DE102008031270A1 - Steuergerät zur Absicherung eines Ausfalls einer Schaltvorrichtung bei Spannungswandlern in Kraftfahrzeugen - Google Patents
Steuergerät zur Absicherung eines Ausfalls einer Schaltvorrichtung bei Spannungswandlern in Kraftfahrzeugen Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät (6), umfassend wenigstens - einen Spannungswandler (2), der eine Eingangsspannung (Vin) nach oben oder nach unten zu einer Ausgangsspannung (Vout) wandeln kann, und - eine Überwachungseinrichtung (5), die überwacht, ob Signale in Abhängigkeit von der Funktionsfähigkeit des Spannungswandlers (2) empfangen werde) ein Schaltelement (4) umfasst, das durch die Überwachungseinrichtung (5) derart angesteuert wird, dass das Schaltelement (4) die Eingangsspannung (Vin) direkt zur Ausgangsspannung (Vout) durchschaltet, wenn die Überwachungseinrichtung (5) kein Signal empfängt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Absicherung eines Ausfalls einer Schaltvorrichtung bei Spannungswandlern in Kraftfahrzeugen.
- Beim Starten von Kraftfahrzeugen erfolgt eine starke Verringerung der Spannung im Bordnetz. Das kann bis zu 30% der Nominalspannung sein. Diese Verringerung bzw. Einbruch kann zu Fehlern oder zum Aussetzen von elektronischen Geräten im Fahrzeug führen. In Kraftfahrzeugen, in denen sehr viele Startvorgänge durchgeführt werden, z. B. bei Fahrzeugen mit Start-Stopp-Funktion, werden Spannungswandler zur Spannungsstabilisierung eingesetzt. Diese Spannungswandler haben die Aufgabe, die Spannung für ausgewählte Geräte unter allen Umständen konstant zu halten. Diese Geräte sind direkt am Ausgang des Spannungswandlers angeschlossen. Das Steuergerät, auf dem sich neben dem Spannungswandler auch ein niederohmiges Überbrückungselement befindet, ermöglicht die Versorgung im Normalbetrieb, d. h. wenn nicht gewandelt wird. Ein Ausfall des Überbrückungselements oder des Spannungswandlers könnte dazu führen, dass angeschlossene Geräte mit keiner Spannung mehr versorgt werden. Das ist insbesondere bei sicherheitsrelevanten Verbrauchern kritisch.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung bereitzustellen, die eine hohe Sicherheit für die Spannungsversorgung für Verbraucher gewährleistet.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung betrifft ein Steuergerät umfassend wenigstens einen Spannungswandler, der eine Eingangsspannung nach oben oder nach unten zu einer Ausgangsspannung wandeln kann, und eine Überwachungseinrichtung, die überwacht, ob Signale in Abhängigkeit von der Funktionsfähigkeit des Spannungswandlers empfangen werden, wobei das Steuergerät ein Schaltelement umfasst, das durch die Überwachungseinrichtung derart angesteuert wird, dass das Schaltelement die Eingangsspannung direkt zur Ausgangsspannung durchschaltet, wenn die Überwachungseinrichtung kein Signal empfängt.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Steuergerät einen Mikrokontroller, der die Signale an die Überwachungseinrichtung sendet.
- In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Steuergerät eine Widerstand-Kondensator-Einheit, die dem Schaltelement vorgeschaltet ist.
- In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Steuergerät eine Schaltvorrichtung, welche durch den Mikrokontroller derart angesteuert wird, so dass bei Ausfall des Spannungswandlers die Schaltvorrichtung die an ihr anliegende Eingangsspannung zur Ausgangsspannung durchschaltet.
- In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Schaltelement einen Transistor.
- Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, umfassend das ein Steuergerät nach den vorherigen Ausgestaltungen.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in Bezugnahme auf die beigefügte Figur erläutert.
