werden, eine Versorgungsspannung zur Verfügung. Zu den Komponenten gehören die Funktionseinheiten FCT_1, FCT_2, FCT_3 und FCT_4, sowie die Kommunikationsschnittstelle IF und die Überwachungseinheit PU und eventuell weitere zur Ansteuerung des Schaltelementes REL benötigte Komponenten. Das Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY stellt beispielsweise eine Spannung zwischen 5 V und 12 V den vorgegebenen Komponenten der Schalteinheit ASIC zur Verfügung.
-
Da mittels des vorliegenden Komponentenversorgungssignals S_SUPPLY auch der Pull-Up Widerstand R4 an seinem ersten Ende versorgt wird, gibt das Steuersignal S_ENA bei ausgeschaltetem Steuerschaltelement T1 am Eingang der als Komparator ausgebildeten vierten Funktionseinheit FCT_4 einen Spannungswert vor, der größer ist als die Vergleichsspannung V_OFF. Somit gibt die vierte Funktionseinheit FCT_4 ausgangsseitig ein High-Pegel vor für die als UND-Bauelement ausgebildete zweite Funktionseinheit FCT_2. Mit dem Anliegen des Vorabsignals S_PONX an der ersten Funktionseinheit FCT_1, gibt auch dieses ein High-Pegel ausgangsseitig für die zweite Funktionseinheit FCT_2 vor. Damit ist die UND-Verknüpfung der zweiten Funktionseinheit FCT_2 erfüllt und ausgangsseitig wird ein High-Pegel für die als UND-Bauelement ausgebildete dritte Funktionseinheit FCT_3 vorgegeben. Wird mittels der Überwachungseinheit PU keine Übertemperatur und/oder keine Überspannung und/oder kein Überstrom in der Schalteinheit ASIC und/oder Steuereinheit CTRL detektiert, gibt auch die Überwachungseinheit PU ausgangsseitig einen High-Pegel für die dritte Funktionseinheit FCT_3 vor, so dass auch hier die UND-Verknüpfung erfüllt ist. Die dritte Funktionseinheit FCT_3 erzeugt ausgangsseitig ein High-Pegel und steuert somit das Ansteuerschaltelement T3 derart an, dass das Ausgangssignal S_OUT das Bezugspotential GND vorgibt. Dadurch liegt am ersten Anschluss der Spule L die Versorgungsspannung V_BAT und am zweiten Anschluss das Bezugspotential GND an, so dass durch die Spule L des Schaltelements REL ein Strom fließt, der zum Einschalten des Schalters T2 führt und somit der Steuereinheit CTRL die Versorgungsspannung V_BAT zuführt.
-
Die Steuereinheit CTRL ist dazu ausgebildet, bei anliegender Versorgungsspannung V_BAT das erste und zweite Versorgungssignal S_VDD und S_VBAT zu erzeugen und der Schalteinheit ASIC zu zuführen. Des Weiteren ist die Steuereinheit CTRL dazu ausgebildet, mittels einer Nachrichtenübermittlung die Kommunikationsschnittstelle IF der Steuereinheit ASIC anzusteuern. Die Kommunikationsschnittstelle IF ist dazu ausgebildet, abhängig von der empfangenen Nachricht der Steuereinheit CTRL entweder ein High-Pegel oder ein Low-Pegel der als ODER-Bauelement ausgebildeten ersten Funktionseinheit FCT_1 ausgangsseitig vorzugeben.
-
Neben dem Vorabsignal S_PONX liegen nun somit auch das erste und zweite Versorgungssignal S_VDD und S_VBAT eingangsseitig an der Umschalteinheit SU an. Die Umschalteinheit SU ist dazu ausgebildet, dass Anliegen zumindest eines Versorgungssignals zu detektieren und abhängig davon, das Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY abhängig von dem zumindest einen detektierten Versorgungssignal zu erzeugen. Mit dem Anliegen des zumindest einen Versorgungssignals wird somit das Vorabsignal S_PONX nicht weiter zur Versorgung der Komponenten zur Ansteuerung des Schaltelements REL verwendet und somit nicht weiter belastet. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Vorabsignal S_PONX nur für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Start des Kraftfahrzeugs anliegt, wobei das Vorabsignal S_PONX so lange anliegen sollte, bis zumindest ein Versorgungssignal an der Schalteinheit ASIC eingangsseitig anliegt.
-
Beispielsweise ist die Umschalteinheit SU dazu ausgebildet, das erste Versorgungssignal S_VDD zu detektieren und bei einer Detektierung das Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY davon abhängig zu erzeugen. Grundsätzlich kann die Umschalteinheit SU auch dazu ausgebildet sein, mehrere Versorgungssignale zu detektieren und entsprechend auszuwählen. Dabei können bei mehreren Versorgungssignalen jeweils Prioritäten vorgegeben werden, so dass beim Anliegen aller Versorgungssignale, dasjenige zur Erzeugung des Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY ausgewählt wird, das die höchste Priorität aufweist. Fällt dieses aufgrund eines Fehlers aus, so wird dasjenige Versorgungssignal ausgewählt, mit der nächst höheren Priorität.
