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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Schalten eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Durch die Steuervorrichtung wird eine Abschaltfunktion bereitgestellt, durch welche in Abhängigkeit von einem Steuersignal ein Abschaltsignal für eine Schalteinrichtung des Bordnetzes erzeugt wird. Zu der Erfindung gehören auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung sowie ein Verfahren zum Schalten eines Bordnetzes.
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In einem Bordnetz ist in der Regel eine elektrische Bordnetzleitung mit der Spannungsquelle über eine Schalteinrichtung, beispielsweise ein Relais, gekoppelt. Das Relais kann durch eine Steuervorrichtung, beispielsweise ein Steuergerät, gesteuert sein. Die Schalteinrichtung ist dabei in der Regel bistabil, d.h. die behält ohne expliziten Umschaltbefehl der Steuervorrichtung ihren Schaltzustand selbständig bei. Im Zusammenhang mit der Erfindung kann die Schalteinrichtung als ein einzelnes Bauteil oder als eine verteilte Anordnung aus mehreren Komponenten bestehen. Die Schalteinrichtung kann beispielsweise ein bistabiles Relais oder eine Kombination aus einem monostabilen Relais und einer Flip-Flop-Schaltung zum Halten des eingestellten Schaltzustands aufweisen. Die Flip-Flop-Schaltung kann zwischen das Relais und die Prozessoreinrichtung der Steuervorrichtung geschaltet sein. Beispielsweise kann die Flip-Flop-Schaltung in einem Gehäuse des Steuergeräts angeordnet sein, in welchem auch die Prozessoreinrichtung angeordnet ist.
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Wird über die Bordnetzleitung ein elektrischer Verbraucher versorgt, der einen verhältnismäßig großen Betriebsstrom benötigt, so kann beim Betrieb dieses Verbrauchers die Bordnetzspannung einbrechen, das heißt der Spannungswert unter den Nominalwert sinken. Ein solcher Verbraucher ist insbesondere ein elektrischer Starter für einen Verbrennungsmotor.
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Ist der Spannungseinbruch derart groß, dass der Spannungswert kleiner als der Resetschwellenwert der Steuervorrichtung ist, so kommt es zu einem Reset und Neustart der Prozessoreinrichtung der Steuervorrichtung. Während des Neustarts reagiert die Steuervorrichtung dann nicht auf das Steuersignal zum Schalten der Schalteinrichtung. Mit anderen Worten lässt sich während des Betriebs des Verbrauchers bei einem Neustart der Prozessoreinrichtung das Bordnetz nicht mehr abschalten, das heißt die Schalteinrichtung in den geöffneten Zustand schalten, so dass die Bordnetzleitung von der Spannungsquelle elektrisch getrennt ist.
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Aus der
DE 10 2011 087 063 A1 ist ein Notabschaltmodul bekannt, das bei Auftreten eines Fehlers eines ersten Moduls ein Abschaltsignal sendet sowie insbesondere ein oder mehrere weitere Module abschaltet, d.h. diesen ein Abschaltsignal sendet.
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Nachteilig bei einem Notabschaltmodul ist, dass es auf jeden Fall das Abschaltsignal erzeugt, selbst wenn die Prozessoreinrichtung nur einen Neustart durchführt und eigentlich der Betrieb des Verbrauchers weiter möglich ist, weil der Benutzer sowieso kein Steuersignal zum Abschalten des Verbrauchers erzeugt hat.
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Aus der
DE 10 2011 007 467 A1 ist ein Steuergerät mit einer mehrkernigen integrierten Mikroprozessorschaltung bekannt. Die Schaltung weist zusätzlich eine Nebenprozessorstruktur und eine Prüfeinrichtung auf, mit der die Hauptprozessorstruktur die richtige Funktion der Nebenprozessorstruktur überprüfen kann. Mit anderen Worten überwachen sich hier gegenseitig Prozessorstrukturen.
