DE102013002874B4

DE102013002874B4 - Control unit with reverse polarity indicator and motor vehicle

Info

Publication number: DE102013002874B4
Application number: DE102013002874.4A
Authority: DE
Inventors: Rolf Merkel; Sebastian Kipp; Frank Grosshauser
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: DE102013002874A1

Abstract

Steuergerät (10) für einen Kraftwagen, mit einem elektrischen Anschluss (14) zum Anschließen des Steuergeräts (10) an eine geräteexterne Gleichspannungsquelle (12) zum Betreiben des Steuergeräts (10), wobei der Anschluss (14) eine Pluspol-Leitung (20) und eine Minuspol-Leitung (22) umfasst und die beiden Leitungen (20, 22) miteinander über einen Leitungszweig (28) verbunden sind, welcher eine bezüglich der Pluspol-Leitung (20) in Sperrrichtung geschaltete Diode (D) aufweist, wobei in dem Leitungszweig (28) die Diode (D) und ein Indikatorelement (F) hintereinander geschaltet sind und das Indikatorelement (F) dazu ausgelegt ist, im Falle einer Verpolung bei einem temporären Stromfluss durch das Indikatorelement (F) von der Minuspol-Leitung (22) zu der Pluspol-Leitung (20) hin dauerhaft eine elektrische Eigenschaft zu verändern, das Indikatorelement (F) eine elektrische Schmelzsicherung (F) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzsicherung (F) eine Kapazität (C) parallel geschaltet ist.Control unit (10) for a motor vehicle, having an electrical connection (14) for connecting the control unit (10) to a device-external DC voltage source (12) for operating the control unit (10), wherein the terminal (14) has a positive pole line (20). and a negative pole line (22), and the two lines (20, 22) are connected to each other via a line branch (28) having a diode (D) reverse-biased with respect to the positive pole line (20), in which Line branch (28), the diode (D) and an indicator element (F) are connected in series and the indicator element (F) is adapted to, in the case of reverse polarity in a temporary current flow through the indicator element (F) of the negative pole line (22). to the positive pole line (20) towards permanently changing an electrical property, the indicator element (F) comprises an electrical fuse (F), characterized in that the fuse (F) a capacitor (C) parallel el is switched.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für einen Kraftwagen, das elektrisch betrieben wird und hierzu über einen Anschluss mit einer geräteexternen Gleichspannungsquelle zu koppeln ist. Kommt es hierbei zu einer Verpolung, bei welcher der Pluspol der Spannungsquelle mit einer Minuspol-Leitung des Anschlusses und umgekehrt ein Minuspol der Spannungsquelle mit einer Pluspol-Leitung des Anschlusses verbunden wird, so wird dies durch das Steuergerät erkannt. Eine solche Erkennung einer Verpolung ist beispielsweise aus der DE 10 2004 044 504 A1 bekannt. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftwagen, welcher zumindest ein erfindungsgemäßes Steuergerät aufweist.The invention relates to a control device for a motor vehicle, which is electrically operated and for this purpose is to be coupled via a connection with a device-external DC voltage source. If this leads to a reverse polarity, in which the positive pole of the voltage source is connected to a negative pole line of the terminal and vice versa, a negative pole of the voltage source to a positive pole line of the terminal, this is detected by the control unit. Such a detection of a reverse polarity is for example from the DE 10 2004 044 504 A1 known. The invention also includes a motor vehicle which has at least one control unit according to the invention.

Zu einer Verpolung kann es beispielsweise kommen, wenn bei dem Kraftwagen Starthilfe geleistet werden muss und hierzu eine Bedienperson das Bordnetz des Kraftwagens mit einer Batterie eines Fremdfahrzeugs koppeln möchte. In der Regel wird dies händisch über sogenannte Starthilfe-Kabel gemacht. Werden hierbei die Kabel vertauscht, liegt in dem Bordnetz die Spannung der Batterie verkehrt herum an, d. h. die fremde Batterie ist also verpolt. In der Regel dauert in diesem Fall die Verpolung nur sehr kurz an, da auch ein Kurzschlussstrom zwischen den Batterien der beiden Fahrzeuge fließt, was eine Bedienperson aufgrund von Funkenflug schnell merkt und das Kabel schnell wieder zurückzieht.To a reverse polarity can occur, for example, when the motor vehicle jump start must be made and this would like to couple an operator, the electrical system of the motor vehicle with a battery of a foreign vehicle. Usually, this is done manually via so-called jump-start cables. In this case, the cables are reversed, is in the electrical system, the voltage of the battery upside down, d. H. the foreign battery is therefore reversed. In general, in this case, the reverse polarity takes only very short, as well as a short-circuit current flows between the batteries of the two vehicles, which quickly notices an operator due to flying sparks and pull back the cable quickly.

In der genannten Druckschrift ist ein Verpolschutz für ein Kraftfahrzeug beschrieben. Hierbei ist eine Pluspol-Leitung mit einer Minuspol-Leitung über einen Leitungszweig über eine Relaisspule gekoppelt. Fließt ein Strom durch die Relaisspule, so wird ein Relais geöffnet und hierdurch das Steuergerät von einer geräteexternen Spannungsquelle entkoppelt. Der Stromfluss durch die Relaisspule wird durch eine Verpolschutz-Diode nur im Falle einer Verpolung zugelassen. Die Verpolschutz-Diode ist hierzu in Bezug auf die Pluspol-Leitung in Sperrrichtung geschaltet, so dass bei korrektem Anschluss der Spannungsquelle (Pluspol an die Pluspol-Leitung und Minuspol an die Minuspol-Leitung) der Stromfluss durch die Relaisspule blockiert ist.In the cited document a polarity reversal protection for a motor vehicle is described. In this case, a positive pole line is coupled to a negative pole line via a line branch via a relay coil. If a current flows through the relay coil, a relay is opened, thereby decoupling the control unit from an external power source. The current flow through the relay coil is permitted by a polarity reversal protection diode only in case of reverse polarity. For this purpose, the polarity reversal protection diode is reverse-connected in relation to the positive-pole line, so that the current flow through the relay coil is blocked when the voltage source (plus pole to the positive pole line and negative pole to the negative pole line) is correctly connected.

