DE102018118236A1

DE102018118236A1 - Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Fehlerdiagnose bei einem Kontrollsystem

Info

Publication number: DE102018118236A1
Application number: DE102018118236.8A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Decius
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Steuergerät (2) und einer mit dem Steuergerät (2) signalübertragend verbundenen Leistungselektronik (6) zur Bestromung eines elektrischen Verbrauchers (4) in einem Normalbetrieb des Kontrollsystems.Um einen ordnungsgemäßen Betrieb eines Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug auch in einem Fehlerfall zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass das Kontrollsystem genau einen zu dem mindestens einen Brückenzweig (6.1, 6.2, 6.3) schaltungstechnisch im Wesentlichen gleich ausgebildeten Reservezweig (14) aufweist und in Abhängigkeit eines Fehlers in einem des mindestens einen Brückenzweigs (6.1, 6.2, 6.3) das Kontrollsystem mittels des dem fehlerhaften Brückenzweig (6.1) zugeordneten Steuergeräts (2) von dem Normalbetrieb in einen Reservebetrieb überführbar ist, wobei der fehlerhafte Brückenzweig (6.1) mittels mindestens eines Trennschalters (8) von dem korrespondierenden elektrischen Verbraucher (4) trennbar ist und der Reservezweig (14) mittels mindestens eines Zuschalters (16) mit diesem elektrischen Verbraucher (4) derart verbindbar ist, dass der Reservezweig (14) den fehlerhaften Brückenzweig (6.1) in dem Reservebetrieb des Kontrollsystems schaltungstechnisch ersetzt.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fehlerdiagnose bei einem derartigen Kontrollsystem.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art und ein Verfahren zur Fehlerdiagnose bei einem Kontrollsystem der im Oberbegriff des Anspruchs 5 genannten Art.
Derartige Kontrollsysteme für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem Steuergerät und einer mit dem Steuergerät signalübertragend verbundenen Leistungselektronik zur Bestromung eines elektrischen Verbrauchers in einem Normalbetrieb des Kontrollsystems, und Verfahren zur Fehlerdiagnose bei derartigen Kontrollsystemen sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ordnungsgemäßen Betrieb eines Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug auch in einem Fehlerfall zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wonach das Kontrollsystem genau einen zu dem mindestens einen Brückenzweig schaltungstechnisch im Wesentlichen gleich ausgebildeten Reservezweig aufweist und in Abhängigkeit eines Fehlers in einem des mindestens einen Brückenzweigs das Kontrollsystem mittels des dem fehlerhaften Brückenzweig zugeordneten Steuergeräts von dem Normalbetrieb in einen Reservebetrieb überführbar ist, wobei der fehlerhafte Brückenzweig mittels mindestens eines Trennschalters von dem korrespondierenden elektrischen Verbraucher trennbar ist und der Reservezweig mittels mindestens eines Zuschalters mit diesem elektrischen Verbraucher derart verbindbar ist, dass der Reservezweig den fehlerhaften Brückenzweig in dem Reservebetrieb des Kontrollsystems schaltungstechnisch ersetzt.
Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Fehlerdiagnose bei einem Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst, wonach das Kontrollsystem nach Anspruch 4 ausgebildet ist und das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

- Messung des in dem mindestens einen Brückenzweig fließenden Stroms mittels des jeweils korrespondierenden Strommessmittels in dem Normalbetrieb des Kontrollsystems, derart, dass die Funktionsfähigkeit des mindestens einen Brückenzweigs ermittelt wird und
- bei einer Fehlfunktion in einem des mindestens einen Brückenzweigs der fehlerhafte Brückenzweig mittels mindestens eines Trennschalters von dem korrespondierenden elektrischen Verbraucher getrennt wird und der Reservezweig mittels mindestens eines Zuschalters mit diesem elektrischen Verbraucher derart verbunden wird, dass der Reservezweig die elektrische Funktion des fehlerhaften Brückenzweigs in dem Reservebetrieb des Kontrollsystems ausführt.