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Aus der
DE 10 2009 038 434 A1 ist ebenfalls eine solche Überwachung bekannt, wobei eine Prozessoranlage zwangsweise bei einem Fehler heruntergefahren wird. Um diesen Fehler zu erkennen, ist einem ersten Prozessor ein Watchdog zugeordnet, bei dem es sich um einen externen Hardware-Watchdog handelt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftfahrzeug die Abschaltfunktion für ein Bordnetz robust gegen Spannungseinbrüche auszugestalten.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
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Die Erfindung umfasst eine Steuervorrichtung zum Schalten eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs. Die Steuervorrichtung weist einen Steuereingang zum Empfangen eines Steuersignals auf. Das Steuersignal kann beispielsweise durch ein Zündschloss oder eine Start-Stopp-Taste erzeugt werden. Die Steuervorrichtung weist des Weiteren einen Schaltanschluss zum Anschließen einer Schalteinrichtung des Bordnetzes und zum Ausgeben eines Abschaltsignals an die Schalteinrichtung auf. Die Schalteinrichtung kann z.B. in der beschriebenen Weise ein bistabiles Relais oder ein monostabiles Relais mit einer Flip-Flop-Schaltung und/oder einen Halbleiter-Leistungsschalter mit einer Flip-Flop-Schaltung aufweisen. Mit anderen Worten ist die Schalteinrichtung selbsthaltend oder bistabil ausgestaltet. Um die Schalteinrichtung zu öffnen, muss daher explizit das Abschaltsignal erzeugt werden. Mittels des Abschaltsignals soll die Schalteinrichtung in einen geöffneten Zustand geschaltet werden, das heißt in einen nicht-leitenden Zustand, so dass eine Spannungsquelle des Bordnetzes und eine elektrische Bordnetzleitung durch die Schalteinrichtung elektrisch voneinander getrennt sind. Bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung ist eine mit dem Steuereingang und dem Schaltanschluss gekoppelte Prozessoreinrichtung dazu ausgelegt, eine Abschaltfunktion bereitzustellen oder zu betreiben, welche das Abschaltsignal in Abhängigkeit von dem Steuersignal erzeugt. Mit anderen Worten reagiert die Prozessoreinrichtung auf das Steuersignal damit, dass sie das Abschaltsignal zum Schalten der Schalteinrichtung erzeugt. Die Prozessoreinrichtung kann z.B. durch einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor bereitgestellt sein. Die Abschaltfunktion kann beispielsweise durch eine Betriebssoftware oder ein Betriebsprogramm der Prozessoreinrichtung gebildet sein.
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Falls es zu einem Spannungseinbruch im Bordnetz kommt, kann die Prozessoreinrichtung für den Fall, dass die Versorgungsspannung der Prozessoreinrichtung bei dem Spannungseinbruch unter den Resetschwellenwert sinkt, einen Reset und anschließend einen Neustart durchführen. In dieser Zeit steht die Abschaltfunktion der Prozessoreinrichtung nicht zur Verfügung. Um für diesen Zeitraum dennoch auf ein Steuersignal mit einem Abschaltsignal reagieren zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine von der Prozessoreinrichtung verschiedene Logikschaltung bereitgestellt ist, die ebenfalls mit dem Steuereingang und dem Schaltanschluss gekoppelt ist und die dazu ausgelegt ist, einen Aus-Zustand der Prozessoreinrichtung zu erkennen, also beispielsweise einen Defekt oder den Reset. Die Prozessoreinrichtung stellt somit im Aus-Zustand die Abschaltfunktion nicht bereit. Bei erkanntem Aus-Zustand stellt die Logikschaltung eine eigene Abschaltfunktion bereit, d.h. die Logikschaltung betreibt oder aktiviert ihre eigene Abschaltfunktion. Die Abschaltfunktion der Logikschaltung ist ebenfalls dazu ausgelegt, das Abschaltsignal in Abhängigkeit von dem Steuersignal zu erzeugen.
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Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass während beispielsweise eines Neustarts der Prozessoreinrichtung oder bei einem Defekt der Prozessoreinrichtung durch eine Logikschaltung die Abschaltfunktion weiterhin bereitgestellt wird. Die Logikschaltung kann dabei wesentlich robuster ausgestaltet werden als eine Prozessoreinrichtung, weil sie auf die eine Aufgabe, das Bereitstellen der Abschaltfunktion, spezialisiert sein kann.
