-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestromung wenigstens eines Betätigungsmittels, insbesondere eines Bedienelementes einer Bordelektronik eines Fahrzeuges mit einem Korrosionsschutzstrom gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Aus der
DE 101 24 910 A1 ist ein gattungsbildendes Verfahren zum Erfassen von Schaltzuständen eines Betätigungselementes eines Kraftfahrzeuges, bei dem eine mit den Bedienelementen verbundene Stromquelle einen gepulsten Freibrennstrom erzeugt, wobei die Pulsdauer bzw. die Wiederholungsrate dieses gepulsten Freibrennstromes und dessen Amplitude so gewählt werden, dass ein ausreichender Wert des Freibrennstromes zur Verfügung steht und ein ausreichendes Spannungssignal zur Erfassung des Schaltzustandes des Bedienelementes geliefert wird.
-
Ferner ist aus der 100 43 755 A1 ein Verfahren zum Erfassen von Schaltzuständen eines Betätigungselementes einer Kraftfahrzeugelektronik mit einer Bewertungseinheit bekannt, bei dem der Schaltzustand mittels einer schaltbaren Energiequelle mit einer Energiestärke abgefragt wird, so dass ein zu schaltender Strom im Wesentlichen im Bereich einer Nennstromstärke des Betätigungsmittels liegt, um damit ein Freibrennen der Kontakte des Schalters zu bewirken, so dass einer Schlechtkontaktierung aufgrund von Verschmutzung bzw. Verrußung der Kontakte vorgebeugt werden kann. In Abhängigkeit vom Schaltzustand wird ein Spannungswert ermittelt und dieser Wert von der Bewertungseinheit mit einem vordefinierten Soll-Wert verglichen. Wird ein geschlossener Schalter detektiert, wird die Energiequelle in einen gepulsten Zustand gesteuert, bspw. mit einer Periodendauer von 100 ms und einer Einschaltzeit von 50 ms.
-
Schließlich ist auch aus der
EP 1 240 654 B1 ein Verfahren zur Erzeugung eines Freibrennstromes bekannt, bei welchem mehrere Schalter hinsichtlich ihrer Schalterstellung überwacht werden und bei geschlossenem Schalter ein PWM-modulierter Freibrennstrom über die geschlossenen Kontakte geführt wird, wobei die Höhe dieses Freibrennstromes in Abhängigkeit der Anzahl der geschlossenen Schalter eingestellt wird.
-
Wenn auch bei diesen oben beschriebenen bekannten Verfahren während des geschlossenen Zustandes die Bestromung des Schalters nicht kontinuierlich, sondern mit einem PWM-modulierten Strom erfolgt, ist bspw. bei über eine lange Zeitdauer geschlossenen Schaltern bzw. Betätigungselementen ein hoher Stromverbrauch in Kauf zu nehmen.
-
Der Vollständigkeit halber sei auf die
DE 10 2009 022 280 A1 verwiesen, die ein Verfahren beschreibt, bei dem zur Erfassung einer Schalterstellung eines Schalters ein Stromimpuls von hoher Amplitude, bspw. von ca. 1 bis 10 Ampere, jedoch von extrem kurzer Dauer erzeugt und mit vorgegebener Wiederholungsrate von ca. 10 bis 100 Hz den auf ihre Schließ- oder Offenstellung eines Schalters zu überprüfenden Kontakten zugeführt wird. Der sich ergebende Spannungsabfall des Stromimpulses über den geschlossenen Kontakten wird mit einem Schwellwert verglichen und bei Über- bzw. Unterschreiten des Schwellwertes eine Verriegelungsschaltung in ihren jeweils anderen Schaltzustand geschaltet.
-
Mit diesem bekannten Verfahren soll eine sichere Erkennung der Schalterstellung eines Schalters bei extremen Umweltbedingungen, wie Feuchtigkeit und Wasser ermöglicht werden, selbst wenn dieser Schalter eine hohe Verschmutzung oder Korrosion aufweist. Dies soll dadurch sichergestellt werden, dass die Kontakte eines Schalters mit extrem kurzen Stromimpulsen mit vorgegebener Wiederholrate und einer relativ hohen Stromamplitude belastet werden.
-
Die Realisierung solcher extrem kurzen Stromimpulse mit hohen Stromamplituden erfordert einen hohen Schaltungsaufwand, um solche Stromimpulse zu erzeugen, welche eine sichere Erkennung des Schaltzustandes trotz Korrosion und Verschmutzung der Kontakte erlauben. Jedoch ist ein sicheres Freibrennen der Kontakte eines Schalters von einer einen hohen Kontaktwiderstand erzeugenden Oxidschicht oder von sonstigen Verschmutzungen aufgrund der kurzen Impulsdauer nicht gewährleistet.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei gleichzeitig gegenüber dem Stand der Technik minimierten Stromverbrauch eine optimierte Selbstreinigung der Kontakte von Betätigungselementen erlaubt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.