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass ein ordnungsgemäßer Betrieb eines Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug auch in einem Fehlerfall gewährleistet ist. Darüber hinaus ist dies erfindungsgemäß mit wenig Aufwand erzielt. Beispielsweise wäre es erfindungsgemäß, ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Steuergerät, eine diesem Steuergerät zugeordnete Leistungselektronik mit einem oder mehreren Brückenzweigen zur Bestromung eines elektrischen Verbrauchers mit lediglich einem einzigen Reservezweig für einen erfindungsgemäßen Reservebetrieb des Kontrollsystems, also wenn der eine oder einer der mehreren Brückenzweige fehlerhaft ist, zu konfigurieren. Denkbar wäre beispielsweise aber auch ein Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Steuergerät, eine Mehrzahl von diesem Steuergerät zugeordneten Leistungselektroniken mit einem oder mehreren Brückenzweigen zur Bestromung jeweils eines elektrischen Verbrauchers mit lediglich einem einzigen Reservezweig für einen erfindungsgemäßen Reservebetrieb des Kontrollsystems zu konfigurieren. Auch eine Mehrzahl von Steuergeräten, von denen jedes gemäß den obigen Beispielen in ein erfindungsgemäßes Kontrollsystem eingebunden ist, wäre möglich. Entsprechend den vorgenannten Ausführungen wäre also lediglich ein einziger Reservezweig in dem erfindungsgemäßen Kontrollsystem erforderlich, um einen Reservebetrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems bei einem einzigen Brückenzweig, einer Mehrzahl von Brückenzweigen oder einer Vielzahl von Brückenzweigen zu gewährleisten. Hierdurch ist es möglich, mit geringem Aufwand den ordnungsgemäßen Betrieb eines Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug nicht nur für einen elektrischen Verbraucher, sondern auch für mehrere voneinander verschiedene elektrische Verbraucher, beispielsweise Aktoren, und damit für mehrere voneinander verschiedene Funktionen des Kraftfahrzeugs in einem Fehlerfall zu gewährleisten. Der Reservebetrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems ist also mit wenig Aufwand und darüber hinaus platzsparend realisierbar.
Da die Verwendung eines einzigen Reservezweigs für eine Mehrzahl von Leistungselektroniken eine entsprechende Verkabelung verlangt, kommen derartig konfigurierte erfindungsgemäße Kontrollsysteme insbesondere für Anwendungen in Frage, bei denen lediglich kleine Verkabelungslängen und/oder geringe Schaltfrequenzen und/oder niedrige Ströme geschaltet werden. Je größer die Verkabelungslängen, je höher die Schaltfrequenzen und je höher die zu schaltenden Ströme sind, desto eher eignen sich erfindungsgemäße Kontrollsysteme, bei denen Steuergerät, Leistungselektronik, Reservezweig und elektrischer Verbraucher räumlich kompakt ausgebildet sind. Anderenfalls müssten die Bauteile und Verkabelungen beispielsweise abgeschirmt werden.
Für den ordnungsgemäßen Betrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems ist die ordnungsgemäße Funktion beispielsweise der Schalter der dem jeweiligen Steuergerät zugeordneten Leistungselektronik erforderlich. Entsprechend sieht das erfindungsgemäße Verfahren zur Fehlerdiagnose bei einem Kontrollsystem zur Kontrolle eines elektrischen Verbrauchers eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 4 die folgenden Verfahrensschritte vor:

Auf diese Weise ist gewährleistet, dass bei einer Fehlfunktion beispielsweise eines der Schalter in dem mindestens einen Brückenzweig der mindestens einen Leistungselektronik der Brückenzweig mit dem fehlerhaften Schalter von dem korrespondierenden elektrischen Verbraucher, beispielsweise ein Aktor, sicher getrennt wird und die Funktion des elektrischen Verbrauchers mittels des Reservezweigs und in dem Reservebetrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems trotz des Fehlers weiter ausgeführt werden kann.
Darüber hinaus ist es für die Funktion des von einem Fehlerfall in einem Brückenzweig betroffenen erfindungsgemäßen Kontrollsystems entscheidend, dass der zu dem von dem Fehler betroffenen elektrischen Verbraucher in einem Fehlerfall in der vorgenannten Leistungselektronik zugeschaltete Reservezweig ordnungsgemäß funktioniert. Entsprechend sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die folgenden Verfahrensschritte vor: Messung des in dem Reservezweig fließenden Stroms mittels des korrespondierenden Strommessmittels in dem Reservebetrieb des Kontrollsystems, derart, dass die Funktionsfähigkeit des Reservezweigs ermittelt wird und bei einer Fehlfunktion in dem Reservezweig der Reservezweig mittels des mindestens einen Zuschalters von dem elektrischen Verbraucher getrennt wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass eine Zuschaltung des Reservezweigs zu dem betroffenen elektrischen Verbraucher bei einem fehlerhaften Zuschalter unterbleibt oder eine bereits bestehende Verbindung getrennt wird.