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Das Erkennen des Aus-Zustands der Prozessoreinrichtung erfolgt erfindungsgemäß durch die folgende Ausfallerkennung. Die Prozessoreinrichtung ist dazu ausgelegt, in ihrem Ein-Zustand, in welchem die Prozessoreinrichtung selbst die Abschaltfunktion bereitstellt, zyklisch oder periodisch ein Ein-Signal an die Logikschaltung auszugeben. Beispielsweise kann bei der zyklischen Kommunikation die Prozessoreinrichtung das Ein-Signal in einem Zeitabstand senden, der in einem Bereich von 2 Millisekunden bis 20 Millisekunden liegt. Die Logikschaltung ist dazu ausgelegt, den Aus-Zustand zu erkennen, falls seit dem Empfang des letzten Ein-Signals eine vorbestimmte erste Mindestzeitdauer vergangen ist, also ein erster Mindestzeitdauerwert verstrichen oder vergangen ist. Der erste Mindestzeitdauerwert beträgt insbesondere weniger als 100 Millisekunden, insbesondere weniger als 80 Millisekunden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Logikschaltung die eigene Abschaltfunktion mit einer besonders kurzen Reaktionszeit bereitstellt.
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Durch die Erfindung wird aber dennoch ein Rippel oder periodisches Schwanken der Bordnetzspannung um den Resetschwellenwert der Prozessoreinrichtung herum kompensiert. Hierzu ist die Logikschaltung dazu ausgelegt, ab Wiedererkennen eines Ein-Zustands der Prozessoreinrichtung nach dem Aus-Zustand die Abschaltfunktion noch für einen vorbestimmten zweiten Mindestzeitdauerwert bereitzustellen. Der Ein-Zustand wird wiedererkannt, indem nach dem Erkennen des Aus-Zustands ein erstes Ein-Signal empfangen wird. Dies wird aber nur ein vorläufiger Ein-Zustand erkannt oder gewertet. Die Logikschaltung beendet ihre eigene Abschaltfunktion erst, falls der Ein-Zustand der Prozessoreinrichtung seit dem Wiedererkennen durchgehend vorlag, also durchgehend wieder zu den vorbestimmten Zeitpunkten ein Ein-Signal empfangen wird. Der zweite Mindestzeitdauerwert ist bevorzugt größer als 200 Millisekunden, insbesondere größer als 500 Millisekunden. Allgemein ist der zweite Mindestzeitdauerwert größer als der erste Mindestzeitdauerwert. Ein Rippel in der Bordnetzspannung kann beispielsweise durch einen elektrischen Startermotor erzeugt werden, der in Betrieb einen periodischen Versorgungsstrom aus der Spannungsquelle des Kraftfahrzeugs entnimmt. Entsprechend kann es zu einem periodischen Neustart der Prozessoreinrichtung kommen. Durch die Erfindung wird hierbei durchgehend die Abschaltfunktion durch die Logikschaltung bereitgestellt. Hierdurch ergibt sich eine asymmetrische Kommunikations-Ausfallerkennung.
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Die Erfindung weist Weiterbildungen auf, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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Bei einer Weiterbildung weist die Logikschaltung einen kleineren Resetschwellenwert als die Prozessoreinrichtung auf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einem Spannungseinbruch, wenn nur der Resetschwellenwert der Prozessoreinrichtung unterschritten wird, die Logikschaltung nicht ebenfalls bei diesem Spannungswert einen Reset durchführt. Der Resetschwellenwert der Prozessoreinrichtung kann beispielsweise größer als 5 Volt sein, beispielsweise 5,5 Volt betragen. Die Logikschaltung kann einen Resetschwellenwert aufweisen, der kleiner als 5 Volt ist, insbesondere kleiner als 4 Volt. Hierzu kann die Logikschaltung beispielsweise mit einer Halbleitertechnologie gebildet sein, die sich von der Halbleitertechnologie der Prozessoreinrichtung unterscheidet.
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Gemäß einer Weiterbildung ist die Logikschaltung als integrierter Schaltkreis oder als von der Prozessoreinrichtung verschiedene Prozessorschaltung ausgelegt. Als Prozessorschaltung oder Prozessor bildet die Logikschaltung dabei einen Coprozessor der eigentlichen Prozessoreinrichtung. Die Weiterbildung weist den Vorteil auf, dass die Logikschaltung auch Daten prozessieren kann, um beispielsweise ein Kommunikationsprotokoll zu interpretieren. Hierdurch kann am Steuereingang das Steuersignal beispielsweise über eine redundant ausgelegte Signalleitung oder über einen Kommunikationsbus, beispielsweise einen CAN-Bus (CAN - Controller Area Network) auch von der Logikschaltung empfangen und verarbeitet werden, um das Abschaltsignal zu erzeugen.