Eine nach demselben Prinzip aufgebaute Verpolschutzschaltung ist auch aus der DE 100 47 791 A1 bekannt.A built-up on the same principle Verpolschutzschaltung is also from the DE 100 47 791 A1 known.

Steuergeräte können im Verpolfall vorgeschädigt werden. Beispielsweise kann ein Mikrochip in dem Steuergerät beschädigt werden. Diese Schädigung hat einen ähnlichen Effekt wie eine Alterung. Der Mikrochip, oder generell elektrische oder elektronische Bauteile, können also durch die kurzeitige Verpolung um Jahre „altern”. Dies birgt die Gefahr, dass im weiteren Betrieb des Steuergeräts sporadisch unerwartet das Steuergerät ausfällt, obwohl das Steuergerät noch gar nicht alt ist.Control units can be pre-damaged in the event of a postponement. For example, a microchip in the controller may be damaged. This damage has an effect similar to aging. The microchip, or generally electrical or electronic components, can "age" by the short-term reverse polarity. This entails the risk that the control unit will sporadically unexpectedly fail during further operation of the control unit, even though the control unit is not yet old.

Aus der WO 2010/094514 A1 ist eine Verpolschutzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei welcher im Falle einer Verpolung durch einen Strom Joulesche Wärme erzeugt wird und hierdurch eine Auslöseeinrichtung einen elektrischen Kontakt zu der falsch herum angeschlossenen externen Spannungsquelle unterbricht. Die Auslöseeinrichtung kann beispielsweise eine pyrotechnische Treibladung umfassen, die durch die Wärme ausgelöst wird.From the WO 2010/094514 A1 is a Verpolschutzeinrichtung for a motor vehicle is known, in which Joule heat is generated in the case of a reverse polarity by a current and thereby a triggering device interrupts an electrical contact to the wrongly connected external power source. The triggering device may for example comprise a pyrotechnic propellant charge, which is triggered by the heat.

Die permanente Zerstörung der elektrischen Verbindung durch die Treibladung macht das Steuergerät dauerhaft unbrauchbar, selbst wenn durch die Verpolung selbst kein Schaden in den elektrischen Schaltungen des Steuergeräts entstanden ist und das Steuergerät eigentlich weiter benutzt werden könnte, weil das Verpolereignis unkritisch war, also selbst keinen Schaden in den elektrischen Schaltungen verursachen konnte.The permanent destruction of the electrical connection by the propellant makes the control unit permanently unusable, even if by the reverse polarity itself no damage in the electrical circuits of the controller has arisen and the controller could actually be used because the Verpolereignis was not critical, so even no damage could cause in the electrical circuits.

Ein weiteres Problem stellt der Schutz von Steuergeräten dar, die eine Leistungselektronik aufweisen. Bei Hochleistungsstufen lässt sich ein Verpolschutz in der Regel überhaupt nicht kostengünstig bereitstellen, da hierfür ein zusätzlicher Hochleistungstransistor nötig ist. Besonders kritisch ist deshalb eine Verpolungsindikation bei Steuergeräten, die Fahrsicherheit relevant sind. Solche Steuergeräte z. B. für die Lenkung, die Bremsen, das Antiblockiersystem (ABS) und das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP) weisen in der Regel eine Hochleistungsstufe auf. Die Erfindung bezieht sich daher insbesondere auf eine Verpolungsindikation für diese fahrsicherheitsrelevanten Steuergeräte mit Hochleistungsstufen.Another problem is the protection of ECUs that have power electronics. For high-performance stages, reverse polarity protection can generally not be provided at low cost, since an additional high-performance transistor is required for this purpose. Therefore, a reverse polarity indication is particularly critical for ECUs that are relevant to driving safety. Such controllers z. B. for the steering, the brakes, the anti-lock braking system (ABS) and the electronic stability program (ESP) usually have a high-performance stage. The invention therefore relates in particular to a polarity reversal indication for these driving safety-relevant control devices with high-power stages.

In der DE 10 2010 012 135 A1 ist ein Verfahren zur Erkennung einer Verpolung bei einem Kraftfahrzeug beschrieben. Eine Verpolungserkennungseinrichtung erzeugt nach einer erfolgten und dokumentierten Verpolung ein Sperrsignal, mittels dessen ein Einschalten einer elektrischen Komponente des Kraftfahrzeugs verhinderbar ist. Die Verpolung kann mittels einer Reihenschaltung aus einer Schmelzsicherung und einer Diode erkannt werden.In the DE 10 2010 012 135 A1 a method for detecting a reverse polarity in a motor vehicle is described. A reverse polarity detection device generates after a successful and documented reverse polarity a blocking signal, by means of which switching on an electrical component of the motor vehicle can be prevented. The reverse polarity can be detected by means of a series connection of a fuse and a diode.