-
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Ein solches Verfahren zur Bestromung wenigstens eines Betätigungsmittels, insbesondere eines Bedienelementes einer Bordelektronik eines Fahr-zeuges mit einem Korrosionsschutzstrom, bei dem zur Bestimmung einer offenen oder geschlossenen Schalterstellung des Betätigungsmittels kurze Signalimpulse mit vorgegebener Wiederholungsrate an die Kontakte des Betätigungsmittels angelegt und in Abhängigkeit des Spannungspegels an einem Kontakt des Betätigungsmittels eine offene oder geschlossene Schalterstellung detektiert wird, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Pulsdauer eines eine geschlossene Schalterstellung anzeigenden Signalimpulses als Korrosionsschutzstrom wenigstens auf eine Periode der Wiederholungsrate verlängert wird. Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit bei Erkennung eines geschlossenen Betätigungselementes mittels eines Signalimpulses dieser Signalimpuls sofort in eine Dauersignal umgeschaltet, so dass wenigstens über eine Periode der Wiederholungsrate des Signalimpulses ein ausreichend langer Freibrennstrom bzw. Korrosionsschutzstrom über die geschlossenen Kontakte des Bedienelementes fließen kann. Damit wird eine definierte elektrische Leistung, die eine zuverlässige elektrische Selbstreinigung der Kontakte des Betätigungselementes bewirkt, an diesen Kontakten erzeugt.
-
Selbst wenn ein Betätigungselement für eine lange Zeitdauer im geschlossenen Zustand verbleibt, wird dennoch nur für die vorgegebene Zeitdauer ein Freibrennstrom bzw. Korrosionsschutzstrom erzeugt. Falls im umgekehrten Fall bereits während des fließenden Freibrennstromes das Betätigungselement wieder in seinen offenen Schalterzustand versetzt wird, wird ohne Nachteil der fließende Freibrennstrom beendet, da in der Regel ein geschlossener Schaltzustand wenigstens eine Periode der Wiederholungsrate andauert und diese Dauer in der Regel für im Wesentlichen zuverlässiges Freibrennen der Kontakte ausreichend ist.
-
Die Verlängerung des Signalimpulses kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung natürlich über eine Periode der Wiederholungsrate hinaus verlängert werden; nämlich weiterbildungsgemäß auf ein geradzahliges oder ein ungeradzahliges Vielfaches einer Periode der Wiederholungsrate, wobei mit demjenigen, nach dem Ende des Dauersignals erzeugten Signalimpuls erneut die Schalterstellung detektiert wird. So lässt sich bedarfsabhängig die an den Kontakten zu erzeugende elektrische Leistung einstellen, um bspw. bei regelmäßig benutzten Betätigungselementen eher einen Korrosionsschutzstrom von kürzerer Dauer als bei weniger oft betätigten Betätigungselementen zu bewirken.
-
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Signalimpuls über eine vollständige Periode der Wiederholungsrate hinaus um einen Bruchteil der Periodendauer verlängert wird. Damit besteht die Möglichkeit die Dauer der Verlängerung des Signalimpulses nicht nur im Rahmen eines Vielfachen der Periode der Wiederholungsrate einzustellen, sondern darüber hinaus auch jede Zeitdauer, sofern diese wenigstens eine Periode andauert.
-
In vorteilhafter Weise können gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Signalimpulse als Stromimpulse oder als Spannungsimpulse ausgebildet werden. Damit kann entsprechend den vorhandenen hardwaremäßigen Gegenheiten eine Wahl getroffen werden, so dass ggf. entweder eine Spannungsquelle oder eine Stromquelle zur Erzeugung dieser Signalimpulse verwendet werden kann.
-
Die Höhe des Freibrennstromes und die Wiederholungsrate der Signalimpulse hängen sowohl von der Beschaltung der Betätigungselemente sowie deren Eigenschaften als auch von der Umgebungsatmosphäre der Betätigungselemente ab und werden in Abhängigkeit des jeweiligen Einzelfalles so eingestellt, dass eine definierte elektrische Energie an den Kontakten erzeugt wird, die eine ausreichenden Selbstreinigung bewirkt.
-
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Signalimpulse einen dreiecksförmigen Verlauf aufweisen, der schaltungstechnisch oder auch softwaremäßig einfach zu erzeugt werden kann.
-
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8.