Grundsätzlich ist der mindestens eine Trennschalter und/oder der mindestens eine Zuschalter nach Art, Funktionsweise, Dimensionierung, Anordnung und Anzahl in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kontrollsystems sieht vor, dass der mindestens eine Trennschalter je Brückenzweig der Leistungselektronik und/oder der mindestens eine Zuschalter des Reservezweigs als MOSFET-Schalter ausgebildet sind/ist. Derartige Halbleiterschalter sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen erhältlich und damit für eine Vielzahl von voneinander verschiedenen Anwendungsfällen einsetzbar. Darüber hinaus sind Halbleiterschalter kostengünstig und platzsparend. Ferner sind MOSFET-Schalter reaktionsschnell und weisen einen lediglich geringen Eigenwiderstand auf.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontrollsystems sieht vor, dass der mindestens eine Trennschalter je Brückenzweig der Leistungselektronik und/oder der mindestens eine Zuschalter des Reservezweigs als zwei in Reihe geschaltete MOSFET-Schalter ausgebildet sind/ist, wobei die Body-Dioden der jeweils in Reihe geschalteten MOSFET-Schalter eine zueinander entgegengesetzte Sperrrichtung aufweisen. Aufgrund der vorgenannten Verschaltung der in Reihe angeordneten MOSFET-Schalter, nämlich derart, dass die Body-Dioden der jeweils in Reihe geschalteten MOSFET-Schalter eine zueinander entgegengesetzte Sperrrichtung aufweisen, ist eine galvanische Trennung des jeweiligen Brückenzweigs oder des Reservezweigs sicher gewährleistet.
Entsprechend sieht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass in jedem Brückenzweig des mindestens einen Brückenzweigs zwei Trennschalter und in dem einen Reservezweig zwei Zuschalter jeweils in Reihe geschaltet sind und bei einer Fehlfunktion eines der Trennschalter oder der Zuschalter der zu dem fehlerhaften Trennschalter oder Zuschalter korrespondierende elektrische Verbraucher mittels des anderen zu dem fehlerhaften Trennschalter oder Zuschalter korrespondierenden Trennschalters oder Zuschalters von der dem fehlerhaften Trennschalter oder Zuschalter zugeordneten Leistungselektronik galvanisch getrennt wird.
Eine andere besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Kontrollsystems sieht vor, dass in dem Brückenzweig oder in dem Brückenzweig und in dem Reservezweig jeweils ein Strommessmittel, bevorzugt ein Messwiderstand, zur Messung des in dem Brückenzweig oder in dem Brückenzweig und in dem Reservezweig fließenden Stroms angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine Fehlerdiagnose beispielsweise von in jedem Brückenzweig oder in jedem Brückenzweig und dem Reservezweig angeordneten Schalter schaltungstechnisch einfach realisierbar. In besonders vorteilhafter Weise sind derartige Messwiderstände in den auf dem Markt verfügbaren Leistungselektroniken bereits vorhanden. Zusätzliche Messwiderstände oder Messvorrichtungen, beispielsweise in baulicher und schaltungstechnischer Einheit mit dem jeweiligen einzelnen Schalter, sind nicht erforderlich.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Strom für die Messung mit dem jeweiligen Strommessmittel einen derart niedrigen Wert aufweist, dass der korrespondierende elektrische Verbraucher seine Funktion im Wesentlichen nicht ausführt. Hierdurch ist gewährleistet, dass der korrespondierende elektrische Verbraucher und die damit ausgeführte Funktion des Kraftfahrzeugs bei der Durchführung der Messung nicht in ungewünschter Weise betätigt werden.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Messung des in jedem Brückenzweig des mindestens einen Brückenzweigs fließenden Stroms oder die Messung des in jedem Brückenzweig des mindestens einen Brückenzweigs und die Messung des in dem Reservezweig fließenden Stroms in Abhängigkeit eines Betriebszustands und/oder eines Bewegungszustands des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Messung zum einen ohne Störeinflüsse durch den Betrieb des Kraftfahrzeugs und damit durch den Betrieb des korrespondierenden elektrischen Verbrauchers erfolgen kann. Zum anderen ist eine ungewünschte Beeinflussung des korrespondierenden elektrischen Verbrauchers und damit des Betriebs des Kraftfahrzeugs durch die Messung wirksam verhindert.
Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug in einer teilweisen Darstellung.