In der DE 10 2007 011 760 A1 ist eine Motoranordnung eines elektromotorischen Hilfsantriebs für ein Fahrzeug beschrieben, welche wenigstens zwei Versorgungsanschlüsse zum Anschließen der Motoranordnung an ein Gleichspannungsversorgungsnetz sowie eine Schaltungsanordnung zum Dokumentieren einer Verpolung beim Anschluss der Motoranordnung aufweist. Die Schaltungsanordnung weist eine Reihenschaltung aus einer Schmelzsicherung und einer Diode auf. Ein Messanschluss zwischen der Schmelzsicherung und der Diode ist vorgesehen, um nach einem Verpolereignis messen zu können, ob die Schmelzsicherung zerstört worden ist.In the DE 10 2007 011 760 A1 a motor assembly of a motorized auxiliary drive for a vehicle is described, which has at least two supply terminals for connecting the motor assembly to a DC power supply network and a circuit arrangement for documenting a reverse polarity when connecting the motor assembly. The circuit arrangement has a series connection of a fuse and a diode. A measuring connection between the Fuse and the diode is provided to measure after a Verpolereignis can whether the fuse has been destroyed.

In der DE 10 2007 003 545 A1 ist ein Kraftfahrzeugbordnetz mit Verpoldetektor beschrieben. Der Verpoldetektor ist mit einer Batterie verbunden und enthält eine Reihenschaltung aus einer Diode, einer Zener-Diode und einer Schmelzsicherung.In the DE 10 2007 003 545 A1 is a motor vehicle electrical system described with stake detector. The bump detector is connected to a battery and includes a series connection of a diode, a Zener diode and a fuse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kritisches Verpolereignis in einem Steuergerät eines Kraftwagens zuverlässig zu signalisieren.The invention has for its object to reliably signal a critical Verpolereignis in a control unit of a motor vehicle.

Die Aufgabe wird durch ein Steuergerät gemäß Patentanspruch 1 sowie einen Kraftwagen gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.The object is achieved by a control device according to claim 1 and a motor vehicle according to claim 7. Advantageous developments of the invention are given by the dependent claims.

Die Erfindung geht von einem eingangs beschriebenen Steuergerät für einen Kraftwagen aus. Entsprechend weist das Steuergerät einen elektrischen Anschluss zum Anschließen des Steuergeräts an eine geräteexterne Spannungsquelle für eine Gleichspannung zum Betreiben des Steuergeräts auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Anschluss um einen Bordnetzanschluss zum Anschließen des Steuergerät an ein Bordnetz des Kraftwagens handeln. Der Anschluss umfasst eine Pluspol-Leitung und eine Minuspol-Leitung, die mit den entsprechenden Polen der Gleichspannungsquelle verbunden werden müssen. Die Minuspol-Leitung kann hierbei auch eine Masseleitung des Steuergeräts sein. Die beiden Leitungen (die Pluspol-Leitung und die Minuspol-Leitung) sind, ähnlich wie aus dem Stand der Technik bekannt, miteinander über einen Leitungszweig verbunden, welcher eine Diode aufweist, die bezüglich der Pluspol-Leitung in Sperrrichtung geschaltet ist. Die Diode sperrt also einen Stromfluss von der Pluspol-Leitung hin zur Minuspol-Leitung über den Leitungszweig. Bei polrichtiger Verbindung der Spannungsquelle (Pluspol der Spannungsquelle an die Pluspol-Leitung und Minuspol an die Minuspol-Leitung) sperrt also die Diode einen Stromfluss durch den Leitungszweig.The invention is based on an initially described control unit for a motor vehicle. Accordingly, the control unit has an electrical connection for connecting the control unit to a device-external voltage source for a DC voltage for operating the control unit. For example, the connection may be an onboard power supply connection for connecting the control device to an on-board network of the motor vehicle. The connection includes a positive pole and a negative pole, which must be connected to the corresponding poles of the DC voltage source. The negative pole line can also be a ground line of the controller. The two lines (the positive pole line and the negative pole line) are, as known from the prior art, connected to each other via a line branch, which has a diode which is connected in the reverse direction with respect to the positive pole line. The diode thus blocks a current flow from the positive pole line to the negative pole line via the line branch. If the voltage source is connected to the correct polarity (positive pole of the voltage source to the positive pole line and negative pole to the negative pole line), then the diode blocks a current flow through the line branch.

Das erfindungsgemäße Steuergerät zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Leitungszweig die Diode und ein Indikatorelement hintereinander geschaltet sind. Das Indikatorelement ist dazu ausgelegt, bei einem temporären, d. h. zeitlich begrenzten, Stromfluss durch das Indikatorelement danach dauerhaft eine elektrische Eigenschaft zu verändern. Als Indikatorelement kann hier ein diskretes elektrisches Bauteil vorgesehen sein, welches durch den Stromfluss beispielsweise zerstört wird. Beispielsweise kann ein Kondensator vorgesehen sein, dessen Durchschlagspannung geringer ist als die bestimmungsgemäß vorgesehene Versorgungsspannung der Spannungsquelle. Indem das Indikatorelement in dem Leitungszweig mit der Diode in Reihe geschaltet ist, kommt es zu einem Stromfluss nur im Falle einer Verpolung, wenn ein Stromfluss von der Minuspol-Leitung zu der Pluspol-Leitung, also in Flussrichtung der Diode, fließt. Dann verändert das Indikatorelement dauerhaft seine Eigenschaft, also z. B. seinen elektrischen Widerstand oder seine Kapazität.The control unit according to the invention is characterized in that the diode and an indicator element are connected in series in the line branch. The indicator element is adapted to be used in a temporary, d. H. temporally limited, current flow through the indicator element then permanently change an electrical property. As an indicator element can be provided here a discrete electrical component, which is destroyed by the current flow, for example. For example, a capacitor may be provided whose breakdown voltage is lower than the intended intended supply voltage of the voltage source. By the indicator element is connected in series in the line branch with the diode, there is a current flow only in the case of a reverse polarity, when a current flow from the negative pole to the positive pole line, ie in the direction of the diode flows. Then the indicator element permanently changes its property, ie z. B. its electrical resistance or its capacity.