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Eine Weiterbildung verhindert einen falschen Alarm bei instabilem Bordnetz, wenn die Bordnetzspannung schwankt und hierbei unter den Nominalwert von beispielsweise 12 Volt sinkt. Bei dieser Weiterbildung ist zumindest die Abschaltfunktion der Logikschaltung oder auch diejenige der Prozessoreinrichtung dazu ausgelegt, das Abschaltsignal nur zu erzeugen, falls das Steuersignal eine vorbestimmte Mindestsignaldauer umfasst. Beispielsweise kann das Steuersignal einen Doppelimpuls umfassen, wie er durch zweimaliges Betätigen einer Taste erzeugt werden kann. Dann muss der Benutzer beispielsweise zweimal eine Aus-Taste drücken, um tatsächlich das Bordnetz auszuschalten.
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Gemäß einer Weiterbildung wird die Prozessoreinrichtung zusätzlich für weitere Steueraufgaben genutzt, während die Logikschaltung auf das Erzeugen des Abschaltsignals spezialisiert bleibt. Hierzu weist die Steuervorrichtung eine Koppeleinrichtung zum Koppeln der Steuervorrichtung mit mindestens einer weiteren Fahrzeugkomponente auf. Die Koppeleinrichtung kann beispielsweise eine Anschlusseinrichtung zum Anschließen der Steuervorrichtung an einen Kommunikationsbus des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einen CAN-Bus, sein. Hierbei ist von der Prozessoreinrichtung und der Logikschaltung nur die Prozessoreinrichtung dazu ausgelegt, die mindestens eine weitere Fahrzeugkomponente zu steuern. Die Logikschaltung bleibt in diesem Zusammenhang auf das Erzeugen des Abschaltsignals beschränkt.
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Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist das beschriebene Bordnetz mit der Spannungsquelle, der elektrisch leitfähigen Bordnetzleitung und der Schalteinrichtung auf, wobei über die Schalteinrichtung die Bordnetzleitung mit der Spannungsquelle verschaltet ist. Des Weiteren weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung auf, wobei der Schaltanschluss der Steuervorrichtung mit einem Steueranschluss der Schalteinrichtung gekoppelt ist. Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Kraftwagen, bevorzugt einen Personenkraftwagen. Die Schalteinrichtung kann zum Schalten beispielsweise ein Relais oder ein Halbleiter-Leistungsschalter aufweisen. Hierbei ist die Schalteinrichtung bevorzugt selbsthaltend ausgestaltet, das heißt sie behält den zuletzt durch die Steuervorrichtung eingestellten Schaltzustand bei, auch wenn die Prozessoreinrichtung der Steuervorrichtung in einen Aus-Zustand übergeht. Die Schalteinrichtung kann zum selbsthaltenden Betrieb beispielsweise eine Flip-Flop-Schaltung aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung des Kraftfahrzeugs ist die Steuervorrichtung zum Empfangen einer Versorgungsspannung mit der Spannungsquelle gekoppelt. An die Bordnetzleitung ist ein elektrischer Starter eines Verbrennungsmotors angeschlossen. Eine andere Bezeichnung für Starter ist auch Anlasser. Bei dieser Konstellation kann durch den Betrieb des elektrischen Starters die Bordnetzspannung der Spannungsquelle derart einbrechen oder absinken, dass sie unter den Resetschwellenwert der Prozessoreinrichtung der Steuervorrichtung sinkt und hierdurch ein Reset in der ebenfalls mit der Spannungsquelle gekoppelten Steuervorrichtung ausgelöst wird. Sobald die Versorgungsspannung wieder größer als der Resetschwellenwert ist, führt die Prozessoreinrichtung einen Neustart durch.
