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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Steuerungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuerungsvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug.
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Aus dem Stand der Technik sind Steuerungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchen ein plötzlicher Spannungseinbruch der Versorgungspannung für die Steuerungsvorrichtung mittels Kapazitäten als Energiespeicher der Steuerungsvorrichtung kurzfristig ausgeglichen werden kann. Insbesondere ist es dann ermöglicht, dass mittels der Kapazität als Energiespeicher die Steuerungsvorrichtung noch für eine nur relativ kurze Dauer weiter betrieben werden kann.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuerungsvorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Steuerungsvorrichtung 1 wird mit einer Versorgungsspannung 2 einer Energiequelle 3 mit elektrischer Energie versorgt. Die Steuerungsvorrichtung 1 weist insbesondere eine Diode 4 auf. Des Weiteren weist die Steuerungsvorrichtung 1 einen Energiespeicher 5 auf, welcher mit einem Gleichspannungswandler 6 und mit einer Masse 7 gekoppelt ist. Insbesondere kann der Energiespeicher 5 durch elektrische Energie, welche insbesondere durch die Energiequelle 3 bereitgestellt ist, aufgeladen werden. Ferner weist die Steuerungsvorrichtung 1 eine Steuerungseinheit 8 auf, welche insbesondere zum Steuern eines Verbrauchers 9 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Insbesondere kann durch die Steuerungseinheit 8 eine Versorgungsspannung 10 für den Verbraucher 9 bereitgestellt werden. Ferner weist die Steuerungsvorrichtung 1 ein Speichermedium M auf, in welchem Daten, insbesondere der Steuerungseinheit 8, abgespeichert werden können.
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Durch den Pfeil 11 ist die Spannung gekennzeichnet, welche zwischen der Diode 4 und dem Gleichspannungswandler 6 anliegt. Durch den Pfeil 12 ist die Spannung beschrieben, welche zwischen dem Gleichspannungswandler 6 und der Steuerungseinheit 8 beziehungsweise dem Speichermedium M anliegt.
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2 zeigt schematisch einen zeitlichen Verlauf der unterschiedlichen elektrischen Größen der Steuerungsvorrichtung 1. In dem Bereich A ist zu sehen, dass zu einem Zeitpunkt t1 die Versorgungsspannung 2 verringert wird, insbesondere komplett unterbrochen wird. Der Bereich B aus 2 zeigt den Verlauf der Spannung 11 des Energiespeichers 5 an. Bis zum Zeitpunkt t1 entspricht die Spannung 11 einem konstanten Wert, insbesondere einem Wert der Versorgungsspannung 2, welcher lediglich um eine Durchlaufspannung der Diode 4, reduziert ist. Zum Zeitpunkt t1, mit anderen Worten wenn die Versorgungspannung 2 zusammenbricht, sinkt in einem Bereich 13 die Spannung 11 ab, da beispielsweise der Verbraucher 9 des Kraftfahrzeugs weiterhin mit der Versorgungsspannung 10 versorgt wird und diese Versorgungsspannung 10 nun von dem Energiespeicher 5 bereitgestellt wird und damit elektrische Energie aus diesem verbraucht wird. Insbesondere zum Zeitpunkt t2 ist die elektrische Energie des Energiespeichers 5 derart verbraucht, dass der Verbraucher 9 ab diesem Zeitpunkt nicht mehr mit der Versorgungspannung 10 versorgt werden kann und nur noch der Gleichspannungswandler 6 mit Spannung versorgt wird. Der Verlauf der Spannung 12, bei welchem lediglich elektrische Energie für den Gleichspannungswandler 6 bereitgestellt werden kann, ist durch den Bereich 14 gekennzeichnet.
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Im Bereich C der 2 ist zu sehen, wie der Verlauf der Spannung 12 hinter dem Gleichspannungswandler 6 mittels Energie des Energiespeichers 5 skizziert ist. Insbesondere kann die Spannung 12 für die Steuerungseinheit 8 auch über den Zeitpunkt t1 bis t2 aufrechterhalten werden. In D ist der Stromfluss über die Zeit aufgetragen. Insbesondere ist zu sehen, dass mittels des Energiespeichers 5 auch der Strom zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 konstant gehalten werden kann, bis zum Zeitpunkt t2, bei welchem der Strom nicht mehr aufrechterhalten werden kann und zusammenbricht und somit zumindest die Steuerungseinheit 8 ab dem Zeitpunkt t2 nicht mehr betrieben werden kann.
