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TECHNISCHES GEBIET
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Dieses Patent betrifft allgemein Steuerungen und Steuereingänge für Vorrichtungen und Systeme von Kraftfahrzeugen, und insbesondere betrifft dieses Patent Vorrichtungen und Verfahren zum Ausführen einer Steuereingabe bei Vorliegen einer Steuerungsfehlfunktion.
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HINTERGRUND
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Um den Betrieb von Vorrichtungen und Systemen zur Aktivierung verschiedener Funktionalitäten in einem Kraftfahrzeug zu steuern, kann ein Schalter oder eine Kombination von Schaltern in Verbindung mit einer Steuerung verwendet werden. Das heißt, die Schaltereingänge sind mit einer Steuerung verbunden, anstatt Steuereingaben über eine Verdrahtung direkt an Vorrichtungen und Systeme zu liefern. Der Schalter bietet dem Bediener des Fahrzeugs eine vertraute Benutzeroberfläche, beispielsweise einen Knopf, Drehschalter, Kipphebel oder dergleichen Schalter; gleichwohl steuert diese Benutzeroberfläche nicht unmittelbar die Vorrichtung oder das System. Stattdessen wird der Zustand des Schalters festgesetzt, um ein Eingangssignal an eine prozessorbasierte Steuerung zu liefern, um über die Steuerung eine zugeordnete Wirkung im Fahrzeug auszulösen. Diese Architektur bietet dem Fahrzeugkonstrukteur eine große Flexibilität zur Realisierung einer Vielzahl von Fahrzeugeigenschaften und -funktionen.
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Verschiedene Fahrzeugfunktionalitäten werden gemäß der Einstufung der Sicherheitsanforderungsstufe für Automobile (ASIL) klassifiziert, wie sie durch die Norm ISO 26262 der Internationalen Organisation für Normung (ISO) definiert ist. ASIL-Einstufungen stehen mit „Schwere“, „Häufigkeit“ und „Beherrschbarkeit“ im Zusammenhang, für den Fall, dass eine gegebene Funktion während des Fahrzeugbetriebs nicht mehr zur Verfügung steht. Je höher die ASIL-Einstufung, desto größer ist die Auswirkung der Funktionalität auf den Fahrzeugbetrieb. Je nach ASIL-Einstufung, beispielsweise, wenn eine Funktion als ASIL B eingestuft ist, ist es erforderlich, eine fortgesetzte Funktionalität auch dann bereitzustellen, wenn ein steuerndes elektronisches Steuergerät (ECU) ausfällt. Eine Möglichkeit, eine fortgesetzte Funktionalität bereitzustellen, ist die Bereitstellung von Redundanz.
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Funktionale Redundanz kann unbeabsichtigte und potenziell störende Folgen haben. Es ist ein Beispiel denkbar, wo ein Fahrzeug an einem sonnigen Tag betrieben wird und ein Problem mit dem Chassis-Steuermodul (BCM) auftritt, das die Außenbeleuchtung oder die Scheibenwischer steuert. Zur Einhaltung von ISO 26262 kann die interne Überwachungseinheit des BCM verwendet werden, um die Scheibenwischer und die Außenbeleuchtung einzuschalten. Brennende Scheinwerfer an einem sonnigen Tag mögen nicht allzu störend sein, aber eine eingeschaltete Scheibenwischanlage während der Fahrt an einem sonnigen Tag kann ziemlich lästig sein. Es sind diese „Schutzmechanismen“ der Funktionalität, beispielsweise das Einschalten der Scheibenwischer, wenn sie nicht benötigt werden, die die Grundlage für Beanstandungen und Unzufriedenheit der Kunden bilden, und nicht, dass das BCM aufgehört hat, korrekt zu funktionieren.
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Zukünftige Funktionalitäten und wie ISO 26262 auf diese Einfluss haben wird, ist unvorhersehbar. Was vorhersehbar ist, ist, dass eine elegante, benutzerfreundliche Art der Einhaltung von ISO 26262 erforderlich sein wird, um ein hohes Niveau an Kundenzufriedenheit zu erreichen. Daher ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren zur Erhaltung eines Niveaus der Bedienerkontrolle über eine Fahrzeugfunktion bereitzustellen, selbst wenn eine zugehörige Steuerung funktionsunfähig werden sollte.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein steuerungsvermitteltes System zur Steuerung einer Kraftfahrzeugvorrichtung oder -systems beinhaltet einen Schalter, der einen Schalterzustand aufweist, welcher bedienbar mit einer Steuerung verbunden ist, worin die Steuerung auf den Schalterzustand ansprechbar ist, um den Betrieb der gesteuerten Vorrichtung oder Systems zu beeinflussen. Die Steuerung beinhaltet des Weiteren einen Schaltungsrahmen. Der Schaltungsrahmen ist bedienbar, bei Vorliegen einer Fehlfunktion der Steuerung den Betrieb der gesteuerten Vorrichtung oder Systems im Ansprechen auf den Schalterzustand zu beeinflussen.