-
Somit ist die Versorgung der Komponenten der Schalteinheit ASIC weiterhin gewährleistet, auch wenn das Vorabsignal S_PONX abfällt. Um bei nichtanliegendem Vorabsignal S_PONX eine weitere Ansteuerung des Schaltelementes REL zu gewährleisten, übermittelt die Steuereinheit CTRL eine vorgegebene Nachricht an die Kommunikationsschnittstelle IF der Schalteinheit, so dass diese einen High-Pegel für die erste Funktionseinheit FCT_1 vorgibt und somit das Schaltelement REL weiterhin eingeschaltet bleibt.
-
Da die Versorgungsspannung V_BAT auch bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeugs an dem Schaltelement REL anliegt, kann die Steuereinheit CTRL auch nach dem Ausschaltzeitpunkt der Zündung weiter betrieben werden und somit beispielsweise Lüfter und/oder andere elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs ansteuern.
-
Ist beispielsweise nach einer vorgegebenen Zeitdauer nach dem Ausschaltzeitpunkt der Zündung, zu dem das Vorabsignal S_PONX nicht anliegt, eine weitere Ansteuerung und/oder Versorgung von Verbrauchern des Kraftfahrzeugs nicht notwendig, kann die Steuereinheit CTRL mittels einer vorgegebenen Nachricht die Kommunikationsschnittstelle IF der Schalteinheit ASIC derart ansteuern, dass diese ein Low-Pegel vorgibt und somit eine UND-Verknüpfung für die zweite Funktionseinheit FCT_2 nicht weiter vorgegeben ist. Davon abhängig gibt auch die als UND-Bauelement ausgebildete dritte Funktionseinheit FCT_3 ausgangsseitig einen Low-Pegel vor und schaltet somit das Ansteuerschaltelement T3 aus. Dadurch wird ein Stromfluss durch die Spule L des Schaltelementes REL unterbrochen und der Schalter T2 ausgeschaltet. Die Steuereinheit CTRL wird somit von der Versorgungsspannung V_BAT getrennt und kann somit auch das erste und zweite Versorgungssignal S_VDD und S_VBAT nicht weiter vorgeben. Durch den Abfall der Versorgungssignale S_VDD und S_VBAT kann die Umschalteinheit SU die Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY nicht erzeugen und die Komponenten der Schalteinheit ASIC nicht weiter versorgen. Somit wird die Schalteinheit ASIC nicht weiter versorgt. Somit fließt nur ein minimaler Ruhestrom und die Batterie des Kraftfahrzeugs wird im Wesentlichen nicht belastet.
-
Wird mittels der Überwachungseinheit PU während des eingeschalteten Schaltelementes REL eine Übertemperatur und/oder eine Überspannung und/oder ein Überstrom in der Schalteinheit ASIC und/oder in der Steuereinheit CTRL detektiert, gibt diese der dritten Funktionseinheit FCT_3 einen Low-Pegel vor, so dass die UND-Verknüpfung nicht weiter erfüllt ist und somit das Schaltelement REL ausgeschaltet wird. Dies ist besonders vorteilhaft, um eine Schädigung der Steuereinheit CTRL und/oder der Schalteinheit ASIC zu vermeiden.
-
Im Fehlerfall kann auch das Steuersignal S_ENA derart vorgegeben werden, dass der Spannungswert des Steuersignals S_ENA die Vergleichsspannung V_OFF betragsmäßig unterschreitet, so dass die als Komparator ausgebildete vierte Funktionseinheit FCT_4 ein Low-Pegel ausgangsseitig vorgibt und somit die UND-Verknüpfung der zweiten Funktionseinheit FCT_2 nicht weiter erfüllt ist. Somit wird ebenfalls der Schalter T2 des Schaltelements REL ausgeschaltet.
-
Das Steuersignal S_ENA kann mittels des Schaltsignals S_SW vorgegeben werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Steuersignal S_ENA von der Überwachungseinheit PU vorgegeben werden.
-
Anhand der 3 wird die Umschalteinheit SU näher beschrieben. Das Vorabsignal S_PONX ist mittels einer dritten Diode D4 einem vierten Verknüpfungspunkt VP4 zugeordnet. Das zweite Versorgungssignal S_VBAT ist mittels einer vierten Diode D5 dem vierten Verknüpfungspunkt VP4 zugeordnet. An dem vierten Verknüpfungspunkt VP4 werden das Vorabsignal S_PONX und das zweite Versorgungssignal S_VBAT zusammengeführt. Die dritte und vierte Diode D4 und D5 sind derart angeordnet, dass sie bei Beaufschlagung mit einem Strom in Richtung des vierten Verknüpfungspunktes VP4 in Durchlassrichtung betrieben werden. Mittels der dritten und vierten Diode D4 und D5 kann eine Veroderung des Vorabsignals S_PONX und des zweiten Versorgungssignals S_VBAT realisiert werden. Grundsätzlich sind aber auch andere dem Fachmann bekannte Ausführungen einer Veroderung einsetzbar.