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Um nun die Möglichkeit zu schaffen, dass die Steuerungsvorrichtung eine etwas längere Zeit weiter aus dem Energiespeicher mit einer Spannung versorgt werden kann, werden im Stand der Technik die Energiespeicher, mit anderen Worten die Kapazitäten der Steuerungsvorrichtung, mit größeren Kapazitätswerten bereitgestellt. Insbesondere durch das Nutzen von größeren Kapazitäten erhöht sich damit jedoch der benötigte Bauraum innerhalb der Steuerungsvorrichtung.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Steuerungsvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug zu schaffen, mittels welchem beziehungsweise mittels welcher ein verbesserter Betrieb der Steuerungsvorrichtung in Energieversorgungskritischen Situationen der Steuerungsvorrichtung realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, durch eine Steuerungsvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Steuerungsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Versorgungsspannung einer Steuerungseinheit der Steuerungsvorrichtung, insbesondere einer Steuerungseinheit, wird hinsichtlich eines Abweichens der Versorgungsspannung von einem vorbestimmten Spannungs-Schwellwerts durch eine Überwachungseinrichtung überwacht. Bei einem Überschreiten des vorbestimmten Spannungs-Schwellwerts der Versorgungsspannung wird die Steuerungseinheit der Steuerungsvorrichtung in einem ersten Betriebsmodus betrieben. Bei einem Unterschreiten des vorbestimmten Spannungs-Schwellwerts der Versorgungsspannung wird die Steuerungseinheit in einem zum ersten Betriebsmodus unterschiedlichen zweiten Betriebsmodus betrieben. Im zweiten Betriebsmodus der Steuerungseinheit werden zur Datensicherung von Daten der Steuerungseinheit die Daten in einem Speichermedium der Steuerungsvorrichtung gespeichert. Zusätzlich oder anstatt dazu wird im zweiten Betriebsmodus eine Energieversorgung zumindest einer steuerungseinheitsinternen Komponente im Vergleich zum ersten Betriebsmodus zumindest reduziert wird. Zusätzlich oder anstatt dazu wird im zweiten Betriebsmodus eine Energieversorgung an einem Anschluss der Steuerungseinheit, an welchem eine externe separate Komponente an die Steuerungseinheit anschließbar ist, im Vergleich zum ersten Betriebsmodus zumindest reduziert wird
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Dadurch ist es in Energieversorgungskritischen Situationen der Steuerungsvorrichtung ermöglicht, funktionskritische Situationen der Steuerungsvorrichtung aktuell oder für die Zukunft zu vermeiden. Es ist ermöglicht, den Betrieb zumindest so lange noch sicher aufrechtzuerhalten, dass ein Datenverlust vermieden werden kann. Die Aufnahme des sicheren Betriebs mit uneingeschränkter Funktionalität nach dem Beenden der Energieversorgungskritischen Situation ist dadurch uneingeschränkt wieder ermöglicht. Darüber hinaus ist durch die gezielte Reduzierung der Energieversorgung von zumindest einer internen Komponente der Steuerungseinheit ein unerwünschter Energieverbrauch der Steuerungseinheit selbst minimiert. Auch dadurch werden sicherheitskritische und funktionskritische Situationen der Steuerungseinheit selbst vermieden. Insbesondere gilt dies auch für an die Steuerungseinheit anschließbare Komponenten, die dann in diesem zweiten Betriebsmodus mit definierter reduzierter Energie versorgt werden. Dies kann auch eine vollständige Deaktivierung einer Energieversorgung dieser anschließbaren Komponenten bedeuten, so dass an dem Anschluss der Steuerungseinheit keine Energieversorgung mehr bereitgestellt wird.