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kontrollsystems für ein Kraftfahrzeug exemplarisch gezeigt. Das Kontrollsystem weist ein Steuergerät 2 für eine Funktion eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugs auf. Das Kraftfahrzeug ist dabei als ein autonomes Kraftfahrzeug ausgebildet, bei dem die Funktionen des Kraftfahrzeugs im Wesentlichen selbsttätig von dem Kraftfahrzeug ausgewählt und ausgeführt werden.
Die Funktion ist als Lenkfunktion des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Entsprechend kontrolliert das Steuergerät 2 die Lenkfunktion des Kraftfahrzeugs. Das Kontrollsystem weist zur Ausführung der Lenkfunktion einen als bürstenloser Gleichstrommotor, auch BLDC-Motor genannt, ausgebildeten elektrischen Verbraucher 4, also einen Aktor 4, auf. Das Steuergerät 2 ist in Signalübertragungsverbindung mit einer Leistungselektronik 6 des Aktors 2 des Kraftfahrzeugs. Die Leistungselektronik 6 weist insgesamt drei Brückenzweige 6.1, 6.2 und 6.3 auf, die auf dem Fachmann bekannte Weise in einer Brückenschaltung mit dem Aktor 4 stromübertragend verbunden sind. In jedem der Brückenzweige 6.1, 6.2 und 6.3 sind jeweils zwei als MOSFET-Schalter ausgebildete Halbleiterschalter 6.1.1, 6.2.1 und 6.3.1 in Reihe angeordnet. Jeder der Brückenzweige 6.1, 6.2 und 6.3 ist mittels eines als MOSFET-Schalter ausgebildeten Trennschalters 8, 10 und 12 mit dem Aktor 4 stromleitend verbindbar. Im Normalbetrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Trennschalter 8, 10 und 12 geschlossen.
Damit auch im Fehlerfall eines der Brückenzweige 6.1, 6.2 und 6.3 der Leistungselektronik 6 die Lenkfunktion des Kraftfahrzeugs ordnungsgemäß und damit sicher ausgeführt werden kann, weist das Kontrollsystem für das Kraftfahrzeug neben den Brückenzweigen 6.1, 6.2 und 6.3 ferner einen Reservezweig 14 auf. Der Reservezweig 14 ist schaltungstechnisch im Wesentlichen gleich den Brückenzweigen 6.1, 6.2. und 6.3 ausgebildet und weist ebenfalls zwei in Reihe geschaltete als MOSFET-Schalter ausgebildete Halbleiterschalter 14.1 und drei als MOSFET-Schalter ausgebildete Zuschalter 16, 18 und 20 auf. Der Reservezweig ist im Normalbetrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels der Zuschalter 16, 18 und 20 von dem Aktor 4 getrennt. Die Zuschalter 16, 18 und 20 sind also im Normalbetrieb des Kontrollsystems geöffnet.
Die Leistungselektronik 6 ist dabei räumlich getrennt von dem Steuergerät 2 angeordnet und bildet mit dem als Lenkung ausgebildeten ersten Aktor 4 eine Baueinheit. Entsprechend ist die Leistungselektronik 6 in unmittelbarer räumlicher Nähe zu dem Aktor 4 angeordnet. Wie oben bereits ausgeführt und aus der 1 ersichtlich, ist der Aktor 4 als ein Dreiphasenmotor ausgebildet. Die Leistungselektronik 6 ist mit dem Aktor 4 mittels der im Normalbetrieb des Kontrollsystems geschlossenen Trennschalter 8, 10 und 12 im Normalbetrieb stromleitend verbunden.
Somit lassen sich die Brückenzweige 6.1, 6.2 und 6.3 der Leistungselektronik 6 mittels der Trennschalter 8, 10 und 12 bei einem Fehlerfall bei einem der Brückenzweige 6.1, 6.2 und 6.3 von dem Aktor 4 trennen. Gleiches gilt für den Reservezweig 14. Der Reservezweig 14 ist ebenfalls Teil der vorgenannten Baueinheit, so dass diese Baueinheit den Aktor 4, die Leistungselektronik 6 und den Reservezweig 14 umfasst. Demnach ist auch der Reservezweig 14 räumlich getrennt von dem Steuergerät 2 und in unmittelbarer räumlicher Nähe zu dem Aktor 4 angeordnet. Der Reservezweig 14 ist für einen Reservebetrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels eines der Zuschalter 16, 18 oder 20 stromleitend mit einem der Brückenzweige 6.1, 6.2 oder 6.3 verbindbar. In einem Fehlerfall in dem Reservezweig 14 während des Reservebetriebs des Kontrollsystems lässt sich der Aktor 4 mittels der Zuschalter 16, 18 und 20 von dem Reservezweig 14 trennen.