-
Der vierte Verknüpfungspunkt VP4 ist einem Schalter T5 zugeordnet. Der Schalter T5 wird mittels einer Erfassungseinheit DU angesteuert. Das erste Versorgungssignal S_VDD ist einem weiteren Schalter T4 zugeführt. Der weitere Schalter T4 wird auch mittels der Erfassungseinheit DU angesteuert. Der Erfassungseinheit DU ist ferner eingangsseitig das erste Versorgungssignal S_VDD zugeführt.
-
Ausgangsseitig ist dem Schalter T5 und dem weiteren Schalter T4 das Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY zugeordnet.
-
Die Erfassungseinheit DU ist dazu ausgebildet, das erste Versorgungssignal S_VDD zu erfassen und abhängig davon den Schalter T5 und den weiteren Schalter T4 anzusteuern. Dabei werden die Schalter T4 und T5 bevorzugt komplementär angesteuert, so dass bei eingeschalteter Schaltstellung des Schalters T5 dem weiteren Schalter T4 eine ausgeschaltete Schaltstellung vorgegeben wird. Beispielsweise ist die Erfassungseinheit DU als Inverter ausgebildet, um die Ansteuerung des Schalters T5 zur Ansteuerung des weiteren Schalters T4 zu invertieren.
-
Liegt beispielsweise das erste Versorgungssignal S_VDD nicht an, so wird der Schalter T5 eingeschaltet und das anliegende Vorabsignal S_PONX oder das zweite Versorgungssignal S_VBAT dem Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY zugeordnet. Der weitere Schalter T4 ist zu diesem Zeitpunkt typischerweise ausgeschaltet.
-
Liegt nach einer vorgegebenen Zeitdauer beispielsweise das erste Versorgungssignal S_VDD an, so wird mittels der Erfassungseinheit DU dieses erfasst und der weitere Schalter T4 eingeschaltet und der Schalter T5 ausgeschaltet. Dabei kann eine eingeschaltete Schaltstellung des Schalters T5 mit einer eingeschalteten Schaltstellung des weiteren Schalters T4 zeitlich überlappen, so dass das Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY unterbrechungsfrei vorgegeben werden kann. Grundsätzlich kann die unterbrechungsfreie Vorgabe des Komponentenversorgungssignals S_SUPPLY auch mittels eines Energiespeichers, so z. B. mittels eines Kondensators, gewährleistet werden. Aber auch andere dem Fachmann bekannte Ausführungen zur unterbrechungsfreien Vorgabe des Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY sind denkbar. Das erste Versorgungssignal S_VDD hat in diesem Ausführungsbeispiel die höchste Priorität und versorgt die vorgegebenen Komponenten der Schalteinheit ASIC, so bald dieses detektiert wird. Fällt das erste Versorgungssignal S_VDD beispielsweise aufgrund eines Fehlers ab, so wird dieser Abfall mittels der Erfassungseinheit DU erfasst und der Schalter T5 eingeschaltet und der weitere Schalter T4 ausgeschaltet. Das Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY wird somit dem zweiten Versorgungssignal S_VBAT und/oder dem Vorabsignal S_PONX zugeordnet, wenn diese anliegen.
-
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Schalteinheit ASIC weitere Komponenten, die zur Ansteuerung anderer Steuereinheiten und/oder weiteren elektrischen Verbrauchern ausgebildet sind. Die weiteren Komponenten werden nur dann mittels des Komponentenversorgungssignals S_SUPPLY der Umschalteinheit SU versorgt, so bald das Komponentenversorgungssignal S_SUPPLY entweder dem ersten Versorgungssignal S_VDD oder dem zweiten Versorgungssignal S_VBAT zugeordnet ist. Liegt nur das Vorabsignal S_PONX an, werden nur die Komponenten versorgt, die zur Ansteuerung des Schaltelements REL und somit zur Ansteuerung der Steuereinheit CTRL benötigt werden. Dadurch wird das Vorabsignal S_PONX nicht unnötig start belastet.
-
Die Steuereinheit CTRL, das Schaltelement REL und die Schalteinheit können jeweils separat ausgeführt sein. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die Schalteinheit ASIC, so wie das Schaltelement REL in die Steuereinheit CTRL zu integrieren, so dass eine kompakte Bauform der Schaltungsanordnung erreicht werden kann.