Die Erfindung weist somit den Vorteil auf, dass auch nach Abtrennen der vergolten Spannungsquelle von dem Anschluss das Indikatorelement weiterhin die veränderte elektrische Eigenschaft aufweist. Dies ist dann schaltungstechnisch erfassbar, so dass automatisiert eine Warnung erzeugt werden kann.The invention thus has the advantage that, even after the recessed voltage source has been disconnected from the terminal, the indicator element furthermore has the changed electrical property. This can then be detected by circuitry, so that a warning can be automatically generated.

Das Indikatorelement umfasst eine elektrische Schmelzsicherung. Hiermit kann auf kostengünstige Weise und durch geeignete Wahl des Sicherungstyps die gewünschte Auslösezeit und auch die Auslösestromstärke zuverlässig eingestellt werden. Der Sicherung ist eine Kapazität parallel geschaltet.The indicator element comprises an electrical fuse. Hereby, the desired trip time and the tripping current can be reliably adjusted in a cost effective manner and by a suitable choice of the type of fuse. The fuse has a capacitor connected in parallel.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn das Indikatorelement dazu ausgelegt ist, seine elektrische Eigenschaft bei fließendem Strom erst nach einer vorbestimmten Auslösezeit zu ändern. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Indikatorelement nicht schon dann durch die Veränderung seiner Eigenschaft ein Verpolereignis anzeigt, wenn der Stromfluss derart kurz war, dass es noch nicht zu einem Schaden in der elektrischen Schaltung des Steuergeräts gekommen sein kann, wenn das Verpolereignis also unkritisch war. Die Auslösezeit ist entsprechend bevorzugt auf einen Wert eingestellt, welcher kleiner als die maximale Stromflussdauer ist, die von der zu schützenden elektrischen Schaltung des Steuergeräts im Verpolungsfall tolerierbar ist.A further advantage results when the indicator element is designed to change its electrical property when the current flows only after a predetermined trip time. This results in the advantage that the indicator element does not already indicate a Verpolereignis by the change of its property when the current flow was so short that it may not have come to a damage in the electrical circuit of the controller, if the Verpolereignis so uncritical was. The tripping time is correspondingly preferably set to a value which is smaller than the maximum current flow duration that can be tolerated by the electrical circuit of the control device to be protected in the case of reverse polarity.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Veränderung der Eigenschaft des Indikatorelements messtechnisch erfasst werden kann. Hierzu sieht eine Ausführungsform des Steuergeräts eine Messschaltung vor, bei welcher ein Messeingang mit dem besagten Leitungszweig an einer Stelle elektrisch verbunden ist, die sich zwischen dem Indikatorelement, also beispielsweise der Schmelzsicherung, und der Diode befindet. Die Messschaltung ist dabei dazu ausgelegt, eine zwischen dem Messeingang und einer der beiden Leitungen des Anschlusses (Pluspol-Leitung oder Minuspol-Leitung) abfallende elektrische Spannung zu erfassen. Beispielsweise kann also die über der Schmelzsicherung abfallende elektrische Spannung erfasst werden. Durch die Messschaltung wird in Abhängigkeit von der erfassten Spannung an einem Signalausgang ein Zustandssignal erzeugt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass innerhalb des Steuergeräts selbst elektronisch überprüft werden kann, ob das Steuergerät schon einmal mit falscher Polung an eine Spannungsquelle angeschlossen worden ist. Bevorzugt wird ein binäres Zustandssignal erzeugt, so dass ein einziges Bit bereitsteht, das signalisiert, ob das Indikatorelement sich im Originalzustand (bisher durch kein Verpolereignis verändert) oder bereits im veränderten Zustand (durch einen Stromfluss bei einer Verpolung verändert) vorliegt. Die Messschaltung kann z. B. als Spannungsteiler oder als Open-Collector-Komparator realisiert sein. Weiterer Vorteil der Messschaltung ist, dass der Betrag der Spannung, die über dem Indikatorelement abfällt, einfach an ein IC (Integrated Circuit) einer Auswertelogik angepasst werden kann, also z. B. an eine 1,8 V-Logik, eine 3.3 V-Logik oder eine 5 V-Logik.Another advantage arises when the change in the property of the indicator element can be detected metrologically. For this purpose, an embodiment of the control device provides a measuring circuit in which a measuring input is electrically connected to the said line branch at a position which is located between the indicator element, so for example the fuse, and the diode. The measuring circuit is designed to detect a voltage drop between the measuring input and one of the two lines of the connection (positive-pole line or negative-pole line). For example, therefore, the voltage drop across the fuse electrical voltage can be detected. The measuring circuit generates a status signal as a function of the detected voltage at a signal output. This has the advantage that it can be checked electronically within the control unit itself, whether the Control unit has already been connected to a voltage source with incorrect polarity. Preferably, a binary state signal is generated, so that a single bit is ready, which signals whether the indicator element is present in the original state (previously changed by no Verpolereignis) or already in the changed state (by a current flow at a reverse polarity). The measuring circuit can, for. B. be realized as a voltage divider or as an open-collector comparator. Another advantage of the measuring circuit is that the amount of voltage that drops across the indicator element, can be easily adapted to an IC (Integrated Circuit) of a Auswertelogik, so z. B. to a 1.8 V logic, 3.3 V logic or 5 V logic.