In anderen Anwendungsfällen könnte es sich bezüglich der Lenkfunktion um eine andere Anzahl von Aktoren handeln. Der Fachmann wird je nach Einzelfall die entsprechende Auswahl und Anzahl an Aktoren für die jeweilige Funktion des Kraftfahrzeugs auswählen und festlegen.
Die jeweilige Signalübertragungsverbindung zwischen dem Steuergerät 2 und der Leistungselektronik 6 des Aktors 4 sowie dem Reservezweig 14 ist in der 1 mittels der Pfeile 22 symbolisiert.
In jedem Brückenzweig 6.1, 6.2 und 6.3 der Leistungselektronik 6 und des Reservezweigs 14 ist jeweils ein als Messwiderstand ausgebildetes Strommessmittel 24, 26, 28 und 30, nämlich ein Nebenschlusswiderstand, zur Messung des in dem jeweiligen Brückenzweig 6.1, 6.2, 6.3 und dem Reservezweig 14 fließenden Stromes angeordnet.
Bei der Lenkung des Kraftfahrzeugs handelt es sich um eine sicherheitsrelevante und damit sehr wichtige Funktion des Kraftfahrzeugs. Dies gilt im verstärkten Maße für das gewählte Ausführungsbeispiel, bei dem es sich ja um ein autonomes Kraftfahrzeug handelt.
Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und anhand der 1 näher erläutert.
Im Normalbetrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems für das autonome Kraftfahrzeug wird der Aktor 4 mittels des Steuergeräts 2 für die Lenkfunktion des Kraftfahrzeugs kontrolliert. Die Notwendigkeit eines Lenkeingriffes durch das Steuergerät 2 wird in dem Steuergerät 2 oder in einem zu dem Steuergerät 2 übergeordneten Steuergerät auf dem Fachmann bekannte Weise anhand von an dem entsprechenden Steuergerät anliegenden Eingangssignalen von Sensoren des Kraftfahrzeugs entschieden. Sowohl ein etwaiges übergeordnetes Steuergerät wie auch die Sensoren des Kraftfahrzeugs sind in der 1 nicht dargestellt.
Der Reservezweig 14 greift in dem oben beschriebenen Normalbetrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht in die Lenkfunktion des Kraftfahrzeugs ein. Mittels der existierenden Signalübertragungsverbindungen 22 liegt im Fehlerfall eines der Brückenzweige 6.1, 6.2 und 6.3 der Leistungselektronik 6 ein entsprechendes Fehlersignal als Eingangssignal an dem Steuergerät 2 an.
Wie bereits in der Beschreibungseinleitung ausgeführt ist es für eine ordnungsgemäße Funktion des erfindungsgemäßen Kontrollsystems zur Kontrolle des Aktors 4 des Kraftfahrzeugs erforderlich, dass die zu dem Aktor 4 korrespondierenden Schalter, also die Halbleiterschalter 6.1.1 in dem Brückenzweig 6.1, die Halbleiterschalter 6.2.1 in dem Brückenzweig 6.2 und die Halbleiterschalter 6.3.1 in dem Brückenzweig 6.3 im Normalbetrieb des erfindungsgemäßen Kontrollsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ordnungsgemäß funktionieren. Gleiches gilt für die Halbleiterschalter 14.1 in dem Reservezweig 14 im Reservebetrieb des erfindungsgemä-ßen Kontrollsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Entsprechend sieht das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vor, den in dem jeweiligen Brückenzweig 6.1, 6.2 und 6.3 fließenden Strom mittels des jeweils korrespondierenden Messwiderstands 24, 26 und 28 derart zu messen, dass die Funktionsfähigkeit jedes einzelnen Halbleiterschalters 6.1.1, 6.2.1 und 6.3.1 ermittelt wird und bei einer Fehlfunktion eines der Halbleiterschalter 6.1.1, 6.2.1 und 6.3.1 in der Leistungselektronik 6 der Aktor 4 von dem fehlerhaften Brückenzweig 6.1, 6.2 oder 6.3 der Leistungselektronik 6 mittels des zu dem fehlerhaften Brückenzweig 6.1, 6.2 oder 6.3 korrespondierenden Trennschalter 8, 10 oder 12 getrennt wird und der Reservezweig 14 mittels des zu dem fehlerhaften Brückenzweig 6.1, 6.2 oder 6.3 der Leistungselektronik 6 korrespondierende Zuschalter 16, 18 oder 20 mit dem Aktor 4 derart verbunden wird, dass der Reservezweig 14 die elektrische Funktion des fehlerhaften Brückenzweigs 6.1, 6.2 oder 6.3 der Leistungselektronik 6 in dem Reservebetrieb des Kontrollsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausführt. Würde beispielsweise ein Halbleiterschalter 6.1.1 des Brückenzweigs 6.1 der Leistungselektronik 6 nicht mehr ordnungsgemäß funktionieren, so würde dieser Brückenzweig 6.1 mittels des Trennschalters 8 bei der Überführung des Kontrollsystems von dessen Normalbetrieb in dessen Reservebetrieb von dem Aktor 4 getrennt werden und der Reservezweig 14 mittels des Zuschalters 16 mit dem Aktor 4 derart verbunden werden, dass der Reservezweig 14 den Brückenzweig 6.1 schaltungstechnisch ersetzt, also dessen Funktion in dem Reservebetrieb des Kontrollsystems ausführt.