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Eine Zündungsschalteinrichtung, beispielsweise ein Zündschloss oder ein Start-Stopp-Taster, ist mit dem Steuereingang der Steuervorrichtung gekoppelt. Mit anderen Worten kann mittels der Zündungsschalteinrichtung über die Steuervorrichtung die Schalteinrichtung geschaltet werden. Die Zündungsschalteinrichtung ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von einer Bedienhandlung eines Benutzers des Kraftfahrzeugs ein Zündung-Aus-Anforderungssignal als das Steuersignal an den Steuereingang der Steuervorrichtung auszusenden.
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Bei dieser Weiterbildung ist trotz der gemeinsamen Kopplung des Starters und der Steuervorrichtung an die Spannungsquelle sichergestellt, dass mittels der Zündungsschalteinrichtung auch dann ein Startvorgang abgebrochen werden kann, falls die Prozessoreinrichtung der Steuervorrichtung einen Reset durchführt.
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Zu der Erfindung gehört schließlich auch ein Verfahren zum Schalten eines Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug. Durch die besagte Prozessoreinrichtung wird in einem Ein-Zustand der Prozessoreinrichtung ein Steuersignal detektiert und bei detektiertem Steuersignal ein Abschaltsignal an die Schalteinrichtung ausgegeben. Die Schalteinrichtung unterbricht in Abhängigkeit von dem Abschaltsignal eine elektrische Verbindung zwischen der Spannungsquelle des Kraftfahrzeugs und der Bordnetzleitung des Kraftfahrzeugs. Die Logikschaltung detektiert einen Aus-Zustand der Prozessoreinrichtung und detektiert bei detektiertem Aus-Zustand dann selbst das Steuersignal und erzeugt bei detektiertem Steuersignal das Abschaltsignal. Die Logikschaltung tut dies aber nur bei detektiertem Aus-Zustand, ansonsten wird das Abschaltsignal durch die Prozessoreinrichtung selbst erzeugt. Dabei ist vorgesehen, dass die Prozessoreinrichtung in dem Ein-Zustand zyklisch ein Ein-Signal an die Logikschaltung aussendet und die Logikschaltung den Aus-Zustand erkennt, falls seit dem Empfang des letzten Ein-Signals ein vorbestimmter erster Mindestzeitdauerwert vergangen ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Logikschaltung ab Empfangen eines ersten Ein-Signals nach dem Erkennen des Aus-Zustands die eigene Abschaltfunktion für einen vorbestimmten zweiten Mindestzeitdauerwert weiter bereitstellt, wobei der zweite Mindestzeitdauerwert größer als der erste Mindestzeitdauerwert ist.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahren hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Figur (Fig.) eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Fig. zeigt von einem Kraftfahrzeug 1 ein Bordnetz 2 und ein Steuergerät 3 für das Bordnetz 2. Das Steuergerät 3 stellt eine Steuervorrichtung dar. Das Steuergerät 3 ist dazu ausgelegt, über einen Steuereingang 4 von einer Zündungsschalteinrichtung 5 ein Steuersignal 6 zu empfangen und in Abhängigkeit von dem empfangenen Steuersignal 6 ein Ausschaltsignal 7 zu erzeugen und an einem Schaltanschluss 8 an eine Schalteinrichtung 9 des Bordnetzes 2 auszugeben. Hierzu ist der Schaltanschluss 8 mit einem Steueranschluss 10 der Schalteinrichtung 9 gekoppelt. Die Schalteinrichtung 9 kann beispielsweise ein Relais umfassen. Das Ausschaltsignal 7 wird durch die Schalteinrichtung 11 an dem Steueranschluss 10 empfangen. In dem in der Fig. gezeigten Beispiel sind die Schalteinrichtung 9 und das Steuergerät 3 als getrennte Komponenten des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt. Die Schalteinrichtung 9 kann in diesem Fall z.B. ein bistabiles Relais aufweisen. In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist die Schalteinrichtung 9 zumindest teilweise in das Steuergerät 3 integriert. Die Schalteinrichtung 9 kann in diesem Fall z.B. ein monostabiles Relais und eine Flip-Flop-Schaltung aufweisen, wobei die Flip-Flop-Schaltung in das Steuergerät 3 integriert ist. Der Schaltanschluss 8 und der Steueranschluss 10 sind bei dieser Ausführungsform in dem Steuergerät 3 angeordnet und als ein einzelner Anschluss ausgebildet.