Eine Weiterbildung des Steuergeräts sieht vor, dass eine Datenprozessoreinheit, z. B. mit einem Mikrocontroller oder eine Schaltung aus Logikgattern, mit einem Signaleingang an den Signalausgang der Messschaltung angeschlossen ist und das an ihrem Signaleingang von der Messschaltung erzeugte Zustandssignal überprüft. Die Datenprozessoreinheit erzeugt ein Warnsignal, falls das Zustandssignal der Messschaltung signalisiert, dass eine Verpolung das Indikatorelement verändert hat. Hierdurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, nachdem die Verpolung beendet ist und das zu überwachende Steuergerät wieder normal betrieben wird, das Zustandssignal, also bevorzugt das Bit, von dem Steuergerät selbst, also dessen Datenprozessoreinheit, einzulesen und auszuwerten. Damit liegt innerhalb des Steuergeräts die Information vor, ob bereits ein kritisches Verpolereignis vorgelegen hat, und es können geeignete Maßnahmen ergriffen werden. Beispielsweise kann ein umfangreicher Selbsttest durchgeführt werden, der ansonsten vermieden wird, um beispielsweise eine Startup-Zeit des Steuergeräts gering zu halten.A further development of the control unit provides that a data processor unit, for. B. with a microcontroller or a circuit of logic gates, is connected to a signal input to the signal output of the measuring circuit and checks the state signal generated at its signal input from the measuring circuit. The data processor unit generates a warning signal if the status signal of the measuring circuit signals that a reverse polarity has changed the indicator element. This makes it possible in an advantageous manner, after the reverse polarity has ended and the control unit to be monitored is operated normally again, the status signal, so preferably the bit, from the controller itself, so its data processor unit to read and evaluate. Thus, within the control unit, the information exists as to whether a critical polarity reversal event has already occurred, and suitable measures can be taken. For example, a comprehensive self-test can be performed, which is otherwise avoided, for example, to keep a startup time of the controller low.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der Leitungszweig mit der Diode und dem Indikatorelement ein zusätzliches Sperrelement aufweist, welches auch im Verpolungsfall den Stromfluss von der Minuspol-Leitung zur Pluspol-Leitung blockiert, falls eine am Anschluss anliegende elektrische Spannung betragsmäßig kleiner als eine vorbestimmte Auslöseschwelle ist. Bevorzugt wird als die applizierte Auslöseschwelle diejenige Verpolspannung eingestellt, ab welcher eine Schädigung der internen Bauelemente des Steuergeräts nicht mehr auszuschließen ist. Im Normalfall können das die in Datenblättern der Bauelemente angegebenen Grenzwerte sein. Im Einzelfall können auch Werte für die Auslöseschwelle anhand von Versuchen bestimmt werden. Durch das Sperrelement wird verhindert, dass bei nur geringfügigen Spannungswerten ein falscher Alarm ausgelöst wird, indem das Indikatorelement in seiner Eigenschaft verändert wird, obwohl nicht davon auszugehen ist, dass das Steuergerät tatsächlich beschädigt ist.Another advantage is obtained if the line branch with the diode and the indicator element has an additional blocking element which blocks the current flow from the negative pole line to the positive pole line even in the reverse polarity case, if an electrical voltage applied to the terminal is smaller in magnitude than a predetermined triggering threshold is. Preferably, the polarity reversal voltage is set as the applied triggering threshold, from which damage to the internal components of the control unit can no longer be ruled out. Normally, these may be the limits given in data sheets of the components. In individual cases, values for the tripping threshold can also be determined by means of tests. The blocking element prevents a false alarm being triggered with only slight voltage values by changing the indicator element in its characteristic, although it can not be assumed that the control device is actually damaged.

Bei dem Sperrelement handelt es sich bevorzugt um eine Zener-Diode, die antiseriell zur Diode in den Leitungszweig geschaltet ist. Durch Auswählen einer Zener-Diode mit geeigneter Zener-Spannung kann auf kostengünstige Weise eine bestimmte Auslöseschwelle eingestellt werden.The blocking element is preferably a Zener diode, which is connected antiserially to the diode in the line branch. By selecting a Zener diode with a suitable Zener voltage, a certain triggering threshold can be set in a cost-effective manner.

Wie bereits ausgeführt, gehört zu der Erfindung auch ein Kraftwagen, der bevorzugt als Personenkraftwagen ausgestaltet ist. Der erfindungsgemäße Kraftwagen zeichnet sich durch zumindest ein Steuergerät aus, welche eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts darstellt.As already stated, the invention also includes a motor vehicle, which is preferably designed as a passenger car. The motor vehicle according to the invention is characterized by at least one control device, which represents an embodiment of the control device according to the invention.

Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand der Figur erläutert.The invention is explained again below with reference to the figure.