- Darin zeigen schematisch:
-
1 ein Steuergerät6 ; -
2 ein Steuergerät6 mit einer Schaltungsvorrichtung1 . -
3 ein Kraftfahrzeug12 . - Bei der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
-
1 zeigt ein Steuergerät6 mit einem Spannungswandler2 , einem Mikrokontroller3 , einem Schaltelement4 und einer Überwachungseinrichtung5 . An dem Mikrokontroller3 liegen die Signale einer Eingangsspannung Vin sowie einer Ausgangsspannung Vout an. Im Normalfall, das heißt wenn keine Störung vorliegt, und beispielsweise durch das Starten des Fahrzeugs ein Spannungsabfall erfolgt, wird durch den Spannungswandler2 die vorhandene Spannung nach oben oder unten geregelt, so dass am Verbraucher die gewünschte Spannung, die Ausgangsspannung Vout anliegen kann. Wenn kein Spannungsabfall vorliegt, so schaltet der Spannungswandler2 , die Eingangsspannung Vin direkt an die Ausgangsspannung Vout durch. Der Mikrokontroller3 überwacht die Funktionalität des Spannungswandlers2 . Wenn der Spannungswandler2 nicht in Betrieb ist, liegt am Mikrokontroller3 noch ein Restpotential als Ausgangspannung Vout an. Sollte dieses Potential nicht vorhanden sein, so erkennt der Mikrokontroller3 , dass der Spannungswandler2 defekt ist und durch das Schaltelement4 wird die Eingangsspannung Vin direkt an die Ausgangsspannung Vout durchgeschaltet. Dieser Schalter funktioniert unabhängig von der restlichen Logik, d. h. unabhängig von dem Spannungswandler2 und dem Mikrokontroller3 . - Das Schaltelement
4 wird von einer Überwachungseinrichtung5 angesteuert, die auch als Watch Dog bekannt ist. Die Überwachungseinrichtung5 enthält einen logischen Baustein, der die Eingangsspannung Vin überwacht. Die Überwachungseinrichtung5 wird in festgelegten Zeitabständen von einer logischen Schaltung, vom Mikrokontroller3 , mit Energie-Impulsen angesteuert. Solange diese Impulse regelmäßig an der Überwachungseinrichtung5 eintreffen erfolgt keine Änderung. Die Überwachungseinrichtung5 wird also im fehlerfreien Zustand ständig durch Impulse getriggert. Sendet der Mikrokontroller3 die Impulse nicht mehr aus, beispielsweise weil dieser defekt ist, steuert die Überwachungseinrichtung5 das Schaltelement4 derart an, dass dieses die Eingangsspannung Vin direkt zur Ausgangsspannung Vout durchschaltet. Damit werden die Verbraucher zumindest mit der vorhandenen Ausgangsspannung Vout versorgt. - In der Überwachungseinrichtung
5 läuft dabei Folgendes ab: Ein dem Schaltelement4 vorgeschaltetes Widerstands/Kondensator (RC)-Glied speichert die Energie der durch den Mikrokontroller3 übertragenen Signale. Bleiben die Impulse aus, entlädt sich der Kondensator im RC Glied und der Transistor wird in Durchlassrichtung geschaltet. Das Schaltelement4 wird geschlossen und damit die Versorgung nachgeschalteter Elemente gesichert. In diesem Fall ist nur eine direkte elektrische Verbindung von der Eingangsspannung Vin über das Schaltelement4 zur Ausgangsspannung Vout vorhanden. Die anderen Bausteine, d. h. die Überwachungseinrichtung5 , der Mikrokontroller3 und der Spannungswandler2 üben keine Funktion mehr aus. Die Erfindung ermöglicht eine Absicherung von Komfort-Elektronikkomponenten. Die Verbraucher12 werden somit zumindest mit der vorhandenen Eingangsspannung Vin versorgt. -