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Ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrauchers bei Vorliegen einer Steuerungsfehlfunktion kann das Erfassen der Steuerungsfehlfunktion und das Ermitteln eines Zustandes des Fahrzeugs beinhalten. Bei Erfassung einer Änderung eines Schalterzustandes, der der Steuerung des Verbrauchers zugeordnet ist, das Bereitstellen eines Verbraucher-Ein/Aus-Signals, um den Verbraucher ein- oder auszuschalten.
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Figurenliste
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Die exemplarischen Ausführungsformen werden nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und worin gilt:
- 1 ist ein funktionelles Blockschaltbild einer steuerungsvermittelten Vorrichtung oder einer Systemsteuerung gemäß hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen; und;
- 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung oder eines Systems in einer steuerungsvermitteln Vorrichtung oder einem Steuerungssystem bei Vorliegen einer Steuerungsfehlfunktion gemäß hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich als Beispiel und soll die Anwendung und Verwendung in keiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, im vorstehenden technischen Gebiet, Hintergrund, der Kurzdarstellung oder der folgenden ausführlichen Beschreibung an eine ausdrücklich oder implizit vorgestellte Theorie gebunden zu sein. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen. Die hierin verwendeten Begriffe „System“ oder „Modul“ können sich auf alle Kombinationen oder Sammlungen mechanischer oder elektrischer Hardware-, Software-, Firmwareprodukte, elektronischer Steuerkomponenten, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorgeräte, einzeln oder in allen Kombinationen beziehen, unter anderem einschließlich einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einer elektronischen Schaltung, einem Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppenprozessor) und einem Speichers, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten ausführt, die die beschriebene Funktionalität bieten.
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Ausführungsformen einer steuerungsvermittelten Vorrichtung und Systems können hierin als funktionale und/oder logische Blockkomponenten und verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl der Kombinationen oder Sammlungen mechanischer oder elektrischer Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die zur Ausführung der erforderlichen Funktionen konfiguriert sind. Eine Ausführungsform kann verschiedene Kombinationen elektrischer Komponenten verwenden, zum Beispiel Sensoren, integrierte Schaltungskomponenten, Speicherelemente, digitale Signalverarbeitungselemente, Logikelemente, Nachschlagetabellen oder dergleichen, die eine Mehrzahl von Funktionen unter der Steuerung durch einen oder mehrere Mikroprozessoren oder andere Steuervorrichtungen wahrnehmen können. Zudem werden Fachleute erkennen, dass die Ausführungsformen in Verbindung mit einer beliebigen Anzahl an mechanischen oder elektronischen Systemen ausgeführt werden können und/oder dass die hierin beschriebenen Systeme lediglich exemplarische Ausführungsformen sind.
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Der Kürze halber sind konventionelle Komponenten und Techniken und weitere funktionale Aspekten der Systeme (und die einzelnen Bedienelemente der Systeme) hierin vielleicht nicht im Detail beschrieben. Weiterhin sollen die in den verschiedenen Figuren dargestellten Verbindungslinien exemplarische Funktionsbeziehungen und/oder physikalische Verbindungen zwischen den verschiedenen Elementen darstellen. Es ist zu beachten, dass in verschiedenen Ausführungsformen zahlreiche alternative oder zusätzliche funktionale Beziehungen oder physische Verbindungen vorhanden sein können.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Steuerung 10 mit einem Verbraucher 12 und einem Schalter 14 verbunden. Der Verbraucher 12 kann eine Vorrichtung oder ein System innerhalb eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) sein, wie Scheinwerfer oder eine Beleuchtungsanlage, Windschutzscheiben- oder Heckscheibenwischanlagen, Windschutzscheiben- oder Heckscheibenheizungssysteme und dergleichen.
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Der Schalter 14 kann ein Einzel- oder Mehrfachpositionsschalter sein, der konfiguriert ist, aktiviert eine höhere Spannungsausgabe (positiver Impuls) anzuzeigen als wenn er deaktiviert ist (negativer Impuls), oder eine andere ähnliche Vorrichtung, die fähig ist, einen oder mehrere angeforderte Betriebszustände des Verbrauchers 12 anzuzeigen. Wie in 1 dargestellt weist der Schalter 14 mindestens drei (3) Positionen auf, der Schalter 14 könnte jedoch mehrere Positionen haben und, neben getrennten Positionen, wie dargestellt, könnte der Schalter 14 eine stufenlos verstellbare Ausgabe zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand aufweisen, wie dies häufig in Verbindung mit dem Einstellen einer Verzögerungszeit eines Intervallbetriebs der Scheibenwischeranlage oder einer Helligkeit der Fahrzeuginnenbeleuchtung vorkommt, vorausgesetzt, dass er auf einem Grundniveau fähig ist, die beschriebenen positiven und negativen Impulsanzeigen zu liefern.