In der Figur ist zu einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuergeräts ein schematisierter Schaltplan dargestellt. Gezeigt ist ein Steuergerät 10, das beispielsweise in einem Kraftwagen, wie etwa einem Personenkraftwagen, eingebaut sein kann. Bei dem Steuergerät 10 kann es sich beispielsweise um ein Motorsteuergerät, ein Steuergerät für einen Scheibenwischer, ein Infotainmentsystem, ein Telefoniemodul, eine Lenkung, eine Bremse, ein ABS, ein ESP oder eine Steuerung für ein Head-Up-Display handeln. Allgemein kann hier jedes elektronische Gerät für einen Kraftwagen verstanden werden, welches über ein Bordnetz 12 mit einer Gleichspannung U für den Betrieb versorgt wird.In the figure, a schematic diagram is shown for a preferred embodiment of the control device according to the invention. Shown is a control unit 10 which may be installed, for example, in a motor vehicle, such as a passenger car. At the control unit 10 For example, it may be an engine controller, a windshield wiper controller, an infotainment system, a telephony module, a steering, a brake, an ABS, an ESP, or a head-up display controller. In general, any electronic device for a motor vehicle can be understood here, which has an electrical system 12 is supplied with a DC voltage U for operation.

Um das Steuergerät 10 mit dem Bordnetz 12 zu verbinden, weist das Steuergerät 10 einen Anschluss 14 mit einem Pluskontakt 16 und einem Minuskontakt 18 auf. Bestimmungsgemäß wird über den Pluskontakt 16 eine Pluspol-Leitung 20 des Anschlusses 14 mit dem Plus-Potential des Bordnetzes 12, über den Minus-Kontakt 18 eine Minuspol-Leitung 22 des Anschlusses 14 mit dem Minus-Potential des Bordnetzes 12 verbunden. Bei dem Minus-Potential kann es sich insbesondere auch um das Massepotential handeln. In der Figur ist der Anschluss 14 polrichtig mit dem Bordnetz 12 verbunden. Über die Leitungen 20, 22 ist eine Elektronik 24 des Steuergeräts 10 bei an geschlossenem Bordnetz 12 mit diesem elektrisch verbunden. To the controller 10 with the electrical system 12 to connect, instructs the controller 10 a connection 14 with a positive contact 16 and a minus contact 18 on. Intended is via the positive contact 16 a positive pole line 20 of the connection 14 with the plus potential of the electrical system 12 , about the minus contact 18 a negative pole line 22 of the connection 14 with the negative potential of the electrical system 12 connected. In particular, the negative potential may also be the ground potential. In the figure is the connection 14 correct with the electrical system 12 connected. Over the lines 20 . 22 is an electronics 24 of the control unit 10 at closed vehicle electrical system 12 electrically connected to this.

Für den Fall, dass das Steuergerät 14 mit seinen Anschlüssen 16, 18 verkehrt herum mit dem Bordnetz 12 vorübergehend verbunden wird, kann dies im Nachhinein durch das Steuergerät 10 selbst erkannt werden. Hierzu weist das Steuergerät 10 eine Indikatorschaltung 26 auf. Die Indikatorschaltung 26 weist einen Schaltungs- oder Leitungszweig 28 auf, welcher die Pluspol-Leitung 20 mit der Minuspol-Leitung 22 verbindet. Durch den Leitungszweig 28 können die Leitungen 20, 22 dabei über eine Diode D, eine Zener-Diode Z und eine Sicherung F verbunden sein, wobei die drei Bauteile in Reihe hintereinander in dem Leitungszweig 28 geschaltet sind. Die Reihenfolge der Reihenschaltung kann anders als die in der Figur gezeigte sein.In the event that the control unit 14 with its connections 16 . 18 upside down with the electrical system 12 is temporarily connected, this can be done afterwards by the control unit 10 even be recognized. For this purpose, the control unit 10 an indicator circuit 26 on. The indicator circuit 26 has a circuit or line branch 28 on which the positive pole line 20 with the negative pole line 22 combines. Through the line branch 28 can the wires 20 . 22 in this case be connected via a diode D, a Zener diode Z and a fuse F, wherein the three components in series behind one another in the line branch 28 are switched. The order of the series connection may be different from that shown in the figure.

Die Diode D ist für einen Stromfluss von der Pluspol-Leitung 20 zur Minuspol-Leitung 22 in Sperrrichtung geschaltet. Die Zener-Diode Z ist antiseriell zur Diode D geschaltet. Zu der Überwachungsschaltung 26 gehört auch eine Messschaltung 30. Ein Messeingang 32 der Messschaltung 30 ist mit dem Schaltungszweig 28 verbunden. Die Messschaltung 30 misst eine über der Sicherung F abfallende elektrische Spannung und wandelt diese in ein Signal um, das an einem Signalausgang 34 ausgegeben wird. Die Messschaltung 30 kann hierbei in an sich bekannter Weise ausgelegt werden. Beispielsweise kann die Messschaltung 30 eine Komparatorschaltung umfassen, welche erkennt, ob die Sicherung F elektrisch leitend ist und damit der Messeingang 32 in dem Beispiel auf dem Potential der Minuspol-Leitung 22 liegt, oder ob die Sicherung F ausgelöst wurde und der Messeingang 32 auf einem von der Minuspol-Leitung 22 verschiedenen Potential liegt. Der hierdurch erfasste Zustand der Sicherung F wird durch das Signal am Signalausgang 34 signalisiert. Beispielsweise kann das Signal ein binäres Signal sein. Der Signalausgang 34 kann mit einem (nicht dargestellten) Mikrocontroller des Steuergeräts 10 verbunden sein, welcher anhand des Signals den Zustand der Sicherung F überprüft.Diode D is for a current flow from the positive pole line 20 to the negative pole line 22 switched in the reverse direction. The zener diode Z is connected antiserially to the diode D. To the monitoring circuit 26 also includes a measuring circuit 30 , A fair entrance 32 the measuring circuit 30 is with the circuit branch 28 connected. The measuring circuit 30 measures an electrical voltage drop across fuse F and converts it into a signal at a signal output 34 is issued. The measuring circuit 30 can be interpreted in a conventional manner. For example, the measuring circuit 30 comprise a comparator, which detects whether the fuse F is electrically conductive and thus the measuring input 32 in the example on the potential of the negative pole line 22 is, or whether the fuse F was triggered and the measuring input 32 on one of the negative pole line 22 different potential lies. The state of the fuse F detected thereby is determined by the signal at the signal output 34 signaled. For example, the signal may be a binary signal. The signal output 34 can with a (not shown) microcontroller of the controller 10 be connected, which checks the state of the fuse F based on the signal.