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Insbesondere ist es auch ermöglicht, die Steuerungsvorrichtung sehr kompakt und somit bauraumminimiert auszubilden. Es ist ermöglicht, dass bei einer gleichbleibenden Größe, also bei gleichbleibenden benötigtem Bauraum, der Steuerungsvorrichtung die Steuerungseinheit länger mit Energie aus einem steuerungsvorrichtungsinternen Energiespeicher betrieben werden kann. Dies da durch das Konzept ein kleinerer Energiespeicher benötigt wird. Der kleinere Energiespeicher weist eine geringere elektrische Energiekapazität als die im Stand der Technik verwendeten Energiespeicher. Die Steuerungseinheit der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung kann jedoch zumindest genauso lange betrieben werden, wie eine Steuerungseinheit aus dem Stand der Technik. Damit kann also gegenüber dem Stand der Technik bei gleichbleibender Energiebereitstellung der Bauraum der Steuerungsvorrichtung reduziert werden. Insgesamt kann somit insbesondere die Betriebszeit der Steuerungseinheit verlängert werden und/oder es kann die Steuerungsvorrichtung bei gleichbleibender Betriebszeit bauraumreduziert ausgestaltet werden, da insbesondere der Energiespeicher mit einem geringen Bauraum zur Verfügung gestellt werden kann.
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Insbesondere kann ein Verlust der Versorgungsspannung beispielsweise bei einer beeinträchtigten Isolation eines Versorgungskabels der Steuerungsvorrichtung auftreten. Sollte beispielsweise die Isolation des Versorgungskabels defekt sein, so kann das darin enthaltene elektrische Leitelement beispielsweise bei Vibration bedingt durch den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs andere Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile, welche eine Masse des Kraftfahrzeugs bilden, kontaktieren und somit einen Kurzschluss verursachen. Bei diesen Kurzschlüssen ist dann die Steuerungsvorrichtung zumindest kurzzeitig ohne Versorgungsspannung, jedoch müssen zumindest einige Daten der Steuerungsvorrichtung auch nach dem Kurzschluss zur Verfügung stehen.
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Der vorbestimmte Spannungs-Schwellwert kann insbesondere derart bestimmt sein, dass Spannungsspitzen und/oder Spannungstäler während des Betriebs der Energiequelle mit berücksichtigt werden und durch den Spannungs-Schwellwert beziehungsweise durch ein Unterschreiten des Spannungs-Schwellwerts ein Einbruch der Versorgungsspannung durch die Energiequelle definiert ist.
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Bei den abzuspeichernden Daten beziehungsweise bei der abzuspeichernden Information handelt es sich insbesondere um sogenannte kritische Daten beziehungsweise um eine kritische Information, welche nicht durch einen Verlust der Versorgungsspannung verloren gehen dürfen. Beispielsweise können als kritische Daten Kalibrierungsdaten, Zählerstände oder Fehlermeldungen angesehen werden. Aus diesem Grund werden diese kritischen Daten bei einem Einbruch der Versorgungsspannung, sprich bei einem Unterschreiten des Spannungs-Schwellwerts, abgespeichert. Des Weiteren ist es möglich, dass die Steuerungseinheit mit einer geringeren elektrischen Energie versorgt wird als im ersten Betriebsmodus. Insbesondere kann somit der Energieverbrauch durch die Steuerungseinheit reduziert werden, sodass eine geringere elektrischen Leistung durch die Steuerungseinheit verbraucht wird, sodass durch den steuerungsvorrichtungsinternen Energiespeicher längere Zeit die elektrische Energie zur Verfügung gestellt werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann mittels eines Energiespeichers der Steuerungsvorrichtung elektrische Energie aus einer steuerungsvorrichtungsexternen Energiequelle gespeichert werden und im zweiten Betriebsmodus die Steuerungseinheit mit elektrischer Energie aus dem Energiespeicher versorgt werden. Insbesondere kann somit auch nach einem Einbruch der Versorgungsspannung elektrische Energie für die Steuerungseinheit bereitgestellt werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, dass die Steuerungseinheit auch noch nach dem Einbruch der Versorgungspannung, sprich beim Unterschreiten des Spannungs-Schwellwerts, weiter betrieben werden kann und insbesondere ein zuverlässiges Abspeichern der kritischen Daten realisiert werden kann. Dadurch ist es möglich, dass insbesondere kritische Daten vor dem Verlust abgespeichert werden können, sodass dann in dem ersten Betriebsmodus wieder auf diese kritischen Daten zurückgegriffen werden kann. Insbesondere ist somit eine autarke Versorgung der Steuerungsvorrichtung mit Energie, zumindest für einen entsprechenden Zeitraum, realisiert. Dadurch ist ein verbesserter Betrieb der Steuerungsvorrichtung ermöglicht.