-
Eine solche Vorrichtung zur Bestromung wenigstens eines Betätigungsmittels, insbesondere eines Bedienelementes einer Bordelektronik eines Fahrzeuges mit einem Korrosionsschutzstrom, bei dem zur Bestimmung einer offenen oder geschlossenen Schalterstellung des Betätigungsmittels kurze Signalimpulse mit vorgegebener Wiederholungsrate an die Kontakte des Betätigungsmittels angelegt und in Abhängigkeit des Spannungspegels an einem Kontakt des Betätigungsmittels eine offene oder geschlossene Schalterstellung detektiert wird, zeichnet sich erfindungsgemäße dadurch aus, dass eine Steuereinheit als Vorrichtung vorgesehen ist, welche ausgebildet ist die Pulsdauer eines eine geschlossene Schalterstellung anzeigenden Signalimpulses als Korrosionsschutzstrom wenigstens auf eine Periode der Wiederholungsrate zu verlängern.
-
Damit kann eine Steuereinheit eines Fahrzeugs, insbesondere ein Steuergerät zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Freibrennstromes bzw. eines Korrosionsschutzstromes eingesetzt werden, wobei das erfindungsgemäße Verfahren sowohl softwaremäßig als auch hardwaremäßig durch Erzeugung eines Stromimpulses oder eines Spannungsimpulses als Signalimpuls umgesetzt werden kann.
-
Mit einer solchen Steuereinheit, insbesondere eines Steuergerätes eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges kann das Verfahren sehr flexibel in Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten umgesetzt werden. Ob ein Stromimpuls oder ein Spannungsimpuls als Signalimpuls erzeugt wird, hängt von der Ausstattung des verwendeten Steuergerätes ab. Die Höhe und Dauer des zu erzeugenden Freibrennstromes sowie die Wiederholungsrate der Signalimpulse wird in Abhängigkeit der ohmschen Gegebenheiten der für die Betätigungselemente vorgesehen Außenbeschaltung des Steuergerätes gewählt, wobei die Außenbeschaltung insbesondere zur Detektion des Schaltzustandes der Betätigungselemente vorgesehen ist. Auch die Umgebungsatmosphäre der Betätigungselemente hat einen Einfluss auf die einzustellende Höhe und Dauer des Freibrennstromes. Die Steuereinheit bzw. das Steuergerät kann daher zur Einstellung eines Freibrennstromes mit bestimmter Stromstärke und Dauer sowie einer bestimmten Wiederholungsrate der Signalimpulse parametriert werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Ausführungsbeispiel der Erfindung,
-
2 schematische Signal-Zeit- und Strom-Zeit-Diagramme zur Erläuterung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
-
3 schematische Signal-Zeit- und Strom-Zeit-Diagramme zur Erläuterung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
-
4 schematische Signal-Zeit- und Strom-Zeit-Diagramme zur Erläuterung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
Die Vorrichtung 10 nach 1 als Teil einer Bordelektronik eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges zur Durchführung der nachfolgend anhand der 2, 3 und 4 erläuterten ausführungsbeispielgemäßen Verfahren umfasst ein Steuergerät als Steuereinheit 5, an welcher drei Schalter als Betätigungsmittel 1, 2 und 3 angeschlossen sind, die bei einer Betätigung in ihren geschlossenen Zustand auf eine Masse 4 gelegt und von dem Steuergerät 5 auf ihren Schaltzustand überwacht werden. Die Anzahl dieser Schalter 1, 2, und 3 ist natürlich nicht auf drei beschränkt, sondern es können sowohl weniger als auch mehrere solcher Schalter zur Überwachung durch das Steuergerät 5 vorgesehen werden.
-
Ferner werden von diesem Steuergerät 5 zwei Funktionseinheiten 6 und 7 in Abhängigkeit des Schaltzustandes der Schalter 1, 2 und 3 zur Durchführung einer dieser jeweils zugeordneten Funktion angesteuert.
-
Entsprechend den Impuls-Zeit-Diagrammen gemäß den 2, 3 und 4 werden zur Erkennung des Schaltzustandes der Schalter 1, 2 und 3 von dem Steuergerät 5 an deren Kontakten Signalimpulse mit vorgegebener Wiederholungsrate (Impulsfrequenz) und vorgegebener Impulsdauer angelegt. In diesen Diagrammen sind solche aufeinanderfolgenden Signalimpulse mit Ip0 bis Ip5 bezeichnet und weisen eine Pulsdauer Δt auf, wobei der dargestellten Wiederholungsrate eine Periodendauer T entspricht. Diese Signalimpulse Ip0 bis Ip5 werden von dem Steuergerät 5 entweder mittels einer Spannungsquelle oder einer Stromquelle erzeugt, so dass diese Signalimpulse Ip0 bis Ip5 entweder als Spannungs- oder als Stromimpulse vorliegen.