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Über die Schalteinrichtung 9 sind eine Spannungsquelle 11 des Bordnetzes 2 und eine Bordnetzleitung 12 des Bordnetzes 2 miteinander verschaltet. Die Spannungsquelle 11 kann beispielsweise eine Fahrzeugbatterie sein, das heißt ein elektrischer Akkumulator, beispielsweise eine 12-Volt-Batterie. Die Bordnetzleitung 12 kann beispielsweise durch einen Draht oder eine Litze bereitgestellt sein. Der Stromkreis des Bordnetzes 2 kann über eine Masseleitung 13 geschlossen werden. Über die Bordnetzleitung 12 kann ein elektrischer Starter 14 für einen Verbrennungsmotor 15 mit der Spannungsquelle 11 gekoppelt sein. Die Spannungsquelle 11 erzeugt in dem Bordnetz eine Bordnetzspannung U, die bei geschlossener, das heißt leitfähiger, Schalteinrichtung 9 über die Bordnetzleitung 12 zu dem Starter 14 übertragen wird.
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Zum Betreiben des Steuergeräts 3 kann das Steuergerät 3 über einen Versorgungsanschluss 16 ebenfalls mit der Spannungsquelle 11 gekoppelt sein. Im Betrieb des Starters 14 kann es vorkommen, dass die Bordnetzspannung U von einem Nominalwert, beispielsweise 12 Volt, absinkt und einen Wert aufweist, der beispielsweise kleiner als 70 Prozent oder kleiner als 60 Prozent der nominalen Bordnetzspannung ist.
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Das Steuergerät 3 kann dazu ausgelegt sein, die Schalteinrichtung 9 zwischen dem Geschlossen-Zustand und dem Offen-Zustand abwechselnd umzuschalten. Im Geschlossen-Zustand, wenn der Starter 14 betrieben werden kann, muss sichergestellt sein, dass für den Fall, dass ein Benutzer den Start des Verbrennungsmotors 15 abbrechen möchte, also den Starter 14 ausschalten möchte, das Steuergerät 3 das Abschaltsignal 7 erzeugt. Zum Ausschalten des Starters 14 kann der Benutzer beispielsweise mit einem Finger 17 eine Bedienhandlung 18 ausführen, beispielsweise eine Stopp-Taste der Zündungsschalteinrichtung 5 betätigen. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Benutzer beispielsweise ein Zündschloss abschaltet oder ausschaltet. Durch die Bedienhandlung 18 wird das Steuersignal 6 durch die Zündungsschalteinrichtung 5 erzeugt. Das Steuersignal 6 ist hier somit ein Zündung-Aus-Anforderungssignal. Das Steuersignal 6 kann an dem Steuereingang 4 beispielsweise über eine Kommunikationseinrichtung 19 übertragen werden, die beispielsweise eine Signalleitung und/oder einen Kommunikationsbus oder Datenbus, beispielsweise einen CAN-Bus, aufweisen kann. Die Signalleitung kann mehradrig und/oder redundant ausgelegt sein.
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Zum Erzeugen des Ausschaltsignals 7 in Abhängigkeit von dem Steuersignal 6 weist das Steuergerät 3 eine Prozessoreinrichtung 20 auf, bei der es sich beispielsweise um einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller handeln kann. Die Prozessoreinrichtung 20 kann eine Abschaltfunktion 21 aufweisen, die beispielsweise durch ein Betriebsprogramm der Prozessoreinrichtung 20 bereitgestellt oder realisiert sein kann.
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Die Prozessoreinrichtung 20 ist mit dem Steuereingang 4 und dem Schaltanschluss 8 gekoppelt. Mittels der Abschaltfunktion 21 erzeugt die Prozessoreinrichtung 20 in Abhängigkeit von dem Steuersignal 6 das Abschaltsignal 7. Bei einem Spannungseinbruch, bei welchem die Bordnetzspannung U kleiner als ein Resetschwellenwert der Prozessoreinrichtung 20 ist, führt die Prozessoreinrichtung 20 einen Reset durch. Die Prozessoreinrichtung 20 ist somit in einem Aus-Zustand. Im Aus-Zustand wird die Abschaltfunktion 21 durch die Prozessoreinrichtung 20 nicht bereitgestellt, d.h. die Abschaltfunktion 21 ist nicht aktiv.