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn zwischen dem Energiespeicher und der Energiequelle eine Diode der Steuerungsvorrichtung, insbesondere eine Schottky-Diode, geschaltet wird, so dass dadurch ein Stromfluss von dem Energiespeicher zur Energiequelle verhindert wird. Insbesondere kann somit die Steuerungseinheit auch dann noch weiter betrieben werden, wenn die Versorgungsspannung unter dem vorbestimmten Spannungs-Schwellwert ist, insbesondere wenn keine Versorgungsspannung mehr vorhanden ist. Insbesondere kann durch die Diode somit der Stromfluss von dem Energiespeicher zurück zur Energiequelle hin unterdrückt werden. Dadurch bleibt die elektrische Energie des Energiespeichers innerhalb des „abgeschotteten“ Systems der Steuerungsvorrichtung. Insbesondere durch den Einsatz einer Schottky-Diode kann ein schnelles Schalten der Diode realisiert werden, sodass ein Aufladen des Energiespeichers durch die Energiequelle realisiert ist, jedoch schnell ein Rückfluss vom Energiespeicher zur Energiequelle bei Einbruch der Versorgungsspannung verhindert ist. Des Weiteren weist eine Shottky-Diode eine geringe Durchlaufspannung auf, sodass insgesamt mehr elektrische Energie in dem dann abgeschotteten Stromkreislauf der Steuerungsvorrichtung durch den Energiespeicher bereitgestellt werden kann. Dadurch kann insbesondere ein verbesserter Betrieb der Steuerungsvorrichtung realisiert werden.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn als Energiequelle eine Batterie des Kraftfahrzeugs bereitgestellt wird. Insbesondere ist es dadurch ermöglicht, dass im ersten Betriebsmodus die Steuerungseinheit aus der Batterie des Kraftfahrzeugs gespeist wird, um die Steuerungseinheit mit Spannung zu versorgen. Des Weiteren kann somit aus der Batterie des Kraftfahrzeugs der Energiespeicher mit elektrischer Energie geladen werden. Da insbesondere die Batterie des Kraftfahrzeugs eine konstante Energiequelle darstellt und beispielsweise mit einer Lichtmaschine des Kraftfahrzeugs dauerhaft aufgeladen wird, kann somit eine Energiequelle bereitgestellt werden, welche vorteilhaft die Steuerungseinheit mit konstanter elektrischer Energie im ersten Betriebsmodus versorgen kann.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn mittels der Steuerungseinheit im zweiten Betriebsmodus ein Verbraucher des Kraftfahrzeugs als steuerungseinheitsinterne Komponente mit einer geringeren Versorgungsspannung, insbesondere mit keiner Versorgungspannung, versorgt wird. Bei dem Verbraucher handelt es sich insbesondere um einen Verbraucher, welcher durch die Steuerungseinheit gesteuert wird. Insbesondere kann bei einem Einbruch der Versorgungsspannung der Verbraucher mit zumindest geringerer Energie versorgt werden als im ersten Betriebsmodus. Dadurch kann der Energiespeicher über einen längeren Zeitraum Energie für den Weiterbetrieb der Steuerungseinheit im zweiten Betriebsmodus zur Verfügung stellen. Insbesondere kann die Versorgungsspannung zum Verbraucher komplett unterbunden werden, sodass die abgespeicherte Energie im Energiespeicher noch länger für die Steuerungseinheit zur Verfügung steht. Dadurch kann insbesondere realisiert werden, dass die kritischen Daten, insbesondere die kritischen Daten für den Verbraucher, zuverlässig abgespeichert werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform kann im zweiten Betriebsmodus zumindest ein steuerungseinheitsinterner Verbraucher als steuerungseinheitsinterne Komponente mit einer geringeren Versorgungspannung, insbesondere mit keiner Versorgungspannung, versorgt werden. Da die Steuerungseinheit insbesondere