2 zeigt ein Steuergerät6 mit einer Schaltungsvorrichtung2 . Das Steuergerät6 ist analog dem Steuergerät aus1 , abgesehen davon, dass diese eine zusätzliche Schaltvorrichtung1 umfasst. Der Mikrokontroller3 empfängt nun zusätzlich Kontrollsignale der Schaltvorrichtung1 , welche dem Mikrokontroller3 anzeigen, ob die Schaltvorrichtung1 funktioniert. Wenn die Eingangsspannung einem vorgegebenen Wert entspricht, ist die Schaltungsvorrichtung1 derart geschaltet, dass über diese Schaltungsvorrichtung1 die Eingangs spannung Vin an die Ausgangsspannung Vout durchgeschaltet wird. Die Schaltungsvorrichtung1 kann beispielsweise als Relais ausgebildet sein. Wenn die Eingangsspannung Vin von einem vorgegebenen Wert abweicht wird durch den Mikrokontroller die Schaltungsvorrichtung1 in einen Zustand geschalten, so dass die Schaltungsvorrichtung1 geschlossen ist und die Eingangsspannung Vin durch den Spannungswandler2 an die Ausgangsspannung Vout weitergegeben wird. Die Schaltungsvorrichtung1 sendet in regelmäßigen Abständen ein Kontrollsignal an den Mikrokontroller3 , so dass der Mikrokontroller3 erkennt, ob die Schaltungsvorrichtung1 funktioniert. Für den Fall, dass die Schaltvorrichtung1 ebenfalls defekt ist, oder die Funktion nicht benötigt wird, übernimmt das Schaltelement4 die Aufgabe, zumindest die Eingangsspannung Vin an die Ausgangsspannung Vout durchzuschalten. Die Überwachungsvorrichtung5 , die kontinuierlich die Signale überwacht, steuert das Schaltelement4 erst dann zum Durchschalten der Eingangsspannung Vin an die Ausgangsspannung Vout an, wenn die Signale nicht mehr an der Überwachungseinrichtung5 anliegen. Das heißt wenn der Mikrokontroller3 keine Signale an die Überwachungseinrichtung5 sendet. -
3 zeigt ein Kraftfahrzeug12 mit einem Steuergerät6 , das in ein Bordnetz des Kraftfahrzeuges12 mit Spannungsversorgung11 und Verbraucher12 integriert ist. Dabei wird die Spannung Vin der Spannungsquelle11 , z. B. die Batterie eines Kraftfahrzeug, in dem Steuergerät6 entsprechend über einen Spannungswandler2 oder andere Bauelemente an Verbraucher12 weitergeleitet. Zu den Verbrauchern zählen beispielsweise Licht, Navigationsgerät, Radio und Hintergrundbeleuchtungen von Anzeigen. - Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für die Sicherstellung der Energieversorgung von Verbrauchern in Kraftfahrzeugen.
Claims (6)
- Steuergerät (
6 ) umfassend wenigstens – einen Spannungswandler (2 ), der eine Eingangsspannung (Vin) nach oben oder nach unten zu einer Ausgangsspannung (Vout) wandeln kann, und – eine Überwachungseinrichtung (5 ), die überwacht, ob Signale in Abhängigkeit von der Funktionsfähigkeit des Spannungswandlers (2 ) empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6 ) ein Schaltelement (4 ) umfasst, das durch die Überwachungseinrichtung (5 ) derart angesteuert wird, dass das Schaltelement (4 ) die Eingangsspannung (Vin) direkt zur Ausgangsspannung (Vout) durchschaltet, wenn die Überwachungseinrichtung (5 ) kein Signal empfängt. - Steuergerät (
6 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6 ) einen Mikrokontroller (3 ) umfasst, der die Signale an die Überwachungseinrichtung (5 ) sendet. - Steuergerät (
6 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6 ) eine Widerstand-Kondensator-Einheit umfasst, die dem Schaltelement (4 ) vorgeschaltet ist. - Steuergerät (
6 ) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (6 ) eine Schaltvorrichtung (1 ) umfasst, welche durch den Mikrokontroller (3 ) derart angesteuert wird, so dass bei Ausfall des Spannungswandlers (2 ) die Schaltvorrichtung (1 ) die an ihr anliegende Eingangsspannung (Vin) zur Ausgangsspannung (Vout) durchschaltet. - Steuergerät (
6 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (4 ) einen Transistor umfasst. - Kraftfahrzeug (
12 ), umfassend ein Steuergerät (6 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, eine Spannungsversorgung (11 ) und Verbraucher (12 ).
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