-
Ferner ist in diesen Impuls-Zeit-Diagrammen der 2, 3, und 4 der Verlauf der Schalterstellung eines Schalters 1, 2 oder 3 als Kurve K1 bezüglich der mit „SZ” bezeichneten zweiten y-Achse dargestellt, wobei von einem Zeitpunkt te bis zu einem Zeitpunkt ta sich dieser Schalter in seinem geschlossenen Zustand, bei dem dessen Kontakte verbunden sind, befindet.
-
Liegen im geschlossenen Zustand eines Schalters 1, 2 oder 3 solche Signalimpuls Ip0 bis Ip5 an dessen Kontakten an, wird durch den dadurch erzeugten Stromfluss ein Spannungsabfall bzw. ein Spannungspegel an den Kontakten des Schalters erzeugt, der von dem Steuergerät 5 detektiert und bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes als geschlossener Schalter erkannt wird.
-
Gemäß 2 erkennt das Steuergerät 5 anhand des erzeugten Signalimpulses Ip1 einen geschlossenen Schalter und setzt diesen Schalter zum Zeitpunkt tH in einem Register auf den Zustand geschlossen”, gemäß 2 dargestellt mit einer Kurve K3 des Strom-Zeit-Diagramms bezüglich der zweiten mit „LP” bezeichneten y-Achse, welche für den geschlossenen Zustand einen Logikpegel „1” zeigt. Erst mit dem Signalimpuls Ip4 wird ein Übergang in den geöffneten Zustand des Schalters von dem Steuergerät 5 erkannt, worauf hin der Zustand dieses Schalters zum Zeitpunkt tL auf den Zustand „offen”, also auf den Logikpegel „0” gesetzt wird.
-
Gleichzeitig mit der Erkennung des geschlossenen Zustands des Schalters 1, 2 oder 3 wird die Pulsdauer Δt des Signalimpulses Ip1 um zwei Perioden T1 und T2 verlängert, so dass dieser Impuls eine Pulsdauer von (T1 + T2) aufweist und wie gemäß 2 mit einer Kure K2 dargestellt, zum Zeitpunkt ts endet. Da der Schalter geschlossen ist, fließt für diese Zeitdauer (T1 + T2) ein Strom I1 als Freibrennstrom bzw. Korrosionsschutzstrom über die Kontakte des Schalters, dessen Verlauf eine Kurve K4 in dem Strom-Zeit-Diagramm gemäß 2 zeigt.
-
Da während des Stromflusses des Freibrennstromes I1 die Signalimpulse Ip1, Ip2 und Ip3 als solche nicht mehr erzeugt werden, sind diese in dem Signal-Puls-Diagramm nur gestrichelt dargestellt. Erst nach dem Ende des Freibrennstromes I1 zum Zeitpunkt ts werden im gleichen Zeitraster die nächsten Signalimpulse Ip4 und Ip5 usw. erzeugt.
-
Mit einer Bestromung der Kontakte der Schalter 1, 2 und 3 mittels eines solchen Freibrennstromes I1 wird eine definierte elektrische Leistung an den Kontakten erzeugt, die ausreicht, zuverlässig eine Selbstreinigung der Kontakte der Schalter 1, 2 und 3 sicherzustellen, dass also Oxidschichten und sonstige Verschmutzungen sicher beseitigt werden.
-
Die Zeitdauer (T1 + T2), während der dieser Freibrennstrom I1 über die Kontakte eines Schalters fließt, ist unabhängig von der Dauer des geschlossenen Zustandes dieses Schalters. Erst wenn vom Steuergerät 5 erneut ein Übergang vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand des Schalters detektiert wird, wird ein solcher Freibrennstrom I1 mit der Zeitdauer (T1 + T2) erzeugt.
-
Dieses Verfahren zur Erzeugung eines Freibrennstromes bzw. Korrosionsschutzstromes I1 ist somit hinsichtlich des Stromverbrauchs optimiert, da die Zeitdauer für diesen Freibrennstrom an die Gegebenheiten des Schalters angepasst werden können. Somit kann bei Schaltern, die nur gelegentlich betätigt werden, ein Freibrennstrom I1 von längerer Dauer vorgesehen werden, während bei oft und regelmäßig betätigten Schaltern eine kürzere Dauer gewählt werden kann.
-
Einen solchen Fall mit einer längeren Dauer des Freibrennstromes I1 zeigt 3 mit Diagrammen, deren Bezeichnungen eine mit denjenigen aus 2 übereinstimmende Bedeutung haben.