auch Verbraucher aufweist, insbesondere Verbraucher für die Steuerung des Verbrauchers des Kraftfahrzeugs, ist es vorteilhaft, wenn diese ebenfalls mit einer geringeren Versorgungsspannung bei Einbruch der Versorgungsspannung versorgt werden, da insbesondere auch die Versorgung für den Verbraucher des Kraftfahrzeugs reduziert wird. Insbesondere kann es sich bei den steuerungseinheitsinternen Verbrauchern beispielsweise um elektronische Bauteile, wie Kapazitäten, Spulen oder Leuchtdioden handeln, welche für den Betrieb des Verbrauchers des Kraftfahrzeugs benötigt werden. Insbesondere durch die Einsparung der elektrischen Energie für die steuerungseinheitsinternen Verbraucher wird weniger elektrische Energie innerhalb des autarken Stromkreises der Steuerungsvorrichtung im zweiten Betriebsmodus verbraucht, sodass Teile der Steuerungseinheit somit länger in Betrieb gehalten werden kann.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn im zweiten Betriebsmodus zumindest ein steuerungseinheitsinterner Mikroprozessor als steuerungseinheitsinterne Komponente mit einer geringeren Versorgungspannung, insbesondere mit keiner Versorgungspannung, versorgt wird. Da die Steuerungseinheit insbesondere auch zumindest einen Mikroprozessor aufweist, insbesondere für die Steuerung des Verbrauchers des Kraftfahrzeugs, ist es vorteilhaft, wenn dieser ebenfalls mit einer geringeren Versorgungsspannung bei Einbruch der Versorgungsspannung versorgt wird, da insbesondere auch die Versorgung für den Verbraucher des Kraftfahrzeugs reduziert wird. Insbesondere durch die Einsparung der elektrischen Energie für den steuerungseinheitsinternen Mikroprozessor wird weniger elektrische Energie innerhalb des autarken Stromkreises der Steuerungsvorrichtung im zweiten Betriebsmodus verbraucht, sodass Teile der Steuerungseinheit somit länger in Betrieb gehalten werden kann.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn im zweiten Betriebsmodus eine Information der Steuerungseinheit auf einem Speichermedium der Steuerungsvorrichtung selbst abgespeichert wird. Dadurch werden kurze und direkte Signalwege ermöglicht, wodurch ein schnelles und umfängliches Abspeichern von Daten ermöglicht ist. Insbesondere kann es sich bei der Information um die kritische Information handeln. Insbesondere kann das Speichermedium dann als dauerhaftes Speichermedium bereitgestellt werden, sodass die Information, insbesondere die kritische Information, auf dem dauerhaften Speichermedium abgespeichert wird. Insbesondere kann nach einem Zurückschalten vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus beispielsweise wieder auf das Speichermedium, insbesondere auf das dauerhafte Speichermedium, zurückgegriffen werden und insbesondere die kritische Information aus dem Speichermedium abgerufen werden. Dadurch ist die Möglichkeit eines Verlusts der kritischen Information reduziert.
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Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn im zweiten Betriebsmodus das Speichermedium aus dem Energiespeicher elektrisch versorgt wird. Insbesondere kann dadurch auch das Speichermedium nach dem Verlust der Versorgungsspannung im zweiten Betriebsmodus weiterhin mit elektrischer Energie versorgt werden, sodass weiterhin auf das Speichermedium durch die Steuerungseinheit zurückgegriffen werden kann beziehungsweise dass im zweiten Betriebsmodus die kritischen Daten auf dem Speichermedium abgespeichert werden können.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform kann im zweiten Betriebsmodus das Speichermedium aus dem Energiespeicher elektrisch versorgt werden und nur solange versorgt werden, bis die Information abgespeichert ist, und nach dem Abspeichern eine Energieversorgung des Speichermediums mit Energie aus dem Energiespeicher beendet werden. Insbesondere kann dadurch innerhalb des autarken Systems der Steuerungsvorrichtung bei Verlust der Versorgungspannung im zweiten Betriebsmodus der Energieverbrauch noch weiter reduziert werden, sodass die Steuerungseinheit noch längere Zeit mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Dadurch ist ein verbesserter Betrieb der Steuerungsvorrichtung realisiert.