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Dennoch ist das Steuergerät 20 in der Lage, das Abschaltsignal 7 zu erzeugen. Hierzu weist das Steuergerät 3 eine Logikschaltung 22 auf, bei der es sich beispielsweise um einen Prozessor oder einen Coprozessor handeln kann. Durch die Logikschaltung 22 ist eine weitere Abschaltfunktion 23 bereitgestellt, die ebenfalls dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem Steuersignal 6 das Abschaltsignal 7 zu erzeugen. Die Logikschaltung 22 ist ebenfalls sowohl mit dem Steuereingang 4 als auch mit dem Schaltanschluss 8 gekoppelt.
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Die Logikschaltung 22 ist aber nur aktiv, nachdem die Prozessoreinrichtung 20 in einen Aus-Zustand übergegangen ist, das heißt deren Abschaltfunktion 21 deaktiv ist. Hierzu überwacht die Logikschaltung 22 die Prozessoreinrichtung 20. Die Prozessoreinrichtung 20 ist hierzu dazu ausgelegt, zu vorbestimmten Zeitpunkten, beispielsweise alle 10 Millisekunden oder alle 20 Millisekunden, ein Ein-Signal 24 zu erzeugen und an die Logikschaltung 22 auszugeben. Die Logikschaltung 22 kann beispielsweise einen Zähler oder Zeitnehmer aufweisen, der mit jedem Empfang des Ein-Signals 24 neu gestartet wird. Falls seit dem Empfang des letzten Ein-Signals 24 vorbestimmter erster Mindestzeitdauerwert vergangen ist, beispielsweise 50 Millisekunden, stellt die Logikschaltung 22 ihre Abschaltfunktion 23 bereit, aktiviert also die Abschaltfunktion 23.
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Durch eine Schwankung des zeitlichen Verlaufs der Bordnetzspannung U kann es sein, dass die Bordnetzspannung wieder größer als der Resetschwellenwert der Prozessoreinrichtung 20 wird. Die Prozessoreinrichtung 20 startet dann neu. Durch weitere Schwankungen kann es dann sein, dass danach die Bordnetzspannung U wieder unter den Resetschwellenwert der Prozessoreinrichtung 20 fällt, insbesondere innerhalb von weniger als 200 Millisekunden oder 150 Millisekunden.
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Um einen robusten Wechsel beim Bereitstellen der Abschaltfunktionen 21, 23 durch die Prozessoreinrichtung 20 beziehungsweise die Logikschaltung 22 bereitzustellen, bleibt die Abschaltfunktion 23 der Logikschaltung 22 so lange aktiv, bis seit dem Wiedererkennen eines vorläufigen Ein-Zustandes der Prozessoreinrichtung 20 ein vorbestimmter zweiter Mindestzeitdauerwert vergangen ist und dabei durchgehend der Ein-Zustand durch die Logikschaltung 22 erkannt wird. Der zweite Mindestzeitdauerwert kann beispielsweise in einem Bereich von 800 Millisekunden bis 2 Sekunden liegen. Hierdurch wird bei einer Spannungsschwankung der Bordnetzspannung U um den Resetschwellenwert der Prozessoreinrichtung 20 durchgehend die Abschaltfunktion 23 der Logikschaltung 22 bereitgestellt. Der endgültige Ein-Zustand wird also erst erkannt, wenn zu den vorbestimmten Zeitpunkten oder Zeitabständen jeweils das Ein-Signal 24 eintrifft und die Ein-Signale 24 für den zweiten Mindestzeitdauerwert die Ein-Signale 24 zu den vorbestimmten Zeitpunkten empfangen werden.
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Die Prozessoreinrichtung 20 kann zusätzlich dazu ausgelegt sein, zumindest ein weiteres Gerät 25 des Kraftfahrzeugs 1 zu steuern, beispielsweise eine Zentralverriegelung und/oder einen Fensterheber und/oder eine Lichtanlage des Kraftfahrzeugs 1. Hierzu kann die Prozessoreinrichtung 20 über die Kommunikationseinrichtung 19 mit dem mindestens einen weiteren Gerät 25 gekoppelt sein. Über die Kommunikationseinrichtung 20 kann die Prozessoreinrichtung 20 Steuerbefehle 26 an das mindestens eine weitere Gerät 25 aussenden.