Analoges gilt für den Fall einer Fehlfunktion eines der Halbleiterschalter 14.1 in dem Reservezweig 14 während des Reservebetriebs des erfindungsgemäßen Kontrollsystems gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. In diesem Fall wird der Aktor 4 mittels des korrespondierenden Zuschalters 16, 18 oder 20 von dem Reservezweig 14 getrennt.
Um zu gewährleisten, dass der Aktor 4 und die damit ausgeführte Funktion des Kraftfahrzeugs, beispielsweise die Lenkfunktion, bei der Durchführung der Messung mittels der Messwiderstände 24, 26, 28 und 30 nicht in ungewünschter Weise betätigt werden, wird die Messung mit dem jeweiligen Messwiderstand 24, 26, 28 und 30 mit einem derart niedrigen Stromwert durchgeführt, dass ein Abtrieb des Aktors 4 im Wesentlichen nicht bewegt wird. Die Funktion des Aktors 4 wird demnach bei den Messungen nicht in ungewünschter Weise ausgeführt.
Ferner wird die Messung des in jedem Brückenzweig 6.1, 6.2, 6.3 und dem Reservezweig 14 fließenden Stroms in Abhängigkeit eines Betriebszustands des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Die Messungen werden lediglich bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeugs automatisch durchgeführt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Messungen zum einen ohne Störeinflüsse durch den Betrieb des Kraftfahrzeugs und damit durch den Betrieb des Aktors 4 erfolgen können. Zum anderen ist eine ungewünschte Beeinflussung des Aktors 4 und damit des Betriebs des Kraftfahrzeugs durch die Messungen wirksam verhindert.
Eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellte Fehlfunktion kann auf dem Fachmann bekannte Weise für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs oder Werkstattpersonal wahrnehmbar ausgegeben und/oder in einem Fehlerspeicher für eine spätere Verwendung abgespeichert werden.
Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Beispielsweise ist es denkbar, dass das erfindungsgemäße Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug in einem Kraftfahrzeug vorhanden und deaktiviert ist und für eine zukünftige Verwendung mittels eines Bedieneingriffs eines Fahrzeugführers, von Werkstattpersonal oder dergleichen aktivierbar ist. Entsprechend kann es in anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kontrollsystems vorgesehen sein, dass das Kontrollsystem eine Bedienungsschnittstelle aufweist und in Abhängigkeit des Anliegens eines Aktivierungssignals an der Bedienungsschnittstelle von einem Deaktivierungszustand in einen Aktivierungszustand überführbar ist.
Analoges gilt für das erfindungsgemäße Verfahren, wonach in einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens das Kontrollsystem eine Bedienungsschnittstelle aufweist und in Abhängigkeit des Anliegens eines Aktivierungssignals an der Bedienungsschnittstelle von einem Deaktivierungszustand in einen Aktivierungszustand überführt wird.
Beispielsweise kann es möglich sein, dass autonome Kraftfahrzeuge in manchen Staaten rechtlich noch nicht zugelassen sind. Bei einer späteren Änderung der Gesetzeslage kann dann das gemäß der Erfindung vorbereitete Kraftfahrzeug mit geringem Aufwand auf einen autonomen Fahrbetrieb und damit auf die Verwendung eines erfindungsgemäßen Kontrollsystems sowie auf die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kontrolle des Kraftfahrzeugs in deren Aktivierungszustand umgestellt werden.