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Die Steuerung 10 beinhaltet das Schalterschnittstellenmodul 16, das bedienbar mit einem Prozessor 18 verbunden ist, der wiederum mit einem Ausgabemodul 20 verbunden ist. Die Steuerung 10 ist weiterhin mit einer Überwachungseinheit 22 verbunden, welche einen funktionellen Zustand des Prozessors 18 überwacht. Der Prozessor 18 kann einen Speicher (nicht dargestellt) beinhalten oder mit diesem verbunden sein, innerhalb dessen ein Satz nicht-transitorischen Befehle zur Steuerung des Betriebs des Steuerung 10 enthalten ist, um eine Vielzahl von Funktionen zu beeinflussen, wie bekannt. Die Steuerung 10 beinhaltet des Weiteren einen Aktivierungsanschluss 24, der eine Ausgabe 28 von der Überwachungseinheit und ein Fahrzeugzustandssignal 26 empfängt, z. B. Lauf/Zubehör/aus, welches ein Aktivierungssignal 30 an das Ausgabemodul 20 liefert. Der Aktivierungsanschluss 24 kann als Drei-Eingänge-UND-Gatter implementiert sein, welches dem Ausgabemodul 20 eine hohe (1) Ausgabe liefert, wenn alle drei Eingaben hoch sind (1).
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Das Schalterschnittstellenmodul 16 hat einen Eingang 32, der über verdrahtete, drahtlose, Faser- oder eine andere geeignete Verbindung (nicht dargestellt) mit dem Schalter 14 verbunden ist. Das Schalterschnittstellenmodul 16 ist betreibbar, um einen Zustand des Schalters 14 zu ermitteln. Dies kann durch periodische Abfrage des Schalters 14, das Erfassen einer Position oder eines Zustandes des Schalters 14 oder jedes geeignete Verfahren zur Bestimmung des Zustandes des Schalters 14 erfolgen. Das Schalterschnittstellenmodul 16 übermittelt Schalterdaten 34, die sich auf den Zustand des Schalters 14 beziehen, an den Prozessor 18. Der Prozessor 18 ist seinerseits nach den Schalterzustandsdaten 34 betreibbar, um einen gewünschten Betriebsmodus einer verbundenen Vorrichtung oder Systems zu ermitteln und Modusbetätigungsdaten 36 an das Ausgabemodul 20 zu liefern, welches wiederum die Modusbetätigungsdaten 36 in geeigneter Form an die Vorrichtung oder das System, d. h. den Verbraucher 12, weiterleitet, um den Betrieb des Verbrauchers 12 zu beeinflussen.
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Die Steuerung 10 beinhaltet des Weiteren einen Schaltungsrahmen 38. Der Schaltungsrahmen 38 ist mit dem Eingang 32 verbunden. Der Schaltungsrahmen 38 weist zusätzlich eine Ausgabe 40 auf, die über den Aktivierungsanschluss 24 mit dem Ausgabemodul 20 verbunden ist. Der Schaltungsrahmen 38 liefert vorteilhafterweise eine „Impulserfassung“ ohne aufwendige Hardware und Feinkalibrierung verglichen mit der „Zustandserfassung“, die eine andere, wenn auch weniger wünschenswerte Weise wäre in einem Schalter Redundanz zu erhalten. Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen wird eine Steuerung mit einer oder mehreren zum Redundanzschutz fähigen Eingaben von einem Schalter, wie Schalter 14, versorgt, der aktiviert eine höhere Spannungsausgabe (positiver Impuls) anzeigt als deaktiviert (negativer Impuls), ungeachtet der inneren Konfiguration.
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Innerhalb des Schaltungsrahmens 38 befinden sich der Hochimpulsdetektor 42 und der Niedrigimpulsdetektor 44. Der Hochimpulsdetektor 42 hat einen Ausgang 46, der mit dem „S“-Anschluss einer R/S-Kippstufe 50 verbunden ist. Der Niedrigimpulsdetektor 44 hat einen Ausgang 48, der mit dem „R“-Anschluss der R/S-Kippstufe 50 verbunden ist. Wie angeordnet erfassen der Hochimpulsdetektor 42 und der Niedrigimpulsdetektor 44 Positionsveränderungen des Schalters 14 als hoch/niedrig gehende Impulse. Bei der Anordnung gemäß der exemplarischen Ausführungsform aus 1, wird die Ausgabe 40 der R/S-Kippstufe 50 hoch/niedrig eingeklinkt, entsprechend der erfassten hohen (1) oder niedrigen (0) Impulse, d. h. des Zustandes von Schalter 14.