-
Gemäß dieser 3 erkennt das Steuergerät 5 mittels des Signalimpulses Ip1 einen geschlossenen Schalter 1, 2 oder 3 und verlängert daraufhin die Pulsdauer Δt auf die Summe aus der zweifachen Periodendauer T, also (T1 + T2) und zusätzlich eines Bruchteils Δt1 der Periodendauer T. Dieser Signalverlauf entspricht der in 3 dargestellten Kurve K2. Damit wird bei geschlossenem Schalter ein Freibrennstrom I1 gemäß der Kurve K4 nach 3 erzeugt, der für die Zeitdauer (T1 + T2 + Δt1) über dessen Kontakte fließt. Nachdem der Schalter wieder geöffnet wurde, wird dieser Zustand erst mit dem Signalimpuls Ip4 erkannt und daraufhin der Zustand des Schalters von dem Steuergerät 5 im Zeitpunkt tL auf den Zustand „offen” (Logik-Pegel „0”) gemäß Kurve K3 von 3 gesetzt.
-
Auch mit dem Einsatz eines Anti-Prell-Filters für die Schalter 1, 2 und 3 kann ein Freibrennstrom I1 erzeugt werden, der ausreichend lang über die Kontakte eines solchen Schalters fließt, wie dies anhand 4 erläutert werden soll.
-
Gemäß dieser 4 befindet sich ein Schalter 1, 2 oder 3 über die Zeitdauer von einem Zeitpunkt te bis zu einem Zeitpunkt ta in seinem geschlossenen Zustand. Dieser Zustand wird jedoch aufgrund eines Anti-Prell-Filters von dem Steuergerät 5 nicht mit dem ersten nach dem Zeitpunkt te erzeugten Signalimpuls Ip1, sondern erst mit dem darauffolgenden Signalimpuls Ip2 erkannt. Daraufhin wird dessen Pulsdauer Δt gemäß Kurve K2 auf die Zeitdauer (T1 + T2 + Δt2) verlängert, wobei auch hier die Dauer Δt2 ein Bruchteil der Periodendauer T beträgt.
-
Da jedoch vor Ablauf dieser Zeitdauer (T1 + T2 + Δt2) der Schalter zum Zeitpunkt ta bereits wieder geöffnet wurde, wird auch der Freibrennstrom I1 zum Zeitpunkt ts unterbrochen. Dennoch reicht ein derart erzeugter Freibrennstrom I1 mit einer Zeitdauer von nahezu zwei Perioden T1 + T2) aus, um auch in diesem Fall eine ausreichende elektrische Selbstreinigung der Kontakte sicherzustellen.
-
Da der verlängerte Signalimpuls Ip2 nach Ablauf der Zeitdauer (T1 + T2 + Δt2) endet, wird erst mit dem darauffolgenden Signalimpuls Ip5 eine Überprüfung des Schaltzustandes des Schalters durchgeführt. Da dieser Schalter bereits geöffnet wurde, wird dieser Schalter zum Zeitpunkt tL auf den Zustand „offen” gesetzt.
-
Die Erzeugung der verlängerten Signalimpulse kann mittels des Steuergerätes 5 entweder softwaremäßig oder schaltungstechnisch realisiert werden. Die Erzeugung der Signalimpulse Ip0, ...Ip5 kann in Abhängigkeit der Gegebenheiten des Steuergerätes 5 entweder mit einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle erzeugt werden, so dass entweder Strompulse oder Spannungsimpulse als Signalimpulse an den Kontakten der Bestätigungselemente 1, 2 und 3 anliegen.
-
Ferner werden die Höhe und Dauer des zu erzeugenden Freibrennstromes I1 sowie die Periodendauer T der Signalimpulse in Abhängigkeit der ohmschen Gegebenheiten der für die Betätigungselemente 1, 2, und 3 vorgesehen ohmschen Außenbeschaltung des Steuergerätes 5 gewählt, wobei die Außenbeschaltung insbesondere zur Detektion des Schaltzustandes der Betätigungselemente 1, 2 und 3 vorgesehen ist. Auch die Umgebungsatmosphäre der Betätigungselemente 1, 2 und 3 hat einen Einfluss auf die einzustellende Höhe und Dauer des Freibrennstromes I1. Das Steuergerät 5 kann daher zur Einstellung eines Freibrennstromes I1 mit bestimmter Stromstärke und Dauer sowie einer bestimmten Periodendauer T der Signalimpulse Ip0, ...Ip5 parametriert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10124910 A1 [0002]
- EP 1240654 B1 [0004]
- DE 102009022280 A1 [0006]