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Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn nach einem ersten Überprüfen und nach einem ersten Unterschreiten des vorbestimmten Spannungs-Schwellwerts von der Überwachungseinrichtung ein zweites Überprüfen der Versorgungspannung durchgeführt wird und bei einem nach dem ersten Unterschreiten zweiten Unterschreiten des vorbestimmten Spannungs-Schwellwerts die Steuerungseinheit in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird. Insbesondere kann dadurch, sollte beispielsweise ein kurzfristiges Spannungstal bei der Energiequelle durch die Überwachungseinrichtung entdeckt werden, dies nicht sofort zu einem Wechsel des Betriebsmodus führen. Insbesondere kann somit der Verlust der Versorgungsspannung, insbesondere das Unterschreiten des Spannungs-Schwellwerts erneut überprüft werden und somit verifiziert werden. Insbesondere kann somit ein überflüssiges Umschalten in den zweiten Betriebsmodus verhindert werden und dadurch die Steuerungsvorrichtung noch zuverlässiger betrieben werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung sowie ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet.
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Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind als vorteilhafte Ausführungsformen der Steuerungsvorrichtung sowie des Kraftfahrzeugs anzusehen. Die Steuerungsvorrichtung und das Kraftfahrzeug weisen dazu gegenständliche Merkmale auf, welche eine Durchführung des Verfahrens beziehungsweise eine vorteilhafte Ausgestaltungsform davon ermöglichen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Steuerungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs von elektrischen Größen der Steuerungsvorrichtung aus 1;
- 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Steuerungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung; und
- 4 eine schematische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs von elektrischen Größen der Steuerungsvorrichtung aus 3.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungsvorrichtung 15 gemäß einem Aspekt der Erfindung. Die Steuerungsvorrichtung 15 wird mit der Versorgungspannung 2 aus der Energiequelle 3 versorgt. Eine Diode 4, welche insbesondere als Schottky-Diode ausgebildet ist, ist zwischen einem Energiespeicher 16, welcher vorliegend als Kapazität ausgebildet ist, geschaltet. Insbesondere kann mittels der Schottky-Diode 4 ein Stromfluss von dem Energiespeicher 16 zur Energiequelle 3 verhindert werden. Insbesondere ist der Energiespeicher 16 mit der Masse 7 und dem Gleichspannungswandler 6 gekoppelt. Insbesondere liegt zwischen dem Energiespeicher 16, dem Gleichspannungswandler 6 und der Diode 4 die Spannung 11 an. Durch den Gleichspannungswandler 6 kann insbesondere die Spannung 11 in die Spannung 12, welche zwischen dem Gleichspannungswandler 6, einem Speichermedium 18 und einer Steuerungseinheit 17 anliegt, umgewandelt werden. Die Steuerungseinheit 17 ist insbesondere derart ausgebildet, dass sie den zumindest einen über einen Anschluss 17a der Steuerungseinheit 19 angeschlossenen separaten und steuerungseinheitsexternen Verbraucher 9 des Kraftfahrzeugs in zumindest einem ersten Betriebsmodus mit der Versorgungsspannung 10 versorgt. Die Steuerungsvorrichtung 15 weist ferner das Speichermedium 18 auf, welches insbesondere als dauerhafter Speicher ausgebildet ist. Das Speichermedium 18 ist hier steuerungseinheitsextern angeordnet und eine zur Steuerungseinheit 17 separate Komponente. Die Steuerungseinheit 17 weist ferner eine Überwachungseinrichtung 19 auf, welche zur Überwachung der Versorgungsspannung 2 ausgebildet ist.
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Insbesondere ist die Überwachungseinrichtung 19 derart ausgebildet, dass sie einen vorbestimmten Spannungs-Schwellwert S (4) hinsichtlich des Abweichens der Versorgungsspannung 2 überwacht. Der vorbestimmte Spannungs-Schwellwert S kann insbesondere derart bestimmt sein, dass Spannungsspitzen und Spannungstäler während des Betriebs der Energiequelle 3 mit berücksichtigt werden und durch den Spannungs-Schwellwert S beziehungsweise durch ein Unterschreiten des Spannungs-Schwellwerts S ein Einbruch der Versorgungsspannung 2 durch die Energiequelle 3 definiert ist.