Zweck der Überwachungsschaltung 34 ist es, ein potentiell vorgeschädigtes Steuergerät zu diagnostizieren.Purpose of the monitoring circuit 34 is to diagnose a potentially pre-damaged controller.

Die Diode D ist im Normalbetrieb (positive Spannung des Bordnetzes 12 an Plus-Kontakt 16 und negatives Potential des Bordnetzes 12 (also beispielsweise Masse) am Minuskontakt 18) in Sperrrichtung betrieben. Es fließt dann kein Strom durch den Leitungszweig 28. Im Verpolfall (Minuspotential bzw. Masse an Pluskontakt 16 und Pluspotential am Minuskontakt 18) ist die Diode D leitend. Ist die Verpolspannung (also dann –U, wenn der in der Figur gezeigte Spannungszählpfeil zugrunde gelegt wird) dabei größer als die Zenerspannung der Zener-Diode Z plus der Flussspannung der Diode D, kann ein Strom durch den Leitungszweig 28 fließen, der die Schmelzsicherung F zur Auslösung bringt. Das Auslösen der Sicherung F kann nun hinterher im Normalbetrieb des Steuergeräts 10, wenn der Anschluss 14 wieder polrichtig mit dem Bordnetz 12 verbunden ist, von einer Auswerteeinheit (beispielsweise einem Programmmodul des genannten Mikrocontrollers) über den Signalausgang 34 eingelesen, ausgewertet und weiterverarbeitet werden. Durch die Messschaltung 30 kann hierbei auch eine Pegelanpassung erfolgen, so dass beispielsweise in einem 12 V-Bordnetz das Signal am Signalausgang 34 beispielsweise eine Signalspannung sein kann, die zwischen 0 V und z. B. 5 V in Abhängigkeit vom Zustand der Sicherung F gewechselt wird.The diode D is in normal operation (positive voltage of the electrical system 12 to plus contact 16 and negative potential of the electrical system 12 (So for example, mass) on the negative contact 18 ) operated in the reverse direction. Then no current flows through the line branch 28 , In Verpolfall (negative potential or mass to plus contact 16 and positive potential at the negative contact 18 ), the diode D is conductive. If the polarity reversal voltage (in other words -U, if the voltage-counting arrow shown in the figure is used) is greater than the zener voltage of the Zener diode Z plus the forward voltage of the diode D, a current can flow through the line branch 28 flow, which brings the fuse F to trip. The triggering of the fuse F can now afterwards in normal operation of the controller 10 if the connection 14 again correct with the electrical system 12 is connected by an evaluation unit (for example, a program module of said microcontroller) via the signal output 34 be read in, evaluated and further processed. Through the measuring circuit 30 This can also be done a level adjustment, so that, for example, in a 12 V electrical system, the signal at the signal output 34 For example, may be a signal voltage between 0 V and z. B. 5 V depending on the state of the fuse F is changed.

Bei der Auslegung der Diode D, der Zener-Diode Z und der Sicherung F sollte beachtet werden, dass die Diode D eine Stromtragfähigkeit aufweist, die signifikant größer als diejenige der Sicherung F ist. Bevorzugt ist die Stromtragfähigkeit mindestens doppelt so groß wie diejenige der Sicherung F. Genauso sollte die Zener-Diode Z eine entsprechend große Stromtragfähigkeit aufweisen. Durch geeignete Wahl einer Zener-Diode kann die Spannungsschwelle eingestellt werden, ab welcher im Falle einer Verpolung des Anschlusses 14 ein Strom durch den Leitungszweig 28 fließt. Durch eine entsprechende Wahl der Sicherung F kann die Auslösezeit vorgegeben werden, die benötigt wird, damit die Sicherung F im Falle einer Verpolung mit Stromfluss im Leitungszweig 28 schmilzt und damit dauerhaft das Signal am Signalausgang 34 verändert wird.When designing the diode D, the Zener diode Z and the fuse F, it should be noted that the diode D has a current carrying capacity that is significantly larger than that of the fuse F. Preferably, the current carrying capacity is at least twice as large as that of the fuse F. Similarly, the Zener diode Z should have a correspondingly high current carrying capacity. By suitable choice of a Zener diode, the voltage threshold can be set, from which in case of a polarity reversal of the connection 14 a current through the line branch 28 flows. By an appropriate choice of the fuse F, the trip time can be specified, which is required so that the fuse F in case of reverse polarity with current flow in the line branch 28 melts and thus permanently the signal at the signal output 34 is changed.