Darüber hinaus wäre es möglich, dass in jedem Brückenzweig des mindestens einen Brückenzweigs zwei Trennschalter und in dem einen Reservezweig zwei Zuschalter jeweils in Reihe geschaltet sind und bei einer Fehlfunktion eines der Trennschalter oder der Zuschalter der zu dem fehlerhaften Trennschalter oder Zuschalter korrespondierende elektrische Verbraucher mittels des anderen zu dem fehlerhaften Trennschalter oder Zuschalter korrespondierenden Trennschalters oder Zuschalters von der dem fehlerhaften Trennschalter oder Zuschalter zugeordneten Leistungselektronik galvanisch getrennt wird. Hierfür wäre es vorteilhaft, wenn der mindestens eine Trennschalter je Brückenzweig der Leistungselektronik und/oder der mindestens eine Zuschalter des Reservezweigs als zwei in Reihe geschaltete MOSFET-Schalter ausgebildet sind/ist, wobei die Body-Dioden der jeweils in Reihe geschalteten MOSFET-Schalter eine zueinander entgegengesetzte Sperrrichtung aufweisen.
Die jeweilige Signalübertragung kann sowohl direkt oder indirekt, also beispielsweise über ein weiteres Steuergerät, erfolgen. Ferner kann die Signalübertragung drahtgebunden und/oder drahtlos sein.
Das oder die Strommessmittel ist/sind nicht auf Messwiderstände, wie beispielsweise Nebenschlusswiderstände, beschränkt. Rein exemplarisch sei hier lediglich auf MOSFET-Schalter mit sogenannten Sens-Anschlüssen, also mit eingebauter Strommessfähigkeit, verwiesen.
Die Erfindung ist nicht auf die Lenkfunktion eines Kraftfahrzeugs beschränkt. Auch bei anderen Funktionen eines Kraftfahrzeugs ist die Erfindung vorteilhaft anwendbar. Rein exemplarisch sei hier lediglich die Bremsfunktion als weitere sicherheitsrelevante Funktion des Kraftfahrzeugs genannt. Jedoch ist die Erfindung nicht nur bei sicherheitsrelevanten Funktionen des Kraftfahrzeugs vorteilhaft anwendbar. Ferner ist der Begriff elektrischer Verbraucher in seiner allgemeinen Bedeutung zu verstehen und nicht etwa auf das Gebiet der Aktoren beschränkt. Rein exemplarisch seien genannt: Audioverstärker, DC/DC-Wandler, geschaltete Brückengleichrichter, Polwendeschaltungen für DC-Motoren und BLDC-Endstufen.
Bezugszeichenliste

2: Steuergerät
4: Elektrischer Verbraucher, als BLDC-Motor ausgebildet
6: Leistungselektronik
6.1, 6.2, 6.3: Brückenzweige der Leistungselektronik 6
6.1.1, 6.2.1,: Halbleiterschalter in den Brückenzweigen 6.1, 6.2, 6.3, als
6.3.1: MOSFET-Schalter ausgebildet
8, 10, 12: Trennschalter, als MOSFET-Schalter ausgebildet
14: Reservezweig
14.1: Halbleiterschalter in dem Reservezweig 14, als MOSFET-Schalter ausgebildet
16, 18, 20: Zuschalter, als MOSFET-Schalter ausgebildet
22: Signalübertragungsverbindungen
24, 26, 28, 30: Strommessmittel, als Nebenschlusswiderstand ausgebildet

Claims

Kontrollsystem für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Steuergerät (2) und mindestens einer jeweils mit einem des mindestens einen Steuergeräts (2) signalübertragend verbundenen Leistungselektronik (6) zur Bestromung jeweils mindestens eines elektrischen Verbrauchers (4) in einem Normalbetrieb des Kontrollsystems, wobei die Leistungselektronik (6) mindestens einen Brückenzweig (6.1, 6.2, 6.3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem genau einen zu dem mindestens einen Brückenzweig (6.1, 6.2, 6.3) schaltungstechnisch im Wesentlichen gleich ausgebildeten Reservezweig (14) aufweist und in Abhängigkeit eines Fehlers in einem des mindestens einen Brückenzweigs (6.1, 6.2, 6.3) das Kontrollsystem mittels des dem fehlerhaften Brückenzweig (6.1) zugeordneten Steuergeräts (2) von dem Normalbetrieb in einen Reservebetrieb überführbar ist, wobei der fehlerhafte Brückenzweig (6.1) mittels mindestens eines Trennschalters (8) von dem korrespondierenden elektrischen Verbraucher (4) trennbar ist und der Reservezweig (14) mittels mindestens eines Zuschalters (16) mit diesem elektrischen Verbraucher (4) derart verbindbar ist, dass der Reservezweig (14) den fehlerhaften Brückenzweig (6.1) in dem Reservebetrieb des Kontrollsystems schaltungstechnisch ersetzt.
Kontrollsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Trennschalter (8, 10, 12) je Brückenzweig (6.1, 6.2, 6.3) der Leistungselektronik (6) und/oder der mindestens eine Zuschalter (16, 18, 20) des Reservezweigs (14) als MOSFET-Schalter (8, 10, 12, 16, 18, 20) ausgebildet sind/ist.
Kontrollsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Trennschalter je Brückenzweig der Leistungselektronik und/oder der mindestens eine Zuschalter des Reservezweigs als zwei in Reihe geschaltete MOSFET-Schalter ausgebildet sind/ist, wobei die Body-Dioden der jeweils in Reihe geschalteten MOSFET-Schalter eine zueinander entgegengesetzte Sperrrichtung aufweisen.
Kontrollsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Brückenzweig oder in dem Brückenzweig (6.1, 6.2, 6.3) und in dem Reservezweig (14) jeweils ein Strommessmittel, bevorzugt ein Messwiderstand (24, 26, 28, 30), zur Messung des in dem Brückenzweig oder in dem Brückenzweig (6.1, 6.2, 6.3) und in dem Reservezweig (14) fließenden Stroms angeordnet ist.
Verfahren zur Fehlerdiagnose bei einem Kontrollsystem zur Kontrolle eines elektrischen Verbrauchers eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontrollsystem nach Anspruch 4 ausgebildet ist und das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: - Messung des in dem mindestens einen Brückenzweig (6.1, 6.2, 6.3) fließenden Stroms mittels des jeweils korrespondierenden Strommessmittels (24, 26, 28) in dem Normalbetrieb des Kontrollsystems, derart, dass die Funktionsfähigkeit des mindestens einen Brückenzweigs (6.1, 6.2, 6.3) ermittelt wird und - bei einer Fehlfunktion in einem des mindestens einen Brückenzweigs (6.1, 6.2, 6.3) der fehlerhafte Brückenzweig (6.1) mittels mindestens eines Trennschalters (8) von dem korrespondierenden elektrischen Verbraucher (4) getrennt wird und der Reservezweig (14) mittels mindestens eines Zuschalters (16) mit diesem elektrischen Verbraucher (4) derart verbunden wird, dass der Reservezweig (14) die elektrische Funktion des fehlerhaften Brückenzweigs (6.1) in dem Reservebetrieb des Kontrollsystems ausführt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: - Messung des in dem Reservezweig (14) fließenden Stroms mittels des korrespondierenden Strommessmittels (30) in dem Reservebetrieb des Kontrollsystems, derart, dass die Funktionsfähigkeit des Reservezweigs (14) ermittelt wird und - bei einer Fehlfunktion in dem Reservezweig (14) der Reservezweig (14) mittels des mindestens einen Zuschalters (16, 18, 20) von dem elektrischen Verbraucher (4) getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Brückenzweig des mindestens einen Brückenzweigs zwei Trennschalter und in dem einen Reservezweig zwei Zuschalter jeweils in Reihe geschaltet sind und bei einer Fehlfunktion eines der Trennschalter oder der Zuschalter der zu dem fehlerhaften Trennschalter oder Zuschalter korrespondierende elektrische Verbraucher mittels des anderen zu dem fehlerhaften Trennschalter oder Zuschalter korrespondierenden Trennschalters oder Zuschalters von der dem fehlerhaften Trennschalter oder Zuschalter zugeordneten Leistungselektronik galvanisch getrennt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom für die Messung mit dem jeweiligen Strommessmittel (24, 26, 28, 30) einen derart niedrigen Wert aufweist, dass der korrespondierende elektrische Verbraucher (4) seine Funktion im Wesentlichen nicht ausführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des in jedem Brückenzweig des mindestens einen Brückenzweigs fließenden Stroms oder die Messung des in jedem Brückenzweig des mindestens einen Brückenzweigs (6.1, 6.2, 6.3) und die Messung des in dem Reservezweig (14) fließenden Stroms in Abhängigkeit eines Betriebszustands und/oder eines Bewegungszustands des Kraftfahrzeugs durchgeführt wird.