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Die Steuerungseinheit 17 ist insbesondere derart ausgebildet, dass diese bei einem Überschreiten des vorbestimmten Spannungs-Schwellwerts S der Versorgungsspannung 2 in einem ersten Betriebsmodus betrieben wird. Insbesondere kann im ersten Betriebsmodus die Versorgungsspannung 10 für den Verbraucher 9 des Kraftfahrzeugs bereitgestellt werden. Des Weiteren wird in diesem ersten Betriebsmodus auch zumindest eine steuerungseinheitsinterne Komponente 17b uneingeschränkt mit Energie versorgt.
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Des Weiteren kann die Steuerungseinheit 17 bei einem Unterschreiten des vorbestimmten Spannungs-Schwellwerts S der Versorgungspannung 2 in einen zum ersten Betriebsmodus unterschiedlichen zweiten Betriebsmodus betrieben werden. Im zweiten Betriebsmodus wird eine Datenspeicherung im Speichermedium 18 durchgeführt und/oder die Steuerungseinheit 17 wird mit einer geringeren elektrischen Energie versorgt als im ersten Betriebsmodus. Dies bedeutet, dass im zweiten Betriebsmodus der Steuerungseinheit 17 zur Datensicherung von Daten der Steuerungseinheit 17 die Daten in einem Speichermedium 18 gespeichert werden und/oder eine Energieversorgung zumindest einer steuerungseinheitsinternen Komponente 17b im Vergleich zum ersten Betriebsmodus zumindest reduziert wird und/oder eine Energieversorgung an einem Anschluss 17a der Steuerungseinheit 17, an welchem eine externe Komponente, insbesondere der Verbraucher 9, anschließbar ist, im Vergleich zum ersten Betriebsmodus zumindest reduziert wird
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Insbesondere kann ein geringerer elektrischer Verbrauch der Steuerungseinheit 17 dadurch realisiert werden, dass beispielsweise der Verbraucher 9 mit einer geringeren Versorgungsspannung 10, insbesondere mit keiner Versorgungspannung 10, versorgt wird. Des Weiteren können steuerungseinheitsinterne Verbraucher mit einer geringeren Versorgungsspannung, insbesondere mit keiner Versorgungspannung versorgt werden. Ebenfalls möglich ist, dass insbesondere zumindest ein Mikroprozessor der Steuerungseinheit 17, welcher beispielsweise für die Steuerung des Verbrauchers 9 vorgesehen ist, mit einer geringeren Versorgungsspannung, insbesondere mit keiner Versorgungspannung, betrieben wird.
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Insbesondere kann im zweiten Betriebsmodus der Steuerungseinheit 17 eine Information der Steuerungsvorrichtung 15, insbesondere der Steuerungseinheit 17, auf dem Speichermedium 18 abgespeichert werden. Insbesondere kann es sich bei der Information um eine sogenannte kritische Information handeln, die nicht verloren gehen darf. Beispielsweise kann es sich bei einer solchen kritischen Information um eine Information eines Zählers, eine Fehlermeldung oder Kalibrierungsdaten handeln. Insbesondere kann dann diese kritische Information in dem dauerhaften Speicher abgespeichert werden und beispielsweise bei einem erneuten Betrieb im ersten Betriebsmodus kann diese Information abgerufen werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass im zweiten Betriebsmodus die Steuerungseinheit 17 und das Speichermedium 18 über die Spannung 11 des Energiespeichers 16 versorgt werden. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass im zweiten Betriebsmodus das Speichermedium 18 aus dem Energiespeicher 16 versorgt wird und nur solange versorgt wird, bis die Information abgespeichert ist. Nach dem Abspeichern kann dann eine Energieversorgung des Speichermediums 18 mit Energie aus dem elektrischen Energiespeicher 16 beendet werden.