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Die Schalteinrichtung 9 ist bevorzugt derart ausgelegt, dass sie beispielsweise über einen Flip-Flop selbsthaltend auch bei der Spannungsschwankung, wenn die Prozessoreinrichtung 20 einen Neustart durchführt, in dem zuletzt mittels des Steuergeräts 3 eingestellten Schaltzustand verharrt oder verbleibt. Dies ist notwendig, um bei einem Startspannungseinbruch, wie er durch den Starter 14 verursacht werden kann, weiterhin zu halten und den Motorstart weiterhin durchzuführen. Um den Motorstart dann während des Startspannungseinbruchs auch bei einem Reset des ansteuernden Prozessors, das heißt der Prozessoreinrichtung 20, abbrechen zu können, ist eine Notabschaltung durch das Steuergerät 3 gewährleistet. Diese wird über die Logikschaltung 22 durchgeführt. Die Logikschaltung 22, beispielsweise ein Coprozessor, ist so ausgelegt und/oder ausgewählt, dass auch bei sehr niedrigen Spannungen die Logikschaltung 22 die Abschaltfunktion 23 bereitstellen kann, während die Prozessoreinrichtung 20 einen Reset oder Neustart durchführt. Die Notabschaltung über die Logikschaltung 22 kommt ebenfalls zur Anwendung, wenn der Hauptprozessor aufgrund eines Fehlers ausfällt. Die Durchführung der Notabschaltung erfolgt in folgender Weise: Die Logikschaltung liest die Signale des Zündschlosses oder Start-Stopp-Taste ein und führt eine Abschaltung der Schalteinrichtung 9 durch, sobald sie erkennt, dass der Hauptprozessor nicht mehr funktioniert.
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Die Logikschaltung erkennt eine Fehlfunktion/Ausfall des Hauptprozessors bevorzugt anhand einer zyklisch laufenden Kommunikation zwischen den beiden Prozessoren.
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Während des Motorstarts treten Spannungsverläufe auf, die um die Resetschwelle des Hauptprozessors sinusähnlich rippeln. Dies führt dazu, dass der Hauptprozessor immer kurzzeitig mit dem Coprozessor kommuniziert, wenn die positive Halbwelle des Spannungsverlaufs über der Resetschwelle des Hauptprozessors liegt. Kurz danach fällt die Kommunikation wieder aus, da die Versorgungsspannung unter die Resetschwelle sinkt. Dies hat zur Folge, dass die Logikschaltung immer nur kurzzeitig den Ausfall des Hauptprozessors erkennt und danach sofort wieder eine In-Ordnung-Kommunikation, also das Ein-Signal 24. Dies hat zur Folge, dass die Logikschaltung immer nur kurzzeitig den Ausfall des Hauptprozessors erkennt und danach sofort wieder eine In-Ordnung-Kommunikation (Ein-Signal). Somit ist die Notabschaltung immer nur sehr kurz freigegeben und zwischendurch immer wieder gesperrt. Es wird eine zeitlich asymmetrische Kommunikations-Ausfallerkennung durch die Logikschaltung 22 durchgeführt. Die Notabschaltung über die Logikschaltung funktioniert somit auch bei den oben genannten kurzzeitwelligen Spannungsverläufen.
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Die Notabschaltung wird mit der Logikschaltung freigegeben, wenn für eine kurze Zeit keine Kommunikation mit dem Hauptprozessor erkannt wird, also für den ersten Mindestzeitdauerwert, beispielsweise 50 Millisekunden. Die Notabschaltung wird erst dann in der Logikschaltung wieder gesperrt, wenn für eine deutlich längere Zeit in Folge eine korrekte Kommunikation mit dem Coprozessor erkannt wird, also für den zweiten Mindestzeitdauerwert, der beispielsweise 1 Sekunde betragen kann. Über diese Auswertung ist es auch bei sporadischen Kommunikationsaussetzern, zum Beispiel verursacht über die oben beschriebenen Spannungsverläufe, möglich, die Schalteinrichtung 9 über die Notabschaltung auszuschalten. Über die Schalteinrichtung 9 kann beispielsweise die im Kraftfahrzeug standardmäßig bereitgestellte Klemme 15 geschaltet werden.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine Abschaltfunktion mittels eines Coprozessors robust ausgelegt werden kann.