In dem in der Figur gezeigten Beispiel kann durch entsprechende schaltungstechnische Auslegung der Messschaltung beispielsweise ein Low-Pegel anzeigen, dass eine kritische Verpolung nicht stattgefunden hat, während ein High-Pegel anzeigt, dass eine kritische Verpolung stattgefunden hat. Mit kritisch ist herbei gemeint, dass die Sicherung F ausgelöst hat. Der Low-Pegel ist dabei das Potential der Minuspol-Leitung 22, ein High-Pegel, ein davon verschiedener Spannungswert, der zwischen 0 und dem Spannungswert U liegt.In the example shown in the figure, for example, a low level can indicate by appropriate circuit design of the measuring circuit that a critical reverse polarity has not occurred, while a high level indicates that a critical reverse polarity has taken place. By critically meant is meant that the fuse F has triggered. The low level is the potential of the negative pole line 22 , a high level, a different voltage value, which is between 0 and the voltage value U.

Wie in der Figur durch gestrichelt gezeichnete Komponenten angedeutet ist, kann der Sicherung F eine Kapazität C parallel geschaltet sein. Dann ist die Sicherung vor Spannungsspitzen aus dem Bordnetz 12 geschützt, was ansonsten zu einem Fehlalarm führen kann. Der Diode D kann zusätzlich zu der Zener-Diode Z auch ein Widerstand R nachgeschaltet sein. In der Figur ist eine mögliche Anordnung des Widerstands R gezeigt. Durch den Widerstand R kann das Filterverhalten des Leitungszweigs 28, d. h. seine Übertragungsfunktion, dahingehend eingestellt werden, dass die Verpolungsindikation robuster gegen harmlose Störungen im Bordnetz 12 ist, so dass ebenfalls Fehlalarme verhindert werden.As indicated in the figure by dashed lines components, the fuse F, a capacitor C may be connected in parallel. Then the fuse is against voltage peaks from the electrical system 12 protected, which can otherwise lead to a false alarm. The diode D may be connected in addition to the Zener diode Z and a resistor R downstream. In the figure, a possible arrangement of the resistor R is shown. By the resistance R, the filter behavior of the line branch 28 , ie its transfer function, are set to the effect that the polarity indication is more robust against harmless disturbances in the electrical system 12 is so that also false alarms are prevented.

Eine andere (nicht dargestellte) Variante der Überwachungsschaltung 26 ergibt sich, wenn die Sicherung F einerseits und die Diode D und die Zener-Diode Z andererseits von der Position her vertauscht werden, so dass bei nicht ausgelöster Sicherung F der Messeingang 32 auf dem Potential der Pluspol-Leitung 20 liegt.Another (not shown) variant of the monitoring circuit 26 results when the fuse F on the one hand and the diode D and the zener diode Z on the other hand are reversed from the position, so that when not triggered fuse F, the measuring input 32 on the potential of the positive pole line 20 lies.

Durch das Beispiel ist gezeigt, wie eine Überwachungsschaltung eines Anschlusses eines Steuergeräts derart ausgeführt werden kann, dass, sobald eine zu applizierende Verpolspannungsschwelle überschritten ist, dauerhaft ein Bit an einem Signalausgang 34 gekippt wird, das dann von einer Signal einlesenden elektronischen Schaltung ausgewertet werden kann. Damit liegt nun die Information „ein kritisches Verpolereignis hat vorgelegen” dem Steuergerät vor und es können geeignete Maßnahmen ergriffen werden.The example shows how a monitoring circuit of a terminal of a control unit can be designed in such a way that, as soon as a polarity reversal threshold to be applied is exceeded, a bit is permanently applied to a signal output 34 is tilted, which can then be evaluated by a signal reading electronic circuit. This now provides the information "a critical polarity event has occurred" to the control unit and appropriate measures can be taken.

Claims

Control unit ( 10 ) for a motor vehicle, with an electrical connection ( 14 ) to connect the controller ( 10 ) to a device-external DC voltage source ( 12 ) for operating the control device ( 10 ), whereby the connection ( 14 ) a positive pole line ( 20 ) and a negative pole line ( 22 ) and the two lines ( 20 . 22 ) with each other via a line branch ( 28 ), which one with respect to the positive pole line ( 20 ) in the reverse direction connected diode (D), wherein in the line branch ( 28 ), the indicator (D) and an indicator element (F) are connected in series and the indicator element (F) is designed, in the case of a reverse polarity in the case of a temporary current flow through the indicator element (F), from the negative pole line ( 22 ) to the positive pole line ( 20 ) to permanently change an electrical property, the indicator element (F) comprises an electrical fuse (F), characterized in that the fuse (F), a capacitor (C) is connected in parallel.

Control device according to claim 1, wherein the indicator element (F) is adapted to change the property from the beginning of the current flow after a predetermined trip time.

Control device according to one of the preceding claims, wherein a measuring circuit ( 30 ), in which a measuring input ( 32 ) with the line branch ( 28 ) is electrically connected at a position between the indicator element (F) and the diode (D) and which is designed to be connected between the measuring input ( 32 ) and one of the two lines ( 20 . 22 ) to detect falling voltage and in dependence on the detected voltage at a signal output ( 34 ) to generate a status signal.

Control unit according to claim 3, wherein the control unit ( 10 ) has a data processor in which a signal input to the signal output ( 34 ) of the measuring circuit ( 30 ) and which is adapted to the at its signal input from the measuring circuit ( 30 ) and to generate a warning signal if the status signal indicates that a reverse polarity has changed the indicator element (F).

Control unit ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the line branch ( 28 ) has an additional blocking element (Z), which in Verpolungsfalls the current flow from the negative pole line ( 22 ) to the positive pole line ( 20 ), if one is connected to 14 ) applied voltage (U) is smaller in magnitude than a predetermined triggering threshold.

Control device according to claim 5, wherein the blocking element (Z) is a Zener diode (Z) connected antiserially to the diode (D).

Car with at least one control unit ( 10 ) according to any one of the preceding claims.