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Der Energiespeicher 16 kann insbesondere durch die Energiequelle 3 aufgeladen werden und insbesondere im zweiten Betriebsmodus die Steuerungseinheit 17 mit elektrischer Energie versorgen.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Überwachungseinrichtung 19 nach einem ersten Überprüfen und nach einem ersten Unterschreiten des vorbestimmten Spannungs-Schwellwerts S der Versorgungsspannung 2 ein zweites Überprüfen der Versorgungsspannung 2 durchführt und bei einem nach dem ersten Unterschreiten zweiten Unterschreiten des vorbestimmten Spannungs-Schwellwerts S die Steuerungseinheit 17 im zweiten Betriebsmodus betrieben wird. Insbesondere kann dadurch verifiziert werden, ob die Versorgungsspannung 2 tatsächlich zusammengebrochen ist und die Steuerungseinheit 17 im zweiten Betriebsmodus betrieben werden soll.
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4 zeigt schematisch einen zeitlichen Verlauf von elektrischen Größen der Steuerungsvorrichtung 15. Im Bereich A der 4 ist der zeitliche Verlauf der Versorgungsspannung 2 aufgezeichnet. Zum Zeitpunkt t1 sinkt die Versorgungsspannung 2 zumindest auf, insbesondere unter, den Spannungs-Schwellwert S. Im Bereich B der 4 ist der zeitliche Verlauf innerhalb der Überwachungseinrichtung 19 zu sehen. Zum Zeitpunkt t1 detektiert die Überwachungseinrichtung 19 den Spannungsabfall unterhalb des Spannungs-Schwellwerts S. Beispielsweise kann dann die Überwachungseinrichtung 19 erneut überprüfen, ob der Spannungs-Schwellwert S unterschritten ist und zum Zeitpunkt t1' in den zweiten Betriebsmodus schalten.
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Im Bereich C der 4 ist zu sehen, wie der Stromverlauf innerhalb des Gleichspannungswandlers 6 sich in Abhängigkeit der Zeit verhält. Zum Zeitpunkt t1, bei welchem die Versorgungspannung 2 einbricht, bleibt der Strom vorerst auf dem gleichen Niveau. Zum Zeitpunkt t1', schaltet die Steuerungseinheit 17 in den zweiten Betriebsmodus, sodass ein geringerer Stromverbrauch zu verzeichnen ist. Dieser Strom kann dann bis zum Zeitpunkt t2 aufrechterhalten werden. Insbesondere kann bis zu diesem Zeitpunkt t2 dann die kritische Information durch die Bereitstellung der elektrischen Energie für die Steuerungseinheit 17 und das Speichermedium 18 auf dem Speichermedium 18 abgespeichert werden.
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Der Bereich D der 4 zeigt den Spannungsverlauf der Spannung 11 an. Zum Zeitpunkt t1 sinkt die Spannung 11 vorerst schnell ab, da die Steuerungseinheit 17 noch im ersten Betriebsmodus betrieben wird. Zum Zeitpunkt t1' wird die Steuerungseinheit 17 in den zweiten Betriebsmodus geschalten, in welchem die Steuerungseinheit 17 weniger elektrische Energie verbraucht und sich somit der Bereich 13' ergibt, in welchem der Energiespeicher 16 weniger belastet wird und somit die benötigte elektrische Energie längere Zeit zur Verfügung stellen kann. Erst zum Zeitpunkt t2 ist dann der Energiespeicher 16 nicht mehr in der Lage die entsprechende elektrische Energie für den Betrieb der Steuerungseinheit 17 bereitzustellen und geht dann in den Bereich 14 über, in welchem lediglich noch der Gleichspannungswandler 6 mit elektrischer Energie versorgt werden kann.
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Der Bereich E der 4 zeigt, wie insbesondere vom Zeitpunkt t1 bis t2, im Gegensatz zur 2, somit eine verlängerter Betrieb der Steuerungseinheit 17 realisiert werden kann. Insbesondere ist gezeigt, dass der Zeitpunkt t2, bei welchem keine Spannung mehr für die Steuerungseinheit 17 bereitgestellt werden kann, zeitlich hinter dem Zeitpunkt t2' liegt, welche den Zusammenbruch der Versorgung der Steuerungseinheit 8 gemäß dem Stand der Technik aus 2 beschreibt.
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Somit kann für längere Zeit die elektrische Energieversorgung innerhalb der Steuerungsvorrichtung 15 realisiert werden, sodass insbesondere ein Abspeichern der kritischen Daten in dem Speichermedium 18 realisiert werden kann. Insbesondere kann dadurch ein verbesserter Betrieb der Steuerungsvorrichtung 15 realisiert werden.