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Die Überwachungseinheit 22 setzt eine Überwachungsausgabe 28, die einen Zustand des Prozessors 18 anzeigt, niedrig (0) für Normalbetrieb und hoch (1) für Fehlfunktion. Im Normalbetrieb der Steuerung 10 sind der Schaltungsrahmen 38 und der Aktivierungsanschluss 24 passiv. In einer Ausführungsform ist das Fahrzeugzustandssignal 26 hoch (1), wenn das Fahrzeug einem Betriebszustand ist, ansonsten ist es niedrig (0). Bei Normalbetrieb der Steuerung 10, ist die Ausgabe 28 der Überwachungseinheit 22 niedrig (0), was die Ausgabe 30 des Aktivierungsanschlusses 24 niedrig (0) halten wird, ungeachtet der Ausgabe 40 des Schaltungsrahmens 38.
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Sollte der Prozessor 18 in einen Fehlfunktionsmodus eintreten, dann wird die Überwachungsausgabe 28 hoch (1). Mit dem Fahrzeug Statussignal 26 hoch (1), was anzeigt, dass das Fahrzeug auf dem geeigneten Leistungsmoduszustand ist, um das Merkmal zuzulassen, sprich der Aktivierungsanschluss 24 auf die Ausgabe 40 des Schaltungsrahmens 38 an, um zwischen niedrig (0) und hoch (1) umzuschalten. Dadurch dass die Ausgabe 40 mit dem Ausgabemodul 20 verbunden ist, wird das Ausgabemodul 20 veranlasst, dem Verbraucher 12 ein rudimentäres Ein/Aus-Signal 54 zu liefern. In dieser Hinsicht wird der Schaltungsrahmen 38 bei Vorliegen einer Fehlfunktion des Prozessors 18 betreibbar, um zumindest eine Ein/Aus-Steuerung dem Verbraucher 12 bereitzustellen.
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In der hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform, arbeiten der Hochimpulsdetektor 42, der Niedrigimpulsdetektor 44 und die R/S-Kippstufe 50, um eine Änderung im Zustand des Schalters 14 zu erfassen. Im Ansprechen auf die Änderung im Zustand des Schalters 14 wird es möglich, den Verbraucher 12 zumindest auf einer Ein/Aus-Stufe der Steuerung zu steuern. Es versteht sich, dass andere geeignete diskreter Schaltkreiselemente, integrierte Schaltkreiselemente und Kombinationen davon bereitgestellt werden können, um den Schaltungsrahmen 38 betreibbar zu bilden, um die Änderung im Zustand des Schalters 14 zu erfassen und dem Verbraucher 12 zumindest ein Ein/Aus-Signal zu liefern.
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Es versteht sich ebenfalls, dass der Schalter 14 ein Vielstellungsschalter sein kann, wie in 1 einer exemplarischen Ausführungsform angezeigt ist. In diesem Fall weist der Vielstellungsschalter 14 eine „Aus“-Position 58 und eine Vielzahl 60 von „Ein“-Positionen auf. Der Schaltungsrahmen 38 ist betreibbar, um die Ausgabe 40 auf niedrig (0) einzuklinken, wenn der Schalter 14 in der Aus-Position 58 ist, und die Ausgabe 40 auf hoch (1) einzuklinken, wenn der Schalter 14 in irgendeiner der Ein-Positionen 60 ist.
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Unter Bezugnahme auf 2 kann ein Verfahren 100 zur Steuerung eines Verbrauchers 12 bei Vorliegen einer Fehlfunktion einer Steuerung 10 das Ermitteln 102 eines Zustandes des Fahrzeugs und das Erfassen 104 der Fehlfunktion der Steuerung 10 beinhalten. Bei Erfassung 106 einer Änderung eines Zustandes eines Schalters 14, der der Steuerung des Verbrauchers 12 zugeordnet ist, das Bereitstellen 108 eines Verbraucher-Ein/Aus-Signals, um den Verbraucher 12 ein- oder auszuschalten.
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Bei dem Verfahren 100 kann das Erfassen einer Änderung des Zustandes von Schalter 14 das Erfassen eines hohen (1) oder niedrigen (0) Impulses und das Einklinken des hohen (1) und niedrigen (0) Impulses als Schalterzustand beinhalten. Das Verfahren 100 kann des Weiteren das Bereitstellen eines Fahrzeugzustandssignals 26 und/oder Steuerungszustandssignals 56 beinhalten, wobei das Verbraucher-Ein/Aus-Signal 30 auf eines oder beide von dem Fahrzeugzustandssignal 26 und dem Steuerungszustandssignal 56 anspricht.
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Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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